JPH0349409B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光デイスク装置などにおける光スポツ
トの精密位置制御に用いられる光ビーム偏向ミラ
ーに関する。

〔従来の技術〕

従来の一般的なこの種ミラーは、第１図に示す
ように、ミラー１をゴム製の弾性支持体２を介し
てベース５に固定し、前記ミラー１およびベース
５に磁石３およびコイル４をそれぞれ固定した構
造からなり、前記磁石３とコイル４との間に作用
する電磁力により回動される。この例としては、
「第22回SICE学術講演予稿集No.3210」、第541頁か
ら第542頁に示されている。

また、前記ミラー１の弾性支持体２を、ミラー
１の共振周波数₀を安定させるために金属などの
温度の影響を受け難い材料に変更すると、これら
の材料は振動減衰効果が小さいため、別個に振動
減衰部を設ける必要がある。そこで、温度の影響
を受け難い振動減衰法として、電磁誘導の応用を
図つたものがある。この例として、速度フイード
バツク用のレンズアクチユエータの場合を第２図
に示す。

レンズアクチユエータは弾性支持体８により支
持され、かつレンズ６の取付けられた鏡筒７に、
速度検出用コイル９および駆動用コイル１０を取
付けた構造となつている。そして、駆動用コイル
１０を流れる電流による誘導電流が速度検出用コ
イル９に流れるのを防止するため、２つのコイル
１０，９を離して設置する。これについては、
「シヤープ技術21号」、第33頁から40頁に記載され
ている。

さらに他の例としては、特開昭56−148741号公
報記載のように（第３図にその概略を示す）、偏
向ミラーは、シヨートコイル（図示せず）を内蔵
する良導電性材料より製作された可動体１２の
上、下面にミラー１１および平面状の駆動コイル
１５をそれぞれ取付け、この可動体１２をベース
１６に取付けた支持体１３により弾性的に支持す
ると共に、ベース１６に取付けた磁石１４を前記
シヨートコイルおよび駆動コイル１５と対向する
ように設けた構造となつている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術においては、以下に示す点につ
いて配慮がされておらず、外部磁界の影響を受け
易いという問題があつた。すなわち、弾性支持体
にゴムを使用すると、振動減衰効果は大きいが、
剛性および振動減衰効果の温度による変化も大き
くなる。このため、偏向ミラーは、その主共振周
波数₀および振動減衰比ζの温度による変化が大
きく、高精度位置決めのために開発された２段サ
ーボ制御系に使用することができない。

また、温度変化の影響を受け難い振動減衰法と
しての電磁誘導の応用法では、磁石を２個用いる
か、または大型にする必要があり、そのためコイ
ルの数も２個必要となり、コストが増加する。さ
らに速度検出用コイルと駆動用コイルを離すため
には、可動部を大きくする必要があり、重量も増
加する。

また、シヨートコイル内蔵可動体にミラーを取
付けた場合には、第４図に示すように磁束密度Ｂ
の空間を導電体（可動体）１２が角速度ωで回動
した時に発生する渦電流ieの経路の電気抵抗をＲ
とすると、下記(1)式で近似的に表わされる制御ト
ルクＴが発生して角速度ωを減少させることがで
きる。

Ｔ＝２B²l²r²／Ｒω ……(1) ただし、ｌは可動体１２の幅であり、ｒは可動
体１２の長さの1/2である。ところが、磁石１４
を開放状態で使用すると、磁束密度Ｂは大となら
ず、制御トルクＴも小さい。

一方、外部からの磁界の磁束密度B′が変化す
ると、可動体１２にはこれを打ち消す方向に渦電
流ie′が流れる。この渦電流ie′が囲む面積をＳ、
発生する外乱トルクをT′とすれば、渦電流ie′お
よび外乱トルクT′は下記(2)、(3)式で表わされる。

ie′＝ＳdB／dt ……(2) T′＝Blr／ＲＳdB／dt ……(3) 上記外乱トルクT′を小さくするには、面積Ｓ
を小さくすべきであるが、渦電流ie′は可動体１
２の外周を流れる性質があるため、第４図に示す
形状では面積Ｓが大きくなり、外部磁界の変化の
影響を受け易くなる。

本発明の目的は、外部磁界などの外部環境の影
響を受けにくく、かつ安定な振動特性を発揮する
光ビーム偏向ミラーを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、偏向用ミラーを含
む可動体とベースと可動体の中央部を回転中心と
して回動可能に可動体をベース上に弾性支持する
弾性支持体と可動体を回動させる駆動用コイルと
からなる光ビーム偏向ミラーにおいて、可動体の
回動半径方向両端部に長孔によりシヨートコイル
を形成し、駆動コイルをシヨートコイルの下部に
夫々取付け、可動体の両端部にはコ字状のヨーク
を配し、コ字状ヨークの一方の脚部内側には磁石
を設け、コ字状ヨークの他方の脚部は駆動コイル
とシヨートコイルの長孔部に挿入するように配し
てある。

〔作用〕

可動体の両端部に設けたシヨートコイルと、そ
のシヨートコイルの下部に取付けた駆動コイルが
形成する長孔にコ字状ヨークの一脚が挿入され、
ヨークの他の脚部の内側に磁石が取り付けられて
いるので、シヨートコイルと磁石、および駆動コ
イルと磁石がそれぞれ閉磁路を形成する。

シヨートコイルと磁石は閉磁路のため、外部磁
界等によるシヨートコイルに誘起される渦電流の
流れる面積を小さくすることができ、外乱トルク
を小さくすることができる。さらに、磁束密度が
高いのでシヨートコイルの制動トルクを大きくす
ることができ、安定した振動特性を得ることが可
能となる。この結果、ミラーを用いた光デイスク
装置の光スポツト位置決め精度の向上および高密
度化が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。
第５図および第６図において、ミラー２１をその
上面中央部に装着し、駆動コイル２５ａ，２５ｂ
を備えたアルミニウム製の可動体２２は、ステン
レス製薄板により形成された十字状ばね２７によ
りベース２６上に弾性的に支持されて、光ビーム
偏向ミラーを形成する。

この可動体２２において、十字状ばね２７の交
点Ｘで定まる回転軸から最も離間した両側部分に
前記回転軸の軸方向に長軸を持つ長方形の長孔２
４ａ，２４ｂを設けることによつて、シヨートコ
イル２３ａ、および２３ｂが形成されている。そ
の長孔２４ａ，２４ｂの一方側（第６図の下面
側）周辺には駆動コイル２５ａ，２５ｂがそれぞ
れ装着されており、また前記長孔２４ａと駆動コ
イル２５ａおよび長孔２４ｂと駆動コイル２５ｂ
には可動体２２の両側外部に設けた磁石２８ａ，
２８ｂのヨーク２９ａ，２９ｂがそれぞれ挿入さ
れている。

上記のように可動体２２をアルミニウムで製作
した理由は下記の通りである。

一般にシヨートコイル方式の偏向ミラーを光デ
イスク装置に使用する場合、偏向ミラーの主共振
周波数₀を50Hz程度に設定することが多い。い
ま、可動体の慣性モーメントをＪ、弾性支持部の
ばね定数をＫ、粘性制動係数をＣとしたとき、主
共振周波数₀と振動減衰比ζは下記(4)、(5)式で表
わされる。

ζ＝Ｃ／２√JK ……(5) シヨートリング方式では、前記(1)式に示す制動
トルクの係数（２B²l²r²／Ｒ）が上記Ｃに相当する から、(5)式は下記(6)式で表わされる。

ζ＝2B²l²r²／2R√JK ……(6) すなわち、₀を一定にしてζをできるだけ大き
くすることが必要となるが、そのためには(6)式よ
りＪ、Ｋを一定の比で小さくし、かつＲを小さく
すると共に、Ｂ、ｌ、ｒを大きくすればよい。こ
れを満足させるには、密度が小さく、かつ比抵抗
の小さい金属、例えばアルミニウムが適当である
ので、可動体２２をアルミニウムにより製作し
た。また、ｒを大きくするためにシヨートコイル
の電磁力発生部を可動体の回転軸から最も離れた
部分に設ける。

前記磁石２８ａ，２８ｂの磁界の方向Ba，Bb
は、第７図に示すように互いに逆向き、すなわち
相対向しており、駆動コイル２５ａ，２５ｂは、
磁気ギヤツプ中の電流i_da、i_dbが同一方向になる
ように接続されている。したがつて、駆動コイル
２５ａ，２５ｂに駆動電流i_da、i_dbがそれぞれ流
れると、両コイル２５ａ，２５ｂには反対向きの
力が発生し、可動体２２に回転トルクを付加す
る。

可動体２２が第６図に示すように、十字ばね２
７の交点Ｘを中心として矢印Ｐ方向に回転振動す
るとき、振動減衰比ζは前記(6)式で表わされる
が、主共振周波数₀を一定にすると、 Ｋ＝（2π₀）²J で表わされるから前記(6)式は下記(7)式のようにな
る。

ζ＝B²l²r²／π₀JR ……(7) 第３図に示す従来例のように磁石１４を開放に
する場合と、本実施例のように磁石２８ａ，２８
ｂを閉磁路で用いる場合とを比較すると、r²／Ｊの 値は大体同一値になるので、磁石２８ａ，２８ｂ
を閉磁路とした方が、磁気ギヤツプ内の磁束密度
Ba、Bbの大きくなる分だけ振動減衰比ζを大き
くするのに有利である。前記長孔２４ａ，２４ｂ
の形状と寸法を、例えば第７図に示すように幅ａ
を小さくすると、外部磁界が作用している場合、
外部磁界のシヨートコイルと交差する磁束が小さ
くなるため外部磁界の影響も小さくなり、かつ磁
気ギヤツプ内の駆動コイル２５ａ，２５ｂを支持
する可動体の前後方向支持部（シヨートコイルの
一部を構成する）の剛性が大となることにより可
動体２２の両側端部に取付けられた駆動コイル２
５ａ，２５ｂに発生する変形を小さくすることが
できる。

その結果、偏向ミラー駆動時の機械的共振周波
数を高めることができ、より高い周波数まで位置
決め制御が可能となる。一方、長孔２４ａ，２４
ｂと可動体２２の前後面との間の寸法ｄは、可動
体２２の両端部に取付けられた駆動コイル２５
ａ，２５ｂの変形を小さく抑制する見地からある
程度大きくする必要がある。

また、前記シヨートコイル部２３ａ，２３ｂの
断面積は、前記(7)式の抵抗Ｒを小さくするため
に、ある程度大きくする必要がある。しかし、前
記シヨートコイル部２３ａ，２３ｂの端部の幅ｂ
を大きくすると、磁気ギヤツプｇ（第６図）が大
きくなり、磁束密度Ba、Bbは低下するため、前
記幅ｂを小さくしておく必要があるので、可動体
２２の厚さｈを幅ｂよりも大きくして断面積を確
保する。これは駆動コイル２５ａ，２５ｂで発生
する力が可動体２２の厚さ方向の力であるので、
可動体２２の変形を抑制するために有効である。
前記磁気ギヤツプｇの長さｌ（第５図）は、大き
いほど振動減衰比ζを大きくする点では望ましい
が、可動体２２のシヨートコイル部２３ａ，２３
ｂの剛性が、その許容最低限度以下となるような
長さにまで長さｌを大きくすることはできない。

一方、外部から一様に磁界が加わり、その磁界
が変化する場合、シヨートコイル部２３ａ，２３
ｂに反対方向の電流が流れるため、シヨートコイ
ル部２３ａ，２３ｂには同一方向の力が発生し、
可動体２２をその厚さ方向に並進運動させようと
するが、可動体２２は十字状ばね２７に対し左右
対称であるから回転運動は発生しない。また、十
字状ばね２７の並進方向への剛性が十分に高いの
で、並進運動の移動量を十分に小さく抑制できる
から、問題を生じない。

本実施例では第６図に示すように、駆動コイル
２５ａ，２５ｂが接着する可動体２２の部分に座
繰り加工を施し、この加工部に駆動コイル２５
ａ，２５ｂが接着されている。このため駆動コイ
ル２５ａ，２５ｂに発生する力に対して、接着強
度の強いせん断面を確保すると共に、そのコイル
２５ａ，２５ｂの位置決めを容易にすることがで
きる。

また、十字状ばね２７の交点Ｘを可動体２２の
厚み方向の重心に合致させたため、左右対称に形
成されたミラー２１、可動体２２および駆動コイ
ル２５ａ，２５ｂからなる可動部の回転中心を重
心と一致させることができる。

上述した本実施例は第８図に示すように、光デ
イスク装置用ヘツド３０に搭載され、対物レンズ
３１に入射する光ビーム３２をミラー２１により
光ビーム３２ａに偏向させるが、前記ヘツド３０
が移動することにより偏向ミラーのベース２６に
加速度が加わつても、前記のように回転中心と可
動部の重心が一致しているため、偏向ミラーには
回転トルクが付加されないからミラー２１の角度
は変化しない。

また、駆動コイル２５ａ，２５ｂのループの囲
む面積が大きくなると、シヨートリング部との相
互インダクタンスが大きくなり、駆動電流に対す
る変位の位相遅れも大きくなるため、ループ面積
を極力小さくする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁気ギヤツプを小さくし、閉
磁路で電磁誘導作用を行うので、磁気密度を大に
することができ、制動トルクを大にすることがで
きる。さらに減衰係数も大きくでき、外部磁界な
どの影響を小さくして安定した振動特性を発揮さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は光ビーム偏向ミラーの従
来例を示す斜視図、第４図はシヨートコイル方式
の説明図、第５図および第６図は本発明の光ビー
ム偏向ミラーの一実施例を示す斜視図および側面
図、第７図は同実施例の可動部の裏面図、第８図
は本実施例を光デイスク装置に使用した説明図で
ある。 ２１……ミラー、２２……可動体、２３ａ，２
３ｂ……シヨートコイル、２４ａ，２４ｂ……長
孔、２５ａ，２５ｂ……駆動コイル、２７……十
字状ばね、２８ａ，２８ｂ……磁石、２９ａ，２
９ｂ……ヨーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 偏向用ミラーを含む導電性可動体とベースと
   前記可動体の中央部を回転中心として回転可能に
   前記可動体を前記ベース上に弾性支持する弾性支
   持体と前記可動体を回動させる駆動用コイルとか
   らなる光ビーム偏向ミラーにおいて、 前記可動体の回動半径方向両端部に長孔による
   シヨートコイルを形成し、該駆動コイルは前記シ
   ヨートコイルの下部に夫々取付けられており、前
   記可動体の両端部にはコ字状のヨークが配されて
   おり、該コ字状ヨークの一方の脚部内側には磁石
   が設けられ、該コ字状ヨークの他方の脚部が前記
   駆動コイルと前記シヨートコイルの長孔部に挿入
   するように配されたことを特徴とする光ビーム偏
   向ミラー。 ２ 前記可動体の弾性支持体を金属板ばねを十字
   状に組合わせて構成し、該十字状板ばねの回転中
   心近傍に可動体の重心を設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の光ビーム偏向ミラ
   ー。