JPS61198439A - 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浴５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・４タ一ン
列（情報トラ、り）を形成すること忙より行なわれる。

微小ノリ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リ−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ボ、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＼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、また対物レンズ及びコイルを含む可動部はフ
ォーカシング方向及びトラッキング方向く移動可能な様
に独立した２組の板バネにより支持されている。

そして、上記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、キング制御が行な
われている。

〔発明が解決しよ５とする問題点〕 しかして、上記の如き従来の光へ、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且つコ
スト高となるという問題もある。更に、可動部の支持に
板バネを用いているため、低周波数帯域で一次共振や副
共振が生じたり、減衰量が小さく、外乱に対して適正な
７オーカシング状態やトラッキング状態を維持しにぐい
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／ノセクト
化が困難であり更に安定した制御が困難であるとい５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、以上の如き従来技術の問題点を解決す
るものとして、光学系が第１の可動部てより支持されて
おり、該第１の可動部は第２の可動部に対し第１の移動
方向に移動可能な様に支持されており、該第２の可動部
は７レームに対し第２の移動方向に移動可能な様に支持
されており、上記第１の可動部には第１の磁界発生手段
により発生せしめられた第１移動方向を横切る方向の磁
界中において該第１移動方向及び該磁界の方向の双方を
横切る方向に電流を通すための手段が付されており、且
つ上記第２可動部には第２の磁界発生手段により発生せ
しめられた第２移動方向を横切る方向の磁界中において
該第２移動方向及び該磁界の方向の双方を横切る方向に
電流を通すための手段が付さ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
一部切欠斜視図であり、第２図及び第３図はそれぞれそ
の■−…断面図及びｌｌｌ−１断面図である。本実施例
は光学へ、ドの対物レンズ駆動に適用されたものである
。

図において、２は光学系である対物レンズであり、２人
はその光軸であり、該光軸２Ａは２方向を向いている。

対物レン、ｅ２は鏡筒４により固定支持されている。鏡
筒４の上端にはツバ状部６が形成されている。一方、鏡
筒４の下端にはフォーカシング可動子８が付設されてい
る。該可動子８はＹ−Ｚ断面がほぼ逆Ｕ字形をなしてお
り、その中央部が鏡筒４に接続されている。可動子８の
鏡筒４との接続部には開口が設けられており、これによ
り対物し／ズ２のための光路が確保されて匹る。可動子
８にはコイル１０が付されており、該コイルは対物レン
ズ２の光軸２ＡＫ関し対称的に２方向のまわりにｉｔは
正方形に巻かれている。

図において、１２はトラ、キング可動子である。

該トラッキング可動子１２の中央部には２方向のガイド
穴が形成されており、鏡筒４は該ガイド穴に沿って２方
向に摺動可能に支持されている。可動子１２のＸ方向両
端突出部にはコイル１４゜１５が付されており、該コイ
ルはいずれもＸ方向のまわりにほぼ長方形に巻かれてい
る。２つのコイル１４．１５は対物レンズ２０光軸２人
に関し対称的に配置されており、且つ各コイルの特性は
同じである。

可動子１２のＹ方向両端突出部にはそれぞれＸ方向に延
びているガイド軸１６ｅ１７が買通せしめられており、
可動子１２は該ガイド軸に沿ってＸ方向に摺動可能に支
持されている。ガイド軸１６ｔ１７はそれぞれ基板１８
．１９に両端を固定せしめられている。そして、ガイド
軸１６゜１７上には基板１８．１９との間にバネ定数の
極めて小さな圧縮バネ２０．２１が介在せしめられてい
る。これら４つのバネの特性は全て同一である。

基板１８．１９は同一の形状を有し、且つこれらは対物
レンズ２の光軸２Ａに関しＸ方向に対称的に配置されて
いる。

もう１組の同一形状の基板２２　＊　２３が対物レンズ
２の光軸２Ａに関しＹ方向に対称的に配置されている。

４つの基板１８ｒ１９ｐ２２＊２３はそれらの下端部を
基板２４に固定されている。該基板２４の中央部には開
口２４ｍが設けられており、これにより対物レンズ２の
ための光路が確保されている。

第２図に示される様に、基板２２．２３はそのＹ−Ｚ断
面がほぼＵ字形をなしており、その一方の垂直面の内側
にそれぞれ特性が同一の永久磁石２６．２７が固定され
ている。基板２２１２３の　　“他方の垂直面は下方か
ら７オーカシング可動子８　　・・の内側へと延びてい
る。

また、第３図に示される様に、基板１８１１９の上部は
そのＸ−２断面がほぼコの字形をなしており、その上下
両水平面の内側にそれぞれ特性が同一の永久磁石２８ａ
ｔ２８ｂｔ２９ａｔ２９ｂが固定されている。そして、
永久磁石２８＆。

２８ｂ間にはトラッキング可動子１２のＸ方向の一方の
突出端部が位置しており、また永久磁石２９ａ＊２９ｂ
間にはトラッキング可動子１２のＸ方向の他方の突出端
部が位置している。

伺、本実施例装置において、トラッキング可動子１２に
は、ガイド軸１６．１７に沿っての摺動性を向上させる
ため、該ガイド軸１６，１７との摺動部分に含油ベアリ
ング３．０　、３１が圧入されている。

また、本実施例装置において、基板１８　ｔ　１９ｔ２
２　＄　２３はいづれも磁性体により構成されているの
で、永久磁石２６ｓ２７ｔ２８ａｔ２８ｂ２９　ｍ　？
　２９　ｂにより生ぜしめられる磁束は、第２図及び第
３図において点線で示される様になる。

以上の本実施例装置において、第２図に示される様に、
７オーカシング可動子８上に巻かれたコイルｌＯに電流
Ｉｌを通すことにより、基板２２０２つの垂直面間にあ
るコイル部分と基板２３の２つの垂直面間にあるコイル
部分とに２方向に同一の向きで且つ同一の大きさのロー
レンツ力が作用して、該コイル１０、フォーカシング可
動子８及び鏡筒４を含む第１の可動部が２方向の力を受
けて移動する。

また、第３図に示される様に、トラッキング可動子１２
のＸ方向端部突出部に巻かれたコイル１４ｔ１５に電流
Ｉ２を通すことＫより、磁石２８ａｓｚｓｂ間にあるコ
イル部分と磁石２９　ｍ。

２９ｂ間にあるコイル部分とにＸ方向に同一の向きのロ
ーレンツ力が作用して、該コイル１４゜１５及びトラッ
キング可動子１２を含む第２の可動部がＸ方向の力を受
けて移動する。伺、この際に第２の可動部とともに第１
の可動部もＸ方向に移動することはもちろんである。

コイル１０への通電を停止した状態においては第１可動
部は自重により鏡筒４のツバ状部６がトラッキング可動
子１２の上端により係止される最下位置に存在し、コイ
ル１０への通電が行なわれるとローレンツ力と重力及び
鏡筒４とトラッキング可動子１２との摩擦係数で決定さ
れる運動方程式に従って移動を開始する。また、第１可
動部の最上位置はフォーカシング可動子８がトラッキン
グ可動子１２の下部処より係止される位置である。

また、コイル１４ｔｘ５への通電を停止した状態におい
ては、第２可動部はガイド軸１６．１７上の４つのバネ
２０１２１．・・・の作用により該ガイド軸１６．１７
の中央に位置し、コイル１４゜１５への通電が行なわれ
ると、ローレンツ力と各バネの圧縮力とが釣合う位置ま
でＸ方向に沼って移動して停止する。

かくして、コイル１０への通電の量及びその方向を適宜
設定することにより第１可動部の２方向の移ａｔをコン
トロールしてフォーカシング制御を行なうことができ、
またコイル１４．１５への通電の量及びその方向を適宜
設定することにより第２可動部のＸ方向の移動量をコン
トロールしてトラッキング制御を行なうことができる。

また、本実施例装置によれば、第２可動部をかなりのス
トロークにわたりてＸ方向に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も可能である。

本実施例によれば、第１可動部は第２可動部に対して摺
動により移動可能であるので、共振要素は鏡筒４やトラ
ッキング可動子１２の弾性だけであるから、第１可動部
の移動の共振周波数は極めて高く、このためフォーカシ
ング制御系の帯域において共振を生ずることがなく安定
したフォー力シングサー？制御が可能になる。更に、コ
イル１０と磁石２６，２７との間は構造上近接させるこ
とが可能であるから容易に感度を向上させることができ
る。

また、本実施例によれば、第２可動部はガイド軸ｔ６　
ｔ　ｉ７に対して摺動により移動可能でありバネ２０，
２１１・・・のバネ定数も小さいので、バネに起因する
低域での共振は極めて小さい。従って、共振要素はトラ
ッキング可動子１２などの弾性だけであるから、第２可
動部の移動の共振周波数は極めて高く、このためトラッ
キング制御系の帯域において共振を小さくすることがで
き安定したトラッキングサーボ制御が可能になる。更に
、コイル１４と磁石２８ｍ＋２８ｂとの間及びコイル１
５と磁石２９　ａ　＋　２９　ｂとの間は構造上近接さ
せることが可能であるから容易に感度を向上させること
ができる。

上記実施例における圧縮バネ２０＊２ｉ、・・・のかわ
りにゴムを用いてトラッキングサーボ制御系の減衰定数
を増加させることもできる。また、バネやゴム等の手段
を用いることなく、対物レンズ２のＸ方向の位置を検出
する相対位置センサーからの位置信号や、光学ヘッドの
全光学系における対物レンズ２０光軸ずれに基づくトラ
ッキングエラー信号中のオフセット信号を検出して、こ
れらに基づき対物レンズ２を中立点付近に保持すること
も可能である。この場合には第２可動部の移動の共振周
波数は極めて高くなり、このためトラッキングサーボ制
御系の帯域付近では共振を生ずることがなくなり、より
安定した制御が可能になる。

また、上記実施例において、コイル１４　、１５の中空
部へとそれぞれ基板１８．１９からヨークを突設せしめ
ることにより、コイルｉ４．ｔ５を貫く磁束密度を増加
させることができる。

更に、以上の実施例において、第２可動部の移動ガイド
のための２本のがイド軸のうち１本とトラッキング可動
子１２とｔ−精密はめあいにて取付は他の１本とトラッ
キング可動子１２とを比較的粗いはめあいにて取付けた
り、更にガイド軸に対するトラッキング可動子１２の取
付けを３点ガイド方式としたりすることにより、装置組
立て上及び部品加工上の困難を低減することができる。

上記実施例においては第１の移動方向が７オーカシング
方向であり第２の移動方向がトラッキング方向であるが
、本発明においてはこれら上進にすることもできる。即
ち、対物レンズ２の光軸２人の方向をＸ方向として配置
することにより。

第１移動方向をトラッキング方向とし第２移動方向をフ
ォーカシング方向とすることができる。

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モヨ
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。

〔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
めることができる。

（３）２つの可動部の支持に板バネを使用する必要はな
いので、各可動部の移動暗中外乱があるときに生ずる共
振を小さくすることができ効率的な移動を行なうことが
可能となる。

（４）構造上、通電手段と磁界発生手段とを近接させる
ことが可能であるので感度向上が容易であり且つ小型化
が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一部切欠斜視図であり、第２図及
び第３図はそれぞれそのＩｆ−Ｉｆ断面図及び■−■断
面図である。 ２：対物レン）ｅ、４：鏡筒、８：７オーカシング可動
子、１０：コイル、１２ニドラツキング可動子、１４．
１５：コイル、１６ｔ１７：、ガイド軸、１８１１９，
２２，２３，２４：基板、２６゜２７＋２８ｍ＋２８ｂ
ｔ２９−ａｔ２９ｂ：永久磁石。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学系が第１の可動部により支持されており、該
   第１の可動部は第２の可動部に対し第１の移動方向に移
   動可能な様に支持されており、該第２の可動部はフレー
   ムに対し第２の移動方向に移動可能な様に支持されてお
   り、上記第１の可動部には第１の磁界発生手段により発
   生せしめられた第１移動方向を横切る方向の磁界中にお
   いて該第１移動方向及び該磁界の方向の双方を横切る方
   向に電流を通すための手段が付されており、且つ上記第
   ２可動部には第２の磁界発生手段により発生せしめられ
   た第２移動方向を横切る方向の磁界中において該第２移
   動方向及び該磁界の方向の双方を横切る方向に電流を通
   すための手段が付されていることを特徴とする、光学系
   駆動装置。
2. （２）光学系が第１移動方向または第２移動方向に光軸
   を有する、特許請求の範囲第１項の光学系駆動装置。