JPH04177620A - 光ディスク装置 - 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］ この発明は、情報を光学的に再生または記録再生する各
種の光ディスク装置における光へ・ノドに間し、特に、
光ヘッドのディスク半径方向の位置検出手段に間する。

［従来の技術］ 従来の光ディスク装置における光ヘツド位置検出装置を
第６図、第７図に示す。

第６図のものは光電式リニアエンコーダ２を用いたもの
で、光ヘッド１にスリット板３を固定し、図示時の発光
ダイオードとフォトダイオードとスリット等とを内蔵す
る光センサ部４を静止部側に固定したものである。スリ
・ント板３が光へ・ノド１とともにディスク半径方向（
矢印ａ方向）に移動する時、スリット板３のスリットに
基づいて発生するパルスを計数して光へ・ノド１の移動
距離を検出する。

また、第７図のものは、電磁式速度センサ６を用いたも
のて、光ヘッド５に速度検出用コイル７を固定し、この
速度検出用コイル７に磁界を印加するマグネット８ａと
ヨーク８ｂとからなる磁気回路８をシャーシ等の静止部
側に固定したものである。なお、図示例の光へ・ノド駆
動方式は、駆動コイル９と磁気回路１０とからなるリニ
アモータ方式である。光ヘッド５がディスク半径方向（
矢印ａ方向）に移動すると、速度検出用コイル７に速度
に比例した誘導起電力が発生し、これを積分演算するこ
とで光ヘッド５の移動距離を検出することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の光電式エンコーダ方式には次のような欠点が
ある。すなわち、市販されている光電式エンコーダが高
価である。また、光ヘッドに固定するスリット板は通常
ガラスを用いるが、スリット板の重量だけ光ヘッドが重
くなり、高い加速度を得ることができず、高速アクセス
のために不利である。また、市販の光電式エンコーダは
、単に発光ダイオードが発した発散光（コリメート光（
平行光束）ではなく）を用いることから、位置分解能は
２０μｍ／パルス程度が限界であり、必ずしも十分高分
解能とは言えず、高速アクセスのためには、さらに、高
い分解能が望まれる。

また、上記従来の電磁式速度センサ方式は、安価ではあ
るが、次のような欠点がある。すなわち、速度検出用コ
イルの重量で光ヘッドの重量が大となり、高い加速度を
得ることができず、高速アクセスのために不利である。

また、位置検出精度は光電式エンコーダ方式よりも低い
ので、この点で高速アクセスに適さない。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもの
で、安価であり、軽量であり、さらに光ヘッドの位置検
出精度が高く高速アクセスを容易に実現できる光ディス
ク装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決する本発明の光ディスク装置は、ディス
ク面と平行なコリメート光を射出するコリメート光射出
光学系と、前記ディスク面と平行なコリメート光の一部
をディスク方向に直角に反射し残りを透過させるビーム
スプリッタと、このビームスプリッタで直角に反射され
た光をディスク面に収束する対物レンズと、ディスク面
で反射され入射と同じ経路を戻る戻り光を検出する信号
検出光学系と、前記ビームスプリッタを仲介して対物レ
ンズと対向する位置に配置され、ディスク面で反射され
または他の反射面で反射されてビームスプリッタの前記
ディスク面と反対方向に向かったコリメート光を収束す
る集光レンズと、この集光レンズの収束位置においてシ
ャーシ等の静止部側に固定されたディスク半径方向に延
びるコードパターンと、前記集光レンズで収束され前記
エンコーダ光学パターンで反射した光を検出するパター
ン検出光センサとを備えたことを特徴とする請求項２は
、請求項１におけるパターン検出光センサが、前記ビー
ムスプリッタと前記集光レンズとの間に配置されるとと
もに、集光レンズに向かうコリメート光の略半分を遮光
するように設けられたことを特徴とする 請求項３は、請求項１におけるコードパターンが透明樹
脂層で被覆されたことを特徴とする請求項４は、請求項
１におけるビームスプリッタとして２つの直角プリズム
を張り合わせた構造のビームスプリッタを用い、このビ
ームスプリッタの前記コリメート光射出光学系と反対側
の面に反射膜を形成したことを特徴とする 請求項５は、請求項１におけるビームスプリッタとして
平板状ビームスプリッタを用い、この平板状ビームスプ
リッタを透過したディスク面と平行なコリメート光を１
８０゛反射するミラーを設け、かつ平板状ビームスプリ
ッタの裏面の一部に前記パターン検出光センサを張り付
けたことを特徴とする 請求項６は、請求項１における対物レンズ、ビームスプ
リッタ、集光レンズおよびパターン検出光センサを可動
部としディスク半径方向に移動可能に設け、前記コリメ
ート光射出光学系および信号検出光学系を固定部として
シャーシ等の静止部側に固定したことを特徴とする。

［作用コ 上記構成において、コリメート光射出光学系から射出さ
れたディスク面と平行なコリメート光は、ビームスプリ
ッタで直角方向に反射されてディスク方向に向かい、対
物レンズで収束されてディスク面に光スポットを形成す
る。ディスク面で反射した光は、対物レンズを通過し再
びコリメート光になり、ビームスプリッタに向かい、一
部はこのビームスプリッタでディスク面と平行な方向に
反射されるが、他の一部はビームスプリッタを透過し、
その直下の集光レンズを透過してシャーシ等の静止部側
に設けたコードパターンに焦点を結ぶとともに、このコ
ードパターンで反射されてパターン検出光センサを照射
する。このコードパターン′からの反射光によりパター
ン検出光センサが電圧パルスを発生し、このパルスをカ
ウントして光ヘノドの移動距離を特徴する 請求項２において、ビームスプリッタから集光レンズに
向かうコリメート光はパターン検出光センサで光束の半
分を遮光され、この半円形の光束が集光レンズで収束さ
れ、コードパターンで反射されて、パターン検出光セン
サを照射する。この構成により、パターン検出光センナ
に光を導くための特別の光学部品は不要となる。

請求項３において、コードパターンが透明樹脂層で被覆
されているので、ホコリやゴミがコードパターン面を直
接密着して覆ってしまうことがない。ホコリ等が透明樹
脂層の表面に付着しても透明樹脂層の厚みがあるため、
光がコードパターンに達し、反射光が得られる。したが
って、ホコリ等の付着による性能低下は少ない。

請求項４において、ビームスプリッタに入射したディス
ク面と平行な入射コリメート光の一部は、４５度接ぎ面
を直進するが、コリメート光射出光学系と反対側の面め
反射膜で１８０°反射して戻り、その一部が４５°接合
面で下方に反射する。

この下方に反射した光が集光レンズで収束され、コード
パターンで反射され、パターン検出光センサで検出され
る。すなわち、ディスク面で反射した戻り光ではなく、
入射コリメート光が直接利用される。

請求項５において、ディスク面と平行な入射コリメート
光の一部は平板状のビームスプリッタを透過して直進し
、その前方のミラーで１８０°反射して戻り、平板状の
ビームスプリッタの裏面で反射して、下方に向かう。そ
の際、ビームスプリッタの裏面のパターン検出光センサ
で遮光されなかったコリメート光が集光レンズに向かい
、コードパターンで反射し、パターン検出光センサで検
出される。

請求項６においては、可動部のみがディスク半径方向に
移動する。固定部として設けられたコリメート光射出光
学系および信号検出光学系は、可動部の位１によらずビ
ームスプリッタに向けてコリメート光を射出し、ディス
ク面で反射し同じ経路を戻った戻り光を受光する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図〜第５図分参照して説明
する。

第２図は本発明一実施例の光ディスク装置における光ヘ
ッドの平面図を示す、光ヘッド２０は、ディスク半径方
向く矢印ａ方向）に移動可能な可動部２１と、シャーシ
等の静止部に固定された固定部２２とからなり５前記可
動部２１はリニアモータ方式の送り駆動機構２３により
ディスク半径方向に送り駆動されるようになっている。

図示例の送り駆動機構２３は、可動部２１に取り付けた
ディスク半径方向から見て矩形状の駆動コイル２４と、
前記駆動コイル２４に磁界を印加するマグネット２５ａ
とヨーク２５ｂとからなる磁気回路２５とからなってい
る。図示例の送り駆動機構２３は、可動部２１の両側に
それぞれ磁気回路２５を備え、駆動コイル２４が両側の
ヨーク２５ｂを挿通させて両側の磁気回路２５から磁界
を受ける構成である。

前記固定部２２は、第１図にも示すようにディスク面２
６と平行なコリメート光りを射出するコリメート光射出
光学系２８と、ディスク面で反射した戻り光を検出する
ための信号検出光学系２９とを備えている。前記コリメ
ート光射出光学系２８は、半導体レーザ３０と、この半
導体レーザ３０の前方に配置したビームスプリッタ３１
と、半導体レーザ３０から射出されビームスプリッタ３
１を透過した拡散光をコリメート光（平行光束）にする
コリメータレンズ３２とからなっている。

前記信号検出光学系２つは、シリンドリカルレンズ３３
と光検出器３４とからなっている。信号検出光学系２９
は、ディスク面で反射した戻り光を受光してＲＦ再生信
号、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信
号を得るものであるが、図示例の場合、フォーカシング
エラー検出方式はシリンドリカルレンズ３３を用いた非
点収差法である、また、トラッキングエラー検出方式は
、例えばブツシュプル方式その他力方式を採用すること
ができる。ただし、フォーカシングエラー検出方式、ト
ラッキングエラー検出方式自体は任意に選択する二とが
できる。

前記可動部２１の詳細を第１図により説明すると、可動
部２１は、ディスク面２６に対面する対物レンズ３５と
、前記コリメート光射出光学系２８から射出されたコリ
メート光りの一部を対物レンズ３５側に直角に反射し一
部を直進透過させるビームスプリッタ３６と、前記ビー
ムスプリッタ３６の直下に配置された集光レンズ３７と
、前記ビームスプリッタ３６の集光レンズ３７側の面に
、下方に向かうコリメート光の略半分を遮光するように
張り付けられたパターン検出光センサ３８とから構成さ
れている。また、前記集光レンズ３７の焦点位置におけ
るシャーシ等の静止部３９にディスク半径方向く矢印ａ
方向）に延びるコードパターン４０が固定されている。

このコードパターン４０は、例えば第３図に示すように
、例えば５μｍなどの等ピッチで白黒を縞状に繰り返す
コードパターン、あるいは、図示は省略するが、前記と
同様なピッチで形成した多数の平行な溝を持つ反射体く
例えばアルミ蒸着等により形成する〉として構成したコ
ードパターン等を用いることができる。前記の白黒の縞
状グ）コードパターンの渇きは濃度変調としてパターン
検出光センサ３８に検出され、溝を形成した反射体の場
合は回折変調としてパターン検出光センサ３８に検出さ
れる。図示例のコードパターン４Ｑはゴミやホコリによ
って検出性能が低下しないように透明樹脂層４１で被覆
している。

上記の光ヘッド２０において、半導体レーザ３０から出
射されたレーザ光はビームスプリッタ３１を透過し、コ
リメータレンズ３２で平行光にされ、可動部２１のビー
ムスプリッタ３６で直角に反射されてディスク面２６と
垂直に向かい、対物レンズ３５で収束されてディスク面
２６に光スポットを形成し、ディスク面２６で反射した
戻り光は対物レンズ３５を透過して再びコリメート光に
される。

前記の対物レンズ３５を透過してコリメート光にされた
戻り光は、その一部がビームスプリ・ツタ３６で直角方
向に反射されてディスク面と平行に進み、固定部２９の
コリメータレンズ３２を通過し、ビームスプリッタ３１
て直角方向に反射され、シリンドリカルレンズ３３を透
過して光検出器３４を照射する。詳細は省略するが、光
検出器３４は、前記の戻り光を受光して、再生ＲＦ信号
、フォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号
を検出する。

一方、前記対物レンズ３５を透過してコリメート光にさ
れた戻り光の他の一部は前記ビームスプリッタ３６を透
過し、ビームスプリッタ３６の下面に張り付けられたパ
ターン検出光センサ３８で半分を遮光されて半分のコリ
メート光束が集光レンズ３７を通り、コードパターン４
０上に焦点を結び、反射して再び集光レンズ３７を透過
し、パターン検出光センサ３８を照射する。パターン検
出光センサ３８はこのコードパターン４０からの反射光
によりコードパターン４０を検出して電圧パルスを発生
し、図示時の演算部がこのノくルスをカウントして可動
部２１の移動距離を検出する二とができる。

上記の光ヘッドにおいては、コードノ＜ターン４０の検
出に利用する光がコリメート光を集光しンズ３７て収束
したものであるから、従来の単なる発光ダイオードの射
出した拡散光を用いるもｆ）と比べて、位置分解能を向
上させることができる。

すなわち、開口数ＮＡが０，４の集光しンズ３７を使用
した場き、収束ビーム径ｄ＝ｋＸλ、’　Ｎ　Ａ　。

ただし、＾はレーザ光の波長（例えば０．７８μｍ）、
ｋは定数（例えば１．０４）、 であるから、収束ビーム径ｄは例えば２μｍ程度となり
、このように小さな収束ビーム径を用し）ることで位置
分解能は少なくとも１０μｍ程度には小さくすることが
、できる。したがって、従来の市販の光電式エンコーダ
の位置分解能２０μｍより十分高くすることができる。

したがって、高速アクセスを行う際の停止位置精度を向
上させることが容易であり、高速アクセスを実現するこ
とが容易になる。

上記の光ヘッドにおいて、パターン検出光センサ３８が
集光レンズ３７に向かうコリメート光め半分を遮光する
位置に設けられているので、集光レンズ３７以外の光学
部品を用いることなくコードパターン４０からの反射光
を受光することができ、パターン検出光センサに導くた
めの他の光学部品か不要となっている。すなわち、集光
レンズ３７に向かうコリメート光を遮光しない位置にパ
ターン検出光センサを配置した場合には、例えばビーム
スプリッタ３６と集光レンズ３７との間にもう一つのビ
ームスプリッタを配置し、コードパターン４０からの反
射光を当該新たなビームスプリッタで直角方向に反射さ
せその直角方向に配置したパターン検出光センサで検出
するなどの構成が考えられるが、そのような構成では、
新たなビームスプリッタが余分に必要となるとともに、
可動部２１の薄型化が困難になる。これに対して、上述
の構成では集光レンズ３７のみであるから、光ヘッドの
可動部の薄型化を妨げない。

第４図はビームスプリ・ツタ３６のコリ、メート光射出
光学系２８と反対側の面に反射ｌ！！ｊ４２を形成した
実施例を示す。

この場合、ディスク面２６と平行な入射コリメート光り
はビームスプリッタ３６の４５°接合面で一部が反射さ
れ残り一部が透過するが、この透過光は反射膜４２で１
８０°反射して戻り、４５゜接合面で一部が直角な下方
に反射する。この下方に反射した光が集光レンズ３７で
収束され、コードパターン４０で反射され、パターン検
出光センサ３８で検出される。すなわち、この実施例て
はディスク面２６で反射した戻り光ではなく、入射コリ
メート光が直接利用される。したがって、ディスク面２
６で反射した戻り光とは無間係に可動部２１の位置検出
を行うことができ、例えばフォーカシング制御を始動さ
せる以前からアクセス動作を開始することができる。

第５図は上述の各実施例のごとき２つの直角プリズムを
接合した構造のビームスプリッタ３６の代わりに、平板
状のビームスプリッタ３６Ａを用い、この平板状ビーム
スプリッタ３６Ａを透過したディスク面と平行なコリメ
ート光を１８０°反射するミラー４３を設け、また、平
板状ビームスプリンタ３６Ａの裏面に、下方に向かうコ
リメート光の略半分を遮光するようにパターン検出光セ
ンサ３８を張りｆ寸けたものである。なお、前記ミラー
４３は、図示例のように必ずしも平板状ビームスプリッ
タ３６Ａに取り付ける必要はなく、可動部２１の他の部
分に取り付けてもよい。さらには、シャーシ等の静止部
側に取り付けてもよい。

この場合は可動部２１め移動範囲をカバーする長さとす
る。

この場合、ディスク面２６と平行なコリメート光の一部
は平板状のビームスプリッタ３６Ａを透過して直進し、
その前方のミラー４３で１８０゜反射して戻り、平板状
のビームスプリッタ３６Ａの裏面で反射して下方に向か
うが、その際、パターン検出光センサ３８て遮光されな
かったコリメート光が集光レンズ３７に向かい、コード
パターン４０で反射され、集光レンズ３７を透過してパ
ターン検出光センサ３８で検出される。

この実施例も前記と同様にディスク面２６で反射した戻
り光を用いないめで、フォーカシングサーボとは関係な
く位置検出を行う二とができる。

また、平板状のビームスブリ・・ｌりであるから、軽量
化される。

なお、上記の各実施例ては、パターン検出光センサをビ
ームスプリッタ３６．３５Ａに張り付けているので構造
が簡略化されているが、必ずしもこれに限定されない。

また、実施例では可動部２１と固定部２２とを分離した
分離型光ヘッドであり、可動部が軽量化されるので高速
アクセスに有利であるが、コリメート光出射光学系およ
び信号検出光学系を可動部に搭載して光ヘツド全体が移
動する構成とすることもできる。

また、光ヘッドの送り駆動機構自体は実施例のりニアモ
ータ方式に限らず任意である。

［発明の効果］ 本発明は上記の通り構成されているので、次のような効
果を奏する。

コードパターンの検出に利用する光がコリメート光を集
光レンズで収束したものであるから、従来のスリット方
式で単なる発光ダイオードの発した拡散光を用いる光電
式エンコーダと比べて、位置分解能を向上させることが
できる。したがって、高速アクセスを行う際の停止位置
精度を向上させることが容易であり、高速アクセスを実
現することが容易になる。

また、位置検出手段としての部品は、集光レンズ、コー
ドパターン、パターン検出光センサ等であり、従来の市
販のスリット方式の光電式エンコーダと比べて安価であ
る。

また、位置検出手段としての部品で可動部に設けられる
ものは集光レンズとパターン検出光センサであり、従来
の市販の光電式エンコーダにおけるガラス製のスリット
板、あるいは電磁式速度センサの速度検出用コイル等と
比べて軽量であり、可動部の軽量化が図られる。したが
って、高い加速度を得ることが容易であり、この点でも
高速アクセスをに実現することが容易になる。

また、請求項２の構成によれば、パターン検出光センサ
に光を導くための特別の光学部品が不要で構成がきわめ
て簡単であり、本発明による光ヘツド位置検出手段を安
価にかつ軽量に実現することができる。

請求１１ｔ３の構成によれば、透明樹脂層の厚みの存在
により、ホコリやゴミの付着によるコードパターン検出
性能の低下を防止することができ、位置検出性能の低下
を防止することができる。

請求項４の構成によれば、ディスク面で反射した戻り光
とは無関係に位置検出を行うことができるので、例えば
フォーカシング制御を始動させる以前からアクセス動作
を開始することができる。

Ｍ求項５の構成によれば、平板状のビームスプリッタを
用いるので、直角プリズム接合型のビームスプリッタと
比べて軽量化が図られる。

請求項６の構成によれば、コリメート光射出光学系およ
び信号検出光学系が可動部から分離されているので、可
動部の大幅な軽量化が図られ、高い加速度を得ることが
容易であり、高速アクセスの実現がさらに容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すもので光ヘツド可動部
の構成図、第２図は光ヘッドの平面図、第３図はコード
パターンの説明図、第４図は他の実施例を示す光ヘツド
可動部の構成図、第５図はさらに他の実施例を示す光ヘ
ツド可動部の構成図、第６図は従来例を示すもので光ヘ
ッドの斜視図、第７図は他の従来例を示す光ヘッドの斜
視図である。 ２０・・・光ヘッド、２１・・・可動部、２２・・・固
定部、２３・・・送り駆動機構、２６・・・光ディスク
（ディスク）、２８・・・コリメート光射出光学系、２
９・・・信号検出光学系、３５−・・対物レンズ、３６
．３６Ａ・・・ビームスプリッタ、３７・・・集光レン
ズ、３８・・・パターン検出光センサ、４０・・・コー
ドパターン、４１・・・透明樹脂層、４２・・・反射膜
、４３・・・ミラー、

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディスク面と平行なコリメート光を射出するコリ
   メート光射出光学系と、前記ディスク面と平行なコリメ
   ート光の一部をディスク方向に直角に反射し残りを透過
   させるビームスプリッタと、このビームスプリッタで直
   角に反射された光をディスク面に収束する対物レンズと
   、ディスク面で反射され入射と同じ経路を戻る戻り光を
   検出する信号検出光学系と、前記ビームスプリッタを仲
   介して対物レンズと対向する位置に配置され、ディスク
   面で反射されまたは他の反射面で反射されてビームスプ
   リッタの前記ディスク面と反対方向に向かったコリメー
   ト光を収束する集光レンズと、この集光レンズの収束位
   置においてシャーシ等の静止部側に固定されたディスク
   半径方向に延びるコードパターンと、前記集光レンズで
   収束され前記エンコーダ光学パターンで反射した光を検
   出するパターン検出光センサとを備えたことを特徴とす
   る光ディスク装置。
2. （２）前記パターン検出光センサは、前記ビームスプリ
   ッタと前記集光レンズとの間に配置されるとともに、集
   光レンズに向かうコリメート光の略半分を遮光するよう
   に設けられたことを特徴とする請求項１記載の光ディス
   ク装置。
3. （３）前記コードパターンは、透明樹脂層で被覆された
   ことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
4. （４）前記ビームスプリッタとして２つの直角プリズム
   を張り合わせた構造のビームスプリッタを用い、このビ
   ームスプリッタの前記コリメート光射出光学系と反対側
   の面に反射膜を形成したことを特徴とする請求項１記載
   の光ディスク装置。
5. （５）前記ビームスプリッタとして平板状ビームスプリ
   ッタを用い、この平板状ビームスプリッタを透過したデ
   ィスク面と平行なコリメート光を１８０゜反射するミラ
   ーを設け、かつ平板状ビームスプリッタの裏面の一部に
   前記パターン検出光センサを張り付けたことを特徴とす
   る請求項１記載の光ディスク装置。
6. （６）前記対物レンズ、ビームスプリッタ、集光レンズ
   およびパターン検出光センサを可動部としディスク半径
   方向に移動可能に設け、前記コリメート光射出光学系お
   よび信号検出光学系を固定部としてシャーシ等の静止部
   側に固定したことを特徴とする請求項１記載の光ディス
   ク装置。