JPH05504645A - 光ディスクシステム用のアクチュエータ組立体 - 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】 光デイスクシステム用のアクチュエータ組立体発明の分野 本発明は光ディスクの書き込み及び／又は読み取りに関する。

詳細には、本発明はディスク上の放射スボント情報を読み取り又は書き込みする ために回転する光ディスクに対して径方向に焦点合わせする装置を移送する改良 したアクチュエータ組立体に関する。

背景技術情報 情報を記憶したり読み取る光デイスクシステムは既知である。

情報はレーザを用いてディスクにマークや変形を形成してディスク上に記憶され る。ディスクから情報を読み取るために、低パワーのレーザビームがディスク上 に位１決めされて焦点合わせされ、ディスクからの反射が読み取られる。典型的 には、ディスク上の種々の位置にレーザを位置決めするために、ディスクは回転 させられ、径方向アクチュエータ組立体がディスクの半径に沿って並進させられ る。

同様な位置決め組立体は磁気ディスクシステムについて既知である。このシステ ムは光の形ではなく磁気の形で情報が記憶される点で上述のものとは本質的に異 なる。典型的には、磁気ディスクは回転し、組立体が径方向に並進させられる。

少なくとも幾つかの点で、位置決め方法は光ディスクのものとは異なる。典型的 には、ビットサイズは光ディスクのものより小さい。

それ故、アクチュエータ応答周波数は高くしなければならない。

通常は磁気ディスクと光ディスクの両者は情報をディスク上の別個の螺旋状又は 同心状の円形トランクに含む、大部分の光ディスクは螺旋状トラックをもつ。特 定位１の情報を読み取るために、組立体は直接にトラックの正しい部分と整列し て位置決めされなければならない。ディスクはまた、所定のトラック内の情報が アクチュエータ組立体の上に位置決めされるように回転させられる。

典型的な磁気フロッピディスクのトランク幅は２００　ミクロン程度である。磁 気ハードディスク内のトラックは典型的には１０ミクロン程度である。光ディス クは１．５　ミクロン程度の幅のトラックをもつ。従って、情報の正確な読み取 りを行うのに必要な光デイスクキャリッジの径方向位置決め精度は磁気ディスク システムに要するものより大きい。

磁気ディスクシステム用のキャリッジアクチュエータ装置は多くのものが知られ ている。例えば、ジョンソンの米国特許第４．０１２，７７８号（１９７７年３ 月１５日）には、駆動シャフトと２つのローラによって磁気組立体を並進させる 線形アクチュエータを開示している。各組立体は２つの平行な案内レールによっ て支持される。

サンライの米国特許第４，６４６．１８２号（１９８７年２月２４日）には磁気 ディスク装置用のキャリッジ組立体を開示している。この装置のもつキャリッジ は幾つかの支承手段上に設けた２つの案内ロッド上に載っている。更に、キャリ ッジと支承手段間に弾性部材を備え、もしロッドが平行でなければ、弾性変形に よってすべての逸れを吸収するようになしている。

サントンの米国特許第４，４２７，９０５号（１９８４年１月２４日）には、磁 気データ記憶システムを開示している。キャリッジは２つの平行な支持ロッド上 を移動し、組立体はキャリ、ジ岨立体の重心が支持ロッド上でキャリッジ組立体 を並進させるのに用いられる力の中心と略整列するように設計される。

上述の如く、磁気システムの動作要件は光システムのものより少ない。というの は、光システムにおけるトラック幅とビットサイズは実質上手さいからである。

それ故、磁気システムに許容し得るアクチュエータ組立体の不正確さと振動の量 は光システムについては大き過ぎる。ビットサイズが小さいので、光システムに は高いトランキング精度が必要になる。この高いトランキング精度はトランキン グループに即ちディスクの情報トランクに対してアクチュエータを位置決めする ためのフィードバックシステムに高い帯域幅（伝達関数が１に等しくなる周波数 ）を与えることによって得られる。既知の１段階式のトラックシステムは約５０ ０ヘルツまでの帯域幅が得られるに過ぎない。

本発明装置は約２キロヘルツまでの、そしてもし主な逆位相共振が１０キロヘル ツ以下で起こらなければ３キロヘルツまでの帯域幅が得られる。

更に、光システムは磁気システムと関連しない幾つかの設計要件をもつ。例えば 光システムは光デイスク上にレーザビームを焦点合わせするためアクチュエータ 上にレンズを含む。更に、光システムは焦点合わせ作用のためにレンズを動かす 装置を必要とする。また、光システムのアクチュエータは光路を光源からレンズ まで移動させるように設計しなければならない。

成る光情報システムはレンズをディスクに対して移送するために２段階式の径方 向移動機構を含む。第１段階はアクチュエータの大きな、遅いアクチュエータの 移動（いわゆる“粗いトラッキング）を制御Ｂシ、第２段階はアクチュエータ上 の対物レンズの速い、微小な移動（いわゆるパ微小トラッキング）を制御する。

これらのシステムは高い精度をもつが、それらは２つの個別の径方向移送機構を もつため、製作費が高く、ＩＩａが複雑である。

他の光システムは１段階式の径方向移動を行う。例えばヤンセンの米国特許第４ ，４４３．７２１号＜　１９８４年４月１７日）には組立体が２つの平行な案内 ロッド上に支持され、前記ロンドは磁化されかつ固定子ヨークの一部をなしてい る如き対物レンズを移送する装置が開示されている。

ヤンセンその他の米国特許第４，５４５．０４６号（１９８５年１０月１日）は 反射した光ビームを電気変調信号に変換する光−電子システムを含む光学的記録 装置を開示している。この装置では、光−電子システムはスライダが並進する平 行案内ロッドに対して定置される。

ヤンセンの米国特許第４，６０７，９１３号（１９８６年８月２６日）は光デイ スクシステム内でレンズを並進させる電気力学的装置を開示している。この装置 はスライダ用の一対の径方向駆動コイルと、スライダに径方向力を与える寸法を 有する対物レンズ用の一対の径方向駆動コイルと、それらの各質量に比例した対 物レンズを含む。

磁気−光学システムとして既知の成る光学的情報システムは光学的に書き込みと 読み取りができるディスク上に磁気的情報を記憶する。かかるシステムは典型的 にはディスクに磁気的情報を書き込むだめの強力な磁石をもち、前記磁石は焦点 レンズの上に位置決めし、前記レンズは情報ディスク上に光ビームを懺点合わせ する。かかるシステムの問題点はこの磁石がレンズを焦点合わせさせかつアクチ ュエータを並進させる電磁的機構と干渉することにある。

光デイスクシステムでレンズを径方向に移動させる装置は既知であるが、アクチ ュエータキャリッジは焦点合わせレンズに高周波数移動を可能ならしめる改良さ れた安定性をもつ必要がある。改良された安定性は高い加速度を可能にしてアク セス特開を短縮させ、精度の高い位１決めを可能にして１段階式のシステムを使 用できるようになす。また、電磁的レンズ焦点合わせシステムとの実質的な干渉 なしに磁気−光学的システムに使用できる光情報システム用のレンズ位置決め装 置が必要とされる。

発明の要約 本発明は改良された動作特性をもつ光デイスク上の情報を処理するためのアクチ ュエータ組立体を包含する。アクチュエータ組立体はアクチュエータ本体、径方 向駆動組立体及び焦点組立体を含む。光ビームは光源から発生させられ、この光 ビームはアクチュエータ本体が載るスライダレールに略平行な軸線をもつ。径方 向駆動組立体はアクチュエータ本体をレールに沿つて駆動させる。光ビームはア クチュエータ本体上に４５度ミラーによって反射させられ、焦点組立体の焦点レ ンズによって光デイスク上に焦点合わせされる。

アクチュエータ本体はアクチュエータフレームを含み、前記フレームは縦方向の レールチャンネルと、光チャンネルと、内部磁極スペースを画成する。アクチュ エータ本体の概略の質量中心はスライダレールに沿うアクチュエータ本体の移動 に関連した摩擦ベクトルより上に（皿ちレンズに向かう方向において）１決めさ れる。光チャンネルはレールチャンネルに略平行であり、光ビームを焦点組立体 に到達せしめる。内部磁極スペースは内部磁極片にスペースを提供して径方向コ イルを通して受入れられるようになし、前記コイルは径方向駆動組立体の１素子 であり、アクチュエータフレームの回りに巻かれている。

本発明の径方向駆動組立体はアクチュエータ本体に径方向力を与える。径方向力 ベクトルはアクチュエータの質量中心と実質上一致するか、又は焦点レンズの方 向に質量中心から変位させられる。径方向駆動組立体は径方向コイルと、磁界を 作るためにコイルを通して電流を流すための電源を含む、アクチュエータ本体に 加わる径方向力は径方向コイルによって作られる磁界と定置永久磁石から出る磁 界間の相互作用によって作られる。

前記永久磁石は外部磁極片に接続される。磁束のための戻り経路を与える内部磁 極片は径方向コイル内部に配置され、外部磁極片に取付けられる。

アクチュエータ本体はレールチャンネルの両端に取付けたブシュによってレール 上に殆ど全体的に支持される。アクチュエータ本体をレールの回りに回転しない ように保つために、小さい回転力又は予荷重をアクチュエータ本体に与える。前 記予荷重はアクチュエータ本体を直立した位置に維持するようスライダ面が定置 した面に衝合するように位置決めされたアクチュエータ本体上のスライダ面によ って抵抗される。

図面の簡単な説明 第１図は本発明のアクチュエータ本体、径方向コイル、焦点組立体の斜視図であ る； 第２図はアクチュエータ本体、径方向駆動組立体、焦点組立体、スライダレール を含む本発明装置を、可撓性ホイルを示すために一部を切除して示した斜視図で ある；第３図はアクチュエータ本体とそれに取付けられた、スライダレール上に 載る部品を示す本発明装置の上面図である；第４図は第２図の線４−４上の本発 明装置の側部断面図で、スライダレール上に載っているアクチュエータ本体を示 巳、光ビームがミラー上で反射巳、レンズを通して光ディスクに進む状態を示し た図である； 第５図はアクチュエータ本体の正面図であり、内部磁極片に接触するスライダビ ンを示す図である；第６Ａ図、第６Ｂ図はアクチュエータが直立位置にあるとき の本発明アクチュエータ組立体の径方向移送動作についてのボード線図である； 第７Ａ図、第７Ｂ図はアクチュエータが水平軸線の回りに９０度何回転せられた ときの本発明アクチュエータ組立体の径方向移送動作についてのボード線図であ る；第８Ａ図、第８Ｂ図はアクチュエータが逆さまの位置にあるときの本発明ア クチュエータ組立体の径方向移送動作のボード線図である； 第９図は本発明のアクチュエータ本体と径方向コイルと焦点組立体の分解図であ る。

詳細な説明 本発明は光デイスクシステムに使用する線形アクチュエータ組立体を含む。アク チュエータ本体は回転する光ディスクに対して径方向に移動するように備える。

光源はレーザビームを発生する。前記ビームはレンズを通して光ディスクに向か ってアクチュエータ本体上に配置した４５度の角度ミラーによって反射される。

焦点組立体は光デイスク上に光ビームを焦点合わせさせる。この焦点組立体：′ ：、光ビームを焦点合わせさせるために光ディスクに対してレンズを移動させる 。径方向駆動組立体はアクチュエータ本体をスライダレール上で光ディスクに対 して径方向に動かすために備える。

第２図には本発明の好適実施例を示す。光源２０はコリメートレーザ光の如き光 ビームを発生する。前記ビームはスライダレール２４上を移動するアクチュエー タ本体２２に伝達される光ビームはスライダレールに略平行であり、第４図に示 す如く光ディスク２６の方向でスライダレール２４に対して変位させられる。ア クチュエータ本体２２は径方向駆動組立体２８によってスライダレール２４に沿 って動かされる。このようにして、アクチュエータ本体２２はディスク２６上の 色々な位置において所望の情報にアクセス又は書き込みするために光ディスク２ ６に対して位置決めされる。第４図に示すように、焦点組立体３０は２つの平行 な焦点撓み部材３１ａ、３１ｂによってアクチュエータ本体２２に取付けられ、 光ビームが焦点組立体の一部をなすレンズ３４に向かって光ディスク２６の方向 にミラー３２によって反射された後に、その光を受入れる。第１図に示すように 、焦点組立体３０は光ディスク２６に対してレンズ３４を位置決めする焦点駆動 組立体３６を含む。第４図に示すように、光ビームはミラー３２へ光ディスク２ ６によって反射される。前記ミラーはビームを光源２０に向かって略後方に差し 向ける。そこで前記ビームはビームスプリッタ（図示せず）の如き追加の部品と 相互作用する。前記スプリ、７タは入光ビームから反射光ビームを分離する。そ の後、反射光ビームは例えばホトダイオード（図示せず）によって怒知される。

第１図はアクチュエータ本体２２の詳細を示す。アクチュエータ本体２２はアク チュエータフレーム３日を含む。前記フレームはレールチャンネル４２と、光チ ャンネル４２と、第１と第２の内部磁極片スペース４４ａ、４４ｂを画成する。

レールチャンネル４０は長手方向の空洞であり、それは、アクチュエータフレー ム３８をレール２４に沿って自由に摺動させるように例えばブシュ４６ａ、４６ ｂを用いてスライダレール２４上に位置決めできるように形成される。レール２ ４は好適には円形断面とするが、四角形、三角形のような他の断面とすることが できる。レールチャンネル４０は好適には円形とし、直径を十分に大きくして、 レールチャンネル４０とレール２４開に接触を起こさずにアクチュエータ本体２ ２がレール２４に沿って自由に移動できるようにする。レール４０は他の形状に 作ることもできる。しかし、他の形状にした場合にもアクチュエータ本体２２が 自由に径方向に移動できなければならない。

アクチュエータフレーム３８はまた光チャンネル４２を画成する。光チャンネル ４２は光源２０によって発生した光ビームを受入れる。従って、アクチュエータ フレーム３８と本発明の他の部品は、光ビームが妨害されることなく光チャンネ ル４２に自由に入ることができるように配置される。光ａ！２０によって発生し た光ビームは光チャンネル４２を通過してミラー３２に当たる。光チャンネル４ ２はレールチャンネル４０に略平行であり、光ディスク２６の方向に、従ってレ ンズ３４の方向にレールチャンネル４０から変位させられる。

アクチュエータフレーム３８は内部磁極片スペース４４ａ、４４ｂを画成する。

第１図に示すように、内部磁極片スペース４４ａ、４４ｂはスライダレールチャ ンネル４０の両側でアクチュエータフレーム上に対称的に配置される。アクチュ エータフレーム３８は内部磁極片スペース４４ａ、４４ｂの３つの側面を画成す る。径方向駆動組立体２日の１部品である径方向コイル４８は内部磁極片スペー ス４４ａ、４４ｂの外側を画成する。詳細に後述するように、内部［極片スペー ス４４ａ、４４ｂは定置した内部磁極片５０ａ、５０ｂを径方向コイル４８の内 側に配置させるようになす。内部磁極片５０ａ、５０ｂは径方向駆動組立体２８ の部品をなす。

第１．４図はスライダブシュ４６ａ、４６ｂを示す。各ブノュはスライダレール ２４を配置させる略円形の開口を限定する。

ブシュ４６ａ、４６ｂはレールチャンネル４０と整列させてアクチュエータフレ ーム３８に取付けられる。ブシュ４６ａ、４６ｂの開口の最小直径はスライダレ ールチャンネル４０の直径より小さい。このようにして、ブシュ４６ａ、４６ｂ はアクチュエータフレーム３８に取付けられ、アクチュエータはスライダレール チャンネル４０によってスライダレール２４上に配置されるので、アクチュエー タフレーム３８はブシュ４６ａ、４６ｂによってスライダレール２４上に支持さ れる。従って、レール２４に沿うアクチュエータ本体２２の移動によってもたら される主な摩擦力はブシュ４６ａ、４６ｂとレール２４間の接触によって起こる 。本文中で“摩擦ベクトル”又は“摩擦力ベクトル”は摩擦力の空間的位置を指 示し、典型的にはブシュ４６ａ、４６ｂとレール２４間の接触点によって限定さ れる線である。

高周波数においてアクチュエータ本体２２とそれに取付けられた部品の安定性と 動作を改善するために、本発明装置は、アクチュエータ本体２２とそれに取付け られた部品の質量中心がスライダレール２４に沿うアクチュエータ本体２２の移 動に閲わる摩擦力と実質上−敗するか又はそれより上に（即ちディスクに向かう 方向において）なるように設計され、即ち質量中心が、安定性又は動作に実質的 なロスが摩擦力ベクトルより下にある質量中心によって起こることがないように 一致するのに十分近いところにくるように設計される。

ブシュ４６ａ、４６ｂは接着剤によってアクチュエータフレーム３６に取付けら れる。しかし、ブシュ４６ａ、４６ｂは当業者に既知の他の手段によって取付け てもよい。例えば、第９図に示すように本発明の種々の部品は取付はビン５２に よって接合される。

また、アクチュエータ本体２２には上部と下部の焦点撓み部材３１ａ、３１ｂが 取付けられる。焦点撓み部材３１ａ、３１ｂはアクチュエータフレーム３８に取 付けられ、焦点組立体３０のレンズホルダー５４を支持する。焦点撓み部材３１ ａ、３１ｂは平らなばねとし、前記ばねは頂部と底部にレンズホルダー５４を支 持する。下部輝点撓み部材３１ａはレールチャンネル４ｏの下に配置し、レンズ ホルダー５４の底部を支持する。

上部焦点撓み部材３１ｂは光チャンネル４２の上に位１決めし、レンズホルダー ５４の頂部を支持する。焦点撓み部材３１ａ、３１ｂは互いに略平行とする。

光チャンネル４２の上又は下に焦点撓み部材３１ａ、３１ｂを配置すれば、アク チュエータ本体２２及びそれに取付けた部品の質量中心は以前のシステムの場合 よりもずっと低い位置に１かれる。この構造によれば焦点駆動組立体３６は光チ ャンネル４２の下に配置されるので、少なくとも一部は低い質量中心を与える。

第９図は焦点撓み部材３１ａ、３１ｂ上にある緩衝テープ片５５ａ、ｂを示す。

緩衝テープ片は可撓性テープ片であり、このテープ片は撓み部材３１ａ、３１ｂ のばね状移動をチェック又は無効にするために焦点撓み部材３１ａ、３１ｂに付 着する。

第１図には可撓性ホイル支持体５６を示す。可撓性ホイル支持体５６はアクチュ エータフレーム３８の大部分を囲む径方向コイル４８の外側でアクチェエータフ レーム３８に取付けられる。第２図に示す如く、可撓性ホイル５日は電流源（図 示せず）から径方向コイル４８と焦点組立体３０に電流を供給するために備える 。第３．５図に示すように、径方向コイルの成端ピン５９ａ、５９ｂと焦点コイ ルの成端ビン６１ａ、６１ｂが設けられる。径方向及び焦点コイルの各端は成端 ビンに取付けられる。可撓性ホイル５日は例えば半田付は接続部（図示せず）に よって成端ピンに電気接続される。コイルに入る電流は一方の成端ピンを通り、 コイルを通り、他方の成端ビンを通り、可撓性ホイル５８を通って電流源に戻る 。可撓性ホイル５８は導電性材料からなり、第１端５８ｂで定置した電流源に電 気接続される。可撓性ホイルの第２部分５８ａは可撓性ホイル支持体５６に取付 けられ、アクチュエータ本体２２と共に径方向に移動する。かかる移動を行うた めに、可撓性ホイル５８はアクチェエータ本体２２の径方向の全ストロークを行 うのに十分な長さの可撓性材料からなる。電流は可撓性ホイル５８とは異なった 手段によって径方向コイル４８に供給することができる０例えば可撓性ワイヤ（ 図示せず）が径方向コイル４日に電流を入れ出しするために使用される。

第５図に示すように、スライダ面６０はアクチュエータフレーム３８に取付けら れ又はその中に形成され、内部磁極片スペース４４ａ、４４ｂの１つ内に置かれ る０本発明装置の作動に際しては、予荷重がアクチュエータ本体２２に印加され 、（後述の如く）スライダレール２４の回りに小さい回転力を与える。

例えば第５図で、レール４０の時計回りの回転は矢印６１で示す、予荷重はアク チュエータ本体２２を回転させ、その結果スライダ面６０が第５図に示すように 内部磁極片５０ａに接触する。第５図では、予荷重は可撓性ホイル５８のばね状 押圧作用によって与えられる。このようにすれば、アクチュエータ本体２２とそ れに取付けられた部品の重量の殆どすべてはスライダレール２４に接触するブシ ュ４６ａ、４６ｂに衝当する一方、スライダ面６０はアクチュエータ本体２２を スライダレール２４上の直立した中心位置シこ維持するために内部磁極片５０ｂ に接触する。しかし、スライダ面６０は内部磁極片５０ａ、５０ｂ以外の面に接 触することができる。例えばスライダ面６０はアクチュエータ本体２２の下に置 かれ、アクチュエータ組立体（図示せず）用の支持体基部のスロット内に延び入 る。

本発明の径方向駆動組立体２８は第１と第２の内部磁極片５０ａ、５０ｂ３第１ と第２の外部磁極片６２ａ、６２ｂ、第１と第２の永久磁石６４ａ、６４ｂ、径 方向コイル４日を含む。

径方向駆動組立体２８は第２図に示す。磁石６４ａ、６４ｂ、内部磁極片５０ａ 、５０ｂ、外部磁極片６２ａ、６２ｂは対称的にアクチュエータ本体の両側で作 用する。しかし、説明の闇路上、これらの部品の１組だけについて説明する。第 ２図を参照すれば、内部磁極片５０ａは内部磁極片スペース４４ａ内に置かれる 。外部磁極片６２ａは細長いＵ形の素子とする。前記素子はＵ形の２つの頂部で 内部磁極片５０ａの各端に取付けられる。Ｕ形の細長い底部は内部Ｖ！Ｌｔｉ片 ５０ａに略平行であり、内部磁極片スペース４４ａの外側にある。磁石６４ａは 細長く、かつ内部１ｍ片５０ａに向かって開放したＵ形而上において外部磁極片 ６２ａのＵ形の細長い底部に取付けられる。磁石６４ｂは内部磁極片５０ａと外 部磁極片６２ａ間の空気間隙６５ａ内に磁束を発生させる。この磁束は内部磁極 片５０ａを通って磁石６４ａへ戻り、外部Ｆｅｔ極片６２ａへ行って磁石６４ａ の背後へ戻る。磁石６４ａ、６４ｂ、内部磁極片５０ａ、５０ｂ、外部磁極片６ ２ａ、６２ｂの長さはアクチュエータ本体２２が。

光ディスク２６の読出し及び書き込み可能の部分の径方向の距離全体を覆うため に進むべき径方向距離と少なくとも同じ大きさでなければならない。

磁石６４ａ、６４ｂは内部磁極片５０ａ、５０ｂと外部磁極片６４ａ、６４ｂ間 の空気間１６５ａ、６５ｂの各々に強力な磁界を発生させる。ロレンツ力の原理 に従って、これらの空気間隙６５ａ、６５ｂ内に１かれたアクチュエータの径方 向コイル４８が電流を流しているとき、コイル４８は磁石６４ａ、６４ｂからく る磁界とコイル４８の電磁誘導によって作られた磁界間の相互作用によって生し る力を受ける。磁界の正確な方位によってコイル４８に加わる力は、従ってアク チュエータ本体２２に加わる力はレール２４に沿って径方向に置かれる。このよ うにして、アクチュエータ本体２２は径方向位置決めのためにスライダレール２ ４に沿って動かされる。特に、周知の電磁的設計原理を用いて、磁石６４ａ、６ ４ｂ、ＷＬ極片５０ａ、５０ｂ、６２ａ、６２ｂ及びコイル４８の形状、方位及 び特性は力ベクトルに所望の位置と方位を与えるように選択することができる。

コイル４８中の電流の大きさと方向を、従ってコイル４８によって作られた磁界 の大きさ又は極性を変えると、アクチュエータ本体２２に与えられる力が変化す る。アクチュエータ本体２２に加わる力の大きさと方向を制御することによって 本体２２はスライダレール２４に沿って両方向に加速又は減速させられる。

本発明の径方向駆動組立体２日は、アクチェエータ本体２２に加えられる力が合 成径方向力ベクトルを規定するように構成される。前記ベクトルはアクチュエー タ本体２２及びそれに取付けられた部品の質量中心と実質上一致するか、又はレ ンズ３４が質量中心から変位させられるのと同じ方向に質量中心から、しかしレ ンズ３４の変位より大きくない距離だけ、変位させられる。即ち質量中心は、安 定性又は動作の実質的なロスが、径方向力ベクトルをレンズ３４に問かう方向以 外の方向に質量中心から変位させることによって起こらないように、一致するよ うに十分に近くなる。これらの構成は後述する如く高周波数で組立体に改良され た安定性を与える。径方向力ベクトルの位置は径方向コイル４８と定置磁石６４ ａ、６４ｂの相対的位１によって決定される。磁石６４ａ、６４ｂが径方向コイ ル４８に対して対称的に１かれると、径方向駆動組立体２８によって作られる径 方向力ベクトルは径方向コイル４８の中心と略一致した箇所を通過する。

第４図を参照すれば、本発明の焦点組立体は焦点駆動組立体３６、レンズ３４、 レンズホルダー５４を含む、ミラー３２はアクチュエータ本体２２に固定され、 光チャンネル２６と整列してアクチュエータ本体２２に対して位１決めされる。

このようにして、ミラー３２は光源２０によって発生した光ビームを受入れ、そ れを焦点組立体のレンズ３４に向かって反射させる。

ミラーは光チャンネル４２に対して４５度の角度に位置決めされ、そのため光チ ャンネル４２とスライダレール２４に平行な入光ビームは光ディスク２６に向か ってかつレールチャンネル４０から離れて９０度の角度をなして反射させられる 。かかる構成において、ミラー３２は、スライダレール２４上にアクチュエータ 本体２２が位１するにも拘らず、光ディスク２６に向かって光ビームを反射させ る。

レンズホルダー５４は焦点撓み部材３１ａ、３１ｂによってアクチュエータ本体 ２２に取付けられる。しかし、レンズホルダーはスライダレール２４に沿ってア クチュエータ本体２２の径方向移動に直角をなす方向にアクチュエータ本体に対 して動く、レンズホルダー５４のこの移動方向は光ディスク２６に向かってミラ ー３２から反射される光ビームの方向と略平行である。

レンズホルダー５４はレンズ３４を成る位置に保持するように形成され、ミラー ３２から反射した光ビームはレンズ３４を通過するように向けられる。従ってレ ンズホルダー５４が移動すると、レンズ３４はレンズホルダー５４の移動によっ て位置決めされる。この移動は光ディスク２６の方向にスライダレール２４に沿 ってアクチュエータ本体２２の径方向の移動方向に対して直角をなす。

第１図を参照すれば、焦点駆動組立体３６は第１、第２及び第３の焦点磁石６６ ａ、６６ｂ、６６ｃ及び焦点コイル６８を含む。焦点磁石６６ａ、６６ｂ、６６ ｃはアクチェエータ本体２２に固定され、スライダレール２４に沿ってアクチュ エータ本体２２に略直角な方向に、即ち光ディスク２６の方向に向いた磁界を発 生する。焦点コイル６８はレンズホルダー５４に固定され、磁界は焦点コイル６ ８を通して電流を流すことによって生じる！磁誘導により作られる。従って、電 気接続が可撓性ホイル５８と焦点コイル６８間に生じる。かくして、可撓性ホイ ル５８は２つの電流を運ぶ、それらは径方向電流と焦点電流である。径方向電流 と焦点電流の両者は当業者に周知の方法を用いて焦点とトラッキング信号を与え る装置によって提供される。焦点コイル６８を通る電流を変化させることによっ て焦点コイル６８によって発生する磁界の方向と大きさは変化させることができ る。このようにして、焦点コイル６日と焦点磁石６６ａ、６６ｂ、６６ｃの磁界 間の相互作用は光デイスク２６上に光ビームを焦点合わせさせるためにレンズホ ルダー５４の移動を起こさせるために変えられる。

本発明の好適実施例の焦点駆動組立体はアクチュエータ本体に取付けられた焦点 磁石と、アクチュエータ本体に対して可動のレンズホルダー上の焦点コイルを含 む。しかし、その他の構造も本発明の範囲に包含されるのは勿論である。例えば 、焦点駆動組立体は別法として、焦点磁石をレンズホルダーに取付け、アクチュ エータ本体に取付けられた焦点コイルをもつこともできる。かかる実施例では、 焦点磁石は焦点合わせ運動の間にアクチュエータ本体に対して移動する。

上述の如く、アクチェエータ本体２２とそれに取付けた部品の主な重量担持力は スライダレール２４上に載るブシュ４６ａ、４６ｂに掛かる。予荷重力はアクチ ュエータ本体２２に加わり、第５図に矢印６１で示すようにスライダレール２４ の回りでアクチュエータ本体２２上に小さい回転力を及ぼす。この力は内部磁極 片５０ａに載るスライダ面６０によって抵抗を受ける。

予荷重力はスライダ面６０とこのスライダ面６０に接触する面間の接触を実質上 維持するのに十分な強さを必要とするに過ぎない、もし、予荷重力が強過ぎるな らば、スライダ面６０と前記面間の接触によって起こされる摩擦はスライダレー ル２４上でのアクチュエータ本体２２の移動を小さくする。１実施例では、予荷 重は焦点磁石６６ａ、６６ｂ、６６ｃをアクチュエータ本体２２上に非対称的に 配置すること（図中には示さず）によって生ぜしめられる。このようにして、焦 点磁石６６ａ、６６ｂ、６ｃと永久磁石６４ａ、６４ｂによって作られる磁界間 の磁気的相互作用はアクチュエータ本体２２に集中されない。

従って磁気的相互作用はスライダレール２４の回りでアクチュエータ本体２２に 回転力を与える。

予荷重は他の手法によって与えることができる。例えば、非対称的焦点磁石の代 わりに、追加の磁石又は鉄片をアクチュエータ本体２２の成る場所に置いて、こ の余分の磁石又は鉄片がアクチュエータ本体２２とそれに取付けられた部品の質 量中心に対して非対称的に１かれるようになすことができる。これらの実施例は 小さい有効な回転力が生じるようにアクチュエータ本体に作用する磁力バランス を変化させる。別法として、予荷重が可撓性ホイル５８のばね状押圧作用によっ て可撓性ホイル支持体５６と接触する箇所でアクチュエータ本体に与えられる。

可撓性ホイル５８は弾性材料又はばね状材料から作られ、第２図に示す位置で応 力印加状態にあって、可撓性ホイル支持体５６を可撓性ホイル５８から遠ざかる 方向に押圧する傾向を有する。

図示の本発明の実施例では、アクチュエータ本体２２は入光ビームが光ディスク ２６に向かって上方へ逸れるようにレール２４上で直立位置にある０本発明はレ ール２４に対して他の位置を占めたアクチュエータ本体２も含むことができるの は勿論である。例えば、アクチュエータ本体２２は光ディスク２６をレール２４ の下においてシステム内で逆さまになすこともできる。別法として、アクチュエ ータは上述の如く２つの位１間の中程に配置することもできる。この位置では、 光ディスク２６はアクチュエータ本体２２の一側に位置決めされる。

前述の如く、光デイスクシステムの目的は低い周波数を用いた場合よりも少ない 時間で情報にアクセスするために高周波数のアクチュエータ組立体移動を行なわ せることにある。高周波数の移動をなすシステムにおけるアクチュエータの能力 の容認された尺度はアクチュエータの伝達関数に関連する帯域幅である。アクチ ュエータの帯域幅は逆位相共振の発生によって制限される。従来既知のシステム は約５００ヘルツまでの帯域幅を得るに過ぎなかった。上記の原理に基づいて設 計されたアクチュエータ組立体は５００ヘルツより大きな、一層好適には１キロ ヘルツより大きな、最も好適には約２キロヘルツに等しい径方向伝達帯域幅を得 ることができる。もし主な逆位相共振が１０キロヘルツ以下で起こａなければ、 約３キロヘルツに等しい帯域幅が得られる。１０キロヘルンの周波数より上では 、現在既知の入手し得る材料を使用した場合レンズホルダーとアクチュエータ本 体間の径方向のこわさが制限されるので、径方向力はレンズホルダーに伝達され ない。径方向のこわさば少なくとも部分的には、焦点撓み部材の径方向こねさや 、レンズホルダーとアクチュエータ本体及び場合によってはアクチュエータ本体 の若干の部品との焦点撓み部材の接着継手のこわさによって決まる。

従って、帯域幅は上記部品のこわさを改善することによって約３キロヘルツ以上 延ばすことができる。

約２キロヘルツの周波数で、上記装置には通常は正位相の共振が起こる。この共 振は摩擦力がアクチュエータに作用する支承システムに関連する。もし摩擦力が 質量中心より上でアクチュエータに作用すれば、これらの力は約２キロヘルツの 上記支承に関連する共振で逆位相シフトを起こす、もし摩擦力がアクチュエータ に、実質上質量中心と一致した箇所で又はその下で作用すれば、それらの共振は 正位相となる。正位相の共振はトラ、７キングループに不安定性を起こさず、約 ３キロヘルツまでの帯域幅が得られる。それ故、本発明は摩擦力がアクチュエー タに実質上その質量中心より上で作用しないような装置と方法を提供することを 含む。

上記の如き線形アクチュエータ組立体は光情報システムに有利であり、製作コス トを最小にする簡単な構造をもつ。単一のレールを用いるため、２レール弐のシ ステムに含まれる問題点例えば高周波数におけるアクチュエータの停止や振動の 発生が避けられる。本発明の構成はバランスがよく、安定性が高い。

従って、それは高い径方向加速度及び焦点加速度並びに高周波数に耐えることが できる。また、焦点及び径方向移動についての応答時間を改善する大きな帯域幅 が得られる。

本発明のアクチュエータ組立体は焦点又は径方向組立体と干渉することなく、磁 気−光学システムに使用することができる。

焦点組立体の磁気部品は情報面から最も離れたレンズホルダーの一部近くに１か れる。従ってディスク上に情報を書き込むための磁石から磁気干渉を受ける可能 性は減少する。

第６．７．８図は第１〜５回に示す本発明のアクチュエータ組立体の径方向動作 のボード線図である。ボード線図はシステムの径方向周波数を示すグラフ対から なる。多対の一方のグラフ６Ａ、７Ａ、８Ａは周波数対入力信号の大きさくデシ ベル（ｄＢ）で示す）に対する出力信号の大きさの変化割合を表す線ばてあり、 多対の他方のグラフ６Ｂ、７Ｂ、８Ｂは周波数対入力信号と出力信号間の位相シ フトの線図である。

第６図は水平軸に沿うアクチュエータ組立体の作動についてのボード線図を示す 。その水平軸の位置では光ディスクはアクチュエータより上に１かれる。第７図 は水平軸に沿うアクチュエータ組立体の作動のボード線図であり、その間アクチ ュエータ組立体は第６図に相当する位置から略９０°回転させられる。

第８図は水平軸に沿うアクチュエータ組立体の作動のボード線図であり、その水 平軸の位置では光ディスクはアクチュエータの下に置かれる。

第６〜８図に示す本発明の装置の伝達関数から明らかな如く、少な（とも約２キ ロヘルツの帯域幅が得られる。もし伝達関数の位相シフトが積極的に維持される ならば、約３キロヘルツの帯域幅を得ることができる。第６〜８図に示すように 、異なった位置でのアクチュエータの作動は該装置の動作には実質上の影響を与 えない。

本発明の種々の実施例につき詳述したが、本発明は上述した処に限定されること なく２本発明の範囲内で種々の変更を加えることができる。

特表千５−５０４６４５　（１０） ＦＩＧ、３ ２００　Ｌｏｇ　Ｈｚ　２０Ｋ ＦＲＥＱ　ＲＥＳＰ ２００　Ｌｏｇ　Ｈｚ　２０Ｋ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、８ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．光ディスク情報処理システムに使用するアクチュエータ組立体において、 ａ）第１チャンネルを限定しかつ質量中心をもつアクチュエータ本体を備え； ｂ）前記第１チャンネルを通過するスライダレールを備え、ｃ）前記光ディスク 上に入光ビームを焦点合わせする手段を備え、前記焦点合わせする手段はレンズ を含み、前記レンズは第１方向に前記質量中心から変位させられ；ｄ）前記第１ チャンネルに略平行な第１の線に沿って前記本体に原動力を与える手段を備え、 前記線は前記質量中心に実質上一致するか又は前記第１方向に前記質量中心から 変位させられる；ことを特徴とするアクチュエータ組立体。
2. ２．前記原動力を与える手段は中心を限定しかつ前記本体の回りに巻かれた径方 向コイルを含み、前記コイルの前記中心は前記第１の線と実質上整列している、 請求項１に記載のアクチュエータ組立体。
3. ３．前記本体は前記第１チャンネルの両側に第１と第２の内部磁極空洞部を画成 し、前記原動力を与える手段は第１と第２の定置した内部磁極片、第１と第２の 定置した外部磁極片及び第１と第２の定直した永久磁石を備え、前記第１と第２ の内部磁極片は夫々前記第１と第２の内部磁極空洞部を通して配置され、前記第 １と第２の外部磁極片は夫々前記第１と第２の内部磁極片に接続され、前記第１ と第２の外部磁極片は前記内部磁極空洞部の外側に配置され、前記第１と第２の 永久磁石は前記第１と第２の外部磁極片に接触し、前記第１と第２の外部磁極片 と前記アクチュエータ本体間にあり、かつ前記径方向コイルに対して対称的に配 置される、請求項１に記載のアクチュエータ組立体。
4. ４．前記レールの回りの前記本体の回転を防止する手段を備えた、請求項１に記 載のアクチュエータ組立体。
5. ５．前記回転を防止する手段は前記本体に前記レールの回りの一方向の回転力を 与える手段と、前記回転力に抵抗させる手段を含む、請求項４に記載のアクチュ エータ組立体。
6. ６．前記回転力を与える手段は前記質量中心に対して前記本体に非対称的に配置 した磁石を含む、請求項５に記載のアクチュエータ組立体。
7. ７．前記回転力を与える手段はばね状可撓性ホイルを含む、請求項５に記載のア クチュエータ組立体。
8. ８．前記回転力を与える手段は前記質量中心に対して前記本体に非対称的にアク チュエータ本体上に配置した鉄片を含む、請求項５に記載のアクチュエータ組立 体。
9. ９．前記抵抗する手段は定置した面に接触するスライダ面を含む、請求項５に記 載のアクチュエータ組立体。
10. １０．前記焦点合わせ手段は２つの焦点支持体を備え、前記本体は前記光ビーム を通過させる第２のチャンネルを限定し、前記第１と第２のチャンネルは前記焦 点支持体間にある、請求項１に記載のアクチュエータ組立体。
11. １１．前記焦点合わせ手段は焦点コイルと少なくとも１つの焦点磁石を備え、前 記焦点コイルと前記焦点磁石は前記第１方向とは略反対の第２方向に前記縦の軸 線から変位させられる、請求項１に記載のアクチュエータ組立体。
12. １２．光ディスク上の情報を処理するアクチュエータ組立体において、 ａ）質量中心をもつアクチュエータ本体を備え、前記本体はアクチュエータ組立 体レールに掛合する第１チャンネルと、前記第１チャンネルに平行な第２チャン ネルを限定し；ｂ）前記光ディスク上に入光ビームを焦点合わせする手段を備え 、前記焦点合わせする手段はレンズを含み、前記レンズは前記第２チャンネルに 対して前記第１チャンネルの反対側に配置し、前記焦点合わせする手段は２つの 焦点支持体を含み、前記第１と第２のチャンネルは前記焦点支持体間にあり；ｃ ）前記レールに沿って前記アクチュエータ本体を移動させるため前記第１チャン ネルに略平行に第１の線内で前記アクチュエータ本体に原動力を与える手段を含 み、前記線は前記質量中心と実質上一致し又は前記レンズの方向に前記質量中心 から変位しており、前記本体が前記レールに沿って移動すると、前記第１チャン ネルと前記レール間の接触に関連した摩擦力ベクトルが前記レンズから実質上離 れる方向に前記質量中心から変位し、前記原動力を与える手段は中心を限定しか つ前記コイルの中心が実質上前記第１の線と整列するように前記本体の回りに巻 かれた径方向コイルを含み；ｄ）前記レールの回りの前記本体の回転を防止する 手段を備えた；ことを特徴とするアクチュエータ組立体。
13. １３．前記焦点合わせする手段は焦点コイルと、前記第１チャンネルに対して前 記第２チャンネルの反対側に配置した焦点コイル磁石を含む、請求項１２に記載 のアクチュエータ組立体。
14. １４．前記原動力を与える手段は前記フレームの回りの径方向コイルを含み、前 記第１と第２チャンネルは前記径方向コイルを通過する、請求項１２に記載のア クチュエータ組立体。
15. １５．光ディスクシステムに光ビームを焦点合わせする方法において、 ａ）アクチュエータとレール組立体を備え、前記アクチュエータはアクチュエー タの縦軸線の回りに第１チャンネルを限定すると共に質量中心をもち、前記レー ルは前記第１チャンネルを通過し； ｂ）前記第１チャンネルに略平行に第１の線に沿って中心位置に置かれた前記ア クチュエータに原動力を与え、前記第１の線は前記質量中心と実質上一致し又は 前記質量中心から第１方向に変位させられて前記光ディスクに対して径方向に前 記アクチュエータを位置決めさせるようになし；ｃ）前記第１方向に前記質量中 心から変位させられるレンズを用いて、前記光ディスク上に入光ビームを焦点合 わせさせること；を含むことを特徴とする方法。
16. １６．前記レールに沿う前記アクチュエータの移動に関連する摩擦力ベクトルは 前記質量中心の下にある、請求項１５に記載の方法。
17. １７．前記レールの回りの前記アクチュエータの回転を防止することを含む、請 求項１５に記載の方法。
18. １８．前記回転を防止する工程は前記アクチュエータに前記レールの回りの１方 向の回転力を与え、前記回転力に抵抗させることを含む、請求項１７に記載の方 法。
19. １９．光ディスクシステムにおいて光ビームを焦点合わせする方法において、 ａ）アクチュエータとレール組立体を備え、前記アクチュエータはアクチュエー タの縦軸線の回りに第１チャンネルを限定し、前記レールは前記第１チャンネル を通過し、前記アクチュエータは質量中心をもち、前記レールに沿う前記アクチ ュエータの移動に関連した摩擦力ベクトルは前記質量中心の下にあり； ｂ）前記第１チャンネルに略平行な第１の線に沿って前記アクチュエータに原動 力を与え、前記第１の線は前記質量中心と実質上一致するか又は第１の方向で前 記質量中心から変位させられて、前記光ディスクに対して径方向に前記アクチュ エータを位置決めするようになし； ｃ）前記第１方向に前記質量中心から変位させられるレンズを用いて前記光ディ スクに入光ビームを焦点合わせさせ；ｄ）前記アクチュエータに前記レールの回 りの１方向の回転力を与え、前記レールの回りの前記アクチュエータの回転を防 止するように前記回転力に抵抗させること；を含むことを特徴とする方法。
20. ２０．前記アクチュエータは約３キロヘルツに等しい径方向の伝達周波数帯域幅 をもつ、請求項２２に記載の方法。