JPS61139942A - 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
シ記鋒媒体から光学的に記録情報を読出したシする際に
用いられる光べ、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給量関係を得ろことがで
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、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列として、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
たレーデ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Ｋよシ、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、り）を形成することにより行なわれる。微
小ノ譬ター／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７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パターン
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、
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
グ制御駆動手段とドラッギ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
しておシ、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
品点数が多くなシ、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、光ヘッ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
おり、対の可動子を結ぶ方向に対する２つの連結部材の
方向のなす角がいづれも４５度である場合の対のコイル
の中心間の距離Ｘと各コイルの直径Ａと各コイルの長さ
Ｌとの間に ｘ　：　Ａ　：　Ｌ＝１　：　０．６〜２．５　：　０
．５〜０．９の関係が成り立つことを特徴とする。光学
系駆動装置が提供される。

〔実施列〕

以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施列を説明
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
施列は光ヘッドの対物レンズ駆動に適用されたものであ
シ、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、本実施列においては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
Ｘ、−Ｘ、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Ｘｌ−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ＸビＸ、
方向に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７□ゎアおシ、ヵ
。いゎイ４５．い□続うオ　　　１９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
１０．４２の一端が接続されている。これら平行板バネ
１０．１２はＸｌ−Ｘ、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６Ｄ、Ｘｔ−Ｘ、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。これらＫよυ可動子２
，４の位置にはＸ、−Ｘ、方向に沿う方向の磁界が発生
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２２．２
４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シ、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−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υＸ、−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、ター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＠＠３
８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？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によりＸニーＸ、方向に偏向せしめられ、１／
４波長板３６により該１／４波長板よ６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７オ一カシングエラー信号を得、更に
プツシニブ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：、−＃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７オ一カシン
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ｆ０に設定しておく。

一方、減算器５２とコイル２４とを結ぶ信号線には高域
通過フィルタ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。高域通過フィルタ５６は高周
波発振器５４の発振周波数ｆ０程度以上の周波数成分を
通過する様なものである。

第３図及び第４図は本実施列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−Ｘ
、方向において同一の向きの力を受げる。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
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Ｘｌ−Ｘ、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が変形しておシ、
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に対し偏シを
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、高周波発掘器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ｆ０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
、−Ｘ、方向に距離Ｘだ汁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Ｈに比例する周波数１
０の交周波誘起電圧ｖｆが生ぜしめられる。従って、高
域通過フィルタ５６から増幅器５８へは該電圧ｖｆ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信号が出
力せしめられる。

かくして′、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つの入力と増幅器５８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。

本実施列装置においては、可動子に付設された対をなす
コイル２２．２４間の距離と該コイル２２．２４の直径
及び長さとの間に所定の関係がある。

即ち、第２図に示される基準状態においでＸ、　−Ｘ、
方向と連結部材１０．１２とのなす角がいづれも４５度
であるとし、この状態におけるコイル２２．２４の中心
間の距離がｘｏであるとする。

そして、コイル２２．２４はいづれも直径Ａであり長さ
Ｌであるとする（これらの関係を第６図に概略的に示す
）。そして、本実施列装置においてはｘ、　：　Ａ　：
　Ｌ＝１　：　１．６　：　０．７の関係が成シ立つ。

次に、Ｘ、：Ａ：Ｌの比を種々変更した場合の特性に関
し説明する。

第７図は！、　：　Ｌ＝１　：　０．７を維持しながら
Ａをｘｏに対し０．６及び２．５に設定した場合の・−
Ｈ％性　　　１を示すグラフである。これにより、Ｘの
実質上の可動範囲であろｘｌ　（２つの可動子２．４が
接触する位置）〜ｘ、（２つの連結部材がＸ、−Ｘ、方
向に延び切る位置）において、Ａを小さくすると感度は
向上するが直線性は低下し、一方Ａを大きくすると感度
は低下するが直線性は向上することが分る。

第８図はＸ６　：　Ａ＝１　：　１．６を維持しながｃ
ｙＬをｘｏに対し０．５及び０．９に設定した場合のｘ
−Ｈ％性を示すグラフである。これにより、ｘ１〜ｘ２
において、Ｌを小さくすると感度は向上するが直線性は
低下し、一方りを大きくすると感度は低下するが直線性
は向上することが分る。

従って、良好な感度と良好な直線性とを得るためには、
ｘｏ、　Ａ　：　Ｌ＝１　：　０．６〜２．５　：　０
．５〜０．９の関係が成シ立てばよい。

かくして、本実施列装置によれば、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７オーカシング制御を同時に行なうことができ
る。

本実施列装置においては、上記トラ、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７
オ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。

本実施列装置においては、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。

更に、本実施例装置においては、２つのコイル２２．２
４の配置をｘ−’Ｈ特性の感度及び直線性が良好となる
様に設定しているので、トラッキングエラー信号検出回
路４８における演算が容易になる。

また、本実施り１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Ｘｌ−Ｘ、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おる。

また、本実施例装置においては、光源側からＸ、−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。

尚、以上の実施列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、以上の実施列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。

以上の実施列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
もちろんであシ、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アってモヨイ。

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、上記実施列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シ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
を高めろことができ、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、可動部の重量を最小
限に維持して可動部間の距離検出を行なうことができる
。

（５）　　対をなすコイルの配置がｘ−Ｈ特性の感度及
び直線性がいづれも良好となる様に設定されているので
、距離検出信号の処理が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の平面図であシ、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
。 第６図は２つのコイルの近傍の部分側面図である。 第７図及び第８図はコイルのｘ−Ｈ特性のグラフである
。 ２．４：可動子、６：ガイド部材、１０　、１２二連結
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おり、対の可動子を結ぶ方
   向に対する２つの連結部材の方向のなす角がいづれも４
   ５度である場合の対のコイルの中心間の距離ｘと各コイ
   ルの直径Ａと各コイルの長さＬとの間に ｘ：Ａ：Ｌ＝１：０．６〜２．５：０．５〜０．９の関
   係が成り立つことを特徴とする、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。