JPS62173642A - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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JPS62173642A
JPS62173642A JP61187962A JP18796286A JPS62173642A JP S62173642 A JPS62173642 A JP S62173642A JP 61187962 A JP61187962 A JP 61187962A JP 18796286 A JP18796286 A JP 18796286A JP S62173642 A JPS62173642 A JP S62173642A
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coil
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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

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】 本発明は対物レンズと、該対物レンズの位置を検出する
並進位置及び角位置検出システムと、該並進位置及び角
位置検出装置により供給される電気誤差信号に応答して
前記対物レンズの位置を情報記録担体に対し補正する電
磁駆動装置とを具え、該駆動装置は軸方向の両端が磁極
を形成する軸方向に磁化された円筒状の磁石体を具える
可動対物レンズホルダと、該磁石体の磁界内に、磁石体
の円周方向に見て互に隣接するよう配置すると共に磁石
体と空隙を介して共働するよう配置した少なくとも３組
のセグメントコイルとを具えており、光ビームを制御し
て情報記録担体の走査すべき表面の記録トラックに指向
させる光走査装置に関するものである。
斯る光走査装置は特願昭５８−１６９４８６号（特開昭
５９−７２６５８号公報）から既知である。この既知の
走査装置では、対物レンズは軸方向の両端が磁極を形成
する軸方向に磁化された可動永久磁石スリーブ内にマウ
ントされる。固定セグメントコイルは互に且つ前記永久
磁石スリーブと同軸の２個のコイル区分から成る円弧状
の平坦コイルとして構成され、セグメントコイルの付勢
時に個々のコイル区分を流れる電流は互に反対方向にさ
れる。この既知のセグメントコイルの構成配置によれば
直交３次元座標系の３つの座標軸方向に３つの力を発生
させることができると共に２つの座標軸を中心とする２
つのトルクを発生することができる。
原理的には上述の既知の走査装置の駆動装置により所望
の対物レンズ運動の全てを実現することができる。これ
ら運動は、光ビームをフォーカシングして回転光ディス
クの情報面に光スポットを形成するための対物レンズの
光軸に平行な方向の軸方向運動と、互に直交する２方向
の並進運動と、互に直交すると共に光軸に直交する２軸
を中心とする回転運動とを含んでいる。この並進運動と
回転運動は光スポットの半径方向及び接線方向のトラッ
キングに使用され、回転運動はディスクの傾斜の補正に
使用することもできる。
前記並進位置及び回転位置検出システムによりセグメン
トコイルを、走査装置の動作中対物レンズがセグメント
コイルの組により形成される空間内に正しい回転及び並
進位置に浮動保持されるように制御する必要がある。斯
るシステムは例えば米国特許第４４２５０４３号明細書
から既知であり、特願昭６１−１３２８９７号にも開示
されている。
並進位置及び回転位置検出システムにより供給される個
々の検出信号は電子回路で処理され対物レンズの並進及
び回転運動に対する誤差信号が形成される。
これらの誤差信号は走査装置内の駆動装置のセグメント
コイルを付勢するのに使用される制御信号に変換される
。この目的のために各セグメントコイルは当該セグメン
トコイルのための信号を適度に増幅する各別の増幅器に
電気的に結合される。
こうして走査装置の動作中対物レンズが走査装置内の正
しい並進位置及び回転位置を占めるようにしている。
しかし、既知の駆動装置は、種々のセグメントコイルと
永久磁石スリーブとの間で作用する種々の磁力が対物レ
ンズの軸方向移動の関数として変化し、対物レンズがコ
イル間のその中心位置から軸方向に少し移動した位置で
対物レンズを所要の光ビームのフォーカシングと所要の
光スポットのトラッキングが得られるように適切に移動
させることができな（なってしまうという欠点を有する
。
かなり大きな軸方向間隔を有するセグメントコイルの組
を使用すれば対物レンズをその光軸に沿ってかなりの距
離に亘って移動させることができるが、この場合には前
記性の運動を発生する能力が急激に低下してその中心位
置から小距離の位置において最早対物レンズを適切に駆
動して光スポットの正しいトラッキングを得ることがで
きなくなる。
本発明の目的は頭書に記載したタイプの光走査装置を、
適当な数のセグメントコイルを使用し、これらセグメン
トコイルを適切に配置し、且つこれらセグメントコイル
を互に電気的に結合してフォーカシングに必要な磁力及
びトラッキングに必要な磁力が、対物レンズがかなり大
きな軸方向距離に亘って移動しても一定に又は少なくと
も略々一定に維持されるように改善することにある。
この目的のために、本発明光走査装置は、各セグメント
コイルの組は前記磁石体の各軸方向端の近くの磁界内に
略々位置する２個の周辺コイルと、該周辺コイル間に位
置する少なくとも１個の中心コイルとを具え、且つ各セ
グメントコイルの組は２個の増幅器のみを介してマトリ
ックス回路に電気的に接続したことを特徴とする。
上述の本発明によるコイル構成によれば各組の中心コイ
ルを付勢して対物レンズを光軸に直交する方向に移動さ
せることができると共に各組の周辺コイルを付勢して対
物レンズを光軸に沿って移動させることができる。必要
に応じ、周辺コイルを光軸に直交する軸を中心とする対
物レンズの傾動に用いることができる。このことは、光
ビームを光ディスクの情報表面上の光スポットにフォー
カシングするためには駆動装置の周辺コイルを付勢する
必要があり、光スポットの半径方向及び接線方向トラッ
キングのためには中心コイルを、場合によっては周辺コ
イルの選択的駆動と組合わせて、駆動する必要があるこ
とを意味する。
本発明走査装置は、これらコイルの付勢時にこれらコイ
ルにより磁石体に及ぼされる軸方向及び半径方向の磁力
が、光ビームを光ディスクの情報表面上に集束して集束
光ビームを維持するに十分な距離に亘る対物レンズの軸
方向移動に対し少なくとも略々一定に維持されるという
利点を有する。
更に、本発明走査装置は直線位置及び角位置検出システ
ムにより供給される誤差信号をクロスト一りを生ずるこ
となく適度に増幅してセグメントコイルを適切に駆動す
るのに必要とされる増幅器の数が使用するセグメントコ
イルの数の２７３になるという利点を有する。
本発明の好適例においては、各セグメントコイルの組の
２個の周辺コイルの一方の一端と中心コイルの一端を第
１増幅器の出力端子に電気的に接続し、他方の周辺コイ
ルの一端と中心コイルの他端を第２増幅器の出力端子に
電気的に接続し、且つ２個の周辺コイルの他端を大地に
電気的に接続する。
この実施例は、１個のマトリックス回路と各々少なくと
も３個のセグメントコイルを有する少なくとも３組のセ
グメントコイルと少なくとも６個の有限個の増幅器を使
用して対物レンズを半径方向及び接線方向のトラッキン
グのために移動させるのに全てのセグメントコイルを用
いることにより、半径方向及び接線方向の磁気駆動力が
対物レンズの比較的大きな軸方向移動距離に亘って高度
に一定に維持されるという着想に基づくものである。
製造技術の点から見て好適な実施例においては各組のセ
グメントコイルを同一巻回方向を有するものとする。
全てのセグメントコイルを同一の巻線で構成すると共に
同一の寸法にする場合には、各組の中心コイルの電気イ
ンピーダンスは各組の２個の周辺コイルの電気インピー
ダンスの半分になる。このことは、上述の構成の各組の
コイルを付勢する場合に中心コイルの電流が周辺コイル
の電流の２倍になることを意味する。これはある場合、
例えば対物レンズが中心位置にあるときに半径方向及び
接線方向に極めて大きな駆動力が必要とされる場合に好
適である。
しかし、中心コイルの長さを大きくして中心コイルと周
辺コイルのインピーダンスの差を小さくすることもでき
る。この点に関し、本発明の好適例では各組の各周辺コ
イルは互に等しいインピーダンスを有し、中心コイルは
周辺コイルのインピーダンスの２倍の一ンピーダンスを
有するものとする。この例では各組のセグメントコイル
は半径方向及び接線方向の駆動力に関し単一のコイルと
して動作する。
図面につき本発明を説明する。
第１図に示す走査装置は光源１、例えばダイオードレー
ザと、コリメータレンズ３と、対物レンズホルダ７にマ
ウントされた対物レンズ５とを具えている。対物レンズ
５とコリメータレンズ３は複数個のレンズ素子を具える
ものとすることができる。
コリメータレンズ３は光源により発生された発散読取光
ビームｂを対物レンズ５の開口を適度に満たす平行ビー
ムに変換する。対物レンズは読取光ビームを集束してデ
ィスク状記録担体１１（その一部の半径方向断面を第１
図に示しである）の情報表面の平面に、例えば１μｍの
直径の回折が制限された光スポット■を形成する。情報
は同心トラック１３又はらせんトラックを構成する準同
心トラックに形成される。この情報は中間区域と交互に
多数の光学的に読取可能な情報区域を具えるものとする
ことができる。情報表面９は記録担体の上面側に配置し
て読取光ビームが情報表面に到達する前に記録担体の透
明基板１５を横切るようにするのが好適である。更に、
情報表面は光反射性にして読取ビームが光源側に反射さ
れるようにするのが好ましい。
記録担体は走査装置に対し回転するので、情報表面で反
射された光ビームは読取るべき情報トラックの情報区域
と中間区域の列に従って時間変調される。この変調され
た光ビームを光源により発射された光ビームから分離す
るために、分離素子１７を光路内に配置する。この分離
素子は光ビームの少なくとも一部分をフォトダイオード
のような光情報検出器２１の方向に反射する界面１９を
有する半透鏡又は分離プリズム（偏向に感応するものと
してもよい）とすることができる。情報検出器２１は変
調された光ビームを電気信号に変換し、この電気信号は
既知の方法で処理され、記録担体の記録情報のタイプに
応じて表示、再生するのに好適な信号又は更に他の方法
で処理するのに好適な信号に形成される。情報検出器か
らの信号の性質及び処理は本発明の範囲外であるためこ
れ以上詳しく説明しない。
第１図の右側にＸＹＺ座標系を示しである。この座標系
の原点は実際には対物レンズの中心Ｍに位置し、Ｚ軸は
中心光線りと一致する。このＺ軸の方向は軸方向と称す
こともできる。Ｘ軸を中心とする対物レンズの傾きは傾
角αで表わすことができ、Ｙ軸を中心とする対物レンズ
の傾きは傾角βで表わすことができる。Ｘ軸及びＹ軸は
例えば情報表面の平面内ではそれぞれ半径方向及び接線
方向に延在している。理論的に可能な対物レンズホルダ
及び従って対物レンズ５の運動の自由度は６である。即
ち、前記３つの軸方向の並進運動と、これら３つの軸を
中心とする回転運動の６つの運動が可能であり、ここで
はＺ軸を中心とする回転運動は関係ない。
対物レンズ５を具える対物レンズホルダ７と走査装置の
他の素子とを物理的に接触させることなく対物レンズ５
を走査装置に対し運動させるために、対物レンズ５を第
２，３及び４図につき詳細に説明する電磁駆動装置内に
磁気的に懸架する。
また、並進位置及び角位置検出システムを用いて対物レ
ンズの中心Ｍと光ビームｂの中心光線との位置ずれを口
紙面内に位置するＸ軸と、口紙面に垂直なＹ軸と、これ
ら軸に垂直なＺ軸の各方向に沿って測定すると共にＸ軸
及びＹ軸を中心とする対物レンズの傾きを測定して並進
位置及び傾きのずれを制御システムにより除去し得るよ
うにする必要がある。
並進位置及び角位置検出システムは対物レンズに固定し
た円錐リングミラー２３と、光検出システム２５とを具
える。ミラー２３は開口絞り２７内に入るが対物レンズ
のひとみに入らない光ビームｂの部分を分離素子１７の
方向に反射し、次いでこれによりこの光の一部分が検出
システム２５に反射される。
この検出システムは本発明の範囲内に含まれないのでこ
れ以上詳細に説明しない。この検出システムの詳細な説
明については前記の特願昭６１−１３２８９７号を参照
することができない。また、フォーカシングエラー検出
装置を開示している米国特許第４４２５０４３号明細書
も参照することができる。
並進位置及び角位置検出システムから得られる誤差信号
は対物レンズのＹ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の移動及びＹ軸
及びＹ軸を中心とする傾きに比例し、これら信号がここ
に記載しない処理手段により処理されてＳＸ、　Ｓｙ、
　Ｓｚ、　Ｓα及びＳβでそれぞれ表わされる制御信号
が形成する。
第２，３及び４図は本発明走査装置の電磁駆動装置を示
す。この駆動装置は対物レンズホルダ７に固着された移
動自在に懸架される永久磁石体３０と、この磁石体の周
囲に配置される少なくとも３組の固定コイル３２．３４
及び３６とを具える。磁石体３０は円筒形で、ネオジム
−鉄−ボロン又はサマリウム−コバルトのような永久磁
石材料から成る。
各組のコイルは軸方向に磁化されたこの磁石体の磁界の
特定部分内に配置する。対物レンズ５が寄生共振を生ず
ることなく前記の運動を行ない得るようにするために、
対物レンズを駆動装置内に磁気的に懸架し、磁石体３０
とコイルとが物理的に接触しないようにする。
軸方向に磁化された磁石体３０は第４図に示すようにそ
の軸方向端に南磁極Ｚと北磁極Ｎを示す。
この磁石体３０の周囲に配置するセグメントコイルの組
３２．３４及び３６は取付は板３８に固着する。磁石体
３０の円周方向に見てセグメントコイルの組３２゜３４
及び３６は互に隣接させて配置すると共に磁石体を略々
完全に取り囲むように配置し、各組のコイルと磁石体と
の間に空隙４０を形成する。各セグメントコイルの組３
２．３４及び３６は、磁石体３０が中心位置にあるとき
の磁石体３０の磁界の磁力線が略々半径方向に延在する
区域に配置される２個の周辺コイル３２Ｒｔ１．３２Ｒ
Ｌ　；３４ＲＵ、　　３４ＲＬ及び３６ＲＵ、　　３６
ＲＬをそれぞれ具える。磁石体の中心位置とは周辺コイ
ルに対する磁石体の少なくとも粗調整位置を意味する。
各セグメントコイルの組３２．３４．３６は更に周辺コ
イル間にあって前記磁石磁界の磁力線が略々軸方向に延
在する部分に位置する中心コイル３２Ｍ、３４Ｍ及び３
６Ｍを具える。
本例ではセグメントコイルは同一の巻線から成り、中心
コイルは周辺コイルの２倍の軸方向寸法を有する。他の
寸法は同一である。
第５図は組３２．３４及び３Ｇのセグメントコイルを互
に及びマトリックス回路にどのように電気的に接続する
かを示す回路図である。ブロック４２で示すマ）　ＩＪ
フックス路は前記制御信号Ｓｘ、　Ｓｙ、　Ｓｚ。
Ｓα及びＳβを受信し、これらを種々のセグメントコイ
ルの組３２．３４及び３６に対する正しい極性の好適な
制御信号に変換する。６個の増幅器４３及び４４、４５
及び４６．４７及び４８によりマトリックス回路をセグ
メントコイルの組３２．３４及び３６にそれぞれ電気的
に結合し、各組を２個の増幅器間に配置する。各組の２
個の周辺コイルの一端を関連する２個の増幅器の出力端
子にそれぞれ電気的に接続し、他端を相互接続してその
相互接続点を接地する。
中心コイルの両端を関連するコイルの増幅器の出力端子
にそれぞれ電気的に接続する。本例ではセグメントコイ
ル３２ＲＵ、　３２ＲＬ、　３２Ｍ、　３４ＲＵ、　３
４ＲＬ、　３４）４．３６ＲＵ、　３６ＲＬ及び３６）
４は同一の軸方向に見て同一の巻回方向を有し、また周
辺コイルは同一のインピーダンスを有する。
前記マ）　ＩＪックス回路４２は、この回路に供給され
る対物レンズ５の特定のＬつの自由運動に対応する制御
信号Ｓｘ、　Ｓｙ、　Ｓｚ、　Ｓα又はＳβを増幅器４
３、４４．４５．４６．４７及び４８に、セグメントコ
イル３２Ｒ［１，３２ＲＬ、　　３２Ｍ、　　３４Ｒｔ
ｌ、　　３４ＲＬ、　　３４Ｍ、　　３６ＲＵ、　　３
６ＲＬ及び３６Ｍを流れる電流が主として当該対物レン
ズの自由運動に対する対物レンズの補正運動を生じ、他
の自由運動に対する対物レンズの移動を殆んど生じない
ように転送するよう構成される。これを下記の表を用い
て説明する。
この表は、対物レンズの特定の移動ｘ、ｙ、ｚ又は傾動
α、βを得るためにはどのコイルを特定の位相の電流で
励磁する必要があるかを定性的に示すマ）ＩＪフックス
示す。表中の記号Ｘ、　ｙ、　ｚ。
α′及びβ′は信号Ｓｘ、　Ｓｙ、　Ｓｚ、　Ｓα及び
Ｓｙに対する比例定数である。更に表中にはｋ及びに１
のような比例定数を示しであるが、定数には中心コイル
のインピーダンスと周辺コイルのインピーダンスの比を
考慮に入れるものであ。セグメントコイルの組の中心コ
イルのインピーダンスが１個の周辺コイルのインピーダ
ンスの２倍である場合にはに＝ｌになり、好適である。
中心コイルが周辺コイルのインピーダンスの２倍より小
さい場合、又は大きい場合にはｋ＞ｌまたはｋ＜ｌにな
る。
定数に＋＋ｔｌ／２にするのが好適であることが理論的
に又は実験により確かめられている。その理由はこの値
の場合にはクロストークが最小になり、対物レンズがＸ
及びβ方向に補正されるときにＺ方向に何の移動も発生
しなくなるためである。
このマトリックスから明らかなように、中心コイル３２
Ｍ、　３４Ｍ及び３６Ｍは対物レンズのＸ及びＹ方向の
並進運動の場合にのみ励磁する必要がある。
上記の表で与えられるコイルの励磁はセグメントコイル
を第５図に示すように接続配置することにより好適に得
ることができる。
上記の表は、マトリックス回路４２が増幅器４３〜４８
の入力端子に次の制御信号を転送することを示す。
増幅器４３ニーに、、　Ｘ　’、ＳＸ　＋ｙ　’、Ｓｙ
　＋ｚ　’、Ｓｚ　＋ａ　’Ｓα−に１．β′、Ｓβ 増幅器４４：に、、ｘ　’、　ＳＸ　−ｙ　’、　Ｓｙ
　＋ｚ　’、Ｓｚ　＋ｔ：ｘ″。
Ｓα−に１．β′、Ｓｙ 増幅器４５：Ｘ　’、ＳＸ　＋ｚ　’、Ｓｚ＋β’、Ｓ
β増幅器４６：−Ｘ　’　、　ＳＸ　＋ｚ　’　、　Ｓ
ｚ＋β’、Ｓβ増幅器４７＋−に、、ｘ　’、ＳＸ　−
ｙ　’、Ｓｙ　＋Ｚ　’、ＳＺ　−ａ　’。
Ｓα−に１．β′、Ｓｙ 増幅器４８：Ｊ、Ｘ　’、ＳＸ　十ｙ　’、３ｙ　＋ｚ
　’、３ｚ　−ａ　’。
Ｓα−ｋｌ、β′、Ｓｙ ここで記号ｘ／、　ｙ／、　Ｚ／、α′及びβ′は制御
信号ＳＸ、　ｓｙ、　ＳＺ、　ＳＣｔ及びＳｙに対する
他の比例定数と読む必要がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明光走査装置の一部を示す線図、第２図は
本発明走査装置の駆動装置の一例の分解図、 第３図は第２図に示す駆動装置の平面図、第４図は第２
図の■−■線上の断面図、第５図は第２〜４図に示す駆
動装置のセグメントコイルの電気的接続配置を示す回路
図である。 １・・・光源ｂ・・・光ビーム ３・・・コリメータレンズ　５・・・対物レンズ７・・
・対物レンズホルダ　９・・・情報表面１１・・・記録
担体　　　　　１３・・・記録トラック１５・・・透明
基板　　　　　１７・・・分離素子１９・・・界面　　
　　　　　２１・・・光情報検出器２３・・・円錐リン
グミラー　２５・・・光検出システム２７・・・開口絞
り　　　　　３０・・・磁石体３２、３４．．３６・・
・セグメントコイルの組３２Ｒ［Ｉ、　３２ＲＬ、　３
４Ｒ［Ｊ、　３４ＲＬ、　３６ＲＵ、　３６ＲＬ・・・
周辺コイル ３２Ｍ、　３４Ｍ、　３６Ｍ・・・中心コイル３８・・
・取付は板　　　　　４０・・・空隙４２・・・マトリ
ックス回路　４３〜・４８・・・増幅器ＳＸ、　Ｓｙ、
　Ｓｚ、　Ｓａ、　Ｓｐ・・・制御信号特許出願人　　
　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランベンファブ
リケン 代理人弁理士　　杉　　村　　暁　　方間弁理士　杉　
村　興　作 Ｃつ　　　　　　ぐ ＬＬ　　　　　　　ＬＬ− Ｕつ Ｃコ 一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、対物レンズと、該対物レンズの位置を検出する並進
    位置及び角位置検出システムと、該並進位置及び角位置
    検出装置により供給される電気誤差信号に応答して前記
    対物レンズの位置を情報記録担体に対し補正する電磁駆
    動装置とを具え、該駆動装置は軸方向の両端が磁極を形
    成する軸方向に磁化された円筒状の磁石体を具える可動
    対物レンズホルダと、該磁石体の磁界内に、磁石体の円
    周方向に見て互に隣接するよう配置すると共に磁石体と
    空隙を介して共働するよう配置した少なくとも３組のセ
    グメントコイルとを具えており、光ビームを制御して情
    報記録担体の走査すべき表面の記録トラックに指向させ
    る光走査装置において、各セグメントコイルの組は前記
    磁石体の各軸方向端の近くの磁界内に略々位置する２個
    の周辺コイルと、該周辺コイル間に位置する少なくとも
    １個の中心コイルとを具え、且つ各セグメントコイルの
    組は２個の増幅器のみを介してマトリックス回路に電気
    的に接続したことを特徴とする光走査装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の光走査装置において、
    各セグメントコイルの組の２個の周辺コイルの一方の一
    端と中心コイルの一端を第１増幅器の出力端子に電気的
    に接続し、他方の周辺コイルの一端と中心コイルの他端
    を第２増幅器の出力端子に電気的に接続し、且つ２個の
    周辺コイルの他端を大地に電気的に接続したことを特徴
    とする光走査装置。 ３、特許請求の範囲第２項記載の光走査装置において、
    各組のセグメントコイルは同一の巻回方向を有すること
    を特徴とする光走査装置。 ４、特許請求の範囲第２項又は３項記載の光走査装置に
    おいて、各組の各周辺コイルは互に等しい電気インピー
    ダンスを有し、中心コイルはその周辺コイルのインピー
    ダンスの２倍のインピーダンスを有することを特徴とす
    る光走査装置。 ５、特許請求の範囲第１項記載の光走査装置において、
    前記マトリックス回路は対物レンズの特定の１つの自由
    運動に対応する制御信号と、セグメントコイルを流れる
    電流が主として当該運動に対する対物レンズの補正運動
    を生じ、他の自由運動に関連する対物レンズの移動を殆
    んど生じないように前記増幅器に転送するようにしてあ
    ることを特徴とする光走査装置。
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