JPH065580B2 - 対物レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、記録媒体上に光学的に記録された情報を読み
とるための対物レンズを、光軸方向及び光軸と垂直方向
に駆動する対物レンズ駆動装置に関するものである。

〔従来の技術〕

レーザ光を用いる光学的再生装置では、レーザ光をレン
ズなどにより微小スポットに集光して信号検出を行なっ
ているが、正しく信号を検出するには、情報記録担体の
凹凸や振動に応じて光スポットの焦点を情報記録担体上
に結ぶためのフォーカシング制御および光スポットを常
に正しい信号トラックに追従させるトラッキング制御が
必要である。また情報記録担体の回転むらなどにより時
間軸誤差を生じる場合は、これを補正するための制御が
必要である。これらの制御を行なうためには、それぞれ
の誤差を検出する誤差検出装置と誤差を打消すように光
学系を動かすアクチュエータが必要である。

従来、このために、いわゆるボイスコイルを対物レンズ
を含む被駆動体に設けて、光軸方向に移動可能にすると
ともに、対物レンズに到る光路中に互いに直交する回転
軸をもつ鏡を配設し、これらの鏡を回転することにより
光軸に垂直な二方向に光路を移動させ、もって焦点位置
を３つの独立した方向に関し制御する構成が公知であ
る。

また、画角の狭い対物レンズを用いた光学系を板バネ等
の弾性支持部材により支持し、対応する電気信号によ
り、光軸方向および光軸と垂直方向に振動させる方法が
特開昭52-138903号等で提案されている。このような対
物レンズを二次元的に駆動する装置において、対物レン
ズを駆動させる手段としては、電磁石を用いる方式、ボ
イスコイル方式、圧電素子を用いる方式などが考えられ
るが、フォーカシングおよびトラッキングの応答性能を
良好に保つためには、小型、軽量とする必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような対物レンズ駆動装置においては、駆動コイル
の剛性が小さくなり、駆動コイルを含む被駆動体の高域
共振周波数(f h)をサーボ使用帯域外まで高めること
は、非常に困難となり、正確なフォーカシングおよびト
ラッキングが行なえないと言う問題があった。

また、このような対物レンズ駆動装置においては、対物
レンズが被駆動体のディスク側に固定されているため、
被駆動体の重心位置が駆動力よりも対物レンズ側に片寄
ってしまっている。特に直径が12cmのコンパクトディス
クに対するCDプレーヤにおいては、ディスク面における
スポット径λ／ＮＡ（λ波長、NA：開口数）を1.75μｍ
以下にすることが規格として規定されている。この規格
を満たすにはNAを0.45〜0.5と大きくしなければならな
い。このため対物レンズの構成は３〜４枚構成となり、
また対物レンズの一番ディスク寄りの面とディスクの物
理的距離（ワーキングディスタンス）を1.5mm〜2.0mm程
度と小さなものにしなければならない。そこで対物レン
ズは鏡筒のディスク寄の端部に３〜４枚構成で配列され
ている。したがって対物レンズを含む被駆動対の重心の
位置は、どうしても対物レンズ側にあり、このことをい
いかえれば対物レンズの光軸方向において被駆動体の駆
動力が被駆動体の重心より対物レンズと反対側に位置し
ている。したがって、このような対物レンズ駆動装置に
おいては、その駆動装置を駆動する時、駆動電流の特定
周波数において不要な連成共振(rolling)が発生してし
まい、このため性格なトラッキング制御及びフォーカシ
ング制御を行なうことができないという問題があった。

本発明の目的は、上記の欠点をなくし、正確な駆動制御
の可能な対物レンズ駆動装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、重心位置調整用の重りを備えたことにあ
る。

〔作用〕

この重心位置調整用の重りにより、重心を駆動力の作用
方向線の近傍に配置できるので、正確な駆動制御が可能
となる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第２図に示す中央部に開口部１をもつダイカスト材から
なる基台２の上面には、ヨークプレート3a、3bと、直方
体をなしかつ厚さ方向に着磁された磁石4a、4bとからな
る磁気回路部材17a、17bが止めねじ5a、5b等によって互い
に同極が対向するように第１図に示すように固定されて
いる。磁気回路部材17a、17bの磁気、磁力線の方向は第
４図に示す通りであり、磁束はそれぞれ磁気空隙6a、6b
の矢印の方向に発生する。そして一方の磁気回路部材17
aのヨークプレート3aには、第２図、第１図に示すよう
に、支持枠７と端子板14とが設けられ、これらを固定端
としてその四角に支持バネ8a〜8dの各水平部の一端が接
着剤により接着され、該支持バネ8a〜8dの他端は移動枠
９の四角に接着剤により接着されている。

それに対して対物レンズ20a〜20cをを収容した鏡筒10
は、接着剤で互いに接着固定されているレンズ枠11a、11
bに、接着剤で接着されて固定されている。そして角形
のレンズ枠11bの外側面に角形のフォーカシングコイル1
2が接着剤で固定されている。このフォーカシングコイ
ル12が接着剤で固定されている。このフォーカシングコ
イル１２の四角にトラッキングコイル13a〜13dが接着材
により固定されている。そしてフォーカシングコイル12
をはさんでレンズ枠11a、11bに支持（サスペンション）
ホルダ18a、18bが接着剤にて固定され、この支持ホルダ1
8a、18bに第１図の支持バネ8a〜8dの各垂直部の遊端a、b、
c、dが接着剤により固定されている。ここでこの支持バ
ネ8a〜8bの各垂直部の他端は各水平部と一体になってい
て、移動枠９に接着剤により固定されている。前記四つ
のトラッキングコイル13a〜13dは直列に連結され、その
両端は、支持バネ8a、8bの各垂直部の遊端ａ、ｂにハン
ダ付されている。また、フォーカシングコイル12の両端
は、支持バネ8c、8dの各垂直部の遊端ｃ、ｄにハンダ付
されている。したがって各コイルは電気的に板バネ8a〜
8dを介して端子板14に接続され、端子板14の銅箔面を介
して端子14a〜14dにそれぞれ電気的に接続されている。
この端子板14は支持枠７と共に止めねじ19によってヨー
クプレート3aに固定されている。

このように構成することにより、フォーカシングコイル
12、トラッキングコイル13a〜13dは第４図に示す磁気空
隙6a、6bに界在することとなり、フォーカシングコイル1
2に通電することでＹ方向に変位し、トラッキングコイ
ル13a〜13dに通電することでＸ方向に変位する。

ここで対物レンズを固定した鏡筒10には、前記のよう
に、その内部に、第３図に示すように、３枚レンズ20a、
20b、20c構成からなる対物レンズが、ディスクＲ側（上
側）寄の端部に配列されて固定されている。したがっ
て、第２図において鏡筒10、レンズ枠11a、11b、コイル1
2、13a〜13dからなる被駆動体の重心Ｇは鏡筒10内の対
物レンズ寄にある。それに対してこの被駆動体のトラッ
キング方向の駆動力の中心はトラッキングコイル13a〜1
3dの垂直部分の中央即ちＤ−Ｅを含む仮想平面上にあ
り、対物レンズの光隙方向においては点Ｆが中心とな
る。これに対して被駆動体の重心Ｇはこの点Ｆより上側
に位置してしまうこととなる。このため鏡筒10の下方の
レンズ枠11bの下側に、中央に光束の通過できる窓15aを
備えた重り15が、接着剤により固定されている。前記重
り15は、重心Ｇを駆動力の作用方向線上に配置するため
のもので、被駆動体自身の重心Ｇの位置を下げて、被駆
動体の重心Ｇを被駆動体のトラッキング方向の駆動力の
中心Ｆと一致させる役割を果たしている。またこの時の
重心Ｇの位置は、フォーカシング方向の駆動力の作用方
向線上にも位置している。この重り15は材質は真ちゅ
う、アルミニウム等の非磁性体である。ここで支持ばね
8a〜8dの遊部ａ〜ｄはトラッキング方向の駆動力の中心
Ｆから略等間隔にある。また、この重り15は第２図にお
いて止めネジ19を止めない状態即ち被駆動体が支持バネ
8a〜8d、支持枠９に固定された状態において、後で固着
出来る構成としているため対物レンズの形状、重さの変
化に容易に対応できる。

なお、本図中では、本発明による対物レンズ駆動装置を
保護するカバー16が具備されていて、該カバー16は基台
２の段部２ａに接着剤により固定される。

ここでレンズ枠11a、11bは、軽量かつ剛体であることが
望ましく、要求される性能をみたす材料を選択する必要
があるが、本発明においては、グラスファイバーやカー
ボンファイバーを10〜30%混入したポリカーボネートも
しくはポリブチレンテレフタレートを使用することで良
好な結果が得られた。

レンズ枠11aのつば18a、18b、18c、18dは、フォーカシング
コイル12の四辺を強化するために、フォーカシングコイ
ル12の上面にて固着されている。一方レンズ枠11bはフ
ォーカシングコイル12の下面の２辺に固着され補強して
いる。当該レンズ枠は中央で対物レンズに固定されてい
ることから、対物レンズ、駆動コイルを含む振動系の剛
性を高めることができる。

レンズ枠11aの四辺には、切かき部19a〜19dが設けられ
ている。これは対物レンズ駆動装置を組立てる時に、駆
動コイルが正しく磁気回路の磁気空隙中に界在している
か確認するため、および位置決め治具を通するためのも
のである。

第５図は本発明の実施例による対物レンズ駆動装置のひ
とつの駆動方向における振幅周波数特性である。図中Ａ
は本発明を実施した時、Ｂは本発明を実施しない時で、
この図から本発明による対物レンズ駆動装置の周波数応
答領域が広いことが分かる。

第６図は本実施例による対物レンズ駆動装置のトラッキ
ング方向の振動周波数特性図である。トラッキングコイ
ル13a〜13dに駆動電流を流して対物レンズを含む駆動体
をトラッキング方向に移動させてトラッキング制御する
ものであるが、第６図はこの駆動電流に供給する周波数
を横軸にとり、縦軸に上部は振幅の相対変位特性を、下
部は位置特性を示す。図中ｆ₁は、支持バネ8a〜8dの剛
性と被駆動体の質量とで決まる最低共振周波数、ｆ₂は
該周波数ｆ₁の数倍のところにできる連成共振(rolling)
周波数である。

また第７図は対物レンズ駆動装置のトラッキング方向の
駆動時の説明図である。

重り15をつけない場合には、第７図(a)のように、対物
レンズ20を含む被駆動体にトラッキング方向の駆動力Ｆ
を供給したとき、傾いてしまう。しかもその傾き方向が
駆動力Ｆに対して逆方向のディスクトラックから離れる
方向に傾く。したがってトラッキング誤差信号にもとず
くトラッキング方向の駆動力により、第７図(b)のよう
に傾くと、ディスクトラックから離れる方向に傾くた
め、トラッキング誤差信号はより大きくなり、したがっ
てディスクトラックから対物レンズによるスポットがは
ずれてしまうこととなる。しかも第６図に示すように周
波数ｆ₂においては位相が１８０度以上遅れてしまうた
め該周波数ｆ₂においいてはトラッキングサーボが発振
してしまい、サーボが不可能となってしまう。したがっ
て従来は正確なトラッキング制御をすることができなか
った。それに対して重り15を設け、該重り15にて第７図
(b)に示すように重心Ｇとトラッキング方向の駆動力Ｆ
と一致させると、第６図において実線の如くなり、周波
数ｆ₁で１８０度以上の位相遅れが発生しなくなるた
め、正確なトラッキング制御を行うことができる。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、重心位置調整用の重りを備
えたことにより、重心を駆動力の作用方向線の近傍に配
置できるので、正確な駆動制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の二次元対物レンズ駆動装置
の斜透視図、第２図はその展開図、第３図は鏡筒の断面
図、第４図は磁気回路部材の斜視図、第５図は対物レン
ズ駆動装置の振幅周波数特性図、第６図は振動周波数特
性図、第７図は被駆動体のトラッキング方向駆動の説明
図である。 3a、3b……ヨークプレート、4a、4b……マグネット、７…
…支持枠、8a〜8d……支持バネ、９……移動枠、10……
対物レンズを収容した鏡筒、11a、11b……レンズ枠、12
……フォーカシングコイル、13a〜13d……トラッキング
コイル、15……重り、17a、17b……磁気回路部材、20a〜
20c……対物レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に対物レンズを保持し、その外周部に
   は互いに直交する方向に駆動力を発生するためのトラッ
   キングコイル及びフォーカシングコイルを備えた保持体
   と、 前記保持体を、トラッキング方向及びフォーカシング方
   向に、弾性的に支持する弾性支持部材と 前記トラッキングコイル及びフォーカシングコイルと磁
   気的結合関係にある磁気回路部材と、 前記弾性支持部材と前記磁気回路部材とを取り付ける基
   台とからなる対物レンズ駆動装置において、 前記保持体には、重心位置調整用の重りを対物レンズの
   下方に設け、 該重心位置調整用の重りの中央部には、前記対物レンズ
   の光束が通過できるように重りの中央に窓を設けたこと
   を特徴とする対物レンズ駆動装置。