JP2005174523A - 光ピックアップ用対物レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ディスク用対物レンズ駆動装置において、フォーカス方向とトラッキング方向の２軸に加え、この両者で形成される面内のチルト方向制御を付加さる構造において、片面に２極着磁した永久磁石と鉄部材による補助ヨークにより背面の異極を永久磁石の磁極の両側に形成させ、ここに形成された磁界に新たにチルト方向制御を付加させて、シンプルな構成にて提供する。
【解決手段】 一つのフォーカス用コイルを中央にして、その両側の上と下に配置した４つのコイルを対角にある各一対のコイルをトラッキング用コイル、及びチルト用コイルとして駆動させるために、片面の上と下の２極着磁を行った磁石に対して、背面から磁石の両側に平面的に異極を形成するためのヨークを用いて効率の高いシンプルで低価格な構成で、チルト制御を付加させることが出来る。
【選択図】図２

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ディスク状の記録媒体に光スポットを照射して。光学的に情報を記録したり、再生することを目的とする光ディスク装置の光ピックアップ用対物レンズ駆動装置に関するものである。

以下に従来の光ディスク装置の光ピックアップ用対物レンズ駆動装置について説明する。第４図は従来の光ピックアップ用対物レンズ駆動装置を示す。第４図において、対物レンズ１はレンズホルダー２に固定されている。レンズホルダー２の前部には、上下に駆動させるためのフォーカス用巻線コイル３と左右に駆動させるトラッキング用巻線コイル４、５、６、７が配置され、これらの各コイルはレンズの光軸を中心に挟み、反対側の後部面にも同様にフォーカス用巻線コイルとトラッキング用巻線コイルを配置し、レンズホルダーの前部と後部に接着固定されてレンズ可動部を形成している。また、この可動部の両側面の上下に配された端子部に結合された導電性を有する弾性線部材からなる４本の支持ワイヤー８により、支持ホルダー９の背面に配置された端子板１０に半田付け接合固定されている。支持ホルダー９には支持ワイヤー８の共振をダンピングするための粘弾性材料を保持する制動スペース１１がある。支持ホルダー９は磁性材料で形成されたヨークベース１２に固定されており、板金加工にて形成された立壁に磁石１３、１４を固定している。この磁石１３，１４はそれぞれ片面の上下にＮ極とＳ極の２極が着磁されており、磁石の表面から発生された磁界を前記レンズホルダーの前部と後部にある駆動用コイルに対し非接触で、かつ近接配置されている。光軸を挟む両側の合成ベクトルにて駆動されるが、図に表現されている片側前部の動作を説明すると、フォーカス用巻線コイル３の上半分と下半分にはそれぞれ逆方向の磁界が形成されている。フレミングの左手の法則により、上下のフォーカス方向１５に駆動される。中央部に配置されたフォーカス用コイル３の両外側の上下に配置されているトラッキング用巻線コイル４、５、６、７については、４個の各コイルの中央部付近まで、磁石の横幅の端部境界となるように配置されており、フレミングの左手の法則により、各コイルに発生する力の合成ベクトルはトラッキング方向１６に駆動される。ここにフォーカス方向とトラッキング方向の２軸方向に駆動される対物レンズ駆動装置が形成されている。

発明が解決しようとする課題

しかしながら上記従来の構成に於いては、フォーカス方向とトラッキング方向の２軸駆動である。特に記録を目的とする対物レンズ駆動装置においては、対物レンズ光軸のフォーカス方向とトラッキング方向で形成される面内において、微少ではあるが、回転方向に傾ける（チルト方向と表現する）制御をかけるチルト制御駆動の必要性がある。同時に記録と再生の機能において、更なる高倍速対応機能の要望があり、チルト方向駆動において特別な構造を付加することはコストアップとなり、また可動部重量の増加となるために高倍速機能に必要な高い周波数への対応に多くの難点と共に、部品点数の増加、コストアップと量産性を阻害するという問題がある。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、特別な構造機構を付加することなく、構造的にシンプルで、軽量なレンズ可動部分を実現し、高性能と低コスト、良好な量産性を実現するチルト駆動付き３軸方向の対物レンズ駆動装置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

この目的を達成するために本発明の光ピックアップ用対物レンズ駆動装置は、レンズを保持しているレンズホルダーにコイルブロックとして薄型で多層構成が可能なプリントコイル形成技術を利用し、複数のコイルを平面的に構成した板状で、軽量な薄い集積型平板コイルを用いる。コイルブロックは中央部にフォーカスコイルを縦長に配置し、その両外側にトラッキング用コイルとチルト用コイルを各１個を配置する。即ちフォーカスとトラッキングとチルト用のコイルを平面的に配置した一体化された平板形状のコイルブロックとして構成し、このコイルブロックをレンズの光軸を挟んで、前部と後部に対称的に配置する。レンズホルダーの外周にはフレキシブルな配線基板により、所定のコイル端末の配線機能と支持ワイヤーとの結合端子を形成している。その結果、小型軽量で、強固な可動ブロックの構成が出来る。そして電流供給とサスペンションを兼ねた６本のワイヤーにより片持ち支持を行う。
磁石は片面においてＮ極とＳ極が上下に２分する２極着磁とし、平板形状の永久磁石を平板コイルブロックに近接配置している。各永久磁石の背面には鉄板などの磁性材料よりなるヨークにより左右両側の前面に異極を誘導する。同時に、このヨークにより永久磁石の位置を規制する。従って全体の磁場の閉磁路化が形成され、近接配置されたコイルブロックに必要な強力な磁界を供給出来る。このような磁界構成によると、外側に配置した各コイル（トラッキング用とチルト用）の外側の半分にも駆動力が発生する。各コイルの電流の方向と磁場の極性が逆となっているため、また、内側半分のコイルの駆動方向と同方向となり、高い感度が得られ、効率が良い低コストな駆動系が実現出来る。
上記の各構成は構造的にシンプルであり、小型軽量で、強固なフォーカスとトラッキングとチルト方向の３軸駆動方式の対物レンズ駆動装置が可能となり、高性能かつ効率的な性能と安価な量産性が期待出来る。
上記説明には片面２極着磁の永久磁石で説明したが、厚み方向に着磁をした小さな２個の磁石を逆の磁極にして２個並べて配置し、磁性材料よりなるヨークで同様の磁気回路を形成させることも可能である。また、片面に６極を着磁した磁石を配置しても同様な効果を得ることが出来る。しかしこれらの場合には多数個の磁石を並べたり、着磁のコストに難点があったりする問題がある。

第１図は本発明の実施の一形態を示す斜視図である。第２図はその分解斜視図を示す。対物レンズ１の光軸に平行で、かつレンズホルダー１８の前部及び（手前）後部の各面には、フォーカス方向１５とトラッキング方向１６、及びこの２方向で形成される面内において、対物レンズの光軸において回転方向に微少に傾けるチルト方向１７を加えて３方向に変位させるため、レンズホルダー１８の前部と後部に一体化された平板状のコイルユニット１９、２０を配置している。具体的には第３図に示すように、中央部に縦長のフォーカス方向用コイル２１を配置する。その左と右の上下に４個のコイルを配置し、対角にある一対のコイルである左上コイル２２と右下コイル２３をトラッキング方向用コイルとし、同様に、左下コイル２４と右上コイル２５をチルト方向用コイルとして作用をさせる。磁界の方向としては、第３図示すように、中央部に片面２極着磁を施した四角形状の磁石を配置している。ここでコイル２１の全域と、２２、２３、２４、２５の４個のコイルにおいて、コイル２１側に近い内側半分の部分まで、四角形状磁石端部を対向させている。第３図の図面の上半分は紙面側より手前側にＮ→Ｓ、下半分は手前側より紙面に向かってＮ→Ｓの磁界とする。また、第３図に示すレンズとコイルユニットとレンズホルダーで構成された可動部のコイルユニットに磁石２６、２７を近接し、対向配置をするために、鉄板などの磁性材料で形成されたヨークベース２８を構成する。このヨークベース２８には磁石２６と２７の背面に接合させ、背面から磁束を左右の側方に導き、磁石の磁極に対して異極を平面的に形成することを目的としたコの字形状のヨーク端部２９、３０、３１、３２を形成している。この状態は第３図右下の一部破断面図に磁石２７をヨークベース２８に装着した状態を示している。従って第３図に示すようにコイル２２、２３、２４、２５の４個のコイルにおいて外側両端に近接配置させたヨーク端部２９、３０、３１、３２は、それぞれ隣接する磁石の磁極と異なる磁極を誘導形成される。これらの構成はレンズの光軸を中心として前部と後部に対照的に配置している。
動作としては、光軸を挟み、前後に対称的に配置した各コイルにより発生する合成ベクトルとして、フレミングの左手の法則に従って、フォーカスコイル２１に電流を供給することにより、上下方向１５に駆動される。トラッキングコイル２２と２３に電流を供給した場合、合成ベクトルは左右方向１６に駆動され、チルト方向についてはコイルの巻始めと巻終わりの端末結線を駆動力が重心より上側と下側において互いに平行ではあるが、逆向きの駆動力が発生し、重心を中心とする回転方向になるように結線されている。その結果、電流を供給した場合、可動部分の重心を中心として回転方向１７に駆動力が発生するように構成している。ここで、第３図の各コイル内の矢印方向（→）は一定方向に限定した場合のコイルに流れる電流方向を示している。トラッキング用とチルト用コイルには各コイル内の電流方向が左と右で異なるが、磁場において中央側の磁極に対して異極が近接した閉磁路構成となっているため、コイルに流れる電流により発生する駆動力が同一方向に加算され、効率の高い駆動系が実現出来ている。
ここで、トラッキング方向のコイル２２と２３の配置は左上と左下に配置されており、可動部分の重心と駆動中心が一致していると合成された力はトラッキング方向１６に平行に駆動力が発生する。また、対物レンズの光軸を挟み反対側に配したコイルユニットのトラッキング用のコイル配置についても重心と駆動中心について捻れ動作が無いようにバランスを考慮した配置としている。
対物レンズとコイルユニットとレンズホルダーが一体化された可動ユニットはレンズホルダーの外周部に密着配置されたフレキシブル基板（回路パターンの図示は省略）にて所定の電気的配線を施し、レンズホルダーの中央部両側に端子部分を縦に３カ所直線状に配置し支持ワイヤーとの結合端子部を形成する。導電性を有するバネ部材からなる支持ワイヤー３３により樹脂成形品などで構成した支持ホルダー３４の背部に端子支持基板３５をヨークベース２８の立壁にネジ３６にて固定される。支持ワイヤーはこの端子基板３５に半田付け接合固定されている。支持ホルダー３４には支持ワイヤーの共振を制動するために、粘弾性剤を保持する制動スペース３７が形成してある。
片側に平行をなす３本の支持ワイヤー３３を両側に配し、合計６本の支持ワイヤーにより片持ち支持のサスペンション構造となる。この支持ワイヤー３３によりフォーカス、トラッキング、チルトの３方向駆動制御のために電流が供給される構造となっている。
第５図には従来例と同様の磁気構成を示すが、この場合には両側に配置した４個のコイルには磁石の横幅より突出した部分において異極の特別な誘導部分がないため、磁界が弱く、しかも外側に突出したコイル部分は駆動力に寄与しないため、出力感度の点で難点がある。
第６図は本発明の実施の形態２における光ピックアップ用対物レンズ駆動装置の斜視図を示し、第７図にその分解斜視図を示す。対物レンズ３８はレンズホルダー３９に固定されており、フォーカス方向１５とトラッキング方向１６、及びこの２方向で形成される面内において、レンズの光軸において回転方向に微少駆動させるチルト方向１７の３方向に駆動変位させるため、レンズホルダーにはレンズの光軸に平行かつ一定の距離を隔てた部分に、レンズホルダー３９に一体化されたコイルユニット４０を取り付けている。第７図に示すように、コイルユニット４０の中央部に縦長にフォーカス方向用コイル４１を配置する。その両側の上と下に４個のコイルを配置し、対角にある一対のコイルである左上コイル４２と右下コイル４３をトラッキング方向用コイルとし、同様に、左下コイル４４と右上コイル４５をチルト方向用コイルとして配置させる。磁界の方向としては、第８図と第９図に示すように、中央部に片面２極着磁を施した四角形状の磁石を配置している。ここでコイル４１の全域と４２、４３、４４、４５の４個のコイルにおいて、コイル４１側に近い内側半分の部分まで、四角形状磁石端部を対向させている。第９図の図面の上半分は紙面より手前側にＮ→Ｓ、下半分は手前側より紙面に向かってＮ→Ｓの磁界とする。ここで、コイルユニット４１に磁石４６と４７を前後より近接させる。磁石を固定配置するために、鉄板などの磁性材料で形成されたヨークベース４８には磁石ブロックを固定する立壁４９がある。磁石４６と４７の各背面に接合させ、背面から各磁石の磁束を両側に（磁石の厚み距離部分を導くため）コの字形状とし、前記コイルユニットに磁石を近接配置させる位置規制をすると共に、補助ヨーク５０により２つの磁石の位置規制をしている。片面２極着磁をし、各磁極の両側面に中央部磁石の極性に対して異極を誘導した磁石と補助ヨークからなる磁界ユニットはコイルユニット４０に非接触で近接配置し、前記立壁４９に固定されている。ここでフォーカスコイル４１の上側半分は紙面から手前にＮ→Ｓとなり、下側半分は手前側より紙面にＮ→Ｓへの強力な磁界が供給されフレミングの左手の法則により上下に駆動出来る。
また、左上コイル４２と右下コイル４３については各コイルの中央部分において左右に極性が異なった磁界が形成されており、同様に強力な磁界が供給され、ここでもフレミングの左手の法則により２つの同方向の合成ベクトルにより左右方向１６に駆動され、トラッキング駆動がなされる。また、左下コイル４４と右上コイル４５については、各コイルの内側半分の部分において極性が異なった磁界が形成される。ここで、コイルの巻線方向を規定するか、又はコイルの端末結線を規定することにより、フレミングの左手の法則により発生する力の方向は上と下に平行を保ち、向きは左と右に異なる力が発生する。即ち２つの合成ベクトルはこのコイルユニットと可動部分のほぼ重心付近を中心とする回転力となり、レンズの光軸を微妙に回転させるチルト方向１７に駆動する構造が可能となる。また、トラッキングコイルとチルトコイルには、各コイルに流れる電流方向と磁場の方向において、内側と外側の駆動力が同一の方向となり、加算されることになり高い感度が得られ、効率の良い駆動系が実現される。
ここで、レンズホルダー３９は対物レンズとコイルユニットを保持することを目的としているが、コイルユニット付近を重心として、重量的バランスを考慮するために、レンズとは対称的な部位に重量的なバランスを考慮した部位を設けて、対物レンズの光軸に対して異常な振動や共振を防止する構造となっている。
コイルユニットの左右端部には６カ所の端子部を設け、電気的結線を兼ねた金属バネ性を有する支持ワイヤー５１にて固定側の支持ホルダー５２に固定された端子支持基板５３に結線支持している。支持ホルダー５２には支持ワイヤーの共振を制動するために、粘弾性材料を保持する制動スペース５４がある。支持ホルダー５２はヨークベース４８の端部に固定されている。

発明の効果

第７図に示す補助ヨーク５０は磁石をコイルユニットに近接し、対向配置をさせるものであるが、各駆動力を発生させる場合に、その反作用として磁石と補助ヨーク側に異常共振の発生を防止するために、コイルユニットの上方部にて、補助ヨークは前側と後側のヨークを一体的に構成した結合部を有している。この構造は異常共振を防ぎ、組立と調整工程が容易になる効果もある。
第６図、第７図で説明した構造はレンズの下側に空間が発生させることが出来るため、一般的にはこの部分に光路を曲げるミラーを配置することにより、薄型構造の光ピックアップ用の対物レンズ駆動装置に適用される。
第１０図に示す従来例の磁場構成では、単純な片面の上下に２極の着磁を行う磁場構成では磁石の横幅より突出した部分の磁界において、磁界の有効利用の点で難点があり高い感度が得られない欠点がある。
本発明の他の改善点として、磁石の着磁について記述する。第１１図の磁石５５のように、中央部に大きなＮ極とＳ極を上下として、それぞれの左右に小さな異極を着磁した６極着磁とした磁石を採用しても同様の効果が得られるが、このように小さな磁石でかつ近接した磁極を形成することは着磁装置に高額な設備が必要となり、作業的にも個々の単品作業となるため、コスト高となる欠点がある。分離されたいくつかの磁石を組み合わせても同様の効果はあるがコスト的に高価格となる。しかし、本発明の磁石は単に片面２極で良いため、第１２図に示すように一列に並べて多数個を同時に着磁をすることが可能であり、着磁装置も単純なもので良く、従ってコスト的にも大変有利となる。一方、補助ヨークは金属部材の板金プレス工法で低価格にて実現が可能であり、トータルコスト低減にも大変有効である。
特別な機構を付加することなく、強力な磁界を得られ、従来の２軸駆動の構造と類似した形態でありながら、チルト方向を加えた３軸構造の対物レンズ駆動装置が実現出来るものである。
以上のように本発明は、フォーカス方向とトラッキング方向に加え、フォーカスとトラッキングの各方向で形成される面内のチルト方向の合計３方向を駆動する為に、磁石の片面を２分する簡単な２極着磁された２個の磁石を用い、各磁石の背面より磁石の厚み部分につき磁束を誘導する磁性材料よりなる一体化された（補助）ヨークにより各磁石の磁極に対して、異極を導き強力な磁界を構成し、閉磁路である効率の高い磁場が供給出来る。この共通する磁界内に一体化された多層集積コイルを配置構成したものである。対物レンズの３方向駆動において、可動部の軽量化、シンプルな形状構成、高効率で、異常共振などの発生を押さえることが出来る対物レンズ駆動装置が実現出来る。

、 本発明の実施の形態１における斜視図と分解斜視図 、本発明の実施の形態１における駆動装置の各コイル部分と磁界の構成を示す平面図 、 従来の２軸対物レンズ駆動装置の要部を示す斜視図とコイルに対する磁界の構成を示す平面図 、 本発明の実施の形態２における駆動装置の要部を示す斜視図と分解斜視図 〜 本発明の実施の形態２における磁石と補助ヨークにより形成される磁極とコイルの配置説明図 、従来の２軸対物レンズ駆動装置のコイルに対する磁界の説明図 、６極の多極着磁の形態を示す 、多数個の磁石を並べての片面２極の同時着磁が可能な説明図

符号の説明

１７、チルト方向
１８、レンズホルダー
１９〜２０、コイルユニット
２１〜２５、コイル
２６〜２７、磁石
２８、ヨークベース
２９〜３２、ヨーク端部
３３、対物レンズ
３４、レンズホルダー
３５、コイルユニット
４１〜４５、コイル
４６〜４７ 磁石
４８、ヨークベース
４９、補助ヨーク

Claims (4)

1. 対物レンズを保持するレンズホルダーと、ヨークベースに固定された支持ホルダーと、前記支持ホルダーの左右両側から上下方向に間隔をおいて、他端が前記レンズホルダーに固定され前記レンズホルダーを変位可能に支持している６本の支持ワイヤーと、前記支持ホルダーに取り付けられたフォーカス方向とトラッキング方向、更にフォーカス方向とトラッキング方向で形成される面内のチルト方向に変位させる平板状のコイルユニットがあり、前記コイルユニットには支持ワイヤーを経由して制御電流が供給される。前記コイルユニットに近接し対向配置された磁石は対物レンズの光軸と平行方向に２分してＮ極とＳ極の２極着磁がなされ、対物レンズの光軸に対して直角方向で、支持ワイヤーの延長方向にＮ→Ｓ方向とＳ→Ｎ方向に隣り合わせて磁場配置された駆動装置において、前記磁石の背面から左右の側方に磁束を誘導して前記磁石の各極性に対して隣接する部分に異極を形成するために、ヨークで形成された磁界発生面を有することを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ駆動装置。
2. 磁石の背面から左右の側方に磁束を誘導して前記磁石の各極性に対して隣接する部分に異極を形成するために、ヨークで形成された磁界発生面は対物レンズの光軸を挟む前後に配置された一対の平板状コイルユニットに対して光軸を挟み対称的に近接配置したことを特徴とする請求項１の光ピックアップ用対物レンズ駆動装置。
3. 対物レンズを保持するレンズホルダーと、ヨークベースに固定された支持ホルダーと、前記支持ホルダーの左右両側から上下方向に間隔をおいて、他端が前記レンズホルダーに固定され前記レンズホルダーを変位可能に支持している６本の支持ワイヤーと、前記支持ホルダーにおいて対物レンズの光軸から一定間隔を置いて光軸に平行に取り付けられたフォーカス方向とトラッキング方向、更にフォーカス方向とトラッキング方向で形成される面内のチルト方向に変位させる平板状のコイルユニットがあり、前記コイルユニットには支持ワイヤーを経由して制御電流が供給される。前記平板状コイルユニットに近接し対向配置をした磁石は対物レンズの光軸と平行方向に２分してＮ極とＳ極の２極着磁がなされ、レンズの光軸に対して直角方向で、支持ワイヤーの延長方向にＮ→Ｓ方向とＳ→Ｎ方向に隣り合わせて磁場配置された駆動装置において、前記磁石の背面から左右の側方に磁束を誘導して前記磁石の各極性に対して隣接する部分に異極を形成する補助ヨークを有する磁界発生面は、前記平板状コイルユニットを挟み、前と後側より近接させ、対向する極性は互いに異極としたことを特徴とする光ピックアップ用対物レンズ駆動装置。
4. 磁石の背面から左右の側方に磁束を誘導して前記磁石の各極性に対して隣接する部分に異極を形成した磁界発生面を構成する補助ヨークは、前側と後側とを部分的に結合した一体型のヨークで構成したことを特徴とする請求項３の光ピックアップ用対物レンズ駆動装置。

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