JPS61284836A - 光ヘツド - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はヘッドの可動部の軽量化および小型化を図って
アクセスタイムを早めると共に光学パラメータの設定に
よってアクセス制御の容易化および精度向上を図った光
ヘッドに関する。

〔従来技術〕

従来の光ヘッドとして、例えば、後藤顕成著、オーム社
「オプトエレクトロニクス入門」１８７頁に記載の第９
図に示すものがある。この光ヘッドは、レーザ光源ｌよ
りのレーザビーム２を収束して光デイスク盤３へ微小ス
ボ・７トに絞り込んで記録又は再生を行うようになって
いる。光へラド４は、光ビーム収束レンズ４１と、該レ
ンズ４１よりの光ビームをディスク盤３方向へ反射させ
るミラー４２と、該ミラー４２よりの光ビームを光デイ
スク盤３に結像させる対物レンズ４３と、該対物レンズ
４３を盤３の撓み（面振れ）に応じて前後進させて自動
的に焦点合せをする自動焦点調整機構４４より構成され
る。光ヘッド４は、ヘッド送り歯車５に噛合してその長
手方向（図示矢印方向）へ軸６の回転により移動するこ
とができ、光デイスク盤３の規定のトラック位置へ順次
移動する。

以上の構成において、レーザ光源１よりの光ビーム２は
、光ヘツド３内を経由して光デイスク盤３へ光ビームを
絞り込み、回転する光デイスク盤３のトラックの円周方
向へ順次書き込み又は読み出しを行う。１つのトラック
の走査が終了するとヘッド送り歯車５が回転し、１トラ
ック分内側（又は外側）へ光へラド４を移動させ、その
トラックでの走査を行う。以上の操作が所望のトランク
まで繰返し実行される。尚、光ヘッド４による走査の過
程で、光デイスク盤３の上下動（数１０μｍ〜１００μ
ｍ程度）に対し、対物レンズ４３の端面と記録面の間の
光学的距離を一定に保つために自動焦点調整機構４４が
作動する。この間隔変動の検出には、楕円率検出法（非
点収差法）、ビーム偏心法、ウォーブリング法等が用い
られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の光ヘッドにあっては、自動焦点調整機構
が対物レンズと一体化され、更にはトラックサーボアク
チュエータ、各種のアクセスエラー検出器等も光学へラ
ド内に設けられているため、ヘッドの自重が重くなって
移動機構に負担をかけ、アクセスタイムが磁気ディ、ス
フより１桁程度長く（約１００ｍ５ｅｃ以上）なる不都
合があった。また、ヘッドに種々のものが設けられてい
るために小型化、シンプル化を図ることができない不具
合もあった。

かかる不具合を解消すべく、光ヘッドのシークの為の移
動部を光アイ　（ミラーと対物レンズ及びこれらを収容
する筐体）のみとして軽量化および小型化を図り、且つ
、アクセスサーボアクチェエータの一部または全部を可
動部から分離したものを、特願昭６０−２２４７８号で
提案した。

この提案された光ヘッドによれば、シークによる外乱振
動を無くし、アクセスタイムを早めることができると共
に、光ヘッドのシンプル化、モジュール化及びプラグイ
ン化を可能にすることができる。

しかし、この提案においては、光学系の各パラメータを
充分に検討するまでには至っていない。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は上記
に鑑みてなされたものであり、ヘッド移動部の軽量化及
び小型化に加え、フォーカスサーボ制御を容易かつ高精
度に行えるようにするため、光メモリ媒体の面振れに応
じて、光源からの光ビームを集光拡散する集光拡散用凸
レンズを光軸方向に移動させ、この移動に基づいて前記
集光拡散用凸レンズの焦点を光軸方向に移動させること
により、光メモリ媒体に対向する対物レンズの光ビーム
の絞り制御を行うようにした光ヘッドを提供するもので
ある。

特に、以下の実施例では、前記対物レンズは、前記集光
拡散用凸レンズの前記焦点の移動に基づいて変化する該
焦点と前記対物レンズ間の距離の第１の変化量ｄａと、
前記光メモリ媒体の面振れに基づいて変化する前記対物
レンズと前記光メモリ媒体間の距離の第２の変化［ｄｂ
の比ｄ　ｂ／ｄａを所定の値の範囲に設定、前記第１の
変化量ｄａを所定の値以下に抑え、かつ、前記光メモリ
媒体上に絞られる前記光ビームを所定のビーム径にする
ＮＡに対応した値の焦点距離ｆを有するものが使用され
る。

〔実施例〕

以下、本発明による光ヘッドを詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示し、光メモリ装置等の筐
体に固定される基台１１と、該基台１１内に実装され、
ヘッドの移動部を光メディア（本実施例では光ディスク
１０）のトレース方向（光ディスク１０の半径方向）へ
移動させる移動機構１２と、基台１１上に固定設置され
てレーザビームを発生するレーザ光源１３と、該光源１
３の後段に設置されて光ディスク１０での反射光に基づ
いてアクセスエラーを検出するアクセスエラージェネレ
ータ１４と、該アクセスエラージェネレータ１４の後段
に設置されて該ジェネレータ１４よりのエラー検出信号
をフィードバック信号として、そのフィードバック量に
応じて内蔵されるズーム機構（対物レンズ（凸レンズ）
１８と対を成した焦点調整レンズをリニアモータを駆動
源とするレンズ繰出機構により自動的に記録面へ焦点合
せをする機構を備えて成る）を作動させるアクセスサー
ボアクチュエータ１５と、アクセスエラージェネレータ
１４及びアクセスサーボアクチュエータ１５を介して到
達するレーザ光源１３よりの光ビームを光ディスクＩＯ
の記録へ微小なスポットとして結像させると共に移動機
構１２の先端部に固定設置されるヘッド移動部としての
光アイ１６より構成される。光アイ１６は、アクセスサ
ーボアクチュエータ１５よりの光ビームを光ディスク１
０の記録面方向へ反射させるミラー１７と、該ミラー１
７によって反射した光ビームを光ディスク１０の記録面
へ結像させる対物レンズ１８より構成される。

以上の構成において、レーザ光源１３を出射した光ビー
ムはアクセスエラージェネレータ１４及びアクセスサー
ボアクチュエータ１５の各々を経由して光アイ１６に入
射する。光アイ１６に入射した光ビームはミラー１７で
反射したのちに対物レンズ１８を通過し、該対物レンズ
１８によって記録面へ微小スポットに結像される。光デ
ィスクＩＯによって反射した光は、光アイ１６を経由し
てアクセスエラージェネレータ１４へ到達し、ここでア
クセスエラー信号及び情報信号等が取り出される。アク
セスエラー信号はアクセスサーボアクチュエータ１５ヘ
フイードバソクされ、そのフィードハック量が最小に変
化するようにアクチュエータ１５内のズーム機構を調整
する。このとき、光アイ１６は静止したままにある。対
象のトラックのアクセスが終了すると、移動機構１２に
設けら′す、たりニアモータを駆動して指定のトラック
へ光アイ１６を移動させる。

第２図は第１図における構成の詳細を示し、アクセスサ
ーボアクチュエータ１５は、レーザ光源１３よりのレー
ザビームを光アイ１６側へ拡散する凸レンズ１５ａと、
アクセスエラージェネレータ１４よりの検出信号に基づ
いて凸レンズ１５ａを光軸方向に移動させて焦点位置を
調整するドライブ機構１５ｂより構成される。

また、アクセスエラージェネレータ１４は、凸レンズ１
５ａよりのビームを光アイ１６へ通過させると共に、光
ディスク１０での反射光を光アイ１６を介して受光する
と共に所定方向へ反射させるハーフミラ−１４ａと、該
ハーフミラ−１４ａよりの光の約１７２を遮光（１００
％遮光ではない）するマスク板１４ｂと、ハーフミラ−
１４ａよりの反射光の内の遮光しなかった光を受光し、
その受光量に応じた電気信号を出力する受光素子１４ｃ
と、マスク板１４ｂを介して得られる光を受光し、その
受光量に応じた電気信号を出力する受光素子１４ｄより
構成される。

更に、移動機構１２は、光アイ１６を一端に固定設置す
ると共にデータ端が中空にされ、その外周部にコイル１
２ｂが巻回された移動体１２ａと、該移動体１２ａの中
空部に中心コアが内挿されると共にコイル１２ｂに対向
して外側コアが外嵌される固定、子１２Ｃより構成され
る。これはりニアモータのメカニズムそのものである。

以上の構成において、レーザ光ａ１３よりのレーザビー
ムは、ハーフミラ−１４ａを通過して凸レンズ１５ａに
到達する。凸レンズ１５ａは第３図に示すように、焦点
距離ｆ１を有してその焦点Ｆを介して集光、拡散する。

第３図中、ａは焦点Ｆと対物レンズ１８の距離を示す（
途中にミラー１７が介在し、光路は直角に曲げられてい
るが、第３図ではこれを省略し展開して示している）。

一方、対物レンズ１８は結像路Ｒｂをもって凸レンズ１
５ａより与えられるレーザビームを光ディスク１０の表
面に集光させている。このとき、光ディスク１０の面振
れ（厚み方向への振動あるいはうねり）に対応して凸レ
ンズ１５ａがドラ・１°ゾ機構１５ｂによって光軸方向
の前方または後方に移動される。

第３図において、レンズの近似公式から、次式の関係が
成立する（但し、ｆは対物レンズ１８の焦点距離である
）。

ａ　　　　　　　ｂ　　　　　　　ｆ 更に、第（１）式から、次式が導かれる。

この第（２）式の関係がグラフ化したのが第４図である
。図より明らかなように、距離ａが２ｒ以下にあると距
離すの変動幅に対して距離ａのそれが微小になってａの
光軸方向の位置制御が難しくなる。

一方面振れ許容量Ｖが第４図に示した位置になるように
対物レンズ１日の焦点距離ｆを選択すると、ｂの変動量
Δｂに対してａの変動幅Δａを大きくとることができる
ため、凸レンズ１５ａの移動制御が容易となり、フォー
カスサーボ制御の精度を向上させることができる。しか
し、Δａが大きくなるほどアクセスサーボアクチュエー
タ１５が大型化することになるので、ｂの変動値を許容
できる範囲でΔａはできるだけ小さいことが望ましい。

ここで、第（２）式を第（３）式または第（４）式で表
すことができる。

第（３）式において、ａ、ｂ、ｆの各パラメータを選択
する条件は次の如くとなる。

（イ）ｄｂが面振れ許容量Ｖに対し、Ｉｄｂ１≦Ｖを満
足すること、 （ｏ）　　ｆが要求する光ビームスポット径を達成する
に必要なＮ、　Ａ　（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔ
ｕｒｅ）に対応する値に選定されること、 （ハ）前記（イ）及び（０）を満足すると同時に、ｄａ
をできうる限り小さく、すること。

このような条件を満足させることにより、対物レンズ１
８の結像点を光メモリの面振れに対応して応答性良く移
動させることができると共に、凸レンズ１５ａによる距
離ａを許容できる範囲で大きくとれるため、光ヘッドの
小型化と凸レンズ１５ａのサーボ制御性の向上の両立化
を図ることができる。

ここで説明を第２図に戻すと、凸レンズ１５ａを通過し
た光ビームは、光アイ１６のミラー１７に到達し、この
ミラー１７で反射したビームは対物レンズ１８によって
光ディスク１０の記録面へ結像される。

この記録面での反射ビ゛−ムは、光アイ１６を介して入
射側へ戻され、レンズ１５ａを通過してハーフミラ−１
４ａに達し、ハーフミラ−１４ａによって反射したのち
一部は直接に受光素子１４ｃへ入射し、他の反射ビーム
はマスク仮１４ｂを介して受光素子１４ｄに入射する。

受光素子１４ｃと１４ｄの受光光量比と焦点距離ｆの関
係は予め知られており、その受光光量比のずれ値をドラ
イブ機構１５ｂにフィードバックし、ｒが適正値になる
ように凸レンズ１５ａの１／ａを該レンズ１５ａを移動
させることによって調整する。

一方、光ディスク１０のトラックのアクセスが終了する
ごとに（この検出はアクセスエラージェネレータ１４に
含まれるトラック信号検出部（図示せず）によって行わ
れる）移動機構１２のコイル１２ｂへ通電（通電方向に
より移動部体１２ａの移動方向を任意に選択できる）を
行うことにより、その通電時間及び通電量に応じて移動
体１２ａは光アイ１６を隣接のトラック位置へ移動させ
る。

なお、以上の説明では光ディスクのみを扱ったが、この
ほか、光カード、光テープ、光ドラム等の光メモリに適
用可能である。

また、アクセスエラージェネレータ１４としては、フォ
ーカスエラー、トランクエラー、スキュエラー、ジッタ
ー、情報信号等の内の少なくとも１つを含むと共に、ア
クセスサーボアクチュエータはフォーカスサーボ、トラ
ックサーボ、スキューサーボ、ジッターサーボの内の１
つ或いは複数を含むものである。前記実施例においては
、説明の便宜上からフォーカスサーボのみを示したもの
である。

発明者らは、第５図に示す構成に従って、下記の条件に
より光カードについて実施したところ、後述の如き良好
な結果が得られた。

レーザー光源：　Ｌ　Ｄ　（８３００人）書き込み１０
ｍ　Ｗ読み出し２ｍＷ ハーフミラー：　ＰＢＳとＺλ板 スキャニングスピード：１ｍ／ｓｅｃ フォーカスエラージェネレータ方式 ：（１）マスキング方式 ：（２）シリンドリカルレンズ 以上の条件により、光カード２０のトラックはシータ方
向と垂直な方向に走り、フォーカシングはフォーカスア
クチュエータにより行うと共に、トラッキングはシーク
機構により行った。

また、ａ、ｂ、ｆのパラメータは、ｄ　ｂ　／　ｄ　ａ
＝０．１に設定、且つ　ａ　＝１８Ｏｎ＋とじ、ｆ＝５
に設定した。この結果、ｂ＝５．１４となり、±１龍の
面振れ量に対し、ｄａ＝±１０　＋ｕのフォーカスアク
チュエータストロークとなった。

以上において、面振れ量■が約±１鶴に対し、十分な応
答を示し、リード、ライトが確実に行われることが確認
された。また光アイとアクチュエータを分離することに
より、装置容積を約４０％減することができ、小型化が
可能となった。

第６図は第５図の構成の変形例を示し、アクセスエラー
ジェネレータ１４とアクセスサーボアクチュエータ１５
の位置を入れ換えたものである。本実施例によれば、ト
ラックアクセスによるフォーカスエラー信号を一定化さ
せうる利点がある。尚、各パラメータの選定法は前述と
同一である。

第７図及び第８図は光デイスクシステムに対し実施した
原理的構成および具体的構成を示し、第５図及び第２図
と同一の部分は同一の引用数字で示したので重複する説
明は省略するが、アクセスエラージェネレータ１４とア
クセスサーボアクチュエータ１５の間に直角方向に光ビ
ームを曲げるミラー２１を設けると共に、アクセスエラ
ージェネレータ１４とレーザ光源１３との間にビーム整
形器２２を設けるようにしたものである。。また、諸条
件は下記の如くとした。

レーザー光源：　Ｌ　Ｄ　（８３００Ａ）ハーフミラー
：ＰＢＳとλ／４板 ビーム整形器ニブリズムカプラー フォーカスエラージェネレータ方式 ％式％ 光ディスク　：ＤＲＡＷタイプ（非晶質Ｔ、金合金光磁
気ディスク（ＴｂＦ−） ディスク回転数：　１８００ｒ　ｐ　ｍリニアモータス
ピード：３ｍ／ｓｅｃ この結果、シークタイムの最高は２７ｍ５ｅｃで平均１
７ｍ５ｅｃ　、フォーカスサーボゲインは６０　ｄ　Ｂ
以上、Ｓ／Ｎは６０ｄＢ（アモルファスＴ、合金）とい
う好結果が得られた。尚、各パラメータ（ａ、ｂ。

ｒ）の選定は前述と同一にした。

〔発明の効果〕 以上説明した通り、本発明の光ヘッドによれば、ヘッド
の移動部にはミラーと対物レンズのみを設け、サーボア
クチュエータ内のレンズのみを移動させるようにすると
共に、該アクチュエータ内のレンズ及び光アイの対物レ
ンズの結像距離の移動量及び該対物レンズの焦点距離の
各々が最適になるように選定したため、ヘッドの可動部
の重量を軽減し、且つフォーカスサーボ制御を確実かつ
容易にしアクセスタイムを早めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図は第１
図の実施例の詳細を示す構成図、第３図は第２図の実施
例の光学計算説明図、第４図はレンズの近似公式におけ
るパラメータ特性図、第５図及び第６図は本発明を光カ
ードシステムに適用した場合の一実施例および変形例を
示す概略構成図、第７図及び第８図は本発明を光デイス
クシステムに適用した実施例の概略構成図及び詳細構成
図、第９図は従来の光ヘッドを示す説明図である。 符号の説明 １ｏ−−−−光ディスク、　　１１−−−一基台、１２
−−−−−−−・駆動機構、　　　１３−−−−−−　
レーザ光源、１４−一一−−−アクセスエラージェネレ
ータ、１５−−−−アクセスサーボアクチュエータ、１
５　ａ　−・−−−−Ｌ／　７　：°、、　　　　　１
５　ｂ−−−−−ドライブ機構、１６−−−−−光アイ
、　　　　　　１７−−−−−−−ミラー、１８−一一
−一対物レンズ。 第５図 第７図 第８図 第９図 ど　　　　　ロ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光メモリ媒体に光ビームを照射して該光メモリ媒
   体をアクセスする光ヘッドにおいて、 光源からの光ビームを焦点に集光し、該焦点から拡散す
   る集光拡散用凸レンズと、 前記焦点から拡散した光ビームを前記光メモリ媒体上に
   絞って前記光メモリ媒体をアクセスする対物レンズと、 前記光メモリ媒体の面振れに応じて前記集光拡散用凸レ
   ンズを光軸方向に移動させ、この移動に基づいて前記焦
   点を前記光軸方向に移動させることにより前記対物レン
   ズの前記光ビームの絞り制御を行う制御部を設けたこと
   を特徴とする光ヘッド。
2. （２）前記対物レンズが、前記集光拡散用凸レンズの前
   記焦点の移動に基づいて変化する該焦点と前記対物レン
   ズ間の距離の第１の変化量ｄａと、前記光メモリ媒体の
   面振れに基づいて変化する前記対物レンズと前記光メモ
   リ媒体間の距離の第２の変化量ｄｂの比ｄｂ／ｄａを所
   定の値の範囲に設定し、前記第１の変化量ｄａを所定の
   値以下に抑え、かつ、前記光メモリ媒体上に絞られる前
   記光ビームを所定のビーム径にするＮＡに対応した値の
   焦点距離ｆを有する構成の特許請求の範囲第１項記載の
   光ヘッド。