JPS61137229A - 光学系駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学系を移動させるための駆動装置に関し、特
に光学系を２次元的に移動させることのできる駆動装置
に関する。この様な駆動装置は、たとえば光学的情報記
録再生装置において記録媒体へ光学的に情報を記録した
り記録媒体から光学的に記録情報を読出したりする際に
用いられる光ヘッドに有効に適用される。

〔従来の技術〕

各種の光学機器において必要に応じ全光学系またはその
一部の光学系を移動させることが行なわれ、この様な移
動により光路を変化させ所望の結像関係を得ることがで
きる。

光学系の移動は、物体が光軸方向に移動する場合におけ
るフォーカシング即ち光軸に沿う方向の移動として実現
される場合と、物体が光軸と垂直の方向に移動する場合
の追従であるトラッキング即ち光軸と垂直の方向の移動
として実現される場合とがある。

この様な光学系移動の具体例として、光学的情報記録再
生装置の光ヘッドをあげることができる。

光学的情報記録再生装置においては、光源から発せられ
たレーザ光束全光学系により來来せしめてディスク等の
記録媒体に照射し、この際光束に光学的変調をかけてお
くことにより、該記録媒体に情報が記録される。この情
報記録はディスク状記録媒体の場合には該記録媒体を回
転させながら同心円状またはラセン状に微小パターン列
（情報トラック）全形成することにより行なわれる。微
小・母ターンとしては使用する記録媒体の種類に応じて
凹凸、穴の有無、光反射率の変化または磁化の方向等が
用いられる。

記録媒体に記録された情報の再生時には、記録媒体の記
録パターン−に対し一定の強さの光束を照射し該記録パ
ターンにより変調された光束を光学系により受光素子へ
と導き光電変換によυ記録情報の再生が行なわれる。

以上の様な光学的情報の記録または再生のための対物光
学系を含むものとして光ヘッドが用いられる。

ところで、光学的情報記録再生においては記録ノ４ター
ンが微小であるため、光ヘッドによる記録・媒体への光
束照射は十分な合焦状態が得られる様に行なわれること
が必要であり且つ再生時においては光スポットが情報ト
ラックに十分に追従することが必要である。そこで、光
ヘッドにおいては記録媒体へのフォーカシング状態とト
ラッキング状態とを常時検出してこれらが適正範囲から
逸脱しそうになった場合に光ヘッドの光学系またはその
一部を移動させて適正なフォーカシング状態及びトラッ
キング状態を維持するための制御が行なわれている。

この様なフォーカシング制御及びトラッキング制御のた
め、従来の光ヘッドにおいては各々独立にフォーカシン
グ制御駆動手段とトラッキング制御駆動手段とが設けら
れていた。各駆動手段は対物レンズに固定されたコイル
と該コイルの位置に磁界を発生させるための磁石とを有
しており、該コイルへの通電量をコントロールすること
によりフォーカシング制御及びトラッキング制御が行な
われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかして、上記の如き従来の光ヘッドにおいては情報ト
ラックへのアクセスは上記コイル及び磁石を含む比較的
重量の大きな駆動手段を含めて全体を他の駆動手段を用
いて移動させることにより行なわれている。このため、
アクセス時の可動部分の重量が大きく高速アクセスが困
駿であるという問題がある。また、上記の様な従来の光
ヘッドにおいては多くの駆動手段を必要とするため、部
品点数が多くなり、この結果大きさが大きくなシ且つコ
スト高となるという間頌もある。

以上の様に比較的長い距離範囲にわたって２次元的に光
学系を高速で移動させることが困難でありコンパクト化
が困難であるという問題は、光ヘラＰにおける光学系の
駆動に限らず、光学系の２次元的移動を駆動するための
装置全体において存在する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、以上の如き問題点を解決し、比較的簡
単な構成で光学系を２次元的に所望の距離高速に移動さ
せることのできるものとして、少なくとも１対の可動子
がそれらを結ぶ方向に沿って駆動源により独立に移動可
能な様に配設されており、各可動子にはそれぞれそれら
を結ぶ方向に対し斜めの方向に延びている連結部材の一
端が接続されており、各連結部材の他端により光学系が
支持されており、各連結部材に接続されている可動子を
含む２つの可動部の間の距離を検出するための手段が備
えられていることを特徴とする、光学系駆動装置が提供
される。

〔実施例〕 以下、図面を参照しながら本発明の具体的実姉例を説明
する。

第１図は本発明による光学系駆動装置の一実施例を示す
平面図であり、第２図はその■−■断面図である。本実
施例は光ヘッドの対物レンズ駆動に適用されたものであ
り、第２図においては光ヘッドの全光学系が概略的に付
記されている。

第１図及び第２図において、２．４は１対の可動子であ
り、本実施例においては２対の可動子２゜４が用いられ
ている。６対の可動子２，４はそれらを結ぶ方向（即ち
Ｘｔ　　−ｘ２方向）に対称軸を有する中空円筒体であ
る。６対における各可動子２．４はｘ、−Ｘ、方向に一
直線状に延びて平行に配置された２本のガイド部材６に
よりそれぞれ貫通されている。該ガイド部材６は可動子
２．４の中空円筒形状と対応する形状の外形を存してお
り、各可動子２，４は外力が与えられればそれぞれＸｌ
−Ｘ！Ｙ方向沿って移動することができる。

但し、６対の一方の可動子２どうしは接続部材８により
接続されており他方の可動子４どうしは接続部材９によ
り接続されている。従って、２つの可動子２と接続部材
８とで１つの可動体が構成され、同様に２つの可動子４
と接続部材９とで他の１つの可動体が構成される。

接続部材８．９にはそれぞれ連結部材である平行板バネ
１０．１２の一端が接続されている。これら平行板バネ
１０．１２はＸｌ−Ｘ２方向に対し斜めＩｃなる様に配
列されており、またこれら平行板バネ１０．１２の接続
部材接続端部と反対側の端部には光学系支持部材１４が
固定されている。

そして、該支持部材１４により光学系である対物レンズ
１６が固定支持されている。Ｙは対物レンズ１６の光軸
であり、ＸＬ　　−Ｘ２方向に垂直である。

可動子２，４の近傍には磁界発生用の磁石１８が配置さ
れており、２０はヨークである。また、ガイド部材６は
磁性体で出来ており、磁路の一部を形成する。これらに
より磁石１８とガイド部材６との間にはＸｌ−Ｘ２方向
に垂直な方向の磁界が発生せしめられる。一方、可動子
２，４の外周面にはそれぞれコイル２２．２４が巻かれ
ており、該コイル２２．２４はそれぞれ独立に駆動源に
接続される。

２６は光学的情報記録媒体である光ディスクであり、Ｙ
方向と垂直な面内において駆動モーター２８により駆動
回転せしめられ、光軸Ｙと交わる位置Ｐにおいては情報
トラックがＸｌ−Ｘ２方向と垂直の方向に走行する様に
回転している。

第２図において、３０は光源である半導体レーザーであ
り、該光源３０から発せられた発散光はコリメーターレ
ンズ３２によりＸｔ−Ｘｚ方向に沿う方向に進行する平
行光束とされる。該平行光束のうち特定偏光面を有する
直線偏光のみが偏光ビームスプリッタ−３４を透過直進
し、更に１／４波長板３６により円偏光とされる。

一方、接続部材９には光偏向手段である平面反射鏡３８
が付設されている。該反射鏡３８はその反射面がｘｌ−
ｘ、方向及びＹ方向のいづれに対しても４５度の角度を
なす様に配置されている。

従って、１／４波長板３６を通過した平行光束は反射鏡
３Ｂにより反射せしめられて光軸Ｙに沿った平行光束と
して対物レンズ１６４ｃ到達し、該対物レンズ１６によ
り集束せしめられ、ディスク２６の位置ＰＩＣおいて微
小スポットを形成する。

ディスク２６の位置Ｐにおいて反射された光束は対物レ
ンズ１６によりＹ方向に進行する平行光束とされ、反射
＠３８によυＸｔ−Ｘ、方向に偏向せしめられ、ｌ／４
波長板３６により該１／４波長板３６へ光源側から入射
せしめられる光束の偏光面とは直交する偏光面をもつ光
束とされ、ビームスプリッタ−３４により反射せしめら
れ、集光レンズ４０及びシリンドリカルレンズ４２を通
過せしめられて、光検出器４４たとえば４分割光検出器
に入射せしめられる。かくして、光検出器４４により、
記録媒体２６１Ｃ記録された記録情報を得るとともに、
非点収差法によりフォーカシングエラー信号を得、更に
ブツシュゾル法によりトラッキングエラー信号を得るこ
とができる。

４６はフォーカシングエラー信号検出回路である。該検
出回路４６には、４分割光検出器４４の４つのセグメン
トの出力をフォーカシングエラー信号検出用に２つにグ
ループ化したもののそれぞれが入力せしめられる。また
、４８はトラッキングエラー信号検出回路である。該検
出回路４８には、４分割光検出器４４の４つのセグメン
トの出力をトラッキングエラー信号検出用に２つにグル
ープ化したもののそれぞれが入力せしめられる。

５０は加゛算器であり、上記検出回路４６．４８（ｌＯ
） の出力（即ちフォーカシングエラー信号及びトラッキン
グエラー信号）が加算され、これに基づきコイル２２に
電圧が印加される。一方、５２は減算器であり、上記ト
ラッキングエラー信号検出回路４８の出力から上記フォ
ーカシングエラー信号検出回路４６の出力が減算され、
これに基づきコイル２４に電圧が印加される。

接続部材９には該接続部拐９と他方の接続部材８との距
離を検出するための手段である反射型フォトカプラー５
４が付設されている。該カプラー５４は、内蔵光源から
接続部材８へと傾きをもって元ビームを照射し、その反
射ビームを適宜の開口を有する受光器に導き、その受光
ビームのケラレ量に基づき接続部材８との距離全検出す
ることができる。

トラッキングエラー信号検出回路４８には、フォトカプ
ラー５４の検出信号が入力せしめられる。

ここで、フォトカプラー５４はトラ７ヤングが正確に行
なわれている場合（基準状態）の２つの接続部材８．９
間の距離を検出した場合に出力がＯとなり、該基準状態
における距離からの距離ズレ量に対応した出力が得られ
る様に調整されている。

第３図及び第４図は本実施例の光学系駆動装置の動作を
説明するための部分断面図である。

第３図においてはコイル２２．２４に同方向の直流電流
を流すことにより、各コイル２２　、２４は磁石１８に
より発生せしめられた磁界との相互作用の結果、ＸＬ−
Ｘ２方向において同一の向きの力を受ける。かくして可
動子２．４はガイド部材６にガイドされて同一の向きに
移動せしめられる。尚、各コイル２２．２４の特性を適
宜設定しておくことにより、同一時間の通電で４つの可
動子２．４の移動量全同一とすることができ、この場合
には対物レンズ１６はトラッキング方向（即ちｘｌ−ｘ
２方向）にのみ移動しフォーカシング方向には移動しな
い。

第４図においてはコイル２２．２４に逆方向の直流電流
を流すことにより、各コイル２２　、２４は磁石１８の
磁界によすＫｌ−Ｘｔ力方向おいて逆向きの力を受ける
。かくして可動子２，４は連結部材１０．．１２の弾性
力とつりあう位置までガ゛イド部材６，８にガイドされ
て逆向きに移動せしめられる。この場合にも４つの可動
子２，４の移動量を同一とすることができ、かくして対
物レンズ１６はフォーカシング方向にのみ移動しトラッ
キング方向には移動しない。

第４図においては連結部材１０．１２が変形しており、
従って接続部材９に固設されている反射鏡３８とレンズ
１６との位置関係が変化し、光源側からの入射光束が基
準状態において必要最小限のものである場合には、光源
側からレンズ１６に入射する光束はレンズ１６の一部の
みしか通過しない。そして、記録媒体２６による反射光
束もレンズ１６の光軸Ｙに対し偏りをもって進行し、こ
の結果光検出器４ｔｌＣも偏りをもって入射することに
なる。そして、トラッキングが正確に行なわれていると
すると、トラッキングエラー信号検出回路４８からは反
射鏡３８とレンズ１６との相対的位置関係の基準状態か
らのズレ量に茹応した出力が得られる。一方、フォトカ
プラ−５４からも上記基準状態からのズレ量に対応する
出力即ち基準状態における２つの接続部材８．９間の距
離からの距離ズレ量に対応する出力が得られる。従って
、トラッキングエラー信号検出回路４８において上記光
検出器４４からの２つの入力と７オトカプラー５４から
の入力とを適宜演算することにより、トラッキングエラ
ー信号検出回路４８の出力に２つの可動部の間の距離の
変化そのものに基づく誤差が入るのを防止することがで
きる。

かくして、本実施例装置によれば、各可動子２゜４に巻
かれたコイル２２．２４に印加する直流電圧の大きさ及
びそのコイル巻き方向に対する電圧の印加方向を適宜設
定することによｐ１対物レンズ１６をその光軸方向及び
それに垂直な方向に関し２次元的に移動させることがで
き、これにより光学的情報記録再生装置のトラッキング
制御及びフォーカシング制御を同時に行なうことができ
る。

本実施例装置においては、上記トラッキング制御及びフ
ォーカシング制御は具体的には次の様にして行なわれる
。即ち、コイル２２．２４のＳき方向を同一としておき
、前述の如く加算器５０の出力に応じたＷ流電圧をコイ
ル２２に印加し且つ減算器５２の出力に応じた直流重圧
をコイル２４に印加する。これにより、レンズ１６のフ
ォーカシングエラー及びトラッキングエラーを打消す様
に可動子２，４が移動せしめられる。

本実施例装置においては、２つの可動部の間の距離全常
時検出できるので、何らかの外力によりレンズ１６がフ
ォーカシング方向に適正側倒範囲を越えて移動しそうな
場合または移動した場合には上記検出距離に基づきレン
ズ１６がフォーカシング方向における適正制能ｊ範囲内
にくる様な２つの可動部間の距離となすべく該可動部全
移動させることができる。また、レンズ１６のフォーカ
シング方向の移動距離よりもこれに対応する２つの可動
部間の移動による距離変化量を大きくとるこトカできる
ため、レンズ１６のフォーカシング位置を正確に検出す
ることができる。

また、本実施例装置によれば、対物レンズ１６をかなり
のストロークにわたってＸ＋−Ｘｚ力方向びＹ方向に沿
って移動させることができ、情報トラックへのランダム
アクセスが可能である。

また、本実施例装置においては、光源側からＸｌ−Ｘ２
方向に沿って進行する光束を反射鏡３８により対物レン
ズ１６へと偏向せしめているので、可動子２．４が移動
しても光源側からの平行光束は常に対物レンズ１６へと
入射せしめられ、情報トラックへのランダムアクセスの
様な比較的長い距離の移動の際にも光源を移動させなく
てすむ。

尚、以上の実施例においては連結部材として平行板バネ
が用いられているが、本発明駆動装置における連結部材
としては可動子と光学系とを適宜の曲げ弾性を有しつつ
連結するものであれば全て使用し得る。更に、本発明装
置においては、可動子の駆動を停止した状態にて可動子
の位置を維持できる様になっている場合には、連結部材
としては両端にて単なるヒンジにより接続する様なもの
を用いてもよい。

更に、以上の実施例においては光偏向手段として１枚の
平面反射鏡が使用されているが、本発明駆動装置におけ
る光偏向手段１−１：２枚以上の反射鏡の組合せによる
ものやプリズム等の２以上の反射面を有するもの、更に
は反射以外の屈折その他の光偏向によるものであっても
よい。

以上の実施例においては駆動される光学系が対物レンズ
である場合を示したが、本発明駆動装置により駆動され
る光学系は対物レンズに限定されるものではないことは
もちろんであり、全光学系の少なくとも一部を構成する
光学系構成部分であればよく、凸レンズ以外のたとえば
凹レンズ、反射鏡またはプリズム等であってもよい。

更に、以上の実施例は光ヘッドの対物レンズの駆動に適
用したものであるが、本発明駆動装Ｗはその他の全ての
光学機器の光学系の駆動に適用することができる。

また、以上の実施例においては２つの可動部の間の距離
を検出するための手段として反射型フォトカプラーが用
いられているが、本発明装置における該検出手段はこれ
に限定されることはなく、他の光学的、電気的−１′た
は機械的手段捷たけそれらを組合わせたものを適宜用い
ることができる。

第５図及び第６図はこの様な距離検出手段の具体例全示
す図である。

第５図においては透過型のフォ）　力ｆ　ラ−５６が示
されている。この場合には該フォトカプラー５６が固定
されている接続部材９でない方の接続部材８には遮光体
５８が固設されており、カプラー５６の内蔵光源からの
光ビームが受光器へと入射せしめられる光路中に該遮光
体５８が配置せしめられている。そして、２つの接続部
材８．９間のＸ、−Ｘ、方向の距離変化にもとづき遮光
体５８による光ビームの遮光量が変化して受光器に入る
光量が変化し、かくして距離変化量全検出することがで
きる。

第６図においては、距離検出手段として機ｂｉ　−電気
的手段を用いた例が示されている。即ち、一方の接続部
材９にはｘｔ　　−Ｘ２方向に接続部材８の方に向って
延びているバー６０が固定されており、該パー６０は接
続部材８に設けられた貫通孔に対し摺動可能に貫通して
いる。パー６０としては所定の抵抗率を有する材料が使
用される。接続部材８内には所定の位置においてパー６
０と摺接可能な接点６２が設けられておシ、該接点６２
とパー６０の接続部材９側の端部との間に一定の電圧を
印加するための電源回路が接続されている。

該回路には電流計６４が備えられており、これにより接
続部材８内の接点６２位置に対応する部分と接続部材９
　（１１１１の端部との間のパー６０の長さに対応し従
って２つの可動部間の距離に対応する電流値が検出され
る。かくして、電流計６４により検出される電流値から
２つの可動部間の距離が求められる。

上記実施例においては可動子２，４の駆動力としてコイ
ル２２．２４と磁石１８とを用いているが、本発明駆動
装置における可動子の移動のための駆動力としては上記
実施例のものに限定されることはなく、他の電磁的手段
や静電的手段、圧電的手段、機械的手段等の他の適宜の
駆動力発生手段を用いることができる。

また、上記実施例においては可動子が２対用いられてい
る場合が示されているが、本発明装置においては可動子
が１対あるいは３対以上であってもよい。

〔発明の効果〕 以上の如き本発明装置によれば、次の様な効果が得られ
る。

（１）可動部分が少なく且つかなりの距離にわたって光
学系を２次元的に移動させることができる。

（２）　　可動部分の重量が比較的小さいため移動速度
を高めることができ、特に対をなす可動子が同一の向き
に移動する時には大きな加速度を得ることができる。

（３）２つの可動部の間の距離を精度よく検出すること
ができるので、光学系移動の際に各検出系において生ず
る誤差の発生を演算により打消すことが可能となり、ま
たこの検出信号を用いて光学系の駆動のダンピングを行
なったり適正移動範囲外への逸脱全防止した）でき、こ
れにより円滑且つ適正な駆動を実現することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の平面図であり、第２図はそのｌｌ
−１断面図である。 第３図及び第４図は本発明装置の動作状態における部分
断面図である。 第５図及び第６図ばいづれも可動部間の距離を検出する
ための手段の概略説明図である。 ２．４・・・可動子、６・・・ガイド部材、１０．１２
・・・連結部材、１６・・・レンズ、１８・・・磁石、
２２゜２４・・・コイル、３８・・・反射釧、５４．５
６・・・距離検出手段。 代理人　弁理士　　山　　下　　積　　平第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１対の可動子がそれらを結ぶ方向に沿
   って駆動源により独立に移動可能な様に配設されており
   、各可動子にはそれぞれそれらを結ぶ方向に対し斜めの
   方向に延びている連結部材の一端が接続されており、各
   連結部材の他端により光学系が支持されており、各連結
   部材に接続されている可動子を含む２つの可動部の間の
   距離を検出するための手段が備えられていることを特徴
   とする、光学系駆動装置。
2. （２）光学系が１対の連結部材の方向により決定される
   面内において１対の可動子を結ぶ方向に垂直の方向に光
   軸を有する、特許請求の範囲第１項の光学系駆動装置。
3. （３）可動子の移動をガイドするためのガイド部材が設
   けられている、特許請求の範囲第１項の光学系駆動装置
   。
4. （４）可動子のうちの一方にガイド部材と平行の光束を
   光学系へと導くための光偏向手段が固設されている、特
   許請求の範囲第３項の光学系駆動装置。