JP4257341B2 - 光路偏向装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光カード等の光記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置や、光スキャナー等の光学装置に使用する光束の方向を制御する光路偏向装置（ミラー式偏向装置）に関する。

光磁気ディスクドライブ、追記型ディスクドライブ、相変化型ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光カード等の光記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置等の光学装置や、光スキャナー等の光学装置においては、光束を傾けるためにガルバノミラー等の光路偏向装置が使用される。光路偏向装置としては、例えば図１０ＡおよびＢにそれぞれ斜視図および断面図で示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１０Ａ，Ｂに示す光路偏向装置では、可動部１１０を構成するミラー１１０ａにアクチュエータコイル１１０ｂが取り付けられ、ミラー１１０ａの背面に２つのフレキシブル基板１２０が設けられその一端は固定部Ｓに支持されている。各フレキシブル基板１２０は、導電性バネ材料からなる帯状バネ板の表面に被覆材を形成してなるものである。磁気回路を形成するマグネット１３０は、アクチュエータコイル１１０ｂに対向するように固定され矢印ｄ方向に着磁されている。これらマグネット１３０は電流ｉとの間の電磁誘導作用により、アクチュエータコイル１１０ｂにａ，ｂの矢印方向に電磁力を発生させる。これにより、可動部１１０は回動する際は水平軸Ｃ−Ｃを軸芯として回動し、ミラー１１０ａを傾かせ光束の方向を制御するようになっている。
特開平６−３４９０９３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された装置においては、ミラー１１０ａの側面にアクチュエータコイル１１０ｂをとりつけ、ミラー１１０ａの背面に可動部１１０の支持部材であるフレキシブル基板１２０を固定している。そのため、アクチュエータコイル１１０ｂに発生するａ，ｂの矢印方向電磁力の中心Ｍと、可動部１１０の支持部材であるフレキシブル基板１２０（水平軸ｃ−ｃ）とが可動部厚み方向にずれている（図１０Ｂ）。すると、ずれにより可動部１１０が回動する際、水平軸ｃ−ｃの回りに回動するだけでなくその他の方向へも移動する共振が発生しやすいという問題を生じてしまう。また、アクチュエータコイル１１０ｂに発生するａ，ｂの矢印方向電磁力の中心Ｍと、可動部１１０の支持部材であるフレキシブル基板１２０とが可動部厚み方向にずれているため、装置構成上可動部が厚くならざるを得ないという問題も生じてしまう。

本発明は、上記の欠点に着目してなされたもので、可動部のコイルに発生する電磁力の中心と可動部回動の中心を一致させ易く、ひいては可動部回動の際に共振が発生しにくい光路偏向装置を提供することを目的とする。さらに、可動部の薄型化を図った光路偏向装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１に係る発明は、少なくとも光学素子とコイルとを有する可動部と、前記可動部を軸周りに回転可能に支持する複数の支持部材と、前記支持部材の一部を固定するベースと、前記ベースに固定された磁気回路とを有する光路偏向装置において、
前記コイルを前記光学素子の外周を取り囲むように配設し、前記コイルの外側面に前記支持部材の前記可動部への固定部を直接固定するとともに、前記コイルおよび前記固定部を前記軸上に配置したことを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、少なくとも光学素子とコイルとを有する可動部と、前記可動部を回転可能に支持する複数の支持部材と、前記支持部材の一部を固定するベースと、前記ベースに固定された磁気回路とを有する光路偏向装置において、
前記コイルを前記光学素子の外周を取り囲むように配設し、前記支持部材は少なくとも一部に二股状の部分が形成されたバネであって、この二股状の部分で前記コイルを挟むように前記可動部を支持したことを特徴とするものである。

請求項１に係る発明によれば、少なくとも光学素子とコイルとを有する可動部と、前記可動部を軸周りに回転可能に支持する複数の支持部材と、前記支持部材の一部を固定するベースと、前記ベースに固定された磁気回路とを有する光路偏向装置において、前記コイルを前記光学素子の外周を取り囲むように配設し、前記コイルの外側面に前記支持部材の前記可動部への固定部を直接固定するとともに、前記コイルおよび前記固定部を前記軸上に配置したので、可動部の回転軸とコイルに発生する力の中心を容易に一致させることができ共振の少ない良好な応答特性が得られるとともに、支持部材を光学素子の中心部に近づけることができ光路偏向装置を小型にできる。

請求項２に係る発明によれば、少なくとも光学素子とコイルとを有する可動部と、前記可動部を回転可能に支持する複数の支持部材と、前記支持部材の一部を固定するベースと、前記ベースに固定された磁気回路とを有する光路偏向装置において、
前記コイルを前記光学素子の外周を取り囲むように配設し、前記支持部材は少なくとも一部に二股状の部分が形成されたバネであって、この二股状の部分で前記コイルを挟むように前記可動部を支持したので、可動部の回転軸とコイルに発生する力の中心を容易に一致させることができ、共振の少ない良好な応答特性が得られる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明していく。図１〜図６は、本発明とともに開発した参考例を示したもので、光磁気ディスクを記録媒体とする情報記録再生装置の光ピックアップ装置に使用している光路偏向装置に適用した例を示している。図１は光ピックアップ装置の光学素子の配置関係を示した斜視図である。光源であるレーザダイオード１から出射した光は、出射方向に位置するビームスプリッタ２の表面で一部の光が反射され、反射方向に位置するコリメートレンズ３に入射し平行光にされる。その透過光は、光進行方向に位置するミラー（光学素子）４で反射され、さらに反射方向に位置するミラー５で反射され反射方向に位置する対物レンズ６に入射する。対物レンズ６で集光された光は、光磁気ディスク７の記録面８に光スポットを結ぶ。

光磁気ディスク７の記録面８で反射した反射光は、対物レンズ６に入射しミラー５、ミラー４、コリメートレンズ３を経て光透過方向に位置するビームスプリッタ２に至る。ビームスプリッタ２を透過した光はフォトディテクター９に入射する。そして、フォトディテクター９の出力により情報再生信号、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号を得ることができるようになっている。ミラー４は、図示していない駆動機構により駆動可能なガルバノミラー１５（光路偏向装置）の構成部材であり、ＸＹＺの座標を図示のように設定する。つまり、ミラー４の反射面４ａ上にＸＹ平面をとり、ＸＹ平面に垂直な方向をＺとする。原点はミラー４に入射する光の光軸位置とし、ガルバノミラー１５はＸ軸に平行な軸回りに回転するようになっている。なお、ミラー４は、ガラスの平板ミラーであり、反射面４ａは反射コートをされ反射率を高くされている。また、ミラー４に代えミラー５をガルバノミラーとして構成することも可能である。

前記対物レンズ６と反射ミラー５は一体で、ディスク７の半径方向（矢印Ｗ方向）に駆動されるように支持されされている。いわゆる分離光学系である。また図示されていないが、対物レンズ６にはディスク７に対して垂直方向に支持駆動する焦点制御機構が設けられている。さらに、対物レンズ６と反射ミラー５にはこれらを一体でディスク７の半径方向に支持駆動するアクセス制御機構が設けられている。これらの機構については従来より種々提案されている（例えば特開平７−１５３０８５号公報参照）ので説明を省略する。

図２はガルバノミラー１５の詳細を示した斜視図であり、図３はマグネットを除いたガルバノミラー１５の構成部材の分解斜視図である。ホルダー１１はＬＣＰ，ＰＰＳ，ＰＥＩ，ＰＣ等の非導電性プラスチックで成形されており、略四角な枠状の形状をしている。このホルダー１１に支持されるミラー４はホルダー１１の上面１１ａにミラー外周の４面を基準にして接着固定される。このミラー４の外周を取り囲むような位置に、４角に巻回されたコイル１０がホルダー１１の立ち上がり部１１ｅに接着固定される。したがって、ミラー４とコイル１０は直接接触しないで、間にホルダー１１の立ち上がり部１１ｅを介して位置するようになっている。

前記ミラー４、コイル１０を有する可動部１４を回転可能に支持する支持部材である２枚のバネ１２（１２−１，１２−２）は、ベリリウム銅の厚さ０．０５ｍｍの薄板をエッチング加工して形成されている。バネ両端には、固定部１２ａ，１２ｂが形成され、その間はバネ部１２ｅで連結されている。このバネ部１２ｅにはＹ方向から見ると、中央部が略Ｕ字状のＵ字状部１２ｅ−１と、その両端にＸ軸に平行な平行部１２ｅ−２が形成されている。なお、バネ部１２ｅの幅は０．１ｍｍ程度としてある。また、バネ部１２ｅの表面には硬化したシリコーンゲルを付着させバネ部１２ｅの振動を抑制している。

バネ１２と可動部１４との連結は、バネ１２の固定部１２ａに形成された孔１２ｃに、ホルダー１１のＸ方向両側に立ち上げ形成された固定部１１ｂに形成されたボス１１ｃを嵌合させて位置決めし接着固定して行う。一方、バネ１２と後述するベース１３との連結は、バネ１２の他方の固定部１２ｂに形成された孔１２ｄに、ベース１３のＸ方向両端に立ち上げ形成された固定部１３ｂに形成されたボス１３ｃを嵌合させて位置決めし接着固定して行う。なお、バネ１２はその厚み方向をミラー４の反射面４ａと平行方向とし、バネ１２の面をＸＺ面と平行になるように構成してある。また、２枚のバネ１２−１と１２−２のそれぞれのバネ部１２ｅは、回転軸である軸Ｃに対して垂直な平面であるＹＺ面に対して対称に配置されている。

ベース１３は、ＬＣＰ，ＰＰＳ，ＰＥＩ，ＰＣ等の非導電性プラスチックで形成されているが、温度による膨張率を同じにしバネ１１の変形を防ぐためには前記ホルダー１１とベース１３は同じ材質、同程度の線膨張率を有する材質であることが望ましい。ベース１３の中央部には組み立て用の孔１３ｄが形成されており、Ｙ方向両端に取り付け部１３ａが形成され、この取り付け部１３ａには、背面にヨーク１７を固定されたマグネット１６が接着固定される。２つのマグネット１６は、図２に示すように異極が向かい合う様に着磁されて、両マグネット１６はコイル１０のＹ方向側の辺１０ａに向かい合うように位置している。

以上のミラー４、コイル１０、ホルダー１１、バネ１２の固定部１２ａで可動部１４が構成される。そして、２つのバネ１２のＸ軸に平行な４箇所の部分１２ｅ−２は、可動部１４が回転するときの軸Ｃ上に並んでいる。また、Ｙ方向から見て軸Ｃ上に可動部１４の重心Ｇが位置し、可動部１４の慣性主軸が軸Ｃに一致するように構成してある。したがって、可動部１４は軸Ｃに関して、静バランスと動バランスがとれるようになっている。さらに、コイル１０の力が発生する２辺１０ａ，１０ａの中心が軸Ｃの上にあり、２辺１０ａの中心とマグネット１６の中心が一致している。つまり、２辺１０ａに発生する回転トルクの中心は軸Ｃの上にあり、軸Ｃに対して駆動バランスがとれるようになっている。

ここで、図４、図５に参照してバネ１２の組立について説明する。先ず、バネ１２の固定部１２ａ，１２ｂをホルダー１１とベース１３に固定するには、図５に示すような組立ジグを用いる。組立ジグは、固定ピン２１の先端面２１ａに第１の段差部２１ｂが形成され、この第１の段差部２１ｂの先端面２１ｃに第２の段差部２１ｄが形成され、３段の段差がつけられている。そこで、図４に示すように固定ピン２１の先端面２１ａにベース１３の底面を当てつけ、段差部２１ｂをベースの孔１３ｄに嵌合させ、固定ピン２１に対してベース１３を位置決めする。この場合、図示しないピンによりベース１３が固定ピン２１に押圧される。

次に、ミラー４をホルダー１１に接着固定したものを、ピン２１の第２の段差部２１ｄにミラー４の背面を当てつけ、先端面２１ｃをホルダー１１の孔１１ｄに嵌合させることにより、固定ピン２１に対してホルダー１１とミラー４を位置決めする。この場合、ミラー４の反射面４ａは、ピン２２により固定ピン２１側に押される。なお、ピン２２の先端は凹形成されており、ミラー４の反射面４ａの光束が当たる有効部にピン２２の先端が当たり汚れることを防止している。こうして、ベース１３とホルダー１１、ミラー４との相対位置が決まる。この状態でバネ１２の固定部１２ａをホルダー１１の固定部１１ｂ（図４では見えない）に、バネ１２の固定部１２ｂをベース１３の固定部１３ｂ（図４では見えない）に、それぞれの孔をボスに嵌合させ接着固定する。その後、コイル１０の２本の端末を前記２つの固定部１２ａに１本ずつ半田付けし、ピン２２を外し固定ピン２１からベース１３とホルダー１１を外すと、ガルバノミラー１５が構成される。

このように可動部１４をベース１３に組み付けるとき、ミラー４を位置決めに使用したのでベース１３に対するミラー４の位置と傾きの精度が良い。なお、ミラー４の反射面４ａを前記実施例とは反対側の面とし、ベース１３の孔１３ｄから光束をミラー４に入射するように構成することもできる。この場合、図５の組立ジグを用いると、ベース１３とミラー４の反射面の位置と傾きの精度がさらに向上する。また、ベース１３に孔１３ｄをあけて可動部１４を位置決めするピン２１ｂを通すようにしたので、固定ピン２１のスペースが小さくバネ１２の取り付け作業が容易になる。さらに、１本の固定ピン２１でベース１３と可動部１４を位置決めするのでベースと可動部の位置精度を容易に出せる。

次に、図６を参照して、ガルバノミラー１５の作用を説明する。ガルバノミラー１５の外部の駆動回路から支持部材である２つのバネ１２を介してコイル１０に電流を供給する。コイル１０に電流を流すと、マグネット１６に向かい合ったコイル１０の２辺１０ａにＺ方向で逆向きの力が発生し、可動部１４を軸Ｃ回りに回転させる。そのときの回転軸である軸Ｃは、ほぼＸ軸と平行である。こうしてガルバノミラー１５によりミラー４がＸ軸に平行な軸Ｃ回りに回転すると、ミラー４の反射光が傾き対物レンズ６に入射する光も傾く。すると、ディスク７上の光スポットがディスク７の記録面８上に形成された記録トラックに対してディスク７の半径方向（Ｗ方向）に移動し、トラッキング動作を行える（図１）。

また、前記のように可動部１４は軸Ｃに対して、軸Ｃの回りの静バランスと動バランスがとれるように構成されている。またコイル１０の力が発生する２辺１０ａの中心が、軸Ｃの上にある。つまり、２辺１０ａに発生する回転トルクの中心は軸Ｃの上にあり、軸Ｃに関して駆動バランスがとれている。

以上のごとく、本参考例によれば下記のような効果を有する。支持部材であるバネ１２の可動部１４への固定部をコイル１０の外側面側に配置するとともに、該固定部およびコイル１０を支持部材の回転中心軸Ｃ上に配置したので、支持部材の回転中心軸Ｃとコイル１０に発生する力の中心を容易に一致させることができ、共振の少ない良好な応答特性が得られる。そのため、可動部１４を回転したときに回転軸が軸Ｃとずれたり、傾いたりすることを防止でき良好な駆動特性が得られる。さらに、可動部１４が軸Ｃの回りに回転する振動モード以外の振動モード例えば、可動部１４がＺ方向に移動する振動モード等が生じにくくなる。

また、ミラー４とコイル１０は直接接触しないで、その間にホルダー１１の一部が位置するようになっているため、ホルダー１１が断熱材となりコイル１０に電流を流したときの発熱がミラー４に伝わりにくくなる。したがって、ミラー４がコイル１０の熱により変形して対物レンズ６の光スポットの収差が大きくなるのを防止できる。また、ミラー４の周囲をコイル１０が囲むように配置したので、コイル１０がミラー４を補強するような構成となり、可動部１４の剛性が高くなる。また、可動部１４の外形を小さくできる。

次に、本発明の第１実施の形態を図７、図８に基づき説明する。本実施の形態は、上記参考例において、ミラー４を支持するホルダーを無くし、ミラー４に直接コイル１０を接着固定してある。この場合、ミラー４のＹ方向側面とコイル１０の間隔を０．１ｍｍと小さくし、この間に接着剤８（図示していない）を充填して接着する。すると、コイル１０からミラー４への熱はその間の接着剤により伝達しにくくなる。また、ミラー４とコイル１０のＸ方向の間隔は０．５ｍｍ程度あける。これは、コイル１０の４角は完全に直角に曲げられず、Ｒ０．５程度のＲが必要なためである。

また、図８Ａに示すようにバネ１２は略Ｙ字状にしてあり、ベース１３への固定部１２ｂから軸Ｃに沿った直線上のバネ部１２ｅ−１と、そこから延在する二股状のバネ部１２ｅ−２が形成され、このバネ部１２ｅ−２の先端の２カ所にはＬ字状に曲げられた固定部１２ａが形成され、固定部１２ａをミラー４のＸ方向側面に接着固定する。コイル１０のＸ方向の辺は、二股状のバネ部１２ｅ−２の間の空間に位置し、二股状のバネ部１２ｅ−２がコイル１０の幅（Ｚ方向）を挟むように構成されている。

図８Ｂは、図８Ａの場合の変形例を示したもので、直線上のバネ部１２ｅ−１を設けず二股状のバネ部１２ｅ−２のみを形成したものである。この場合、図８Ａにおいてはバネ部１２ｅ−１とバネ部１２ｅ−２が変形するが、図８Ｂではバネ部１２ｅ−２のみが変形する。図８Ａの場合も、バネ部１２ｅ−２の剛性を高くしバネ部１２ｅ−１のみが変形するように構成することもできる。なお、コイル１０はミラー４に直巻きにしてもよい。他の構成については、上記参考例と同様である。

本実施の形態は前記のように、バネ部（支持部材）１２をコイル１０を挟むように構成したので、コイル１０とバネ部１２が干渉せず、コイル１０とバネ部１２の中心を容易に一致させることができる。そのため、バネ部１２の回転中心軸とコイル１０に発生する力の中心を容易に一致させることができ、共振の少ない良好な応答特性が得られる。

また、バネ部１２はコイル１０を挟むようにミラー４に直接固着したので、バネ部１２をその分ミラー４の中心部に近づけることができ、可動部１４、ひいてはガルバノミラー１５を小型にできる。さらに、ホルダーを介在させず、ミラー４にコイル１０とバネ部１２を直接固定したので部品点数が少なくなり、可動部１４の軽量化、小型化を図れる。

また、ミラー４とコイル１０の間を０．１ｍｍ程度あけそこに接着剤を充填したので、ホルダーがなくてもコイル１０からミラー４へ伝導される熱が少なくなりミラー４の熱変形を少なくできる。この間隔をもっと大きくすればミラー４に伝わる熱をより少なくできることはいうまでもない。他の効果については、上記参考例と同様である。

図９は、本発明の第２実施の形態を示したものである。本実施の形態において、上記参考例と同機能部位には同付番とし説明部以外は、全て上記参考例と同様である。本実施の形態においては、バネ部１２ｅを直線状に形成し固定部１２ａを直接コイル１０の表面に接着固定している。また、ミラー４とコイル１０のＸ方向、Ｙ方向の間隔は０．１ｍｍ程度あけるとともに、ミラー４の４角にＣ０．５程度の面取りをして、コイル１０の４角のＲ部内側と接触しないようにしてある。

第２実施の形態は前記のように、バネ部１２をコイル１０に直接固定したので、コイル１０とバネ部１２の間のホルダー等の部材が不要で、バネ部１２のベース１３への固定位置をミラーの中心よりに近づけられる。そのため、ガルバノミラー１５の小型化を図れる。他の効果については、上記参考例と同様である。

本発明は、以上の実施の形態限定されるものではなく、各種の変形、変更が可能である。例えば、以上の実施の形態においては光学素子として平板状のミラーを用いたが、凹面ミラー、ホログラム、プリズム等、他の光学素子を回転、傾き駆動する装置に適用してもよい。また、駆動する光学素子は１つに限らず、複数でもよい。また、ミラー４とホルダー１１は、プラスチック、ガラス等で一体成形されていてもよい。こうすると部品点数が少なくなり、組み立ての際の位置精度が向上する。 また、ミラー５をガルバノミラーとして構成してもよい。また、支持部材の形状、材質に特に限定はなく、例えば形状は断面円形でも板状でもよい。材質は金属製、樹脂製等適宜選択使用すればよい。

光ピッックアップ装置の光学素子の配置関係を示した斜視図である。 本発明とともに開発した参考例としてのガルバノミラーの詳細を示した斜視図である。 マグネットを除いた構成部材の分解斜視図である。 バネの組み立てを示す断面図である。 バネの組み立てに用いるジグの斜視図である。 ガルバノミラーの作用を説明する断面図である。 第１実施の形態のガルバノミラーの一部斜視図である。 一部拡大側面図、及び変形例の一部拡大側面図である。 第２実施の形態のガルバノミラーの一部斜視図である。 従来例の斜視図、及び側面図である。

符号の説明

４ ミラー
４ａ 反射面
１０ コイル
１１ ホルダー
１１ｅ 立ち上がり部
１２ａ 固定部
１２−１，１２−２ バネ
１３ ベース
１３ａ 取り付け部
１３ｄ 孔
１４ 可動部
１５ ガルバノミラー
１６ マグネット
１７ ヨーク

Claims (2)

1. 少なくとも光学素子とコイルとを有する可動部と、前記可動部を軸周りに回転可能に支持する複数の支持部材と、前記支持部材の一部を固定するベースと、前記ベースに固定された磁気回路とを有する光路偏向装置において、
   前記コイルを前記光学素子の外周を取り囲むように配設し、前記コイルの外側面に前記支持部材の前記可動部への固定部を直接固定するとともに、前記コイルおよび前記固定部を前記軸上に配置したことを特徴とする光路偏向装置。
2. 少なくとも光学素子とコイルとを有する可動部と、前記可動部を回転可能に支持する複数の支持部材と、前記支持部材の一部を固定するベースと、前記ベースに固定された磁気回路とを有する光路偏向装置において、
   前記コイルを前記光学素子の外周を取り囲むように配設し、前記支持部材は少なくとも一部に二股状の部分が形成されたバネであって、この二股状の部分で前記コイルを挟むように前記可動部を支持したことを特徴とする光路偏向装置。

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