JPS61224143A - 対物レンズの移動量測定装置 - 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】 え１夏孜皇±１ 本発明は対物レンズの移動量測定装置、特に光学的情報
記録再生装置の光ピックアップに用いる対物レンズのト
ラッキング方向およびｌまたはフォーカシング方向への
移動量を測定するための対物レンズの移動量測定装置に
関する。

良夏狡生上訓ｌ罵 光学的情報記録再生装置は１通常記録媒体上の情報トラ
ックに沿って情報の記録や再生又は消去を行っている。

この情報トラックは、理想的には一平面内に正゛確な螺
旋あるいは同心円を形成しているのが好ましいが、実際
には偏心していたり、記録媒体の反りによって一平面内
から外れたり（以下面振れという）しているのが実状で
ある。このように偏心または面振れのある情報トラック
に光ビームを追従させてゆくために、一般に情報トラッ
クからの反射光をモニタしながら光ビームを照射するた
めの対物レンズを移動させるフィードバック制御が行わ
れている。情報トラックが偏心していたため、トラッキ
ングにずれが生じると、対物レンズを情報トラックに対
して左右に動かし、軌道を修正するトラッキング制御が
なされ、情報トラックが面振れを生じ、フォーカシング
にずれが生じると、対物レンズを記録媒体に近ずけたり
遠ざけたりするよう動かし、焦点調節を行うフォーカシ
ング制御がなされる。

このようなフィードバック制御系により、ある程度の偏
心、面振れが生じていても支障なく情報の記録・再生等
が行われる。ところが、その記録媒体の偏心、面振れの
程度を知ることが必要になることがある０例えば、その
記録媒体が不良品か否かを判定するためには、偏心、面
振れの程度が許容誤差範囲内であるかどうかを調べねば
ならない０通常この記録媒体の偏心、面振れの程度を知
るためには、対物レンズの移動量測定が行われている。

前述のように、フィードバック制御系により、偏心１面
振れは対物レンズを移動することによって補正されるた
め、補正用制御信号を知ることにより対物レンズの移動
量を知ることができ、そのまま偏心、面振れの程度とし
て利用できるからである。

このような対物レンズの移動量測定方法として従来提案
されているものに、ドライブ電流積分法と呼ばれるもの
がある。これは対物レンズを移動するためのコイルをド
ライブする電流を測定し、この電流値を積分するか、あ
るいはカルマンフィルタを用いて移動量を求める方法で
ある。しかしながらこの方法では、電流値から間接的に
移動量を求めるため、精度が悪く、またカルマンフィル
タ等の複雑な回路を必要とする欠点がある。また、ドラ
イブ電流をスペクトル分析しゲインカーブから移動量を
算出するドライブ電流補正法も提案されているが、絶対
値測定ができないという重大な欠点がある。その他、光
ピックアップをトラックを横切る方向に動かし、トラッ
ク信号の周期から偏心度を求めるトラックカウント法で
は、精度が悪く、また面振れが測定できないという欠点
がある。

え１立１」 そこで本発明は、記録媒体上の情報トラックの偏心、面
振れを精度よく測定するために用いることのできる対物
レンズの移動量測定装置を提供することを目的とする。

ｉ豆Ω皇１ 本発明の特徴は、情報トラックを有する光学的情報記録
媒体上を移動しながら情報の記録・再生または消去を行
う光ビックア、ツブのアクチュエータハウジング内に取
付けられた対物レンズにおいて、その移動量を測定する
ために前記対物レンズの移動量を静電容量の変化として
測定する測定手段を設け、更に少なくとも一方の電極が
対物レンズに、他方の電極がアクチュエータハウジング
に、それぞれ固定され、トラッキング方向に垂直な平面
内で互い、に向きあう２８１の電極対および／または、
一方の電極が対物レンズに、他方の電極がアクチュエー
タハウジングに、それぞれ固定され、フォーカシング方
向に垂直な平面内で互いに向きあう第２の電極対とを設
け、少なくともｌの電極対について電極間静電容量の変
化を検出し、この検出結果から対物レンズの少なくとも
ｌの方向についての移動量に対応する電気信号を発生す
る検出手段を設けることにより、対物レンズの移動量を
精度よく測定し、情報トラックの偏心１面振れの正確な
測定ができるようにした点にある。

支−１−１ 以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第１
図（Ａ）は本実施例に係る装置の７クチユエータの上断
面図、第１図（Ｂ）は該装置の側断面図である。光ピッ
クアップ（全体構成は図示せず）のアクチュエータハウ
ジングｌには、対物レンズ２が内臓されており、この対
物レンズ２はアクチュエータハウジングｌに対して２方
向に移動する。このうちの一方向は同図（Ａ）の矢印Ｔ
に示した方向で、もう一方向は同図（Ｂ）の矢印Ｆに示
した方向である。矢印Ｔの方向は、情報トラックおよび
対物レンズの光軸の両方に対して垂直な方向となり、情
報トラックの偏心に基づくトラッキング補正を行うため
に対物レンズを動かす方向である。以下この方向をトラ
ッキング方向と呼ぶ、一方、矢印Ｆの方向は、対物レン
ズの光軸と同じ方向となり、情報トラックの面振れに基
づく焦点調節を行うために対物レンズを動かす方向であ
る。

以下この方向をフォーカシング方向と呼ぶ、第１図（Ａ
）に示すように、対物レンズ２は磁気片３によって保持
されており、永久磁石４およびコイル５によって発生す
る磁界により、この磁気片３が駆動され、結果的にホル
ダ１４から２枚の平行板バネ１３（１枚は図示せず）を
介してＴ方向に変位可能に支持される対物レンズ２がト
ラッキング方向に動くことになる。電極取付台６はプラ
スチック製の支持台で７クチユエータハウジングｌに固
着されている。この電極取付台６にはハツチングで示す
２枚の電極片７が取付けられ、この電極片７は磁気片３
と対向しキャパシタを形成する０本装置ではこの対向電
極間隔は平常時で０．４ｍｍとした。後述するように、
この対向電極間の静電容量が電気信号に変換され、対向
電極間隔が測定されることになる。第２図（Ａ）に本装
置に用いた電極片７の寸ｒ４をｍｍ単位で示す、第２図
（Ｂ）は電極取付台６に電極片７を取付ける様子を示す
斜視図である。なお第２図（Ｃ）に示すように電極片７
のかわりに、斜線部のみ金属膜が残るようにエツチング
したプリント基ｇ１７′を用いることもできる。なお、
第２図（Ｂ）のように電極片７を取付ける場合には、取
付検電極片７の平面度および垂直度を確保するため、表
面の切削を行う°のが好ましい、また、対物レンズ２は
フォーカシング方向に可動なため、この動きを考慮して
、電極片７のフォーカシング方向の長さは磁気片３のそ
れよりも長くするようにする０本装置では、第１図（Ｂ
）のように磁気片３の長さが２ｍｍであるのに対し、電
極片７の長さを４．５ｍｍとして余裕をとった。なお、
第１図で示す装置は中心線対称であり、磁気片３と対向
する電極片７と電極取付台６とでもう１対のキャパシタ
が構成され、第５図ＣＢ）で示すような回路に接続され
るので、同相成分ノイズはキャンセルされ、しかも感度
は２倍となる。しかし、２対設けるスペースのないとき
は１対でもよい。

一方、フォーカシング方向の移動量測定にも同様に電極
対を設けている。第１図（Ｂ）に示すように、アクチュ
エータハウジングｌから２枚の円形板バネ１５を介して
Ｆ方向に変位可能に支持されるホルダ１４にはアルミニ
ウム製の円環電極８が取付けられ、アクチュエータハウ
ジングｌにはプラスチック製の支持部９上に真鯛の２つ
の円環電極、即ち外側電極１０と内側電極１１とが取付
けられている。外側電極１０と内側電極１１は同心円状
に配され、これらの間隙はエポキシ系接着剤１２が充填
されている。なお、本実施例では対物レンズ２の移動量
でなく、板バネ１３を介したホルダ１４の移動量で対物
レンズのＦ方向移動量を代用させているが実用上問題な
い、勿論対物レンズ２に直接電極を取付けて対物レンズ
そのものの移動量を測定することも可能である。なお、
この電極もプリント基盤で作ってもよい０本装置では、
支持部９を設けることによってアクチュエータの全長は
１．５ｍｍ程度長くなるが何ら支障はない、また円環電
極８と円環電極８に対向する外側電極１０、内側電極１
１との対向電極間隔は平常時で０．５ｍｍとした。なお
、これら各電極の寸法についての詳細は、第３図にｍｍ
単位で示す、後述するように、この対向電極間の静電容
量が電気信号に変換され、対向電極間隔が測定されるこ
とになる０本実施例では７クチユ工−タ部のみを示した
が、実際には対物レンズを偏心や面振れなどに追従させ
て駆動するのに必要なトラッキングサーボ信号、フォー
カスサーボ信号が必要となり、これを得るための光学手
段とアクチュエータがドツキングして光ピックアップを
構成する。しかし、これら光学手段については公知であ
るので説明は省略した。

次に前述ルた対向電極間の静電容量を電気信号に変換す
ることにより、対向電極間隔を測定する方法について簡
単に説明する。いま、対向電極間に蓄積される電荷をＱ
、両電極間電位をＶとすると、静電容量Ｃは Ｃ＝Ｑ／Ｖ であられされる、この静電容量Ｃは、電極の対向面積を
Ｓ、電極間距離をＤ、電極間誘電率をεとすれば。

Ｃ＝＠Ｓ／Ｄ となる、ここでｅ、Ｓが一定であればＤはＣに反比例す
ることになる。そこで直線的関係をもつ静電容量・電流
変換回路により、静電容量Ｃに比例した電流ｉを検出す
れば、変換感度なＫとして、 ｉ＝に・Ｃ となる、従って電極間距離りは、 Ｄ　＝　Ｋ　＠Ｓ　／　ｉ より求まる。この場合、静電容量−電流変換回路の出力
電流ｉと電極間距離りとは反比例の関係にあるから、電
流ｉを更にリニアライザ回路に通して、電極間距離りに
比例した電圧ｅを得て距離りを直読できるようにする。

なお、出力電圧ｅと距離りとの較正は、市販の高精度な
静電容量形変位計、例えばマイクロセンス等の器具で電
極間距離りを実測し、そのときの出力電圧ｅを測定し、
第４図に示すような較正曲線を得ることによって行うこ
とができる。検出感度は電極に接続される増幅器の雑音
により制限されるが、実験によれば、電極面積７８　ｍ
　ｍ　　、電極・物体間距離０．１ｍｍのとき、およそ
０、０１１Ｌｍと極めて高い。

次に本実施例に係る装置に用いた静電容量・電流変換回
路の一例を第５図に示す、同図（Ａ）はトラッキング方
向を検出する磁極片３と電極片７との間の静電容量を電
流ｉに変換する回路である。同図（Ｂ）はフォーカシン
グ方向を検出する円環電極８と、外側電極１０、内側電
極１１との間の静電容量を電流ｉに変換する回路である
。ここで電源Ｅは交流電源、Ｄはダイオード、Ｃ，Ｃｓ
ｔ、Ｃｓｚはコンデンサ、Ｃｓ、Ｃａ　、ＣＢ１　、Ｃ
ｓｚ　　は可変容量コンデンサテ、　Ｃ＞＞Ｃｓ、　Ｃ
＞＞Ｃ５４、ＣＢ　　となるように回路設計されている
。前述したように、出力電流ｉは電極間距離りに反比例
するため、この回路の後段にリニアライザ回路を設ける
のが好ましい、なお、可変容量コンデンサの値を適当に
設定することによって、電極間距離りが一定の基準値に
なったときに、出力電流ｉ＝０となるよう調整すること
ができる。

１１五皇】 以上のとおり本発明によれば、対物レンズおよびアクト
チュエータハウジングの双方に対向する電極を設け、こ
の電極に垂直な方向についての対物レンズの移動量を、
電気信号に変換した対向電極間静電容量の変化から求め
るようにしたため、高速・高精度に、しかも直接対物レ
ンズの移動量を測定することができ、情報トラックの偏
心、面振れを正確に測定することができる０本発明は、
光ディスクのピックアップを例にして説明したが、フォ
ーカスおよびトラック方向に相当する方向に光学的に制
御可能なピックアップであれば、光ディスクに限らず一
般の物体の移動をも、高速・高精度に実時間測定が可能
であり、コンパクトな点と合せて、極めて実用上の効果
が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の一実施例に係る装置の１断面図
、第１図（Ｂ）は該装置の側断面図、第２図（Ａ）（Ｂ
）（Ｃ）は該装置に用いる電極片およびその取付台の斜
視図、第３図は該装置に用いる円環電極の断面図、第４
図は該装置の出力電圧と電極間距離との較正曲線を示す
グラフ、第５図（Ａ）（Ｂ）は該装置に用いる静電容量
−電流変換回路の一例を示す回路図である。 ｌ・・・アクチュエータハウジング ２・・・対物レンズ ３・・・磁気片 ４・・・永久磁石 ５・・・コイル ６・・・電極取付台 ７・・・電極片 ７′・・・プリント基板 ８・・・円環電極 ９・・・支持部 １０・・・外側電極 １１・・・内側電極 １２・・・接着剤 １３・・・板バネ １４・・・ホルダ １５・・・円形板バネ Ｆ・・・フォーカシング方向 Ｔ・・・トラッキング方向 Ｅ・・・交流電源 ｉ・・・出力電流 Ｄ・・・ダイオード Ｃ３、ＣＢ　　、ＣＢ１．Ｃ５２＝可変容量コンデンサ 特許出願人　　日本電信電話公社 第２図 （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） ｊ１３図 １１ｍｒｌｎｐｔ帖ｎ実５１５橿（、＊ｍ）第６図 （Ａ） （Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体上を移動する光ピックアップのアクチュエー
   タハウジング内に取付けられた対物レンズであって、そ
   の光軸および光軸と垂直な方向の２とおりの方向のうち
   少なくともいずれか１の方向に移動可能な対物レンズ、
   の移動量測定装置において、少なくとも、一方の電極が
   前記対物レンズに、他方の電極が前記アクチュエータハ
   ウジングに、それぞれ固定され、前記トラッキング方向
   に垂直な平面内で互いに向きあう電極対を有し、かつ、
   少なくとも、一方の電極が前記対物レンズに、他方の電
   極が前記アクチュエータハウジングに、それぞれ固定さ
   れ、前記フォーカシング方向に垂直な平面内で互いに向
   きあう電極 対を有し、電極対に生じる電極間静電容量の変化を検出
   し、この検出結果から前記対物レンズの移動量に対応す
   る電気信号を発生する検出手段を有する対物レンズの移
   動量測定装置。