JPH04341940A - 光ディスクメモリ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ディスクメモリ装置に
関する。更に詳しくは、光ディスクメモリ装置に用いら
れる分離型ヘッドの改良構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は現在用いられている光ディスクメ
モリ装置の概略を示した図である。ディスク１は主軸モ
ーター２にチャッキングされ、一定速度で回転している
。これに対しデータを書き込み・読み出す光ヘッド３は
、ディスクの半径方向に直線的に移動し、レーザースポ
ットをこのディスク上に照射することによって所望の場
所にデータの書き込み、消去、あるいは、読み出しを行
う。この時レーザースポットのディスク上でのフォーカ
シング、トラッキングは対物レンズ４の２次元駆動によ
って行われる。

【０００３】また、図８，９は図７の光ヘッド３を分離
型構造としたもので、対物レンズ４のあるヘッド先端部
のみを移動させる。即ち、固定光学部５から出た光はキ
ャリッジ６に取り付けられたはね上げミラー１１によっ
て上方に光路を変換された後、対物レンズ４によってデ
ィスク１上に集光される。キャリッジ６にはムービング
コイル７が取り付けられており、このコイルの一部は磁
気回路８の隙間内に挿入されている。従って、コイルに
はフレミングの左手の法則に従って水平方向に力が作用
し、キャリッジ６をディスクの半径方向に動かす。キャ
リッジ６の直線運動の規制はスライド軸９と軸受または
ベアリング１０によって行われる。また、この場合フォ
ーカシングは対物レンズ４の上下動で行い、トラッキン
グは固定ヘッド５側のガルバノミラー（図示せず）を振
るか、あるいは、前述の対物レンズ４を水平方向にも動
かし、即ち、対物レンズの２次元駆動を行ない実現する
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような光メモリ装
置用ヘッドではアクセススピードの短縮を目的に、可動
部の重量をゼロに近づけること、また、発生する力を大
にする努力がされているが、可動部重量は完全にはゼロ
にならないし、また、磁気回路の大きさにも制限がある
ので、ヘッドのアクセススピード短縮には限界が出る。 ちなみに、その値は２０ｍｓ程度と予測できる。また、
このような外部メモリ装置はコンピュータの小型・薄型
化、携帯型の普及にともなって、さらに小型・薄型・低
コスト化が求められており、ヘッド部分の構成の改良が
果たす役割は大きい。

【０００５】本発明はこのような要求に対し１）可動部
の重量を少しでも軽減する手段を提供すること、２）装
置の小型・薄型化に寄与できるヘッド構成を提供するこ
と、３）光ヘッドの部品点数を減らし低コスト化を図る
ことをその目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は半導体レーザー
とそのコリメート光学系、ディスク反射光からフォーカ
スエラー信号およびトラックエラー信号を検出するエラ
ー検出光学系、および、データ信号の検出光学系、さら
には、前記半導体レーザーからのコリメート光の方向を
変換し、そのトラッキング方向の微動制御をする可動ミ
ラーからなる光偏向部を有する固定光学系と、この固定
光学系からの光をディスク側にはね上げ、かつ、フォー
カス方向に微動、かつ、ディスクの半径方向に微粗動可
能な非球面ミラーの各部から構成される光ヘッドを有す
ることを特徴とする光ディスクメモリ装置であり、さら
には、 １）非球面ミラーを入射側光軸から見たとき、その反射
面は円形となること、また、 ２）非球面を有するミラー素子の有効径の長さを入射レ
ーザー光の光束径より小さくし、前記ミラー素子をこの
レーザー光束の中で光軸と略垂直方向に移動可能とした
こと、また、 ３）非球面を有するミラー素子の有効径の長さを入射レ
ーザー光の光束径より小さくし、前記ミラー素子をこの
レーザー光束の中で光軸と略垂直方向、および、平行方
向に移動可能としたこと等を他の特徴とする光ディスク
メモリ装置である。

【０００７】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明による光ディスクメモリ装置
の構成を示した概略図である。半導体レーザー１２より
出た光は、コリメーター１３によって平行光に変換され
た後ビームスプリッター１４を透過し、ガルバノミラー
１５に到達する。ガルバノミラー１５は光軸に対しミラ
ー面が回転し、レーザー光を９０度角度変換させると同
時に、トラッキングに必要な光軸の傾き変化を作る。ガ
ルバノで方向変換させられたレーザーは、アフォーカル
レンズ１６を経て非球面ミラー１８に至る。非球面ミラ
ー１８はレーザー光の光路をディスク記録面１９方向に
９０度変換すると同時に、光の絞り込みも同時に行う。 ここでアフォーカルレンズ１６は、光路長の長いヘッド
に対してもガルバノミラー１５で光路を変更された光束
の先端が大きく振れないよう抑圧しつつ、非球面ミラー
１８上で光軸の倒れのみを大きく引き起こす効果がある
。即ち、光の蹴られを最小限に抑えながら非球面ミラー
１８によって集光された光のスポット位置を変化させ、
トラッキングの動作を行う。また、実際の光ディスクメ
モリ装置では、ディスクの記録面１９はディスクの回転
にともない垂直方向に面の振動を起こすため、最小スポ
ット径を得るためには終始このミラーをフォーカス方向
に（図の垂直の矢印方向に）動かし、ベストスポット径
を保たねばならない。そのため本発明はこの非球面ミラ
ーを、直接ディスク面の垂直方向に駆動する構成をとっ
ている。なお、前記アフォーカルレンズ系は設計の精度
要求に従って省略することも可能である。

【０００８】さて、ディスク１９で反射した帰りの光で
あるが、これはもと来た光路をそのままたどって最初の
ビームスプリッター１４に至り、信号検出側に光路を変
換される。信号検出系には他のビームスプリッター２０
があり、ここで光は更にフォーカス・トラックのエラー
信号検出系２１と、データ信号の検出系２２に分割され
る。エラー信号の検出方法には種々のものがある。例え
ばフォーカスエラー信号の検出方法では、非点収差法、
ナイフエッジ法、フーコー法などがある。また、トラッ
クのエラー信号検出では、プッシュプル法、３ビーム法
などがあるが、本発明とは本質的に関係が無いので、こ
こでは名前を列挙するにとどめる。データの検出は光磁
気ディスクでは検光子を設置し、偏光面の回転の方向を
光の強弱に変換し検出する。また、相変化型ディスク、
あるいは、ＲＯＭタイプのディスクではデータの有無に
対応して光の強弱が変化するので、直接フォトダイオー
ドでこの光の変化を検出すればよい。さらには、上記説
明ではフォーカス・トラックの検出系とデータ検出系を
分離していたが、兼用する構成も可能である。

【０００９】本発明は上記各要素より光ヘッドを構成す
るものであるが、特に、ヘッドの高速アクセスに応える
ためにアフォーカルレンズ１６以前を固定光学部とし、
それをドライブのシャーシーに固定し、それ以後の非球
面ミラー１８のみを可動部とした分離型ヘッドを形成す
ることがよい。その場合、可動部は従来例と同様に、即
ち、図８の様にディスクの半径方向に直線運動をするリ
ニアモーター構成とし、非球面ミラー１８をキャリッジ
６に乗せる形とする。従って、装置のトラッキング動作
は高速性を要求される粗動をリニアモーター、精密さを
要求される微動をガルバノミラーが受け持つ２段サーボ
となる。以上の実施例は分離型構成として説明したが、
本発明は上記を一体型ヘッドとしても問題を生じるもの
ではない。

【００１０】（実施例２）本発明の実施例を図２に示す
。３次元的表現では図３の如くなり、反射面が非球面で
あることが特徴である。また、それは光軸を含む断面形
状が非球面である回転体の場合と、Ｘ、Ｙの両方向の断
面が異なった非球面である場合も含まれる。さらには、
ミラーを入射の側から見ると円になる形がよい。これは
光源側のアパーチャーが円形である事もあるが、集光し
たときに余分な光を蹴ってスポットの形状をきれいな円
にする効果がある。集光の様子は図２の点線のようにデ
ィスク基板２４が無ければ、理想的に無収差に近く焦点
２５に光が集まる。ところが、光メモリ装置では基板厚
１．２ｍｍの光ディスク２４を透過した後、記録面１９
に集光せねばならないため、実線のように光は基板の中
を進む間に屈折し、集光位置２６は本来のの焦点２５よ
り後方に移動する。また、前記集光の過程では４５度の
平面ミラーと異なり、図の左右で集光位置に集まる光線
は非対称に基板に入射すると考えられるため、集光スポ
ットに収差も生じることとなる。従って、非球面ミラー
の設計にあたっては、ディスク基板による収差発生の抑
制も考慮した設計が必要である。

【００１１】（実施例３）図４は本発明による非球面ミ
ラーを、分離型ヘッドの先端可動部とする模型図である
。非球面ミラー１８はキャリッジ６の上に乗せられてお
り、水平方向にはリニアモーター（図示せず）の力によ
って高速に移動可能である。また、垂直方向には電磁ま
たは圧電の駆動源２７が設置されており、かつ、ミラー
部は弾性体２８によってキャリッジ６に緩く結合されて
いるので、ディスクの面振れに伴って発生するフォーカ
スの制御信号に従って上下動し、正しくディスク記録面
上に焦点を結ぶ運動をする。この時入射光径は非球面ミ
ラーの瞳より大きく設定することがよい。図５はその理
由を示す図である。即ち、非球面ミラー１８の瞳を入射
光径より大きくとった場合、フォーカシングによってレ
ーザー光束の反射位置が変わると（点線と実線）、図の
ようにディスク基板に入射する光線の角度が変化するの
で、その度にスポットの収差が変化し十分絞れない場合
が発生する。そこでこれを抑えるためには、光束に対し
非球面ミラーが動いても条件の変わらない、（ミラー素
子の有効径）＋（移動量）＜（入射レーザー光束径） の関係が成立する前述の方法が最良ということが理解で
きる。また、先の説明で分かるように非球面で反射され
た光は基板に入射するとき非対称で焦点を結ぼうとする
ため、従来例と同じガルバノミラーによるトラッキング
ではさらに収差を大きく発生する可能性がある。従って
、本発明による分離型ヘッドではリニアモーターのみで
トラッキング制御の全て行うことが理想である。しかし
、それが不可能な場合にはガルバノミラーによるトラッ
キングの精密制御に代わる方法として、図６の如く非球
面ミラーを水平方向にも精密駆動する２次元アクチュエ
ーターを構成すればよいであろう。その１例を図６のボ
イスコイルモーター型のアクチュエーターとして例示し
た。また、この方法は一体型ヘッドに本発明を適用する
場合にも有効となる。

【００１２】（実施例４）非球面として放物線の回転体
を選び、放物面の式を以下のように定義した。

【００１３】

【数１】Ｚ＝．５Ｃ（Ｘ２＋Ｙ２） ミラーとして用いた面は回転軸より外れたオフアクシス
面であり、この時レーザー光束系４ｍｍ，レーザー波長
　　７８０ｎｍ、ディスク基板厚１．２ｍｍ、材質ポリ
カーボネート、ミラー端点からのワーキングディスタン
ス　　１．２８ｍｍ、曲率Ｃ＝０．２９１の条件にて良
好なスポット径を得た。

【００１４】

【発明の効果】以上述べた如く本発明は非球面ミラーを
用いることによって、図９のように従来４５度のはね上
げミラーと対物レンズで行っていたレーザーの９０度方
向転換と絞り込みの機能を、一つの素子で可能としたも
のである。また、上記実施例で放物面を具体例として挙
げたが、非球面の定義はこれに捕らわれるものではなく
、多くのバリエーションが考えられるものである。この
ような非球面ミラーを用いた装置では、装置の薄型・小
型化で著しい効果を有するヘッドの厚さを対物レンズ分
：数ｍｍを減らすと共に、可動部の軽量化によってアク
セススピードのアップとリニアモーターの小型化を同時
に可能とする。また、部品点数も減ったため装置の低コ
スト化も図れる。以上の結果、本発明は特に携帯型パー
ソナルコンピューター用外部メモリーに最適な小型・薄
型・低コストの光メモリドライブを提供するものである
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明による光メモリ装置の構成図である
。

【図２】　　本発明による実施例の原理説明図である。

【図３】　　本発明の実施例の斜視図である。

【図４】　　本発明による分離型ヘッド可動部の実施例
である。

【図５】　　本発明の他の実施例の原理説明図である。

【図６】　　本発明による分離型ヘッド可動部の他の実
施例である。

【図７】　　一体型ヘッドを用いた従来例の模型図であ
る。

【図８】　　分離型ヘッドの従来図である。

【図９】　　分離型ヘッド従来例の可動部断面図である
。

【符号の説明】

１　　光ディスク ２　　スピンドルモーター ３　　光ヘッド ４　　対物レンズ ５　　固定光学系 ６　　キャリッジ ７　　リニアモーターコイル ８　　リニアモーター磁気回路 ９　　スライド軸 １０　　ベアリング １１　　はね上げミラー １２　　半導体レーザー １３　　コリメーターレンズ １４　　ビームスプリッター １５　　ガルバノミラー １６　　アフォーカルレンズ １７　　欠番 １８　　非球面ミラー １９　　ディスク記録面 ２０　　ビームスプリッター ２１　　フォーカス・トラック・エラー検出系２２　　
データ検出系 ２３　　非球面 ２４　　光ディスク基板 ２５　　本来の焦点 ２６　　フォーカス位置 ２７　　電磁または圧電駆動源 ２８　　弾性体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体レーザーとそのコリメート光学
   系、ディスク反射光からフォーカスエラー信号およびト
   ラックエラー信号を検出するエラー検出光学系、および
   、データ信号の検出光学系、さらには、前記半導体レー
   ザーからのコリメート光の方向を変換し、そのトラッキ
   ング方向の微動制御をする可動ミラーからなる光偏向部
   を有する固定光学系と、この固定光学系からの光をディ
   スク側にはね上げ、かつ、フォーカス方向に微動、かつ
   、ディスクの半径方向に微粗動可能な非球面ミラーの各
   部から構成される光ヘッドを有することを特徴とする光
   ディスクメモリ装置。
2. 【請求項２】　　非球面ミラーを入射側光軸から見たと
   き、その反射面は円形となる事を特徴とする請求項１に
   記載の光ディスクメモリ装置。
3. 【請求項３】　　非球面を有するミラー素子の有効径の
   長さを入射レーザー光の光束径より小さくし、前記ミラ
   ー素子をこのレーザー光束の中で光軸と略垂直方向に移
   動可能としたアクチュエーターを備えたことを特徴とす
   る請求項１に記載の光ディスクメモリ装置。
4. 【請求項４】　　非球面を有するミラー素子の有効径の
   長さを入射レーザー光の光束径より小さくし、前記ミラ
   ー素子をこのレーザー光束の中で光軸と略垂直方向、お
   よび、平行方向に移動可能としたアクチュエーターを備
   えたことを特徴とする請求項１に記載の光ディスクメモ
   リ装置。