JP3574143B2 - 対物レンズアクチュエータ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、光ディスク装置等に用いられる対物レンズアクチュエータに関し、特にその不要共振の制振構造に特徴を有する対物レンズアクチュエータに関するものである。
背景技術
従来から、例えば光ディスク装置や光磁気ディスク装置に於て、ディスクの各トラックに正確に光を集光させ、その反射光を受光素子に集光させるために、対物レンズが設けられた可動部材を４本の板ばねでベース部材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なように中立位置にばね支持し、フォーカシングコイル及びトラッキングコイルと磁石とから構成される磁気アクチュエータをもってこの可動部材を駆動制御する光学ヘッドが知られている。
このような光学ヘッドにあって上記可動部材を支持するばね系に生じる不要な振動モードや、低周波数域に於ける対物レンズの光軸に対する傾きが集光精度を低下させ、場合によっては読み出し／書き込みエラーの発生原因となる。
特に、近年上記した光ディスク装置や光磁気ディスク装置のディスク回転速度やヘッドスピードを向上してアクセス速度を高速化することが望まれており、その際、浮動支持された上記可動部材の振動が一層問題となる。
そこで、対物レンズの光軸に対して可動部材形状並びにコイル取付位置を対称とし、可動部慣性力の作用点位置とコイル駆動力並びにばねの復元力作用点位置とを極力一致させるようにすれば、振動や傾きを低減させることができるが、可動部の一端に対物レンズを寄せられないこの構造では、小型化、軽量化が難しいことから、対物レンズの光軸に対して可動部材の形状やコイルの取付け位置を非対称とする構造が望まれる。
例えば特開平６−325387号公報には、ベース部材に立設されたコアを遊挿するための比較的大きな上下通孔が設けられた本体部と、この本体部からフォーカシング方向と直交する方向に突設された対物レンズの支持片とからなり、この本体部の上下通孔内にフォーカシングコイル及びトラッキングコイルを保持したものが開示されているが、対物レンズの支持片が薄肉となることからその部分の振動が問題となる。
そこで、例えば特開平５−197991号公報には、ばねと錘を用いた所謂慣性ダンパを設けてフォーカシング方向と直交する方向の回転を抑制する構造が開示されており、これを例えば上記本体部から対物レンズの支持片が突設されたものにそのままに適用し、支持片の振動を直接抑制するような慣性ダンパを設けることも考えられるが、光学的に邪魔にならないように上記慣性ダンパを設けることは困難であり、その構造が複雑になるばかりでなく、可動部が大型化、重量化、また設計自由度が低下する問題もある。
また、本願と同一出願人による特願平８−250982号、特願平８−250983号明細書には、ばね支持された本体部からフォーカシング方向と直交する方向に対物レンズの支持片が突設された可動部材を有する対物レンズアクチュエータに於て、振動時に支持片に衝当／離反可能なように本体部にばねのみまたはばね及び錘からなる衝突ダンパを突設し、この衝突ダンパ装置を支持片と相反する位相で振動させ、概支持片に衝当させることにより、支持片の高次共振周波数の振動を相殺し、対物レンズを支持する可動部材の振動を抑制してディスク回転速度やヘッドスピードを向上可能としたものが記載されているが、この構造にあっては、衝突ダンパ装置を対物レンズ支持片近傍に設けるため、対物レンズ周辺にある程度のスペースを必要とし、慣性ダンパほどではないものの可動部が大型化、重量化するという問題がある。
発明の開示
本発明は上記したような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その主な目的は、重量増加を伴うことなく対物レンズを支持する可動部材の高次共振のピーク量を低減して振動を抑制し、ディスク回転速度やヘッドスピードを向上可能とし、もって光ディスク装置や光磁気ディスク装置などを高速化及び高記録密度対応とすることが可能な対物レンズアクチュエータを提供することにある。
本発明者らは、対物レンズの光軸に対して可動部材形状、コイル取付位置を非対称とする構造にあっては対物レンズ側に可動部重心がシフトするため、一般に重量バランスを調整するためのマスが必要となることに着目した。
上記した目的は、本発明によれば、対物レンズと、ベース部材にフォーカシング方向及びトラッキング方向に移動可能なように中立位置にばね支持され、かつフォーカシングコイル及びトラッキングコイルを有する本体部と、該本体部からフォーカシング方向と直交する方向に突設された前記対物レンズの支持片とからなる可動部材 と、該可動部材の重心位置を所望の位置へ設定するためのマスバランサ（バランサウエイト）とから構成される 対物レンズアクチュエータであって、前記マスバランサが、前記支持片と反対方向に前記本体部に突設された片持はり状をなすと共に、前記可動部材の高次共振周波数とほぼ一致し、かつ異なる位相の共振モードを保有するものからなることを特徴とする対物レンズアクチュエータを提供することにより達成される。
このように、アクチュエータ可動部の重心位置を所望の位置へ設定するために用いられるマスバランサを利用し、これにアクチュエータ可動部の高次共振周波数とほぼ一致し、かつ異なる位相を有する共振モードを保有させることにより、新たな取付スペースの確保、部品増加、重量増加を伴うことなく対物レンズアクチュエータ可動部の高次共振のピーク量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1a図は、本発明が適用された第１の実施形態に於ける光ディスク装置や光磁気ディスク装置などに用いられる光学ヘッドの要部平面図。
第1b図は、第1a図の側面図。
第2a図は、本発明が適用された第１の実施形態に於ける光学ヘッド可動部の周波数と振動強度との関係を示すグラフ。
第2b図は、従来構造の光学ヘッド可動部の周波数と振動強度との関係を示すグラフ。
第３図は、本発明が適用された第２の実施形態に於ける光学ヘッド可動部の周波数と振動強度との関係を示すグラフ。
第４図は、本発明が適用された第２の実施形態に於ける光学ヘッドの第1b図と同様な側面図。
第５図は、本発明が適用された第３の実施形態に於ける光学ヘッドの第３図と同様な側面図。
第６図は、本発明が適用された第４の実施形態に於ける光学ヘッドの第３図と同様な側面図。
第７図は、本発明が適用された第５の実施形態に於ける光学ヘッドの第３図と同様な側面図。
第８図は、本発明が適用された第６の実施形態に於ける光学ヘッドの第３図と同様な側面図。
第9a図、第9b図及び第9c図は、上記第６の実施形態の変形例を示す斜示図。
発明を実施するための最良の形態
以下に、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
第1a図は、本発明が適用された第１の実施形態に於ける光ディスク装置や光磁気ディスク装置などの対物レン ズアクチュエータに用いられる光学ヘッドの平面図、第1b図はその側面図である。この光学ヘッドは、対物レンズ１と、一端でこの対物レンズ１を支持片2bにより支持する可動部材２と、図示されない装置本体側に設けられた駆動装置により粗動するようになっているベース部材（図示せず）と、可動部材２をベース部材にフォーカシング方向及びトラッキング方向に移動可能なように中立位置にばね支持するばね手段としての互いに平行な４本の板ばね４とを有している。また、可動部材２の本体部2aの中間部には上下通孔2cが開設され、その対物レンズ１の支持側と相反する側寄りにフォーカシングコイル５が貼着され、該フォーカシングコイル５の前端面に左右一対のトラッキングコイル６が貼着されている。一方、ベース部材にはヨーク及び磁石からなる磁石ユニット７、８が立設され、一方の磁石ユニット７はフォーカシングコイル５に突入し、他方の磁石ユニット８は上下通孔2cのフォーカシングコイル５のない前部に突入してトラッキングコイル６と対峙している。
一方、本体部2aの支持片2bと相反する後端部には、可動部重心点を駆動力作用点に一致させるための概ね直方体状をなす金属からなるバランサウエイト10が、本体部2aの後端に固着または一般的に突設されている。このバランサウエイト10は、片持ちはり状をなし、その固有振動数が可動部材２のフォーカシング方向の高次共振周波数、即ち支持片2bのフォーカシング方向の振動周波数と略一致すると共に振動時にその位相が逆になるように、幅、長さ等の寸法及び重量が設定されている。尚、上記高次共振周波数は例えば有限要素法による解析により予め設計時に特定することができる。
本光学ヘッドの運転時に、特にフォーカシング方向に支持片2bに振動が発生すると（フォーカシング方向駆動時に発生するレンズ先端曲げモード）、これと同じ周波数で、かつ逆の位相でバランサウエイト10も振動し、支持片2bの振動を打ち消す。その様子を第2a図のＡ部に示す。また、第2b図に従来形式のバランサウエイトが完全に本体部2aと一体をなす場合、即ちバランサウエイトが支持片2bの振動を打ち消さない場合の周波数と振動強度との関係を示す。
第2a図のＡ部に示すように、バランサウエイトが支持片2bの振動を打ち消さない場合に高次共振周波数のピークが約29dBあったものが、バランサウエイト10が振動して支持片2bの振動を打ち消すようにすることにより、ピークが約11dBと著しく小さくなっていることがわかる。
第４図は、本発明が適用された第２の実施形態に於ける光学ヘッドの第1b図と同様な側面図である。金属からなるマスバランサ11が厚肉部11aとばね作用を有する薄肉部11bとを有し、薄肉部11bが本体部2aの下端に入り込むように固着されている。本実施形態では、マスバランサ11単体でばね−マス系を構成している。これにより、ばね定数の設定が自由に行えることから、第１の実施形態に比較して取り付け位置、寸法、重量の設定、即ち装置全体の設計自由度が向上している。それ以外の構成及び作用・効果は第１の実施形態と同様である。
本実施形態に於ける周波数と振動強度との関係を第３図に示す。そのＣ部に示すように、高次共振周波数のピークが約29dBあったものが、約15dBと著しく小さくなっていることがわかる。
第５図は、本発明が適用された第３の実施形態に於ける光学ヘッドの第1b図と同様な側面図である。本実施形態では、第２の実施形態と同様に金属からなるマスバランサ12が厚肉部12aとばね作用を有する薄肉部12bとを有すると共に例えばシリコーン樹脂等の粘弾性材13を本体部2aと厚肉部12aとの間に介在させ、振動の減衰を図っている。その減衰効果により高次共振のゲインを第２の実施形態に比較して更に低減できるようになっている。それ以外の構成及び作用・効果は第２の実施形態と同様である。
第６図は、本発明が適用された第４の実施形態に於ける光学ヘッドの第1b図と同様な側面図である。本実施形態では、第２の実施形態と同様に金属からなるマスバランサ14が厚肉部14aとばね作用を有する薄肉部14bとを有すると共に振動時に厚肉部14aに於ける振幅のほぼ最大となる部分が本体部2aと一体をなす突片2dの底面に衝突するように、本体部2aにマスバランサ14が接触または近接配置されている。従って、本構成では振動時に厚肉部14aが本体部2aの底面に衝突して所謂衝突ダンパをなし、高次共振のゲインを第２の実施形態に比較して更に低減できるようになっている。それ以外の構成及び作用・効果は第２の実施形態と同様である。
第７図は、本発明が適用された第５の実施形態に於ける光学ヘッドの第1b図と同様な側面図である。樹脂製の板ばね16を介して金属からなるマスバランサ15が本体部2aに固着されている。本実施形態では、樹脂製の板ばねを用いることでマスバランサの製造が容易になり、その寸法、重量等の管理が容易になっている。それ以外の構成及び作用・効果は第２の実施形態と同様である。
第８図は、本発明が適用された第６の実施形態に於ける光学ヘッドの第1b図と同様な側面図である。樹脂からなるマスバランサ17が厚肉部17aとばね作用を有する薄肉部17bとを有し、薄肉部17bが本体部2aの下端に入り込むように固着されている。また、マスバランサ17は厚肉部17aと薄肉部17bとの境界部で屈曲し、全体としてＬ字状をなしている。本実施形態では、第２の実施形態と同様にマスバランサ17単体でばね−マス系を構成していると共にマスバランサ17全体を樹脂で形成することにより。上記各実施形態に比較してその形状を自由にでき、設計自由度が一層向上している。それ以外の構成及び作用・効果は第２の実施形態と同様である。
第9a図、第9b図及び第9c図は、上記第６の実施形態の変形例を示す斜示図である。第9a図の構成ではＬ字状をなす樹脂製のマスバランサ18のばね作用を有する薄肉部18bに切り欠き18cが形成され、その幅が厚肉部18aよりも狭くなっている。その切り欠く大きさによりばね作用が調節される。第9b図の構成ではＬ字状をなす樹脂製のマスバランサ19のばね作用を有する薄肉部19bに孔19dが穿設され、その孔19dの大きさによりばね作用が調節される。第9c図の構成ではＬ字状をなす樹脂製のマスバランサ20のばね作用を有する薄肉部20bに切り欠き20c及び孔20dが形成され、その切り欠き20c及び孔20dの大きさによりばね作用が調節される。それ以外の構成は第６の実施形態と同様である。
尚、上記実施形態ではフォーカシング方向の振動抑制についてのみ説明したが、マスバランサの寸法、形状などを調節してトラッキング方向にも振れるようにし、トラッキング方向の振動も上記同様にして抑制可能であることは云うまでもない。
産業上の利用可能性
このように本発明によれば、可動部の重心位置を所望の位置へ設定するためのマスバランサの取り付け方、寸法、形状などを調節して可動部の高次共振周波数とほぼ一致し、かつ異なる位相の共振モードをもたせることにより、新たな取付スペースの確保、部品増加、重量増加を伴うことなく対物レンズアクチュエータ可動部の高次共振のピーク量を低減することができることから、その振動を抑制してディスク回転速度やヘッドスピードを向上可能とし、光ディスク装置や光磁気ディスク装置などを高速化することが可能となる。

Claims (6)

1. 対物レンズと、
   ベース部材にフォーカシング方向及びトラッキング方向に移動可能なように中立位置にばね支持され、かつフォーカシングコイル及びトラッキングコイルを有する本体部と、
   該本体部からフォーカシング方向と直交する方向に突設された前記対物レンズの支持片とからなる可動部材と、
   該可動部材の重心位置を所望の位置へ設定するためのマスバランサとから構成される対物レンズアクチュエータであって、
   前記マスバランサが、前記支持片と反対方向に前記本体 部に突設された片持はり状をなすと共に、前記可動部材の高次共振周波数とほぼ一致し、かつ異なる位相の共振モードを保有するものからなることを特徴とする対物レンズアクチュエータ。
2. 前記マスバランサの一部と前記本体部との間に粘弾性材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズアクチュエータ。
3. 前記マスバランサの一部が前記可動部材の振動時に前記本体部と衝突するようにしてなることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズアクチュエータ。
4. 前記マスバランサが、ばね作用を有する薄肉部を介して前記本体部に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズアクチュエータ。
5. 前記薄肉部に、ばね作用を調節するための切り欠き及び／または孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズアクチュエータ。
6. 前記マスバランサと前記薄肉部とが、該マスバランサと該薄肉部との境界部で屈曲し、全体としてＬ字状をなしていることを特徴とする請求項４に記載の対物レンズアクチュエータ。

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