JPH05290405A

JPH05290405A - マルチビーム光ヘッド

Info

Publication number: JPH05290405A
Application number: JP4083518A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yoshizawa; 高志吉澤; Makoto Mizukami; 誠水上; Kikuji Kato; 喜久次加藤; Toshitake Sato; 勇武佐藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-04-06
Filing date: 1992-04-06
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】光路長が短くでき、応答性に優れた高精度な
ビーム列回転機構を具備するマルチビーム光ヘッドを提
供する。【構成】マルチビーム半導体レーザ１とコリメートレ
ンズ２と偏光ビームスプリッタ３と波長板４と４５度直
角プリズム５と対物レンズ６とでマルチビームからなる
ビーム列を光記録媒体７に照射するマルチビーム光ヘッ
ドにおいて、マルチビームを反射してその光路を曲げる
４５度直角プリズム５を揺動機構１１に載置し、プリズ
ム駆動部１２により当該４５度直角プリズム５を対物レ
ンズ６の光軸Ｏ₁周りに揺動し、ビーム列を回転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的情報記録媒体の
複数の情報トラックに対して同時に情報の記録・再生を
行うマルチビーム光ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】光学的情報記録媒体に対してレーザ光を
回折限界近くまで集光して記録・再生を行う光記録方式
は、高密度な記録が可能であること、媒体可換性がある
ことなどの長所を持つことから多方面で実用化が進めら
れている。しかし、磁気ディスク装置に比較すると、本
質的にはレーザ光照射による熱を利用する記録方式であ
って半導体レーザ出力に制限されること、あるいは集光
レンズのフォーカス制御やトラック制御においては対物
レンズを機械的に駆動制御するため周波数帯域的に制限
されることなどから、１ビーム光ヘッドでは情報転送速
度が遅く、光記録方式の適用分野が狭められていた。こ
のため、転送速度の大幅な向上を目指して、複数の情報
トラックに対して同時に記録・再生が行えるマルチビー
ム光学ヘッドの開発が注目されている（例えば、R. Kat
ayama 他、"Multi-beam Magneto-optical Disk Drive f
or Parallel Read/Write Operation"、Proc. SPIE, 107
8, 98(1989)参照）。

【０００３】図１０には従来の構成例として、特開平１
−２４３２４７号公報に開示されたマルチビーム光ヘッ
ドを示す。なお、同種の光ヘッドが特開平１−１７７５
１０号公報および特開平２−１１６０３０号公報に開示
されている。

【０００４】同図に示すように、複数のビーム（図示は
３ビーム）を出射するマルチビーム半導体レーザ１０１
に対向して、各ビームを平行光とするコリメートレンズ
１０２、偏光ビームスリッタ１０３、波長板１０４、ビ
ーム列回転プリズム（ダブプリズム）１０５、および４
５度直角プリズム１０６が順次配置されており、４５度
直角プリズム１０６の反射方向には対物レンズ１０７が
配置されている。対物レンズ１０７は光記録媒体１０８
に対向するもので、複数ビームを光記録媒体１０８上に
集光するものである。また、光記録媒体１０８からの反
射光を受光するため、偏光ビームスプリッタ１０３の反
射方向に集光レンズ１０９および光検出器１１０が設け
られている。また、マルチビーム半導体レーザ１０１に
は半導体レーザ駆動回路が接続されており、ダブプリズ
ム１０５にはビーム列回転プリズム駆動回路１１２が接
続されたビーム列回転アクチュエータ１１３が並設さ
れ、対物レンズ１０７には対物レンズアクチュエータ駆
動回路１１４が接続された対物レンズアクチュエータ１
１５が並設されている。さらに、光検出器１１０にはサ
ーボ信号検出系１１６が接続されており、このサーボ信
号検出系１１６で生成されたサーボ信号は、ビーム列回
転プリズム駆動回路１１２および対物レンズアクチュエ
ータ駆動回路１１４にフィードバックされるようになっ
ている。

【０００５】次に、図１０に示す光ヘッドの動作につい
て説明する。マルチビーム半導体レーザ１０１の３個の
発光部から出射された光は、コリメートレンズ１０２で
３本の平行光束となり、対物レンズ１０７によって光記
録媒体１０８の情報記録面に集光され、３本のビームス
ポットａ，ｂ，ｃが形成される。これらの反射光は波長
板１０４を経て偏光ビームスプリッタ１０３で分岐さ
れ、集光レンズ１０９によって光検出器１１０に集光さ
れる。このとき、各ビームスポットａ，ｂ，ｃを所要の
複数の情報トラック１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ上に
正確に並列させるため、情報トラック１０７ａ，１０７
ｂ，１０７ｃの半径方向のランアウトに対応した並進運
動制御とビームスポット列の回転制御とを行なう。例え
ば、ビームスポットｂのトラック誤差信号を対物レンズ
アクチュエータ駆動回路１１４にフィードバックして対
物レンズアクチュエータ１１５を並進駆動すると同時
に、ビームスポットａおよびｃのトラック誤差信号の差
信号をビーム列回転プリズム駆動回路１１２にフィード
バックしてビーム列回転アクチュエータ１１３を駆動す
るようにする。なお、これらのサーボ信号は、サーボ信
号検出系１１６で生成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したようなマルチ
ビーム光ヘッドでは、光源部の半導体レーザとして、５
０〜１００μｍ程度のピッチで複数の発光部が一列に配
設されたものを使用するので、中央ビーム以外は発光位
置がヘッド光学系の光軸とは一致しない。したがって、
前述したマルチビーム光ヘッドでは、軸外出射ビームを
必然的に含むので、軸外出射ビームの光軸傾斜が問題と
なる。光軸上にない位置からの出射ビーム（以下では、
周辺ビームと呼ぶ）は、コリメートされるとヘッド光学
系の光軸に対して傾斜した光路となる。このような光軸
傾斜が生じると、光路長が長くなるほど、周辺ビームの
光線主軸位置はヘッド光学系の光軸からずれる。このず
れが大きくなると、光学的けられが生じて、記録媒体へ
の到達光量の低下や、記録媒体からの戻り光量の減少を
引き起こし、信号品質の劣化要因となる。このような周
辺ビームの光軸傾斜の悪影響を防ぐには、光源から記録
面で折り返して受光部に至る光路長を短縮するのが最も
有効である。

【０００７】しかし、従来の光ヘッドでは、光路の途中
にダブプリズム回転形のビーム列回転機構１０５を挿入
している分、光路長が約２０％増大しており、光軸傾斜
による信号劣化を生じやすいという問題がある。また、
ビーム列回転機構には、２ｋHz程度の制御帯域と高い回
転精度が必要であるが、従来例のダブプリズム回転形の
ビーム列回転機構１０５では、プリズム質量が比較的大
きいので高速動作が困難である。さらに、玉軸受等によ
りプリズム周辺を支持する構造のため、機構寸法が大形
で、摩擦トルクなどの不安定要因が機構精度を劣化させ
るという問題もある。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑み、光路長が
短くでき、応答性に優れた高精度なビーム列回転機構を
具えたマルチビーム光ヘッドを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係るマルチビーム光ヘッドは、複数ビームを並列位
置から出射する半導体レーザおよびこれらの出射ビーム
を平行光とするコリメートレンズからなる発光部と、該
コリメートレンズからのビーム列を当該コリメートレン
ズの光軸周りに微小回転させるビーム列回転手段と、複
数ビームをディスク状の記録媒体の複数の情報トラック
上に集光して光スポットを形成させる集光手段と、該記
録媒体からの複数の反射光を出射光路から分離して光電
変換する受光部とを具備して複数の情報トラックに同時
に記録・再生できるマルチビーム光ヘッドにおいて、上
記ビーム列回転手段が、ビーム列を反射する４５度直角
プリズムと、該直角プリズムに一定の軸周りの揺動自由
度を与える揺動機構部と、一定の制御信号により上記直
角プリズムを上記一定の軸周りに揺動させる駆動部とか
ら構成されることを特徴とする。

【００１０】

【作用】ディスク状の記録媒体に略平行な複数ビームか
らなるビーム列を反射して当該ディスクに垂直な光に変
換する４５度直角プリズムを、揺動機構部で支持してあ
り、当該４５度直角プリズムと駆動部により揺動させて
ディスクの接線方向に対してわずかに傾斜させ、各ビー
ムを異なる情報トラックに位置付けする。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

【００１２】図１には一実施例に係るマルチビーム光ヘ
ッドを概念的に示す。なお、実際の光ヘッドでは、図示
した構成に加えて、通常、出射ビーム形状を円形にする
ための整形プリズムや対物レンズの追従誤差を情報信号
と分けて検出するための複数の光検出器が使用される
が、公知の技術てあり、本発明の本質には係わらないの
で省略してある。

【００１３】図１に示すように、複数のビームを出射す
るマルチビーム半導体レーザ１に対向して、各ビームを
平行光とするコリメートレンズ２、偏光ビームスピリッ
タ３、波長板４、および４５度直角プリズム５が順次配
置されており、４５度直角プリズム５の反射方向には対
物レンズ６が光記録媒体７に対向するように配置されて
いる。また、光記録媒体７からの反射光を受光するた
め、偏光ビームスプリッタ３の反射方向には集光レンズ
８および光検出器９が配置されている。なお、対物レン
ズ６には対物レンズアクチュエータ１０が付設されてい
る。

【００１４】ここで、４５度直角プリズム５は光記録媒
体７の直下に位置し、光記録媒体７に平行なビームを垂
直なビームに変換するものであるが、当該４５度直角プ
リズム５は揺動機構１１上に固設されている。揺動機構
１１は４５度直角プリズム５を光記録媒体７に垂直な軸
（本実施例では対物レンズ６の光軸Ｏ₁と一致するよう
になっている）の周りに回転自在に支持するものであ
り、４５度直角プリズム５はその反射面の中心と回転の
中心とが一致するように固設されている。また、４５度
直角プリズム５にはプリズム駆動部１２が付設されてお
り、これにより揺動機構１１に支持された４５度直角プ
リズム５を回転できるようになっている。なお、コリメ
ートレンズ２の光軸Ｏ₂は４５度直角プリズム５の反射
面中央に一致し、また、対物レンズ６の光軸Ｏ₁も４５
度直角プリズム５の反射面中央に一致するようになって
いる。

【００１５】図１の構成において、マルチビーム半導体
レーザ１から出射した複数のビームはコリメートレンズ
２を経て偏光ビームスプリッタ３および波長板４を透過
して、光記録媒体７に略平行に４５度直角プリズム５に
入射する。このように４５度直角プリズム５に入射する
ビーム列を構成する複数ビームのうち、光軸に一致しな
い周辺ビームは４５度直角プリズム５の反射面中央から
ずれて入射するので、当該４５度直角プリズム５をプリ
ズム駆動部１２により回転駆動すると、反射面が回転変
位し、反射された複数ビームの対物レンズ６への入射位
置が光軸を中心に回転変位することになる。この結果、
光記録媒体７への集光スポット位置も中央ビームを中心
に回転変位し、この回転角（ビーム列のトラック接線方
向に対する傾き角）を適当に制御することにより、各ビ
ームａ，ｂ，ｃを光記録媒体７の各トラック７ａ，７
ｂ，７ｃに位置決めすることができる。

【００１６】図２〜４を参照しながらビームより回転機
構の一具体例を示す。同図に示すように、本実施例では
揺動機構１１上に接着されている４５度直角プリズム５
の背面にコイル２１が接着されている。一方、ヘッド筺
体２２には２つのコ字状のヨーク２３が固着されてお
り、コイル２１の鉛直部２２ａはヨーク２３の腕部２３
ａ，２３ｂの間に位置するようになっている。また、ヨ
ーク２３の外側の腕部２３ａの内面にはそれぞれ磁石２
４が接着されており、ヨーク２３の腕部２３ａ，２３ｂ
と磁石２４とにより磁気回路が形成されている。すなわ
ち、各ヨーク２３の腕部２３ａ，２３ｂ間には磁界が発
生しており、これら磁界内にコイル２１の鉛直部２２ａ
が鎖交している。したがって、かかる構成でコイル２１
に電流を流すと、鉛直部２３ａに電流に応じた力が作用
し、４５度直角プリズム５には対物レンズの光軸Ｏ₁を
中心に回転するトルクが作用することになる。

【００１７】次に、揺動機構１１の具体的構成の一例を
図３および図４を参照しながら説明する。なお、図示し
た揺動機構は従来より公知のものであり、同様又は類似
のものが、特開昭６１−２２６２２９号公報、特開昭６
２−２０００１１号公報などに開示されている。

【００１８】この揺動機構１１は、上側の円筒状の回転
部材３１とその下側の同筒状の固定部材３２とを有し、
回転部材３１および固定部材３２は、互いに他方の内方
へ突出する断面円弧状の張り出し部３１ａ，３２ａを有
し、回転部材３１内に突出した張り出し部３２ａと回転
部材３１の内壁とは薄板部材３３で、また、固定部材３
２内に突出した張り出し部３１ａと固定部材３２の内壁
とは薄板部材３４で結合されている。薄板部材３３と薄
板部材３４とは上下でずれているが互いに直交してお
り、いわゆる十字ばねを構成しており、回転部材３１と
固定部材３２とは薄板部材３３，３４のみで連結されて
いる。したがって、回転部材３１は十字ばねの交点、つ
まり薄板部材３３と固定部材３４との交点を回転中心と
して回動する。したがって、図２において、４５度直角
プリズム５の底面の中心を前記十字ばねの交点に合せて
回転部材３１に接着すれば、所望の揺動機構を得ること
ができる。

【００１９】図５〜７には、他の実施例に係るビーム列
回転機構を示す。同図に示すように、本実施例では揺動
機構部と駆動部とを４枚の圧電バイモルフで構成してい
る。このビーム列回転機構は、上側の円筒状の回転部材
４１と、下側の円盤状の固定部材４２とを具備し、固定
部材４２の中心には回転部材４１内に突出する固定軸４
３が立設されており、一端が固定軸４３に接着され、他
端が回転部材４１に設けられたスリットにはめ込まれた
４枚の圧電バイモルフ４４が９０度ずつずれるように設
けられている。なお、圧電バイモルフ４４の詳細な図７
に示す。このような構成で各圧電バイモルフ４４に電圧
を印加すると、各圧電バイモルフ４４の先端部には電圧
に応じて同一方向に曲げ歪みが発生し、回転部材４１に
は同方向にトルクが作用する。したがって、４５度直角
プリズム５を回転部材に接着しておけば、当該４５度直
角プリズム５を揺動することができる。

【００２０】以上、いくつかのビーム列回転機構の実施
例を示したが、例えば光記録媒体が１３０mm径ディスク
の場合、所要のプリズム回転角は±０.２度程度であ
り、揺動機構半径を４mmとすれば揺動機構の円周方向の
変位は±１５μｍ程度であるので、上記実施例は十分に
実用可能なものである。なお、ビーム列回転機構は４５
度直角プリズムを揺動させるものであればその構造は限
定されないが、上記実施例のように揺動機構に弾性変形
を利用すると、小形かつ高精度なものが実現できる。

【００２１】図８，９にはそれぞれ以上説明したマルチ
ビーム光ヘッドをドライブに通用する場合の実施例を示
す。なお、各構成部材には図１と同一符号を付し、重複
する説明は省略する。

【００２２】図８はマルチビーム半導体レーザ１を含む
光学（コリメートレンズ２、偏光ビームスプリッタ３お
よび波長板４）と、ビーム列回転機構（４５度直角プリ
ズム５、揺動機構１１及び駆動部１２）と、集光系（対
物レンズ６および対物レンズアクチュエータ１０）とを
全て一体としてポジショナ可動部５１Ａに搭載したもの
である。一方、図９は可動部の軽量化のため、マルチビ
ーム半導体レーザ１等の光学系は固定してドライブベー
スに設置し、集光系およびビーム列回転機構のみをポジ
ショナ可動部５１Ｂに搭載している例である。何れの場
合も、上記実施例のビーム列回転機構を用いることによ
って、通常の１ビーム光ヘッドの場合と同様の光路長で
実現できる。なお、図中、５２はスピンドルモータを示
す。

【００２３】

【発明の効果】本発明によるビーム列回転機構およびマ
ルチビーム光ヘッドは、４５度直角プリズムを揺動する
ことによりビーム列を回転する構造であるため、ダブプ
リズム回転形のビーム列回転機構を光路中に挿入する従
来の場合に比べて光路長を短くでき、光軸傾斜の影響を
小さくできる。また、所要の直角プリズム寸法はダブプ
リズムに比べて小さいので、速応性を高められる。さら
に、実施例に示したように、揺動機構に弾性変形を利用
すると、ビーム列回転機構が小形かつ高精度なものとな
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係るマルチビーム光ヘッドの構成図
である。

【図２】一実施例に係るビーム列回転機構を示す説明図
である。

【図３】一実施例に係る揺動機構を示す説明図である。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】他の実施例に係るビーム列回転機構を示す説明
図である。

【図６】図５の要部断面図である。

【図７】図５の圧電バイモルフの詳細図である。

【図８】マルチビーム光ヘッドの全体構成図である。

【図９】マルチビーム光ヘッドの全体構成図である。

【図１０】従来技術に係るマルチビーム光ヘッドの一例
を示す構成図である。

【符号の説明】１マルチビーム半導体レーザ２コリメートレンズ３偏光ビームスプリッタ４波長板５４５度直角プリズム６対物レンズ７光記録媒体８集光レンズ９光検出器１０対物レンズアクチュエータ１１揺動装置１２プリズム駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤勇武東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数ビームを並列位置から出射する半導
体レーザおよびこれらの出射ビームを平行光とするコリ
メートレンズからなる発光部と、該コリメートレンズか
らのビーム列を当該コリメートレンズの光軸周りに微小
回転させるビーム列回転手段と、複数ビームをディスク
状の記録媒体の複数の情報トラック上に集光して光スポ
ットを形成させる集光手段と、該記録媒体からの複数の
反射光を出射光路から分離して光電変換する受光部とを
具備して複数の情報トラックに同時に記録・再生できる
マルチビーム光ヘッドにおいて、上記ビーム列回転手段が、ビーム列を反射する４５度直
角プリズムと、該直角プリズムに一定の軸周りの揺動自
由度を与える揺動機構部と、一定の制御信号により上記
直角プリズムを上記一定の軸周りに揺動させる駆動部と
から構成されることを特徴とするマルチビーム光ヘッ
ド。
【請求項２】請求項１において、揺動機構部が、構造
体の弾性変形により４５度直角プリズムに一定の軸周り
の揺動自由度を与えるものであることを特徴とするマル
チビーム光ヘッド。