(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的記憶媒体の記録／再生が複数の異なる倍速対応数値を有して情報の記録／再生を行う装置に用いられ、フォーカシング，トラッキング制御するため対物レンズを駆動するレンズアクチュエータであって、
前記対物レンズを保持するホルダと、前記ホルダを前記ホルダの両側から支持する線ばねと、前記線ばねの端部を固定する固定ブロックと、を備えたレンズアクチュエータにおいて、
前記ホルダの両側にある前記線ばねの間隔を、前記ホルダでの固定位置よりも前記固定ブロックでの固定位置において広げるように設置し、前記対物レンズのレンズ光軸と同軸の円筒面とした前記固定ブロックの固定位置に前記線ばねを固定し、かつ前記線ばねを前記固定ブロックの固定部分近傍において外曲げ状に湾曲させていることを特徴とするレンズアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の異なる倍速対応数値を有して光学的記憶媒体に情報の記録／再生を行う装置（以下、光ディスクドライブ装置という）に用いられるレンズアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブ制御に使用されるレンズアクチュエータにおいては、非線形性などによる損失動作を可能な限り低減させるための可動機構を採用する必要がある。このために高精度制御を要する光ディスクドライブ装置に用いられるレンズアクチュエータの支持構造としてばね支持構造が多く採用されており、例えば特許第２８５６１７６号公報に記載されているように４本の支持ばね（線状弾性部材）によって光ピックアップを支持する構造を挙げることができる。
【０００３】
一方、記録密度増加に伴い高ＮＡ対物レンズを搭載する必要性から、フォーカシングとトラッキングとの並進駆動時における寄生回転運動による光軸傾きを低減する必要がある。ところが特許第２８５６１７６号公報に記載されたような構造では、フォーカシング方向およびトラッキング方向の変位感度を高めるために、支持ばねの両方向におけるコンプライアンス（弾性係数）を低く設定する必要があり、かつ小型軽量化の面より外形寸法が制約を受けることから、支持ばねの配置寸法が制限されるため、原理上、必然的にラジアル方向の捩り剛性が低くなるという問題がある。
【０００４】
このため組立誤差、あるいはフォーカシング，トラッキング並進シフト時の駆動推力の寄生モーメント、あるいは支持ばね組立誤差による非対称の僅かな存在によって並進駆動時のラジアル方向の寄生回転運動が発生し、特性上の問題を生むと共に、生産上の歩留まりあるいはコストに負担を与えることが多い。
【０００５】
これまではこの寄生回転運動による光軸傾きはラジアル，タンジェンシャル軸傾きともに主としてレンズアクチュエータのＤＣ（直流）シフトに対する問題として議論されてきた。これは第１に前記の通りＤＣシフト量が直交する方向の推力の作用半径として寄生モーメントを発生させる要因であること、第２に従来の光ディスクドライブ装置仕様ではタンジェンシャル軸廻り共振（以下、ロール共振という）周波数を光ディスクドライブ装置仕様の最大スピンドル回転周波数より高く設定可能であったことによる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の度重なる光ディスクドライブ装置の高速化の要求により、再生時はもちろん記録時のスピンドル回転周波数が従来のレンズアクチュエータのロール共振周波数を凌駕する傾向になりつつある。もしこの両周波数が一致した場合には後述するような現象が発生する。
【０００７】
ディスクの面ぶれや偏芯成分のスペクトルは自然界の原理に従い低周波成分が強い傾向にあり、ディスク規格からも一次成分すなわちスピンドル回転周波数成分の大きいものが存在しうる。つまり、このディスクのスピンドル回転周波数成分を持つ面ぶれ，偏芯成分が、それぞれフォーカシング，トラッキングに対してレンズアクチュエータへの強制フィードバックとなり加振力として作用する。
【０００８】
この加振力が理論上の純粋な並進推力として作用する限りは特に問題は生じない。ところが前述の並進推力がそれぞれフォーカシング，トラッキングに対して発生するとき、それぞれの直交方向となるトラッキング，フォーカシング方向にＤＣシフトが発生している状況を回避し得ない。この結果、このシフト量が作用半径として機能し前述の並進推力が推力寄生モーメントを発生し、しかもこの寄生モーメントは前述の周波数一致によりロール共振周波数と同一周波数成分であることになり同期信号加振による文字通りの回転共振が発生することになる。
【０００９】
この可動部の回転共振により発生するＡＣ（交流）的なラジアル方向傾き量は従来のＤＣシフトにより発生するラジアル方向傾き量をピーク値ではるかに上回り、トラッキングエラー信号やＲＦ信号の振幅を変調させ安定した記録／再生性能を妨げるとともに、その程度次第でサーボエラーの発生に至る可能性がある。
【００１０】
これらに対しては文字通りの共振であることから、ＤＣシフトのみを想定した寄生傾き対策に使用されるようなフォーカシング，トラッキングの寄生モーメント相殺手段は効果がない。
【００１１】
前述の内容をまとめるとロール共振周波数における同期信号加振はロールすなわちラジアル傾きの感度が最大となる加振条件である。よって、不可避のフォーカス方向における累積偏差、あるいはトラッキング方向におけるキャリッジ追従誤差等のＤＣ的なシフト時に、それらに直交する方向にディスクの面ぶれ、あるいは偏芯追従のためのＡＣ的な加振力が加わることにより、ラジアル傾きが急増することになる。この結果、ＲＦ信号振幅に変調が発生して、エラーレートの増加あるいはサーボエラーの発生の可能性が増加し、高速化への著しい妨げとなる。
【００１２】
ところがレンズアクチュエータを使用する以上、どこかにロール共振周波数が存在するので、ロール共振周波数における前記のような特性を回避することはできない。前記の説明では便宜上ばね支持構造を前提に説明してきたが、他の構造においても例えば弾性ヒンジあるいは軸受けでも課題は共通となる。したがって、スピンドル回転周波数を避けてそのロール共振周波数を設定する必要があり、最も望ましいのは最大使用回転数のスピンドル回転周波数に対して必要十分な高いロール共振周波数を設定することである。
【００１３】
ただし、前述の高速化の要求により、光ピックアップに用いられるレンズアクチュエータの稼働時間内の光ディスクドライブに要求される回転速度が常に同一条件とは限らず、またＣＤ／ＤＶＤ及びその再生／記録により異なるスピンドルの回転数制御が行われるためにこれに対する対処も必要となる。
【００１４】
また固有振動の原理より、ロール共振周波数はばね支持構造の捩りばね定数の平方根に比例するとともに可動構造の慣性モーメントの平方根に反比例する。この原理の示唆するところは、ロール共振周波数を十分に高くするためには従来に比べて捩りばね定数を非常に高くするか、慣性モーメントを非常に小さくするか又はその両方を必要とする。ところが一般にばね支持構造ではＤＣ感度を高くするために支持ばねを低コンプライアンスとすると、これに依存する捩りばね定数も低くなることは避けられない。一方でこのような影響を受けにくい他の支持構造においては、可動構造の中心を支持構造が占領することから推力発生源を対称性のため両側に一対設ける必要が生じ、大型化即ち慣性モーメントの増大を招く。
【００１５】
よって、いずれの構造でも他の望ましい特性を満たした上でロール共振周波数のみを必要十分に高めることは困難であることが多いという問題があった。
【００１６】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、高速化に有害となるロール共振成分の影響を少なくすることができるレンズアクチュエータを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係るレンズアクチュエータは、光学的記憶媒体の記録／再生が複数の異なる倍速対応数値を有して情報の記録／再生を行う装置に用いられ、フォーカシング，トラッキング制御するため対物レンズを駆動するレンズアクチュエータであって、対物レンズを保持するホルダと、ホルダをホルダの両側から支持する線ばねと、線ばねの端部を固定する固定ブロックと、を備えたレンズアクチュエータにおいて、ホルダの両側にある線ばねの間隔を、ホルダでの固定位置よりも固定ブロックでの固定位置において広げるように設置し、対物レンズのレンズ光軸と同軸の円筒面とした固定ブロックの固定位置に線ばねを固定し、かつ線ばねを固定ブロックの固定部分近傍において外曲げ状に湾曲させていることを特徴とする。
【００２１】
前記構成によれば、線ばねを低コンプライアンスとしたまま捩りばね定数を高め、ロール共振周波数を画期的に高めることができる。
【００２２】
また、レンズアクチュエータの可動部と支持構造の組み付け時に可動部，固定ブロックを対物レンズのレンズ光軸と同軸で部品位置決めを行い、その同軸線からの作用半径を大きくした固定ブロック側の支持ばね（線ばねあるいは板ばねなど）を拘束するばね固着部形状面も同軸の円筒面としているため、組立の際にフォーカシング方向（Ｙ軸）廻りの部品にて相対回転ずれが発生しても支持ばね有効長が変動し難く、可動部の両翼の線ばねの長さが異なることによるコンプライアンスの非対称を防止でき、そして、タンジェンシャル軸（Ｘ軸）廻りにおける寄生回転運動の発生も低減することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態におけるレンズアクチュエータの前方側を示す斜視図、図２は図１のレンズアクチュエータにおける後方側を示す斜視図であり、１はベース、２は相対向してベース１に設置されたマグネット、３は対物レンズ、４は対物レンズ３を保持するホルダ、５はフォーカス用コイル、６はトラッキング用コイル、７は本例では４本（少なくとも４本であればよい）のホルダ支持ばねである線ばね、８はホルダ４の両側部に固定された線ばね固定用兼コイル給電用のプリント基板、９は線ばね７の端部を固定する固定ブロックである。
【００２５】
可動部は、ホルダ４に固定，保持された対物レンズ３と、フォーカス用コイル５，トラッキング用コイル６と、プリント基板８により構成される。また固定部は、磁気回路背面ヨークを兼ねるベース１と、マグネット２と、ベース１上に固定された固定ブロック９により構成される。
【００２６】
そして、磁束発生源であるマグネット２と背面ヨークであるベース１によって固定磁気回路が形成され、ホルダ４は、互いに対称関係にあるように設置されている４本の線ばね７によって、推力発生量に応じ弾性変位可能であるように固定ブロック９に対して支持されており、ホルダ４に保持固定されている対物レンズ３を、フォーカス用コイル５，トラッキング用コイル６に流れる電流値に応じてフォーカシングとトラッキング推力を発生することが可能な構成になっている。
【００２７】
ホルダ４のプリント基板８に一端が固定された線ばね７の他端は、固定ブロック９の内面壁に距離を取って一対形成されたダンパ材充填用の窪み１０を通り、図２に示すように固定ブロック９の窪みに連通して形成された長孔１１を貫通して、固定ブロック９の背面壁に形成された円弧面部９ａに設けられるフレキシブルプリント基板（図示せず）のパターンに半田付けにより固定される。
【００２８】
ただし、線ばね７の固定パターンとしてはプリント基板に形成されたものであってもよいし、他の例として成型樹脂製の固定ブロック９にメッキ手法をもって直接形成された金属パターンなどであってもよい。また、窪み１０に充填されるダンパ材としては、例えばシリコーン系のゲル材料が使用される。
【００２９】
さらに、固定ブロック９上には位置決め用長孔１２が形成されている。この位置決め用長孔１２に対して位置決め基準軸１３が挿入されて、図１に示すフォーカシング方向（Ｙ軸）廻りにおける固定ブロック９の回転方向の位置決めが行われることになる。位置決め基準軸１３はベース１上に形成してもよいし、ベース１を基準に対して位置を固定した組立作業台に設けたものであってもよい。位置決め後に固定作業が行われるが、固定方法としてはベース１と固定ブロック９間の接着またはネジ止めなどの方法を採用することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態においては線ばね７として金属線ばねを使用し、固定方法としては給電接続を兼ねて半田付けを用いる例を挙げているが、線ばね７の材料としては仕様，設計条件などに応じて適当な材料を選択して用い、また板ばねなどの弾性を有する支持ばねを使用してもよく、その支持ばねの材質，構造に応じて、固定方法として接着あるいはインサート成型方法などを適宜選択して採用することが考えられる。
【００３１】
図３は第１実施例のレンズアクチュエータの平面図であり、ホルダ４が固定ブロック９に対して４本の線ばね７によって支持されており、各線ばね７におけるホルダ４と固定ブロック９間の自由直線部分７ａにおけるトラッキング方向の間隔を、ホルダ４の固定位置側に対して固定ブロック９の固定位置側の方を広げ、かつ各線ばね７を固定ブロック９の固定部分近傍において外曲げ状に湾曲させている。
【００３２】
図４は第２実施例のレンズアクチュエータの平面図であり、第１実施例の構成と異なる点は線ばね７の湾曲形状であって、他の構成は第１実施例と基本的には同様であるので、対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。すなわち、第２実施例においては、各線ばね７におけるホルダ４と固定ブロック９間の自由直線部分７ａにおけるトラッキング方向の間隔を、ホルダ４の固定位置側に対して固定ブロック９の固定位置側の方を広げる点では第１実施例と同様であるが、各線ばね７を固定ブロック９の固定部分近傍において内曲げ状に湾曲させた点において異なっている。
【００３３】
つまり第２実施例では、線ばね７の自由直線における角度を大きく取り、湾曲を内曲げとして、トラッキング方向のコンプライアンスの増加を軽減しつつ、ラジアル回転方向（ロール回転方向）のコンプライアンスの増強を図っている。
【００３４】
第１実施例では、線ばね７の自由直線における角度を第２実施例よりは小さく、かつ湾曲を外曲げとしている。この構成では、ロール回転方向のコンプライアンス増強の効果が第２実施例より少ないが、固定ブロック９の線ばね７の固定位置における図１に示すトラッキング方向（Ｚ軸）の寸法を長くすることにより同様の効果を得ることができる。
【００３５】
その全体を図１に示す、レンズアクチュエータの組立結合時に図１上のフォーカシング方向（Ｙ軸）廻りにおける相対回転調整を行って、フォーカシング方向（Ｙ軸）廻りと並進運動時のタンジェンシャル軸（Ｘ軸）廻り寄生回転運動を最小化する。
【００３６】
前記調整において、調整のモニタ対象は、従来のようなフォーカシング方向にＤＣ的なシフトを与えた場合の寄生ラジアルチルト量ではなく、フォーカシング方向にＡＣ的なスピンドル回転周波数成分を有する振動を与えて、このときの寄生ラジアルチルト量を最小化するように調整を行う。
【００３７】
このような可動部構成により、軽量化による慣性モーメントの低減を図った上で、線ばねを低コンプライアンスとしたまま捩りばね定数を高め、ロール共振周波数を画期的に高めることができる。
【００３８】
また、レンズアクチュエータの可動部と支持構造の組み付け時に可動部，固定ブロックを対物レンズ３のレンズ光軸と同軸で部品位置決めを行い、その同軸線からの作用半径を大きくした固定ブロック９側の支持ばね（線ばねあるいは板ばねなど）を拘束するばね固着部形状面も同軸の円筒面としているため、組立の際にフォーカシング方向（Ｙ軸）廻りの部品にて相対回転ずれが発生しても支持ばね有効長が変動し難く、可動部の両翼の線ばね７の長さが異なることによるコンプライアンスの非対称を防止でき、そして、タンジェンシャル軸（Ｘ軸）廻りにおける寄生回転運動の発生も低減することができる。
【００３９】
作業性の向上と特性の安定性、さらにレンズ光軸ずれ防止の観点から、前記のように支持構造の固定ブロックと固定磁気回路とのトラッキング方向成分の相対位置調整を、可動部の対物レンズの光軸と同軸または略同軸をなす軸廻り回転調整によって行っているが、マグネット２のみの位置調整、あるいは支持構造の固定ブロック９と固定磁気回路との相対的位置調整、あるいは可動部と固定磁気回路の相対並進位置の調整を行うようにしてもよい。
【００４０】
ここで、光ディスクドライブ装置仕様における記録／再生最大速度となるスピンドル回転周波数のいずれに対しても、十分高くなるようにあるいは異なる値をとるようにロール共振周波数を設定し調整することにより、寄生モーメントによる回転共振の発生を防ぐ。
【００４１】
図５（ａ），（ｂ）はスピンドル回転周波数に対してロール共振周波数が考慮されていない場合のレンズアクチュエータの周波数応答特性例を示す図である。この例は、標準のデータ転送速度に対して２，４倍速と表現される倍速対応数値として、再生３２倍速ＣＡＶ（Constant Angular Velocity）方式，記録８倍速ＣＬＶ（Constant Linear Velocity）方式に対応するレンズアクチュエータである。
【００４２】
図５（ａ），（ｂ）はレンズアクチュエータの特性の内でフォーカス中立位置及び±０．３ｍｍ（ＤＣシフト）におけるトラッキング方向の周波数応答特性を示している。図５（ａ）はゲイン特性、図５（ｂ）は位相特性である。トラッキング固有値が約５０Ｈｚに存在し、これに寄生するロール共振が約６０Ｈｚ付近に存在することがわかるが、これのみでは特性上問題となる共振には見えない。
【００４３】
ところが前述の記録８倍速ＣＬＶ方式では、ＯＰＣ（Optimum Power Control）領域におけるスピンドル回転周波数が約６０〜７０Ｈｚとなり、ロール共振周波数がこのＯＰＣ領域では同期信号加振される現象が発生する。
【００４４】
そして、図６はフォーカス中立位置及び±０．３ｍｍにおけるロール共振特性をトラッキングの変位振幅当たりロール傾き感度（ｒａｄ／ｍ）で表したものである。ちなみにフォーカスの０．３ｍｍシフトは、ディスク面から対物レンズまでの累積初期偏差として有り得る数値を例示している。１（ｒａｄ／ｍ）は約０．０６（度／ｍｍ）に相当する。これによれば６０〜７０Ｈｚにおけるロール傾き感度は約５（度／ｍｍ）以上となり、メディア、チャックあるいはターンテーブルを含む偏芯一次成分が０．１ｍｍあったとすると、約０．５度以上であり最大時１度以上の対物レンズにチルトが発生することになる。これではＲＦ信号やトラックエラー信号に変調をきたし本例では記録特性を著しく損なうことになる。また、これが再生時のスピンドル回転周波数に同期し発生する場合は再生特性に問題が発生する。
【００４５】
図７（ａ），（ｂ）は、本例を実施した場合の再生３２倍速ＣＡＶ方式，記録８倍速ＣＬＶ方式に対応したレンズアクチュエータの特性を表し、フォーカス中立位置及び±０．３ｍｍにおけるトラッキング方向のレンズアクチュエータの周波数応答特性を示す図である。
【００４６】
スピンドル回転周波数に対してロール共振周波数が考慮され、トラッキング固有値は従来例と略同じ約５０Ｈｚであるが、これに寄生するロール共振周波数は約９０Ｈｚに存在する。ただし、トラッキングのアクティブ変位とロール傾き感度の割合の関係でトラッキング応答上のロール共振そのものは殆ど見えない程である。もっともトラッキングのアクティブ特性上であまり目立たないだけでは、問題にならないことを保証できないことは前述に示されている。
【００４７】
図８は図６と同様にフォーカス中立位置及び±０．３ｍｍにおけるロール共振特性をトラッキングの変位振幅当たりロール傾き感度（ｒａｄ／ｍ）で表したものである。ロール共振周波数と略等しいピーク位置におけるロール傾き感度は、前述と略同等であるが、本例では記録８倍速ＣＬＶ方式のＯＰＣ領域のとき６０〜７０Ｈｚと、再生３２倍速ＣＡＶ方式のときの１２０Ｈｚのいずれに対してもピーク位置が離れているように考慮されているため、これら当該周波数帯におけるロール傾き感度は低く抑えられていることがわかる。
【００４８】
また、通常の光ディスクドライブ装置では、極端に機械的特性の劣化した光ディスクがロードされた場合、この光ディスクへ無理に記録／再生最大速度となるスピンドル回転速度によって情報の記録／再生を行うことが、光ディスクドライブあるいは光ディスク、及びその信号の品質あるいは信頼性に影響を与えかねないときには、その回転数を下げて記録／再生を行うことが可能なように考慮されている。そのための何種類かの低い倍速対応数値もサポートしている。これらの倍速対応数値のスピンドル回転周波数に関しても、前記と同様に同期信号加振による回転共振となることを避けたロール共振周波数に設定する。
【００４９】
つまり、光ディスクドライブ装置における仕様により予め設定される倍速対応数値の記録／再生速度のすべてのスピンドル回転周波数を避けた不使用回転周波数にロール共振周波数を設定することにより、ロール共振成分の影響を少なくでき、光ディスクドライブ装置を高速化することができる。
【００５０】
このことから、記録／再生最大速度となるスピンドル回転周波数に対して必要十分にロール共振周波数を高く設定できないとき、また他の支持構造あるいは従来の構造であっても前述のような光ディスクドライブ装置仕様の記録／再生最大速度となるスピンドル回転周波数を避けてロール共振周波数を設定，調整する設計によりロール共振成分の影響を少なくすることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、線ばねを低コンプライアンスとしたまま捩りばね定数を高め、ロール共振周波数を画期的に高めることができ、また、レンズアクチュエータの可動部と支持構造の組み付け時に可動部，固定ブロックを対物レンズのレンズ光軸と同軸で部品位置決めを行い、その同軸線からの作用半径を大きくした固定ブロック側の支持ばね（線ばねあるいは板ばねなど）を拘束するばね固着部形状面も同軸の円筒面としているため、組立の際にフォーカシング方向（Ｙ軸）廻りの部品にて相対回転ずれが発生しても線ばね有効長が変動し難く、可動部の両翼の線ばねの長さが異なることによるコンプライアンスの非対称を防止でき、そして、タンジェンシャル軸（Ｘ軸）廻りにおける寄生回転運動の発生も低減することができ、光ディスクドライブ装置の高速化を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるレンズアクチュエータの前方側を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態におけるレンズアクチュエータの後方側を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態における第１実施例のレンズアクチュエータの平面図
【図４】本発明の実施の形態における第２実施例のレンズアクチュエータの平面図
【図５】（ａ）はレンズアクチュエータの特性におけるトラッキング方向の周波数応答特性を表すゲイン特性、（ｂ）は位相特性を示す図
【図６】フォーカス中立位置及び±０．３ｍｍにおけるロール共振特性をトラッキングの変位振幅当たりロール傾き感度（ｒａｄ／ｍ）を示す図
【図７】（ａ）は再生３２倍速ＣＡＶ方式，記録８倍速ＣＬＶ方式対応用のレンズアクチュエータの特性におけるトラッキング方向の周波数応答特性を表すゲイン特性、（ｂ）は位相特性を示す図
【図８】フォーカス中立位置及び±０．３ｍｍにおけるロール共振特性をトラッキングの変位振幅当たりロール傾き感度（ｒａｄ／ｍ）を示す図
【符号の説明】
１  ベース
２  マグネット
３  対物レンズ
４  ホルダ
５  フォーカス用コイル
６  トラッキング用コイル
７  線ばね
７ａ  自由直線部分
８  プリント基板
９  固定ブロック
９ａ  円弧面部
１０  窪み
１１  長孔
【図１】
0003820089.tif 000002
【図２】
0003820089.tif 000003
【図３】
0003820089.tif 000004
【図４】
0003820089.tif 000005
【図５】
0003820089.tif 000006
【図６】
0003820089.tif 000007
【図７】
0003820089.tif 000008
【図８】
0003820089.tif 000009