JPH0944876A - レンズアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスク装置の対物レンズの光軸方向及び
対物レンズの光軸方向に垂直な面内の一方向に、対物レ
ンズを精密に微動させるレンズアクチュエータに関し、
簡単且つ容易な構造により、対物レンズを光軸方向に移
動させる場合に発生する平行平板弾性体の機械的な一次
共振周波数ｆをディスクの回転周波数以下に小さくし、
平行平板弾性体のトラッキング方向の機械的な一次共振
周波数Ｆをトラッキング方向のサーボ帯域の10倍以上に
大きくすることを目的とする。 【構成】 平行な二枚の平板弾性体からなり、対物レン
ズの光軸方向に撓む平行平板弾性体を有し、この平行平
板弾性体は、一端部にレンズホルダに保持された対物レ
ンズを有しており、他端部が中間ホルダを介して二枚の
平板弾性体からなり、この対物レンズの光軸と直交する
方向に撓む平板弾性体に支持されているものであり、こ
の平行平板弾性体は、幅が自由長よりも大きいように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置に係
り、特に対物レンズの光軸方向及び対物レンズの光軸方
向に垂直な面内の一方向に、対物レンズを精密に微動さ
せるレンズアクチュエータに関するものである。

【０００２】従来の光ディスク装置用のレンズアクチュ
エータにおいては、平行平板弾性体の対物レンズの光軸
方向に垂直な面内の一方向、即ちトラッキング方向の変
形により不要な機械的共振が発生し、対物レンズのトラ
ッキング方向の移動の制御を十分に行えないという問題
点があった。

【０００３】以上のような状況から、対物レンズのトラ
ッキング方向の移動の制御を十分に行うことが可能な光
ディスク装置用のレンズアクチュエータが要望されてい
る。

【０００４】

【従来の技術】従来のレンズアクチュエータの一例を、
光ディスク装置の場合について図10により詳細に説明す
る。

【０００５】図10は従来の光ディスク装置用のレンズア
クチュエータを示す図である。従来の光ディスク装置用
のレンズアクチュエータは、特開昭57-103131 にて開示
されており、図10(a) および(b) に示すように、21,22
は互いに直交する２軸方向ｘ，ｙに各移動体23,24 を移
動する第１及び第２のリニアモータである。

【０００６】第１のリニアモータ21の移動体23には被駆
動体としての対物レンズ27が取付けられている。第１の
リニアモータ21の移動体23が第１の平行弾性体28を介し
て第２のリニアモータ22の移動体24に取付けられてい
る。第２のリニアモータ22の移動体24が第２の平行弾性
体29を介して固定支持部30に取付けられている。そし
て、固定支持部30並びに第１及び第２のリニアモータ2
1,22 の各固定体25,26 が基体31に固定されている。

【０００７】次に第１のリニアモータ21について更に説
明する。図10(c) に示すように移動体23は、円筒キャッ
プ状のボビン32にコイル33が巻装されて構成される。こ
のコイル33にフォーカシング誤差信号が供給される。そ
して、このボビン32の頂部中央に対物レンズ（レンズ群
及び筒体を含む）27が取付けられている。

【０００８】固定体25は、ボビン32の筒状部の内外周に
対向する円筒状の磁極Ｎ，Ｓを有する略円筒状のヨーク
25a 及びその一部、例えば外側の円筒状の磁極Ｎに設け
られたリング状の磁石25b から構成される。

【０００９】次に第２のリニアモータ22について説明す
る。これは可動コイル形の場合であるが、可動磁石形で
も良い。移動体24は、矩形の板状枠（第１及び第２の平
行弾性体28,29 に対する中磁体）34の一面にコイル35が
装着されて構成される。

【００１０】そして、レンズ27の筒体の上下両端及び枠
34の上下両端間に第１の平行弾性体（２枚の平行な板バ
ネから成る)(フォーカシングサスペンション)28 が取付
けられている。

【００１１】そして、この平行弾性体28により、第１の
リニアモータ21の移動体23はその軸方向ｙに移動する。
尚、図10(c) には、この第１の平行弾性体28が作動した
状態を破線にて示してある。

【００１２】そして、枠34の左右両端及び板状の固定支
持部30の左右両端間に第２の平行弾性体（２枚の平行な
板ばねからなる)(トラッキングサスペンション)29 が取
付けられている。この第２の平行弾性体29により移動体
34は横方向ｘ（軸方向と直交する方向）に移動する。図
10(b) には、第２の平行弾性体29が作動した状態を破線
にて示している。

【００１３】固定体26は一対のＵ字形ヨーク26A,26B 及
びその各一端に取付けられた磁石36A,36Bから成り、ヨ
ーク26A,26Bにそれぞれ磁極Ｎ，Ｓが形成されて構成さ
れる。尚、ｘ軸は基体31の上面と平行、ｙ軸は基体31の
上面と垂直である。又、第１の平行弾性体28は基体31に
略平行に、第２の平行弾性体29は基体31に略直角にそれ
ぞれ配されている。

【００１４】レーザビームＬB は、図10(c) に示すよう
に基体31に形成された孔37からレンズ27を通じて光学的
記録媒体38に垂直に照射させている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来のレ
ンズアクチュエータにおいては、対物レンズを光軸方向
に移動させる場合に発生する平行平板弾性体の光軸方向
の機械的な一次共振周波数をｆ、平行平板弾性体のトラ
ッキング方向の機械的な一次共振周波数をＦとすると、
一般的には、光ディスク装置においては、ｆはディスク
の回転周波数、例えば60Hz以下であることが求められ、
また、Ｆはトラッキング方向のサーボ帯域の10倍、例え
ば10〜30KHz 以上であることが求められている。

【００１６】この二つの共振周波数の関係は、相反する
関係にあるため、同時に満足させることが困難であり、
また、Ｆが複雑な関数であるため、一般的な最適解を導
き出すのは容易でないという問題点があった。

【００１７】本発明は以上のような状況から簡単且つ容
易に得られる構造により、対物レンズを光軸方向に移動
させる場合に発生する平行平板弾性体の光軸方向の機械
的な一次共振周波数ｆをディスクの回転周波数以下に小
さくし、平行平板弾性体のトラッキング方向の機械的な
一次共振周波数Ｆをトラッキング方向のサーボ帯域の10
倍以上に大きくすることが可能となるレンズアクチュエ
ータの提供を目的としたものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のレンズアクチュ
エータは、請求項１に記載するように、対物レンズを保
持するレンズホルダと、このレンズホルダを一端に備
え、他端に中間ホルダを備え、このレンズホルダを対物
レンズの光軸方向に移動することが可能な、平行な二枚
の平板弾性体からなる平行平板弾性体と、中間ホルダを
一端に備え、他端を支持部により支持され、この中間ホ
ルダ及び平行平板弾性体を介して前記レンズホルダを対
物レンズの光軸方向に垂直な方向に移動することが可能
な、二枚の平板弾性体からなる平板弾性体と、このレン
ズホルダに設けたコイルに対向し、このコイルを駆動す
るマグネットを備えたヨークを一端に、支持部を他端に
備えたベースとから構成され、レンズホルダが対物レン
ズの光軸方向及びこの対物レンズの光軸方向に垂直な方
向の二つの方向に移動可能なレンズアクチュエータにお
いて、平行平板弾性体の幅が、この平行平板弾性体の自
由長よりも大なるように構成する。

【００１９】また、請求項２に記載するように、平行平
板弾性体を駆動する手段とは独立した別のマグネットと
ヨークからなるこの平板弾性体を駆動する駆動手段が、
この平行平板弾性体を駆動するマグネットとヨークから
なる駆動手段と、この平行平板弾性体と中間ホルダとの
接続部との間に配置されているように構成する。

【００２０】請求項３に記載するように、平行平板弾性
体のこのレンズホルダ取り付け部の中央部及びこの中間
ホルダ取り付け部の中央部に、この平行平板弾性体の自
由長の１／５〜１／20の長さの切り欠き部を有するよう
に構成する。

【００２１】請求項４に記載するように、レンズホルダ
を光軸方向に移動させる、このレンズホルダに設けたこ
のコイルに対向するマグネットとヨークとからなる駆動
手段が、光軸に垂直な面内の移動可能方向に並んだ一対
の駆動手段からなるように構成する。

【００２２】請求項５に記載するように、この平板弾性
体を駆動する手段のマグネットによる印加磁界の方向
が、この対物レンズの光軸と平行であるように構成す
る。

【００２３】

【作用】即ち本発明の請求項１に記載するように、平行
平板弾性体の幅を、この平行平板弾性体の自由長よりも
大きくしているので、対物レンズを光軸方向に移動させ
る場合に発生するこの平行平板弾性体の光軸方向の機械
的な一次共振周波数ｆをディスクの回転周波数以下に小
さくし、平行平板弾性体のトラッキング方向の機械的な
一次共振周波数Ｆをトラッキング方向のサーボ帯域の10
倍以上に大きくすることが可能となり、平行平板弾性体
のトラッキング方向の機械的な一次共振を防止すること
が可能となる。

【００２４】また、請求項２に記載するように、平板弾
性体を駆動する駆動手段が、平行平板弾性体を駆動する
駆動手段と、この平行平板弾性体と中間ホルダとの接続
部との間に配置されているから、レンズホルダと平行平
板弾性体と中間ホルダの全体の重心に近い中間ホルダの
コイル取り付け部を駆動するので、駆動点と可動部の重
心とを近づけることができ、レンズの光軸方向に垂直な
面内の一方向にレンズを安定して移動させることが可能
となる。

【００２５】また、請求項３に記載するように、この平
行平板弾性体のこのレンズホルダ取り付け部の中央部及
びこの中間ホルダ取り付け部の中央部に、この平行平板
弾性体の自由長の１／５〜１／20の長さの切り欠き部を
設けるので、平行平板弾性体のトラッキング方向の機械
的な一次共振周波数Ｆの減少を１％程度に抑えながら、
平行平板弾性体のトラッキング方向の機械的な一次共振
を10％程度減少させることが可能となる。

【００２６】また請求項４に記載するように、このレン
ズホルダを光軸方向に移動させる、このレンズホルダに
設けたこのコイルに対向するこのマグネットとこのヨー
クとからなる駆動手段を、光軸に垂直な面内の移動可能
方向に並んだ一対の駆動手段にするので、この駆動手段
に少し位偏りがあっても、対物レンズの移動に伴って発
生する対物レンズの光軸の傾きを抑制することが可能と
なる。

【００２７】また、請求項５に記載するように、この平
板弾性体を駆動する手段のマグネットによる印加磁界の
方向を、この対物レンズの光軸と平行にしているから、
対物レンズの光軸に垂直な方向の駆動において、駆動点
を可動部の重心に一致させるようにすることが可能とな
る。

【００２８】

【実施例】以下図１〜図９により本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す
斜視図、図２は本発明の第１の実施例を示す平面図、図
３は本発明の第１の実施例を示す側断面図、図４は本発
明の平行平板弾性体の形状を示す図、図５は本発明の平
行平板弾性体の構造を示す図、図６は本発明の第２の実
施例を示す斜視図、図７は本発明の第３の実施例を示す
斜視図、図８は平行平板弾性体の光軸方向の機械的な一
次共振周波数(f) と振幅との関係を示す図、図９は平行
平板弾性体の光軸方向に垂直な面内方向の機械的な一次
共振周波数（Ｆ）と振幅との関係を示す図である。

【００２９】本発明の第１の実施例のレンズアクチュエ
ータは、図１(a) に示すように、対物レンズ１を保持す
るレンズホルダ２と中間ホルダ４とは、ステンレススチ
ール或いはベリリウム銅或いは燐青銅からなる二枚の平
行平板弾性体３により接続されており、中間ホルダ４は
図１(b) に示すように、平行平板弾性体の取り付け部4a
とコイル取り付け部4cとが接続部4bにより接続され、コ
イル取り付け部4cにはコイル4dが設けられている。これ
らの平行平板弾性体３としては、上記の材料に弾性を有
する樹脂、例えばシリコンゴムを積層したものを用いて
もよい。

【００３０】図２および図３に示すように、このコイル
4dと対向するマグネット18がＵ字形のヨーク19により保
持されており、レンズホルダ２の両側の垂直面にはそれ
ぞれコイル2aが設けられており、このそれぞれのコイル
2aと対向するマグネット８がヨーク９により保持されて
いる。

【００３１】この二つのヨーク９はベース７の一端部
に、ヨーク19はベース７の中間部に固定されており、ベ
ース７の他端には平板弾性体５の一端を固定する支持部
６が固定されており、この平板弾性体５の他端はこの支
持部６よりも幅の広い、図1(b)に示す中間ホルダ４のコ
イル取り付け部4cの両端に固定されているので、中間ホ
ルダ４のトラック方向の動作は直線でなく円弧状になる
が、微小範囲であるので対物レンズ１のトラック方向の
動作としては問題はなく、このように平板弾性体５をハ
の字型にすることにより、トラック方向の一次共振周波
数を低下させ、更に可動部の重心と駆動部との位置ずれ
による不要な共振を抑制する効果がある。

【００３２】水平方向から入射する光は立ち上げミラー
10により反射されて対物レンズ１に入射するようになっ
ている。本発明においては請求項１に記載し、図１及び
図４(a) に示すように平行平板弾性体３が長方形の場合
は平行平板弾性体３の幅Ｂと自由長Ｌとの関係をＬ＜Ｂ
と設定し、図４(b) に示すように平行平板弾性体３が台
形で、平行平板弾性体３の対物レンズ１側の端部の幅が
bf、平行平板弾性体３の中間ホルダ４側の端部の幅がbr
の場合には、Ｂ＝（bf＋br）／２と設定すると、対物レ
ンズ１および平行平板弾性体３を光軸に垂直な平面内で
平行平板弾性体３を安定して移動することが可能とな
る。

【００３３】対物レンズ１を光軸方向に移動させる場合
の、平行平板弾性体３の機械的な一次共振周波数ｆは、

【００３４】

【数１】

【００３５】で与えられる。ここで、Ｍは対物レンズの
光軸方向に移動する部分の重量、ｈは平行平板弾性体の
一枚の厚さ、Ｋは平行平板弾性体の材料定数を含む係数
である。

【００３６】一般に、光ディスク装置においては、ｆは
ディスクの回転周波数以下であることが求められてい
る。一方、問題となる平行平板弾性体の面内方向の一次
共振周波数Ｆは、

【００３７】

【数２】

【００３８】で与えられる。ここで、αL は対物レンズ
の光軸方向に移動する部分の重量と平行平板弾性体の質
量の比によって与えられる値、Ｃは平行平板弾性体の材
料定数を含む係数である。

【００３９】αL については、樋口 盛一、斉藤 秀雄
共著「弾性および材料力学」養賢堂1966によるが、可動
部質量が増える程小さくなり、平行平板弾性体の質量が
増える程大きくなり、変化率は対数関数的である。

【００４０】一般に、光ディスク装置においては、F
は、トラッキング方向のサーボ帯域の10倍以上であるこ
とが求められている。この二つの共振周波数の関係は、
以上の式からわかるように相反する関係にあるため、同
時に満足させることは困難である。また、αL が複雑な
関数であるため、一般的な最適解を導き出すのは容易で
はない。

【００４１】今ここでｆとＦの比の二乗を計算すると、

【００４２】

【数３】

【００４３】となる。ここでＺは定数で、Ｚ＝Ｋ／（２
πＣ）² である。光ディスク装置で求められている条件
は、ｆ小、Ｆ大であるから、ｆ／Ｆを小さくするには、
ｈ即ち平行平板弾性体３の板厚を薄くすることである。

【００４４】しかし、板厚を薄くし過ぎると、可動部の
重量を支えきれなくなってしまうので、限界があり、実
際には約10μm が最小である。現在、入手可能な材料で
は、ｈを薄くしただけでは、特性を満足できない。そこ
で、Ｌ＜Ｂとすれば、Ｌ／Ｂ＜１となり、要求特性に近
づけることが可能となる。

【００４５】ここで、αL には、Ｌ、Ｂ、Ｍが含まれる
ので、上記の式で正確に表現されるのは、Ｂ・Ｌが一定
の場合（平行平板弾性体３の質量が一定の場合）である
が、それ以外の場合でも略成立する。

【００４６】平行平板弾性体３が台形の場合には、Ｂ＝
（bf＋br）／２とすれば、概略の近似値を求めることが
可能である。ここに、bfは平行平板弾性体３の対物レン
ズ１の端部の幅、brは平行平板弾性体３の中間ホルダ４
側の端部の幅である。

【００４７】一例として、フォーカス方向の可動部の質
量：Ｍ＝250mg 平行平板弾性体３の材質 ：ステンレス・スチール 平行平板弾性体３の自由長：Ｌ＝11mm、 平行平板弾性体３の幅 ：Ｂ＝14mm、 平行平板弾性体３の厚さ ：ｈ＝20μm 、とすると、ｆ
は約60Hz、Ｆは約20ＫHzとなる。

【００４８】この値は、回転数が毎分 3,600回転の光デ
ィスク装置に対しては、丁度良い値であるが、例えば、
Ｌ＝Ｂ＝11mmの場合は、ｆは約50Hz、Ｆは約14ＫHzとな
る。ｆは小さいので問題はないが、Ｆが著しく低下して
いることがわかる。Ｌ＞Ｂの場合にはこの差は更に拡大
されるようになる。即ちＬを短くしてもＬ＜Ｂの条件を
はずすと、満足できる特性を得ることができない。

【００４９】以上のように、本発明によれば、良好な機
械特性を持つレンズアクチュエータを実現することが可
能となる。本発明においては請求項２に記載し、図２お
よび図３に示すように平板弾性体５の一端に固定されて
いる図１(b) に示す中間ホルダ４のコイル取り付け部4c
に設けたコイル4dおよびマグネット18とヨーク19からな
る平板弾性体５を駆動する駆動手段を、レンズホルダ２
の垂直部に設けたコイル2aおよびマグネット８とヨーク
９からなる平行平板弾性体３を駆動する駆動手段とこの
平行平板弾性体３と中間ホルダ４の取り付け部4aとの間
に、Ｙだけ位置をずらせて配置しているので、駆動点と
可動部の重心とを近づけることができ、レンズの光軸方
向に垂直な面内の一方向にレンズを安定して移動させる
ことが可能となる。

【００５０】本発明においては請求項３に記載し、図５
(a) の平面図に示すように平行平板弾性体３のこのレン
ズホルダ２の取り付け部の中央部及び図１(b) に示す中
間ホルダ４の取り付け部4aの中央部に、この平行平板弾
性体の自由長Ｌの１／５〜１／20の長さの切り欠き部L
を設けている。

【００５１】これらの限定は、コンピュータシミュレー
ションの結果得られたものであり、切り欠き部を設けた
ものと、切り欠き部を設けないものとの比較を図８及び
図９に示す。

【００５２】図８に示すように切り欠き部無しの場合の
一次共振周波数f₁を切り欠き部有りの場合の一次共振周
波数f₂にする10％のｆの低下に対し、図９に示すように
F₁をF₂にする１％程度の減少に抑えることが可能であ
る。

【００５３】ここで、図５に示す幅Ｂ方向の取り付け部
寸法ｂの値は平行平板弾性体の一枚の板厚に対応して決
定すべきものであるから、特に規定していないが、求め
る平行平板弾性体の機械的な一次共振周波数ｆが得られ
るように設定することが可能である。

【００５４】本発明においては請求項４に記載し、図６
に示すようにレンズホルダ２に設けたコイル2aに対向す
るマグネット８とヨーク９とからなる、レンズホルダ２
を光軸方向に移動させる一対の駆動手段が、光軸に垂直
な面内の移動可能方向に並んで設けられているので、こ
の駆動手段に少し位偏りがあっても、対物レンズの移動
に伴って発生する対物レンズの光軸の傾きを抑制するこ
とが可能となる。

【００５５】本発明においては請求項５に記載し、図７
に示すように平板弾性体５を駆動するマグネット38によ
り駆動されるコイル14d を、中間ホルダの接続部14b の
間を接続するベース７と平行なコイル取り付け部14c に
設けているので、対物レンズの光軸に垂直な方向の駆動
において、駆動点を可動部の重心に一致させるようにす
ることが可能となる。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば極めて簡単な構造の変更により、極めて良好な
機械特性を有するレンズアクチュエータを実現すること
が可能となる利点があり、著しい信頼性向上の効果が期
待できるレンズアクチュエータの提供が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例を示す斜視図

【図２】 本発明の第１の実施例を示す平面図

【図３】 本発明の第１の実施例を示す側断面図

【図４】 本発明の平行平板弾性体の形状を示す図

【図５】 本発明の平行平板弾性体の構造を示す図

【図６】 本発明の第２の実施例を示す斜視図

【図７】 本発明の第３の実施例を示す斜視図

【図８】 平行平板弾性体の光軸方向の機械的な一次共
振周波数（ｆ）と振幅との関係を示す図

【図９】 平行平板弾性体の光軸方向に垂直な面内方向
の機械的な一次共振周波数（Ｆ）と振幅との関係を示す
図

【図１０】 従来の光ディスク装置用のレンズアクチュ
エータを示す図

【符号の説明】

１ 対物レンズ、 ２ レンズホルダ、 2a コイル、 ３ 平行平板弾性体、 ４ 中間ホルダ、 4a,14a 取り付け部、 4b,14b 接続部、 4c,14c コイル取り付け部、 4d,14d コイル、 ５ 平板弾性体、 ６ 支持部、 ７ ベース、 8,18,38 マグネット、 9,19,39 ヨーク、 10 立ち上げミラー、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズを保持するレンズホルダと、 該レンズホルダを一端に備え、他端に中間ホルダを備
   え、前記レンズホルダを前記対物レンズの光軸方向に移
   動することが可能な、平行な二枚の平板弾性体からなる
   平行平板弾性体と、 前記中間ホルダを一端に備え、他端を支持部により支持
   され、前記中間ホルダ及び前記平行平板弾性体を介して
   前記レンズホルダを前記対物レンズの光軸方向に垂直な
   方向に移動することが可能な、二枚の平板弾性体からな
   る平板弾性体と、 前記レンズホルダに設けたコイルに対向し、該コイルを
   駆動するマグネットを備えたヨークを一端に、前記支持
   部を他端に備えたベースと、 から構成され、前記レンズホルダが前記対物レンズの光
   軸方向及び前記対物レンズの光軸方向に垂直な方向の二
   つの方向に移動可能なレンズアクチュエータにおいて、 前記平行平板弾性体の幅が、前記平行平板弾性体の自由
   長よりも大なることを特徴とするレンズアクチュエー
   タ。
2. 【請求項２】 前記平行平板弾性体を駆動する手段とは
   独立した別のマグネットとヨークからなる前記平板弾性
   体を駆動する駆動手段が、前記平行平板弾性体を駆動す
   るマグネットとヨークからなる駆動手段と、前記平行平
   板弾性体と中間ホルダの接続部との間に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズアクチュエー
   タ。
3. 【請求項３】 前記平行平板弾性体の前記レンズホルダ
   取り付け部の中央部及び前記中間ホルダ取り付け部の中
   央部に、前記平行平板弾性体の自由長の１／５〜１／20
   の長さの切り欠き部を有することを特徴とする請求項１
   記載のレンズアクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記レンズホルダを光軸方向に移動させ
   る、前記レンズホルダに設けた前記コイルに対向する前
   記マグネットと前記ヨークとからなる駆動手段が、光軸
   に垂直な面内の移動可能方向に並んだ一対の駆動手段か
   らなることを特徴とするレンズアクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記平板弾性体を駆動する手段のマグネ
   ットによる印加磁界の方向が、前記対物レンズの光軸と
   平行であることを特徴とするレンズアクチュエータ。