JPH04103039A

JPH04103039A - 対物レンズ駆動装置

Info

Publication number: JPH04103039A
Application number: JP2404808A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamada; 瑛山田; Hiroshi Matsuo; 松尾　博司
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1992-04-06

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】

［０００１］［発明の目的］［０００２］

【産業上の利用分野】

本発明は、ディジタル・オーディオ・ディスク（ＤＡＤ
）やビデオ・ディスク（ＶＤ）等の光学的情報記録媒体
より情報を光学的に読取ったり、あるいは光学的情報記
録媒体へ情報を光学的に記録したりする光学的情報処理
装置に組込まれる対物レンズ駆動装置に関する。［０００３］

【従来の技術】

一般に、回転駆動される光学的情報記録媒体、たとえば
、表面にディジタル化（ＰＣＭ）データに対応したピッ
ト列（反射率の異なる凹凸列）が１．６μｍのトラック
ピッチで形成された金属薄膜を透明樹脂円盤に被着して
なる直径１２ｃｍ、厚さ１．２ｍｍの光ディスク（ＣＤ
＝コンパクト・ディスク）から情報を取出して再生する
場合には、光学的情報処理装置、たとえば光学式ピック
アップが使用されている。［０００４］この光学式ピックアップは、通常、図４に示すように構
成されている。すなわ゛ち、半導体レーザ等の光源１よ
り発散した光束を回折格子２により０次、±１次の３本
の光束にし、これを偏向ビームスプリッタ３で直線偏向
波にしてコリメーションレンズ４に入射させる。コリメ
ーションレンズ４から出た平行光束をプリズムミラー５
で曲げ、続いて１／４波長板６を通過させて対物レンズ
（集光レンズ）７に入射させ、この対物レンズ７で収束
させて光学的情報記録媒体である光ディスク８の情報記
録面に直径が約１．６μｍの微小スポットの光ビームを
照射させる。［０００５］そして、光ディスク８からの反射回折光を対物レンズ７
．１７４波長板６、プリズムミラー５、コリメーション
レンズ４の逆経路で導き、続いて偏向ビームスフリツタ
３で反射させる。この反射された光を非点収差レンズ系
９を介して多分割光検出器１０に入射させる。多分割光
検出器１０で光電変換された電気信号１１を信号処理回
路１２で演算増幅し、この増幅された信号を後述する対
物レンズ駆動装置の駆動回路１３で電力増幅し、この増
幅信号を対物レンズ駆動装置の電磁力発生用コイル等に
制御信号として印加している。［０，００６］対物レンズ駆動装置は、制御信号に応じて対物レンズ７
を光軸方向（フォー７シング方向）と光ディスク８に平
行な半径方向（トラッキング方向）との２軸方向に駆動
する。この駆動によって、光ディスク８における情報記
録面の情報記録ピット列が正確にトレースされ、情報信
号１４が正しく読取られる。［０００７］ところで、対物レンズ駆動装置は、光ディスク８が上下
に変動した場合でも対物レンズ７によって収束された微
小スポットを光ディスク８の情報記録面に正確に照射す
るためのフォーカス方向の駆動と、光ディスク８のトラ
ック（ピット列）に対して上記微小スポットを正確にト
レースさせるためのトラック方向の駆動とが可能でなけ
ればならない。［０００８］このような要望を満たすために、従来の対物レンズ駆動
装置は、通常、図５の（ａ）、　　（ｂ）に示すように
構成されている。［０００９］すなわち、ヨークベース２０を備えており、このヨーク
ベース２０の中心には主軸２４が突設されている。ヨー
クベース２０上には、主軸２４と同心的に一対の円弧状
内側ヨーク２８ａ、２８ｂが突設され、さらにヨークベ
ース２０上には一対の円弧状磁石２９ａ、２９ｂが内側
ヨーク２８ａ、２８ｂとの間に所定間隔を設けて同心的
に突設されている。そして、磁石２９ａ、２９ｂ上には
円弧状外側ヨーク３０ａ、３０ｂが設けられている。す
なわち、これら内外ヨーク２８ａ２８ｂ、３０ａ、３０
ｂおよび磁石２９ａ、２９ｂで磁気回路が構成され、内
側ヨーク２８ａ、２８ｂの外面と外側ヨーク３０ａ、３
０ｂの内面との間隙（作用領域と呼ぶ）に磁束を通過さ
せるようにしている。［００１０１主軸２４には対物レンズ支持部材２２に形成された軸受
け３３が回動自在カリ軸方向に摺動自在に嵌合されてい
る。なお、対物レンズ支持部材２２は小判形に形成され
ている。対物レンズ支持部材２２の裏面には、コイルボ
ビン３４が内側ヨーク２８ａ、２８ｂと外側ヨーク３０
ａ、３０ｂとの間に位置するように一体に形成されてい
る。このコイルボビン３４の外周には、駆動コイルが装
着されている。この駆動コイルは、フォーカス方向の駆
動力を与えるフォーカスコイル３１と、このフォーカス
コイル３１の上に装着されてトラック方向の駆動力を与
えるトラッキングコイル２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５
ｄとからなっている。なおトラッキングコイル２５ａ〜
２５ｄは、フォーカスコイル３１の内側に位置してもよ
い。

【００１月対物レンズ支持部材２２の一端部近くには、対物レンズ
（集光レンズ）２１が取付けられている。この対物レン
ズ２１、対物レンズ支持部材２２、コイルボビン３４、
駆動コイルがいわゆる可動部を構成し、内外ヨーク２８
ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂ、磁石２９ａ、２９ｂがい
わゆる固定部を構成している。そして、所定量だけ回動
する可動部に対して復元力を与える環状のゴムダンパか
らなるサスペンション２７ａ、２７ｂによって上記可動
部が固定部に接続されている。なお、図中２５はトラッ
キングコイル２５ａ〜２５ｄのリード線を、２６ａ、２
６ｂはサスペンション２７ａ、２７ｂの固定部位を、３
２はフォーカスコイル３１のリード線を示している。［００１２］動作時には、内側ヨーク２８ａ、２８ｂと、外側ヨーク
３０ａ、３０ｂ、磁石２９ａ、２９ｂとの間の静磁界中
で、トラッキングコイル２５ａ〜２５ｄとフォーカスコ
イル３１にそれぞれ通電され、この通電によって各コイ
ルに電磁力が作用し、この電磁力で対物レンズ支持部材
２２とともに対物レンズ２１が駆動される。したがって
、フォーカス方向には主軸２４に沿って軸方向に滑りな
がら可動し、トラッキング方向には主軸２４を中心にし
て回転しながら可動することになる。［００１３］このような滑り回動軸受方式の対物レンズ駆動装置は、
外力に対して比較的堅固な構造である。なお、他の構造
のもの、たとえば平行板バネもしくはダイヤフラム状の
バネ等をサスペンションとした構造の光学式ピックアッ
プも開発されているが、これらはバネが薄いため（通常
３０〜１３０μｍのベリリウム銅板）機械的外力により
バネが変形し易い。このような変形は、対物レンズ駆動
装置の最も重要な性能として挙げられるフォーカス方向
およびトラッキング方向にそれぞれ独自に発生する機械
的共振およびこれらが共合して起る共振現象による振動
特性の劣化に繋がる。ＣＤプレイヤーの安定性は、所定
の周波数帯（実験結果より１０〜１３ｋＨｚ）まで共振
が起こらないようにしなければ得られないと言っても過
言ではない。このような観点から、軸滑り回動軸受方式
の対物レンズ駆動装置は安定性が高いと言える。［００１４］一方、光学式ピックアップでは、光ディスク８に微小ス
ポットを形成できる光学的性能を備えていることが必要
である。この性能は対物レンズの性能で決定されること
が多い。すなわち、対物レンズ２１を含めた光学系は回
折限界系であるため、プレイヤーに長期動作を行わせた
場合、レンズの表面にゴミや水分の付着によるシミある
いはカビなどによる汚れが発生すると、微小スポットの
径が増大し、これが原因して安定な追従性能が得られな
くなり、プレイヤーとしては致命傷となる。したがって
、このような場合、対物レンズ２１のクリーニングが必
要となる。しかし、対物レンズ２１のクリーニングはか
なりの熟練を要する作業で一般のユーザが清浄なレンズ
面にすることは困難である。ま−た、レンズ面をクリー
ニングペーパ等で掃くとキズが発生し、このキズによっ
てレンズの収差が増大し、収束性能が劣化する要因とな
る。特に、ＣＤプレイヤーの分野では小形、軽量化、低
価格化を目脂して、ガラスレンズに代えて非球面プラス
チックレンズの使用が考えられているカミプラスチック
レンズの場合には素材が柔らかいため上記の点が顕著な
問題となってくる。［００１５］これに対する改善策として、実開昭６１−１１４５２３
号公報では、対物レンズそのものを着脱自在に設け、対
物レンズを容易に交換できるようにした対物レンズ駆動
装置を提案している。この提案された装置は図６の（ａ
）、　　（ｂ）、　　（Ｃ）に示すように構成されされ
ている。［００１６］すなわち、アルミニウム板などで略小判形に形成された
対物レンズ支持部材４０の一端部近くにレンズ挿入孔４
２を穿設し、このレンズ挿入孔４２に鍔部４１ａを有し
た対物レンズ４１の下部を嵌合させている。この場合、
レンズ挿入孔４２の径は、嵌合される対物レンズ４１の
下部の径より１０〜３０μｍ大きく設定されている。そ
して、中央部に対物レンズ用透孔４７が穿設され、断面
Ｕ字状に形成されたレンズ押え具４６を鍔部４１ａの上
面にクツションゴムのような環状弾性体４５を介して当
てがい、このレンズ押え具４６の両端にそれぞれ内方に
向けて形成された係止片４６ａ、４６ｂを対物レンズ支
持部材４０の両側面にそれぞれ形成された溝４４および
段部４３に係止させ、この係止に伴う環状弾性体４５の
圧縮歪力によって対物レンズ４１を対物レンズ支持部材
４０にガタなく固定する方式を採用している。［００１７］【発明が解決しようとする課題】上記のように構成された対物レンズ駆動装置は、接着剤
を用いないため、着脱が容易で補修が誰にでも簡単にで
きるという利点がある。しかし、一方では対物レンズ支
持部材４０の両側面に形成される段部４３と溝４４の寸
法および位置、レンズ押え具４６の係止片４６ａ、４６
ｂと環状弾性体４５の寸法（厚み、位置）に高い精度が
要求され、部品管理と成形条件等の許容範囲が狭くなり
、部材コストの上昇を招く問題があった。［００１８］また、上記構成であると、対物レンズ支持部材４０の対
物レンズ取付部が薄くなる傾向にあるため、機械的共振
現象に対して、２次の共振点が低下し、所定の周波数帯
（実験結果より１０ｋＨｚ程度）より下がる虞が部品の
バラツキの範囲で生ずる問題もあった。［００１９］そこで本発明は、上述した従来の問題点を解消すると同
時に、不良発生要因の高い対物レンズを容易に交換、補
修できる対物レンズ駆動装置を提供することを目的とし
ている。［００２０１［発明の構成］［００２１］

【課題を解決するための手段】

本発明は、対物レンズ支持部材に対物レンズを固定して
なる対物レンズ駆動装置において、上記対物レンズ支持
部材にレンズ挿入孔を設けるとともに複数のレンズ係止
部を設け、上記レンズ挿入孔に上記対物レンズの一部を
嵌合させた状態で上記レンズ係止部で上記対物レンズを
上記対物レンズ支持部材に押え付けて固定してなること
を特徴としている。［００２２］

【作用】

各レンズ係止部の先端部を湾曲させるだけで、対物レン
ズを簡単に着脱できる。この場合、各レンズ係止部は、
対物レンズを対物レンズ支持部材に対して押え付ける機
能だけ備えていればよいので、高い寸法精度が要求され
なｌ、）。この結果製作が容易で、歩留りの向上、低価
格化に寄与する。［００２３］

【実施例】

以下、図面を参照しながら実施例を説明する。［００２４］図１には本発明の一実施例に係る対物レンズ駆動装置の
要部平面図が示されており、図２には図１におけるＡ−
Ａ’線に沿って切断し、矢印方向に見た断面図が示され
ている。これらの図では、本発明装置の特徴としている
部分のみを示し、他の部分は従来例と同様の構成である
ため省略しである。［００２５］すなわち、図中５０はＰＰＳ樹脂等で略小判形に形成さ
れた対物レンズ支持部材を示している。この対物レンズ
支持部材５０の一端部近くには、レンズ挿入孔５０ａが
穿設されている。このレンズ挿入孔５０ａには外周面に
鍔部５１ａを有した対物レンズ５１の下部が嵌合されて
いる。この場合、対物レンズとして非球面プラスチック
レンズを用いるときは、レンズ挿入孔５０ａの径を、嵌
合される対物レンズ５１の下部の径より４０〜６０／ｉ
ｍ大きく設定して水分による膨潤効果によってレンズ性
能が劣化するのを防止するとよい。［００２６］対物レンズ支持部材５０の上面で、レンズ挿入孔５０ａ
の回りには、複数のレンズ係止部５０ｃ、５０ｄ、５０
ｅが一体に形成されている。これらレンズ係止部５０ｃ
、５０ｄ、５０ｅは、対物レンズ５１の光軸と平行に延
びた後、レンズ側回りに釣針状に折れ曲がった形状に形
成されている。そして、対物レンズ５１は、その鍔部５
１ａの上面がレンズ係止部５０ｃ、５０ｄ、５０ｅの先
端で対物レンズ支持部材５０側へ弾性的に押付けられ、
この押付けによって対物レンズ支持部材５０にガタなく
固定されている。［００２７］また、対物レンズ支持部材５０には、レンズ係止部５０
ｃ、５０ｄ、５０ｅを成形加工で製作するための成形ピ
ン孔５０ｆ　　、５０ｆ　　、５０ｆ３が設けられでい
る。さらに、対物レンズ支持部材５０には、対物レンズ
５１に入射する光束を所定のレンズ開口数にするための
光束制限開口５０ｂが設けである。［００２８］このような構成であると、レンズ係止部５０ｃ、５０ｄ
、５０ｅの先端側を対物レンズ５１の光軸から遠ざける
方向に湾曲させれば対物レンズ５１を対物レンズ支持部
材５０から取外すことができ、また逆の操作を行えば対
物レンズ５１を固定することができ、いずれの操作も極
めて簡単である。そして、この場合、レンズ係止部５０
ｃ、５０ｄ、５０ｅは、その先端部で対物レンズ５１の
鍔部５１ａを押え付ける機能だけ発揮すればよいので、
寸法的な制限はほとんどなく、したがってレンズ係止部
５０ｃ、５０ｄ、５０ｅの製作が容易で、レンズ係止部
５０ｃ、５０ｄ、５０ｅを設けたことによってコストが
上昇するようなこともない。また、対物レンズ支持部材
５０の対物レンズ５１を取付ける部分を、格別薄くする
必要もないので、２次の共振点が１０ｋＨｚ以下になる
ようなこともなく、結局、機械的な振動特性を低下させ
ることなく、製作の容易化を実現できる。［００２９］図３には本発明の別の実施例に係る対物レンズ駆動装置
における要部だけ示されている。［００３０］この実施例では対物レンズ支持部材６０を成形加工で形
成するときに、たとえば金属等の別部材で形成されて、
図１および図２に示したレンズ係止部と同様に対物レン
ズ６１の鍔部６１ａを上方より複数箇所で押し付ける機
能を発揮するしンズ係止部６２を埋設したものとなって
いる。［００３１］対物レンズ支持部材６０は、硬質塩化ビニール、ポリス
チレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリ
アミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネイトポリエス
テル、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリフェニレン
スルファイド等のように剛性（ヤング率が犬）が大きく
、熱変形温度が８５℃以上の材料で形成されている。［００３２］また、レンズ係止部６２は、バネ性を有することが必要
で、燐青銅、ベリリウム銅、ステンレス等の板（略０．
１〜２．０ｍｍ厚）を、プレス加工で所定形状に打抜い
たもので形成されている。［００３３１さらに、図１および図２に示した実施例においては、光
束制限開口５０ｂを対物レンズ支持部材５０に設けてい
るが、この実施例ではレンズ係止部６２の一部に光束制
限開口６２ａを設け、この光束制限開口６２ａを基準に
して一体成形をすることで、位置出しおよび精度を向上
させている。それと同時に、入射光束が対物レンズ６１
に対して斜めに入ってくるとき、光束制限開口の内側面
からの反射光による対物レンズ６１の収束性能劣化を防
ぐようにしている。［００３４］なお、各実施例において、レンズ係止部５０ｃ、５０ｄ
、５０ｅ、６２と対物レンズ５１．６１の鍔部５１ａ、
６１ａの一部、もしくは対物レンズ支持部材５０．６０
の一部と鍔部５１ａ、６１ａの一部を接着材で部分固着
しても何ら当初の効果が損なわれるものではない。［００３５］

【発明の効果】

本発明によれば、対物レンズを極めて容易に対物レンズ
支持部材に着脱することができる。この結果、次のよう
な優れた数多くの効果が得られる。［００３６］（ａ）プレイヤーに光学式ピックアップが組み込まれた
後でも、対物レンズのみの交換が簡単に行える。したが
って、長期間プレイヤーを使用し、空気中のゴミタバコ
のヤニ、あるいは水分の付着による汚れ、もしくは対物
レンズの表面に発生するカビによるシミ等が強固に付着
し、クリーニングが充分できなくなった場合、もしくは
クリーニング時にスクラッチ等の微細なキズがつき、表
面精度が劣化したことにより光学式ピックアップの性能
劣化が生じた場合等に、熟練者でなくても、従来の針穴
のピックアップヘッドを交換するときと同じように対物
レンズを取換え、補修することが可能となる。このこと
はプレイヤーの寿命を延ばすことにもなり、使用者にと
ってメリットは犬である。［００３７］（ｂ）光学式ピックアップの製作上でも大きな効果が期
待できる。この種の対物レンズは回折限界系を構成して
いるので、その波面収差の許容限界は対物レンズ単体で
約０．０４λＲＭＳ　（λは約７８０ｎｍ、光学系全体
の総合波面収差量は約０．０５λが必要）であり、この
値を全数受入時に正確に検査することは、時間および測
定装置等の設備面で容易ではなく、価格上昇につながる
。すなわち、数少ない不良品を光学式ピックアップの製
品に紛れ込ませないために、製造工程の中で厳重な検査
を行なっており、対物レンズに起因する場合、従来は対
物レンズ支持部材ごと交換せざるを得なく、損失は犬で
あった。しかし、本発明によれば部品交換が対物レンズ
だけになり、損失を最小限にとどめることが可能となっ
て、製品の低価格化に寄与できる。［００３８］（ｃ）接着材を使用しないので、接着材塗布工程を省略
でき、組立作業時間の短縮化を図れ、低価格を図れる。さらに特性上、対物レンズがプラスチックレンズ等の場
合、接着材の硬化収縮反応によって、レンズの波面収差
が増大することがあるカミこの危惧もなくすことができ
る。なお、レンズメーカー等において、本発明を用いる
ことにより、−２５℃〜＋８０℃の温度環境における対
物レンズの性能チエツクに有用であることは言う迄もな
い。因に、０℃以下または６０℃以上において、対物レ
ンズ等の波面収差性能を定量的に評価できる装置、方法
は実用レベルではない。［００３９］（ｄ）従来では、対物レンズの鍔部下面と対物レンズ支
持部材の基準面との間に接着材層が形成されると、対物
レンズ装着時の押圧力により、接着材層の厚みが変動し
、光軸に対して対物レンズの光軸が傾き易い。その値が
２０′以上になると、光デイスク面上の収束ビームの直
径が増大もしくは歪むことにより、符号量干渉あるいは
位相歪等を発生し、誤り率を増大させ、プレイヤーの安
定性を欠くことになる。しかし、本発明では、接着材を
使用する必要がないので、上記欠点を低減すことができ
る。［００４０］（ｅ）図６に示す従来例では、レンズ押え具４６が別部
品として用意されねばならなかったが、本発明では対物
レンズ支持部材５０の一部をレンズ係止部５０ｃとして
用いるため、部品点数を削減でき、製品の低価格化を図
れる。また、レンズ係止部を含めて一体成形のため、部
品の寸法精度を高くでき、対物レンズの対物レンズ支持
部材への装着時のガタの発生を抑えることができ、歩留
りの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　本発明の一実施例に係る対物レンズ駆動装置
の要部平面図。

【図２】　図１におけるＡ−Ａ’線に沿って切断し矢印
方向に見た断面図。

【図３】　本発明の別の実施例に係る対物レンズ駆動装
置の要部縦断面図。

【図４】　一般的な光学的情報処理装置を示す概略構成
図。

【図５】　従来の対物レンズ駆動装置を示すもので、　
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。

【図６】　他の従来の対物レンズ駆動装置を示し、　（
ａ）は平面図、　（ｂ）は（ａ）におけるａ−ａ　　線
に沿って切断し矢印方向に見た断面図、（Ｃ）は（ａ）
におけるｂ−ｂ’線に沿って切断し矢印方向に見た断面
図。

【符号の説明】

５０．６０・・・対物レンズ支持部材、５０ａ、６０ａ
・・・対物レンズ挿入孔、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、６
２・−レンズ係止部、５１，６１．、、対物レンズ、５
１ａ。６１　ａ一対物レンズの鍔部、５０ｆ１．５０ｆ２．５
０ｆ３．、、成形ピン孔、５０ｂ。６２ａ・・・光束制限開口。

【書類名】

【回目【図２】図面

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】（ａ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズ支持部材に対物レンズを固定し
てなる対物レンズ駆動装置において、上記対物レンズ支
持部材にレンズ挿入孔を設けるとともに複数のレンズ係
止部を設け、上記レンズ挿入孔に上記対物レンズの一部
を嵌合させた状態で上記レンズ係止部で上記対物レンズ
を上記対物レンズ支持部材に押え付けて固定してなるこ
とを特徴とする対物レンズ駆動装置。
【請求項２】前記レンズ係止部は、硬質塩化ビニール樹
脂、ポリスチレンＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹
脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリ
カーボネート、ポリエステル、ポリアセタール、ポリス
ルホン、ポリフェニレンスルファイドの中から選ばれた
材質で前記対物レンズ支持部材と一体に成形加工で形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の対物レン
ズ駆動装置。
【請求項３】前記レンズ係止部は、燐青銅、ベリリウム
銅、ステンレスの中から選ばれた材質で形成され、前記
対物レンズ支持部材の成形時に一部が上記対物レンズ支
持部材中に埋設されたものであることを特徴とする請求
項１に記載の対物レンズ駆動装置。
【請求項４】前記対物レンズは、鍔部を有し、この鍔部
が前記レンズ係止部によって押えられて前記対物レンズ
支持部材に対して固定されていることを特徴とする請求
項１に記載の対物レンズ駆動装置。