JPH04339325A - 光ディスクメモリ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ディスクメモリ装置に
関する。更に詳しくは、光ディスクメモリ装置に用いら
れる分離型ヘッドの改良構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は現在用いられている光ディスクメ
モリ装置の概略を示した図である。ディスク１は主軸モ
ーター２にチャッキングされ、一定速度で回転している
。これに対しデータを書き込み・読み出す光ヘッド３は
、ディスクの半径方向に直線的に移動し、レーザースポ
ットをこのディスク上に照射することによって所望の場
所にデータの書き込み、消去、あるいは、読み出しを行
う。この時レーザースポットのディスク上でのフォーカ
シング、トラッキングは対物レンズ４の２次元駆動によ
って行われる。

【０００３】また、図８，９は図７の光ヘッド３を分離
型構造としたもので、対物レンズ４のあるヘッド先端部
のみを移動させる。即ち、固定光学部５から出た光はキ
ャリッジ６に取り付けられたはね上げミラー１１によっ
て上方に光路を変換された後、対物レンズ４によってデ
ィスク１上に集光される。キャリッジ６にはムービング
コイル７が取り付けられており、このコイルの一部は磁
気回路８の隙間内に挿入されている。従って、コイルに
はフレミングの左手の法則に従って水平方向に力が作用
し、キャリッジ６をディスクの半径方向に動かす。キャ
リッジ６の直線運動の規制はスライド軸９と軸受または
ベアリング１０によって行われる。また、この場合フォ
ーカシングは対物レンズ４の上下動で行い、トラッキン
グは固定ヘッド５側のガルバノミラー（図示せず）を振
るか、あるいは、前述の対物レンズ４を水平方向にも動
かし、即ち、対物レンズの２次元駆動を行ない実現する
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような光メモリ装
置用ヘッドではアクセススピードの短縮を目的に、可動
部の重量をゼロに近づけること、また、発生する力を大
にする努力がされているが、可動部重量は完全にはゼロ
にならないし、また、磁気回路の大きさにも制限がある
ので、ヘッドのアクセススピード短縮には限界が出る。 ちなみに、その値は２０ｍｓ程度と予測できる。また、
このような外部メモリ装置はコンピュータの小型・薄型
化、携帯型の普及にともなって、さらに小型・薄型・低
コスト化が求められており、ヘッド部分の構成の改良が
果たす役割は大きい。

【０００５】本発明はこのような要求に対し１）可動部
の重量を少しでも軽減する手段を提供すること、２）装
置の小型・薄型化に寄与できるヘッド構成を提供するこ
と、３）光ヘッドの部品点数を減らし低コスト化を図る
ことをその目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による光ディスク
メモリ装置は半導体レーザーとそのコリメート光学系、
ディスク反射光からフォーカスエラー信号およびトラッ
クエラー信号を検出するエラー検出光学系、および、デ
ータ信号の検出光学系、さらには、前記半導体レーザー
からのコリメート光の方向を変換し、そのトラッキング
方向の微動制御をする可動ミラーからなる光偏向部を有
する固定光学系と、この固定光学系からの光をディスク
側にはね上げ、かつ、フォーカス方向に微動、かつ、デ
ィスクの半径方向に微粗動可能な放物面ミラーの各部か
ら構成される光ヘッドを有することを特徴とする。さら
には、 １）放物面ミラーは放物線の回転体であり、かつ、放物
線の頂点と焦点の２点を通る回転軸から離れた面である
こと、また、 ２）放物面ミラーによってはね上げた光を、光ディスク
基板を透過して記録膜上に集光する際に、その過程で発
生する収差分を補正する光学系をはね上げミラーの前方
に設置すること、また、 ３）放物面ミラーとこれによってはね上げられたレーザ
ーのフォーカス位置、あるいは、光ディスク基板の記録
面位置は放物面ミラーの回転対称軸を挟んで反対側にあ
ること、また、 ４）放物面ミラーを入射側光軸から見たとき、その反射
面は円形となること、また、 ５）放物面を有するミラー素子の有効径の長さを入射レ
ーザー光の光束径より小さくし、前記ミラー素子をこの
レーザー光束の中で光軸と略垂直方向に移動可能とした
こと、また、 ６）放物面を有するミラー素子の有効径の長さを入射レ
ーザー光の光束径より小さくし、前記ミラー素子をこの
レーザー光束の中で光軸と略垂直方向、および、平行方
向に移動可能としたこと等を他の特徴とする光ディスク
メモリ装置である。

【０００７】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明による光ディスクメモリ装置
の構成を示した概略図である。半導体レーザー１２より
出た光は、コリメーター１３によって平行光に変換され
た後ビームスプリッター１４を透過し、ガルバノミラー
１５に到達する。ガルバノミラー１５は光軸に対しミラ
ー面が回転し、レーザー光を９０度角度変換させると同
時に、トラッキングに必要な光軸の傾き変化を作る。ガ
ルバノで方向変換させられたレーザーは、アフォーカル
レンズ１６、および、補正レンズ１７を経て放物面ミラ
ー１８に至る。放物面ミラー１８はレーザー光の光路を
ディスク記録面１９方向に９０度変換すると同時に、光
の絞り込みも同時に行う。ここでアフォーカルレンズ１
６は、光路長の長いヘッドに対してもガルバノミラー１
５で光路を変更された光束の先端が大きく振れないよう
抑圧しつつ、放物面ミラー１８上で光軸の倒れのみを大
きく引き起こす効果がある。即ち、光の蹴られを最小限
に抑えながら放物面ミラー１８によって集光された光の
スポット位置を変化させ、トラッキングの動作を行う。 また、補正レンズ系１７はこの集光スポットの収差発生
を極小に抑え、スポット径を回折限界まで絞るための素
子であり、これは主にレーザーがディスク基板中を透過
する際に発生する収差を抑える。即ち、放物面ミラーで
反射された光は、理想的には放物線の焦点にかんぜん集
光される原理を有しているからである。さらには、実際
の光ディスクメモリ装置では、ディスクの記録面１９は
ディスクの回転にともない垂直方向に面の振動を起こす
ため、最小スポット径を得るためには終始このミラーを
フォーカス方向に（図の垂直の矢印方向に）動かし、ベ
ストスポット径を保たねばならない。そのため本発明は
この放物面ミラーを、直接ディスク面の垂直方向に駆動
する構成をとっている。なお、前記アフォーカルレンズ
系、及び、補正レンズ系は設計の精度要求に従って省略
することも可能である。

【０００８】さて、ディスク１９で反射した帰りの光で
あるが、これはもと来た光路をそのままたどって最初の
ビームスプリッター１４に至り、信号検出側に光路を変
換される。信号検出系には他のビームスプリッター２０
があり、ここで光は更にフォーカス・トラックのエラー
信号検出系２１と、データ信号の検出系２２に分割され
る。エラー信号の検出方法には種々のものがある。例え
ばフォーカスエラー信号の検出方法では、非点収差法、
ナイフエッジ法、フーコー法などがある。また、トラッ
クのエラー信号検出では、プッシュプル法、３ビーム法
などがあるが、本発明とは本質的に関係が無いので、こ
こでは名前を列挙するにとどめる。データの検出は光磁
気ディスクでは検光子を設置し、偏光面の回転の方向を
光の強弱に変換し検出する。また、相変化型ディスク、
あるいは、ＲＯＭタイプのディスクではデータの有無に
対応して光の強弱が変化するので、直接フォトダイオー
ドでこの光の変化を検出すればよい。さらには、上記説
明ではフォーカス・トラックの検出系とデータ検出系を
分離していたが、兼用する構成も可能である。

【０００９】本発明は上記各要素より光ヘッドを構成す
るものであるが、特に、ヘッドの高速アクセスに応える
ために補正レンズ１７以前を固定光学部とし、それをド
ライブのシャーシーに固定し、それ以後の放物面ミラー
１８のみを可動部とした分離型ヘッドを形成することが
よい。その場合、可動部は従来例と同様に、即ち、図８
の様にディスクの半径方向に直線運動をするリニアモー
ター構成とし、放物面ミラー１８をキャリッジ６に乗せ
る形とする。従って、装置のトラッキング動作は高速性
を要求される粗動をリニアモーター、精密さを要求され
る微動をガルバノミラーが受け持つ２段サーボとなる。 以上の実施例は分離型構成として説明したが、本発明は
上記を一体型ヘッドとしても問題を生じるものではない
。

【００１０】（実施例２）図２は放物面ミラーの原理説
明図である。放物面２３は放物線の頂点と焦点を含む面
で切断すると、断面が放物線を画く放物線の回転体の一
部である。従って、放物線の頂点と焦点を通る直線に平
行に入射する光は、全て放物線の焦点に集光される。本
発明ではこの性質を利用し、焦点を含む回転軸から離れ
た面（オフアクシス面）をはね上げミラーとして用いた
。３次元的表現では図３の如くなり、入社の側から見る
と円になる形が考えられる。集光の様子は図２の点線の
ようにディスク基板２４が無ければ、理想的に無収差で
放物線の焦点２５に光が集まる。ところが、光メモリ装
置では基板厚１．２ｍｍの光ディスク２４を透過した後
、記録面１９に集光せねばならないため、実線のように
光は基板の中を進む間に屈折し、集光位置２６は放物線
の焦点２５より後方に移動する。即ち、放物面ミラーを
用いた光ディスクメモリ装置を構成する際には、放物面
とレーザーのフォーカス位置、言い替えれば、光ディス
クの記録面位置を放物面ミラーの回転軸を挟んで反対側
に設定しなければならない。また、前記集光の過程では
４５度の平面ミラーと異なり、図の左右で集光位置に集
まる光線は非対称に基板に入射するため、集光スポット
に収差も生じることとなる。そこで本発明ではスポット
径を１ミクロンにまで絞り込む用途では、この収差を取
り除く目的で、実施例１の説明にあるように放物面ミラ
ーに入射する光に予め補正をかけることを提唱する。

【００１１】（実施例３）図４は本発明による放物面ミ
ラーを、分離型ヘッドの先端可動部とする模型図である
。放物面ミラー１８はキャリッジ６の上に乗せられてお
り、水平方向にはリニアモーター（図示せず）の力によ
って高速に移動可能である。また、垂直方向には電磁ま
たは圧電の駆動源２７が設置されており、かつ、ミラー
部は弾性体２８によってキャリッジ６に緩く結合されて
いるので、ディスクの面振れに伴って発生するフォーカ
スの制御信号に従って上下動し、正しくディスク記録面
上に焦点を結ぶ運動をする。この時入射光径は放物面ミ
ラーの瞳より大きく設定することがよい。図５はその理
由を示す図である。即ち、放物面ミラー１８の瞳を入射
光径より大きくとった場合、フォーカシングによってレ
ーザー光束の反射位置が変わると（点線と実線）、図の
ようにディスク基板に入射する光線の角度が変化するの
で、その度にスポットの収差が変化し十分絞れない場合
が発生する。その収差としてはコマ、球面収差が大きく
なると考えられる。そこでこれを抑えるためには、光束
に対し放物面ミラーが動いても条件の変わらない、（ミ
ラー素子の有効径）＋（移動量）＜（入射レーザー光束
径）の関係が成立する前述の方法が最良ということが理
解できる。また、先の説明で分かるように放物面で反射
された光は基板に入射するとき非対称で焦点を結ぼうと
するため、従来例と同じガルバノミラーによるトラッキ
ングではさらに収差を大きく発生する可能性がある。従
って、本発明による分離型ヘッドではリニアモーターの
みでトラッキング制御の全て行うことが理想である。し
かし、それが不可の場合にはガルバノミラーによるトラ
ッキングの精密制御に代わる方法として、図６の如く放
物面ミラーを水平方向にも精密駆動する２次元アクチュ
エーターを構成すればよいであろう。その１例を図６に
ボイスコイルモーター型のアクチュエーターとして例示
した。また、この方法は一体型ヘッドに本発明を適用す
る場合にも有効となる。

【００１２】（実施例４）放物面の式を以下のように定
義し、

【００１３】

【数１】Ｚ＝０．５Ｃ（Ｘ２＋Ｙ２） レーザー光束径４ｍｍ、レーザー波長　　７８０ｎｍ、
ディスク基板厚１．２ｍｍ、材質　　ポリカーボネート
、ミラー端点からのワーキングディスタンス　　１．２
８ｍｍ、曲率Ｃ＝０．２９１の条件にて良好なスポット
径を得た。

【００１４】

【発明の効果】以上述べた如く本発明は放物面ミラーを
用いることによって、図９のように従来４５度のはね上
げミラーと対物レンズで行っていたレーザーの９０度方
向転換と絞り込みの機能を、一つの素子で可能としたも
のである。その結果、装置の薄型・小型化で著しい効果
を有するヘッドの厚さを対物レンズ分：数ｍｍを減らす
と共に、可動部の軽量化によってアクセススピードのア
ップとリニアモーターの小型化を同時に可能とした。ま
た、部品点数も減ったため装置の低コスト化も図れた。 本発明は特に携帯型パーソナルコンピューター用外部メ
モリーに最適な小型・薄型・低コストの光メモリドライ
ブを提供できる技術を実現するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光メモリ装置の構成図である。

【図２】本発明による実施例の原理説明図である。

【図３】本発明の実施例の斜視図である。

【図４】本発明による分離型ヘッド可動部の実施例であ
る。

【図５】本発明の他の実施例の原理説明図である。

【図６】本発明による分離型ヘッド可動部の他の実施例
である。

【図７】一体型ヘッドを用いた従来例の模型図である。

【図８】分離型ヘッドの従来図である。

【図９】分離型ヘッド従来例の可動部断面図である。

【符号の説明】

１　　光ディスク ２　　スピンドルモーター ３　　光ヘッド ４　　対物レンズ ５　　固定光学系 ６　　キャリッジ ７　　リニアモーターコイル ８　　リニアモーター磁気回路 ９　　スライド軸 １０　　ベアリング １１　　はね上げミラー １２　　半導体レーザー １３　　コリメーターレンズ １４　　ビームスプリッター １５　　ガルバノミラー １６　　アフォーカルレンズ １７　　補正レンズ １８　　放物面ミラー １９　　ディスク記録面 ２０　　ビームスプリッター ２１　　フォーカス・トラック・エラー検出系２２　　
データ検出系 ２３　　放物面 ２４　　光ディスク基板 ２５　　放物線焦点 ２６　　フォーカス位置 ２７　　電磁または圧電駆動源 ２８　　弾性体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体レーザーとそのコリメート光学
   系、ディスク反射光からフォーカスエラー信号およびト
   ラックエラー信号を検出するエラー検出光学系、および
   、データ信号の検出光学系、さらには、前記半導体レー
   ザーからのコリメート光の方向を変換し、そのトラッキ
   ング方向の微動制御をする可動ミラーからなる光偏向部
   を有する固定光学系と、この固定光学系からの光をディ
   スク側にはね上げ、かつ、フォーカス方向に微動、かつ
   、ディスクの半径方向に微粗動可能な放物面ミラーの各
   部から構成される光ヘッドを有することを特徴とする光
   ディスクメモリ装置。
2. 【請求項２】　　放物面ミラーは放物線の回転体であり
   、かつ、放物線の頂点と焦点の２点を通る回転軸から離
   れた面である事を特徴とする請求項１に記載の光ディス
   クメモリ装置。
3. 【請求項３】　　放物面ミラーによってはね上げた光を
   、光ディスク基板を透過して記録膜上に集光する際に、
   その過程で発生する収差分を補正する光学系をはね上げ
   ミラーの前方に設置することを特徴とする請求項１に記
   載の光ディスクメモリ装置。
4. 【請求項４】　　放物面ミラーとこれによってはね上げ
   られたレーザーのフォーカス位置、あるいは、光ディス
   クの記録面位置は放物面ミラーの回転対称軸を挟んで反
   対側にあることを特徴とする請求項１に記載の光ディス
   クメモリ装置。
5. 【請求項５】　　放物面ミラーを入射側光軸から見たと
   き、その反射面は円形となる事を特徴とする請求項１、
   ２に記載の光ディスクメモリ装置。
6. 【請求項６】　　放物面を有するミラー素子の有効径の
   長さを入射レーザー光の光束径より小さくし、前記ミラ
   ー素子をこのレーザー光束の中で光軸と略垂直方向に移
   動可能としたアクチュエータを備えたことを特徴とする
   請求項１に記載の光ディスクメモリ装置。
7. 【請求項７】　　放物面を有するミラー素子の有効径の
   長さを入射レーザー光の光束径より小さくし、前記ミラ
   ー素子をこのレーザー光束の中で光軸と略垂直方向、お
   よび、平行方向に移動可能としたアクチュエータを備え
   たことを特徴とする請求項１に記載の光ディスクメモリ
   装置。