JPH0756696B2 - 光集束位置制御装置 - Google Patents

光集束位置制御装置

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JPH0756696B2
JPH0756696B2 JP59053842A JP5384284A JPH0756696B2 JP H0756696 B2 JPH0756696 B2 JP H0756696B2 JP 59053842 A JP59053842 A JP 59053842A JP 5384284 A JP5384284 A JP 5384284A JP H0756696 B2 JPH0756696 B2 JP H0756696B2
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focusing
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optical
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Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明は記録媒体にレーザ光等の光ビームを照射するこ
とによって光学的に情報の記録・再生・消去等を行なう
所謂光ディスク装置の光集束位置制御装置に関し、特に
磁性膜を記録媒体としレーザ光等の光ビームを上記記録
媒体に照射することにより情報の記録・再生・消去を行
う光磁気ディスク装置に用いて好適な光集束位置制御装
置に関する。
〈従来技術〉 従来、光ディスク装置においてディスクを作動させる場
合、その回転時に面振れによりディスク上の情報トラッ
ク部が上下方向（即ち光軸方向）に変位した。また、デ
ィスクの回転軸とディスクを回転させるモータ軸との間
の偏心によってディスク上の情報トラック部が、左右方
向（即ちディスク半径方向）に変位した。この為光ビー
ムの光集束位置を上記ディスク上の情報トラックの変位
に追従させ常に情報トラック上に位置するように調整す
るべく、上記光集束位置を光軸方向に位置制御（フォー
カス制御）すると共に、ディスク半径方向に位置制御
（トラッキング制御）していた。
従来の上述した光集束位置を制御する為の機構としてよ
く知られるものは、回転ミラーを用いてトラッキング制
御を行なうと共に対物レンズを電磁気力により上下移動
させてフォーカス制御を行なう機構であったが、上述し
た回転ミラーを用いたトラッキング制御ではディスクに
入射する光ビームが垂直方向から傾くという問題があっ
た。その為近年では対物レンズ自体を電磁気力を用いて
上下左右の二軸方向に駆動して上述したトラッキング制
御及びフォーカス制御を行なう機構装置が種々と提案さ
れている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしこの機構装置においても色々な問題がある。
すなわち、対物レンズを電磁気力により変動させてフォ
ーカス制御とトラッキング制御とを行なう機構装置をそ
のまま光磁気ディスク装置に適用した場合、次の問題点
が発生する。
即ち、この対物レンズを電磁気力により変動させてフォ
ーカス制御とトラッキング制御とを行なう機構装置は永
久磁石の磁界を利用するものである為にディスクの近傍
にまで漏洩磁界が達する。しかるに上記ディスクは磁性
膜を記録媒体としているので上記漏洩磁界が上記磁性膜
に影響を及ぼす場合は次の不都合な事になるのである。
（Ｉ） 光磁気ディスクにレーザを照射し昇温せしめそ
れと同時に外部磁界を付与して情報を記録する際に光集
束位置制御装置からの漏洩磁界がディスクに作用すれば
記録情報の品質の低下を持たらす。
（II） 光磁気ディスクにレーザを照射し磁気光学効果
を利用して情程を再生する場合には、上記光集束位置制
御装置からの漏洩磁界がディスクに作用すれば記録が消
去されてしまう虞れがある。
以上の様な点から光磁気ディスク装置においては光集束
位置制御装置の漏洩磁界がディスクに作用しないように
管理する必要がある。
〈目 的〉 本発明は以上の点に鑑みなされたもので、光集束位置制
御装置の構造に改良を加えることによってその漏洩磁界
のディスクへの作用を減ずることを目的とするものであ
る。
〈実施例〉 以下本発明に係る光集束位置制御装置の実施例を図面を
用いて詳細に説明する。
第１図は光磁気ディスク装置の構造を示す構成説明図で
ある。１はレーザ光２を発射するレーザ光源であり、３
はミラー、４はレーザ光２をディスク記録媒体面に集束
せしめる対物レンズである。５は対物レンズ４を上下左
右に駆動して光集束位置をディスク記録媒体の記録トラ
ック上に追従制御させる光集束位置制御装置であり、６
は以上の光学系を収納する光学ヘッドである。７は情報
の記録，消去時にディスク記録媒体面に磁界を付与する
記録，消去用コイルである。８はディスク記録媒体８′
を内蔵する光磁気ディスク、９は該光磁気ディスクを回
転駆動するモーターである。ここで上記光集束位置制御
装置５によるフォーカス制御、即ち入射レーザの光軸方
向のディスク変位に対する入射レーザビームの集束位置
の微調整は、対物レンズ４を光磁気ディスク８の厚み方
向に移動させることで行なわれ、一方上記光集束位置制
御装置５によるトラッキング制御即ちラジアル方向のデ
ィスク変位に対する入射レーザビームの集束位置の微調
整は対物レンズ４を光磁気ディスク８のラジアル方向に
移動させることで行なわれる。
第２図は上記光集束位置制御装置５の構造を詳細に示し
た側面断面図である。
まず、トラッキング制御装置について説明する。10は対
物レンズ４を収納支持する対物レンズ鏡筒であり、該レ
ンズ鏡筒10は中間支持体11に対しトラッキング方向可動
平行バネ12によって左右方向に可動に設置される。13は
トラッキング用永久磁石、14はトラッキング用ヨークプ
レート、15はトラッキング用ヨークであり、これらは閉
磁路を形成し、中間支持体11に固定的に取り付けられ
る。上記トラッキング用ヨークプレート14とトラッキン
グ用ヨーク15との間にはトラッキング用磁気空隙16が設
けられる。17はトラッキング駆動コイルであり、該トラ
ッキング駆動コイル17は上記トラッキング用磁気空隙16
を横切るように配置されると共にレンズ鏡筒10に固着さ
れる。上記トラッキング駆動コイル17にトラッキング制
御電流を流せば、該コイル17に磁界が発生し、上記トラ
ッキング用永久磁石13の発生する磁界との相互作用によ
ってトラッキング駆動コイル17,レンズ鏡筒10,対物レン
ズ４及びカウンタバランス18はディスク半径方向に変位
する。尚、上記カウンタバランス18はトラッキング可動
部の重心位置にトラッキング駆動力が作用するようにレ
ンズ鏡筒10の下部に固定される部材である。以上の構成
によってトラッキング制御装置が形成される。
次にフォーカス制御装置について説明する。19はフォー
カシング用永久磁石、20はフォーカシング用ヨークプレ
ート、21はフォーカシング用ヨークでありこれらは閉磁
路を形成する。又これらは光集束位置制御装置全体の固
定支持体25に固定的に設置される。上記フォーカシング
用ヨークプレート20とフォーカシング用ヨーク21との間
にはフォーカシング用磁気空隙22が設けられる。23はフ
ォーカス駆動コイルであり、該フォーカス駆動コイル23
は上記フォーカシング用磁気空隙22を横切るように配置
されると共に中間支持体11に固着される。この中間支持
体11は固定支持体25に一方を固着された光軸方向可動平
行バネ24によって上下方向に可動に設置されているの
で、上記フォーカス駆動コイル23にフォーカス制御電流
を流せば上記コイル23に磁界が発生し、上記フォーカシ
ング用永久磁石19の発生する磁界との相互作用によって
中間支持体11によって支えられたトラッキング制御装置
をフォーカス方向に変位せしめる。以上の構成によって
フォーカス制御装置が形成される。
次に対物レンズ鏡筒10のフォーカス制御機構とトラッキ
ング制御機構に基づく運動特性について説明する。
（Ｉ） トラッキング制御機構に基づく運動特性につい
て。
第２図に示される如くトラッキング制御の駆動源は中間
支持体11に固着されたトラッキング用の閉磁路と対物レ
ンズ鏡筒10に固着されたトラッキング駆動コイル17との
間の電磁相互作用である。ここで上記中間支持体11と上
記対物レンズ鏡筒10とは左右方向にのみ可動なトラッキ
ング方向可動弾性体即ちトラッキング方向可動平行バネ
12によって連結されている。以上の構造からトラッキン
グ方向の可動部（対物レンズ4,対物レンズ鏡筒10,トラ
ッキング駆動コイル17等からなる。）の重量をMTとし、
トラッキング方向可動平行バネ12の左右方向のバネ定数
をKTとすると、対物レンズ鏡筒10は左右方向の運動に際
して の共振周波数fT持つ。そして上記電磁相互作用に基づく
トラッキング駆動力FTが付与された時、対物レンズ鏡筒
10のトラッキング方向の変位XTの運動位相遅れは、周波
数をｆ（Hz）とすれば、０＜ｆ＜fTで０゜〜90゜であ
り、fT＜ｆで90゜〜180゜であり、fT≪ｆでは180゜に収
束する。従ってトラッキング目標位置をYTとすればこの
トラッキング目標位置YTへの運動を行なう際のトラッキ
ング駆動力FTの信号の位相を位相進み補償回路によって
進めることによってトラッキング目標位置YTに対するト
ラッキング方向可動部の変位XTの運動位相遅れを180゜
より小さくできる。これにより安定なトラッキング制御
が可能である。
（II） フォーカス制御機構に基づく運動特性につい
て。
第２図に示される如くフォーカス制御の駆動源は固定支
持体25側に固着されたフォーカシング用の閉磁路と、中
間支持体11側に固着されたフォーカシング駆動コイル23
との間の電磁相互作用である。上記固定支持体25と上記
中間支持体11とは上下方向に可動なフォーカス方向可動
弾性体即ち光軸方向可動平行バネ24によって連結されて
いる。以上の構造からフォーカス方向の可動部であるト
ラッキング制御装置の重量をMFとし、光軸方向可動平行
バネ24の上下方向のバネ定数をKFとすれば、トラッキン
グ制御装置の上下方向の運動に際して対物レンズ鏡筒10
は の共振周波数（以下１次共振周波数という）fFを持つ。
一方中間支持体11と対物レンズ鏡筒10とはトラッキング
方向可動平行バネ12によって連結されているが、フォー
カス制御の駆動がなされた時トラッキング方向可動平行
バネ12は若干上下方向に弾性を有する為該方向に移動す
る。この為トラッキング方向可動平行バネ12の上下方向
のバネ定数をKT′とすれば対物レンズ鏡筒10は上下方向
の運動に際して の共振周波数（以下２次共振周波数という）ｆ′Ｆを持
つ。以上の様に対物レンズ鏡筒10の上下方向の運動に際
しては１次共振周波数と２次共振周波数とが存在する。
但し、トラッキング方向可動平行バネ12の上下方向のバ
ネ定数KT′は極めて大きく、KT′≫KFである。従って２
共振周波数ｆ′Ｆは１次共振周波数fFに比べて充分高く
ｆ′Ｆ＞fFである。ここで上記電磁相互作用に基づくフ
ォーカシング駆動力FFが付与された時、対物レンズ鏡筒
10のフォーカス方向の変位XFの運動位相遅れは周波数を
ｆとすれば、０＜ｆ＞fFで０゜〜90゜であり、fF＜ｆ＜
ｆ′Ｆで90゜〜270゜であり、ｆ′Ｆ＜ｆで270゜〜360
゜である。尚フォカシング駆動力FFが付与された時フォ
ーカシング制御信号の周波数帯域において、フォーカシ
ング目標位置YFに向かう対物レンズ鏡筒10の変位XFの運
動位相遅れを180゜より小さくする必要があるが、前述
の如くフォーカシング駆動力FFの信号の位相を進める為
に位相進み補償回路を用いたとしても位相進み量に限界
がある為上記した180゜より大巾に超えない程度にしか
補償できない。従って更に補償を行なう為には２次共振
周波数ｆ′Ｆをフォーカシング制御信号の周波数帯域よ
り十分高く設定するようにすることが必要になる。光デ
ィスク装置においては、その用途によりフォーカシング
制御信号の周波数帯域が大きく異なるが一般には１〜4K
Hzである。この点から２次共振周波数ｆ′Ｆを略7KHz以
上に設定することが適当であることが判明した。
この設定条件を満足せしめる為の機構の設計手法を以下
に述べる。
上記２次共振周波数ｆ′Ｆは前述の如くトラッキング方
向可動平行バネ12の上下方向のバネ定数KT′とトラッキ
ング方向可動部重量MTとによって決定され、バネ定数
KT′を大きくすれば大となり、トラッキング方向可動部
重量MTを小さくすれば大となる。しかし上記トラッキン
グ方向可動部重量MTを小さくする手段は対物レンズ４及
びレンズ鏡筒10の重量を小さくすることに限界がある為
多くは期待できない（通常は0.5g〜10gに設計され
る）。従ってトラッキング方向可動平行バネ12の上下方
向のバネ定数KT′を大きくする事を試みた。トラッキン
グ方向可動平行バネ12のフォーカス方向の長さをxT,厚
さをyTとするとKT′/KT＝（xT/yT）２であることが判明
した。よってトラッキング方向可動平行バネ12の上下方
向のバネ定数KT′を大きくするにはトラッキング方向可
動平行バネ12のフォーカス方向の長さxTを長く、且つ厚
さyTを溝くすればよいことが判る。又、 の関係より、２次共振周波数ｆ′Ｆは である。以上の様な関係からトラッキング方向可動平行
バネ12の厚さyTを20〜50μｍとし、該バネ12の長さXTを
yTの100〜500倍程度に設計すれば充分大きな２次共振周
波数ｆ′Ｆを得ることが判明した。
以上の様にトラッキング方向可動平行バネ12を設計すれ
ばフォーカシング制御信号の周波数帯域においてフォー
カシング目標位置に対する対物レンズ４の変位XFの運動
位相遅れを180゜より小さくすることが可能である。そ
の際位相進み補償回路による補償も用いる事は重要であ
る。
尚実験によれば上記トラッキング方向可動平行バネ12に
厚みが30〜50μｍのベリリウム銅合金を使用したところ
安定したフォーカス制御及びトラッキング制御が可能と
なった。
（III） トラッキング制御機構或いはフォーカス制御
機構におけるダンピング特性向上の為の工夫について。
（Ｉ），（II）において述べた様にトラッキング制御機
構及びフォーカス制御機構を作動させた場合において上
記２種の共振周波数fF,fTが存在する為に、フォーカス
制御方向及びトラッキング制御方向のダイピング特性が
小さい場合に、上記共振周波数fF,fTにおける共振倍率
が大きくなり、フォーカス制御時あるいはトラッキング
制御時に妨害振動が形成される。又上記共振周波数以上
の周波数の入力が加わった時可動部の変位応答の位相遅
れが極めて大きくなりその位相遅れが180゜に近づくた
め光集束位置制御が不安定になる。以上の点からダンピ
ング特性を大きくする為の工夫が必要となり、本発明で
は次の様な工夫を施こしている。
（III−ａ） 第１の工夫構造 第１の工夫構造は光軸方向可動平行バネ及び／又はトラ
ッキング方向可動平行バネの表裏面又は片面にラテック
ス状のダンピング材を塗布する構造である。（金属バネ
に板ゴムを貼るもの等の接着剤によるものはバネが硬化
されバネ定数が高くなるので不利である）。
上記ダンピング材としてはシリコンゴム、ブチルゴム、
シリコンブチルゴム、アクリルエチレンゴム等の粘弾性
体、発泡ポリウレタン等の発泡合成樹脂、シリコングリ
ス等の粘性流体が利用可能である。
（III−ｂ） 第２の工夫構造 第２の工夫構造は第３図に示した如き光軸方向可動平行
バネ24の表面の相対的変位量の大きな部分Ｃのみにダン
ピング材26を貼付した構造である。
同図に示す如く、光軸方向可動平行バネ24は２つの同心
円の間をつなぐ形状を有し４本の腕が夫々端部で接続さ
れた平面板バネが上下１枚づつ配置されてなる。この方
向可動平行バネ24によって中間支持体11は固定支持体25
に対して相対的に上下方向にのみ移動可能である（第２
図参照）。上記光軸方向可動平行バネ24の表面には最も
相対的変位量の大きな部分Ｃにダンピング材26が貼付さ
れ、フォーカス方向のダンピング特性を大きくしてい
る。上記ダンピング材26としてはシリコンゴム、ブチル
ゴム、シリコンブチルゴム、アクリルエチレンゴム等の
粘弾性体、発泡ウレタン等の発泡合成樹脂が利用可能で
ある。
（III−ｃ） 第３の工夫構造 第３の工夫構造は光軸方向可動平行バネ及び／又はトラ
ッキング方向可動平行バネをマンガン銅合金、アルミ鉄
合金、ニッケルチタン合金、マグネシウム合金等の防振
合金にて形成する構造である。
ここで、以上のIII−a,b,cの工夫構造を互いに組み合わ
せることもダンピング特性を更に向上させる為に有益で
ある。
（IV） 本発明に係る光集束位置制御装置を光磁気ディ
スク装置において用いる場合の工夫について。
光集束位置制御装置からの漏洩磁界が光磁気ディスク８
の記録媒体８′に作用しないように次の如き工夫が施さ
れる。
（IV−ａ） フォーカス制御装置における工夫点。
第４図（ａ）に本発明に係る工夫を施したフォーカス制
御装置の一部側面断面の模式図を示し、同図（ｂ）に工
夫を施さないフォーカス制御装置の一部側面断面の模式
図を示す。記号N,Sは夫々Ｎ極,S極を示す。同図（ａ）
に示す様に本発明に係る工夫を施したフォーカス制御装
置ではフォーカシング用磁気空隙22が光磁気ディスクに
近い側に形成されている。この構造によれば光磁気ディ
スクの記録媒体８′に作用する漏洩磁界を小さくでき
る。一方同図（ｂ）の如くフォーカシング用磁気空隙2
2′を光磁気ディスクに遠い側に形成した構造のもので
は光磁気ディスクの記録媒体８′面に作用する漏洩磁界
が大きい。同図（ａ），（ｂ）の矢印はその始点の位置
の漏洩磁界の強さを矢印の長さで、漏洩磁界の方向を矢
印の方向で示している。
（IV−ｂ） トラッキング制御装置における工夫点。
第５図（ａ）に本発明に係る工夫を施したトラッキング
制御装置の一部側面断面の模式図を示し、同図（ｂ）及
び同図（ｃ）に工夫を施さないトラッキング制御装置の
一部側面断面の模式図を示す。同図（ａ）に示す様に本
発明に係る工夫を施したトラッキング制御装置ではトラ
ッキング用永久磁石13が閉磁路の中央に配置されてい
る。この構造によれば光磁気ディスクの記録媒体８′に
作用する漏洩磁界を小さくできる。
一方同図（ｂ）の如くトラッキング用永久磁石13′を閉
磁路の周囲に配置した構造のもの、或いは同図（ｃ）の
如く磁気回路のディスクに面する方向が開磁路になって
いる構造のものではトラッキング用磁気空隙16′,16″
において働く磁界の大きさが同図（ａ）のトラッキング
用磁気空隙16と同等になるように設計した時光磁気ディ
スクの記録媒体８′面に作用する漏洩磁界は非常に大き
い。
（IV−ｃ） トラッキング制御装置の固着位置における
工夫点。
トラッキング制御装置において、トラッキング用磁気空
隙内に働く磁界を大きさを一定に設計する場合、トラッ
キング用磁気空隙の間隔が大きい程漏洩磁界が大きくな
るので、上記トラッキング用磁気空隙の間隔は出来るだ
け狭い方がよい。しかし対物レンズは上下左右の二軸方
向に移動させなければならないことから、例えばトラッ
キング制御用磁気回路及びフォーカス制御用磁気回路の
両方を固定支持体に固着した場合にはトラッキングコイ
ルを上記トラッキング用磁気空隙内において二軸方向に
動かさねばならない為に上記磁気空隙の間隔は広くせざ
るを得ない。しかるに上記磁気空隙の間隔を広くするこ
とは上述した理由で不利である。
この点から、本発明に係る第２図の光集束位置制御装置
ではトラッキング制御用磁気回路が中間支持体11に固着
されている。この構造によればトラッキング駆動コイル
17は上記トラッキング用磁気空隙16内を左右方向にのみ
移動するものであるから、上記磁気空隙16を必要最小限
に狭くでき、従って漏洩磁界を小さくできるものであ
る。
〈効 果〉 以上詳細に説明した本発明によれば、光ディスク装置に
て用いられる光ビームを正しく記録媒体に追随させる光
集束位置制御装置において、光磁気ディスクに対する漏
洩磁界の作用を減少せしめ、光磁気記録情報の品質及び
信頼性の向上を促進し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は光磁気ディスク装置の構造を示す構成説明図、
第２図は本発明に係る光集束位置制御装置の構造を示す
側面断面図、第３図は光軸方向可動平行バネの平面図、
第４図はフォーカス制御装置の一部側面断面の模式図、
第５図はトラッキング制御装置の一部側面断面の模式図
である。 図中、1:レーザ光源、2:レーザ光、3:ミラー、4:対物レ
ンズ、5:光集束位置制御装置、6:光学ヘッド、7:記録，
消去用コイル、8:光磁気ディスク、9:モーター、10:対
物レンズ鏡筒、11:中間支持体、12:トラッキング方向可
動平行バネ、13:トラッキング用永久磁石、14:トラッキ
ング用ヨークプレート、15:トラッキング用ヨーク、16:
トラッキング用磁気空隙、17:トラッキング駆動コイ
ル、18:カウンタバランス、19:フォーカシング用永久磁
石、20:フォーカシング用ヨークプレート、21:フォーカ
シング用ヨーク、22:フォーカシング用磁気空隙、23:フ
ォーカス駆動コイル、24:光軸方向可動平行バネ、25:固
定支持体、26:ダンピング材。
フロントページの続き (72)発明者 出口 敏久 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (72)発明者 山岡 秀嘉 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−175144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−103131（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−77028（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−155638（ＪＰ，Ｕ) 特公 平５−12779（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平５−16091（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】対物レンズ鏡筒をディスクの半径方向に駆
    動するトラッキング制御装置と該トラッキング制御装置
    を入射光光軸方向に駆動するフォーカス制御装置とを備
    えた光集束位置制御装置において、前記フォーカス制御
    装置が、閉磁路を形成するフォーカシング用永久磁石
    と、フォーカシング用ヨークプレートと、フォーカシン
    グ用ヨークとを有すると共に、前記フォーカシング用ヨ
    ークプレートと前記フォーカシング用ヨークとの間に形
    成されるフォーカシング用磁気空隙を横切るように配置
    されるフォーカス駆動コイルを有し、前記フォーカシン
    グ用磁気空隙が前記閉磁路の磁性膜からなる記録媒体に
    近い側に形成されると共に、 前記トラッキング制御装置が、閉磁路を形成するトラッ
    キング用永久磁石と、トラッキング用ヨークプレート
    と、トラッキング用ヨークとを有すると共に、前記トラ
    ッキング用ヨークプレートと前記トラッキング用ヨーク
    との間に形成されるトラッキング用磁気空隙を横切るよ
    うに配置されるトラッキング駆動コイルを有し、前記ト
    ラッキング用ヨークと前記トラッキング用ヨークプレー
    トとが前記トラッキング用永久磁石を中心とした対称形
    状となるように前記閉磁路の中央に前記トラッキング用
    永久磁石が配置されてなることを特徴とする光集束位置
    制御装置。
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