JP4433974B2 - 対物レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、光ディスクに対してデータの記録や再生を行う光ピックアップに搭載される対物レンズ駆動装置に関する。

ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）、青紫レーザ用の光ディスクなど、光ディスクに対してデータの記録や再生を行う光ピックアップにおいて、光ディスクの記録面にレーザ光を集光する対物レンズをフォーカス方向やトラッキング方向（光ディスクの半径方向）に高速で微小駆動させる対物レンズ駆動装置が搭載される。このような対物レンズ駆動装置には、さらに、光ディスクの反りに対応して対物レンズのチルト角を微小駆動する構成を有するものもある。

一般的な対物レンズアクチュエータでは、対物レンズを光ディスクの下面すれすれの位置に配置する必要があることから、対物レンズはそれを保持するレンズホルダの上部に固定される。さらに、チルト角補正を行う場合にはレンズホルダに設けられたコイルにより電磁力を作用させてレンズホルダの左右を上下させることで行うのが一般的であるが、この場合、何らの工夫がないとチルト角駆動はレンズホルダの真ん中を中心とした回転運動となり、その結果、レンズホルダの上部に設けられている対物レンズはレンズホルダの回転とともに左右に位置が変位してしまう。

このように対物レンズが左右に変位すると、対物レンズの下方から入射されるレーザの光軸が対物レンズの主点から横にそれてしまい対物レンズにより集光されるレーザ光に収差を生じさせてしまうという問題があった。また、同時に、対物レンズにより集光されるレーザ光の焦点も横に位置が変位するため光ピックアップ自体を光ディスクの半径方向に移動させるトラバースサーボを行う必要があった。

従来、上記のようなチルト補正の問題点に関連する技術として、特許文献１〜６に示すような種々の提案がなされている。
特開平６−１６２５４０号公報（段落００２３、図１１） 特開平１０−３０２２８８号公報 特開２０００−１９５０７８号公報（段落００７６、図９Ｂ） 特開２０００−２２２７５４号公報（段落００２４〜００２６、図４） 特開２００１−１５５３５８号公報 特開２００１−３１９３５０号公報

しかしながら、上記従来の技術では、例えば特許文献１の技術では、チルト角補正をレンズの主点で行わせるために対物レンズをレンズホルダの中央の深さまで沈めて配置させる必要があったり、例えば特許文献２の技術では、レンズホルダをフレームに対して摺動させて遥動させる構成が必要であったり、例えば特許文献３の技術では、レンズホルダの左右に配置される電磁磁石の位置をレンズより高く配置しなければならなかったり、例えば特許文献４の技術では、チルト補正の回転を行わせるためのチルト支持軸を設け、それをレンズの主点位置と同じ高さに配置する必要があったり、例えば特許文献５の技術では、チルト補正の回転中心が板バネの剛性に依存してしまい制御が困難であったり、例えば特許文献６の技術では、対物レンズを主点中心で回転させる代わりに対物レンズの上方にもう一つ半球レンズを設ける必要があるなど、対物レンズを光ディスクの近傍に近づけるのを阻害するような構成が必要であっり、その他の複雑な制御が必要となるなどの問題があった。

この発明の目的は、レンズホルダをワイヤで支持して電磁力により駆動すると云った応答性・耐久性に優れ且つ単純な構成を採用しつつ、レンズホルダの上部に対物レンズを保持する構成としても、対物レンズのチルト補正の回転中心をレンズの主点位置としたり、レンズの焦点位置とすることの出来る対物レンズ駆動装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、対物レンズを保持するレンズホルダと、このレンズホルダをフォーカス方向、トラッキング方向、チルト角方向に変位可能な状態で支持する支持手段と、前記レンズホルダに対して電磁力によりフォーカス方向、トラッキング方向、チルト角方向に駆動力を与える駆動手段とを備えた対物レンズ駆動装置において、前記レンズホルダの底部のチルト角駆動方向に沿った両方の側にそれぞれ設けられたコイルと、前記レンズホルダの下方で前記コイルに対向してそれぞれ設けられた磁石と、前記コイルの前記磁石に対向する第１の面が、前記レンズホルダ底部の中央側から外側にかけて前記レンズホルダの上面側にせりあがるように傾斜を有しているとともに、前記磁石の前記コイルに対向する第２の面が、当該対向しているコイルの第１の面と同じ向きに傾斜され、前記コイルと前記磁石との作用により前記レンズホルダのチルト角方向の駆動が行われる構成とした。

このような手段によれば、チルト角駆動用のコイルと磁石とが上記のように傾斜して配置されているので、これらから傾斜面に沿った方向の駆動力を生じさせることが出来る。従って、この傾斜面の角度を適宜設定することで、レンズホルダを任意の位置を中心として回転駆動させることが出来る。それにより、対物レンズをレンズホルダの上部に固定した場合でも、対物レンズの主点や焦点を中心としたチルト角駆動も容易なものとなる。

具体的には、前記コイルは前記第１の面に沿った方向に電線が巻回された構成であり、前記磁石は前記第２の面における前記レンズホルダ底部の中央側の領域と外側の領域とでそれぞれ異なる磁極を有するように構成することが出来る。

この構成により、コイルに電流を流すことで、コイルは磁石に対して横方向（互いに対向する面に沿った方向）にスライド駆動されるので、コイルや磁石の上記傾斜面に沿ったレンズホルダのチルト角駆動が実現される。

また具体的には、前記支持手段としては、前記レンズホルダを複数のワイヤで支持する構成にすることが出来る。このような構成により、摺動面に沿って駆動させる構成と比べて、耐久性や対物レンズ駆動の応答性を高くすることができ、また、構成が単純でありレンズホルダの駆動制御が容易なものとなる。

望ましくは、前記コイルの第１面および前記磁石の第２面は、前記対物レンズの主点を中心とした円周にほぼ沿った角度で傾斜していると好ましい。

このような構成により、チルト角駆動により対物レンズをほぼ主点を中心として回転駆動させることが出来るので、対物レンズのチルト角駆動がなされてもレンズホルダの下側から入射してくるレーザ光は、いつもその光軸が対物レンズの主点を通ることとなって、光軸と主点とのずれによる収差の発生を非常に小さくすることが出来る。

また望ましくは、前記コイルの第１面および前記磁石の第２面は、前記対物レンズの焦点を中心とした円周にほぼ沿った角度で傾斜していると好ましい。

このような構成により、チルト角駆動により対物レンズをほぼレーザ光の焦点を中心として回転駆動させることが出来るので、対物レンズのチルト角駆動によりレーザ光の焦点位置がほぼ変位しなくなり、光ピックアップ自体を光ディスクの半径方向に駆動して焦点の位置ずれを調整するトラバースサーボをチルト角補正時に行う必要がなくなる。

以上説明したように、本発明に従うと、耐久性や応答性の高いワイヤ支持構造を採用し、且つ、対物レンズを光ディスクの近傍に配置できるようにレンズホルダの上部に固定した場合でも、対物レンズの主点や焦点を中心としたチルト角駆動を容易に行うことが出来るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態の対物レンズ駆動装置においてレンズホルダとチルト角駆動のための構成を示す斜視図、図２は同構成の正面図である。また、図３は、フォーカス駆動とトラッキング駆動の構成を含めた一部分離斜視図である。

この実施の形態の対物レンズ駆動装置１は、記録型ＤＶＤや青紫レーザ用の光ディスクに対してデータの記録や再生を行う光ピックアップに搭載されるものであり、光ディスクの記録面に対向配置され該記録面にレーザ光を集光させる対物レンズ１０を、フォーカス方向、トラッキング方向（光ディスクの半径方向）、光ディスクの反りに追従するチルト角方向へと、高速に微小駆動させるものである。

この対物レンズ駆動装置１は、対物レンズ１０と、対物レンズ１０を保持するレンズホルダ１２と、一端が図示略の光ピックアップの基台（オプトベース）に固定され他端がレンズホルダ１２の側面に固着されている左右３本合計６本のワイヤ１４…と、レンズホルダ１２の底面に固着された２個の扁平コイル２１，２１と、この扁平コイル２１，２１と対向する配置で基台に固定された磁石３１，３１と、レンズホルダ１２の正面と背面（光ディスクの回転方向に沿って見て正面と背面）に固着された扁平コイル２３，２３，２４，２４（図３参照）と、これら扁平コイル２３，２４と対向する配置で基台に固定された磁石３２，３２（図３参照）等から構成されている。

これらのうち、扁平コイル２３，２３は、磁石３２，３２の第１と第２領域Ａ，Ｂの磁界に作用してレンズホルダ１２をトラッキング方向へ駆動させるものである。また、扁平コイル２４，２４は、磁石３２，３２の第３と第４領域Ｃ，Ｄの磁界に作用してレンズホルダ１２をフォーカス方向へ駆動させるものである。図３においては分離して示してあるが、磁石３２，３２は扁平コイル２３，２４に近接した位置に固定される。なお、これらのフォーカス方向およびトラッキング方向の駆動構成は一例に過ぎず、本発明において、フォーカス方向とトラッキング方向の駆動構成は、特に制限されるものではない。

ワイヤ１４…は、レンズホルダ１２を中空に浮かんだ状態に支持するとともに、２本が１組の導線となって、フォーカス駆動、トラッキング駆動、チルト角駆動に必要な駆動電流をそれぞれ供給するようになっている。

レンズホルダ１２は、下面から上面にかけて中央が円筒状の空洞にされ、その上部に対物レンズ１０が固着されている。レンズホルダ１２の底面は、ワイヤ１４…のある両側方に、中央から外側にかけてせりあがる傾斜面１２ａ，１２ａが形成されている。

扁平コイル２１，２１は、磁石３１，３１と作用してレンズホルダ１２をチルト角方向に駆動させるものである。扁平コイル２１，２１は薄い平板状に電線が巻回されてなるもので、レンズホルダ１２の傾斜面１２ａ，１２ａに固着されている。そのため、扁平コイル２１，２１の磁石３１に対向する面（第１の面）も傾斜面１２ａ，１２ａと同じ角度になる。

磁石３１，３１は、図２に示すように、扁平コイル２１，２１と対向する面（第２の面）においてレンズホルダ１２の中央側の半分の領域と外側の半分の領域とで極性が反転した構成をしており、その磁極の境界線が扁平コイル２１を二等分するような配置にされている。

従って、扁平コイル２１，２１に電流が流れることで、左側の扁平コイル２１には、磁石３１との対向面に沿って右又は左にスライドする方向に駆動力が働き、右側の扁平コイル２１には、同様に磁石３１との対向面に沿って右又は左にスライドする方向に駆動力が働く。その結果、レンズホルダ１２は、扁平コイル２１，２１と磁石３１，３１の対向面に沿った円周方向に微小駆動されることになる。

この微小駆動は、扁平コイル２１，２１と磁石３１，３１の対向面と、ほぼ辺が重なる円を想定した場合に、この円の中心点を中心とする回転運動と同等なものである。従って、扁平コイル２１，２１と磁石３１，３１の対向面の角度、すなわち、レンズホルダ１２の傾斜面１２ａ，１２ａの傾斜角度を所望の角度に設計することで、扁平コイル２１，２１と磁石３１，３１によるチルト角運動の回転中心を任意な位置に設定することが可能となる。

図４には、チルト角駆動の回転中心を対物レンズの主点とした場合の動作を説明する図を示す。

図４に示すように、レンズホルダ１２の傾斜面１２ａ，１２ａや扁平コイル２１，２１と磁石３１，３１の対向面の傾斜角度をやや急にして回転中心を対物レンズ１０の主点Ｐ１とした場合、チルト角駆動が行われるとレンズホルダ１２は主点Ｐ１を中心に微小回転するので、下方から入射されるレーザ光は対物レンズ１０の主点Ｐ１を通過して光ディスクの記録面に集光される。ここで、レーザ光の光軸は対物レンズ１０の主点Ｐ１とほぼ重なるので収差の発生が少量に抑えられる。また、対物レンズ１０が少し傾いている分、レーザ光の焦点が横にずれることになり、その分、光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させるトラバース制御が必要となるが、その量は微小なものである。

図５には、チルト角駆動の回転中心を対物レンズの焦点とした場合の動作を説明する図を示す。

図５に示すように、レンズホルダ１２の傾斜面１２ａ，１２ａや扁平コイル２１，２１と磁石３１，３１の対向面の傾斜角度をやや緩くしてチルト角駆動の回転中心をレーザ光の焦点位置Ｐ２とした場合、チルト角駆動が行われるとレンズホルダ１２は焦点位置Ｐ２を中心に微小回転するので、対物レンズ１０により集光されるレーザ光の焦点位置Ｐ２は位置ずれを起こさない。従って、この場合、チルト角制御に伴うトラバース制御が不要となる。但し、下方から入射されるレーザ光の光軸は対物レンズ１０の主点から僅かにずれるので、収差が生じるがその量は僅かなものである。

以上のように、この実施の形態の対物レンズ駆動装置１によれば、レンズホルダ１２の指示構造として耐久性や応答性に優れ、単純な構成のワイヤ支持構造を採用し、且つ、対物レンズ１０を光ディスクの近傍に配置できるようにレンズホルダ１２の上部に固定した場合でも、対物レンズ１０の主点や焦点を中心としたチルト角駆動を容易に行えるという効果がある。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記の実施の形態では、レンズホルダ１２底部の傾斜面１２ａ，１２ａや、扁平コイル２１，２１と磁石３１，３１の対向面を平面状にしているが、これらをチルト回転軸を中心とした円筒曲面としても良い。

その他、レンズホルダの支持構造やフォーカス方向およびトラッキング方向の駆動構造などは、実施の形態のものに限られず、周知の種々の構造を適用しても良い。

本発明の実施の形態の対物レンズ駆動装置においてレンズホルダとチルト角駆動のための構成を示す斜視図である。 同、レンズホルダとチルト角駆動のための構成を正面からみた図である。 フォーカス駆動とトラッキング駆動の構成を含めた一部分離斜視図である。 対物レンズの主点を中心としたチルト角駆動の動作を説明する図である。 対物レンズの焦点を中心としたチルト角駆動の動作を説明する図である。

符号の説明

１ 対物レンズ駆動装置
１０ 対物レンズ
１２ レンズホルダ
１２ａ，１２ａ 傾斜面
２１，２１ 扁平コイル（チルト角駆動用のコイル）
３１，３１ 磁石（チルト角駆動用のコイル）
Ｐ１ 主点
Ｐ２ 焦点

Claims (6)

1. 対物レンズを保持するレンズホルダと、このレンズホルダを複数のワイヤによりフォーカス方向、トラッキング方向、チルト角方向に変位可能な状態で支持する支持手段と、前記レンズホルダに対して電磁力によりフォーカス方向、トラッキング方向、チルト角方向に駆動力を与える駆動手段とを備えた対物レンズ駆動装置において、
   前記レンズホルダの底部のチルト角駆動方向に沿った両方の側にそれぞれ設けられたコイルと、
   前記レンズホルダの下方で前記コイルに対向してそれぞれ設けられた磁石とを備え、
   前記コイルは、前記磁石に対向する第１の面に沿った方向に電線が巻回されてなるとともに、前記第１面が前記レンズホルダ底部の中央側から外側にかけて前記レンズホルダの上面側にせりあがるように傾斜を有し、
   前記磁石は、前記コイルに対向する第２の面が、前記コイルの第１の面の傾斜と同じ向きに傾斜され、且つ、前記第２の面の前記レンズホルダ底部の中央側の領域と外側の領域とでそれぞれ異なる磁極を有するように構成され、
   前記コイルと前記磁石との作用により前記レンズホルダのチルト角方向の駆動が行われるとともに、前記コイルの第１の面および前記磁石の第２の面は、前記対物レンズの主点を中心とした円周にほぼ沿った角度で傾斜していることを特徴とする対物レンズ駆動装置。
2. 対物レンズを保持するレンズホルダと、このレンズホルダをフォーカス方向、トラッキング方向、チルト角方向に変位可能な状態で支持する支持手段と、前記レンズホルダに対して電磁力によりフォーカス方向、トラッキング方向、チルト角方向に駆動力を与える駆動手段とを備えた対物レンズ駆動装置において、
   前記レンズホルダの底部のチルト角駆動方向に沿った両方の側にそれぞれ設けられたコイルと、
   前記レンズホルダの下方で前記コイルに対向してそれぞれ設けられた磁石と、
   前記コイルの前記磁石に対向する第１の面が、前記レンズホルダ底部の中央側から外側にかけて前記レンズホルダの上面側にせりあがるように傾斜を有しているとともに、
   前記磁石の前記コイルに対向する第２の面が、当該対向しているコイルの第１の面と同じ向きに傾斜され、
   前記コイルと前記磁石との作用により前記レンズホルダのチルト角方向の駆動が行われることを特徴とする対物レンズ駆動装置。
3. 前記コイルは前記第１の面に沿った方向に電線が巻回された構成であり、
   前記磁石は前記第２の面における前記レンズホルダ底部の中央側の領域と外側の領域とでそれぞれ異なる磁極を有するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の対物レンズ駆動装置。
4. 前記コイルの第１面および前記磁石の第２面は、前記対物レンズの主点を中心とした円周にほぼ沿った角度で傾斜していることを特徴とする請求項２又は３に記載の対物レンズ駆動装置。
5. 前記コイルの第１面および前記磁石の第２面は、前記対物レンズの焦点を中心とした円周にほぼ沿った角度で傾斜していることを特徴とする請求項２又は３に記載の対物レンズ駆動装置。
6. 前記支持手段は、前記レンズホルダを複数のワイヤで支持する構成であることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の対物レンズ駆動装置。

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