JP3440783B2 - 光学式位置検出装置およびその調整方法 - Google Patents

光学式位置検出装置およびその調整方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、 磁気ディスク( ハード
ディスク、フレキシブルディスク) 等の情報記録媒体に
対し、磁気ヘッドを予め定められたトラックに沿うよう
にトラッキングサーボさせて、情報記録媒体上に記憶さ
れた情報を記録再生可能にするための光学式位置検出装
置およびその調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】大容量の磁気記録再生装置では、 高密度
記録を行なうための一方法として、光学式位置検出によ
ってトラッキングサーボを行なう方法がある。この方法
は、予め情報記録媒体上に刻まれた光学マークと集光ス
ポットの相対位置関係によって変化する光量を光検出器
で受光し、そこからトラッキング誤差信号を生成し、磁
気ヘッドのトラッキングサーボを行なっている。この方
法では、磁気ヘッドの記録ギャップ位置と集光スポット
の位置を一致させることは物理的に不可能であり、集光
スポット位置と磁気ヘッドの記録ギャップ位置とはトラ
ック方向に所定の相対距離をおいて配置される。
【0003】そこで、特開平9-161424に記載のようにト
ラッキング信号( 集光スポットが光学マークを横断した
時に得られる波形) が正弦波となるようなスポットサイ
ズとし、スポットが光学マークに対してどの位置にあっ
ても正弦波に対して位相補正を行なうことで、磁気ヘッ
ドを任意のトラックにトラッキングできるよう構成され
ている。例えば、トラックピッチを20μmとした場
合、正弦波を得るための最適なスポットサイズは、16
μm程度である。しかし、このスポットサイズを得るた
めには、対物レンズのNAを約0.04と小さくしなければ
ならない。
【0004】この0.04という値は、一般の光ピック( N
A=0.4〜0.6)に対してかなり小さい。このような光学系
では、情報記録媒体面と光軸とが垂直入反射の関係から
角度ずれを起こすと戻り光にけられが生じ、光検出器か
らの出力が低下しやすい。そのため従来は、光源である
レーザーの位置を光軸からシフトさせて、情報記録媒体
上で反射された戻り光のけられ調整を行なっていた( こ
れは、特開平9-161424に記載されている) 。
【0005】図3は、大容量の磁気記録再生装置のサー
ボ用光学系として用いられた光学式位置検出装置の従来
例を示す断面図である。光源1から出射したビームは、
ホログラムレーザーユニット2( 光分離ホログラム、3
ビーム生成用グレーティング及び、光源、光検出器を集
積化した素子) のグレーティング領域2a( 図4c参
照) に入射し、0次及び±1次回折光である3つのビー
ムとなる( 3つのビームの方向は、紙面にほぼ垂直)。
この3つのビームは、ホログラム領域2b( 図4b参
照) でさらに回折されそれぞれ複数のビームとなるが、
そのうちの0次の回折光のみが、レンズホルダー9に設
けられた開口絞り9aを通過し、レンズホルダー9に固
定された対物レンズ3により集光され、ミラー10で反
射されてディスク4上に、集光スポットM,S1,S2
を形成する( 図4a参照) 。
【0006】ディスク4には、サーボ情報を記憶させた
光学マーク4aが予め記録トラックに沿って刻まれてお
り、ディスク4上で反射・回折された上記M,S1,S
2のビームは、再びミラー10、対物レンズ3、開口絞
り9aを経て、レーザーホログラムユニット2のホログ
ラム領域2bに入射する。なお、ビームは、磁気ヘッド
装置( 下ヘッド) 6のほぼ中央に設けられた孔を貫通す
る。3つのビームはホログラム領域2bにより、複数の
回折光となるが、そのうちの±1次の回折光のみが左右
3分割、計6分割された光検出器12に受光される( 図
34参照) 。光検出器12は、公知のトラッキング誤差
検出方法によりスポットM,S1,S2から得た光量に
応じた各々3つの信号( B+E,A+D,C+F) を出
力し、増幅及び演算回路によりトラッキング信号を得る
ためのπ/2の位相差を持つ信号が作られる。
【0007】図5は、ディスク4とビームの光路との関
係について示している。光学式位置検出装置の組立に際
して、ディスク4と対物レンズ3で集光された光源1と
対物レンズ3の中心を結ぶ線分で決まるビームとのなす
角度が垂直からθの傾きずれを持つ場合、ディスク4で
反射されたビームが、レンズホルダー9の開口絞り9a
でけられるために、光検出器12に受光される光量が少
なくなる。受光量が少なくなると、磁気ヘッドがディス
ク4上の所望のトラックにトラッキングするための正確
なトラッキング誤差信号が得られなくなる。 そこで従
来は、光源1をX1だけ光軸に垂直な平面内で移動調整
し、光路がディスク4に垂直に入射・反射するように調
整し、戻り光のビームがレンズホルダー9の開口絞り9
aでけられないようにしている。光源1が光軸に対して
垂直な平面内でX1だけ移動することにより、ディスク
4上に結像されたスポットの移動量D1は、結像倍率を
Mとすると、D1=M * X1で示される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の光学式位置検出
装置においては、上述のように光源を光軸からシフトさ
せて、ディスク面上で反射された戻り光のけられ調整を
行なっていた。しかし、傾きを補正するための調整に伴
ない、ディスク上のスポット位置がずれる欠点があっ
た。スポットがディスクの接線方向にずれると、光検出
器で出力された3つの信号より演算される位相差が、デ
ィスク内周と外周で異なった値となり、トラッキングサ
ーボに誤差が生じるという問題が起きる。一方、半径方
向にずれると、ずれ量が大きい場合には磁気ヘッドにけ
られる恐れがあり、スポットを予め磁気ヘッドのほぼ中
央に粗調整した後、けられ調整を行なう必要があった。
また、けられ調整を行なった後、磁気ヘッドに対するス
ポットの相対位置を所定の位置に調整する必要がある
が、このスポット位置調整時、ディスク面と光軸の垂直
関係が変化しないよう、レンズ、ミラー、ホログラムレ
ーザーユニット等の光学部品を一体に組み込んだ筐体を
設け、筐体をキャリッジに対して独立に位置調整する必
要があった。 そのため、独立に移動する筐体をキャリ
ッジの下部に配置する構成上、光学機構の小型・薄型化
が困難であった。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、光源、対物レンズ、ディスクがなす光路に
おいて、対物レンズの近傍に、光軸に対して垂直な平面
内で移動調整可能な開口絞り機構を設け、光路の途中で
開口絞りを移動させても、光軸は変化しないことから、
開口絞りの移動調整により、ディスク上に集光されたス
ポット位置に影響を与えることなく、ディスクと光路が
なす角度を所望の角度に調整することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射され
たビームが対物レンズを通過して情報記録媒体上に所望
のスポットを結像する集光光学系と、前記情報記録媒体
で反射、 回折したビームを受けてビームを分岐する手段
と、前記ビームを分岐する手段により分岐されたビーム
を受けてその光量に応じた信号を出力する光検出器を具
備し、 結像スポットの位置に影響を与えることなく情報
記録媒体と前記集光光学系の光路がなす角度を所望の角
度になるように前記集光光学系の光軸にほぼ垂直な平面
内で移動可能な開口絞り機構を設けたことを特徴とする
光学式位置検出装置であり、開口絞りを光軸に垂直な平
面内でシフトさせても光軸を定義する光源とレンズ主点
位置は不変であり、ディスク上に集光されたスポット位
置の移動を伴わずに、ディスク上で反射した戻り光のけ
られ調整を可能にした。
【0011】(実施の形態)以下に、本発明の請求項1
乃至4項に記載された発明の実施の形態について、図
1、2を用いて説明する。
【0012】図1は、本発明の光学式位置検出装置の一
実施の形態を示す構成図であり、従来構成と同一構成部
品には、同一の符号を付している。図1において、光源
1から出射したビームは、ホログラムレーザーユニット
2の領域2aに入射し、0次及び±1次回折光である3
つのビームとなる。この3つのビームは、ホログラム領
域2bでさらに回折され複数のビームとなるが、そのう
ちの0次の回折光のみが対物レンズ3により集光され、
その対物レンズ3の近傍に設けられた本発明の特徴であ
る光軸に対して垂直な平面内で単独で移動調整可能な開
口絞り11を通過し、ミラー10で反射されて、ディス
ク4上に従来と同様に集光スポットM,S1,S2を形
成する( 図4a) 。
【0013】ディスク4には、サーボ情報を記憶させた
光学マーク4aが予め刻まれており、ディスク4上で反
射・回折された上記M,S1,S2のビームは、再びミ
ラー10で反射され、開口絞り11、対物レンズ3を通
過し、ホログラムレーザーユニット2の領域2bに入射
する。3つのビームはホログラム領域2bにより、複数
の回折光となるが、そのうちの±1次の回折光のみが左
右3分割、計6分割された光検出器12に受光される(
図4d参照) 。 光検出器12は、スポットM,S1,
S2から得た光量に応じた各々3つの信号( B+E,A
+D,C+F)を出力し、増幅及び演算回路によりトラ
ッキング信号を得るためのπ/2の位相差を持つ信号が
作られる。なお、上記3ビームによるトラッキング誤差
検出方法については公知である。
【0014】図2は、ディスク4とビームの光路との関
係について示している。調整時に、開口絞り11を光軸
に垂直な平面内で光検出器12から出力される信号を見
ながら、移動調整することで、ディスク上に集光された
スポット位置の移動を伴なわずにディスク4面に対して
開口絞り11の開口部11aを通過する光路を概ね垂直
に調整し、戻り光のけられをなくす。この時、対物レン
ズ3は球面収差を補正した非球面レンズであり、開口絞
り11の移動調整に伴なう集光スポットのデフォーカス
の発生をなくしている。任意の角度θの傾きずれに対す
る開口絞り11の調整移動量Xは、ディスク4と開口絞
り11間の距離をLとすると、X =L * tanθで示
される。
【0015】なお、図1において光源1、対物レンズ
3、開口絞り11等は、直接キャリッジ8に固定され
る。特に、開口絞り11は、キャリッジに対して検出器
からの出力が最大となるような位置に調整後、接着など
により固定される。 調整後、開口絞りのチャッキング
部11bをキャリッジ8に対して所定の位置で切除する
ことにより、光学系の一層の薄型化が可能である。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明は、開口絞りを光軸
に垂直な平面内でシフト移動させても光軸を定義する光
源とレンズ主点位置は不変であるため、ディスク上に集
光されたスポット位置の移動を伴わずにディスク上で反
射した戻り光のけられ調整が行なえる。また、キャリッ
ジに対して独立な筐体を設ける必要がなく、光学系を直
接キャリッジに固定できるため、光学機構の小型・薄型
化が可能である。
【0017】また、レンズの球面収差によるデフォーカ
スの影響をなくしたことから、開口絞りの移動調整に伴
なう集光スポットのデフォーカスの発生を押さえること
ができる。また、開口絞りのチャッキング部を調整後に
は、キャリッジに対して一定の位置で切除できるため、
光学機構の一層の薄型化が可能である。
【0018】また、上記実施例は、光源及びホログラム
素子、ディテクタを一体化したホログラムレーザーユニ
ットで光学系を構成した例であったが、レーザーとディ
テクタが別体で構成される光学系でも本発明の効果を失
うことなく実施可能であることは、容易に推察できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における光学式位置検出装
置を示す断面図
【図2】本発明の実施の形態におけるディスクとビーム
の関係を示す図
【図3】従来の光学式位置検出装置を示す断面図
【図4】(a)ディスク上の光学マークと集光スポット
の関係を示す平面図 (b)レーザーホログラムの平面図 (c)もう一つのレーザーホログラムの平面図 (d)光検知装置の構成図
【図5】従来の光学式位置検出装置のディスクとビーム
の関係を示す図
【符号の説明】
1 光源 2 レーザーホログラムユニット 3 対物レンズ 4 ディスク 4a 光学マーク 5 筐体 6 磁気ヘッド( 下ヘッド) 7 磁気ヘッド( 上ヘッド) 8 キャリッジ 11 開口絞り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 7/12 - 7/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ビームを出射する光源と、前記光源か
    ら出射されたビームを集光して情報記録媒体上に所望の
    スポットを結像させる集光光学系と、前記情報記録媒体
    で反射、回折したビームを受けてビームを分岐する手段
    と、前記ビームを分岐する手段により分岐されたビーム
    を受けてその光量に応じた信号を出力する光検出器を具
    備し、前記情報記録媒体上の結像スポットの位置に影響
    を与えることなく前記情報記録媒体上で反射した戻り光
    の光量が最大となるような調整を行うために、前記集光
    光学系の光軸にほぼ垂直な平面内で移動可能な開口絞り
    機構を設けたことを特徴とする光学式位置検出装置。
  2. 【請求項2】前記集光光学系の対物レンズとして非球面
    レンズを使用し、球面収差を補正することで、開口絞り
    の移動に伴なう前記スポットの前記情報記録媒体上での
    デフォーカスを少なくした請求項1記載の光学式位置検
    出装置。
  3. 【請求項3】 光ビームを出射する光源と、前記光源か
    ら出射されたビームを集光して情報記録媒体上に所望の
    スポットを結像させる集光光学系と、前記情報記録媒体
    で反射、回折したビームを受けてビームを分岐する手段
    と、前記ビームを分岐する手段により分岐されたビーム
    を受けてその光量に応じた信号を出力する光検出器を具
    備し、前記集光光学系の光軸にほぼ垂直な平面内で開口
    絞り機構を移動せしめて、前記情報記録媒体上の結像ス
    ポットの位置に影響を与えることなく前記情報記録媒体
    上で反射した戻り光の光量が最大となるような調整を行
    ことを特徴とする光学式位置検出装置の調整方法。
  4. 【請求項4】前記開口絞りは、絞りを有する第1の部分
    と調整時のチャッキング部である第2の部分を有し、調
    整後、キャリッジと前記第1の部分を固定した後前記第
    2の部分を切除することを特徴とする請求項3記載の光
    学式位置検出装置の調整方法。
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