JP3407811B2 - 対物レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク，光磁気デ
ィスク等の光学式情報記録媒体に対して記録／再生を行
うための光ピックアップに適用される対物レンズ駆動装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の対物レンズ駆動装置の一例
を示す斜視図であり、１は、光源(図示せず)から出射さ
れる光ビームを光学式情報記録媒体(図示せず)の記録面
に対してビームスポットとして集束させる対物レンズ、
２は、対物レンズ１が中央部に固定され、しかも周囲に
フォーカシング用コイル３が巻回され、さらに一対のト
ラッキング用コイル４がフォーカシング用コイル３上の
対向側部にそれぞれ固定されているコイルボビン、５は
ベース６から相対向するように立設されたバックヨー
ク、７は各バックヨーク５に固定されたマグネット、８
は、コイルボビン２に形成された通孔２aに挿入され、
かつマグネット７にフォーカシング用コイル３とトラッ
キング用コイル４とを介して対向するように設置された
ヨーク、９は、一端がコイルボビン２に固定され、かつ
他端が支持部10に固定されて前記コイルボビン２を可動
に弾性保持する左右計４本の弾性線材である。

【０００３】上記の対物レンズ駆動装置における対物レ
ンズ１の駆動は、公知であるので詳しい説明を省略する
が、フォーカシング用コイル３とトラッキング用コイル
４とにエラー検出信号に基づいて通電することにより、
コイルボビン２にフォーカシング方向あるいはトラッキ
ング方向に電磁力を発生させ、前記光学式情報記録媒体
上のビームスポットが所定の適正状態(径及びトラック
位置)にあるように、対物レンズ１の位置を制御するも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の対物レン
ズ駆動装置では、サーボ制御上、有害な共振モードの存
在が問題となる。

【０００５】通常、対物レンズ駆動は、入力される力に
対する出力を変位量とする伝達関数をＧ(Ｓ)、可動部質
量をＭ、粘性係数をＤ、ばね定数をＫとすると、数１の
式で示される２次式で表される特性を示す。

【０００６】

【数１】Ｇ(Ｓ)＝１／（Ｍ²＋Ｄ＋Ｋ） この数１の式は、図８において、駆動源となる各コイル
３，４と、駆動される対物レンズ１等の光学素子とが剛
体として作用する範囲で成立する。良く設計された対物
レンズ駆動装置では、十数ｋHz以上まで剛体として作用
するため高次共振は発生しないが、駆動源と駆動される
光学素子の間にたわみ、あるいはびびりと呼ばれる共振
が発生すると、上記の２次特性に乱れが生じる。

【０００７】図９(a)，(b)に高次共振の一例の説明図を
示した。一般に数十ｋHz以上まで高次共振の発生しない
対物レンズ駆動装置を製作することは相当困難とされて
いた。また、高次共振自体が安定なものではなく、経時
変化，温度変化特性を有するため、制御回路の設計にお
いては充分余裕を持った設計をする必要があり、情報記
録媒体が高速回転する駆動装置の設計にあたって弊害と
なっていた。

【０００８】本発明の目的は、上記の高次共振を除去
し、良好なサーボ制御特性を有する対物レンズ駆動装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、光ビームをビームスポットとして光学式情報記録媒
体に集束させる対物レンズを、前記ビームスポットが光
学式情報記録媒体に対して所定の適正状態にあるように
制御するフォーカシング用コイルとトラッキング用コイ
ルを備えた対物レンズ駆動装置において、本発明の第１
の手段は、対物レンズの光軸を中心としてコイルボビン
に巻回設置された前記フォーカシング用コイルと同軸に
共振抑制用コイルを巻回設置したことを特徴とする。

【００１０】また第２の手段は、上記の第１の手段にお
いて、フォーカシング用コイルと共振抑制用コイルとを
電気的に直列接続状態と独立状態とに切り換えるリレー
回路を備えたことを特徴とする。

【００１１】また第３の手段は、上記の第１の手段にお
いて、共振抑制用コイルをコイルボビンあるいは装置本
体のベース部に巻回設置したことを特徴とする。

【００１２】また第４の手段は、上記の第３の手段にお
いて、装置本体のベース部と共振抑制用コイルとの間に
防振部材を設けたことを特徴とする。

【００１３】さらに第５の手段は、上記の対物レンズ駆
動装置において、対物レンズの光軸に対して直交する方
向のコイルボビンに設けられたトラッキング用コイルの
中心延長線と平行あるいは一致させて共振抑制用コイル
を設けたことを特徴とする。

【００１４】また第６の手段は、上記の第５の手段にお
いて、トラッキング用コイルと共振抑制用コイルとを電
気的に直列接続状態と独立状態とに切り換えるリレー回
路を備えたことを特徴とする。

【００１５】また第７の手段は、上記の第５の手段にお
いて、共振抑制用コイルをコイルボビンあるいは電磁回
路を構成するヨークに設けたことを特徴とする。

【００１６】また第８の手段は、上記の第７の手段にお
いて、ヨークと共振抑制用コイルとの間に防振部材を設
けたことを特徴とする。

【００１７】さらに第９の手段は、上記の第１の手段又
は第５の手段において、フォーカシング用コイルとトラ
ッキング用コイルと共振抑制用コイルとに、それぞれ電
気的に接続される導電性及び弾性を有する複数のボビン
支持線材を、コイルボビンの対向側部に対称に配設した
ことを特徴とする。

【００１８】

【作用】上記の手段によれば、共振抑制用コイルを、フ
ォーカシングあるいはトラッキングの周波数特性におい
て、共振を打ち消すように動作させることで共振の発生
が抑制される。

【００１９】また第２の手段あるいは第６の手段によれ
ば、リレー回路の接続切り換えによって、共振が発生し
ていないときには共振抑制用コイルの作動方向を反転さ
せることによって、フォーカシング用コイルあるいはト
ラッキング用コイルの必要推力を補うことができる。

【００２０】また第４の手段あるいは第８の手段によれ
ば、防振部材を設けたことにより、コイルからの共振反
力，振動が吸収される。

【００２１】また第９の手段によれば、ボビン支持線材
を用いて各コイルへの通電がなされるので電気リード線
を不用とし、しかもボビン支持線材がコイルボビンに対
称に配設されるので、コイルボビンがバランスよく支持
され、しかもコイルボビン周囲が簡潔になるため、共振
が低減されて良好なサーボ制御特性が得られる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。尚、図８に基づいて説明した部材と対応する部材
には同一符号を付して詳しい説明を省略する。

【００２３】図１は本発明の第１実施例における要部の
分解斜視図であり、コイルボビン２の外周には、対物レ
ンズ１の光軸Ｌを中心としてフォーカシング用コイル３
とフォーカシング共振抑制用コイル11とが同軸で巻回さ
れている。さらに対物レンズ１の光軸Ｌに対して直交す
る方向におけるコイルボビン２の対向する両側部のフォ
ーカシング用コイル３及びフォーカシング共振抑制用コ
イル11上に設けられるトラッキング用コイル４の中心延
長線と平行もしくは一致するようにしてトラッキング共
振抑制用コイル12がそれぞれ設けられる。

【００２４】尚、図中の13，14は、リード線であって、
各コイル３，４，11，12に制御電流を供給するためのも
のであり、本実施例では合計８本(リード線14の１本は
図示されていない)が設けられている。

【００２５】図２は本実施例の制御系の説明図であり、
20は光学式情報記録媒体である光ディスク、21は、対物
レンズ１の駆動装置22が搭載され、公知のように記録情
報及び各種制御エラー信号を検出する光学式ピックアッ
プ、23は共振検出回路、24はフォーカシングサーボ回
路、25はフォーカシング共振抑制用コイル11への電流制
御をする電流制御回路である。

【００２６】上記の第１実施例において、光学式ピック
アップ21から検出されたフォーカシングエラー信号に乗
った共振周波数を共振検出回路23によって検出し、電流
制御回路25によって、共振検出回路23からの検出信号に
基づき、フォーカシングエラー信号の共振周波数の位相
を反転した信号(後述する)を、フォーカシング共振抑制
用コイル11に出力する。このためフォーカシング共振抑
制用コイル11は、前記共振を打ち消すように駆動装置22
のコイルボビン２に作用することになり、良好なサーボ
特性を得ることができる。

【００２７】図３は制御電流に係る説明図であり、対物
レンズ１の変位は、フォーカシング用コイル３の入力電
流に対して180度位相が遅れた状態で制御される(通常状
態の位相)。共振が発生すると、対物レンズ１の変位の
振幅は、増幅されて図示したように、通常状態よりもΔ
ｙだけ振幅が大きくなる(フォーカシングエラー信号か
ら検出される)。

【００２８】そこでフォーカシング共振抑制用コイル11
に、対物レンズ１の変位の位相に対して180度位相を反
転した振幅Δｙに応じた電流を流すことにより、対物レ
ンズ１の変位量の位相振幅を通常状態にすることが可能
になる。

【００２９】また、従来ではコイルボビン等に共振が発
生すると、フォーカシングコイルの反力は、ヨークに伝
達されヨークからベースに伝わり、弾性線材等からなる
ボビン支持部材の固定部に伝わって、ボビン支持部材か
らボビンに伝わることで、共振を増幅していたが、本実
施例ではフォーカシング共振抑制用コイル11はコイルボ
ビン２に設けられているため、コイルボビン２における
可動部内で共振が低減されて、ベースに振動が伝達され
ない。従って、ボビン支持部材に伝達される振動を低減
できるため、より良好なサーボ特性が得られることにな
る。

【００３０】図４(a)，(b)は前記フォーカシング用コイ
ル３とフォーカシング共振抑制用コイル11の接続切換の
説明図であり、フォーカシング用コイル３とフォーカシ
ング共振抑制用コイル11とを、共振検出回路23の検出信
号によって直列接続状態と独立状態にスイッチングする
ためのリレー回路30を設けている。

【００３１】図４(a)は共振が発生していない場合の接
続状態を示しており、フォーカシング用コイル３とフォ
ーカシング共振抑制用コイル11は、リレー回路30によっ
て直列に接続され、フォーカシング用コイル３における
フォーカシング推力を補うように作用する。図４(b)は
共振が発生した場合の接続状態を示しており、リレー回
路30によって、フォーカシング用コイル３はフォーカシ
ングサーボ回路24に、またフォーカシング共振抑制用コ
イル11は電流制御回路25に、それぞれ独立して接続され
て既述した共振抑制が行われる。

【００３２】また本実施例では、トラッキング用コイル
４上に設けられたトラッキング共振抑制用コイル12に対
しても、上述したフォーカシング共振抑制用コイル11に
対する制御と同様の制御をして、トラッキングエラー信
号の共振周波数の位相を反転した信号を加えることで、
高次共振を吸収して良好なサーボ特性を得るようにし、
さらに図示しないが、上記と同様のリレー回路を設けて
トラッキング推力を補うように作用させている。

【００３３】図５は第１実施例における他の支持機構を
示す斜視図であり、コイルボビン２には、フォーカシン
グ用コイル３，トラッキング用コイル４，フォーカシン
グ共振抑制用コイル11，トラッキング共振抑制用コイル
12が設けられており、電気リード線は少なくとも８本必
要であるが、この支持機構では導電性及び弾性を有する
ボビン支持線材である８本の棒状ばね35の一端を、４本
ずつコイルボビン２の上下両側方に張り出した受部２b
に設け、さらに棒状ばね35の他端を固定部材36に固定し
ている。そして４本１組をなす棒状ばね35の上下２組の
各組において、棒状ばね35の各中心軸が同一平面にあ
り、その平面が互いに平行で、しかも上下４本の棒状ば
ね35が上下でそれぞれ対向するようにして、棒状ばね35
をコイルボビン２に対して対称に配し、かつ棒状ばね35
を介して各コイル３，４，11，12に電流を供給するよう
にしている。

【００３４】上記の支持機構によれば、棒状ばね35が電
気リード線とコイルボビン２の支持部材とを兼ねるた
め、コイルボビン２周部を簡潔にでき、しかもコイルボ
ビン２のトラッキング方向のヨーイングに対して回転モ
ーメントが低減できて、良好なサーボ特性が得られる。

【００３５】図６は本発明の第２実施例の一部を示す断
面図であり、この第２実施例では、第１実施例における
フォーカシング共振抑制用コイル11に対応するフォーカ
シング共振抑制用コイル11′を、防振部材40を介してフ
ォーカシング用コイル３の下部に対向するベース６上に
設け、また第１実施例におけるトラッキング共振抑制用
コイル12に対応するトラッキング共振抑制用コイル12′
を、防振部材41を介してトラッキング用コイル４の設置
位置に対するヨーク８側に設けている。尚、図では一方
側(右側)のフォーカシング共振抑制用コイル11′とトラ
ッキング共振抑制用コイル12′を示しているが、両コイ
ル11′，12′は左右対称に設置されている。

【００３６】上記の第２実施例においても、第１実施例
と同様にフォーカシング共振抑制用コイル11′とトラッ
キング共振抑制用コイル12′とが共振を打ち消すように
コイルボビン２に作用する。また防振部材40，41の存在
によって可動部共振反力を吸収でき、良好なサーボ特性
が得られる。

【００３７】さらに第２実施例において、フォーカシン
グ共振抑制用コイル11′に電流を印加することで磁界が
発生するため、フォーカシング用コイル３のターン数を
少なくすることができ、可動部重量を低減できるので、
応答性が良くなり、しかも高次共振が高域に移動するこ
とになり、良好なサーボ特性を得ることができる。

【００３８】またトラッキング共振抑制用コイル12′に
定常的に電流を流しておけば、マグネット７から発生す
る磁界を補強できるため、トラッキング用コイル４のタ
ーン数を少なくすることができ、上記と同様に可動部重
量を低減でき、良好なサーボ特性を得ることができる。
さらにマグネット７を高磁気保磁力のものにする必要が
ないため、コストダウンが可能となり、しかもマグネッ
ト体積を小さくできるため、小スペースで磁気回路を構
成できることになる。

【００３９】通常、サーボ回路を設計する場合、サーボ
ゲインが変動するため、交差周波数が変化する。サーボ
ゲインが高くなると、交差周波数が高くなるため、高域
の共振ピークが影響し、ゲインが０dBより大きくなると
サーボ系が発振してしまう。サーボゲインが高くなる原
因としては、光源であるレーザダイオードのパワー変
動，情報記録媒体の反射率変動，ゲイン調整誤差，ピッ
クアップ検出系の変動，対物レンズ駆動装置の推力定数
の変動等が考えられる。

【００４０】ここで、対物レンズ駆動装置として許容で
きる高次共振特性の限界について述べる。図７(a)は対
物レンズ駆動装置のゲイン特性を示し、周波数ω₂のＤ
Ｃゲインに対し−Ｇ₂の大きさの高次共振が存在する。
図７(b)は進み(位相)補償回路の特性を示し、高域でゲ
インをＧ₁だけ大きくする。図７(c)はサーボ系のオープ
ンループゲイン特性を示し、ω₀にゲイン交点を有す
る。この時、高次共振点において位相が−180度より遅
れ、かつゲインが０dBより大きくなるとサーボ系が発振
すると考えられるため、高次共振値の限界をＧ₂(max)と
すれば、

【００４１】

【数２】Ｇ₂(max)＞Ｇ₁＋Ｇ₀ となる。

【００４２】高次共振点の性質によっては位相が−180
度より進み側になる場合も有るが、高次共振自体、安定
なものではなく、経時変化や温度変化特性を有するた
め、余裕を持った設計が必要となり、高帯域のサーボ性
能を必要とする装置の開発の場合、対物レンズ駆動装置
には高次共振点が高く、かつ共振ピークの低いものが要
求されていた。上記の実施例によれば、高次共振の発生
を防止できるため、高帯域までリニアなサーボ特性を提
供できることになる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
共振抑制用コイルを用いて共振を打ち消すことができる
ため、良好なサーボ特性が得られ、さらに本発明の第
２，第６の手段によれば、共振が発生しないときには共
振抑制用コイルによってフォーカシングあるいはトラッ
キングの必要推力を補うことができ、また第４，第８の
手段によれば、動作時のコイルからの共振反力，振動を
防振部材で吸収でき、また第９の手段によれば、各コイ
ルへの通電及びコイルボビンの支持が、コイルボビンに
対して対称に配設されたボビン支持線材によってできる
ため、コイルボビンをバランスよく支持でき、しかもコ
イルボビン周囲を簡潔することができるため共振をより
低減できる等、高次共振を除去し、良好なサーボ制御特
性を有する対物レンズ駆動装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対物レンズ駆動装置の第１実施例にお
ける要部の分解斜視図である。

【図２】本実施例の制御系の説明図である。

【図３】制御電流に係る説明図である。

【図４】フォーカシング用コイルと共振抑制用コイルの
接続切換の説明図である。

【図５】コイルボビンの他の支持機構を示す斜視図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例の一部を示す断面図であ
る。

【図７】高次共振特性の限界の説明図である。

【図８】従来の対物レンズ駆動装置の一例を示す斜視図
である。

【図９】高次共振の一例の説明図である。

【符号の説明】

１…対物レンズ、 ２…コイルボビン、 ３…フォーカ
シング用コイル、 ４…トラッキング用コイル、 11…
フォーカシング共振抑制用コイル、 12…トラッキング
共振抑制用コイル、 23…共振検出回路、 24…フォー
カシング回路、25…電流制御回路、 30…リレー回路、
35…棒状ばね(ボビン支持線材)、 40，41…防振部
材。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームをビームスポットとして光学式
   情報記録媒体に集束させる対物レンズを、前記ビームス
   ポットが光学式情報記録媒体に対して所定の適正状態に
   あるように制御するフォーカシング用コイルとトラッキ
   ング用コイルを備えた対物レンズ駆動装置において、対
   物レンズの光軸を中心としてコイルボビンに巻回設置さ
   れた前記フォーカシング用コイルと同軸に共振抑制用コ
   イルを巻回設置したことを特徴とする対物レンズ駆動装
   置。
2. 【請求項２】 前記フォーカシング用コイルと前記共振
   抑制用コイルとを電気的に直列接続状態と独立状態とに
   切り換えるリレー回路を備えたことを特徴とする請求項
   １の対物レンズ駆動装置。
3. 【請求項３】 前記共振抑制用コイルをコイルボビンあ
   るいは装置本体のベース部に巻回設置したことを特徴と
   する請求項１の対物レンズ駆動装置。
4. 【請求項４】 前記装置本体のベース部と前記共振抑
   制用コイルとの間に防振部材を設けたことを特徴とする
   請求項３の対物レンズ駆動装置。
5. 【請求項５】 光ビームをビームスポットとして光学式
   情報記録媒体に集束させる対物レンズを、前記ビームス
   ポットが光学式情報記録媒体に対して所定の適正状態に
   あるように制御するフォーカシング用コイルとトラッキ
   ング用コイルを備えた対物レンズ駆動装置において、対
   物レンズの光軸に対して直交する方向のコイルボビンに
   設けられた前記トラッキング用コイルの中心延長線と平
   行あるいは一致させて共振抑制用コイルを設けたことを
   特徴とする対物レンズ駆動装置。
6. 【請求項６】 前記トラッキング用コイルと前記共振抑
   制用コイルとを電気的に直列接続状態と独立状態とに切
   り換えるリレー回路を備えたことを特徴とする請求項５
   の対物レンズ駆動装置。
7. 【請求項７】 前記共振抑制用コイルをコイルボビンあ
   るいは電磁回路を構成するヨークに設けたことを特徴と
   する請求項５の対物レンズ駆動装置。
8. 【請求項８】 前記ヨークと前記共振抑制用コイルとの
   間に防振部材を設けたことを特徴とする請求項７の対物
   レンズ駆動装置。
9. 【請求項９】 前記フォーカシング用コイルとトラッキ
   ング用コイルと共振抑制用コイルとに、それぞれ電気的
   に接続される導電性及び弾性を有する複数のボビン支持
   線材を、コイルボビンの対向側部に対称に配設したこと
   を特徴とする請求項１又は請求項５の対物レンズ駆動装
   置。