JP3087142B2 - 対物レンズアクチュエータのレンズ位置センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報の記録，再生のた
めに光束を光記録媒体に集光する対物レンズを駆動する
対物レンズアクチュエータに用いられ、対物レンズの位
置を検知するためのレンズ位置センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスクや光磁気ディスク等の
光記録媒体に対して情報の記録，再生を行う光ピックア
ップ装置においては、光源から出射された光束を光記録
媒体に光スポットとして照射させる対物レンズと、対物
レンズを光記録媒体に対してフォーカシング方向及びト
ラッキング方向に駆動させる対物レンズアクチュエータ
が備えられている。

【０００３】前記光ピックアップ装置において、対物レ
ンズを含む対物レンズアクチュエータを光記録媒体の所
定位置に移動させるアクセス動作時に、対物レンズにお
いて慣性によってトラッキング方向に不要な振動が発生
して、アクセス動作に影響を与えるという問題がある。
このため対物レンズの位置検出を行う光学センサを備え
て、検出信号に基づいて正確かつ迅速なアクセス動作を
行わせるようにしている。

【０００４】前記光学センサの検出感度，精度は、アク
セス動作に影響するため、高感度，高精度にすることが
望まれる。特開平２−42635号公報には、フォーカシン
グ方向の移動に対して、光学センサの検出信号が変化し
ないように受光素子を回転調整する方法が示され、また
特開平２−154330号公報には、アクチュエータ可動部に
シリンドリカルレンズを設け、かつ固定部に光源と受光
素子とを設けて光学センサの検出感度を上げる構成が示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術におい
て、特開平２−42635号公報の方法では、受光素子の回
転調整のために複雑な機構が必要であって、実用的でな
く、また実現できたとしてもコストが高くなるという問
題がある。特開平２−154330号公報の構成では、光源と
受光素子とに位置ずれがあると検出範囲が狭くなり、検
出感度が低下して感度のばらつきが大きくなるという問
題がある。またセンサユニットを固定するために用いら
れるネジも位置によっては、光路や他部材の設定，設置
に影響を与えて装置全体を大型化してしまうという問題
もある。

【０００６】本発明の目的は、簡単で小型化が図れる構
成で、高感度，高精度の検出が可能な対物レンズアクチ
ュエータのレンズ位置センサを提供することにある。

【０００７】

【０００８】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するた
め、情報の記録，再生のために光束を光記録媒体に集光
する対物レンズと、対物レンズを搭載した可動体と、可
動体を固定体に対してフォーカシング方向及びトラッキ
ング方向に移動可能に支持する支持手段と、可動体をフ
ォーカシング方向及びトラッキング方向に駆動する駆動
手段と、固定体に設けられた発光素子と、可動体に設け
られて発光素子からの出射光の一部を通過させる遮光板
と、固定体に設けられて遮光板を通過した発光素子から
の出射光を受光して可動体のトラッキング方向位置を検
出する受光素子とを備えた対物レンズアクチュエータの
レンズ位置センサにおいて、本発明の第１の手段は、前
記 受光素子を保持する保持体に前記受光素子の受光面と
平行なガイド面を設け、発光素子をガイド面に沿って受
光素子の検出方向にスライドさせて受光素子の検出出力
が基準値となるように調整して保持体に固定し、さらに
保持体を固定体上でトラッキング方向にスライドさせて
可動体がトラッキング方向の中立位置にある時に受光素
子の検出出力が基準値となるように調整して固定したこ
とを特徴とする。

【０００９】また第２の手段は、上記の第１の手段にお
いて、固定体上にトラッキング方向に並んだ２本のガイ
ドピンを設け、２本のガイドピンがスライド可能に遊嵌
するガイド溝を前記保持体に前記受光素子の検出方向と
平行に設けたことを特徴とする。

【００１０】さらに第３の手段は、上記の第１の手段又
は第２の手段において、対物レンズより光記録媒体の外
周側で、かつ前記光束の光路を遮断しない固定体の一部
に長手方向がトラッキング方向と平行に貫通長孔を設
け、さらに固定体の下面から貫通長孔を通したネジで前
記保持体を固定したことを特徴とする。

【００１１】

【００１２】

【作用】 上記の 第１の手段によれば、受光素子を保持す
る保持体に受光素子の受光面と平行なガイド面を設け、
発光素子をガイド面に沿って受光素子の検出方向にスラ
イドさせて受光素子の検出出力が基準値となるように調
整して保持体に固定した後に、保持体を固定体上でトラ
ッキング方向にスライドさせて可動体がトラッキング方
向の中立位置にある時に受光素子の検出出力が基準値と
なるように調整して固定したので、検出可能範囲が広が
り、検出感度が高くバラツキも小さくなる。

【００１３】また第２の手段によれば、固定体上にトラ
ッキング方向に並んだ２本のガイドピンを、保持体のガ
イド溝に遊嵌することで保持体における受光素子の検出
方向と平行方向の調整が、容易にかつ安価にできる。

【００１４】さらに第３の手段によれば、センサの保持
体を固定体に固定するためのネジを、光束あるいは他部
材と干渉しない固定体の下面から設置できるので、ネジ
設置のための逃げ等を考慮しなくてもよく、装置全体の
フォーカシング方向への小型化が図れる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１６】図１は本発明の対物レンズアクチュエータ
ユニットの一実施例を示す分解斜視図、図２は対物レン
ズ取付部を一部断面した斜視図、図３は図２の対物レン
ズ取付時の状態の断面図、図４は図２の接着部分の斜視
図である。

【００１７】同図において、対物レンズ１を搭載した可
動体であるボビン２には、フォーカシング用のコイル３
が巻回され、さらに両側にトラッキング用のコイル４が
接着固定されている。またボビン２は、フォーカシング
方向とトラッキング方向の両方向に変形可能な弾性支持
手段である板バネ５で上下左右４箇所支持されており、
駆動手段を構成するフォーカシング用，トラッキング用
のコイル３，４に流す電流を制御することによって磁気
回路による一定磁界との電磁作用でフォーカシング方
向，トラッキング方向に駆動制御される。

【００１８】前記ボビン２には、対物レンズ１が載置さ
れて光軸方向の位置決めをする対物レンズ載置面６と、
対物レンズ１の外径の位置決めをする対物レンズ嵌合部
７と、対物レンズ載置面６から一段下がった位置に対物
レンズ１に入射する光束の径を決める円筒状のアパーチ
ャ８が形成されている。そのため対物レンズ１の光束透
過面がボビン２に接触することが無く、組立時に誤って
対物レンズ１を傾けて載置してしまった時に対物レンズ
１を傷つけてしまうのを防ぐことができる。前記アパー
チャ８の円筒面には、対物レンズ側の径が大きくなるよ
うに射出成形時の抜き勾配が付けられており、対物レン
ズ１と反対側の最小径部がアパーチャ径となっている。
これにより、対物レンズ嵌合部７とアパーチャ８が一体
の型で成形できるため、対物レンズ１とアパーチャ８の
同軸度が高精度で実現でき、収差の発生を抑えてより理
想に近い光スポットを図示しない光ディスク記録面上に
形成することができる。またアパーチャ８の対物レンズ
側に面取り９を設けることによりアパーチャ８の最小径
部と対物レンズ１との距離を短くして、アパーチャ８の
最小径部のエッジで生じる回折を最小限に抑えられる。

【００１９】前記対物レンズ嵌合部７には対物レンズ１
を挟むようにしてトラッキング方向の両側に切り欠き10
が設けられていて、この切り欠き10と対物レンズ１の側
面で形成される凹部に接着剤11を付けることにより、接
着剤11が対物レンズ１の上面や下面に流れ込んでしまう
ことなく、確実に対物レンズ１をボビン２に固定するこ
とができる。切り欠き10は、本実施例で例示した位置か
ら光軸まわりに90°回転した位置に２箇所設けてもよ
く、また３箇所以上でもよい。さらにボビン２の下部に
は、対物レンズ１とバランスをとるために対物レンズバ
ランサＢが設けられている。ボビン２の材質は、繊維強
化プラスチックや液晶ポリマ等の高強度材料からなり、
対物レンズ駆動時の不要な共振を防いでいる。

【００２０】図５は板バネ取付部の分解斜視図、図６
（ａ），（ｂ）は板バネの一方端の固定方法の説明図、
図７（ａ），（ｂ）は板バネの他方端の固定方法の説明
図であり、ボビン２を支持する弾性支持部材である板バ
ネ５は、厚さ数十ミクロンの２枚の板材からなり、変形
部５ａは幅が厚さの数倍程度で、フォーカシング方向と
トラッキング方向の両方向に変形する。一対の変形部５
ａは、固定部側接着部５ｂでつながっている。上２本，
下２本の４本の変形部５ａは、平行に配置され、かつボ
ビン２をフォーカシング方向とトラッキング方向に平行
移動可能に支持しており、変形部５ａの両端には前記固
定部側接着部５ｂと可動部側接着部５ｃから突起５ｄが
出ており、変形部５ａより幅の広いダンピング部材１５
が貼着されている。ダンピング部材１５は、ブチルゴム
等の粘弾性材料からなり、板バネ５による共振の振幅を
抑える作用をする。

【００２１】前記ボビン２の板バネ支持部16には、板バ
ネ固定ピン17が入る孔が形成され、可動部側接着部５c
を板バネ固定ピン17で挟むようにして接着固定する。ボ
ビン２の一側に設置される板バネ固定部材18の接着面18
aと板バネ15の固定部側接着部５bは、板バネ固定バー19
に設けられた２本のピン19aに対応する位置に丸孔18bと
長孔18cを有し、板バネ固定バー19で位置決めをしなが
ら板バネ５の固定部側接着部５bを挟むようにして接着
固定する。接着固定後、固定部側接着部５bに突設され
た連結部５eを図５の２点鎖線部分で切断する。

【００２２】上下２本の変形部５aをそれぞれ１枚の板
バネから作っているので、容易に精度良く組み立てるこ
とができる。また前記板バネ固定ピン17と板バネ固定バ
ー19は、それぞれ上下共通部品であって板バネ５も上下
共通となっており、さらに板バネ固定部材18と板バネ固
定バー19は非導電性材料、例えばプラスチックからなっ
ている。

【００２３】また板バネ５の固定方法は、図６，図７の
ように、ボビン２の板バネ支持部16と板バネ固定部材18
の接着面16a，18aにピン20a，20bを形成しておき、板バ
ネ５の孔５f，５gにそのピン20a，20bを通して熱カシメ
または超音波溶着でピン20a，20bの頭部をつぶして固定
しても良い。

【００２４】前記フォーカシング用，トラッキング用の
各コイル３，４の端子は板バネ５の可動部側接着部５ｃ
にハンダ付けされ、また板バネ５の固定部側接着部５ｂ
はアクチュエータ用フレキシブルケーブル２１のアクチ
ュエータ側ランド部にハンダ付けされる。アクチュエー
タ用フレキシブルケーブル２１は板バネ固定部材１８を
巻くように両面テープ等で貼着され、その際、板バネ固
定部材１８には段差１８ｄが設けられているので、アク
チュエータ用フレキシブルケーブル２１の位置決めがで
きると同時に、アクチュエータ用フレキシブルケーブル
２１がキャリッジベース２２の壁面に接触するのを防ぐ
ことができる。そしてキャリッジ側ランド部はキャリッ
ジベース２２に取り付けられた図示しないフレキシブル
ケーブルのランド部に接続される。板バネ５の前記連結
部５ｅを切断してあるので、フォーカシング用，トラッ
キング用の各コイル３，４に独立に給電が可能である。

【００２５】また図５に示したように、ボビン２には後
述するレンズ位置センサ用の遮光板２３と、この遮光板
２３とバランスをとるための遮光板バランサ２４が取り
付けられている。遮光板２３と遮光板バランサ２４は、
それぞれ上下の板バネ支持部１６に挟持されて接してお
り、板バネ支持部１６の補強となって対物レンズ駆動時
の不要な共振を防いでいる。

【００２６】図８はアクチュエータベースの一部を切断
して示した斜視図、図９はボビンとキャリッジベースと
の支持機構部分の断面図であり、固定体であるアクチュ
エータベース25は、内ヨーク26と外ヨーク27が一体に設
けられており、外ヨーク27には永久磁石28が接着され、
さらに前記板バネ固定部材18の下面には丸穴と長穴が穿
設されていて、板バネ固定部材18がアクチュエータベー
ス25に設けられた位置決めピン29との嵌合で位置決めさ
れて図１に示したネジＮ１で固定される。また上ヨーク
30が内ヨーク26と外ヨーク27の上端をつなぐように取付
けられ、上ヨーク30，内ヨーク26，外ヨーク27，アクチ
ュエータベース25，永久磁石28とで磁気回路が構成され
る。

【００２７】図８，図９において、アクチュエータベー
ス25の下面には、対物レンズ１の主点Ｘを中心とする球
面の一部からなる球面座31を設け、この球面座31がキャ
リッジベース22に設けられた環状座32に接するようにア
クチュエータベース25がキャリッジベース22上に載置さ
れる。図示しない固定光学系からキャリッジベース22に
搭載された三角プリズム33へ光束が入射してくる側の球
面座31は切り欠かれており、球面座31で入射光が遮られ
ることがない。

【００２８】またアクチュエータベース25は、キャリッ
ジベース22の裏から２本の調整ネジ35と付勢バネ36で付
勢された付勢ネジ37とでネジ孔25aで止められており、
２本の調整ネジ35で対物レンズ１の光軸とディスク面と
が垂直になるように傾き調整される。球面座31の中心が
対物レンズ１の前記主点Ｘと一致しているので、アクチ
ュエータベース25を傾けても光軸がずれることがない。
図１に示したように、２本の調整ネジ35と１本の付勢ネ
ジ37を通すためにキャリッジベース22に設けられた３個
の通孔22a〜22cのうち、２個22a，22bはバカ孔であっ
て、１個22cは付勢ネジ37の外径と略等しい幅の長孔と
なっていて、対物レンズアクチュエータが光軸のまわり
に回転してしまうことがない。また傾き調整する時に
は、付勢ネジ37は前記環状座32の半径方向に動かなけれ
ばならないため、長孔22cの長さ方向を環状座32の半径
方向と一致させている。

【００２９】図10はレンズ位置センサＳの分解斜視図、
図11は図10のハウジングの底面を示す斜視図、図12は遮
光板の取付けを説明するための斜視図、図13は遮光板の
取付けを説明するための一部断面図、図14(a)，(b)はレ
ンズ位置センサの検出感度の説明図であり、ボビン２に
取付けられた前記遮光板23には、フォーカシング方向に
長いスリット23aが設けられていて、発光素子40からこ
のスリット23aを通過した光が、トラッキング方向に２
分割された受光面41aを持つ受光素子41に入射する。ス
リット23aは、前記受光面41aのフォーカシング方向Ｆの
寸法とボビン２のフォーカシング方向Ｆの可動ストロー
クの和より長くしてある。

【００３０】本実施例では、発光素子４０として発光ダ
イオード、受光素子４１としてフォトダイオードを用い
る。受光素子４１は、受光量に応じた電気信号を出力
し、左右の受光面４１ａの出力の差によってボビン２，
対物レンズ１のトラッキング方向の位置を検出すること
ができる。図１２，１３に示したように、遮光板２３
は、ボビン２の対物レンズ載置面６に垂直に形成された
位置決め面６ａに基準面２３ｂが取付けられ、基準面２
３ｂと平行にスリット２３ａが形成されているので、対
物レンズ１の光軸とスリット２３ａとの平行度は高精度
に保たれている。またスリット２３ａのフォーカシング
方向Ｆの長さは、受光素子４１の受光面４１ａのフォー
カシング方向の寸法とボビン２のフォーカシング方向の
可動ストロークの和よりも長くとってあるので、スリッ
ト２３ａを通過した光は、常に受光面４１ａのフォーカ
シング方向全体に当り、受光素子４１が傾いていても、
ボビン２がフォーカシング方向に移動した時に検出位置
がずれることがない。

【００３１】上記このように検出された位置信号は、対
物レンズ１と受光素子41＝キャリッジベース22＝三角プ
リズム33との相対的な変位を表すので、この変位をゼロ
にするようにキャリッジベース(＝受光素子41＝三角プ
リズム33)22を移動させることによって、常に三角プリ
ズム33から対物レンズ１に入射する光束と対物レンズ１
の光軸とを一致させておくことができる。上記のレンズ
位置検出部はアクチュエータべース25のディスク外周側
(固定光学系側)に設けられ、これによってレンズ位置セ
ンサＳと図示しないスピンドルモータとが干渉しないよ
うにできるので、ディスク内周側のアクセス可能範囲が
広がる。

【００３２】上記のレンズ位置検出部を組立るに際して
は、まず、発光素子40に取付けられたガイドプレート45
が、保持体であるハウジング46に設けられた受光素子41
の受光面41aに平行なガイド面46aに接するように発光素
子40をスライドさせて、左右の受光面41aの受光量が等
しくなるように(左右の受光面の出力の差がゼロとなる
ように)調整して固定する。アクチュエータベース25
に、図８のように、トラッキング方向に並べて設けられ
た２本のガイドピン47と、ハウジング46の下面に受光面
41aと平行に設けられたガイド溝48によってハウジング4
6がトラッキング方向に案内されており、ハウジング46
をスライドさせて、対物レンズ１がトラッキング方向の
中立位置にある時に遮光板23のスリット23aを通過した
光の左右の受光面41aの受光量が等しくなるように(左右
の受光面の出力の差がゼロとなるように)調整して、図
１のように、アクチュエータベース25の下面から貫通長
孔25bを通してネジＮ２でネジ止めする。ネジＮ２の位
置はピックアップユニットからの光束を遮らないように
ずらしてある。

【００３３】ところで、図１４（ａ）に示したように、
一般に殆どの発光素子の光量分布は、中心部が強く、周
辺部にいくほど弱くなる。発光素子の調整を行うと、受
光面Ａ，Ｂの入射する光量分布Ｆｈは左右均等になり、
スリットＳＬの中心と分割線Ｃが一致した時に左右の受
光面Ａ，Ｂの出力の差がゼロとなる。遮光板（＝対物レ
ンズ）のスリットＳＬが右（または左）にａ（ｂ）分移
動すると光は全て受光面Ａ（またはＢ）に入射するよう
になり、それ以上の位置検出はできない。つまり検出可
能範囲はａ，ｂである。図１４（ｂ）のように、発光素
子の受光分布Ｆｈ′がずれていると、スリットＳＬの中
心が分割線からずれた位置で左右の受光面の出力の差が
ゼロとなる。この時の検出可能範囲ａ′，ｂ′は左右不
均等になり、片側の検出可能範囲が狭くなってしまう。
また光量分布の中心と分割線Ｃが一致していた方が、受
光量が多いので検出感度が高く、光量分布がフラットな
ので感度のバラツキも小さい。このため上記の受光量調
整が必要となる。

【００３４】また図１に示したように、前記発光素子４
０と受光素子４１へは図１のレンズ位置センサ用フレキ
シブルケーブル５０を通して給電される。レンズ位置セ
ンサ用フレキシブルケーブル５０はハウジング４６を巻
くように両面テープ等で貼着され、キャリッジ側ランド
部はキャリッジベース２２に取り付けられた図示しない
フレキシブルケーブルのランド部に接続される。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の手
段によれば、検出可能範囲が広がり、検出感度が高くバ
ラツキが小さくなるように、受光素子と発光素子との設
置調整ができ、また第２の手段によれば、２本のガイド
ピンとガイド溝による簡単な構成で、前記受光素子と発
光素子との設置調整のためのガイドが確実かつ容易に、
しかも安価にでき、さらに第３の手段によれば、ネジの
固定によっても検出用の光や他部材に影響を与えないよ
うにできて、ネジ設置のための逃げ等を考慮しなくても
よいので、装置全体のフォーカシング方向への小型化を
図ることができるため、簡単で小型化が図れる構成で、
高感度，高精度の検出ができる対物レンズアクチュエー
タのレンズ位置センサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明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】対物レンズ取付部を一部断面した斜視図であ
る。

【図３】図２の対物レンズ取付時の状態の断面図であ
る。

【図４】図２の接着部分の斜視図である。

【図５】板バネ取付部の分解斜視図である。

【図６】板バネの一方端の固定方法の説明図である。

【図７】板バネの他方端の固定方法の説明図である。

【図８】アクチュエータベースの一部を切断して示した
斜視図である。

【図９】ボビンとキャリッジベースとの支持機構部分の
断面図である。

【図１０】レンズ位置センサの分解斜視図である。

【図１１】図10のハウジングの底面を示す斜視図であ
る。

【図１２】遮光板の取付けを説明するための斜視図であ
る。

【図１３】遮光板の取付けを説明するための一部断面図
である。

【図１４】レンズ位置センサの検出感度の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…対物レンズ、 ２…ボビン(可動体)、 ３，４…コ
イル(駆動手段)、 ５…板バネ(支持手段)、 ６a…位
置決め面、 23…遮光板、 23a，ＳＬ…スリット、 2
3b…基準面、 25…アクチュエータベース(固定体)、
40…発光素子、 41…受光素子、 41a…受光面、 45
…ガイドプレート、 46…ハウジング(保持体)、 46a
…ガイド面、 47…ガイドピン、 48…ガイド溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木船 英明 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平５−89502（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−48444（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−103316（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/08 G11B 7/09 - 7/095 G11B 7/12 - 7/135 G11B 7/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報の記録，再生のために光束を光記録
   媒体に集光する対物レンズと、対物レンズを搭載した可
   動体と、可動体を固定体に対してフォーカシング方向及
   びトラッキング方向に移動可能に支持する支持手段と、
   可動体をフォーカシング方向及びトラッキング方向に駆
   動する駆動手段と、固定体に設けられた発光素子と、可
   動体に設けられて発光素子からの出射光の一部を通過さ
   せる遮光板と、固定体に設けられて遮光板を通過した発
   光素子からの出射光を受光して可動体のトラッキング方
   向位置を検出する受光素子とを備えた対物レンズアクチ
   ュエータのレンズ位置センサにおいて、前記受光素子を
   保持する保持体に前記受光素子の受光面と平行なガイド
   面を設け、発光素子をガイド面に沿って受光素子の検出
   方向にスライドさせて受光素子の検出出力が基準値とな
   るように調整して保持体に固定し、さらに保持体を固定
   体上でトラッキング方向にスライドさせて可動体がトラ
   ッキング方向の中立位置にある時に受光素子の検出出力
   が基準値となるように調整して固定したことを特徴とす
   る対物レンズアクチュエータのレンズ位置センサ。
2. 【請求項２】 前記固定体上にトラッキング方向に並ん
   だ２本のガイドピンを設け、２本のガイドピンがスライ
   ド可能に遊嵌するガイド溝を前記保持体に前記受光素子
   の検出方向と平行に設けたことを特徴とする請求項１記
   載の対物レンズアクチュエータのレンズ位置センサ。
3. 【請求項３】 前記対物レンズより光記録媒体の外周側
   で、かつ前記光束の光路を遮断しない固定体の一部に長
   手方向がトラッキング方向と平行に貫通長孔を設け、さ
   らに固定体の下面から貫通長孔を通したネジで前記保持
   体を固定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記
   載の対物レンズアクチュエータのレンズ位置センサ。