JPS5977635A - 光学ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）発明の技術分野 本発明は、光ディスク装置ｔ□二係り、とくに光ノー゛
イスクに対する情報の書込／再生を行うための光学ヘッ
ドに関する。

（ｂ）技術の背景 近時、情報の高密度、高品質の記録方式として光ディス
クを用いるデジタル記録装置が開発されつつある。

この方式は、樹脂等から成る円盤表面に形成された直径
約１μｍ程度の、窪みあるいは周囲と反射率の異なる光
学的パターン、から成る光学的ビット状信号列を利用す
るものであるが、この光学的ビット状信号列は前記円盤
の半径方向に約２μｍ程度のピ・７チで同心円状または
蝮旋状に形成されており　（この１周分をトランクと称
する）、円盤（以下、光ディスクと称する）の回転にと
もなって該トラックを正確に追跡することが必要である
。

しかるに、光ディスクを回転させる機構の駆動精度は、
回転軸の偏心あるいは光デイスク自身もしくは光ディス
クを搭載するターンテーブルの非平面性にもとづく変動
等のために、高々数１００μｍ程度である。このために
、光デイスク面と前記光学的ピント状信号列の書込みも
しくは読取りを行うための光学ヘッドとの相対位置関係
は、光ディスク而に平行な方向および垂直な方向の２軸
方向に変動することが避けられない。すなわら、光学ヘ
ッドが所期の追跡トランクから、例えば数ｌＯ〜１００
１−ラック分程度外れる上程度外動と、光デイスク面一
光学ヘッド相互間の距離が該光学ヘッドに設りられてい
る集光レンズの焦点距離と大きく外れるような変動が生
ずるのである。

このような状態では正常な書込／再生動作をｔｉわせる
ことが不可能となるために、実際には、光ディスクと光
学ヘッド間におりる上記のような相対位置変動を検出し
、これに追随して前記光学ヘッドを変位させることが行
われる。

（Ｃ）従来技術と問題点 従来、光デイスク装置の光学−・ノＩとしてεＪ、第１
図および第２図に示すような構成のものが用いられてい
た。

第１図の構成は、集光レンズのみを前記光デイスク面内
でトラックに垂直な方向に変位ａＪ能としたものである
。同図において、光ディスクＨこ対し、集光レンズ２が
配置され、光ディスク１の而で反射された光は、例えば
図上の矢印で示す光路を経て反射鏡３で反射され、光デ
イテクタ−４に入射する。

この構成によれば、所期のトランクを追跡する場合に変
位する部分は集光レンズ２のみであるために、所定トラ
ンクを高速でアクセスが可能であるが、前記のように所
定トラックから外れるような位置変動が生じた場合に、
この変動に追随して集光レンズ２を光デイスク面に沿っ
てトラックに垂直な方向に変位させると、光デイテクタ
−４上で光のスポットが同図（Ｂ）に示すように動いて
しまい、このままでは正常な追随動作ができない。

すなわら、通審、この種の追随動作においては、光デイ
テクタ−４の中央部に光が入射するように光ヘッドを移
動させるようにサーボ機構が１す」＜ためで、上記の場
合には、このための別の機構および回路が十分考慮され
ていない。

また、集光レンズ２は、その入射光のけられを防ぐため
に、径の大きなものを必要とする等の欠点があった。

第２図は、集光レンズ２、光源９等を一体化して変位可
能なように構成された光学ヘットである。

この光学ヘッドにおいては、レーザーダイオード等の光
源９から出射された光は、コリメートレンズ８で平行に
され、偏光ビームスプリッタ−７で反射された後、集光
レンズ２を経て光ディスクｌに投射され、ここで反射さ
れた光が再び集光レンズ２、偏光ビームスプリッタ−７
、凸レンズ１１を経て光デイテクタ−４に入射する。

さらにこの光学ヘッドにおいては、光ディスクｌと集光
レンズ２との距離を集光レンズ２の焦点距離に等しく保
持するように該集光レンズ２を変位させるためのフォー
カス機構として、例えばボイスコイルモーター５が組込
まれている。また、図において１０は本光学ヘットを光
ディスクｌの面内においてトラックに垂直な方向へ変位
させるだめの１−フンキング機構であり、例えばボ・イ
ス−１（ルモーターを用いる。

第２図の光学ヘッドによれば、前記のような位置変動に
追随するために光学へノドを２軸力向に変位可能となる
が、光学ヘッド全体の質量が大きくなり、所定トラック
を高速でアクセスすることが困難であるという欠点があ
った。

（ｄ）発明の目的 本発明は、上記従来の欠点を解決し、光ディスクと光学
ヘソＦ間の相互位置変動に追随できる２軸度位機構を備
え、かつ所定トランクに対する高速アクセスが可能な光
学ヘッドを提供することを目的とする。

（ｅ）発明の構成 本発明は、光デイスク面上に光ビームを走査して信号の
書込／再生を行う光デイスク装置用の光学へソドにおい
て、光源からの光を光デイスク面に向りて光路変換を行
うための反射鏡と、該反射鏡から光デイスク面上に向う
光および光デイスク面で反射された光を集光するための
集光レンズと、該反射鏡および集光レンズを（、）“ｉ
”、・（１）　′Ｉ’ｉ込／１１１生に応じて２軸方向
に変位させるための２つの駆動機構のそれぞれの可動子
と、前記反射鏡および集光レンズを支持するための支持
機構のみが光学ヘットハウジングに対して相対的に変位
可能な可動部として一体化されて設けられていることを
特徴とする。

（ｆ）発明の実施例 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

以下の図面において既掲の図におりると同じものには同
一符号を付しである。

第３図は、本発明の基本概念を説明するための図であっ
て、集光レンズ２と反射鏡３はそれぞれ支持機構１３お
よび３１によって、集光レンズ２は光軸Ｌ２に平行に変
位可能なように、反射鏡３ば固定的にして、基体１００
に取り付りられている。

同図において、１２は直線移動ベアリング機構の軸で、
前記基体１００を微小な力によって矢印Ｘ方向にのみ移
動可能なように支持している。

該直線移動ヘアリング機構として好適な例は１、ｊ４輔
１２はＪ、ｔ；体１　（１（＋の責通ずしに嵌合し、か
°）ご扛（′ｉの間隙間においてベアリング用小球が自
転可能なように保持されて設けられている、例えば日本
トムソン社製のミニキュアボールヘアリングが挙げられ
る。

また、集光レンズ２を光軸し２に平行方向に変位可能と
するための支持機構１３としては、円形のゴム板または
金属薄板、あるいは同図に点線で示したような放射状に
配置された複数の湾曲した板ばねから成る部材が用いら
れ、その中心部は集光レンズ２の外周に、またその周縁
部は前記基体１００に固定されている。

第４図は、第３図に示した構成に対し、集光レンズ２を
光軸Ｌ２に平行な方向に変位させるためのフォーカス用
ボイスコイルモーターを付加的に設けた状態を示す図で
あって、同図（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｙ
方向から見た側面図である。

同図におい−Ｃは、フォーカス用ボイスコイルモーター
は集光レンズ２の下端部に固定されているｉｊＪ動子５
１（円筒状のボビンとこれに巻かれているコイルとから
成る）と、光学ヘットハウジング（図示省略）に固定さ
れている固定子５２（間に前記可動子５１を適当な距離
を隔てて嵌合させている２重円筒状の磁石）から成り、
可動子５１のコイルに集光レンズ２の所要変位量に応じ
た所定の電流を通じることによって、該可動子５１がそ
の中心軸に沿って移動し、その結果、集光レンズ２かそ
の光軸Ｌ２力向に変位されるのである。

また、同図（Ｂ）において、紙面に垂直な方向から反射
鏡３に入射した光は、ここで反射され集光レンズ２の光
軸Ｌ２に沿って進む。

また、同図の構成によれば、基体１００はフォーカス用
ボイスコイルモーターの前記可動子５１と固定子５２間
の間隔の大きさ内で、前記軸１２上を移動することがで
き（これにともなって、可動子５Ｉも同様に移動でき）
、この範囲内で集光レンス２が光デイスク面内でトラン
クに垂直な方向に変位できる。

第５図は、第４図に示したとは異なる形状のフォーカス
用ボイスコイルモーターを設りた例を小才図であって、
同図（Ａ）は斜視図、（１３）は（Ａ）を矢印Ｙ方向か
ら見た側面図である。

同図においては、２つのフォーカス用ボイスコイルモー
ター、すなわち可動子５１１および固定子５２１から成
るボイスコイルモーターと可動子５１２および固定子５
２２から成るボイスコイルモーターを用い、これら２つ
のフォーカス用ボイスコイルモーターは、これらの間に
反射鏡３を設置可能なように離して設けられている。

同図の構成によれば、反射鏡３は集光レンズ２と、より
近接して設けることができ、光学ヘッドの厚さく実質的
に集光レンズ２の上端面と固定子５２１および５２２の
下面で決る）を小さくすることができる。

また、同図から明らかなように、ボイスコイルモーター
の可動子５１１および５１２と固定子５２１および５２
２はその駆動方向に垂直な断面における形状が必ずしも
円形である必要はなく、例えば前記軸１２に平行な方向
に長辺が向いている長方形とすることができる。

上記のような長方形の断面形状を有するボイスコイルモ
ーターにおいては、０：ｊ記断面の短辺部における可動
子と固定子間の距離を大きくしても、ボイスコイルモー
ターの駆動力はほとんど低下せず、その結果、基体１０
０の変位量に対するボイスコイルモーターの構造上の制
限を実質的に除くことができる。

また、上記のようなボイスコイルモーターにおいては、
長辺部における可動子と固定子との間隔をできるだけ小
さくすることによって、ボイスコイルモーターの駆動能
率を前記断面形状が円形の場合のものよりも大きくする
ことが可能であり、必要に応じて前記断面形状がさらに
偏平な長方形のボイスコイルモーターとし、これを２つ
以上設けることによって、駆動力をさらに大きくするこ
とも可能である。

一方、 第６図は、本発明の光学ヘットにおける第５図に示した
構成から成る可動部を、その他の機構とともに、光学ヘ
ッドハウジングに設置した薄型の光学ヘッドの構成例を
示す図であって、（Ａ）は光学系を中心とした平面図、
（Ｂ）は該可動部を前記軸１２に沿って変位させるため
の駆動機構としてのトラッキング用ボイスコイルモータ
ーを取り付けた図、（Ｃ）は（Ｂ）における２−２断面
図である。

同図（Ａ）および（Ｂ）において、レーザーダイオード
等の光源９から出射された光は、コリメートレンズ８を
経て真円補正レンズ１６に入射し、ここでその断面がほ
ぼ円形になるように整形された後、偏光ビームスプリッ
タ−７、１／４波長板６を経て反射鏡３（同図（Ｃ）参
照）に入射し、ここで集光レンズ２の光軸方向に偏向さ
れ、ディスク面（図示省略）上に焦点を結ぶように投射
される。

ここで、前記ビット状信号の書込みは、例えば上記光源
９をオンーオフ変稠して行われ、一方、再生の場合は、
上記のようにして投射された光がディスク面上に記録さ
れているビット状信号列に応じて強弱が変調されて反射
され、これが集光レンズ２により集光された後、反射ｕ
１３（同図（Ｃ）参照）、　１／４波長板６を経て偏光
ビームスブリソダー７に入射し、ここで図上を左方へ偏
向され、光デイテクタ−１４に入射する。

該光デイテクタ−１４は４分割されており、上記のよう
にして入射する光ビームは、その拡がりの範囲内でこれ
らの光ディテクターに跨って入射する。

ここで、それぞれの光ディテクターに対する入射光量が
一定の比率、一般には同一、になるよ・）にトランキン
グ用ボイスコイルモーター１７によって基体１００を軸
１２に沿って変位させるとともに、フォーカス用ボイス
コイルモーター５　（同図（Ｃ）参照）によって集光レ
ンズ２をその光軸に沿って変位させる。

このようにして、集光レンズ２は光デイスク面上のトラ
ックに當に正対させられると同時に、光デイスク面との
距離を一定値（集光レンズ２の焦点距離に等しく）保た
れる。

上記のようにして、光ディスクおよび光学ヘッドのそれ
ぞれの駆動系の位置変動に起因する両者間の相対位置誤
差に対する補正が行われると同時に、情報信号の再生が
行われるのである。

上記のようにして実行可能な基体１００の変位量以上に
光学ヘッドを変位させる必要がある場合、例えば多数の
トランクを飛び越して離れたトランクの読取りを行う場
合等、においては、基体１００の変位量が光学ヘッドハ
ウジングに対して限界値に近いか、あるいは限界値に達
したことを検出し、これによって光学ヘッド全体の変位
起動を行うのが装置の制御を容易にする点で有利である
。

このために、第６図（Ｃ）に示すように、例えばトラン
キング用ボイスコイルモーター１７の可動子１７１と一
体となって変位可能なマスク１８を設ける。該マスク１
８には小孔１８１が設けられており、基体１００が所定
の変位量に達した時にのみこの小孔１８１を通過するよ
うにされた光を検出することによって、上記変位限界を
知ることができる。

このような目的でマスクＩ８に投射する光を得るための
方法としては、例えば第６図（Ａ）において、光源９を
その出射光の偏光面が偏光ビームスブリック−７のそれ
と僅かに傾くようにし設置し、これによって偏光ビーム
スプリンター７に入射する光の一部を前記マスク１８に
投射し、小孔１８１から光デイテクタ−１５に入射させ
る方法によってもよいし、または別に光源を設けてもよ
い。

いずれの場合においても、第７図に示すように光デイテ
クタ−１５を２分割しておき、偏光ビームスプリンター
７を出てマスク１８上の小孔１８１を通過した光が光デ
イテクタ−Ｉ５のいずれかの半分にのみ入射した時に、
前記変位限界とする方式を採れば高い検出精度を得るこ
とができる。

また、第８図に示すように別の光源２２を設け、２分割
された光デイテクタ−１５のそれぞれに入射する光量比
が一定値に達した時に、前記変位限界とする方式、また
、第９図に示すように一方が光学ヘットハウジング２１
に、他方がトラッキング用ボイスコイルモーター１７の
可動子１７１に固定されている可撓性板ばね１９に歪ゲ
ージ２０を貼り付り、ｉｉＩ記茫体１００の変位にとも
なうｉｉＪ撓性仮ばね１９の変形にもとづく歪ゲージ２
０の出力変化を検出する方式も可能である。

また、第６図（Ｃ）から明らかなように、トラッキング
用ボイスコイルモーター１７は光学へ・ノドハウジング
２１内において光路（破線矢印Ｌ）を妨げないようにし
て設けることができ、その結果、光学ヘッド全体の厚さ
を小さくすることを可能としている。

（ｇ）発明の効果 本発明によれば、高速アクセスが可能な、力１つ薄型の
光学ヘッドを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の光学へ・ノドの）既要を示
す図、第３図から第９図は本発明の実ｈ’ｍ　ｆＰＩを
示す図である。 図において、■は光ディスク、２は集光レンズ、３は反
射鏡、４と１４および１５は光デイテクタ−，５ばフォ
ーカス用ボイスコイルモーター、６番よ１／４波長板、
７は偏光ビームスプ肝ツタ−１８４まコリメートレンズ
、９は光源、１０および１７４よ１−ラッキング用のボ
イスコイルモーター、１１Ｌよ凸レンズ、１２は軸、１
３は支持機構、１６は真円補正レンズ、１８はマスク、
１９は可撓性板ばね、２０は歪ゲージ、２１は光学ヘッ
ドハウジング、２２は光源、５１と５１１と５１２およ
び１７１は可動子、５２と５２１および５２２は固定子
、１００は基体、１８１は小孔である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光デイスク面上に光ビームを走査して信号の書込
   ／再生を行う光デイスク装置用の光学ヘッドにおいて、
   光源からの光を光デイスク面に向けて光路変換を行うた
   めの反射鏡と、該反射鏡から光デイスク面上に向かう光
   および光デイスク面で反射された光を集光するための集
   光レンズと、該反射鏡および集光レンズを信号の１込／
   再生に応じて２軸方向′に変位させるための２つの駆動
   機構のそれぞれの可動子と、前記反射鏡および集光レン
   ズを支持するための支持機構のみが光学ヘットハウジン
   グに対して相対的に変位可能な可動部として一体化され
   て設けられていることを特徴とする光学ヘット。 （２、特許請求の範囲第１項記載の光学ヘッドにおいて
   、該可動部は直線移動ベアリングによって支持されてい
   ることを特徴とする光学ヘッド。 （３）特許請求の範囲第１項記載の光学へノドにおいて
   、光学ヘッドハウジングに対する該可動部の相対的変位
   限界を検出するための位置検出機構が設けられているこ
   とを特徴とする光学ヘット。 （４）特許請求の範囲第１項記載の光学ヘットにおいて
   、集光レンズを光デイスク面に垂直な方向へ変位させる
   ための駆動機構としては、その可動子が固定子に対し、
   駆動方向と垂直な方向に変位可能なような間隙を設けら
   れたボイスコイルモーターを使用することを特徴とする
   光学ヘット。 （５）特許請求の範囲第４項記載の光学ヘノ１において
   、光デイスク面に垂直な方向への集光レンズの変位は、
   複数のボイス：Ｊイルモーターによって行われることを
   特徴とする光学へノド。