JPS63131335A - 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、例えば光学式情報記録再生装置における光へ
・ンドの対物レンズ駆動等に好適に利用される、光学系
駆動装置に関する。

［従来の技術及びその問題点］ 一般に、光ヘッドにおいて、対物レンズをトラッキング
方向及びフォーカシング方向に駆動する対物レンズ駆動
装２１（アクチュエータ）は非常に重要な部品である。

これは対物レンズを一定の姿勢で保持し、該レンズをト
ラッキング方向及びフォーカシング方向の２方向に電磁
力等の駆動力によって駆動する。従来この種の対物レン
ズ駆動装置は対物レンズを保持する保持体を、モ行バネ
式、摺動式、モ行リンク式等の方式により支持していた
。

第１θ図にモ行バネ式で構成されたトラッキング方向に
自由度を有するアクチュエータの例な示す。尚、第１０
図は対物レンズ駆動装置の平面図である。

同ＩＡにおいて、２は対物レンズ、４は対物レンズ保持
部材、６は固定部材、８は板バネである。

該板バネ８のたわみにより対物レンズ保持部材４かトラ
ッキング方向に動く。この構造は岐もｍ中でローコスト
であるか、板バネに数多くの振動モートか存在し、それ
によって対応する多くの副共振か起こる。このような余
計な振動モードか存在すると、外部からの衝４！！等に
より前記の余計な自由振動が起こり、対物レンズの光軸
をずらせたり、その振動がトララフ接線方向である場合
には再生信を）の時間軸変動を起こさせたりするのて好
ましくないばかりか、記録信号を再生てきない場合もあ
る。

板バネはそれ自体固有振動数の接近した多くの振動モー
トを有するのて、平行板バネ式のアクチュエータては前
記のような多数の振動モートが必然的に存在する。又、
モ行板バネ式では第１Ｏ図に示すように板バネ８か同図
に破線で示すような変形をすることによって対物レンズ
保持部材４か移動するので、Ｘ方向即ち、トラッキング
方向に移動させたときにｙ方向にも移動してしまう、こ
のｙ方向の動きは情報トラックの接線方向の動きとなり
、再生信号に時間軸変動を起こす。

これらは平行板バネを２つ組み合わせて、フォーカシン
グ方向とトラッキング方向の移動を各平行板バネに担当
させているのて、２つの多くの振動モードをもつ平行板
バネか干渉し易すくなっているという欠点と又、駆動さ
せたときにトランク−打板バネからフォーカス平行板バ
ネへのクロストーク量やその逆のクロストーク量か大き
いという欠点をもつ。以上のことは実験的にも、シミュ
レーションによっても確かめられており、七イ〒板バネ
による前記のアクチュエータか根本的に多くの欠点をも
つことかわかる。

一方前記の！ｆ？動方式ではレンズ保持部材か固定部材
との摺動接触によって姿勢を保っているのて前記の板バ
ネ式のように多く振動モートか存在するということはな
い。しかしこの方式は装は全体の姿勢により摺！ｌＩ抵
抗が変わり、感度その他の特性か変わってしまい、上述
の摺動における非線形摩擦による特性の劣化、摺動面の
摩耗による耐久性の問題などの欠点かある。

また前記のモ行リンク式は第１θ図の板バネ８部を４木
の剛体でおきかえた構造である。この場合、各剛体と対
物レンズ保持部材４及び固定部材６とはビン結合される
。この構成では原理的に多くの振動モードか使用帯域に
存在しない様にできろか、結合部に少しのガタがあると
、この構成には多くの複共振か存在してしまう。精度良
く作れば良いのであるか、その分コストが上がり好まし
い構造とはいえない。

このように従来方式ではコスト、性能両面を満足するこ
とかできなかった。

［［１的］ 未発明はＥ述従来技術の問題点に鑑みなされたものであ
り、その目的は低コストで且つ高性能の光学系駆動装置
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的は本発明によれば、光学系を保持した保持部材
と、一端か該保持部材に接続され他端が固定部材に接続
された複数本の連結手段と、該保持部材と固定部材との
間に設けられ且つ前記連結手段に引張り力を生ぜしめる
該連結手段の長さよりも長いバネ部材と、該保持部材を
駆動する駆動手段とを有してなることを特徴とする光学
系フ動装置によって達成される。

［実施例］ 以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて具体的且つ
詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す光学糸車９ｈ装こ
の斜視図である。

図示する様に、本実施例の光学系駆動装置１２は剛体で
矩形の基台１４を有する。該基台１４の図示する右方り
には剛体の固定部材１６か固定接続されている。該固定
部材１６には図示する様に剛体で構成される４本のワイ
ヤー１８の一端かビン結合により接続されている。更に
、それぞれのワイヤー１８の他端は、対物レンズ２０を
保持した対物レンズ保持部材２２にピン結合により接続
されている。４木のワイヤー１８はそれぞれが互いに平
行に設けられている。

又、対物レンズ保持部材２２はその側面外周部に該保持
部材２２をフォーカシング方向に駆動するためにフォー
カシング駆動コイル２４か設けられている。又、フォー
カシング駆動コイル２４上には対物レンズ保持部材２２
をトラッキング方向に駆動するためのトラッキング駆動
コイル２６が２個設けられている。

又、図示する様に、対物レンズ保持部材２２は空隙部２
８を有する。該空隙部２８には磁性体で構成されたコ型
のヨーク３０の一部が位置する様に配されている。該ヨ
ーク３０は基台１４に固定接続されている。又ヨーク３
０には前記フォーカシングコイル２４及びトラッキンク
コイル２６に横切る磁界を発生する磁石３２が固着され
ている。

又、本実施例の光学系駆動装２！１２は対物レンズ保持
部材２２と固定部材１６との間に、図示するＡ−Ａ方向
に伸びようとする力を有するバネ部材３４か設けられて
いる。該バネ部材３４の対物レンズ保持部材２２と固定
部材１６との接続は、ピボツト軸及び該軸に対応するピ
ボット軸受３６によってなされる。

第２図に第１図の実施例に設けられるピボット軸受３６
の断面図を示す０図において、２２は対物レンズ保持部
材、１６は固定部材、３４はバネ部材である０図示する
様にバネ部材３４の両端部はピボット軸にされている。

又、対物レンズ保持部材２２と固定部材１６のバネ部材
３４の端部か接触する部分にはピボット軸受３６かそれ
ぞれ設けられている。更に、該とポット軸受３６の内周
部には弾性体で構成されるダンパー材３８か設けられて
いる。該ダンパー材３８を設けることによって、レンズ
保持部材２２及び固定部材１６とバネ部材３４との相対
的な振動エネルギーをｗ衝することかてきる。

次に上述の如く構成された第１の実施例について、その
句作と特徴を説明する。

対物レンズ保持部材２２はワイヤー１８により固定部材
１６に接続されている。該ワイヤー１８は曲げ方向のバ
ネ定数は低く、それたけではレンズ保持部材２２の姿勢
を保てない。そこで本発明は、バネ部材３４を設けるこ
とによりレンズ保持部材２２を支持する。

以ド、第３図を用いて本発明の第１の実施例の動作を説
明する。尚、第３図は対物レンズ保持部材２２、固定部
材１６、ワイヤー１８、及びバネ部材３４の関係を簡略
図により示した平面図である。

図において、固定部材１６は基台によって固定されてい
る。ワイヤー１８はその曲げ方向にバネ定数が小さいつ
まり剛性が低いので、この状態ではレンズ保持部材２２
を支持することかてきない。

今、このワイヤー１８を直線に保ったままレンズ保持部
材２２をＸ方向に移動させることを考える。そのときの
ワイヤー１８とｙ軸とのなす角度なθとする。

第３図において、４０はθか変化したときにレンズ保持
部材２２側のワイヤー１８の端部（結合部）が動く軌跡
、４２はθか変化したときにレンズ保持部材２２側のバ
ネ部材３４の端部の動く軌跡を示す。ワイヤー１８の長
さを文、とし、バネ部材３４の長さをＪＬ２とする。同
図ではバネ部材３４の固定部材１６側の固定点はワイヤ
ー１８の固定部材１６側の固定点よりｙ軸方向にａたけ
はなれている。つまりこの場合 ｌｚ＝立、＋ａ である、今ａか正（第３図の状態）の場合を考える。同
図において４４はθが変化したときにバネ部材３４の長
さ交２が変わらなかったときのそのレンズ保持部材２２
側の端の動く軌跡を示す＝前述のようにバネ部材３４の
長さ文、はワイヤー１８の長さ見□よりａたけ長いのて
、θか増加したとき、バネ部材３４の長さくＪＬ＋＋ａ
）が不変な場合の端部の軌跡４４と、ワイヤー１８によ
って拘束されたレンズ保持部材２２トのバネ部材３４の
軸受３６の動く軌跡４２とか異なる。ワイヤー１８の伸
縮方向の剛性か十分高ければ、レンズ保持部材２２の軸
受３６に固定されたバネ部材３４の長さはθが増加する
と該バネ部材の長さ方向に図示するΔｆＬ、たけ圧縮さ
れる。従って、バネ部材３４が長さ方向に適当なバネ性
をもてば。

前記の構成はθ方向の動きに対してバネ性をもっことに
なる。このθ方向のバネ定数にθはバネ部材３４の伸縮
方向のバネ定数および該バネ部材３４の装着する前の長
さくＪｌ＋　十ａより大）により決めることができる。

以りのことから、上記の構成は対物レンズ保持部材２２
を支持し、且っθ方向（０が微小であるときはＸ方向）
に自由度を有し、復元力を有するアクチュエータとなる
。このことは２方向に同じことが云えるから、該アクチ
ュエータは０が微小であるときには、はぼＸ−Ｚ面内に
おいて自由度を有し、復元力を有することになる。

ボｊ述のようにワイヤー１８の伸縮に対する剛性を十分
高くすると、バネ部材３４により大きい張力を加えるこ
とで、ワイヤー１８の絃としての固有振動数をアクチュ
エータの使用周波数帯域よりも高くすることにより、こ
の振動モードは使用帯域から除かれてしまう、しかし、
このためθ方向のバネ定数は大きくなってしまう、０方
向のバネ定数はその振動の固有川波数が数十Ｈｚとなる
ように設定しなければならない。この場合第３図のａ・
を法をより小さくすることによつ、前述のθ方向のバネ
定ａｋθを小さくすることができる。つまりバネ部材３
４のバネ定数と該バネ部材の装着する前の長さ、そして
第３図の８寸法を選ぶことにより、ワイヤー１８に適当
な張力を与え、かつ０方向のバネ定数を所望の債にする
ことができる。

これにより、ワイヤー１８の弦としての不要な振動を使
用帯域から除くことができるのである。

又、ワイヤー１８の伸縮方向の剛性を十分に高くするこ
とによって、ワイヤー１８の伸縮による固有振動数もア
クチュエータの使用周波数帯域内から除くことかできる
。

このように考えられるワイヤー１８．バネ部材３４によ
る不要な高次の振動モートは前述の対策により使用帯域
内から除くことができ、振動モードとしては前述のθ方
向とｙ軸回りのねじれによる振動モードのみとなる。

この方向の振動は第２　［ｇに示すダンピング材により
ダンピングされる。バネ部材３４の両端は円錐形となっ
ており、これとピボット軸受３６の間にタンパ材３８か
設けられている。レンズ保持部材２２が、前述のθ方向
に動くと、ピボット軸受３６内のダンパ材３８はバネ部
材３４によりその一部が圧縮される。これによりθ方向
の運動はダンピングされるのである。ピボット軸受３６
の深さを十分深くすることにより、ピボット軸受３６と
ダンパ材３８、及びバネ部材３４とダンパ材３８の接触
面積を大きくすることにより容易にダンピング効果を大
きくすることができる。従来のたとえば前述の第１０図
に示す下行板バネ方式では板バネ８にゴム板などを張る
ことによりダンピングを（）ていたが、この方法ては大
きなダンピングは得られなかった。ところが上述の実施
例では前述の構成にすることによって、より大きなダン
ピングを得ることが容易になった。

次にレンズ保持部材２２の第１図におけるｙ軸回りのね
しれ振動に対してのダンピングについて説明する。この
振動のダンピングもダンパ材３８により行なわれる。レ
ンズ保持部材２２がｙ軸の回りにねしれ振動すると、バ
ネ部材３４に対してピボット軸受３６もねじれ振動する
。この振動はダンパ材３８とバネ部材３４の先端部の摩
擦によりダンピングされるのである。ダンパ材３８とし
てゴムなどを使うと前記摩擦係数は更に大きくなり、前
述のｙ軸回りのねじれ振動は十分ダンピングされるわけ
である。それゆえこの振動モードを除去することができ
るわけである。

次に本構成の他の利点として、以下に説明することがあ
げられる。即ち、レンズ保持部材２２を０方向に動かし
たときに、第１Ｏ図に示すような従来の板バネ式の構成
の場合では板バネ８の各部が曲がってしまうのに対し１
本実施例では第４図に示す様にワイヤー１８がレンズ保
持部材２２と固定部材１６との結合部分のみに変形か起
こり、他の部分では直線を保つ、このことにより、従来
の第１θ図に示す平行板バネ式の場合にはレンズ保持部
材に時間軸変動等の様な好ましくない動きが生し・てし
まうのに対し１本実施例てはレンズ保持部材２２にとっ
て不要な動きである時間軸変動Ｔの動きをより少なくす
ることがてきるという利点を壱する。

第５図に第１図に示すバネ部材３４の第２の実施例を示
す、同図において、部材５０ａは部材５０ｂの内部な摺
動可能に設けられている。更に１部材５０ｂの内部には
コイルバネ５２か設けられている。これによりバネ部材
５４は図示するＡ−Ａ方向にばね性を有する。

第６図にバネ部材の第３の実施例を示す。同図において
、部材５６ａは部材５６ｂの内部を摺動可能に設けられ
ている。更に１部材５６ａの外周上で且つ部材５６ｂの
側部にはコイルバネ５８が設けられている。これにより
バネ部材６０は図示するＡ−Ａ方向にばね性を有する。

又、第１図に示すワイヤー１８の代わりとじて糸状のよ
うなものを用いても本発明は有効である。この場合、糸
の引張り強さはバネ部材による引張り力に耐え得る強度
を有するものでなければならなく、かつ糸の引張りに対
する剛性は十分大きい必要がある。このことはワイヤー
にもいえることである。また、ワイヤー１８は“ぐさり
”などで構成してもよい。

次に本発明の：ｊＳ２の実施例について第７図により説
明する。同図におい°〔６２はトラッキング駆動コイル
、６４は）オーカシン・グ駆動コイル。

６６はフォーカシング及びトラッキングの各駆動コイル
に電磁力を発生させるためのマグネット。

６８はマグネット６６が保持される軟磁性材料で構成さ
れたヨークである。本発明の第１の実施例においては、
第１図のトラッキング駆動コイル２６は円形に巻いたも
のを使用していたのてトラッキング方向（Ｘ方向）に電
磁力を発生するコイルの有効部分が少なく、また上記コ
イル形状によりトラッキング方向（Ｘ方向）以外の方向
の力を発生する肩山性もあった。これを第７図のように
レンズ保持部材７０に巻回することにより、マグネット
６６によりトラッキング方向（Ｘ方向）に力を発生する
コイルの有効部分を増加することができ、かつ、その方
向以外の力は発生しないという効果を有することかでき
る。さらに、上記のトラッキング駆動コイル６２に電磁
力を発生させるためのマグネット６６をレンズ保持部材
７０に対して対称的に配置することにより、トラッキン
グ方向（Ｘ方向）の等価的な加振点をレンズ保持部材７
０の重心と一致させることができるため、不要な振動を
励振することがなく、より複共振の少ないアクチュエー
タを構成することができる。

次に本発明の第３の実施例を第８ＵｊＩに示し説明する
。同図はアクチュエータを２方向より見たものである。

８０はピボット軸受位置調整用のネジ取付部をもつ固定
部材、８２はピボット軸受８４の位置を調整しバネ部材
８６の長さ見２をしたかって第３図の８寸法を調整する
ためのネジである。このネジ８６により第３図の８寸法
を３１！！し、ワイヤー８８に適当な張力を加えしかも
第３図におけるθ方向のバネ定数ｋＯを最適なものにす
ることがてきる。

前述のようにワイヤー８８に適当な張力を加えることは
ワイヤー８８の弦としての固有振動数を使用帯域より高
くするために必要である。しかしトラッキング方向及び
フォー左シング方向（０方向）に対するバネ定数はワイ
ヤー８８の張力に比例して大きくなるのてネジ８２によ
って第３図の８寸法を調整することによりフォーカシン
グ及びトラッキング方向のバネ定数を適当な値に：Ａ整
するのである。以下ネジ８２によって第３図の８寸法を
変えることによりワイヤー８８の張力とθ方向のバネ定
数ｋＯがどのように変化するかを第９図により説明する
。尚、第９図は第Ｅｌｌの実施例における８寸法とトラ
ッキング及びフす−カシング方向のバネ定数との関係、
及び該８寸法とワイヤー８８の張力との関係を示すグラ
フである。

第９図において、９２は第３図の８寸法の変化に対する
ワイヤー８８の張力の変化を示し、９４は同様に０方向
のバネ定ａｋθの変化を示す、ａを大きくしていってバ
ネ部材８６か伸びきった状態におけるａの値をＡとする
。したがって前記の構成てはａ＝Ｏ〜Ａの範囲で、アク
チュエータとしての動作か行なえることになる。もしａ
の値かＡを越えるとバネ部材８６はワイヤーに張力を加
えられなくなり、したがってレンズ保持部材９６の復元
力もなくなる。又ａかＯ以下となると第８図の状態は平
衡な位置ではなくなり、第３図におけるθか増加するよ
うな力か働ら〈。このような理由により、０方向のバネ
定ａｋθは第９図に示すようにａ＝ｏ、Ａて零となり、
且つ上に凸な一つの極大値をもつ曲線となる。またワイ
ヤー８８の張力はａ＝０→Ａて単調に減少する。ａ＝０
〜Ａの範囲における０方向のバネ定数にθと、ワイヤー
８８の張力の最大値は、バネ部材８６の伸縮方向のバネ
定数により決まる。これらの最大値を適当に選び、第９
図てａをＯ〜Ｂ（Ｂはθ方向のバネ定数の極大値を与え
るａの値）の範囲で３ＩＳ＋！することにより、ワイヤ
ー８８の張力を十分大きく、０方向のバネ定数にθを適
当な偵にすることができる。

以Ｅの構成にすることにより、アクチュエータの開発、
量産時の組立調整を容易に行なえるという利点を有する
。

［発明の効果］ 以上詳細［つ具体的に説明した様に、本発明は光学系を
保持した保持部材と固定部材とを複数本の連結手段でて
連結し、該両部材間に前記連結手段よりも長いバネ部材
を装着して成る光学系駆動装置であるので、余計な振動
モードを取り除くことができ、しかも低コストである光
学系部＠装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学系駆動袋４の第１の実施例を示す
斜視図、第２１２１は第１図に示すピボット軸受の断面
図、第３図は第１図の実施例の動作を説明するための図
、第４図は対物レンズ保持部材の下面ＩＡ、第５図及び
第６図はバネ部材の他の実施例を示す断面図、第７図は
本発明の第２の実施例を示す斜視図、第８図は本発明の
第３の実施例を示す平面図、第９図は３寸法とバネ定数
との関係及び３寸法とワイヤーの張力との関係を示すグ
ラフ、第１θ図は従来の対物レンズ駆動装置の平面図で
ある。 １６：固定部材、１８：ワイヤー、２０：対物レンズ、
２２：対物レンズ保持部材、３４：八木部材、３６：ピ
ボット軸受。 代理人　　ｊｔ理士　山　下　積　平　。 第１図 第２図 第４図 第６図 Ａ％−４Ａ 第７図 第８図 第９図 一−０ 第１０図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学系を保持した保持部材と、一端が該保持部材
   に接続され他端が固定部材に接続された複数本の連結手
   段と、該保持部材と固定部材との間に設けられ且つ前記
   連結手段に引張り力を生ぜしめる該連結手段の長さより
   も長いバネ部材と、該保持部材を駆動する駆動手段とを
   有してなることを特徴とする光学系駆動装置。
2. （２）上記保持部材と固定部材のバネ部材が接続する部
   分にはピボット軸受が設けられていることを特徴とする
   、特許請求の範囲第（１）項記載の光学系駆動装置。
3. （３）上記ピボット軸受のバネ部材が接触する部分には
   ダンパー材が設けられていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第（２）項記載の光学系駆動装置。
4. （４）上記固定部材にバネ部材の長さを調整するための
   手段が設けられていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第（１）項記載の光学系駆動装置。