JP2008077708A - 対物レンズアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】可動部の高剛性並びに耐熱性を維持しつつ軽量化を実現することができる対物レンズアクチュエータを提供する。
【解決手段】レンズホルダ２７の一面寄りに対物レンズ２６が直接固定され、フォーカシング推力及びトラッキング推力を発生する駆動コイル２８，２９がレンズホルダ２７に設けられ、支持ばね３０により駆動コイル２８，２９の推力発生量に応じてレンズホルダ２７が変位可能に支持され、レーザ波長を出射すると共にとその反射信号に対応可能な互換用の回析光学素子３４が対物レンズ２６の背面のレンズホルダ２７に直接固定され、慣性バラスト３２がレンズホルダ２７の他面に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、対物レンズに対してフォーカシング制御及びトラッキング制御を行う対物レンズアクチュエータに関する。

従来から、光ピックアップ装置等に用いられて、対物レンズに対してフォーカシング制御及びトラッキング制御を行う対物レンズアクチュエータは、駆動コイルの電気的直接変調により対物レンズを高速で所望の位置に制御するものが一般的である（例えば、特許文献１，２，３参照）。

これを満たすためには、対物レンズを保持したレンズホルダを含む可動部が軽量であること、その可動部の構造が高速移動等に起因して内部変形しないように高剛性であること、その可動部の構造及び構成部品が駆動コイルの消費電力に伴う発熱に耐えること、精密駆動機構の構造に必要な原理としてアッベの原理を満たす必要がある。

このアッベの原理は、可動部を並進させたいときに傾かないようにするか、これとは逆の事象が発生しないようにするためには、低周波の駆動特性に対しては駆動力が可動部を支持する支持ばねの中心に作用する必要があり、高周波の駆動特性に対しては駆動力が可動部の慣性中心に作用する必要がある。

換言すれば、対物レンズアクチュエータの場合には、駆動コイルの推力中心と、可動部を支持する支持ばねの弾性中心と、質量分布の慣性中心とが一致している必要がある。

一方、複数のレーザ波長に対応するピックアップ用アクチュエータ等に適用される高密度大容量用で開口率が高い対物レンズは、比較的質量が大きなものとなる。
これにより、アッベの原理を満たすためには、その慣性中心を合わせる慣性バラスト質量も必然と大きくなってしまう。

また、複数のレーザ波長に対する互換用回析光学素子を可動部に追加することにより可動部の質量も増加してしまう。この可動部の質量の増加は、慣性領域（高周波領域）の感度を低下させるため消費電力が増大し易い。

従って、消費電力の増大は、駆動コイルの発熱量を増すために、可動部の構成部品の熱問題（耐熱性）を起こし易い。また、比較的質量の大きい部品を外形に取り付けると、可動部構造の剛性の確保が困難となるうえ、質量分布の比が低下して可動部の内部変形による共振特性の低下が発生して制御特性を悪化させ易いという問題も生じている。

図５は、このような複数のレーザ波長に対する互換用回析光学素子を可動部に追加したアクチュエータを示す。図５は本発明の対物レンズアクチュエータの一実施形態を示し、図５（Ａ）は対物レンズアクチュエータの正面図、図５（Ｂ）は対物レンズアクチュエータの側面図、図５（Ｃ）は対物レンズアクチュエータの底面図である。尚、図５（Ａ）において、紙面上下方向は光ディスクにおけるタンジェンシャル方向、紙面直交方向はフォーカス方向、紙面左右方向はラジアル方向（トラッキング方向）である。また、以下の説明において、上下左右方向はこの図５（Ａ）を基準として説明する。

図５において、１は光ピックアップ装置等の光学的情報記録・再生装置に搭載されるステータ部である。

このステータ部１は、略矩形のベース体２と、このベース体２の図示上下に離間状態で設けられたヨーク２ａ，２ｂの互いに対向する一面に固定されたマグネット３ａ，３ｂと、このマグネット３ａとマグネット３ｂとの間に配置された可動部４と、図示上方のヨーク２ａの他面に固定されたマウント５とを備えている。

可動部４は、対物レンズ６を保持するレンズホルダ７と、フォーカシング用駆動コイル８と、トラッキング用駆動コイル９と、マウント５を一端が貫通する複数本（本例では合計４本）の支持ばね１０と、支持ばね１０の他端を機械的結合と電気的結合とを兼ねた半田付けによって固定する支持ばね固定用兼駆動コイル給電用プリント配線基板１１と、レンズホルダ７の裏面に固定されて主として対物レンズ６の慣性一次モーメントを打ち消すための慣性バラスト１２とを備えている。尚、支持ばね１０の一端はマウント５に設けられたフレキシブルプリント配線基板１３に機械的結合と電気的結合とを兼ねた半田付けによって接続固定されている。

対物レンズ６は、多種類のディスクの記録再生を可能とする為の互換素子として回析光学素子１４と対物レンズ６とが鏡枠１５を介してレンズホルダ７に固着されている。
特許第３７５４２２５号公報 特開２００５−３１０３１５号公報 特開２００４−１０３０７６号公報

ところで、上記の如く構成された対物レンズアクチュエータにあっては、対物レンズ６と回析素子１４とが鏡枠１５を介してレンズホルダ７に装着されているため、鏡枠１５の厚み分だけレンズホルダ７の外形がラジアル方向並びにタンジェンシャル方向に大きくなってしまい、可動部４の質量増加並びに剛性低下が発生し易いうという問題が生じていた。

また、光学ディスクに対する対物レンズ６の開口率の関係で、対物レンズ６は可動部４の上端寄りに配置せざるを得ないため、対物レンズ６と回析素子１４と鏡枠１５の全てがフォーカス方向に対する駆動コイル８の推力中心と支持ばね１０の中心とを合わせた構造中心よりも上側に存在することとなり、これらの慣性一次モーメントを打ち消す慣性バラスト１２を重くしなければならないという問題も生じていた。

さらに、回析素子１４は微細構造形成のため、この解析素子１４にガラス材料よりも耐熱性の低い樹脂材料を使用した場合には、比較的高熱の環境下にある可動部４の中に囲い込まれているために、駆動コイル８，９の発熱に対する信頼性に問題が発生し易いという問題も生じていた。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、可動部の高剛性並びに耐熱性を維持しつつ軽量化を実現することができる対物レンズアクチュエータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の対物レンズアクチュエータは、対物レンズを一面寄りに保持するレンズホルダと、該レンズホルダに設けられてフォーカシング推力及びトラッキング推力を発生する駆動コイルと、該駆動コイルの推力発生量に応じて前記レンズホルダを変位可能に支持する弾性支持部材と、前記対物レンズの背面に配置されてレーザ波長を出射すると共にとその反射信号に対応可能な互換用の回析光学素子と、前記レンズホルダの他面に設けられた慣性バラストとを備えた対物レンズアクチュエータにおいて、前記対物レンズと前記回析光学素子とを前記レンズホルダに直接固定したことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の対物レンズアクチュエータにおいて、前記回析光学素子を前記レンズホルダの他面寄りに配置したことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の対物レンズアクチュエータにおいて、前記回析光学素子は樹脂材料にて製造されていることを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の対物レンズアクチュエータにおいて、前記慣性バラストを薄肉金属板で構成したことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の対物レンズアクチュエータにおいて、前記慣性バラストは、前記回析光学素子を避けるように前記レンズホルダの他面全面を覆っていることを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の対物レンズアクチュエータにおいて、前記慣性バラストは前記レンズホルダの少なくとも外周四隅の突出部分に固着され、前記レンズホルダと前記慣性バラストとの間に間隙が形成されていることを特徴とするものである。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の対物レンズアクチュエータにおいて、前記慣性バラストと前記駆動コイルとの間の前記レンズホルダ内にシリコーン系材料を充填したことを特徴とするものである。

以上説明したように請求項１に記載した本発明の対物レンズアクチュエータによれば、対物レンズと回析光学素子とを個別にレンズホルダに直接固定することにより、回析光学素子の慣性一次モーメントが対物レンズの慣性一次モーメントを相殺する作用を持つので、慣性バラストを軽くすることができ、軽量化に貢献することができる。従って、可動部の高剛性並びに耐熱性を維持しつつ軽量化を実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば、対物レンズに対向する回析光学素子を互いにレンズホルダの両端寄りに配置したので、質量配置相殺により慣性中心位置を可動部中心に留め易くし、慣性バラストによる質量増加を減らすことができる。また、製品稼動時の発熱源である駆動コイルの発熱に対して回析光学素子を離間して配置とすることができ、さらに両者回析光学素子の組み付けを阻害する配置となる部品がないので組み付けはどの段階においても容易になる。

請求項３に記載の発明によれば、使用される回析光学素子を樹脂材料により成型することによって、微細パターンを安価で高精度に製造することができ、しかもレンズホルダへの取り付けも容易となり、必要に応じて調芯組み付け等も可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、主として対物レンズと回析光学素子の質量と位置の積の差で必要となる慣性バラストを、薄肉金属板で構成することにより、製造容易で安価であると共に、一定の距離に密度の高い部材で成形することができるために慣性バラスト自身の質量増加を減らすことができる。

請求項５に記載の発明によれば、慣性バラストを回析光学素子を除いてレンズホルダ下端部に取り付けとしたので、精度の厳しい回析光学素子の組み付けを阻害せずに、回析光学素子を除いて上端にある対物レンズから最も遠い位置で慣性バラストを形成できるので慣性バラスト自身と可動部全体の質量増加を減らすことができる。また伝熱性が高く表面積が大きい薄肉金属板である慣性バラストを、駆動コイルと回析光学素子の間におくことで熱遮蔽と放熱に効果が期待できる。

請求項６に記載の発明によれば、慣性バラストをレンズホルダに対し少なくとも外周四隅の突出部分に固着して慣性バラストとレンズホルダとの間に間隙を形成することによって、レンズホルダと慣性バラストをそれぞれの単品状態で剛性の高い形状や構造とできなくとも、固着後の相互補強により軽量でありつつ可動部構造を高剛性なものとすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、伝熱性と放熱性にも優れる薄肉金属板である慣性バラストと熱源である駆動コイルとの間を低密度で電熱性の良いシリコーン系の材料で充填することで、可動部質量の増加を最小限に抑えつつ熱抵抗の低い経路を作成することができるので、駆動コイルの発熱をレンズホルダ側ではなく慣性バラスト側に逃がすことができ、この慣性バラストの放熱板としての機能を増強し、光学性能の信頼性をも向上させることができる。

次に、本発明の一実施形態に係る対物レンズアクチュエータについて、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の対物レンズアクチュエータの実施の形態１を示し、図１（Ａ）は対物レンズアクチュエータの正面図、図１（Ｂ）は対物レンズアクチュエータの側面図、図１（Ｃ）は対物レンズアクチュエータの底面図である。尚、図１（Ａ）において、紙面上下方向は光ディスクにおけるタンジェンシャル方向、紙面直交方向はフォーカス方向、紙面左右方向はラジアル方向（トラッキング方向）である。また、以下の説明においては、この図１（Ａ）の上下左右方向を基準に説明する。

図１において、２１は光学的情報記録・再生装置に搭載されるステータ部である。
このステータ部２１は、支持部材である略矩形のベース体２２と、このベース体２２の図示上下に離間状態で設けられたヨーク２２ａ，２２ｂの互いに対向する一面に固定されたマグネット２３ａ，２３ｂと、このマグネット２３ａとマグネット２３ｂとの間に配置された可動部２４と、ヨーク２２ａの他面に固定されたマウント２５と、を備えている。

可動部２４は、対物レンズ２６を保持するレンズホルダ２７と、フォーカシング用駆動コイル２８と、トラッキング用駆動コイル２９と、マウント２５を一端が貫通する複数本（本例では合計４本）の弾性支持部材としての支持ばね３０と、支持ばね３０の他端を機械的結合と電気的結合とを兼ねた半田付けによって固定する支持ばね固定用兼駆動コイル給電用プリント配線基板３１と、レンズホルダ２７の裏面に固定されて主として対物レンズ２６の慣性一次モーメントを打ち消すための慣性バラスト３２と、を備えている。

また、可動部２４は、作動中心と対物レンズ２６の光軸とが一致するように構成されている。尚、マウント２５を貫通した支持ばね３０の一端は、マウント２５に設けられたフレキシブルプリント配線基板（又はパターン形成）３３に機械的結合と電気的結合とを兼ねた半田付けによって接続固定されている。この際、マウント２５の内部には振動減衰用のダンパ材（図示せず）が支持ばね３０を包むように埋設されている。

フォーカシング用駆動コイル２８とトラッキング用駆動コイル２９とは、支持ばね固定用兼駆動コイル給電用プリント配線基板３１に電気的に接続されている。

また、本実施形態では、支持ばね３０は金属製の線ばねであって、固定方法として支持ばね固定用兼駆動コイル給電用プリント配線基板１１に機械的結合と電気的結合とを兼ねた半田付けとしているが、任意の材質，任意の断面形状の支持ばね３０を使用することができ、さらにその固定方法としては接着あるいはインサート成型の方法等を用いることが考えられる。

対物レンズ２６は、多種類のディスクの記録再生を可能とする為の互換素子として回析光学素子３４とは離間した状態でレンズホルダ２７の端部に直接固定されている。

一方、回析光学素子３４は、対物レンズ２６とは反対側のレンズホルダ２７の端部（図示最下端）に直接固定されている。また、回析光学素子３４は樹脂材料により成型されており、微細パターンを安価で高精度に製造することができるうえ、レンズホルダ２７への取り付けも容易となり、必要に応じて調芯組み付け等も可能となる。

この構造では、上述した従来構造に対して鏡枠１５（図５参照）を不要とすることができ、鏡枠１５の厚み分だけ可動部２４の外形を小さくすることが可能となるので小型軽量化に寄与することができる。

また、回析光学素子３４の慣性一次モーメントが対物レンズ２６の慣性一次モーメントを相殺する作用を持つので、慣性バラスト３２を軽くすることができ、さらなる軽量化に貢献することができる。

さらに、対物レンズ２６と回析光学素子３４のレンズホルダ２７への組み付けを阻害する配置となる部品がないので対物レンズ２６と回析光学素子３４のレンズホルダ２７への組み付けをどの段階においても容易に行うことができる。

（実施の形態２）
図２は本発明の対物レンズアクチュエータの実施の形態２を示し、図２（Ａ）は対物レンズアクチュエータの正面図、図２（Ｂ）は対物レンズアクチュエータの側面図、図２（Ｃ）は対物レンズアクチュエータの底面図である。尚、図２において、上記実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施の形態２においては、慣性バラスト４２を製造容易で安価な薄肉金属板とし、回析光学素子３４を除いてレンズホルダ４７の最下端の略全面に装着したものである。これにより、レンズホルダ２７と慣性バラスト４２の単体同士では軽量化を実現するための剛性が確保しにくい構造を相互補強によって強化することが可能となる。

また、回析光学素子３４を駆動コイル２８，２９の熱から遮断する位置に慣性バラスト４２を配置することができると共に、一定の距離に密度の高い部材で成形することができるために慣性バラスト４２の面積を調整することによって放熱板としても効果も期待することができ、駆動コイル２８，２９の発熱に対する耐熱性をより高くすることができる。

（実施の形態３）
図３は本発明の対物レンズアクチュエータの実施の形態３を示し、図３（Ａ）は対物レンズアクチュエータの正面図、図３（Ｂ）は対物レンズアクチュエータの側面図、図３（Ｃ）は対物レンズアクチュエータの底面図である。尚、図３において、上記実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施の形態３においては、慣性バラスト５２をレンズホルダ５７の外周四隅の突出部分で固着することによって間隙５０を有する構造としたので、レンズホルダ５７や慣性バラスト５２等に成形時や取付時或いは発熱に伴うヒケやソリが発生したとしてもその相互補強の効果によって補うことができる。この際、レンズホルダ５７と慣性バラスト５２との相対位置関係は変わらないので、慣性バラスト５２による耐熱・放熱のメリットは上記実施の形態２と同様に享受することが可能となる。

（実施の形態４）
図４は本発明の対物レンズアクチュエータの実施の形態４を示し、図４（Ａ）は対物レンズアクチュエータの正面図、図４（Ｂ）は対物レンズアクチュエータの側面図、図４（Ｃ）は対物レンズアクチュエータの底面図である。尚、図４において、上記実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

この実施の形態４においては、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、レンズホルダ６７に固着後の駆動コイル２８，２９と慣性バラスト６２との間にシリコーン系材料６０を充填することによって、熱源である駆動コイル２８，２９から放熱板を兼ねる慣性バラスト６２への熱抵抗の低い経路を形成することで、回析素子３４に駆動コイル２８，２９の熱が伝わることを回避している。

このように可動部４の質量増加を最小限に抑えつつ熱抵抗の低い経路を作成することができるので、駆動コイル２８，２９の発熱をレンズホルダ２７側ではなく慣性バラスト６２側に逃がすことができ、この慣性バラスト６２の放熱板としての機能を増強し、光学性能の信頼性をも向上させることができる。

ところで、本発明の対物レンズアクチュエータにあっては、光ディスク記録再生用ピックアップに搭載されるレンズアクチュエータであって、上述したようなフォーカス方向とラジアル方向の２軸並進駆動が可能なアクチュエータである他、例えば、この２軸並進駆動に加えてラジアル軸やタンジェンシャル軸のチルト補正も含めた３軸乃至４軸駆動が可能なアクチュエータ、この駆動のための少なくとも２軸駆動用の駆動コイルを搭載し、又は３軸乃至４軸駆動用の駆動コイルを可動部に搭載したアクチュエータ等に適用可能であることは勿論である。

本発明の対物レンズアクチュエータの実施の形態１を示し、（Ａ）は対物レンズアクチュエータの正面図、（Ｂ）は対物レンズアクチュエータの側面図、（Ｃ）は対物レンズアクチュエータの底面図である。 本発明の対物レンズアクチュエータの実施の形態２を示し、（Ａ）は対物レンズアクチュエータの正面図、（Ｂ）は対物レンズアクチュエータの側面図、（Ｃ）は対物レンズアクチュエータの底面図である。 本発明の対物レンズアクチュエータの実施の形態３を示し、（Ａ）は対物レンズアクチュエータの正面図、（Ｂ）は対物レンズアクチュエータの側面図、（Ｃ）は対物レンズアクチュエータの底面図である。 本発明の対物レンズアクチュエータの実施の形態４を示し、（Ａ）は対物レンズアクチュエータの正面図、（Ｂ）は対物レンズアクチュエータの側面図、（Ｃ）は対物レンズアクチュエータの底面図である。 従来の対物レンズアクチュエータを示し、（Ａ）は対物レンズアクチュエータの正面図、（Ｂ）は対物レンズアクチュエータの側面図、（Ｃ）は対物レンズアクチュエータの底面図である。

符号の説明

２４…可動部
２６…対物レンズ
２７…レンズホルダ
２８…フォーカシング用駆動コイル
２９…トラッキング用駆動コイル
３０…支持ばね（弾性支持部材）
３２…慣性バラスト
３４…回析光学素子
６２…慣性バラスト
４７…レンズホルダ
５２…慣性バラスト
５７…レンズホルダ
４２…慣性バラスト
６７…レンズホルダ

Claims (7)

1. 対物レンズを一面寄りに保持するレンズホルダと、該レンズホルダに設けられてフォーカシング推力及びトラッキング推力を発生する駆動コイルと、該駆動コイルの推力発生量に応じて前記レンズホルダを変位可能に支持する弾性支持部材と、前記対物レンズの背面に配置されてレーザ波長を出射すると共にとその反射信号に対応可能な互換用の回析光学素子と、前記レンズホルダの他面に設けられた慣性バラストとを備えた対物レンズアクチュエータにおいて、
   前記対物レンズと前記回析光学素子とを前記レンズホルダに直接固定したことを特徴とする対物レンズアクチュエータ。
2. 前記回析光学素子を前記レンズホルダの他面寄りに配置したことを特徴とする請求項１に記載の対物レンズアクチュエータ。
3. 前記回析光学素子は樹脂材料にて製造されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の対物レンズアクチュエータ。
4. 前記慣性バラストを薄肉金属板で構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の対物レンズアクチュエータ。
5. 前記慣性バラストは、前記回析光学素子を避けるように前記レンズホルダの他面全面を覆っていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の対物レンズアクチュエータ。
6. 前記慣性バラストは前記レンズホルダの少なくとも外周四隅の突出部分に固着され、前記レンズホルダと前記慣性バラストとの間に間隙が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の対物レンズアクチュエータ。
7. 前記慣性バラストと前記駆動コイルとの間の前記レンズホルダ内にシリコーン系材料を充填したことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の対物レンズアクチュエータ。

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