JP3006813B2

JP3006813B2 - 光ヘッドの対物レンズアクチュエータ

Info

Publication number: JP3006813B2
Application number: JP5135494A
Authority: JP
Inventors: 勉松井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 2000-02-07
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JPH06349089A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ヘッドの対物レンズ
アクチュエータに関し、特に再生専用もしくは追記可能
もしくは記録再生消去可能な光ディスク装置に取り付け
られる高分解能・高精度の対物レンズアクチュエータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理分野は急速に発展してお
り、情報処理システムおよび放送・映像システム全体と
しては、ダウンサイジング化の方向にあり、また、扱う
情報もマルチメディア化され、益々増加の一途を辿って
いる。

【０００３】このような中で、これらの情報であるデー
タを記憶する外部記憶装置が、情報処理システムや音声
・映像処理システムにおいて重要な役割りを果してお
り、この外部記憶装置の小型・大容量化、処理速度の高
速化が望まれている。

【０００４】そして、その一つとしてデータ転送速度が
速く、高速ランダムアクスセが可能で、小型・大容量、
低価格で、媒体の交換可能な外部記憶装置が期待されて
いる。

【０００５】現在、この外部記憶装置としては、代表的
なものとして磁気ディスク装置、光ディスク装置等があ
る。

【０００６】光ディスク装置は、円板型のディスク状の
媒体を使用しており、よく磁気ディスク装置と比較され
る。この光ディスク装置と磁気ディスク装置との相違点
はいろいろとあるが、一つの大きな相違は媒体の交換型
と固定型の相違からくる機械的精度の差であり、他の大
きな相違は書込み／読出し用ヘッドの重量と書込み／読
出し速度の差である。そして、この差がデータ転送速
度、アクセス速度等を含むデータ処理速度、データの信
頼性に大きく影響する。

【０００７】このように、音声・映像処理システムにお
けるハイビジョン対応もしくは現行の放送システムのデ
ジタル化をめざした光ディスク装置においては、コンピ
ュータ用の外部記憶装置である磁気ディスク装置の高速
アクセス性と、光ディスク装置のもつ大容量メモリを併
せもつ外部記憶装置の研究が急速に進展している。

【０００８】このような次世代の光ディスク装置では、
高速のデータ転送速度と大容量メモリの必要性から記録
再生消去可能な光ヘッドの対物レンズの開口数が大き
く、かつレーザの波長も短波長のものが使用されること
になる。特にフォーカスサーボにおいては上記の開口数
の増大、レーザ波長が短くなることから焦点深度がより
浅くなり、より分解能の高い精度の高い対物レンズアク
チュエータが要望されている。高速アクセス対応の対物
レンズアクチュエータは内外周サーチ時にトラッキング
動作をロックし、サーチ後ロックを解除し、トラッキン
グ動作に移行するものと、トラッキングの自己保持力を
大きく取り、ディスク内周外周アクセス時に自己保持に
よるトラッキングの振動を抑え、すみやかにサーチ後の
トラッキング動作に移行するものがある。さらに、対物
レンズアクチュエータはレンズの支持方法によって大き
く分けてばね式と軸摺動式にわけられる。両者ともメリ
ット／デメリットを有する。ばね式は可動体が軽く同一
体積においては大きな加速度を得ることが可能である
が、動作時の軸安定性、経年変化に問題がある。軸摺動
式は可動体にスリーブを設けこれと嵌合する軸によって
軸摺動を実現している。この方式は、軸安定性に優れて
おり、量産時点において高開口数を有する対物レンズの
軸傾き（チルト）特性が厳しいものに対して有利な構成
である。さらに高速アクセス、装置全体の小型化に伴っ
て小型、軽量化、薄型化が要望され、併せて光ヘッドも
小型、軽量化、薄型化が可能となる光ヘッドの対物レン
ズアクチュエータが要望されている。

【０００９】このような中で、従来の公知例としては特
開平４−３８７２５が知られている。

【００１０】この従来の光ヘッドの対物レンズアクチュ
エータについて図面を参照して説明する。図５は従来例
の光ヘッドの対物レンズアクチュエータを示す図、図５
（ａ）は対物レンズアクチュエータの平面図、図５
（ｂ）は対物レンズアクチュエータの立面図である。

【００１１】この従来例の光ヘッドの対物レンズアクチ
ュエータの対物レンズ５１は略ひし形をしたレンズホル
ダ５２に取り付けられる。このレンズホルダの中心に設
けられたヒンジ５３でトラッキングは回転による円弧運
動による移動、このヒンジ５３を支える金属板ばね５９
で平行板ばねを形成し、フォーカス方向に移動させる。
このようにフォーカス、トラッキング方向に支持された
ものに対して、前述のレンズホルダ５２に取り付けられ
たフォーカス駆動用コイル５５とトラッキング駆動用コ
イル５６でレンズホルダ５２を駆動する。これらのコイ
ルを略閉磁路である一対の磁石５７で構成する磁気回路
で磁界を印加する。この磁気回路はフォーカス、トラッ
キング方向の駆動を共通して駆動するよう構成してい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のヒンジ
・ばね式の対物レンズアクチュエータにおいては、ヒン
ジ部分の厚さが２０〜３０μｍと薄く、成形時の湯の流
れが大きく阻害されるためヒンジ５３の成形が問題であ
り、温度変化特性はプラスチックであるため良好ではな
い。

【００１３】この対物レンズアクチュエータの構造で
は、カウンターバランス５８を設ける必要があるため構
造的に可動体重量が大きくなり、さらに駆動用電磁駆動
の磁気回路とコイル配置も制限された構成であるため、
結果的に角形様コイル５６の４辺の内１辺しか電磁駆動
に寄与せず、駆動感度に問題があり、これらの温度特性
と、とくにトラッキング駆動感度を改善することが要望
されている。次に、生産性をいかにして確保するかが問
題である。ヒンジ・ばね式アクチュエータのヒンジ部分
は、例えばナイロン製の樹脂であり、レンズホルダはポ
リ・フェニレン・サルファイド（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙ
ｌｅｎＳｕｌｆｉｄｅ以下、ＰＰＳと称す〕であ
る。この両者をクサビ型のはめ合いによって接合する
が、ナイロン製の樹脂とＰＰＳという異質の材料である
ため、嵌合公差が問題となる。さらにはめ合い公差によ
ってはヒンジ自体の変形につながる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記の
対物レンズアクチュエータの駆動感度、生産性と信頼性
の問題点を解決するため、信頼性の良好な金属板ばねを
用い、フォーカス方向は並進、トラッキング方向は回転
運動するアクチュエータの構造を工夫し、高速アクセス
可能な光ディスク装置に応じた光ヘッドのアクチュエー
タを提供することにある。

【００１５】そのため、本発明の光ヘッドの対物レンズ
アクチュエータは、対物レンズを取り付ける略楕円形状
をした対物レンズホルダと、対物レンズホルダに一体化
して取り付けられフォーカスコイルを有する略円筒形状
のフォーカスコイルホルダとと、フォーカスコイルの捲
き線と共に一体化された対物レンズホルダとフォーカス
コイルホルダとの軸の軸方向および回転方向に電磁駆動
力を与える角形状トラッキングコイルを対物レンズと反
対側に一対もうけしかも円弧状の磁気回路を有し一体化
された対物レンズホルダとフォーカスコイルホルダを保
持するアクチュエータベースと、一端を一体化された対
物レンズホルダとフォーカスコイルホルダの対物レンズ
ホルダ側の中心軸に他の２端をアクチュエータベースに
また一端を一体化された対物レンズホルダとフォーカス
コイルホルダのフォーカスコイルホルダ側の中心軸に他
の２端をアクチュエータベースにそれぞれ取り付けた上
下一対の略三角形状の板ばねとを有することを特徴とし
ている。

【００１６】

【作用】本発明は上述した構成により、対物レンズを搭
載した可動体のフォーカス、トラッキング方向の位置中
立を保持するために金属板ばねで構成し、この金属板ば
ねに並進とレンズホルダの回転をさせる可動機能をもた
せる。この金属板ばねは基本的には平行板ばね構成と
し、略三角形の辺を構成する形状としたことによってフ
ォーカス方向とトラッキング方向の干渉が少なくなるよ
うに構成した。この構成に沿った磁気回路をコンパクト
にし、結果的に薄型、高感度のアクチュエータを構成で
きる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１８】図１は本発明による光ヘッドの対物レンズ
アクチュエータの一実施例を示す分解斜視図である。こ
の実施例の対物レンズアクチュエータにおいて、磁気ヨ
ークとなる円形をカットした形状のアクチュエータベー
ス１１には、円弧状の磁石１２と棒状の磁石１３を取り
付けていて、円弧状の磁石１２と棒状の磁石１３とで磁
気回路を構成している。

【００１９】このアクチュエータベース１１の端に平行
板ばねを構成する金属板ばね１４を取り付けるスタンド
１５を設けている。このスタンドにたとえば、接着もし
くはハンダ付けによって上記の金属板ばね１４を接合す
る。この金属板ばね１４は略三角形をなしている。この
三角形の頂点とレンズホルダ１６を接合する部分を取り
付けている。レンズホルダ１６は円筒をカットした形の
上に略楕円形のレンズを取り付ける部分を設けた形を有
している。この部分にレンズ１７を搭載している。この
レンズホルダの円筒部分に周方向にフォーカスコイルを
捲き線し、レンズの重量とダイナミックバランスをとれ
る位置に角形トラッキングコイルを円弧状に整形し、取
り付けている。図中、対物レンズと反対方向にこの一対
のトラッキングコイルを設けている。以上のレンズホル
ダを三角形状をした平行板ばねで支持して二軸アクチュ
エータを構成している。このアクチュエータの特徴は対
物レンズの下に９０゜ミラー１８を配置することが可能
となり、結果的に光ヘッドの薄型化に寄与する構成とな
っている。

【００２０】図２は図１の対物レンズアクチュエータの
アクチュエータベースを示す図、図２（ａ）は対物レン
ズアクチュエータのアクチュエータベースの平面図、図
２（ｂ）は角形コイル部分と磁界の印加方向を示す側面
図である。

【００２１】円弧型マグネット１２によってフォーカス
コイル２１とトラッキングコイル２２を略閉磁路構成に
よって磁界を印加する。さらに棒状マグネット１３によ
って一対のトラッキングコイルに磁界を印加している。
この磁界印加は相手側の磁気ヨークによって略閉磁路と
なっており、磁界印加効率を大きくとっている。前述の
円弧状マグネット１２とこの棒状マグネット１３によっ
て角形トラッキングコイルの４辺の２辺を磁界印加し、
回転運動に変えている。図２（ｂ）はこの動作原理を説
明するものである。一対のトラッキングコイルの縦方向
の電流に対し、磁界を図中、破線で印加するためフレミ
ングの左手の法則に従って、矢印の方向に回転力が印加
される。図３は図１の対物レンズアクチュエータの平、
立、側面図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は対物レンズ
アクチュエータの平、立、側面図、図３（ｄ）は磁気回
路の平面図である。

【００２２】レンズホルダの回転中心とレンズ中心がず
れており、この中心間の距離に回転角度を乗算したもの
がトラッキング変位距離となる。図３（ａ）の平面図に
三角形状をした金属板ばねを示す。図３（ｂ）は側面図
を示し、対物レンズ位置と９０゜ミラープリズム１８の
配置を示す。これによって光ヘッド全体を薄型化でき
る。図３（ｃ）は金属板ばねによってレンズホルダを支
持すると同時にフォーカス、もしくはトラッキングのコ
イル給電の結線を兼ねるものを示す。図３（ｄ）はアク
チュエータベースの磁気回路を示す。三角形ばねが配置
できるようにスリット３１を設けている。図４は図１の
金属板ばね１４の平面図、図４（ａ）は金属板ばね１４
の平面図、図４（ｂ）は首部分４３の部分拡大図、図４
（ｃ）は図４（ｂ）のＡ−Ａ’断面図、図４（ｄ）は図
４（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図である。

【００２３】図中の穴部分４１はレンズホルダ１６の回
転中心部分に接着もしくはハンダ付けによって接合する
ものである。この穴部分４１の両側には首部分４３を中
継し山の字形状の突起４２がついており、穴部分４１を
頂点とし穴４５，４６とからなる三角形を形成し図１の
金属板ばね１４を構成している。そして、この金属板ば
ね１４がフォーカス方向に並進運動するとともに、トラ
ッキング方向については回転支持できるようになってい
る。すなわちこの首部分４３を中心に図１のレンズホル
ダ１６がトラッキング方向に回転運動し、この三角形の
板ばねが上下に運動することにより図１の対物レンズ１
７がフォーカス方向に並進運動する。首部分４３を山の
字形状の突起４２および首部分４３の板ばねを粘着性の
プラスチックテープ４４で包み込むように接着すること
によって回転系のダンピングを行う。この粘着性のプラ
スチックテープ４４のテープベース材によって拘束型(C
onstrained type)の制振構造としている。ダンピング特
性と振動特性のシミュレーションは有限要素法(Finite
Element Method）による解析のなかの歪エネルギー法を
適用し粘着層とテープベース材の最適設計を行った。
尚、穴４５，４６はアクチュエータベースに固定するた
めのものである。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ヘッド
の対物レンズアクチュエータは、高速アクセス対応の光
ディスク装置における高精度対物レンズアクチュエータ
を従来のヒンジ式アクチュエータ固有の問題である低感
度、生産性、信頼性の問題を解決でき、また、この構成
から生まれるレンズ飛び出し構成によって結果的に薄型
光ヘッドを構成でき光ディスク装置の小型化が実現でき
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光ヘッドの対物レンズアクチュエ
ータの一実施例を示す分解斜視図である。

【図２】図１の対物レンズアクチュエータのアクチュエ
ータベースを示す図である。図２（ａ）は対物レンズア
クチュエータのアクチュエータベースの平面図である。
図２（ｂ）は角形コイル部分と磁界の印加方向を示す側
面図である。

【図３】図１の対物レンズアクチュエータの平、立、側
面図である。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は対物レンズ
アクチュエータの平、立、側面図である。図３（ｄ）は
磁気回路の平面図である。

【図４】図１の金属ばね１４の平面図である。

【図５】従来例の光ヘッドの対物レンズアクチュエータ
を示す図である。図５（ａ）は対物レンズアクチュエー
タの平面図である。図５（ｂ）は対物レンズアクチュエ
ータの立面図である。

【符号の説明】

１１アクチュエータベース１２円弧型マグネット１３棒状マグネット１４金属板ばね１６レンズホルダ１７対物レンズ１８９０゜ミラー２１フォーカスコイル２２トラッキングコイル３１スリット４１穴部分４２山の字形状の突起４３首部分４４プラスチックテープ４５，４６穴５１対物レンズ５２レンズホルダ５３ヒンジ５４金属板ばね５５フォーカス駆動用コイル５６トラッキング駆動用コイル５７磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−168853（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−113941（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−20729（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−213131（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−136327（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−163334（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/09

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズを取り付ける略楕円形状をした
対物レンズホルダと、前記対物レンズは、前記対物レン
ズホルダの中心軸から離れた箇所に配置され、前記対物
レンズホルダに一体化して取り付けられフォーカスコイ
ルを有する略円筒形状のフォーカスコイルホルダと、前
記フォーカスコイルの捲き線と共に前記フォーカスコイ
ルホルダと一体化された対物レンズホルダの中心軸の軸
方向および回転方向に電磁駆動力を与える角形状トラッ
キングコイルを対物レンズと反対側に設けるとともに、
前記対物レンズの下にミラーを配置できる構成とし、円
弧状の磁気回路を有し前記一体化された対物レンズホル
ダを保持するアクチュエータベースと、前記一体化され
た対物レンズホルダと、前記アクチュエータベースとを
支持する上下一対の略三角形形状の板ばねとを有し、前
記円弧形状の磁気回路は、円弧型マグネット及び棒状マ
グネットと、これと対向するように設けた磁気ヨークか
らなり、該磁気ヨークには前記略三角形形状の板ばねと
接触しないようにスリットを設け、前記円弧型マグネッ
ト及び棒状マグネットは前記略三角形状の板ばねと接触
しないよう配置し、前記略三角形形状の板ばねは、三角
形の頂点である一端に穴部分を設け、この穴部分は前記
対物レンズホルダの回転中心部分と前記対物レンズホル
ダがトラッキング方向に回転支持できるように穴嵌合さ
れ、他の二端を前記アクチュエータベースに固定されて
いることを特徴とする光ヘッドの対物レンズアクチュエ
ータ。
【請求項２】請求項１に記載した光ヘッドの対物レンズ
アクチュエータであって、前記アクチュエータベースの
磁気回路が、円弧型マグネットと棒状マグネットとを有
し、前記フォーカスコイルホルダに一対の略角形コイル
を取り付け、前記円弧型マグネットと棒状マグネットを
回転中心に対して逆極に印加し、前記略三角形形状の板
ばねが、前記一体化された対物レンズホルダの軸方向の
上下に回転運動中心に動作するように、前記一体化され
た対物レンズホルダと前記アクチュエータベースとを支
持していることを特徴とする光ヘッドの対物レンズアク
チュエータ。
【請求項３】請求項１または２に記載の光ヘッドの対物
レンズアクチュエータであって、前記略三角形形状の板
ばねが、前記対物レンズホルダの回転中心部分で、前記
対物レンズホルダの中心軸に穴嵌合する部分を前記略三
角形形状の板ばねの一端から片持ちばねで支持し、この
支持点に山の字の突起を設け、前記山の字形状をした突
起を粘着性のあるテープ材で包み込んでテーピングする
構造を有することを特徴とする光ヘッドの対物レンズア
クチュエータ。