JPH061553B2

JPH061553B2 - 光デイスク装置

Info

Publication number: JPH061553B2
Application number: JP59016263A
Authority: JP
Inventors: 則章若林; 広通石橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS60160035A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、レーザ光源などを用いてディスク状媒体面に
信号を記録したり、あるいは記録されている信号を再生
したりして情報メモリ装置などに利用可能な光ディスク
装置に関する。

従来例の構成とその問題点従来の光ディスク装置の光学系及びこの光学系を駆動す
る機構系は、ディスク状媒体面にある同心状あるいは渦
巻状の記録トラックにレーザ光などの光ビームを集光し
て光スポットを照射するための対物レンズと、この対物
レンズをディスク面に対して垂直の方向に移動させるこ
とで焦点追尾するためのフォーカスアクチュエータと、
対物レンズをディスク面に対し平行かつ記録トラックと
直交する方向に移動させることで光スポットを記録トラ
ックに追尾させるためのトラッキングアクチュエータと
を備えており、これら対物レンズ及びフォーカスアクチ
ュエータ、トラッキングアクチュエータは、他の光学部
品即ち半導体レーザなどの光源、コリメータレンズ、分
光プリズム、ミラー、光検出器などを含めて、ひとつの
光ヘッドブロックを構成していた。そして、記録トラッ
クのアクセスは、この光ヘッドブロック全体をディスク
の半径方向に移動させることで実現し、そのために、通
常は直進運動アクチュエータ機構を用いていた。

第１図は上記のような代表的な光ディスク装置の光学系
及びその駆動機構系を説明する概略断面図である。ここ
で１は光ディスク、２はこれを回転させる回転駆動手段
としてのスピンドルモータ、３はスピンドル軸、４は上
述の光ヘッドブロックで、この中には詳記していないが
前述の如き光学部品が納められている。５は対物レン
ズ、６はミラーである。７は光ヘッドブロック４をのせ
た車輪付の台車、８は案内レール、９は周知のリニアボ
イスコイルモータであって台車７をディスク１の半径方
向に移動させる直進運動アクチュエータにて構成され、
10はそのボイスコイルボビンである。

第２図は、上記第１図の従来例における光ヘッドブロッ
ク４のうち、対物レンズ、フォーカスアクチュエータ、
トラッキングアクチュエータの部分を詳細に説明する部
分断面図である。図中１は光ディスク、５は対物レン
ズ、６はミラー、14は光軸である。15,16,17,18はフォ
ーカスアクチュエータ11の各部材であり、具体的には15
はフォーカスコイル、16は永久磁石、17は磁性体による
ヨーク、18はダンパである。フォーカスコイル15への通
電により、対物レンズ５を光ディスク１方向（上下方
向）に駆動し、焦点合せを行なう。このアクチュエータ
11はいわゆるスピーカのボイスコイルアクチュエータと
同じ原理である。一方、19,20,21,22はトラッキングア
クチュエータ12の各部材であり、具体的には19はトラッ
キングコイル、20は永久磁石、21は磁性体によるヨー
ク、22はダンパである。このトラッキングアクチュエー
タ12もスピーカと同じ原理で、トラッキングコイル19へ
の通電により対物レンズ５をフォーカスアクチュエータ
11ごと図面の左右方向に駆動し、光ディスク１面上の記
録トラックの追尾を行なう。

上記のような従来の光ディスク装置は、光ヘッドブロッ
ク４に前述の対物レンズ５、ミラー６および図示しない
分光プリズム、半導体レーザ光源、コリメータレンズな
どの光学部品や、トラッキングアクチュエータ12、フォ
ーカスアクチュエータ11などの電磁装置を含むため、光
ヘッドブロック４自体の重量がかなり過大なものとなる
傾向がある。即ち第１図に示すような台車７、ボイスコ
イルボビン10などの記録トラックアクセスのための可動
質量を加え合わせたならば、200〜1000gr程度の質量に
達する。このことは高速の記録トラックアクセスを実現
しようとする上で大きな障害となる。例えば、光ヘッド
ブロック４を10Ｇ（Ｇは重力加速度980cm／Ｓ^２）程度
の加速度で移動させようとすると、約20〜100Ｎ（ニュ
ートン）の非常に大きな直進運動力が必要となる。この
ような運動力を実現する直進運動アクチュエータとして
は第１図に示すようなリニアボイスコイルモータ９が適
するが、体積も重量も非常に大きくなり、装置全体の小
型化、軽量化が困難になると同時に駆動による電力損失
も相当大きくなる。

一方、記録トラックへ高速アクセスするためには、前述
のように大きな加速度が必要であるが、この時に、第２
図に示すフォーカスアクチュエータ11やトラッキングア
クチュエータ12は慣性のために大きく振られたり、振動
したりする。例えば、対物レンズ５は本来上下方向に移
動するようにダンパ18で支持されているが、アクセス時
に大きな加速度がかかる（図面の左右方向）ことによっ
て、過渡的に光軸が傾き、アクセスが終っても振動がし
ばらく持続するというような現象が起る。また、トラッ
キングアクチュエータ12も対物レンズ５を含むフォーカ
スアクチュエータ11をダンパ22によって支持しているた
め、同図の左右方向に大きな加速度がかかれば、同じよ
うに慣性力のために振動させられる。この結果、対物レ
ンズ５は、高速アクセスに対しては光軸の傾きや振動な
どで不安定となり、焦点合せが不能になったり、振動の
ために整定時間が長くかかったりすることになる。

以上の説明から明らかなように、従来の光ディスク装置
では高速のアクセス動作を得ることは困難であると言え
る。

発明の目的本発明の目的は、記録トラックアクセス動作に関して、
対物レンズを含む可動部慣性質量を大巾に減少させるこ
とにより、対物レンズを含む光学系の光軸の傾きや振動
を除去し、小型、軽量、低消費電力であって、高速アク
セス動作を可能にした光ディスク装置を提供することに
ある。

発明の構成本発明は光によって情報を記録又は再生、又はその両方
を行なうことができる光ディスクと、この光ディスクを
回転させる回転駆動手段と、上記光ディスクの情報記録
面上に光ビームを集光するための対物レンズと、この対
物レンズを回動中心軸を中心として前記光ディスクの情
報記録トラックを横切る方向に回動制御させる回動アク
チュエータと、前記回動中心軸に沿って入射する光ビー
ムを前記対物レンズに導き、さらに光ディスク面からの
反射光を逆の順序で戻し、かつその一端が回動アクチュ
エータ側に固定され、対物レンズ側の他端が自由端とな
るよう構成された棒状プリズムと、基端が回動アクチュ
エータ側に支持されるとともに、先端が前記対物レンズ
をフォーカス方向に微小量だけ自由に移動可能に支持す
る平行バネとを具備し、前記対物レンズはこの平行バネ
によってのみ回動アクチュエータに接続されているよう
にした構成となっている。これにより、可動部慣性質量
を大幅に減少させることができて小型、軽量化を図るこ
とができるため、アクセス時に大きな加速度が作用して
も光学系の光軸の傾きや振動を除去でき、しかも非常に
小さな推力トルクでも大きな加速度を得ることができ、
低消費電力化、高速アクセス動作等が可能となる。

実施例の説明以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第３図は本発明の一実施例における光ディスク装置の構
成図を示すものである。光ディスク31はシャーシ32に固
定された回転駆動手段たとえばモータ（図では省略）で
回転される。33は記録トラックのアクセス動作と、トラ
ック追尾を同時に行なう回動アクチュエータ、Ｍはその
回動中心軸である。34は回動アクチュエータと共に回動
する回動子で、この回動子34には、棒状プリズム35と、
平行バネ36a,36bが取り付けられている。平行バネ36a,3
6bの先端部には、先端部材37を介して対物（フォーカ
ス）レンズ38、フォーカスコイル39が固定されている。
フォーカスコイル39は、磁気ヨーク40a,40bと永久磁石4
1a,41bと磁気ヨーク42とで構成されるフォーカスアクチ
ュエータ43のフォーカス磁気回路のギャップ44に挿入さ
れている。このフォーカスアクチュエータ43は前記シャ
ーシ32に固定されている。45はシャーシ32に固定された
固定光学系で、大部分の光学系が納められている。図示
はしないが、この固定光学系は、例えば半導体レーザ光
源、コリメータレンズ、分光プリズム、ミラー、光検出
器などを含めて構成される。図中の破線Ｌは光路の光軸
を示しており、固定光学系45から前記回動中心軸Ｍに沿
って放射された光ビームは、棒状プリズム35の一端に設
けられた反射面によってこの棒状プリズム35の内部を通
り、棒状プリズム35の他端に設けられた反射面によって
反射され、対物レンズ38によって光ディスク31の表面に
焦点を絞られ照射される。光ディスク31からの反射光
は、先程と逆に、同じ破線Ｌの光路の光軸に沿って再び
固定光学系45に戻される。

第４図は第３図に示す本発明の一実施例における光ディ
スク装置の部分斜視図であり、特に可動する部材を中心
に表したものであって、この実施例をより理解するため
のものである。従って、シャーシ32、固定光学系45など
は削除してあるが、本図面に付けた番号はすべて第３図
に準ずる。

以上の説明した実施例では、対物レンズ38の焦点合せ
は、フォーカスアクチュエータ43によって実現される。
即ち、フォーカスコイル39に通電することによって、こ
のコイル39はフォーカス磁気回路から力を受け、先端部
材37および対物レンズ38と一体に光ディスク31の面と垂
直な方向に移動制御される。制御部材37は平行バネ36a,
36bによって支持されており、フォーカス方向には微小
量ではあるが自由に可動できるようになっている。一
方、記録トラックの追尾（トラッキング）と記録トラッ
クのアクセスは、本実施例ではひとつのアクチュエー
タ、即ち回動アクチュエータ33で行なっている。この
際、回動アクチュエータ33によって、対物レンズ38、先
端部材37、フォーカスコイル39、平行バネ36a,36b、棒
状プリズム35は一体に回動制御される。ここで、対物レ
ンズ38とフォーカスコイル39を固定した先端部材37と
は、平行バネ36a,36bによって支持されており、この平
行バネ36a,36bはトラッキングやアクセスの動作の方向
には極めて高い剛性を備えているから、激しい動きに対
しても振動や共振を起したりすることなく、非常に安定
に制御される。

また、光ビームを導く棒状プリズム35は本実施例では１
本の棒からできているため、剛性の面から非常にすぐれ
ている。しかも棒以外に特別な付属物が無いため、低慣
性であり、高速アクセス動作に非常に有益である。棒状
プリズム35の代りに中空の光導管を使い、先端にミラー
を固定する方法も考えられるが、剛性の面から光導管の
管の肉厚が必要であったり、ミラー取付角度を高精度に
するため複雑な取付治具を要したりして、結局大きな慣
性を持ってしまう。その点で棒状プリズムは非常に優れ
ている。

第５図は本発明の別の実施例における光ディスク装置の
構成図を示すものである。この実施例は固定光学系45を
回動アクチュエータ33の下側に配置した例であって、他
のすべての構成部品は第３図の実施例と同一であり、動
作も同じである。従って、図に付けた番号も第３図と同
一であり、詳細説明は省略する。

第６図は棒状プリズム35の幾つかの他の実施例を示す。
第６図ａは、第３図、第５図の実施例とは異なって、棒
状プリズム51の回動中心軸Ｍ側の一端には光ビームの反
射面が無い場合の例である。従ってこの場合はミラー52
を回動中心軸Ｍ上に配置し、固定光学系からの光ビーム
をこのミラー52により棒状プリズム51に導き、逆に棒状
プリズム51から戻ってきた光ビームを固定光学系へ導く
ようにしている。破線Ｌは光路の光軸、38は前記と同様
の対物レンズを示している。

第６図ｂは、ａの実施例と基本的には同一であるが、棒
状プリズム53は先端（対物レンズ38側）へ向かう程細く
なる形状を有した例である。これは棒状プリズムの剛性
を一層大きくするのに良い方法である。根元は太くなっ
ているが、回動中心軸Ｍの近くであるため、慣性の面か
らはそれ程悪い影響を与えない。54は回動中心軸Ｍ上に
配置されたプリズムミラーである。

第６図ｃは、ｂの実施例と同じように先端へ向かう程細
い形状を有した棒状プリズム55の例である。但し、回動
中心軸Ｍ側の一端は、第３図、第５図の実施例と同様に
反射面を備えたものである。この反射面の方向は本図に
限定はされない。

なお、図面は省くが、第３図、第５図、第６図に図示し
た棒状プリズムは、必ずしも一部材で構成される必要は
ない。例えば、光ビームの光路となる透明度の高いガラ
ス棒の如き部材の端部に、プリズムミラー（第６図ｂに
示す如き部材）を接着剤で固着して一体化したものであ
っても良く、これらのものも棒状プリズムに包含され
る。

以上の実施例によれば以下のようなすぐれた効果を有す
る。

（１）回動アクチュエータ33、光路としての棒状プリズ
ム35、平行バネ36a,36bとその先端に付属した対物レン
ズ38、及びフォーカスコイル39を含んで構成される本発
明の光学機構系は、可動部慣性質が大巾に軽減される。
即ち、回動中心軸Ｍから最も突出して慣性効果の大きい
対物レンズ38、フォーカスコイル39等先端部材の重量は
１〜２gr程度である。また平行バネ36a,36bは薄いので
極めて軽量である。特に棒状プリズム35は、既に説明し
たように非常に簡単な構造で、棒以外に格別な付属物を
持たないため低慣性である。重量の大きな回動アクチュ
エータ33あるいは回動子34は回動中心軸Ｍ近傍の質量で
あるため、慣性質量に換算すれば相当小さくなる。従来
例と比較するために、全慣性質量を、先端部（対物レン
ズ部分）の質点に置き直し、直線運動体に換算すればそ
の可動質量は10〜20gr程度になる。これは従来の1/10以
下で格段に小さくなる。従って、本発明によれば非常に
小さな推力トルクでも大きな加速度を得ることが出来、
その結果、高速アクセス、低消費電力化、装置の小型軽
量化を実現できる。

（２）大きな加速度が印加されても、前述したように本
発明の光学機構系ではトラッキングやアクセスの動作の
方向には平行バネ36a,36b、棒状プリズム35の剛性が高
いため、激しい動きに対しても振動や共振を起したりす
ることがなく、また従来例のように光軸が過渡的に傾い
たりすることがないので、高速のアクセスが容易に実現
できる。

（３）棒状プリズムの形状は、根元を太くかつ先端部を
細くすることで、殆んど慣性質量の増大を招くことな
く、一層高剛性を得ることができる。

発明の効果以上述べたように本発明によると、可動部慣性質量を大
幅に減少させることができて小型、軽量化を図ることが
できるため、アクセス時に大きな加速度が作用しても光
学系の光軸の傾きや振動を防止でき、しかも非常に小さ
な推力トルクでも大きな加速度を得ることができ、低消
費電力化、高速アクセス動作等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光ディスク装置の光学系及びその駆動機
構系を説明する概略断面図、第２図は第１図に示す従来
例を詳細に説明する部分断面図、第３図は本発明の一実
施例における光ディスク装置の構成図、第４図は第３図
の実施例の部分斜視図、第５図は本発明の別の実施例に
おける光ディスク装置の構成図、第６図は棒状プリズム
の幾つかの他の実施例の図である。 31…光ディスク、32…シャーシ、33…回動アクチュエー
タ、35,51,53,55…棒状プリズム、36a,36b…平行バネ、
38…対物レンズ、39…フォーカスコイル、40a,40b,42…
磁気ヨーク、41a,41b…永久磁石、45…固定光学系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光によって情報を記録又は再生、又はその
両方を行なうことができる光ディスクと、この光ディス
クを回転させる回転駆動手段と、上記光ディスクの情報
記録面上に光ビームを集光するための対物レンズと、こ
の対物レンズを、回動中心軸を中心として前記光ディス
クの情報記録トラックを横切る方向に回動制御させる回
動アクチュエータと、前記回動中心軸に沿って入射する
光ビームを前記対物レンズに導き、さらに光ディスク面
からの反射光を逆の順序で戻し、かつその一端が回動ア
クチュエータ側に固定され、対物レンズ側の他端が自由
端となるよう構成された棒状プリズムと、基端が回動ア
クチュエータ側に支持されるとともに、先端が前記対物
レンズをフォーカス方向に微小量だけ自由に移動可能に
支持する平行バネとを具備し、前記対物レンズはこの平
行バネによってのみ回動アクチュエータに接続されてい
ることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】棒状プリズムはその両端部にミラー反射面
を備え、対物レンズ側のミラー反射面は対物レンズの光
軸上に位置され、回動アクチュエータ側のミラー反射面
は回動中心軸上に配置されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光ディスク装置。
【請求項３】棒状プリズムは、その断面が回動アクチュ
エータ側を太く、対物レンズ側を細くして、太さが一様
でない構造とされていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光ディスク装置。