JPH03125337A - 光学系支持装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば光ディスク等の光学式記録媒体に対
して情報の記録／再生を行う光学式情報記録再生装置に
おいて、記録媒体に光スポットを投射する対物レンズ等
の光学系の支持装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、光学式情報記録再生装置により情報を正確に記
録、再生するには、光スポットが情報記録媒体のトラッ
クを正確に追従するように、駆動装置により対物レンズ
等の光学系をその光軸と平行なフォーカシング方向に変
移させるフォーカシング制御と、光学系をトラックおよ
びフォーカシング方向と直交するトラッキング方向に変
移させるトラッキング制御とを行う必要がある。

ここで、フォーカシング制御およびトラッキング制御を
行うための制御系は、それぞれ異なる仕様を有するため
、光学系を上記フォーカシング方向およびトラッキング
方向に変移可能に支持する支持装置のフォーカシング方
向における共振周波数ｒｏｙｏおよびトラッキング方向
における共振周波数「。１．は、それぞれの制御系の仕
様を満足するように互いに独立に設定する必要がある。

このように、フォーカシング方向およびトラッキング方
向におけるそれぞれの共振周波数ｒｏｔ。およびｆ０７
．を独立に設定し得るようにした光学系支持装置として
、例えば特開昭６０−２４６０３２号公報には、第７図
に示すように、対物レンズ１を保持する保持部材２をフ
ォーカシング方向Ｚおよびトラッキング方向Ｘに変移可
能に固定部材３に支持するための４本の支持ばね４を、
第８図に示すようにその断面形状を互いに直交するＺお
よびＸ方向の２方向でそれぞれ異なる長さの矩形状にし
たもの、すなわち板幅すと板厚りとが異なる断面長方形
にしたものが提案されている。

かかる構成の光学系支持装置において、フォーカシング
方向Ｚの共振周波数ｆ。、。およびトラッキング方向Ｘ
の共振周波数ｆ０７．は、それぞれ次式のように近似さ
れる。

ここで、ｍ；対物レンズ等の可動部の質量Ｅ；支持ばね
のヤング率 ｌ；支持ばねの長さ を表す。

上記（１）および（２）式より、フォーカシング方向Ｚ
およびトラッキング方向Ｘの共振周波数の比は、となり
、板厚りと板幅すとの比に等しくなる。すなわち、第７
図に示す光学系支持装置においては、支持ばね４の板厚
りと板幅すとを適切に設定することにより、フォーカシ
ング方向Ｚおよびトラッキング方向Ｘの共振周波数の比
を所望の値にすることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第７図に示す光学系支持装置におけるよ
うに、フォーカシング方向Ｚおよびトラッキング方向Ｘ
の共振周波数の比を、支持ばね４の板厚りと板幅すとの
比によって決定するようにすると、その比を小さく、す
なわちｆＯＦ。よりｆ０７゜を大きくしようとすると、
支持ばね４の板幅すを太き（する必要がある。例えば、
Ｌｒｏ／ｆｏ〒ｒを０．１にしようとすると、支持ばね
４の板厚りが０、２ｍｍの場合には、板幅すを２ｍｍに
する必要がある。

しかし、支持ばね４は第９図に示す振動モードを有し、
保持部材２をフォーカシング方向Ｚに駆動したときに共
振を生じるため、上記のように板幅すを大きくすると、
その質量が増加してばね共振時のエネルギーが大きくな
り、これがため光学系支持装置の周波数特性に乱れが生
じて制御系が不安定となり、フォーカシング制御の精度
が低下し、制御形が発振して制御不能になるという問題
がある。

また、支持ばね４の板幅すが大きくなると、光学系支持
装置のトラッキング方向の寸法が大きくなって、装置が
大形になるという問題があると共に、支持ばね４の平面
度を確保することが困難となってコストが増加するとい
う問題もある。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、フォーカシング方向およびトラッキング方向
の共振周波数の比をかなり小さくしても、十分安定な制
御性が得られ、しかも小形かつ安価にできるよう適切に
構成した光学系支持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〕

上記目的を達成するため、この発明では、光学素子を保
持する保持部材を複数の支持部材を介して直交する２方
向に変移可能に支持する光学系支持装置において、前記
支持部材を前記２方向に対する可撓な部分の長さが異な
るように構成する。

〔作用〕

一般に、長さし、幅ｂ、厚さｈを有する矩形断面の板ば
ねの厚さ方向の曲げのばね定数ｋｌ　は、次式で表わさ
れる に、　＝　Ｅ−ｂ−ｈ’／Ｌ’　　　　　　−−−（４
）ここでＥ：ばねのヤング率 である。同様に幅方向の曲げのばね定数に２は、ｋ２＝
　Ｅ−ｂ’・ｈ　／Ｌ”　　　　　−−−（５）で表わ
される。

一方、第９図に示すような両端が固定された板ばねの１
次の共振周波数ｆ、は次式で表わされる。

ここで、λ：係数λ＝４．７３０ ｇ：重力加速度 Ａ：ばねの断面積 γ：ばねの単位体積当りの重量 ■：ばねの断面二次モーメント を表わす。また、矩形断面の板ばねの厚さ方向の共振は
、 Ａ＝　ｂ−ｈ １　＝　ｂ　−ｈ３／１２ で表わされので、ｆ３は上記（６）式より、となる。し
たがって、板ばねの共振周波数ｆ５を、制御系に悪影響
を及ぼさない周波数まで高めるには板ばねの厚さｈを大
きくするか、または板ばねの長さしを小さくすればよい
ことになる。

しかしながら、第１０図に示すように、板ばね５の長さ
しを単に小さくすると、光学素子を保持する保持部材６
をＤだけ変位させた時に板ばね５の軸線方向の変位量Δ
ｌが大きくなり（Δｆ　！＝ｉ０．６ＸＤ”／Ｌ）、こ
れがため光学素子の光軸ズレが発生して性能が劣化する
という問題が生じることになる。

以上のことを考慮すると、板ばねの共振周波数ｆ、を高
めるには、板ばねの厚さｈを大きくしなければならない
が、板ばねの長さしを変化させずにばねの厚さｈを大き
くして２方向のばね定数ｋｌ＋に２を一定値に保つこと
は不可能である。

そこで、この発明においては、板ばね等の支持部材をそ
の厚み方向および幅方向の２方向の変位に対する可撓部
分の長さが異なるように構成する。

ここで、厚み方向に撓むばねの長さをし、幅方向に撓む
ばねの長さを２とし、ばねの厚さをｈ′幅をｂ′に変え
て、厚み方向のばね定数に１を一定に保つには、上記（
４）式より Ｅ−ｂ−ｈ３Ｅ−ｂ’　　・　ｈ／３ ３Ｌ３ となる。同様に、幅方向のばね定数に２を一定に保つに
は、 ３２３ となる。したがって、上記のｂ′とｌを満足させること
により、長さしを変化させずにばね定数ｋｌ＋　ｋｚを
一定値に保つことが可能となる。

このように板ばねを構成すれば、板ばねの質量は、ばね
の断面積に比例するので、ばねの断面積を比較すると、 ｂ−ｈ　　　　　　　　　ｂ−ｈ となり、ばねの質量は小さくなる。したがって、共振時
のエネルギーも小さくなり、制御系の悪影響も少なくな
る。

このように、厚み方向および幅方向の２方向の変位に対
してばね長さの異なる板ばねとしては、例えば第１図Ａ
−Ｃに示すようなものがある。この板ばね１１はその両
端部を中央部の板幅すに対して幅ｂ／２のＹ字状とした
ものである。この板ばね１１を、その一端部のＹ字の両
端を固定部材に固着し、他端部のＹ字の両端を光学系を
保持する保持部材１２に固着して用いれば、保持部材１
２が第１図Ｂに示すように、ばねの板厚方向に変位する
ときは長さしのばねとして作用し、また第１図Ｃに示す
ようにばねの幅方向に変位するときは、剛性の大きな両
端の三角形部分はあまり変形しないので、はぼ長さｌの
ばねとして作用することになり、上記の条件が成立する
。すなわち、２方向に変化可能な支持部材の一端あるい
は両端を、一方向には可撓であるが他方向には剛性の高
い形状とすることにより、上記２方向に対する可撓な部
分の長さを異ならせることができる。

〔実施例〕

第２図はこの発明の第１実施例を示すものである。この
実施例は、光ディスク等の光学式記録媒体に光スポット
を投射する対物レンズ２１をフォーカシング方向（Ｚ）
およびトラッキング方向（Ｘ）に変位可能に支持するも
のである。

対物レンズ２１はホルダ２２に保持し、このホルダ２２
をダンピングゴム２３で被覆した４枚の支持ばねからな
る弾性支持手段を介して、磁性材料よりなるベース２５
に固着した固定部材２６にＺおよびＸ方向に変位可能に
支持する。なお、第２図では４枚の支持ばね２４のうち
１枚は図示を省略していると共に、図示した３枚の支持
ばね２４のうち２枚の支持ばねにはダンピングゴム２３
の図示を省略しである。

ホルダ２２には、フォーカスコイル２７を巻装して設け
ると共に、このフォーカスコイル２７上に４個のトラッ
キングコイル２８を折曲げて固着する。なお、第２図で
は４個のトラッキングコイル２８のうち２個の図示を省
略しである。また、ベース２５に設けた外ヨーク２５ａ
には、永久磁石２９を同極を対向させて固着して、永久
磁石２５ａとベース２５に設けた内ヨーク２５ｂの間に
磁気ギャップを形成するようにすると共に、この磁気ギ
ャップ内にフォーカスコイル２７とトラッキングコイル
２８の一部を位置させるようにする。フォーカスコイル
２７およびトラッキングコイル２８の巻線の各端末は、
支持ばね２４の可動部側端部のＶ字状の切欠部に半田付
けし、これら支持ばね２４の固定部側端部にフォーカス
コイル２７およびトラッキングコイル２８に所要の電流
を供給するための給電用線材を半田付けする。

このようにして、支持ばね２４を介してフォーカスコイ
ル２７およびトラッキングコイル２８にそれぞれ所要の
電流を流すことにより、その電流と永久磁石２９との電
磁作用によりホルダ２２および対物レンズ２１をフォー
カシング方向（Ｚ）およびトラッキング方向（Ｘ）に移
動させて、対物レンズ２１を経て光学式記録媒体に投射
される光スポットの記録媒体に対するフォーカシング制
御およびトラッキング制御を行うようにする。

支持ばね２４は、例えばリン青銅の薄板を用いてエツチ
ングにより形成する。この支持ばね２４には、第３図に
詳細に示すように、長さｌオの直線部２４ａと、その両
端に連続して二叉に分割して形成した三角形部２４ｂと
、これら三角形部２４ｂに連続する固定部分２４ｃと、
これら固定部分２４ｃに連続する突起２４ｄおよび２４
ｅとを形成する。固定部分２４ｃは、ホルダ２２および
固定部材２６に固着される部分で、中央の丸穴から接着
剤を裏面に浸透させることにより、ホルダ２２および固
定部材２６に固着するようにする。また、両端の突起２
４ｄおよび２４ｅには、上述したようにコイル端末およ
び給電用線材を半田付けする。

直線部２４ａの幅は三角形部２４ｂの幅の２倍とし、こ
れにより支持ばね２４がＸ方向に撓む時は直線部２４ａ
および三角形部２４ｂを含む長さＬ　（Ｌ　＞ｌＸ）の
ばねとして作用させ、Ｘ方向に撓む時は三角形部２４ｂ
の剛性によりほぼ直線部２４ａの長さｆ！、Ｘのばねと
して作用させるようにする。

また、直線部２４ａの両端部には、その軸線と垂直方向
に２個の突起２４ｆを形成し、三角形部２４ｂには突起
２４ｆに対向して突起２４ｇを形成する。更に、三角形
部２４ｂの内側には、固定部分２４ｃから三角形の突起
２４ｈを形成する。

この実施例によればホルダ２２がＸ方向に振動すると、
第４図に示すように直線部２４ａがＸ方向に変形し、こ
れにより突起２４ｆも一体的に変動する。

これに対して突起２４ｇは動かないので、突起２４ｆと
２４ｇとの間隙が変動してその部分のダンピングゴム２
３に圧縮引張の変形が生じ、これにより振動エネルギー
が吸収されて、ホルダ２２のＸ方向の振動が抑制される
。同様に、ホルダ２２がＸ方向に振動すると、第５図に
示すように三角形部２４ｂと突起２４ｈとの間のダンピ
ングゴム２３にせん断変形が生じ、これにより振動エネ
ルギーが吸収されてホルダ２２のＸ方向の振動が抑制さ
れる。

第６図はこの発明の第２実施例における支持ばねの構成
を示すもので、第１実施例と同一符号は同一作用を成す
る部分を表わす。この支持ばね２４においては、長さｊ
２Ｘの直線部２４ａの両端に、対角を連結した四角形部
２４ｉを形成すると共に、ホルダ２２および固定部材２
６（第２図参照）に固着する固定部分２４ｃには、５個
の丸穴を設けて接着剤の裏面への浸透を良くしている。

なお、四角形部２４ｉに存在するそれぞれのばね部の幅
の和は、直線部２４ａの幅と等しくする。

この実施例によれば、支持ばね２４がＸ方向に撓む時は
直線部２４ａおよび四角形部２４ｉを含む長さｚ、Ｂ、
＞ｐＸ）のばねとして作用し、Ｘ方向に撓む時は四角形
部２４ｉのＸ方向のＭｌｌ性が高いために、はぼ直線部
２４ａの長さｐＸのばねとして作用する。また、この実
施例の支持ばね２４は対称形に成形されているので、光
学系支持装置に組付ける時にその組付は方向に注意する
必要がな（、従って、組立工数および製品不良を減少さ
せることができ、製造コストを安くできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、光学素子を保持
する保持部材を直交する２方向に変位可能に支持するた
めの支持部材を、前記２方向に対する可撓な部分の長さ
が異なるように構成したので、支持部材の幅を大きくす
ることなく、２方向におけるそれぞれの共振周波数の比
を小さくすることができる。したがって、支持部材の質
量を小さくできるので、支持部材の共振時のエネルギー
を減少でき、十分安定な制御性を得ることができると共
に、支持部材の幅を小さくできることから全体を小形か
つ安価にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｃはこの発明の詳細な説明するための図、 第２図はこの発明の第１実施例を示す図、第３図は第２
図に示す支持ばねの構成を示す図、第４図および第５図
はその動作を説明するための図、 第６図はこの発明の第２実施例における支持ばねの構成
を示す図、 第７図、第８図および第９図は従来の技術を説明するた
めの図、 第１０図は板ばねの厚さ方向の変位に対する長さ方向の
変位を示す図である。 １１・・・板ばね　　　　　１２・・・保持部材２１・
・・対物レンズ　　　２２・・・ホルダ２４・・・支持
ばね　　　　２４ａ・・・直線部２４ｂ・・・三角形部
　　　２４ｃ・・・固定部分２４ｄ、２４ｅ・・・突起
　　２４ｉ・・・四角形部２６・・・固定部材 第２図 第６図 「 第３図 第４図 第５図 石７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光学素子を保持する保持部材を複数の支持部材を介
   して直交する２方向に変移可能に支持する光学系支持装
   置において、前記支持部材を前記２方向に対する可撓な
   部分の長さが異なるように構成したことを特徴とする光
   学系支持装置。