JP3039617B2 - 傾き補正付きレンズアクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク装置の
対物レンズアクチュエータに関し、特に光ディスク自体
の傾きと回転に伴って発生する光ディスク傾き変動によ
って発生するコマ収差を低減し、高分解能を維持した状
態で記録再生を可能とする対物レンズアクチュエータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の情報処理装置用の磁気
ディスクの装置の高速性アクセス性と光ディスクのもつ
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。次世代のディスク装置としては、高速転送
レート、高速ランダムアクセス、大容量メモリ、媒体の
保存性、非接触による媒体の耐久性等から、光ディスク
装置になることが確実となっている。

【０００３】図６に、光ディスク傾きに対する補正を行
う光ヘッドの従来技術の構成を示す。

【０００４】光ディスク半径方向の光ディスク傾きが大
きいため、図６に示すように、対物レンズアクチュエー
タ６０７を載置した光ヘッドベース部６０１に回動中心
部６０２を設け、光ヘッドベース部６０１からレバー６
０３を延在して設け、このレバー６０３に雌ネジ６０４
を設けて、スクリュー６０５を小型モータ６０６によっ
て駆動するものである。

【０００５】しかしながら、この構成では、スクリュー
６０５のバックラッシュや、光ヘッド全体を傾かせるな
ど、可動体の重量全体が大きいため、光ディスクの周波
数成分の高い細かい応答までは十分に対応できない。

【０００６】また、近時、高密度記録のために、対物レ
ンズの開口数が大きくなっており、例えば従来の開口数
０．４５から、０．６となっており、傾き制御を細かく
制御する必要がある。

【０００７】図７及び図８は、特開平１−１９６７４０
号公報に記載された、従来のレンズ傾きを行うアクチュ
エータの一例を示したものである。なお、上記公報に
は、非対称な光ビームが対物レンズに入射することによ
り発生するディスク上スポットの収差を補正し得るよう
に、対物レンズの光軸を傾け自在に設けた、光学式アク
チュエータが提案されている。

【０００８】図７は、トラッキングサーボ動作を行った
ときに、コリメータ光軸７０１と対物レンズ３の光軸７
０２のずれによる収差発生の様子を示したものである。
すなわち、図７を参照して、レーザーダイオード１から
の光ビームがコリメータレンズ２に入射し、ほぼ平行光
束となって対物レンズ３に入射し、この対物レンズ３で
収束された光束がディスク４面上で結像する。対物レン
ズ３はラジアル（半径）方向へのシフト時には破線で示
すように光軸が傾かないように移動する。コリメータレ
ンズ２の収差が大きい場合、光軸から離れた部分を透過
した光ビームは平行とはならずフレ角をもってしまい、
このフレ角はコリメータレンズの球面収差量に比例して
コリメータレンズ光軸から離れるに従い変化する。対物
レンズ３をラジアル方向へシフトすると、コリメータレ
ンズ２の周辺部のフレ角を持った光ビームが対物レンズ
３に入射するためにディスク４上に結像するスポットの
収差が悪化する。ディスク上に結像されたスポットには
コマ収差、非点収差等の非対称な収差が発生するが、こ
の非対称な収差は対物レンズ３の光軸を所定の方向に傾
けることによって補正できる。

【０００９】図７は、光軸上にコリメータ光軸７０１と
対物レンズの光軸７０２が合っているものを基準とし、
トラッキング動作に伴って光ディスク半径方向に移動し
両レンズの光軸がずれている場合を示したものであり、
このときのずれ量をＲａとしたとき、実効波面収差を縦
軸にとったときの収差特性を図８に示す。すなわち、図
８は、ラジアル方向へシフトした際に対物レンズを傾け
て収差補正した場合と、収差補正前のディスク面上のス
ポットの波面収差をＲＭＳ値で示したものである。

【００１０】このように、光軸がずれると、対物レンズ
自体が傾かなくても収差は増大する。しかし、上記特開
平１−１９６７４０号公報に記載のアクチュエータにお
いては、対物レンズ３自体をε傾けることによって、前
記の光軸ずれによる収差増大を低減している。図８に、
補正前（実線）と補正後（一点鎖線）として示すよう
に、ラジアル方向へのシフト量により対物レンズを−ε
方向に傾けておけばよいことが分かる。この補正につい
ては、補正角度を−６分から−１６分に変化させて収差
を補正している。

【００１１】そして、上記特開平１−１９６７４０号公
報に記載の光学式アクチュエータにおいては、この傾き
制御を、電磁駆動を司る、磁気回路のヨークの形状とレ
ンズホルダの位置関係における重心と駆動力中心にずれ
を発生させる構造としている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、図６
に示した、光ディスク傾きに対する補正を行う光ヘッド
においては、小型モータと、ネジ駆動で、光ヘッド全体
を回転運動させると、駆動体自体の重量と、バックラッ
シュ等の機械的な遊びがあるため、高速線形追従特性を
確保することが困難であるという問題点を有している。

【００１３】また、上記特開平１−１９６７４０号公報
に記載のアクチュエータのように、予めコリメータ光軸
と対物レンズ光軸のずれに応じて対物レンズを傾けるも
のにおいては、レンズの個体差に追従したものを設計す
る事は困難である。

【００１４】そして、この駆動形を可動体であるレンズ
ホルダ自体の重心と駆動力中心のズレを利用して行う電
磁駆動系であるため、ばね支持系に、不要振動モードを
引き起こし、副次共振周波数が発生し、良好なサーボ特
性を維持できなくなるという問題点を有している。

【００１５】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
消し、光ヘッド全体を回転駆動することなく、さらにコ
リメータ光軸と対物レンズの光軸ずれを考慮した電磁駆
動系によって傾きモーメント力を発生させることはな
く、光ディスクに対するレンズホルダの傾きを検出し、
この検出角度とコリメータ光軸と対物レンズ光軸のズレ
を計算して、光ディスクに対するレンズホルダの傾き角
度を最適の状態で記録再生時のサーボを印加するレンズ
アクチュエータを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、光ディスク装置の光ディスクの変形及び
光ディスクの回転による変形に対応して良好な記録再生
を得るようにしたアクチュエータであって、対物レンズ
ホルダに傾き検出用の一対の光センサを対物レンズの光
ディスク半径方向又は接線方向に備え、前記一対の光セ
ンサの出力に基づき光ディスクとの傾き検出を行い、前
記対物レンズホルダを、電磁駆動により傾き駆動制御す
ると共に、サーボ駆動することを特徴とする傾き補正付
きレンズアクチュエータを提供する。

【００１７】本発明の原理・作用を以下に説明する。本
発明は、対物レンズホルダに傾き検出の光センサを配置
して光ディスクとの傾き検出を行い、対物レンズホルダ
を傾き駆動できるような構成としたものを、サーボ駆動
することを特徴としたものである。この傾き駆動系は、
対物レンズホルダの、光ディスクの半径方向の一方又は
一対の側面に角形コイルを張り付け、両側における磁界
駆動力が逆方向となるように駆動するものである。

【００１８】この電磁駆動のための磁気回路は、「サイ
ドヨーク」と称するヨーク材と一対の逆極のマグネット
からなり、アクチュエータベースの光ディスク半径方向
に互いに対向して配置する。

【００１９】本発明においては、レンズホルダに傾き検
出の光センサを配置し、この検出角度とコリメータ光軸
と対物レンズ光軸のズレを計算して、角形レンズホルダ
のトラッキングコイルを設けていない辺の一方又は両側
に角形コイルを張り付け、この角形コイルのフォーカス
方向の対辺に、一対の逆極磁界をマグネットによって発
生し、この電磁駆動によって光ディスク傾きに常時高速
に追従させるよう構成する。

【００２０】上記構成のもと、本発明によれば、光ディ
スク傾きに対して高速に対物レンズを追従させることが
可能であるため、安定した集束特性を維持でき、安定し
た記録再生特性を確保できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して以下に詳細に説明する。

【００２２】図１に、本発明の一実施形態を説明するた
めの分解斜視図を示す。図２は、本実施形態のレンズホ
ルダ傾き駆動を説明するための図である。また、図３
は、本実施形態のアクチュエータの平面図である。図４
は、本実施形態における対物レンズアクチュエータの傾
き駆動の回路構成をブロック図にて示したものである。
さらに、図５は、本実施形態のレンズ傾きに対する実効
波面収差特性を示したものである。

【００２３】図１において、１０１は対物レンズホル
ダ、１０２はスリット、１０３は対物レンズ、１０４は
角形偏平コイル、１０５は傾き補正を行うコイル、１０
６及び１０７はマグネット、１０８はアクチュエータベ
ース、１０９及び１１０はヨーク部分、１１１及び１１
２はマグネット、１１３及び１１４はサイドヨーク、１
１５及び１１６は銅箔部分、１１７及び１１８は角形の
プリント基板、１１９及び１２０は銅箔部分、１２１は
弾性支持部材であるバネワイヤを示している。

【００２４】図１を参照して、対物レンズホルダ１０１
には、ヨーク部材を通すスリット１０２が設けられ、中
心には対物レンズ１０３が装着されている。

【００２５】この対物レンズアクチュエータの移動系
を、フォーカス軸（Ｆ）、トラッキング軸（Ｒ）、光デ
ィスク接線軸（Ｔ）で示す。

【００２６】対物レンズホルダ１０１の、対向する一対
の側面には、トラッキング駆動のための角形偏平コイル
１０４を、それぞれ２個ずつ計４個設けている。この角
形偏平コイル１０４の１／４長が電磁駆動に寄与する。

【００２７】本実施形態において、傾き補正を行うコイ
ル１０５としては、光ディスク半径方向（Ｒ）の対向す
る側面に、角形偏平コイルを一対設けている。さらに、
このコイル１０５の上下の辺に対応して、互いに逆極の
長尺のマグネット１０６及び１０７を設けている。

【００２８】このアクチュエータの磁気回路について、
以下に説明する。フォーカス方向とトラッキング方向の
駆動については、アクチュエータベース１０８にヨーク
部分１０９、１１０を突設させ、マグネット１１１、１
１２を介して、略閉磁路を構成している。

【００２９】このアクチュエータベース１０８の両側面
に、平面形状がコの字形状とされた、レンズホルダ傾き
調整駆動用のサイドヨーク１１３、１１４を設ける。そ
して、サイドヨーク１１３、１１４には、一対の逆極マ
グネット１０６、１０７をそれぞれ張り付けてある。

【００３０】対物レンズホルダ１０１には、不図示のプ
リント基板を張り付け、銅箔部分１１５、１１６を介し
て支持する。

【００３１】また、アクチュエータベース１０８には、
角形のプリント基板１１７、１１８が、同様にして、銅
箔部分１１９、１２０を介して張り付けられる。そし
て、りん青銅のバネワイヤ１２１を、このバネワイヤ１
２１の両端に配置されたプリント基板で固定して４本中
継し、対物レンズホルダ１０１を弾性支持している（バ
ネワイヤ１２１の固定については図３の平面図参照）。

【００３２】次に、図２を参照して、本実施形態におけ
るレンズホルダの傾き駆動を説明する。図２は、図１の
光ディスク接線方向からみた側面図である。図２に示す
ように、対物レンズホルダ１０１の光ディスク半径方向
の両側面に角形コイル１０５を設け、図中、右側と左側
のコイルの電流方向を同一にして印加し、磁界の印加方
向を左右対称としたとき、両者のコイルの電磁駆動は、
フレミングの左手の法則により、左右で電磁駆動力の方
向が異なる（図中矢印Ｆ、Ｆ′参照）。

【００３３】これによって、対物レンズホルダ１０１
の、重心もしくは支持中心は、ほぼ同一点であるが、こ
の点を中心に回転し、光ディスク１００に対して傾き補
正が可能となる。

【００３４】図３のアクチュエータの平面図は、図１の
分解斜視図のサイドヨーク１１３、１１４による、対物
レンズホルダ１０１の傾き駆動のための磁気回路の構成
を一層明確とするためのものである。なお、図３におい
て、３０１及び３０２は光センサを示している。

【００３５】図４に示したブロック図を参照して、対物
レンズアクチュエータの傾き駆動回路は、対物レンズホ
ルダ１０１の対物レンズ１０３の両側に取り付けている
一対の光センサ３０１、３０２にて、光ヘッドから射出
し、図２に示す、光ディスク溝によって回折した、±１
次光２０１、２０２を受光し、光センサ３０１、３０２
からの電気信号を増幅器４０７、４０８で増幅した信号
を差動増幅器４０３に差動入力して、光ディスクとレン
ズホルダとの傾きを算出する。

【００３６】この傾き角度と、対物レンズ光軸とコリメ
ータ光軸のズレから、好ましくはＲＯＭ（読み出し専用
メモリ）に設定されたプリセット部４０４により、レン
ズ最適傾きを求め、両者の演算結果をもとに、サーボを
印加するための、位相補償回路４０５と、駆動増幅器４
０６と、を介して、傾き補正コイル１０５を駆動する。

【００３７】対物レンズ光軸とコリメータ光軸のズレ
は、不図示のレンズロックセンサの出力から求める。

【００３８】図５は、レンズ傾きに対する実効波面収差
特性を示す。実線５０１は高密度記録用のレンズとして
開口数ＮＡ＝０．６の傾き特性であり、破線５０２は通
常の再生専用の対物レンズＮＡ＝０．４５の特性であ
る。ＮＡ＝０．４５に対してＮＡ＝０．６はレンズ傾き
に対してマレシャル規範（０．０７λrms）を限界とし
たとき、傾き余裕は１／２に低減している。前記のレン
ズ傾き補正を行うと、図５に示すように、収差補正が可
能となる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、光ディスクの傾き
補正を行う場合、従来は光ヘッド全体を傾けることによ
って補正していたが、本発明によれば、対物レンズアク
チュエータの可動部分の微小な傾き変化のみで、光ディ
スクの傾き補正を可能とするように構成したため、高速
応答、小型化、及び省電力化が可能となるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示す分解斜視図で
ある。

【図２】本発明の一実施形態の構成を示す側面図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態のアクチュエータの平面図
である。

【図４】本発明の一実施形態における傾き補正駆動を行
う回路の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の一実施形態におけるレンズ傾きの収差
特性を示す図である。

【図６】従来の光ヘッド全体を傾き補正する構成を示す
図である。

【図７】従来の光学系において、コリメータ光軸と対物
レンズ光軸のズレを示す図である。

【図８】従来の光学系において、コリメータ光軸と対物
レンズ光軸のズレと収差特性、またレンズ傾き補正によ
る収差改善を示す図である。

【符号の説明】

１０１ レンズホルダ １０２ スリット １０３ 対物レンズ １０４ 角形偏平コイル １０５ 傾き補正を行うコイル １０６、１０７ マグネット １０８ アクチュエータベース １０９、１１０ ヨーク部分 １１１、１１２ マグネット １１３、１１４ サイドヨーク １１５、１１６ 銅箔部分 １１７、１１８ 角形のプリント基板 １１９、１２０ 銅箔部分 １２１ バネワイヤ ２０１、２０２ １次光 ３０１、３０２ 光センサ ４０３ 差動増幅器 ４０４ プリセット部 ４０５ 位相補償回路 ４０６ 駆動増幅器 ５０１ 実線 ５０２ 破線 ６０１ 光ヘッドベース ６０２ 回転中心部分 ６０３ レバー部分 ６０４ 雌ネジ ６０５ スクリュー ６０６ 小型モータ ７０１ コリメータ光軸 ７０２ 対物レンズの光軸

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対物レンズホルダの、光ディスク対向面上
   に、前記対物レンズの光ディスク半径方向又は接線方向
   に、少なくとも一対の光センサを備えると共に、前記レ
   ンズホルダの光ディスク半径方向の一の側面又は両側面
   に、傾き補正を行うためのコイルを備え、 前記対物レンズホルダの前記側面に対向するヨークに前
   記傾き補正を行うためにコイルの配置に対応させて一対
   の逆極マグネット部材を備え、 前記光センサの出力に基づき光ディスクとの傾き検出を
   行い、 この傾き検出角度と、コリメータ光軸と対物レンズ光軸
   とのズレの算出値に基づき、前記傾き補正を行うための
   コイルを電流駆動し、前記逆極のマグネット部材との電
   磁相互作用により前記対物レンズホルダの側面を駆動
   し、傾き自在に、サーボ制御する、ことを特徴とする傾
   き補正付きレンズアクチュエータ。