WO2007032254A1

WO2007032254A1 - 駆動機構および光ヘッド

Info

Publication number: WO2007032254A1
Application number: PCT/JP2006/317770
Authority: WO
Inventors: Osamu Mizuno; Hiroshi Yamamoto; Hideki Aikoh
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2007-03-22
Also published as: US20090135683A1; JPWO2007032254A1

Abstract

　本発明の駆動機構は、長手方向を有する駆動体と、前記長手方向に摺動可能なように前記駆動体と摩擦結合している可動子と、前記駆動体を前記長手方向に移動可能なように支持するベース部材と、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を前記長手方向に振動させる駆動素子と、前記長手方向と直交する直交方向において、前記駆動体と前記ベース部材との間に配置された粘弾性体とを備える。

Description

駆動機構および光ヘッド

技術分野

[0001] 本発明は、小型の駆動機構およびそれを用いた光ヘッドに関する。

背景技術

[0002] 近年、撮影機能付き携帯電話やデジタルカメラ等の小型撮影機器にぉヽて、ォートフォーカス機能、ズーム機能、手ぶれ防止機能などが備えられるようになってきている。このため、レンズなどの部品を駆動する小型の駆動機構がこうした小型撮影機器に内蔵されるようになってきた。

[0003] また、光ディスク装置、特に高密度記録に対応した光ディスク装置の光ヘッド内部には、光学系の収差を補正するためにレンズを駆動する駆動機構が内蔵される。携帯ゲーム機などにこうした光ディスク装置が搭載されるようになってきたため、光ヘッド内でレンズを駆動する駆動機構にも小型化が求められている。

[0004] また、マイクロマニピュレーション等の分野でも、微細な動きを実現する小型駆動機構が求められている。

[0005] こうした用途に用いられる小型駆動機構として、従来の電磁型モータに変えて、圧電素子などによる振動と摩擦を利用した駆動機構が提案されている。例えば、特許文献 1は、圧電素子を用いたレンズの駆動機構を開示している。図 17に示すように、駆動機構は圧電体が積層された駆動素子 12および駆動体 17を備え、電圧の印加によって圧電体が厚さ方向に伸縮し、駆動体 17をその長手方向（軸方向) Aに振動させる。これにより、駆動体 17の振動を利用してレンズなどの部品を駆動する。圧電素子は簡単な構造を備えるため、小型化が容易であり、駆動機構全体の小型化に適している。

特許文献 1：特許第 2633066号明細書

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、駆動体 17の振動による変位をレンズなどの部品の移動に変換する際、移動させる部品の重心が駆動体 17上に位置していないと、駆動体 17の長手方向 Aの変位によって、部品には重心を中心とするモーメントが働く。部品と駆動体 17 とが自由に移動できないように拘束されている場合、このモーメントは駆動体 17にも作用する。その結果、駆動体 17は矢印 Bで示す方向に振動する。

[0007] このような振動は、エネルギを散逸させる減衰成分が少なぐ振動が継続する。このため、レンズなどの部品が振動し、用途によっては、この振動は大きな影響を与える。例えば、光ヘッド内部へ搭載した鏡筒ではサーボ系の乱れとなり、不安定要因となる場合は、振動が静定するまで待つ必要があり、サーボ系の処理時間の増加による効率低下を招いていた。

[0008] 本発明はこのような従来技術の課題を解決し、不要な振動の少ない駆動機構を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の駆動機構は、長手方向を有する駆動体と、前記長手方向に摺動可能なように前記駆動体と摩擦結合して!/、る可動子と、前記駆動体を前記長手方向に移動可能なように支持するベース部材と、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を前記長手方向に振動させる駆動素子と、前記長手方向と直交する直交方向において、前記駆動体と前記ベース部材との間に配置された粘弾性体とを備える。

[0010] ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端部近傍に配置されている。

[0011] ある好ましい実施形態において、前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第 1の面を有する軸受け部を含み、前記第 1の面は前記駆動体の前記直交方向への移動範囲を制限する。

[0012] ある好ま、実施形態にぉ、て、前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第 1の面をそれぞれ有する少なくとも 2つの軸受け部を含み、前記駆動素子から最も遠い軸受け部に前記粘弾性物質が配置されている。

[0013] ある好ましい実施形態において、前記第 1の面と前記駆動体との間に、前記粘弾性体が配置されている。 [0014] ある好ま、実施形態にお!、て、前記軸受け部は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第 2の面を有し、第 2の面と前記駆動体との間隙は、前記第 1の面と前記駆動体との間隙よりも大きい。

[0015] ある好ましい実施形態において、前記第 2の面は、前記長手方向に沿って間隙が変化している。

[0016] ある好ましい実施形態において、前記軸受け部は、一対の第 2の面を有し、前記第

2の面は、前記長手方向において、前記第 1の面を挟むように位置している。

[0017] ある好ましい実施形態において、前記軸受け部の前記第 1の面および前記第 2の面は、前記直交方向に平行な断面にぉ、て隣接して！/、る。

[0018] ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端面と前記ベース部材とを接続するように配置されている。

[0019] ある好ま、実施形態にぉ、て、前記粘弾性体は、シート形状を有する。

[0020] ある好ま、実施形態にぉ、て、前記シート形状の粘弾性体は、第 1および第 2の主面を有し、前記第 1の主面は、前記駆動体の端面および前記ベース部材と密着しており、前記第 2の主面には、前記粘弾性体よりも剪断弾性係数の大きな物質が設けられている。

[0021] ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体はゲル状物質である。

[0022] ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体はシリコン系物質である。

[0023] ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体は紫外線硬化榭脂である。

[0024] ある好ましい実施形態において、前記粘弾性体の振動の損失係数が 1. 4以上 1.

7以下である。

[0025] ある好ま、実施形態にぉ、て、前記駆動素子は、圧電素子である。

[0026] ある好ま、実施形態にお!、て、前記駆動素子は、前記駆動体の一端に結合され

、前記駆動体を移動の向きによって異なる速度または加速度で前記長手方向に沿つて振動させることにより、前記可動子を移動させる。

[0027] 本発明の光ヘッドは、光源と、前記光源から出射する光の光路上に設けられた光学素子と、前記光学素子を移動させるための上記いずれかに規定される駆動機構とを備え、光源から出射する光を記録媒体に集光し、前記記録媒体に対して記録および再生の少なくとも一方を行う。

[0028] ある好ましい実施形態において、前記可動子の重心を通りかつ駆動軸に垂直な面において、前記駆動軸の中心軸と可動子の重心を結ぶ線分の方向が、前記記録媒体の前記光スポットが形成された近傍の記録トラックに対して平行である。

発明の効果

[0029] 本発明によれば、駆動体の長手方向と直交する方向において、駆動体と駆動体の振動方向を制限するベース部材との間に粘弾性体を設けることにより、駆動体の長手方向と垂直な方向の振動が粘弾性体の剪断変形により、抑制される。したがって、不要な振動が抑制され、可動子を安定して駆動できる駆動機構を実現する。また、本実施形態の駆動機構を備えた光ヘッドは、安定したサーボ制御を実現することができる。

図面の簡単な説明

[0030] [図 1]本発明による駆動機能の第 1の実施形態を示す斜視図である。

[図 2]図 1の駆動機構の要部を示す図である。

[図 3A]図 1の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である

[図 3B]図 1の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である

[図 4A]図 1の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である

[図 4B]図 1の駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である

[図 5A]図 1の駆動機構において粘弾性体がない場合の駆動体の振動を示す図である。

[図 5B]図 1の駆動機構における駆動体の振動を示す図である。

[図 6]本発明による駆動機能の第 2の実施形態の要部を示す図である。

[図 7A]本発明による駆動機能の第 3の実施形態の要部を示す図である。 [図 7B]本発明による駆動機能の第 3の実施形態の要部を示す図である。

[図 7C]本発明による駆動機能の第 3の実施形態の要部を示す図である。

[図 8]本発明による駆動機能の第 4の実施形態の要部を示す図である。

[図 9]本発明による駆動機能の第 5の実施形態の要部を示す図である。

[図 10A]本発明による駆動機能の第 6の実施形態の要部を示す図である。

[図 10B]本発明による駆動機能の第 6の実施形態の要部を示す図である。

[図 10C]本発明による駆動機能の第 6の実施形態の要部を示す図である。

[図 11A]本発明による駆動機能の第 7の実施形態の要部を示す図である。

[図 11B]図 11Aの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。

[図 12A]本発明による駆動機能の第 8の実施形態の要部を示す図である。

[図 12B]図 12Aの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形を示す図である。

[図 13A]図 12Aの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形をメッシュ化したモデルで示す図である。

[図 13B]図 12Aの駆動機構における駆動体の変位による粘弾性体の変形をメッシュ化したモデルで示す図である。

[図 14]本発明による光ヘッドの第 9の実施形態を示す図である。

[図 15]本発明による光ヘッドの第 9の実施形態を示す図である。

[図 16]本発明による光ヘッドの第 10の実施形態を示す図である。

[図 17]駆動機構に用いられる駆動体の振動を説明する図である。

符号の説明

5、 8 粘弾性体

12 圧電素子

13a、 13c 軸受け部

13b、 13d 孔

17 駆動軸

24 半導体レーザ 25 収差補正レンズ

26 対物レンズ

27 記録媒体

100 駆動機構

発明を実施するための最良の形態

[0032] (第 1の実施形態）

図 1は、本発明による駆動機構の第 1の実施形態を示す斜視図である。本実施形態の駆動機構は、可動子 1と、駆動体 17と、駆動素子 12と、ベース部材 13とを備えている。

[0033] 本実施形態では駆動機構は、光ヘッドに設けられ、光学系の光路中に配置されるレンズなどの光学素子の位置を調整するために光学素子を駆動する。このため、可動子 1は光学素子（図示せず)を内蔵している。

[0034] 駆動体 17は、長手方向を有し、好ましくは、棒形状を有している。駆動体 17の長手方向と垂直な断面は、例えば、円形状または多角形形状である。本実施形態では駆動体 17の断面は円形状である。

[0035] 可動子 1は、水平方向に突出した支持板部 lkと腕 leとを有しこれらは互いに反対方向に伸びている。支持板部 lkは突部 la及び lcを有し、突部 la及び lcには、孔 1 b及び Idがそれぞれ形成されている。孔 lbと Idには駆動体 17が挿入され、これによつて、可動体 1が支持される。また、以下において説明するように、駆動体 17の長手方向に摺動可能なように可動体 1と駆動体 17とが摩擦結合する。

[0036] 可動体 1の腕 leの先端には横向きの U形溝 Ifが形成されており、溝 Ifには摺動可能なように補助ガイド 3が挿入されている。これにより、可動体 1は補助ガイド 3に支持され、駆動体 17周りの回転が規制されている。

[0037] ベース部材 13は、孔 13b及び 13dがそれぞれ設けられた一対の軸受け部 13a及び 13cを有し、孔 13b及び 13dに駆動体 17が挿入されている。

[0038] 孔 13bおよび 13dは、それぞれ円筒状の内側面（第 1の面）によって規定される。この内側面は、駆動体 17断面の円形状の直径よりわずかに大きい円を規定しており、内側面は駆動体 17の側面力も所定の微少間隙を隔て位置している。このため、駆動体 17は長手方向に移動可能であるが、長手方向と垂直な方向には所定の間隙の範囲内でのみ移動可能である。

[0039] 駆動体 17の両端は、軸受け部 13aおよび軸受け部 13cよりも外側へ突出しており、駆動体 17の軸受け部 13c側の後端は、駆動素子 12に接着剤などにより固定されている。

[0040] 可動体 1の突部 la及び lcの下面にはネジ孔が形成されており、それぞれのネジ孔と一致する位置に設けられた孔 14a及び 14bが両端に設けられた長方形の板ばね 1 4がビス 15及び 16によって、突部 la及び lcの下面に駆動体 17と平行に取付けられて、る。板ばね 14の中央には駆動体 17側に突出した屈曲部 14cが形成されて、る。屈曲部 14cは突部 laと lcとの中間位置において駆動体 17の下面を圧接する。このため、突部 laの孔 lb及び突部 lcの孔 Idのそれぞれの中で駆動体 17が上の方へ片寄せされ、孔 lb及び Idのそれぞれの上側の内周面に駆動体 17の上側の外周面が板ばね 14の弾性復元力により圧接されている。従って、孔 lb、 Idと駆動体 17との摩擦力及び屈曲部 14cと駆動体 17との摩擦力より小さい力が駆動体 17に対して長手方向に沿って加えられた場合、可動体 1と駆動体 17とは一体となって動く。一方、摩擦力以上の力が駆動体 17に加えられた場合、駆動体 17のみが軸方向に移動する。

[0041] 駆動素子 12は、駆動体 17の一端に結合されており、駆動体 17を長手方向に振動させる。駆動素子 12は、好ましくは圧電素子であり、リード線 Wl、 W2間に電位差を与えると、駆動素子 12は電位差の極性に応じて駆動体 17の長手方向に伸縮する。例えば、リード線 W1に、リード線 W2よりも高い電圧を印加する場合、駆動素子 12は伸びる。駆動素子 12はベース部材 13に固定されている。

[0042] 駆動素子 12のリード線 Wl、 W2に、リード線 W1側がプラスであり、リード線 W1と W 2との電位差が徐々に拡大するよう電圧を印加していくと、駆動素子 12は伸長し、駆動体 17は駆動素子 12が結合されていない側（先端側）へ徐々に移動する。ここで、孔 lb、 Idと駆動体 17との摩擦力及び屈曲部 14cと駆動体 17との摩擦力に比べ、駆動素子 12の伸長による駆動体 17が長手方向に移動する力は小さいため、駆動体 1 7と一緒に可動子 1は移動する。 [0043] この状態力も駆動素子 12のリード線 Wl、 W2間の電圧を急に除くと、駆動素子 12 は急激に短縮し、駆動体 17も同じく急激に駆動素子 12側に移動する。ところが、可動体 1は駆動素子 12側へ加速しょうとすると可動体 1の質量に応じた慣性力が作用する。可動体 1は板ばね 14の弾性復元力で駆動体 17と摩擦結合しているため、摩擦結合の静止摩擦力を慣性力が上回ると、動摩擦力を受けながら可動体 1は駆動体 17を滑る。その結果、可動体 1は駆動体 17の駆動素子 12側 (後端の向き)への変位に関わらず、ほぼその場に留まる。

[0044] この 1サイクルの結果、可動体 1は駆動素子 12の伸長分だけ先端側に移動したことになる。駆動素子 12の伸長量は微少であるため 1サイクルあたりの可動体 1の移動量は微少であるが、このサイクルを繰り返すことで可動体 1を任意の量だけ先端側に移動させることができる。たとえば、駆動素子 12の変位量は lnm程度であり、駆動素子 12の駆動周波数は 1 OOKHz程度である。

[0045] 可動体 1を後端側に動かす場合は、駆動素子 12への駆動電圧を急激に上げ、徐々に下げる。すると駆動体 17が先端側に急速に移動するが可動体 1は動かず、駆動体 17が後端側に徐々に移動することで可動体 1も後端側に移動する。結果として可動体 1は後端側に移動する。

[0046] ベース部材 13の軸受け部 13a及び 13cに設けられた孔 13b及び 13dは、上述の動作において、駆動体 17を長手方向にのみ変位するように支持する。孔 13b及び 13d を規定する内側面は、駆動体 17の長手方向と垂直な方向への変位を規制するが、内側面と駆動体 17との間には、間隙が設けられている。従って、図 2に示すように、駆動体 17の長手方向に垂直な方向の力に対しては、孔 13b、 13dは反力を与えない。単純な構造モデルとして駆動機構を説明すれば、駆動体 17は、例えば駆動素子 12との結合点 Pを仮想的な固定端とする片持ち梁であるとみなせる。ただし、設計による結合の強さ、構造の強さにより、固定端は変化しうる。例えば駆動素子 12と第 3 の軸受け部 13eとの結合部である点 Q等ともみなせる。

[0047] このため、駆動素子 12が伸張すると、駆動体 17は矢印 A方向に加速を始める。可動体 1は、摩擦力 Fsにより矢印 A方向に力を受けて加速する。し力しこの摩擦力べクトルは可動体 1の重心 Gを通過しないので、慣性力 Fmのベクトルを打ち消さず、可動体 1にモーメント Mが発生する。

[0048] 可動体 1は駆動体 17に拘束されているので、このモーメント Mは駆動体 17に作用する。駆動体 17は上述したように駆動素子 12との結合点 Pを固定端とする片持ち梁であるとすれば、自由端である先端付近力 ¾方向に振れる。このため、可動体 1も V 方向に振れる。これが可動体 1の不要な振動となる。

[0049] 本実施形態の駆動機構は、この振動を抑制するため、図 2に示すように、駆動体 17 の長手方向と直交する方向において、駆動体 17とベース部材 13の軸受け部 13a、 1 3cの孔 13b、 13dを規定する面との間に粘弾性体 5を備えている。粘弾性体 5は、孔 13b、 13dを規定する内側面と駆動体 17との間隙の全域に充填されている。

[0050] 粘弾性体 5は、例えばゲル状の物質であり、温度特性等の点を考慮すると、シリコン系の物質が好ましい。また、流動性が必要な封入作業後、流動性を抑え間隙からの漏出を防止し充填状態を維持するには、紫外線等でゾルからゲルへ硬化する物質が望ましい。振動の損失係数 (tan δ )は 1. 4以上 1. 7以下程度であることが好ましい。

[0051] 粘弾性体 5を備える効果を説明する。図 2に示すように、駆動素子 12が伸張すると、上述したように、摩擦力 Fsおよび慣性力 Fmにより、可動体 1にモーメント Mが発生する。このため、モーメント Mが駆動体 17を R方向に移動させる。しかし、このとき、例えばベース部材 13の先端側の孔 13bにお、て、粘弾性体 5が駆動体 17との間隙に充填されて、るので、粘弾性体 5が駆動体 17の長手方向に垂直な方向における変位を抑制し、振動の変位、速度を抑制する効果を奏する。

[0052] この粘弾性体 5による抑制効果は、理想的には速度に対する抵抗である粘性項と、変位に対するばね項に分けて考えられる。粘性項は、粘弾性体 5の剪断変形によつて生じ、エネルギを粘性消散させる。ばね項は引っ張り、圧縮変形で生じるが、理想的にはエネルギは保存される。しかし、粘弾性体が理想的な状態で機能することはほとんどなぐ粘性項によりエネルギが完全に消散したり、ばね項によるエネルギが完全に保存されることはない。

[0053] 図 3Aおよび図 3Bは、それぞれ先端側の孔 13b付近の断面の拡大図であり、図 3A は駆動体 17の垂直方向への変位前の状態を示し、図 3Bは駆動体 17の垂直方向への変位後の状態を示している。図 3Bの矢印 Rで示すように、駆動体 17が長手方向と垂直な方向へ変位しようと移動することによって、粘弾性体 5が変形を受けていることが分かる。この断面においては、粘弾性体 5に、ほぼ、引っ張りおよび圧縮による変形が生じていることが示されている。これにより、駆動体 17の長手方向と垂直な方向における変位が抑制される。

[0054] 図 4Aおよび図 4Bは、駆動体 17および軸受け 13aに設けられた孔 13b近傍を先端側から見た図であり、図 4Aは駆動体 17の垂直方向への変位前の状態を示し、図 4B は駆動体 17の垂直方向への変位後の状態を示している。図 4Bにおいて矢印 Wで示すように、粘弾性体 5は、駆動体 17の R方向への変位に伴って、 W方向へ流れようとする。これによる粘弾性体 5の剪断変形が、エネルギを粘性消散させ、振動を抑制する。

[0055] 軸受け部 13cの孔 13dでも粘弾性体 5が同様に機能し、振動が抑制される。ただし、孔 13bに比べて孔 13dにおける駆動体 17の R方向への変位は少ないので、比例して R方向の速度も低下しており、抑制効果もやや少なくなる。

[0056] 図 5Aおよび図 5Bは、粘弾性体 5がある場合および粘弾性体 5がな、場合におヽて、軸受け部 13aの孔 13b近傍における可動体 1の R方向の速度成分示すグラフである。粘弾性体 5の剪断変形により、駆動体 17および可動体 1の運動エネルギが粘性消散し、振幅が大幅に低減されていることが分かる。また、振動が時間的に急激に減衰していることが分かる。

[0057] このように本実施形態によれば、駆動体の長手方向と直交する方向において、駆動体と駆動体の振動方向を制限するベース部材との間に粘弾性体を設けることにより、駆動体の長手方向と垂直な方向の振動が粘弾性体の剪断変形により、抑制される。したがって、不要な振動が抑制され、可動子を安定して駆動できる駆動機構を実現する。また、本実施形態の駆動機構を備えた光ヘッドは、安定したサーボ制御を実現することができる。

[0058] なお、本実施形態において、粘弾性体 5は、孔 13b、 13d内の内側面と駆動体 17との間隙全体に充填しているが、駆動体 17が可動子 1からモーメントを受け、長手方向と垂直に振動する面と平行な方向にのみ粘弾性体 5を充填してもよい。 [0059] また、本実施形態では孔 13b、 13dと駆動体 17との間に粘弾性体 5を充填したが、駆動体 17が長手方向と垂直な方向に変位する際に粘弾性体 5が剪断変形を受けるのであれば、粘弾性体 5は、ベース部材 13と駆動体 17とのどの間に配置してもよい。ただし、孔 13b、 13dに充填するの力粘弾性体 5の使用量が少なく効果的である。

[0060] (第 2の実施形態）

図 6は駆動機構の第 2の実施形態を示している。第 2の実施形態は、駆動素子 12 側の軸受け部の孔 13dには、粘弾性体 5が充填されていない点で第 1の実施形態と異なっている。

[0061] 第 1の実施形態で説明したように、駆動体 17の変位は軸受け 13bの側が大きぐ駆動体 17の長手方向と垂直な方向における振動の抑制効果が大きい。従って、第 2の実施形態は、コスト、組立上の問題等で粘弾性体 5を充填する量等を制限したい場合に有効である。本実施形態は、第 1の実施形態と同様の効果を得ることができる。

[0062] また、軸受け部の孔 13bと 13dとを比較した場合、孔 13dでは、駆動体 17の長手方向と垂直な方向の変位は孔 13bにおける変位に比べて小さいため、振動の抑制効果も小さくなる。これに対して、粘弾性体 5を設けることによって生じる、駆動体 17の必要な動きである長手方向（A方向）の変位に対する抑制作用は、孔 13bおよび孔 1 3dとにおいてほぼ同程度である。したがって、使用形態等によっては粘弾性体 5を孔 13bのみに設けるほうが好ましいこともある。なお、第 1の実施形態と同様に、駆動体 17の自由端近傍と、ベース部材 13の他の部分との間に粘弾性体 5を配置しても効果がある。

[0063] (第 3の実施形態）

図 7Aおよび図 7Bは駆動機構の第 3の実施形態の主要部をそれぞれ示している。

[0064] 本実施形態では、ベース部材 13の軸受け部 13aの構造が第 1の実施形態とは異なっている。具体的には、軸受け部 13aには、駆動体 17が挿入される孔 23bと、孔 2 3bの開口に設けられた面取り部 6とが設けられている。

[0065] 第 1の実施形態と同様、孔 23bは円筒状の内側面 (第 1の面）によって規定される。

この、内側面は、駆動体 17の直径よりわずかに大きい円を規定しており、内側面は駆動体 17の側面力も所定の微少間隙を隔てて位置して、る。面取り部 6はテーパー状の内側面 (第 2の面）によって規定され、駆動体 17の側面との間隙が長手方向に沿って変化している。より具体的には、駆動体 17の先端側に向かって間隙が大きくなっており、孔 23bの開口を拡大している。このため、面取り部 6の内側面と駆動体 1 7の側面との間隙は、孔 23bと駆動体 17の側面との間隙よりも大きい。図 7Aに示すように、孔 23bを規定する内側面と面取り部 6を規定する内側面とは駆動体 17の長手方向に隣接して位置している。図 6Bに示すように面取り部 6は、孔 23bの全周にわたつて設けられている。粘弾性体 5は面取り部 6および孔 23bと駆動体 17との間に設けられている。

[0066] 本実施形態では、駆動体 17の長手方向と垂直な方向への変位を規制する孔 23b とは独立して面取り部 6が設けられている。このように構成しても、粘弾性体 5は第 1の実施形態と同様の効果を奏するが、粘弾性体 5を孔 23bに充填する際の組立性が大幅に向上する。具体的には、面取り部 6の存在により、まず粘弾性体 5の封入が容易になる。更に、粘弾性体 5が紫外線硬化物質である場合は、面取り 6により紫外線がより深くまで到達し易ぐ紫外線の照射角度の設定が容易になり、また照射時間の短縮によるコストダウンも実現できる。

[0067] 図 7Cは、本実施形態の変形例を示している。図 7Cに示すように面取り部 4は、孔 2 3bの一部に設けてもよい。図 7Cに示すように、面取り部 4が設けられていない部分 4 a、 4bの内側面と駆動体 17の側面との間隙は、孔 23bと駆動体 17の側面との間隙に等しい。このため、面取り部 4が設けられていない部分 4a、 4bは、孔 23bと同様駆動体 17の長手方向と垂直な方向への変位を規制する。よって、規制面の面積が増大し、駆動体 17の規制能力に優れる。但し、組立性の観点からは図 7Bの構造が優れている。

[0068] (第 4の実施形態）

図 7は駆動機構の第 4の実施形態の要部を示している。本実施形態では、ベース部材 13の軸受け部 13aの構造が第 1の実施形態とは異なっている。具体的には、軸受け部 13aには、駆動体 17が挿入される孔 33bと、孔 33bの 1つの開口に設けられた孔 33bよりも内径の大きい孔 7とが設けられている。孔 7は孔 33bに対して、可動体 1側に近接する位置に設けることが好ましい。 [0069] 第 1の実施形態と同様、孔 33bは円筒状の内側面 (第 1の面）によって規定される。この、内側面は、駆動体 17の直径よりわずかに大きい円を規定しており、内側面は駆動体 17の側面力も所定の微少間隙を隔て位置している。

[0070] 孔 7は円筒状の内側面 (第 2の面）によって規定され、孔 33bよりも内径が大きい。このため、孔 7の内側面と駆動体 17の側面との間隙は、孔 33bと駆動体 17の側面との間隙よりも大きい。図 8に示すように、孔 33bを規定する内側面と孔 7を規定する内側面とは駆動体 17の長手方向に隣接して位置している。孔 7は、駆動体 17の全周に設けた方が、より信頼性に優れている。

[0071] 本実施形態では、駆動体 17の長手方向と垂直な方向への変位を規制する孔 33b とは独立して孔 7が設けられている。このように構成しても、粘弾性体 5は第 1の実施形態と同様の効果を奏するが、駆動機能としての信頼性が向上する。また、粘弾性体 5を孔 33bに充填する際の組立性が大幅に向上する。

[0072] 具体的には、孔 7がない場合、例えば図 8の左端力も粘弾性体 5を充填すると、孔 3 3bと駆動体 17の間隙が微少であるため、粘弾性体 5の量のわずかな変化で充填量の過不足が起こる。量が多い場合には、孔 33bから粘弾性体 5がはみ出し、駆動体 1 7と可動体 1の間の摩擦状態が変化したり、可動体 1の光学部品などに粘弾性体 5が付着したりするなどの問題が起こりうる。粘弾性体 5の量が少ない場合は、安定な振動抑制効果が期待できない。

[0073] これに対して、孔 7が存在する場合、粘弾性体 5を図 7の左端力充填していくと、孔 33bの断面積が孔 7で急激に拡大するため、粘弾性体 5の浸透速度は円筒部 7で急激に減少し、充填量をモニタする場合は制御が容易になる。また、一定体積を吐出量として設定した場合、吐出量変化があっても、円筒部 7の体積分力 Sバッファとして作用するため過不足を防止できる。

[0074] (第 5の実施形態）

図 9は駆動機構の第 5の実施形態の要部を示している。

[0075] 本実施形態は、第 3の実施形態の面取り部 6および第 4の実施形態の孔の両方を軸受け部 13aに設けた構造を備える。具体的には、軸受け部 13aは長手方向において孔 43bと孔 43bを挟むように位置する面取り部 6および孔 7とを備える。これにより、第 3の実施形態および第 4の実施形態の両方のメリットを併せ持つ。

[0076] 第 3の実施形態で説明したように、面取り部 6は、孔 43の一部分に設けてもよい。一方、孔 7は、信頼性の点力も駆動体 17の全周に設けた方が望ましい。

[0077] なお、第 3から第 5の実施形態において、面取り部 6ゃ孔 7はこれらの実施形態で説明した形状以外の形状を備えていてもよい。例えば、駆動体 17の長手方向の軸に対し、面取り部 6ゃ孔 7は非対称な形状を有していてもよい。また、面取り部 6ゃ孔 7を駆動素子 12に近接した軸受け部に設けてもよ!、。

[0078] (第 6の実施形態）

図 10Aは駆動機構の第 6の実施形態の要部を示している。本実施形態では、ベース部材 13の軸受け部 13aの構造が第 1の実施形態とは異なっている。具体的には、軸受け部 13aには、駆動体 17が挿入される孔 53bと、補助孔 11とが設けられている。図 10Aに示すように、駆動体 17の長手方向と垂直な断面において、孔 53bを規定する円弧の一部分に孔 53bよりも大きい内径を有する補助孔 11が隣接して設けられている。補助孔 11の内径は孔 53bの内径よりも大きい。このため、補助孔 11を規定する内側面と駆動体 17の側面との間隙は孔 53bと駆動体 17の側面との間隙よりも大きくなつている。粘弾性体 5は、これらの孔を規定する内側面と駆動体 17との間に充填されている。

[0079] 本実施形態は第 2の実施形態と同様の効果があり、特に、組立上の利点として、補助孔 11が形成されて!、るので、粘弾性体 5の充填が非常に容易になって、る。

[0080] 本実施形態では、補助孔 11は 2つ設けられているが、補助孔 11の数や形状は図 1 OAに示される数や形状に限られない。孔 53bの規制面としての機能を損なわず、粘弾性体 5の充填を容易にするもので有ればよい。例えば、本実施の形態の補助孔 11 の数を増やしてもよい。

[0081] 更に、例えば図 10Bおよび図 10Cに示すように、他の形状の補助孔を設けてもよい。図 10Bおよび図 10Cでは、駆動体 17の長手方向と垂直な方向への変位を規制する規制面として機能する孔と補助孔とが一体的な形状で形成されている。具体的には、長手方向と垂直な断面が四角の孔 54bおよび三角の孔 55bがそれぞれ軸受け部 13aに設けられている。 [0082] 本実施形態は実施形態 3から 5と好適に組み合わせることができる。また、本実施形態の補助孔を駆動素子 12に近接した軸受け部 13cに設けてもよい。

[0083] (第 7の実施形態）

図 11Aおよび図 11Bは、駆動機構の第 7の実施形態の要部を示しており、図 11A は駆動体 17の変位前の状態を示し、図 11Bは駆動体 17の変位後の状態を示している。

[0084] 本実施形態では、ベース部材 13の駆動素子 12から離れた軸受け部 13aの構造が第 2の実施形態と異なってヽる。

[0085] 図 11Aに示すように、駆動体 17の駆動素子 12が結合された端面と反対側の端面とベース部材 13の軸受け部 13aとを接続するように粘弾性体 8が設けられている。粘弾性体 8は、板形状またはテープ形状を有し、軸受け部 13aの端面 63fと駆動体 17 の端面とに接合されている。

[0086] 駆動体 17が R方向に変位すると、図 11Bに示すように、粘弾性体 8が変形する。この時、粘弾性体 8は弾性変形を受けると共に、剪断変形も受ける。この結果、駆動体

17の振動は、第 2の実施形態で説明したように抑制される。

[0087] 本実施形態では、第 1から第 6の実施形態に比べ、駆動体 17の長手方向の変位に対して粘弾性体 8の抵抗が小さ、ため、可動体 1の駆動力に関し損失が少な、と、うメリットが得られる。また、本実施形態では粘弾性体を間隙に充填する必要がなぐ粘弾性体 8としては、両面テープ状の部材を用いることも可能である。このため、駆動機能の組み立てが容易となる。

[0088] (第 8の実施形態）

図 12Aおよび図 12Bは、駆動機構の第 8の実施形態の要部を示しており、図 12A は駆動体 17の変位前の状態を示し、図 12Bは駆動体 17の変位後の状態を示している。

[0089] 本実施形態では、支持板 10が粘弾性体 8に設けられている点で第 7の実施形態と異なっている。

[0090] 支持板 10は、板状の粘弾性体 8の駆動体 17の端面が接触していない面に接触するように設けられている。支持板 10は、比較的剛性の高い物体、少なくとも粘弾性体 8よりも剪断弾性係数が大きな材料により形成されている。

[0091] 支持板 10は、粘弾性体 8に比べて剪断弾性係数が大きいため、粘弾性体 8の駆動体 17の端面や軸受け部 13aの面 63f側に剪断方向の変位生じても支持板 10の設けられた側にぉ、ては、実質的に剪断変形しな、。

[0092] このため、図 12Bに示すように、駆動体 17が R方向に変位しても、粘弾性体 8は、支持板 10の側の面はほとんど変形せず、駆動体 17の端面側で大きく変位する。その結果両者の差による大きな剪断変形が生じる。

[0093] 図 13Aおよび図 13Bは、駆動体 17の変位前後における粘弾性体 8の変形の様子をメッシュモデルで示す図である。図 13Aにおいて、正方形でしめされる粘弾性体 8 の微小要素が、図 13Bにおいて、大きく剪断変形しているのが解る。このように、本実施形態では第 7の実施形態に比べてより大きな振動抑制効果が得られる。支持板 10 としては特別な材料である必要はなぐ安価な一般的な板金等を用いることができる

[0094] (第 9の実施形態）

以下、本発明による光ヘッドの実施形態を説明する。

[0095] 図 14および図 15は、本実施形態の光ヘッドの要部を模式的に示している。図 14 に示すように、光ヘッドは、第 2の実施形態で説明した駆動機構 100を備える。駆動機構の可動体 1には、収差補正レンズ 25が備えられている。また、光ディスクは、発光源である半導体レーザ 24および対物レンズ 26を備える。

[0096] 記録媒体 27は、対物レンズ 26側に透明なカバー層 27aを有し、その下に記録層 2 7bを備える。記録媒体 27は軸 Dの回りに、図示しないモータ等により回転するよう設置されている。記録層 27bには、軸 Dをほぼ中心とするスパイラル状の記録トラック 27 cが形成されている。

[0097] 収差補正レンズ 25は、第 2の実施形態で説明したように、軸受け部 13aに粘弾性体 5が充填された駆動機構 100の可動体 1に搭載されており、収差補正レンズ 25と駆動機構 100で球面収差補正機構を形成する。

[0098] 図 15は、図 14の要部の斜視図である。記録トラック 27cの接線は、 C方向と直交している。 C方向は、駆動機構 100において振動が生じる方向である。対物レンズ 26 は、図示しない支持系および駆動系により矢印 F及び T方向に自在に駆動され、記録媒体 27の記録トラックの面振れ、偏心等に応じて、レーザ光 28を光スポット Sとして照射する。駆動機構 100は、収差補正レンズ 25を矢印 Β方向に移動させ、保護カバ一 27aの厚さ変化により生じる球面収差を補正することが可能である。

[0099] 以上のように構成された光ヘッドにっ、て、以下その動作を説明する。半導体レーザ 24から出射したレーザ光 28は、収差補正レンズ 25を通り、対物レンズ 26で記録面 27bに光スポット Pとして収束される。対物レンズ 26は、記録トラックの面振れ、偏心等に応じて、矢印 F及び T方向に移動し、デフォーカス、オフトラックを補正して、レ一ザ光 28を光スポット Sとして目的の記録トラック 27cに追随して照射する。駆動機構 100は、保護カバー 27aの厚さ変化に応じて収差補正レンズ 25を矢印 B方向に移動させ、球面収差を補正する。

[0100] 収差補正レンズ 25が加速、減速する際の加速度によって C方向に振動すると、光スポットの収束位置 Sも記録トラック 27cに対し、オフトラック方向である T方向に振動する。粘弾性体 5がない場合は、記録 Z再生が安定して行えないような収差補正レンズ 25の振動が発生することが有る。しかし、粘弾性体 5を備えることによって、図 5A および図 5Bで説明したように、粘性消散効果により振幅が小さくなり、振動の持続時間も短くなる。このため、収差補正レンズ 25の振動を対物レンズによって補正できるレベルとなり、光ヘッドは、安定した記録 Z再生動作を行うことができる。

[0101] (第 10の実施形態）

図 16は、本発明による光ヘッドの他の実施形態の要部を模式的に示している。光ヘッドの構成要素は第 10の実施形態と同じであり、図示しないが、軸受け部 13aには粘弾性体 5が充填されている。本実施形態の光ヘッドは、記録トラック 27cの接線の方向が C方向と平行である点が第 9の実施形態と異なる。 C方向は、駆動機構 100 において振動が生じる方向である。

[0102] このように配置することで、可動体 1が C方向へ変位した場合、光スポットは記録トラック 27cに対して接線方向に移動する。従って、記録情報のジッタ成分として現れる力粘弾性体 5の効果により、その影響は最小限に抑えることができる。また、記録情報のジッタ成分は信号処理によって補正することが可能である。 [0103] 以上、上記第 9および第 10の実施形態において、光ヘッドは第 2の実施形態の駆動機構を備えているが、第 1または第 3から第 8の実施形態のいずれかの駆動機構を備えていてもよい。

[0104] また、全ての実施の形態において、駆動体 17として断面が円形の棒を例に挙げているが、駆動体 17は矩形断面を備えていてもよい。この場合、可動体 1の駆動体 17 周りに回転が拘束され、補助ガイド軸 3が不要になる。

[0105] また、駆動素子 12として圧電素子を用いている力例えば、電磁プランジャなどの素子を用いてもよい。

[0106] 上記実施形態では、光ヘッドの収差補正レンズを駆動する駆動機構として本発明を説明したが、本発明の駆動機構は、微小駆動機構を備えた種々の光学機器に用いることができる。例えば、デジタルカメラや撮影機能付き携帯電話において、ズーム機構として光学系の倍率を変化させるために、本発明の駆動機構を用いてもよいし、オートフォーカス機能を実現するための駆動機構として本発明の駆動機構を用いてちょい。

[0107] また、本願発明の駆動機構は、マイクロマニピュレーション等、不要振動のない微細精密な往復機構部へ適用してもよい。

[0108] また、これらの用途によっては、可動子の位置を直接正確に検出することが必要な場合も生じる。そのような場合には、可動子の位置を検出するセンサを駆動機構に設けてもよい。

産業上の利用可能性

[0109] 本発明は、可動子を精密に移動させる必要がある小型の駆動機構に好適に用いられる。特に光学系の収差や、光の集光状態あるいは光学系の倍率を変化させるために、光学素子の位置を調整する必要のある光ヘッド、デジタルカメラなど種々の光学機器に好適に用いられる。また、マイクロマニピュレータなどにも好適に用いられる。

Claims

請求の範囲

[1] 長手方向を有する駆動体と、

前記長手方向に摺動可能なように前記駆動体と摩擦結合して!/、る可動子と、前記駆動体を前記長手方向に移動可能なように支持するベース部材と、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を前記長手方向に振動させる駆動素子と、

前記長手方向と直交する直交方向において、前記駆動体と前記ベース部材との間に配置された粘弾性体と、

を備えた駆動機構。

[2] 前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端部近傍に配置されて、る請求項 1に記載の駆動機構。

[3] 前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第 1の面を有する軸受け部を含み、前記第 1の面は前記駆動体の前記直交方向への移動範囲を制限する請求項 2に記載の駆動機構。

[4] 前記ベース部材は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第 1の面をそれぞれ有する少なくとも 2つの軸受け部を含み、前記駆動素子から最も遠い軸受け部に前記粘弾性物質が配置されている請求項 2に記載の駆動機構。

[5] 前記第 1の面と前記駆動体との間に、前記粘弾性体が配置されている請求項 3または 4に記載の駆動機構。

[6] 前記軸受け部は、前記駆動体から前記直交方向に所定の間隙を隔てて位置する第 2の面を有し、第 2の面と前記駆動体との間隙は、前記第 1の面と前記駆動体との間隙よりも大きい、請求項 3または 4記載の駆動機構。

[7] 前記第 2の面は、前記長手方向に沿って間隙が変化している請求項 6に記載の駆動機構。

[8] 前記軸受け部は、一対の第 2の面を有し、前記第 2の面は、前記長手方向において、前記第 1の面を挟むように位置して、る請求項 6に記載の駆動機構。

[9] 前記軸受け部において、前記第 1の面および前記第 2の面は、前記直交方向に平行な断面にぉ、て隣接して、る請求項 3または 4に記載の駆動機構。

[10] 前記粘弾性体は、前記駆動体の少なくとも駆動素子が結合された端部とは反対側の端面と前記ベース部材とを接続するように配置されて、る請求項 1から 4の、ずれ力に記載の駆動機構。

[11] 前記粘弾性体は、シート形状を有する請求項 10に記載の駆動機構。

[12] 前記シート形状の粘弾性体は、第 1および第 2の主面を有し、前記第 1の主面は、前記駆動体の端面および前記ベース部材と密着しており、前記第 2の主面には、前記粘弾性体よりも剪断弾性係数の大きな物質が設けられて、る請求項 11に記載の駆動機構。

[13] 前記粘弾性体はゲル状物質である請求項 1から 12の、ずれかに記載の駆動機構

[14] 前記粘弾性体はシリコン系物質である請求項 1から 12のいずれかに記載の駆動機構。

[15] 前記粘弾性体は紫外線硬化榭脂である請求項 1から 12の、ずれかに記載の駆動機構。

[16] 前記粘弾性体の振動の損失係数が 1. 4以上 1. 7以下である請求項 1から 12のいずれかに記載の駆動機構。

[17] 前記駆動素子は、圧電素子である請求項 1から 12のいずれかに記載の駆動機構。

[18] 前記駆動素子は、前記駆動体の一端に結合され、前記駆動体を移動の向きによつて異なる速度または加速度で前記長手方向に沿って振動させることにより、前記可動子を移動させる、請求項 1から 12のいずれかに記載の駆動機構。

[19] 光源と、

前記光源から出射する光の光路上に設けられた光学素子と、

前記光学素子を移動させるための請求項 1から 18のいずれかに規定される駆動機構と、

を備え、光源から出射する光を記録媒体に集光し、前記記録媒体に対して記録および再生の少なくとも一方を行う光ヘッド。

[20] 前記可動子の重心を通りかつ駆動軸に垂直な面において、前記駆動軸の中心軸と可動子の重心を結ぶ線分の方向が、前記記録媒体の前記光スポットが形成された近傍の記録トラックに対して平行である請求項 19に記載の光ヘッド。