JPH0736231B2 - 光学ヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光ディスク装置における光学ヘッドに関する
ものである。

（従来の技術） 光ディスク装置は、計算機等の指令によって光ディスク
上に情報を記録し、また記録されている情報を読取って
再生する装置であり、円板状の光ディスクを回転させる
駆動装置、光学ヘッド、及びこれらの制御装置等で構成
されている。

一般に、この種の光ディスク装置においては、半導体レ
ーザ等のレーザ光ビームを光ディスク上に収束させ、微
細なトラック（例えば、間隔約1.6μｍ）を走査してそ
のトラック上に情報を記録、あるいはトラック上の情報
を読取る動作を行う。そのため、光学ヘッドでは、光ビ
ームを適正な収束状態（例えば、スポット径１μｍ）に
保つフォーカス制御（焦点制御）、収束スポットをトラ
ックから外れないようにするトラック制御、及び所望の
トラックをサーチするアクセス制御という３つの機能を
具備している。

従来、このような分野の技術としては、特開昭59−1935
53号公報に記載されるものであった。以下、その構成を
図を用いて説明する。

第２図は従来の光学ヘッドの一構成例を示す構成図であ
る。

図において、円板状の光ディスク１、ヘッドアクチュエ
ータ２、及び光学ヘッド３が示されている。光学ヘッド
３は、光ディスク１面に対向配置され、ヘッドアクチュ
エータ２により光ディスク１の半径方向（ラジアル方
向）に移動可能な構造になっている。

光学ヘッド３は、ヘッドベース４上に、半導体レーザか
らなる光源５、偏光ビームスプリッタ６、ビームスプリ
ッタ７、対物レンズ８、プリズム９、ハーフミラー10、
焦点エラー検出器11、トラッキング位置検出器12、レン
ズ位置検出器13、焦点アクチュエータ14、及びトラッキ
ングアクチュエータ15等を搭載している。対物レンズ８
は光ディスク１面に対して略垂直方向（矢印Ｙ方向）に
移動可能で、かつその対物レンズ８を含めたビームスプ
リッタ７及びプリズム９は光ディスク１面の半径方向
（矢印Ｘ方向）に移動可能なようにヘッドベース４上に
取付けられている。矢印Ｙ方向に対して焦点アクチュエ
ータ14が、矢印Ｘ方向に対してトラッキングアクチュエ
ータ15が、それぞれ駆動力を与える。

以上の構成において、光源４から投光された光ビーム
は、スプリッタ６を通してビームスプリッタ７に達し、
そのビームスプリッタ７で光路が変えられた後、対物レ
ンズ８を通して光ディスク１面に入射される。光ディス
ク１面からの反射光は、対物レンズ８を通ってビームス
プリッタ７に達し、そのビームスプリッタ７で２方向に
反射される。その一方の反射光は、プリズム９で光路変
換された後にレンズ位置検出器13に入射し、その他方の
反射光は偏光ビームスプリッタ６及びハーミラー10で光
路変換された後に焦点エラー検出器11及びトラッキング
位置検出器12に入射する。

焦点エラー検出器11では、図示しない制御回路とともに
焦点誤差検出を行い、その焦点誤差信号によって焦点ア
クチュエータ14を作動し、対物レンズ８のみを矢印Ｙ方
向に移動させてフォーカス制御を行う。

トラッキング位置検出器12では、図示しない制御回路と
ともにトラッキング位置誤差検出を行い、そのトラッキ
ング位置誤差信号によってトラッキングアクチュエータ
15を作動し、ビームスプリッタ７、対物レンズ８及びプ
リズム９を矢印Ｘ方向に移動させてトラック制御を行
う。

また、アクセス制御を行うには、レンズ位置検出器13の
検出信号に基づきビームスプリッタ７、対物レンズ８及
びプリズム９を矢印Ｘ方向の所定位置に固定した後、ヘ
ッドアクチュエータ２を作動させ、光学ヘッド３全体を
光ディスク１の半径方向に高速移動させて粗位置決めを
行う。その後、トラッキングアクチュエータ15を作動さ
せ、矢印Ｘ方向への精密位置決めを行ってアクセス制御
を完了する。

この種の光学ヘッドでは、ヘッドベース４の一定位置に
対物レンズ８を含むビームスプリッタ７及びプリズム９
を位置決め固定した状態で、光学ヘッド３を光ディスク
１の半径方向に高速移動させるため、対物レンズ８に対
する光ディスク半径方向の不要な振動を抑え、所望トラ
ックへの高速アクセスが可能となる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の光学ヘッドでは、光学ヘッド
３全体を移動させてアクセス制御を行うため、光学ヘッ
ド３の重量により精度の高い高速アクセスが困難であっ
た。そのため、アクセス速度を速くしようとすると、ヘ
ッドアクチュエータ２の大型化してその駆動力を大きく
することが必要となる。また、対物レンズ８における光
ディスク半径方向の振動を抑制するために、レンズ位置
検出器13と、その検出信号に基づき対物レンズ８を一定
位置に固定する制御回路とを必要とし、制御系が複雑に
なるという問題点があった。

本発明は、前記従来技術が持っていた問題点として、光
学ヘッドの移動機構を大型化することなくその光学ヘッ
ドの高精度な高速アクセスが困難な点と、振動抑制のた
めの特別な制御系が必要になる点について解決した光学
ヘッドを提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題点を解決するために、光ディスクに
対して情報の再生あるいは記録を行う光ディスク装置の
光学ヘッドにおいて、前記光ディスク面に照射すべき光
ビームを投光しかつその光ディスク面からの反射光を受
光する固定配置された光学系と、磁石及びヨーク部材か
らなる固定配置された磁気回路部材と、固定配置された
ガイド部材と、前記光ビーム及び反射光の光路を変える
光路交換手段を有し前記光ディスク面の半径方向に対し
て摺動自在に前記ガイド部材に支持されたキャリッジ
と、対物レンズ及び制御コイルを有し前記光ディスク面
に対して略垂直方向に摺動自在に前記キャリッジに係合
された対物レンズホルダとを備えている。

ここで、前記対物レンズは、前記光ディスク面と前記光
路変換手段との間に配置され、その光路交換手段からの
光ビームを該光ディスク面に照射し、かつ該光ディスク
面からの反射光を入光するレンズである。制御コイル
は、前記磁気回路部材と共働して電磁力を生じるコイル
である。そして、前記光路変換手段は、その光ビーム光
軸中心の光路変換箇所を、前記対物レンズの動作の中立
点位置からその対物レンズの焦点距離の略２倍離して配
置している。

（作 用） 本発明によれば、以上のように光学ヘッドを構成したの
で、制御コイルに電流が流れると、電磁力によって対物
レンズホルダがキャリッジを介して光ディスク半径方向
とそれに略垂直方向とに移動するように働く。光学系よ
り発せられた光ビームは、キャリッジに設けられた光路
変換手段によって光路が変えられた後、対物レンズによ
って光ディスク面に収束される。そして、光ディスク面
からの反射光は、対物レンズを通って光路変換手段で光
路が変えられた後、光学系へ戻る。この際、キャリッジ
に設けられた光路変換手段は、その光ビーム光軸中心の
光路変換箇所が、対物レンズの動作中立点位置から該対
物レンズの焦点距離の略２倍離れているので、該キャリ
ッジの傾きに起因する反射光の光軸ずれを除去するよう
に働く。これによって高精度な高速アクセスが行える。
従って、前記問題点を除去できるのである。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す光学ヘッドの要部斜視
図、第３図は第１図のＩ−Ｉ線断面図である。

この光学ヘッドは光ディスク１に対向して配設されるも
ので、該光ディスク１の外周には光学系20が固定配置さ
れている。光学系20は、半導体レーザ、フォーカス・ト
ラック誤差検出器、及び信号検出器等を備えている。

さらに、光ディスク１の半径方向には、一対の磁気回路
部材21−1,21−２が固定配置されている。一方の磁気回
路部材21−１は、光ディスク１の半径方向に配置された
板状の磁石22−１と、その磁石22−１を包囲して閉磁路
を形成するヨーク部材23−1,24−１と、磁石22−１とヨ
ーク部材24−１との間に形成された磁気ギャップ25−１
とで構成されている。同様に、他の磁気回路部材も21−
２も、板状の磁石22−２、ヨーク部材23−2,24−２、及
び磁気ギャップ25−２で構成されている。これらの光学
系20及び磁気回路部材21−1,21−２は、図示しないフレ
ームに各々固定されている。また、磁石22−1,22−２と
略平行に、一対のロッド状ガイド部材26−1,26−２が固
定配置されている。

対向するヨーク部材24−1,24−２には、それをまたぐよ
うに対物レンズホルダ30が装着されている。対物レンズ
ホルダ30の略中央には、光ディスク１面に対して略垂直
方向に円筒状の筒状部材31が設けられ、その筒状部材31
の一端部に対物レンズ32が取付けられると共に、その筒
状部材31の一部に光ビーム通過用の孔33が設けられてい
る。さらに対物レンズホルダ30の外周面には、フォーカ
ス制御コイル34とトラック制御コイル35−1,35−２とが
磁気ギャップ25−1,25−２内で略直交するように巻装さ
れている。

対物レンズホルダ30に隣接する位置には、それと係合す
るキャリッジ40が設けられている。キャリッジ40は一対
のガイド部材26−1,26−２に滑り軸受等を介して摺動自
在に支持された移動台41と、この移動台41上に突設され
筒状部材31に摺動自在に挿入された円筒状の筒体42とを
備えている。さらに、移動台41上には対物レンズホルダ
30の回転を防止するピン43が取付けられると共に、筒体
42には光ビーム通過用の孔44が穿設されている。また筒
体42内には光路変換手段、例えばミラー（鏡面体）45が
光ディスク１面に対して略45゜の角度で取付けられてい
る。このミラー45は、光学系20からの光ビームの光軸中
心を反射する反射面が、対物レンズ32の移動の中立点位
置からその対物レンズ32の焦点距離の略２倍の距離だけ
離れて設置されている。

次に、動作について説明する。

（１）フォーカス制御 光学系20より発せられる平行な光ビームは、第１図及び
第３図の破線で示すように、対物レンズホルダ30の孔33
及びキャリッジ40の孔44を通過し、ミラー45で直角に反
射され、対物レンズ32により光ディスク１の記録面上に
収束される。一方、光ディスク１からの反射光は、対物
レンズ32及びミラー45を介して光学系20に戻り、フォー
カス・トラック誤差の検出と信号の検出が行われる。

光学系20でフォーカス誤差が検出されると、このフォー
カス誤差信号に基づいて図示しない制御回路によりフォ
ーカス制御コイル34に電流が流れる。フォーカス制御コ
イル34に流れる電流と各磁気回路部材21−1,21−２にお
ける磁気ギャップ25−1,25−２内の磁界との作用によっ
て電磁力を受け、対物レンズホルダ30はキャリッジ40の
筒体42に沿って上下動する。すなわち、フォーカス制御
コイル34に第１図の矢印ａ方向に通電された場合、対物
レンズホルダ30は上方向に移動し、また矢印ｂ方向に通
電された場合、対物レンズホルダ30は下方向に移動す
る。

このようにフォーカス制御コイル34に対する通電方向、
さらには通電電流値、もしくは通電時間を制御すること
により、対物レンズ32は光ディスク１に近づき、あるい
は遠ざかり、所定のフォーカス制御が行われる。

（２）トラック制御 トラック誤差が検出されると、このトラック誤差信号に
基づき、図示しない制御回路よりトラック制御コイル35
−1,35−２にそれぞれ同一方向に電流が流れる。トラッ
ク制御コイル35−1,35−２に流れる電流と磁気ギャップ
25−1,25−２内の磁界との作用によって電磁力を受け、
対物レンズホルダ30はキャリッジ40を伴いガイド部材26
−1,26−２に沿って移動する。すなわち、トラック制御
コイル35−1,35−２に第１図の矢印ｃ方向に通電された
場合、対物レンズホルダ30及びキャリッジ40は矢印ｅ方
向に移動し、また矢印ｄ方向に通電された場合、対物レ
ンズホルダ30及びキャリッジ40は矢印ｆ方向に移動す
る。

このように、トラック制御コイル35−1,35−２に対する
通電方向、さらには通電電流値、もしくは通電時間を制
御することにより、対物レンズ32はミラー45を伴って光
ディスク１の半径方向に移動し、所定のトラック制御が
行われる。

（３）アクセス制御 アクセス制御では、指定された位置と現在位置との差に
基づき、図示しない制御回路よりトラック制御コイル35
−1,35−２に電流が流れる。トラック制御コイル35−1,
35−２に流れる電流と磁気ギャップ25−1,25−２内の磁
界との作用によって電磁力を受け、トラック制御時と同
様に、対物レンズ32がミラー45を伴って光ディスク１の
半径方向に移動することによってアクセス制御が行われ
る。これらの位置検出手段としては、トラック横断本数
を計数することによっても、あるいは外部スケール等を
用いてもよい。

前記のフォーカス制御及びトラック制御は、必要に応じ
て同時に複合的に行われるが、アクセス制御を行う場
合、トラック制御は一旦オフ状態にされ、対物レンズ32
が所望量だけ移動した後に再度オン状態にされる。

（４）光ビームとガイド部材26−1,26−２との並行誤差
による反射光の光軸ずれの問題。

光学系20を固定し、対物レンズ32及びミラー45を光ディ
スク１のトラック全域にわたって半径方向に走査する場
合、光学系20より発せられる光ビームの光軸とミラー45
の移動軸（すなわち、ガイド部材26−1,26−２の軸）と
の間に傾きがあると、光ディスク１からの反射光に光軸
ずれを発生する。

例えば、第４図に示すように、ミラー45の移動軸と光ビ
ームの光軸Ａが角度αラジアン傾いている場合、第１の
位置X1では光ディスク１からの反射光軸はＢである。ミ
ラー45及び対物レンズ32が第１の位置X1から距離L1だけ
離れた第２の位置X2に移動すると、光ディスク１からの
反射光軸はＣとなり、その反射光軸が距離d1（＝2L1・
α）だけ移動することになる。

この光ディスク１からの反射光軸の移動は、光学系20内
でのトラック誤差検出器の出力にオフセットを発生し、
トラックずれを生じる。実験結果によれば、Ｌ＝30mmの
場合、所望のトラック追従精度を保つためには角度αを
５ミリラジアン以下に調整することが必要である。従っ
て、予め角度αを５ミリラジアン以下に設定しておく
か、あるいは角度αを微調整しうるように光学系20、ガ
イド部材26−1,26−２等に調整機構を設けておくことが
望ましい。

（５）キャリッジ40の傾きによる反射光の光軸ずれの問
題。

光ディスク20からの反射光軸のずれは、ガイド部材26−
1,26−２のそり、曲がり、あるいはガイド部材26−1,26
−２と移動台41とのがたにより、キャリッジ40が傾いた
場合にも発生する。

例えば、第５図に示すように、キャリッジ40が角度βラ
ジアン傾き、従って対物レンズ32及びミラー45が角度β
ラジアン傾いた場合、反射光軸は距離d2だけ移動する。

ここで、対物レンズ32の焦点距離をＦ、対物レンズ32と
ミラー45における反射面との距離をL2とすると、 d2＝２（L2−2F）・β となる。この式において、L2＝2Fに設定すれば、d2＝０
となる。対物レンズ32はフォーカス制御により上下動す
るため、距離L2の値も変化するが、対物レンズ32におけ
る動作の中立点とミラー45における反射面との距離を2F
と設定することにより、実際上、光ディスク１からの反
射光軸のずれは、無視できる値となる。

本実施例の利点をまとめれば、次のようになる。

フォーカス制御用の磁気回路とトラック・アクセス
制御用の磁気回路とを共通にし、それらの磁気回路部材
21−1,21−２を可動部外に固定したため、可動部の重量
が軽くなって高速アクセスが可能となり、かつトラック
制御の高速追従性をも確保できる。

本実施例の光学ヘッドは、対物レンズ32を直接駆動
する構成であるため、高速アクセスの際にも対物レンズ
32が振動したりすることがなく、所望トラックを正確に
サーチすることが可能となる。

ミラー45を対物レンズ32の動作中立点位置から略2F
だけ離して設置し、さらに光学系20からの光ビームとガ
イド部材26−1,26−２との角度を例えば５ミリラジアン
以下に調整することにより、光ディスク１のトラック全
域にわたって所望の追従精度を保つことが可能となる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、光学ヘッド
の全体構造を種々変形可能である。例えば、ガイド部材
26−1,26−２をレール状にしたり、筒状部材31及び筒体
42を角筒状にしてピン43を省略するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、制御コイ
ルにより対物レンズを直接駆動する構造にしたので、可
動部の重量が小さくなって高速アクセスが可能となり、
かつトラック制御の高速追従性をも確保できる。しか
も、従来のような複雑な振動制御手段を用いなくとも、
高速アクセス時において対物レンズが振動することがな
く、所望トラックを正確にサーチすることが可能とな
る。

さらに、光路変換手段における光ビーム光軸中心の光路
変換箇所を、対物レンズの動作中立点位置からその対物
レンズの焦点距離の略２倍離して配置したので、キャリ
ッジが傾いた場合であっても、光ディスクからの反射光
軸のずれをなくし、あるいは無視できるほどの小さな値
とし、該光ディスクのトラック全域にわたって所望の追
従精度を保つことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す光学ヘッドの要部斜視
図、第２図は従来の光学ヘッドの構造図、第３図は第１
図のＩ−Ｉ線断面図、第４図及び第５図は第１図の動作
説明図である。 １……光ディスク、20……光学系、21−1,21−２……磁
気回路部材、22−1,22−２……磁石、23−1,23−2,24−
1,24−２……ヨーク部材、25−1,25−２……磁気ギャッ
プ、26−1,26−２……ガイド部材、30……対物レンズホ
ルダ、32……対物レンズ、34,35−1,35−２……制御コ
イル、40……キャリッジ、45……光路変換手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ディスクに対して情報の再生あるいは記
   録を行う光ディスク装置の光学ヘッドにおいて、 前記光ディスク面に照射すべき光ビームを投光し、かつ
   その光ディスク面からの反射光を受光する固定配置され
   た光学系と、 磁石及びヨーク部材からなる固定配置された磁気回路部
   材と、 固定配置されたガイド部材と、 前記光ビーム及び反射光の光路を変える光路交換手段を
   有し、前記光ディスク面の半径方向に対して摺動自在に
   前記ガイド部材に支持されたキャリッジと、 前記光ディスク面と前記光路交換手段との間に配置され
   その光路交換手段からの光ビームを該光ディスク面に照
   射しかつ該光ディスク面からの反射光を入光する対物レ
   ンズ、及び前記磁気回路部材と共働して電磁力を生じる
   制御コイルを有し、該光ディスク面に対して略垂直方向
   に摺動自在に前記キャリッジに係合された対物レンズホ
   ルダとを備え、 前記光路交換手段における前記光ビーム光軸中心の光路
   変換箇所を、前記対物レンズの動作中立点位置からその
   対物レンズの焦点距離の略２倍離して配置したことを特
   徴とする光学ヘッド。