JP3935472B2 - 光ピックアップアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は光ピックアップアクチュエータに係り、特に対物レンズと光学系とが一体に動くようにモジュール化されたミニアチュア光ピックアップの位置制御のためのアクチュエータに関する。

ＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤのような一般的な光ディスクドライブに使われる光ピックアップには、記録媒体に向かって光を出射するレーザダイオードやそれから反射された光を受光するフォトダイオードのような光学系要素が備わった固定ユニットと、前記レーザダイオードから出射された光を記録媒体上に集束させる対物レンズを含んだ稼動ユニットと、この稼動ユニットの位置を調整して前記対物レンズを介した光の正確な位置制御、すなわちフォーカス及びトラッキング制御を行うアクチュエータが備わっている。

しかし、このような光ディスクドライブをノート型パソコンやＰＤＡのような携帯用機器に適用しようとするなら、さらに小型化された構造が要求されるために、光ピックアップも前記固定ユニットと稼動ユニットとを分離せずに一体にモジュール化し、そのユニット全体をフォーカス方向とトラッキング方向とに制御する方式のミニアチュア光ピックアップが採用されている。

図１はこのようなミニアチュア光ピックアップのフォーカス及びトラッキング制御のための従来のアクチュエータ構造を示したものである。

図面を参照すれば、ベース１０に設けられた回転軸１０ａを中心に、スイングアーム１１が矢印Ｔ方向に回転可能に設けられており、このスイングアーム１１を電磁気力で回転させるためのボイスコイルモータ１２が設けられている。このボイスコイルモータ１２はスイングアーム１１の一端側に設けられたコイル１２ｃと、このコイル１２ｃの上下に位置する磁石１２ａ及びヨーク１２ｂを含んで構成される。このスイング機構はハードディスクドライブから磁気ヘッドを移送させるためのような構造であり、ここでは光ピックアップ１３のトラック間移動及び微細トラッキング制御に使われる。

そして、スイングアーム１１の他端側にはミニアチュア光ピックアップ１３を搭載したピボットアーム１６が結合されている。すなわち、スイングアーム１１とピボットアーム１６とは板バネ１４の両端がそれぞれの端部中に挟まれて付着されることによって結合されており、これによりピボットアーム１６はスイングアーム１１に支持された状態で矢印Ｆ方向にピボット運動させる。そして、ピボットアーム１６の底面には、ベース１０に設けられた磁石１５ｂと相互作用して上記のピボット運動のための電磁気力を発生させるフォーカスコイル１５ａが設けられている。

従って、光ピックアップ１３のトラック間移動及びトラッキング制御時にはボイスコイルモータ１２を作動させてスイングアーム１１を矢印Ｔ方向に回転させて制御をし、フォーカス制御時にはフォーカスコイル１５ａに電流を供給してピボットアーム１６を矢印Ｆ方向に回転させて光ピックアップ１３を移動させる。これと類似の従来の光ピックアップアクチュエータ構造は、特許文献１を通じても開示された。

ところで、そのような構造ではフォーカス制御及びトラッキング制御のために動く駆動体が大きすぎる短所がある。すなわち、フォーカス制御時にはスイングアーム１１に支持されたピボットアーム１６が上下に動き、トラッキング制御時にはピボットアーム１６と共にスイングアーム１１が左右に回転しなければならないために、どちらの場合にも駆動体の重量が大きすぎて制御感度が悪くなる短所がある。特に、トラッキング制御時にはスイングアーム１１全体を動かなければならないために、微細な制御を行うのが非常に難しい問題点もある。

従って、このような短所を補完した新しい構造の光ピックアップアクチュエータが要求されている。
ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ ０２／２９７９２ Ａ２

本発明は上記の必要性を勘案して案出されたものであり、駆動体の重量を減らしてフォーカス方向及びトラッキング方向の微細制御に有利なように改善された高感度の光ピックアップアクチュエータを提供するところにその目的がある。

上記の目的を達成するための本発明の光ピックアップアクチュエータは、記録媒体に対するトラッキング方向に回動自在に設けられたスイングアームと、前記スイングアームを回動させる第１駆動ユニットと、一側が前記スイングアームに固定され、他方自由端部は前記記録媒体に対するフォーカス方向に弾性変形が可能であり、その自由端部に光ピックアップが結合された弾力部材と、前記弾力部材を変形駆動させる第２駆動ユニットとを含むことを特徴とする。

本発明の光ピックアップアクチュエータは次のような効果を有する。

第一に、光ピックアップの位置制御がスイングアームやピボットアームのような大きい部材の動きに依存せず、小型軽量部材である板バネの弾力的な変形に依存するために、応答性がよくなって制御の感度が優秀になる。

第二に、駆動ユニットの選択によってフォーカス制御だけではなく微細トラッキング制御及びチルト制御までも可能なので、固定密度を要求するディスクドライブ装置にも無難に適用されうる。

第三に、従来に比べてピボットアームが必要ないので、部品数が減って製品が軽量化される。

以下、添付図面を参照して本発明による実施例を詳細に説明する。

図２は本発明による光ピックアップアクチュエータを示したものである。図面を参照するに、まず記録媒体のディスク（図示せず）が装着されるベース１００上にスイングアーム１１０が回動自在に設けられている。このスイングアーム１１０は第１コイル１２３と第１磁石１２１及びヨーク１２２を含んだボイスコイルモータ１２０により駆動され、トラッキング方向Ｔ、すなわちディスクのトラック間を移動する方向に回動される。そして、このスイングアーム１１０に弾力部材の板バネ１４０が設けられるが、この板バネ１４０の一端部はスイングアーム１１０に固定されており、他端部はフォーカス方向Ｆに変形できる自由端部になる。すなわち、この自由端部にミニアチュア光ピックアップ１３０が結合されている。従って、板バネ１４０をフォーカス方向Ｆに変形させれば、光ピックアップ１３０のフォーカシング動作が行われる。そして、この板バネ１４０はトラッキング方向Ｔにも変形が可能である。もちろん、板バネ１４０の構造上フォーカス方向Ｆに比べてはトラッキング方向Ｔの変形量が小さくなってしまうが、微細調整は可能な水準である。このようなトラッキング方向変位のためには、板バネ１４０の幅を厚さの１０倍以上大きくするのがよい。ここに加え、トラッキング方向へのより多くの変形量を得ようとするなら、図３Ｂに図示されたように板バネ１４０’に長手方向に複数のスリット１４０ａを形成することもできる。シミュレーションの結果によれば、図３Ａのようにスリットのない場合に比べて図３Ｂのようにスリット１４０ａがある場合が１００倍ほどの変形量をさらに確保でき、ほとんどフォーカス方向Ｆの制御感度に近接した水準になると表れる。従って、トラッキング制御のための変形量が非常に小さくてもよい場合ならば、図３Ａのようにスリットのない板バネ１４０を使用すればよく、フォーカス制御に近接した水準にならねばならない場合ならば、図３Ｂのように板バネ１４０’に複数のスリット１４０ａを形成すればよい。

一方、この板バネ１４０は図４のようにベリリウム銅やステンレス鋼材質の本体１４１上に絶縁層１４２とワイヤリング導線１４３及び保護層１４４が積層された断面構造を有する。ワイヤリング導線１４３は光ピックアップ１３０とディスクドライブのメイン回路（図示せず）と連結されたケーブル１５０を電気的に連結して信号伝送の経路を形成する。絶縁層１４２は本体１４１とワイヤリング導線１４３間を絶縁させ、保護層１４４はワイヤリング導線１４３を損傷させないように保護する機能を果たす。従って、光ピックアップ１３０は電気的な連結と弾力的な支持機能を同時に行うこの板バネ１４０に支持されて変位される。

このような板バネ１４０に支持された光ピックアップ１３０を変位させるための駆動ユニットとしては、図５ないし図７のような構造が採用されうる。まず、図５はフォーカス方向Ｆへの駆動だけを考慮した構造であり、光ピックアップ１３０の底面に設けられた第２磁石１７１と、その第２磁石１７１と対面するようにスイングアーム１１０上に設けられた第２コイル１７２とが備わる。第２コイル１７２は電流の供給によって極性の方向が変わる電磁石の機能を行い、永久磁石の第２磁石１７１と反応して引力または斥力のソレノイド力を発生させることによって光ピックアップ１３０を変位させる。

図６は第２コイル１７２を１対に準備して第２磁石１７１の中心線Ｃ両側に対称になるように配置することにより、フォーカス制御のみだけでなくチルト制御まで可能にした構造である。すなわち、対称になるように配置された両側１対の第２コイル１７２に同じ方向と量の電流を供給すれば、光ピックアップ１３０がディスクと平行した状態で昇降されつつフォーカシング制御が行われ、両側に差動電流を供給すれば光ピックアップ１３０がいずれか一方に傾いてチルト制御が行われるのである。従って、チルト制御が要求される場合には、この構造を採用すればよい。

図７は第２磁石１７１を光ピックアップ１３０の両側面に設け、第２コイル１７２もそれと対面するようにスイングアーム１１０の両側に配して微細トラッキング制御を行えるようにした構造である。すなわち、基本的にスイングアーム１１０がトラッキング方向に回動されるために、ボイスコイルモータ１２０でスイングアーム１１０を動かしてトラッキング制御を行えるが、より精密なトラッキング制御を要求する場合には、このように板バネ１４０をトラッキング方向に変形させて制御を行えるようにするのである。この時にも同様に、駆動力は電磁石機能を行う第２コイル１７２と永久磁石の第２磁石１７１間のソレノイド力になる。

そして、図５ないし図７の場合だけではなく、それらを組み合わせてより多くの場合の駆動ユニット構造を作り出せる。例えば、図５と図７の構造を組み合わせれば、フォーカス制御と微細トラッキング制御とが可能な駆動ユニットが具現され、図６と図７の構造を組み合わせれば、フォーカス制御と微細トラッキング制御及びチルト制御が可能な駆動ユニットが具現される。従って、要求される性能によって適切な構造を選択すればよい。

前記のような構成において、いったん光ピックアップ１３０をトラッキング方向に大きく移動させることはボイスコイルモータ１２０がスイングアーム１１０を回動させることによって行われる。従って、初めにトラックを横切って所望のトラックを速かに探していく動作や、見つけられたトラック上でなされるトラッキング制御はこのボイスコイルモータ１２０によるスイングアーム１１０駆動により制御され、該当トラック上でのフォーカス制御と微細トラッキング制御及びチルト制御などは第２磁石１７１と第２コイル１７２により板バネ１４０を変形させつつなされる。

本発明は、例えばＣＤプレーヤやＤチルトＤプレーヤに効果的に適応可能である。

従来の光ピックアップアクチュエータを示した図である。 本発明による光ピックアップアクチュエータを示した図である。 図２に示された光ピックアップアクチュエータのうち光ピックアップを支持する板バネの変形可能な例を示した図である。 図２に示された光ピックアップアクチュエータのうち光ピックアップを支持する板バネの変形可能な例を示した図である。 図２に示された板バネの断面図である。 図２に示された光ピックアップアクチュエータのうち光ピックアップを駆動させる機構として選択可能な例を示した図である。 図２に示された光ピックアップアクチュエータのうち光ピックアップを駆動させる機構として選択可能な例を示した図である。 図２に示された光ピックアップアクチュエータのうち光ピックアップを駆動させる機構として選択可能な例を示した図である。

符号の説明

１００ ベース
１１０ スイングアーム
１１１ 回転軸
１２０ ボイスコイルモータ
１２１ 第１磁石
１２２ ヨーク
１２３ 第１コイル
１３０ 光ピックアップ
１４０ 板バネ
１５０ ケーブル

Claims (12)

1. 記録媒体に対するトラッキング方向に回動自在に設けられたスイングアームと、
   前記スイングアームを回動させる第１駆動ユニットと、
   前記記録媒体に対向する光ピックアップと、
   一側が前記スイングアームに固定され、他側自由端部は前記記録媒体に対するフォーカス方向に弾性変形が可能であり、その自由端部に前記光ピックアップが結合された弾力部材と、
   前記弾力部材を変形駆動させる第２駆動ユニットとを含み、
   前記第１駆動ユニットは、
   前記スイングアームに設けられた第１コイルと、前記第１コイルに流れる電流との相互作用で電磁気力を発生させる第１磁石とを含む構成である光ピックアップアクチュエータにおいて、
   前記スイングアームは、先端側に溝部を有し、
   前記光ピックアップが前記溝部内に収まっており、
   前記第２駆動ユニットは、
   前記スイングアームの前記溝部の底面に設けられて、電流供給によって電磁石の機能を行う底面側第２コイルと、
   前記スイングアームの前記溝部の両側の側面に設けられて、電流供給によって電磁石の機能を行う側面側第２コイルと、
   前記光ピックアップの底面に設けられて、前記底面側第２コイルと対面してソレノイド力を発生させる底面側第２磁石と、
   前記光ピックアップの両側の側面に設けられて、前記側面側第２コイルと対面してソレノイド力を発生させる側面側第２磁石とよりなることを特徴とする光ピックアップアクチュエータ。
2. 前記弾力部材はその幅が厚さの１０倍以上厚くなったことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップアクチュエータ。
3. 前記弾力部材はトラッキング方向に変形可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ピックアップアクチュエータ。
4. 前記弾力部材には前記光ピックアップとメイン回路間を電気的に連結するためのワイヤリング導線がさらに備わったことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の光ピックアップアクチュエータ。
5. 前記弾力部材は、
   本体と、
   前記本体と前記ワイヤリング導線間を絶縁させる絶縁層と、
   前記ワイヤリング導線上にかぶせられる保護層とをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップアクチュエータ。
6. 前記本体は、
   ベリリウム銅またはステンレス鋼材質からなることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップアクチュエータ。
7. 前記弾力部材には長手方向に少なくとも１つのスリットが形成されたことを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか一項に記載の光ピックアップアクチュエータ。
8. 前記第１駆動ユニットは、
   前記スイングアームに設けられた第１コイルと、前記第１コイルに流れる電流との相互作用で電磁気力を発生させる第１磁石とを含むことを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか一項に記載の光ピックアップアクチュエータ。
9. 前記第２駆動ユニットは、
   前記スイングアームに設けられて電流供給によって電磁石の機能を行う少なくとも１つの第２コイルと、前記第２コイルと対面してソレノイド力を発生させるように前記光ピックアップに設けられた少なくとも１つの第２磁石を含むことを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか一項に記載の光ピックアップアクチュエータ。
10. 前記第２磁石は前記光ピックアップの底面及び／または側面に設けられたことを特徴とする請求項９に記載の光ピックアップアクチュエータ。
11. 前記第２コイルは前記第２磁石の中心線に対して両側に対称になるように配される１対でなされたことを特徴とする請求項１０に記載の光ピックアップアクチュエータ。
12. 請求項１に記載の光ピックアップアクチュエータにおいて、
    前記底面側第２コイルは、前記底面側第２磁石の中心線に対して両側に対称になるように配される１対であることを特徴とする光ピックアップアクチュエータ。

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