JPH11144266A - 光情報記録再生装置におけるトラッキング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 粗動アームの回動に起因するレーザ光束の偏
光方向とトラック溝とのなす角度が変動しても、正確に
トラッキングを行うトラッキング方法を提供する。 【解決手段】 トラック溝を有する光磁気ディスク２の
トラックと交差する方向にアーム３を回動させてトラッ
キングを行うウィンチェスタ方式の光情報記録再生装置
において、光磁気ディスクから戻ってくる回折光束を分
離検出するセンサ２５に田の字型の４分割センサを用い
ると共に、この４分割センサの各対角線上に位置する２
つの検出部の出力の各和の差から、アーム先端の対物光
学系の中心とアームの回動中心とを結ぶ線分と光磁気デ
ィスクのトラックの接線とのなす角度を検出し、この検
出値に基づいて対物光学系から光磁気ディスクへ出射さ
れる所定の偏光状態のレーザ光束をその光軸回りに回転
させて、レーザ光束の偏光方向とトラック溝とのなす角
度を略一定にするようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光情報記録再生
装置におけるトラッキング方法に関し、特に光磁気ディ
スクのトラックと交差する方向にアームを回動させてト
ラッキングを行うウィンチェスタ方式の光情報記録再生
装置において、対物光学系から出射するレーザ光束の偏
光方向とトラック溝とのなす角度を略一定にする方法に
関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近時、面記録密度が１
０Gビット/(インチ)²を越える光磁気ディスク装置の開
発が進んでいる。この装置では、所謂ウィンチェスタ方
式と呼ばれる方式が採用され、光磁気ディスクのトラッ
クと交差する方向に回動する粗動用アームの先端部に設
けた対物光学系に対するレーザ光束の入射角をガルボミ
ラー等の偏向手段により微調整して、微動トラッキング
を例えば０.３４μmと狭いトラックピッチレベルで正確
に行うようなことが考えられている。この場合、対物光
学系から射出されるレーザ光束の偏光方向は常に一定で
あるため、粗動アームが回動するとレーザ光束の偏光方
向とトラック溝とのなす角度が回動に応じて変化してし
まいトラッキングエラー信号に悪影響を及ぼす恐れがあ
った。

【０００３】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述のよう
な背景に鑑みてなさせたものであり、請求項１の発明
は、 トラック溝を有する光磁気ディスクのトラックと
交差する方向にアームを回動させてトラッキングを行う
ウィンチェスタ方式の光情報記録再生装置において、前
記光磁気ディスクから戻ってくる回折光束を分離検出す
るセンサを田の字型の４分割センサを用いると共に、こ
の４分割センサの各対角線上に位置する２つの検出部の
出力の各和の差から、前記アーム先端の対物光学系の中
心と前記アームの回動中心とを結ぶ線分と前記光磁気デ
ィスクのトラックの接線とのなす角度を検出し、この検
出値に基づいて前記対物光学系から前記光磁気ディスク
へ出射される所定の偏光状態のレーザ光束をその光軸回
りに回転させて、前記レーザ光束の偏光方向と前記トラ
ック溝とのなす角度を略一定にすることを特徴とする。

【０００４】

【発明の実施の形態】まず、近年のコンピューターにま
つわるハード，ソフトの進歩に伴う外部記憶装置への要
求、特に大記憶容量への要求の高まりに対して提案され
たニア・フィールド記録（NFR：near field recordin
g） 技術と呼ばれる記録再生方式を用いた光磁気ディス
ク記録再生装置の概要を図１乃至図５を参照して説明す
る。

【０００５】図１はその光ディスク装置の全体概要図で
ある。ディスクドライブ装置１には光ディスク２が図示
しないスピンドルモータの回転軸に装着されている。一
方、光ディスク２の情報を再生または記録するために回
動（粗動）アーム３が光ディスク２の記録面に対して平
行になるように取り付けられている。この回動アーム３
はボイスコイルモーター４によって回転軸５を回転中心
として回動可能となっている。この回動アーム３の光デ
ィスク２に対向する先端には、光学素子を搭載した浮上
型光学ヘッド６が搭載されている。また、回動アーム３
の回転軸５近傍には光源ユニットおよび受光ユニットを
備えた光源モジュール７が配設され、回動アーム３と一
体となって駆動する構成となっている。

【０００６】図２、図３は回動アーム３の先端部を説明
するものであり、特に浮上型光学ヘッド６を詳細に説明
するものである。浮上型光学ユニット６はフレクシャー
ビーム８に取り付けられており、光ディスク２に対向し
て配置されている。また、フレクシャービーム８は他端
で回動アーム３に固着されており、フレクシャービーム
８の弾性力により先端部の浮上光学ユニット６を光ディ
スク２に接触させる方向に加圧している。

【０００７】浮上型光学ユニット６は浮上スライダー
９，対物レンズ１０，ソリッドイマージョンレンズ（Ｓ
ＩＬ）１１，磁気コイル１２から構成されており、光源
モジュール７から出射された平行なレーザー光束１３を
光ディスク２上に収束させるはたらきをする。また、回
動アーム３の先端部には前記レーザー光束１３を浮上型
光学ユニット６に導くために立ち上げミラー３１が固着
されている。 立ち上げミラー３１により対物レンズ１
０に入射したレーザー光束１３は、対物レンズ１０の屈
折作用により収束される。この集光点近傍にはソリッド
イマージョンレンズ（ＳＩＬ）１１が配置されており、
前記収束光を更に微細なエバネッセント光１５として光
ディスク２に照射させる。

【０００８】また、光ディスク２に面したソリッドイマ
ージョンレンズ（ＳＩＬ）１１の周囲には、光磁気記録
方式で記録するための磁気コイル１２が形成されてお
り、記録時には必要な磁界を光ディスク２の記録面上に
印加出来るようになっている。このエバネッセント光１
５と磁気コイル１２により、光ディスク２への高密度な
記録および再生が可能となる。なお、浮上型光学ユニッ
ト６は光ディスク２の回転による空気流により微小量浮
上するものであり、光ディスク２の面振れ等に追従す
る。このため従来の光ディスク装置では必要であった対
物レンズの焦点制御（フォーカスサーボ）が不要となっ
ている。

【０００９】以下、図４，図５を用いて回動アーム３上
に搭載された光源モジュール７および浮上型光学ユニッ
ト６へ導かれる光束に関し詳細に説明する。回動アーム
３は先端部に浮上型光学ユニット６を搭載し、他端には
ボイスコイルモーター４を駆動するための駆動コイル１
６が固着されている。駆動コイル１６は扁平状のコイル
であり、図示せぬ磁気回路内に空隙をおいて挿入配置さ
れている。回転軸５と回動アーム３はベアリング１７，
１７により回動自在に締結されており、駆動コイルに電
流を印加すると磁気回路との電磁作用により回転軸５を
回転中心として回動アーム３を回動させることができ
る。

【００１０】回動アーム３上に搭載された光源モジュー
ル７には半導体レーザー１８，レーザー駆動回路１９，
コリメートレンズ２０，複合プリズムアッセイ２１，レ
ーザーパワーモニターセンサー２２，反射プリズム２
３，データ検出センサー２４，およびトラッキング検出
センサー２５が配置されている。半導体レーザー１８か
ら放出された発散光束状態のレーザー光束は、コリメー
トレンズ２０によって平行光束に変換される。この平行
光束の断面形状は半導体レーザー１８の特性から長円状
であり、光ビームを光ディスク２上に微小に絞り込むに
は都合が悪いため略円形断面に変換する必要がある。こ
のためコリメートレンズ２０から出射された断面長円状
の平行光束を、複合プリズムアッセイ２１に入射させる
ことにより平行光束の断面形状を整形する。

【００１１】複合プリズムアッセイ２１の入射面２１ａ
は入射光軸に対して所定の斜面を形成しており、入射光
を屈折させることにより平行光束の断面形状を長円形状
から略円形形状に整形することが出来る。整形されたレ
ーザー光束は複合プリズムアッセイ２１内を進み第１の
ハーフミラー面２１ｂに入射する。第１のハーフミラー
面２１ｂは光ディスク２から得られた情報を、データ検
出センサー２４，およびトラッキング検出センサー２５
に導くために設定されているが、往路においては半導体
レーザー１８から出射されたレーザーの出力パワーを検
出するためのレーザーパワーモニターセンサー２２への
光束を分離する役目を果たす。

【００１２】レーザーパワーモニターセンサー２２は受
光した光の強度に比例した電流を出力するため、図示せ
ぬレーザーパワーコントロール回路にこの出力を帰還さ
せることにより半導体レーザー１８の出力を安定化させ
ることが出来る。複合プリズムアッセイ２１から出射さ
れた略円形断面形状をもったレーザー光束１３は偏向ミ
ラー２６に照射され、レーザー光束１３の進行方向が変
えられる。この偏向ミラー２６は紙面に垂直な軸を回動
中心とするガルバノモーター２７に取り付いており、レ
ーザー光束１３を紙面に平行な方向に微小角度振ること
が出来るようになっている。

【００１３】また、ガルバノモーター２７には偏向ミラ
ー２６の回転角度を検出する偏向ミラー位置検出センサ
ー２８が配設されている。偏向ミラー２６を反射したレ
ーザー光束１３は、第１のリレーレンズ２９および第２
のリレーレンズ（イメージングレンズ）３０を経て、立
ち上げミラー３１で反射後浮上型光学ユニット６に至
る。この第１のリレーレンズ２９および第２のリレーレ
ンズ３０は、偏向ミラー２６の反射面と浮上型光学ユニ
ット６に配置されている対物レンズ１０の瞳面（主平
面）との関係を共役関係になるようにするもので、リレ
ーレンズ光学系を形成するものである。すなわち光ディ
スク２上の集光ビームが所定のトラックから僅かにずれ
た場合、偏向ミラー２６を僅かに回転させることにより
対物レンズ１０に入射させるレーザー光束１３を傾か
せ、光ディスク２上の焦点を移動させて補正するもので
ある。しかしながら、この方式で焦点の補正を行う時、
偏向ミラー２６と対物レンズ１０の光学的距離が長い場
合は、対物レンズ１０へ入射するレーザー光束１３の移
動量が大きくなり、対物レンズ１０に入射出来なくなる
場合がある。

【００１４】この様な現象を回避するため、第１のリレ
ーレンズ２９および第２のリレーレンズ３０によって、
偏向ミラー２６の反射面と対物レンズ１０の瞳面との関
係を共役関係になるように設定し、偏向ミラー２６が回
動しても対物レンズ１０に入射するレーザー光束１３は
移動せず、正確なトラッキング制御が可能となるように
している。なお、光ディスク２の内周／外周に渡るアク
セス動作は、ボイスコイルモーター４により回動アーム
３を回動させて行い、極微小なトラッキング制御のみ偏
向ミラー２６を回動させて行う。

【００１５】光ディスク２から反射されて戻ってきた復
路のレーザー光束１３は、往路と逆に進み偏向ミラー２
６に反射されて複合プリズムアッセイ２１に入射する。
その後第１のハーフミラー面２１ｂで反射され、第２の
ハーフミラー面２１ｃに向かう。第２のハーフミラー面
２１ｃは、トラッキング検出センサー２５へ向かう透過
光と、データ検出センサー２４へ向かう反射光を生成
し、復路のレーザー光束を分離する。第２のハーフミラ
ー面２１ｃを透過したレーザー光束はトラッキング検出
センサー２５へ照射され、トラッキング誤差信号を出力
する。

【００１６】一方、第２のハーフミラー面２１ｃで反射
されたレーザー光束はウォラストンプリズム３２により
偏光分離され、かつ集光レンズ３３によって収束光に変
換後、反射プリズム２３で反射されてデータ検出センサ
ー２４に照射される。データ検出センサー２４は２つの
受光領域をもっており、ウォラストンプリズム３２によ
り偏光分離された２つの偏光ビームをそれぞれ受光する
ことにより、光ディスク２に記録されているデータ情報
を読み取りデータ信号を出力する。なお、正確には前記
トラッキング誤差信号およびデータ信号は図示せぬヘッ
ドアンプ回路によって生成され、制御回路または情報処
理回路に送られるものである。

【００１７】次に、図６を参照して、回動アーム３の回
動に伴う回動アーム３とトラック溝とのなす角の変動に
ついて説明する。光ディスク２は光ディスク回転中心１
１３ｂを中心に回転する。光ディスク２のトラック溝は
光ディスクの情報記録再生部分（光ディスクの曲率半径
RIDからRODの間の部分）全てに存在し、トラック溝はデ
ィスク回転中心１１３ｂを中心に同心円状となってい
る。以下の説明では、ディスク回転中心１１３ｂからト
ラック溝最内周までの距離（半径）はRIDとして示し、
ディスク回転中心１１３ｂからトラック溝最外周までの
距離（半径）をRODとして示す。

【００１８】図６において、情報記録再生光は、対物レ
ンズ１０の中心部に照射されるが、回動アーム３が、そ
の回動中心１１４を支点に回動する際の対物レンズ１０
の中心の軌跡を表したのが123であり、回動アーム３が
回動中心１１４を中心に回動する事によって、対物レン
ズ１０の中心である照射部分がRIDからRODの間を対物レ
ンズの軌跡１２３上をトラック溝を横断しつつ移動す
る。

【００１９】光ディスク回転中心１１３ｂから距離ｒだ
け離れた軌跡１２３上でのトラック溝の接線１２４と回
動アーム３の方向（ここで回動アーム３の方向は回動中
心１１４と対物レンズ１０を結ぶ線の方向と定義する）
のなす角Δαは、以下のようにして表す事が出来る。

【００２０】初めにΔα=0となる条件を示す。図６中の
対物レンズ１０の位置はトラック溝と回動アーム３の方
向が平行になる位置を示している。その位置の光ディス
ク回転中心１１３ｂからの距離をｒ0とし、回動アーム
３の回動中心１１４と光ディスク回転中心１１３ｂを結
ぶ直線とのなす角をφとすると、次式

【数１】 に示す関係となり、Δα=0である。回動アーム３が任意
の角度Δφだけ回動した時の対物レンズ１０の位置を１
０aで表し、その位置の光ディスク回転中心１１３ｂか
らの距離をｒとして、Δαとｒの関係を調べると、次式

【数２】 の様な関係になっている。

【００２１】例えば、d＝60mm、D=75mm、RID=30mm、ROD
=60mmの時、ｒ0=45mm、φ=36.8699deg、となる。任意の
ｒに対するΔαは図７のグラフに示す通りとなる。

【００２２】トラック溝の方向と垂直の方向にトラック
溝による回折光が発生する為、Δαは回動アーム３に対
するトラック溝からの回折光の方向の変化でもある。図
８にディスク位置検出系のブロック図を示す。検出信号
をλESとする。図８は、ここでは、初期値としΔα=0の
位置とする。光ディスク２の内周１１３ｃの時の検出セ
ンサー２５上での回折光を含んだスポットを図９に示
す。なお、図８、図９に示すように、センサー２５は田
の字型に４分割（ディスク中央付近でのトラック溝での
回折光をセンサー上に投影したときの回折方向に垂直・
水平な方向に分割）されたセンサーを用い、対角線上に
位置する２つの検出部の検出信号の和（AA+CC）、（BB+
DD）をそれぞれ求め、次にその差｛（AA+CC）−（BB+D
D）｝を取ることにより、検出信号λESを求めている。
光ディスク２外周１１３ｂの時の検出センサー２４上で
の回折光を含んだスポットを図１０に示す。また、図１
１にλESの出力特性の例を示す。なお、隣接する検出部
の和（AA+DD）と（BB+CC）との差｛（BB+CC）−（AA+D
D）｝はトラッキングエラー信号として出力される。

【００２３】上述のように、半導体レーザー１８から射
出されたビームをそのままディスク２に照射すると、回
動アーム３の位置によって、偏光方向とトラック溝の方
向との位置関係が変化してしまう。このため、図１２に
示すように、1/2λ板１２５を光路中に挿入し、検出信
号λESに基づいて1/2λ板１２５を回転機構１３３を用
いて回転させることにより、トラック溝に対する入射光
束の偏光方向が一定になるようにしている。なお、この
例では、1/2λ板１２５は、複合プリズムアッセイ２１
と偏光ミラー２６との間に配置されている。

【００２４】図１３に示すように、上述の検出信号λES
はマイクロコンピュータ（以下マイコンと略す）１３１
に入力される。マイコン１３１は入力信号λESに基づい
て1/2λ板１２５の回転量を演算し、アクチュエータド
ライバ１３３を駆動制御する。アクチュエータードライ
バー１３２は、マイコン１３１からの信号に応じたドラ
イブ信号を生成し、その信号を1/2λ板回転機構１３３
に供給する。1/2λ板回転機構１３３は、アクチュエー
タードライバー１３２からの信号により1/2λ板１２５
を回転せしむる図示せぬモーターを駆動すると共に、図
示せぬエンコーダにより出力される、1/2λ板１２５の
駆動量に応じた（1/2λ板１２５の回転角変異量に応じ
た）信号をマイコン１３１にフィードバックする。マイ
コン１３１は、検出信号λES、およびエンコーダ出力信
号に応じて、エンコーダー出力信号が所望の値になるよ
うアクチュエータードライバー１３２に所定の信号を送
る。

【００２５】以上のように、検出信号λESの信号強度に
よりトラック溝からの回折光の方向角度（検出センサー
上）を推定し、その量に応じて1/2λ板１２５を所望の
分だけ回転させる。従って、トラック溝と入射ビームの
偏光方向は、回動アーム３の位置にかかわらず、常に一
定の関係とすることができる。

【００２６】

【発明の効果】上述の通り、光磁気ディスクのトラック
と交差する方向に回動する粗動用アームの先端部に設け
た対物光学系に対するレーザ光束の入射角を、偏向手段
により微調整して、微動トラッキングを行う際、粗動ア
ームの回動に起因するレーザ光束の偏光方向とトラック
溝とのなす角度を一定に保つことができ、正確にトラッ
キングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の光磁気ディスク装置の基本構成を示
す図である。

【図２】回動アームの先端部を示す図である。

【図３】浮上型光学ユニットを示す断面図である。

【図４】偏向ミラーと浮上型光学ユニットを示す平面図
である。

【図５】回動アームの側断面図である。

【図６】回動アームの移動に伴うトラック溝と偏光方向
との位置関係の変化を説明する図である。

【図７】任意のｒに対するΔαのグラフである。

【図８】ディスク位置検出系のブロック図である。

【図９】光ディスク２の内周113Cの時の検出センサー２
５上での回折光を含んだスポットを示す図である。

【図１０】光ディスク２外周１１３ｂの時の検出センサ
ー２４上での回折光を含んだスポットを示す図である。

【図１１】検出信号λESの出力特性の例を示す図であ
る。

【図１２】1/2λ板が配置された光学系を示す図であ
る。

【図１３】1/2λ板を駆動する駆動機構の制御を説明す
るブロック図である。

【符号の説明】

２ 光ディスク ３ 回動アーム ６ 浮上型光学ユニット ８ フレクシャー ２６ 偏向ミラー ２９ 第１のリレーレンズ ３０ 第２のリレーレンズ（イメージングレン
ズ） １２５ 1/2λ板 １３３ 駆動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠崎 新平 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラック溝を有する光磁気ディスクのト
   ラックと交差する方向にアームを回動させてトラッキン
   グを行うウィンチェスタ方式の光情報記録再生装置にお
   いて、前記光磁気ディスクから戻ってくる回折光束を分
   離検出するセンサを田の字型の４分割センサを用いると
   共に、この４分割センサの各対角線上に位置する２つの
   検出部の出力の各和の差から、前記アーム先端の対物光
   学系の中心と前記アームの回動中心とを結ぶ線分と前記
   光磁気ディスクのトラックの接線とのなす角度を検出
   し、この検出値に基づいて前記対物光学系から前記光磁
   気ディスクへ出射される所定の偏光状態のレーザ光束を
   その光軸回りに回転させて、前記レーザ光束の偏光方向
   と前記トラック溝とのなす角度を略一定にすることを特
   徴とする光情報記録再生装置におけるトラッキング方
   法。
2. 【請求項２】 前記４分割センサからトラッキングエラ
   ー信号を得ることを特徴とする請求項１に記載の光情報
   記録再生装置におけるトラッキング方法。