JP3563978B2 - 光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
近時、面記録密度が１０Ｇビット／（インチ）２を越える光磁気ディスク装置の開発が進んでいる。この装置では、光磁気ディスクのトラックと交差する方向に例えば回動する粗動用アームの先端部に設けた対物光学系に対するレーザ光束の入射角をガルバノミラー等の偏向手段により微調整して、微動トラッキングを例えば０．３４μｍと狭いトラックピッチレベルで正確に行うようなことが考えられている。
【０００３】
しかし、上記のような構成により微動トラッキングを行う場合、偏向ミラーの回転角度が大きくなると（すなわち、光束の入射角・反射角が大きくなると）光学的な性能が落ちるという問題がある。このため、偏向ミラーを回転させて微動トラッキングを行う場合には、例えば光検出により、偏向ミラーの基準位置からの回転量を検出して、回転量が所定範囲を超えないよう制御する必要がある。しかし偏向ミラーの回転軸に倒れがあると、その検出精度が保証されないという問題があり、精度良く偏向ミラーの回転量を検出する装置の出現が望まれていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述のような背景に鑑みてなされたものであり、請求項１に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置は、レーザ光源から出射された光束を平行光束とした後、偏向ミラーを介して対物光学系に入射させて光ディスクに集光させる光情報記録再生装置に関するものである。
【０００５】
請求項１に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置によると、偏向ミラーの回転位置を検出するための光束であって、該偏向ミラー上において該偏向ミラーの回転軸と直交する方向に延びる線状の検出用光束を投射する検出光射出手段と、該偏向ミラーにより反射され、少なくとも該偏向ミラーの回転軸と平行な方向に収束される検出用光束を受光する受光手段と、を備え、該偏向ミラーの回転軸と平行な方向において該偏向ミラー上と該受光手段上とが共役となるよう該偏向ミラーと該受光手段とを配置したことを特徴としている。
【０００６】
ここで、前記光情報記録再生装置は、前記光ディスクに導かれる光束を射出する記録再生用光源を有し、前記検出用光束射出手段は前記記録再生用光源とは別の検出光射出用光源を有する構成とすることができる。
【０００７】
さらに、前記検出光射出用光源と前記偏向ミラーとの間に、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において正のパワーを有する第１のレンズを有し、前記検出用光束は前記偏向ミラーの反射面上で、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において収束するようにしてもよい。
【０００８】
この時、前記検出光射出用光源として発散光を射出する光束を用い、前記第１のレンズとしてアナモフィックレンズを用いることができる。この場合、前記第１のレンズは、前記発散光を、前記偏向ミラーの回転軸と直交する方向において平行光に変換するのが好ましい。
【０００９】
前記検出光射出用光源としては、例えば発光ダイオードを用いることができる。
【００１０】
また、前記光情報記録再生装置が有する、前記光ディスクに導かれる光束を射出するための記録再生用光源から射出された光束を、前記光ディスクに導かれる第１の光束と、前記検出用光束として用いられる第２の光束とに分割する光束分割手段を備える構成としても良い。
【００１１】
この場合、前記光束分割手段と前記偏向ミラーとの間の前記第２の光束の光路中に、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において正のパワーを有する第１のレンズを有し、前記第２の光束は前記偏向ミラーの反射面上で、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において、収束することが好ましい。
【００１２】
一般に前記記録再生用光源が射出する光束は平行光であり、この時前記第１のレンズはシリンドリカルレンズにより構成することができる。
【００１３】
前記受光手段は、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と直交する方向に沿って配置された２つの受光領域を有する受光素子と、前記受光手段と前記偏向ミラーとの間に配置され、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において正のパワーを有する第２のレンズと、を有する構成とすることができる。
【００１４】
そして、前記２つの受光領域の受光光量に基づいて前記偏向ミラーの回転量を求める検出手段を更に有する構成とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、近年のコンピューターにまつわるハード、ソフトの進歩に伴う外部記憶装置への要求、特に大記憶容量への要求の高まりに対して提案されたニア・フィールド記録（ＮＦＲ：ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ） 技術と呼ばれる記録再生方式を用いた光磁気ディスク記録再生装置の概要を図１から図５を参照して説明する。
【００１６】
図１はその光ディスク装置の全体概要図である。ディスクドライブ装置１には光ディスク２が図示しないスピンドルモータの回転軸に装着されている。一方、光ディスク２の情報を再生または記録するために回動（粗動）アーム３が光ディスク２の記録面に対して平行になるように取り付けられている。この回動アーム３はボイスコイルモーター４によって回転軸５を回転中心として回動可能となっている。この回動アーム３の光ディスク２に対向する先端には、光学素子を搭載した浮上型光学ヘッド６が搭載されている。また、回動アーム３の回転軸５近傍には光源ユニットおよび受光ユニットを備えた光源モジュール７が配設され、回動アーム３と一体となって駆動する構成となっている。
【００１７】
図２、図３は回動アーム３の先端部を説明するものであり、特に浮上型光学ヘッド６を詳細に示す図である。浮上型光学ユニット６はフレクシャービーム８に取り付けられており（図３）、光ディスク２に対向して配置されている。また、フレクシャービーム８は他端で回動アーム３に固着されており、フレクシャービーム８の弾性力により先端部の浮上光学ユニット６は光ディスク２に接触する方向（図３においては下方向）に付勢されている。
【００１８】
浮上型光学ユニット６は浮上スライダー９、対物レンズ１０、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）１１、磁気コイル１２から構成されており、光源モジュール７から出射された平行光束であるレーザー光束１３を光ディスク２上に収束させる働きをする。また、回動アーム３の先端部には前記レーザー光束１３を浮上型光学ユニット６に導くための立ち上げミラー３１が固着されている。立ち上げミラー３１により反射されて対物レンズ１０に入射したレーザー光束１３は、対物レンズ１０の屈折作用により収束される。この集光点近傍にはソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）１１が配置されており、前記収束光は更に微細なエバネッセント光１５としてＳＩＬ１１から射出され、光ディスク２に照射される。
【００１９】
また、光ディスク２に面したソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）１１の周囲には、光磁気記録方式で記録するための磁気コイル１２が形成されており、記録時には必要な磁界を光ディスク２の記録面上に印加出来るようになっている。このエバネッセント光１５と磁気コイル１２とにより、光ディスク２への高密度な記録および再生が可能となる。なお、浮上型光学ユニット６は光ディスク２の回転による空気流により微小量浮上するものであり、光ディスク２の面振れ等に追従する。このため従来の光ディスク装置では必要であった対物レンズの焦点制御（フォーカスサーボ）が本装置では不要となっている。
【００２０】
以下、図４、図５を用いて回動アーム３上に搭載された光源モジュール７および浮上型光学ユニット６へ導かれる光束に関し詳細に説明する。回動アーム３は先端部に浮上型光学ユニット６を搭載し、他端にはボイスコイルモーター４を駆動するための駆動コイル１６が固着されている。駆動コイル１６は扁平状のコイルであり、図示せぬ磁気回路内に空隙をおいて挿入配置されている。回転軸５と回動アーム３はベアリング１７により回動自在に締結されており、駆動コイル１６に電流を印加することにより、駆動コイル１６と磁気回路との間の電磁作用により、回転軸５を回転中心として回動アーム３を回動させることができる。
【００２１】
回動アーム３上に搭載された光源モジュール７には半導体レーザー１８、レーザー駆動回路１９、コリメートレンズ２０、複合プリズムアッセイ２１、レーザーパワーモニターセンサー２２、反射プリズム２３、データ検出センサー２４、およびトラッキング検出センサー２５が配置されている。半導体レーザー１８から射出された発散光束状態のレーザー光束は、コリメートレンズ２０によって平行光束に変換される。この平行光束の断面形状は半導体レーザー１８の特性から長円状である。光ビームを光ディスク２上に微小に絞り込むには長円状の断面では都合が悪いため、コリメートレンズ２０から射出されたビームの断面を略円形断面に変換する必要がある。このためコリメートレンズ２０から射出された断面長円状の平行光束を、複合プリズムアッセイ２１に入射させることにより平行光束の断面形状を整形する。
【００２２】
複合プリズムアッセイ２１の、光束が入射する面２１ａは入射光線に対して所定の傾きを持つ斜面を形成しており、入射光を屈折させることにより平行光束の断面形状を長円形状から略円形形状に整形することが出来る。整形されたレーザー光束は複合プリズムアッセイ２１内を進み第１のハーフミラー面２１ｂに入射する。第１のハーフミラー面２１ｂは光ディスク２から得られた情報を、データ検出センサー２４、およびトラッキング検出センサー２５に導くために設けられているが、光束の往路においては半導体レーザー１８から出射されたレーザーの出力パワーを検出するためのレーザーパワーモニターセンサー２２への光束を分離する役目を果たす。
【００２３】
レーザーパワーモニターセンサー２２は受光した光の強度に比例した電流を出力するため、図示せぬレーザーパワーコントロール回路にレーザーパワーモニターセンサー２２の出力を帰還させることにより、半導体レーザー１８の出力を安定化させることが出来る。複合プリズムアッセイ２１から出射された略円形断面形状をもったレーザー光束１３は偏向ミラー２６に照射され、その進行方向が変えられる。この偏向ミラー２６は図４の紙面に垂直な軸を回動中心とするガルバノモーター２７に取り付けられており、レーザー光束１３を紙面に平行な方向に微小角度振る（偏向させる）ことが出来るようになっている。
【００２４】
偏向ミラー２６で反射されたレーザー光束１３は、第１のリレーレンズ２９および第２のリレーレンズ（イメージングレンズ）３０を経て、立ち上げミラー３１で反射された後、浮上型光学ユニット６に至る。この第１のリレーレンズ２９および第２のリレーレンズ３０は、偏向ミラー２６の反射面近傍と浮上型光学ユニット６に配置されている対物レンズ１０の瞳面（主平面）との関係が共役関係になるようにするもので、リレーレンズ光学系を形成する。
【００２５】
光ディスク２上の集光ビームが所定のトラックから僅かにずれた場合、偏向ミラー２６を僅かに回転させることにより対物レンズ１０に入射させるレーザー光束１３を傾かせ、光ディスク２上の焦点を移動させてトラッキング補正すを行う。しかし、この方式で焦点位置の補正を行う時、偏向ミラー２６と対物レンズ１０の光学的距離が長い場合は、対物レンズ１０へ入射するレーザー光束１３の移動量が大きくなり、対物レンズ１０に入射しなくなる場合がある。
【００２６】
この様な現象を回避するため、第１のリレーレンズ２９および第２のリレーレンズ３０によって、偏向ミラー２６の反射面と対物レンズ１０の瞳面との関係を共役関係になるように設定し、偏向ミラー２６が回動しても対物レンズ１０に入射するレーザー光束１３の入射位置は移動せず、傾きだけが変化するようにして、正確なトラッキング制御が可能となるようにしている。なお、基本的には光ディスク２の内周／外周に渡るアクセス動作は、ボイスコイルモーター４により回動アーム３を回動させて行い、極微小なトラッキング制御のみ偏向ミラー２６を回動させて行う。
【００２７】
光ディスク２から反射されて戻ってきた復路のレーザー光束１３は、往路と逆に進み偏向ミラー２６により反射されて複合プリズムアッセイ２１に入射する。その後第１のハーフミラー面２１ｂで反射され、第２のハーフミラー面２１ｃに向かう。第２のハーフミラー面２１ｃは、入射光束をトラッキング検出センサー２５へ向かう透過光と、データ検出センサー２４へ向かう反射光とに分離する。第２のハーフミラー面２１ｃを透過したレーザー光束はトラッキング検出センサー２５へ照射され、トラッキング検出センサー２５は入射光束に基づいてトラッキング誤差信号を出力する。
【００２８】
一方、第２のハーフミラー面２１ｃで反射されたレーザー光束はウォラストンプリズム３２により偏光分離され、かつ集光レンズ３３によって収束光に変換後、反射プリズム２３で反射されてデータ検出センサー２４に照射される。データ検出センサー２４は２つの受光領域をもっており、ウォラストンプリズム３２により偏光分離された２つの偏光ビームをそれぞれ受光することにより、光ディスク２に記録されているデータ情報を読みとりデータ信号を出力する。なお、正確には前記トラッキング誤差信号およびデータ信号は図示せぬヘッドアンプ回路によって生成され、制御回路または情報処理回路に送られるものである。
【００２９】
次に、偏向ミラー２６の回転位置検出装置１００について図６から図９を参照して説明する。
前述のように、トラッキングの微調整は偏向ミラー２６を微少回動させることにより行っている。しかし、偏向ミラー２６がある範囲を超えて回転すると光学的な性能が落ちるという問題もある。そのため、偏向ミラー２６の回転量を検出する機構（回転位置検出装置１００）を同じ回動アーム３内に持ち、常に、偏向ミラー５の角度位置を検出して、偏向ミラー２６が所定の範囲を越えて回動しないよう制御している。
【００３０】
なお、簡単のために、図６では立ち上げミラー３１、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）１１は図示を省略し、光路を展開して示している。
【００３１】
回転位置検出装置１００は、図６に示すように、偏向ミラー２６の反射面に、外部に設けられたＬＥＤ光源１０１の光を第１のアナモフィックレンズ（トーリックレンズ）１０２で集光し、偏向ミラー２６の回動軸０１と直交する方向に延びる線状の光スポットを偏向ミラー２６の反射面上に投影する。そして、偏向ミラー２６により反射された線状の光スポットを第１のアナモフィックレンズ（トーリックレンズ）１０２と同様の第２のアナモフィックレンズ（トーリックレンズ）１０３により元の断面形状に戻した後、偏向方向に沿って分割された２つの受光領域を有するフォトディテクター１０４で受光し、両受光領域における受光量の差に基づいてガルバノミラーの偏向角度を検出するものである。
【００３２】
第１のアナモフィックレンズ１０２は、偏向ミラー２６の回動方向（図６においてはＸ−Ｙ平面上）についてはＬＥＤ光源１０１から射出された発散光束を略平行光にすると。また、第１のアナモフィックレンズ１０２は、偏向ミラー２６の軸０１と平行な方向については、光束を偏向ミラー２６の反射面上に収束させる。
【００３３】
図６に示す直交座標におけるＸ−Ｙ平面上での光束を図７（Ａ）に示し、Ｚ軸方向での光束を図７（Ｂ）に示す。なお、図７（Ａ）、（Ｂ）は、光路を展開して示している。
上述のように、Ｘ−Ｙ平面上（およびこれと平行な平面上）では、第１のアナモフィックレンズ１０２は、ＬＥＤ光源１０１から射出された光束をほぼ平行光に変換する。平行光は偏向ミラー２６に入射し、反射されて第２のアナモフィックレンズ１０３に入射する。フォトディテクター１０４は第２のアナモフィックレンズ１０３のＸ−Ｙ平面上（およびこれと平行な平面上）でのほぼ焦点の位置に位置しており、Ｘ−Ｙ平面上（およびこれと平行な平面上）では平行光はフォトディテクター１０４上で収束する。
【００３４】
一方、Ｚ軸方向（偏向ミラー２６の軸方向）においては、ＬＥＤ光源１０１から射出された光束は第１のアナモフィックレンズ１０２のＺ軸方向のパワーにより偏向ミラー２６上に収束し、さらに偏向ミラー２６で反射された光束は第２のアナモフィックレンズ１０３のＺ軸方向のパワーによりフォトディテクター１０４上で収束する。
【００３５】
従って、図８に示すように、このＬＥＤ光束は偏向ミラー２６の回動方向（偏向ミラー２６の回動軸と直交する方向）に延びる略線状のスポットＡとして偏向ミラー２６面に投射される。したがって、ＬＥＤ光束は偏向ミラー２６の回転角度に対しては十分な検出感度を持つが、偏向ミラー２６の回動軸０１と直交する方向においては、光束が収束されているため、偏向ミラー２６の傾きや回転に対して、ほとんど感度がない。なお、図中Ｌは、記録再生用の光束により偏向ミラー２６上に形成されるスポットを示す。
【００３６】
偏向ミラー２６で反射された光束は、２分割されたフォトディテクター１０４の受光面１０５Ａおよび１０５Ｂ（図９参照）上でスポットを形成する。このスポット位置は偏向ミラー２６の回転角度に比例して動き、偏向ミラー２６の回転角度量を検出することができる。
【００３７】
フォトディテクター１０４は図９に示すように偏向ミラー２６の回転方向に対して左右に２分割された受光面１０５Ａおよび１０５Ｂを有している。偏向ミラー２６が中立位置に位置決めされている場合に、図中右領域１０５Ａと左領域１０５Ｂの受光光量が等しくなる位置にＬＥＤ光源の光スポット像（ＳＰ１）が位置するように、受光面１０５Ａおよび１０５Ｂが配置される。偏向ミラー２６により反射された光束は、各領域で光電変換され、各領域からは、照射されている光量に応じた信号が出力される。偏向ミラー２６が中立位置から回動されると、フォトディテクター１０４上に形成される光スポット像は、例えば図９のＳＰ２で示される位置に形成される。この場合には、受光領域１０５Ｂの受光光量の方が領域１０５Ａの受光光量より大きくなっている。両領域の出力信号の差から偏向ミラー２６の回動量および方向を知ることができる。
【００３８】
領域１０５Ａは差動アンプ１０６の非反転入力端子（＋）に接続され、領域１０５Ｂは差動アンプ１０６の反転入力端子（−）に接続されている。差動アンプ１０６は、左右領域１０５Ａ、１０５Ｂから出力される信号の差動出力を出力する。この差動出力に基づいて偏向ミラー２６の回転位置が検出される。
【００３９】
前述のように、第１のアナモフィックレンズ１０２によって線状に集光する方向は、偏向ミラー２６の回動軸０１に直行する方向である。従って、偏向ミラー２６の回動方向においてはミラーの回転角度成分を検出することができ、しかも偏向ミラー２６の回動軸方向においては偏向ミラー２６が傾いていてもフォトディテクター１０４上での光スポットはほとんど位置ずれを起こさない。従って、上記の構成により、偏向ミラー２６の回転成分のみを検出することが可能である。
【００４０】
図１６は、トラッキングを行うための制御系のブロック図である。差動アンプ１０６の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ４０６によりデジタル信号に変換された後にＣＰＵ４５０に入力される。ＣＰＵ４５０は入力された信号に基づいて偏向ミラー２６の回転位置を検出する。
【００４１】
次に、ＣＰＵ４５０は、検出された偏向ミラー２６の回転位置と、トラッキング検出センサー２５から出力されるトラッキング誤差信号とに基づいて、偏向ミラー２６のみを回転させてトラッキングを完了した場合の（光スポットをトラック上に位置させた場合の）偏向ミラー２６の回転位置を計算する。
【００４２】
もしも上記トラッキング完了時の偏向ミラー２６の位置が、偏向ミラー２６の許容回動範囲内の位置であれば、ＣＰＵ４５０は、ドライバ４２７Ｄを制御してガルバノモータ２７を駆動し、偏向ミラー２６を回転させて光スポットをトラック上に位置させる。
【００４３】
もしも上記トラッキング完了時の偏向ミラー２６の位置が上記許容回動範囲外であれば、ＣＰＵ４５０は、トラッキングのための偏向ミラー２６の回動量を回動アーム３の回動量に変換する。そして、ドライバ４０４Ｄを制御して、ボイスコイルモータ４を駆動し、偏向ミラー２６ではなく、回動アーム３を回転させることにより、光スポットをトラック上に位置させる。なお、この時の回動アーム３の回動量は偏向ミラー２６を中立位置に位置させた時の回動アーム３の回動量として計算する。従って、回動アーム３を回動させることによりトラッキングを完了した時点では、偏向ミラー２６は中立位置に戻されている。なお、上記許容回動範囲は偏向ミラー２６の中立位置を中心として正逆の回動方向に対し同一の回動量となるよう定められている。
【００４４】
上記のようにしてトラッキングを行った後、必要があれば、さらに偏向ミラー２６を回動させて微動トラッキングを行うようにしても良い。
【００４５】
以上のように、図６の実施形態によれば、偏向ミラー２６の回転角度を検出する光学系に、光束を偏向ミラー２６の回転軸と平行な方向において収束させる作用を持つレンズ系を用いて、偏向ミラー２６上で線状のスポットを形成することにより、偏向ミラー２６の回転軸方向の傾きに起因する検出誤差等を避けることができ、従って偏向ミラー２６の回転角度を正確に検出することができる。
【００４６】
次に、第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態の光学系２００の概略構成を示す斜視図である。光学系２００は、固定ユニット２０１と可動ユニット２０２を有する。固定ユニット２０１には、半導体レーザ１１１、コリメートレンズ１１２、光束分割ユニット１２０、偏向ミラーユニット１３０が設けられている。
【００４７】
可動ユニット２０２には、反射プリズム１５０および対物レンズ１６０が設けられている。なお、可動ユニット２０２は図示しない駆動機構により、図中矢印で示す、光ディスク１７０の半径方向に移動されるよう構成されている。
【００４８】
図１１は、図１０に示す光学系の上面図であり、図１２は光束分割ユニット１２０、偏向ミラーユニット１３０およびフォトディテクター１４０を拡大して示す斜視図である。
【００４９】
図１０、１１に示すように、半導体レーザ１１１からコリメートレンズ１１２に向けてレーザ光束が射出される。半導体レーザ１１１から射出されるレーザ光束は発散光であり、かつ楕円状の断面を有している。
【００５０】
半導体レーザ１１１から射出されたレーザ光束は、コリメートレンズ１１２により平行光束Ｐに変換され、光束分割ユニット１２０に入射する。光束分割ユニットは、光束分割プリズム１２１、ウォラストンプリズム１２５、集光レンズ１２６を有する。
【００５１】
光束分割プリズム１２１の、コリメートレンズ１１２からの光束Ｐが入射する面は図１１に示すように入射光束に対し所定量傾いており、また、半導体レーザ１１１は、射出する光束の断面（楕円形状）の短軸が図１１の紙面と平行となるよう配置されている。この構成により、光束分割プリズム１２１に入射した断面楕円形状の光束Ｐは、入射する光束分割プリズム１２１の端面により断面形状が短径方向において拡大され、ほぼ円形の断面に整形される。
【００５２】
光束分割プリズム１２１に入射した光束は、偏向ミラー１３１を介して光ディスク１７０へ向かう第１の光束Ｌと、偏向ミラー１３１の回転量を検出するための第２の光束Ａとに分割される。
【００５３】
図１２に示すように、光束分割プリズム１２１の、光束Ｐが入射する面１２２ａは、光束透過コートが施された透過領域１２２ｂと反射コートが施された反射領域１２２ｃを有する。コリーメートレンズ１１２から射出された光束は、透過領域１２２ｂに入射する。
【００５４】
光束分割プリズム１２１には、ハーフミラー面１２４が形成されており、透過領域１２２ｂに入射した光束の一部はハーフミラー面１２４を透過し、偏向ミラー１３１に向けて、光束分割プリズム１２１より射出される（第１の光束Ｌ）。光束Ｌは、偏向ミラー１３１により反射され、反射プリズム１５０により反射されて対物レンズ６０に入射し、光ディスク１７０の情報記録面上で収束する。
【００５５】
光ディスク１７０で反射された第１の光束Ｌ’は対物レンズ１６０、反射プリズム１５０を介して偏向ミラー１３１に導かれ、光束分割プリズム１２１に入射する。この反射光束Ｌ’は、ハーフミラー面１２４で反射され、ウォラストンプリズム１２５によりサーボ制御用の光束とデータ検出用の光束とに分離され、集光レンズ１２６を介してフォトセンサ１８０に入射する。
【００５６】
フォトセンサ１８０ではサーボ制御用の光束およびデータ検出用の光束がそれぞれ光電変換され、サーボ信号及びデータ信号として出力される。サーボ信号には、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とが有り、それぞれ目標位置に対するエラー信号が生成されている。フォーカスエラー信号に基づいて対物レンズ１６０の駆動装置（図示せず）を駆動することにより、第１の光束Ｌの光ディスク１７０の情報記録面上における合焦状態が制御される。また、一般に光ディスクのピットまたはトラック溝から得られるトラッキングエラー信号に基づいて偏向ミラーユニット１３０の偏向ミラー１３１を駆動することにより、第１の光束Ｌの光ディスク１７０の記録面上における半径方向の位置が微調整される。
【００５７】
本実施形態において、偏向ミラー１３１は光ディスク１７０の平面と平行な軸αを中心として回転する。従って、偏向ミラー３１の回転に応じて偏向ミラー１３１から反射プリズム１５０に導かれる光束Ｌは、光ディスク１７０の平面に直交する方向に偏向し、反射プリズム１５０から光ディスク１７０に向かう光束は、光ディスク１７０の半径方向に偏向される。
【００５８】
一方、コリメートレンズ１１２から射出され、光束分離プリズム１２１に入射した光束のうちハーフミラー面１２４で反射された光束はさらに反射領域１２２ｃで反射され、図１１、１２に示すように、シリンドリカルレンズ１６１を介して偏向ミラー１３１に入射する。シリンドリカルレンズ１６１は偏向ミラー１３１の回転軸αと平行な方向にのみ正のパワーを有し、焦点が偏向ミラー１３１の光束Ａの入射位置近傍となるように配置されている。従って、光束Ａは、回転軸αと平行な方向においては、反射面上で収束する。このため、第２の光束Ａは、偏向ミラー１３１の反射面上で、回転軸αと直交する方向に延びる線状の像を形成する。
【００５９】
図１１に示すように、第１の光束Ｌと第２の光束Ａとは偏向ミラー１３１に異なる入射角度で入射する。本実施形態においては、第２の光束の偏向ミラー１３１への入射角度は、第１の光束Ｌの入射角度より小さくなっている。従って、第２の光束Ａは、偏向ミラー１３１で反射された後（図中Ｂで示す光束）は、対物レンズ１６０へは向かわず、図１１に示すように、シリンドリカルレンズ１６２を介してフォトディテクター１４０に入射する。
【００６０】
シリンドリカルレンズ１６２も、偏向ミラー１３１の回転軸αと平行な方向にのみ正のパワーを有し、焦点が偏向ミラー１３１の光束Ａの入射位置近傍となるよう配置されている。
【００６１】
上記の構成により、フォトディテクター１４０には、断面がほぼ円形状の平行光束が入射する。
【００６２】
図１３は、フォトディテクター１４０の構成と位置検出装置１４５およびＡＰＣ（自動出力制御装置）の関係を示す図である。
フォトディテクター１４０は、フォトダイオード１４１と差動アンプ１４２および加算器１４３を有する。
フォトダイオード１４１は、偏向ミラーの回転軸αと直交する方向に配列された２つの受光領域１４１ａと１４１ｂとを有する。偏向ミラー１３１が中立位置に位置している時、フォトダイオード１４１に入射する光束Ｂの中心が２つの受光領域１４１ａと１４１ｂの中間に位置するようになっている。すなわち、偏向ミラー１３１が中立位置にあるとき、受光領域１４１ａと１４１ｂは同一光量の光を受光することになる。
【００６３】
光束Ｂはフォトダイオード１４１により光電変換され、受光領域１４１ａと１４１ｂそれぞれから、受光光量に対応した信号が出力される。受光領域１４１ａおよび１４１ｂは、それぞれ差動アンプ１４２および加算器１４３に接続されている。
【００６４】
差動アンプ１４２からは、受光領域１４１ａと１４１ｂでの受光光量の差に対応した信号が出力される。この差動アンプ１４２からの出力信号は位置検出装置１４５に入力され、ここで、偏向ミラー１３１の回転位置が演算され検出される。
【００６５】
上記のようにして求められた偏向ミラー１３１の回転位置と、トラッキングエラー信号に基づいて、第１の実施形態の場合と同様のトラッキング処理が実行される。
すなわち、検出された偏向ミラー１３１の回転位置と、フォトセンサ１８０から出力されるトラッキングエラー信号とに基づいて、偏向ミラー１３１のみを回転させてトラッキング完了時の（光スポットをトラック上に位置させた場合の）偏向ミラー１３１の回転位置を計算する。そして、もしも上記トラッキング完了時の偏向ミラー１３１の位置が所定の許容回動範囲内の位置であれば、偏向ミラー１３１を回転させてトラッキングを行う（光スポットをトラック上に位置させる）。
【００６６】
もしも上記トラッキング完了時の偏向ミラー１３１の位置が上記所定の許容回動範囲外であれば、偏向ミラー１３１ではなく、可動ユニット２０２を移動させることにより、トラッキングを行う。
【００６７】
また、加算器１４３からは、受光領域１４１ａと１４１ｂの受光光量の和に対応する信号が出力される。この加算器１４３の出力信号は、ＡＰＣ回路１４６に入力される。ＡＰＣ回路は、加算器１４３から入力された信号、すなわちフォトディテクター１４０に入射する光量の総和に基づいて、半導体レーザ１１１から射出されるレーザ光束の強度を制御する。
【００６８】
図１４は、第３の実施形態の光学系３００の構成を示す斜視図である。第２の実施形態と同一の部材にには同一の符号を付してある。本実施形態においては、対物レンズ１６０、反射プリズム１５０と偏向ミラーユニット１３０、光束分割プリズム１２１などはすべて可動アーム３０１上に設けられている。可動アーム３０１は、図１４に示すように、光ディスク１７０の面と直交する軸３０１Ｘを中心に回動可能に構成され、対物レンズ１６０はほぼ光ディスク１７０の半径方向に移動するようになっている。
【００６９】
本実施形態においては、偏向ミラー１３１は光ディスク１７０の平面と直交する軸βを中心として回動するよう構成されている。従って、偏向ミラー１３１の回転に応じて、偏向ミラー１３１から反射プリズム１５０に導かれる光束Ｌは、光ディスク１７０の平面と平行な方向に変更し、反射プリズム１７０から対物レンズ１６０に向かう光束は光ディスクの径方向に偏向される。
【００７０】
第３の実施形態においては、第２の実施形態におけるシリンドリカルレンズ１６１、１６２に代えてシリンドリカルレンズ１６３および１６４が設けられている。
【００７１】
図１４、１５に示すように、コリメートレンズ１１２から射出され、光束分離プリズム１２１に入射した光束のうちハーフミラー面１２４で反射された光束はさらに反射領域１２２ｃで反射され、シリンドリカルレンズ１６３を介して偏向ミラー１３１に入射する。シリンドリカルレンズ１６３は偏向ミラー１３１の回転軸βと平行な方向にのみ正のパワーを有し、焦点が偏向ミラー１３１の反射面上での光束Ａの入射位置近傍となるように配置されている。従って、光束Ａは、回転軸βと平行な方向においては、反射面上で収束する。このため、第２の光束Ａは、偏向ミラー１３１の反射面上で、回転軸βと直交する方向に延びる線状の像を形成する。
【００７２】
図１５に示すように、第１の光束Ｌと第２の光束Ａとは偏向ミラー１３１に異なる入射角度で入射する。本実施形態においては、第２の光束の偏向ミラー１３１への入射角度は、第１の光束Ｌの入射角度より小さくなっている。従って、第２の光束Ａは、偏向ミラー１３１で反射された後（図中Ｂで示す光束）は、対物レンズ１６０へは向かわず、図１５に示すように、シリンドリカルレンズ１６４を介してフォトディテクター１４０に入射する。
【００７３】
シリンドリカルレンズ１６４も、偏向ミラー１３１の回転軸βと平行な方向にのみ正のパワーを有し、焦点が偏向ミラー１３１の反射面上での光束Ａの入射位置近傍となるよう配置されている。
【００７４】
上記の構成により、フォトディテクター１４０には、断面がほぼ円形状の平行光束が入射する。
【００７５】
第３の実施形態においても、フォトディテクター１４０は図１３に示す第２の実施形態のものと同一の構成であるが、フォトダイオード１４１の受講領域１４１ａと１４１ｂは、偏向ミラー１３１の回転軸βと直交する方向に配列されている。
【００７６】
以上のように、本発明によれば、偏向ミラーの回転角度を検出する光学系に、偏向ミラー上で、光束を偏向ミラーの回転軸方向において収束させる作用を持つレンズ系を用いることにより、偏向ミラーの回転軸方向の傾きに起因する検出誤差等を避けることができ、偏向ミラーの回転角度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の光磁気ディスク装置の基本構成を示す図である。
【図２】回動アームの先端部を示す図である。
【図３】浮上型光学ユニットを示す断面図である。
【図４】偏向ミラーと浮上型光学ユニットを示す平面図である。
【図５】回動アームの側断面図である。
【図６】回転検出装置の構成を示す図である。
【図７】回転検出装置の光学系の作用を模式的に示す図である。
【図８】偏向ミラー上での回転検出用の光束の形状を示す図である。
【図９】受光素子の受光領域を示す図である。
【図１０】第２の実施形態の光学系を示す斜視図である。
【図１１】第２の実施形態の光学系の上面図である。
【図１２】光束分離プリズムの拡大斜視図である。
【図１３】受光素子の受光領域を示す図である。
【図１４】第３の実施形態の光学系を示す斜視図である。
【図１５】第３の実施形態で使用される光束分離プリズムの斜視図である。
【図１６】第１の実施形態と共に用いられる、トラッキングを行うための制御系のブロック図である。
【符号の説明】
２ 光ディスク
３ 回動アーム
６ 浮上型光学ユニット
８ フレクシャー
２６ 偏向ミラー
１０１ ＬＥＤ
１０２ 第１のアナモフィックレンズ
１０３ 第２のアナモフィックレンズ
１０４ 受光素子
１０５Ａ、１０５Ｂ 受光領域
１０６ 差動増幅器
１３１ 偏向ミラー
１６１ シリンドリカルレンズ
１６２ シリンドリカルレンズ
１６３ シリンドリカルレンズ
１６４ シリンドリカルレンズ
【発明の属する技術分野】
この発明は、光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
近時、面記録密度が１０Ｇビット／（インチ）２を越える光磁気ディスク装置の開発が進んでいる。この装置では、光磁気ディスクのトラックと交差する方向に例えば回動する粗動用アームの先端部に設けた対物光学系に対するレーザ光束の入射角をガルバノミラー等の偏向手段により微調整して、微動トラッキングを例えば０．３４μｍと狭いトラックピッチレベルで正確に行うようなことが考えられている。
【０００３】
しかし、上記のような構成により微動トラッキングを行う場合、偏向ミラーの回転角度が大きくなると（すなわち、光束の入射角・反射角が大きくなると）光学的な性能が落ちるという問題がある。このため、偏向ミラーを回転させて微動トラッキングを行う場合には、例えば光検出により、偏向ミラーの基準位置からの回転量を検出して、回転量が所定範囲を超えないよう制御する必要がある。しかし偏向ミラーの回転軸に倒れがあると、その検出精度が保証されないという問題があり、精度良く偏向ミラーの回転量を検出する装置の出現が望まれていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述のような背景に鑑みてなされたものであり、請求項１に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置は、レーザ光源から出射された光束を平行光束とした後、偏向ミラーを介して対物光学系に入射させて光ディスクに集光させる光情報記録再生装置に関するものである。
【０００５】
請求項１に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置によると、偏向ミラーの回転位置を検出するための光束であって、該偏向ミラー上において該偏向ミラーの回転軸と直交する方向に延びる線状の検出用光束を投射する検出光射出手段と、該偏向ミラーにより反射され、少なくとも該偏向ミラーの回転軸と平行な方向に収束される検出用光束を受光する受光手段と、を備え、該偏向ミラーの回転軸と平行な方向において該偏向ミラー上と該受光手段上とが共役となるよう該偏向ミラーと該受光手段とを配置したことを特徴としている。
【０００６】
ここで、前記光情報記録再生装置は、前記光ディスクに導かれる光束を射出する記録再生用光源を有し、前記検出用光束射出手段は前記記録再生用光源とは別の検出光射出用光源を有する構成とすることができる。
【０００７】
さらに、前記検出光射出用光源と前記偏向ミラーとの間に、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において正のパワーを有する第１のレンズを有し、前記検出用光束は前記偏向ミラーの反射面上で、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において収束するようにしてもよい。
【０００８】
この時、前記検出光射出用光源として発散光を射出する光束を用い、前記第１のレンズとしてアナモフィックレンズを用いることができる。この場合、前記第１のレンズは、前記発散光を、前記偏向ミラーの回転軸と直交する方向において平行光に変換するのが好ましい。
【０００９】
前記検出光射出用光源としては、例えば発光ダイオードを用いることができる。
【００１０】
また、前記光情報記録再生装置が有する、前記光ディスクに導かれる光束を射出するための記録再生用光源から射出された光束を、前記光ディスクに導かれる第１の光束と、前記検出用光束として用いられる第２の光束とに分割する光束分割手段を備える構成としても良い。
【００１１】
この場合、前記光束分割手段と前記偏向ミラーとの間の前記第２の光束の光路中に、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において正のパワーを有する第１のレンズを有し、前記第２の光束は前記偏向ミラーの反射面上で、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において、収束することが好ましい。
【００１２】
一般に前記記録再生用光源が射出する光束は平行光であり、この時前記第１のレンズはシリンドリカルレンズにより構成することができる。
【００１３】
前記受光手段は、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と直交する方向に沿って配置された２つの受光領域を有する受光素子と、前記受光手段と前記偏向ミラーとの間に配置され、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において正のパワーを有する第２のレンズと、を有する構成とすることができる。
【００１４】
そして、前記２つの受光領域の受光光量に基づいて前記偏向ミラーの回転量を求める検出手段を更に有する構成とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず、近年のコンピューターにまつわるハード、ソフトの進歩に伴う外部記憶装置への要求、特に大記憶容量への要求の高まりに対して提案されたニア・フィールド記録（ＮＦＲ：ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ） 技術と呼ばれる記録再生方式を用いた光磁気ディスク記録再生装置の概要を図１から図５を参照して説明する。
【００１６】
図１はその光ディスク装置の全体概要図である。ディスクドライブ装置１には光ディスク２が図示しないスピンドルモータの回転軸に装着されている。一方、光ディスク２の情報を再生または記録するために回動（粗動）アーム３が光ディスク２の記録面に対して平行になるように取り付けられている。この回動アーム３はボイスコイルモーター４によって回転軸５を回転中心として回動可能となっている。この回動アーム３の光ディスク２に対向する先端には、光学素子を搭載した浮上型光学ヘッド６が搭載されている。また、回動アーム３の回転軸５近傍には光源ユニットおよび受光ユニットを備えた光源モジュール７が配設され、回動アーム３と一体となって駆動する構成となっている。
【００１７】
図２、図３は回動アーム３の先端部を説明するものであり、特に浮上型光学ヘッド６を詳細に示す図である。浮上型光学ユニット６はフレクシャービーム８に取り付けられており（図３）、光ディスク２に対向して配置されている。また、フレクシャービーム８は他端で回動アーム３に固着されており、フレクシャービーム８の弾性力により先端部の浮上光学ユニット６は光ディスク２に接触する方向（図３においては下方向）に付勢されている。
【００１８】
浮上型光学ユニット６は浮上スライダー９、対物レンズ１０、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）１１、磁気コイル１２から構成されており、光源モジュール７から出射された平行光束であるレーザー光束１３を光ディスク２上に収束させる働きをする。また、回動アーム３の先端部には前記レーザー光束１３を浮上型光学ユニット６に導くための立ち上げミラー３１が固着されている。立ち上げミラー３１により反射されて対物レンズ１０に入射したレーザー光束１３は、対物レンズ１０の屈折作用により収束される。この集光点近傍にはソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）１１が配置されており、前記収束光は更に微細なエバネッセント光１５としてＳＩＬ１１から射出され、光ディスク２に照射される。
【００１９】
また、光ディスク２に面したソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）１１の周囲には、光磁気記録方式で記録するための磁気コイル１２が形成されており、記録時には必要な磁界を光ディスク２の記録面上に印加出来るようになっている。このエバネッセント光１５と磁気コイル１２とにより、光ディスク２への高密度な記録および再生が可能となる。なお、浮上型光学ユニット６は光ディスク２の回転による空気流により微小量浮上するものであり、光ディスク２の面振れ等に追従する。このため従来の光ディスク装置では必要であった対物レンズの焦点制御（フォーカスサーボ）が本装置では不要となっている。
【００２０】
以下、図４、図５を用いて回動アーム３上に搭載された光源モジュール７および浮上型光学ユニット６へ導かれる光束に関し詳細に説明する。回動アーム３は先端部に浮上型光学ユニット６を搭載し、他端にはボイスコイルモーター４を駆動するための駆動コイル１６が固着されている。駆動コイル１６は扁平状のコイルであり、図示せぬ磁気回路内に空隙をおいて挿入配置されている。回転軸５と回動アーム３はベアリング１７により回動自在に締結されており、駆動コイル１６に電流を印加することにより、駆動コイル１６と磁気回路との間の電磁作用により、回転軸５を回転中心として回動アーム３を回動させることができる。
【００２１】
回動アーム３上に搭載された光源モジュール７には半導体レーザー１８、レーザー駆動回路１９、コリメートレンズ２０、複合プリズムアッセイ２１、レーザーパワーモニターセンサー２２、反射プリズム２３、データ検出センサー２４、およびトラッキング検出センサー２５が配置されている。半導体レーザー１８から射出された発散光束状態のレーザー光束は、コリメートレンズ２０によって平行光束に変換される。この平行光束の断面形状は半導体レーザー１８の特性から長円状である。光ビームを光ディスク２上に微小に絞り込むには長円状の断面では都合が悪いため、コリメートレンズ２０から射出されたビームの断面を略円形断面に変換する必要がある。このためコリメートレンズ２０から射出された断面長円状の平行光束を、複合プリズムアッセイ２１に入射させることにより平行光束の断面形状を整形する。
【００２２】
複合プリズムアッセイ２１の、光束が入射する面２１ａは入射光線に対して所定の傾きを持つ斜面を形成しており、入射光を屈折させることにより平行光束の断面形状を長円形状から略円形形状に整形することが出来る。整形されたレーザー光束は複合プリズムアッセイ２１内を進み第１のハーフミラー面２１ｂに入射する。第１のハーフミラー面２１ｂは光ディスク２から得られた情報を、データ検出センサー２４、およびトラッキング検出センサー２５に導くために設けられているが、光束の往路においては半導体レーザー１８から出射されたレーザーの出力パワーを検出するためのレーザーパワーモニターセンサー２２への光束を分離する役目を果たす。
【００２３】
レーザーパワーモニターセンサー２２は受光した光の強度に比例した電流を出力するため、図示せぬレーザーパワーコントロール回路にレーザーパワーモニターセンサー２２の出力を帰還させることにより、半導体レーザー１８の出力を安定化させることが出来る。複合プリズムアッセイ２１から出射された略円形断面形状をもったレーザー光束１３は偏向ミラー２６に照射され、その進行方向が変えられる。この偏向ミラー２６は図４の紙面に垂直な軸を回動中心とするガルバノモーター２７に取り付けられており、レーザー光束１３を紙面に平行な方向に微小角度振る（偏向させる）ことが出来るようになっている。
【００２４】
偏向ミラー２６で反射されたレーザー光束１３は、第１のリレーレンズ２９および第２のリレーレンズ（イメージングレンズ）３０を経て、立ち上げミラー３１で反射された後、浮上型光学ユニット６に至る。この第１のリレーレンズ２９および第２のリレーレンズ３０は、偏向ミラー２６の反射面近傍と浮上型光学ユニット６に配置されている対物レンズ１０の瞳面（主平面）との関係が共役関係になるようにするもので、リレーレンズ光学系を形成する。
【００２５】
光ディスク２上の集光ビームが所定のトラックから僅かにずれた場合、偏向ミラー２６を僅かに回転させることにより対物レンズ１０に入射させるレーザー光束１３を傾かせ、光ディスク２上の焦点を移動させてトラッキング補正すを行う。しかし、この方式で焦点位置の補正を行う時、偏向ミラー２６と対物レンズ１０の光学的距離が長い場合は、対物レンズ１０へ入射するレーザー光束１３の移動量が大きくなり、対物レンズ１０に入射しなくなる場合がある。
【００２６】
この様な現象を回避するため、第１のリレーレンズ２９および第２のリレーレンズ３０によって、偏向ミラー２６の反射面と対物レンズ１０の瞳面との関係を共役関係になるように設定し、偏向ミラー２６が回動しても対物レンズ１０に入射するレーザー光束１３の入射位置は移動せず、傾きだけが変化するようにして、正確なトラッキング制御が可能となるようにしている。なお、基本的には光ディスク２の内周／外周に渡るアクセス動作は、ボイスコイルモーター４により回動アーム３を回動させて行い、極微小なトラッキング制御のみ偏向ミラー２６を回動させて行う。
【００２７】
光ディスク２から反射されて戻ってきた復路のレーザー光束１３は、往路と逆に進み偏向ミラー２６により反射されて複合プリズムアッセイ２１に入射する。その後第１のハーフミラー面２１ｂで反射され、第２のハーフミラー面２１ｃに向かう。第２のハーフミラー面２１ｃは、入射光束をトラッキング検出センサー２５へ向かう透過光と、データ検出センサー２４へ向かう反射光とに分離する。第２のハーフミラー面２１ｃを透過したレーザー光束はトラッキング検出センサー２５へ照射され、トラッキング検出センサー２５は入射光束に基づいてトラッキング誤差信号を出力する。
【００２８】
一方、第２のハーフミラー面２１ｃで反射されたレーザー光束はウォラストンプリズム３２により偏光分離され、かつ集光レンズ３３によって収束光に変換後、反射プリズム２３で反射されてデータ検出センサー２４に照射される。データ検出センサー２４は２つの受光領域をもっており、ウォラストンプリズム３２により偏光分離された２つの偏光ビームをそれぞれ受光することにより、光ディスク２に記録されているデータ情報を読みとりデータ信号を出力する。なお、正確には前記トラッキング誤差信号およびデータ信号は図示せぬヘッドアンプ回路によって生成され、制御回路または情報処理回路に送られるものである。
【００２９】
次に、偏向ミラー２６の回転位置検出装置１００について図６から図９を参照して説明する。
前述のように、トラッキングの微調整は偏向ミラー２６を微少回動させることにより行っている。しかし、偏向ミラー２６がある範囲を超えて回転すると光学的な性能が落ちるという問題もある。そのため、偏向ミラー２６の回転量を検出する機構（回転位置検出装置１００）を同じ回動アーム３内に持ち、常に、偏向ミラー５の角度位置を検出して、偏向ミラー２６が所定の範囲を越えて回動しないよう制御している。
【００３０】
なお、簡単のために、図６では立ち上げミラー３１、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）１１は図示を省略し、光路を展開して示している。
【００３１】
回転位置検出装置１００は、図６に示すように、偏向ミラー２６の反射面に、外部に設けられたＬＥＤ光源１０１の光を第１のアナモフィックレンズ（トーリックレンズ）１０２で集光し、偏向ミラー２６の回動軸０１と直交する方向に延びる線状の光スポットを偏向ミラー２６の反射面上に投影する。そして、偏向ミラー２６により反射された線状の光スポットを第１のアナモフィックレンズ（トーリックレンズ）１０２と同様の第２のアナモフィックレンズ（トーリックレンズ）１０３により元の断面形状に戻した後、偏向方向に沿って分割された２つの受光領域を有するフォトディテクター１０４で受光し、両受光領域における受光量の差に基づいてガルバノミラーの偏向角度を検出するものである。
【００３２】
第１のアナモフィックレンズ１０２は、偏向ミラー２６の回動方向（図６においてはＸ−Ｙ平面上）についてはＬＥＤ光源１０１から射出された発散光束を略平行光にすると。また、第１のアナモフィックレンズ１０２は、偏向ミラー２６の軸０１と平行な方向については、光束を偏向ミラー２６の反射面上に収束させる。
【００３３】
図６に示す直交座標におけるＸ−Ｙ平面上での光束を図７（Ａ）に示し、Ｚ軸方向での光束を図７（Ｂ）に示す。なお、図７（Ａ）、（Ｂ）は、光路を展開して示している。
上述のように、Ｘ−Ｙ平面上（およびこれと平行な平面上）では、第１のアナモフィックレンズ１０２は、ＬＥＤ光源１０１から射出された光束をほぼ平行光に変換する。平行光は偏向ミラー２６に入射し、反射されて第２のアナモフィックレンズ１０３に入射する。フォトディテクター１０４は第２のアナモフィックレンズ１０３のＸ−Ｙ平面上（およびこれと平行な平面上）でのほぼ焦点の位置に位置しており、Ｘ−Ｙ平面上（およびこれと平行な平面上）では平行光はフォトディテクター１０４上で収束する。
【００３４】
一方、Ｚ軸方向（偏向ミラー２６の軸方向）においては、ＬＥＤ光源１０１から射出された光束は第１のアナモフィックレンズ１０２のＺ軸方向のパワーにより偏向ミラー２６上に収束し、さらに偏向ミラー２６で反射された光束は第２のアナモフィックレンズ１０３のＺ軸方向のパワーによりフォトディテクター１０４上で収束する。
【００３５】
従って、図８に示すように、このＬＥＤ光束は偏向ミラー２６の回動方向（偏向ミラー２６の回動軸と直交する方向）に延びる略線状のスポットＡとして偏向ミラー２６面に投射される。したがって、ＬＥＤ光束は偏向ミラー２６の回転角度に対しては十分な検出感度を持つが、偏向ミラー２６の回動軸０１と直交する方向においては、光束が収束されているため、偏向ミラー２６の傾きや回転に対して、ほとんど感度がない。なお、図中Ｌは、記録再生用の光束により偏向ミラー２６上に形成されるスポットを示す。
【００３６】
偏向ミラー２６で反射された光束は、２分割されたフォトディテクター１０４の受光面１０５Ａおよび１０５Ｂ（図９参照）上でスポットを形成する。このスポット位置は偏向ミラー２６の回転角度に比例して動き、偏向ミラー２６の回転角度量を検出することができる。
【００３７】
フォトディテクター１０４は図９に示すように偏向ミラー２６の回転方向に対して左右に２分割された受光面１０５Ａおよび１０５Ｂを有している。偏向ミラー２６が中立位置に位置決めされている場合に、図中右領域１０５Ａと左領域１０５Ｂの受光光量が等しくなる位置にＬＥＤ光源の光スポット像（ＳＰ１）が位置するように、受光面１０５Ａおよび１０５Ｂが配置される。偏向ミラー２６により反射された光束は、各領域で光電変換され、各領域からは、照射されている光量に応じた信号が出力される。偏向ミラー２６が中立位置から回動されると、フォトディテクター１０４上に形成される光スポット像は、例えば図９のＳＰ２で示される位置に形成される。この場合には、受光領域１０５Ｂの受光光量の方が領域１０５Ａの受光光量より大きくなっている。両領域の出力信号の差から偏向ミラー２６の回動量および方向を知ることができる。
【００３８】
領域１０５Ａは差動アンプ１０６の非反転入力端子（＋）に接続され、領域１０５Ｂは差動アンプ１０６の反転入力端子（−）に接続されている。差動アンプ１０６は、左右領域１０５Ａ、１０５Ｂから出力される信号の差動出力を出力する。この差動出力に基づいて偏向ミラー２６の回転位置が検出される。
【００３９】
前述のように、第１のアナモフィックレンズ１０２によって線状に集光する方向は、偏向ミラー２６の回動軸０１に直行する方向である。従って、偏向ミラー２６の回動方向においてはミラーの回転角度成分を検出することができ、しかも偏向ミラー２６の回動軸方向においては偏向ミラー２６が傾いていてもフォトディテクター１０４上での光スポットはほとんど位置ずれを起こさない。従って、上記の構成により、偏向ミラー２６の回転成分のみを検出することが可能である。
【００４０】
図１６は、トラッキングを行うための制御系のブロック図である。差動アンプ１０６の出力信号は、Ａ／Ｄコンバータ４０６によりデジタル信号に変換された後にＣＰＵ４５０に入力される。ＣＰＵ４５０は入力された信号に基づいて偏向ミラー２６の回転位置を検出する。
【００４１】
次に、ＣＰＵ４５０は、検出された偏向ミラー２６の回転位置と、トラッキング検出センサー２５から出力されるトラッキング誤差信号とに基づいて、偏向ミラー２６のみを回転させてトラッキングを完了した場合の（光スポットをトラック上に位置させた場合の）偏向ミラー２６の回転位置を計算する。
【００４２】
もしも上記トラッキング完了時の偏向ミラー２６の位置が、偏向ミラー２６の許容回動範囲内の位置であれば、ＣＰＵ４５０は、ドライバ４２７Ｄを制御してガルバノモータ２７を駆動し、偏向ミラー２６を回転させて光スポットをトラック上に位置させる。
【００４３】
もしも上記トラッキング完了時の偏向ミラー２６の位置が上記許容回動範囲外であれば、ＣＰＵ４５０は、トラッキングのための偏向ミラー２６の回動量を回動アーム３の回動量に変換する。そして、ドライバ４０４Ｄを制御して、ボイスコイルモータ４を駆動し、偏向ミラー２６ではなく、回動アーム３を回転させることにより、光スポットをトラック上に位置させる。なお、この時の回動アーム３の回動量は偏向ミラー２６を中立位置に位置させた時の回動アーム３の回動量として計算する。従って、回動アーム３を回動させることによりトラッキングを完了した時点では、偏向ミラー２６は中立位置に戻されている。なお、上記許容回動範囲は偏向ミラー２６の中立位置を中心として正逆の回動方向に対し同一の回動量となるよう定められている。
【００４４】
上記のようにしてトラッキングを行った後、必要があれば、さらに偏向ミラー２６を回動させて微動トラッキングを行うようにしても良い。
【００４５】
以上のように、図６の実施形態によれば、偏向ミラー２６の回転角度を検出する光学系に、光束を偏向ミラー２６の回転軸と平行な方向において収束させる作用を持つレンズ系を用いて、偏向ミラー２６上で線状のスポットを形成することにより、偏向ミラー２６の回転軸方向の傾きに起因する検出誤差等を避けることができ、従って偏向ミラー２６の回転角度を正確に検出することができる。
【００４６】
次に、第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態の光学系２００の概略構成を示す斜視図である。光学系２００は、固定ユニット２０１と可動ユニット２０２を有する。固定ユニット２０１には、半導体レーザ１１１、コリメートレンズ１１２、光束分割ユニット１２０、偏向ミラーユニット１３０が設けられている。
【００４７】
可動ユニット２０２には、反射プリズム１５０および対物レンズ１６０が設けられている。なお、可動ユニット２０２は図示しない駆動機構により、図中矢印で示す、光ディスク１７０の半径方向に移動されるよう構成されている。
【００４８】
図１１は、図１０に示す光学系の上面図であり、図１２は光束分割ユニット１２０、偏向ミラーユニット１３０およびフォトディテクター１４０を拡大して示す斜視図である。
【００４９】
図１０、１１に示すように、半導体レーザ１１１からコリメートレンズ１１２に向けてレーザ光束が射出される。半導体レーザ１１１から射出されるレーザ光束は発散光であり、かつ楕円状の断面を有している。
【００５０】
半導体レーザ１１１から射出されたレーザ光束は、コリメートレンズ１１２により平行光束Ｐに変換され、光束分割ユニット１２０に入射する。光束分割ユニットは、光束分割プリズム１２１、ウォラストンプリズム１２５、集光レンズ１２６を有する。
【００５１】
光束分割プリズム１２１の、コリメートレンズ１１２からの光束Ｐが入射する面は図１１に示すように入射光束に対し所定量傾いており、また、半導体レーザ１１１は、射出する光束の断面（楕円形状）の短軸が図１１の紙面と平行となるよう配置されている。この構成により、光束分割プリズム１２１に入射した断面楕円形状の光束Ｐは、入射する光束分割プリズム１２１の端面により断面形状が短径方向において拡大され、ほぼ円形の断面に整形される。
【００５２】
光束分割プリズム１２１に入射した光束は、偏向ミラー１３１を介して光ディスク１７０へ向かう第１の光束Ｌと、偏向ミラー１３１の回転量を検出するための第２の光束Ａとに分割される。
【００５３】
図１２に示すように、光束分割プリズム１２１の、光束Ｐが入射する面１２２ａは、光束透過コートが施された透過領域１２２ｂと反射コートが施された反射領域１２２ｃを有する。コリーメートレンズ１１２から射出された光束は、透過領域１２２ｂに入射する。
【００５４】
光束分割プリズム１２１には、ハーフミラー面１２４が形成されており、透過領域１２２ｂに入射した光束の一部はハーフミラー面１２４を透過し、偏向ミラー１３１に向けて、光束分割プリズム１２１より射出される（第１の光束Ｌ）。光束Ｌは、偏向ミラー１３１により反射され、反射プリズム１５０により反射されて対物レンズ６０に入射し、光ディスク１７０の情報記録面上で収束する。
【００５５】
光ディスク１７０で反射された第１の光束Ｌ’は対物レンズ１６０、反射プリズム１５０を介して偏向ミラー１３１に導かれ、光束分割プリズム１２１に入射する。この反射光束Ｌ’は、ハーフミラー面１２４で反射され、ウォラストンプリズム１２５によりサーボ制御用の光束とデータ検出用の光束とに分離され、集光レンズ１２６を介してフォトセンサ１８０に入射する。
【００５６】
フォトセンサ１８０ではサーボ制御用の光束およびデータ検出用の光束がそれぞれ光電変換され、サーボ信号及びデータ信号として出力される。サーボ信号には、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号とが有り、それぞれ目標位置に対するエラー信号が生成されている。フォーカスエラー信号に基づいて対物レンズ１６０の駆動装置（図示せず）を駆動することにより、第１の光束Ｌの光ディスク１７０の情報記録面上における合焦状態が制御される。また、一般に光ディスクのピットまたはトラック溝から得られるトラッキングエラー信号に基づいて偏向ミラーユニット１３０の偏向ミラー１３１を駆動することにより、第１の光束Ｌの光ディスク１７０の記録面上における半径方向の位置が微調整される。
【００５７】
本実施形態において、偏向ミラー１３１は光ディスク１７０の平面と平行な軸αを中心として回転する。従って、偏向ミラー３１の回転に応じて偏向ミラー１３１から反射プリズム１５０に導かれる光束Ｌは、光ディスク１７０の平面に直交する方向に偏向し、反射プリズム１５０から光ディスク１７０に向かう光束は、光ディスク１７０の半径方向に偏向される。
【００５８】
一方、コリメートレンズ１１２から射出され、光束分離プリズム１２１に入射した光束のうちハーフミラー面１２４で反射された光束はさらに反射領域１２２ｃで反射され、図１１、１２に示すように、シリンドリカルレンズ１６１を介して偏向ミラー１３１に入射する。シリンドリカルレンズ１６１は偏向ミラー１３１の回転軸αと平行な方向にのみ正のパワーを有し、焦点が偏向ミラー１３１の光束Ａの入射位置近傍となるように配置されている。従って、光束Ａは、回転軸αと平行な方向においては、反射面上で収束する。このため、第２の光束Ａは、偏向ミラー１３１の反射面上で、回転軸αと直交する方向に延びる線状の像を形成する。
【００５９】
図１１に示すように、第１の光束Ｌと第２の光束Ａとは偏向ミラー１３１に異なる入射角度で入射する。本実施形態においては、第２の光束の偏向ミラー１３１への入射角度は、第１の光束Ｌの入射角度より小さくなっている。従って、第２の光束Ａは、偏向ミラー１３１で反射された後（図中Ｂで示す光束）は、対物レンズ１６０へは向かわず、図１１に示すように、シリンドリカルレンズ１６２を介してフォトディテクター１４０に入射する。
【００６０】
シリンドリカルレンズ１６２も、偏向ミラー１３１の回転軸αと平行な方向にのみ正のパワーを有し、焦点が偏向ミラー１３１の光束Ａの入射位置近傍となるよう配置されている。
【００６１】
上記の構成により、フォトディテクター１４０には、断面がほぼ円形状の平行光束が入射する。
【００６２】
図１３は、フォトディテクター１４０の構成と位置検出装置１４５およびＡＰＣ（自動出力制御装置）の関係を示す図である。
フォトディテクター１４０は、フォトダイオード１４１と差動アンプ１４２および加算器１４３を有する。
フォトダイオード１４１は、偏向ミラーの回転軸αと直交する方向に配列された２つの受光領域１４１ａと１４１ｂとを有する。偏向ミラー１３１が中立位置に位置している時、フォトダイオード１４１に入射する光束Ｂの中心が２つの受光領域１４１ａと１４１ｂの中間に位置するようになっている。すなわち、偏向ミラー１３１が中立位置にあるとき、受光領域１４１ａと１４１ｂは同一光量の光を受光することになる。
【００６３】
光束Ｂはフォトダイオード１４１により光電変換され、受光領域１４１ａと１４１ｂそれぞれから、受光光量に対応した信号が出力される。受光領域１４１ａおよび１４１ｂは、それぞれ差動アンプ１４２および加算器１４３に接続されている。
【００６４】
差動アンプ１４２からは、受光領域１４１ａと１４１ｂでの受光光量の差に対応した信号が出力される。この差動アンプ１４２からの出力信号は位置検出装置１４５に入力され、ここで、偏向ミラー１３１の回転位置が演算され検出される。
【００６５】
上記のようにして求められた偏向ミラー１３１の回転位置と、トラッキングエラー信号に基づいて、第１の実施形態の場合と同様のトラッキング処理が実行される。
すなわち、検出された偏向ミラー１３１の回転位置と、フォトセンサ１８０から出力されるトラッキングエラー信号とに基づいて、偏向ミラー１３１のみを回転させてトラッキング完了時の（光スポットをトラック上に位置させた場合の）偏向ミラー１３１の回転位置を計算する。そして、もしも上記トラッキング完了時の偏向ミラー１３１の位置が所定の許容回動範囲内の位置であれば、偏向ミラー１３１を回転させてトラッキングを行う（光スポットをトラック上に位置させる）。
【００６６】
もしも上記トラッキング完了時の偏向ミラー１３１の位置が上記所定の許容回動範囲外であれば、偏向ミラー１３１ではなく、可動ユニット２０２を移動させることにより、トラッキングを行う。
【００６７】
また、加算器１４３からは、受光領域１４１ａと１４１ｂの受光光量の和に対応する信号が出力される。この加算器１４３の出力信号は、ＡＰＣ回路１４６に入力される。ＡＰＣ回路は、加算器１４３から入力された信号、すなわちフォトディテクター１４０に入射する光量の総和に基づいて、半導体レーザ１１１から射出されるレーザ光束の強度を制御する。
【００６８】
図１４は、第３の実施形態の光学系３００の構成を示す斜視図である。第２の実施形態と同一の部材にには同一の符号を付してある。本実施形態においては、対物レンズ１６０、反射プリズム１５０と偏向ミラーユニット１３０、光束分割プリズム１２１などはすべて可動アーム３０１上に設けられている。可動アーム３０１は、図１４に示すように、光ディスク１７０の面と直交する軸３０１Ｘを中心に回動可能に構成され、対物レンズ１６０はほぼ光ディスク１７０の半径方向に移動するようになっている。
【００６９】
本実施形態においては、偏向ミラー１３１は光ディスク１７０の平面と直交する軸βを中心として回動するよう構成されている。従って、偏向ミラー１３１の回転に応じて、偏向ミラー１３１から反射プリズム１５０に導かれる光束Ｌは、光ディスク１７０の平面と平行な方向に変更し、反射プリズム１７０から対物レンズ１６０に向かう光束は光ディスクの径方向に偏向される。
【００７０】
第３の実施形態においては、第２の実施形態におけるシリンドリカルレンズ１６１、１６２に代えてシリンドリカルレンズ１６３および１６４が設けられている。
【００７１】
図１４、１５に示すように、コリメートレンズ１１２から射出され、光束分離プリズム１２１に入射した光束のうちハーフミラー面１２４で反射された光束はさらに反射領域１２２ｃで反射され、シリンドリカルレンズ１６３を介して偏向ミラー１３１に入射する。シリンドリカルレンズ１６３は偏向ミラー１３１の回転軸βと平行な方向にのみ正のパワーを有し、焦点が偏向ミラー１３１の反射面上での光束Ａの入射位置近傍となるように配置されている。従って、光束Ａは、回転軸βと平行な方向においては、反射面上で収束する。このため、第２の光束Ａは、偏向ミラー１３１の反射面上で、回転軸βと直交する方向に延びる線状の像を形成する。
【００７２】
図１５に示すように、第１の光束Ｌと第２の光束Ａとは偏向ミラー１３１に異なる入射角度で入射する。本実施形態においては、第２の光束の偏向ミラー１３１への入射角度は、第１の光束Ｌの入射角度より小さくなっている。従って、第２の光束Ａは、偏向ミラー１３１で反射された後（図中Ｂで示す光束）は、対物レンズ１６０へは向かわず、図１５に示すように、シリンドリカルレンズ１６４を介してフォトディテクター１４０に入射する。
【００７３】
シリンドリカルレンズ１６４も、偏向ミラー１３１の回転軸βと平行な方向にのみ正のパワーを有し、焦点が偏向ミラー１３１の反射面上での光束Ａの入射位置近傍となるよう配置されている。
【００７４】
上記の構成により、フォトディテクター１４０には、断面がほぼ円形状の平行光束が入射する。
【００７５】
第３の実施形態においても、フォトディテクター１４０は図１３に示す第２の実施形態のものと同一の構成であるが、フォトダイオード１４１の受講領域１４１ａと１４１ｂは、偏向ミラー１３１の回転軸βと直交する方向に配列されている。
【００７６】
以上のように、本発明によれば、偏向ミラーの回転角度を検出する光学系に、偏向ミラー上で、光束を偏向ミラーの回転軸方向において収束させる作用を持つレンズ系を用いることにより、偏向ミラーの回転軸方向の傾きに起因する検出誤差等を避けることができ、偏向ミラーの回転角度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の光磁気ディスク装置の基本構成を示す図である。
【図２】回動アームの先端部を示す図である。
【図３】浮上型光学ユニットを示す断面図である。
【図４】偏向ミラーと浮上型光学ユニットを示す平面図である。
【図５】回動アームの側断面図である。
【図６】回転検出装置の構成を示す図である。
【図７】回転検出装置の光学系の作用を模式的に示す図である。
【図８】偏向ミラー上での回転検出用の光束の形状を示す図である。
【図９】受光素子の受光領域を示す図である。
【図１０】第２の実施形態の光学系を示す斜視図である。
【図１１】第２の実施形態の光学系の上面図である。
【図１２】光束分離プリズムの拡大斜視図である。
【図１３】受光素子の受光領域を示す図である。
【図１４】第３の実施形態の光学系を示す斜視図である。
【図１５】第３の実施形態で使用される光束分離プリズムの斜視図である。
【図１６】第１の実施形態と共に用いられる、トラッキングを行うための制御系のブロック図である。
【符号の説明】
２ 光ディスク
３ 回動アーム
６ 浮上型光学ユニット
８ フレクシャー
２６ 偏向ミラー
１０１ ＬＥＤ
１０２ 第１のアナモフィックレンズ
１０３ 第２のアナモフィックレンズ
１０４ 受光素子
１０５Ａ、１０５Ｂ 受光領域
１０６ 差動増幅器
１３１ 偏向ミラー
１６１ シリンドリカルレンズ
１６２ シリンドリカルレンズ
１６３ シリンドリカルレンズ
１６４ シリンドリカルレンズ
Claims (11)
- レーザ光源から出射された光束を平行光束とした後、偏向ミラーを介して対物光学系に入射させて光ディスクに集光させる光情報記録再生装置において、
前記偏向ミラーの回転位置を検出するための光束であって、該偏向ミラー上において該偏向ミラーの回転軸と直交する方向に延びる線状の検出用光束を投射する検出光射出手段と、
前記偏向ミラーにより反射され、少なくとも該偏向ミラーの回転軸と平行な方向に収束される前記検出用光束を受光する受光手段と、を備え、
前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において該偏向ミラー上と該受光手段上とが共役となるよう該偏向ミラーと該受光手段とを配置したことを特徴とする光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。 - 前記光情報記録再生装置は前記光ディスクに導かれる光束を射出する記録再生用光源を有し、
前記検出用光束射出手段は、前記記録再生用光源とは別の検出光射出用光源を有することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。 - 前記検出光射出用光源と前記偏向ミラーとの間に、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において正のパワーを有する第１のレンズを有し、
前記検出用光束は前記偏向ミラーの反射面上で、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において収束することを特徴とする、請求項２に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。 - 前記検出光射出用光源が射出する光束は発散光であり、
前記第１のレンズはアナモフィックレンズであることを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。 - 前記第１のレンズは、前記発散光を、前記偏向ミラーの回転軸と直交する方向において平行光に変換すること、を特徴とする請求項４に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。
- 前記検出光射出用光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。
- 前記光情報記録再生装置は前記光ディスクに導かれる光束を射出する記録再生用光源を有し、
前記検出光射出手段は、前記記録再生用光源から射出された光束を、前記光ディスクに導かれる第１の光束と、前記検出用光束として用いられる第２の光束とに分割する光束分割手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。 - 前記光束分割手段と前記偏向ミラーとの間の前記第２の光束の光路中に、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において正のパワーを有する第１のレンズを有し、
前記第２の光束は前記偏向ミラーの反射面上で、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において、収束することを特徴とする、請求項７に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。 - 前記記録再生用光源が射出する光束は平行光であり、
前記第１のレンズはシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項８に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。 - 前記受光手段は、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と直交する方向に沿って配置された２つの受光領域を有する受光素子と、
前記受光手段と前記偏向ミラーとの間に配置され、少なくとも前記偏向ミラーの回転軸と平行な方向において正のパワーを有する第２のレンズと、を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。 - 前記２つの受光領域の受光光量に基づいて前記偏向ミラーの回転量を求める検出手段を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の光情報記録再生装置における偏向ミラーの回転位置検出装置。
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