JP4560840B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ピックアップ装置用のレンズ駆動装置に関し、特に、レンズの傾きを調整できるレンズ駆動装置に関する。

ＣＤやＤＶＤに代表される光ディスクに対して、情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置が開発されている。また、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、Ｂｌｕ−ｒａｙ ＤｉｓｃやＨＤ ＤＶＤなどの光ディスクに情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置の開発も急速に進んでいる。ここで、光ピックアップ装置における、集光スポットを形成する対物レンズにおいては、情報の記録及び／又は再生時に、光ディスクの情報記録面に集光スポットを適切に結像させるためのフォーカシング動作と、光ディスクのトラックに適切に追従するトラッキング動作とが必要となっている。又、近年増大する傾向にあるＤＶＤの高速記録再生に対応させるべく、それらの動作に加えて、対物レンズの傾きを調整して収差補正を行うためのティルト調整動作も行われることが多くなってきている。加えて、ＨＤ ＤＶＤの場合、基板厚が比較的厚く開口数も増大していることから、ティルト調整動作を精度良く行うことがより重要な課題となっている。

特許文献１には、対物レンズの傾きを検出するセンサの傾き量に応じて２個のフォーカスコイルに流す各々の電流を調整することによって、対物レンズのフォーカシング動作と、その傾き調整とを行う対物レンズ駆動装置が開示されている。
特開平１１−３１２３２７号公報 特開２００５−１１６１３６号公報

しかるに、特許文献１の対物レンズ駆動装置は、２個のフォーカスコイルを対物レンズのフォーカシング動作と傾き調整とに兼用しているために、制御がしにくいという問題がある。

一方、特許文献２には、対物レンズを保持するレンズホルダが、光軸方向に見てＴ字形状であって、その両側に一対のフォーカシングコイルとを配置した対物レンズ駆動装置と、対物レンズを保持するレンズホルダが、光軸方向に見て矩形板状であって、その中央の開口内に単一のフォーカシングコイルを配置した対物レンズ駆動装置とが開示されている。

しかるに、前者の対物レンズ駆動装置においては捻り剛性が低く、高次共振点の周波数が低くなりやすいという問題がある。図３に示す一般的なレンズホルダの周波数特性において、低周波数帯域に１次共振点Ｒ１があり、高周波数帯域に高次共振点Ｒｈがあるが、レンズホルダの剛性は高次共振点Ｒｈに影響を与える。即ち、レンズホルダの剛性が低い場合には、高次共振点Ｒｈが低周波数側に移動し、かつそのゲイン値が増大する傾向があるので、レンズホルダの移動制御が困難となる恐れがある。又、後者の対物レンズ駆動装置では、中央の開口内に２つのチルト調整用コイルを設けると、その一方の磁界が他方の磁界を乱す恐れがある。

本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたものであり、２つのフォーカスコイルを備え、レンズの傾き調整が容易であり、剛性が高いレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載のレンズ駆動装置は、光ピックアップ装置用のレンズ駆動装置であって、
レンズを保持しつつ、フォーカシング方向、トラッキング方向及びチルト方向に移動可能なホルダと、
前記ホルダにおいて、前記レンズの片側に設けられた２つの矩形開口のうち一方に取り付けられた第１コイル群、及び他方の矩形開口に取り付けられた第２コイル群と、
前記第１コイル群及び前記第２コイル群に対して磁界を発生させる磁石とを有し、
前記ホルダは、前記第１コイル群と前記第２コイル群との間に配置された第１の柱部と、前記第１コイル群を挟んで前記第１の柱部の反対側に形成された第２の柱部と、前記第２コイル群を挟んで前記第１の柱部の反対側に形成された第３の柱部とを有し、前記２つの矩形開口は、中央の前記第１の柱部で隔てられており、前記第１の柱部は、前記第１コイル群を一方の側で支持すると共に、前記第２コイル群を他方の側で支持することを特徴とする。
本発明のレンズ駆動装置によれば、前記ホルダは、前記第１コイル群と前記第２コイル群との間に配置された第１の柱部と、前記第１コイル群を挟んで前記第１の柱部の反対側に形成された第２の柱部と、前記第２コイル群を挟んで前記第１の柱部の反対側に形成された第３の柱部とを有し、前記２つの矩形開口は、中央の前記第１の柱部で隔てられているので、コンパクトな構成ながら高い剛性を確保でき、従ってホルダの周波数特性において、高次共振点を高周波数側に移動させ且つそのゲイン値を低く抑えることができ（図３の点線参照）、それにより高精度なフォーカシング動作等を実現できる。

請求項２に記載のレンズ駆動装置は、請求項１に記載の発明において、前記第１コイル群及び前記第２コイル群は、内側コイルと、その周囲に巻回された外側コイルとをそれぞれ含み、前記第１コイル群と前記第２コイル群の一方は、前記内側コイルと前記外側コイルに流れる電流の向きが同じであるが、前記第１コイル群と前記第２コイル群の他方は、前記内側コイルと前記外側コイルに流れる電流の向きが異なっていることを特徴とする。
本発明のレンズ駆動装置によれば、前記第１コイル群及び前記第２コイル群は、内側コイルと、その周囲に巻回された外側コイルとをそれぞれ含み、前記第１コイル群と前記第２コイル群の一方は、前記内側コイルと前記外側コイルに流れる電流の向きが同じであるが、前記第１コイル群と前記第２コイル群の他方は、前記内側コイルと前記外側コイルに流れる電流の向きが異なっているので、例えば前記第１コイル群及び前記第２コイル群の外側コイルを用いて、前記レンズのフォーカシング動作を実現し、前記第１コイル群及び前記第２コイル群の内側コイルを用いて、前記レンズの傾き調整動作を実現するようにすれば、容易な制御で、高精度なフォーカシングと高精度な傾き調整とを両立させることができる。

請求項３に記載のレンズ駆動装置は、請求項２に記載の発明において、前記第１コイル群を横切る磁界の向きは、前記第２コイル群を横切る磁界の向きと同じであり、前記第１コイル群の外側コイルを流れる電流の向きは、前記第２コイル群の外側コイルを流れる電流の向きと同じであることを特徴とするので、一対の前記外側コイルを用いてフォーカシング動作を実現することができる。

請求項４に記載のレンズ駆動装置は、請求項２に記載の発明において、前記第１コイル群を横切る磁界の向きは、前記第２コイル群を横切る磁界の向きと異なっており、前記第１コイル群の外側コイルを流れる電流の向きは、前記第２コイル群の外側コイルを流れる電流の向きと異なっていることを特徴とするので、一対の前記外側コイルを用いて、より有効的にフォーカシング動作を実現することができる。具体的には、図４に示すように、例えば磁石９Ａにおける磁石１０Ａ側をＮ極に磁化し、また磁石１０Ａにおける磁石９Ａ側をＳ極に磁化すると共に、磁石９Ｂにおける磁石１０Ｂ側をＳ極に磁化し、また磁石１０Ｂにおける磁石９Ｂ側をＮ極に磁化し、更に磁石９Ａ，１０Ａ間に配置された外側コイル１３Ａの電流の向きを左向きとし、磁石９Ｂ，１０Ｂ間に配置された外側コイル１３Ｂの電流の向きを右向きとすれば、外側コイル１３Ａ、１３Ｂには、紙面垂直方向において同一方向を向いた力が発生すると共に、時計回りに磁気回路ＭＣが形成され、ギャップ磁束密度が増大するという利点がある。なお、磁界の方向、電流の向きを逆とすることで反時計回りの磁気回路を形成することもできる。

請求項５に記載のレンズ駆動装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１コイル群と前記第２コイル群の少なくとも一方は、前記内側コイルの周囲に前記外側コイルが直接巻回されていることを特徴とするので、前記内側コイルと前記外側コイルとの隙間がなくなり、コイルの層厚を薄く抑えることができ、これにより磁気回路ギャップを小さくできるので、磁束密度が増大し、また各コイルの駆動点と重心とをより正確に合わせやすくなるため、バランスズレによる不要な共振を抑制して、高精度な駆動が可能且つコンパクトなレンズ駆動装置を提供することができる。

請求項６に記載のレンズ駆動装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、第１の柱部は、磁気シールド用の壁であるので、一方のコイル群で発生する磁界の影響が、他方に及ぶことを抑制することができる。磁気シールド用の壁としては、樹脂製のホルダの一部を用いても、ある程度の効果が得られるが、例えば磁性体をインサート成形などすれば、シールド効果はより有効となる。

請求項７に記載のレンズ駆動装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記共通の柱部の中心線は、前記レンズの光軸と交差することを特徴とするので、ホルダのバランスを良好に確保できる。

本発明によれば、２つのフォーカスコイルを備え、レンズの傾き調整が容易であり、剛性が高いレンズ駆動装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本実施の形態にかかるレンズ駆動装置の斜視図である。ヨークを兼ねた板状のベース１は、不図示の光ピックアップ装置のハウジングに固定される。ベース１上には、筐体２が固定されている。筐体２の図で手前側には、基板３が取り付けられている。基板３には、片側で３本ずつ、合計６本のワイヤ４の一端が固定されており、各側のワイヤ４は、上下方向に等間隔で平行に並べられ且つベース１に沿って延在している。ワイヤ４の他端は、ホルダ５の側面に取り付けられた固定具１４にハンダ付けされている。ワイヤ４は、ベース１に対してホルダ５を移動可能に支持する機能と、不図示の配線が接続される基板３から、後述するコイルに対して給電するための機能とを有する。なお、筐体２内には、ワイヤ４のダンピング効果のあるジェル（不図示）が充填されている。

樹脂製のホルダ５は、略五角形の板状を有しており、図で奥側の円形開口（不図示）内に対物レンズ６を装着している。この対物レンズ６は、光ピックアップ装置において、光ディスクの情報記録面にレーザ光束を集光するために用いられる。又、ホルダ５は、図で手前側に２つの矩形開口５ａ、５ｂを形成しており、更に矩形開口５ａ、５ｂに隣接してバランサ５ｃを有している。なお、ホルダ５は、対物レンズ６側と、それと反対側との間を、矩形開口５ａの両側に配置された柱部５ｄ、５ｅとで連結し、且つ矩形開口５ｂの両側に配置された柱部５ｅ、５ｆとで連結しているともいえる。かかる構成を有しているので、矩形開口５ａ、５ｂの断面積を比較的大きく確保しても、ホルダ５の剛性を高く確保できる。また、中央の共通する柱部５ｅの中央軸線Ｘ（図２）は、対物レンズ６の光軸（その延長線を含む）と交差していると、ホルダ５の良好なバランスを得ることができる。

矩形開口５ａ内には、ヨーク７Ａ、８Ａにそれぞれ裏打ちされた一対の磁石９Ａ，１０Ａが対向配置されている。磁石９Ａとヨーク７Ａの周囲を巻回するようにして第１コイル群Ｇ１が配置されている。第１コイル群Ｇ１と磁石１０Ａとの間には、第１コイル群Ｇ１と巻軸線が直交するように巻かれたトラッキングコイル１１Ａが配置されている。

一方、矩形開口５ｂ内には、ヨーク７Ｂ、８Ｂにそれぞれ裏打ちされた一対の磁石９Ｂ，１０Ｂが対向配置されている。磁石９Ｂとヨーク７Ｂの周囲を巻回するようにして第２コイル群Ｇ２が配置されている。第２コイル群Ｇ２と磁石１０Ｂとの間には、第２コイル群Ｇ２と巻軸線が直交するように巻かれたトラッキングコイル１１Ｂが配置されている。第１コイル群Ｇ１は、その両側を保持する保持体１５Ａを介して矩形開口５ａに取り付けられており、第２コイル群Ｇ２は、その両側を保持する保持体１５Ｂを介して矩形開口５ｂに取り付けられている。

図２は、第１コイル群Ｇ１と第２コイル群Ｇ２の周辺を拡大して示す斜視図であるが、トラッキングコイルは省略している。図２に模式的に示すように、磁石９Ａにおける磁石１０Ａ側はＮ極に磁化されており、また磁石１０Ａにおける磁石９Ａ側はＳ極に磁化されている。従って、図で矢印に示すように、第１コイル群Ｇ１の巻層を横切って、磁石９Ａの表面から磁石１０Ａの表面に向かうように磁界が形成されている。一方、磁石９Ｂにおける磁石１０Ｂ側はＮ極に磁化されており、また磁石１０Ｂにおける磁石９Ｂ側はＳ極に磁化されている。従って、図で矢印に示すように、第２コイル群Ｇ２の巻層を横切って、磁石９Ｂの表面から磁石１０Ｂの表面に向かうように磁界が形成されている。

第１コイル群Ｇ１は、磁石９Ａとヨーク７Ａの周囲に巻回された内側コイル１２Ａと、内側コイル１２Ａの外表面に直に巻回された外側コイル１３Ａとを有している。一方、第２コイル群Ｇ２は、磁石９Ｂとヨーク７Ｂの周囲に巻回された内側コイル１２Ｂと、内側コイル１２Ｂの外表面に直に巻回された外側コイル１３Ｂとを有している。互いに直列的に接続された外側コイル１３Ａ、１３Ｂは、一対のワイヤ４（図１）に接続されている。一方、内側コイル１２Ａ、１２Ｂは、別な対のワイヤ４に接続されているが、電流の流れる方向が異なるように結線されている。なお、内側コイル１２Ａと外側コイル１３Ａと外側コイル１３Ｂの巻回方向を同じにし、内側コイル１２Ｂのみ巻回方向を異ならせると、結線がしやすくなるという利点がある。又、内側コイル１２Ａ、１２Ｂに対して、別個に巻回された外側コイル１３Ａ、１３Ｂをそれぞれ嵌合させても良い。

次に、本実施の形態にかかるレンズ駆動装置の動作について説明する。ワイヤ４を介して給電されたとき、図２の矢印で示すように、外側コイル１３Ａ、１３Ｂには、同じ電流値で同じ方向（ここでは時計回り）に電流が流れるため、フレミングの左手の法則により、外側コイル１３Ａには、図で上方に向かう磁力Ｆ１が生じ、外側コイル１３Ｂには、図で上方に向かう磁力Ｆ２が生じる。従って、第１コイル群Ｇ１と第２コイル群Ｇ２が固定されたホルダ５は、図で上方に移動することなり、それにより対物レンズ６を光軸方向に移動させることでフォーカシング動作を実現することができる。なお、電流の向きを逆にすれば、ホルダ５は下方に移動する。

一方、図２の矢印で示すように、内側コイル１２Ａには、時計回りの方向に電流を流し、内側コイル１２Ｂには、反時計回りの方向に電流を流すと、フレミングの左手の法則により、内側コイル１２Ａには、図で上方に向かう磁力ｆ１が生じ、内側コイル１２Ｂには、図で下方に向かう磁力ｆ２が生じる。従って、柱部５ｅ（図１）の中心軸線Ｘから、内側コイル１２Ａ、１２Ｂの中心までの距離をＬとすると、ホルダ５には、中心軸線Ｘの時計回りにＭ＝ｆ１×Ｌ＋ｆ２×Ｌのモーメントが作用することとなる。明らかであるが、モーメントＭは、内側コイル１２Ａ、１２Ｂに流す電流の値を変えることで、任意の値とすることができるが、絶対値が等しく流れる方向が逆である電流とすることが好ましい。かかるモーメントＭを用いて、ホルダ５を傾けることで、対物レンズ６のチルト調整を行うことができる。なお、図２の実施の形態に対し、磁石９Ｂにおける磁石１０Ｂ側をＳ極に磁化し、また磁石１０Ｂにおける磁石９Ｂ側をＮ極に磁化することで磁界の方向を変え、更に内側コイル１２Ａ、１２Ｂ、外側コイル１３Ａの電流の流れる方向を同じ時計回りにし、外側コイル１３Ｂの電流の流れる方向を反時計回りとした場合、外側コイル１３Ａ、１３Ｂによりフォーカシング動作を行いながらも、時計回りの磁気回路が形成され、ギャップ磁束密度が増大するという利点がある（図４参照）。なお、チルト調整動作を外側コイルを用いて行い、フォーカシング動作を内側コイルを用いて行っても良い。

更に、トラッキングコイル１１Ａ、１１Ｂに電流を流すことで、ホルダ５を対物レンズ６と共に、光軸に直交する方向に移動可能となっており、それによりトラッキング動作を行うことができる。

本実施の形態のレンズ駆動装置によれば、第１コイル群Ｇ１及び第２コイル群Ｇ２が、内側コイル１２Ａ、１２Ｂと、その周囲に巻回された外側コイル１３Ａ、１３Ｂとをそれぞれ含み、第１コイル群Ｇ１においては、内側コイル１２Ａと外側コイル１３Ａに流れる電流の向きが同じであるが、第２コイル群Ｇ２においては、内側コイル１２Ｂと外側コイル１３Ｂに流れる電流の向きが異なっているので、対物レンズ６の高精度なフォーカシングと高精度な傾き調整とを両立させることができる。

更に、本実施の形態のレンズ駆動装置によれば、ホルダ５は、第１コイル群Ｇ１に隣接し両側で支持する第２の柱部５ｄと第１の柱部５ｅと、第２コイル群Ｇ２に隣接し両側で支持する第１の柱部５ｅと第３の柱部５ｆを有し、第１コイル群Ｇ１を右側で支持する第１の柱部５ｅと、第２コイル群Ｇ２を左側で支持する第１の柱部５ｅは共通であるので、コンパクトでありながら第１コイル群Ｇ１及び第２コイル群Ｇ２を剛性高く支持することができ、ホルダ５の周波数特性において、高次共振点を高周波数側に移動させ且つそのゲイン値を低く抑えることができ（図３の点線参照）、それにより高精度なフォーカシング動作等を実現できる。又、第１コイル群Ｇ１及び第２コイル群Ｇ２の間に配置された柱部５ｅは、第１コイル群Ｇ１側の磁界と第２コイル群Ｇ２側の磁界とをシールドする効果があるので、効率よい制御が可能である。又、例えば柱部のいずれかがないとすると、第１コイル群Ｇ１及び第２コイル群Ｇ２の熱は少ない数の柱部を介して対物レンズ６に伝達されることになるが、かかる場合、対物レンズ６の表面温度分布が偏りがちとなるため、樹脂レンズなどを用いた場合には収差劣化が顕著になる恐れがある。これに対し、本実施の形態のように、ホルダ５に３本の柱部５ｄ、５ｅ、５ｆを設けることで、第１コイル群Ｇ１及び第２コイル群Ｇ２からの熱を分散させることができ、それにより対物レンズ６の温度分布の偏りを改善して収差劣化を抑制することができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、レンズホルダの素材は樹脂に限らず、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の金属を用いることもできる。

本実施の形態にかかるレンズ駆動装置の斜視図である。 第１コイル群Ｇ１と第２コイル群Ｇ２の周辺を拡大して示す斜視図である。 一般的なレンズホルダの周波数特性図であり、縦軸がゲインで、横軸が周波数である。 磁気回路の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ ベース
２ 筐体
４ ワイヤ
５ ホルダ
５ａ 矩形開口
５ｂ 矩形開口
５ｃ バランサ
５ｄ 柱部
５ｅ 柱部
５ｆ 柱部
６ 対物レンズ
７Ａ ヨーク
７Ｂ ヨーク
９Ａ 磁石
９Ｂ 磁石
１０Ａ 磁石
１０Ｂ 磁石
１１Ａ トラッキングコイル
１１Ｂ トラッキングコイル
１２Ａ 内側コイル
１２Ｂ 内側コイル
１３Ａ 外側コイル
１３Ｂ 外側コイル
１４ 固定具
Ｇ１ 第１コイル群
Ｇ２ 第２コイル群

Claims (7)

1. 光ピックアップ装置用のレンズ駆動装置であって、
   レンズを保持しつつ、フォーカシング方向、トラッキング方向及びチルト方向に移動可能なホルダと、
   前記ホルダにおいて、前記レンズの片側に設けられた２つの矩形開口のうち一方に取り付けられた第１コイル群、及び他方の矩形開口に取り付けられた第２コイル群と、
   前記第１コイル群及び前記第２コイル群に対して磁界を発生させる磁石とを有し、
   前記ホルダは、前記第１コイル群と前記第２コイル群との間に配置された第１の柱部と、前記第１コイル群を挟んで前記第１の柱部の反対側に形成された第２の柱部と、前記第２コイル群を挟んで前記第１の柱部の反対側に形成された第３の柱部とを有し、前記２つの矩形開口は、中央の前記第１の柱部で隔てられており、前記第１の柱部は、前記第１コイル群を一方の側で支持すると共に、前記第２コイル群を他方の側で支持することを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記第１コイル群及び前記第２コイル群は、内側コイルと、その周囲に巻回された外側コイルとをそれぞれ含み、前記第１コイル群と前記第２コイル群の一方は、前記内側コイルと前記外側コイルに流れる電流の向きが同じであるが、前記第１コイル群と前記第２コイル群の他方は、前記内側コイルと前記外側コイルに流れる電流の向きが異なっていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記第１コイル群を横切る磁界の向きは、前記第２コイル群を横切る磁界の向きと同じであり、前記第１コイル群の外側コイルを流れる電流の向きは、前記第２コイル群の外側コイルを流れる電流の向きと同じであることを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記第１コイル群を横切る磁界の向きは、前記第２コイル群を横切る磁界の向きと異なっており、前記第１コイル群の外側コイルを流れる電流の向きは、前記第２コイル群の外側コイルを流れる電流の向きと異なっていることを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
5. 前記第１コイル群と前記第２コイル群の少なくとも一方は、前記内側コイルの周囲に前記外側コイルが直接巻回されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
6. 前記第１の柱部は、磁気シールド用の壁であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
7. 前記第１の柱部の中心線は、前記レンズの光軸と交差することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレンズ駆動装置。

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