JPH0725859Y2 - Mirror actuator for focus position control - Google Patents

Mirror actuator for focus position control

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JPH0725859Y2
JPH0725859Y2 JP12138389U JP12138389U JPH0725859Y2 JP H0725859 Y2 JPH0725859 Y2 JP H0725859Y2 JP 12138389 U JP12138389 U JP 12138389U JP 12138389 U JP12138389 U JP 12138389U JP H0725859 Y2 JPH0725859 Y2 JP H0725859Y2
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JP
Japan
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piezoelectric element
mirror
laminated piezoelectric
position control
focus position
Prior art date
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彰 大矢
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Yokogawa Electric Corp
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【考案の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本考案は、光ディスクピックアップ光学系等の焦点位置
制御機構に使用されるアクチュエータの動特性の改善に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to improvement of dynamic characteristics of an actuator used for a focus position control mechanism such as an optical disc pickup optical system.

<従来の技術> 第4図(イ)は従来のレンズアクチュエータの一例を示
す構成図、(ロ)図は(イ)図のレンズアクチュエータ
を用いた焦点位置制御の一例を示す構成図である。
<Prior Art> FIG. 4 (a) is a configuration diagram showing an example of a conventional lens actuator, and FIG. 4 (b) is a configuration diagram showing an example of focus position control using the lens actuator of FIG. 4 (a).

第4図(イ)において、対物レンズ21を保持するレンズ
ホルダ22は、平行板バネ23により支持されている。レン
ズホルダ22にはフォーカスコイル24と磁気回路25が設置
され、ボイスコイルモータを構成しており、フォーカス
コイル24に通電することにより、対物レンズ21をフォー
カス方向に駆動させる。このような構成のレンズアクチ
ュエータ2を用いた焦点位置制御は、(ロ)図におい
て、光ディスク1の媒体面と焦点位置との偏差を光ディ
スクピックアップ光学系のフォーカスエラー検出光学系
3で検出する。この検出信号を用いて、前置増幅器4、
制御回路5を通して、焦点位置偏差が零になるようにレ
ンズアクチュエータ2のフォーカスコイル24に通電し、
対物レンズ21を光ディスク1に対してフォーカス方向に
駆動させる。
In FIG. 4A, the lens holder 22 holding the objective lens 21 is supported by the parallel leaf spring 23. A focus coil 24 and a magnetic circuit 25 are installed in the lens holder 22 to form a voice coil motor. By energizing the focus coil 24, the objective lens 21 is driven in the focus direction. In the focus position control using the lens actuator 2 having such a configuration, the deviation between the medium surface of the optical disc 1 and the focus position is detected by the focus error detection optical system 3 of the optical disc pickup optical system in FIG. Using this detection signal, the preamplifier 4,
Through the control circuit 5, the focus coil 24 of the lens actuator 2 is energized so that the focus position deviation becomes zero,
The objective lens 21 is driven in the focus direction with respect to the optical disc 1.

<考案が解決しようとする課題> しかしながら、上記従来技術に示すレンズアクチュエー
タを用いた焦点位置制御では、フォーカスコイル24及び
磁気回路25で構成されたボイルコイルモータが発生する
駆動力が小さいので、対物レンズ21とレンズホルダ22の
重量を駆動する際、十分大きな加速度を得ることができ
ず、又、10kHz前後に高次の共振が発生するので、サー
ボ系の帯域を十分に広くすることができないため、光デ
ィスク1の高速回転(3600rpm以上)に対して追従性が
悪化するという課題があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the focus position control using the lens actuator shown in the above-mentioned prior art, since the driving force generated by the boil coil motor configured by the focus coil 24 and the magnetic circuit 25 is small, the objective When driving the weight of the lens 21 and the lens holder 22, a sufficiently large acceleration cannot be obtained, and higher-order resonance occurs at around 10 kHz, so the bandwidth of the servo system cannot be sufficiently widened. However, there is a problem that the followability deteriorates with respect to the high-speed rotation (3600 rpm or more) of the optical disc 1.

本考案は、上記従来技術の課題を踏まえて成されたもの
であり、光ディスクの高速回転(3600rpm以上)におい
ても、焦点位置の追従が可能な応答周波数の高い焦点位
置制御用ミラーアクチュエータを提供することを目的と
したものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a mirror position controlling mirror actuator having a high response frequency capable of following the focus position even at a high speed rotation (3600 rpm or more) of an optical disk. This is the purpose.

<課題を解決するための手段> 上記課題を解決するための本考案の構成は、一方の面に
球面状の突起部が設けられた積層圧電素子と、この積層
圧電素子の他方の面に固定されたプレートと、前記積層
圧電素子の球面状の突起部をその裏面中央部に接触させ
た平面ミラーと、この平面ミラーの外周部をそのつば部
で支持すると共に前記プレートとは固定ネジにより固定
され前記平面ミラーと積層圧電素子とプレートとを収納
するためのケースで構成され、前記積層圧電素子への印
加電圧の制御によりその伸縮変位量を調整し、前記平面
ミラーを曲率を変えて曲面状に変形させるようにしたこ
とを特徴とするものである。
<Means for Solving the Problems> The structure of the present invention for solving the above problems is a laminated piezoelectric element having a spherical projection on one surface and fixed to the other surface of the laminated piezoelectric element. Plate, a flat mirror in which the spherical projection of the laminated piezoelectric element is in contact with the center of the back surface thereof, and the outer peripheral portion of the flat mirror is supported by the flange portion and is fixed to the plate by a fixing screw. The flat mirror, the laminated piezoelectric element, and a plate are housed in a case for adjusting the expansion / contraction displacement amount by controlling the voltage applied to the laminated piezoelectric element, and changing the curvature of the planar mirror to form a curved surface. It is characterized by being transformed into.

<作用> 本考案によると、発生力の大きい積層圧電素子で軽量の
平面ミラーを変位させており、平面ミラーを高速で駆動
することができる。
<Operation> According to the present invention, the lightweight flat mirror is displaced by the laminated piezoelectric element that generates a large force, and the flat mirror can be driven at high speed.

<実施例> 以下、本考案を図面に基づいて説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(イ)は本考案に係わる焦点位置制御用ミラーア
クチュエータの一実施例を示す構成図である。
FIG. 1A is a configuration diagram showing an embodiment of a mirror actuator for focus position control according to the present invention.

第1図(イ)において、11は平面ミラー、12は積層圧電
素子であり、この先端には球面状の突起部が設けられて
いる。又、平面ミラー11の裏面中央部にこの積層圧電素
子12の球面状の突起部が接触している。14はプレートで
あり、積層圧電素子12の片側面に固定されている。15は
ケースであり、平面ミラー11と積層圧電素子12とプレー
ト14とが収納され、平面ミラー11の外周部をケース15の
つば部により支持している。16は固定ネジであり、平面
ミラー11の外周部とケース15のつば部とが接触する位置
でプレート14とケース15とをネジ止めしている。
In FIG. 1A, 11 is a plane mirror, 12 is a laminated piezoelectric element, and a spherical projection is provided at the tip thereof. The spherical projection of the laminated piezoelectric element 12 is in contact with the center of the back surface of the plane mirror 11. Reference numeral 14 denotes a plate, which is fixed to one side surface of the laminated piezoelectric element 12. Reference numeral 15 denotes a case, in which the flat mirror 11, the laminated piezoelectric element 12, and the plate 14 are housed, and the outer peripheral portion of the flat mirror 11 is supported by the flange portion of the case 15. A fixing screw 16 fixes the plate 14 and the case 15 with a screw at a position where the outer peripheral portion of the flat mirror 11 and the flange portion of the case 15 come into contact with each other.

このような構成において、その動作を第1図(ロ)を用
いて説明する。(ロ)図において、積層圧電素子12に電
圧を印加すると矢印の方向に延びて変位する。平面ミラ
ー11は積層圧電素子12の球面状の突起部13で押される
が、外周部をケース15のつば部で支持されているため、
曲面状に変形する。この曲面の曲率は、積層圧電素子12
への印加電圧により制御することができる。
The operation of such a configuration will be described with reference to FIG. In the figure (b), when a voltage is applied to the laminated piezoelectric element 12, it extends in the direction of the arrow and is displaced. The plane mirror 11 is pushed by the spherical projection 13 of the laminated piezoelectric element 12, but since the outer peripheral portion is supported by the flange of the case 15,
Deforms into a curved surface. The curvature of this curved surface is the laminated piezoelectric element 12
It can be controlled by the voltage applied to the.

第2図(イ)は第1図(イ)の焦点位置制御用ミラーア
クチュエータを用いた焦点位置制御の一実施例を示す構
成図である。なお、第2図(イ)において第4図と同一
要素には同一符号を付けて重複する説明は省略する。
FIG. 2A is a configuration diagram showing an embodiment of focus position control using the focus position control mirror actuator of FIG. 1A. In FIG. 2 (a), the same elements as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and a duplicate description will be omitted.

第2図(イ)において、6は半導体レーザ、7はコリメ
ータレンズ、8、9はビームスプリッタ、10は本考案の
焦点位置制御用ミラーアクチュエータである。
In FIG. 2A, 6 is a semiconductor laser, 7 is a collimator lens, 8 and 9 are beam splitters, and 10 is a mirror actuator for focus position control of the present invention.

このような構成において、半導体レーザ6の出射光は、
コリメータレンズ7により平行光束とされ、ビームスプ
リッタ8を直進し、ビームスプリッタ9で光路を直角に
曲げられ、焦点位置制御用ミラーアクチュエータ10の平
面ミラー11に垂直に入射する。この平面ミラー11で反射
した光束は、ビームスプリッタ9を直進して光ディスク
ピックアップ光学系中に固定された対物レンズ21に入射
する。光束は対物レンズ21により絞り込まれ、光ディス
ク1の媒体面に焦点を結ぶ。光ディスク1からの反射光
は、対物レンズ21、ビームスプリッタ9を通って再び平
面ミラー11で反射する。反射光は、ビームスプリッタ
9、8で順次反射され、フォーカスエラー検出光学系3
で電気信号に変換される。
In such a configuration, the emitted light of the semiconductor laser 6 is
The collimator lens 7 collimates the light beam, advances straight through the beam splitter 8, bends the optical path at a right angle by the beam splitter 9, and vertically enters the plane mirror 11 of the focus position control mirror actuator 10. The light beam reflected by the plane mirror 11 advances straight through the beam splitter 9 and enters the objective lens 21 fixed in the optical system for optical disc pickup. The light flux is narrowed down by the objective lens 21 and focused on the medium surface of the optical disc 1. The reflected light from the optical disk 1 passes through the objective lens 21 and the beam splitter 9 and is reflected again by the plane mirror 11. The reflected light is sequentially reflected by the beam splitters 9 and 8, and the focus error detection optical system 3
Is converted into an electric signal by.

ここで、第2図(ロ)に示すように、光ディスク1の位
置が変化すると、対物レンズ21の焦点位置と光ディスク
1の媒体面との誤差に対応した電気信号がフォーカスエ
ラー検出光学系3で発生する。この信号を前置増幅器4
で増幅し、制御回路5にて誤差が小さくなるように焦点
位置制御用ミラーアクチュエータ10の積層圧電素子12が
伸びるように制御する。焦点位置制御用ミラーアクチュ
エータ10の平面ミラー11が曲面になると、対物レンズ21
に入射する光束が平行光束から変化し、対物レンズ21の
焦点位置と光ディスク1の媒体面が一致するように制御
される。又、合焦位置での光ディスク1からの反射光
は、焦点位置制御用ミラーアクチュエータ10の平面ミラ
ー11で反射されると平行光束になり、フォーカスエラー
検出光学系3に入射する。即ち、合焦位置ではフォーカ
スエラー検出光学系3へ入射する光束は常に同一の状態
である。
Here, as shown in FIG. 2B, when the position of the optical disc 1 changes, an electric signal corresponding to the error between the focal position of the objective lens 21 and the medium surface of the optical disc 1 is transmitted by the focus error detection optical system 3. Occur. This signal is sent to the preamplifier 4
Then, the control circuit 5 controls the laminated piezoelectric element 12 of the focus position control mirror actuator 10 to expand so that the error is reduced. When the plane mirror 11 of the focus position control mirror actuator 10 becomes a curved surface, the objective lens 21
The light beam incident on is changed from a parallel light beam, and the focal position of the objective lens 21 and the medium surface of the optical disc 1 are controlled to coincide with each other. Further, the reflected light from the optical disc 1 at the in-focus position becomes a parallel light flux when reflected by the plane mirror 11 of the focus position control mirror actuator 10, and enters the focus error detection optical system 3. That is, at the in-focus position, the light beams incident on the focus error detection optical system 3 are always in the same state.

なお、第3図に示すように、平面ミラーの厚さ分布を半
径に応じて変化させ、積層圧電素子の伸縮により平面ミ
ラーが変位した時の曲面形状が球面になるようにして、
波面収差が大きくならない構成とすることもできる。
又、球面だけではなく、任意の非球面形状を得られるよ
うな平面ミラーの厚さ分布にしておくことも可能であ
る。
As shown in FIG. 3, the thickness distribution of the flat mirror is changed according to the radius so that the curved surface shape when the flat mirror is displaced by expansion and contraction of the laminated piezoelectric element becomes spherical.
It is also possible to adopt a configuration in which the wavefront aberration does not increase.
It is also possible to set the thickness distribution of the plane mirror so that not only the spherical surface but also an arbitrary aspherical shape can be obtained.

<考案の効果> 以上、実施例と共に具体的に説明したように、本考案の
焦点位置制御用ミラーアクチュエータは、平面ミラーが
非常に軽量であり、積層圧電素子の発生力が大きいた
め、平面ミラーを高速で駆動することができる。したが
って、容易にその応答周波数を10kHz以上にすることが
できる。又、本考案の焦点位置制御用ミラーアクチュエ
ータを用いた焦点位置制御は、光ディスクが高速で回転
した時のフォーカス方向の振れに対して十分追従するこ
とのできるサーボ帯域帯域を得ることができる。更に、
対物レンズが固定であるため、従来のレンズアクチュエ
ータのように、フォーカスサーボが外れた場合等に、対
物レンズが光ディスクに当たり、光ディスク或いは対物
レンズを傷付けることがないため、信頼性を向上するこ
とができる等の利点を持つ焦点位置制御用ミラーアクチ
ュエータを実現することができる。
<Effects of the Invention> As described in detail above with reference to the embodiments, in the mirror actuator for focus position control of the present invention, the plane mirror is extremely lightweight and the generated force of the laminated piezoelectric element is large. Can be driven at high speed. Therefore, the response frequency can easily be set to 10 kHz or higher. Further, the focus position control using the focus position control mirror actuator of the present invention can obtain a servo band band which can sufficiently follow the shake in the focus direction when the optical disk rotates at a high speed. Furthermore,
Since the objective lens is fixed, unlike the conventional lens actuator, the objective lens does not hit the optical disc and damage the optical disc or the objective lens when the focus servo is deviated, so that the reliability can be improved. It is possible to realize a mirror actuator for focus position control having advantages such as the above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(イ)は本考案に係わる焦点位置制御用ミラーア
クチュエータの一実施例を示す構成図、(ロ)図は
(イ)図の焦点位置制御用ミラーアクチュエータの動作
を説明するための構成図、第2図(イ)は第1図(イ)
の焦点位置制御用ミラーアクチュエータを用いた焦点位
置制御の一実施例を示す構成図、(ロ)図はその動作を
説明するための構成図、第3図は平面ミラーの他の実施
例を示す側面図、第4図(イ)は従来のレンズアクチュ
エータの一例を示す構成図、(ロ)図は(イ)図のレン
ズアクチュエータを用いた従来の焦点位置制御の一例を
示す構成図である。 10……焦点位置制御用ミラーアクチュエータ、11……平
面ミラー、12……積層圧電素子、13……球面状の突起
部、14……プレート、15……ケース、16……固定ネジ。
FIG. 1 (a) is a configuration diagram showing an embodiment of a focus position control mirror actuator according to the present invention, and FIG. 1 (b) is a configuration for explaining the operation of the focus position control mirror actuator of FIG. Fig. 2 (a) is Fig. 1 (a).
Of the focal position control using the mirror actuator for controlling the focal position of FIG. 3, (b) is a structural view for explaining the operation, and FIG. 3 is another embodiment of the plane mirror. A side view, FIG. 4 (a) is a configuration diagram showing an example of a conventional lens actuator, and FIG. 4 (b) is a configuration diagram showing an example of conventional focus position control using the lens actuator of FIG. 4 (a). 10 …… Mirror actuator for focus position control, 11 …… Planar mirror, 12 …… Multilayer piezoelectric element, 13 …… Spherical protrusion, 14 …… Plate, 15 …… Case, 16 …… Fixing screw.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】一方の面に球面状の突起部が設けられた積
層圧電素子と、この積層圧電素子の他方の面に固定され
たプレートと、前記積層圧電素子の球面状の突起部をそ
の裏面中央部に接触させた平面ミラーと、この平面ミラ
ーの外周部をそのつば部で支持すると共に前記プレート
とは固定ネジにより固定され前記平面ミラーと積層圧電
素子とプレートとを収納するためのケースで構成され、
前記積層圧電素子への印加電圧の制御によりその伸縮変
位量を調整し、前記平面ミラーを曲率を変えて曲面状に
変形させるようにしたことを特徴とする焦点位置制御用
ミラーアクチュエータ。
1. A laminated piezoelectric element having a spherical protrusion on one surface, a plate fixed to the other surface of the laminated piezoelectric element, and a spherical protrusion of the laminated piezoelectric element. A case for accommodating the flat mirror, the laminated piezoelectric element, and the plate, the flat mirror being in contact with the central portion of the back surface, the outer peripheral portion of the flat mirror being supported by its flange, and the plate being fixed by a fixing screw. Consists of,
A focal position control mirror actuator, wherein the expansion / contraction displacement amount is adjusted by controlling the voltage applied to the laminated piezoelectric element to change the curvature of the plane mirror to deform it into a curved surface.
JP12138389U 1989-10-17 1989-10-17 Mirror actuator for focus position control Expired - Lifetime JPH0725859Y2 (en)

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