JPS61137238A - 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
たレーザ光束を光学系により集束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）を形成することにより行なわれる。微
小ノＪ？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１？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
と導き光重、変換により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、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
難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りｒ５　
） 且つコスト高となるという問題もある。

以上の様に比較的長い距離範囲にわたって２次・　元凶
に光学系を高速で移動させることが困難でありコンノ４
クト化が困難であるという問題は、光へ、ドにおける光
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、上記駆動源は磁界と各可動子に付設さ
れ駆動信号電圧の印加され得るコイルとからなり、該コ
イルのうちの一方に駆動信号に重畳して該駆動信号とは
異なる周波数成分を有する信号を印加する手段と該印加
信号に基づき他方のコイルに生ぜしめられる駆動信号と
は異なる周波数成分の信号を検出する手段とを備えてい
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施例を説明
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
施例は光へ、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。各対の可動子２，４はそれらを結ぶ方向（即ち
ｘｌ−ｘ１方向）に対称軸を有する中空円筒体である。

各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なしており、
各可動子２，４は外力が与えられればそれぞれｘｌ−ｘ
、方向に沿って移動することができる。

但し、各対の一方の可動子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
１０１１２の一端が接続されている。どれら平行板バネ
１０ｔ１２はｘｌ−Ｘ２方向に対し斜めになる様に配列
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、Ｘ　１−　Ｘ　１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。こレラに
より、磁石１８とガイド部材６との間にはＸｌ−Ｘ、方
向に垂直な方向の磁界が発生ぜしめられる。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はそれぞれ独立に外部の
電源（図示せず）に接続されている。

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１−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ｘ、−Ｘ、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Ｘｌ−Ｘ、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Ｘ、−
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
３８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１６に到達し、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Ｐにおいて微小ス
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
鏡３８によりｘｌ−Ｘ、方向に偏向せしめられ、１／４
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、ター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２６に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、更にプ
ッシュプ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
トの出力ヲ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。

加算器５０の出力には高周波発振器５４の出力高周波信
号が重畳される。高周波発振器５４の発振周波数は加算
器５０及び減算器５２からの駆動信号に比べ十分に高い
一定値ｆｏＩ／Ｃ設定しておく。

一方、減算器５２とコイル２４とを結ぶ信号綜には高域
透過フィルタ５６を介して増幅器５８が接続されており
、該増幅器５８の出力はトラッキングエラー検出回路４
８へと入力せしめられる。高域透過フィルタ５６は高周
波発振器５４の発振周波数ｆ、程度以上の周波数成分を
透過する様なものである。

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　ｅ　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
−Ｘ、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。同、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の移動量を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Ｘ、−
ｘ２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１Ｂの磁
界によりＸ、−ｘ、方向に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第
２図の状態（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、ｅ１６に入射する光束
はレン）ｅ１６の一部のみしか通過しない。そして、記
録媒体２６による反射光束もし／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４４にも偏りを
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対応した出力が得ら
れる。

一方、高周波発振器５４からの高周波信号がコイル２２
に印加されることに基づき、該コイル２２の周囲には上
記高周波の周波数ｆｏと同一の周波数で変化する交番磁
界が生ぜしめられる。ここで、コイル２２の中心からＸ
ｌ−ｘ、方向に距離Ｘだけ隔てられた位置における磁界
の強さＨは第５図に示される様になる。この交番磁界に
基づき、他方のコイル２４には電磁誘導によって該コイ
ル２４の位置における磁界の強さＨＫ比例する周波数ｆ
、の交周波誘起電圧Ｖ７が生ぜしめられる。

従って、高帯域フィルタ５６から増幅器５８へは該電圧
Ｖ７のみが供給される。従って、該増幅器５８からは基
準状態における２つのコイル２２゜２４間の距離からの
距離ズレ量に対応し即ち上記反射鏡３日とレンズ１６と
の相対的位置関係の基準状態からのズレ量に対応した信
号が出力せしめられる。

かくして、トラ、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つの入力と増幅器５８から
の入力とを適宜演算することにより、トラ、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
定することにより、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の巻き方向を同一としておき
、前述の如く加算器５０の出力に応じた直流電圧をコイ
ル２２に印加し且つ減算器５２の出力に応じた直流電圧
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を常
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制御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御範囲内に
くる様な２つの可動部間の距離となすべく該可動部を移
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とができるた
め、レン−ｅ１６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、−ｘ２方向及び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−Ｘ、
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。

閘、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
る光偏向手段は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、以上の実施例は光へ、ドの対物レンズの駆動に適
用したものであるが、本発明駆動装置はその他の全ての
光学機器の光学系の駆動に適用することができる。

また、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１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、特に対を彦す可動子が同一の向きに移
動する時には犬き力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種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を防止したりでき、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。

（４）２つの可動部間の距離検出のために可動部に特別
の手段を付加する必要はないので、可動部性なうことが
できる。

【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■
−■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図は磁界の強さと距離との関係を示すグラフである
。 ２．４・・・可動子、６・・・ガイド部材、１０　ｔ　
１２・・・連結部材、１６・・・レンズ、１８・・・磁
石、２２゜２４・・・コイル、３８・・・反射鏡。

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、上記駆
   動源は磁界と各可動子に付設され駆動信号電圧の印加さ
   れ得るコイルとからなり、該コイルのうちの一方に駆動
   信号に重畳して該駆動信号とは異なる周波数成分を有す
   る信号を印加する手段と該印加信号に基づき他方のコイ
   ルに生ぜしめられる駆動信号とは異なる周波数成分の信
   号を検出する手段とを備え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。