JP2870775B2

JP2870775B2 - 光学式情報処理装置

Info

Publication number: JP2870775B2
Application number: JP1011419A
Authority: JP
Inventors: 耕一手▲塚▼
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1999-03-17
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JPH02192043A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕情報を光を用いて記録・再生する光学式情報処理装置
の改善構造に関し、スイングアーム方式の光ディスク装置において、スイ
ングアームが揺動したときに発生するＰ偏光とＳ偏光と
の間の位相ずれを打ち消し可能な手段の提供を目的と
し、情報を記録した光ディスク上の目標トラックに光ビー
ムを導くための光ディスク面と平行な長手方向の２面を
有する平行四辺形プリズムを当該光ディスクの半径方向
に円弧状に揺動するスイングアームに搭載した構成を備
え、前記平行四辺形プリズムの、光ディスク面と平行な
２面の内の前記光ディスクと反対側の面を入射面として
当該入射面からの入射光を最初に揺動中心側の傾斜端面
で全反射させた後、前記平行な２面間で全反射を繰り返
し、さらに自由端側の傾斜端面で全反射させた後、光デ
ィスク面に近い側の平行面から光ディスク面に出射する
ように入射光を出射せしめる構成とし、かつ前記平行四
辺形プリズム内における最初の傾斜端面での全反射から
前記自由端側傾斜端面での全反射までの各全反射位置に
おけるＰ偏光とＳ偏光との位相ずれ量の合計を180度の
整数倍になるように前記平行四辺形プリズムの傾斜端面
の傾斜角度と屈折率とを設定して前記スイングアームの
揺動に伴う再生信号の劣化を低減するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、情報を光を用いて記録・再生する光学式情
報処理装置の改善構造に関する。

近年、コンピュータで扱うデータ量が膨大になるのに
伴い、高速・大容量のファイルメモリが必要とされてい
る。光学式情報処理装置いわゆる光ディスク装置は、磁
気ディスク装置と比較した場合、記録容量の大きさ及び
媒体の可搬性と言う点では有利ではあるが、一般的に可
動部の重量がどうしても重くなるため、アクセス時間が
長くなる欠点を有する。光ディスク装置がファイルメモ
リの主役になるためにはこのアクセス時間が遅いという
欠点を克服する必要がある。

〔従来の技術〕

光ディスク装置において、アクセス時間を短縮する一
つの方法として、光ビームを目標位置にアクセスさせる
機構にスイングアーム方式を用いる装置が提案されてい
る。

第４図は従来のスイングアーム方式の機構要部斜視
図、第５図は従来の光学系の構成を示す斜視図であっ
て、以下構成、動作の説明を理解し易くするために全図
を通じて同一部分には同一符号を付してその重複説明を
省略する。

第４図において、１は情報を記録した媒体、２は媒体
１を回転駆動するスピンドルモータ、３は対物レンズ、
その対物レンズ３を媒体１上の目標トラックに粗アクセ
スさせるのはスイングアームアクチュエータ12に駆動さ
れるスイングアーム６にて行う。５は平行四辺形プリズ
ムでスイングアーム６に取りつけられ、その一端の光の
入射面にはガルバノミラーが相対位置に配置され、他端
の出射面には対物レンズ３が相対位置に配置されてい
る。ガルバノミラー７で反射された図示しない半導体レ
ーザからのビーム光は平行四辺形プリズム５内を２回反
射して対物レンズ３に入射され、対物レンズ３により直
径約１μｍのビームスポットに絞られる。フォーカスア
クチュエータ４は常にビームスポットが媒体１上に焦点
を結ぶように対物レンズ３を駆動する。

第５図において、半導体レーザ11を出射したレーザ光
はコリメータレンズ10と真円補正プリズム９により真円
平行光（光ビーム）に変換され、ビームスプリッタ８を
透過し、ガルバノミラー７により平行四辺形プリズム５
に入射され、その出射光は対物レンズ３に入射される。
ガルバノミラー７は光ビームを目標トラックに精密アク
セスさせる働きもする。この光学系において、半導体レ
ーザ11からガルバノミラー７までが固定部であり、平行
四辺形プリズム５と対物レンズ３は可動部となってい
る。可動部重量が小さくなっているためアクセス時間の
短縮が図れることになる。ところが、この構造では光路
の途中、すなわちガルバノミラー７と平行四辺形プリズ
ム５との間に回転運動が加わる。

第６図は平行四辺形プリズムから見た直線偏光の入射
方位の変化説明図を示す。図において、半導体レーザ11
から出射した直線偏光（例えば図示するように矢印ｘ方
向とする）は平行四辺形プリズム５がｂの位置にいると
きは入射直線偏光は矢印Ｐ方向と一致している。この場
合はＰ方向の光（Ｐ偏光成分と呼称し入射面に平行な面
内で振動する光成分）と矢印Ｓ方向の光（Ｓ偏光成分と
呼称し、入射面に垂直な面内で振動する光成分）との間
に位相ずれは発生しない。何故ならばＰ偏光成分しか存
在しないからである。

しかし、平行四辺形プリズム５がａの位置や、ｃの位
置にいるときには平行四辺形プリズム５から見ると、入
射される直線偏光が回転しているように見える。すなわ
ち、入射光がＰ成分とＳ成分を持つようになり、もし平
行四辺形プリズム５の反射面がただの全反射を利用して
いるだけだとすると、必ずＰ偏光とＳ偏光との間に位相
差（後述する理論式参照）を発生する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のスイングアーム方式の光ディスク装置では、媒
体上の情報にアクセスしようとしてアームが回転すると
光に位相差を発生し、位相差が発生するとCD-ROMや、WO
RMタイプの光ディスク装置では検出系に戻ってくる光量
が減少したり、また、光磁気方式の光ディスク装置では
再生信号の劣化を発生するという問題がある。

本発明は上記従来の問題に鑑みてなされたもので、ス
イングアーム方式の光ディスク装置において、スイング
アームが揺動したときに発生するＰ偏光とＳ偏光との間
の位相ずれを打ち消し可能な手段の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。情報を記録した
媒体１（第４図参照）、即ち光ディスク上の目標トラッ
クに光ビームを導くための光ディスク１面と平行な長手
方向の２面を有する平行四辺形プリズム21（第２図参
照）を光ディスク１の半径方向に円弧状に揺動するスイ
ングアーム６（第４図参照）に搭載した構成を備え、前
記平行四辺形プリズム21の光ディスク面と平行な２面の
内の前記光ディスク１と反対側の面を入射面として当該
入射面からの入射光を最初に揺動中心側の傾斜端面で全
反射させた後、前記平行な２面間で全反射を繰り返し、
さらに自由端側の傾斜端面で全反射させた後、光ディス
ク１に近い側の平行面から光ディスク面に出射するよう
に入射光を出射せしめる構成とし、かつ前記平行四辺形
プリズム21内における最初の傾斜端面での全反射から前
記自由端側傾斜端面での全反射までの各全反射位置にお
けるＰ偏光とＳ偏光との位相ずれ量の合計を180度の整
数倍になるように前記平行四辺形プリズム21の傾斜端面
の傾斜角度（頂角）と屈折率とを設定して前記スイング
アーム６の揺動に伴う再生信号の劣化を低減するように
構成する。

〔作用〕

光ビームが平行四辺形プリズム21の、光ディスク面
（第４図の媒体１参照）と平行な２面の内の前記光ディ
スクと反対側の面を入射面として当該入射面、即ちＡの
方から入射した入射光を最初に揺動中心側の傾斜端面で
全反射させた後、前記平行な２面間で全反射を繰り返
し、さらに自由端側の傾斜端面で全反射させた後、光デ
ィスク面に近い側の平行面からＢの方に出射するまでの
平行四辺形プリズム21内における最初の傾斜端面での全
反射から前記自由端側傾斜端面での全反射まで、即ちＡ
からＢまでの各全反射位置におけるＰ偏光とＳ偏光との
位相ずれ量の合計が180度の整数倍になるように光学理
論式によって、平行四辺形プリズム21の頂角と屈折率と
を設定することにより、光学系の往路では光ビームが平
行四辺形プリズム21に入射してから出射するまでの位相
ずれ量は180度×Ｍ（Ｍは整数）となり、往復路を考え
ると180度×Ｍ×２となる。位相ずれ量の内360度の整数
倍は、ずれていないことと同じであるからこのような平
行四辺形プリズム21を用いることにより、スイングアー
ム６の揺動による位相ずれ量の発生を打ち消すことが可
能となる。

また、偏平でコンパクトな形状の平行四辺形プリズム
21の長手方向の２面を光ディスク面と平行にして横倒し
に用いることにより、スイングアーム構成の実装高さを
最も低くできてスイングアーム構成の全体質量を小さく
できる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。第１図
は本発明の原理説明図である。図示するように平行四辺
形プリズム21内で複数回全反射するような光学系を考え
る。光ビームがある媒体内で全反射するときの位相ずれ
は入射角をφ，位相ずれ量をδ，平行四辺形プリズム21
の屈折率をｎとすると、光学理論の示すところにより、 tan（δ/2）＝〔cosφ（sin²φ−1/n²)^1/2〕／sin²φ ・・・・にて表される。

第１の全反射面R1での入射角をα，位相ずれ量を
δ_１，第２の全反射面R2での入射角をβ，位相ずれ量を
δ_２，以下第ｋの全反射面Rkでの位相ずれ量をδ_ｗとす
ると、幾何光学的に全反射面Rkでの入射角は全反射面R1
における入射角と同じであり、R3〜Rk-1の各全反射面に
おける入射角は全反射面R2における入射角と同じである
から、光ビームがＡから入射してＢに出射するまでの総
位相ずれ量δtotalは、 δtotal＝δ_１＋δ_２＋・・・＋δ_ｗ＝２δ_１＋（ｎ−２）δ_２・・・・ただし、 tan(δ₁/2)=〔cosα(sin²α-1/n²)^1/2〕/sin²α tan(δ₂/2)=〔cosβ(sin²β-1/n²)^1/2〕/sin²β となる。ここで、Ｍを正の整数として δtotal＝180°×Ｍ・・・を満足するように式におけるδ_１，δ_２,nの値を計
算する。

ここでＡから入射する光ビームは第３の全反射面R3に
対して垂直方向に入射するから直角三角形の関係で第１
の全反射面R1での入射角αと平行四辺形プリズム21の頂
角とは等しくなる。

すなわち、式を満足させるように第１図における平
行四辺形プリズム21の頂角αと屈折率ｎを計算により求
める。第１の反射面R1と第２の反射面R2にそれぞれ立て
た垂線がなす角度はαに等しいからβ＝180°−２αで
求められる。

第２図は本発明の改良平行四辺形プリズムの一実施例
を示す図である。平行四辺形プリズム21の光学ガラスの
材料としては785257-SF11（837nmにおける屈折率ｎ＝1.
76037）を用い、図中頂角α＝57°17′としC,D,E,Fの４
面で全反射するように設計されている。ここで反射面Ｃ
においては入射角は57°17′となる。この値を式に代
入してδ_１＝50°41′を得る。Ｄにおいては入射角は65
°26′でδ_２＝39°19′を得る。Ｅでの入射角はＤと同
じ、Ｆでの入射角はＣと同じなので結局、光ビームがＡ
から入射してＢに出射するまでの位相ずれ量の合計δto
talは、 δtotal＝（50°41′＋39°19′）×２＝180° となる。往路と復路を考えると180°×２＝360°で36
0°位相がずれるということは、位相がずれないことと
同じである。

第３図は本発明の光学系全体の配置図を示す。図にお
いて、平行四辺形プリズム21の位置が第５図の平行四辺
形プリズム５に対応する前述した改良型の配置であって
その他の部分は従来例と同じである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、媒体
上目標トラックへのアクセス時間の短縮をねらったスイ
ングアーム方式の光ディスク装置において、スイングア
ームの揺動に伴い発生する光ビームの位相差を往復路で
360°に設定することによりその影響を回避し、再生信
号劣化阻止に寄与する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の改良平行四辺形プリズムの一実施例を
示す図、第３図は本発明の光学系全体の配置図、第４図は従来のスイングアーム方式の機構要部斜視図、第５図は従来の光学系の構成を示す斜視図、第６図は平行四辺形プリズムから見た直線偏光の入射方
位の変化説明図を示す。第１図と第４図において、１は媒体、６はスイングアー
ム、５と21は平行四辺形プリズムを示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】情報を記録した光ディスク上の目標トラッ
クに光ビームを導くための光ディスク面と平行な長手方
向の２面を有する平行四辺形プリズムを当該光ディスク
の半径方向に円弧状に揺動するスイングアームに搭載し
た構成を備え、前記平行四辺形プリズムの、光ディスク面と平行な２面
の内の前記光ディスクと反対側の面を入射面として当該
入射面からの入射光を最初に揺動中心側の傾斜端面で全
反射させた後、前記平行な２面間で全反射を繰り返し、
さらに自由端側の傾斜端面で全反射させた後、光ディス
ク面に近い側の平行面から光ディスク面に出射するよう
に入射光を出射せしめる構成とし、かつ前記平行四辺形プリズム内における最初の傾斜端面
での全反射から前記自由端側傾斜端面での全反射までの
各全反射位置におけるＰ偏光とＳ偏光との位相ずれ量の
合計を180度の整数倍になるように前記平行四辺形プリ
ズムの傾斜端面の傾斜角度と屈折率とを設定して前記ス
イングアームの揺動に伴う再生信号の劣化を低減するこ
とを特徴とする光学式情報処理装置。