JPS62107441A - 光学ヘツド - 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、光ディスク装置における光学へンドに関する
ものである。

（従来の技術） 光ディスク装置は、計算機等の指令によって光ディスク
上に情報を記録し、また記録されている情報を読取って
再生する装置であり、円板状の光ディスクを回転させる
駆動装置、光学ヘッド、及びこれらの制御装置等で構成
されている。

一般に、この種の光ディスク装置においては、半導体レ
ーザ等のレーザ光ビームを光ディスク上に収束させ、微
細なトラック（例えば、間隔的１．８ｇｍ　）を走査し
てそのトラック上に情報を記録、あるいはトラック上の
情報を読取る動作を行う。そのため、光学ヘッドでは、
光ビームを適正な収束状態（例えば、スポット径１ｇｍ
　）に保つフォーカス制御（焦点側ｍ）、収束スポット
をトラックから外れないようにするトラック制御、およ
び所望のトラックをサーチするアクセス制御という３つ
の機能を具備している。

従来、このような分野の技術としては、特開昭５９−１
９３５５３号公報に記載されるものがあった。以下、そ
の構成を図を用いて説明する。

第２図は従来の光学ヘッドの一構成例を示す構造図であ
る。

図において、■は円板状の光ディスク、２はへラドアク
チュエータ、および３は光学ヘッドである。この光学へ
ラド３は、光ディスク１面に対向配置され、ヘッドアク
チュエータ２により光ディスク１の半径方向（ラジアル
方向）に移動可能な構造になっている。

光学ヘッド３は、ヘッドベース４上に、半導体レーザか
らなる光源５、偏光ビームスプリッタ６、ビームスプリ
ッタ７、対物レンズ８、プリズム９、ハーフミラ−１０
、焦点エラー検出器１１．トラッキング位置検出器１２
、レンズ位置検出器１３、焦点アクチュエータ１４、及
びトラッキングアクチュエータ１５等を搭載している。

対物レンズ８は光ディスク１面に対して略垂直方向（矢
印Ｙ方向）に移動可能で、かつその対物レンズ８を含め
たビームスプリッタ７およびプリズム９は光ディスク１
面の半径方向（矢印Ｘ方向）に移動可能なようにヘッド
ベース４上に取付けられている。矢印Ｙ方向に対して焦
点アクチュエータ１４が、矢印Ｘ方向に対してトラッキ
ングアクチュエータ１５が、それぞれ駆動力を与える。

以上の構成において、光源４から投光された光ビームは
、スプリッタ６を通してビームスプリッタ７に達し、そ
のビームスプリッタ７で光路が変えられた後、対物レン
ズ８を通して光ディスク１面に入射される。光ディスク
１面からの反射光は、対物レンズ８を通ってど−ムスプ
リツタ７に達し、そのビームスプリッタ７で２方向に反
射される。その一方の反射光は、プリズム９で光路変換
された後にレンズ位置検出器１３に入射し、その他方の
反射光は偏光ビームスプリッタ６及び／＼−ミラーｌＯ
で光路変換された後に焦点エラー検出器１１及びトラッ
キング位置検出器１２に入射する。

焦点エラー検出器１１では、図示しない制御回路ととも
に焦点誤差検出を行ない、その焦点誤差信号によって焦
点アクチュエータ１４を作動し、対物レンズ８のみを矢
印Ｙ方向に移動させてフォーカス制御を行う。

ｌ・ラフキング位置検出器１２では、図示しない制御回
路とともにトラッキング位置誤差検出を行ない、そのト
ラッキング位置誤差信号によってトラッキングアクチュ
エータ１５を作動し、ビームスプリッタ７、対物レンズ
８およびプリズム９を矢印Ｘ方向に移動させてトランク
制御を行う。

また、アクセス制御を行うには、レンズ位置検出器１３
の検出信号に基づきビームスプリッタ７、対物レンズ８
及びプリズム９を矢印Ｘ方向の所定位置に固定した後、
ヘッドアクチュエータ２を作動させ、光学ヘッド３全体
を光ディスク１の半径方向に高速移動させて粗位置決め
を行う。その後、トラッキングアクチュエータ１５を作
動させ、矢印Ｘ方向への精密位置決めを行ってアクセス
制御を完了する。

この種の光学ヘッドでは、ヘッドスペース４の一定位置
に対物レンズ８を含むビームスプリッタ７及びプリズム
９を位置決め固定した状態で、光学ヘッド３を光ディス
ク１の平径方向に高速移動させるため、対物レンズ８に
対する光ディスク半径方向の不要な振動を抑え、所望ｌ
・ラックへの高速アクセスが可能となる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の光学ヘッドでは、光学ヘッド
３全体を移動させてアクセス制御を行うため、光学ヘッ
ド３の重量により精度の高い高速アクセスが困難であっ
た。そのため、アクセス速度を速くしようとすると、ヘ
ッドアクチュエータ２を大型化してその駆動力を大きく
することが必要となる。また、対物レンズ８における光
ディスク半径方向の振動を抑制するために、レンズ位置
検出器１３と、その検出信号に基づき対物レンズ８を一
定位置に固定する制御回路とを必要とし、制御系が複雑
になるという問題点があった。

本発明は、前記従来技術が持っていた問題点として、光
学ヘッドの移動機構を大型化することなくその光学ヘッ
ドの高精度な高速アクセスが困難な点と、振動抑制のた
めの特別な制御系が必要になる点について解決した光学
ヘッドを提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するために、光ディスクに
対して情報の再生あるいは記録を行う光ディスク位置の
光学ヘッドにおいて、前記光ディスク面に照射すべき光
ビームを投光しかつその光ディスク面からの反射光を受
光する固定配置された光学系と、磁石及びヨーク部材か
らなる固定配置された磁気回路部材と、固定配置された
ガイド部材と、前記光ビームおよび反射光の光路を変え
る光路変換手段を有し光ディスク半径方向に対して摺動
自在に前記ガイド部材に支持されたキャリッジと、対物
レンズ及び制御コイルを有し前記光ディスク半径方向お
よびそれと略垂直方向に摺動自在に前記キャリッジに係
合された対物レンズホルダとを備えている。

ここで、前記対物レンズは、前記光ディスク面と前記光
路変換手段との間に配置され、その光路変換手段からの
光ビームを該光ディスク面に照射し、かつ該光ディスク
面からの反射光を入光し、また、制御コイルは前記磁気
回路部材と共働して電磁力を生じる。さらに、前記光路
回路変換手段は、その光路変換箇所を、前記対物レンズ
の中立点位置からその対物レンズの焦点距離の略２倍離
して配置したものである。

（作　用） 本発明によれば、以上のように光学−＼℃７ドを構成し
たので、対物レンズホルダはキャリッジを介して光ディ
スク半径方向とそれに略垂直方向とに移動するように働
く。キャリッジに設けられた光路変換手段は、光学系か
らの光ビームとガイド部材との平行誤差による反射光の
光軸ずれを除去するように働く。これによって高精度な
高速アクセスが行える。したがって、前記問題点を除去
できるのである。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す光学ヘッドの要部斜視図
、第３図は第１図のＩ−Ｉ線断面図である。

この・光学ヘッドは光ディスク１に対向して配設される
もので、光ディスク１の外伺には光学系２０が固定配置
されている。光学系２０は、半導体レーザ、フォーカス
・トラック誤差検出器、及び信号検出器等を備えている
。

さらに、光ディスク１の半径方向には、一対の磁気回路
部材２１−１．２１−２が固定配置されている。

一方の磁気回路部材２１−１は、光ディスクｌの半径方
向にｆ置された板状の磁石２２−１と、その磁石２２−
１を包囲して閉磁路を形成するヨーク部材２３−１．２
４−１　と、磁石２２−■とヨーク部材２４−１との間
に形成された磁気ギャップ２５−１とで構成されている
。同様に、他の磁気回路部材２１−２も、板状の磁石２
２−２、ヨーク部材２３−２．２４−２、及び磁気ギャ
ップ２５−２で構成されている。これらの光学系２０及
び７ｉａ気回路部材２１−１．２１−２は、図示しない
フレームに各々固定されている。また、磁石２２−１．
２２−２と略平行に、一対のけラド状ガイド部材２Ｇ−
１，２８−２が固定配置されている。

対向するヨーク部材２４−１．２４−２には、それをま
たぐように対物レンズホルダ３０が装着されている。対
物レンズホルダ３０の略中夫には、光ディスク１面に対
して略垂直方向に円筒状の筒状部材３１が設けられ、そ
の筒状部材３１の一端部に対物レンズ３２が取付けられ
ると共に、その筒状部材３１の一部に光ビーム通過用の
孔３３が設けられている。さらに対物レンズホルダ３０
の外周面には、フォーカス制御コイル３４とトラック制
御コイル３５−１．３５−２とが磁気ギャップ２５−１
．２５−２内で略直交するように巻装されている。

対物レンズホルダ３０に隣接する位置には、それと係合
するキャリッジ４０が設けられている。キャリッジ４０
は一対のガイド部材２ｆｌ−１，２６−２に滑り軸受等
を介して摺動自在に支持された移動台４１と、この移動
台４１上に突設され筒状部材３１に摺動自在に挿入され
た円筒状の筒体４２とを備えている。さらに、移動台４
１上には対物レンズホルダ３０の回転を防止するピン４
３が取付けられると共に、筒体４２には光ビーム通過用
の孔４４が穿設されている。また筒体４２内には光路変
換手段、例えばミラー（鏡面体）４５が光ディスク１面
に対して略４５°の角度で取付けられている。このミラ
ー４５は、光学系２０からの光ビームの光軸中心を反射
する反射面が、対物レンズ３２の移動の中立点位置から
その対物レンズ３２の焦点距離の略２倍の距離だけ離れ
て上置されている。

次に、動作について説明する。

（１）フォーカス制御 光学系２０より発せられる平行な光ビームは、第１図お
よび第３図の破線で示すように、対物レンズホルダ３０
の孔３３及びキャリッジ４０の孔４４を通過し、ミラー
４５で直角に反射され、対物レンズ３２により光ディス
クｌの記録面上に収束される。

一方、光ディスク１からの反射光は、対物レンズ３２及
びミラー４５を介して光学系２０に戻り、フォーカス・
トラック誤差の検出と信号の検出が行われる。

光学系２０でフォーカス誤差が検出されると、このフォ
ーカス誤差信号に基づいて図示しない制御回路によりフ
ォーカス制御コイル３４に電流が流れる。フォーカス制
御コイル３４に流れる電流と各磁気回路部材２１−１．
２１−２における磁気ギャップ２５−１．２５−２内の
磁界との作用によって電磁力を受け、対物レンズホルダ
３０はキャリッジ４０の筒体４２に沿って上下動する。

すなわち、フォーカス制御コイル３４に第１図の矢印ａ
方向に通電された場合、対物レンズホルダ３０は上方向
に移動し、また矢印す方向に通電された場合、対物レン
ズホルダ３０は下方向に移動する。

このようにフォーカス制御コイル３４に対する通電方向
、さらには通電電流値、もしくは通電時間を制御するこ
とにより、対物レンズ３２は光ディスクｌに近づき、あ
るいは遠ざかり、所定のフォーカス制御が行われる。

（２）トラック制御 トラック誤差が検出されると、このトラック誤差信号に
基づき、図示しない制御回路よりトラック制御コイル３
５−１．３５−２にそれぞれ同一方向に電流が流れる。

トラック制御コイル３５−１．３５−２に流れる電流と
磁気ギャップ２５−１．２５−２内の磁界との作用によ
って電磁力を受け、対物レンズホルダ３０はキャリッジ
４０を伴いガイド部材２Ｂ−１，２８−２に沿って移動
する。すなわち、トラック制御コイル３５−１．３５−
２に第１図の矢印Ｃ方向に通電された場合、対物レンズ
ホルダ３０及びキャリッジ４０は矢印ｅ方向に移動し、
また矢印ｄ方向に通電された場合、対物レンズホルダ３
０及びキャリッジ４０は矢印下方向に移動する。

このように、トラック制御コイル３５−１．３５−２に
対する通電方向、さらには通電電流値、もしくは通電時
間を制御することにより、対物レンズ３２はミラー４５
を伴って光ディスクｌの半径方向に移動し、所定のトラ
ック制御が行われる。

（３）アクセス制御 アクセス制御では、指定された位置と現在位置との差に
基づき、図示しない制御回路よりトラック制御コイ１し
３５−１．３５−２に電流が流れる。トランク制御コイ
ル３５−１．３５−２に流れる電流と磁気ギャップ２５
−１．２５−２内の磁界との作用によって電磁力を受け
、トラック制御時と同様に、対物レンズ３２がミラー４
５を伴って光ディスク１の半径方向に移動することによ
ってアクセス制御が行われる。これらの位置検出手段と
しては、トラック横断本数を計数することによっても、
あるいは外部スケール等を用いてもよい。

前記のフォーカス制御およびトラック制御は、必要に応
じて同時に複合的に行われるが、アクセス制御を行う場
合、トラック制御は−担オフ状態にされ、対物レンズ３
２が所望量だけ移動した後に再度オン状態にされる。

（４）光ビームとガイド部材２［１ｉ−１，２８−２と
の並行誤差による反射光の光軸ずれの問題。

光学系２０を固定し、対物レンズ３２及びミラー４５を
光ディスクｌのトラック全域にわたって半径方向に走査
する場合、光学系２０より発せられる光ビームの光軸と
ミラー４５の移動軸（すなわち、ガイド部材２６−１．
２６−２の軸）との間に傾きがあると、光ディスク１か
らの反射光に光軸ずれを発生する。

例えば、第４図に示すように、ミラー４５の移動軸と光
ビームの光軸Ａが角度αラジアン傾いている場合、第１
の位置ｘ１では光ディスク１からの反射光軸はＢである
。ミラー４５及び対物レンズ３２が第１の位、ＩＸＩか
ら距離Ｌ１だけ離れた第２の位置×２に移動すると、光
ディスク１からの反射光軸はＣとなり、その反射光軸が
距離ｄｉ（＝２Ｌ１・α）だけ移動することになる。

この光ディスク１からの反射光軸の移動は、光学系２０
内でのトラック誤差検出器の出力にオフセットを発生し
、トラックずれを生じる。実験結果によれば、Ｌ　＝　
３０ｍｍの場合、所望のトラック追従精度を保つために
は角度αを５ミリラジアン以下に調整することが必要で
ある。従って、予め角度αを５ミリラジアン以下に設定
しておくか、あるいは角度αを微調整しうるように光学
系２０、ガイド部材２１３−１．２６−２等に調ｇ機構
を設けておくことが望ましい。

（５）キャリッジ４０の傾きによる反射光の光軸ずれの
問題。

光ディスク２０からの反射光軸のずれは、キャリッジ４
０が傾いた場合にも発生する。

例えば、第５図に示すように、キャリッジ４０が角度β
ラジアン傾き、従って対物レンズ３２及びミラー４５が
角度βラジアン傾いた場合、反射光軸は距１ｔｄ２だけ
移動する。

ここで、対物レンズ３２の焦点距離をＦ、対物レンズ３
２とミラー４５における反射面との距離をＬ２とすると
、 ｄ２＝２ＣＬ２−２Ｆ）　　・β となる。この式において、Ｌ２＝２Ｆに設定すれば、ｄ
２＝　Ｏとなる。対物レンズ３２はフォーカス制御によ
り上下動するため、距＠Ｌ２の値も変化するが、対物レ
ンズ３２における動作の中立点とミラー４５における反
射面との距離を２Ｆと設定することにより、実際上、光
ディスク１からの反射光軸のずれは、無視できる値とな
る。

本実施例の利点をまとめれば、次のようになる。

■　フォーカス制御用の磁気回路とトラック書アクセス
制御用の磁気回路とを共通にし、それらの磁気回路部材
２１−１，２１２を可動部外に固定したため、可動部の
重量が軽くなって高速アクセスが可能となり、かつトラ
ック制御の高速追従性をも確保できる。

（リ　本実施例の光学ヘッドは、対物レンズ３２を直接
駆動する構成であるため、高速アクセスの際にも対物レ
ンズ３２が振動したりすることがなく、所望トラックを
正確にサーチすることが可能となる。

■　ミラー４５を対物し／ズ３２の中立点位置から略２
Ｆだけ離して設置し、さらに光学系２０からの光ビーム
とガイド部材２８−１，２Ｅｉ〜２との角度を例えば５
ミリラジアン以下に調整することにより、光ディスクｌ
のトラック全域にわたって所望の追従精度を保つことが
可能となる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、光学ヘッド
の全体構造を種々変形可能である。例えば、ガイド部材
２８−１．２６−２をレール状にしたり、筒状部材３１
及び筒体４２を角筒状にしてビン・４３を省略するよう
にしてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、制御コイ
ルにより対物レンズを直接駆動する構造にしたので、可
動部の重量が小さくなって高速アクセスが可能となり、
かつトラック制御の高速追従性をも確保できる。しかも
、従来のような複雑な振動制御手段を用いなくとも、高
速アクセス時において対物レンズが振動することがなく
、所望トラックを正確にサーチすることが可能となる。

さらに、光路変換手段の光路変換箇所を、対物レンズの
中立点位置からその対物レンズの焦点距離の略２倍離し
て配置したので、光ディスクのトラック全域にわたって
所望の追従精度を保つことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す光学ヘッドの要部斜視図
、第２図は従来の光学ヘッドの構造図、第３図は第１図
のＩ−１線断面図、第４図および第５図は第１図の動作
説明図である。 ■・・・・・・光ディスク、２０・・・・・・光学系、
２１−１．２１−２・・・・・・磁気回路部材、２２−
１．２２−２・・・・・・磁石、２３−１．２３−２．
２４−１．２４−２・・・・・・ヨーク部材、２５−１
．２５−２・・・・・・磁気ギャップ、　２ｆｌｉ−１
，２８−２・・・・・・ガイド部材、ａＯ・・・・・・
対物レンズホルダ、３２・・・・・・対物レンズ、３４
．３５−１．３５−２・・・・・・制御コイル、４０・
・・・・・キャリッジ、４５・・・・・・光路変換手段
。 莞２図 １　：光ディスク ４５：光路変換手４又

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ディスクに対して情報の再生あるいは記録を行う光デ
   ィスク装置の光学ヘッドにおいて、前記光ディスク面に
   照射すべき光ビームを投光し、かつその光ディスク面か
   らの反射光を受光する固定配置された光学系と、 磁石及びヨーク部材からなる固定配置された磁気回路部
   材と、 固定配置されたガイド部材と、 前記光ビームおよび反射光の光路を変える光路変換手段
   を有し、前記光ディスク面の半径方向に対して摺動自在
   に前記ガイド部材に支持されたキャリッジと、 前記光ディスク面と前記光路変換手段との間に配置され
   その光路変換手段からの光ビームを該光ディスク面に照
   射しかつ該光ディスク面からの反射光を入光する対物レ
   ンズと、前記磁気回路部材と共働して電磁力を生じる制
   御コイルとを有し、前記光ディスク面の半径方向および
   その光ディスク面に対して略垂直方向に摺動自在に前記
   キャリッジに係合された対物レンズホルダとを備え、前
   記光路変換手段における光路変換箇所を、前記対物レン
   ズの中立点位置からその対物レンズの焦点距離の略２倍
   離して配置したことを特徴とする光学ヘッド。