JPH0713057Y2 - 光ヘッドの姿勢検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、光ヘッド自体のレーザ光により同一の光学
系でディスクに対するヘッド本体のチルト角検出とディ
スクに対する対物レンズの距離変位の検出とが行える光
ヘッドの姿勢検出装置に関するものである。

従来の技術 CD/CD-V/LD等の直径が130m/m程度のCDのみならず、直径
が200m/m又は300m/mの大径のLD（レーザディスク）を共
用化できるタイプの光ディスクプレーヤ、あるいは両面
再生可能な大径のLV（レーザビジョン）を用いるLVP
（レーザビジョンプレーヤ）の光ヘッドにおいては、
対物レンズと対物レンズアクチュエータの最高の特性を
引き出すため、さらには、対物レンズとディスクとの衝
突を防ぐために、対物レンズとディスク間の距離が一定
に保たれること、ディスクの傾き、反りに対して光ヘ
ッドを正確に追従制御できること、すなわち、傾き制御
できること、が極めて重要事として要求されている。

すなわち、径の大きいLD、VD（ビデオディクス）に半径
方向の反りや傾きが生じると、対物レンズを通してディ
スク信号面に照射される入射ビームに角度誤差が生じる
ことになり、これによって等価的に入射ビーム径が広げ
られ、隣接トラックのピットの影響を受けてクロストー
クによる再生画質の劣化を招くことになる。また、最良
点での正確なフォーカスサーボが行えなくなる。したが
って、傾き角補正を行うためのチルトサーボが大径のデ
ィクスを用いるプレーヤでは必要不可欠となる。

一方、光ディスクは本来非接触で記録・再生を行えるも
のであるが、信号面にわずかな傷がついたり、指紋が付
着すると、良好なトラッキングサーボやフォーカスサー
ボを行えなくなり、サーボが外れて光ヘッドの対物レン
ズをディスク面に衝突させて更に一層ディスク面に傷を
付け、又は対物レンズを損傷させることがある。そのた
め、対物レンズの衝突をプレーヤ側で防ぐための手段が
必要となる。また、再生中に対物レンズとディスク間の
距離が変動すると、対物レンズ自体、ならびに対物レン
ズアクチュエータの最良の特性が得られず、安定したサ
ーボ動作が行えなくなる。したがって、対物レンズとデ
ィスク間の距離を一定に保つことが必要不可欠となる。

考案が解決しようとする課題 上述したチルトサーボのために、チルトセンサと称され
ている傾き角補正用のセンサが既に市販されている。し
かし、これは単に傾き補正用としての機能を持つのみで
あって、対物レンズとディスク間の距離変動を検出する
機能は全く無く、そのようなハイトセンサの役割は有さ
ないものである。

一方、対物レンズとディスク間の距離を検出するための
ハイトセンサとして、現在ホトリフレタタイプの光電変
換系のものが考えられているが、零点検出（差動検出）
によるものではなく、バイアス電圧が加わった状態で検
出動作を行うものであるから、距離変位の検出はあるレ
ベルまで可能であるものの、温度特性の変化、ディスク
の反射率の変化などの要因によってバイアスされた０点
が安定せず、検出動作が不安定になる欠点がある。その
上、検出系としては、周波数特性がサーボ帯域の高域ま
でカバーできることが必要であるが、ホトリフレタタイ
プのものは、それを十分に満足させることはできなかっ
た。しかも、検出の動作範囲、いわゆるワーキングディ
スタンスも短いものであり、広い動作範囲で検出動作を
行う必要のある光ヘッドのハイトセンサとしては実用
上、不適であった。

更に、上記のようなチルトセンサとハイトセンサとを別
々に光ヘッドに組込むことは、光学系が複数系統にな
り、複雑化し、また、検出系の構造も複雑化するので採
用できない。

この考案は以上の点に鑑み提案されたもので、傾き角検
出と対物レンズとディスク間の距離検出とを同一の光学
系で行え、しかも、高いサーボ帯域までカバーできる動
作範囲の広い姿勢検出装置を提供することを目的とする
ものである。

課題を解決するための手段 本考案は、上記目的を達成するために、光ヘッド本来の
光学系からのレーザ光の分離光を対物レンズの隣接位置
で光ディスクに導くためのレンズ、ミラー、空間フィル
タ等から成る第３の光学系を設け、この第３の光学系に
よりディスクに照射された分離光の回折反射光を２分割
光センサと１受光素子とから成る光センサアレイで夫々
受光し、その夫々の検出出力に基づいて光ヘッド本体の
ディスクに対するチルト角の検出出力ならびに対物レン
ズとディスク間の距離変位の検出出力を取出す様にし
た。第３の光学系は、本案の１つの構成によると、分離
光をディスクの方向に反射させる反射ミラーと、この反
射した分離光のビーム径を制限する空間フィルタとによ
り構成される。第３の光学系には、分離光を平行光に成
形するビーム成形素子、例えばコリメータレンズが組込
まれ反射ミラーからディスクに至る光路長が十分に長く
とられる。

光センサアレイの２分割光センサと１受光素子との間に
分離光を通する射出用窓が形成され、この窓を空間フィ
ルタとすることも本案の要旨に含まれる。

作用 第３の光学系を通してディスクに照射された分離光は、
回折反射光となって光センサアレイの２分割センサと１
受光素子とに受光される。そして、１受光素子の検出出
力と、２分割光センサの各分割素子の検出出力の和との
差に基づいてチルト角検出出力が取り出される。また、
２分割光センサの夫々の受光素子の検出出力の差に基づ
いて対物レンズとディスク間の距離変位が検出される。
したがって、本来ロスとなっていたレーザ光の漏れ光
（分離光）を利用して、同一の光学系によってチルト角
と対物レンズ／ディスク間の距離変位とを同時に検出で
きる。

実施例 以下、この考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図、第２図において、符号Ｄは本案が適用される光
ディスクで、例えば直径が200m/m又は300m/mの径が大き
いLD、VDで構成されている。10は本案に係る光ヘッド
で、周知の光学系を備えている。この光学系構成部品
は、オプトベース110の中に組付けられている。光ヘッ
ド10の光学系は、半導体レーザ111から出射したレーザ
光を対物レンズ115に導く往路の光学系と、対物レンズ1
15を通して戻された戻りレーザ光を光検出器117に導く
復路の光学系とから成る。そして、半導体レーザ111か
ら出射したレーザ光は、回折格子112を通して円形３ビ
ームに分離され、平板状のハーフミラー113によってデ
ィスクＤの方向に90度偏向したのち、コリメートレンズ
114を通して平行光にビーム成形され、対物レンズ115に
より集光されて光ディスクＤに照射される。その反射光
は再び対物レンズ115、コリメートレンズ114を経てハー
フミラー113を透過し、レンズ116を通して光検出器117
で検出される。光検出器117は、多分割光センサで形成
され、戻りレーザ光の受光により再生信号と、対物レン
ズ115をフォーカスとトラッキングの２軸方向に駆動す
るためのサーボエラー信号が検出される。

対物レンズ115は、レンズアクチュエータ200によって支
持され、アクチュエータ200の電磁ドライブによってフ
ォーカス方向とトラッキング方向とに移動制御される。

光検出器117の出力はフォーカス及びトラッキングの制
御信号発生回路11に加えられる。フォーカス制御信号は
切替スィッチ12を介してフォーカスドライバ13に加えら
れ、このフォーカスドライバ13からフォーカスコイル14
にフォーカス制御電流が流される。これによりレンズア
クチュエータ200のレンズホルダ210が上下に駆動され、
フォーカスサーボが行われる。これによって対物レンズ
115が上下方向に移動制御される。この場合、光ヘッド1
0の動作開始時に対物レンズ115が不測に上昇し、光ディ
スクＤと衝突することがある。また、そうでない場合で
あっても、ディスクＤとの距離が変動することがある。
さらに、光ディスクＤがLD、VDの場合は、反りや傾きに
より対物レンズの中心軸線すなわち、レンズを通したレ
ーザ光の入射光軸に角度誤差が生じる。

したがって、本案では光ヘッド10に下記構成の姿勢検出
手段を設けた。

半導体レーザ111から出射されるレーザ光のうち、ハー
フミラー113を透過する本来不要とされていた光成分、
すなわち分離光の出射光軸上にコリメートレンズ20が配
設されている。分離光の出射光軸は、半導体レーザ111
からのレーザ光射出光軸に対して45度傾いた方向に向か
う。分離光は、コリメートレンズ20を経て平行光とな
り、その前方に配置された反射ミラー21、例えば45度ミ
ラー21によってディスクＤの方向に90度反射されて直進
する。その途中、分離光はオプトベース110に形成した
空間フィルタ22でビーム径を制限され、後述する光ディ
スクＤに照射される。その反射光、具体的には回折反射
光のうち、＋１次光は光センサアレイ30の２分割光セン
サ31で受光される。また、−１次光は他方側に配された
１受光素子32によって受光される。光センサアレイ30
は、２分割光センサ31と１受光素子32とをセンサ基板33
上に一体的に組付けユニット化したもので、オプトベー
ス110上の対物レンズ115に近接した位置に取付けられて
いる。センサ基板33の中央で、２分割光センサ31と、１
受光素子32との間にレーザ光を通す射出用窓330が開け
られている。射出用窓330は、オプトベース110の空間フ
ィルタ22と同軸、かつレーザ光光軸と同軸の円形状に形
成され、空間フィルタ22の径よりも大径に形成されてい
る。なお、空間フィルタ22を大径とし、射出用窓330を
それよりも小径とし、窓330を空間フィルタ22として用
いるようにしても良い。

光ヘッド10のディスク傾きに対する傾き補正ならびに対
物レンズ115のディスクＤに対する距離変位の検出は第
３図を用いて説明できる。

分離光の回折反射光のうち、＋１次光が２分割光センサ
31の２分割素子31A、31Bにまたがって入射し、スポット
を形成する。−１次光は１受光素子32上に入射し、スポ
ットを形成する。その検出出力は減算器35に入力され
る。一方、光センサ31の各受光素子31A、31Bの検出出力
は加算器36で加算されて減算器35に入力される。そし
て、減算器35で１受光素子32の検出出力との差が演算さ
れ、その差に基づいて光ヘッド10のディスクＤに対する
傾き角が検出される。光センサ31の各受光素子31A、31B
の検出出力は、同時に減算器37に加えられ、その差が演
算される。その差に基づいて対物レンズ115とディスク
Ｄ間の距離が検出される。

第３図（イ）に示すように、ディスクＤに対する光ヘッ
ド10の傾き変位がなく、レーザ光光軸がディスク面に垂
直に入射しており、かつ、レンズ115とディスクＤ間の
距離、すなわち、ディスクＤとオプトベース上面間の距
離が正規の間隔で正常な状態では、減算器35、37の出力
値、すなわち、チルト角検出信号及びディスク間距離検
出信号は共に“0"である。

一方、光ヘッド10がディスクＤに対してどちらかに傾
き、かつ、対物レンズ115がディスクＤに近接し、又は
遠去かると、各センサで受光される入射光のスポットが
第３図（ロ）、（ハ）のようにどちらか一方にズレ、減
算器35、37から基準値０に対して正又は負の出力信号が
取り出される。この正又は負の出力信号は制御信号発生
回路23に与えられる。

第１図に戻ると、減算器35から取り出されたチルト角検
出信号と、減算器37から取り出された距離検出信号とは
制御信号発生回路23に入力されている。制御信号発生回
路23は、両検出信号の入力に応じてチルト角制御信号と
距離変位制御信号とを発生する。そのうち、チルト角制
御信号は、チルトドライブメカ24に入力されている。距
離変位制御信号は上述した切替スィッチ12の一方の端子
に入力されている。切替スィッチ12は、システムコント
ロールの信号を受けてどちらか一方の制御信号発生回路
11又は23側に切り替えられる。

光ヘッド10の作動にあたり、システムコントロールから
動作開始の信号が与えられると、切替スィッチ12が制御
信号発生回路23側に切り替わる。これで、フォーカスサ
ーボがフリーな状態となる。このとき、光ヘッド10がデ
ィスクＤに対して傾いていると、それを打ち消す方向の
正又は負の制御信号が制御信号発生回路23からチルトド
ライブメカ24に加えられる。このチルトドライブメカ24
の作動により光ヘッド10がディスクＤの反り、傾きに追
従制御される。これによって光ヘッド10のディスクＤに
対するレーザ光入射光軸が傾き補正される。

一方、切替スィッチ12が制御信号発生回路23側に切り替
えられると、その距離変位制御信号がフォーカスドライ
バ13に加えられる。このとき、ディスクＤに対して正規
の距離から遠・近どちらかへ距離変位していると、それ
に応じた正または負の制御電流がフォーカスコイル14に
流される。これによりレンズホルダ210が対物レンズ115
の距離変位を打ち消す様に、上方又は下方に移動制御さ
れる。これで、対物レンズ115とディスクＤ間の距離が
基準間隔に補正される。そして、光ヘッド10がディスク
に対して傾き制御された状態で、対物レンズ115とディ
スクＤ間の距離が補正されると、次に、システムコント
ロールからの信号を受けて切替スイッチ12がフォーカス
・トラッキング制御信号発生回路11の側に切り替わり、
対物レンズにフォーカスサーボがかかる。したがって、
対物レンズ115がディスクＤに対して一定距離に保持・
ロックされる。

以上によって、光ヘッド10は、チルトサーボと同時にハ
イトサーボを受け、そのレーザ光入射軸の傾き補正を受
けながら、対物レンズ115とディスクＤ間を一定距離に
保ち、正しい姿勢と高さでディスク径方向にドライブさ
れる。

考案の効果 以上説明した通り、本考案によれば、本来不要とされて
いたレーザ光の分離光を利用して光学系を構成し、その
ディスクからの回折反射光を光ヘッド本体に設けた２分
割光センサと１受光素子とから成るセンサアレイで受光
検出する様にしているので、同一の光学系でヘッドの傾
き角検出と、対物レンズのディスクに対する距離変位の
検出とを同時に行える。また、従来のものに比べて高い
サーボ帯域までカバーでき、高感度で動作範囲の広い姿
勢検出装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案の実施例に係る光ヘッドの姿勢検出装置の
構成図、第２図は本案に係る光ヘッドの外観斜視図、第
３図（イ）、（ロ）、（ハ）は本装置の検出動作を説明
するブロック図である。 20……コリメートレンズ（第３の光学系）、21……反射
ミラー（第３の光学系）、22……空間フィルタ（第３の
光学系）、第３の光学系、30……光センサアレイ、31…
…２分割光センサ、32……１受光素子、33……射出用
窓、10……光ヘッド、115……対物レンズ、Ｄ……光デ
ィスク。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザから射出したレーザ光を対物
   レンズに導く往路の光学系と、前記対物レンズを介した
   光ディスクからの戻り光を光検出器に導く復路の光学系
   とを備えた光ヘッドにおいて、 前記分離光を前記対物レンズの隣接位置で前記ディスク
   に導くためのレンズ、ミラー、空間フィルタ等から成る
   第３の光学系を設け、この第３の光学系により前記ディ
   スクに照射された分離光の回折反射光を２分割光センサ
   と１受光素子とから成る光センサアレイで夫々受光し、
   前記１受光素子の検出出力と、前記２分割光センサの各
   分割素子からの検出出力の和との差に基づいて光ヘッド
   本体の前記ディスクに対するチルト角の検出出力を取出
   すと共に、前記２分割光センサの各分割素子の検出出力
   の差に基づいて前記対物レンズとディスク間の距離変位
   の検出出力を取出す様にしたことを特徴とする光ヘッド
   の姿勢検出装置。
2. 【請求項２】分離光をディスクの方向に反射させる反射
   ミラーと、この反射した分離光のビーム径を制限する空
   間フィルタとにより第３の光学系が構成されていること
   を特徴とした請求項（１）に記載の光ヘッドの姿勢検出
   装置。
3. 【請求項３】第３の光学系に分離光を平行に成形するビ
   ーム成形素子を組込んだことを特徴とする請求項（１）
   又は（２）に記載の光ヘッドの姿勢検出装置。
4. 【請求項４】光センサアレイの２分割光センサと１受光
   素子との間に分離光を通す射出用窓を形成したことを特
   徴とする請求項（１）に記載の光ヘッドの姿勢検出装
   置。