JP2875896B2 - 光学ヘッドアクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に光情報記録媒体上
に光束を集光させる手段において、光ビームを走査して
光スポットのトラッキング動作を行うガルバノミラーを
備えた光学ヘッドアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】光学的記録再生装置における、従来のガ
ルバノミラーを用いたビームアクセスについて、図６な
いし図８を用いて説明する。

【０００３】図６及び図７に示すように、ガルバノミラ
ー６０は、コイル５４に流す電流の量で反射ミラー５１
の回動角θを制御している。

【０００４】ところが従来のガルバノミラーの場合は、
図６に示すように、ビームシフトＥが光ビーム５７をア
クセスすることによって生じる。ここで、例えばディス
ク偏心量δを、δ＝0.05mmとしてアクセスするときのビ
ームシフトＥを計算すると、Ｅ＝0.23mmとなり、光検知
器（図示せず）上で光ディスク６５からの戻り光も当然
動くことになる（光ビーム５７が光ディスク６５の面に
対して垂直に入射しない限り入射光と戻り光とは一致し
ない）。これはトラックエラー信号のオフセット量とな
り、トラック追従性を劣化させる原因となる。

【０００５】前記ビームシフトが発生しないガルバノミ
ラーの構成例を図８に示す。すなわち、図８はビームシ
フトの発生を防止するためのガルバノミラーと対物レン
ズとの相対位置の条件を示した図である。

【０００６】図８に示すように、前記ビームシフトの発
生を防止するためには、反射ミラー５１の回動中心Ｏか
ら光軸Ｕと反射ミラー５１とが交わる点Ｐまでの距離を
ａ、対物レンズ５３の像側焦点位置Ｆから点Ｐまでの距
離をＬとすると、

【０００７】

【０００８】の関係が保たれている必要がある。このよ
うな条件を満たしていれば、光ビーム５７は常に対物レ
ンズ５３の像側焦点位置Ｆを通過するため、光ディスク
６５の面に対して垂直に入射し、ビームシフトは発生し
ない。

【０００９】前記の条件を実現するためには、例えば特
開昭６２−２６２０１７号公報に開示されているよう
な、一対の圧電素子を使用した駆動方式や、実開昭６３
−１３５５２０号公報に開示されているような、固体変
位素子と弾性ヒンジとを設けた支持部材による駆動機構
に、同明細書において対物レンズを駆動しているかわり
にガルバノミラーを駆動する方法等がある。

【００１０】図９及び図１０に特開昭６２−２６２０１
７号公報に開示されているような第１の従来例を示す。
第１の従来例では、反射ミラー５１が架空の回転軸Ｏ′
を中心に回動するように、固定台５９に積層型圧電素子
６１，６２が配置され、前記反射ミラー５１を支持する
ようになっている。

【００１１】また、図１１及び図１２に実開昭６３−１
３５５２０号公報に示されたものを応用した第２の従来
例を示す。第２の従来例では、弾性ヒンジ部７３ａを中
心に回動自在にアーム７３が設けられ、このアーム７３
の駆動側に積層型圧電素子７２が、変位側に反射ミラー
７１が配設され、この反射ミラー７１が弾性ヒンジ部７
３ａを中心に回動するようになっている。これらの例の
ように反射ミラー、圧電素子、駆動機構等を配置するこ
とによって前記の条件を満たし、ビームシフトの発生を
防止することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６２−２６２０１７号公報に開示されているような駆動
方式では、圧電素子が少なくとも２個必要であり、この
ため、コストの低減が難しく、小型化にも限界がある。
また、圧電素子の変位量が直接ガルバノミラーの変位量
となるため、必要な変位量を確保するためには大型の圧
電素子が必要であり、これによりさらにコスト高を招
き、小型化も困難となるという問題点があった。

【００１３】また、実開昭６３−１３５５２０号公報に
開示されているような駆動機構に反射ミラーを取り付け
るという方式では、弾性ヒンジ部７３ａが回動中心とな
るため、アーム７３を長くする必要があるばかりでな
く、配置上の問題点が生じる。すなわち、図１２に示す
ように、回動中心より記録媒体７５側にアーム７３の駆
動側とか圧電素子７２等を配置しなければならず、これ
らが記録媒体７５とか記録媒体７５を駆動するスピンド
ルモータ等と干渉してしまう可能性が生じる。このよう
に、駆動機構が大型化してしまったり、配置が困難にな
るなどの問題点があった。

【００１４】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、ビームシフトの発生を防ぐとともに、小型化及
び低コスト化が可能な光学ヘッドアクチュエータを提供
することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による光学ヘッド
アクチュエータは、記録媒体上の微小光スポットで情報
の記録再生を行う光学的記録再生装置に装備され、光ビ
ームを前記記録媒体のトラックと直交する方向に走査し
てトラッキング動作を行うガルバノミラーを有する光学
ヘッドアクチュエータにおいて、前記ガルバノミラー
は、前記光ビームを反射する反射ミラーと、前記反射ミ
ラーを駆動する固体変位素子と、前記固体変位素子の変
位を前記反射ミラーに拡大・伝達し、前記反射ミラーが
ミラーの外部に設定された架空の回動軸を中心として回
動するように変位拡大率がそれぞれ異なる少なくとも２
つの拡大・伝達機構とを備えたものである。

【００１６】

【作用】少なくとも２つの拡大・伝達機構により固体変
位素子の変位を拡大・伝達することによって、固体変位
素子は光ビームを反射する反射ミラーを駆動する。この
反射ミラーは、前記拡大・伝達機構の変位拡大率がそれ
ぞれ異なるため、ミラーの外部に設定された架空の回動
軸を中心として回動する。これにより、ガルバノミラー
は、光ビームを記録媒体のトラックと直交する方向に走
査してトラッキング動作を行う。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図５は本発明の一実施例に係わり、図
１はガルバノミラーの構成を示す構成説明図、図２は図
１における反射ミラーの支持機構の例を示す説明図、図
３は図１のガルバノミラーにおいて圧電素子が伸びる方
向に変位した場合の動作を示す動作説明図、図４は図１
のガルバノミラーにおいて圧電素子が縮む方向に変位し
た場合の動作を示す動作説明図、図５は図１のガルバノ
ミラーを用いた光学ヘッドアクチュエータ及び光学的記
録再生装置の構成例を示す構成説明図である。

【００１８】図１に示すように、本発明の光学ヘッドア
クチュエータに用いられるガルバノミラー１０は、光ビ
ームを偏向させる反射ミラー１が、連結部２に連設され
たアーム３及び４のそれぞれの支持点Ａ，Ｂで支持さ
れ、前記アーム３及び４の駆動により変位するようにな
っている。前記連結部２とアーム３及び４とはそれぞれ
弾性ヒンジ３ａ，４ａを介して連設され、これらの弾性
ヒンジ３ａ，４ａを中心として、アーム３及び４がそれ
ぞれ回動可能に構成されている。また、連結部２の内側
には、電圧を印加することによって長手方向に伸縮する
固体変位素子としての圧電素子５が設けられ、この圧電
素子５の上端部に、前記アーム３及び４に弾性ヒンジ３
ｂ，４ｂを介して連設された伝達部６ａ，６ｂが前記圧
電素子５の伸縮に応じて変位するように接続されてい
る。また、前記アーム３，４、伝達部６ａ，６ｂ、弾性
ヒンジ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂは、連結部２によって一
体の部品となっており、これらにより拡大・伝達機構が
構成されている。

【００１９】前記反射ミラー１は、例えば図２に示すよ
うな支持機構によって支持することもできる。前記支持
点Ａ，Ｂにそれぞれ弾性ヒンジ７ａ，７ｂが設けられ、
この弾性ヒンジ７ａ，７ｂを介して、アーム３及び４と
ミラー台８とが連設され、このミラー台８上に反射ミラ
ー１が配設されている。前記アーム３及び４の駆動によ
り、ミラー台８及び反射ミラー１が変形することなく、
弾性ヒンジ７ａ，７ｂのみが回動し、反射ミラー１が変
位するようになっており、すなわち、反射ミラー１が支
持点Ａ，Ｂで支持され、駆動されるようになっている。
これにより、反射ミラー１は、図１に示すような架空の
回動軸Ｏを中心に回動し、記録媒体面に照射される光ビ
ーム９を偏向させるようになっている。

【００２０】次に、本実施例のガルバノミラー１０の動
作について、図３及び図４を参照して説明する。

【００２１】圧電素子５に電圧を印加して素子が伸びた
場合は、図３に示すようにガルバノミラー１０が変位す
る。電圧を印加することにより圧電素子５が伸びると、
伝達部６ａ，６ｂ及び弾性ヒンジ３ｂ，４ｂが押し上げ
られる。一方、連結部２はほぼ剛体であるため、弾性ヒ
ンジ３ａ，４ａの位置は変化しない。このため、アーム
３，４は弾性ヒンジ３ａ，４ａを回動中心として回動
し、ミラー支持点Ａ，Ｂは矢印で示した方向に変位し
て、Ａ′，Ｂ′で示した位置となる。これにより、反射
ミラー１は、破線で示す位置１から実線で示す位置１′
に移動し、光ビーム９が、９から９′のように偏向して
対物レンズ１１を通って記録媒体上に照射する。

【００２２】ここで、図３に示すように、弾性ヒンジ３
ａ，３ｂ間及び４ａ，４ｂ間の距離をそれぞれ等しくａ
とおき、弾性ヒンジ３ａと支持点Ａ間の距離をｂ、弾性
ヒンジ４ａと支持点Ｂ間の距離をｃ、さらに、回動軸Ｏ
と支持点Ａ間の距離をｒ1 、回動軸Ｏと支持点Ｂ間の距
離をｒ2 、支持点Ａ，Ｂの変位量をそれぞれＸA ，ＸB
とおく。このとき、ＸA ：ＸB＝ｂ：ｃであるので、 ｒ1 ：ｒ2 ＝ｂ：ｃ …（１） の関係が成り立つようにすれば、反射ミラー１は回動軸
Ｏを中心とした回動を行うことになる。また、ａ：ｂ、
ａ：ｃの値を変化させることにより支持点Ａ，Ｂでの変
位拡大率が変化し、反射ミラー１の回動範囲を変化させ
ることが可能である。

【００２３】また、図８で示したビームシフトが発生し
ないガルバノミラーの条件を満足させるためには、

【００２４】

【００２５】（ここで、Ｌは図８と同様に、対物レンズ
１１の像側焦点位置Ｆから、光軸と反射ミラー１とが交
わる点までの距離）となるように反射ミラー１を配置す
れば良いので、これらの（１），（２）の条件に従って
ａ，ｂ，ｃの値を決定すれば、光ビーム９は常に対物レ
ンズ１１の像側焦点位置Ｆを通過することになり、ビー
ムシフトの発生を防止することが可能である。

【００２６】また、圧電素子５が縮んだ場合は、図４に
示すようにガルバノミラー１０が変位する。圧電素子５
が縮むと、伝達部６ａ，６ｂ及び弾性ヒンジ３ｂ，４ｂ
が圧電素子５側に引っ張られ、アーム３，４が弾性ヒン
ジ３ａ，４ａを回動中心として図３と逆向きに回動し、
ミラー支持点Ａ，Ｂは矢印で示した方向に変位して、
Ａ″，Ｂ″で示した位置となる。これにより、反射ミラ
ー１は、破線で示す位置１から実線で示す位置１″に移
動し、光ビーム９が、９から９″のように偏向して対物
レンズ１１を通って記録媒体上に照射する。

【００２７】前述のようなガルバノミラー１０を備えた
光学ヘッドアクチュエータを光学的記録再生装置に応用
した例を図５に示す。本実施例は、分離型光学ヘッドと
呼ばれるものであり、半導体レーザ１２、コリメータレ
ンズ１３、ビームスプリッタ１４、光検出器１５等を備
えた固定光学ユニット１６と、キャリッジ１７に搭載さ
れた移動光学ユニットとしての光学ヘッドアクチュエー
タ１８とで構成されている。ここでは、キャリッジ１７
上の立ち上げミラーとしてガルバノミラー１０を使用し
ている。

【００２８】また、前記光検出器１５の出力信号よりフ
ォーカスエラー信号（以下、ＦＥ信号と記す）２１、デ
ータ検出信号２２、及びトラッキングエラー信号（以
下、ＴＥ信号と記す）２３が生成され、ＦＥ信号２１は
図示しない対物レンズ駆動手段に、データ検出信号２２
は図示しない復調回路にそれぞれ入力されるようになっ
ている。前記ＴＥ信号２３は、増幅回路２４で増幅さ
れ、補償回路２５を経てアクチュエータドライバ２６に
入力されるようになっている。このアクチュエータドラ
イバ２６が圧電素子５に接続され、ガルバノミラー１０
を駆動するようになっている。

【００２９】次に、図５に示した光学ヘッドの動作を説
明する。半導体レーザ１２より発射された光ビーム９
は、コリメータレンズ１３、ビームスプリッタ１４を経
て光学ヘッドアクチュエータ１８に設けられたガルバノ
ミラー１０に照射される。このガルバノミラー１０によ
って反射された光ビーム９は、対物レンズ１１により集
光され、記録媒体１９の表面に微小なスポットとなって
照射される。そして、記録媒体１９から反射した光ビー
ム９は、前述と逆の経路を経て固定光学ユニット１６に
戻り、ビームスプリッタ１４で反射されて光検出器１５
に照射される。前記光検出器１５で生成されたＦＥ信号
２１は、このＦＥ信号２１をもとに対物レンズ１１を駆
動してフォーカシング動作を行い、データ検出信号２２
は復調回路で復調されて復調データとなる。

【００３０】また、アクチュエータドライバ２６は、前
記ＴＥ信号２３をもとに圧電素子５を駆動し、ガルバノ
ミラー１０を変位させることによって目標トラックに追
従するようにトラッキング動作が行われる。

【００３１】本実施例のような分離型光学ヘッドでは、
キャリッジ１７に搭載される素子は対物レンズ１１及び
ガルバノミラー１０とこれらの駆動部のみであり、可動
部の軽量化が可能である。また、通常粗シーク動作はキ
ャリッジ１７を記録媒体１９の半径方向に駆動すること
によって行い、精シーク動作はガルバノミラー１０を駆
動することによって行うが、本実施例では可動部を軽量
化することができるため、キャリッジ単体でのトラック
追従性能を高めることができる。従って、通常トラッキ
ングアクチュエータによって数百ミクロンの範囲でビー
ムを走査していたが、本実施例においては数十ミクロン
の範囲を走査することでトラッキング動作が可能とな
る。

【００３２】また、前記アーム３，４等のような圧電素
子の変位拡大機構を有しており、かつ、前述のように可
動部の軽量化が可能であるため、変位量が十ミクロン程
度と少ない圧電素子を使用しても、実用上十分な可動範
囲を得ることがより容易となる。

【００３３】以上のように、本実施例によれば、圧電素
子を１個設けただけでビームシフトの発生しないガルバ
ノミラーを構成することができ、また、ａ，ｂ，ｃ，ｒ
1 ，ｒ2 等は、前記（１），（２）の関係を満足してい
れば自由に値を決定でき、さらに反射ミラーは架空の回
動軸を中心として回動するため、光学ヘッドアクチュエ
ータにおいて配置に自由度を持たせることが可能であ
り、さらに、小型化、低コスト化が可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、１
個の固体変位素子によってガルバノミラーを構成したた
め、ビームシフトの発生を防ぐとともに、小型化及び低
コスト化が可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる、ガルバノミラーの
構成を示す構成説明図

【図２】図１における反射ミラーの支持機構の例を示す
説明図

【図３】図１のガルバノミラーにおいて圧電素子が伸び
る方向に変位した場合の動作を示す動作説明図

【図４】図１のガルバノミラーにおいて圧電素子が縮む
方向に変位した場合の動作を示す動作説明図

【図５】図１のガルバノミラーを用いた光学ヘッドアク
チュエータ及び光学的記録再生装置の構成例を示す構成
説明図

【図６】ガルバノミラーによるビームアクセス動作の説
明図

【図７】図６のガルバノミラーの構成例を示す斜視図

【図８】ビームシフトが発生しないガルバノミラーの構
成例を示す説明図

【図９】第１の従来例のガルバノミラーの構成を示す斜
視図

【図１０】図９のガルバノミラーの構成を示す構成説明
図

【図１１】第２の従来例のガルバノミラーの構成を示す
構成説明図

【図１２】図１１のガルバノミラーを配置した例を示す
構成説明図

【符号の説明】

１…反射ミラー ２…連結部 ３，４…アーム ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ…弾性ヒンジ ５…圧電素子 ６ａ，６ｂ…伝達部 ９…光ビーム １０…ガルバノミラー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体上の微小光スポットで情報の記
   録再生を行う光学的記録再生装置に装備され、光ビーム
   を前記記録媒体のトラックと直交する方向に走査してト
   ラッキング動作を行うガルバノミラーを有する光学ヘッ
   ドアクチュエータにおいて、前記ガルバノミラーは、前
   記光ビームを反射する反射ミラーと、前記反射ミラーを
   駆動する固体変位素子と、前記固体変位素子の変位を前
   記反射ミラーに拡大・伝達し、前記反射ミラーがミラー
   の外部に設定された架空の回動軸を中心として回動する
   ように変位拡大率がそれぞれ異なる少なくとも２つの拡
   大・伝達機構とを備えたことを特徴とする光学ヘッドア
   クチュエータ。