(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも鏡筒と前記鏡筒に取り付けられた対物レンズと前記鏡筒の外側に設けられた駆動コイルとからなる可動部と、
静圧気体軸受を有しかつ前記可動部の外側に配置された固定部と、
前記可動部と前記固定部との隙間に配置された弾性体と、
を具備する自動焦点調整装置であって、
前記可動部は前記弾性体により自重を支持されると共に、前記駆動コイルは前記弾性体の側方に設けられ、前記弾性体は前記駆動コイルと前記鏡筒との間に配置されること、
を特徴とする自動焦点調整装置。
【請求項２】
前記弾性体がコイルスプリングであることを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調整装置。
【請求項３】
前記弾性体が相互に弾性係数が異なる複数のコイルスプリングを含むことを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調整装置。
【請求項４】
前記静圧気体軸受が光軸に直交する方向に前記可動部を支持し、前記弾性体が光軸方向に前記可動部を支持することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の自動焦点調整装置。
【請求項５】
前記静圧気体軸受が多孔質部材を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の自動焦点調整装置。
【請求項６】
前記駆動コイルに流れる電流又は前記駆動コイルに印加される電圧が一定範囲を超えないようにする制限装置を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の自動焦点調整装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の自動焦点調整装置を有する光ディスク記録装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の自動焦点調整装置を有する光ディスク再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式記録装置又は再生装置に用いられている記録用又は再生用光ビームを絞り込む自動焦点調整装置、並びに、光ディスク記録装置及び再生装置に関するものである。
【０００２】
近年、光ディスク、半導体の高精度化に伴い、それらを記録し、再生し、又は加工するための装置（例えばＤＶＤ等の光ディスクの原盤記録装置）の高精度化が強く望まれている。
光ディスク記録装置及び再生装置、並びに半導体加工装置等はレコーディングレンズ又は光ピックアップ等の自動焦点調整装置を有する。これらの自動焦点調整装置は、これらの装置の精度を定める重要な装置である。
光ビームのフォーカスを調整するための種々の自動焦点調整装置が提案されている。本発明は、自動焦点調整装置、並びに、当該自動焦点調整装置を有する、光ディスク記録装置及び再生装置に関する。
【０００３】
［第１の従来例の説明］
図４はＤＶＤ等の光ディスクの原盤記録装置に使用される第１の従来例の光ビームの自動焦点調整装置を図示する。
１は光ディスクの原盤、２は鏡筒に取り付けられた対物レンズ、４は鏡筒、５は駆動コイル、７はヨーク、８はセンターポール、９は永久磁石、１０は静圧気体軸受の軸受部（静圧気体軸受の本体である。）を示す。
気体入口１２に継手（図示していない。）が接続され、加圧気体が気体入口１２から供給される。
【０００４】
供給された加圧気体は、気体入口１２並びに空道１３及び１４を通り、流動絞り１５から軸受部１０と鏡筒４との間の隙間に導入される。導入された加圧気体は、鏡筒４等の可動部を光軸に直交する方向に支持する。
第１の従来例の光ビームの自動焦点調整装置は、可動部（対物レンズ２、鏡筒４、駆動コイル５等を含む。）を静圧気体軸受（典型的には静圧空気軸受）でガイドし、可動部が光軸方向に自由に動く構造を有する。
光ビーム２０が回転する原盤の表面に常に焦点を結ぶように、駆動コイル５に流れる電流を調整して、対物レンズ２を含む鏡筒４を位置制御する。
この自動焦点調整装置は、対物レンズ２の可動範囲を大きくとれること、及び対物レンズ２を中に固定している鏡筒４の着脱が容易であること等の利点を有する。
【０００５】
しかし、この自動焦点調整装置は可動部を光軸方向に支持する部材を何も有していない故に、停電又はヒューズ切れ等の事故によって電源が切れた場合、又はフォーカス制御が途切れた場合、可動部が落下し、原盤に当たってしまう。そのため対物レンズ２又は原盤１等が破損するおそれがあった。
【０００６】
［第２の従来例の説明］
実開昭６１−１３００２５に開示された第２の従来例の光ビームの自動焦点調整装置は、この問題の解決手段を提供する。
第２の従来例の光ビームの自動焦点調整装置は、可動部（対物レンズ、鏡筒、駆動コイル等を含む。）の上下を板ばねで抑え、可動部に取り付けた駆動コイルに電流を流して、可動部を上下させる機構を有する。
図５は、第２の従来例の光ビームの自動焦点調整装置に類似する従来例の光ビームの自動焦点調整装置の（ａ）縦断面図及び（ｂ）平面図を示す。
４は鏡筒、５は駆動コイル、６はボビン、７はヨーク、８はセンターポール、９は永久磁石、３０は板バネ、３１は板バネ取付板（可動部）、３２は板バネ押え板（固定部）、３３はカバー、３４は駆動コイルに電流を供給するリード線を接続するための端子である。
【０００７】
図５の光ビームの自動焦点調整装置は、静圧気体軸受を含まない。
板バネ押え板３２及び板バネ取付部３１の間に挿入された板バネ３０と、板バネ押え板３２及び鏡筒４の間に挿入された板バネ３０と、が可動部を光軸方向に支持する。
可動部（対物レンズ、鏡筒４、駆動コイル５、ボビン６等を含む。）の上下を板ばね３０で抑え、可動部に取り付けた駆動コイル５に電流を流して、可動部を上下させる。
しかし、板ばねにより可動部を支持する機構は、比較的高い１次共振周波数以外に高次の共振モードを発生させる。それ故に、自動焦点調整機構の駆動部の応答特性がよくない。
また、板ばねを用いる機構は、板バネの動作ストロークが短いため、自動焦点調整装置の可動部の可動範囲が狭い。
【０００８】
［第３の従来例の説明］
特公平４−３０６４９及び特公平４−３７４８８に開示された第３の従来例の光ビームの自動焦点調整装置は、この問題の他の解決手段を提供する。
図６は、第３の従来例の光ビームの自動焦点調整装置の概略構成を示す断面図である。
第３の従来例の光ビームの自動焦点調整装置は、可動部（対物レンズ２、鏡筒４、駆動コイル５等を含む。）を静圧気体軸受（典型的には静圧空気軸受）でガイドし、可動部が光軸方向に自由に動く構造を有する。
１は光ディスクの原盤、２は鏡筒に取り付けられた対物レンズ（レンズは鏡筒内部にあるため見えない。）、４は鏡筒、５は駆動コイル、６はボビン、７はヨーク、８はセンターポール、９は永久磁石、１０は静圧気体軸受の軸受部（静圧気体軸受の本体である。）、１８は押し当て部材を示す。
【０００９】
ヨーク７、永久磁石９、及びセンターポール８等は、磁気ギャップを有する環状の磁気回路を構成する。そのギャップ内には、ボビン６上に巻かれた駆動コイル５が前記ヨーク７等と非接触の状態で配置されている。
上記の磁気回路及び駆動コイル５はボイスコイルモータを構成しており、駆動コイル５に流す電流を変化させることにより可動部（対物レンズ２、鏡筒４、駆動コイル５、ボビン６等を含む。）が上下に動く。
光ビームが回転する原盤の表面に常に焦点を結ぶように、駆動コイル５に流れる電流を調整して、対物レンズ２を含む鏡筒４は位置制御される。
【００１０】
ボビン６は、対物レンズ２を固定した鏡筒４の上端フランジ４ａに固定されている。鏡筒４は、静圧気体軸受によって光軸に直交する方向に支持されている。気体入口１２に継手（図示していない。）が接続され、加圧気体が気体入口１２から供給される。供給された加圧気体は、軸受部１０に形成された空道１３を通って、流動絞り１５から軸受部１０と鏡筒４との間の隙間に導入される。なお、流動絞りは円周上に複数個（例えば８個）設けられている。
導入された加圧気体は、鏡筒４等の可動部を光軸に直交する方向に支持する。これらの構造は、静圧気体軸受を構成している。
センターポール８と鏡筒４とボビン６とで囲まれた空間１６に面した部分には、圧縮気体の吐出ノズル１７が１個又は複数個設けてある。静圧気体軸受の気体入口１２から供給される加圧気体は、空道１３を通って、吐出ノズル１７から吹き出され、空間１６に送り込まれる。送り込まれた気体は、ボビン６とセンターポール８の微小隙間を通過して大気中に流出する。
当該送り込まれた気体は、その圧力によって可動部を上方に支持する。
【００１１】
第３の従来例の自動焦点調整装置は、高次の共振モードの影響が無く、対物レンズの可動範囲が大きい。
気体入口１２から供給された圧縮気体は、一部が吐出ノズル１７から空間１６に吹き出されて可動部を上方に支えるために使用され、残りが静圧気体軸受１０用に使用される。しかし、気体入口１２から供給された圧縮気体の中で、可動部を上方に支えるために使用される割合を一定に保つことは困難である。
又、空間１６から外部に排出される気体の流れを常に安定させることが困難である。例えば、気体の流れがわずかに変化することにより、可動部の傾き方向（可動部と本体との間のクリアランス内での傾き）が変化する。
それ故に、吐出ノズル１７から吹き出される気体が可動部を支持する力は安定しない。第３の従来例の自動焦点調整装置は、安定して上下動の位置決めをすることが難しく、安定して対物レンズを駆動することができない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、第１の従来例は、電源が切れた場合又はフォーカスサーボが途切れた場合に可動部が落下するという問題があった。
又、第２の従来例は、高次の共振モードを有する故に応答特性が悪いこと、及び可動部の可動範囲が狭いこと、という問題があった。
又、第３の従来例は、可動部を上方に支持する力が変動する故に制御が安定しないという問題点があった。
本発明は、電源が切れた場合及びフォーカスサーボが途切れた場合にも可動部が落下しない安全な光ビームの自動調整装置を実現することを目的とする。
又、本発明は、対物レンズの高精度の位置調整が可能で、対物レンズの可動範囲を偏りなくかつ大きくとれる、安定な光ビームの自動調整装置を実現することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様にかかる発明は、
少なくとも鏡筒と前記鏡筒に取り付けられた対物レンズと前記鏡筒の外側に設けられた駆動コイルとからなる可動部と、
静圧気体軸受を有しかつ前記可動部の外側に配置された固定部と、
前記可動部と前記固定部との隙間に配置された弾性体と、
を具備する自動焦点調整装置であって、
前記可動部は前記弾性体により自重を支持されると共に、前記駆動コイルは前記弾性体の側方に設けられ、前記弾性体は前記駆動コイルと前記鏡筒との間に配置されること、
を特徴とする自動焦点調整装置である。
本発明の第２態様にかかる発明は、
対物レンズと可動部を光軸方向に動作させる駆動コイルとを有する可動部と、
前記可動部を支持する静圧気体軸受を有する第１の固定部と、
前記可動部と前記固定部との１個の隙間に配置された弾性体と、
を具備することを特徴とする自動焦点調整装置である。
【００１４】
本発明の自動焦点調整装置は、静圧気体軸受により可動部に横圧を加えて可動部を支持するとともに、可動部を１個の隙間に配置した弾性体で下方から支持する。
本発明の自動焦点調整装置は、可動部を弾性体で下方から支持することにより、電源を遮断した時又はフォーカスサーボが途切れた時に可動部が落下することを防止する。
本発明は、電源が切れた場合等にも可動部が落下しない安全な光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという作用を有する。
【００１５】
第２の従来例の自動焦点調整装置は、可動部の上及び下を板バネで抑えた状態（２個の隙間に弾性体が配置されている状態）で可動部を上下に駆動する。可動部は上の板バネと下の板バネとの２点で支持される。しかし、２点にかかる力では、レンズを光軸に平行に上下させることが出来ない。
本発明の自動焦点調整装置は、可動部が静圧気体軸受（摩擦がなく、クリアランスも非常に狭くすることが出来る。）によりガイドされ、１箇所の弾性体とボイスコイルモータとにより光軸に平行に駆動される。従って、従来例のように、鏡筒が傾くことはない。
【００１６】
又、第３の従来例において使用される気体と異なり、弾性体が可動部を支持する力のベクトルは安定である。
本発明により、可動部の横揺れ、縦揺れを非常に小さくすることができる。又、複数の自動焦点調整装置の間の個体差を無くすことができる（製品毎のバラツキがない。）。
安定して可動部を上下させることにより、可動部を通過するビームの焦点精度を向上することができる。
本発明は、可動部が無理なく上下し、高精度で安定な焦点調整が出来る自動焦点調整装置を実現することが出来るという作用を有する。
【００１７】
好ましくは、弾性体は共振周波数が低くて可動ストロークの長い弾性体である。これにより、弾性体の追従性を高めることが出来る。
弾性体の共振周波数を低くすることにより、低周波数でのメカニカルな応答感度を高めることが出来る。これにより、自動焦点調整装置のフォーカスサーボの追従特性をさらに向上させることが出来る。
本発明は、適切な弾性体を使用することにより、低い共振周波数と偏りがなく広い可動範囲とを有する、高精度で安定な光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという作用を有する。
弾性体は、バネ及びゴムを含む。
【００１８】
本発明の第３態様にかかる発明は、
前記弾性体がコイルスプリングであることを特徴とする第１態様に記載の自動焦点調整装置である。
【００１９】
本発明の自動焦点調整装置においては、可動部はコイルスプリングの弾性体により支持される。
コイル型スプリングは板バネ等に較べて可動ストロークが長い。又、コイル型スプリングは低い共振周波数を有する。
本発明は、追従性が良く、可動範囲が広い自動焦点調整装置を実現することが出来るという作用を有する。
可動部をコイルスプリングで支持することにより可動部は回転しにくくなる（可動部とコイルスプリングの端とが相互に固定されていなくても良い。）。これにより、従来の自動焦点調整装置が具備していた鏡筒の回り止め磁石及びストッパーをなくすことが出来る。
【００２０】
本発明の第４態様にかかる発明は、
前記弾性体が相互に弾性係数が異なる複数のコイルスプリングを含むことを特徴とする第３態様に記載の自動焦点調整装置である。
【００２１】
本発明の弾性体は、相互に異なる弾性係数の複数のコイルスプリングを含む。
これにより弾性体の共振周波数におけるピークが抑えられ、自動焦点調整装置の制御が安定する。
本発明は、共振周波数における伝達関数のピークが低く、低い共振周波数と偏りがなく広い可動範囲とを有する、高精度で安定な光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという作用を有する。
【００２２】
本発明の第５態様にかかる発明は、
前記静圧気体軸受が光軸に直交する方向に前記可動部を支持し、前記弾性体が光軸方向に前記可動部を支持することを特徴とする第１態様から第４態様のいずれか１つに記載の自動焦点調整装置である。
【００２３】
本発明の自動焦点調整装置においては、光軸に直交する方向に静圧気体軸受で支持し、弾性体で光軸方向に支持する。従って、可動部の自重（下方向の力が働く。）は弾性体で支持される。
本発明の自動焦点調整装置は、可動部を弾性体（又はコイル型スプリング）で下方から支持することにより、電源を遮断した時又はフォーカスサーボが途切れた時に可動部が落下することを防止する。
本発明は、可動部が弾性体で常に支持されている故に、電源が切れた場合等にも弾性体が落下しない安全な光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという作用を有する。
又、弾性体が可動部に及ぼす応力は、可動部に働く重力の少なくとも一部を相殺する。それ故に、可動部を上下に駆動するボイスコイルモータ（駆動コイル等を含む。）の駆動範囲に偏りがない。
静圧気体軸受は、摩擦がなく、高精度で可動部を支持する。
本発明は、対物レンズの振れが小さな自動焦点調整装置を実現することが出来るという作用を有する。
【００２４】
本発明の第６態様にかかる発明は、
前記静圧気体軸受が多孔質部材を有することを特徴とする第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の自動焦点調整装置である。
【００２５】
本発明の自動焦点調整装置においては、固定静圧軸受け部が円筒状の多孔質部材で構成されており、気体入口１２から供給された圧縮気体は当該多孔質部材の孔を通じて可動部と本体との間の隙間に吹き出される。
多孔質部材の抵抗が給気孔絞りの役目をして、高い軸受剛性の自動焦点調整装置を実現することができる。
本発明は、可動部を上下させた時の対物レンズの振れが小さな自動焦点調整装置を実現することが出来るという作用を有する。
【００２６】
本発明の第７態様にかかる発明は、
前記駆動コイルに流れる電流又は前記駆動コイルに印加される電圧が一定範囲を超えないようにする制限装置を有することを特徴とする第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の自動焦点調整装置である。
【００２７】
上記のように可動部を例えばコイルスプリングで支持することにより、可動範囲が広い自動焦点調整装置を実現出来る。しかし、自動焦点装置の構成によっては誤って駆動コイル（ボイスコイルモータ）に過大な電流を流すことにより、可動部が原盤に衝突する恐れがある。
そこで、本発明の自動焦点調整装置は、駆動コイルの電流又は電圧の制限装置を有し、これにより誤って駆動コイルに過大な電流が流れることを防止し、又は過大な電圧が印加されることを防止する。
本発明は、制限装置を具備する故に、弾性体が原盤に衝突することがない安全な光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという作用を有する。
【００２８】
制限装置とは、電圧又は電流の最大値を制限するものであっても良く、電圧又は電流の最小値（例えば負電圧又は負電流の最大値）を制限するものであっても良い。制限装置は、制限範囲を超えると可動部が原盤に衝突する恐れがある場合に、電圧又は電流が制限値を超えないように制御するものであり、当該制限値が最大値か最小値かは制御装置の構成によるからである。
一定の範囲は、一般的には下限値又は上限値の一方のみを有する範囲であるが、上限値と下限値とを共に有する範囲でもよい。
好ましくは、０Ｖ又は０Ａは一定範囲（制限装置が動作しない範囲）に含まれる。電源が遮断した場合に、可動部が原盤に衝突しないようにするためである。
【００２９】
駆動回路が電源電圧以上の電圧を駆動コイルに印加出来ないことは、本発明の制限装置に該当しない。
制限装置の具体的な構成は任意である。例えば電流印加型の駆動回路を有し駆動コイルに流れる電流を制限する制限装置、駆動コイルに流れる電流を検出して当該電流が一定値を超えないように制限する制限装置、電圧印加型の駆動回路を有し、駆動コイルに印加される電圧を制限する制限装置、及び駆動コイルに印加されている電圧を検出して当該電圧が一定値を超えないように制限する制限装置を含む。
【００３０】
本発明の第８態様にかかる発明は、
第１〜７態様のいずれか一つに記載の自動焦点調整装置を有する光ディスク記録装置である。
本発明の第９態様にかかる発明は、
第１〜７態様のいずれか一つに記載の自動焦点調整装置を有する光ディスク再生装置である。
本発明の第１０態様にかかる発明は、
長手方向に延びる内腔と前記内腔に向かって開口された流動絞りとを有する軸受部と、
前記軸受部と結合され、気体入口と前記気体入口及び前記流動絞りを接続する空道とを有する第２の固定部と、
前記内腔の中で動作可能な可動部と、を有することを特徴とする静圧気体軸受装置である。
【００３１】
従来の静圧気体軸受装置は、軸受部（いわゆる静圧気体軸受装置の本体のこと）が一体の部材で構成されていた。そのため、軸受部はかなりの厚みを有するため、流動絞りの形状等の精度が出なかった。本発明の静圧気体軸受装置は、軸受部が２個の部材で構成されている（「軸受部」と「第２の固定部」である。それぞれが更に幾つかの部材に分けられても良い。）。可動部に接する軸受部を、内腔を有する薄い部材で形成することが出来る。軸受部を薄い部材で形成することにより、当該軸受部に形状精度の良い流動絞りを設けることが出来る。精度の良い軸受部と第２の固定部（一般的には、軸受部を覆う部材である。）とを、例えば第１０態様にかかる静圧気体軸受装置の製造方法により組み立てることにより、精度の高い静圧気体軸受装置を実現出来る。
【００３２】
第２の固定部の気体入口に供給された加圧気体は、第２の固定部の気体入口及び空道を通って、前記空道から軸受部の流動絞りを通って、軸受部と可動部との隙間に導入される。
本発明は、安価で精度の高い静圧気体軸受装置を実現できるという作用を有する。
「気体入口と前記気体入口及び前記流動絞りを接続する空道」は、当該空道のみによって気体入口及び前記流動絞りが接続される場合と、第２の固定部の空道と他の空道等とによって気体入口及び前記流動絞りが接続される場合と、を含む。例えば、第１の実施例のように、第２の固定部により形成された空道と、軸受部と第２の固定部との間の空道と、によって気体入口及び前記流動絞りが接続される場合である。
【００３３】
本発明の静圧気体軸受装置は、光ビームの自動調整装置の静圧気体軸受装置として最適である。しかし、本発明の静圧気体軸受装置の応用対象は光ビームの自動調整装置に限定されるものではなく、静圧気体軸受装置を使用する任意の装置に応用することが出来る。
流動絞りの種類は任意である。オリフィス絞り、毛細管絞り、スロット絞り、自成絞り、多孔質絞り、表面絞り等を含む。
本発明を光ビームの自動調整装置の静圧気体軸受装置に適用する場合には、好ましくは、流動絞りは自成絞りである。自成絞りにおいては、小さなポケット構造を有しない故に、ニューマチックハンマー現象（振動現象）が発生しにくいからである。
「第１の固定部」は静圧気体軸受を含む固定部を意味し、「第２の固定部」は静圧気体軸受を除く固定部を意味する。この点を除いて、「第１の固定部」及び「第２の固定部」の構成は任意である。例えば、第１２態様の記載における「第２の固定部」は、接着剤を固化させるステップにおいて、最終的な完成品の固定部全て（軸受部を除く。）を含んでいても良いし、一部の部品を含んでいなくても良い。「静圧気体軸受装置」と「静圧気体軸受」とは同じ意味である。
【００３４】
本発明の第１１態様にかかる発明は、
前記軸受部が円筒形状である第１０態様の静圧気体軸受装置を有することを特徴とする第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の自動焦点調整装置である。
【００３５】
本発明の自動焦点調整装置は、安価で精度の高い静圧気体軸受を有する。  又、軸受部を円筒形状にすることにより、加工がし易くなる上に、加工精度が向上した安価な静圧気体軸受けを実現することができる。
本発明は、安価で高精度の光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという作用を有する。
【００３６】
本発明の第１２態様にかかる発明は、
長手方向に延びる内腔と前記内腔に向かって開口された流動絞りとを有する静圧気体軸受装置の軸受部の少なくとも１個の面に接着剤を付けるステップと、
前記軸受部の接着剤が付けられた少なくとも１個の面が前記静圧気体軸受装置の第２の固定部に接するように、前記軸受部と前記第２の固定部とを組み立てるとともに、可動部を前記内腔の中で駆動可能なように前記可動部と前記軸受部とを組み立てるステップと、
前記静圧気体軸受装置に給気しながら、かつ前記可動部を駆動しながら、前記接着剤を固化させることにより前記軸受部を固定するステップと、
を有することを特徴とする静圧気体軸受装置の製造方法である。
【００３７】
本発明においては、従来の軸受部を軸受面を含む部分（軸受部）と第２の固定部（軸受部を除く固定部）との２個の部材に分け（それぞれが更に幾つかの部材に分けられても良い。）、軸受部に流動絞りを設ける。薄い壁を有する軸受部は加工がし易く、高い精度の流動絞りを設けることが出来る。
しかし、この場合は、軸受部と第２の固定部との組立において、高い組立精度を維持する必要がある。
本発明においては、軸受部に接着剤を付け、軸受部と第２の固定部と可動部とを組み立てた状態で、加圧空気を供給しかつ可動部を動作させながら接着剤を固化させる。
【００３８】
例えば第２態様にかかる自動調整装置のように、好ましくは可動部は静圧空気軸受と１個の隙間に配置された弾性体とにより支持されている。
この方法により、軸受部は最も安定な位置に移動し、当該最も安定な位置で固定される。その結果、軸受部と第２の固定部とを自動的に高い精度で組み立てることが出来る。
本発明は、安価で精度の高い静圧気体軸受装置の製造方法を実現するという作用を有する。
「給気しながら」及び「可動部を駆動しながら」とは、接着剤を固化させる時間の経過の中で最初から最後まで給気しかつ可動部を駆動することと、接着剤を固化させる時間の経過の中の一部の時間において給気し可動部を駆動することと、を含む。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施例について図面とともに記載する。
《実施例１》
図１は、本発明の第１の実施例である光ビームの自動焦点調整装置の概略構成を示す断面図である。
第１の実施例の光ビームの自動焦点調整装置は、ＤＶＤ等の光ディスクの原盤記録装置に使用される。
第１の実施例の光ビームの自動焦点調整装置は、可動部を静圧気体軸受（典型的には静圧空気軸受）でガイドし、可動部が光軸方向に自由に動く構造を有する。
【００４０】
１は光ディスクの原盤、２は鏡筒に取り付けられた対物レンズ（図に表れていない。）、３は弾性体であるコイルスプリング、４は鏡筒、６はボビン、５はボビン６に巻きつけられた駆動コイル、７はヨーク、８はセンターポール、９は永久磁石、１０は静圧気体軸受の軸受部（可動部（対物レンズ２、鏡筒４、駆動コイル５等を含む。）と接する軸受面を含む。静圧気体軸受の本体である。）、１１は固定部材、１２は気体入口、１３及び１４は空道、１５は流動絞り（本実施例においては自成絞りである。）である。
ヨーク７、センターポール８、永久磁石９、静圧気体軸受の軸受部１０、固定部材１１等は、固定部（第１の固定部）を構成する。第１の固定部から軸受部を除いたものが、第２の固定部に該当する。
【００４１】
ヨーク７、センターポール８、及び永久磁石９はギャップを有する磁気回路を構成する。ギャップに配置された駆動コイル５に電流を流すことにより、当該駆動コイルが駆動される。
ヨーク７、センターポール８、永久磁石９及び駆動コイル５等は、ボイスコイルモータを構成する。ボイスコイルモータは、可動部を光軸方向に駆動する。
光ビームが原盤１の所定の深さに焦点を結ぶように、駆動コイル５に流れる電流を調整して、対物レンズ２を含む鏡筒４を位置制御する。
光軸は、鏡筒の長手方向に平行である（図１の縦方向）。
【００４２】
気体入口１２（固定部材１１に設けられている。）に継手を接続し、加圧気体（典型的には空気）を供給する。加圧気体は、気体入口１２及び固定部材１１内部の空道を通って、軸受部１０と固定部材１１との間に設けられた空道１３に送られる。空道１３は軸受部の円周を囲んでいる（空道１３は、軸受部１０に巻かれた薄い筒のような形状を有する。）。空道１３に送られた加圧気体は、軸受部の周囲に２列に設けられた流動絞り（８個／列）を通って、軸受部の内側側面と可動部との隙間に導入される。
導入された加圧気体は、鏡筒４等の可動部を光軸に直交する方向に支持する。
軸受部の上方部から出てくる気体を逃しやすくするために、鏡筒のフランジ部又は磁気回路部に１個又は複数個のエア穴を設ける。
例えば、フランジ部に、同一円周上に配置された複数の貫通穴（エア穴）を設ける。これらのエア穴は、鏡筒４、センターポール８、及びボビン６等で囲まれた空間と外部とを結ぶ。エア穴を通じて、当該空間の加圧気体がスムーズに外部に排出される。
又は、例えば、センターポール８に光軸と直交する貫通穴（エア穴）を設ける。軸受部の上方部から出てくる気体が、エア穴を通じて外部に排出される。
エア穴を設けることにより、鏡筒の上下方向の振動を抑制し、上方の軸受部を高剛性化することが出来る。
【００４３】
鏡筒４と静圧気体軸受の固定部（図１ではセンターポール８）との１個の隙間にコイルスプリング３を設け、鏡筒４の自重をコイルスプリング３により支持している。剛性の低いコイルスプリング３で鏡筒を光軸方向に（上方に）支持することにより、鏡筒４は常に持ち上げられている構造となる。従って、鏡筒４の静圧気体軸受１０の特性を殺すことなく、鏡筒４を支えることができる。
コイル型スプリングを使用した本発明の自動焦点調整装置の共振周波数は、例えば１５Ｈｚである。１５Ｈｚの共振周波数は低く、低周波数での自動焦点装置のメカニカルな応答感度を高くすることが出来る。これにより、自動焦点調整装置の追従性を向上させることが出来る。
この構成により、横方向の振動を減らし、焦点位置を安定して位置決めすることができる。光軸方向の可動範囲も広い。
可動部とセンターポール８との間に配置されたコイルスプリング３の両端を、可動部とセンターポール８とにそれぞれ接着させてもよいし、どちらか一方の端のみを接着等により固定させてもよいし、両端ともフリーにしてもよい（スプリングを挟んで置くだけでもよい。）。
【００４４】
なお、鏡筒４を持ち上げるために用いたコイルスプリング３は、相互に弾性係数が異なる複数のコイルスプリングの組合せ、例えばばねの径の異なったものの組み合わせでもよい。具体的には、中央部でばね径が細くなったもの、上端と下端でばね径が異なるものを採用してもよい。ばね径の異なるものを採用することにより、ばね径特有の共振点が集中するのを回避することができる。
又、停電やヒューズ切断などによる通電不能事態が発生しても、又はフォーカス制御が途切れても、鏡筒４の重量がスプリングコイル３によって支えられているために、鏡筒４が原盤１に衝突することはない。
更に、鏡筒４の重量がスプリングコイル３によって支えられているために、駆動コイル５に流れるオフセット電流が大きく軽減される。オフセット電流が小さくなったことにより、駆動コイルによる可動部の可動範囲は上下に偏りがない。
【００４５】
図２に、図１の自動焦点調整装置に使用されている軸受部１０の（ａ）縦断面図及び（ｂ）横断面図を模式的に示す。
軸受部１０は円筒形の形状（長手方向に延びる内腔を有する形状に含まれる。）を有し、内腔に向かって開口された８個／列×２列＝１６個の流動絞り（第１の実施例においては、自成絞りである。）を有する。
軸受部１０は非常に簡単な形状であり、円中の側壁は薄いので（図２は自成絞りの位置を明示するために、厚さを実際以上に厚くして表示している。）、極めて精度の高い自成絞りを生成することが出来る。
図８は、図２の軸受部１０の自成絞りの孔の写真である。形状は真円に近く（円の右下の角は「Ｘ」の字の背景の四角形の左上肩であって、孔の欠陥ではない。）、孔径のバラツキも５０μｍ±２μｍ以内に抑えることが出来た。
【００４６】
第１の実施例においては、下記の方法に従って軸受部１０を静圧気体軸受装置に組み込むことにより、高精度の静圧気体軸受装置を実現している。
（１）図２の軸受部１０の例えば円筒の上面と下面に接着剤を塗布する。
（２）接着剤が乾かないうちに、図１の自動焦点調整装置（静圧気体軸受装置を含む。）を組み立てる。軸受部１０の接着剤を塗布した上面は固定部であるセンターポール８の下面に接しており、接着剤を塗布した下面は固定部であるカバー２１の上面に接している（軸受部以外の固定部が第２の固定部に該当する。）。
（３）気体入口１２より加圧気体を供給しながら、かつ可動部を駆動しながら、接着剤を固化させる。
この方法により、実際の駆動状態において、軸受部１０は最も安定な位置（無理な力がかからない位置）に移動し、そこで安定し、固定される。
こうして、自動焦点調整装置の組立が完成する。
上述のように図１の自動焦点調整装置の可動部には無理な力がかからない故に、軸受部１０と他の固定部（第２の固定部）との位置関係は自動的に極めて高い精度で定められる。
【００４７】
図６に示す第３の従来例の光ビームの自動焦点調整装置に使用されている軸受部１０は、気体入口１２から流動絞り１５までを含む厚い一体の部材で構成されている。
厚い部材を通して５０μｍの流動絞りを設けることは極めて困難であった。
【００４８】
第１の実施例の自動焦点調整装置は、自成絞りの流動絞りを有する。第３の従来例のようにポケットを有するオリフィス絞りでもよい。
ポケットを有するオリフィス絞り（又は、表面絞り）の方が一般的には高い軸受剛性をえられるが、ポケットのない自成絞りの方が一般的にはニューマチックハンマー現象（振動）が起きにくい。
【００４９】
《実施例２》
図３は、本発明の第２の実施例である光ビームの自動焦点調整装置の概略構成を示す断面図である。
第２の実施例の光ビームの自動焦点調整装置は、ＤＶＤ等の光ディスクの原盤記録装置に使用される。
第２の実施例の光ビームの自動焦点調整装置は、静圧気体軸受の軸受部１０を除いて第１の実施例の自動焦点調整装置と同じ構成を有している。
図３において、第１の実施例と同じ部品には図１と同一の符号を付している。図１と同じ構成及び同じ部品については、説明を省略する。
【００５０】
図３の自動焦点調整装置は、自成絞りを有する軸受部１０に代えて、多孔質部材からなる（多孔質絞りの）軸受部１９（ポーラス軸受）を有する。
気体入口１２から供給される加圧気体は、空道１３に送られる。軸受部１０の円周上を囲む空道１３に送られた加圧気体は、多孔質部材からなる軸受部１９を通して、軸受部１９と可動部との隙間に導入される。
多孔質部材の流体抵抗により絞りの効果が得られる。又、微細な給気孔が軸受面全体に一様に分布している故に、多孔質部材からなる軸受部１９は、負荷能力及び剛性が高く、高速安定性も優れている。
多孔質部材１９は、多孔質セラミック部材、多孔質グラファイト部材でもよい。  多孔質部材を用いることにより、高剛性の静圧軸受を構成し、対物レンズを含む鏡筒の振動を最小限に抑えることができる。
【００５１】
《実施例３》
図７は、本発明の第１の実施例である光ビームの自動焦点調整装置の制御装置である第３の実施例の概略構成を示す。
図７に示す第３の実施例である制御装置は、制限装置７２を有することを特徴とする。
光ビームの焦点があっているか否かを検出するためのフォーカスモニタ信号が制御回路７１に入力される。制御回路７１は、フォーカスモニタ信号に基づいてオフセット制御電圧Ｖｃ１を出力する。オフセット制御電圧Ｖｃ１は、制限装置７２を介して駆動回路７３に伝送される。駆動回路７３は、オフセット制御電圧Ｖｃ１に応じて駆動コイル５に電圧を印加する。
【００５２】
通常の動作状態においては、制限装置７２のダイオードＤ１はカットオフ状態であり、オフセット制御電圧Ｖｃ１は抵抗Ｒ１を通じてそのまま駆動回路７３に入力される。
従って、駆動回路７３の入力電圧Ｖｃ２＝Ｖｃ１が成立する。
制限装置７２は、駆動回路７３の入力電圧Ｖｃ２が、一定の上限電圧ＶｕＬを超えないように制御する。
図７の制御装置においては、オフセット制御電圧Ｖｃ１が上限電圧ＶｕＬを超えると駆動コイルが可動部を過大に駆動し、可動部が原盤に衝突する恐れがある。
電源から抵抗Ｒ２及びＲ３によって分圧されたトランジスタＱ１のベース電圧が上限電圧ＶｕＬである。トランジスタＱ１のエミッタの電位はＶｕＬ−０．７Ｖである（ベース／エミッタ間の電位差及びダイオードＤ１のオン電圧を０．７Ｖとする。）。
【００５３】
通常の動作状態においては、オフセット制御電圧Ｖｃ１は上限電圧ＶｕＬより低く、ダイオードＤ１はカットオフ状態である。上述のように、オフセット制御電圧Ｖｃ１がそのまま駆動回路７３に伝達される（Ｖｃ２＝Ｖｃ１）。
何らかの過誤によりオフセット制御電圧Ｖｃ１が上限電圧ＶｕＬを超えた場合には、ダイオードＤ１がオンする。抵抗Ｒ１をある程度大きな値に選ぶことにより、ダイオードＤ１のアノード電位（駆動回路７３の入力電圧Ｖｃ２）はＶｕＬ−０．７Ｖ＋０．７Ｖ＝ＶｕＬになる（トランジスタＱ１のエミッタ出力インピーダンスが非常に低いためである。）。従って、Ｖｃ２＝ＶｕＬになる。
以上の動作により、制限装置７２は、駆動コイル５に一定以上の電圧が印加されない様にする。これにより、可動部が原盤に衝突する事故を防止する。
図７の制御装置においては、上限電圧ＶｕＬを定めているが、例えば一定以下の負の制御電位Ｖｃ１が駆動回路７３に伝達された場合に可動部が原盤に衝突する恐れがある制御装置においては、下限電圧ＶｌＬを定めることにより原盤の衝突を防止する。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の第１又は２態様にかかる自動焦点調整装置は、可動部を弾性体で下方から支持することにより、電源を遮断した時又はフォーカスサーボが途切れた時に可動部が落下することを防止する。
本発明の第１又は２態様によれば、電源が切れた場合等にも可動部が落下しない安全な光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという有利な効果が得られる。
【００５５】
本発明の第３態様にかかる自動焦点調整装置は、可動部が静圧気体軸受と１箇所の弾性体との２点で支持されている。静圧気体軸受による光軸に直交する方向の支持と、弾性体による光軸方向の支持とが独立している故に、２点の力は相互に競合せず、可動部は傾かない。
又、弾性体が可動部を支持する力のベクトルは安定である。
本発明の第３態様により、可動部の横揺れ、縦揺れを非常に小さくすることができる。又、複数の自動焦点調整装置の間の個体差を無くすことができる。
本発明の第３態様によれば、対物レンズの高精度の位置調整が可能で、対物レンズの可動範囲を偏りなくかつ大きくとれる、安定な光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという有利な効果が得られる。
【００５６】
本発明の第４態様は、可動ストロークが長いコイル型スプリングを自動焦点調整装置に使用する。
本発明の第４態様によれば、追従性が良く、可動範囲が広い自動焦点調整装置を実現することが出来るという有利な効果が得られる。
又、本発明の第４態様によれば、回り止め磁石及びストッパーをなくすことにより、小型で軽量の自動焦点調整装置を実現することが出来るという有利な効果が得られる。
【００５７】
本発明の第５態様にかかる弾性体は、相互に異なる弾性係数の複数のコイルスプリングを含む。
本発明の第５態様によれば、共振周波数における伝達関数のピークが低く（ピークが高すぎると、発振する恐れがある。）、低い共振周波数と偏りがなく広い可動範囲とを有する、高精度で安定な光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという有利な効果が得られる。
【００５８】
本発明の第６態様にかかる自動焦点調整装置においては、固定静圧軸受け部が円筒状の多孔質部材で構成されている。これにより、高い軸受剛性の自動焦点調整装置を実現することができる。
本発明の第６態様によれば、対物レンズの振れが小さな自動焦点調整装置を実現することが出来るという有利な効果が得られる。
【００５９】
本発明の第７態様にかかる自動焦点調整装置は、制限装置を有する。
本発明の第７態様によれば、制限装置を具備する故に、弾性体が原盤に衝突することがない安全な光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという有利な効果が得られる。
【００６０】
本発明の第１０態様にかかる静圧気体軸受装置は、軸受部を２個の部材で構成することにより、当該軸受部に形状精度の良い流動絞りを設けることが出来る。
本発明の第１０態様によれば、安価で精度の高い静圧気体軸受装置を実現できるという有利な効果が得られる。
【００６１】
本発明の第１１態様にかかる自動焦点調整装置は、安価で精度の高い静圧気体軸受を有する。本発明の第１１態様によれば、安価で高精度の光ビームの自動調整装置を実現することが出来るという有利な効果が得られる。
【００６２】
本発明の第１２態様にかかる静圧気体軸受装置の製造方法は、軸受部に接着剤を塗布し、静圧気体軸受装置を動作させながら接着剤を固化させることにより、精度の高い精度の高い静圧気体軸受装置の組立を実現する。
本発明の第１２態様によれば、安価で精度の高い静圧気体軸受装置の製造方法を実現するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例である自動焦点調整装置の概略構成を示す縦断面図
【図２】  本発明の第１の実施例である自動焦点調整装置の静圧気体軸受を示す（ａ）縦断面図及び（ｂ）横断面図
【図３】  本発明の第２の実施例である自動焦点調整装置の概略構成を示す縦断面図
【図４】  第１の従来例である自動調整装置の概略構成を示す縦断面図
【図５】  第２の従来例である自動調整装置の概略構成を示す（ａ）縦断面図及び（ｂ）平面図
【図６】  第３の従来例である自動調整装置の概略構成を示す縦断面図
【図７】  本発明の第３の実施例である自動焦点調整装置の制御装置の概略構成を示す図
【図８】  本発明の第１の実施例である自動焦点調整装置の静圧気体軸受の流動絞りの孔の写真
【符号の説明】
１    原盤
２    対物レンズ
３    コイルスプリング
４    鏡筒
５    駆動コイル
６    ボビン
７    ヨーク
８    センターポール
９    永久磁石
１０  静圧気体軸受の軸受部
１１  固定部材
１２  気体入口
１３、１４    空道
１５  流動絞り
１６  空間
１７  吐出ノズル
１８  押し当て部材
１９  多孔質部材
２０  光ビーム
２１  カバー
３０  板バネ
３１  バネ取付板
３２  バネ押え板
３３  カバー
３４  リード線端子
７１  制御回路
７２  制限装置
７３  駆動回路
【図１】
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【図２】
0003962528.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003962528.tif 000006
【図６】
0003962528.tif 000007
【図７】
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【図８】
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