JPH0656663B2 - 光学ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、円盤状の記録媒体（以下、ディスクと称
す。）に光ビームを照射し、情報を記録又は再生する装
置に使用される光学ヘッドに関するものである。

背景技術 従来の光学ヘッドの一例を第１図を用いて説明する。第
１図において、光源１から照射される光ビームは、カッ
プリングレンズ２を介して偏光ビームスプリッタ３及び
１／４波長板４に送られ、光路変換プリズムミラー５に
より９０゜方向転換されて対物レンズ６よりディスク７
の記録面７ａに集光される。記録面７ａより反射された
光ビームは偏光ビームスプリッタ３の反射面から取出さ
れ、光検出器８で検出される。

以上の構成における光学ヘッドの焦点位置及びトラック
位置の追従制御はフォーカスアクチュエータ９及びトラ
ックアクチュエータ１０を用いて行なわれる。具体的に
は上記制御はフォーカスアクチュエータ９により対物レ
ンズ６を焦点調節方向に移動し、トラックアクチュエー
タ１０によりヘッド筐体１１内で一体となった対物レン
ズ６，フォーカスアクチュエータ９，光路変換プリズム
ミラー５及びこれらを支持するトラック可動部筐体１２
をトラッキング方向に移動して行っていた。

しかしながら、前記構成ではトラック可動部筐体１２は
支持部材１３によって光源１から光ビームの方向にのみ
直線的に移動可能なように支持されなければならず、複
雑で精密な機構が必要である。さらに対物レンズ６は前
記光源１の光路の方向に移動している可動部筐体１２上
において、支持部材１４によって該可動部筐体１２の移
動方向とは直角に正確に直線的に移動しなければなら
ず、複雑で精密な機構が必要である。さらにまた、前記
構成においてはアクチュエータ９，１０の駆動方向が互
いに直角で異なっており、また、フォーカスアクチュエ
ータ９と対物レンズ６、及びトラックアクチュエータ１
０とトラック可動部筐体１２のそれぞれの間に支持部材
１４及び１３が介在しているため、組立て調整時の精度
が出にくい問題点がある。さらに、対物レンズ６が可動
部筐体１２、支持部材１３，１４を介して支持されてい
るため、支持部材１４に起因するトラック方向の高次機
構共振が低周波領域で生じ易い等の多くの問題点があっ
た。

従って、本発明は、前述した問題点を除去し、構成が簡
単でしかも共振周波数を高周波領域になし得る優れた光
学ヘッドを提供することを目的とする。

発明の開示 本発明はこの種の光学ヘッドにおいて、第１のリレーレ
ンズと第２のリレーレンズを各々第１と第２の保持体で
固定保持し、しかもこの第１と第２の保持体をディスク
のトラッキング方向のみ移動自在に支持し、トラック位
置のずれおよび焦点位置のずれに関する制御信号に応じ
て第１あるいは第２の保持体をトラッキング方向に駆動
する駆動手段を配置したものである。このことによって
構成が簡単で、しかも共振周波数を高周波領域になし得
る光学ヘッドが得られる。

図面の簡単な説明 第１図は従来の光学ヘッドの一例を示す断面図、第２図
は本発明の光学ヘッドの一実施例を示す一部切欠斜視
図、第３図はトラッキング及び焦点調節制御回路を示す
図、第４図はトラッキング及び焦点調節駆動系を示すブ
ロック線図、第５図は先行補償回路の一例を示す図、第
６図(a)(b)(c)は焦点調節制御のようすを示す説明図、
第７図は本発明の光学ヘッドの他の実施例を示す一部切
欠斜視図である。

発明を実施するための最良の形態 第２図は本発明の光学ヘッドの一実施例を示すもので、
図中、従来例と同一構成部分は同一符号をもって表わ
す。即ち、５は光路変換プリズムミラー、６は対物レン
ズ、１５及び１６は第１及び第２のリレーレンズ、１７
及び１８は第１及び第２の保持体、１９，２０はキャリ
ッジ、２１，２２はコイル、２３はガイドシャフト、２
４はマグネット、２５及び２６はヨークである。

光路変換プリズムミラー５及び対物レンズ６は第１のリ
レーレンズ１５とともに第１の保持体１７に固定的に保
持され、さらにこれらはキャリッジ１９上に取付けられ
ている。キャリッジ１９はその両端に設けられた摺動部
１９ａを介して一対のガイドシャフト２３（但し、図面
では摺動部１９ａ、ガイドシャフト２３とも、一方のみ
を示している。）にその軸方向にのみ移動自在に支持さ
れている。また、第２のリレーレンズ１６は第２の保持
体１８に固定的に保持され、これはキャリッジ２０上に
取付けられている。キャリッジ２０はその両端に設けら
れた摺動部２０ａ（但し、図面では一方のみを示してい
る。）を介して、前記一対のガイドシャフト２３にその
軸方向にのみ移動自在に支持されている。なお、ここで
第１及び第２のリレーレンズ１５及び１６の光軸は互い
に一致し、しかもガイドシャフト２３の軸と平行となる
如く設定されるものとする。

また、キャリッジ１９上に取付けられている保持体１７
の両端には一対のコイル２１が、その軸を前記ガイドシ
ャフト２３の軸に平行になるように取付けられ、また、
キャリッジ２０上に取付けられている保持体１８の両側
には一対のコイル２２が、その軸をガイドシャフト２３
の軸に平行となるように取付けられている。これら一対
のコイル２１並びに２２は、一対のマグネット２４及び
一対のヨーク２５とともに磁気回路を構成する一対のヨ
ーク２６のそれぞれの周囲にわずかな間隔を隔てて配置
される如くなっており、後述する制御回路より供給され
る駆動電流に応じてキャリッジ１９並びに２０をガイド
シャフト２３の軸方向にそれぞれ移動させる。

前記各構成は保持体１７及び１８の移動方向がディスク
のトラッキング方向と一致する如く、図示しないヘッド
筐体内に前記一対のガイドシャフト２３，マグネット２
４，ヨーク２５及び２６を固定して取付けられている。
なお、この際、リレーレンズ１６のリレーレンズ１５と
反対側には従来例と同様な光源，偏光ビームスプリッ
タ，１／４波長板，光検出器等が配置されている。した
がって、光ビームは、リレーレンズ１６及び１５を介し
て光路変換プリズムミラー５に到達し、ここで９０゜方
向転換され、対物レンズ６により集光されてディスクの
記録面（図示せず）に照射される。また、ディスクの記
録面で反射された光ビームは対物レンズ６，光路変換プ
リズムミラー５，リレーレンズ１５及び１６を通って戻
ることになる。

第３図は前記装置のトラッキング及び焦点調節制御回路
を示すもので、図中、２７，２８は受光素子、２９，３
０は増幅器、３１，３２は補償回路、３３は先行補償回
路、３４は加算回路、３５，３６はドライバである。

受光素子２７及び２８は第２図で説明の光検出器８に含
まれるものであって、受光素子２７は光ビームのトラッ
ク位置がずれると、そのずれの量に対応した値並びにず
れの方向に対応した（＋）又は（−）の極性を備えた電
圧を出力し、また、受光素子２８は光ビームの焦点位置
がずれると、そのずれの量に対応した値並びにずれの向
きに対応した（＋）又は（−）の極性を備えた電圧を出
力する。

増幅器２９及び３０は受光素子２７及び２８の出力電圧
をそれぞれ増幅し、また、補償回路３１及び３２は増幅
器２９及び３０の出力電圧に適当な補償を加える。先行
補償回路３３は後述する如く補償回路３１の出力電圧の
一部をその符号を反転して加算回路３４に加える。ま
た、加算回路３４は補償回路３２及び先行補償回路３３
の出力電圧を加算する。また、ドライバ３５及び３６は
前記補償回路３１及び加算回路３４の出力電圧に従って
コイル２１及び２２に駆動電流（制御信号）を供給し、
キャリッジ１９又は２０、即ちリレーレンズ１５又は１
６を移動させ、後述するようにトラック位置及び焦点位
置のずれを補正する。なお、前述した回路は先行補償回
路３３を除いて従来より周知のものである。

第４図は前述した光学ヘッドにおけるトラッキング及び
焦点調節駆動系のブロック線図を示すものである。図
中、Ｇ１は補償回路３１による伝達関数、Ｇ２は補償回
路３２による伝達関数、Gm１はドライバ３５及びコイル
２１による伝達関数、Gm２はドライバ３６及びコイル２
２による伝達関数、Ｈは先行補償回路３３による伝達関
数、ｖ１はトラックの位置を示す電圧値、ｖ２はディス
ク面の位置を示す電圧値、ｘ１はビームのトラッキング
方向の位置を示す電圧値、ｘ２はビームの焦点位置を示
す電圧値、ｅ１は補償回路３１の出力電圧値、ｅ２は補
償回路３２の出力電圧値である。また、符号３７で示す
減算は第１のリレーレンズ１５の移動によるビームの焦
点位置のずれを等価的に示すものである。

第４図に示す駆動系をラプラス変換すると、 Ｇ２Gm２Ｖ２（ｓ）−Ｇ２Gm２Ｘ２（ｓ） −HE1（ｓ）Gm２−Ｘ１（ｓ）＝Ｘ２（ｓ）……(1) となる。これを変形すると、 Ｘ２（ｓ）＝｛Ｇ２Gm２／（１＋Ｇ２Gm２）｝Ｖ２
（ｓ） −｛ＨGm２／（１＋Ｇ２Gm２）｝Ｅ１（ｓ） −｛１／（１＋Ｇ２Gm２）｝Ｘ１（ｓ）……(2) となる。ここで、偏差ε（ｓ）を求めると、 ε（ｓ）＝Ｖ２（ｓ）−Ｘ２（ｓ） ＝｛１／（１＋Ｇ２Gm２）｝Ｖ２（ｓ） ＋｛ＨGm２／（１＋Ｇ２Gm２）｝Ｅ１（ｓ） ＋｛１／（１＋Ｇ２Gm２）｝Ｘ１（ｓ）……(3) となる。

前述した減算３７の影響をなくすためには前記(3)式中
の第２項及び第３項が０となる、即ち ＨGm２Ｅ１（ｓ）＋Ｘ１（ｓ）＝０ ……(4) となるように先行補償回路３３の伝達関数Ｈを設定すれ
ば良い。

Ｘ１（ｓ）＝Gm１Ｅ１（ｓ）の関係から、 ＨGm２Ｅ１（ｓ）＋Gm１Ｅ１（ｓ）＝０ ∴ＨGm２＋Gm１＝０ となるから、伝達関数Ｈが Ｈ＝−Gm１／Gm２ ……(5) の関係を満足するよう設定する。

また、駆動系の構成をさらに分解して Gm１＝Ａ１／Ｍ１Ｓ^２ Gm２＝Ａ２／Ｍ２Ｓ^２ とおく（但し、Ａ１及びＡ２はトラッキング及び焦点調
節駆動系の力定数、Ｍ１及びＭ２はトラッキング及び焦
点調節駆動系の質量）と、 Ｈ＝−（Ａ１／Ｍ１Ｓ^２）（Ａ２／Ｍ２Ｓ^２） ＝−Ｍ２Ａ１／Ｍ１Ａ２ となる。従って、先行補償回路３３として、第５図に示
すような周知のオペアンプの反転増幅回路を用いた場
合、その利得Ａが Ａ＝−Ｒ２／Ｒ１＝−Ｍ２Ａ１／Ｍ１Ａ２ ……
(6) を満足するように抵抗Ｒ１及びＲ２の値を設定する。

このような伝達関数Ｈを設定した先行補償回路３３及び
加算回路３４により、トラッキング制御のために第１の
リレーレンズ１５を移動させたことに基づく焦点位置の
ずれを補償する電圧が焦点調節駆動系のドライバ３６へ
入力され、これによって、時間遅れなく焦点位置のずれ
が補償されることになる。

第６図(a)〜(c)は前記装置における焦点調節制御のよう
すを示すもので、以下、これに沿って動作を説明する。

第６図(a)はディスクの記録面７ａが対物レンズ６から
所定の距離、ここでは対物レンズ６の焦点距離loだけ離
れた位置に存在する場合の光ビームのようすを示す。図
示しない光源等より射出された平行な光ビーム３８はリ
レーレンズ１６で一旦、集束され、リレーレンズ１５で
再度平行な光ビームとなって対物レンズ６に入射し、そ
の焦点位置、即ち記録面７ａ上に集光する。さらに前記
集光した光ビームは記録面７ａで反射され、前記同様に
して対物レンズ６、リレーレンズ１５及び１６を通り、
平行な光ビームとして図示しない光検出器等へ送られ
る。なお、この時、リレーレンズ１５及び１６間の相対
距離lxは該レンズ１５及び１６のそれぞれの焦点距離の
合計となる。

第６図(b)はディスクの記録面７ａが対物レンズ６から
距離loより遠ざかった場合を示す。この場合は受光素子
２８の出力に基づいてドライバ３６よりコイル２２に駆
動電流が供給され、キャリッジ２０、即ちリレーレンズ
１６がリレーレンズ１５へ接近する方向へ移動する。こ
の際、相対距離lxはレンズ１５及び１６の焦点距離の合
計より小さくなるため、平行な光ビーム３８はリレーレ
ンズ１５より少し広がる光ビームとなって対物レンズ６
に入射する。この対物レンズ６により集光位置はその焦
点距離loより遠ざかり、その位置が記録面７ａに到達す
ると、前記駆動電流が供給されなくなって焦点調節が終
了する。

第６図(c)はディスクの記録面７ａが対物レンズ６から
距離loより近づいた場合を示す。この場合は前記同様に
受光素子２８の出力に基づいてドライバ３６よりコイル
２２に前述した場合と逆極性の駆動電流が供給され、リ
レーレンズ１６がリレーレンズ１５から遠ざかる方向へ
移動する。この際、相対距離lxはレンズ１５及び１６の
焦点距離の合計より大きくなるため、平行な光ビーム３
８はリレーレンズ１５より少し狭まる光ビームとなって
対物レンズ６に入射する。この対物レンズ６による集光
位置はその焦点距離loより近づきその位置が記録面７ａ
に到達すると、前記駆動電流が供給されなくなって焦点
調節が終了する。

一方、対物レンズ６による光ビームのトラッキング方向
の集光位置と記録面７ａのトラック位置とがずれると、
その時の受光素子２７の出力に基づいてドライバ３５よ
りコイル２１に駆動電流が供給され、キャリッジ１９、
即ち光路変換プリズムミラー５及び対物レンズ６がトラ
ッキング方向に移動し、従来のものと同様にして前記ず
れが補正される。

この際、前述したように受光素子２７の出力に基づいて
ドライバ３６よりコイル２２に駆動電流が供給され、キ
ャリッジ２０がトラッキング方向に移動するため、キャ
リッジ１９が移動しリレーレンズ１５が移動しても前述
した相対距離lxは変化せず、その時点における対物レン
ズ６と記録面７ａとの距離に対応した値に維持される。

第７図は本発明に係る光学ヘッドの他の実施例を示すも
ので、図中、従来例と同一構成部分は同一符号をもって
表わす。即ち、５は光路変換プリズムミラー、６は対物
レンズ、４０及び４１は第１及び第２のリレーレンズ、
４２及び４３は第１及び第２の保持体、４４及び４５は
第１及び第２のコイル、４６，４７はガイドシャフト、
４８，４９，５０，５１はヨーク、５２，５３はマグネ
ットである。

光路変換プリズムミラー５及び対物レンズ６は第１のリ
レーレンズ４０とともに第１の保持体４２に固定的に保
持されている。保持体４２はその両端に設けられた摺動
部４２ａ及び４２ｂを介して、互いに平行に配置された
一対のガイドシャフト４６及び４７にその軸方向にのみ
移動自在に支持されている。また、第２のリレーレンズ
４１は第２の保持体４３に固定的に保持されている。保
持体４３はその両端に設けられた摺動部４３ａ及び４３
ｂを介して前記一対のガイドシャフト４６及び４７にそ
の軸方向にのみ移動自在に支持されている。なお、ここ
で第１及び第２のリレーレンズ４０及び４１の光軸は互
いに一致し、しかもガイドシャフト４６及び４７の軸と
平行となる如く設定されるものとする。

また、保持体４２の周囲には第１のコイル４４が、その
軸を前記ガイドシャフト４６及び４７の軸と平行とし且
つ前記摺動部42a及び４２ｂをその内部に含むよう取付
けられている。また、保持体４３の周囲には第２のコイ
ル４５が、その軸をガイドシャフト４６及び４７の軸と
平行とし且つ前記摺動部４３ａ及び43bをその内部に含
むよう取付けられている。

前記ガイドシャフト４６はヨーク４８，５０及びマグネ
ット５２とともに−の磁気回路を構成し、また、前記ガ
イドシャフト４７はヨーク４９，５１及びマグネット５
３とともに他の磁気回路を構成するが、前記コイル４４
並びに４５はガイドシャフト４６とヨーク５０との間及
びガイドシャフト４７とヨーク５１との間にわずかな間
隔を隔てて配置される如くなっており、後述する制御回
路より供給される駆動電流に応じて保持体４２並びに４
３をガイドシャフト４６及び４７の軸方向にそれぞれ移
動させる。

前記各構成は保持体４２及び４３の移動方向がディスク
のトラッキング方向と一致する如く、図示しないヘッド
筐体内に前記ガイドシャフト４６，４７、ヨーク４８〜
５１及びマグネット５２，５３を固定して取付けられて
いる。なお、この際、リレーレンズ４１のリレーレンズ
４０と反対側には従来例と同様な光源，偏光ビームスプ
リッタ，１／４波長板，光検出器等が配置されており、
その光ビームがリレーレンズ４１及び４０を介して光路
変換プリズムミラー５に到達し、ここで９０゜方向転換
され、対物レンズ６により集光されてディスクの記録面
（図示せず）に照射され、また、そこで反射された光ビ
ームは同様に対物レンズ６，光路変換プリズムミラー
５，リレーレンズ４０及び４１を通って戻る如くなって
いる。

尚、前記装置のトラッキング制御及び焦点調節制御は第
１の実施例と同様に行なわれる。

産業上の利用可能性 以上説明したように本発明に係る光学ヘッドは、第１及
び第２の保持体とも一方向のみに移動可能であれば良
く、それぞれの支持手段を独立させることができるた
め、その構成が簡単となり、また組立て時の調整等も容
易となる。更に第１及び第２の保持体ともその移動可能
な方向に対応した駆動手段をそれぞれ備えているため、
一方の保持体の移動に伴って他方の保持体が機構的に振
動することがなく、その共振周波数を高くすることがで
きる。さらにまた、第２の保持体は焦点位置のずれに関
する制御信号とともにトラック位置のずれに関する制御
信号に基づい駆動制御するようになしたため、トラッキ
ング制御に基因する焦点位置のずれを時間遅れなく補正
することができる。従って、応答速度の速い光学ヘッド
を提供することができ、産業上の利用可能性は極めて高
いものとなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 正博 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 永田 静男 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−137237（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−147507（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源より射出され、偏光ビームスプリッ
   タ，1/4波長板等を通過した情報記録用又は再生用の光
   ビームをディスクの記録面に照射し、この際、ディスク
   から反射された光ビームを前記1/4波長板、偏光ビーム
   スプリッタ等を介して光検出器で受信し、得られた受信
   信号より光ビームのトラック位置のずれ及び焦点位置の
   ずれに関する制御信号を作成し、これらに基づいて光ビ
   ームのトラッキング制御及び焦点調節制御を行なう光学
   ヘッドにおいて、 対物レンズ，光路変換プリズムミラー及び第１のリレー
   レンズを固定的に保持する第１の保持体と、 第２のリレーレンズを固定的に保持する第２の保持体
   と、 前記第１の保持体並びに第２の保持体をディスクのトラ
   ッキング方向のみに移動自在に支持する支持手段と、 前記保持体を焦点位置のずれに関する制御信号、トラッ
   ク位置のずれに関する制御信号に基づいてトラッキング
   方向に駆動する駆動手段とを設けた ことを特徴とする光学ヘッド。
2. 【請求項２】ガイドシャフトを用いて前記第１の保持体
   並びに第２の保持体をディスクのトラッキング方向のみ
   に移動自在に支持するとともに 該ガイドシャフトをヨークの一部として磁気回路を構成
   したことを特徴とする請求の範囲第１項記載の光学ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】第１の保持体並びに第２の保持体に、その
   軸がガイドシャフトの軸と平行で且つガイドシャフトに
   対する摺動部をその内部に含むようにコイルを設けたこ
   とを特徴とする請求の範囲第２項記載の光学ヘッド。