JPH02183418A - 光学ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、光メモリ装置に使用される光学系分離型の光
学ヘッドに関する。

［従来の技術］ 従来、高速アクセス機能を持った光メモリ装置の光学ヘ
ッドは、例えば特開昭６３−４２０３９号公報等に記載
されているように、半導体レーザ、フォトダイオード等
の光学系をアクセス手段に搭載せずに固定して、アクセ
ス手段に搭載する光学部品（移動光学系）の数を減らし
、アクセス手段の可動部と移動光学系等からなるアクセ
ス部の質量を軽減した光学系分離型であるものが多い、
また、光学ヘッドのトラッキングアクチュエータとして
ガルバノミラ−を用いる場合は、特開昭６２−１４３２
３６号公報等に記載されているように、平行ビームを反
射している。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ しかし、前述の従来技術では対物レンズをトラック方向
とフォーカス方向に駆動するコイル可動型の二次元駆動
の対物レンズアクチュエータがアクセス手段に搭載され
ているため以下のような課題を有する。二次元駆動の対
物レンズアクチュエータは、 （１）トラックとフォーカスの二方向の動きが干渉する
ことがあり、レーザビームスポットを高速で回転する光
ディスクのトラックへ追従させる際にフォーカシング残
差及びトラッキング残差が大きくなり易い、従って、光
ディスクの回転数が上げられずデータの転送速度が制限
されることにな（２）大型で重量も大きいため、アクセ
ス部質量の大幅軽減に至らずアクセス速度も制限される
。

また、従来のガルバノミラ−を用いたトラッキングでは
対物レンズに入射する太さの平行ビームをミラー面で反
射するため、可動ミラーが大型になり高い周波数帯域で
の動作に悪影響を及ぼすという課題を有する。更に、ミ
ラー全面に高い面精度が必要なためミラーの生産性が悪
い。

そこで本発明はこのような課題を解決するもので、その
目的とするところは、フォーカシングアクチュエータと
トラッキングアクチュエータを分離し、アクセス手段に
フォーカシングアクチュエータのみを備え、また小型の
可動ミラーを有するガルバノミラ−に集束ビームを照射
することにより、高速応答性・高速アクセス性に優れた
光学ヘッドを提供するところにある。これにより、高速
アクセス可能なデータ転送速度の速い光メモリ装置が実
現できる。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光学ヘッドは、光メモリ装置のシャーシベース
に固定されて、半導体レーザの出射ビームを平行ビーム
に成形する光学系及び光ディスクから反射されたレーザ
ビームよりデータ信号とサーボ信号を検出する光学系か
らなる固定光学系と、前記光ディスクの内周から外周に
わたって移動するアクセス手段に搭載されて、前記固定
光学系から出射されたレーザビームを前記光ディスクの
光記録媒体上へ集光させる対物レンズ等の移動光学系を
備えた光学系分離型の光学ヘッドにおいて、（ａ）前記
平行ビームを集光させる第１のレンズと、該第１のレン
ズの焦点位置近傍に固定されトラッキング制御するガル
バノミラ−と、該ガルバノミラ−からの反射発散ビーム
を平行ビームにする第２のレンズを前記固定光学系に備
え、（ｂ）前記対物レンズを駆動するレンズフォーカシ
ングアクチュエータを前記アクセス手段に搭載したこと
を特徴とする。

また、前記ガルバノミラ−及び前記レンズフォーカシン
グアクチュエータが磁石とコイルを具備し、前記対物レ
ンズに前記磁石が固定された構造であることを特徴とす
る。

［作用］ 本発明の上記の構成によれば、トラッキングは半導体レ
ーザから出射された後平行ビームに成形されたレーザビ
ームを第１のレンズで集光しその焦点位置の近傍に置か
れたガルバノミラ−によって光軸を微小に振ることで行
なう、ガルバノミラ−からの反射発散ビームは第２のレ
ンズにより平行ビームとなる。ここまでの光学系とサー
ボ信号及びデータ信号検出用の光学系は光メモリ装置の
シャーシベースに固定された固定光学系となっている。

第２のレンズにより平行ビームとなり固定光学系から出
射されたレーザビームはアクセス手段に搭載されたレン
ズフォーカシングアクチュエータによって駆動される対
物レンズによって光記録媒体上に集光される。

［実施例］ 以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例における光学ヘッドの主要構
成図で、　（ａ）は平面図、　（ｂ）は（ａ）のＡＡ’
断面図である。１が固定光学系である。

シャーシベース２に取り付けられている半導体レーザ３
から出射されたレーザビームは、コリメータレンズ４、
プリズムビームスプリッタ５を通過して第１のレンズ６
へ入る。第１のレンズの焦点（Ｂ点）の後方にミラー面
が位置するようにガルバノミラ−７が固定されている。

−旦焦点を結んだ後ガルバノミラ−に入射した反射発散
ビームは光路を曲げられ第２のレンズ８に入り、平行ビ
ームに変換され固定光学系より出射される。固定光学系
より出射されたレーザビームは移動光学系９のミラー１
０で光路変換された後対物レンズ１１を通って光ディス
ク１２の光記録媒体１３上に集光されビームスポットを
形成する。移動光学系は、磁石とヨークからなる磁気回
路１４とコイル（図示せず）とによって構成されている
いわゆるボイスコイルモータに搭載され、ガイドレール
１５．１６上を矢印Ｃのように光デイスク記録領域の最
内周１７から最外周１８の間で移動することができる。

光ディスクから反射され情報を含んだレーザビームは対
物レンズ、ミラー　第２のレンズ、ガルバノミラ−第１
のレンズを通ってプリズムビームスプリッタで光路を曲
げられ、レンズ１９によりフォトダイオード２０上に集
光され電気信号に変換される。

次に、トラッキング及びフォーカシングの機構を説明す
る。まずガルバノミラ−は、矢印りのように軸の回りに
回転可能となっている。ミラー面に入射したレーザビー
ムを微少に振ることにより対物レンズへ入射させるレー
ザビームの光軸を傾はビームスポットを動かし、トラッ
キングを行なう。尚、本実施例ではガルバノミラ−を第
１のレンズの焦点の後方に置いたが、前方に設置しても
よい。第２図にガルバノミラ−の概略断面図を示す０反
射ミラー２１はミラーホルダ２２に固定され、ミラーホ
ルダは外周面に多極着磁された円筒状の磁石２３、継鉄
２４と一体化され回転が可能な状態でボールベアリング
２５．２６の外輪が継鉄と接着されている。ボールベア
リングの内輪と係合された支持シャフト２７は、スラス
ト方向に締め付けられ、予圧カラー２８によってスラス
ト方向の予圧が加えられる。本構成では、磁石のＮ極と
Ｓ極の境界位置にステータコア２９の歯が対向している
状態が磁石の揺動中心となり、ステータコアに巻かれた
コイル３０に流す電流によって磁石は揺動中心からの回
転変位を生ずる。第３図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）に
歯３１と磁石の対向状態を示す、第３図（ａ）は中立状
態でコイル電流が流れていない状態である。　（ｂ）は
コイル電流を流した場合で、コイル電流によって発生す
るトルクと、磁石がステータコアの歯と引き合う力が一
致する位置で安定する。（Ｃ）はコイル電流を増やした
場合で、次の中立状態に移動してしまうので必要に応じ
て揺動部の回転角を規制するストッパを設けることによ
ってこの中立状態の移動を防ぐことができる。従って、
光ディスクのトラック偏心に対応した制御電流をコイル
に流し入射したレーザビームの光軸を傾けることにより
トラッキングが行なわれる。尚、磁石の着磁極数は必要
な揺動角に応じて決定することができ、第３図に示した
例に制限されない。

一方、フォーカシングはボイスコイルモータに搭載され
たレンズフォーカシングアクチュエータ３２（第１図）
により対物レンズを第１図の矢印Ｅのように変位させて
行なう、第４図にレンズフォーカシングアクチュエータ
の概略断面図を示す。

全ての部品はリング形状をしている。対物レンズ１１は
、レンズホルダ３３に接合され、レンズホルダは補助磁
極３４．３５に接合されている。軸方向に着磁された円
筒形の磁石３６は補助磁極に接合され、補助磁極はプラ
スチックスリーブ３７によって軸方向に直線運動するよ
うに支持されている。プラスチックスリーブの外側には
、コイル３８．３９が配され、ヨーク４０によって磁気
回路を構成している。二つのコイルに各々逆向きの電流
を流すことによって対物レンズが上下に動く構造になっ
ている。

このようにトラッキングとフォーカシングのアクチュエ
ータを分離したため駆動が一次元となり、更に干渉もな
く制御が非常に容易になった。また、両方のアクチュエ
ータを磁石可動型構造としたことにより、可動部の質量
バランスが良く支持バネが無い構造となり、高次共振が
なく高速応答性に優れ、高速で回転する光ディスクにも
容易に追従できるようになった。また、このような磁石
可動型のアクチュエータは、給電線の断線やコイルの熱
変形と接着不良の心配が無いために信頼性が高く、給電
線の接続処理が不要で構造が簡単なため組立が精度良く
容易に行なえる点でも優れている。

また、ボイスコイルモータにはミラーと対物レンズ、レ
ンズフォーカシングアクチュエータだけを搭載するため
、アクセス部が軽量化され高速でアクセスでき、更にト
ラッキングアクチュエータが固定されているためボイス
コイルモータとの間に反作用が働かず、二段トラッキン
グサーボが容易に行える。

次に、本実施例のガルバノミラ−とレンズフォーカシン
グアクチュエータで用いられた磁石について述べる。こ
の磁石は、可動部となるため磁気特性が高く軽量である
ことが望ましい、従って、高い磁気性能を持った異方性
磁石で生産性に優れたＳｍ−Ｃｏ系樹脂結合型磁石等が
、非常に有利である。更に、加工性がよいため高い寸法
精度を容易に出すことができることがらも有利である。

最初に、合金組成がＳ　ｍ　（Ｃｏ　ｓ、ｅｙｉｃ　ｕ
　ｓ、ｓｓＦ　ｅ＊、ｔ２Ｚ　ｒｓ、５ａｓ）　＠、ｓ
ｓとなるように原料を誘導炉で溶解する。そのインゴッ
トをＡｒガス雰囲気中で１１２０〜１１８０℃で５時間
溶体化処理を行ない、更に８５０°Ｃで４時間時効処理
を行なった。

このようにして得られた２−１７系希土類金属間合金を
、平均粒径が２０μｍ（フィッシャーサブシーブサイダ
ーによる）となるように粉砕し、この粉末９８重量％に
熱硬化性である２液性工ポキシ樹脂２重量％を結合材と
して加え混合した磁石組成物を、粉末成形磁場プレス装
置で磁場中で配向させリング形状に成形した後、キュア
処理を行なった。このようにして得られた磁石を用いた
本実施例のガルバノミラ−とレンズフォーカシングアク
チュエータは、可動部が小型化・軽量化され、動特性は
一次共振点の他に２０ｋＨｚ以下に共振点が見られず、
非常に優れた高速応答性を示した。

ここでは、Ｓｍ−Ｃｏ系樹脂結合型圧縮成形磁石を用い
たが、磁石材料ならびに成形方法はこれに限られない。

以上、アクセス時間が短く、高速で回転する光ディスク
にも追従し、サーボ残差も非常に少ない光学ヘッドが提
供できる。

尚、光記録媒体からの反射ビームの偏光の向きを検出す
る光学系を固定光学系に備えれば、光磁気記録用の光学
ヘッドを構成できる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、光メモリ装置のシャ
ーシベースに固定され、小型の反射ミラーを有したガル
バノミラ−でトラッキングを行ない、レーザビームスポ
ットを光ディスクの所望のトラックに送るアクセス手段
には光路変換素子と対物レンズ、レンズフォーカシング
アクチュエータだけを搭載することにより以下の効果を
有する。

（１）トラッキング用とフォーカシング用のアクチュエ
ータが分離され運動の干渉が発生しなくなり、 （２）トラッキングアクチュエータが固定されたためア
クセス手段との反作用がなくなり、 （３）ガルバノミラ−可動部が小型化・軽量化され、 高速応答性が改善しサーボ残差も小さくなるという効果
を有し、 （４）アクセス部の質量が軽減されたため高速アクセス
も可能である。

更に、トラッキング及ヴフォーカシング用のアクチュエ
ータを磁石可動型構造とすることにより一層高速応答性
に優れ信頼性が高い光学ヘッドが得られる０本発明の光
学ヘッドは、コンピュータメモｌハ　光デイスクファイ
ル、ＣＤＳ　ＣＤ−ＲＯＭ、ＬＶＤなどの光メモリ装置
に応用することが可能で、装置の高性能化などの多大な
効果を有するものである。

主要構成図で、　（ａ）は平面図、　（ｂ）は（ａ）の
ＡＡ”断面図。

第２図は本発明の光学ヘッドの構成要素であるガルバノ
ミラ−の一実施例の概略断面図。

第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）はガルバノミラ−の中立状態
説明図。

第４図は本発明の光学ヘッドの構成要素であるレンズフ
ォーカシングアクチュエータの一実施例の概略断面図。

１５、 固定光学系 シャーシベース 半導体レーザ コリメータレンズ プリズムビームスプリッタ 第１のレンズ ガルバノミラ− 第２のレンズ １６　・ 移動光学系 ミラー 対物レンズ 光ディスク 光記録媒体 磁気回路 ガイドレール 記録領域最内周 記録領域最外周 レンズ フォトダイオード レンズフォーカシングアク チュエータ 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　上柳　雅誉　化１名 し〕 第１図 第２図 （σン （ｂ） ８３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光メモリ装置のシャーシベースに固定されて、半
   導体レーザの出射ビームを平行ビームに成形する光学系
   及び光ディスクから反射されたレーザビームよりデータ
   信号とサーボ信号を検出する光学系からなる固定光学系
   と、前記光ディスクの内周から外周にわたって移動する
   アクセス手段に搭載されて、前記固定光学系から出射さ
   れたレーザビームを前記光ディスクの光記録媒体上へ集
   光させる対物レンズ等の移動光学系を備えた光学系分離
   型の光学ヘッドにおいて、 （ａ）前記平行ビームを集光させる第１のレンズと、該
   第１のレンズの焦点位置近傍に固定されトラッキング制
   御するガルバノミラーと、該ガルバノミラーからの反射
   発散ビームを平行ビームにする第２のレンズを前記固定
   光学系に備え、 （ｂ）前記対物レンズを駆動するレンズフォーカシング
   アクチュエータを前記アクセス手段に搭載したことを特
   徴とする光学ヘッド。
2. （２）前記ガルバノミラー及び前記レンズフォーカシン
   グアクチュエータが磁石とコイルを具備し、前記対物レ
   ンズに前記磁石が固定された構造であることを特徴とす
   る請求項１記載の光学ヘッド。