JPH04188439A - 光ディスク用光学ヘッド装置 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、情報を光学的に記録又は再生する光ディスク
用光学ヘッド装置に係り、特に、高速のシーク動作が可
能であり、且つ、ドライブの姿勢差や外部からの振動衝
撃に対しても、安定して制御可能なスイングアーム方式
の光ディスク用光学ヘッド装置に関するものである。

【従来の技術】

情報を光学的に記録又は再生するための光ディスクは、
ディスクの傷心量が数百μｆと大きいために、光学トラ
ックへの追従を目的とするトラックアクチュエータだけ
でトラックを追従させようとすると、光軸がずれ、オフ
セット発生の原因となる。これを防ぐために、トラック
アクチュエータ全体を光ディスクのラジアル方向に動か
す粗動モータを設けることで、ディスク偏心等の変動量
が大きく、且つ周波数の低い成分を取り除くことができ
、安定にトラッキングサーボをかけることができる。又
、光ディスクに必要不可欠なシーク動作は、この粗動モ
ータを動かすことで行うことかできる。 このような構成を採用した従来の光ディスク用光学ヘッ
ド装置としては、次の４種の方式が一般的に知られてい
る（尾上守夫監修「光ディスク技術」第３版、ラジオ技
術社１３３頁参照）。 ■リニア方式光ピックアップ全体移動方式■スイングア
ーム方式光ピックアップ全体移動方式 ■リニア方式アクチュエータ／光学系分離方式■スイン
グアーム方式アクチュエータ／光学系分離方式 ■のリニア方式光ピツクアップ全体移動方式は、ディス
クに集光するフォーカシング動作用対物し′ンズアクチ
ュエータ部と、レーザ出射系と信号検出系とからなる光
学系が一体となった光学ヘッド全体を、直線ガイド上で
直線駆動して、シーク動作や偏心補正を行う方式であり
、最も一般的な方式である。 ■のスイングアーム方式光ピツクアップ全体移動方式は
、■の直線駆動の代わりに、光学へ・ンド全体を、−軸
を中心に回転駆動するようにした、いわゆるハードディ
スクで使用されて０るスイングアーム方式である。この
方式は、回転軸を中心にバランスを取れば、ドライブの
姿勢差や外部からの振動、衝撃の影響を受は難いという
特徴を有する。この方式においては、アクチュエータ部
は、フォーカシング動作のみを行い、トラ・ノキングと
シーク動作はスイングアームで兼用する方法が一般的で
ある。その理由は、トラッキングアクチュエータを設け
ると、アクチュエータ内で更にノくランスを取る必要が
あり、構造が複雑になるためである。 ■のリニア方式アクチュエータ／光学系分離方式の従来
例を第１０図に示す、この方式は、光ディスク（図示省
略）と向き合う対物レンズ１０のフォーカシング用アク
チュエータ１２と、レーザ出射系及び信号検出系からな
る固定光学系３０力（分離されており、対物レンズアク
チュエータ部１２を固定したキャリッジ１４のみが、固
定光学系３０から出射される光ビーム３２と同じ矢印Ａ
方向に直線駆動される方式である。第９図において、１
６は、キャリッジ１４の摺動ガイド、１８はベアリング
、２ＯＡ、２０Ｂは、キャリッジ１４を直線的に駆動す
るための、１対の駆動コイル、２２Ａ、２２Ｂは同じく
ヨークである。 このアクチュエータ／光学系分離方式は、■の全体移動
方式に比べて、キャリッジ１４の重量が軽くできるため
、シーク時間が短くできるという特徴を有する。又、ト
ラッキングアクチュエータを備えた場合は、アクチュエ
ータ部の可動部の重量は軽量であるため、近接トラック
のシークは高速に行えるという特徴を有する。　　　　
−■のスイングアーム方式アクチュエータ／光学系分離
方式の従来例を第１１図に示す、この方式は、光ディス
ク８と対向される対物レンズ１０のフォーカシング用ア
クチュエータ部１２と固定光学系３０が分離され、アク
チュエータ部１２だけがスイングアーム２４上にあるも
ので、可動部の軽量化が図れるという特徴を有する。第
１１図において、０−０′は、スイングアーム２４の回
転中心軸、２６は、該スイングアーム２４を回動するた
めの駆動コイル、２８は同じくヨーク、３７．３８は、
スイングアーム２４に内蔵された反射プリズムである。 この方式においても、■の光ピツクアップ全体移動方式
と同様に、スイングアーム２４でトラッキングとシーク
を行うのが一般的である。

【発明が解決しようとする課！！］ しかしながら、■、■の光ピツクアップ全体移動方式に
おいては、可動部重量か重くなるために、光ディスク装
置として重要なシーク時間を短くするためには、粗動モ
ータの消費電力か大きくなるという問題点を有していた
。 これに対して、■の方式は、シーク時間は短くなるが、
スイングアームのように支持軸を中心にバランスが取ら
れていないため、ドライブの姿勢差や外部振動、衝撃に
弱いという問題点を有していな。 一方、■の方式は、■の方式に比べてスイングアームの
慣性が少なくなるものの、スイングアーム全体でトラッ
キングをかけるために、スイングアームの重量を軽量に
維持したままで、トラッキングの帯域まで剛性を高める
必要があり、可能であったとしても、軽量で剛性の高い
高価な材料を用いる必要があるという問題点を有してい
た。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、高速のシーク動作が可能であり、且つ、ドライブ
の姿勢差や外部からの振動衝撃に対しても安定して制御
可能な、スイングアーム方式の光ディスク用光学ヘッド
装置を提供することを目的とする。 【課題を達成するための手段】 本発明は、固定光学系の光源で発生された光ビームを、
光ディスクのラジアル方向のシーク動作を行うための可
動スイングアームを介して光ディスクに照射し、該光デ
ィスクで反射された、情報を含む光ビームを、再び前記
スイングアームを介して固定光学系の光電変換器に導く
ようにされた分離型スイングアーム方式の光ディスク用
光学ヘッド装置において、前記スイングアームのビーム
往復光路中に配設された、該スイングアームの回動とは
独立して同じ方向に回動可能な可動反射手段と、該反射
手段を、前記スイングアームの駆動とは独立して駆動す
るための手段とを設けるようにして、前記目的を達成し
たものである。 又、前記反射手段で反射しな光ビームの光軸と、前記ス
イングアームの基準光軸とのずれを検出する光軸すれ検
出器を設けるようにしたものである。 （作用］ 本発明においては、分離型スイングアーム方式の光ディ
スク用光学ヘッド装置において、スイングアームのビー
ム往復光路中に、該スイングアームの回動とは独立して
同じ方向に回動可能な可動反射手段を設け、該反射手段
を、前記スイングアームの駆動とは独立して駆動するよ
うにしている。 この可動反射手段は、スイングアームに比べて小型にな
るため、その慣性は、スイングアームの慣性と比べて十
分小さくすることが可能であり、同時に小型の可動反射
手段の剛性は、スイングアームの剛性より高くすること
も容易である。従って、反射手段を回動することにより
、対物レンズ等への入射角度が変化して、光ディスク上
でのスポットの位置がラジアル方向に移動することを利
用すれば、光ディスクのラジアル方向の高い周波数成分
の変動は、反射手段の回動によって追従させることがで
き、スイングアーム自体は、ディスク信心等の低い周波
数成分の変動に追従すればよくなる。従って、スイング
アーム自体の剛性を、従来のようにトラッキングの帯域
まで上げる必要がなくなる。又、近接トラックのシーク
も、反射手段の回動を利用すれば、スイングアーム全体
を動かす方式に比べて高速でシークを行うことが可能と
なる。更に、反射手段もスイングアームと同櫟に、回転
軸を中心にバランスを取ることによって、ドライブの姿
勢差や、外部からの振動、衝撃に強くすることが可能と
なる。 又、前記反射手段で反射した光ビームの光軸と、前記ス
イングアームの基準光軸とのずれを検出する光軸ずれ検
圧器を設け、該光軸すれ検出器の出力に基づいて、前記
２つの光軸か略一致するようにスイングアームを回動す
るようにしな場合には、高価な角度エンコーダを用いる
ことなく、簡単な構成で前記２つの光軸を一致させるこ
とができる。

【実施例】

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。 第１図は、本発明の第１実施例を示す斜視図、第２図は
、該第１実施例の光路を模式的に示す略示断面図である
。 この第１実施例は、第２図に示す如く、半導体レーザＬ
Ｄから出射した光ビームを平行ビーム３４に変換するコ
リメータレンズ３２と、該平行ビーム３４を光ディスク
８上の微小スポットに集光する対物レンズ１０と、前記
光ディスク８がら反射した情報を含んだビームを電気信
号に変換する光電変換器ＰＤを有し、前記半導体レーザ
ＬＤ及びコリメータレンズ３２を含む第１の光学系及び
前記光電変換器ＰＤ及びその集光レンズ３６が固定光学
系３０として、前記対物レンズ１０を含む第２の光学系
と分離され、前記対物レンズ１０及びそのフォーカシン
グ用アクチュエータ部１２が、回転軸０〜０′を中心に
回動するスイングアーム２４に配設され、該スイングア
ーム２４の一端に固定された駆動コイル２６、及びこの
駆動コイル２６と共働するヨーク２８によって、該スイ
ングアーム２４を回動することにより、前記光ディスク
８のラジアル方向のシーク動作を行う分離スイングアー
ム方式の光ディスク用光学ヘッド装置において、前記ス
イングアーム２４の回転軸Ｏ−０′上のビーム往復光路
中に、該スイングアーム２４の回動とは独立して同じ方
向に回動可能な可動反射ミラー５０を設け、更に、該反
射ミラー　５０を、前記駆動コイル２６及びヨーク２８
によるスイングアーム２４の駆動とは独立して駆動する
ための、駆動コイル５２及びヨーク５４を設けたもので
ある。 第２図において、４０は、光ディスク８への入射ビーム
と光ディスク８からの反射ビームを分離するためのビー
ムスプリッタ、４１は、フォーカス誤差信号を検出する
ための光学素子で、例えばフーコープリズムやシリンド
リカルレンズ等である。 更に、前記スイングアーム２４内の平行ビーム３５の光
路の両脇には、第３図に示す如く、反射ミラー５０で反
射した光ビーム３５の光軸と、前記スイングアーム２４
の基準光＠（対物レンズ１０の光軸）とのずれを検出す
る１対の光電変換器５２Ａ、５２Ｂからなる光軸ずれ検
出器か設けられている。 以下実施例の作用を説明する。 半導体レーザＬＤにより出射され、コリメータレンズ３
２によって平行化されたビームは−、ビームスプリッタ
４０を経て平行ビーム３４として固定光学系３０から出
射される。この平行ビーム３４は、反射ミラー５０で反
射され、更に反射プリズム３８で反射された後、対物レ
ンズ１０により光ディスク８の表面に微小スポットを形
成する。 この際、対物レンズアクチュエータ部１２によって、微
小スポットが光ディスク８の表面上に集束するように対
物レンズ１０のフォーカスがｍ整される（なお、フォー
カシングの原理については、前出「光ディスク技術」第
３版の７９頁以降参照）光ディスク８のラジアル方向の
シーク動作に際しては、前記スイングアーム２４の一端
に取り付けられた駆動コイル２６に電流を流すことで、
スィングアーム２４全体を回転駆動する。一方、トラッ
キング動作等の高い周波数成分の動きに対しては、前記
反射ミラー５０の裏面に取り付けられた駆動コイル５２
に電流を流すことで、反射ミラー５０を単体で回転駆動
する。ここで、反射ミラー５０を回転すれば、固定光学
系３０から゛出射した平行ビーム３４の反射角度が変化
する。 光ディスク８上に微小スポットを集光するためには、反
射ミラー５０とスイングアーム２４を制御して、固定光
学系３０から出射する平行ビーム３４の光軸と、対物レ
ンズ１０の光軸をおおよそ一致させる必要がある。 即ち、第２図に示す如く、反射ミラー５０が実線で示し
た初期位置から角度θだけ回転すると、該反射ミラー５
０によって反射された平行ビーム３５は、角度２θだけ
変化する。従って、対物レンズ１０の光軸とこの反射後
の平行ビーム３５の光軸を一致させるためには、スイン
グアーム２４を同方向に２θ回転すればよい、このよう
な反射ミラー５０とスイングアーム２４の角度制御を正
確に行う場合には、それぞれに角度エンコーダを取り付
けて制御することも可能であるが、８１楕が複雑になり
、可動部が大きくなる。そこで、本実施例においては、
前記光電変換器５２Ａ、５２Ｂを、スイングアーム２４
の平行ビーム３５の光路の両側に設けて、光軸ずれ検出
器とし、この信号を利用して、回転制御サーボ系を構成
することにより、新たに付加する部品も少なく、簡単に
光軸を一致させることができるようにしている。 即ち、光電変換器５２Ａ、５２Ｂは、平行ビーム３５の
一部周辺部を検出し、対物レンズ１０のアパーチャ径よ
り十分大きく間隔が空けられている。従って、光軸ずれ
かない場合には、平行ビーム３５は第３図に実線で示す
位置にあり、光電変換器５２Ａ、５２Ｂに入る光量は同
じで、両者の出力の差として得られる光軸ずれ誤差信号
はＯである（第４図参照）、これに対して、光軸ずれが
発生し、平行ビーム３５が第３図に破線で示す位置３５
−になると、光電変換ａ５２Ａに入射する光量より光電
変換器５２Ｂに入射する光量の方が大きくなり、例えば
光軸ずれ誤差信号が負の値をとる。同様に、逆の方向に
ずれた場合には、正の値をとる。従って、光軸ずれ角度
が変化したときの光軸ずれ誤差信号は、第４図に示す如
くとなるので、この先軸ずれ誤差信号を常にＯとするよ
うに、スイングアーム２４をｏ　ｔ　ＩＩ　ｍすれば一
１平行ビーム３５の光軸は対物レンズ１０の光軸と一致
するように保たれる。 第５図は、反射ミラー５０を制御するための回路ブロッ
クを示したもので、光電変換器５２Ａ、５２Ｂの出力の
差をとる差動アンプ６０と、該差動アンプ６０出力の光
軸ずれ誤差信号を、スイングアーム２４が応答可能な比
較的小さな増幅率ｋａで増幅するための増幅器６２と、
サーボの遅れに対応する位相補償を行うための位相補償
器６４と、該位相補償器６４の出力に応じて、前記スイ
ングアーム２４の駆動コイル２６に駆動電流を流すドラ
イバ回路６６とから構成されている。この回路により、
光軸ずれ検出器５２Ａ、５２Ｂの出力を差動アンプ６０
に入力して、両者の差（光軸すれ誤差信号）をとる、こ
の光軸ずれ誤差信号を増幅器６２で増幅し、更に位相補
償器６４で適当な位相補償を行った後、ドライバ回路６
６でスイングアーム２４の駆動コイル２６に流し、スイ
ングアーム２４を回転駆動すれば、反射ビーム３５の光
軸と対物レンズ１０の光軸を常に一致させるようなサー
ボ系となる（以後、これを光軸一致サーボ系と呼ぶ）。 次に、本実施例におけるトラッキングとシータ方法につ
いて説明する。 第６図は、反射ミラー５０を微小回転したとき、光ディ
スク８上でスポット位置が変化することを模式的に表わ
しな図である。簡単のため、反射プリズムは省略しであ
る６反射ミラー５ｏが微小角回転して対物レンズ１０へ
の入射角かωとなったとすると、光ディスク８上でのス
ポット移動距離ｙは、対物レンズ１０の焦点距離をｆと
すると、ｙ＝ｆ−ｔａｎωの関係がある。このことを利
用すれば、反射ミラー５０を回転することで、スポット
をラジアル方向に移動させ、ディスク８上のトラックに
追従させることが可能となる。即ち、第５図において、
トラッキング／シーク切換スイッチ７４は閉じており、
シーク制御信号は入力されていないとものすると、固定
光学系３ｏがら得られるトラッキングエラー信号を比較
的大きな増幅率ｋｂに設定された増幅器７０で増幅し、
サーボ系の遅れに対応して位相補償器７２で適当な位相
補償をした後、スイッチ７４、加算器７６を経て、ドラ
イブ回路７８により反射ミラー５０の駆動コイル５２に
駆動電流を流して、反射ミラー５ｏを回転駆動すれば、
スポットはディスク上のトラックに追従する（このトラ
ッキングエラー信号の検出原理については、前出「光デ
ィスク技術」第３版の８５頁以降を参照）。 更に、前記光学一致サーボ系と併用すれは、ディスクの
大きな偏心量にも追従することができる。 大きな変動量に追従させるということは、第６図におい
て、ｙを大きく移動させることであるが、ｙが大きくな
ると対物レンズ１ｏへの入射角のも大きくなり、光軸ず
れが発生する。従って、これを光軸ずれ検出器５２Ａ、
５２Ｂが検出して、光軸一致サーボ系は、光軸ずれが減
少する方向にスイングアーム２４が回転するように制御
する。即ち、ディスクの債心等の数百μｌと大きく、且
つ周波数の低い成分は、スイングアームによる光軸一致
サーボ系で圧縮され、残りの微小偏位−を反射ミラーに
よるトラッキングサーボ系が追従すればよいことになる
９反射ミラーの回転部分は、スイングアーム２４に比べ
て小型であるため、数ＫＨ２といったトラッキングの帯
域までその剛性を高めることが容易である。このように
、２つの独立した系でサーボ系を構成することによって
、スイングアームの機械的特性を、前記従来例■のよう
に、トラッキングの帯域まで延ばす必要がなくなる。 次に、本実施例のシータ方法について説明する。 第５図において、スイッチ７４をオフとして、適当な加
速減速信号をシーク信号として加算器７６に入力すると
、反射ミラー５０が回転し、スイングアーム２４が光軸
一致サーボにより同方向に回転する。その結果、対物レ
ンズ１０か光ディスク８のラジアル方向に移動するので
、これによりシーク動作を行うことができる。従来例■
では、近接トラックのシークでもスイングアーム全体を
回転しなければならないが、本発明では、対物レンズ１
０の像高特性が許される範囲内では、−スイングアーム
２４を回転させることなく、反射ミラー５０のみを回転
させてスポット移動させることができるので、スイング
アーム２４と比較して反射ミラー５０の慣性が少ない分
だけ、より高速にシーク動作を行うことができる。 又、回転軸ｏ−ｏ′に対して、反射ミラー５０とスイン
グアーム２４のバランスをとることにより、ドライブの
姿勢差に影響されず、且つ外部からの振動、衝撃に対し
ても安定な光ディスクヘッド装置が実現できる。 なお、前記実施例では、光軸すれ検出器が、スイングア
ーム２４上の平行ビーム３５の光路の両脇に設けられた
１対の光電変換器５２Ａ、５２Ｂで構成されていたが、
光軸ずれ検出器の構成はこれに限定されない。 例えば、第７図に示す第２実施例のように、前記光電変
換器５２Ａ、５２Ｂの位置には反射ミラー８０Ａ、８０
Ｂを配置し、可動反射ミラー５０によって反射されて光
電変換器ＰＤの方向に戻った光を、該光電変換器ＰＤの
両脇に配置した光軸ずれ検出用の光電変換器５２Ａ、５
２Ｂにより検出してもよい。 この第２実施例においては、スイングアーム２４上に配
線か必要な光軸ずれ検出用の光電変換器５２Ａ、５２Ｂ
を設ける必要かないので、可動部の配線か不要となり、
配線が容易となる。 又は、第８図に示す第３実施例のように、平行ビーム３
５の光軸と対物レンズ１０の光軸が大幅にすれると、固
定光学系３０に戻るビーム３４の周辺部がけられるため
、これを固定光学系３０の内部に設けた２分割デテクタ
８４で差動検出してもよい。即ち、光軸ずれが発生した
場合には、反射ビーム３４の強度分布が、例えば第９図
（Ａ）又は第９図（Ｂ）に示す如くとなり、その一部が
けられて左右非対称となるので、これを２分割デテクタ
８４で検出することによって、光軸ずれの発生及びその
方向を知ることができる。なお、２分割デテクタ８４は
、前記光電変換器ＰＤと一体として、該２分割デテクタ
８４の各分割部の出力の和を光情報信号としているよう
にしてもよい。 後者の場合には、構成か非常に簡略である。 なお、前記実施例においては、いずれも反射手段として
反射ミラー５０が設けられていたが、可動反射手段の構
成はこれに限定されず、例えば反射プリズムを使用する
ことも可能である。 なお、前記実施例においては、簡単な構成の光軸ずれ検
出器が設けられていたが、光軸ずれに合せてスイングア
ーム２４を回動するための構成はこれに限定されず、反
射ミラー５０の角度を検出する角度エンコータを設けて
、該反射ミラーの角度に対して、スイングアーム２４の
角度が２倍となるように、該スイングアームに設けた角
度エンコーダにより、その角度をフィードフォワード制
御することも可能である。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、光ディスクのラジ
アル方向の高い周波数成分の変動は、反射手段の回動で
追従させ、低い周波数成分の変動は、スイングアームで
追従させることができるので、近接トラックのシークを
高速に行うことができる。又、回転中心軸に対して、前
記反射手段のバランスをとることにより、ドライブの姿
勢差や。 外部からの振動や衝撃の影響を受けることがない等の優
れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の全体構成を、一部を切
欠いて示す斜視図、 第２図は、前記第１実施例の光路の詳細を示す光路図、 第３図は、前記第１実施例における光軸ずれ検出器の配
置を示す、第２のＩＩＩ−ＨＪ線に沿う断面図、 第４図は、前記光軸ずれ検出器の出力信号の例を示す線
区、 第５図は、前記第１実施例における制御回路の構成を示
す回路図、 第６図は、前記第１実施例の動作を説明するための光路
図、 第７図は、本発明の第２実施例における光電変換器の構
成を示す光路図、 第８図は、同じく第３実施例における光軸ずれ検出器の
構成を示す光路図、 第９図は、該第３実施例の動作を説明するための線図、 第１０図は、従来のリニア方式アクチュエータ／光学系
分離方式の光学ヘッドを示す斜視図、第１１図は、従来
のスイングアーム方式アクチュエータ／光学分離方式の
光学ヘッドを示す斜視図である。 ８・・・光ディスク、　　　　１０・・・対物レンズ、
２４・・・スイングアーム、２６．５２・・・駆動コイ
ル、２８．５４・・・ヨーク、　３０・・・固定光学系
、ＬＤ・・・半導体レーザ、　３４．３５・・・平行ビ
ーム、５０・・・可動反射ミラー、 ５２Ａ、５２Ｂ、８２Ａ、８２Ｂ・・・光電変換器（光
軸ずれ検出器）、 ＰＤ・・・光電変換器、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定光学系の光源で発生された光ビームを、光デ
   ィスクのラジアル方向のシーク動作を行うための可動ス
   イングアームを介して光ディスクに照射し、該光ディス
   クで反射された、情報を含む光ビームを、再び前記スイ
   ングアームを介して固定光学系の光電変換器に導くよう
   にされた分離型スイングアーム方式の光ディスク用光学
   ヘッド装置において、前記スイングアームのビーム往復
   光路中に配設された、該スイングアームの回動とは独立
   して同じ方向に回動可能な可動反射手段と、 該反射手段を、前記スイングアームの駆動とは独立して
   駆動するための手段とを設けたことを特徴とする光ディ
   スク用光学ヘッド装置。
2. （２）請求項１において、前記反射手段で反射した光ビ
   ームの光軸と、前記スイングアームの基準光軸とのずれ
   を検出する光軸ずれ検出器を設けたことを特徴とする光
   ディスク用光学ヘッド装置。