JPH0121542B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はCD（コンパクトデイスク）プレーヤに
装備される光学式ピツクアツプなどにおいて、対
物レンズなどの光学系部材を微駆動自在に支持す
るための光学系の支持装置に関する。

〔光学式ピツクアツプの原理〕

最近、CDプレーヤなどに光学式ピツクアツプ
が設けられている。第１図はこの種の光学式ピツ
クアツプの構造の一例を模式的に示したものであ
る。CDプレーヤなどに装填されるデイスク１は、
透過層１ａの内方に反射可能な記録面１ｂが形成
されており、この記録面１ｂのトラツク上に情報
をデイジタルによつて記録するためのピツトｐが
形成されている。一方、光学式ピツクアツプの発
光源であるレーザーダイオード２から発せられる
ビームは、ビームスプリツター３、コリメートレ
ンズ４、1/4波長板６を通過し、プリズム７に反
射されて対物レンズ８に至る。そして、この対物
レンズ８によつて前記デイスク１内の記録面１ｂ
にビームスポツトが形成される。そして記録面１
ｂあるいはピツトｐによつて反射されたビーム
が、対物レンズ８、プリズム７、1/4波長板６な
どを経てビームスプリツター３に戻るが、このと
き反射ビームは偏波面が90度変化させられている
ため、ビームスプリツター３内にて90度方向へ反
射され、シリンドリカルレンズ９を経て受光素子
であるホトダイオード１０によつて受光されるよ
うになつている。そして、ビームスポツトがピツ
トｐに当たる際の強度変調によつて、ピツトｐの
有無を検知できるようになつているものである。

また、この種の光学式ピツクアツプではビーム
のピントを記録面１ｂに合わせるためのフオーカ
シングサーボ機構１１と、ビームスポツトを記録
面１ｂ上のトラツクに追従させるためのトラツキ
ングサーボ機構１２が設けられている。フオーカ
シングサーボ機構１１は、対物レンズ８と一体化
されているボイスコイル１１ａと、これを駆動す
るためのマグネツト１１ｂとヨーク１１ｃとから
成る磁気回路によつて構成されている。また、ト
ラツキングサーボ機構１２は、対物レンズ８とフ
オーカシングサーボ機構１１などから成る光学系
被駆動部材全体（第１図に符号１３で示すもの）
に対して取付けられているボイスコイル１２ａ
と、これを駆動するためのマグネツト１２ｂとヨ
ーク１２ｃとから成る磁気回路によつて構成され
ている。フオーカシングサーボ機構１１では、ボ
イスコイル１１ａに対する電流を変化させること
により、１３の部材内において対物レンズ８が図
の上下方向へ微動し、またトラツキングサーボ機
構１２では、ボイスコイル１２ａに対する電流を
変化させることによつて対物レンズ８など（１３
の部材全体）が図の左右方向へ微動するようにな
つている。この各微動作によつて、ビームスポツ
トが記録面１ｂに対してピントが合い、またビー
ムスポツトがトラツクに追従するように調整され
る。上記の原理にて動作する対物レンズ８は、板
ばねなどの支持装置により１３の部材内にて支持
されており、また、対物レンズ８とフオーカシン
グサーボ機構１１とプリズム７などが一体となつ
ている光学系被駆動部材（１３全体）も板ばねな
どの支持装置によつて支持されているものであ
り、板ばねなどの弾性変形によつて上記の微動作
が生じるようになつている。

〔光学系の支持装置の従来例ならびに問題点〕

第２図〜第４図はこの支持装置の従来例を原理
図によつて示したものである。なお、これらの図
は、被駆動部材である対物レンズ８をフオーカシ
ングサーボ動作させる場合の支持動作を示したも
のである。光学系の被駆動部材である対物レンズ
８を板ばねによつて支持する場合には、まず第２
図に示すように、１枚の板ばね１４によつて片持
ちにて支持する方法があるが、この場合には、サ
ーボ機構によつて対物レンズ８を下方へ引いた際
に、板ばね１４の変形によつてたわみδが生じる
ばかりでなく、光軸に傾きθが生じる欠点があ
る。

また、第３図に示すように、２枚の板ばね１５
によつて対物レンズ８を片持支持すれば、第２図
の場合のような光軸の傾きθは生じなくなるが、
たわみδは依然として生じることになる。このた
わみδが生じると、この値δに相当する距離だけ
対物レンズ８が位置ずれを起こすことになり、そ
の分のトラツキングサーボ動作が新たに必要にな
り、動作の無駄が生じることになる。また、安定
したサーボもかかりにくくなる。

さらに、第４図に示すように、対物レンズ８を
左右２枚ずつの板ばね１６によつて支持する方法
も考えられるが、この場合には、対物レンズ８の
上下方向への動きを許容させるために、弱い板ば
ねを使用しなくてはならない。そのため、板ばね
１６による支持力が弱くなり、対物レンズ８が紙
面に対し直交する方向などへ動きやすくなり、無
駄な動きが多くなる欠点がある。

また、第１図にて１３で示す被駆動部材全体を
トラツキングサーボさせるための機構において
も、板ばねを使用した支持装置を用いるが、その
支持手段においても上記と同じ問題点がある。

〔本発明の目的〕

本発明は上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、簡単な支持構造でありながら、光学
系部材の傾斜を無くし、且つ光学系部材が光軸に
沿う方向へ確実に動作できるようにした光学系の
支持装置を提供することを目的としている。

〔本発明の構成〕

本発明による光学系の支持装置は、第一の組の
２枚の板ばねの一端を固定して、この第一の組の
板ばねの自由端に、第二の組の２枚の板ばねの一
端を固定し、この第二の組の２枚の板ばねの自由
端に光学系部材を支持し、且つ、第一の組の板ば
ねのばね定数と第二の組の板ばねのばね定数との
比が、第一の組の板ばねの長さと第二の組の板ば
ねの長さとの比の平方根に、反比例するように設
定したことを特徴とするものである。

〔本発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第５図以下の図面によ
つて説明する。

第５図はCDプレーヤにおける光学式ピツクア
ツプの一部分を示す平面図、第６図は本発明によ
る光学系の支持装置を実施したアクチユエータの
側面図、第７図はアクチユエータの分解斜視図、
第８図はアクチユエータの組立図、第９図はアク
チユエータの動作原理図である。

第５図において、符号２１はターンテーブルで
ある。このターンテーブル２１は、コンパクトデ
イスク１の中央部をクランプしてモータ動力によ
りコンパクトデイスク１を回転駆動するためのも
のである。また、コンパクトデイスク１内の記録
面１ｂ（第１図参照）上のビツト情報を読むため
の光学式ピツクアツプ３０は、対物レンズ８のサ
ーボ駆動を行なうためのアクチユエータ３１と、
光学式検知部３２とから成り、これらがスライダ
３３上に搭載されて構成されている。この光学式
検知部３２は、レーザーダイオード２、ビームス
プリツター３、コリメートレンズ４、1/4波長板
６、シリンドリカルレンズ９ならびにホトダイオ
ード１０（いずれも第１図に示したものと同じも
の）などの発光・受光系の各部材から成つてい
る。このスライダ３３は２本の平行なガイド軸３
４ａ，３４ｂにガイドされている。この両軸３４
ａ，３４ｂの一方がスクリユー軸になつており、
このスクリユー軸の回転による送り力を受けてス
ライダ３３が第５図の左右方向（特に読取り動作
では右方向）へ駆動され、コンパクトデイスク１
の記録面１ｂに対してトラツクを横切る方向へい
わゆる荒送りされるようになつている。

次に、本発明による支持装置を実施しているア
クチユエータ３１の構成を説明する。

コンパクトデイスク１に対向する対物レンズ８
（第１図において説明したものと同じ）は、鏡筒
３５内に保持されている。また、鏡筒３５の下端
にはフランジ３６が形成されており、このフラン
ジ３６の下面にボイスコイル３７が固着されてい
る。この鏡筒３５は板ばね３８によつて支持され
ている。この板ばね３８は１枚のばね性材料から
プレス成形したものであり、全体がコの字形状に
成形され、その上側が上部長片３８ａと上部短片
３８ｂとに分割されており、下側が下部長片３８
ｃと下部短片３８ｄとに分割されている。前記鏡
筒３５の側部には支持突起３５ａが設けられてお
り、板ばね３８の上部短片３８ｂと下部短片３８
ｄの各自由端が、この支持突起３５ａの上下面に
対してねじなどにより固定されている。また、板
ばね３８の上部長片３８ａと下部長片３８ｃの非
連続側各端部（第７図の左側端部）の間には固定
側補強部材３９が介装されている。そして、この
固定側補強部材３９が中間ベース４０の固定面４
０ａに対しねじなどによつて固定されている。す
なわち、下部長片３８ｃの端部は固定側補強部材
３９と固定面４０ａとの間に挟持されることにな
る。また、上部長片３８ａの端部の上には押え板
４１が添装され、上部長片３８ａの端部が固定側
補強部材３９上に確実に固定されている。一方、
板ばね３８の自由端側（コの字に折曲げた側）に
は、内側に自由端側補強部材４２が入り、板ばね
３８を挟んで、下側から押え板４３が、上側から
押え板４４が添装され、ねじなどによつて固定さ
れて、板ばね３８の自由端の補強がなされてい
る。一方、中間ベース４０の中央には上下に貫通
するビーム通過穴４０ｂが穿設されている。ま
た、このビーム通過穴４０ｂの周囲にはマグネツ
ト４５とヨーク４６とから成る磁気回路が装備さ
れており、板ばね３８を固定面４０ａ上に固定し
た状態にて、鏡筒３５の下端のボイスコイル３７
が磁気回路のスリツト内に入るようになつている
（第６図参照）。このボイスコイル３７と、マグネ
ツト４５とヨーク４６によつてフオーカシングサ
ーボ機構が構成されている。なお、中間ベース４
０のビーム通過穴４０ｂの真下には、レーザービ
ームを反射させるためのプリズム４７が固定され
ている。

また、中間ベース４０は板ばね５０によつて支
持されている。この板ばね５０も一枚のばね性材
料によつてコの字状にプレス成形したものであ
る。この板ばね５０の一方の折曲面は長片５０ａ
と短片５０ｂとに分割されており、他の折曲面も
これと対称に長片５０ｃと短片５０ｄとに分割さ
れている。各長片５０ａと５０ｃの非連続側端部
は固定ブロツク５１の両側面に支持され、さらに
その両側が押え板５２と５３とによつて挟まれて
おり、ねじなどによつて固定されている。そし
て、この固定ブロツク５１の取付面５１ａが、前
記スライダ３３の固定面３３ａに当接して４本の
ねじなどにより固定されるようになつている（第
５図参照）。また、板ばね５０の自由端（コの字
状折曲側端部）の内部には補強部材５４が挿入さ
れ、その両側には板ばね５０を挟んで一対の押え
板５５（片側のみ図示する）が添装され、ねじな
どによつて固定されている。板ばね５０の自由端
側はこの補強部材５４によつて補強されている。
一方、前記中間ベース４０の両側面には支持突起
４０ｃと４０ｄが形成されており、この部分が板
ばね５０の両短片５０ｂと５０ｄの各自由端に固
定されている。この固定手段はねじのみによつて
行なつてもよいし、第８図に示す押え板５６を介
してねじ止め固定してもよい。

また、中間ベース４０の一方の側には支持突起
４０ｄと連続するコイル支持突起４０ｅが一体に
形成されている。中間ベース４０が板ばね５０に
固定された状態では、このコイル支持突起４０ｅ
が板ばね５０の切欠き５０ｅ（第７図参照）から
外側に突出する。そして、このコイル支持突起４
０ｅに円板５７が固定され、この円板５７にボイ
スコイル５８が固定される。一方、第５図に示す
ように、スライダ３３には、マグネツト６１とヨ
ーク６２から成る磁気回路が設けられており、ア
クチユエータ３１の固定ブロツク５１がスライダ
３３に固定された状態にて、ボイスコイル５８が
マグネツト６１とヨーク６２の間のスリツト内に
介入するようになつている。このボイスコイル５
８とマグネツト６１とヨーク６２とによつてトラ
ツキングサーボ機構が構成されているものであ
る。

〔本発明による支持動作原理〕

次に本発明による光学系の支持装置の支持動作
について説明する。

前記において説明した光学式ピツクアツプ３０
のアクチユエータ３１内には本発明による支持装
置が２箇所実施されている。その１つは中間ベー
ス４０に対する鏡筒３５の支持部分であり、他の
１つはスライダ３３（第５図参照）に対する中間
ベース４０の支持部分である。

この両部分における支持装置の支持動作原理は
第９図に示す。この図において、固定部Ａからは
片持の２枚の板ばねBa，Bbが延びて、その自由
端Ｃからさらに２枚の板ばねDa，Dbが延びてお
り、この板ばねDa，Dbの先端に光学系部材Ｅが
支持されている。この支持装置において、光学系
部材Ｅを図の下方へ引くと、各板ばねBa，Bb，
Da，Dbが図のように変形する。このとき、板ば
ねBa，Bbの自由端Ｃに着目すると、この自由端
Ｃは板ばねBa，Bbの変形により図の左方向へδa
だけたわむ。また、自由端Ｃに対する光学系部材
Ｅの位置に着目すると、光学系部材Ｅは板ばね
Da，Dbの変形によつて、δbだけ図の右方向へた
わむ。すなわち、板ばねをこのように組合わせる
ことによつて、各板ばねの変形による逆方向への
たわみδaとδbとが互いに打ち消し合い、光学系
部材Ｅは移動体とほぼ同じ軸線上に位置させるこ
とが可能になる。もちろん、板ばねBa，Bb，
Da，Dbを２枚ずつ組にしているので光学系部材
Ｅの軸の傾きも生じないことになる。

この原理を本発明の実施例にあてはめてみる
と、まず、対物レンズ８の支持系では、第９図の
Ａが固定側補強部材３９に相当し、自由端Ｃが自
由端側補強部材４２に相当し、さらに光学系部材
Ｅが鏡筒３５に相当する。そして、板ばねBaが
上部長片３８ａに、板ばねBbが下部長片３８ｃ
に相当する。また、板ばねDaが上部短片３８ｂ
に相当し、板ばねDbが下部短片３８ｄに各々相
当する。

次に、中間ベース４０の支持系においては、第
９図のＡがスライダ３３ならびに固定ブロツク５
１に相当し、自由端Ｃが補強部材５４に相当、さ
らに光学系部材Ｅが中間ベース４０に相当する。
そして、板ばねBaとBbが板ばね５０の長片５０
ａと５０ｃに相当し、板ばねDaとDbが短片５０
ｂと５０ｄに相当することになる。

上記の第９図に示した動作原理によれば、２組
の板ばねの変形の組合せにより、互いに逆向きと
なるδaとδbが互いに打ち消し合う関係にある。
よつて、このδaとδbが同一になれば、光学系部
材Ｅが常に同一軸上を上下動作するようになる。
ここで、このようになるための条件を求める。第
１０図、第１１図はこの条件を求めるための説明
図である。第１１図は片持ちの板ばねの弾性変形
を略図によつて示したものである。変形前の自由
端は(イ)点にあり、変形後の自由端は(ロ)点にある。
変形後の図の上下方向のたわみをｘとすると、こ
のｘが微小である範囲内においては図の角度αは
約90度である。

α≒90゜ したがつて図に示す角度βaとβbは等しくなる。

βa≒βb また、 tanβa≒ｘ／（ｌ−δ） tanβb＝δ／ｘ であるから、 ｘ／（ｌ−δ）≒δ／ｘ であり、 x²＝δ（ｌ−δ） となる。

ここでδはｌに比較して十分に小さい値である
から、 x²≒δ×ｌ であり、よつて δ≒x²／ｌ ………(1) となる。

ここで、第１０図に示すように、本発明による
支持装置の第一の組の板ばねBa，Bbのばね定数
をka、長さをlaとし、この板ばねの第１０図に
おける上下方向へのたわみをxaとし、位置ずれ
（xaと直交する方向のたわみ）をδa（第９図参照）
とする。また、第二の組の板ばねDa，Dbのそれ
ぞれの値をkb、lb、xb、δbとすると、前記(1)式
より、 δa≒xa²／la、δb≒xb²／lb となる。求める条件であるδa＝δbを満足するた
めには、 xa／xb＝√ となる必要がある。ここで各組の板ばねに作用す
る荷重は同じであるから、 xa×ka＝xb×kb、 xa×xb＝kb／ka となる。よつて、 kb／ka≒√ ………(2) となる。この(2)式を満足する板ばねの組合わせに
より、すなわち、第一の組の板ばねのばね定数と
第二の組の板ばねのばね定数との比が、第一の組
の板ばねの長さと第二の組の板ばねの長さとの比
の平方根に、反比例するように設定することによ
り、両組の板ばねの変形による横方向へのたわみ
δaとδbは互いに打ち消し合う関係になり、第９
図において、光学系部材Ｅはほぼ同軸上を上下動
作できることになる。

本発明の実施例においては、フオーカシングサ
ーボ系で、板ばね３８の長片３８ａ，３８ｃと短
片３８ｂ，３８ｄのばね定数および長さを前記(2)
式の関係に設定することにより、対物レンズ８を
同一軸上にて昇降動作させることができるように
なる。同様に、トラツキングサーボ系で、板ばね
５０の長片５０ａ，５０ｃと短片５０ｂ，５０ｄ
のばね定数および長さを前記(2)式の関係に設定す
ることにより、中間ベース４０を同軸上にて動作
させることができるようになる。

〔光学式ピツクアツプによる読取り動作〕

次に、光学式ピツクアツプ３０全体による読取
り動作について説明する。

コンパクトデイスク１はターンテーブル２１上
にクランプされ、モータによつて駆動される。ま
た、２本のガイド軸３４ａ，３４ｂ（第５図参照）
のうちの一方のスクリユー軸がモータ（図示せ
ず）によつて回転駆動され、スライダ３３が第５
図の右方向へ移動する。そして、コンパクトデイ
スク１内の螺旋トラツク上に記録されている情報
が対物レンズ８によつて読み取られる。また、コ
ンパクトデイスク１内の記録面１ｂ（第１図参照）
にビームスポツトのピントを合わせるためのフオ
ーカシングサーボは、鏡筒３５の下端のボイスコ
イル３７への電流を変えることによつて行なう。
この電流の変更によつて、マグネツト４５とヨー
ク４６内に介入しているボイスコイル３７は第６
図において上下方向へ駆動される。このとき板ば
ね３８は、固定側補強部材３９を固定端、自由端
側補強部材４２を自由端として、第９図に示した
のと同じ原理にて動作し、対物レンズ８ならびに
これにビームを反射するプリズム４７がほぼ同軸
上にて上下動作することになる。また、ビームス
ポツトをコンパクトデイスク１内のトラツクに追
従させるためのトラツキングサーボは、中間ベー
ス４０に取付けられたボイスコイル５８への電流
変更によつて行なう。この電流の変更により、マ
グネツト６１とヨーク６２の間に介入しているボ
イスコイル５８が、第５図の左右方向へ駆動され
る。このとき、板ばね５０は固定ブロツク５１側
と固定端とし、補強部材５４側を自由端として、
第９図のものと同し原理にて図の左右方向へ動作
する。よつて、対物レンズ８は同一線上にて移動
することになる。また、鏡筒３５の下端に取付け
られているプリズム４７は光学式検知部３２の方
向を向いているが、このプリズム４７が対物レン
ズ８とともに第５図の左右方向へ同軸上にて移動
するため、対物レンズ８が光軸に対して常に軸ず
れを生じなくなり、光学式検知部３２とのレーザ
ービームの授受が正確にできるようになる。

〔本発明の変形例〕

なお、本発明による支持装置の板ばねの形状は
図に示したものに限られず、第９図の原理に適応
する範囲で自由に設定できる。また、板ばね３８
と５０の各々の自由端に補強部材４２および５４
を設ければ板ばねの横振れ強度やねじり強度が向
上するが、この補強部材を特に設けなくてもよ
い。逆に、板ばね３８および５０の各短片、長片
を別々に成形して、これらを各補強部材４２およ
び５４に固定してもよい。

〔本発明の効果〕

以上のように本発明によれば以下に列記する効
果を奏するようになる。

(1) 片持の２枚の板ばねの自由端に別々の２枚の
板ばねを設け、この後者の板ばねの先端にて光
学系部材を支持したので、この光学系部材を駆
動させる際に、各組の板ばねの変形によるたわ
みが互いに打ち消し合う方向となり、よつて、
移動軸に対する軸振れがなくなる。特に光学系
部材の場合には、この動作により、光軸のずれ
が生じなくなり、各種調整動作が正確にできる
ようになる。

(2) 板ばねは２枚ずつを組にしているので、この
２枚の板ばねにて支持されている光学系部材は
軸が傾くことなく動作する。よつて光軸の傾斜
などによる光学的な不都合は生じない。

(3) 本発明の光学系の支持装置を実施することに
より、光学系ピツクアツプのフオーカシングサ
ーボ機構及びトラツキングサーボ機構が一体的
に構成できるようになり、ピツクアツプ部分の
小型化が可能となる。

(4) 第一の組の板ばねのばね定数の第二の組の板
ばねのばね定数との比が、第一の組の板ばねの
長さと第二の組の板ばねの長さとの比の平方根
に、反比例するように設定したのち、２組の板
ばねのたわみが互いに完全に打ち消し合うよう
になり、光学系部材が確実に同軸上を動作する
ようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光学式ピツクアツプの原理を示した部
材配置図、第２図、第３図、第４図は従来の光学
系の支持装置の支持動作を示す説明図、第５図以
下は本発明の実施例を示すものであり、第５図は
コンパクトデイスクプレーヤの光学ピツクアツプ
部を示す平面図、第６図はその右側面図、第７図
は本発明による光学系の支持装置を備えたアクチ
ユエータの分解図、第８図はそのアクチユエータ
の組立状態を示す斜視図、第９図は板ばねの変形
による支持動作原理の説明図、第１０図、第１１
図は２組の板ばねのたわみの関係を計算するため
の説明図である。 １……コンパクトデイスク、３０……光学式ピ
ツクアツプ、３１……アクチユエータ、３９，５
１，Ａ……固定端、３８ａ，３８ｃ，５０ａ，５
０ｃ，Ba，Bb……第一の組の板ばね、３８ｂ，
３８ｄ，５０ｂ，５０ｄ，Da，Db……第二の組
の板ばね、４２，５４，Ｅ……光学系部材、ka
……第一の組の板ばねのばね定数、kb……第二
の組の板ばねのばね定数、la……第一の組の板ば
ねの長さ、lb……第二の組の板ばねの長さ、δa…
…第一の組の板ばねのたわみ、δb……第二の組
の板ばねのたわみ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第一の組の２枚の板ばねの一端を固定して、
   この第一の組の２枚の板ばねの自由端に、第二の
   組の２枚の板ばねの一端を固定し、この第二の組
   の２枚の板ばねの自由端にて光学系部材を支持
   し、且つ、第一の組の板ばねのばね定数と第二の
   組の板ばねのばね定数との比が、第一の組の板ば
   ねの長さと第二の組の板ばねの長さとの比の平方
   根に、反比例するように設定したことを特徴とす
   る光学系の支持装置。