JPH0798884A - 光メモリー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分離型光学系を有する光メモリー装置におい
て、トラッキング用アクチュエータとして使用されるガ
ルバノミラーによる光ビームシフトを低減し、安定な動
作を可能にすることを目的とする。 【構成】 ガルバノミラーと対物レンズとの間に無焦点
光学系、即ち、アフォーカル光学系を挿入したので、ガ
ルバノミラーの傾斜角度を調整しても、光ビームシフト
が減少し、サーボ信号検出用センサにより正確な信号が
検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光記憶の分野において
分離型光学系を用いた光メモリー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光メモリー装置としては、光磁気
ディスク表面に沿って光ヘッドをシーク用アクチュエー
タで半径方向に粗動させることにより所定の目標トラッ
クを検索し、光ヘッド内に設けた対物レンズをトラッキ
ング用アクチュエータで半径方向に微動させることによ
り、目標トラックに光スポットを追跡させるのが一般的
である。また、光ヘッド内に設けた対物レンズをフォー
カシング用アクチュエータでディスク表面に対して微動
させることにより、光スポットを光磁気ディスク表面に
追跡させているのが一般的である。ここで、光ヘッドに
光源から対物レンズまでの全ての光学系及びフォーカシ
ング用アクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ
を搭載した一体型光ヘッドでは、可動部の質量が大きい
ために、光ヘッドを高速で粗動することができない。

【０００３】そこで、光源から対物レンズまでの光学系
を、光源を含む固定光学系と対物レンズを含む移動光学
系に分離した分離光学系が開発されている。即ち、この
分離型光学系では、光ヘッドの移動光学系にはトラッキ
ング用アクチュエータを設けず、固定光学系にトラッキ
ング用アクチュエータを設置する一方、光ヘッドにはフ
ォーカシング用アクチュエータのみを搭載して対物レン
ズを微動するのである。従って、光ヘッドをシーク用ア
クチュエータで粗動させる際に、可動部の質量が小さい
ために、目標トラックに対して高速で粗動させることが
できる。また、トラッキング用アクチュエータとして
は、ガルバノミラーと呼ばれる傾動自在な反射鏡を使用
し、このガルバノミラーで光源から光ヘッド２０８に対
して光束を導く際に、このガルバノミラーの傾斜角度を
調節して、光スポットを目標トラックを追跡させてい
る。

【０００４】具体例として図３に従来の分離型光学系を
使用した光メモリー装置を示す。同図に示すように、高
速回転する光磁気ディスク１０６の半径方向に沿い光ヘ
ッド２０８は移動自在に設けられており、図示しないシ
ーク用アクチュエータで半径方向に粗動させられるよう
になっている。光ヘッド２０８には、対物レンズ１０
５、反射鏡２０７を含む移動光学系が構成されており、
図示しないフォーカシング用アクチュエータで対物レン
ズを光磁気ディスク１０６の表面に対して微動可能とな
っている。一方、光源である半導体レーザ２０１、コリ
メータレンズ２０２、サーボ信号分離用プリズム２０
３，光磁気信号分離用プリズム２０４、反射鏡２０５、
ガルバノミラー２０６を含む固定光学系は、光磁気ディ
スク１０５に対して一定の位置関係を持って設置されて
いる。

【０００５】ここで、ガルバノミラー２０６は図示しな
い駆動機構により傾動自在となっており、トラッキング
用アクチュエータとして使用される。即ち、ガルバノミ
ラー２０６は、その中心を光路に対して垂直な軸を中心
にして一定角度回転自在に支持されており、ガルバノミ
ラー２０６を一定角度傾動させて、入射した光の出射方
向を変更させて、目標とするトラックに光スポットを追
跡できる。従って、半導体レーザ２０１より出射した光
はコリメータレンズ２０２を通過して平行光となり、サ
ーボ信号分離用プリズム２０３，光磁気信号分離用プリ
ズム２０４を透過し、反射鏡２０５で光路を曲げられて
ガルバノミラー２０６に入射する。ガルバノミラー２０
６を傾動すると、光の出射方向が調整される。ガルバノ
ミラー２０６を出射した光は、光ヘッド２０８に搭載さ
れた反射鏡２０７で反射して対物レンズ１０５で集光さ
れて、光磁気ディスク１０６上に焦点を結ぶ。

【０００６】一方、光磁気ディスク１０６表面で反射し
た戻り光は、対物レンズ１０５、反射鏡２０７、ガルバ
ノミラー２０６、反射鏡２０５を経て、サーボ信号分離
用プリズム２０４で屈折して光磁気信号検出部２０９に
入力し、再生信号に変換される。更に、サーボ信号分離
用プリズム２０４を通過した戻り光は光磁気信号分離用
プリズム２０３で屈折して、サーボ信号検出用センサ２
１０に入力し、トラックエラー信号、フォーカスエラー
信号として使用される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の分離型光学系では、トラッキング用アクチュエ
ータであるガルバノミラー２０６とが光ヘッド２０８の
対物レンズ１０５との相対的距離が変化するため、図４
に示すようにガルバノミラー２０６の回転に伴って、対
物レンズ１０５に入射する光の光量が変化する。このよ
うに対物レンズ１０５の入射光量が変化すると、光記憶
媒体１０６上のエネルギー密度が不足し、書き込み不良
が生じる。また、対物レンズ入射量分布が変化し、集光
スポット形状が不安定で、読み取り不良が発生する。

【０００８】対物レンズ１０５によるケラレを生じさせ
ない為には、コリメートビーム径をある程度大きくしな
けれはならず、光利用効率が低下し、高価な高出力半導
体レーザが必要となる。更に、図５に光ビームの断面を
示すように、出射光ビーム５０１に対して、ガルバノミ
ラー２０６を回転させると、回転の前の戻り光ビーム５
０２であったのが、回転の後の戻り光ビーム５０３のよ
うに移動する。この為、サーボ信号検出用センサ２１０
上で光が移動し、正確なサーボ信号を得られない。特
に、光ビームの移動方向５０４とプッシュプル法に用い
る二分割センサーの分割線５０５の方向が直交するた
め、プッシュプル法によるトラッキングエラー検出法の
場合に甚だしい。

【０００９】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、入射した光を集光も分散もさせない無焦点
光学系、即ち、アフォーカル光学系を使用することによ
り、ガルバノミラーの回転に伴う光ビームシフトの量を
低減し、安定な動作が可能な光メモリー装置を提供する
ことを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成は光磁気ディスク表面に沿い半径方向に粗動
する光ヘッドに、光源を含む固定光学系に対して移動可
能な、対物レンズを含む移動光学系を搭載すると共に前
記固定光学系にトラッキング用アクチュエータを設置し
てなる分離型光学系を有する光メモリー装置において、
前記トラッキング用アクチュエータとして反射鏡を傾動
自在に設けると共に該反射鏡と前記対物レンズとの間の
光路にアフォーカル光学系を配置したことを特徴とす
る。ここで、前記アフォーカル光学系として、正の屈折
力を有する第一群光学系を前記反射鏡側に配置すると共
に正の屈折力を有する第二群光学系を前記対物レンズ側
に配置し、且つ、前記第一群光学系と前記第二群光学系
の光学的距離を前記第一群光学系の焦点距離と前記第二
群光学系の焦点距離の和に実質的に等しくしたものが使
用できる。

【００１１】また、前記第一群光学系の焦点距離と前記
第二群光学系の焦点距離を等しくしても良いし、前記第
一群光学系、前記第二群光学系として１又は２以上の凸
レンズを使用しても良いし、更に、前記第一群光学系、
前記第二群光学系として、非球面形状をなす凸レンズを
単独で使用しても良い。更に、前記アフォーカル光学系
として、円柱状レンズを使用すると共に該円柱状レンズ
の両面に正の焦点距離を有する非球面形状を形成し、且
つ、該円柱状レンズの光学的長さを前記非球面形状の有
する焦点距離の和に実質的に等しくしたものも使用でき
る。また、前記アフォーカル光学系の材料として低分散
ガラス、アクリル又はポリカーボネートが使用可能であ
る。

【００１２】

【作用】図１は本発明に係るアフォーカル光学系の一例
を示すものである。同図に示すように第一群光学系１０
２として凸レンズが使用されると共に第二群光学系１０
３として凸レンズが使用されており、第一群光学系１０
２と第二群光学系１０３との光学的距離は、第一群光学
系１０２の焦点距離ｆ１と第一群光学系１０３の焦点距
離１０３の和と実質的に等しくなっている。従って、光
軸１０１に対してθ１の角度をなす光ビームが第一群光
学系１０２に入射すると、この光ビームは第一群光学系
１０２の焦点距離ｆ１に一旦集光し、そこから、第一群
光学系１０３に至る。第一群光学系１０３からの出射ビ
ーム１０４は、光軸１０１に対してθ２の角度で出射
し、第一群光学系１０３から距離ｄの位置で光軸１０１
に交わる。出射光ビーム１０４の光軸１０１になす角度
θ２は、θ２＝θ１×（ｆ１／ｆ２）で与えられる。焦
点距離ｆ１、焦点距離ｆ２は何れも正であるから、出射
光ビーム１０４と光軸１０１と交わる位置ｄは無限遠で
もなく０でもない図中に示す適当な位置となる。

【００１３】従って、出射ビーム１０４が光軸１０１と
交わる位置、つまり第一群光学系１０３から距離ｄの位
置に対物レンズ１０５を置けば、ガルバノミラー２０６
の傾動により第一群光学系１０２に入射する角度θ１が
変化したとして、対物レンズ１０５における光ビームシ
フトは起こらない。実際には、対物レンズ１０５は光ヘ
ッド２０８に搭載されて、シーク用アクチュエータによ
り粗動するので、対物レンズ１０５のシークエリアの中
央が第一群光学系１０３から距離ｄの位置になるように
設置すると、光ビームシフトを最も少なくすることがで
きて好ましい。

【００１４】

【実施例】以下、本発明について、図面を参照して詳細
に説明する。図２に本発明の一実施例を示す。本実施例
は、５．２５インチの光磁気ディスクドライブに応用し
た例である。同図に示すように、高速回転する光磁気デ
ィスク１０６の半径方向に沿い光ヘッド２０８は移動自
在に設けられており、図示しないシーク用アクチュエー
タで半径方向に粗動させられるようになっている。光ヘ
ッド２０８には、対物レンズ１０５、反射鏡２０７を含
む移動光学系が構成されており、図示しないフォーカシ
ング用アクチュエータで対物レンズを光磁気ディスク１
０６の表面に対して微動可能となっている。

【００１５】一方、光源である半導体レーザ２０１、コ
リメータレンズ２０２、サーボ信号分離用プリズム２０
３，光磁気信号分離用プリズム２０４、反射鏡２０５、
ガルバノミラー２０６を含む固定光学系は、光磁気ディ
スク１０５に対して一定の位置関係を持って設置されて
いる。ここで、ガルバノミラー２０６は図示しない駆動
機構により傾動自在となっており、トラッキング用アク
チュエータとして使用される。即ち、ガルバノミラー２
０６は、その中心を光路に対して垂直な軸を中心にして
一定角度回転自在に支持されており、ガルバノミラー２
０６を一定角度傾動させて、入射した光の出射方向を変
更させると、目標とするトラックに光スポットを追跡す
ることができる。

【００１６】更に、本発明では、ガルバノミラー２０６
と対物レンズ１０５との間にアフォーカル光学系が配置
されている。即ち、正の屈折力を有する第一群光学系と
して平凸レンズ１０２ａが使用されると共に正の屈折力
を有する第二群光学系として平凸レンズ１０３ａが使用
されている。平凸レンズ１０２ａと平凸レンズ１０３ａ
の光学的距離は、平凸レンズ１０２ａの焦点距離と平凸
レンズ１０３ａの焦点距離と実質的に等しくされてい
る。図１に示すアフォーカル光学系では、凸レンズ１０
２，１０３として両凸レンズが使用されているが、正の
屈折力、つまり、焦点距離が正であれば、これに限るも
のではない。従って、半導体レーザ２０１から出射した
光はコリメータレンズ２０２により平行光とされ、サー
ボ信号分離用プリズム２０３、光磁気信号分離用プリズ
ム２０４を通過し反射鏡２０５で反射して光路を曲げら
れ、更に、ガルバノミラー２０６で反射してシーク方向
と略同方向に曲げられる。

【００１７】その後、光ビームは平凸レンズ１０２ａに
より一度集光され、平凸レンズ１０３ａにより再び平行
光となり、反射鏡２０７で反射して、対物レンズ１０５
に導かれ、光記憶媒体１０６上に集光される。ここで、
ガルバノミラー２０６の傾斜角度の調整により平凸レン
ズ１０２ａに入射する光ビームが光軸に等しくない場合
でも、図１にて説明したように、平凸レンズ１０３ａか
ら所定の位置（図１では距離ｄ）の位置に設置した対物
レンズ１０５におけるビームシフト量は０となる。従っ
て、光磁気ディスク１０５上での集光スポット形状が一
定となり、エネルギー密度も安定し、光利用効率も向上
する。一方、光磁気ディスク１０６表面で反射した戻り
光は、対物レンズ１０５、反射鏡２０７、平凸レンズ１
０２ａ，１０３ａ、ガルバノミラー２０６、反射鏡２０
５を経て、サーボ信号分離用プリズム２０４で屈折して
光磁気信号検出部２０９に入力し、再生信号に変換され
る。更に、サーボ信号分離用プリズム２０４を通過した
戻り光は光磁気信号分離用プリズム２０３で屈折して、
サーボ信号検出用センサ２１０に入力し、トラックエラ
ー信号、フォーカスエラー信号として使用される。

【００１８】ここで、対物レンズ１０５におけるビーム
シフトは生じていないので、サーボ信号検出用センサ２
１０上での戻り光の光ビームの位置が一定となり、正確
なサーボ信号が得られることになる。特に従来ではプッ
シュプル法によるトラックエラー信号の劣化が最も問題
となっていたが、本発明によれば、そのような問題も解
消する。また、従来から行われているミラーホールド法
による補正、或いはメガネ型センサーと組合せることに
より、十分良質の信号が得られる。尚、アフォーカル光
学系として設けた平凸レンズ１０２ａ，１０３ａを使用
すると、光磁気ディスク１０６上での光スポットの動き
は従来と逆方向となるので、ガルバノミラー２０６の回
転方向は従来とは逆とする。

【００１９】本実施例における各パラメータは下記の通
りである。 平凸レンズ１０２ａの焦点距離 17.3mm 平凸レンズ１０３ａの焦点距離 15.4mm 対物レン１０５のズ焦点距離 3.0mm 対物レンズ１０５の開口数 0.55mm ガルバノミラー２０６から平凸レンズ１０２ａまでの距
離 4mm 平凸レンズ１０２ａと平凸レンズ１０３ａとの距離 3
2.7mm 平凸レンズ１０３ａからシークエリア中央に置かれる対
物レンズ１０５までの光学的距離 33mm シークエリア 32mm アフォーカル光学系への入射光ビーム径 5mm アフォーカル光学系からの出射光ビーム径 4.45mm 上記のパラメータを有する光メモリー装置において、ト
ラッキングの為に、光スポットを光磁気ディスク上で50
μm微動させる場合の各パラメータは下記の通りであ
る。 ガルバノミラー２０６の回転角 0.42度 アフォーカル光学系への入射角 0.85度 アフォーカル光学系からの出射角 0.95度

【００２０】従来技術により上記の実施例と同様な光メ
モリー装置を構成し、ガルバノミラーを傾斜角度を調節
して光スポットを光磁気ディスク上で50μm微動させる
場合には、光スポットは対物レンズ上で最大1.43mm微動
するが、これは、対物レンズの瞳径の43.3％であり、許
容できない。これに対し、上述した実施例では、光スポ
ットを光記憶媒体上で50μm移動させる場合おいて、光
スポットは対物レンズ上で最大0.27mm微動させるだけで
よく、これは、対物レンズの瞳径の８％であり、実に1/
5.3 に減少させることができた。

【００２１】また、上記実施例では、平凸レンズ１０２
ａの焦点距離ｆ１を平凸レンズ１０３ａの焦点距離ｆ２
よりも長くしたので、角倍率を1.12となり、ガルバノミ
ラー２０６の回転角を11パーセント減少させることがで
きた。この効果は、特に光磁気ディスクを高速回転させ
る場合、ガルバノミラー２０６の設計上有利である。更
に、第一群光学系の焦点距離ｆ１を第二群光学系の焦点
距離ｆ２に比較して、積極的に大きくすることにより、
ガルバノミラーの必要回転角を減少させることも可能で
ある。ここで、平凸レンズ１０２ａ、１０３ａとして同
一のものを使用することにより、部品の共通化を図り、
コストダウンを図ることも可能である。また、第一群光
学系１０２と第二群光学系１０３とを、それぞれ色消し
レンズとすることにより、半導体レーザの波長変化に対
応させることができる。

【００２２】尚、上記実施例では、第一群光学系、第二
群光学系として単レンズをそれぞれ使用していたが、レ
ンズの収差を吸収するために複数のレンズを組み合わせ
て使用するようにしても良い。また、複数のレンズを使
用すると、重量の増加、大型化を招く場合には、図６及
び図７に示す第二、第三の実施例のように非球面レンズ
を使用しても良い。即ち、図６に示す第二の実施例で
は、第一群光学系、第二群光学系として同一形状の非球
面レンズ１０２ｂ，１０３ｂを使用したので、コストメ
リットが高い。また、図７に示す第三の実施例では、第
一群光学系、第二群光学系として形状の異なる非球面レ
ンズ１０２ｃ，１０３ｃを使用したので、収差的に有利
である。

【００２３】また、第一群光学系及び第二群光学系は、
相対的に一定の関係を保つために、鏡筒内に収容するの
が便利であるが（図中では省略した）、図８に示す第四
の実施例はこのような鏡筒を使用しなくても、第一群光
学系、第二群光学系の間に相対的に一定の関係を保つこ
とが可能である。即ち、図８に示す第四の実施例では、
アフォーカル光学系として、円柱状レンズ８０１を使用
し、その両端の面に非球面形状１０２ｄ，１０３ｄを形
成したものである。非球面形状１０２ｄ，１０３ｄは、
それぞれ第一群光学系、第二群光学系としての機能を有
し、その円柱状レンズ８０１の光学的長さを非球面形状
１０２ｄ，１０３ｄの有する焦点距離の和と等しくなっ
ている。但し、、非球面形状１０２ｄ，１０３ｄはそれ
ぞれ最適の形状となるように異なる形状とした。

【００２４】尚、第一群光学系、第二群光学系を構成す
るレンズ等は、色収差を少なくするため、低分散ガラス
をガラスプレスの技術で作るか、或いは、透明なプラス
チック、例えば、アクリル、ポリカーボネート等を射出
成形の技術で作るようにしても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は、アフォーカル光学系を設けたの
で、ガルバノミラーを回転微動させても、ビームシフト
が光学的に吸収され、光記憶媒体上のエネルギー密度が
一定となり、その集光スポット形状が一定となる。従っ
て、フォーカスサーボの問題も解消されることになる。
この為、分離型の光学系を使用する光メモリー装置にお
いて、検索の高速化を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用するアフォーカル光学系の原理を
示す説明図である。

【図２】本発明の第一の実施例に係る光メモリー装置を
示す構成図である。

【図３】従来の分離型光学系を有する光メモリー装置の
構成図である。

【図４】従来の分離型光学系を有する光メモリー装置に
おける、光ビームシフトを示す説明図である。

【図５】光ビームの断面を示す説明図である。

【図６】本発明の第二の実施例に係るアフォーカル光学
系を示す構成図である。

【図７】本発明の第三の実施例に係るアフォーカル光学
系を示す構成図である。

【図８】本発明の第四の実施例に係るアフォーカル光学
系を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１ 光軸 １０２ 第一群光学系（凸レンズ） １０３ 第二群光学系（凸レンズ） １０２ａ 平凸レンズ １０３ａ 平凸レンズ １０２ｂ 非球面レンズ １０３ｂ 非球面レンズ １０２ｃ 非球面レンズ １０３ｃ 非球面レンズ １０２ｄ 非球面形状 １０３ｄ 非球面形状 １０４ 出射ビーム １０５ 対物レンズ １０６ 光磁気ディスク ２０１ 半導体レーザ ２０２ コリメータレンズ ２０３ 光磁気信号分離用プリズム ２０４ サーボ信号分離用プリズム ２０５ 反射鏡 ２０６ ガルバノミラー ２０７ 反射鏡 ２０８ 光ヘッド ２０９ 光磁気信号検出部 ２１０ サーボ信号検出用センサ ５０１ 出射光光ビーム ５０２ 回転前の戻り光ビーム ５０３ 回転後の戻り光ビーム ５０４ 光ビームの移動方向 ５０５ 分割線 ８０１ 円柱状レンズ

【手続補正書】

【提出日】平成３年５月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光磁気ディスク表面に沿い半径方向に粗
   動する光ヘッドに、光源を含む固定光学系に対して移動
   可能な、対物レンズを含む移動光学系を搭載すると共に
   前記固定光学系にトラッキング用アクチュエータを設置
   してなる分離型光学系を有する光メモリー装置におい
   て、前記トラッキング用アクチュエータとして反射鏡を
   傾動自在に設けると共に該反射鏡と前記対物レンズとの
   間の光路にアフォーカル光学系を配置したことを特徴と
   する光メモリー装置。
2. 【請求項２】前記アフォーカル光学系として、正の屈折
   力を有する第一群光学系を前記反射鏡側に配置すると共
   に正の屈折力を有する第二群光学系を前記対物レンズ側
   に配置し、且つ、前記第一群光学系と前記第二群光学系
   の光学的距離を前記第一群光学系の焦点距離と前記第二
   群光学系の焦点距離の和に実質的に等しくしたことを特
   徴とする請求項１記載の光メモリー装置。
3. 【請求項３】前記第一群光学系の焦点距離と前記第二群
   光学系の焦点距離を等しくしたことを特徴とする請求項
   ２記載の光メモリー装置。
4. 【請求項４】前記第一群光学系、前記第二群光学系とし
   て１又は２以上の凸レンズを使用することを特徴とする
   請求項２記載の光メモリー装置。
5. 【請求項５】前記第一群光学系、前記第二群光学系とし
   て、非球面形状をなす凸レンズを単独で使用することを
   特徴とする請求項２記載の光メモリー装置。
6. 【請求項６】前記アフォーカル光学系として、円柱状レ
   ンズを使用すると共に該円柱状レンズの両面に正の焦点
   距離を有する非球面形状を形成し、且つ、該円柱状レン
   ズの光学的長さを前記非球面形状の有する焦点距離の和
   に実質的に等しくしたことを特徴とする請求項１記載の
   光メモリー装置。
7. 【請求項７】前記アフォーカル光学系の材料として低分
   散ガラスを使用することを特徴とする請求項１記載の光
   メモリー装置。
8. 【請求項８】前記アフォーカル光学系の材料としてアク
   リル又はポリカーボネートを使用することを特徴とする
   請求項１記載の光メモリー装置。