(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクの記録及び再生に用いる光ピックアップ装置において、
レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に位置制御する２軸アクチュエータと、
上記２軸アクチュエータを移動台に搭載し、上記光ディスクの半径方向に移動する可動部と、
上記可動部の重心位置を上記レンズの中心位置と一致させるための位置調整機構と備え、
上記位置調整機構は、取り付け穴を有するバランサーと、上記バランサーを上記移動台に交換可能に取り付ける固定用ピンとを有し、
上記バランサーの取り付け穴は、上記バランサーが上記移動台に対して、上記可動部の重心位置を上記レンズの中心位置に一致させる方向に位置調整可能な長孔であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
上記バランサーの設定位置を、上記可動部の移動方向および光ディスクへ向かう光軸の双方に垂直となる方向に連続移動して調整する構成にしたことを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
上記バランサーを交換し、または研削してバランサーの質量を調整する構成にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
上記バランサーを非磁性体で構成したことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
上記バランサーを銅または銅合金で構成したことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は光ディスク用の光ピックアップ装置に関し、更に詳しくは記録および再生動作における機械的共振の発生を抑制した光ピックアップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ピックアップ装置について図５ないし図１０を参照して説明する。
【０００３】
まず、従来の光ピックアップ装置に用いる２軸アクチュエータ１２０について図５を参照して説明する。２軸アクチュエータとはレンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動して位置制御をする構造のアクチュエータであって、図５に示すものはその一例である。
【０００４】
２軸アクチュエータ１２０の構成はレンズ３２が筒状のレンズ保持部材４４の上端内部に、レンズ保持部材４４の中心軸に対してレンズ主面が垂直となるように固定されている。レンズ保持部材４４には２本の平行なバネ４０の一端が固定され、また、前記バネ４０の他端は支持部材４２の水平部位４２Ｂに固定されていて、レンズ保持部材４４、即ちレンズ３２は矢印Ｌ２  で示す方向に揺動自在になっている。更にトラッキングコイル１５が前記レンズ保持部材４４の両側に設置されている。
【０００５】
支持部材４２の上方に曲折している２つの部位４２Ａのそれぞれの上端にヨーク１３とその上にマグネット１４が固定されていて、レンズ保持部材４４に固定されている前記トラッキングコイル１５に対向している。前記マグネット１４およびトラッキングコイル１５の間の電磁力によってレンズ保持部材４４が、即ちレンズ保持部材４４に固定しているレンズ３２が矢印Ｌ２  で示す方向に揺動し、光ピックアップのトラッキング方向、即ち光ディスク１２の信号記録面の直径方向の位置制御をするものである。
【０００６】
また、支持部材４２の水平部位４２Ｂの下面にはフォーカスコイル１８が巻回されているボビン１９が、その中心軸をレンズ３２の中心軸と一致させて固定されている。更に、支持部材４２の上方に曲折している部位４２Ａの上下両端にバネ４１の一端が固定され、また、前記バネ４１の他端は支持部材４３の上方に曲折している部位４３Ａに固定されていて、支持部材４２、即ちレンズ３２は矢印Ｌ３  で示す方向に揺動自在になっている。
【０００７】
支持部材４３の水平部位４３Ｂに同心円状のヨーク１６とマグネット１７が、その磁気回路中に前記フォーカスコイル１８を非接触で挟み込み、前記ボビン１９と同軸状態を保って固定されている。前記マグネット１７およびフォーカスコイル１８の間の電磁力によって支持部材４３が、即ち支持部材４３に搭載しているレンズ３２が矢印Ｌ３  で示す方向に揺動し、光ピックアップのフォーカス方向、即ち光ディスク１２の信号記録面に対して垂直方向の位置制御をするものである。
【０００８】
信号検出用のレーザ光３０は支持部材４３の開口部４５から入射しレンズ３２によって光ディスク１２上に集光される。一般には全体の光学系を薄くするために、開口部４５の下部にレーザ光３０を曲げるためのプリズム３１、あるいはミラー（図示せず）を配置している。
【０００９】
つぎに、前記２軸アクチュエータ１２０を搭載した従来構成の一例である光ピックアップ装置１１０について図６を参照して説明する。同図に示す光ピックアップ装置１１０は高速動作を可能とするために、ピックアップユニット２、移動台３、ボビン７、コイル８および軸受１０で構成する可動部を軽量にする必要がある。従って、前記可動部の光学部品はプリズム３１とレンズ３２だけで構成し、その他の光学部品、回路（図示せず）等はレーザ光源ユニット１内に可動部の光軸と一致させて固定されている。
【００１０】
まず、レーザ光源ユニット１はレーザ、レーザ変調回路、コリメートレンズ、ビームスプリッター、受光素子、プリアンプ（以上図示せず）等を内蔵していて、光ディスク１２上に信号を記録再生するためのレーザを点灯し光束を整形して出射し、また、光ディスク１２から反射してきた再生光を受光し復調する。前記レーザ光源ユニット１は光ピックアップ装置１１０の一方の外側板１１に固定されていて、外側板１１に設けた孔を通してレーザ光が２軸アクチュエータ１２０のプリズム３１に向かって出射している。
【００１１】
前記可動部は２本の平行な軸９に軸受１０を介してＬ１  方向に移動自在に保持され、移動台３の両端部にボビン７が固定していて前記ボビン７にコイル８が巻回されている。前記コイル８と組み合わされて、リニアモータを構成するようにヨーク４とヨーク５、およびヨーク４とヨーク５の間にマグネット６が配置されていて、ボビン７の中心空洞部をヨーク５が非接触状態で貫通し、従って、可動部はコイル８とマグネット６との間の電磁力によってＬ１  方向に移動する。
【００１２】
つぎに、光ピックアップ装置１１０のレンズ３２の位置制御とその特性について図７ないし図１０を参照して説明する。
【００１３】
まず、図７は図５に示す２軸アクチュエータの振動モードを説明するための図であって、図７（ａ）はトラッキング方向の振動系における等価モデルであり、質量を基盤上にバネと粘性抵抗によって保持されている構成になっている。また、図７（ｂ）は前記等価モデルの質量の変位／駆動力で求められる伝達関数である。
【００１４】
レンズ３２、レンズ保持部材４４およびトラッキングコイル１５を合わせた振動部の質量をＭ〔Ｋｇ〕、バネ４０のコンプライアンスをＣ〔ｍ／Ｎ〕、振動部の粘性抵抗の逆数をＲ〔ｍ／Ｎ・ｓｅｃ〕、駆動力をＦ〔Ｎ〕、変位をＬ〔ｍ〕、角周波数をω〔ｒａｄ／ｓｅｃ〕とすると、振動部の変位／駆動力〔Ｌ／Ｆ〕とした伝達関数Ｇ（ｊω）は
【数１】
0003567502.tif 000002
と表すことができる。従って、伝達関数Ｇ（ｊω）のゲインは
【数２】
0003567502.tif 000003
となり、また、位相は
【数３】
0003567502.tif 000004
となる。
【００１５】
この伝達関数Ｇ（ｊω）のゲインと位相を角周波数ωを横軸として表示すると図７（ｂ）に示すようになり、共振点ω０  は
【数４】
0003567502.tif 000005
となり、この角周波数ω０  においてゲインはピークを持つ。ω０  より低い角周波数ではゲインはＣで一定であり、ω０  より高い角周波数においては−１２ｄＢ／ｏｃｔで減衰していく。また、位相は０度から始まり、ω０  で９０度遅れ、ω０  より高くなるにしたがって１８０度の遅れに収斂していく。
【００１６】
図７（ａ）〜（ｂ）に示した２軸アクチュエータの特性は理想的な振動モデルを考えた場合であり、実際には構成部材の強度不足等が原因となって伝達関数Ｇ（ｊω）上にディップが生じて、ω０  より僅かに高い帯域で位相が１８０度以上の遅れとなることがある。従って、位相が１８０度以上の遅れとなる角周波数においてはゲインを０ｄＢ以上にするとサーボ系は発振することになり、図８（ａ）に示すサーボ系ではレンズ３２の位置制御が狭い周波数帯域に限定されてしまうことになる。
【００１７】
前述した図８（ａ）は前向き要素６１とフイードバック要素６２のみで構成されている。前向き要素６１は２軸アクチュエータ機構要素および駆動回路等が持つ伝達要素であり、フイードバック要素６２とはエラー検出信号およびエラー信号処理回路等が持つ伝達要素である。目標値にフイードバック要素６２が加算点６４で合成され位置制御をする構成になっている。
【００１８】
従って、位置制御の周波数帯域を拡大するためにはディップの発生を防止するとともに、より高い角周波数において位相廻りを少なくする必要がある。図８（ｂ）にこの対策をしたサーボ構成を示していて、位相補償要素６３を前向き要素６１の前に入れた構成になっている。尚、サーボ特性の分析、評価において重要となる一巡伝達関数は、例えば図８（ｂ）においてはＧ１  （ｓ）×Ｇ（ｓ）×Ｈ（ｓ）となる。
【００１９】
前記位相補償要素６３はω０  より高い角周波数で位相廻りを少なくするために位相進み回路を用いることになる。その回路例が図９（ａ）であり、前記位相進み回路の構成は入力端５２に抵抗Ｒ１  と容量Ｃ１  が並列に入り、結合点５３とアース間に抵抗Ｒ２  が入っていて、このＲ１  、Ｒ２  、Ｃ１  の構成により付加する位相進み量を決定する。更に、この位相調整とともにゲインも変動することになり、このゲイン調整のために結合点５３の電圧をアンプ５０で受けた後、アンプ５１に入力し抵抗Ｒ３  と抵抗Ｒ４  とでゲインＲ４  ／Ｒ３  を決定する。
【００２０】
図９（ｂ）は前記位相進み回路のボード線図であり、その伝達関数は、
【数５】
0003567502.tif 000006
で表すことができる。従って、伝達関数のゲインは
【数６】
0003567502.tif 000007
となり、また、位相は
【数７】
0003567502.tif 000008
となる。
【００２１】
つぎに、光ピックアップ装置１１０のサーボ特性について、図１０を参照するとともに上述したサーボ概要に合わせて説明する。同図は光ピックアップ装置１１０の一巡伝達関数の測定結果であって図７（ｂ）に示すＢ領域を拡大したものである。
【００２２】
図１０より周波数ｆ１  （ｆ１  ＝ω１  ／２π）およびｆ２  （ｆ２  ＝ω２  ／２π）においてゲインと位相の特性上にディップが生じていることが認められる。特に位相が１８０度以上まわり、その周波数でゲインが０ｄＢ以上であれば、上述したように制御系において発振することになり、極めて不安定になる。この周波数でゲインを０ｄＢ以下にすると発振を抑えることはできるがサーボ帯域を狭くすることになり、光ピックアップ装置１１０の応答性を劣化させることになる。
【００２３】
このディップが生じる原因としては次のことが考えられる。
光ディスク記録再生装置の小型、軽量化のため２軸アクチュエータを移動する機構自体もできるかぎり軽量にする必要があり、このことが光ピックアップ装置１１０の剛性不足を招くきらいがあった。
【００２４】
更に、軽量小型化のために設計の自由度が制限され振動対策上極めて不都合である可動部重心Ｇ１  と加振位置であるレンズ３２の中心Ｇ２  とを一致させることが困難であった。従って、レンズ３２に加えられるフォーカスおよびトラッキングの制御用駆動力の反力が可動部に加わり、重心Ｇ１  を支点とした回転運動力が生じ、更に前記反力とこれによる回転運動力が加振源となって可動部の構成部材にさまざまな分割共振を引き起こし、それが伝達関数上にディップとなって現れる。
【００２５】
以上説明したように、従来の光ピックアップ装置においては、光ディスクへの記録および再生時に、振動によりサーボ特性が劣化し、入力信号に忠実な記録と、記録されている信号の忠実な再生を害する虞がある。
【００２６】
また、レンズと光源等光学部品の分離型の光ピックアップ装置においては、振動により構成部材が分割共振を起こすことにより、可動部の光学部品と固定部の光学部品の相対的位置関係がずれて光軸の不一致が生じる虞がある。
【００２７】
また、サーボ特性が劣化するため光ピックアップ装置の動作制御能力を向上させることができず高速動作を実現することができない。
【００２８】
更にまた、共振による騒音の発生が大きく、静かな光ディスクの記録再生装置を構成することができない。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は光ディスクへの入力信号の忠実な記録と、記録されている信号の忠実な再生を可能とする光ピックアップ装置を提供するとともに、光ピックアップ装置の動作制御能力を向上させて高速動作を可能とし、更に静かな光ディスクの記録再生装置を実現することである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明はこれらの問題点を解決するために案出されたものであって、光ディスクの記録及び再生に用いる光ピックアップ装置において、レンズをフォーカス方向およびトラッキング方向に位置制御する２軸アクチュエータと、上記２軸アクチュエータを移動台に搭載し、上記光ディスクの半径方向に移動する可動部と、上記可動部の重心位置を上記レンズの中心位置と一致させるための位置調整機構と備え、上記位置調整機構は、取り付け穴を有するバランサーと、上記バランサーを上記移動台に交換可能に取り付ける固定用ピンとを有し、上記バランサーの取り付け穴は、上記バランサーが上記移動台に対して、上記可動部の重心位置を上記レンズの中心位置に一致させる方向に位置調整可能な長孔であることを特徴とする。
【００３１】
【作用】
バランサーの調整によりレンズの中心と光ピックアップ装置の可動部の重心とを簡単に一致させることができ、従って、レンズの位置制御用駆動力によって生じる反力が加振源となることを抑制し、光ピックアップ装置の構成部材の分割共振の発生を防止する。
【００３２】
【実施例】
本発明による光ピックアップ装置１００について図１ないし図４を参照して説明する。前記光ピックアップ装置１００の全体構成は図５に示す従来例の光ピックアップ装置１１０にバランサー２０を設けたものであり、以下においては特にバランサー２０の構成と機能について詳細に説明をし、従来例と同一の構成については同一の符号を付し、構成および機能の説明は省略する。
【００３３】
図１は光ピックアップ装置１００の全体構成を示す斜視図であり、レンズ３２の中心Ｇ２  を挟んで、ピックアップユニット２、移動台３、ボビン７、コイル８および軸受１０で構成する可動部の重心Ｇ１  とは反対側の移動台３の両側面にバランサー２０が固定されている（隠れた一方のバランサーは図示せず）。
【００３４】
図２（ａ）に本発明に係わる光ピックアップ装置１００の要部が、また、図２（ｂ）にはバランサー２０の形状が示されている。バランサー２０は前記可動部の重心Ｇ１  をレンズ３２の中心Ｇ２  移動させて合わせ込むためのものであり、取付け位置との関係において最適な回転モーメントが生じるようにバランサー２０の質量を決定し、固定ピン２１により固定するものである。
【００３５】
図２（ｂ）はバランサー２０の取付け孔を横に長い長孔２２にして、矢印Ｌ５  で示す水平方向に位置調整できようにしたもので、概略設計したバランサー２０を用いて水平方向の重心Ｇ１  を最適に合わせ込むことができるものである。
また、バランサー２０は小さな形状で効果を発揮し、更に磁気的影響を及ぼさないために非磁性体である銅または銅合金で形成する。
尚、バランサー２０の形状、位置調整機構および材料は上述したものに限定することなく、適宜、最適に決定されることは論を待たない。
【００３６】
つぎに、図３（ａ）〜（ｂ）を参照してレンズ３２のトラッキング方向Ｌ２  およびフォーカス方向Ｌ３  の駆動力発生位置と重心Ｇ１  との関係を説明する。
【００３７】
まず、トラッキング方向の駆動力は図３（ａ）に示すように、マグネット１４とトラッキングコイル１５に流れる電流との間の電磁力により、レンズ３２の中心Ｇ２  を通り矢印Ｌ２  の方向に発生する。この時、バランサー２０が無い場合、可動部の重心Ｇ１  はＧ２  と一致していないため、トラッキング力によってＧ１  を中心として水平面内に回転運動が生じ易くなる。従って、バランサー２０を付加し、設定位置を調整することによりＧ１  を矢印Ｌ４  方向に移動してＧ２  と一致させ、有害な回転運動の発生を防止することができる。
【００３８】
また、図３（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ矢視の断面図であって、フォーカス方向の駆動力はマグネット１７とフォーカスコイル１８に流れる電流との間の電磁力により、レンズ３２の中心Ｇ２  を通り矢印Ｌ３  の方向に発生する。この時バランサー２０によって重心Ｇ１  がＧ２  と一致していると、トラッキング力に関して説明したようにフォーカスの駆動力による有害な回転運動の発生を防止することができる。
【００３９】
図４は本発明の構造の一巡伝達関数の測定図であり、バランサー２０の効果を示したものである。可動部の重心Ｇ１  とレンズ３２の中心Ｇ２  を一致させたことによって有害な分割共振を抑制することができ、従来例の図１０にあったディップは極めて小さく、ゲイン０ｄＢ以上にあるディップの位相回りも−１８０度を越えておらずサーボ特性が広い帯域で安定していることを示している。
【００４０】
【発明の効果】
バランサーによりレンズ上に光ディスク用ピックアップの移動部の重心を一致させることによって、光ピックアップ装置の共振の発生を抑えることができ、サーボ特性の向上をはかることができる。
【００４１】
サーボ特性の向上により、光ディスクへの記録および再生時においてエラーの発生を低減することができ、入力信号に忠実な記録ができるとともに、記録されている信号を忠実に再生することができる。
【００４２】
また、構成部材の分割共振により可動部の光学部品と固定部の光学部品との間で光軸の不一致が生じる虞を解消することができる。
【００４３】
また、サーボの特性が向上してサーボ帯域が拡大するため、ピックアップのより一層の高速動作を実現することができる。
【００４４】
更にまた、共振による騒音の発生を抑制することができるので静かな光ディスクの記録再生装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ピックアップ装置を示す略線的斜視図である。
【図２】本発明による光ピックアップ装置の要部を示す略線的斜視図であり、（ａ）は光ピックアップ装置におけるバランサーを示し、（ｂ）は水平移動可能なバランサーの構造例を示す。
【図３】本発明によるバランサーの調整方法と効果を説明するための図であり、（ａ）は要部の略線的上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ矢視における略線的断面図である。
【図４】本発明による光ピックアップ装置の一巡伝達関数の測定結果であって、要部を拡大した図である。
【図５】模式的２軸アクチュエータの略線的断面図である。
【図６】従来例の光ピックアップ装置を示す略線的斜視図である。
【図７】図５に示す２軸アクチュエータの振動モードを説明するための図であり、（ａ）はトラッキング方向の振動系における等価モデルであり、（ｂ）は（ａ）の伝達関数を示している。
【図８】サーボ系の構成で、（ａ）は基本構成を示し、（ｂ）は位相補償要素を付加した構成を示す。
【図９】位相補償を説明するための図で、（ａ）は回路構成を示し、（ｂ）はこの回路のボード線図を示す。
【図１０】従来例の振動対策をしていない光ピックアップ装置の一巡伝達関数の測定結果であって、要部を拡大した図である。
【符号の説明】
１  レーザ光源ユニット
２  ピックアップユニット
３    移動台
４、５、１３、１６  ヨーク
６、１４、１７  マグネット
７  ボビン
８  コイル
９  軸
１０  軸受
１１  外側板
１２  光ディスク
１５  トラッキングコイル
１８  フォーカスコイル
１９  ボビン
２０  バランサー
２１  固定ピン
２２  長孔
２４  ワッシャー
３０  レーザ光
３１  プリズム
３２  レンズ
４０、４１  バネ
４２、４３  支持部材
４４  レンズ保持部材
５０、５１  アンプ
６１  前向き要素Ｇ（Ｓ  ）
６２  フィードバック要素Ｈ（Ｓ）
６３  位相補償要素Ｇ１  （Ｓ）
６４  加算点
Ｍ  質量
Ｃ  コンプライアンス
Ｒ  粘性抵抗の逆数
Ｆ  駆動力
Ｌ  変位
【図１】
0003567502.tif 000009
【図２】
0003567502.tif 000010
【図３】
0003567502.tif 000011
【図４】
0003567502.tif 000012
【図５】
0003567502.tif 000013
【図６】
0003567502.tif 000014
【図７】
0003567502.tif 000015
【図８】
0003567502.tif 000016
【図９】
0003567502.tif 000017
【図１０】
0003567502.tif 000018