JPH02185725A - 光学式記録／再生装置用ダブルソレノイド焦点アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光学式及び磁気光学式記録及び再生の分野、特
に焦点アクチュエータ、即ち、レンズを通過する放射線
ビームをレンズに向かう方向及びレンズから遠ざかる方
向に移動している面上に鮮明に焦点を合わせて維持する
ために、レンズのその光軸と平行な方向の移動を制御す
るのに使用される装置に関する。本発明は、読取り／書
込みレーザビームを回転ディスク形記録エレメント上に
鮮明に焦点を合わせて維持するのに特に有効である。

［従来技術］ 移動コイル、移動磁石または移動電機子焦点アクチュエ
ータを備えた光学式及び磁気光学式記録装置において、
対物レンズの焦点位置をいかに制御するかはこの技術分
野においては公知である。

例えば米国特許筒４，３０２，８３０号及び第４，６６
９，８２３号に開示された焦点アクチュエータを参照さ
れたい。

かかるアクチュエータは典型的には１つ以上の永久磁石
を備えており、この永久磁石磁場が、（焦点サーボシス
テムによって生成されるような）電流を変化させること
により生成される可変の磁場と一緒に、公称設定値に関
してレンズ位置を制御する一定の磁場を生成する役割を
果たす。高性能アクチュエータに要求される誤りのない
正確な磁場を提供できる一方、永久磁石にはある種の欠
点がある０例えば、かかる磁石は高価であり、硬質であ
るが脆いために、精密な研削及び慎重な取り付けが要求
される。また移動永久磁石は、質量が比較的大きいので
、公称設定値近傍の移動に対して対物レンズを弾力的に
設置するために使用されるばねに軸方向の付加荷重をか
け、この付加荷重によってばねにより大きな剛性が要求
され、サーボ機能に悪影響を及ぼし得る。更に、磁石の
極部材間の連続磁束は小粒子を引き付け易い、かかる粒
子は除去が困難であり、その結果、アクチュエータの応
答特性を変えることがある。

［発明の目的〕 前記から、本発明の目的は、永久磁石を使用しない高性
能焦点アクチュエータを提供することである。

［実施例コ 本発明の焦点アクチュエータは、対物レンズにしっかり
と連結された、軟鉄の円筒のごとき低飽和保磁力の強磁
性部材を備えている０強磁性部材及びそれに連結された
レンズは、レンズの焦点位置がその光軸に沿って変更さ
れ得るように移動可能に設置されている１強磁性部材及
びその係合レンズのレンズ軸に沿った移動は、それぞれ
が強磁性部材からわずかな間隔を置いて設置され且つ強
磁性部材に連結されたレンズがレンズ軸に沿って移動す
るように強磁性部材を１つの方向に動かすような磁場を
生成するための電気信号に応答する、１対の電磁気エレ
メントによって制御される。第１の信号に応答して、電
磁気エレメントの一方は、レンズをレンズ軸に沿って第
１の方向に前進させるために強磁性部材と協働する。（
例えば第１の信号とは反対の極性の）第２の信号に応答
して、電磁気部材の他方は、レンズを第１の方向とは反
対の第２の方向に前進させるために強磁性エレメントと
協働する。好ましい実施態様においては、電磁気部材の
各々はインダクタンスコイルを備えており、強磁性エレ
メントは、対物レンズに関して同心に設置された中空の
軟鉄製円筒の形態を有する。２つのコイルは強磁性円筒
部材を同心に包囲し且つ強磁性円筒部材からわずかな間
隔を置いて設置される。電気信号は、強磁性円筒部材及
びそれに連結されたレンズのレンズ軸に沿った位置を制
御するために対応コイルに交互に与えられる。

実際には、本発明のアクチュエータは、共通プランジャ
として移動可能に設置された強磁性部材と背中合わせに
取り付けられた１対のソレノイドとして動作する。

第１図は本発明の焦点アクチュエータの好ましい形態を
実現する焦点制御装置の概略図である。

かかる装置は、ビームスプリッタＢＳによって移動面Ｓ
、例えば光学または磁気光学ディスクの面に向かって偏
向される放射線ビームＢを生成するレーザＬを具備して
いる。面Ｓは矢印で示したようにビームＢに対して垂直
及び平行の両方に移動する。

レーザビームは、１対の同心管状部材１４及び１６によ
って規定される円筒形レンズハウジング１２内に支持さ
れている対物レンズ１０によって面Ｓ上に集められる６
管状部材１４及び１６のそれぞれは、光学素子を支持す
るための内側基準面を有しており、レンズ１０は平凸及
び平凹素子を備えたダブレットとして示されている。管
状部材１４及び１６は、理由は以下に明らかにするが好
ましくは軟鉄製の低飽和保磁力の強磁性材料で製造され
た円筒部材１８によって連結されている１円筒部材１８
の材料は、磁場に当てられたときには容易に磁束を伝導
することができ、かかる磁場から解放されたときに永久
磁化されないことが必要である。

レンズハウジング１２及びそれに係合する強磁性円筒部
材１８は、それぞれが第３図に示された断面を有する１
対の薄板ばね２０及び２２によってレンズ軸＾に沿って
移動するように支持されている６ばね２０及び２２は、
支持部材２４の周りに巻き付けられ接着される単一シー
トのばね材料（例えば、０１２５ｍｍのステンレススチ
ールばね材料）から形成することができる。薄板ばねの
自由端部２０ａ及び２２ａはそれぞれ管状レンズ支持部
材１４及び１６の７ランジ１４＆及び１６ａに取り付け
られる。ががるフランジに接着して取り付けられる上に
、薄板ばねの自由端部２０ａ及び２２ｂは、フランジ１
４ａ及び１６ａのそれぞれの周りに巻き付けられる１対
の金属バンド２６によって適所に保持される。各薄板ば
ねの長手方向剛性は、第３図に示された横断面形状を得
るようにそれぞれの横方向薄縁２０ｃ及び２０ｄを折り
畳むことによって増強される。

ばね支持部材２４はアクチュエータ取り付けプレート３
０の一端に、部材２４の中央領域から外側に延伸し且つ
取り付けプレート３０を締り嵌めで受容するためのスロ
ットを規定する１対の剛性タブ２４ａ及び２４ｂによっ
て取り付けられる。プレート３０には、例えば光学式書
込み／読取りヘッドの定置フレームに装着するための１
対の開口３０ａが備えられている。ばね支持部材２４を
支持するのに加え、更に取り付けプレート３０は、好ま
しくはそれぞれがインダクタンスコイルＬ１及びＬ２の
形状を有する１対の電磁気エレメント３２及び３４を支
持する。コイルＬ１及びＬ２は、コイル分離部分３８ａ
１頂部３８ｂ及び底部３８ｃを包含する強磁性シュラウ
ド３８（例えば軟鉄）内に収容されている。シュラウド
３８及びそれに包含されるコイルＬ１及びＬ２は、取り
付けプレート３０にある円形開口を規定するカラー４０
内に支持されている。第１図及び第２図に示したように
、コイルＬ１及びＬ２は強磁性円筒部材１８に関して及
び光軸＾に関して同心に配置される。レンズ組立て体を
軸方向、即ちレンズ軸＾と平行に移動させるために、コ
イルと強磁性円筒部材１８との間には小さな空隙４２が
設けられている。

［装置動作］ 作動に際しては、面Ｓで反射した放射線はビームスプリ
ッタＢＳを通過して検出器口に至る。検出器りは通常の
態様であり、レンズの焦点位置を表示する１対の焦点エ
ラー信号Ｅｓ及びＥｓ’を生成するための焦点制御回路
ＦＣと協働する。前記エラー信号は、ＥｓはコイルＬ２
に及びＥＳ’はコイルＬ１に交互に与えられる。コイル
Ｌ１はエラー信号Ｅｓ’に応答して、強磁性円筒部材１
８を上向きの方向に前進させるような磁場を生成し、そ
れによってレンズ１０を面Ｓに向かって移動させる０円
筒部材１８は、シュラウドの頂部プレート３８ｂの自由
端部と分離部分３８ａの自由端部とによって規定される
磁極端間に最短磁路を提供する位置まで上向きに移動す
る。同様にコイルＬ２は、エラー信号Ｅｓに応答して、
強磁性円筒部材１８を下向きに前進させるような磁場を
生成し、それによってレンズ１０を面Ｓから遠ざけるよ
うに移動させる。更に軟鉄シュラウド３８は、コイルと
円筒部材１８との間の磁路を閉じ込めるように作用し、
それによって漂遊磁束を低減する。第１図のアクチュエ
ータの動作は全体としてコイルの巻き付けまたはＥｓ及
びＥｓ’の極性とは独立していることに留意されたい。

例えば円筒部材１８及びシュラウド３８といった軟鉄素
子の厚さは、最大磁束レベルにおいて飽和が得られるよ
うな厚さである。好ましい実施態様においては、円筒部
材１８及びシュラウド３８はともに厚さ約０．１３４＋
＊ｍのブリキ軟鉄で製造される。軟鉄は好ましい材料で
あるが、磁場から解放されたときにその磁性を維持しな
い任意の強磁性材料（即ち低飽和保磁力材料）を使用す
ることができる。

第４図は、焦点エラー信号が反対の極性であるならば、
＾、Ｃ０入力制御信号がコイルＬ１及びＬ２を交互に駆
動することにより単純化された駆動回路を示す、最大効
率のためには、各コイルの負荷率（ｄｕｔｙ　ｃｙｃｌ
ｅ）は５０％を越えるべきではないことは明らかであり
、各コイルが、負荷率１００％において１つのコイル容
量の７０％を占める場合にはより高い温度上昇がないこ
とが判る。第４図の回路において、ダイオードは、各コ
イルが＾、Ｃ，サイクルの正または負の位置のいずれか
の間に電流を受容することを保証する。いずれかのコイ
ルにおける正味電流がレンズ１０をレンズ軸に沿°つて
一方または他方の方向に移動させる。

第１図に示した態様に代えて、シュラウド３８及びその
分離部分３８ａの端部は、空隙のところにより幅広い面
を与えるようにすえ込み成形することができる。これは
第５図を参照されたい、すえ込み成形された領域５０は
合計磁気抵抗と、駆動コイルＬ１及びＬ２から所望のア
ンペア回数とを明らかに小さくするように作用する。よ
り小さなコイルを使用することができるし及び／または
作動温度を下げることもできる。

薄板ばね２０及び２２の態様について言えば、最大円柱
強度と、所与の鉛直方向剛性に対する長手方向及び横断
歩横行における最大剛性を提供することが望ましい。こ
れは、各端部に集中した曲げゾーン５２を有する剛性中
央部分を使用して最適に実施され得ることが判る。第３
図は、ばね材料を各横方向縁の周りに折り曲げることに
よって中央剛性がいかに単純に得られるかを示す。

第１図及び第２図に示した同心形状は極めて好ましいが
必須ではない。レンズは、例えば、移動円筒部材１８内
に同心に配置される必要はない。部材１８とレンズ１０
との間の剛性連結が必要とされ全てである。

［発明の効果］ 前記から、例外的に小型で軽量の焦点アクチュエータが
提供されたことが理解されるであろう。

前記実施態様においては、アクチュエータの合計重量は
、１００Ｂのレンズを含みたっなｔ、ｉａ７である。

レンズ、レンズ支持部材１４及び１６、強磁性円筒部材
１８並びに光学カウンタウェイト１６ｂを含む移動部品
の重量はたった２６５ｕである。寿命テス１−のための
レンズの垂直方向の頂部位置と底部位置との間の全走行
は、６０サイクル、１５０ミリアンペア、及び第４図の
回路における入力信号を使用することにより得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焦点アクチュエータの概略横断面図、
第２図は第１図の装置の平面図、第３図は第２図の線分
３−３に沿った断面図、第４図は駆動回路の電気概略図
、第５図は第１図の装置の変形例の横断面図である。 Ｌｌ、Ｌ２・・・ソレノイドコイル、Ｌ・・・レーザ、
ＦＣ・・・焦点制御回路、１０・・・レンズ、１２・・
・レンズハウジング、１８・・・強磁性円筒部材、２０
．２２・・・薄板ばね。 手続補正書 平成元年１２月宕日 １、事件の表示 平成１年特許願第２７９６２０号 ２、発明の名称 光学式記録／再生装置用ダブルソレノイド焦点アクチュ
エータ ３、補正をする者 事件との関係

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズを通過する放射線ビームを移動面上に
   鮮明に焦点を合わせて維持するために、かかるレンズに
   向かって及びレンズから遠ざかるように移動している前
   記面に関して前記対物レンズの焦点位置を制御するため
   の焦点アクチュエータであつて、前記レンズをその光軸
   に沿って移動させるためのレンズ支持手段と、前記レン
   ズのその光軸に沿った公称設定値に関する位置を制御す
   る電気信号の変化に応答するレンズ制御手段とを備えて
   おり、前記レンズ制御手段が、 （ａ）前記レンズにしっかりと連結された低飽和保磁力
   の強磁性部材、及び （ｂ）それぞれが前記強磁性部材からわずかな間隔を置
   いて設置され且つ前記部材に連結されたレンズがかかる
   レンズの光軸と平行に移動するように前記部材を１つの
   方向に移動させるような磁場を生成する電気信号に応答
   する１対の強磁性エレメントであって、前記強磁性エレ
   メントの一方が、該レンズをかかる光軸に沿って第１の
   方向に前進させるために前記部材と協働し、前記強磁性
   エレメントの他方が該レンズを前記第１の方向と反対の
   第２の方向に前進させるために前記部材と協働する強磁
   性エレメントを備えている光学式記録／再生装置用ダブ
   ルソレノイド焦点アクチュエータ。
2. （２）前記強磁性エレメントのそれぞれがインダクタン
   スコイルを備えており、前記コイルが、それぞれの中央
   軸がかかるレンズの光軸とほぼ一致し且つ平行になるよ
   うに並べて配置されている請求項１に記載の光学式記録
   ／再生装置用ダブルソレノイド焦点アクチュエータ。
3. （３）前記コイルの軸とレンズの軸とが一致している請
   求項２に記載の光学式記録／再生装置用ダブルソレノイ
   ド焦点アクチュエータ。
4. （４）前記強磁性部材が軟鉄の円筒を具備している請求
   項１に記載の光学式記録／再生装置用ダブルソレノイド
   焦点アクチュエータ。
5. （５）前記円筒、コイル及びレンズが同心に配置されて
   いる請求項４に記載の光学式記録／再生装置用ダブルソ
   レノイド焦点アクチュエータ。
6. （６）前記コイルが前記円筒及び前記レンズを包囲して
   いる請求項５に記載の光学式記録／再生装置用ダブルソ
   レノイド焦点アクチュエータ。
7. （７）前記コイルが取り付けプレートによって支持され
   ており、前記レンズ支持手段が少なくとも１つの薄板ば
   ねを備えており、前記薄板ばねの一端が前記取り付けプ
   レートにしっかりと連結されており、前記薄板ばねの他
   端が前記強磁性部材にしっかりと連結されている請求項
   ２に記載の光学式記録／再生装置用ダブルソレノイド焦
   点アクチュエータ。
8. （８）前記コイルが取り付けプレートによって支持され
   ており、前記レンズ支持手段が前記コイルの対向側に配
   置された１対の薄板ばねを備えており、前記薄板ばねの
   それぞれは一端が前記取り付けプレートにしっかりと連
   結されており、且つ他端が前記強磁性部材にしっかりと
   連結されている請求項２に記載の光学式記録／再生装置
   用ダブルソレノイド焦点アクチュエータ。
9. （９）前記コイルのそれぞれが、低飽和保磁力の強磁性
   材料の３面ハウジング内に配置されている請求項２に記
   載の光学式記録／再生装置用ダブルソレノイド焦点アク
   チュエータ。
10. （１０）前記ハウジングの材料が軟鉄である請求項９に
    記載の光学式記録／再生装置用ダブルソレノイド焦点ア
    クチュエータ。