JP3220474B2 - ガルバノミラー装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガルバノミラー装置に
関するものであり、特に２以上の方向に回動可能に構成
されたガルバノミラー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンパクトディスクや追記型光デ
ィスク、あるいは、書換の可能な光磁気ディスク等の光
学的記録媒体、およびこれらの媒体に対して情報の記録
／再生を行う光学的情報記録再生装置の研究、開発が盛
んである。このような光学的記録媒体は、その記録容量
を増すために、トラックの間隔がミクロンオーダーまで
近接しており、情報を正確に記録再生するために、一般
に光学ヘッドをディスクの半径方向に広範囲に駆動する
粗アクチュエータと精密なトラッキング動作を行うため
の精アクチュエータとを使用する。このような精アクチ
ュエータの一つとしてガルバノミラー装置がある。

【０００３】一般にはガルバノミラーはトラッキング動
作のみに使用するため、一つの軸回りに回動するように
構成されており、光ビームを一軸方向に走査する。しか
し、例えばビデオディスク等では時間軸方向の制御を行
う必要があるために、２軸方向に回動可能なガルバノミ
ラー装置が提案されている。

【０００４】このようなガルバノミラー装置の一例とし
て、特開昭５７−４０７６２号公報に開示されたものを
図１１に示す。この例では角柱形の弾性回動部材４０，
４１を互いに直角方向に２段に配置してＬ字形のミラー
４２を支持し、これらの回動部材４０，４１を支持する
ブロック４３，４４の各端部にコイル４３ａ，４３ａ，
４４ａ，４４ａをとりつけて、このコイルに流れる電流
を制御してミラー４２を２軸方向に回動させるものであ
る。

【０００５】２軸方向に回動可能なガルバノミラー装置
の他の例として、特開昭５３−１０８４０３号公報に示
されたものを図１２（ａ），（ｂ）に示す。この例では
ピボット支持されたミラー５０の裏面にリング状のマグ
ネット５１が固定されており、固定部５２に設けた２対
の駆動コイル５３，５４，５５，５６に流れる電流を制
御することよってミラー５０を２軸方向に回動させるも
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例のう
ち、特開昭５７−４０７６２号公報に示された装置は、
回動部材４０，４１を２段にしているため、小型化しに
くく、また、回動方向によって回動軸の位置が違うた
め、ビームがシフトするという問題がある。一方特開昭
５３−１０８４０３号公報に示された装置は、可動部に
マグネット５１を配置しているため、軽量化しにくく、
感度や駆動周波数の帯域等の点で不利であるという問題
がある。

【０００７】本発明は、構造が簡単で、小型かつ制御性
のよい２以上の方向に回動可能に構成されたガルバノミ
ラー装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決する手段および作用】上記目的を達成する
請求項１に係るガルバノミラー装置は、反射ミラーと、
該反射ミラーを支持する支持部と、該支持部に形成した
ヒンジ部と、該ヒンジ部を通り前記反射ミラーの反射面
に平行な仮想平面からほぼ同一の距離に配置され、前記
反射ミラー側面を通るように該反射ミラーに結合された
少なくとも２個のコイルと、これらの各コイルのミラー
側面に位置する部分に対向するように配置した永久磁石
とを具え、前記各コイルは前記反射面に向かう方向から
見て前記支持部を取り囲むようにほぼ矩形状に形成さ
れ、前記反射ミラーを前記ヒンジ部を通る少なくとも２
つの直線を軸として回動可能に構成したことを特徴とす
るものである。

【０００９】請求項１の発明によると、反射ミラーはヒ
ンジ部を有する支持部に支持され、少なくとも２個のコ
イルはヒンジ部を通り反射ミラーの反射面に平行な仮想
平面からほぼ同一の距離に、反射ミラー側面を通るよう
に反射面に向かう方向から見て支持部を取り囲むように
ほぼ矩形状に反射ミラーに固定され、これらコイルのミ
ラー側面に位置する部分に磁束を作用させるように固定
部に永久磁石が配置されるので、構造の簡略化、小型
化、可動部の軽量化が可能となり、制御性の高いミラー
駆動が可能になると共に、コイルの巻装が容易にでき、
組み立て作業を簡単にできる。

【００１０】

【実施例】以下、図面にしたがって、本発明の実施例を
詳細に説明する。

【００１１】図１〜図５は、本発明のガルバノミラー装
置の一実施例の構成を示したものである。図１は本発明
のガルバノミラー装置を使用した光学的記録再生装置の
光学ヘッドの動きを示す概念図である。光学ヘッド１は
半導体レーザ、信号検出部等を含む一体型ヘッドであ
り、２本のガイドレール２によって支持されている。デ
ィスク４の回転中心部にはスピンドルモータ３があり、
ディスクを回転させている。ガイドレール２は、ディス
ク４の半径方向に対して最外周位置での角度θの方向に
取り付けられており、スピンドルモータ３と干渉しない
ように配置されている。図１中の矢印Ａ及びＢは、その
位置におけるトラッキング方向を示す。

【００１２】図２は光学ヘッド１の詳細を示す図であ
る。光学ヘッド１は、半導体レーザ５、コリメータレン
ズ１０、ビームスプリッタ６、信号検出用光電変換素子
７、ガルバノミラー８、対物レンズ９によって構成され
ている。本光学ヘッド１においては、フォーカシングは
図示しないアクチュエータで対物レンズ９をディスク面
に垂直な方向に駆動することにより行い、トラッキング
は半導体レーザ５から発せされるレーザビームをガルバ
ノミラー８により走査することにより行う。

【００１３】図３はガルバノミラー装置の詳細を示す図
である。本ガルバノミラー装置は、円形のガルバノミラ
ー８の反射面の裏面にほぼ矩形状（ロの字状）に巻回し
た複数のコイル１１を図３に示すように、それぞれミラ
ー支持部１２を取り囲むようにガルバノミラー８の中心
に対して対称に配置し、各コイル１１の両側を曲げてこ
の曲げ部を、ミラー８の側面に沿わせて固定する。ミラ
ー支持部１２は、例えば熱可塑性ポリエステルエラスト
マ(常温ではゴム弾性を示し、高温では可塑化されて溶
融成形可能となる材料)を材料として、モールド成形さ
れたヒンジ部１３を介してベース１４に一体的に支持さ
れており、ミラー８はほぼ任意の方向に回動することが
可能である。ベース１４はさらに筒状のハウジング１５
に固定されている。リング状のバックヨーク１８の内側
に多極着磁マグネット１６を接着して磁気回路を形成す
る。

【００１４】図５は、本実施例のガルバノミラー装置を
組立てた状態を示す断面図である。ミラー８をミラー支
持部１２に固定して、バックヨーク１８と多極着磁マグ
ネット１６とを、マグネット１６がミラー８の側面に固
定されたコイル１１に対向するような形でハウジング１
５に固定する。図４に平面図で示すように組立状態では
マグネット１６の各磁極がコイル１１の折り曲げ部とそ
れぞれ１対１に対応するようにする。このようにして、
ガルバノミラー８をヒンジ部１３を有するミラー支持部
１２に回動可能に支持すると共に、そのヒンジ部１３を
通りガルバノミラー８の反射面に平行な仮想平面からほ
ぼ同一の距離に複数のコイル１１をガルバノミラー８に
固定し、固定部であるベース１４側に多極着磁マグネッ
ト１６を配置する。

【００１５】図４において、例えばコイル１１ｃに電流
を流すと、コイルの両側で逆向きの力を発生し、図中ｘ
軸方向を回動軸としてミラーが回動する。このように、
電流を流すコイルを変えることによって回動軸を変える
ことのできる構成となっている。一つのコイルに電流を
流すだけでは回動軸を有限個しか設定できないが、隣接
する２個のコイルに同時に電流を流し、この電流値の比
を制御することによって、回動軸を任意に設定すること
が可能である。

【００１６】次に、本実施例の装置の動作について説明
する。本装置においては、図１に示すように、ガイドレ
ール２がディスクの半径方向に対して角度を持って取り
付けられているため、トラッキッグの方向をトラックに
垂直にするためには、図１の矢印Ａ，Ｂで示すようにガ
イドレールの方向に対して角度を持つ方向にビームを走
査する必要があり、かつ、ディスクの内周と外周とでは
この角度を変化させる必要がある。この角度は図６に示
すように、各トラックの曲率と、ガイドレールの延在方
向に平行なディスク４の半径ｒ_１と光ヘッド１が移動す
るラインＳ_１−Ｓ_１間の距離ｄとから一義的に決まる。
従って予め両者の関係をＲＯＭに格納しておき、シーク
動作中に例えばトラッククロスパルスをカウントするこ
とによってトラック番号を検出し、これに対応するトラ
ッキング方向をＲＯＭより読み出すようにする。

【００１７】本実施例ではガルバノミラーを立ち上げミ
ラーとして使用しているため、ガルバノミラーの回動軸
を、そのディスク面への射影がトラックの接線方向と一
致するように設定すると、走査方向をトラックに垂直な
方向にすることが可能である。従って、ＲＯＭより読み
出した値を基にガルバノミラーの回動軸の方向を決定
し、これに対応したコイルに電流を流すことにより、ミ
ラー８を回動させれば良い。

【００１８】図７は本発明に先立って開発したガルバノ
ミラー装置を用いる光学ヘッドを示す斜視図である。こ
の光学ヘッドでは、半導体レーザ５から発せられた光
を、半導体基板２０に固定したプリズム１９によって、
ガルバノミラー８に導き、ここで反射させてディスク１
のトラックに照射するように構成している。ガルバノミ
ラー８も、共通の半導体基板２０にマイクロマシニング
によって形成したヒンジ部を介して支持されており、静
電アクチュエータによってミラー８を回動させるように
したものである。

【００１９】図８にこのヒンジ部の製造プロセスを示
す。まず、半導体基板２０に円形の凹部２１を形成し、
この凹部２１の平坦な底面の円周に沿って静電アクチュ
エータの電極２２を形成する（図８（ａ），（ｂ））。
次にポリシリコン層２３の析出とエッチングを繰り返し
て階段状の突起２４を作る（図８（ｃ）〜（ｈ））。次
いで犠牲層となるＳｉＯ_２層２５を形成した後（図８
（ｉ））、中央部２５′をエッチングし（図８
（ｊ））、さらにポリシリコン層２６を析出させ（図８
（ｋ））、中央付近を残してエッチングし（図８
（ｌ））、更に犠牲層２５を除去すると（図８
（ｍ））、ヒンジ部２７を有する支持部が完成する。そ
の後、ヒンジ部２７を有する支持部にミラー８を接着し
て（図８（ｎ））、ミラー８を回動可能に支持すること
により、ヒンジ部２７を通りミラー８の反射面に平行な
仮想平面からほぼ同一の距離に固定部に配置された少な
くとも３個の電極を有するガルバノミラー装置が完成す
る。

【００２０】半導体基板２０の凹部２１に形成した電極
２２に電圧を印加することによって電極には電荷が生
じ、ミラー表面は誘電体で構成されているので電極に対
抗する位置には誘電分極により逆極性の電荷が誘起され
る。これによって電極とミラーの間に静電引力が生じ、
この力を利用してミラー８を回動させる。電圧を印加す
る電極を変えることによって回動軸が変化するため、上
述した実施例と同様に、ガルバノミラーの回動軸を決定
し、それに対応した１つあるいは２つの電極２２に適当
な電圧を印加すればよい。

【００２１】図９は図１に示した実施例の変形例の構成
を示す図である。上記の実施例は光学系全体を駆動する
一体型光学ヘッドに関するものであったが、本発明はこ
の形式に限定されるものではなく、図９に示すように、
光源５、検出系６，７等は固定とし、対物レンズ９、立
ち上げミラーのみを可動とする分離型光学ヘッドと呼ば
れるものにも利用可能である。本実施例では可動光学系
の立ち上げミラーの部分に本発明のガルバノミラー装置
を使用したものであり、その動作は、上記実施例の動作
と同様である。

【００２２】また、図１０は図１に示した実施例の他の
変形例の構成を示す図である。この変形例においては分
離型光学ヘッドの固定側にガルバノミラー装置を配置
し、立ち上げミラーを固定とするものであり、やはり、
ガルバノミラー８の回動軸を変えることによって同様の
効果が得られる。なお、図１０において符号３０は、ガ
ルバノミラー８で反射された光ビームを対物レンズ９に
導くための立ち上げミラーである。

【００２３】本発明におけるガルバノミラー装置の構成
は、以上述べたものに限定されるものではなく、例えば
１８０°離れた反対側のコイルを別々のコイルで構成す
ることも可能である。また、コイルの配置や個数は、図
示したものに限定されるものではない。さらに、本発明
のガルバノミラー装置の応用は、以上に述べたものに限
定されるものではなく、例えば、従来のようにトラッキ
ング制御と時間軸制御とに使用可能であることは言うま
でもない。

【００２４】

【発明の効果】上述したように、本発明のガルバノミラ
ー装置によれば、反射ミラーをヒンジ部を有する支持部
に支持し、少なくとも２個のコイルをヒンジ部を通り反
射ミラーの反射面に平行な仮想平面からほぼ同一の距離
に、反射ミラー側面を通るように反射面に向かう方向か
ら見て支持部を取り囲むようにほぼ矩形状に反射ミラー
に固定し、これらコイルのミラー側面に位置する部分に
磁束を作用させるように固定部に永久磁石を配置するよ
うにしたので、構造の簡略化、小型化、可動部の軽量化
が可能となり、制御性の高いミラー駆動が可能になると
共に、コイルの巻装が容易にでき、組み立て作業が簡単
にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例のガルバノミラー装置を適
用した光学的記録再生装置の光学ヘッドの動きを示す図
である。

【図２】 図１に示す光学ヘッドの構成を示す図であ
る。

【図３】 本発明のガルバノミラー装置の詳細を示す分
解斜視図である。

【図４】 本発明のガルバノミラー装置の詳細を示す平
面図である。

【図５】 本発明のガルバノミラー装置の詳細を示す側
断面図である。

【図６】 ディスクの半径方向とガイドレールとがなす
角度を説明するための図である。

【図７】 本発明に先立って開発したガルバノミラー装
置を適用した光学ヘッドの構成を示す図である。

【図８】 図７に示すガルバノミラー装置のヒンジ部の
製造工程を示す図である。

【図９】 本発明の変形例の構成を示す図である。

【図１０】 本発明の他の変形例の構成を示す図であ
る。

【図１１】 従来の２方向に回動可能に構成したミラー
の構成を示す図である。

【図１２】 従来の２方向に回動可能に構成したミラー
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 光学ヘッド ２ ガイドレール ３ スピンドルモータ ４ ディスク ５ 半導体レーザ ６ ビームスプリッタ ７ 光電変換素子 ８ ガルバノミラー ９ 対物レンズ １０ コリメータレンズ １１ コイル １２ ミラー支持部 １３ ヒンジ部 １４ ベース １５ ハウジング １６ マグネット １８ バックヨーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/09

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射ミラーと、該反射ミラーを支持する
   支持部と、該支持部に形成したヒンジ部と、該ヒンジ部
   を通り前記反射ミラーの反射面に平行な仮想平面からほ
   ぼ同一の距離に配置され、前記反射ミラー側面を通るよ
   うに該反射ミラーに結合された少なくとも２個のコイル
   と、これらの各コイルのミラー側面に位置する部分に対
   向するように配置した永久磁石とを具え、前記各コイル
   は前記反射面に向かう方向から見て前記支持部を取り囲
   むようにほぼ矩形状に形成され、前記反射ミラーを前記
   ヒンジ部を通る少なくとも２つの直線を軸として回動可
   能に構成したことを特徴とするガルバノミラー装置。