JP2601811B2 - 対物レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、対物レンズ駆動装置に係わり、特にレンズ
を含む可動体の支持方式の改良をはかった対物レンズ駆
動装置に関する。

（従来の技術） レーザ光を用いる光学的再生装置では、レーザ光をレ
ンズ等により集光して信号検出を行っているが、正しく
信号を検出するには、情報記録媒体の凹凸や振動に応じ
て光スポットの焦点を該媒体上に結ぶためのフォーカシ
ング制御と、光スポットを信号トラックに追従させるト
ラッキング制御とが必要である。そして、これらの制御
を行うためには、それぞれの誤差を検出する誤差検出装
置と、誤差を打消すように光学系を動かすアクチュエー
タ（対物レンズ駆動装置）とが必要である。

従来、この種の対物レンズ駆動装置としては、第５図
乃至第７図に示すように可動体の慣性主軸回りの回転と
前記慣性主軸方向の平行移動とにより、対物レンズのト
ラッキング方向，フォーカシング方向の直角２方向の移
動を実現したもの、又は第８図及び第９図に示すように
対物レンズを保持する可動体を直接的にフォーカシング
方向，トラッキング方向の直角２方向へ移動させるもの
が用いられていた。

ここで、上記２つの対物レンズ駆動装置の具体的構成
及び動作原理について、以下に説明しておく。なお、第
５図は斜視図、第６図は第５図の矢視Ａ−Ａ断面図、第
７図は第５図の矢視Ｂ−Ｂ断面図であり、また第８図は
斜視図、第９図は分解斜視図である。

第５図乃至第７図に示す対物レンズ駆動装置は、次の
ように構成されている。即ち、磁性材で形成されたベー
ス101の上面中央部に軸102を植設すると共に、この軸10
2に該軸102と嵌合して滑り軸受機構を構成する軸受筒10
3を介して有底筒状に形成された保持筒104を軸方向に滑
り自在で、且つ軸回りに回転自在に装着している。そし
て、保持筒104のいわゆる底壁104aで対物レンズ105を支
持させると共に、保持筒104の筒部104bをコイルボビン
として利用し、筒部104bの外周に軸方向の位置を制御す
るためのフォーカシング用コイル106と、軸回り方向の
位置を制御するためのトラッキング用コイル107とを固
定している。

また、ベース101の上面で保持筒104の底壁104aの内面
と対向する位置に、保持筒104の筒部104b内に非接触に
嵌入する関係に２本の内側ヨーク108を軸102を中心にし
て対称的に突設し、さらに筒部104bの外側に内側ヨーク
108の外面と対向する関係にそれぞれ外側ヨーク109を配
置し、これら外側ヨーク109とベース101の上面との間に
軸方向に着磁された永久磁石110を介在させている。ま
た、ベース101の上面で、且つ保持筒104の底壁104aの内
面と対向する位置に小軸111を立設し、この小軸111と軸
受筒103との間に例えばゴム等で形成されたトラッキン
グ方向の中立位置設定用ダンパ部材112を介在させてい
る。なお、第６図中113は、ベース101に設けられ、対物
レンズ105への光及び対物レンズ105からの光を導く透過
穴を示している。

上記の構成であれば、フォーカシング用コイル106へ
の通電制御に伴う電磁力で保持筒104の位置を第５図中
Ｙ軸方向に変化させ、これによってフォーカシング制御
を行うことができる。さらに、トラッキング用コイル10
7への通電制御に伴う電磁力で保持筒104の位置を第５図
中Ｘ方向に回転移動させ、これによってトラッキング制
御を行うことができる。なお、これらの通電制御は、図
示しないサーボ系で行わせるようにしている。

一方、第８図及び第９図に示す対物レンズ駆動装置
は、次のように構成されている。即ち、磁性材で形成さ
れたベース211の端部には金属棒固定板212が上方に向け
て突設されている。金属棒固定板212には、ベース211に
対して互いに平行な４本の金属棒213の一端が固定され
ている。そして、金属棒213の他端に、対物レンズ214を
保持する可動体215が固着されている。さらに、可動体2
15にはフォーカシング用コイル216及びトラッキング用
コイル217が固定されている。

また、ベース211には、フォーカシング用コイル216の
内側に一定の隙間が設けられる状態で嵌入されるよう
に、２本の内側ヨーク218が突出している。そして、内
側ヨーク218の外側には、フォーカシング用コイル216及
びトラッキング用コイル217を挟み、内側ヨーク218と対
向する位置にそれぞれ外側ヨーク219が突設されてい
る。外側ヨーク219の内側ヨーク218と対向する面には、
それぞれ磁石220が固着されている。

上記構成であれば、フォーカシング用コイル216の通
電制御に伴う電磁力で可動体215を第８図中Ｙ方向に移
動させ、これによってフォーカシング制御を行うことが
でき、またトラッキング用コイル217への通電制御に伴
う電磁力で可動体215を第８図中Ｘ軸方向に移動させ、
これによってトラッキング制御を行うことができる。

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問
題があった。即ち、前記第５図乃至第７図に示す装置で
は、保持筒104の中立位置を決めるダンパ部材112を、軸
102を境にして対物レンズ105とは反対側の偏った位置で
固定しているので、フォーカシング方向の変位を与える
と保持筒104に直交軸回りのモーメント力が発生する。
このため、直交軸回りの回転軸を規制している滑り軸受
機構に、上記モーメントに比例した反力が生じる。滑り
軸受機構の滑り摩擦は略垂直抗力に比例するので、フォ
ーカシング方向変位が大きくなる程大きい摩擦力が働
く。従って、フォーカシング方向の準静的変位と力との
関係は、第10図に示すようにヒステリシス特性となる。

このように準静的変位に大きなヒステリシスを持って
いるので、サーボを掛ける際の引込みが困難となる問題
があった。また、この問題を解消するためには、従来は
軸受機構の面精度を上げることによって対処している
が、面精度を上げることは部品加工工数の増大を招き、
価格低下の妨げとなっていた。

一方、前記第８図及び第９図に示す装置では、図中Ｘ
軸に示すトラッキング方向に対物レンズ214を移動させ
る場合、トラッキング用コイル217が発生する力の作用
点を可動体215の重心と一致させることにより、可動体2
15を平行に移動させている。しかし、中立位置からフォ
ーカシング方向に可動体215がシフトした状態では、ト
ラッキング用コイル217が発生する力の作用点は可動体2
15の重心からずれ、結果として、図中Ｚ軸に示す軸回り
の回転力が発生していた。その結果、対物レンズ215が
傾き、ジッタの増加を招いていた。

また、４本のワイヤ213の代りに、平行バネの組み合
わせや平行バネと回転軸受により支持する場合は、Ｚ軸
回りの回転変位に対する拘束力が強いが、やはり中立位
置からフォーカシング方向に可動体がシフトした状態で
は、基本的にＺ軸回りに可動体を回転させようとする力
が作用することには変わりがない。このため、低周波領
域における傾き量は小さくなるものの、1KHz付近の周波
数領域で傾き振動を励起し、結果として制御動作を不安
定なものとしていた。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の対物レンズ駆動装置では、フォーカ
シング方向の変位を与えると直交軸回りのモーメント力
が発生し、フォーカシング方向の準静的変位と力との関
係にヒステリシス特性が発生したり、またフォーカシン
グ方向或いはトラッキング方向にシフトした状態で力の
バランスが崩れレンズの傾きを引起こす等の問題があっ
た。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、フォーカシング方向の準静的変位と
力との関係におけるヒステリシス特性を抑制することが
でき、且つフォーカシング方向或いはトラッキング方向
にシフトした状態においても力のバランスを保ちレンズ
の傾きを未然に防止することができ、制御動作開始時に
おけるサーボ引込み動作の容易化と、安定した制御特性
が得られる簡単な構成の対物レンズ駆動装置を提供する
ことにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、平行な関係にある支持棒のペアを２
対用い、これらを交差する関係に配置し、トラッキング
方向の移動に関して上記交差する点の回りに可動体を回
転駆動することにある。

即ち本発明は、対物レンズと、この対物レンズを保持
する可動体と、この可動体を固定部に対して少なくとも
上記対物レンズの光軸方向、若しくは該光軸方向と直交
する方向に移動変位させる駆動手段とを有する対物レン
ズ駆動装置において、前記可動体を前記固定部に対して
支持する支持体を、前記対物レンズの光軸と平行な平面
内で互いに平行となるよう配置され、各々の一端側が前
記可動体に固定され他端側が前記固定部に固定されるこ
とによりそれぞれが片持ち支持された第１の支持棒ペア
と、前記対物レンズの光軸と平行で且つ上記第１の支持
棒のペアとは異なる平面内で互いに平行となるよう配置
され、各々の一端側が前記可動体に固定され他端側が前
記固定部に固定されることによりそれぞれが片持ち支持
された第２の支持棒のペアとにより構成し、前記第１の
支持棒のペアを含む平面と前記第２の支持棒のペアを含
む平面とを交差させ、その交線を前記一端側および前記
他端側の間に形成することにより、前記交線を前記可動
体の回転慣性中心に一致させるようにしたものである。

（作用） 上記構成であれば、第１の支持棒のペアの形成する平
面と第２の支持棒のペアの形成する平面とが交差する関
係にあるので、可動体の移動方向は、これらの平面と平
行な方向と、２つの平面の交線回りの回転方向とに規定
される。従って、フォーカシングに関しては、上記各平
面に平行な方向に可動体を移動させることにより、対物
レンズを光学記録媒体に対して垂直方向に駆動すること
ができる。また、トラッキングに関しては、上記交線回
りに可動体を回転移動することにより、対物レンズを光
学記録媒体の半径方向に駆動することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係わる対物レンズ駆動装
置の概略構成を示す平面図、第２図は第１図における矢
視Ｃ−Ｃ断面図、第３図は同装置を示す斜視図である。

これらの図において、11は磁性材で形成されたベース
を示している。ベース11の端部には、支持棒固定板12a,
12bが上方に向けて突設されている。そして、支持棒固
定板12aには、ベース11と直交する平面内で互いに平行
な支持棒13a,13bの一端が固定されている。同様に、支
持棒固定板12bには、ベース11と直交する平面内で互い
に平行な支持棒14a,14bの一端が固定されている。支持
棒13a,13bにより構成される第１の支持棒のペア15が形
成する平面と、支持棒14a,14bにより構成される第２の
支持棒のペア16が形成する平面とは、前記ベース11の略
中央で交差するように配置されている。

このように、支持棒13a,13b,14a,14bはそれぞれ支持
固定板12a,12bに片持ち支持された状態で保持されてい
る。そして、支持棒13a,13b,14a,14bのその他の部分、
例えば支持棒どうしの交差部分（交点）などには拘束力
は作用していない。

第１の支持棒のペア15と第２の支持棒のペア16との他
端には、対物レンズ17を保持する可動体18が固着されて
いる。ここで、可動体18の慣性中心と、第１及び第２の
支持棒のペア15,16が形成する２つの平面の交線とは一
致するようになっている。さらにい、対物レンズ17は上
記慣性中心から所定の距離離れた位置に配置されてい
る。また、可動体18には、可動体18の慣性中心に対して
互いに対称な位置にフォーカシング用コイル19a,19b及
びトラッキング用コイル20a,20bが固定されている。

一方、 前記ベース11には、フォーカシング用コイル
19a,19bの内側に一定の隙間が設けられる状態で挿入さ
れるように、内側ヨーク21a,21bが突出している。内側
ヨーク21a,21bの外側には、フォーカシング用コイル19
a,19b及びトラッキング用コイル20a,20bを挟み、内側ヨ
ーク21a,21bと対向する位置に外側ヨーク22a,22bが突設
されている。そして、外側ヨーク22a,22bの内側ヨーク2
1a,21bと対向する面には、磁石23a,23bがそれぞれ固定
されている。

このような構成であると、フォーカシング用コイル19
a,19bへの通電制御に伴う電磁力で可動体18を第２図中
Ｙ方向に移動させ、これによってフォーカシング制御を
行い、またトラッキング用コイル20a,20bへの通電制御
に伴う電磁力で可動体18を第２図中Ｙ軸回りに回動さ
せ、これによってトラッキング制御を行うことができ
る。そしてこの場合、可動体18をベース11に対して支持
する支持体として、第１の支持棒のペア15及び第２の支
持棒のペア16を用いているので、次のような効果が得ら
れる。

即ち、一軸回りの回転とすべりを４本の支持棒13a,13
b,14a,14bで実現しているため、軸受を用いた場合のよ
うに摩擦力が作用することがない。従って、フォーカシ
ング方向の準静的変位と力との関係は、第４図に示す如
く直線的なものとなり、前記第10図に示すようなヒステ
リシスはない特性となる。このように準静的変位にヒス
テリシスを持っていないので、サーボを掛ける際の引込
みを容易にすることができる。

また、トラッキング方向の対物レンズ17の移動は、ト
ラッキング用コイル20a,20bにより発生させられる偶力
による可動体18の回転移動により実現されている。この
偶力は、前記トラッキング用コイル20a,20bと時期回路
の相対位置がフォーカシング方向の変位又はトラッキン
グ方向の変位により変化した場合でも変化することがな
い。さらに、可動体18の慣性中心で互いに交わる２組の
支持棒のペア15,16は、可動体18をフォーカシング方向
の平行移動と可動体18の慣性中心軸回りの回転移動に対
し適当なバネ性を示す。従って、可動体18を直角２方向
に平行移動させる場合のように、中立位置からフオーカ
シング方向に可動体18がシフトした状態でトラッキング
方向に対物レンズ17を移動させる際にあっても、Ｚ軸回
りに可動体18を回転させようとする力が作用することは
基本的にない構成となり、極めて安定した制御動作を実
現することを可能になる。

また、２組の支持棒のペア15,16を交差させる構造と
しているので、Ｙ方向及び慣性中心軸回りの回転方向以
外に対しては、各支持棒のパネ性が非常に強いものとな
り、可動部材18の安定した位置規制を行うことができ
る。さらに、第８図及び第９図に示した従来装置に比し
て、部品点数は略同様であり構成の複雑化を招くことも
ない。

なお、本発明は上述した実施例の限定されるものでは
ない、例えば、前記第１及び第２の支持棒のペアの形成
する各平面の交線と可動体の回転慣性中心とは一致して
いるのが望ましいが、必ずしも完全一致させる必要はな
い。また、支持棒の材料，長さ及び径等の条件は、可動
体の重量その他に応じて適宜定めればよい。例えば、支
持棒の材質としては、一般の金属棒の他に、炭素繊維複
合材，弾性合金材，ステンレス合金、銅系合金党が使用
できる。さらに、フォーカシング用コイル及びトラッキ
ング用コイルの配置は、第１図に何等限定されるもので
はなく、仕様に応じて適宜変更可能である。また更に、
上記実施例は全て可動体側に駆動コイルを配置し固定部
側に磁石を配置したムービングコイルタイプであるが、
本発明はこれに限定されるものではない。つまり、可動
体側に磁石を配置し固定部側に駆動コイルを配置するム
ービングマグネットタイプでもよい。なお、ムービング
マグネットタイプは、可動体側にコイルの配線等が無く
なるために、動作特性に優れる等の利点を備えている。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、互いに可動体の
慣性中心で交差する２組の平行支持棒により可動体を支
持する構成としているので、従来の板バネや４本共に平
行な支持棒により支持する方式の利点であるフォーカシ
ング方向の準静的変位と力との関係がヒステリシスのな
い特性と、軸摺動方式の利点である可動体の倒れが励起
されない特性とを共に兼ね備えた対物レンズ駆動装置を
実現することができ、その有用性は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例に係わる対物レン
ズ駆動装置の概略構成を説明するためのもので第１図は
平面図、第２図は第１図の矢視Ｃ−Ｃ断面図、第３図は
斜視図、第４図は上記実施例装置のフォーカシング方向
駆動特性を示す図、第５図乃至第７図は第１の従来例を
説明するためのもので第５図は斜視図、第６図は第５図
の矢視Ａ−Ａ断面図、第７図は第５図の矢視Ｂ−Ｂ断面
図、第８図及び第９図は第２の従来例を説明するための
もので第８図は斜視図、第９図は分解斜視図、第10図は
第１の従来例におけるフォーカシング方向駆動特性を示
す図である。 11…ベース、12a,12b…支持棒固定板、13a,13b,14a,14b
…支持棒、15…第１の支持棒のペア、16…第２の支持棒
のペア、17…対物レンズ、18…可動体、19a,19b…フォ
ーカシング用コイル、20a,20b…トラッキング用コイ
ル、21a,21b…内側ヨーク、22a,22b…外側ヨーク、23a,
23b…磁石。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対物レンズと、この対物レンズを保持する
   可動体と、この可動体を固定部に対して少なくとも上記
   対物レンズの光軸方向、若しくは該光軸方向と直交する
   方向に移動変位させる駆動手段とを有する対物レンズ駆
   動装置において、 前記可動体を前記固定部に対して支持する支持体を、前
   記対物レンズの光軸と平行な平面内で互いに平行となる
   よう配置され、各々の一端側が前記可動体に固定され他
   端側が前記固定部に固定されることによりそれぞれが片
   持ち支持された第１の支持棒のペアと、前記対物レンズ
   の光軸と平行で且つ上記第１の支持棒のペアとは異なる
   平面内で互いに平行となるよう配置され、各々の一端側
   が前記可動体に固定され他端側が前記固定部に固定され
   ることによりそれぞれが片持ち支持された第２の支持棒
   のペアとにより構成し、 前記第１の支持棒のペアを含む平面と前記第２の支持棒
   のペアを含む平面とを交差させ、その交線を前記一端側
   および前記他端側の間に形成することにより、前記交線
   を前記可動体の回転慣性中心に一致させてなることを特
   徴とする対物レンズ駆動装置。
2. 【請求項２】前記第１の支持棒のペア及び前記第２の支
   持棒のペアは、前記対物レンズの光軸と直交する平面に
   対し平行な関係で配置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。