JPS6394442A - 対物レンズのフオ−カス駆動装置 - 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】 【発明の属する技術分野】

この発明は、対物レンズ保持体を、信号に基づいて、少
なくともその光軸方向に駆動して変位させ、その焦点位
置を変化させる対物レンズのフォーカス駆動装置に関し
、特に、光デイスク装置の光学ヘッド用に好適なもので
ある。

【従来技術とその問題点】

光デイスク装置の光学ヘッドに用いられた、対物レンズ
のフォーカス駆動装置の一従来例について、第９図の平
面図および第１０図の側断面図を参照しながらその概略
を説明する。 この従来例は、主として対物レンズ保持部とヨーク部と
からなっている。そして、対物レンズ保持部は、対物レ
ンズ保持体１、この対物レンズ保持体１の中心部に設け
られた非磁性材料からなる軸受２）対物レンズ保持体ｌ
の円筒部１ｂの外周面に巻回されたフォーカスコイル７
、および、このフォーカスコイル７の外表面に層状に重
ね合わせて接着された、４個のほぼ方形に巻回されたト
ラッキングコイル８Ａ〜８Ｄからなる。 また、ヨーク部は、一対の外ヨーク３０ａ、同じく一対
の内ヨーク３０ｂ、基ヨーク３０ｃから一体に形成され
た、高透磁率材料からなるヨーク３０、両側の外ヨーク
３０ａの端部内周面に設けられた永久磁石１９、ヨーク
３０の中心部に設けられた磁性材料からなる支持軸４、
ヨーク３０の内部基面３０ｆに取付板１２を介して設け
られた弾性連結体１３、およびコネクタ１５などから構
成されている。そして、弾性連結体１３は、ヨーク３０
と対物レンズ保持体１とを連結している。 前述した従来例の作用は次のとおりである。 永久磁石１９・内ヨーク３０ｂ間の磁気空隙内で、対物
レンズ保持体１の円筒１ｂに直交し、永久磁石１９から
内ヨーク３０ｂの方向に形成される磁界に対して、フォ
ーカスコイル７に流れる電流、つまり、支持軸４の軸線
を中心とする、第９図で時計方向の円周方向に流れる電
流によって、対物レンズ保持体１は、フォーカス方向で
ある、支持軸４の、紙面の垂直下方向に電磁駆動される
。逆に、フォーカスコイル７に反時計方向に電流が流れ
ると、対物レンズ保持体１は、紙面の垂直上方に電磁駆
動される。このようにして焦点調節動作がおこなわれる
わけである。 なお、この場合、トラッキングコイル８Ａ〜８Ｄによっ
て、支持軸４のまわりのトラッキング駆動がおこなわれ
るが、本発明と直接には関係しないから、説明を省略す
る。 また、弾性連結体１３は、対物レンズ保持体１に作用す
る、焦点調節方向やトラッキング方向への電磁駆動力と
平衡して、その位置を決めるとともに、これらの力が解
除されたとき、対物レンズ保持体１を自動的に中立位置
に復帰される機能をもつセンタリング機構である。 さて、フォーカスコイル７に電圧が印加されてないとき
の、対物レンズ保持体１の軸線方向の位置を原点とし、
印加電圧Ｖを横軸に、対物レンズ保持体１の軸線方向の
変位Ｘを縦軸に、それぞれとって両者の関係を示した図
が第８図である。すなわち、印加電圧Ｖを増加させるに
したがって、変位Ｘは増加し、印加電圧Ｖを逆の方向に
増加させると、変位Ｘも逆の方向に前記の場合とほぼ対
称的に増加する。 しかし、問題は、変位Ｘが印加電圧Ｖに比例して増加せ
ず、変位Ｘの印加電圧Ｖに対する変化率が、印加電圧Ｖ
がある値以上になると、その増加とともに減少すること
である。そのわけは、永久磁石１９の空隙内での磁束密
度が、その上、下端部では中央部におけるよりもやや低
下し、同じ印加電圧により同じ電流が流れても、フォー
カスコイル７に作用する電磁力が低下するからである。 さて、変位Ｘの印加電圧Ｖに対する変化率ｄｘ／ｄＶは
、単位の印加電圧Ｖの変化量に対して変位Ｘがどれだけ
の量変化するか、その変化の度合を表し、「駆動感度」
を意味する。 第８図では、変位Ｘと印加電圧Ｖの関係を示す特性曲線
が、印加電圧Ｖが正の範囲では上方に凸に、同じく印加
電圧Ｖが負の範囲では下方に凸になる。つまり、印加電
圧Ｖが、正負いずれの場合においても、ある値以上にな
ると、その値が増加するにしたがって、駆動感度が減少
することを表している。そのため、印加電圧Ｖがある値
以上大きくなると、対物レンズ保持体１を含むサーボ系
の制御が正しくおこなわれない、という技術的問題を生
じる。その理由は、駆動感度の低下によってサーボ系の
閉ループゲインが低下し、残留偏差が増加するからであ
る。

【発明の目的】

この発明の目的は、従来技術がもつ以上の問題点を解消
し、対物レンズ保持体のフォーカスコイルの印加電圧の
値、言いかえれば、対物レンズ保持体の変位量にかかわ
らず、そのフォーカス駆動感度が一定であるような対物
レンズ保持体のフォーカス駆動装置を提供することにあ
る。

【発明の要点】

上述の目的を達成するための本発明の要点は、永久磁石
の空隙における磁束密度を、焦点位置調節の方向に関し
て、はぼ均一にすることが必要であり、そのために永久
磁石の半径方向の厚さを、焦点位置調節の方向の両端部
付近では、中央部におけるより大きくする□という考え
方に基づいている。 すなわち、この発明の構成は、 （１）　　円筒部（１ｂ）と、この円筒部（１ｂ）の軸
方向の一方の側に設けられた端部（１ａ）とから主とし
てなる対物レンズ保持体（１）の、その円、筒部（１ｂ
）外周面に少なくともフォーカスコイル（７）を巻回し
、また、その端部（１ａ）に対物レンズ（６）を、その
光軸を円筒部（１ｂ）の軸線方向に平行にして設ける。 （２）肉厚円筒を扇形に分割した形状の外ヨーク（１０
ａ）と、この外ヨーク（１０ａ）と対向する内ヨーク（
１０ｂ）と、これらのヨーク（１０ａ、　１０ｂ）を連
結する基ヨーク（１０ｃ）と、その外ヨーク（１０ａ）
内面。 内ヨーク（１０ｂ）外面のいずれか一方に固着された永
久磁石（９）とから主としてなるヨーク（１０）の、そ
の永久磁石（９）の表面と、外ヨーク（１０ａ）、内ヨ
ーク（１０ｂ）のいずれか一方の表面とで形成される空
隙内に、前記対物レンズ保持体（１）の円筒部（１ｂ）
を浮動的に設置させる。 （３）対物レンズ保持体（１）をその円筒部（１ｂ）の
少なくとも軸線方向に移動可能なようにヨーク（１０）
に支持させるとともに、対物レンズ保持体（１）とヨー
ク（１０）とを弾性連結体（１３）を介して連結させる
。 以上のような対物レンズのフォーカス駆動装置において
、 （４）永久磁石（９）の半径方向の厚さを、対物レンズ
保持体（１）の円筒部（１ｂ）の軸線方向で変化させる
、さらに具体的には、その軸線方向の両側にいくほど大
きくする。 というものである。 したがって、この発明の作用は、次のとおりである。永
久磁石（９）の半径方向の厚さが、対物レンズ保持体（
１）の円筒部（１ｂ）の軸線方向で変化する、さらに具
体的には、その軸線方向の両側にいくほど大きくなるの
で、その永久磁石（９）の空隙内での磁束密度は、その
軸線方向のある範囲内ではほぼ均等の値をとる。そのた
め、対物レンズ保持体（１）をその軸線方向に駆動する
フォーカス駆動力は、ある範囲内では、その軸線方向の
位置にかかわらずフォーカスコイル（７）に印加される
電圧だけに比例し、その結果、対物レンズ保持体（１）
の軸線方向の変位量もある範囲内では印加電圧に比例す
る。このことは、駆動感度が一定であることを意味する
。

【発明の実施例】

この発明の、光デイスク装置の光−・ラドに適用された
一実施例を、図を参照しながら説明する。 なお、第１図はこの発明に係る一実施例の側面図、第２
図は前記第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は同じく平面図
、第４図は前記第３図のＢ−Ｂ断面図、第５図は前記第
３図のＣ−Ｃ断面図、第６図は同じ（永久磁石の空隙部
における磁束密度分布図、第７図は同じく対物レンズ保
持体の、フォーカス変位量−フォーカスコイル印加電圧
の特性図である。 まず、この実施例の構成について、第２図、第４図、第
５図を主に、第１図、第３図を補助的に参照しながら説
明する。 この対物レンズ駆動装置は、主として対物レンズ保持部
とヨーク部とからなる。対物レンズ保持部は、対物レン
ズ保持体１、この中心部に設けられた非磁性材料からな
る軸受２）対物レンズ保持体１の円筒部１ｂの外周面に
巻回されたフォーカスコイル７、この外表面に層状に重
ね合わせて接着された、４個のほぼ方形に巻回されたト
ラッキングコイル８Ａ〜８Ｄとからなる。 このトラッキングコイル８Ａ〜８Ｄは、フォーカスコイ
ル７の円周に沿って等間隔に、かつ、方形を形成する相
対向する一組の辺が軸受２の軸線方向に平行になるよう
に配置され、かつ直列に接続されている。また、対物レ
ンズ保持体１の材料は合成樹脂やセラミックス等の非磁
性絶縁性材料であり、軽量で渦電流損の発生がなく、か
つ後述する磁気の影響を受けないようになっている。 ヨーク部は、一対の外ヨーク１０ａ、同じく一対の内ヨ
ーク１０ｂ、基ヨーク１０ｃから一体に形成された、高
ｉｍＥｆｆ率材料からなるヨーク１０、各外ヨーク１０
ａの端部内周面に設けられた永久磁石９、ヨーク１０の
中心部に設けられた磁性材料からなる支持軸４、ヨーク
１０の内部基面１０ｆに取付板１２を介して設けられた
弾性支持体１３と緩衝台１４、コネクタ１５などから構
成されている。なお、二点鎖線で示したものはカバー１
６で、対物レンズ駆動装置全体を保護遮蔽する。 一対の外ヨーク１０ａおよびこの内側に固着された永久
磁石９の組は、同心円の４分の１円周をそれぞれ占める
形で互いに対峙して配置され、また他の一対の内ヨーク
１０ｂは、前記外ヨーク１０ａと永久磁石９の組の内側
にそれぞれと対向して配置されている。そして、ヨーク
１０の中心部の、磁性材料からなる支持軸４に、対物レ
ンズ保持体１の中心部の軸受２を押通させたとき、それ
ぞれ対向配置された外ヨーク１０ａ、内ヨーク１０ｂ間
の空隙内に対物レンズ保持体１の円筒部１ｂが納まるよ
うに構成される。 また、外ヨーク１０ａ、永久磁石９．内ヨーク１０ｂ。 基ヨーク１０ｃから構成される磁気回路の磁気空隙、つ
まり内ヨーク１０ｂと永久磁石９との間に形成される磁
気空隙内には、層状に重ね合わされたフォーカスコイル
７とトラッキングコイル８Ａ〜８Ｄの一辺とが配置され
るように、対物レンズ保持体１０円筒部１ｂが位置して
いる。 ヨーク１０の基ヨーク１０ｃに設けられたコネクタ１５
は４個の端子をもっており、前記フォーカスコイル７と
トラッキングコイル８Ａ〜８Ｄの引き出し線をそれぞれ
中継する。 次に、第３図、第５図において、対物レンズ保持体１の
端部１ａの中心部から円周までの中間位置に、レンズ枠
５を介して対物レンズ６が設けられ、その光軸は軸受２
の軸線と平行である。 また、第２図、第５図のように、ヨーク１０の内部基面
１０ｆの中心部には、支持軸４に嵌ってリング状の弾性
材料からなる緩衝台１４が設けられ、さらに取付板１２
を介して弾性支持体１３が設けられる。 この弾性支持体１３は、狭い幅の矩形周縁部からなる偏
平なリング状のゴム板と、その対向する長辺の各中央部
にそれぞれ一体に突片を連結したもので、一方の突片は
取付板１２に固着され、他方の突片には穴が設けられて
、この穴と対物レンズ保持体１の端部１ａの内側との間
に支持ピン１１が架設される。つまり支持ピン１１の両
端は、それぞれ前記端部１ａと弾性支持体１３とに固着
される。 以上説明した内容は、従来例とほぼ同様であり、まった
く同じ部材の符号は同一にしである。さて、これから以
後の説明がこの実施例特有のものである。 とくに、永久磁石９は、その断面が、第４図に示すよう
に、内径は一定であるが、その外径が、上、下両端部（
１ａ）になるほど中央部より増加している。したがって
、その半径方向の厚さが上、下両端部（ｌａ）になるほ
ど大きくなっている。 以上のような構成であるから、この実施例の作用は次の
とおりである。永久磁石９．内ヨーク１０ｂ間の磁気空
隙内で、対物レンズ保持体１の円筒部１ｂに直交し永久
磁石９から内ヨーク１０ｂの方向に形成される磁界に対
して、フォーカスコイル７に流れる電流、つまり支持軸
４の軸線を中心とする、第２図で時計方向の円周方向に
流れる電流によって、対物レンズ保持体１は、フォーカ
ス方向である、支持軸４の、紙面の垂直下方向に電磁駆
動される。逆に、反時計方向に電流が流れると、対物レ
ンズ保持体１は紙面の垂直上方に電磁駆動され、このよ
うにして自動焦点調節動作がおこなわれる。 また、トラッキングコイル８Ａ〜８Ｄの、前記磁気空隙
内に位置するそれぞれの一辺に、支持軸４の軸線方向に
流れる電流の方向が、第２図で紙面に垂直上方向である
と、対物レンズ保持体１は、支持軸４の軸線のまわりに
時計方向に回転駆動される。逆に、電流の方向が紙面に
垂直下方向であると、反時計方向に回転駆動されて、ト
ラッキングがおこなわれる。 なお弾性支持体１３は、対物レンズ保持体１に作用する
、フォーカス方向やトラッキング方向への電磁駆動力と
平衡して、その位置を決めるとともに、これらの力が解
除されたとき、対物レンズ保持体１を自動的に中立位置
に復帰させる機能をもつ、一種のセンタリング機構であ
る。また、緩衝台１４は軸受２に対して、自動焦点調節
動作により万一の衝突があった時の緩衝作用をもつ。 以上の作用は従来例においても同様である。さて、前述
したように、永久磁石９の半径方向の厚みは、上、下両
端部になるほど、中央部におけるより大きいから、磁気
空隙内での磁束密度は、上。 下両端部で中央部におけると同じ、ないし若干大きくな
る。第６図はこの辺りの様子を示す。すなわち、横軸に
永久磁石９のフォーカス方向の位置をとり、第４図に示
したように、下端部をし、中央部をＭ、上端部をＵで表
し、縦軸に磁気空隙内の磁束密度Ｂ、をとると、その関
係は、位置し。 Ｕでの磁束密度Ｂｇの値が、位ｉＭでの値よりやや高く
なっていてほぼ均等である０位ｉＬ、Ｕの両側では急速
に低下する。 したがって、フォーカスコイル７の印加電圧■を横軸に
、対物レンズ６の焦点位置の変位Ｘ（印加電圧■が零の
ときの焦点位置を原点とする）を縦軸にとって両者の関
係を見ると、第７図のように、はぼ直線的になる。これ
は、対物レンズ保持体１の、フォーカス方向の駆動感度
がほぼ一定になることを示す。

【発明の効果】

この発明の作用は、永久磁石の半径方向の厚さが、対物
レンズ保持体の円筒部（１ｂ）の軸線方向で変化する、
さらに具体的には、その軸線方向の両側にいくほど大き
くなるので、その永久磁石の空隙内での磁束密度は、そ
の軸線方向のある範囲内ではほぼ均等な値をとる。その
ため、対物レンズ保持体をその軸線方向に駆動するフォ
ーカス駆動゛　力は、ある範囲内では、その軸線方向の
位置にかかわらずフォーカスコイルに印加される電圧だ
けに比例し、その結果、対物レンズ保持体の軸線方向の
変位量も印加電圧に比例する、つまり、駆動感度が一定
となる□というものである。 したがって、この発明によれば、従来のものに比べ次の
ようなすぐれた効果がある。 （１）対物レンズ保持体の、フォーカス変位に関する駆
動感度を一定にすることができるので、対物レンズの焦
点位置制御において、サーボ系の閉ループゲインが部分
的に低下し、そのために残留偏差が増大する、というこ
とがない。したがって、対物レンズ保持体ひいては対物
レンズの焦点位置制御が正確におこなわれる。 （２）永久磁石の、フォーカス変位方向の厚さを変化さ
せるだけで、目的を達成することができるから、その他
の構成部品の追加、変更などを必要とせず、したがって
、構造的に複雑になることがなく、小型にまとまり、か
つコスト増分を低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側面図、 第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、 第３図は同じく平面図、 第４図は第３図のＢ−Ｂ断面図、 第５図は第３図のＣ−Ｃ断面図、 第６図は同じく永久磁石の空隙部における磁束密度分布
図、 第７図は同じ（対物レンズ焦点位置−フォーカスコイル
印加電圧の特性図、 第８図は従来例における、対物レンズ焦点位置−フォー
カスコイル印加電圧の特性図、 第９図は一従来例の横断面図、 第１０図はその縦断面図である。 符号説明 に対物レンズ保持体、１ａ：端部、１ｂ：円筒部、６：
対物レンズ、７：フォーカスコイル、９：永久磁石、１
０：ヨーク、１０ａ：外ヨーク、１０ｂ　　：内ヨーク
、１０ｃ　　：基板、１３：弾性連結体。 第１図 １：Ｄ 亮２琶 晃６旧 第７毘 第８薗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）円筒部（１ｂ）と、この円筒部（１ｂ）の軸方向の
   一方の側に設けられた端部（１ａ）とから主としてなり
   、前記円筒部（１ｂ）外周面に少なくともフォーカスコ
   イル（７）を巻回し、前記端部（１ａ）に対物レンズ（
   ６）を、その光軸を前記円筒部（１ｂ）の軸方向に平行
   にして設けた対物レンズ保持体（１）と；肉厚円筒を扇
   形に分割した形状の外ヨーク（１０ａ）と、この外ヨー
   ク（１０ａ）と対向する内ヨーク（１０ｂ）と、これら
   のヨーク（１０ａ）、（１０ｂ）を連結する基ヨーク（
   １０ｃ）と、前記外ヨーク（１０ａ）内面、前記内ヨー
   ク（１０ｂ）外面のいずれか一方に固着された永久磁石
   （９）とから主としてなり、前記永久磁石（９）の表面
   と、前記外ヨーク（１０ａ）、前記内ヨーク（１０ｂ）
   のいずれか一方とで形成される空隙内に前記対物レンズ
   保持体（１）の円筒部（１ｂ）を浮動的に設置させたヨ
   ーク（１０）と；を備え、前記対物レンズ保持体（１）
   をその円筒部（１ｂ）の少なくとも軸線方向に移動可能
   なように前記ヨーク（１０）に支持させるとともに、前
   記対物レンズ保持体（１）と前記ヨーク（１０）とを弾
   性連結体（１３）を介して連結させた対物レンズのフォ
   ーカス駆動装置において、前記永久磁石（９）の半径方
   向の厚さが、前記対物レンズ保持体（１）の円筒部（１
   ｂ）の軸線方向で変化することを特徴とする対物レンズ
   のフォーカス駆動装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、永久磁
   石（９）の半径方向の厚さは、対物レンズ保持体（１）
   の円筒部（１ｂ）の軸線方向の両側にいくほど大きくな
   ることを特徴とする対物レンズのフォーカス駆動装置。