JPS6145428A - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、たとえば光デイスク装置に用いられる光学
ヘッドの対物レンズ駆動装置に関する。

［発明の技術的背景］ 従来、光学ヘッドにあって、その内部で用いられる対物
レンズは、第９図（ａ）（ｂ）に示すような、対物レン
ズ駆動装置によって駆動されるようになっている。すな
わち、対物レンズ６１は、２枚の平行板バネ６２．６３
で支持されている。

これらの板バネ６２．６３は中間支持金具６４に固着さ
れ、この中間支持金具６４は２枚のダイヤフラムバネ６
５．６６で支持されるようになっている。そして、コイ
ル６７とマグネット６８とにより形成される磁気回路に
より、中間支持金具つまり対物レンズ６１が上下方向（
矢印Ｑ、ｈ方向）に駆動されることにより、フォー力ツ
シングが行われるようになっている。また、コイル６９
と鉄片７０とにより構成される磁気回路によって、゛対
物レンズ６１を左右方向く矢印１、ｊ方向）に駆動され
ることにより、トラッキングが行われるようになってい
る。

［背景技術の問題点コ しかしながら、上記のような対物レンズ駆動装置では、
中間支持金具が大きな質層を持っている。

このため、上記対物レンズ駆動装置を有する光学ヘッド
では、高速回転している光ディスクのトラックを追従す
る応答性が悪いという欠点を有していた。また、磁気回
路を用いて対物レンズ６１を駆動しているため、装置全
体が大きくなり、大きな位相遅れが生じ、上記と同様に
応答性が悪いという欠点も有していた。

［発明の目的］ この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、軽量化、構造の簡単化が計れ、しかも
応答性の向上を計ることが可能な対物レンズ駆動装置を
提供することにある。

［発明の概要］ この発明は、上記目的を達成するために、対物レンズを
支持するレンズ支持枠を支持軸の両端部から互いに平行
に同方向に延出しているてこ部材の先端部に設け、上記
支持軸を２枚のピエゾ素子を張合わせたバイモルフ素子
により基板上にこれと垂直な中心支持軸を有して設けら
れる円筒上の保持枠内に支持し、上記バイモルフ素子の
各ピエゾ素子に電圧を印加し、一方のピエゾ素子を伸ば
し、他方のピエゾ素子を縮ませることにより上記支持軸
を回動してレンズ保持枠つまり対物レンズを移動するよ
うにしたものである。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例について、図面を参照して説
明する。

第１図は、この発明の対物レンズ駆動装置を有する光学
ヘッドを用いた、光デイスク装置の要部の概略構成を示
すものである。すなわち、′光ディスク１は、モータ（
図示しない）によって光学ヘッド３に対して、線速一定
で回転駆動されるようになっている。上記光ディスク１
は、たとえばガラスあるいはプラスチックスなどで円形
に形成された基板の表面に、テルルあるいはビスマスな
どの金馬被ｐｌＡ層が、ドーナツ形にコーティングされ
ている。上記光ディスク１の裏側には、情報の記憶、再
生を行うための光学ヘッド３が設けられている。この光
学ヘッド３は、半導体レーザ発振器４、凸レンズ５、偏
向ビームスプリッタ６、λ／４板７、対物レンズ８、ハ
ーフミラ−９、集光レンズ１０，１１、トラックずれ検
出用の光検出器１２、焦点ぼけ検出用の光検出器１３に
よって構成されている。また、上記ハーフミラ−９と集
光レンズ１０との間には、先広出用の三角プリズム１４
が設けられている。この三角プリズム１４によって抜出
された光束は、対物レンズ位置検出用の光検出器１５に
照射される。さらに、上記ハーフミラ一つと集光レンズ
１１との間には、先広出用の遮光板１６が設けられてい
る。上記光検出器１２は、集光レンズ１０によって拮象
ざねる光を電気信号に変換する光検出セル１２ａ、１２
ｂによって構成されている。これらの光検出セル１２ａ
、１２１）によって出力される信号としては、それぞれ
γ信号、β信号が出力されるようになっている。上記光
検出器１３は、集光レンズ１１によっ゛て結像される光
を、電気信号に変換する光検出セル１３ａ、１３ｂによ
って構成されている。これらの光検出セル１３ａ、１３
ｂによって出力される信号としては、それぞれα信号、
β信号が出力されるようになっている。上記光検出器１
５は、三角プリズム１４によって導かれる光を、電気信
号に変換する光検出セル１５ａ、１５ｂによって構成さ
れている。これらの光検出セル１５ａ、１５ｂによって
出力される信号としては、それぞれε信号、ζ信号が出
力されるようになっている。

上記対物レンズ８は、第２図から第４図に示す対物レン
ズ駆動装置２０によって駆動されるようになっている。

すなわち、基板２１上の上方には、これに垂直な中心軸
を有して、円筒上の保持枠２２が設けられている。この
保持枠２２内には、中心軸に沿って支持軸２３が配設さ
れており、この支持軸２３は圧電素子として後述するピ
エゾ素子（ピエゾ抵抗、効果素子）を２枚張合わせたバ
イモルフ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄによって
保持枠２２に支持されている。この支持軸２３の゛上下
両端部から、後述するてこ部材としてのバイモルフ素子
２５．２６が、互いに平行に同方向に延出して設けられ
ている。このバイモルフ素子２５．２６の先端部には、
上記対物レンズ８が保持されているレンズ保持枠２７が
取付けられている。

上記支持軸２３には、第５図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す
ように、中心から等角度で設けられている４枚のバイモ
ルフ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ。

２４ｄが設けられており、これらのバイモルフ素子２４
ａ、・・・によって支持軸２３が保持枠２２に支持され
ている。上記バイモルフ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、
２４ｄは、それぞれ２枚のピエゾ素子２４ｒ　、２４２
を張合わせたものであり、２枚のピエゾ素子２４１．２
４２の一方が縮み、他方が伸びるように各ピエゾ素子２
４ｓ　、２４２に電圧を印加することにより、支持軸２
３を矢印ａ１あるいはｂ方向へ微少角度回動するように
なっている。これにより、バイモルフ素子２４ａ１・・
・の各ピエゾ素子２４１、・・・が、印加電圧の変化に
より縮み、各ピエゾ素子２４２、・・・が印加電圧の変
化により伸びた場合、第５図（ｂ）に示すように、同図
（ａ）の状態から矢印ａ方向に支持軸２３が微少角度回
動するようになっている。この回動により、バイモルフ
素子２５を介してレンズ保持枠２７つまり対物レンズ８
が、矢印Ｃ方向へ移動する。また、バイモルフ素子２４
ａ１・・・の各ピエゾ素子２４１、・・・が、印加電圧
の変化により伸び、各ピエゾ素子２４２、・・・が印加
電圧の変化により縮んだ場合、第５図（Ｃ）に示すよう
に、同図（ａ）の状態から矢印す方向に支持軸２３が微
少角度回動するようになっている。この回動により、バ
イモルフ素子２５を介してレンズ保持枠２７つまり対物
レンズ８が矢印ｄ方向へ移動する。上記の場合、支持軸
２３０回動量は微少であるが、バイモルフ素子２５が一
種の、てこの腕として作用し、対物レンズ８の移動ＩＩ
（変位ｆｆ１）は大きなものとなる。したがって、上記
バイモルフ素子２５によって、ピエゾ素子２４の小変位
が対物レンズ８の大きな変位となって伝わっている。上
記対物レンズ８のｃ、ｄ方向の移動により、前記光ディ
スク１に対するトラッキングが行われるようになってい
る。なお、上記ピエゾ素子２４１．２４２は、たとえば
印加電圧が７００ボルト変化した場合、１０ミクロン程
度変位するようになっている。

上記バイモルフ素子２５．２６は、第６図（ａ）（ｂ）
（ｃ）に示すように、それぞれ２枚のピエゾ素子２５ａ
、２５ｂ、２６ａ、２６ｂを上下に貼合わせたものであ
り、２枚のピエゾ素子の一方が縮み、他方が伸びるよう
に、各ピエゾ素子に電圧を印加することにより、レンズ
保持枠２７が上下つまり矢印ｅ、ｆ方向に移動するよう
になっている。たとえば、ピエゾ素子２５ａ、２６ａを
縮め、ピエゾ素子２５ｂ、２６ｂを伸ばした場合、バイ
モルフ素子２５．２６が下方に屈曲し、レンズ保持枠２
７つまり対物レンズ８は、第６図（ｂ）に示すように、
同図＜ａ）の状態から矢印ｅ方向へ移動するようになっ
ている。また、ピエゾ素子２５ａ、２６ａを伸ばし、ピ
エゾ素子２５ｂ、２６０を縮めた場合、バイモルフ素子
２５．２６が上方に屈曲し、レンズ保持枠２７つまり対
物レンズ８は、第６図（Ｃ）に示すように、同図（ａ）
の状態から矢印ｆ方向へ移動するようになっている。上
記対物レンズ８のｅ、ｆ方向への移動により、前記光デ
ィスク１に対するフォー力ッシングが行われるようにな
っている。　　　′上記光学ヘッド３の出力つまり各光
検出セル１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１５ａ、１
５ｂは、それぞれ増幅器３０．３１．３２．３３．３４
．３５に供給される。上記増幅器３０．３１の出力は、
それぞれ減算回路３６、加算回路３７に供給される。上
記増幅器３２．３３の出力は減算回路３８に供給される
。上記増幅器３４．３５の出力はそれぞれ減筒回路３つ
、加算回路ＡＯＬ″供給される。上記減算回路３６は、
光検出セル１２ａ、１２ｂからの検出信号の差くγ信号
−δ信号）を取ることにより、通常のトラッキング時の
トラックずれに応じた信号を出力するものである。上記
加算回路３７は、光検出セル１２ａ、１２ｂからの検出
信号の和を取ることにより、読取信号として出力するも
のである。上記減算回路３８は、光検出セル１５ａ、１
５ｂからの検出信号の差（ε信号−ζ信号）を取ること
により、高速アクセス時のトラックずれに応じた信号を
出力するものである。上記減算回路３９は、光検出セル
１３ａ、１３ｂからの検出信号の差（α信号−β信号）
を取ることにより、焦点ぼけに応じた信号を出力するも
のである。上記加算回路４０は、光検出セル１３ａ、１
３ｂからの検出信号の和を取ることにより、読取信号と
して出力するものである。

上記減算回路３６．３９の出力および加算回路３７．４
０の出力は、ＣＰＵ４１に供給される。

このＣＰｔＪ４１は光ディスク１全体を制御するもので
ある。このＣＰＵ４１は、イニシャル時、スイッチング
回路４２に対してイニシャル信号を出力するとともに、
イニシャル引込信号を出力するようになっている。また
、ＣＰＵ４１は、高速アクセスを判断している時、スイ
ッチング回路４３に対して切換信号を出力するようにな
っている。

上記減算回路３つの出力は、波形整形回路４４で整形さ
れ、上記スイッチング回路４２に供給され　・る。上記
減算回路３６の出力は、波形整形回路４５で整形され、
上記スイッチング回路４３に供給される。これにより、
スイッチング回路４２は、ＣＰＵ４１からイニシャル信
号が供給されたとき、ＣＰＵ４１から供給されるイニシ
ャル引込信号をバイモルフ素子駆動回路４６へ出力し、
イニシャル時以外は、波形整形回路４４から供給される
信号をバイモルフ素子駆動回路４６へ出力するようにな
っている。また、スイッチング回路４３は、通常時、上
記波形整形回路４５から供給される信号をピエゾ素子駆
動回路４７へ出力し、上記ＣＰＵ４１から切換信号が供
給されている時、°上記減算回路３８から供給されるト
ラックずれ検出信号を、バイモルフ素子駆動回路４７へ
出力するようになっている。

上記バイモルフ素子駆動回路４６は、スイッチング回路
４２から供給される信号に応じて前記バイモルフ素子２
５．２６の各ピエゾ素子２５ａするように７よっている
。上記バイモルフ素子駆動回路４７は、スイッチング回
路４３から供給される信号に応じて、前記バイモルフ素
子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの各ピエゾ素子２４
１．２４座 ２に対応する電流を印加するようになっている。

次に、このような構成において動作を説明する。

たとえば今、半導体レーザ発振器４から発せられるレー
ザ光束は、凸レンズ５によって平行光束にされ、偏向ビ
ームスプリッタ６に導かれる。この偏向ビームスプリッ
タ６に導かれた光束は、反射されたのち、λ／４板７を
介して対物レンズ８に入射され、この対物レンズ８によ
って光デイスク１上に集束される。この状態において、
情報の記憶を行う際には、強光度のレーザ光束（記憶ビ
ーム光）の照射によって光デイスク１上のトラックにビ
ットが形成され、情報の再生を行う際には、弱光度のレ
ーザ光束（再生ビーム光）が照射される。この再生ビー
ム光に対する光ディスク１からの反射光は、対物レンズ
８によって平行光束に変換され、λ／４板７を介して偏
向ビームスプリッタ６に導かれる。このとき、偏向ビー
ムスプリッタ６に導かれたレーザ光束は、λ／４板７を
往復しており、偏向ビームスプリッタ６で反射された際
に比べて偏波面が９０度回転している。これにより、そ
のレーザ光束は偏向ビームスプリッタ６で反射されずに
通過し、ハーフミラ−９に導かれる。このハーフミラ−
９を通過するレーザ光束は、集光レンズ１０を介して光
検出器１２つまり光検出セル１２ａ、１２ｂに照射され
、また三角プリズム１４を介して光検出器１５つまり光
検出セル１５ａ、１５ｂに照射される。また、上記ハー
フミラ−９で反射されたレーザ光束は、集光レンズ１１
を介して光検出器１３つまり光検出セル１３ａ、１３ｂ
に照射される。したがって、光検出セル１２ａ、１２ｂ
、１３ａ、１３ｂ、１５ａ、１５ｂから、照射光に応じ
た信号が出力され、それらの信号はそれぞれ増幅器３０
．３１．３２．３３．３４．３５を介して出力される。

これにより、加算回路３７は、光検出セル１２ａ、１２
ｂからの゛検出信号の和を取ることにより、読取信号と
してＣＰＵ４１へ出力する。この結果、ＣＰＵ４１は、
加算回路３７からの読取信号によりデータの読取を行う
ようになっている。

上記のような状態において、フォー力ッシング動作につ
いて゛説明する。すなわち、イニシャル時、ＣＰＵ４１
はイニシャル引込信号を、スイッチング回路４２を介し
てバイモルフ素子駆動回路４６に供給する。これにより
、バイモルフ素子駆動回路４６は、バイモルフ索子２５
．２６の各ピエゾ素子に所定の電圧を印加し、レンズ保
持枠２７つまり対物レンズ８をｅあるいはｆ方向へ移動
する。

そして、ＣＰＵ４１は、減算回路３６の減算結果が「±
Ｏ」となったとき、対物レンズ８が適正焦点位置に対応
したと判断し、スイッチング回路４２を切換える。これ
により、減算回路３９から出力される焦点ぼけに応じた
信号、つまり光検出セル１３　ａ、１３ｂからの検出信
号の差を取ることにより得られる信号が、波形整形回路
４４、及びスイッチング回路４２を介して、バイモルフ
素子駆゛動回路４６に供給される。これにより、バイモ
ルフ素子駆動回路４６は、波形整形回路４４からの信号
に応じてバイモルフ素子２５．２６の各ピエゾ素子に、
対応する電圧を印加し、各バイモルフ素子を屈曲するこ
とにより、レンズ保持枠２７つまり対物レンズ８をｅあ
るいはｆ方向へ移動し、通常のフォー力ッシングを行う
。

ついで、トラッキング動作について説明する。

すなわち、減算回路３６からの通常のトラッキング時の
トラックずれに応じた信号、つまり光検出セル１２ａ、
１２ｂからの検出信号の差を取ることにより得られる信
号が、波形整形回路４５およびスイッチング回路４３を
介してバイモルフ素子駆動回路４７に供給される。こｈ
により、バイモルフ素子駆動回路４７は、波形整形回路
４５からの信号に応じてバイモルフ素子２４ａ、２４ｂ
、２４ｃ、２４ｄの各ピエゾ素子２４工、２４２に、対
応する電圧を印加し、各バイモルフ素子を屈曲すること
により、支持軸２３をａあるいはｂ方向へ回動する。こ
の結果、支持軸２３の回動により、レンズ保持枠２７つ
まり対物レンズ８がＣあるいはｄ方向へ移動され、通常
の１−ラッキングが行われる。

また、ＣＰ　Ｕ　４．１により高速アクセスが判断され
た場合、ＣＰＵ４１はスイッチング回路４３を切換える
。これにより、減算回路３８からの高速アクセス時のト
ラックずれに応じた信号、つまり光検出セル１５ａ、１
５ｂからの検出信号の差を取ることにより得られる信号
が、スイッチング回路４３を介してバイモルフ素子駆動
回路４７に供給される。これにより、バイモルフ素子駆
動回路４７は、減算回路３８からの信号に応じてバイモ
ルフ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの各ピエゾ素
子２４工、２４２に対応する電圧を印加し、各バイモル
フ素子を屈曲することにより、支持軸２３をａあるいは
ｂ方向へ回動する。たとえば減算回路３８の出力が正の
とき、支持軸２３をａ方向に回動し、減算回路３８の出
力が負のとき、支持軸２３をｂ方向に回動する。この結
果、支持軸２３の回動により、レンズ保持枠２７つまり
対物レンズ８がＣあるいはｄ方向へ移動され、高速アク
セス時のトラッキングが行われる。

上記したように、対物レンズ駆動装置を簡単な構成で軽
量化することができ、光学ヘッド全体としても軽量化が
計れ、光ディスクの高速回転時におけるトラックの追従
応答性が大変良いものとなっている。

なお、前記実施例では、支持軸を保持枠に支持するバイ
モルフ素子が４枚であったが、これに限らず、他の枚数
であっても良い。たとえば、第７図（ａ）（ｂ）に示す
ように、２枚のバイモルフ素子２４ａ′、２４ｂ′で支
持するようにしても良い。また、第８図（ａ）＜ｂ）に
示すような、曲り梁形のバイモルフ素子５Ｌ　５２で支
持するようにしても良い。さらに、フォー力ツシングを
厳密に行わない場合、てこ部材としてのバイモルフ素子
の代わりに板ばねを用いても良い。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、軽量化、構造の
簡単化が計れ、しかも応答性の向上を計ることが可能な
対物レンズ駆動装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第６図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は光ディスク装はの概略構成図、第２図から第４
図は対物レンズ駆動装置の構成を示すｆ＝１図、第５図
はバイモルフ素子と支持軸との関係を示す図、第６図は
バイモルフ素子と対物レンズとの関係を示す図であり、
第７図および第８図は他の実施例におけるバイモルフ素
子の構成例を示す図であり、第９図は従来の対物レンズ
駆動装置を示す図である。 １・・・光ディスク、３・・・光学ヘッド、６・・・偏
向ビームスプリッタ、７・・・λ／４板、８・・・対物
レンズ、９・・・ハーフミラ−１１０，１１・・・集光
レンズ、１２．１３．１５−・・光検出器、１２ａ、１
２ｂ、１３ａ、１３ｂ１１５ａ、１５ｂ・・・光検出セ
ル、２０・・・対物レンズ駆動装置、２１・・・基板、
２２・・・保持枠、２３−・・支持軸、２４ａ、２４ｂ
、２４ｃ、２４ｄ、２５．２６・・・バイモルフ素子、
２４１．２４２．２５ａ、２５ｂ１２６ａ、２６ｂ・・
・ピエゾ素子、２７・・・レンズ保持枠、３６．３８．
３９・・・減算回路、３７．４０・・・加算回路、４１
・・・ＣＰＵ、４２．４３・・・スイッチング回路、４
４．４５・・・波形整形回路、４６．４７・・・バイモ
ルフ素子駆動回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にこれと垂直な中心支持軸を有して設けら
   れる保持枠と、この保持枠内に設けられ２枚のピエゾ素
   子を張合わせたバイモルフ素子によりその保持枠に支持
   される支持軸と、この支持軸の両端部から互いに平行に
   同方向に延出して設けられているてこ部材と、このてこ
   部材の先端部に設けられ対物レンズを支持するレンズ支
   持枠と、前記バイモルフ素子の各ピエゾ素子に電圧を印
   加し、一方のピエゾ素子を伸ばし、他方のピエゾ素子を
   縮ませることにより前記支持軸を回動する駆動手段とを
   具備したことを特徴とする対物レンズ駆動装置。
2. （２）前記てこ部材がバイモルフ素子で構成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の対物レン
   ズ駆動装置。