JPH03292642A

JPH03292642A - 光ヘッドの可動部支持構造

Info

Publication number: JPH03292642A
Application number: JP9550690A
Authority: JP
Inventors: Takashi Obara; 隆小原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1991-12-24

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】（技術分野）本発明は光デイスク原盤カッティングマシンあるいは光
情報読み取り装置等に用いられる光ヘッド、詳細には対
物レンズを変移させて自動焦点制御を行なう光ヘッドの
可動部支持構造に関するものである。

（従来技術）光ディスクに記録された情報を読み取るための光ヘッド
としては、対物レンズを光軸方向または光軸に直交する
方向に移動可能な駆動部を備えるとともに、ディスク面
の光軸方向偏位等に追従して自動的にフォー力ツシング
するための自動焦点合わせ機能を備えたものがある。

特に、光デイスク原盤カッティングマシンや半導体マス
クアナライザ等における自動焦点合わせ機能は高精度を
必要され、高精度を確保するためには対物レンズの駆動
応答特性を左右する対物レンズの支持方法が重要な要素
となり、これらに関する対策が種々提案されている。

従来は例えば対物レンズの側部外周を包囲するレンズ枠
とその周囲にアームを介して取り付けたコイルボビンに
駆動コイルを巻回したものを可動部として、周囲ケース
に上下二組の板バネによりレンズ光軸方向に移動可能な
ように支持するのが一般的であった。

しかし、このようにコイルボビンに駆動コイルを巻回し
たものでは、コイルボビンの寸法、形状あるいはその質
量等の条件によって決まる高周波領域での共振現象のた
め、自動焦点制御が不可能となることがあった。

即ち、高い周波数で可動部を変位させたとき、当該周波
数領域に可動部全体あるいはコイル自体またはその支持
部が共振すると、制御ループ系の位相特性及び利得特性
に乱れが生じ、発振現象を生じて自動焦点コントロール
が利かなくなるという問題があった。

従来この対策としては、例えば特開昭６０−１０１７３
２号公報「光ピツクアップ装置」に示されるように、対
物レンズを含む可動部の重心を対物レンズ駆動装置の作
用点とほぼ一致させると共に上記対物レンズの像側主点
を含むその近傍を上記可動部の重心に一致させることに
よって、クロストークの低減を図り、且つダイナミック
バランスを向上して位相特性の乱れを抑圧せんとしたも
のがあるが、依然として板バネ部材そのものに共振して
発生する位相特性の乱れや利得特性の劣化を防止するこ
とができなかった。

板バネに関連した共振を防止するためには従来から、板
バネにゴム材を接合する等の手段が講じられていたが、
ゴム材の経年変化による特性劣化やゴム材弾性によるヒ
ステリシスに起因して直進性が損なわれる欠点があった
。

（発明の目的）本発明は上述したような光ヘッドにおける諸問題点に鑑
みてなされたものであって、直進特性を損なうことなく
可動部制御の発振を防正し、高い周波数領域まで安定に
自動焦点制御を行なうことができるようにした光ヘッド
の可動部支持構造を提供することを目的としている。

（発明の構成）この目的を達成するために本発明では、対物レンズとそ
の外周を包囲するレンズ枠と該レンズ枠に一体に連結し
た駆動コイルとからなる可動部と、該可動部をケースに
少なくとも対物レンズ光軸方向あるいは光軸と直角方法
に移動可能に支持する支持手段と、磁界中に前記駆動コ
イルが位置するように配置された磁界発生手段とを備え
た光ヘッドにおいて、前記可動部の支持手段が、前記可
動部の上下端部夫々に付加された可動部側永久磁石とこ
れらに対峙して筐体またはケースに固定された固定永久
磁石との間の互いの磁気反発力によって前記可動部を非
接触に支持したことを特徴としている。

更には、前記可動部上下端部に付加した永久磁石に対峙
して筐体またはケースに固定された固定永久磁石の上下
いずれか一方が、前記駆動コイルに磁界を与えるために
設けられた前記磁界発生手段の継鉄を利用したものであ
ること、あるいは前記駆動コイルにバイアス電流を通電
することによって、または前記磁界発生手段の磁界中に
位置する様に可動部に付加したコイルに通電することに
よって磁気的浮力を発生させ、前記可動部の重力をキャ
ンセルしたことも本発明の特徴である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。

第１図は本発明に係る光ヘッドの一実施例を示す縦断面
図であって、この図に示す例では符号Ｉはレーザー光が
所定位置に焦点を生ずるように絞り込むための対物レン
ズであり、その先軸方向を除き側部外周をレンズ枠２に
よって包囲されている。

また、レンズ枠２の上端開口内の段差部２ａ上にはリン
グ状の第１の永久磁石３が、レンズ枠２の下端部近傍に
はリング状の第２の永久磁石４が夫々取り付けられてお
り、更に該レンズ枠２の上部延長筒２ｂの外周面には駆
動コイル５が巻回されている。対物レンズｌ、レンズ枠
２、永久磁石３．４、駆動コイル５は、可動部を構成し
ている。

また上記可動部は、該可動部全体の直径よりわずかに大
きく且つ上下方向に貫通する空洞６ａをもったケース６
によって包囲され、このケース６の下方開口周縁にはリ
ング状の第３の永久磁石７と継鉄８とを組み合わせた磁
界発生回路がはめ込まれており、継鉄８の内周縁部とレ
ンズ枠２の下方段差部にはめ込んだリング状永久磁石４
とが互いに対峙し、しかもそれらの間に磁気的反発力が
発生するように夫々の磁性極性が設定されている。

またケース６の上部開口には、対物レンズ１の光軸面へ
の光の到達を妨げないための貫通孔９を有するとともに
貫通孔９の外径側に同心状に設けた凹陥溝１０の内壁の
外径側面に第４の永久磁石１１を固定したＥ字形継鉄１
２が固定されている。継鉄Ｉ２の貫通孔９の周縁部突起
１３はレンズ枠２上部の第１の永久磁石３と対峙し、し
かも両者が磁気的反発力を発生するように構成されてい
る。

なお、必要に応じて貫通孔９の底部は透明体のカバーガ
ラス１４にて塞ぎ、埃除けの他、後述するようにエアー
ギャップの機能をもたせることができるようにしてもよ
い。

以上の構成によれば、第１図に示すように上記可動部を
その上下端部の永久磁石３．４と、これらに対峙するケ
ース側磁界発生回路との間の磁気的反発力によってケー
ス６内部の空洞６ａ中に非接触状態で支持することがで
きる。

また、レンズ枠２の上端部に巻回した駆動コイル５に電
流を流せば、それによって発生する磁界と駆動コイル５
の周囲に配置した永久磁石１０の磁界との作用によって
、可動部を対物レンズ光軸方向に変位させることができ
る。

なお、この状態では可動部の自重が光軸下方に加わり上
方とのバランスがとりにくいので、駆動コイル５にバイ
アス電流を与え、可動部の自重をキャンセルするように
制御する。

このときの可動部に作用する力を計算すると次の通りで
ある。

今、上記可動部側永久磁石３．４とケース側固定磁石（
磁界発生回路）との間隙寸法を上下両方とも等しく　Ｒ
ｌ　としたとき、可動部を光軸方向に△β変位するため
に要する力△ｆはクーロン力として、次の式で与えられ
る。

△ｆ＝　［Ｋ／ｆ　ｉｌ□＋△Ａ）８］−［Ｋ／ｌβ、
−△ｆｉｌ”］＝４１２．・Δβ／［（β１１’＋２　（ｔｚ　１△Ｉ
ｌ）工＋（△Ｉｌ）’］但し、Ｋは定数、この式においてΔｉが小さいときは二乗以上の項は無視
できるから、結局可動部を微小変位Δ℃動かすために要
する力は、 △ｆｉ＝ａ　（６℃）但し、ａは定数、となって、変位量に比例した力が必要となる。

また、上記可動部が変位したときケース側継鉄との間隙
Ｘ、（上記式ではβＩ）と磁気的反発力の関係は、第２
図に示す様に間隙距離に反比例し、距離が小さくなる程
反発力は大きくなるから、ハネによって支持した場合と
等価になる。

従って、従来の板バネにて支持した場合と同じように駆
動コイルに供給する電流により発生する力と変位置との
関係を第３図に示すように直線的比例関係とすることが
でき、正確な変位制御が可能となる。

このように磁気的反発力によって非接触で可動部を支持
すれば、板バネ自体の副次的な振動による可動部制御特
性の乱れや、支持部材のヒステリシスによる直進性の劣
化等がなく、第４図に示すように高い周波数領域にまで
安定した可動部変位制御が可能となる。なお、同４図に
は点線で従来発生し易かったゲイン及び位相特性の乱れ
を示しである。

以上説明した実施例では、可動部を磁気的反発力にて非
接触状態で支持する手段と、可動部の自重をキャンセル
するために駆動コイルにバイアス電流を供給する手段と
、可動部を支持するためにケース側に固定する磁界発生
回路を当該可動部を変位制御するために備えた磁界発生
回路と兼用する手段の全てを備えた場合を例示したが、
本発明の実施に際しては、上述の例に限定されることな
く、可動部を支持するためのケース側磁気発生回路を独
立に備えることや、駆動コイルにバイアスを与えること
なく駆動電流をコントロールすること等適宜選択するこ
とができる。

更に、上記ケース側面に内部空洞に通じる空気流通孔を
設け、外部から可動部を支持した上記空洞内に圧縮空気
を注入して、可動部制御の安定化を図ることが有効であ
る。

また、上記継鉄１２の中央部貫通孔９の下部をカバーガ
ラスで覆い、対物レンズ面とによって挟まれた空間を一
種のエアーダンパとして機能させ、より一層の制御安定
性を図ることも可能である。

（発明の効果）本発明は以上説明したように光ヘッドの可動部を磁気的
反発力によって非接触状態にて支持するように構成した
ので、従来のように支持部材に起因する不要共振を排除
し、高い周波数領域に至るまでゲイン特性及び位相特性
の乱れがなく、安定した可動部制御を芙現することがで
きる。

また、可動部を支持するための磁界発生回路を変位制御
用と一部共用すれば装置の小型化ができ、更に可動体の
自重を駆動コイル等にバイアス電流を供給することによ
ってキャンセルすれば、永久磁石の磁気強度のばらつき
補正が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ヘッドの一実施例を示す断面図、第
２図は可動部とケースとの間隙寸法に対する磁気的反発
力を示す特性図、第３図は可動部似働かせる力と変位と
の関係を示す図、第４図は上記実施例の位相特性と利得
特性の動作周波数に対する関係を示したボード線図であ
る。１・・・対物レンズ、　２・・・レンズ枠、３．４．７
１１１・・・永久磁石、　５・・・駆動コイル、　６・
・・ケース、８．１２・・・継鉄、　９・・・貫通孔、１０・・・継
鉄に設けた凹陥溝、１３・・・貫通孔の周縁突起、１４
・・・カバーガラス。 ℃６　・・・可動体とケース夫々の上下間隙寸法。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対物レンズ、該対物レンズの外周を包囲するレン
ズ枠、該レンズ枠に一体に連結した駆動コイルとからな
る可動部と、該可動部をケースに対して対物レンズ光軸
方向または光軸に直角方向に移動可能に支持する支持手
段と、磁界中に前記駆動コイルが位置するように配置さ
れた磁界発生手段とを備えた光ヘッドにおいて、前記支持手段は、前記可動部の上下端部夫々に付加され
た可動部側永久磁石と、これらの永久磁石に対峙するよ
うにケースに固定された固定永久磁石とから成り、各永
久磁石間の互いの磁気反発力によって、前記可動部を非
接触状態で支持したことを特徴とする光ヘッドの可動部
支持構造。
（２）前記可動部上下端部に付加した可動部側永久磁石
に対峙してケースに固定された固定永久磁石の上下いず
れか一方が、前記駆動コイルに磁界を与えるために設け
られた磁界発生手段の一部であることを特徴とする特許
請求の範囲（１）項記載の光ヘッドの可動部支持構造。
（３）前記駆動コイルにバイアス電流を通電することに
よって、または前記磁界発生手段の磁界中に位置するよ
うに可動部に付加したコイルに通電することによって磁
気的浮力を発生させ、前記可動部の重力をキャンセルし
たことを特徴とする特許請求の範囲（１）項または（２
）項記載の光ヘッドの可動部支持構造。