JPH0423231A - 光スポット制御装置 - 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】 童栗上勿丼朋分互 本発明は、光ディスク、光磁気ディスク、光カートなど
の光記録媒体に、光スポットを照射して光学的に情報の
読出し、書込みを行なう光記録システムにおける、光ス
ポットの照射位置の制御方法および装置（アクチュエー
タ）に関する。

従】Ｊ１九艦 光記録システムにおいては、光束を対物レンズにより収
束、結像させ、微小径の光スポットとして記録媒体の記
録トラックに光照射することが必要である。例えば、光
ディスク、光磁気ディスクなどの円盤状の記録媒体にあ
っては、ディスクを回転させるとともに、対物レンズを
ディスクのラジアル方向に移動させ、目的とする記録ト
ラック上に光照射する。ランダムアクセスにおいては、
目的とする記録トラックの付近まで高速で粗アクセス駆
動したのち、アドレスを読み取って密アクセスし、記録
トラック上に光ビームをスポット照射する。

しかしながら、記録トラック幅は微小であり、記録トラ
ックの形成精度、記録媒体の装着時の位置精度あるいは
対物レンズの駆動精度などにも限界があることから、単
に機械的に対物レンズを駆動しただけでは、記録トラン
ク上に正確に光束をスポット照射することができない。

そこで、スポット光と記録トラックとの位置ずれをエラ
ー信号として検出し、記録トラック上に光スポットが照
射されるようにトラッキング方向に微調整し、また、記
録トラック上に焦点を結ぶようにフォーカス方向に微調
整することが必要となる。このようなトラッキング制御
方式としては、特公昭６１−２０５８号公報に記載の対
物レンズ駆動装置など種々のものが提案されている。

第８図は従来の光スポット制御装置の可動部を説明する
ための斜視図であり、第９図はこの可動部を嵌合軸６７
に嵌装した状態で示す断面図である。

対物レンズ１３はボビンと呼ばれる保持体６１に支持さ
れ、この保持体６】の周面にはフォーカスコイル２５が
巻回され、また、巻回されたトラッキングコイル２７が
取付けられている。これらコイル２５．２７に信号電流
を流すことにより別体の磁気回路（図示せず）との間に
力が働き、嵌合穴６５により嵌合軸６７に嵌装された保
持体６１が、嵌合軸６７のまわりを回動して、トラッキ
ング方向Ｔｒに対物レンズ１３が駆動され、また、保持
体６１が嵌合軸６７に沿って上下に摺動することにより
、対物レンズ１３がフォーカス方向Ｆｏに駆動される。

このような光スポット制御装置では、重量バランスをと
るために、対物レンズ１３と反対側に同等重量のバラン
サ６３が設けられているが、製作上、嵌合軸６７を中心
として重量アンバランスが生じることは避けられない。

そのため、高速で駆動される粗アクセス時に加わる加速
度によって、保持体６１がトラッキング方向に回動変位
し、密アクセス時に振動を誘発したまま追従動作に入る
ことになり、アクセスタイムを遅らせる原因となる。特
に、重量の大きな対物レンズ１３やバランサ６３が回転
中心である嵌合軸６７から離れた所に位置するため、慣
性モーメントが大きくなり、小さな重量アンバランスで
も対物レンズ１３の揺動につながりやすい。また、バラ
ンサ６３は本来不要なものなので、アクチュエータの軽
量化の点からも使用しないか、軽いものとすることが望
ましい。

さらに、第８図に示したように対物レンズ１３を水平方
向に動かしてトラッキング制御をすると、トラッキング
が取れている場合でも記録媒体からの反射光が平行変位
し、見掛は上のトラッキング誤差が生じるという問題が
あった。第１０Ａ、Ｂ図は、この様子を示す説明図であ
る。

第１０Ａ図は、対物レンズ○、Ｌ、が中立点にあり、入
射光１０１の強度分布の中心が、対物レンズＯ１Ｌ、の
光軸に一致している状態を示している。

光束の強度分布の中心は、一般に光束の中心なので、以
下、光束の強度分布の中心を、単に光束の中心、あるい
は入射光の中心のように呼ぶ。

第１０Ａ図に示した状態では、レーザ光源からの入射光
１０１の中心と、対物レンズ○、Ｌ、により収束されデ
ィスク面で反射される反射光１０３の中心とは一致して
いる。反射光１０３は、ミラＭにより反射され、ビーム
スプリッタＢ、Ｓ、を経て４分割フォトダイオードＰ、
Ｄ、を含む検出系に入射し、エラー信号およびデータ信
号が検知される。反射光１０３は４分割フォトダイオド
Ｐ、Ｄ、の中心に入射し、トラッキングが取れている場
合は、光束中心からの光量分布が等しいことから、４分
割フォトダイオードＰ、Ｄ、上での光量の偏よりは生じ
ない。トラッキングが１〜ランク中心より外れると、光
束中心からの光量分布に偏りが生し、偏位量がエラー信
号として検出される。いま、ディスク偏心等に追従し、
中立点より対物レンズ０．Ｌ、がΔＸ変位し、ディスク
への入射位置（結像位置）を△Ｘだけ移動させたとする
。このとき、入射光の中心１０１は対物レンズ○、Ｌ、
の光軸からΔＸ離れた位置に入射し、入射光の中心１０
１と反射光の中心１０３はΔＬ２＝２・ΔＸだけ平行に
ずれる。そのため、反射光の中心１０３が検出系の４分
割フォトダイオードＰ、Ｄ、に、その分だけ中心から外
れて入射することになり、反射光の光束中心からの光量
分布が等しく、実際には正確にトラッキングが取れ記録
トラック上に結像されているのにも拘らず、あたかもト
ラッキングエラーがあるように検出され、この状態で制
御を行なうと、ディスクの記録トラックの中心よりシフ
トした位置に光スポットが結像してしまう。そこで、こ
の見掛けのトラッキングエラー量をオフセットしないと
、情報の記録・再生品質が低下することになる。

この見掛けのトラッキングエラー量をオフセットする方
法として、特開昭５８−９２２８号公報に、光束を対物
レンズに導き、また、反射光をトラッキングエラー検出
系に導くガルバノミラ−の反射面を、対物レンズの後焦
点に一致させることが提案されている。しかしながら、
対物レンズの後焦点距離は、例えば２〜５１程度と非常
に短かいため、設計上この位置にガルバノミラ−を配置
させることは不可能に近い。

また、特開昭６１−１６０８４１号公報には、光ビーム
が対物レンズの後焦点を常に通過するように。

ミラーとして働く回転プリズムを偏心駆動することが報
告されている。しかし、この方法では装置の大型化が避
けられない。さらに、上記の２つの方法では、光学ヘッ
ドをディスク上で高速アクセスする時に、ミラーの姿勢
を厳密に保持することが難しいという問題があった。

回転により出射光の傾きが変化するというクサビ状プリ
ズムの性質を利用して光束をスキャンすること、あるい
は光束の方位を変化させることについては、米国特許筒
２，９７５，６６８号明細書、同３，２９７，３９５号
明細書、同３，３７８，６８７号明細書、同３．７３６
８４８号明細書、同３，８２７，７８７号明細書、同４
，１１８，１０９号明細書等に記載されている。

しかし、これらは光スポット照射装置における利用を示
唆するものではない。

明が　　しようとする 本発明は、重量アンバランスによる高速アクセス時の対
物レンズの揺動を改善しうる光スポット制御装置を提供
するものである。

本発明は、また、見掛けのトラッキングエラ量の発生を
防止しうる光スポット制御装置を提供するものである。

及凱匁潰戒 本発明の光スポット制御装置は、 記録媒体に光照射する対物レンズと、 対物レンズの前段に回動可能に設けられ、入射した光束
に傾きを与えて出射し、対物レンズへの入射光束の、対
物レンズの光軸に対する傾きを変化させるクサビ状プリ
ズムと、 対物レンズおよびクサビ状プリズムを保持し、対物レン
ズのフォーカス方向に前後動可能に、かつ、クサビ状プ
リズムからの出射光の光軸の傾きを変化させるべく回動
可能に配設された光学系保持体とを具えたことを特徴と
する。

去−ｉ−針 第１図は、本発明で用いられる光学系の原理を示す概念
図である。クサビ状プリズム１５の下面に直角に入射し
た光束の中心１０５ａは、屈折により傾きを与えられて
クサビ状プリズム１５から出射される。この傾きの大き
さは、クサビ状プリズム１５の２つの面の傾きα（第３
図参照）、即ちクサビ角と、クサビ状プリズム１５の屈
折率によって決定される。クサビ状プリズム１５を回転
させると、クサビ状プリズム１５からの出射光の傾きの
方向が変化し、出射光の中心は軌跡１１１として示した
ように回転する。１０５ａ’は、クサビ状プリズムが半
回転して１５′の状態のときの、クサビ状プリズム１５
′から出射する光束の傾き方向を示している。

本発明では、クサビ状プリズム１５を１回転させるので
はなく、微少量回動させてクサビ状プリズム１５による
傾き方向を微少量変化させ、この光束を対物レンズ１３
に導く。今、クサビ状プリズム１５から出射する光束の
中心１０５ａが対物しンズ１３の光軸と一致していたと
し、光束が対物レンズ１３により収束され、記録トラッ
クが形成されたディスク７１上の点７１ａにスポット照
射されていたとし、この状態を中立点とする。この状態
でクサビ状プリズム１５を微少量回動させると、クサビ
状プリズム１５から出射する光束の中心の傾き方向が］
、０５ａ＃；’１０５ａ；；１０５ａ′＃のように変化
し、対物レンズ１３に入射する光束中心の対物レンズ１
３に対する傾きが変化する。そこで、対物レンズ１３に
よるディスク７１上でのスポット照射位置が、７１ｂ；
ｌ：ｊ７１ａ；７１ｃのようにトラッキング方向、即ち
、ディスク７１の直径方向に移動し、目的とする記録ト
ラック上に正確に光スポットを照射することができる。

第２図は、対物レンズ１３に斜め入射することによりト
ラッキング制御することを示す説明図である。入射光１
０５の光束中心１０５ａが対物レンズ１３の光軸１０７
と一致している場合が中立点位置である。クサビ状プリ
ズム１５の回動により、入射光の光束中心が対物レンズ
１３の光軸１０７に対してθだけ傾いて１０５ａ’とな
ると、対物レンズＩ３によるディスク７１上での結像位
置かは、対物レンズ１３の焦点距離をｆとすると、Δｘ
ｊ＋＝ｆＸｔａｎθだけ移動する。

第３図は、本発明の制御装置に用いられる光学系の一例
を示す説明図である。なお、第１図では本発明の原理を
理解しやすいように、クサビ状プリズム１５の回転軸に
対して直交するクサビ状プリズム１５の面から光束を入
射させたが、第３図の光学系では、クサビ状プリズム１
５の回転軸と対物レンズ１３の光軸を平行とすべく、ク
サビ状プリズム１５の傾斜面１５ａから光束を入射させ
ている。記録ディスク７１は、そのラジアル方向に記録
トラックがスパイラル状あるいは同心円状に設けられて
おり、ラジアル方向がトラッキング方向Ｔｒとなる。光
源からの光束１０５が立上げミラー１１により反射され
、対物レンズ１３の光軸１０７に対して傾きをもって、
クサビ状プリズム１５に入射される。１０５ａは光束の
中心を示す。第３図はクサビ状プリズム１５が中立点に
ある場合を示しており、クサビ状プリズム１５に入射し
た光束は、その屈折力により出射方向を変えられ、光束
の中心１０５ａが対物レンズ１３の光軸１０７にほぼ一
致する。ここで、クサビ状プリズム１５を回動させると
、クサビ状プリズム１５によって光束１０５が傾けられ
る方向が微小量変化し、これに伴ない、対物レンズ１３
に入射する光束１０５の傾斜角度が微小量で変化する。

第２図に示したように、対物レンズ１３の光軸と入射光
１０５の中心１０５ａが一致していたとき、入射光１０
５は対物レンズ１３の光軸上でディスク７１にスポット
照射される。入射光が１０５′で示したように対物レン
ズ１３の光軸に対してθだけ傾いて入射すると、ディス
ク７１上のスポット結像位置が、ΔＸだけトラッキング
方向に移動する。このように、入射光１０５の傾きに応
じてスポット結像位置を移動させることができる。よっ
て、クサビ状プリズム１５の回動量を制御することによ
り、対物レンズ１３からのスポット光の照射位置をトラ
ッキング方向（Ｔｒ）に動かし、記録トラックに追従さ
せることができる。このように、トラッキング駆動はク
サビ状プリズム１５の回動のみで行ない、対物レンズ１
３を水平方向に動かす必要がない。

また、第３図に示したように、回動されるクサビ状プリ
ズム１５に入射した光束１０５の中心１０５ａが傾きを
与えられる点Ｐ（以下、傾角発生点と呼ぶ）、即ち、回
転する第１のクサビ状プリズムＩ５の傾斜面１５ａへの
光束中心１０５ａの入射位置と、対物レンズ１３の後焦
点Ｆｂを一致させである。第４図は、この状態でのディ
スクからの反射光の挙動を示す説明図である。いま、光
束の中心＋０５ａが対物レンズＯ，Ｌ、の中心を通り記
録ディスクに入射していたとし、記録トラックに追従さ
せるべくトラッキング制御して、結像位置がΔＸ移動し
たとする。すると、傾角発生点Ｐと後焦点Ｆｂが一致し
ている場合は、原理的に入射光１０１の中心と反射光１
０３の中心とが一致する。よって１反射光１０３は分割
フォトダイオードＰ、Ｄ、の中心に対して強度分布のシ
フトなしに入射し、第１０Ａ、Ｂ図で説明したような見
掛は上のトラッキングエラーは生じなし鳥さらに、対物
レンズを水平移動させず、対物レンズに斜め入射させる
ことにより結像位置をトラッキング方向に移動させる方
式によれば、傾角発生点Ｐと対物レンズの後焦点Ｆｂが
厳密に一致していない場合でも、第１０Ａ、Ｂ図に示し
た対物レンズの水平移動方式よりも、入射光と反射光の
強度中心の移動に起因する見掛けのトラッキングエラー
を小さくできる可能性がある。第５図は、見掛けのトラ
ッキングエラー量を示す説明図である。後焦点Ｆｂと傾
角発生点Ｐが一致していない場合は、ディスク上の結像
位置を中心点からΔＸだけ移動すると、反射光１０３の
中心が、入射光１０１の中心からΔＬ□だけずれる。こ
の量は、後焦点Ｆｂと傾角発生点Ｐとの距離をα、対物
レンズ０．Ｌ、への入射角をθとすると、ΔＬ□＝２Ｑ
−ｔａｎθとして表わされる。第１０Ｂ図のΔＬ２が２
・ΔＸなので、結像位置の移動量ΔＸを３０μｍとする
と、ΔＬ２＝６０μ履となる。これに対し、第５図では
、Ｑ＝１ｍｍ、対物レンズの焦点距離を３＋ａｍとする
と。

θ＝　０．５７’となり、ΔＬ□＝２２μｍと見掛けの
トラッキングエラーを小さく抑えることができる。

もちろん、　１２＝ｏが望ましいが、要求される精度の
範囲で、設計上の自由度を大きく取ることができる。

第６図および第７図は本発明の光スポット制御装置の実
施例を示す図面である。

第６図は、第７図でハウジング２１を取り外した状態で
見た平面図である。

マタ、第７図は、第６図０）ｇＡ−中心ｏ　−Ｂに沿っ
て断面をとり、これを展開した縦断面図である。

ハウジング２１には、円筒状立上り部３１ａおよび周壁
部３１ｂを有する中空軸体が固定されている。中空軸体
３１の周壁部３１ｂには永久磁石３３が取り付けられて
おり、磁気回路を構成する。即ち、対向する円筒状立上
り部３１ａおよび周壁部３１ｂを有する中空軸体３１は
、ヨークとしても機能する。中空軸体３１の円筒状立上
り部３１ａには。

円筒状の光学系保持体２３が嵌合されている。光学系保
持体２３には、対物レンズ１３およびクサビ状プリズム
１５が固定されている。クサビ状プリズム１５は、その
傾角発生点Ｐが、対物レンズ１３の後焦点Ｆｂに位置す
るように配設されている。

光学系保持体２３は５円筒状立上り部３１ａを上下方向
に摺動して、対物レンズ１３のフォーカス方向ＦＯに前
後動することができる。また、第７図中に矢印Ｒで示し
たように、光学系保持体２３は、円筒状立上り部３１ａ
を軸として回転することができる。すなわち、円筒状立
上り部３１ａは、光学系保持体２３の回動および摺動軸
として機能する。円筒状の光学系保持体２３の外周面に
はフォーカスコイル２５が巻回され、また、巻回された
トラッキングコイル２７が固定されている（第８図を併
せて参照）。フォーカスコイル２５に信号電流が供給さ
れると、永久磁石３３と中空軸体３１とから構成される
磁気回路とりニアモータを形成し、信号電流に応じて、
光学系保持体２３がフォーカス方向Ｆｏに駆動され、対
物レンズ１３による結像位置（焦点位置）を常に光デイ
スク７１上となるように制御することができる。

さらに、光学系保持体２３の外周面には２巻回されたト
ラッキングコイル２７が、上下に走る片方のコイル束が
永久磁石３３からの磁束と交差するように、固定されて
いる。このトラッキングコイル２７に信号電流が供給さ
れると、永久磁石３３と中空軸体３１とから構成される
磁気回路と回転モータを形成し、信号電流に応して、光
学系保持体２３が回動する。なお、フォーカスコイル２
５およびトラッキングコイル２７の巻回方式や駆動原理
は、従来のアクチュエータと基本的に同じである（第８
図参照）。

第３図に光学系を示したように、光源からの光束１０５
が立上げミラー１１により反射され、対物レンズ１３の
光軸１０７に対して傾きをもって。

クサビ状プリズム１５に入射される。　１０５ａは光束
の中心を示す。第３図および第７図はクサビ状プリズム
１５が中立点にある場合を示しており、クサビ状プリズ
ム１５に入射した光束は、その屈折力によって方向を変
えられ、光軸１０５ａが光軸１０７に一致する。ここで
、クサビ状プリズム１５を回動させると、クサビ状プリ
ズム１５によって光束１０５の方向が＊ｌＪ＼量変化し
、これに伴ない、対物レンズ１３に入射する光束１０５
の傾斜角度が微小量で変化する。よって、クサビ状プリ
ズム１５の回転角の大きさを制御することにより、対物
レンズ１３からのスポット光の照射位置をトラッキング
方向（Ｔｒ）に動かし、記録トラックに追従させること
ができる。このように、トラッキング駆動はクサビ状プ
リズム１５の回動のみで行ない、対物レンズ１３を水平
方向に動かす必要がない、また、対物レンズエ３の後焦
点Ｆ　ｂに第１のクサビ状プリズム１５の傾角発生点Ｐ
が位置するので、見掛けのトラッキングエラーの発生が
防止される。

結像位置の調整のために対物レンズ１３はフォーカス方
向Ｆｏに前後駆動されるが、対物レンズ１３とクサビ状
プリズム１５が一体的に保持されているので、両者の位
置関係（距離）は変化しない。よって、フォーカス駆動
しても、クサビ状プリズム１５の傾角発生点Ｐが、対物
レンズ１３の後焦点Ｆｂから外れることがない。

また、対物レンズ１３からのスポット光照射の変位はク
サビ状プリズム１５の回動と連動するが、その大きさは
クサビ状プリズムＩ５の回動量よりも小さくすることが
できる。よって、高速アクセス時に、万が一１光スポッ
ト制御装置がトラッキング方向に揺動し、この力でクサ
ビ状プリズム１５が回動しても、その影響は緩和される
。

さらに、対物レンズ１３の光軸上の前段に設けられたク
サビ状プリズム１５を回動してトラッキング制御するこ
とにより、回動軸に対して重量アンバランスが生じにく
い構成となっている。

よって、第８図および第９図に示した従来例と比較して
、高速アクセス時に加わる加速度によって生じる重量ア
ンバランスに基づく揺動を防止でき、また、大きなバラ
ンサも必要としないので、アクチュエータ可動部全体と
しての軽量化にもつながる。また、部品や製造工程上の
バラツキの関係で重量アンバランスを完全に失くせ得な
いのが実情であるが、この場合にも質点が回動軸にほと
んど集中しているため慣性モーメントが小さく、多少の
重量アンバランスがあっても高速アクセス時の揺動を誘
発しにくい。

また、対物レンズ１３と第１のクサビ状プリズム１５と
を一体的に駆動するので、構成がシンプルであり、装置
全体としての軽量化にもつながる。

月１茂り１果 本発明によれば、対物レンズの前段にクサビ状プリズム
を設け、このクサビ状プリズムにより対物レンズに光束
を斜めに入射させて、クサビ状プリズムと対物レンズと
を一体的にを回動させ、対物レンズへの入射光の傾きを
変化させてトラッキング方向の結像位置を制御すること
により、高速トラッキングアクセス時の揺動を防止し、
装置の高速化、軽量化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明で用いられるトラッキン
グ制御方法の原理を示す図面である。 第３図は本発明で用いられる光学系を示す説明図である
。 第４図および第５図は、見掛けのトラッキングエラーを
説明する説明図である。 第６図は本発明の光スポット制御装置の実施例を示す平
面図、第７図は縦断面図である。 第８図は従来例を示す斜視図、第９図はその回動軸への
嵌装状態を示す断面図である。 第１０ＡおよびＢ図は、従来例における見掛けのトラッ
キングエラーを示す説明図である。 １１・・・立上げミラー　　】３・・・対物レンズ１５
・・・クサビ状プリズム　２１・・ハウジング２３・・
・光学系保持体　　２５・・・フォーカスコイル２７・
・トラッキングコイル ３】・・・中空軸体　　　　３３・磁　石６１・・・保
持体　　　　　６３・バランサ６５・・嵌合穴　　　　
　６７・・嵌合軸第 図 第３ 図 第４ 図 第６ 図 〉Ｂ 第７ 図 第８ 図 第１０Ａ図 一一一一一］−−−−−−？λスク ０、Ｌ。 第１０Ｂ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録媒体に光照射する対物レンズと、 対物レンズの前段に回動可能に設けられ、 入射した光束に傾きを与えて出射し、対物レンズへの入
   射光束の、対物レンズの光軸に対する傾きを変化させる
   クサビ状プリズムと、対物レンズおよびクサビ状プリズ
   ムを保持 し、対物レンズのフォーカス方向に前後動可能に、かつ
   、クサビ状プリズムからの出射光の光軸の傾きを変化さ
   せるべく回動可能に配設された光学系保持体とを具えた
   ことを特徴とする光スポット制御装置。 ２、入射した光束の強度中心に対して傾きを与えるクサ
   ビ状プリズムの部位が、対物レンズの後焦点もしくはそ
   の近傍に位置するように、クサビ状プリズムを配設した
   請求項１に記載の光スポット制御装置。