JP2007080310A - Lens driving device and optical pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、補正レンズの位置を移動させるレンズ駆動装置、及びこのレンズ駆動装置を補正レンズアクチュエータ部として使用する光ピックアップ装置に関するものである。 The present invention relates to a lens driving device that moves the position of a correction lens, and an optical pickup device that uses this lens driving device as a correction lens actuator unit.
光ピックアップ装置においては、光ディスクの情報層上に光ビームを適切に集光させる必要がある。このため、光ピックアップ装置においては、光ディスクのカバー層の厚さの誤差によって生じる球面収差を補正できるように、光源と対物レンズの間の補正レンズをその光軸方向に移動させる提案がある(例えば、特許文献1及び2参照)。
In the optical pickup device, it is necessary to appropriately focus the light beam on the information layer of the optical disc. For this reason, in the optical pickup device, there is a proposal to move the correction lens between the light source and the objective lens in the optical axis direction so that the spherical aberration caused by the error in the thickness of the cover layer of the optical disk can be corrected (for example,
ところで、光ピックアップ装置は、光ディスクのカバー層の厚さの違いに迅速に追従するために補正レンズを高速に移動させることができる機能と、無通電時であっても外乱振動等によって補正レンズの位置を変動し難くする機能とを有することが望ましい。しかしながら、上記従来の光ピックアップ装置はいずれも、上記2つの機能を両立できるものではなかった。 By the way, the optical pickup device has a function of moving the correction lens at a high speed in order to quickly follow the difference in the thickness of the cover layer of the optical disc, and the correction lens has a function of disturbance vibration or the like even when there is no current. It is desirable to have a function of making the position difficult to change. However, none of the conventional optical pickup devices can achieve both of the above two functions.
そこで、本発明の目的は、通電時に補正レンズを高速移動でき、無通電時に補正レンズの位置変動が生じ難いレンズ駆動装置、及びこのレンズ駆動装置を使用する光ピックアップ装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lens driving device that can move a correction lens at high speed when energized and that hardly changes the position of the correction lens when not energized, and an optical pickup device that uses this lens driving device.
本発明のレンズ駆動装置は、ベース部材と、前記ベース部材に、互いに平行に備えられた第1及び第2のガイドシャフトと、補正レンズを保持し、前記第1及び第2のガイドシャフトに沿って移動可能に支持された可動レンズホルダと、前記ベース部材に備えられたマグネットと、前記マグネットの磁界中において前記可動レンズホルダに備えられ、電流を流すことによって前記第1及び第2のガイドシャフトの長手方向の電磁力を受ける第1の電磁コイルと、前記マグネットの磁界中において前記可動レンズホルダに備えられ、電流を流すことによって前記第1のガイドシャフトを中心とする回転トルクを生じさせる電磁力を受ける第2の電磁コイルと、前記マグネットの磁界中において前記可動レンズホルダに備えられ、前記第1のガイドシャフトを中心とする回転トルクを生じさせる磁力を受ける磁性片とを有することを特徴としている。 The lens driving device of the present invention holds a base member, first and second guide shafts provided in parallel to the base member, and a correction lens, along the first and second guide shafts. A movable lens holder supported in a movable manner, a magnet provided in the base member, and the movable lens holder provided in the movable lens holder in a magnetic field of the magnet, and the first and second guide shafts by passing an electric current. A first electromagnetic coil that receives an electromagnetic force in the longitudinal direction of the magnet, and an electromagnetic that is provided in the movable lens holder in a magnetic field of the magnet and that generates a rotational torque centered on the first guide shaft by passing an electric current. A second electromagnetic coil for receiving a force; and the movable lens holder provided in the magnetic field of the magnet. It is characterized by having a magnetic strip for receiving a magnetic force to cause the rotational torque about the shaft.
本発明の光ピックアップ装置は、ディスク状記録媒体の情報層上に光ビームを集光させる対物レンズと、前記対物レンズに入射する光ビーム中に配置された補正レンズと、前記補正レンズをその光軸方向に移動させる前記レンズ駆動装置とを有することを特徴としている。 An optical pickup device according to the present invention includes an objective lens for condensing a light beam on an information layer of a disc-shaped recording medium, a correction lens disposed in the light beam incident on the objective lens, and the correction lens for the light. And a lens driving device that moves in the axial direction.
本発明によれば、通電時には補正レンズを高速移動でき、無通電時には外乱振動等による補正レンズの位置変動が生じ難いという機能を両立させることができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that the correction lens can be moved at a high speed when energized, and the function that the position variation of the correction lens hardly occurs due to disturbance vibration or the like when no energization can be achieved.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1による光ピックアップ装置に搭載するレンズ駆動装置21を示す斜視図である。また、図2は、図1に示されるレンズ駆動装置21を可動補正レンズ9の中心をとおり第1のガイドシャフト4と第2のガイドシャフト5に平行な平面で切るS2−S2線断面図である。また、図3は、図1に示されるレンズ駆動装置21を可動レンズホルダ2に備えられた垂直駆動コイル13及び水平駆動コイル14a,14bの外形が見える面で切るS3−S3線断面図である。また、図4は、図1に示されるレンズ駆動装置21を可動補正レンズ9の中心をとおり第1のガイドシャフト4と第2のガイドシャフト5に垂直な平面で切るS4−S4線断面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a
図1乃至図4に示されるように、レンズ駆動装置21は、ユニットベース1と、可動レンズホルダ2と、固定レンズホルダ3と、第1のガイドシャフト4と、第2のガイドシャフト5と、磁性板6と、フレキシブルプリント基板7と、光センサー8と、可動レンズホルダ2によって保持された可動補正レンズ9と、固定レンズホルダ3によって保持された固定補正レンズ10と、マグネット11a,11bと、垂直駆動用コイル13と、水平駆動用コイル14a,14bと、磁性片15とを有している。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
ユニットベース1は、樹脂成型により製造された基台であり、レンズ駆動装置21を光ピックアップ装置の光学ベース(図示せず)に取り付けるための位置基準(図示せず)と平面基準(図示せず)が設けられており、光ピックアップ装置の光学ベースに取り付けられている。
The
第1のガイドシャフト4と第2のガイドシャフト5は、ユニットベース1に互いに平行に取り付けられている。可動レンズホルダ2は、摺動性のよい樹脂成型部材で形成されており、可動補正レンズ9を搭載している。可動レンズホルダ2は、その貫通孔2d(図4に示す)に第1のガイドシャフト4を挿通させ、その係合部2eに第2のガイドシャフト5を係合させることによって、可動補正レンズ9の光軸AX方向(図1のx軸方向)に移動可能に支持されている。
The
固定レンズホルダ3は、ユニットベース1に固定されている。固定レンズホルダ3は、固定補正レンズ10を搭載している。ユニットベース1に固定されている固定補正レンズ10の光軸と、可動レンズホルダ2に組み込まれている可動補正レンズ9の光軸とは、一致するように組み立てられている。
The
図4に示されるように、可動レンズホルダ2には、電磁力を発生させるための構成として、垂直駆動用コイル13及び水平駆動用コイル14a,14bが備えられている。また、ユニットベース1には、垂直駆動用コイル13及び水平駆動用コイル14a,14bに対向して、固定磁界発生用のマグネット11a,11bと磁性板6が取り付けられている。マグネット11a,11bは、図4の上下方向(z軸方向)に異なる磁極面が並ぶように配置されている。例えば、マグネット11aは、その水平駆動用コイル14a側をS極とし、マグネット11bは、その水平駆動用コイル14b側をN極としている。垂直駆動用コイル13は、可動レンズホルダ2のマグネット11a,11bに対向する面に取り付けられている。垂直駆動用コイル13を構成する巻線は、マグネット11aに対向して水平方向(図1のx軸方向)に延びる部分(図3の符号13a)と、マグネット11bに対向して水平方向(図1のx軸方向)に延びる部分(図3の符号13b)とを有している。水平駆動用コイル14a,14bは筒状コイルであり、水平駆動用コイル14aを構成する巻線は、マグネット11aに対向して垂直方向(図1のz軸方向)に延びる部分(図3の符号14ah)を有し、水平駆動用コイル14bはマグネット11bに対向して垂直方向(図1のz軸方向)に延びる部分(図3の符号14bh)を有している。
As shown in FIG. 4, the
可動レンズホルダ2に取り付けられた垂直駆動用コイル13及び水平駆動用コイル14a,14bへの給電は、柔軟性の高いフレキシブルプリント基板7を介して行われる。
Power is supplied to the vertical driving coil 13 and the horizontal driving coils 14a and 14b attached to the
可動レンズホルダ2には突出部2cが備えられている。光センサー8は、ユニットベース1に固定されており、発光部(図示せず)と受光部(図示せず)を有し、発光部と受光部との間に突出部2cが介在しているか否かによって、可動補正レンズ9の位置を検出する。
The
垂直駆動用コイル13は、マグネット11aの磁界中を水平方向(図1のx軸方向)に延びる部分(図3の符号13a)と、マグネット11bの磁界中を水平方向(図1のx軸方向)に延びる部分(図3の符号13b)とを有しているので、垂直駆動用コイル13に電流を流すことによって、垂直駆動用コイル13に、図4の上下方向、すなわち、第1のガイドシャフト4の中心軸に対して垂直方向(z軸方向)の電磁力(後述する図6の電磁力Fvcoil)が作用する。 The vertical drive coil 13 includes a portion (reference numeral 13a in FIG. 3) extending in the horizontal direction (x-axis direction in FIG. 1) in the magnetic field of the magnet 11a and a horizontal direction (x-axis direction in FIG. 1) in the magnetic field of the magnet 11b. ) (A reference numeral 13b in FIG. 3), and by passing a current through the vertical drive coil 13, the vertical drive coil 13 is passed through the vertical direction of FIG. An electromagnetic force in a direction perpendicular to the central axis of the shaft 4 (z-axis direction) (electromagnetic force F vcoil in FIG. 6 described later) acts.
水平駆動用コイル14a,14bはマグネット11aの磁界中を垂直方向(図1のz軸方向)に延びる部分(図3の符号14ah)を有し、水平駆動用コイル14bはマグネット11bの磁界中を垂直方向(図1のz軸方向)に延びる部分(図3の符号14bh)を有しているので、水平駆動用コイル14a,14bに電流を流すことによって、水平駆動用コイル14a,14bに、図2の左右方向、すなわち、第1のガイドシャフト4の長手方向(x軸方向)の電磁力(後述する図5の電磁力Fhcoil)が作用する。
The horizontal driving coils 14a and 14b have a portion (reference numeral 14ah in FIG. 3) extending in the vertical direction (z-axis direction in FIG. 1) in the magnetic field of the magnet 11a, and the horizontal driving coil 14b is in the magnetic field of the magnet 11b. Since it has a portion (reference numeral 14bh in FIG. 3) extending in the vertical direction (z-axis direction in FIG. 1), by passing a current through the horizontal driving coils 14a and 14b, the horizontal driving coils 14a and 14b An electromagnetic force (electromagnetic force F hcoil in FIG. 5 to be described later) acts in the left-right direction in FIG. 2, that is, in the longitudinal direction (x-axis direction) of the
また、図4に示されるように、磁性片15は、可動レンズホルダ2の水平駆動用コイル14bの内側に搭載されている。可動レンズホルダ2、可動補正レンズ9、垂直駆動用コイル13、水平駆動用コイル14a,14b、及び磁性片15で構成される可動部分の重心は第1のガイドシャフト4の中心軸に一致するように構成されている。可動レンズホルダ2の第2のガイドシャフト5を挿通する係合部2eは、第1のガイドシャフト4を挟んでマグネット11a,11bの反対側に設けられている。
As shown in FIG. 4, the magnetic piece 15 is mounted inside the horizontal drive coil 14 b of the
第2のガイドシャフト5と接触する可動レンズホルダ2の係合部2eは、互いに約90度の角度をなす2つの面からなるV字溝になっている。このV字溝を構成する2つの面の、第2のガイドシャフト5と接触する箇所が、接触面2aと接触面2bである。可動レンズホルダ2の接触面2bは、接触面2aよりも高い摩擦係数が得られる部材又は形状に構成されている。可動レンズホルダ2の接触面2bは、例えば、表面硬質アルマイト処理を施した薄いアルミ板によって構成されている。なお、可動レンズホルダ2の接触面2bは、表面硬質アルマイト処理を施した薄いアルミ板に限定されず、他の構成を採用してもよい。
The engaging portion 2e of the
図5は、図1に示されるレンズ駆動装置21のS4−S4線断面図であり、第1及び第2のガイドシャフト4,5の長手方向(図1のx軸方向)の電磁力Fhcoilの発生原理を説明するための図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line S4-S4 of the
マグネット11aのS極の表面近傍では、S極に向けてS極表面にほぼ直交する方向の磁界が生じる。マグネット11bのN極の表面近傍では、N極から外側へ向けてN極表面にほぼ直交する方向の磁界が生じる。ここで、水平駆動用コイル14aに、図5に垂直上向きの矢印で示す電流ihを流し、水平駆動用コイル14bに、図5に垂直下向きの矢印で示す電流ihを流すと、フレミングの左手の法則に従って、水平駆動用コイル14aの垂直部分14ahと水平駆動用コイル14bの垂直部分14bhには、図5が描かれている紙面から垂直上向き(すなわち、図1におけるx軸方向)に電磁力Fhcoilが生じる。この結果、可動レンズホルダ2は、図1におけるx軸方向に移動する。また、水平駆動用コイル14a,14bに、図5に示す電流ihと逆方向の電流を流すことによって、水平駆動用コイル14aの垂直部分14ahと水平駆動用コイル14bの垂直部分14bhには、図5が描かれている紙面から垂直下向きに電磁力が生じる。この結果、可動レンズホルダ2は、逆方向に移動する。したがって、水平駆動用コイル14a,14bに流す電流の電流値と方向を制御することによって、可動レンズホルダ2の位置を可動補正レンズ9の光軸AX方向に移動させる制御を行うことができる。
In the vicinity of the surface of the south pole of the magnet 11a, a magnetic field in a direction substantially orthogonal to the south pole surface is generated toward the south pole. In the vicinity of the surface of the N pole of the magnet 11b, a magnetic field in a direction substantially perpendicular to the N pole surface is generated from the N pole toward the outside. When a current ih indicated by a vertical upward arrow in FIG. 5 is passed through the horizontal driving coil 14a and a current ih indicated by a vertical downward arrow in FIG. 5 is passed through the horizontal driving coil 14b, the left hand of Fleming In accordance with the law, the vertical force 14ah of the horizontal drive coil 14a and the vertical portion 14bh of the horizontal drive coil 14b are electromagnetic force F vertically upward (that is, in the x-axis direction in FIG. 1) from the plane of FIG. hcoil occurs. As a result, the
図6は、図1に示されるレンズ駆動装置21のS4−S4線断面図であり、第1及び第2のガイドシャフト4,5の垂直方向(図1のz軸方向)の電磁力Fvcoilの発生原理を説明するための図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line S4-S4 of the
マグネット11aのS極の表面近傍では、S極に向けてS極表面にほぼ直交する方向の磁界が生じる。マグネット11bのN極の表面近傍では、N極から外側へ向けてN極表面にほぼ直交する方向の磁界が生じる。ここで、垂直駆動用コイル13に、電流ivを流すと、フレミングの左手の法則に従って、垂直駆動用コイル13の水平部分13aには、図5が描かれている上向き(すなわち、図1におけるz軸方向)の電磁力Fvcoilが生じ、垂直駆動用コイル13の水平部分13aには、図5が描かれている上向き(すなわち、図1におけるz軸方向)の電磁力Fvcoilが生じる。このように垂直駆動用コイル13に流される電流の電流量と方向を制御することで、第1のガイドシャフト4を中心とする可動レンズホルダ2の回転トルクを制御することができる。
In the vicinity of the surface of the south pole of the magnet 11a, a magnetic field in a direction substantially orthogonal to the south pole surface is generated toward the south pole. In the vicinity of the surface of the N pole of the magnet 11b, a magnetic field in a direction substantially perpendicular to the N pole surface is generated from the N pole toward the outside. Here, when the current iv is supplied to the vertical drive coil 13, the horizontal portion 13a of the vertical drive coil 13 is directed upward (ie, z in FIG. 1) according to Fleming's left-hand rule. An axial electromagnetic force F vcoil is generated, and an upward electromagnetic force F vcoil illustrated in FIG. 5 (that is, the z-axis direction in FIG. 1) is generated in the horizontal portion 13 a of the vertical driving coil 13. By controlling the amount and direction of the current flowing through the vertical drive coil 13 in this way, the rotational torque of the
図7は、図1に示されるレンズ駆動装置21のS4−S4線断面図であり、可動レンズホルダ2に作用する駆動力及び第1のガイドシャフト4を中心とするトルクと、可動レンズホルダ2の接触面2a,2bにより第2のガイドシャフト5に作用する抗力を示す説明図である。
7 is a cross-sectional view taken along line S4-S4 of the
可動レンズホルダ2には、水平駆動用コイル14a,14bに電流を流すことよって発生する電磁力Fhcoil及び垂直駆動用コイル13に電流を流すことによって発生する電磁力Fvcoilに加えて、主にマグネット11bによって磁性片15に作用する磁気的吸引力が作用する。磁性片15は、図7の垂直方向に第1のガイドシャフト4から離れたマグネット11bの近傍に配置され、磁性片15に作用する磁気的吸引力は常時発生する。
The
マグネット11bによる磁性片15に対する磁気的吸引力によって、可動レンズホルダ2から第1のガイドシャフト4に対する押し付け力Fmpが常時作用する。マグネット11bによる磁性片15に対する磁気的吸引力によって、可動レンズホルダ2には、第1のガイドシャフト4を中心とするトルクTmp(以下「常時トルク」と言う。)が常時発生する。垂直駆動用コイル13に流れる電流とマグネット11a,11bによる磁界によって生じる電磁力Fvcoilによって、可動レンズホルダ2には、第1のガイドシャフト4を中心とするトルクTvcoil(以下「駆動トルク」と言う。)が発生する。駆動トルクTvcoilによって、可動レンズホルダ2の接触面2aから第2のガイドシャフト5に対して抗力Nvcoilが作用する。常時トルクTmpによって、可動レンズホルダ2の接触面2bから第2のガイドシャフト5に対して抗力Nmpが作用する。
The pressing force Fmp from the
垂直駆動用コイル13に電流を流さない無通電状態では、可動レンズホルダ2には、マグネット11bによる磁性片15に対する磁気的吸引力が作用して、図7において時計回り方向の常時トルクTmpが発生する。このため、可動レンズホルダ2から第1のガイドシャフト4に対して抗力Fmpが作用する。また、可動レンズホルダ2の接触面2bから第2のガイドシャフト5に対して抗力Nmpが作用する。
In a non-energized state in which no current flows through the vertical drive coil 13, a magnetic attraction force with respect to the magnetic piece 15 by the magnet 11b acts on the
垂直駆動用コイル13に、図6に示す電流ivを流す通電状態では、垂直駆動用コイル13に流れる電流とマグネット11a,11bによる磁界によって生じる電磁力Fvcoilによって、可動レンズホルダ2には、第1のガイドシャフト4を中心とする駆動トルクTvcoilが発生する。このため、磁性片15により常時発生している常時トルクTmpを打ち消す方向に駆動トルクTvcoilが発生する。垂直駆動用コイル13に流される電流量及び電流方向を制御することで、磁性片15に対する磁気的吸引力による常時トルクTmpを逆方向の駆動トルクTvcoilで打ち消し、第2のガイドシャフト5に対する抗力をほぼ0とすることができる。
In the energized state in which the current iv shown in FIG. 6 is passed through the vertical driving coil 13, the
また、垂直駆動用コイル13に流す電流をさらに増大させることによって、第2のガイドシャフト4を中心とする駆動トルクTvcoilが常時トルクTmpよりも大きくなり、可動レンズホルダ2の接触面2aから第2のガイドシャフト5に対して抗力Nvcoilが作用する。
Further, by increasing the current supplied to the vertical drive coil 13 further from the
図8は、図1のS2−S2線断面を用いて可動レンズホルダ2の静止保持力を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the stationary holding force of the
ここで、第1のガイドシャフト4と可動レンズホルダ2の接触面における静止摩擦力をF0とし、第2のガイドシャフト5と可動レンズホルダ2の接触面における静止摩擦力をFiとし、可動補正レンズ9、可動レンズホルダ2、及び駆動用コイルなどを含む可動部分(質量M)が外乱(加速度k×G)を受けたときの荷重をFgとする。なお、kは整数であり、Gは重力加速度である。また、第1のガイドシャフト4と可動レンズホルダ2の接触面における摩擦係数及び接触面積をそれぞれμ0及びS0とし、第2のガイドシャフト5と可動レンズホルダ2の第1の接触面2aにおける摩擦係数及び接触面積をそれぞれμa及びSaとする。さらにまた、第2のガイドシャフト5と可動レンズホルダ2の第2の接触面2bにおける摩擦係数と接触面積をそれぞれμb及びSbとする。
Here, the static friction force at the contact surface between the
垂直駆動用コイル13に電流を流さない無通電状態における静止摩擦力F0及びFiは、以下の式で表すことができる。ここで、Faは、無通電状態における第2のガイドシャフト5と可動レンズホルダ2の接触面における静止摩擦力を示す。
F0=μ0×S0×Fmp
Fi=Fa=μa×Sa×Nmp
The static frictional forces F 0 and F i in a non-energized state where no current flows through the vertical drive coil 13 can be expressed by the following equations. Here, F a shows the static friction force of the
F 0 = μ 0 × S 0 × F mp
F i = F a = μ a × S a × N mp
また、垂直駆動用コイル13に電流を流さない無通電状態において外乱によって可動レンズホルダ2に作用する力Fgは、以下の式で表すことができる。
Fg=M×k×G
Further, the force F g acting on the
F g = M × k × G
ここで、以下の条件式
F0+Fa>Fg
が成立すれば、可動レンズホルダ2は第1及び第2のガイドレール4,5上の所定の位置に静止し続けることができる。
Here, the following conditional expression F 0 + F a > F g
If the above is established, the
垂直駆動用コイル13に、図6に示す電流ivを流し、駆動トルクTvcoilの方向を常時トルクTmpと反対にし、駆動トルクTvcoilの大きさを常時トルクTmpと同じにすると、可動レンズホルダ2による第2のガイドシャフト5に対する抗力は0となる。このときの静止摩擦力F0及びFiは、以下の式で表すことができる。
F0=μ0×S0×Fmp
Fi=0
When the current iv shown in FIG. 6 is supplied to the vertical drive coil 13 to make the direction of the drive torque T vcoil opposite to the constant torque T mp and the magnitude of the drive torque T vcoil is the same as the constant torque T mp , the movable lens The drag force of the
F 0 = μ 0 × S 0 × F mp
F i = 0
ここで、水平駆動用コイル14a,14bに電流を流して可動レンズホルダ2に駆動力Fhを作用させるときには、以下の条件式
F0<Fh
が成立すれば、可動レンズホルダ2を第1及び第2のガイドシャフト4,5に沿う方向に加速移動又は減速停止させることができ、任意の位置に可動補正レンズ9を移動させることができる。
Here, when the action of the driving force F h horizontal driving coil 14a, by applying a current to 14b to the
If is established, the
また、垂直駆動用コイル13に流す電流をさらに増大させ、磁性片15による常時トルクTmpより駆動トルクTvcoilを大きくすると、可動レンズホルダ2による第2のガイドシャフト5に対する抗力は接触面2b側の抗力になる。このときの静止摩擦力F0及びFiは、以下の式で表すことができる。ここで、Fbは、第2のガイドシャフト5と可動レンズホルダ2の接触面における静止摩擦力を示す。
F0=μ0×S0×Fmp
Fi=Fb=μb×Sb×(Nvcoil−Nmp)
Further, when the current flowing through the vertical driving coil 13 is further increased and the driving torque T vcoil is made larger than the constant torque T mp by the magnetic piece 15, the drag against the
F 0 = μ 0 × S 0 × F mp
F i = F b = μ b × S b × (N vcoil −N mp )
ここで、水平駆動用コイル14a,14bに電流を流して可動レンズホルダ2に駆動力Fhを作用させるときには、以下の条件式
F0+Fb<Fh
が成立すれば、可動レンズホルダ2を第1及び第2のガイドシャフト4,5に沿う方向に加速移動又は減速停止させることができ、任意の位置に可動補正レンズ9を移動させることができる。
Here, when a driving force F h is applied to the
If is established, the
以上に説明したように、本発明の実施の形態1による光ピックアップ装置に搭載するレンズ駆動装置21においては、無通電状態で、可動レンズホルダ2の高摩擦係数の接触面2bによって第2のガイドシャフト5に抗力Nmgを作用させるので、大きな静止摩擦力を生じさせることができ、無通電時であっても可動レンズホルダ2の位置を安定して保持することができる。
As described above, in the
また、可動補正レンズ9を移動させるときは、垂直駆動用コイル13に電流を流し常時トルクTmg以上の逆方向の駆動トルクTvcoilを発生させ、抗力(Nvcoil−Nmg)を低摩擦係数の接触面2aで受け、静止摩擦力を微小とすれば、水平駆動用コイル14a,14bに位置制御電流を流すことによって、可動レンズホルダ2を所望の位置に高速移動させることができる。
When the
図9は、本発明の実施の形態1による光ピックアップ装置の光学系を示す図である。図9に示されるように、半導体レーザー202から出射された発散光は、コリメートレンズ203で平行光となり、回折格子204を経てプリズム205に入射し、レンズ駆動装置(球面収差補正装置)21のユニットベース1上に構成された固定補正レンズ10と可動補正レンズ9を透過する。
FIG. 9 is a diagram showing an optical system of the optical pickup device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, divergent light emitted from the semiconductor laser 202 becomes parallel light by the collimator lens 203, enters the
レンズ駆動装置21を通過した光は、ミラー201で方向を90度変えた後、対物レンズアクチュエータユニット100に入射し、対物レンズ102を透過して光ディスク101の情報層に集光する。対物レンズ102は、対物レンズホルダ103とマグネット104a,104bなどで構成された対物レンズ用アクチュエータ100のフォーカスサーボ駆動とトラックサーボ駆動により光ディスク上の情報層の動きに正確に追従する。対物レンズ102は、出射収束光が光ディスク101の所定距離の透明層を透過しとき最適な集光スポットとなるように設計されている。
The light that has passed through the
光ディスク102のカバー層厚みの誤差などで透明層の厚さ(距離)が変ると、集光スポットの径が大きくなり記録再生特性が劣化する。透明層の距離の誤差による影響は、光ディスクの情報層上の集光スポットに球面収差として作用し、集光スポットの径が大きくなってしまうが、対物レンズ入射前に配置したレンズ駆動装置21によって可動補正レンズ9を光軸方向に移動させると、誤差に相当する球面収差を打ち消す光学的な補正をすることができる。
When the thickness (distance) of the transparent layer changes due to an error in the cover layer thickness of the
光ディスクのカバー層の厚さが基準値からずれることにより発生する球面収差と、この球面収差を補正するために対物レンズに入射させる入射光との関係は公知であり、例えば、特許文献2(特開2003−338069号公報)の図2から図4までに開示されている。光ディスクの情報層からの反射光は集光経路を逆にたどって戻り、プリズム205で分岐され、集光レンズ207とセンサーレンズ208、シリンドリカルレンズ209を経て、光検出器210に入射し、ここでサーボ信号とデータ信号が検出される。
The relationship between the spherical aberration that occurs when the thickness of the cover layer of the optical disc deviates from the reference value and the incident light that enters the objective lens in order to correct this spherical aberration is well known. No. 2003-338069) is disclosed in FIGS. 2 to 4. The reflected light from the information layer of the optical disc returns along the condensing path, branches off by the
以上に説明したように、実施の形態1によれば、通電時には可動補正レンズ9を高速移動でき、無通電時には外乱振動等による可動補正レンズ9の位置変動が生じ難いという機能を両立させることができる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、光ディスクのカバー層の厚さ誤差によって発生する球面収差を、光路中に配置した補正レンズを、収差の大きさに応じて光軸方向に移動し、対物レンズ102に入射する光束を発散光側又は収束光側に光束の状態を変化させることで、情報層上での波面収差を補正し低減できる。
Further, the spherical aberration generated due to the thickness error of the cover layer of the optical disk is moved in the optical axis direction according to the magnitude of the aberration, and the light beam incident on the
また、低摩擦係数が得られる可動レンズホルダ2に第1のガイドシャフト4を挿通して電磁駆動させることで、レンズ移動を高速にでき球面収差補正にかかる時間を短縮できる。また、可動部分の磁性片15に発生する磁気的吸引力による回転トルクは、無通電時にレンズホルダをガイドシャフトに押し付け位置保持力に用いる。また、磁性片に発生する吸引力の垂直成分は、移動時においてもレンズホルダの軸受部をガイドシャフトに与圧して移動振動を生じさせない効果がある。
Further, by inserting the
また、磁性片15による回転トルクを受ける面を高摩擦係数の接触面2bとすることで、磁性片15の常時トルクで高摩擦係数の接触面2bに押し付けられたときは静止摩擦力を大きく設定でき、無通電時にレンズホルダの位置保持を確実にすることができる。また、可動レンズホルダを移動させるときは、低摩擦係数の接触面に押し付けられるため、静止摩擦力は小さく低摩擦でスムーズな移動ができる。 Further, the contact surface 2b having a high friction coefficient is used as the surface that receives the rotational torque by the magnetic piece 15, so that the static friction force is set to be large when the magnetic piece 15 is pressed against the contact surface 2b having a high friction coefficient by constant torque. The position of the lens holder can be reliably maintained when no power is supplied. Further, when the movable lens holder is moved, it is pressed against the contact surface having a low friction coefficient, so that the static frictional force is small and smooth movement can be performed with low friction.
さらに、磁性片15による回転トルクを受ける第2のガイドシャフト5の接触面を高摩擦係数面とし静止摩擦力を大きく設定し、無通電時にレンズホルダの位置保持を確実にすることができ、また、レンズホルダを移動させるときは低摩擦でスムーズな移動できる。
Further, the contact surface of the
実施の形態2.
図10は、本発明の実施の形態2による光ピックアップ装置の光学系を示す図である。図10において、図9の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付す。
FIG. 10 is a diagram showing an optical system of the optical pickup device according to the second embodiment of the present invention. 10, the same reference numerals are given to the same or corresponding components as those in FIG.
実施の形態1におけるレンズ駆動装置21は、固定補正レンズ10と可動補正レンズ9の2枚のレンズを備えたビームエキスパンダ補正装置であったが、実施の形態2におけるレンズ駆動装置は1枚のコリメートレンズ203を使用する球面収差補正装置である。実施の形態2の光ピックアップ装置は、実施の形態1の可動補正レンズ9に代えて、コリメートレンズ203を光軸方向に移動可能に備えている点、及び、固定補正レンズ10を備えていない点が、実施の形態1の光ピックアップ装置と相違する。
The
実施の形態2の光ピックアップ装置において、半導体レーザー202の発散光は回折格子204及びプリズム205を経て、球面収差補正装置のユニットベース1上に構成されたコリメートレンズ203を透過する。球面収差補正装置を通過した光は、ミラー201で方向を90度変え、その後、対物レンズアクチュエータユニット100に入射し、対物レンズ102を透過して光ディスク101の情報層上に集光する。
In the optical pickup device of the second embodiment, the divergent light of the semiconductor laser 202 passes through the
光ディスク101の情報層からの反射光は、集光経路を逆にたどって戻り、プリズム205で分岐され、センサーレンズ208及びシリンドリカルレンズ209を経て、光検出器210でサーボ信号とデータ信号を検出する。
The reflected light from the information layer of the
ビームエキスパンダレンズによる光ディスク基板の厚み変化による球面収差を補正する方式は、凸レンズと凹レンズから構成されるリレーレンズを使った収差補正方法である。対物レンズに入射する前に凸レンズと凹レンズからなるリレーレンズを配置し、凸レンズと凹レンズのいずれか一方の位置を変化させることにより、対物レンズに入射する光をわずかに発散光、又は収束光に調整することで、対物レンズから光ディスクに入射するビームの球面収差を変化させ、光ディスク情報層で発生する球面収差をキャンセルして収差の少ないビームスポットを生成するものである。このような方式は、例えば、特許文献1(特開2004−13087号公報)に開示されている。 A method of correcting spherical aberration due to a change in the thickness of an optical disk substrate by a beam expander lens is an aberration correction method using a relay lens composed of a convex lens and a concave lens. A relay lens consisting of a convex lens and a concave lens is placed before entering the objective lens, and by changing the position of either the convex lens or the concave lens, the light incident on the objective lens is adjusted to be slightly divergent or convergent light. Thus, the spherical aberration of the beam incident on the optical disc from the objective lens is changed, and the spherical aberration generated in the optical disc information layer is canceled to generate a beam spot with less aberration. Such a system is disclosed in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-13087).
図10に示されるように、コリメータレンズ203による球面収差補正装置を構成した光ピックアップは、光路の全長が短く、光ピックアップ装置を構成する光学素子の数が少なくなる利点がある。また、コリメータレンズで平行光とし対物レンズに入射させる集光光学系は、光学部品点数が最も少なく光路長が短い構成であるので、光ピックアップ装置を小型に構成することができる。 As shown in FIG. 10, the optical pickup that constitutes the spherical aberration correction device using the collimator lens 203 has an advantage that the total length of the optical path is short and the number of optical elements constituting the optical pickup device is reduced. In addition, since the condensing optical system that collimates the collimator lens and enters the objective lens has the smallest number of optical components and the short optical path length, the optical pickup device can be made compact.
なお、実施の形態2において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。 In the second embodiment, points other than those described above are the same as those in the first embodiment.
実施の形態3.
図11は、本発明の実施の形態3による光ピックアップ装置に搭載する球面収差補正装置の異なる磁気回路を示す可動部のコイル外形が見える面で切る縦断面図である。図11において、図3に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view taken along a plane where the outer shape of the coil of the movable portion showing the different magnetic circuit of the spherical aberration corrector mounted on the optical pickup device according to
実施の形態1におけるマグネット11a,11bは、異なる極性をコイル16a,16b側に向けて並べられているが、実施の形態3におけるマグネットは単極マグネット(例えば、施の形態1における2個のマグネット11a,11bを合わせた大きさ及び形状を持つ)を電磁力発生のための磁界を発生させるマグネットとして利用できる。 The magnets 11a and 11b in the first embodiment are arranged with different polarities toward the coils 16a and 16b, but the magnet in the third embodiment is a single pole magnet (for example, two magnets in the first embodiment). 11a and 11b can be used as a magnet for generating a magnetic field for generating electromagnetic force.
実施の形態2における可動レンズホルダ2には、図11に示される形状の垂直駆動用コイル16a,16bと水平駆動用コイル17a,17bが設けられている。垂直駆動用コイル16a,16bは、対向するマグネット(図11には示さず)の磁性面に平行に巻かれたリング状コイルを図11における上下方向に2個対称に並べた電磁駆動用コイルであり、電流を流すことによって、図11における上下方向、すなわち、第1のガイドシャフト4の中心軸に対して垂直方向の電磁力が発生する。
The
水平駆動用コイル17a,17bは、マグネット(図11には示さず)の磁性面に対し水平円筒状に巻かれた電磁駆動用コイルであり、電流を流すことによって、図11における左右方向、すなわち、第1のガイドシャフト4の長手方向に電磁力が発生する。
The horizontal drive coils 17a and 17b are electromagnetic drive coils wound in a horizontal cylindrical shape with respect to the magnetic surface of a magnet (not shown in FIG. 11). Electromagnetic force is generated in the longitudinal direction of the
実施の形態3におけるレンズ駆動装置は、実施の形態1及び2に適用可能である。 The lens driving device according to the third embodiment is applicable to the first and second embodiments.
実施の形態4.
実施の形態1の説明においては、図4に示されるように、第2のガイドシャフト5と可動レンズホルダ2との接触面2a,2bが、互いに約90度の角度をなすV字溝状の構造であったが、接触面2a,2bを互いに平行な面、すなわち、第2のガイドシャフト5を挟んで互いに反対側に位置する面としてもよい。
In the description of the first embodiment, as shown in FIG. 4, the contact surfaces 2 a and 2 b between the
実施の形態5.
実施の形態1の説明においては、図7で示した第2のガイドシャフト5と可動レンズホルダ2との接触面2aを低摩擦係数が得られる樹脂材料による成型面とし、接触面2bを高摩擦係数が得られる表面硬質アルマイト処理を施した薄いアルミ板とした場合を説明した。しかし、接触面2a,2bは同じ低摩擦係数が得られる樹脂材料による成型面とし、接触面2aに接触する第2のガイドシャフト5の表面を低摩擦係数が得られる、例えば、フッ素コーティング面とし、接触面2bに接触する第2のガイドシャフト5の表面を高摩擦係数が得られる、例えば、表面精度が荒くなる表面処理をした無垢のままのステンレス表面としてもよい。
In the description of the first embodiment, the contact surface 2a between the
実施の形態6.
実施の形態1においては、光ピックアップ装置の球面収差補正機能を、レンズ駆動装置21のユニットベース1上に集約させた構成を説明したが、ユニットベース1を省略して、光ピックアップ装置の光学ベースに直接、ガイドシャフト、磁界回路、補正レンズ等を組み込む形態としてもよい。
In the first embodiment, the configuration in which the spherical aberration correction function of the optical pickup device is integrated on the
実施の形態7.
実施の形態7のレンズ駆動装置は、可動レンズホルダ2の接触面2bを円筒状の第2のガイドシャフト5の外周面と同じ曲率を持ち、第2のガイドシャフト5の外周面と広い面積で接触する断面円弧状の凹面にしている点が、接触面2bを平面で形成している上記実施の形態と相違する。このように、第2のガイドシャフト5と可動レンズホルダ2の接触面2bとの接触面積Sbを大きくすることによって、より大きな静止摩擦力を得ることができる。なお、実施の形態7において、上記以外の点は、上記実施の形態1乃至6のいずれかと同じである。
In the lens driving device of the seventh embodiment, the contact surface 2b of the
1 ユニットベース、 2 可動レンズホルダ、 2a,2b 可動レンズホルダの接触面、 3 固定レンズホルダ、 4 第1のガイドシャフト、 5 第2のガイドシャフト、 6 磁性板、 7 フレキシブルプリント基板、 8 光センサー、 9 可動補正レンズ、 10 固定補正レンズ、 11a,11b マグネット、 13 垂直駆動用コイル、 14a,14b 水平駆動用コイル、 15 磁性片、 16a,16b 垂直駆動用コイル、 17a,17b 水平駆動用コイル、 21 レンズ駆動装置(可動レンズアクチュエータ)、 100 対物レンズアクチュエータユニット、 101 光ディスク、 102 対物レンズ、 103 対物レンズホルダ、 104a,104b マグネット、 201 ミラー、 202 半導体レーザー、 203 コリメートレンズ、 204 回折格子、 205 プリズム、 206 光パワー検出器、 207 集光レンズ、 208 センサーレンズ、 209 シリンドリカルレンズ、 210 光センサー信号検出器。
1 unit base, 2 movable lens holder, 2a, 2b movable lens holder contact surface, 3 fixed lens holder, 4 first guide shaft, 5 second guide shaft, 6 magnetic plate, 7 flexible printed circuit board, 8 optical sensor , 9 Movable correction lens, 10 Fixed correction lens, 11a, 11b Magnet, 13 Vertical drive coil, 14a, 14b Horizontal drive coil, 15 Magnetic strip, 16a, 16b Vertical drive coil, 17a, 17b Horizontal drive coil, 21 lens driving device (movable lens actuator), 100 objective lens actuator unit, 101 optical disk, 102 objective lens, 103 objective lens holder, 104a, 104b magnet, 201 mirror, 202 semiconductor laser, 203 collimating lens, 204 Diffraction grating, 205 prism, 206 optical power detector, 207 condenser lens, 208 sensor lens, 209 cylindrical lens, 210 optical sensor signal detector.
Claims (15)
前記ベース部材に、互いに平行に備えられた第1及び第2のガイドシャフトと、
補正レンズを保持し、前記第1及び第2のガイドシャフトに沿って移動可能に支持された可動レンズホルダと、
前記ベース部材に備えられたマグネットと、
前記マグネットの磁界中において前記可動レンズホルダに備えられ、電流を流すことによって前記第1及び第2のガイドシャフトの長手方向の電磁力を受ける第1の電磁コイルと、
前記マグネットの磁界中において前記可動レンズホルダに備えられ、電流を流すことによって前記第1のガイドシャフトを中心とする回転トルクを生じさせる電磁力を受ける第2の電磁コイルと、
前記マグネットの磁界中において前記可動レンズホルダに備えられ、前記第1のガイドシャフトを中心とする回転トルクを生じさせる磁力を受ける磁性片と
を有することを特徴とするレンズ駆動装置。 A base member;
First and second guide shafts provided parallel to each other on the base member;
A movable lens holder that holds a correction lens and is movably supported along the first and second guide shafts;
A magnet provided in the base member;
A first electromagnetic coil provided in the movable lens holder in a magnetic field of the magnet and receiving an electromagnetic force in a longitudinal direction of the first and second guide shafts by passing an electric current;
A second electromagnetic coil that is provided in the movable lens holder in a magnetic field of the magnet and receives an electromagnetic force that generates a rotational torque about the first guide shaft by passing an electric current;
A lens driving device comprising: a magnetic piece that is provided in the movable lens holder in a magnetic field of the magnet and receives a magnetic force that generates a rotational torque about the first guide shaft.
前記第2のガイドシャフトは、前記可動レンズホルダに形成された第1の接触面及び第2の接触面で支持される
ことを特徴とする請求項1に記載のレンズ駆動装置。 The first guide shaft is inserted through a through hole formed in the movable lens holder,
The lens driving apparatus according to claim 1, wherein the second guide shaft is supported by a first contact surface and a second contact surface formed on the movable lens holder.
前記突出部を検出する光センサーをさらに有する
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のレンズ駆動装置。 The movable lens holder has a protrusion;
The lens driving device according to claim 1, further comprising an optical sensor that detects the protruding portion.
前記光学ベースに備えられ、ディスク状記録媒体の情報層上に光ビームを集光させる対物レンズと、
前記対物レンズに入射する光ビーム中に配置された補正レンズと、
前記補正レンズをその光軸方向に移動させる請求項1乃至12のいずれかに記載のレンズ駆動装置と
を有することを特徴とする光ピックアップ装置。 An optical base;
An objective lens that is provided in the optical base and focuses a light beam on an information layer of a disc-shaped recording medium;
A correction lens disposed in a light beam incident on the objective lens;
An optical pickup device comprising: the lens driving device according to claim 1, wherein the correction lens is moved in an optical axis direction thereof.
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014093116A (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-19 | Funai Electric Co Ltd | Lens driving device and optical pickup |
-
2005
- 2005-09-12 JP JP2005263501A patent/JP2007080310A/en not_active Withdrawn
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