JPH0253232A - 光学系駆動装置 - 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、ディスク等の記録媒体に対物レンズを介して
光スポットを投射して光学的に情報を記録したり再生し
たりする例えば光デイスク装置に用いる光学系駆動装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

光デイスク装置においては、情報を正確に記録、再生す
るために光スポットが情報トラックを正しく追従するよ
うに制御する必要がある。このために、従来、対物レン
ズをその光軸と平行なフォーカシング方向およびそれと
直交するトラッキング方向に移動可能に支持し、両方向
に変位させるようにしている。

そのための手段は、種々提案されているが例えば特開昭
６２−２８７４４０号公報に記載があるようなコイルと
マグネットを用いたムービングコイル方式が一般的であ
る。第２〜４図に示すように対物レンズ１はプラスチッ
クの一体成形体より成る可動部材２のレンズホルダ２Ａ
に固定されている。本例では対物レンズ１は平凸のセル
ホックレンズを以って構成する。可動部材２は、レンズ
ホルダ２Ａを囲むように横断面形状が矩形のフレーム２
Ｂを有しており、このフレームの底壁２Ｃからレンズホ
ルダ２Ａは立上っている。フレーム２Ｂの互いに対向す
る側壁には、線状弾性支持部材３Ａ〜３Ｄを支持するた
めの支持部２Ｄ〜２Ｇが形成されζいる。第２〜４図で
は１つの支持部２Ｇは見えていない。フレーム２Ｂの外
周面にはプリントコイル４を接着により固着する。第４
図の展開図ではプリントコイル４は一平面に延ばした状
態で示しである。プリントコイル４は可撓性絶縁シート
に４つのトラッキングコイル部４八〜４Ｄを設けたもの
であり、各コイル部にはそれぞれ２層のコイルが絶縁膜
を介して重ねられている。これらのコイルは互いに電気
的に接続され、両端子はランド４Ｅおよび４Ｆに接続さ
れている。プリントコイル４をフレーム２Ｂの外周面に
取付ける際の位置決めを行うために、フレーム２Ｂの一
側面の下部に突起２日を形成し、ここにプリントコイル
４に形成した凹部４Ｇを嵌合させている。プリントコイ
ル４の外側にはさらにフォーカシングコイル５を巻回す
る。このフォーカシングコイル５の端子導線はプリント
コイル４に設けたランド４Ｈおよび４Ｉに接続する。こ
のようにして可動部材２を構成し、弾性支持部材３Ａ〜
３Ｄを介して固定部材に連結する。

固定部材１６は磁性材料の一体成形体より成るベース１
１を具えている。ベース１１は底部１１Ａを有し、この
底部から垂直上方へ立上がっている４枚のヨーク部１　
］、　Ｂ〜ＩＩＥを一体に形成する。ヨーク部１１Ｂお
よびＩＩＥの内側面に永久磁石１２Ａおよび１２Ｂを固
着する。本例ではこれらヨーク部１１ＢおよびＩＩＣの
内側表面に溝１１ＦおよびＩＩＧを形成し、永久磁石１
２Ａおよび１２Ｂを磁力によりヨーク部１１ＢおよびＩ
ＩＣの所定の位置に吸着させた後、前記の溝１１Ｆおよ
びＩＩＧに接着剤を流し込んで永久磁石をヨーク部に固
定する。このような構成とすることにより永久磁石をヨ
ーク部に対し正確に位置決めして固定することができる
とともに組立も容易となり、特に機械による自動組立て
に好適である。

固定部材１６のベース１１のヨーク部１１Ｂの外側面に
は絶縁プレー日３およびプリント基板１４をねじ１５に
より固着する。絶縁プレート１３の内側表面には一対の
突条１３Ａおよび１３Ｂを設け、これらの間にヨーク部
ｌＩＣを嵌合させて位置決めする。また、絶縁プレート
１３の両側面には弾性支持部材３＾〜３Ｄの端部が嵌入
する溝１３Ｃ〜１３Ｆを形成するとともにプリント基板
１４の側面にも対応する位置に同一形状寸法の溝１４Ａ
−１４０を形成する。第３図に明瞭に示すようにベース
１１の底部１１Ａの下側面にはほぼリング状の突条１１
）１を形成し、その先端面を曲面状とし、対物レンズ駆
動装置を支持してディスク状記録媒体の径方向に駆動す
るキャリッジに回動自在に装着できるようにする。この
突条１１１（の一部をベース底部１１Ａと一緒に切欠い
て光路を構成するようにする。このようにして固定部材
１６を構成する。

そして上記のプリントコイル４およびフォーカシングコ
イル５は、電気用銅を主原料として形成している。

また、特開昭５７−２１０４５６号公報には回動型の光
学系駆動装置が記載されている。第５図、第６図に示す
ようにレンズホルダ２３の上部中心より偏芯した位置に
対物レンズ１７を固定し、胴部外周にはフォーカシング
コイル２４を巻回し、その外側には４個のトラッキング
コイル２２を固着している。レンズホルダ２３の上部中
心には軸受１８を設け、ごの軸受１８に支軸１９を挿入
し、レンズホルダ２３が支軸１９の軸芯方向に摺動でき
るとともに支軸１９を支点に回動できるようにしである
。支軸１９はベース２０に固定してあり、このベース２
０にはマグネット２１が固定してあり、フォーカシング
コイル２４、トラッキングコイル２２に協働する磁界を
発生させる。

したがって、フォーカシングコイル２４、トラッキング
コイル２２に電流を流すことにより対物レンズ１７を有
しているレンズホルダ２３をフォーカシング方向、トラ
ッキング方向に移動させることができる。

そして上記のフォーカシングコイル２４、トラッキング
コイル２２も電気用銅を主原料として形成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

光デイスク装置においては、情報の高速記録、高速再生
ということが要求される。このために光ディスクの回転
数を例えば１８００　ｒｐｍ〜３６００　ｒｐｍに上げ
ることが考えられる。この場合、光ディスクの面ブレや
偏芯の加速度は回転数の２乗に比例して大きくなる。例
えば回転数１８０Ｏｒｐｍを３６００　ｒｐｏ＋にする
と光ディスクの面プレや偏芯の加速度は４倍にもなって
しまうのである。こうした光ディスクを記録、再生する
場合、これに用いる光学系駆動装置が発生する加速度も
４倍にしなければ光ディスクの面ブレや偏芯に追従して
記録、再生することはできないこととなる。このために
光学系駆動装置に供給する電力を大にする必要があるが
、駆動回路側の制約、また過大な電力を供給すると駆動
コイルに発生する熱が高くなり駆動コイルの保持部材等
の変形、駆動コイルの断線という問題があり、供給電力
を大にすることはできない。

ここで第２図〜第４図に示した可動部材が直線運動する
場合において、駆動コイルと発生する加速度の関係をみ
る。η（ｍ／　ｓ　”　／　Ｊ’；；；　〕：効率（便
宜上駆動コイルの消費電力の２乗当りに発生する加速度
）、ｍ　（ｋｇ）　　：可動部材質量（駆動コイルを含
む）、ｍｃ　　（ｋｇ）　　：駆動コイル質量、ｍ“　
（ｋｇ）　　：駆動コイル以外の可動部材質量（ｍ−ｍ
ｃ　）　、Ｂ　（Ｔ）　　：駆動コイルに作用する有効
磁束密度、Ａ　（ｍ”　）　：駆動コイルの断面積、Ｒ
〔Ω〕　：駆動コイルの直流抵抗、Ｑ　（ｍ）　　：駆
動コイルの全長、ｆｆｉｅ（ｍ）：駆動コイルの有効長
さ（所定方向に力を発生する部分の長さ）、αＣ［−）
　　：駆動コイルの利用率（ｌｅ／ｆ）、Ｄ　（ｋｇ／
ｃｍ３）　：駆動コイルの密度、ρ〔Ω・ｍ〕：駆動コ
イルの体積抵抗率、ｉ　（Ａ）　：駆動コイルに流れる
電流、Ｆ　（Ｎ）　　：駆動コイルに発生する力、ａ　
Ｃｍ／ｓ”　）：’ｉＴ動部材の加速度とする。

駆動コイルに発生する力Ｆ＝ｍａまたＦ＝ｉＢｊ２ｅか
らａ＝　ｉ　Ｂｆｅ　７ｍ、ｙ＋＝ａ／１／”；”＝ａ
／　（ｉＪπ）（’、’ｗ＝Ｉ”Ｒ）、 となる。

駆動コイルについてみると、 であり、（２）式を（１）式に代入するととなる。ηを
ｍｃ／ｍ’の関数と考えた場合、（３）式よりηはｍｃ
／ｍ’＝ｌのときに極大となり、その値η、□は となる。

としてｍ　Ｃ／　ｍ　’とｌ／η□、との関係をグラフ
にすると第１図のようになる。

これによると駆動コイル質量比ｒｒｔ　ｃ　／　ｍ“−
０，４の場合、η／７／□え＝０．９となりこれ以上ど
んなに駆動コイルを多くしても、効率ηは１０％しか大
きくならない。これは可動部材質量ｍに対して駆動コイ
ルの質量ｍｃの割合が大きくなるとその駆動コイル自体
を加速する力も大きくする必要があるためである。

光学系駆動装置において効率ηを上げるためには（３）
式の各パラメータを変更することが考えられる。有効磁
束密度Ｂを上げるにはエネルギーの強いマグネットを使
用するかマグネットの長さを長くすればよいが、これで
はマグネットに要するコストがアップする、そして装置
の大型化を招くという問題がある。また、光学系駆動装
置において有効磁束密度Ｂを０．６　Ｔ程度を上げるこ
とはできるが、それ以上とすることは困難である。

駆動コイルの利用率αＣを上げるには、複数のマグネッ
トを用いる、駆動コイルの形状を変更する等をすればよ
い。しかし、このために大幅な設計変更を伴いコストア
ップを招く、またこの場合もαＣを０．５以上に上げる
ことは困難である。

駆動コイル以外の可動部材質量ｍ“は、−船釣には対物
レンズ等の光学素子とこれらの保持部材であるが、光学
素子はその光学特性上の制約により、また保持部材は合
成樹脂成形品によることが多く強度上の制約により、そ
れらを小さくするには限界がある。

効率ηを上げる他の方法としては、駆動コイルのターン
数を増やして駆動コイルの量を増やすことだが、効率η
が大となるのは駆動コイル質量ｍｃ／ｍ’−０，４程度
までである。また、光ディスクの回転数を例えば１８０
０　ｒｐｍから３６０Ｏｒｐｍに上げるような場合は、
前記のごとく駆動部材が発生する加速度を４倍にしなけ
ればならないが、このためには前記の全てのパラメータ
を高い加速度が得られるように変える必要がある。

次に第５図、第６図に示した可動部材が回動する場合に
おいて、駆動コイルと発生する加速度の関係をみる。な
お、Ｉ　　［ｋｇ−ｍ３］　：可動部材の回動中心に対
する慣性モーメント、Ｉｃ　（ｋｇ−ｍ”　）：駆動コ
イルの回動中心に対する慣性モーメント、１　’　　（
ｋｇ−ｍ”　）　　：駆動コイル以外の可動部材質量（
＝Ｉ−１ｃ）、ｒｃ（ｍ）：回動中心からコイルの駆動
点までの切欠部、ｒｏ（ｍｌ：回動中心から対物レンズ
光軸までの距離、Ｔ（Ｎ・ｍ〕：駆動コイルに発生する
回動中心回りのトルク、θ（ｒａｄ）：可動部材の回転
角、ａ　’　　（ｍ／ｓ２）　　：対物レンズ光軸の移
動加速度となる。ｒｏ、ｒｃを第７図に示すようにする
と（Ｉｃ　＝ｍｃ　ｒ　ｃ２Ｔ＝Ｆ−ｒｃ、Ｔ＝Ｉθ、
ａ’＝ｒｏθ〕・・・・・・（５）となる。

前記のごとく効率 となるが、これは（３）式に対してみるとｒｏがかかり
、ｍｃを旨にｍ“をＩ“に置き換えて考えれば（３）式
と同様となる。したがって、ｌｃ／Ｉ’とη／η＋＋ｔ
ｍｘとの関係は第１図に示したと同様となる。よって、
回動型の光学系駆動装置においても駆動コイル慣性モー
メント比１ｃ／１’が０．４以上となるように駆動コイ
ルの量を増やしても効率ηは大とならない。

本発明は、前記問題点を解決すべく提案されるもので、
駆動効率の向上を図った光学系駆動装置を提供すること
を目的としたものである。

（課題を解決するための手段および作用〕本発明は、前
記目的を達成するため光学部材を保持し、少なくともフ
ォーカシング方向、トラ・ソキング方向に駆動させるた
めの駆動コイルを設けた可動部材を、磁界発生部材を有
する駆動部により駆動するようにした光学系駆動装置に
おいて、駆動コイルをアルミニウムを主・原料として形
成し、略直線的に移動するようにされた可動部材の場合
は、駆動コイル質量（ｍｃ）、駆動コイル以外の可動部
質１（ｍ’）がｍｃ、７ｍ　”　＞０．１３となり、軸
（Ｐ）を支点に回動するようにされた可動部材の場合は
、Ｐに対する駆動コイルの慣性モーメント（Ｉｃ、）、
駆動コイル以外の可動部のＰに対する慣性モーメント　
（１゛）がＩｃ　／　Ｉ　’　＞０．１３となるように
し７たものである。

このように駆動コイルの原材料を選択することにより、
駆動コイル質量比ｍｃ／ｍ’または駆動コイル慣性子・
−メント比１ｃ／Ｉ’を小さくできる。

〔実施例］ 先ず、駆動コイルの種類を変えることにより効率がどの
ように変わるかを２種類の駆動コイル１２について考え
る。前記（３）式において駆動コイルの種類１．２に対
応して各パラメータにも１．２を付けると となり、ここで１Ｔ１ｃｘ／ｍＣ＋””Ｄｉ／Ｄ＋を用
いで上式を整理すると υ１ となるので、駆動コイルの種類を１から２に変えて効率
が上がるのはη２／η１〉１の場合である。

これを用いて（７）式を変形すると、 ラドアルミ製の駆動コイルの場合の密度と体積抵抗率の
値を示したものである。

表１ 駆動コイルの種類１として電気用銅、２として電気用ア
ルミニウムとすると したがって、（８）式の条件を満たす場合は、駆動コイ
ルの種類を１から２へ変えることにより効率が上がる。

回動型の光学系駆動装置の場合には前記各式においてｍ
　Ｃｒ、ｍ′をそれぞれＩｃ、、Ｉ’に置き換えれば同
様の結論となる。

表１は電気用アルミニウム、電気用銅、銅クラとなり、
Ｐ−Ｑ＞Ｏであるから（８）式よりの場合に、駆動コイ
ルの種類を電気用銅から電気用アルミニウムに変えた方
が効率は上がる。

前記のように駆動コイル質量比ｍｃ／ｍ’が０．４以上
の場合には効率はほとんど上がらないが、駆動コイルの
種類を電気用銅から電気用アルミニウムに変えることに
よって、駆動コイル質量はｍｃ、　＝　Ｑ　ｍｃｌとな
るので、ｍｃ＋／ｍ　’　＝０．４２の場合にはｍｃｚ
／ｍ　’　＝０．１３　（＝０．３０４　Ｘ０１４２）
となる。この値は０．４よりもかなり小さいので、駆動
コイルの量をさらに増やして効率をさらに上げることが
できる。

駆動コイルの種類として銅クラツドアルミニウムがある
が、これはアルミニウムの外周を銅で被覆したコイルで
ある。この場合、 となりＰ−Ｑ＞０であるから、（８）式よりの場合に駆
動コイルの種類を電気用銅から銅クラツドアルミに変え
た方が効率は上がる。この場合（＝０．４０８　Ｘｏ、
３９）と駆動コイル質量比の値が０．４よりもかなり小
さくなるので駆動コイルの量をさらに増やしても効率を
さらに上げることが可能となる。

そこで第２図〜第４図に示した可動部材が直線運動する
場合にフォーカシングコイル５を従来の電気用銅に変え
て電気用アルミニウムを原料として形成する。そしてフ
ォーカシングコイル５の質量ｍｃｚとフォーカシングコ
イル５以外すなわち対物レンズ１、可動部材２、プリン
トコイル４の各質量の合計である回動部質量ｍ゛との質
量比をｍｃｚ／　ｍ　’　＝０．４とする。この駆動コ
イル質量比ｍｃｚ／　ｍ　’の値を電気用銅製の駆動コ
イルに換算すると（９）式の値を用いてｍｃ、　／　ｍ
　’　＝　１．３２（＝０．４１０．３０４　）となる
。

これを本実施例の電気用アルミニウムを原料とした駆動
コイルの場合の効率と比較して、増加率を（７）式と（
９）式の値を用いて求めると、となり３１％である。

また、ｍ　’　＝１．０ＯＸ１０−’ｋｇとするとフォ
ーカシングコイル５の質量ｍｃが、従来はｍｃｌ＝１．
３２Ｘ１０−”ｋｇであるが本実施例の場合はｍｃ、＝
０．４Ｘ　１０−’ｋｇとなり、可動部材質量ｍは、従
来はｍ　＋　＝２．３２Ｘ　１０−’ｋｇであるが本実
施例の場合はｍｚ＝１．４Ｘ１０−”ｋｇとなり可動部
材質量も４０％小さくなる。これによりトラッキング方
向駆動の効率アップをも図れる。

次に第５，６図に示した可動部材が回動する場合のトラ
ッキングコイル３７を、従来の電気用銅に変えて銅クラ
ツドアルミニウムを原料として形成する。そしてＩ　’
　＝４．９　Ｘｌ０−”ｋｇｍ”ｒｎｃ　＝１．９６Ｘ
１０−’　ｋｇ　、　ｒｃ　＝１０Ｘ１０−３ｒｎ。

Ｉｃ　　＝１．９６Ｘ１０−”ｋｇｍ”　、　　ｒｏ　
　＝　７　Ｘｌ０−３ｍ、Ｉｃ／１′＝０．４となるよ
うにしである。

駆動コイル慣性モーメント比１ｃ／Ｉ’の値は従来の電
気用銅の場合に換算すると００）式の値を用いてＩｃｅ
／　Ｉ　’　＝０．９８　（＝０．４１０．４０８　）
となる。

本実施例の銅クラツドアルミニウムを原料とした駆動コ
イルの場合の効率と比較して、増加率を（７）式、００
式の値を用いて求めると、 となり１８％である。

また、ｍ　’　＝　Ｉ　Ｘｌ０−３ｋｇとするとトラッ
キングコイル３７の質量ｍｃが、従来はｍｃ、　＝４．
８０Ｘ　１０−’ｋｇ　　（＝１．９６ｘｌＯ−’１０
．４０８　）であるが本実施例の場合はｍｃｚ＝１．９
６Ｘ１０−’　ｋｇとなり、可動部材質量ｍは、従来は
ｍ＋　＝１．４８Ｘ１０−’ｋｇ　（＝　Ｉ　Ｘｌ０−
３＋４．８０Ｘ１０−’）であるが本実施例の場合はｍ
、＝１．２０Ｘ１０−３ｋｇ　（＝　Ｉ　Ｘｌ０−”＋
１．９６Ｘ１０−’）となり可動部材質量も１９％小さ
くなる。これによりフォ可動部材質量も１９％小さ（な
る。これによりフォーカシング方向駆動の効率アップを
も図れる。

本発明は、以上の実施例に限定されるものではない。例
えば導電部をエツチング等で形成したプリントコイルに
適用してもよい。また、前記ムービングコイル方式の駆
動機構に限らずスイングアーム方式やガルバノミラ−等
にも適用できる。また、光学素子は対物レンズに限らず
ミラー、レーザー等地のものであってもよい。

［発明の効果］ 以上のごとく、本発明によれば駆動コイルをアルミニウ
ムを主原料とすることにより駆動コイル質量または駆動
コイル慣性モーメント比を小さくでき、さらに駆動コイ
ルの量を増やして駆動の効率を、トげることかできる。

また、２軸方向への駆動をする装置における一方向への
駆動コイルをアルミニウムを主原料とする駆動コイルと
することにより、全体の可動部質量が小さくなるため他
方向への駆動の効率も同時に上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コイル質量比と効率比との関係を示した図、 第２図〜第４図は、可動部材が直線移動する駆動装置を
示す斜視図、 第５図、第６図、第７図は、可動部材が回動する駆動装
置の斜視図と継断面図と説明図である。 １・・・対物レンズ　　　　２Ａ・・・レンズホルダ２
Ｂ・・・フレーム　　　　　１２Ａ、１２Ｂ・・・永久
磁石特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社・第１ 図 ／ｎｃ／ｍ’ 第４図 第２図 第３図 第５図 第６図 第７図 ト回豐り中Ｉじ 手 続 補 正 圭 目 昭和６３年１２月１２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学部材を保持し、少なくともフォーカシング方向
   、トラッキング方向に駆動させるための駆動コイルを設
   けた可動部材を、磁界発生部材を有する駆動部により駆
   動するようにした光学系駆動装置において、 駆動コイルをアルミニウムを主原料として 形成し、略直線的に移動するようにされた可動部材の場
   合は、駆動コイル質量（ｍｃ＿１）、駆動コイル以外の
   可動部質量（ｍ′）が ｍｃ／ｍ′＞０．１３となるようにしたことを特徴とす
   る光学系駆動装置。 ２、駆動コイルをアルミニウムを主原料として形成し、
   軸（Ｐ）を支点に回動するようにされた可動部材の場合
   は、Ｐに対する駆動コイルの慣性モーメント（Ｉｃ）、
   駆動コイル以外の可動部のＰに対する慣性モーメント（
   Ｉ′）がＩｃ＿１／Ｉ′＞０．１３となるようにしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の光学系駆動装置。