JP2898380B2 - 光ヘッド調整装置 - Google Patents

光ヘッド調整装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は光ヘッド装置、特にアクチュエータ分離方
式光ヘッド装置において、固定部より出射する略平行光
束の光軸とアクチュエータ移動軸の角度ずれをなくす光
ヘット調整装置に関するものである。
[従来の技術] 光ヘッド装置は、100μm程度の偏心がある円板状情
報記録媒体に1〜2μmの間隔で形成された情報トラッ
ク上に信号の記録、再生を行なうため、トラッキングサ
ーボを必要とする。このトラッキングサーボセンサ方式
については種々の方式が提案されているが、信号ピット
あるいは情報トラックからの回折光を利用した方式とし
て、プッシュプル法と呼ばれるものが多く採用されてい
る。
まず、第3図を用いてプッシュプル法トラッキングサ
ーボセンサ方式の原理を説明する。
情報記録媒体1の情報トラック2に対物レンズ4によ
って集光スポット3が形成される。5は情報記録媒体1
からの反射光を2分割光検知器6に導く集光レンズであ
る。2分割光検知器6は2つの受光面6a、6bからなり、
2つの受光面の差動出力からトラッキングエラー信号を
得るため、2分割光検知器6には差動増幅器7が接続さ
れている。10はこの2分割光検知器6の受光面上に投影
された回折光強度分布である。
対物レンズ4が情報トラック2の中心位置にある場合
には、2つの受光面の出力は等しくなり、差動増幅器7
の出力は零になる。ところが、情報記録媒体1の偏心等
によって対物レンズ4と情報トラック2との位置関係が
ずれた場合には、回折光分布8、9が均等で無くなるこ
とから、差動増幅器7の出力は正または負となる。した
がって、この出力を零とするようにサーボ動作が行なわ
れ、対物レンズ4は矢印X方向に並進変位する。
次に、アクチュエータ分離方式を用いた場合に新たに
生じるプッシュプル法の問題について説明する。
第4図はアクチュエータ分離方式の概念図であり、光
源、コリメータ、光検知器などが配置されている固定部
12に対し、アクチュエータ部13は図示しない駆動手段に
よって情報記録媒体1の半径方向、すなわち矢印X方向
に変位可能となっている。反射ミラー14は固定部12から
出射する略平行光束を情報記録媒体1の方向に折り曲げ
る。アクチュエータ部13は移動する際に光軸に対してず
れや傾きを生じることがある。第5図は光軸15とアクチ
ュエータ部13の移動軸17との間に傾きが存在する状態を
示している。
ここで、アクチュエータ部13が位置Aにある時、光検
知器6a、6bに投影される回折光強度分布は均等であると
する。アクチュエータ部13が位置Bに移動した場合、集
光スポット3が情報トラック2の中心にあるにもかかわ
らず、投影された回折光強度分布は2つの受光面6a,6b
に対して均等に入射しなくなり、結果として差動増幅器
7の出力が零とならず、トラッキングオフセットが発生
する。アクチュエータ部13の移動距離をL,光軸15とアク
チュエータ部13の移動軸17との傾きをφとすると、光軸
のずれ量δは δ=2L・tanφ (1) とあらわすことができる。又、ある光学条件におけるδ
とトラッキングオフセットの関係は、文献(井上他「追
記ディスク用2軸直交変形光ヘッド」光メモリシンポジ
ウム'85,p97〜p102)による第6図が参考になる。この
文献では横軸に対物レンズシフト量をとっているが、光
線のずれ量δは対物レンズシフト量の2倍に等しい。従
って、δが100μmのとき、トラックオフセットは0.05
μm発生する。通常、トラックオフセットの許容量は0.
05μm程度であるので、光軸ずれの許容量は100μm程
度となる。130mmφディスクを使用する場合、Lは30mm
程度なので1式からδ=100μmに対するφは1.5mradと
なる。実際のヘッドではトラックオフセットを発生する
要因が複数あるので、φは多くても1mrad以下に抑える
べきと言われている。
以上のような欠点を改善するために、光軸15とアクチ
ュエータ部13の移動軸17の方向を一致させるよう初期調
整をする必要がある。このような調整法の1例を第7図
から第9図を用いて説明する。
この方法は、固定部12から出射する略平行光束の光軸
が固定部基準面に対して垂直になるように光源の面内調
整をおこない、固定部を基準面に固定するものである。
図において、21はHe−Neレーザなどの基準光源、22は固
定部取り付け面、23は第1のスクリーン、24はミラー、
25は第2のスクリーン、26は光源であるLD、27は集光レ
ンズ、28はビームスプリッタである。まず、固定部取り
付け面22に平面度の高いミラー24をおしあて、基準光源
21より出射しφ1mm程度のピンホールを設けた第1のス
クリーン23を通過した光束をミラー24で反射させる。反
射した光束が第1のスクリーン23のピンホールを再び通
過するように基準光源21の傾き調整を行なう。この時、
第1のスクリーン23と固定部取り付け面22との距離lを
2mとし、反射した光束が第1のスクリーン23上のアパー
チャ中心からε1=±0.4mm以内に戻るように調整した
とすると、基準光源21より出射した光束の固定部取り付
け面に対する角度ずれΔは Δ=ε1/(2*1) =(±0.4mm)/(2*2m) =±0.1mrad 程度にできる。なお、この出射光束を以後の基準光線31
とする。(第7図) 次に、φ1mm程度のピンホールを設けた第2のスクリ
ーン25を固定部取り付け面の前へ配置し、基準光線31が
スクリーン25上のピンホールを通過するようにスクリー
ン25の位置を調整する。基準光線31がスクリーン25上の
ピンホール中心からε=±0.4mm以内を通過するよう
にスクリーン25の位置調整を行えば、スクリーン23、25
上の2つのピンホールを結ぶ直線32の基準光線31に対す
る角度ずれΔは、ε2/1=±0.2mrad程度にすることが
できる。(第8図) 最後に固定部12より出射し、第2のスクリーン25のピ
ンホールを通過した光束が第1のスクリーン23のピンホ
ールを通過するようにLD26の面内調整を行なう。この時
固定部12の出射光束がスクリーン23のピンホール中心か
らε=±0.4mm以内に当たるようにLD26の面内調整を
行えば、第8図の直線32に対するヘッド出射光束33の角
度ずれΔは、ε3/1=±0.2mrad程度にできる。(第9
図) 以上の調整により、固定部12より出射する光束33の固
定部取り付け面22に対する角度ずれΔは、 程度となる。
[発明が解決しようとする課題] 以上のように、従来の調整法では固定部からの出射光
束と固定部取り付け基準面との間の角度合わせしかでき
ないため、アクチュエータ部の移動軸と固定部取り付け
基準面間の機械的誤差に起因する角度ずれが吸収され
ず、両者の機械的精度を厳しく管理する必要があった。
(例えば両者の角度ずれを±0.5mrad程度)また、調整
手順が煩雑で自動化するのが困難であるという問題点が
あった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、固定部からの出射光束の光軸とアクチュエ
ータ部の移動軸の精密な角度合わせを可能とするととも
に、装置の機械的精度を緩和することができる光ヘッド
調整装置を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係る光ヘッド調整装置は、光源と、この光
源から放射される光束を略平行光束に変換するコリメー
ト手段と、円板状の情報記録媒体で反射した反射光束を
受光する光検知器とが固定部に備えられ、前記情報記録
媒体の半径方向における任意の位置に移動できる架台に
は、前記コリメート手段からの略平行光束を前記情報記
録媒体に向けて収束させる光収束手段を備えた光ヘッド
装置において、前記固定部から出射される略平行光束の
光軸の方向を、前記架台の移動方向に一致させるように
調整する光ヘッド調整装置であって、前記架台に取り付
け可能であり、かつ同一軸上に前記光収束手段の移動距
離とほぼ等しいか、または短い間隔で2個の焦点を有す
る2焦点レンズと、該焦点位置を観測する観測装置と、
前記光源の位置を移動させる移動装置とを備えたもので
ある。
[作用] この発明にかかる光ヘッド調整装置は、アクチュエー
タ部に2つの焦点を同一軸上に有する複合フレネルゾー
ンプレートを配置し、前記アクチュエータ部の移動時に
おいてある観測面上に現れる2個の結像点位置をTVカメ
ラ等で観測することにより、固定部出射光束の光軸とア
クチュエータ部移動軸の角度ずれを検出する。次に、前
記2個の結像点位置が一致するように、固定光学系内の
光源の位置を調整する。
[実施例] この発明の第1の実施例の構成を第1図及び第2図を
参照しながら説明する。
第1図は、この発明の第1の実施例の要部を示す構成
図、第2図はこの発明の第1の実施例による複合フレネ
ルゾーンプレートを示す図である。従来のものと同一ま
たは相当する部分には同一符号を付して、その説明を省
略する。
図において、101は複合フレネルゾーンプレート、102
はTVカメラ、103はモニタ画面、104は観測面である。
次に動作について説明する。
2焦点レンズを構成する複合フレネルゾーンプレート
101は、情報記録媒体の半径方向における任意の位置に
移動できるアクチュエータ部13上に配置されており、同
一軸上にF1,F2の2点の焦点を持ち、かつ両焦点間の距
離Lはアクチュエータ部13の移動距離に比べ少し短いか
ほぼ等しくなるよう設計されている。
まず、図においてアクチュエータ部13を移動軸上のほ
ぼ最左端に位置させる。この時複合フレネルゾーンプレ
ートの長焦点側の焦点位置を観測位置、例えばTVカメラ
102で観測し、モニタ画面103上のモニタ像SF2の位置に
例えばカーソル中心を一致させる。次にアクチュエータ
部13を距離Lだけ右方向に移動させる。この時、TVカメ
ラ102には複合フレネルゾーンプレート101の短焦点側の
焦点位置が観測されることになる。固定部12からの出射
光束の光軸がアクチュエータ部13の移動軸に対してx方
向、y方向にそれぞれθx傾いていた場合、短焦点
側の焦点位置は長焦点側の焦点位置に対してそれぞれL
・θx,L・θずれる。(第1図−B) この現像はモニタ画面上ではモニタ像SF1の位置に合
わせたカーソル中心からのずれとして観測できるので、
この情報をもとに光源であるLD26の位置を移動させて、
固定部12から出射される略平行光束の光軸の方向をxy平
面内で面内調整を行なうことにより、上記角度ずれを調
整することができる。即ちコリメータレンズ27の焦点距
離をfco1とすれば、上記角度ずれを零にするためのLD26
の移動量はx方向、y方向にそれぞれdx=θ・fco1
dy=θ・fco1となる。(第1図−C) 第2図を用いて、複合フレネルゾーンプレート101の
説明を行なう。
一般に、フレネルゾーンプレートは光学ガラスプレー
ト上に同心円状の濃淡もしくは凹凸パターンを形成した
ものであり、焦点距離をf、入射する波長をλとしたと
きn番目の境界円半径rnは、 で表わすことができる。
今回使用する複合フレネルゾーンプレート101は中心
から半径r1までの円内領域は焦点距離がf1になるよう
に、その外側の領域即ち半径r1からr0までは焦点距離が
f2になるように上式に従って境界円半径を設けたもの
で、入射した半径r0の平行光は、同一軸上のF1,F2の2
点に集光されることになる。
次に、この発明の第1の実施例による光軸調整装置の
角度ずれ検出精度について述べる。
本フレネルゾーンプレートの開口数NAは入射光束半径
r0、焦点距離f2より、 NA〜r0/f2 で与えられる。一方焦点でのスポット直径2wは入射光の
波長をλとすると 2w〜λ/NA の関係がある。
角度の検出精度Δθはほぼ2w/Lであり、Lはf2程度で
あるので、 Δθ〜2w/L〜(λ/NA)/f2 =λ/r0 となり、λ=0.8μm、r0=2mmであれば、検出感度は0.
5mrad程度となる。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、効率よく固定部から
の出射光軸とアクチュエータ部の移動軸を必要充分な精
度で調整することができ、かつ装置の機械的精度を緩和
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の1実施例の要部構成図、第2図は複
合フレネルゾーンプレートを示す図、第3図はプッシュ
プル法トラッキングセンサの原理説明図、第4図はアク
チュエータ分離方式の概念説明図、第5図はアクチュエ
ータ分離方式におけるトラッキングオフセットの発生要
因を説明する図、第6図は対物レンズシフト量とトラッ
クオフセットの関係を示す図、第7図から第9図は従来
の光軸調整装置の説明図である。 図において、12は固定部、13はアクチュエータ部、26は
LD、27はコリメータレンズ、101は複合フレネルゾーン
プレート、102はTVカメラ、103はモニタ画面、104は観
測面である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、この光源から放射される光束を略
    平行光束に変換するコリメート手段と、円板状の情報記
    録媒体で反射した反射光束を受光する光検知器とが固定
    部に備えられ、前記情報記録媒体の半径方向における任
    意の位置に移動できる架台には、前記コリメート手段か
    らの略平行光束を前記情報記録媒体に向けて収束させる
    光収束手段を備えた光ヘッド装置において、前記固定部
    から出射される略平行光束の光軸の方向を、前記架台の
    移動方向に一致させるように調整する光ヘッド調整装置
    であって、 前記架台に取り付け可能であり、かつ同一軸上に前記光
    収束手段の移動距離とほぼ等しいか、または短い間隔で
    2個の焦点を有する2焦点レンズと、該焦点位置を観測
    する観測装置と、前記光源の位置を移動させる移動装置
    とを備えたことを特徴とする光ヘッド調整装置。
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