JPH03113840A - ミラー回転駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は光学式情報記録再生装置などに使用されるミラ
ー回転駆動装置に関する。

（従来の技術） 周知のように、光学式情報記録装置、画像複写装置、画
像出力装置などでは、回転可能なミラーを組み込んでい
るものが多い。例えば、光学式情報記録装置（光デイス
ク装置）の再生系を例にとると、レーザビームを偏向ス
プリッタ、位相板。

回転可能に設けられたミラー、対物レンズなどを介して
回転ディスクに照射する。そして、回転ディスクからの
反射光を上述した経路とは逆の経路で導き、偏向ビーム
スプリッタにおいて再生信号を分離する。対物レンズは
フォーカシング制御系およびトラッキング制御系によっ
て位置制御される。そして、再生信号を利用して回転デ
ィスクの中心孔のずれやディスククランプ機構の偏心を
検出し、この検出信号で前述した回転可能に設けられた
ミラーの回転角を制御することによりビームが正確に一
本のトラック上をならうように微小なトラッキング制御
を行っている。

従来のミラー回転駆動装置は、第４図に示すように、ミ
ラー１０１を保持する保持体１０２と、この保持体１０
２を回転可能に支持するヒンジ１０３と、このヒンジ１
０３を固定する固定部材１０４と、前記保持体１０２に
固定されるコイル１０５と、このコイル１０５に磁場を
付与する磁気回路１０６より構成されている。そしてコ
イル１０５への通電により、ヒンジ１０３を中心に保持
体１０２を回転させ、ミラー１０１を所望の角度に変更
することができる。

ところで、こういったミラー回転駆動装置は、回転ディ
スクの目的のトラックへレーザビームを瞬時に導く必要
性から、その回転位置決めを素早く、精度よく行うこと
が重要となっている。ミラーの素早い回転を達成するた
めには、例えばコイルへ流す電流の量を多くして、発生
するローレンツ力を大きくすることが行われていた。

しかし、最近の情報機器は小形化が進み、バッテリー駆
動の必要性と、機器の発熱の問題から、低消費電力化へ
の要請が強くなってきている。上記のように電流の量を
多くしてミラーの素早い回転位置決めを行う方法では、
この低消費電力化の要請に応じることができず、ミラー
を素早く回転位置決めするための他の方法を検討する必
要が生じていた。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、ミラー回転駆動装置のミラーを素早く回
転位置決めするために、従来はコイルへ流す電流の量を
多くすることによって行っていた。

しかし、最近の低消費電力化への要請に対して、ミラー
を素早く回転位置決めするための他の方法を検討する必
要が生じていた。本発明は、消費電力を増加することな
〈従来以上の素早い回転位置決めをすることのできるミ
ラー回転駆動装置の提供を目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明においては、ミラー
と、このミラーを保持する保持体と、この保持体に設け
られるコイルと、保持体を回転可能に支持するベースと
、コイルに磁場を与えることにより支持体を回転駆動す
る永久磁石とを有するミラー回転駆動装置において、コ
イルの慣性モーメントと、コイルを除いた保持体の慣性
モーメントとを略等しくした。

（作用） コイルに発生する力Ｆｃは次式で表される。

Ｆｃ＝Ｇ−１−Ｉφｐ　　　　　　・・・（１）Ｇ；磁
束密度　　　　　　　　　　　［Ｔ］ｌ；コイル長さ　
　　　　　　　　　［ｍコＩ：コイルに流れる電流　　
　　　［Ａ］ｐ；コイルの利用効率（磁界中にあるコイ
ルの割合） コイルの消費電力Ｗｅは次式で表される。

Ｗｃ＝ＲφＩ’　　　　　　　　　　　−（２）Ｒ；コ
イル抵抗　　　　　　　　　　［Ω］コイル抵抗Ｒは次
式で表される。

−１ Ｒ＝−丁−・・・（３） Ｓ；コイル断面積　　　　　　　　　［−］Ｋ；コイル
素材抵抗率　　　　［Ω・ｍ］従って、コイルの質量、
コイル長さおよびコイル断面積の間には次式に示される
関係が成り立つ。

１−　Ｓ　＝”＝　ｅ−Ｖ　　　　　　　・・・（４）
Ｍｃ；コイル質量　　　　　　　　［ｋｇｌｑ：コイル
素材密度　　　　［ｋｇ／ｍ’　］ｅ；コイル体積効率 Ｖ；コイル体積　　　　　　　　［ｍ３］よって式（２
）、（３）、（４）より次式の関係が得られる。

Ｋ＠１＠Ｉ　　Ｋ＠１２　・Ｉ２ Ｗ　ｃ＝７　＝　　。、　　　　・・・（５）式（１）
、　（４）、　（５） より結果として次式 が得られる。

Ｉｎ［ｋｇ−ｒＩ！］の慣性モーメントを有する保持体
（被駆動体）をＭｃ［ｋｇ］のコイルにて駆動した場合
に得られる角加速度θ［ｒａｄ／ｓ２１は次式で表され
る。

Ｔ ＝−ゴーｃ＋Ｉｎ− （７） ｆｃ；コイルに発生する力 ［ｋｇ−ｍ／ｓ　２　］ ；回転中心から力点までの距離 ［ｍ］ Ｉｔ；コイルを含む全可動部の慣性モーメン）　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　［ｋｇ−ｆｆｌ］■Ｃ；コイルの慣性モーメ
ント［ｋｇ−ｎｆｌＩｎ；コイルを除く可動体の慣性モ
ーメント［ｋｇ−ｏｆ］ Ｔ；発生トルク　　　　　　　　［Ｎ−田］ここでＭｅ
は、等価コイル質量［ｋｇｌであり、次式の関係を満足
している。

ｋ；比例定数 更に、 Ｆｃは式（６） ％式％ ： （９） （１１） よって消費電力およびミラー取り付は位置を一定とした
場合、加速度はコイル質量の関数になることがわか。従
って、加速度を最大とするためには、上記式（１１）を
Ｏとおけばよい。

ａ　θ ■［＝Ｏ→Ｉ　ｎ＝Ｍｃ　＠　ｒ　Ｃ−（１２）よって
、最大加速度はコイルの慣性モーメントがコイルを除く
可動体の慣性モーメントと等しくなったときに得られる
。

従って、消費電力を増加することな〈従来以上の駆動力
が発生し、素早い回転位置決めをすることのできるミラ
ー回転駆動装置が提供される。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明を説明する。

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例に係るミラー
回転駆動装置を示すものである。図示するように、本実
施例のミラー回転駆動装置においては、ミラー１は保持
体（可動体）２に固着されており、この保持体２はその
両端付近に配置された２つのヒンジ３により回転可能に
支持されている。また、このヒンジ３の下端は固定部材
４（ベース）に固定されている。尚、保持体２．ヒンジ
３、固定部材４は樹脂の射出成形などにより一体成形し
てもよい。一方、保持体２の周囲にはコイル５が巻装さ
れ、固定されており、第３図に示すような方向に着磁方
向を向けて固定部材４に固定された永久磁石６により磁
場が付与されている。

ここに示すミラー回転駆動装置では、永久磁石６からの
磁束を導くための手段としてヨークなどの高透磁率の部
材は使用されておらず、永久磁石６のＮ極より出た磁束
の流れが装置の外部を通ってＳ極に戻るような磁路を形
成している。また、保持体２がヒンジ３を中心としてい
かなる位置に移動しても、前記磁路内に常時コイル５の
一部が含まれるような配置がなされている。

以上のような構成のミラー回転駆動装置では、コイル５
に通電することにより、保持体２には電流と磁束との関
係によるローレンツ力が発生し、ヒンジ３を中心に保持
体２が微小に回転駆動され、ミラー１が所望の角度に位
置決めされる。これにより、レーザ光源から照射された
レーザビームはミラー１により所定の反射角にて反射さ
れ、所望の位置にこのレーザビームを導（ことが可能と
なる。

尚、本発明のミラー回転駆動装置においては、コイル５
の慣性モーメントと、コイル５を除いた保持体２の慣性
モーメントとを略等しく構成している。具体的に言うと
、本実施例では、慣性モーメントの釣り合いがとれる質
量状態になるまで、コイル５を保持体２に余剰に巻装し
ている。このような条件を満足した本発明の作用効果を
以下に述べる。

コイルに発生する力Ｆｃ［ｋｇ−ｍｌｓ２］は次式で表
される。

Ｆｃ＝Ｇ・１・Ｉ−ｐ　　　　　　・・・（１）Ｇ；磁
束密度　　　　　　　　　　［Ｔ］ｌ；コイル長さ　　
　　　　　　　　［ｍｌＩ；コイルに流れる電流　　　
　　［Ａ］ｐ；コイルの利用効率（磁界中にあるコイル
の割合） コイルの消費電力Ｗｅは次式で表される。

Ｗｃ　＝Ｒ・Ｉ　”　　　　　　　　　　・＝　（２）
Ｒ；コイル抵抗　　　　　　　　　　［Ω］コイル抵抗
Ｒは次式で表される。

Ｋ弓 Ｒ＝　　８　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）
Ｓ；コイル断面積　　　　　　　　［ｎｆ］Ｋ；コイル
素材抵抗率　　　　［Ω・ｍｌ従って、コイルの質量、
コイル長さおよびコイル断面積の間には、次式に示され
る関係が成り立つ０ ｔ−ｓ＝性至＝ｅ−■ 、　　　　　　　　　　　・・・（４）Ｍｃ；コイル質
量　　　　　　　　　［ｋｇｌｑ；コイル素材密度　　
　　［ｋｇ／ｍ’　］ｅ；コイル体積効率 Ｖ；コイル体積　　　　　　　　　［ｍ３］よって式（
２）、（３）、（４）より次式の関係が得られる。

Ｋ−１−Ｉ　　Ｋ−１２−１２ Ｗｃ−−一丁一一＝　　８．■　　　・・・（５）式（
１）、（４）、（５）より結果として次式が得られる。

Ｉｎ［ｋｇ−ｎｒ］の慣性モーメントを有する保持体（
被駆動体）をＭｃ［ｋｇｌのコイルにて駆動した場合に
得られる角加速度θ［ｒ　ａ　ｄ　／　ｓ　２］は次式
で表される。

＝　　Ｉｃ＋　　　ｎ （７） ：回転中心から力点までの距離 ［ｍｌ ■ｔ；コイルを含む全可動部の慣性モーメント　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　［ｋｇ−ｎｆｌＩ
ｃ；コイルの慣性モーメント［ｋｇ　−ｎｆｌ■ｎ；コ
イルを除く可動体の慣性モーメント［ｋｇ　−ｒ１１］ Ｔ；発生トルク　　　　　　　［Ｎ−ｍ］Ｍｃ；等価コ
イル質量　　　　　　［ｋｇｌここで等価コイル質量と
は、装置の力点にコイルの質量が集中したと仮定した場
合、この場合の慣性モーメントを本実施例のように保持
体を一周するように巻装されているコイルの慣性モーメ
ントと等しいとおいて得られるコイルの質量のことであ
る。このときのコイルの質量は次式の関係を満足してい
る。

ｋ；比例定数 更に、Ｆｃは式（６）より Ｆｃ＝ｋｃ＊５Ｔコ丁 ＝にへ・−一７コに （９） 但し、 ｋへ＝ｋｃＸｆｆ よって式（７） （８） （９） より次式が導 かれる。

となり、 ・・・　（１１） よって消費電力およびミラー取り付は位置を一定とした
場合、加速度はコイル質量の関数になることがわか。従
って、加速度を最大とするためには、上記式（１１）を
０とおけばよい。

よって、最大加速度はコイルの慣性モーメントがコイル
を除く可動体の慣性モーメントと等しくなったときに得
られる。

従って、消費電力を増加することな〈従来以上の駆動力
が発生し、素早い回転位置決めをすることのできるミラ
ー回転駆動装置が提供される。

もちろん本発明は上記実施例に限定されるものではな（
、コイルの取り付は位置の異なるミラー回転駆動装置や
、他の回転駆動機構などにも応用可能である。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、消費電力を増加すること
な〈従来以上の駆動力が発生し、素早い回転位置決めを
することのできるミラー回転駆動装置が実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のミラー回転駆動装置の第１実施例を示
す斜視図、第２図は第１図中のＡ−Ａ線断面図、第３図
は第１図中のＢ−Ｂ線断面図、第４図は従来のミラー回
転駆動装置を示す断面図である。 １・・・ミラー ２・・・保持体（可動体） ３・・・ヒンジ ４・・・固定部材 （ベース） ５・・・コイル ６・・・永久磁石

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ミラーと、 前記ミラーを保持する保持体と、 前記保持体に設けられるコイルと、 前記保持体を回転可能に支持するベースと、前記コイル
   に磁場を与えることにより前記保持体を回転駆動する永
   久磁石とを有するミラー回転駆動装置において、 前記コイルの慣性モーメントと、前記コイルを除いた前
   記保持体の慣性モーメントとを略等しくしたことを特徴
   とするミラー回転駆動装置。