JPS61206935A - 対物レンズ駆動装置 - 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 本発明は光デイスクプレーヤに用いられ、光ディスクに
情報を記録、または再生するための光ピツクアップにお
いて、特にディスクの任意の位置へのランダムアクセス
を高速に行なうことのできる対物レンズ駆動装置に関す
るものである・従来の挽笥１ 近年、ディスク上の任意の位置へのランダムアクセスを
高速に行なう対物レンズ駆動装置が重要視されてきてい
る◎ 以下図面を参照しながら従来のランダムアクセス用対物
レンズ駆動装置の構成について説明する。

第３図（、）において、９はディスク上にレーザ光を絞
シ込む集光レンズで、これにフォーカスサーボの［動用
コイル１０（以下フォーカスコイル１０という）と、ト
ラッキングサーボと、ディスクの半径方向への送りの駆
動を行なうコイル１１（以下トラッキングコイル１１と
いう）が一体に固定されている。１２は移送台で、中心
部に入射光に対して４６°傾いた反射面を持つミラ＝１
３が移送台１２に固定されている。矢印Ａの方向より入
射される略平行なレーザ光は移送台１２にある円形開口
１４を通過し、ミラー１３で上方に反射され、集光レン
ズ９に入射される。１５は可撓性支持部材で、固定部Ａ
１１で鏡筒の上端部Ａ１　に固定され、固定部Ａ２□で
鏡筒の下端部Ａ２に固定される。

可撓性支持部材（以下板バネという）１５は、金属板バ
ネ、ゴム、樹脂等でできており、集光レンズ９を含む鏡
筒部を上下方向に移動可能なように支持する。第３図（
ｂ）に示す移送台１２は、ベアリング１６によってレー
ル１７上を移動する。第３図（Ｃ）に示す磁気回路は、
磁石１８、ヨーク１９からなり、ギャップＢ１．Ｂ２に
フォーカスコイル１゜とトラッキングコイル１１が挿入
される。レール１７の斜面をベアリング１６がころがり
、移送台１２が滑走する。開口２ｏは、略平行なディス
クへの入射光及びディスクからの出射光を通過させるも
のである。

次に、従来の装置の動作について説明する。

第３図（Ｃ）の磁気回路は、フォーカスとトラッキング
だ対し共通であって、磁気ギャップに垂直な方向に磁束
を持つ。フォーカスコイル１０はコイル下部のみがギャ
ップ中に挿入されているため、電磁力は上下に働く。ト
ラッキングコイル１１は、ギャップ部では上下方向に電
流が流れるため、ディスクの半径方向に電磁力が働く。

フォーカス方向は、板バネ１５によって集光レンズ９の
み上下する。板バネ１６はダンピング特性を有すると共
に、上下方向は低い周波数ｆ１、即ち、３０−６０１付
近に共振点を持ち、フォーカス方向の特性は従来のアク
チュエータと同様な特性を示す。この特性を示したのが
第４図（、）である。

一方、本弱来例でのトラッキングとアクセスの動作は通
常の２軸駆動のみのアクチュエータのものとは異なって
いる。

即ち、トラッキングコイル１１によって直接集光レンズ
９に駆動力が働き、板バネ１６を介して移送台１２に駆
動力が働く。従って板バネ１５はトラッキング及びアク
セス方向に対しては、ダンピング特性と共に、ＩＫＨｚ
〜２ＫＨｚという比較的高い共振周波数ｆ２を持つ。ト
ラッキング及びアクセス用のトラッキングコイル１１へ
の入力信号周波数がｆ２より十分低い場合は、集光レン
ズ９と移送台１２は、一体となって働くが、入力周波数
がｆ２より十分大きい場合は、移送台１２は動かず、集
光レンズ９を含む鏡筒部のみが動く、可動部質量をＭ、
入力周波数をｆとすると可動部の振巾Ｘは Ｘ　＝　Ｃ／ｂ４ｆ２ となる。Ｃは入力電圧の振巾に比例した定数である。こ
れは、第４図では直線となる。

ところで、トラッキング方向の可動部質量は、上述のよ
うに低い周波数では、鏡筒部Ｍ１　と移送台Ｍ２の合計
、高い周波数では、鏡筒部のＭｌのみとなるので、振巾
Ｘは第３図０））のように、ｆ２より低い周波数では、
Ｃ／（Ｍ１＋Ｍ２）ｆ２．ｆ２より高い周波数では、Ｃ
／Ｍ１ｆ２となる。従って、トラッキング及びアクセス
方向のアクチュエータの特性は、理想的には位相がｆ２
で持ち上がり、回路で位相補償したのと同じような特性
となることが予想される。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような磁気回路及びコイルの構成
では、フォーカス方向には問題はないが、トラッキング
及びアクセス方向の駆動に関して問題が発生する。

例えば、前述した従来例の駆動部の断面図を示す第５図
で説明すると、トラッキング及びアクセス用コイル１１
は、内側のヨーク１９をとりかこむ状態で構成されてい
るため、コイル１１に電磁力が働く場所は磁石１８から
の磁束を受けるギャップＢ１．Ｂ２に挿入されている面
の一部のみである。従って、集光レンズ９が上方あるい
は下方に駆動された場合は、元の集光レンズ９の位置で
の電磁力を受ける場所と異なる位置に電磁力が働くこと
になる。即ち、フォーカス位置により、トラッキング方
向で受ける電磁力（以下推力という）の位置が刻々と変
化する構造になっている。

集光レンズを含む可動部全体の重心Ｇの位置は常に一定
であり、ドラッギング方向に働く推力の中心位置はフォ
ーカス位置に依存するため、重心Ｇを常に駆動すること
はありえない。

前述のように、推力の中心が可動部全体の重心位置に一
致しない場合には、以下に説明するように非常に大きな
問題になる。

推力の中心が重心位置に一致しない場合、集光レンズを
含む可動部に磁束の方向を軸とする回転モーメントが発
生し、すりこぎ運動が起る。この場合、上下の板バネの
バネ力と可動部の重心位置及び推力の中心位置の関係に
より、その回転モーメントの大きさが異なるが、以下に
４つの場合を想定し、第５図を更に模式化した第６図（
、）　、　（ｂ）　。

（ｃ）　、　（ｄ）で説明する。

第６図（、）は、上下の板バネのトラッキング方向のバ
ネ力Ｋが等しく、初期状態では推力の中心Ａは可動部の
重心Ｇと一致している場合を示す。この状態如おいても
集光レンズが上下振動した際には、前述の磁気回路構成
では推力の中心Ａと重心Ｇの位置が異なってしまうため
、可動部にはすりこぎ運動が発生する。

第６図（ｂ）は、上下の板バネのバネ力には等しいが、
初期状態で推力の中心Ａが可動部の重心Ｇと一致しない
場合を示す。この状態ではフォーカス位置が変化しなく
ても可動部にすりこぎ運動が発生する。

第６図（→は推力の中心Ａと可動部の重心Ｇは一致して
いるが、上下の板バネのバネ力Ｋが異なる場合を示す。

第６図（ｃ）では説明の便宜上、上の板バネのバネ力を
下のバネ力の２倍とし、かつ重心Ｇの位置を上板バネか
ら２．下板バネから２２とした場合を示す。ここで推力
Ｆによる上下板バネに働く抗力をそれぞれＦｌ、Ｆ２と
すると、推力ＦはそれぞれＦ、、Ｆ２に分担されるが、
Ｆ１＝２に・２でＦ２＝Ｋ・２２であるため、Ｆ１＝Ｆ
２になり上下の板バネにかかる力はバランスされ、すり
こぎ運動が発生しない状態が得られる。

しかしながら、この状態でも上下の板バネのバネ乗数が
異なるため、集光レンズが上下移動した際に働く抗力の
バランスがくずれ、第６図（、）に示す状態と同様にす
りこぎ運動が生じる。

条も回転モーメントが発生する状態は、第６図（ｄ）に
示すように、上下の板バネのバネ力Ｋが異なり、更に推
力の中心Ａが可動部の重心Ｇと一致せず、かつ重心位置
を板バネのバネ力に無関係に配置した場合である。

第６図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）　、　（ｄ）で
説明したように、従来の磁気回路構成では、上下の板バ
ネのバネ力と可動部重心位置及び推力の中心位置の関係
をどのように選択しても、集光レンズに働くすりこぎ運
動の大きさに多少の差はあっても全くなくすることは不
可能である。

次に前述した集光レンズのすりこぎ運動がトラッキング
方向の駆動特性におよぼす影響を説明する。

トラッキング方向に対する板バネの共振周波数ｆ２の現
われ方について、説明の便宜上、ｆ２付近の位相特性の
みを拡大したものを第７図に示す。

図中の（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）　、　（ｄ）は
、第６図の（、）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　。

（ｄ）にそれぞれ対応し、いずれも、位相遅れとなって
現われる。従って、トラッキングサーボのゲインを十分
に上げることができなくなり、対物レンズ駆動装置とし
ての基本的な問題となって現われる。また、上下板バネ
のバネ力、推力の中心、重心位置の各条件の微少な差異
だより、位相特性にバラツキを生じたり、特異な場合に
は位相特性に２山特性が現われることもあり、不安定要
素を含むものである。

本発明は上記問題点に鑑み、集光レンズのすりこぎ運動
をなくし、常に安定した位相特性を得、トラッキングサ
ーボ特性を向上させるランダムアクセス用対物レンズ駆
動装置を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 トラッキングコイルに発生する推力の中心が、常に集光
レンズを含む可動部全体の重心位置とほぼ一致するよう
に磁気回路を構成し、更に、フォ−カス駆動のだめの上
下２つの板バネのバネ力を等しくし、かつ、２つの板バ
ネの固定位置のほぼ中心に可動部全体の重心位置を設定
するものであるＯ 作　　用 本発明は前述した構成によって、従来の集光レンズに発
生するすシこぎ運動をなくすることができ、トラッキン
グ方向に対する板バネの共振周波数ｆ２付近の位相遅れ
の発生を解消し、常に安定した位相特性を得、トラッキ
ングサーボ特性を向上させることが可能となる。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例における駆動部の断面
図を示す。第１図（−）において、９はディスク（図示
せず）上にレーザ光を絞り込む集光レンズで、これにフ
ォーカスコイル１ｏとトラッキングコイル１１が一体に
固定されている。１２は移送台で、ベアリング１６を介
して、レール１７上をディスクの半径方向に移動する。

１５は上下２つの板バネで一端が移送台１２に他端が集
光レンズ９にそれぞれ固定されている。尚、集光レンズ
９はディスクの半径方向に光軸方向を持った略平行光を
ディスク面に略垂直な方向に反射させる光反射手段から
の反射光をディスク面上に集光している。磁気回路は、
磁石１８と、ヨーク１９からなるが、ここで重要なこと
は、磁石１８は、集光レンズ９がフォーカス方向に上下
動しても、常にトラッキングコイル１１の幅以上に表面
磁界が働くように構成されている点である。また第１図
（、）の模式図（ｂ）において、上下２つの板バネ１５
のバネ力には等しく、集光レンズ９を含む可動部全体の
重心Ｇの位置は、２つの板バネ１６の固定部の中央に設
定する。更に、トラッキングコイルに働く推力の中心Ａ
が、前記重心Ｇの位置にほぼ一致するように配置されて
いる。

次に、以上のように構成された本装置の動作について説
明する。

集光レンズ９がフォーカス方向に振幅しても、常にトラ
ッキングコイル１１の幅以上に表面磁界が働いているた
め、トラッキングコイル１１に働く推力の中心Ａは、常
に同じ位置にある。また、前記推力の中心Ａは、集光レ
ンズ９を含む可動部可動部の重心Ｇの位置までの距離ｌ
が上下とも等しいため、重心Ｇの位置に推力Ｆを受けて
も、その抗力は上下の板バネに等しく分担される。

従って、従来の集光レンズに発生するすシこぎ運動をな
くすることができ、トラッキング方向に対する板バネの
共振周波数ｆ２付近の位相遅れの発生を解消でき、常に
安定した位相特性が得られる。この状態の位相特性の周
波数ｆ２付近の位相特性図を第２図に示す。これにより
トラッキングサーボ特性を向上させること等ができる。

発明の効果 以上のように本発明は、従来の装置で不安定要素となっ
ていた、トラッキングコイルに発生する推力が上下の板
バネにアンバランスに作用することから起因する。集光
レンズのすりこぎ運動をなくすることができ、トラッキ
ング方向に対する板バネの共振周波数ｆ２付近の位相遅
れの発生を解消でき、常に安定した位相特性が得られる
。その結果、トラッキングサーボ特性を向上させること
ができる。また、内部ヨークをなくすことで、フォーカ
スコイル及びトラッキングコイルを極めて小さく構成で
き、駆動コイルの無効部分の削減、及び可動質量の軽量
化にも役立つもので、その産業上の効果は大きいもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第２図は同本実施例のトラッキング方向の位相特性図、
第３図（−）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）は従来装置の分
解斜視図、第４図（ａ）　、　（ｂ）は従来装置の理想
的な場合でのアクチュエータの特性図、第６図は従来装
置における駆動部の断面図の模式図、第６図（ａ）　、
　（ｂ）　、　（Ｃ）　、　（４は第５図の力学的模式
図、第７図は従来装置におけるトラッキング方向の位相
特性図である。 ９・・・・・・集光レンズ、１ｏ・・・・・・フォーカ
スコイル、１１・・・・・・トラッキングコイル、１２
・・・・・・移送台、１５・・・・・・板バネ、１６・
・・・・・ベアリング、１７・・・・・・レール、１８
・・・・・・磁石、１９・・・・・・ヨーク。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名９−
−−１＊ｂンス９ 苓１図　　　　′°す７Ｉ−７“７′ルＩＴ・−ドラッ
千シゲコ１ル ｆ２・−−↓シ也苔 ｌ５−−−↓１八゛キ ＩＬ−−２−１リンク″ Ｉ７−−−Ｌ−ル ｔト・−猛ｊ イ省−３−り Ｆ−ｆｉ、力 Ａ−−一徨第４住Ｉ Ｋ−一一玉反パキ祷ＪＶ本、カ 第２図 那慎較す（ＨＥ） 第３図 第４図 １５反ド（ＩＩ！］ 第５図 ｗＪ６５！Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディスク状記録媒体の半径方向に移動可能な移送台と、
   前記移送台に固定され、前記媒体の半径方向に光軸方向
   を持った略平行光を前記媒体面に略垂直な方向に反射さ
   せる光反射手段と、前記光反射手段からの反射光を前記
   媒体面上に集光する集光レンズと、一端が前記集光レン
   ズに、他端が前記移送台に固定され、前記集光レンズを
   前記媒体面に略垂直な方向に移動可能な状態で支持する
   上下２つの可撓性支持部材と、前記集光レンズに一体に
   固定され、かつ、前記集光レンズを前記媒体面に略垂直
   な方向と、半径方向に駆動力を与えるように巻かれた２
   組のコイルと、前記コイルに発生する推力の中心が、常
   に前記集光レンズと一体となっている可動部全体の重心
   位置とほぼ一致するように磁気回路を構成し、更に前記
   上下２つの可撓性支持部材のバネ力を等しくし、かつ前
   記可撓性支持部材の固定位置の略中心に、前記可動部全
   体の重心の位置を設定することを特徴とする対物レンズ
   駆動装置。