JP3232879B2 - 光ピックアップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクや光磁気デ
ィスクなどの記録再生装置に関するもので、特に、２方
向に駆動するアクチュエータにより駆動されるスイング
アーム方式の光ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクに情報を記録、再生する光ピ
ックアップには、トラッキングをリニア方式やスイング
アーム方式で行う様々な方式が提案されている。そのう
ち、スイングアーム方式の光ピックアップは、リニア方
式の光ピックアップに比べ、移送系が不要で構造が簡単
にでき、また全体の重量バランスを取ることで外乱に強
いなどの特長がある。特に最近は、オーディオ記録再生
装置のみならず、パソコンやワープロなどのポータブル
化に伴い、記録媒体としての光ディスク装置の、小型・
薄型化、軽量化、さらには対振性が要望されている。こ
の様な用途には、スイングアーム方式（例えば特開平３
−４６１３４号公報）の光ピックアップを用いた光ディ
スク装置が適している。以下に、従来のスイングアーム
方式の光ピックアップの構成について図面を参照しなが
ら説明する。

【０００３】図６に、従来のスイングアーム方式光ピッ
クアップの構成を示す。図６に示すように、光ディスク
２６は、スピンドルモーター２９に取り付けられたター
ンテーブル２８に、マグネットチャッキングなどのチャ
ッキング手段により固定され回転する。一方、ベース２
１に垂直に設けられたトラッキング軸２２に対し、回動
自在に、アーム２３が取り付けられている。レーザー発
光素子２４ａや、光検知素子２４ｂ、その他の集光レン
ズや偏光プリズムなどの光学素子は、アーム２３の胴部
の光学ブロック２４内に固定されている。アーム２３の
先端には、板ばねやワイヤで弾性支持された対物レンズ
２５ａ、これを駆動するレンズアクチュエーター２５
ｂ、ミラー（図示せず）を備えた対物レンズユニット２
５が固定されている。アーム２３の他端には、トラッキ
ングアクチュエータ２７が取り付けられてある。

【０００４】以下に、上記のように構成された光ピック
アップの動作を説明する。レーザー発光素子２４ａより
照射されたレーザービームは、光学ブロック２４内の光
学系を通って、アーム２３の先端にある対物レンズユニ
ット２５に到達し、ミラーにより上方に反射されて対物
レンズ２５ａにより絞られて、レーザースポットとな
り、光ディスク２６の記録面に照射される。レーザース
ポットを、記録面に形成されたトラックに追従させるト
ラッキング動作、及び、任意のトラックにアクセスさせ
るシーク動作は、トラッキングアクチュエータ２７によ
り、アーム２３をトラッキング軸２２を中心に回動させ
ることにより行う。また、光ディスク２６の面ぶれに対
し、記録面と対物レンズ間の距離のずれをを、レーザー
スポットの焦点深度以内に抑えるフォーカシング動作
は、板ばねやワイヤなどで弾性支持された対物レンズ２
５ａを対物レンズアクチュエータ２５ｂで、ディスク面
に対し垂直方向に駆動することにより行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な従来の光ピックアップでは、次のような問題点があっ
た。すなわち、直径の小さな光ディスクになるほど、光
ディスクを乗せるターンテーブル、及びスピンドルモー
ターの外径と、記録トラックの最内周の径とが接近し、
アーム先端に対物レンズアクチュエータを設けることが
困難になってくる。例えば、直径１．８インチ（φ４６
ｍｍ）の光ディスクでは、トラック最内周の直径２３ｍ
ｍに対してターンテーブルとスピンドルモーターの径を
φ１６ｍｍとした場合、対物レンズユニットの外径をφ
７ｍｍ以下にする必要があり、対物レンズアクチュエー
タのマグネットやヨーク、コイルの寸法、形状が制限を
受ける。ターンテーブルの外形は、ディスクを安定に保
持、回転するための寸法が必要であり、スピンドルモー
ターの外形は、ディスクの回転に必要なトルクを発生さ
せるための制限を受け、外形を小さくするとモーターの
厚さを大きく取る必要があり、装置の薄型化に不利とな
る。トラックの最内周の径を大きくすると、ディスクの
記録容量が減少する。

【０００６】本発明は、上記の課題を解決するもので、
小径のディスクに記録再生することができ、外乱に強
く、耐振性に優れ、小型でポータビリティの高い光ディ
スク記録再生装置を実現することができる光ピックアッ
プを提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光ディスク面に垂直なトラッキング軸回り
に、ベースに対して回動自在に取りつけられた回動ヨー
クと、前記回動ヨークに固定された板ばねと、前記板ば
ねにより支持されかつ前記回動ヨークに対して回動自在
に取り付けられたアームより成り、前記アームが、回動
ヨークの周囲と上部を取り囲む胴部と、この胴部の一端
に固定された光学ブロックと、胴部の他端に固定された
カウンタウエイトより構成され、前記回動ヨークには、
トラッキングマグネットとフォーカスマグネットとを設
けて２つの磁気回路を構成し、２つの磁気回路の磁気ギ
ャップには、前記ベースに固定したトラッキングコイル
と、前記アームに固定したフォーカスコイルとを配設す
るようにしたものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、フォーカスコイルに通電す
ると、フォーカスマグネットの磁気回路により、フォー
カス軸に対する隅力の電磁力が作用し、アームは回動ヨ
ークに対して、板ばねを捻りながらフォーカス軸回りに
回動する。これにより、対物レンズとディスクの記録面
間の距離のずれを焦点深度内に制御するフォーカシング
動作を行う。また、トラッキングコイルに通電すると、
トラッキングマグネットの磁気回路により、トラッキン
グ軸に対する回転力が作用し、回動ヨークとアームをト
ラッキング軸回りに回動する。これにより、ビームスポ
ットをディスク記録面のトラックに追従させるトラッキ
ング動作と、任意のトラックにアクセスするシーク動作
を行う。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例の光ピックアップに
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００１０】図１に、本実施例の光ピックアップの構成
を示す。図１に示すように、回動ヨーク２には、上から
板ばね４、フォーカスマグネット９が、下からトラッキ
ングマグネット８がそれぞれ固定されている。

【００１１】アーム１は、その胴部が回動ヨーク２を上
から覆うように配置し、板ばね４の先端を挟み込むよう
にして、下から補強リング３を接合する。これによりア
ーム１は、回動ヨークに対し、板ばねを通るＹ軸を中心
に回動自在に取り付けられる。この時、アーム１の胴部
下面に固定された、変形円筒状に巻かれたフォーカスコ
イル１０は、回動ヨーク２のフォーカスマグネット９が
作る磁気回路のギャップ２ａに挿入されるように配置さ
れている。また、アーム１の胴部下面と、回動ヨーク２
の上面の間には、ダンピング材６が挟み込まれ、それぞ
れの面に接している。ダンピング材６は、Ｙ軸方向の長
さに比べ、Ｘ軸方向の長さを短くしてある。

【００１２】トラッキングコイル１１は、ベース１７に
固定されている。、同じくベース１７に垂直に固定され
た軸受７には、回動ヨーク２に圧入したトラッキング軸
５が挿入されて、回動ヨーク２は、アーム１とともに、
Ｚ軸を中心に回動自在に取り付けられる。この時、回動
ヨーク２の下部に固定されたトラッキングマグネット８
は、ベース１７に対向して磁気回路ギャップを形成し、
トラッキングコイル１１は、この磁気ギャップ中に配設
されることになる。

【００１３】アーム１の一端に設けられた、光学ブロッ
ク１ｂには、対物レンズ１２やその他の光学素子（図示
せず）が固定されている。アーム１の他端には、光学ブ
ロック１ｂに対し、Ｙ軸、及び、Ｚ軸に関して対称な位
置にカウンタウエイト１４を取り付け、アーム１全体の
重心を、Ｙ軸とＺ軸の交点に一致させる。

【００１４】次に、本実施例のアクチュエータ部の構造
を説明する。図２に、アーム１と回動ヨーク２をＹ軸方
向から見た縦断面の構成を、図３に、Ｘ軸方向からみた
縦断面の構成を示す。略円筒状の回動ヨーク２は、上部
と下部により構成され、上部には、半径方向に着磁され
た円弧状のフォーカスマグネット９ａ，９ｂが、下部に
は、面に垂直な方向に着磁された偏平な円盤状のトラッ
キングマグネット８が４個固定されている。さらに、ト
ラッキングマグネット８は４つの部分に分かれ、それぞ
れ極性が逆向きになっている。これは、１個のトラッキ
ングマグネットを多極着磁するか、または４つに分割し
て極性を逆向きにして固定してもよい。また、アームの
回動範囲によっては、２個のコイルと２個のマグネット
の組み合わせでも良い。

【００１５】次に、本実施例の動作を説明する。図４
は、トラッキングアクチュエータの動作を示す部分斜視
図である。ここでは簡単のため、２個のコイルと２分割
のマグネットを用いた場合に付いて説明する。

【００１６】２つに分割されたトラッキングマグネット
８ａと８ｂは、回動ヨーク２の下部とベース１７とで構
成される磁気回路のギャップ２ｂに磁束を発生する。８
ａと８ｂは、互いに極性が逆向きになるように取り付け
られているので、ぞれぞれのギャップに生ずる磁束も逆
向きになリ、例えば図３に示すように、８ａは上面をＮ
極、８ｂは下面をＮ極とすると、８ａのギャップには上
向きの磁束が、８ｂのギャップには下向きの磁束が発生
する。これらの磁束中に、２つのトラッキングコイル１
１を配置し、各コイルの半径方向の部分の一方を８ａの
ギャップに、他方を８ｂのギャップに配置する。今、８
ａのギャップ中には半径方向の外から内へ、８ｂのギャ
ップ中には内から外へ電流が流れるようにコイルに通電
すると、コイルは、磁気回路より、上から見て反時計回
りの電磁力Ｆを受け、磁気回路はその反作用を受けるの
で、回動ヨーク２は、トラッキング軸７回りに、時計回
りに回動する。電流を逆にすると、回動の方向は逆にな
る。

【００１７】コイルに流す電流を制御することにより、
回動ヨーク２の動きを制御し、トラッキング信号により
トラッキングを行う。

【００１８】以上の説明より明らかなように、このトラ
ッキング動作の可動範囲は、マグネットの分割線が、一
つのコイルの半径方向の部分の間を動く範囲となる。従
って、必要な可動範囲によっては、コイルを４個また
は、それ以上の偶数個設け、それに対応したマグネット
を配置することもできる。この場合も、上記と全く同じ
動作原理が適応でき、さらに、同じ巻数を確保しなが
ら、コイル部分を薄くできるので、それだけ磁気ギャッ
プを狭くして、より強力な磁束が得られるという利点が
ある。

【００１９】一方、半径方向に着磁された２つのフォー
カスマグネット９も、互いに極性が逆向きになるように
着磁され、例えば、図２において、フォーカスマグネッ
ト９ａは外側をＮ極、９ｂは、内側をＮ極となるように
配置すると、９ａのギャップには、内から外の、９ｂの
ギャップには、外から内の磁束が生ずる。これらの磁束
中に挿入されたフォーカスコイル１０に、図２に示すよ
うに、上から見て反時計回りに通電すると、コイルは磁
気回路より、９ａのギャップ中では下向きの、９ｂのギ
ャップ中では上向きの電磁力Ｆを受け、コイルを固定し
たアーム１は、板ばね４を捻りながら、Ｙ軸を中心に、
反時計回り（図２の矢印方向）に回動し、アーム先端の
対物レンズ１２は、ディスクから離れる方向に動く。電
流を逆にすると、回動の方向は逆になる。

【００２０】コイルに流す電流を制御することにより、
アーム１の動きを制御し、フォーカス信号により合焦を
行う。

【００２１】次に、本実施例の光ピックアップの動作特
性について説明する。図５に、スイングアーム方式の光
ピックアップの一般的な振幅−周波数特性の一例を示
す。図５に示すように、一般に１次の振動系である光ピ
ックアップは、支持系の弾性と、可動部の慣性質量によ
る低域共振（ｆ0）と、アームの剛性と可動部の質量分
布による高域共振（ｆｈ）を生じ、その間は、−１２ｄ
Ｂ／ｏｃｔの直線で表される特性となる。ｆｈのピーク
を通る水平線と特性線とが交わる周波数をピーク交点周
波数といい、ｆ0からｆｈまでが光ピックアップの制御
可能範囲となる。この制御可能範囲を充分広く取るため
には、ｆｈを高い周波数に上げるか、ｆｈのピークを低
く抑える必要がある。

【００２２】光ピックアップを薄型にすると、特に、フ
ォーカス方向の振動に対し、アームの剛性が不足し、ｆ
ｈが高くとれない場合がある。

【００２３】また、アームの支持系によっては、アーム
が回動する以外に、上下に並進するなどの不要な共振が
生じると、特性線にピークディップが生じる。（ｆ１）
これが、上記の制御範囲内にあると、ｆ１でサーボが発
振するなど、制御不能となる。

【００２４】本実施例によれば、アーム１の胴部を上下
２つに分割し、これらを接合することにより、共振周波
数でアームが変形しようとする際、接合面で内部損失が
生じ、ｆｈのピークの高さを低く抑えることができる。
また、それぞれに異なる材質（例えば、一方にアルミ、
他方に樹脂材料）を用いることにより、その効果は、さ
らに大きくなる。

【００２５】また、アーム１の上下並進に対しては、ア
ーム１と回動ヨーク２の間に設けた、ダンピング材６に
よりピークディップを抑えることができる。このダンピ
ング材６は、Ｙ軸方向に長く、Ｘ軸方向に短くなるよう
に配置することにより、アーム１のフォーカス方向の回
動に対しては、影響が少なく、回動ヨーク２に対してア
ーム１が上下に並進するのに対して効果を発揮する。

【００２６】本実施例の光ピックアップによれば、アー
ム先端を小さく構成することができるので、小型光ディ
スクの最内周への記録再生が容易に行うことができる。
また、光ピックアップ全体がダイナミックバランスにな
っているので、外乱の影響が少ない。

【００２７】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明の光ピックアップは、トラッキングアクチュエータと
フォーカスアクチュエータとを回動軸回りに一体に設け
ることにより、次のような効果を有する。 （１）アームの先端に対物レンズアクチュエータを設け
る必要がないので、アーム先端の形状は、対物レンズを
固定するに足る最小の寸法にでき、ターンテーブルやス
ピンドルモーターの外形と、ディスクの最内周のトラッ
ク径が近接する小径ディスクに使用できる。 （２）アクチュエータをアーム先端に設けた場合に比
べ、マグネットやヨークなどの、比較的重量の大きな部
品を回動軸の回りに配置することにより、構造全体の軸
回りの慣性モーメントを小さくでき、動特性の向上が可
能である。 （３）対物レンズを固定するので、光学系はブロック化
でき、各光学素子の複合化や、１チップ化にも対応でき
る。また、光学ブロックを密閉できるため、光学系に対
する、塵埃など異物の混入もない。 （４）少ない部品点数で、トラッキングアクチュエータ
とフォーカスアクチュエータを一体に構成し、小型、薄
型にできる。

【００２８】これらの効果により、本発明は、小径のデ
ィスクに適し、外乱に強く、耐振性に優れた光ピックア
ップを提供し、小型でポータビリティの高い光ディスク
記録再生装置を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光ピックアップの構成を示
す分解斜視図

【図２】同アクチュエータ部の構成を示す断面図

【図３】同アクチュエータ部の構成を示す断面図

【図４】同アクチュエータの動作を示す一部切り欠き要
部斜視図

【図５】スイングアーム方式の光ピックアップの一般的
な振幅−周波数特性図

【図６】従来の光ピックアップの構成を示す平面図

【符号の説明】

１ アーム １ａ 腕部 １ｂ 光学ブロック ２ 回動ヨーク ３ 補強リング ４ 板ばね ５ トラッキング軸 ６ ダンピング材 ７ 軸受 ８ トラッキングマグネット ９ フォーカスマグネット １０ フォーカスコイル １１ トラッキングコイル １２ 対物レンズ １３ 光ディスク １４ カウンタウエイト １５ スピンドルモーター １６ ターンテーブル １７ ベース

───────────────────────────────────────────────────── 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 - 7/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスク面に垂直なトラッキング軸回
   りに、ベースに対して回動自在に取りつけられた回動ヨ
   ークと、前記回動ヨークに固定された板ばねと、前記板
   ばねにより支持されかつ前記回動ヨークに対して回動自
   在に取り付けられたアームより成り、前記アームは、回
   動ヨークの周囲と上部を取り囲む胴部と、前記胴部の一
   端に固定された光学ブロックと、前記胴部の他端に固定
   されたカウンタウエイトより構成され、前記回動ヨーク
   には、トラッキングマグネットとフォーカスマグネット
   とを設けて２つの磁気回路を構成し、前記２つの磁気回
   路の磁気ギャップには、前記ベースに固定したトラッキ
   ングコイルと、前記アームに固定したフォーカスコイル
   とを配設し、前記トラッキングコイルと前記フォーカス
   コイルに通電することにより前記光学ブロックを水平方
   向および垂直方向に回動させることを特徴とする光ピッ
   クアップ。
2. 【請求項２】 トラッキングマグネットは円盤状の偏平
   マグネットであり、フォーカスマグネットは円弧状マグ
   ネットである請求項１記載の光ピックアップ。
3. 【請求項３】 トラッキングコイルは略扇形の偏平コイ
   ルで、フォーカスコイルは円筒コイルである請求項１記
   載の光ピックアップ。
4. 【請求項４】 アームの胴部は、アームを支持する板ば
   ねを含む水平面により上下２つに分割され、これらが板
   ばねの先端を挟み込んで接合された請求項１記載の光ピ
   ックアップ。
5. 【請求項５】 アームの胴部と回動ヨークの間の空隙に
   ダンピング材を設け、ダンピング材の長さをフォーカス
   軸の方向に長く、かつフォーカス軸と直角な方向に短く
   した請求項１記載の光ピックアップ。