JP2605126B2 - 光学ヘッド支持装置 - Google Patents

光学ヘッド支持装置

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JP2605126B2 JP63248122A JP24812288A JP2605126B2 JP 2605126 B2 JP2605126 B2 JP 2605126B2 JP 63248122 A JP63248122 A JP 63248122A JP 24812288 A JP24812288 A JP 24812288A JP 2605126 B2 JP2605126 B2 JP 2605126B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子計算機の外部記憶装置、音楽及び映像信
号、その他情報の記録再生装置等に利用される光学式記
録再生装置に用いられる光学ヘッド支持装置に関するも
のである。
従来の技術 近年電子計算機の発達及び情報の高速大量伝達の手段
の発達と共に、低価格、高密度かつ大容量、高速転送能
力のある不揮発性記憶装置が要求され、多くは磁気ディ
スク装置が用いられているが、記録密度が低く、1情報
単位あたりの価格が高く、使用環境の制限が大きい等の
問題がある。光学記録はそれらの問題点を解決する技術
として現在脚光を浴びている。
光学記録による光ディスクメモリにおいては、情報を
ディスクに記録するための光学ヘッドを高速で移動させ
る技術が必要であり、光学ヘッド支持装置には高い精
度、剛性の他低摩擦等の能力が要求されており、従来光
学ヘッド支持装置に関して数多くの報告がなされてい
る。
以下、図面を参照しながら、従来の光学ヘッド支持装
置について説明を行う。第8図(a)は従来の光学ヘッ
ド支持装置の平面図であり、第8図(b)は第8図
(a)のG−G断面図である。第8図(a)および第8
図(b)において、図示の方向にx,y,zの座標軸方向を
定義する。1は円盤状の記録媒体である光ディスクで、
x−y面に平行に置かれ、その中心に装着したスピンド
ルモータ(図示せず)によってz軸回りに回転する。光
ディスク1は回転中心を中心としてスパイラル状に記録
トラックが設けられ、記録トラックは半径方向に所定の
記録単位であるセクタで区切られており、セクタ単位で
アドレス情報があらかじめ記録されている。
22は記録、または再生、または消去用の平行光束を発
生する光学ヘッドであり、3は対物レンズで、光学ヘッ
ド22から出た平行光束を光ディスク1に収束させ、光ス
ポットを形成する。光学ヘッド22には、光学ヘッド22を
静止したままで記録媒体1の偏心による記録トラックの
変位に対し対物レンズ3の与える光スポットをy軸方向
に微小範囲移動させて追従させたり、近傍のトラックに
微小移動させるトラッキング機構と、対物レンズをz軸
方向に移動させ、光ディスク1の媒体上に光スポットの
焦点を結ばせ、対物レンズ3を光ディスク1の面振れに
追従させるためのフォーカシング機構を内蔵している。
24は光学ヘッド22にy軸方向の駆動力を与えるシークコ
イルで、磁気ヨーク27の一部を所定の距離をもって巻回
しており、コイルホルダ13,14を介して光学ヘッド22に
取り付けられている。6はマグネットで、磁性体による
27の磁気ヨークと共に磁気回路を構成し、磁気ギャップ
Gmの部分にx軸方向の磁束を与える。またシークコイル
24のGm内にある部分に対しx軸方向の磁束を与える。1
5,16は光学ヘッドの移動時の位置規制を行うガイド軸で
あって、y軸方向に延びた円形断面の軸である。12は光
学ヘッド22の移動を低摩擦で行わせるための転がり部材
であって、ガイド軸15には4個、ガイド軸16には2個が
接しており、コイルホルダ13,14を介して光学ヘッド22
に取り付けられている。
以上のように構成された光学ヘッド支持装置につい
て、以下その動作について説明する。
光ディスク1に対しデータの再生、または記録、また
は消去を行う場合、対物レンズ3の与える光スポットを
光ディスク1上の所望の記録トラックへ、その後所望の
セクタへ移動させる必要がある。まず光学ヘッド22を、
対物レンズ3が所望の記録トラックの近傍に来るように
光ディスク1の半径方向、即ちy軸方向に移動させる粗
シーク動作を行う。そのためシークコイル24に所定の電
流を流す。この時マグネット6と磁気ヨーク27により構
成されている磁気回路により磁気ギャップGmにx軸方向
の磁束が発生しているため、Gm内においてz軸方向に流
れる電流との相互作用によりシークコイル24にy軸方向
の力が発生する。光学ヘッド22および転がり部材12はシ
ークコイル24からコイルホルダ13,14を介して力を受
け、転がり部材12は前記の力の方向にガイド軸15,16の
表面を転がる。このようにして光学ヘッド22はy軸方向
への運動を行う。転がり部材12とガイド軸15,16の間の
転がり状態の非線形性により、対物レンズ3を正確に所
望の記録トラック位置に移動させるのはきわめて困難で
ある。従って光ディスク1上の所望のトラックにほぼ対
向する位置に対物レンズ3が移動した時点で粗シークを
完了し、光学ヘッド22を静止させる。
次に対物レンズ3が光学ヘッド22内に内蔵したフォー
カシング機構によりz軸方向への移動を行い、光ディス
ク1上に合焦状態の光スポットを与え、アドレス情報を
読み取り、所望の記録トラックでない場合は密シーク動
作を行う。即ち光学ヘッド22内のトラッキング機構によ
り対物レンズ3をy軸方向に微小移動させ、所望の記録
トラックに合焦状態の光スポットを与える。もしトラッ
キング機構の可動範囲内に所望の記録トラックが存在し
ない場合は再度粗シーク動作を行う。光ディスク1は回
転しているので、この状態で光スポットを所望の記録ト
ラックに追従させていれば、最大1回転時間以内に光ス
ポットは所望のセクタに到達する。この状態で光学ヘッ
ド22の与える平行光束に変調を与えると、光ディスク1
の所望のセクタに対しデータの記録、または消去が行わ
れ、反射光の状態を観測することによってデータの再生
が行われる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記のような構成では、次のような課
題が生じていた。
光学ヘッド22の粗シーク動作時に転がり部材12がガイ
ド軸15,16を転がる時に、両者の間にほこり等の異物が
入った場合大きな転がり抵抗が発生する。一般にこうい
った転がり抵抗は非線形であり、光学ヘッド22の粗シー
ク動作制御に大きな悪影響を及ぼしていた。
また、光学ヘッド22はコイルホルダ13,14を介して力
を受けるため、高周波域まで力の伝達を行うにはコイル
ホルダ13,14の剛性を十分大きくする必要があるが、一
般に剛性の高い物質は密度が大きく、光学ヘッド全体の
質量が増加し、光学ヘッド22の粗シーク動作の時間が長
くかかるという問題があった。
また光学ヘッド22は、所望の記録トラックへのシーク
動作時に粗シーク動作と密シーク動作を行う必要があ
り、自由度としてはいずれもy軸方向への並進動作であ
って自由度が重複していた。制御系から見た場合は光学
ヘッド22を動かす場合と対物レンズ3を動かす場合では
各々で系のモデルが異なり、それぞれ専用の駆動系と制
御系を用意する必要があった。さらに光学ヘッド22には
トラッキング機構とフォーカシング機構が内蔵されてお
り、互いに振動クロストークを持つ上に、それらが光学
ヘッド22の粗シーク動作とともに共振し、系としては複
雑な共振系となり、制御が極めて複雑であった。また粗
シーク動作でトラッキング機構の可動範囲内に所望の記
録トラックを納めるには、対物レンズ3のトラッキング
方向の現在位置を知る必要があり、さもなければ粗シー
ク動作時は対物レンズは常にトラッキング機構の可動範
囲のある特定の位置、例えば可動範囲の中点に存在する
必要があった。なぜなら、対物レンズ3がトラッキング
機構の可動範囲の中点に存在すると仮定して粗シークを
行い、完了後の密シークで対物レンズ3がトラッキング
可動範囲の端部に位置していた場合、トラッキング機構
の可動範囲の外に所望の記録トラックが存在する可能性
があるからである。
さらに光学ヘッド22がy軸方向にスムーズな移動を行
うためにはまずガイド軸15,16および転がり部材12の表
面精度が問題となり、また相対位置精度及び転がり部材
12の取り付け精度の維持が必要であり、コストアップの
要因となっていた。また長時間の使用におけるガイド軸
15,16や転がり部材12の耐久性、耐衝撃性も問題であっ
た。
本発明は上記課題に鑑み、転がり部材およびガイド軸
を使用する事なく、高速にトラッキング、フォーカシン
グすることが可能でかつ制御性の優れた光学ヘッド支持
装置を提供するものである。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の光学ヘッド支持装
置は、円盤状記録媒体に光スポットを収束させる手段を
有する光学ヘッドと、円盤状記録媒体の半径方向の記録
領域全域に対し、光学ヘッドを円盤状記録媒体の略半径
方向に駆動するトラッキング駆動手段と、光学ヘッドを
円盤状記録媒体の記録面に略垂直な方向に駆動するフォ
ーカシング駆動手段と、円盤状記録媒体の半径方向の記
録領域全域に対し円盤状記録媒体の略半径方向と、円盤
状記録媒体の記録面に略垂直な方向とに移動が自在であ
る支持を行う弾性体による弾性支持機構を光学ヘッドに
直接設けたことで構成されている。
作用 この構成によって、光学ヘッドは構造体に弾性体を介
して支持され、光学ヘッドに力が加わると弾性体が変形
することで光学ヘッドの移動が可能となる。従って、光
学ヘッドは円盤状記録媒体の半径方向及び円盤状記録媒
体の記録面に垂直な方向に移動でき、制御対象としては
フォーカシング動作、トラッキング動作いずれも同一質
量の単純な質量及びばね系となるため、摩擦等の非線形
抵抗がなくなり、制御系の構成が容易となり、極めて制
御性が良くなる。また転がり部材やその保持部材等が不
要となり、さらに光学ヘッド自体が円盤状記録媒体の記
録面に垂直な方向に移動が可能となるため、対物レンズ
の駆動機構が不要となる。そのため光学ヘッドの質量は
大幅に低減され、アクセスタイムの短縮が容易となる。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。第1図(a)は本発明の一実施例における光
学ヘッド支持装置の平面図で第1図(b)は本実施例に
おいて第1図(a)のA−A断面図である。第2図
(a)は第1図(a)のB−B断面図で、第2図(b)
は第1図(a)のC−C断面図である。第3図は本実施
例の各コイルの配置を示す分解図である。第1図
(a),(b)および第2図(a),(b)および第3
図において、図示の方向にx,y,zの座標軸方向を定義す
る。1は光ディスク、3は対物レンズ、6はマグネット
で、これらは従来例と同じものである。7は磁気ヨーク
で、形状を除いては従来例と同じものであり、従来例と
同じ機能を果たす。従来例と同じく磁気ギャップGm内に
はx軸方向の磁束が発生している。2は光学ヘッドであ
るが、従来例と異なり、対物レンズ3に対し平行光束を
与えるが、光学ヘッド2内にはフォーカシング機構やト
ラッキング機構は有していない。8は弾性体を材料とす
る「く」の字型をしたワイヤであって、一端は光学ヘッ
ド2に、他端は磁気ヨーク7に対し固定され、重力の作
用していない状態では第1図(a)及び第2図(b)に
示した様にz軸に垂直な面上に配置されており、光学ヘ
ッド2を磁気ヨーク7に対し4本で支持すると同時に、
光学ヘッド2に作用する力に対し弾性的に変形して光学
ヘッド2のフォーカシング動作、トラッキング動作を許
す。4は光学ヘッド2にy軸方向の力を与えるトラッキ
ングコイルで、磁気ヨーク7の一部を所定の距離をもっ
て巻回している。5は光学ヘッドにz軸方向の力を与え
るフォーカシングコイルで、偏平な環状コイルをy軸で
90度折り曲げた構造である。第3図の分解図にトラッキ
ングコイル4、フォーカシングコイル5の配置を示す。
トラッキングコイル4は光学ヘッド2の側部2面に各1
個づつ、計2個取り付けられている。フォーカシングコ
イル5は、各々のトラッキングコイル4の光学ヘッド2
と対向する面と反対側の面の有する角部2箇所に取り付
けられ、計4個取り付けられている。トラッキングコイ
ル4とフォーカシングコイル5の磁気ギャップGmに侵入
している部分では、各コイルをx軸方向の磁束が通過し
ている。なお、第1図(b)にはワイヤ8の断面は示し
ていない。
以上のように構成された光学ヘッド支持装置につい
て、以下その動作について説明する。
光ディスク1に対しデータの再生、または記録、また
は消去を行う場合、従来例と同様に対物レンズ3の与え
る光スポットを光ディスク1上の所望の記録トラック
へ、その後所望のセクタへ移動させる必要がある。まず
光学ヘッド2を、光ディスク1の半径方向に移動させる
トラッキング動作を行う。まず、トラッキングコイル4
に電流を流す。この時マグネット6と磁気ヨーク7によ
り構成されている磁気回路により磁気ギャップGmにx軸
方向の磁束が発生しているため、Gm内においてz軸方向
に流れる電流との相互作用によりトラッキングコイル4
にy軸方向の力が発生する。すると光学ヘッド2はトラ
ッキングコイル4によりy軸方向の力を受ける。この時
ワイヤ8は弾性体であるため、第4図(a)に示すよう
に変形して光学ヘッド2がy軸方向に移動する。トラッ
キングコイル4の駆動電流を制御することにより、光学
ヘッド2に固定された対物レンズ3を所望のトラックに
対向する位置に移動させることができる。ワイヤ8は弾
性域においてほぼ線形の抵抗となり、制御は極めて容易
である。次にフォーカシングコイル5に電流を流すと、
磁気ギャップGm内におけるx軸方向の磁束とフォーカシ
ングコイルのy軸方向の電流との相互作用によりフォー
カシングコイル5にz軸方向の力が発生する。すると光
学ヘッドはフォーカシングコイル5を取り付けたトラッ
キングコイル4を介してz軸方向の力を受ける。この時
ワイヤ8は弾性体であるため、第4図(b)に示すよう
に変形して光学ヘッド2はz軸方向に移動する。フォー
カシングコイル5の駆動電流を制御することにより、対
物レンズ3から出る光スポットを光ディスク1上で合焦
状態とすることができる。この状態でアドレスを読み取
り、所望の記録トラックでない場合は再度トラッキング
動作を行う。この場合も従来例の場合と異なり、光学ヘ
ッド2自体が移動するので粗シーク、密シークと分けて
行う必要がなく、制御は極めて容易である。所望の記録
トラックに到達し、所望のセクタに至った時点で光スポ
ットに変調を与えると、光ディスク1に対しデータの記
録、または消去が行われ、反射光の状態を観測すること
によってデータの再生が行われる。
以上のように本実施例によれば、フォーカシング、ト
ラッキング動作共に単一の質量である光学ヘッド2を弾
性体のワイヤ8を支持体として移動させて行うため、振
動系としては極めて簡単になり、制御性が大幅に改善す
る。さらに従来例で用いたコイルホルダや対物レンズ駆
動機構の様な光学ヘッド2への付加質量が軽減されるた
め、光学ヘッド2のより高速の応答が可能となる。
なお、本実施例ではワイヤ8を第1図(a)に示した
様な形式としたが、第5図(a),(b)や第6図
(a),(b),(c)に示したようなものでもよい。
第5図(b)は第5図(a)のE−E断面図で、第5
図(a)の実施例は第1図(a)の実施例とはワイヤ9
の形状が異なっている。第5図(b)に示すようにワイ
ヤ9の光学ヘッド2に対する取り付け構造は第2図
(a)とほぼ同じである。
第6図(b)は第6図(a)をx軸の正の方向から見
た図であり、第6図(c)は第6図(a)をy軸の負の
方向から見た図である。第6図(a)の実施例は第1図
(a)の実施例とはワイヤ10の形状が異なっている。第
6図(b),(c)から解るように光学ヘッド2や磁気
ヨーク7に対する取り付け構造も異なる。
これらのワイヤ形状及びワイヤの材質の選択は装置の
構造上都合の良いものを選択すればよく、例えばワイヤ
が磁気回路の影響を受ける場合にはワイヤの材質を非磁
性材料を適用する、または例えばワイヤに外乱等に起因
する共振等が発生する場合には、ワイヤ表面を粘弾性材
料で覆う等の選択が適宜適用でき、動作としては第1図
(a)の実施例とは変わらない。
また、ワイヤの断面を矩形とすることでワイヤの軸回
りの剛性を高め、光学ヘッドに有害な回転モードを抑え
ることもできる。
以下、本発明の他の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。
第7図(a)、(b)は本発明の他の実施例における
光学ヘッド支持装置を示すものであって、第7図(a)
は平面図、第7図(b)は第7図(a)のF−F断面を
示すものである。第7図(a)において光学ヘッド2,対
物レンズ3,トラッキングコイル4,フォーカシングコイル
5,マグネット6,磁気ヨーク7は第1の実施例と同じもの
である。11のワイヤは第1の実施例のワイヤ8と材質、
形状はほぼ同じ弾性体であるが、光学ヘッド2の支持構
造が異なっている。ワイヤ11は光学ヘッド2のy軸に垂
直な面各々に対し4本、計8本が固定されており、第7
図(b)に示すようにz軸方向に垂直な2つの面上に配
置されており、各々の面上に4本のワイヤ11が存在す
る。ワイヤ11は光学ヘッド2を磁気ヨーク7に対し支持
すると同時に、光学ヘッド2に作用する力に対し弾性的
に変形して光学ヘッド2の運動を許す。
本実施例の動作は第1の実施例の動作とほぼ同じであ
るが、ワイヤ11をz軸方向に平行に重ねた構造としてい
るため、光学ヘッド2のx軸回りの運動が拘束され、光
学ヘッド2をより安定に並進運動を行わせることのでき
るものである。
なお、対物レンズに与える平行光束の発生源は光学ヘ
ッド2に内蔵する必要はなく、装置内部の他の場所から
与えてもよい。この場合は光学ヘッド2は単なる対物レ
ンズ3のホルダとなり、光学ヘッド2は大幅に軽量化さ
れ、さらに高速のアクセスが可能となる。
さらに本発明は上記実施例に限定される事なく種々の
変形が可能である。
発明の効果 本発明は、円盤状記録媒体に光スポットを収束させる
手段を有する光学ヘッドと、円盤状記録媒体の半径方向
の記録領域全域に対し、光学ヘッドを円盤状記録媒体の
略半径方向に駆動するトラッキング駆動手段と、光学ヘ
ッドを円盤状記録媒体の記録面に略垂直な方向に駆動す
るフォーカシング駆動手段と、円盤状記録媒体の半径方
向の記録領域全域に対し円盤状記録媒体の略半径方向
と、円盤状記録媒体の記録面に略垂直な方向とに移動が
自在である支持を行う弾性体による弾性支持機構を光学
ヘッドに直接設けたことにより、光学ヘッドは構造体に
弾性体を介して支持されるため、光学ヘッドに力が加わ
ると弾性体が変形することで光学ヘッドの移動が可能と
なる。従って、光学ヘッドは円盤状記録媒体の半径方向
及び円盤状記録媒体の記録面に垂直な方向に自由に移動
でき、制御対象としてはフォーカシング動作、トラッキ
ング動作いずれも同一質量の単純な質量及びばね系とな
るため、摩擦等の非線形抵抗がなくなり、制御系の構成
が容易となり、極めて制御性が良くなる。また転がり部
材やその保持部材等が不要となり、さらに光学ヘッド自
体が円盤状記録媒体の記録面に垂直な方向に移動が可能
となるため、対物レンズの駆動機構が不要となる。その
ため光学ヘッドの質量は大幅に低減される。従って高速
のシーク動作の実現が可能になり、光学式記録再生装置
の重要な特性の一つである平均アクセスタイムが短縮さ
れる。また従来使用していた精密なガイド軸等が不要と
なり、機構的調整や精度維持が不要となり、また簡単な
制御系で制御できるためコストダウンを図れるなど数々
の優れた効果を得ることのできる光学ヘッド支持装置を
実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の一実施例における光学ヘッド支
持装置の平面図、第1図(b)は第1図(a)のA−A
断面の断面図、第2図(a)は第1図(a)のB−B断
面の断面図、第2図(b)は第1図(a)のC−C断面
の断面図、第3図は本発明の一実施例における光学ヘッ
ド支持装置のフォーカシング、トラッキングコイルの光
学ヘッドへの取り付け状態を示す分解斜視図、第4図
(a)は本発明の一実施例における光学ヘッド支持装置
の光学ヘッドの移動時の状態を示す平面図、第4図
(b)は第4図(a)のD−D断面の断面図、第5図
(a)は本発明の一実施例における光学ヘッド支持装置
のワイヤの第1の変更例を示す平面図、第5図(b)は
第5図(a)のE−E断面の断面図、第6図(a)は本
発明の一実施例における光学ヘッド支持装置のワイヤの
第2の変更例を示す平面図、第6図(b)は側面図、第
6図(c)は正面図、第7図(a)は本発明の他の実施
例における光学ヘッド支持装置の平面図、第7図(b)
は第7図(a)のF−F断面の断面図、第8図(a)は
従来例の光学ヘッド支持装置の平面図、第8図(b)は
第8図(a)のG−G断面の断面図である。 1……記録媒体、2……光学ヘッド、3……対物レン
ズ、4……トラッキングコイル、5……フォーカシング
コイル、6……マグネット、7……磁気ヨーク、8……
ワイヤ。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも円盤状記録媒体に光スポットを
    収束させる手段を有する光学ヘッドと、前記円盤状記録
    媒体の半径方向の記録領域全域に対し、前記光学ヘッド
    を前記円盤状記録媒体の略半径方向に駆動するトラッキ
    ング駆動手段と、前記光学ヘッドを前記円盤状記録媒体
    の記録面に略垂直な方向に駆動するフォーカシング駆動
    手段と、前記円盤状記録媒体の半径方向の記録領域全域
    に対し前記円盤状記録媒体の略半径方向と、前記円盤状
    記録媒体の記録面に略垂直な方向とに移動が自在である
    支持を行う弾性体による弾性支持機構を前記光学ヘッド
    に直接設けたことを特徴とする光学ヘッド支持装置。
  2. 【請求項2】弾性支持機構は、光学ヘッドを少なくとも
    1個の弾性体を介して、前記光学ヘッドの運動とは独立
    した構造体の一部に固定したことを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)項記載の光学ヘッド支持装置。
  3. 【請求項3】弾性支持機構は、光学ヘッドを、前記光学
    ヘッドに装着された状態では少なくとも4箇所の独立し
    て変形が可能な領域を有する弾性体を介して、前記光学
    ヘッドの運動とは独立した構造体の一部に固定したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の光学ヘッ
    ド支持装置。
  4. 【請求項4】弾性体は、前記弾性体の長手方向の少なく
    とも一部が円盤状記録媒体の記録面に対し略平行である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の光学
    ヘッド支持装置。
  5. 【請求項5】トラッキング駆動手段とフォーカシング駆
    動手段は、光学ヘッドに装着されたトラッキング駆動用
    の導線とフォーカシング駆動用の導線を流れる電流と、
    磁界の相互作用である電磁力による手段であって、前記
    トラッキング駆動用の導線と前記フォーカシング駆動用
    の導線の少なくとも一部が、前記磁界を与える磁気回路
    中の同一磁気空隙中に同時に存在することを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項記載の光学ヘッド支持装置。
  6. 【請求項6】トラッキング駆動手段とフォーカシング駆
    動手段は、光学ヘッドに装着されたトラッキング駆動用
    の導線とフォーカシング駆動用の導線を流れる電流と、
    磁界の相互作用である電磁力による手段であって、前記
    トラッキング駆動用の導線と前記フォーカシング駆動用
    の導線は、磁気空隙中では前記トラッキング駆動用の導
    線と前記フォーカシング駆動用の導線の少なくとも一部
    を同一磁力線が通過することを特徴とする特許請求の範
    囲第(1)項記載の光学ヘッド支持装置。
  7. 【請求項7】光スポットを収束させる手段が対物レンズ
    であり、光学ヘッドが前記対物レンズを支持するホルダ
    であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載
    の光学ヘッド支持装置。
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