JP2723108B2 - 光学系分離型光ヘツド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光磁気ディスクやDRAWディスク等のディス
ク媒体に対し光学的に情報を再生し、或いは記録再生す
る光ヘッド装置に関し、特に光学系を固定部と可動部と
に分離した光学系分離型光ヘッド装置に関する。 従来の技術 光ヘッド装置のリニア送り（トラバース）機構とし
て、高速移動と精密移動とを両立して実現できるリニア
モータ方式が開発され、CDプレーヤ等に広く採用されつ
つある。 この種のリニアモータ方式の光ヘッド装置において、
光ヘッド本体をシャーシベース上に固定した固定部と、
リニアモータによって駆動される可動部とに分離し、可
動部の重量を軽減してより高速移動できるように構成し
た光学系分離型光ヘッド装置が知られている。 従来、こうした光学系分離型光ヘッド装置は、シャー
シベース上に固定した固定部に、半導体レーザ及びその
レーザ光をディスク媒体方向へ導く往路光学系と、ディ
スク媒体からの戻り光による再生信号検出部及びサーボ
信号検出部よりなる復路光学系とを配設し、この固定部
からディスク半径方向に平行にディスク中心に向けコリ
メート光を出射するよう構成されていた。そして、この
コリメート光の出射方向に可動部が摺動自在に支持され
ていて、リニアモータによってディスク媒体に対向して
ディスク半径方向に駆動されるようになっていた。この
可動部には、コリメート光の光軸上に対応位置して45度
ミラーが配設され、さらにこの45度ミラーの直上に支持
した対物レンズと、この対物レンズをフォーカスとトラ
ッキングの直交２軸方向へ駆動する２軸アクチュエータ
とが配設されている。 このように、従来の分離型光ヘッド装置は再生信号お
よびサーボ信号の検出光学系が、ともに固定部に配設さ
れた構成であった。 発明が解決しようとする問題点 上記従来の分離型光ヘッド装置は、固定部と可動部と
を分離して組み付け、可動部を固定部に対して移動させ
るので、両者の組み付けをいくら精密に行ったとしても
固定部と可動部とには光軸のズレが生じる。特に可動部
がディスクの最内周部に位置したときと最外周部に位置
したときとで、光軸のズレが大きく生じる。そのため、
従来の分離型ヘッド構造では、各光学系の微調整が難し
く、またトラッキングエラー検出時に、ディスク内外周
で検出されたトラッキングエラー信号にそれぞれオフセ
ットが生じ、安定した良好なトラッキングサーボが行え
なくなる問題があった。 これに対し、特開昭59−140646号「情報記録及び／又
は再生装置」には、レーザ光源を固定側に設け、可動部
をリニアモータでディスク媒体の半径方向に移動可能と
した分離型光ヘッド装置が開示されている。しかなが
ら、このものは、信号再生に必要な光検出半導体ダイオ
ードはレーザ光源と同じく固定部側に配設されている
が、トラッキングサーボやフォーカスサーボに必要な光
学素子に関しては、可動部側にも固定部側にも一切図示
されておらず、特別な説明はなされていない。このた
め、信号再生に必要な光学素子と同じく、トラッキング
サーボやフォーカスサーボに必要な光学素子が固定部側
に設けられていると仮定するのが常識的であるが、そう
した場合、可動部と固定部との間の距離が増せば増すほ
ど、可動部を支える支持棒の熱膨張等によってサーボエ
ラーが発生しやすくなってしまい、ディスク媒体の内周
側と外周側を再生する場合とでトラッキング精度やフォ
ーカス精度に差が生ずる結果、ディスク媒体のトラック
位置によらず高品位の信号再生を約束することができな
いことは明らかであった。また、トラッキングサーボや
フォーカスサーボに必要な光学素子が固定部ではなく、
可動部側に設けられていると仮定した場合でも、サーボ
対象にこうした光学素子を含む旧来の構成を採用したの
ではサーボの応答性が悪く、対物レンズを含む必要最小
限の部材だけをサーボ対象とするための工夫を施さない
限り、俊敏かつ高精度のサーボを望み得ないことは明ら
かであった。 また、特開昭59−146460号「光ディスク用ピックアッ
プ」には、可動部に記録媒体から反射された光を分離し
検出するためビームスプリッタと検出器を設けた非分離
型光ヘッド装置が開示されている。しかしながら、この
ものは、光源が固定部にではなく可動部に設けられてい
るため、固定部と可動部とを別個に形成した分離型の利
点である目標トラックへの高速アクセス性は享受するこ
とができないものであった。また、光源から出射された
コリメート光をプリズムで直角に屈折し、その光を偏光
ビームスプリッタと1/4波長板を介して対物レンズに導
き、光ディスクに照射する構成であるために、仮に光源
を固定部側に分離する設計を施し得たとしても、可動部
と固定部との高さ位置関係にギャップが生ずるのは避け
られず、装置全体を薄型に構成するのは到底無理である
といった問題を抱えるものであった。また、サーボ系に
関しても、対物レンズだけをトラッキングサーボとフォ
ーカスサーボの対象とするのではなく、偏光ビームスプ
リッタと1/4波長板と検出プリズムと光電素子とを対物
レンズととに保持するホルダをサーボ対象としているた
め、サーボ対象としてかなりの重量負担を強いられるこ
とになり、過渡特性や周波数特性に多くを望むことがで
きないために、応答性に優れかつ精度の高いサーボは不
可能であるといった問題を抱えるものであった。特に、
レーザ光源を含む光学系全体が一体化可能であるとされ
るホルダには、最低限でも対物レンズと検出プリズムと
光電素子とが一体化されるとされており、このため対物
レンズだけをトラッキングサーボとフォーカスサーボの
対象とする場合と異なり、サーボ系の応答の悪さは否定
できず、サーボ系の精度の悪さが再生品位の低下を招き
やすい等の課題を抱えるものであった。 再生信号を検出する 本発明は、光学系分離型光ヘッドにおけるサーボ安定
化と装置の薄型化を図ることを目的とするものである。 問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するため、本発明は、シャーシベー
スに固定され、半導体レーザから出射したレーザ光をコ
リメート光に成形し、ディスク媒体のディスク面に平行
に該ディスク媒体の半径方向に延びる光軸に沿って出射
する固定光学系を備えた固定部と、リニアモータにより
前記ディスク媒体の半径方向に駆動され、前記ディスク
面に沿って対物レンズを走査し、該対物レンズの下方に
配設した偏向手段により前記固定光学系から前記光軸に
沿って出射したコリメート光を偏向して前記対物レンズ
に導き、前記ディスク面にほぼ直角に照射する光学系を
有する可動部と、該可動部に設けられ、前記ディスク媒
体から前記偏向手段を介して前記光軸と直交する方向に
戻る反射光を２波に分光する分光手段と、前記可動部に
設けられ、前記分光手段により分光された一方の反射光
からフォーカス誤差信号を検出する４分割光センサと、
前記可動部に設けられ、前記分光手段により分光された
他方の反射光からトラッキング誤差信号を検出する２分
割光センサと、前記可動部に前記対物レンズのみを片持
ち支持して設けられ、前記フォーカス誤差信号とトラッ
キング誤差信号を零とするよう前記対物レンズを直交２
軸駆動するアクチュエータと、前記固定部に設けられ、
前記ディスク媒体から前記偏向手段を介して前記光軸に
沿って戻る反射光の強度を検出して再生信号を得る光検
出器とを具備することを特徴とするものである。 作用 本発明によれば、固定部と可動部とをコリメート光出
射光路を挟んでほぼ同じ高さに対向配置し、装置構成の
薄型化を図り、またサーボエラー検出系を可動部に配設
し、オフセットのないサーボを可能とし、さらに対物レ
ンズだけをサーボ対象とし、サーボの応答性を高めるこ
とができる。 実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は、本発明に係る分離型光ヘッド装置の一実
施例を示す外観斜視図、第２図は、第１図に示した分離
型光ヘッド装置の光学系を示す斜視図、第３図は、本発
明を適用した光ディスクプレーヤの一実施例を示す平面
図、第４図は、第３図に示した光ディスクプレーヤの正
面図、第５図は、本発明に係る分離型光ヘッド装置の可
動部の他の実施例を示す外観斜視図、第６図は、第５図
に示した分離型光ヘッド装置の光学系を示す斜視図であ
る。 第3,4図において、プレーヤ本体10のベース11には、
駆動軸を垂直にして駆動モータ12が配設されている。駆
動モータ12の駆動軸には、ターンテーブル13が取り付け
られている。ターンテーブル13の上方には、ターンテー
ブル13上に装填されるディスクＤを上方から覆うカバー
14がプレーヤ本体10上に開閉自在に支持されている。カ
バー14の内面には、ターンテーブル13と対向してディス
ククランパ15が回動自在に装着されている。ディクＤ
は、ターンテーブル13上に搭載され、カバー14の閉蓋を
受けてディスククランパ15により上方から押さえ付けら
れる。プレーヤ本体10内のディスクＤの一側部のシャー
シベース16上には、光ヘッドの固定部17が配設されてい
る。固定部17と駆動モータ12との間のシャーシベース上
には、ディスク半径方向に平行に一対のシャフト18,18
が配設されている。このシャフト18,18には、光ヘッド
の可動部19がディスクに対向して摺動自在に装着されて
いる。可動部19の一方側には、可動部19をシャフト18,1
8に沿うディスク半径方向に駆動するリニアモータ20が
組み込まれており、可動部19の他方側にはスピードセン
サ21が組み込まれている。 このように、光ヘッドは、固定部17と可動部19とに分
離してプレーヤ本体10内に組み込まれ、可動部19が固定
部17に対してリニア送り可能になっている。 シャーシベース16上に固定した固定部17の一端に、半
導体レーザ30が配設されている。半導体レーザ30から固
定部17の他方向に出射されるレーザ光の光軸F1方向に
は、コリメータレンズ31,一対のアナモルフィックバイ
プリズム32,32,ハーフミラー33,45度ミラー34がこの順
に配設されている。半導体レーザ30から出射される非等
方に広がるレーザ光は、コリメータレンズ31を介して長
円形状の断面の平行ビームに成形され、一対のアナモル
フィックバイプリズム32,32を介して正円形の平行ビー
ムに成形される。正円形に成形されたコリメート光は、
ハーフミラー33を通して45度ミラー34に入射、45度ミラ
ー34を介して固定部17からディスクＤの半径方向に平行
に出射され、後述する可動部19に導かれる。そのコリメ
ート光軸F2はディスクＤの中心方向に向っている。一
方、固定部17のハーフミラー33の一側方には、1/2波長
板35,凸レンズ36,偏光ビームスプリッタ37がこの順に配
設されている。 偏光ビームスプリッタ37の偏光２方向には、光検出器
38,39が夫々配設されている。このビームスプリッタ37,
光検出器38,39により固定部17の内部に再生信号検出部
（系）22が構成されている。 一方、可動部19には、固定部17から出射されるコリメ
ート光の光軸F2方向と対応する光軸上の位置にハーフミ
ラー40が配設されている。ハーフミラー40は、コリメー
ト光をディスクＤと垂直な光軸F3方向に偏向するように
配設されている。ハーフミラー40の真上には、対物レン
ズ42が可動部19の上部一側方に配設された２軸アクチュ
エータ41にホルダ411を介して直交２次元方向に駆動可
能に支持されている。２軸アクチュエータ41は、対物レ
ンズ42だけを支持するため負担重量は最低であり、従っ
てその挙動は俊敏であり、きわめて高いサーボ精度が得
られる。固定部17から出射されるコリメート光はハーフ
ミラー40を介して垂直上方に偏向され、対物レンズ42を
通してディスクＤに照射集束される。一方、可動部19の
ハーフミラー40の真下には、凸レンズ43,ハーフミラー4
4,2分割光センサ45がこの順に配設されている。そし
て、ハーフミラー44の一側方には、平凹レンズ46,シリ
ンドリカルレンズ47,4分割光センサ48がこの順に配設さ
れている。このように、可動部19にサーボエラーの信号
検出部23を構成する光学系部品が配設されている。 ディスクＤからの戻り光は、光軸F3方向に戻され、ハ
ーフミラー40を通して光軸F3と同軸方向に位置するサー
ボエラー信号検出部23と、光軸F3と直交する光軸F2方向
に位置する固定部17とに分光される。サーボエラー検出
部23に導かれた戻り光は、凸レンズ43を介して集束さ
れ、ハーフミラー44を介して分光される。その一方は、
２分割光センサ45に、他方は平凹レンズ46,シリンドリ
カルレンズ47を通して４分割光センサ48に結像される。
２分割光センサ45から差動増幅器100を介してプッシュ
プル法によるトラッキングエラー信号の検出が行われ
る。４分割光センサ48から差動増幅器101を介して非点
収差法によるフォーカスエラー信号の検出が行われる。
このようにして得られたトラッキング及びフォーカスエ
ラー信号によって２軸アクチュエータ41が駆動制御され
る。かくして、対物レンズ42を通してディスクＤに照射
されるビームスポットが記録トラックに対して追従制御
される。 一方、固定部17側に戻された戻り光は、ハーフミラー
33を介して再生信号検出部22に導かれる。この戻り光
は、1/2波長板35を介してその偏波面が45度回転され、
凸レンズ36を通して収束し、偏光ビームスプリッタ37を
介して光検出器38,39に夫々結像される。光検出器38,39
から差動増幅器102を介して再生信号（MO出力＝光磁気
出力）が取り出される。 可動部19の一側部からは、フレキシブル基板24が引き
出され、図示しないメイン回路基板に導かれ接続されて
いる。 可動部19を駆動する上記のリニアモータ20は、ヨーク
体201,202と永久磁石203とを組み合わせた磁気回路20a
と、この磁気回路20aに組み込まれたコイル20bとで構成
されている。コイル20bの一側面は、可動部19の一側端
下部に接着されている。可動部19はこのリニアモータ20
を介して、ディスク半径方向に駆動される。 可動部19の他方側に設けたスピードセンサ21は、ヨー
ク体211,212と永久磁石213を組み合わせた磁気回路21a
と、この磁気回路21aに組み込まれたコイル21bとで構成
されている。コイル21bは、可動部19の他側端下部に接
着されている。スピードセンサ21は、可動部19の移動方
向、移動速度に応じてコイル21bに発生する電流の向き
と大きさが変化する。これによって可動部19の位置検出
が行われる。このように、可動部19に対してサーボエラ
ー検出部23をディスクＤと垂直な方向に配設すると、可
動部19の構成をよりコンパクトにまとめることができ
る。さらに、サーボエラー検出部23を対物レンズ42によ
り近づけて構成できる。 このように、上記分離型光ヘッド装置によれば、シャ
ーシベース16に固定された固定光学系からディスクＤの
半径方向に延びる光軸に沿って出射したコリメート光
を、リニアモータ20により駆動される可動部19の対物レ
ンズ42下方のハーフミラー40により偏向し、ディスクＤ
のディスク面にほぼ垂直に照射するため、固定部17と可
動部19とはコリメート光の出射光路を挟んで等分に対峙
させて配設することができ、このため固定部17と可動部
19の高さ位置関係が極端に片寄らず、従って装置全体を
薄型に構成することができ、またハーフミラー40を介し
て前記光軸とは直交する方向に戻る反射光を、可動部19
に設けたハーフミラー44により２波に分光し、各波に対
応して可動部に設けた４分割光センサ48と２分割光セン
サ45によりそれぞれ非点収差法に基づくフォーカス誤差
信号とプッシュプル法に基づくトラッキング誤差信号を
検出するため、ハーフミラー44や２分割光センサ45或い
は４分割光センサ48等から構成されるサーボエラー検出
系を可動部19に一体化したことに伴う重量負担が、光学
系全体から見れば微々たるものであり、しかも再生信号
を検出する光検出器38,39は固定部17に配設してあって
可動部19から分離されていることで、可動部19の高速ア
クセスを妨げる要因は殆ど無視できる程度のものである
ことを考えれば、対物レンズ42にできるだけ近い位置で
サーボエラー信号が検出できることの恩恵を掛け値なし
に享受することができ、ディスクＤの内外周どの位置を
走査するときも常に正確なトラッキングサーボ及びフォ
ーカスサーボが可能であり、またこうしたトラッキング
サーボやフォーカスサーボで問題となるサーボ系の重量
負担は、可動部19に設けた直交２軸アクチュエータ41が
片持ち支持する対物レンズ42及びその支持部材の重量だ
けであり、対物レンズ42の中心を通る光軸の方向に存在
するハーフミラー40や44が、対物レンズ42を片持ち支持
したことでサーボ対象から除外されるため、直交２軸ア
クチュエータ41に対する重量負担を必要最小限に押さえ
込むことができ、これにより動的な応答特性に秀でた高
精度のサーボが安定的に実現でき、高精度のサーボに裏
付けられた高品位の信号再生が可能である。 第5,6図は、本発明に係る分離型光ヘッド装置を構成
する可動部19の他の例を示している。 ディスクＤに対して平行に配設されたシャフト18,18
には、可動部19が摺動自在に装着されている。可動部19
の一方側には、上記と同様のリニアモータ20が配設さ
れ、リニアモータ200のコイル20bが可動部19の一側端に
接着固定されている。コイル20bは、磁気回路20aに組み
込まれている。可動部19の他方側には、スピードセンサ
21が配設され、センサ21のコイル21bが可動部19の他側
端に接着固定されている。コイル21bは、磁気回路21aに
組み込まれている。 可動部19には、固定部側から出射されるコリメート光
の光軸F2方向と対応する光軸上にハーフミラー50が配設
されている。ハーフミラー50は、コリメート光を水平方
向に偏向するように配設されている。この偏向方向に
は、45度ミラー51が配設されている。45度ミラー51の真
上には、対物レンズ53が可動部19の一方側に配設された
２軸アクチュエータ52を介して２次元駆動自在に支持さ
れている。固定部17側から出射されたコリメート光は、
ハーフミラー50,45度ミラー51を介してディスクＤに垂
直な光軸F3方向に導かれ、対物レンズ53を介して収束
し、ディスクＤに照射される。従って、本実施例の場
合、ハーフミラー50と45度ミラー51とが偏向手段を構成
する。一方、ハーフミラー50の他方側には、凸レンズ5
4,分光手段としてのハーフミラー55,2分割光センサ56が
この順に配設されている。ハーフミラー55の他方側に
は、平凹レンズ57,シリンドリカルレンズ58,4分割光セ
ンサ59がこの順に配設されている。このように、可動部
19には、サーボエラー検出部23が水平に配設されてい
る。 ディスクＤからの戻り光は、ハーフミラー50を介して
サーボエラー信号検出部23と、固定部側とに分光され
る。その後、上記と同様に、センサ56,59によってサー
ボエラー検出がなされる。 このように、可動部19の光学系をディスクＤと平行な
水平に配設すれば、可動部19をより薄型にでき、プレー
ヤ本体がより薄型化される。 このように、実施例に示した構造の光ヘッド装置によ
れば、可動部19にサーボエラー信号検出系を配置したこ
とによって、この検出系を対物レンズにより近付けるこ
とが可能となり、またエラー検出系と対物レンズ中心と
の光軸ズレも無くなった。従って、サーボエラー検出系
を構成する光学系部品の微調整も容易になる。更に、差
動アンプ等への線材の引き回しもなく、配線構造を簡単
にまとめることができる。 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、シャーシベー
スに固定された固定光学系からディスク媒体の半径方向
に延びる光軸に沿って出射したコリメート光を、リニア
モータにより駆動される可動部の対物レンズ下方の偏向
手段により偏向し、ディスク媒体のディスク面にほぼ垂
直に照射するため、固定部と可動部とはコリメート光の
出射光路を挟んで等分に対峙させて配設することがで
き、このため固定部と可動部の高さ位置関係が極端に片
寄らず、従って装置全体を薄型に構成することができ、
また偏向手段を介して前記光軸とは直交する方向に戻る
反射光を、可動部に設けた分光手段により２波に分光
し、各波に対応して可動部に設けた４分割光センサと２
分割光センサによりそれぞれ非点収差法に基づくフォー
カス誤差信号とプッシュプル法に基づくトラッキング誤
差信号を検出するため、分光手段や２分割光センサ或い
は４分割光センサ等から構成されるサーボエラー検出系
を可動部に一体化したことに伴う重量負担が、光学系全
体から見れば微々たるものであり、しかも再生信号を検
出する光検出器は固定部に配設してあって可動部から分
離されていることで、可動部の高速アクセスを妨げる要
因は殆ど無視できる程度のものであることを考えれば、
対物レンズにできるだけ近い位置でサーボエラー信号が
検出できることの恩恵を掛け値なしに享受することがで
き、ディスク媒体の内外周どの位置を走査するときも常
に正確なトラッキングサーボ及びフォーカスサーボが可
能であり、またこうしたトラッキングサーボやフォーカ
スサーボで問題となるサーボ系の重量負担は、可動部に
設けた直交２軸アクチュエータが片持ち支持する対物レ
ンズ及びその支持部材の重量だけであり、対物レンズの
中心を通る光軸の方向に存在するハーフミラーや分光手
段といった光学素子が、対物レンズを片持ち支持したこ
とでサーボ対象から除外されるため、直交２軸アクチュ
エータに対する重量負担を必要最小限に押さえ込むこと
ができ、これにより動的な応答特性に秀でた高精度のサ
ーボが安定的に実現でき、高精度のサーボに裏付けられ
た高品位の信号再生が可能である等の優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明に係る分離型光ヘッド装置の一実施例
を示す外観斜視図、第２図は、第１図に示した分離型光
ヘッド装置の光学系を示す斜視図、第３図は、本発明を
適用した光ディスクプレーヤの一実施例を示す平面図、
第４図は、第３図に示した光ディスクプレーヤの正面
図、第５図は、本発明に係る分離型光ヘッド装置の可動
部の他の実施例を示す外観斜視図、第６図は、第５図に
示した分離型光ヘッド装置の光学系を示す斜視図であ
る。 16……シャーシベース 17……固定部 19……可動部 20……リニアモータ 30……半導体レーザ 38,39……光検出器 40,50……偏向手段（ハーフミラー） 41,52……直交２軸アクチュエータ 42,53……対物レンズ 44,55……分光手段（ハーフミラー） 45……２分割光センサ 48……４分割光センサ 51……偏向手段（45度ミラー） Ｄ……ディスク

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．シャーシベースに固定され、半導体レーザから出射
   したレーザ光をコリメート光に成形し、ディスク媒体の
   ディスク面に平行に該ディスク媒体の半径方向に延びる
   光軸に沿って出射する固定光学系を備えた固定部と、リ
   ニアモータにより前記ディスク媒体の半径方向に駆動さ
   れ、前記ディスク面に沿って対物レンズを走査し、該対
   物レンズの下方に配設した偏向手段により前記固定光学
   系から前記光軸に沿って出射したコリメート光を偏向し
   て前記対物レンズに導き、前記ディスク面にほぼ直角に
   照射する光学系を有する可動部と、該可動部に設けら
   れ、前記ディスク媒体から前記偏向手段を介して前記光
   軸と直交する方向に戻る反射光を２波に分光する分光手
   段と、前記可動部に設けられ、前記分光手段により分光
   された一方の反射光からフォーカス誤差信号を検出する
   ４分割光センサと、前記可動部に設けられ、前記分光手
   段により分光された他方の反射光からトラッキング誤差
   信号を検出する２分割光センサと、前記可動部に前記対
   物レンズのみを片持ち支持して設けられ、前記フォーカ
   ス誤差信号とトラッキング誤差信号を零とするよう前記
   対物レンズを直交２軸駆動するアクチュエータと、前記
   固定部に設けられ、前記ディスク媒体から前記偏向手段
   を介して前記光軸に沿って戻る反射光の強度を検出して
   再生信号を得る光検出器とを具備することを特徴とする
   光学系分離型光ヘッド装置。