JPS63200321A

JPS63200321A - 光ヘツド

Info

Publication number: JPS63200321A
Application number: JP2969587A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Kobori; 小堀　博道
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1987-02-13
Publication date: 1988-08-18

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】〔発明の目的〕（積東上の利用分野〕本発明は光ヘッドに関する。

（従来の技術］近年、高密度・大容１の情報記録再生装置として。

情報再生装置としてのビデオディスク（ＶＤ）やディジ
タルオーディオディスク（ＤＡＤ）・情報記録再生装置
としての追記型光デイスクメモリ装置・情報の書き換え
が可能な光磁気ディスクメモリ装置の研究開発が、活発
に行われている。これらの装置は、レーザービームを直
径約１μｒｎ程度に絞ジ込んで、情報記録媒体（以下、
ディスクと称す。］に照射し、幅０．６〜１μｍ、長さ
１〜２μｍ程度のピクトをディスクに形成して情報の記
＠七行りている。また情報の再生は、同様なレーザビー
ムを用いてディスクからの反射光や透過光の光量変［ヒ
あるいは偏光方向の変化を検出することによυ行ってい
る。

このような大容量・高密度の情報記録再生装置に於ては
、集光レンズの焦点制量と位置制御、即ちフォーカシン
グ制御とトラッキング制−と行うことが不可欠である。

そこでディスクの店根上に予めプリ・グループと呼ばれ
るドラッギング用の案内溝を形成している。通常この案
内溝は、トラックピッチ１．６〜２μｍ程度でディスク
上に同心円状あるいはスパイラル状に作成される。そし
てこの案内溝から検出されるトラッキング信号により集
光レンズを案内溝に垂直な方向（トラッキング方向〕に
財物し、ディスク面上の光スポットのトラッキング制！
Ｉｌｌヲ行うのである。

このような光スポットのトラックアクセスに於て、数１
０μｍ程度の狭いａ凹円のアクセスは、情報の記録・再
生・消去を行う光ヘツド内にあるトラッキングアクチュ
エータにより集光レンズをトラッキング方向に移動させ
ることによって行われる。一方、数１０μｍ’５−越え
る広い範囲に諸２ぶアクセスは、リニアモータ等の外部
アクチュエータによって光ヘツド全体を移動させること
により行われる。このような２段す−ボ方式では、光ス
ポットがトラックを追従している時には集光レンズが常
にトラッ命ング町動範囲の中心に位置するように光ヘッ
ドの位置制＠七行い、広範囲にわたるアクセス時には光
ヘッド移物中は集光レンズｋ　一定位置に固定し、！ヘ
ッド停止位置近傍で集光レンズの振動を抑えて速やかに
トラック追従動作に移るよう制ｇｉＪを行りている。

即ち微少可動範囲内のアクセスを行うトラッキングアク
チュエータとディスク半径方向全域にわたるリニアアク
チュエータを協調的に納会させて。

高速にトラックアクセスするものである。従うてこの２
段サーボと行うためには１元ヘッドに対する集光レンズ
の位置と正確に検出することが必要Ｊ−浄　Ａ　− 従来の集光レンズ位置検出には、２つの方式がある。１
つは反射光方式と呼ばれるもので第１１図に示すように
、ＬＢＤ１１０２からの発故光ｔＳ東レンズ１１０３で
小さく絞シ込み、これ！！ｅ集光レンズ１１０１の近Ｓ
Ｖｃ取り付けｔミラー１１０４で反射させた侵、２分割
元検出器１１０５に導く。ここで集光レンズ１１０１の
位置は、２汁刷光検出器１１０５の各出力の差動４とる
ことによって検出するうもう１つは第１２図の列えば特
開昭６１−１７７６３８号会限に見らルる透過元方式と
呼ばするｔので。

ミラーの代わりにスリット板１２０１等の光速へい物を
光洛中ＶＣ設は果元レンズ変位に伜う透過光量のアンバ
ランスを２分割元検出器で検出するものである。

しかしながら、これらの方式はいずれも光学的に感光レ
ンズ位置を検出するため、各光学素子の正確７ｚ位置調
橙が必要となる上に、構戎部品改も多いという欠点を・
Ｋしてい之。さらにミラー等の光反射物あるいはスリッ
ト等の元ぺへい吻８果尤Ｖンズ町動部分に我りけけると
、可動部分の蒐１バランスが崩れて集光レンズが傾いた
りレンズアクチュエータの動きが不安定になり、精度を
要求される光ヘッドについては極めて重大な問題であっ
た。

（発明が解決しようとする問題点］上述したように従来の集光レンズ位置検出には、数多く
の構成部品が必要であり、しかも光学的な位置調整を要
するという問題点を有していた。

そこでこの発明は上記の問題点を除去し、小型・導線構
成でしかも組立て時の位置調整等が容易な集光レンズ位
置検出子役を有した光ヘッドを提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手ｖＲ）この発明はビームを所定の径に絞夛込むレンズと、この
レンズとともに［勧する磁界発生手段例えば永久磁石と
この磁界発生手段の駆動方向及び駆動量を検出するため
の磁気検出手段とを具備することを特徴とする光ヘッド
である。この磁気検出手段には列えばホール素子が用い
られる。

（作用）この発明は、レンズと一体に駆動する磁界発生手段を用
い、この磁界発生手段の近傍に固定した少なくとも１つ
の磁界検出素子を用いてレンズの位置変動に伴う磁界強
・度変化を検出することによりレンズの位置検出を行う
ものである。この場合光学的な特別な素子が不要となり
、これに伴なう位置調整等の煩わしい作業が不要となる
。

（実施列］以下本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は本発明の第１−の実施列に係る集光レンズ位置
検出機能を持りたレンズアクチュエータの構造を示す図
であ！０　、　（ａ）は部分断面を有する斜視図、（ｂ
）は上面図である。Ｖ−ザ光を記録媒体面上に絞り込む
九めの集光レンズ１０１は非磁性材斜列えは樹脂材料か
ら成る集光レンズホルダー１０２に保持されている。又
、この集光レンズ１０１と共に可動する４個の永久磁石
１０３は互いに同磁極面（第１図ではＳ極ンが対向する
ように巣元レンズホルダー１０２に接着されている。

前記永久磁石１０３の材料は１例えばＮｄＦｅＢ系のも
のである。このＮｄＦｅＢ系の永久磁石は。

最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａｚ　＝＝　４１ＭＧ
Ｏｅ１可逆温度係数−０．０７１俤／℃のもので、成分
はＮｄ、Ｆｅ、、Ｂ型の正方晶系の強磁性Ｆｅｌツチ相
を主相とするもの、Ｎｄ、ｇＦｅ、Ｎｄ、、Ｆｅ等Ｒ（
イツ）すｆｙｈを含む希土類元素）成分を９０重重量風
上含有する立方晶系の非磁性几リッチ相、　Ｎｄ、Ｆｅ
マＢ６等の正方晶系の非磁性Ｂ　ＩＩツチ相等を構成相
とし、さらに酸化物等を含む。他のＲ成分を用いた場合
も同様である。

集光レンズホルダー１０２の下部にはＳ光Ｖンズ１０１
との重量バランスをとるためのカウンターウェイト１０
４が付けられる。集光レンズホルダー１０２は４本の金
属線１０５により支えられており、金属線１０５の他端
はワイヤー支持ブロック１０６に固定されている。ここ
でダンピングは、ワイヤー支持ブロック１０６中の４本
の金属線の周囲にシリコン等のゲル剤１０７を注入する
ことによって行う。４個の永久磁石１０３のうち金属線
支持方向（第１図（ａ）ではＸ方向ンの２個の永久磁石
の磁極面（第１図ではＮ［）と平行に２組のフォーカス
コイル１０８と２組のトラッキングコイル１０９がコイ
ル取付座１１０に取り付けられており、コイル取付座１
１０の中には永久磁石とコイルとの間の磁束密度を増大
させてフォーカス／トラッキング駆動感度を向上させる
ために高透磁率材料例えば電磁軟鉄片１１１が入りてい
る。一方、トラッキング方向（第１図１ａ）ではＹ方向
）の２個の永久磁石１０３近傍には、２個のホール素子
１１２Ａ、１１２Ｂがホール素子取付座１１３に接着さ
れ永久磁石１０３の磁極面（第１図ではＮ極ンに対置さ
れる。本実施列の特徴の１つはこの２個のホール素子１
１２Ａ、１１２Ｂを用いて集光レンズ１０１の０Ｔ＃Ｉ
ｈ方向及び変位置を検出できることである。この場会各
々のホール素子は駆動レベル時の対向する永久磁石１０
３の磁極面の中心に位置するように配置することが望ま
しい。

以下に本実施例によるトラッキング制御を、況明する。

実際に用いられる上記ホール素子は第３図の側面図に見
られるように４本の足を備えてなり。

２本は電源端子、２本は出力端子である。磁界強度検出
信号、即ちホール電圧はこの２本の出力１子フから得ら
れる。ここでホール素子１１２Ａ、１１２Ｂはともに同
極（Ｎ極〕に対置している。上記ホール素子からの出力
によりレンズ位置を検出する回路の構成を第２１ｙＪに
示す。ホール素子１１２Ａのセンナ出力Ａ、Ｂの差動を
とることにより、ホール１圧１が検出され、又ホール素
子１１２Ｂのセンサ出力Ａ、Ｂの差動をとることによυ
ホール゛電圧２が検出される。次に、ホール電圧１と２
の差動をとることにより、レンズ位置信号を得る。尚、
ホール素子１１２Ａ、１１２Ｂともに同極に対置してい
る場合を示したが、ホール素子１１２ＡはＮ極、ホール
素子１１２ＢはＳ極側に対置しているならば、各ホール
素子のどちらか一方の２本の出力の接続を逆にすればよ
い。又、上記実施列ではホール素子を左右に１対投けた
ものを示したが、どちらか一方のみでも制菌信号を検出
できる。（この場合若干精度は落ちる。〕ホール素子を
１個用いた場合には第２図の差動回路は１段だけでよい
ことは言うまでもない。

そして元スポットがトラックを追従している時には、こ
のレンズ位置信号を光ヘツド全体を移動させるリニアモ
ータ等の外部アクチュエータの駆動信号とする。元ディ
スクの偏心に伴うラジアル方向のレンズ移動はりニアモ
ータに吸収され、集光レンズがラジアル町Ｓ＠囲の中心
に位置するように制−される。従りてトラッキング制−
も安定し、再生信号の品質も著しく向上する。

上記第１図の構成を用いたレンズ位置検出特性を第５図
に示し九。トラクΦング方向ｏ７＠範囲の±４００μｍ
全域にわｔって直線性の良い位置噴出出力が得られてお
り、その検出感度は２．７　ｍ　Ｖ／μｍである。第６
図は２０Ｈｚの正弦ｉ１流によυレンズをＩＥＫ物した
時のｌａ）駆動波形と（ｂ）レンズ位瞠検出信号彼形で
、各々５０ｍＡ／ｄｉｖ、７５　μｍ／ｄｔｖ　Ｋ相当
する。光ヘッドの位Ｉｉ制−に十分な応答性を有してい
ることが分る。

上記等１図のレンズアクチュエータの構成は、光ディス
クのようなり　Ｂ、Ａ　Ｗ型の裟１１に用いられること
は明らかであるが、光磁気ディスクに於いては、さらに
有効性を傷揮する。

すなわち、永久磁石１０３が発生する磁界は、フォーカ
ス／トラッキング嘔１肋用磁界・集光レンズ位置検出用
磁界のみならず、情報の記碌／哨去時に必要となる外部
磁界印加手段ともなり得るのである。

光磁気ディスクとこのヘッドの駆動及び外部磁界付与原
理について述べる。図示しない光磁気ディスクがＩＫ勘
モータにより所定の方向に回転駆動される。光磁気ディ
スク上の所定のトラックへのトラッキングあるいはフォ
ーカシングは、上記トラクキ／クコイル１０９あるいは
フォーカシングコイル１０８に通電することで、このコ
イルに発生する磁界と永久磁石１０３から常に発生して
いる磁界との相互作用により行われる。さらに、このト
ラッキングあるいは７オーカシングの駆動用として用い
られる永久磁石１０３の磁界は、他方光田気ディスク上
に情報の記録あるいは消去に必要な外部磁界を印加する
ためにも用いられる。つまり、４つの永久磁石１０３が
、フォーカシング拳トラッキング用及び記録・消去用の
磁界付与に用いられているのである。このような働きを
させるために１本実施列では、４つの永久磁石１０３が
同極が対向するように構成させ、Ｎ＠からＳ極への方向
が、集光レンズ１０１の光・袖と垂直となるように構成
させているのである。

このヘッドの＠乍について述べる。光磁夙ディスクとヘ
ッドが所定トラック上でフォーカスされているとする。

この状態にあるとき永久磁石１０３から発生する外ｇｆ
ｆｌ界の磁界強度がディスクに対して情報の記録あるい
は消去に必要な強度となるように設定されている。しか
しながら、情報の記録時あるいは消去時には、この外部
磁界強度は一定であることが望ましいが、光磁気ディス
クの回転に伴りて、このディスクが面振れする時がある
。

この面振れによる外ｇ磁界強度の変動は、記録／消去特
性に影響し工しまう。

しかしながら１本実施列の場合、ディスクが変動し九と
しても、上記ヘッドのフォーカス駆動と伴に、集光ヘッ
ドが変動し、情報の記＠あるいは消去に必要な磁界強度
を自効的に設定できるのである。これにより、レーザ光
が照射される位置に。

ディスクの而振れによらず一足の外部磁界（実験におい
ては４ｏｏｏｅ）が印か口できる。つまり、フォーカシ
ング制御により永久磁石と光磁気ディスクとの距離が一
定に保たれるので、ディスクの面振れに帰因した記録あ
るいは消去磁界変動が起こらず安定した信号の記録／消
去が実現できる。しかも外部磁界発生部がレンズアクチ
ュエータ部に組み込まれているので、光磁気ディスクメ
モリ装置の小型化・ＷＩ膜化が可能となるばかりでなく
。

再生専用屋や追記減光ディスク装置の機構系をそのまま
用いることができる。これにより、装置の小型比、薄膜
化は勿論のこと１元磁気ヘッドの可動部ｘ量が大幅に小
さくなり、トラックアクセス時間も短縮される。

尚、この光磁気ヘッドを用いて、４１ｉ構造ＴｂＣ。

ディスクにｌ　ＭＨｚの単一周波数の信号を記録（記録
レーザパワー：　５　ｍＷ、ディスク回転数：　１２０
０ｒｐｍ、再生レーザパワー：　１，５ｍＷ）　し、５
０ｄＢ以上の信号Ｃ／Ｎ比を得た。

又、４個の永久磁石１０３の集光レンズホルダー１０２
に妾着されている。磁極面の極性は、上記の逆でＮ極で
ありてもよいが、この場せ記碌媒体面上での磁界の方向
は反対となる。

又、このアクチュエータは光磁気ディスクメモリ用のみ
ならず、再生専用型・追記型・光磁気方式以外の暑き換
え型光ディスクメモリや光カード用としても使用可能で
ある。この＠倉、永久磁石の配置は第１図に示したもの
に限られる訳ではなく、Ｎ＋ＭあるいはＳ極のどちらか
がホール素子と対置していればよいことは言うまでもな
い。

さらに、上記第１図の構成に２いて、ホール素子１１２
Ａ、１１２Ｂは、各々ホール素子取付座１１３に取付け
られているが、コイル取付座１１０に取付けることも可
能である。この場会、コイル取付座１１０．フォーカス
及びドラッギングコイル１０８．１０９、ホール素子１
１２の関係は、需７図の如く配置することが望ましい。

すなわち、取付座１１０にフォーカスコイル１０８トラ
ツキングコイル１０９を巻き付ケ、コイル上に所定間隔
をおいて２つのホール素子１１２ヲ配置するものである
。

尚、配設位置は相対的に左右対称となる方が正確なレン
ズ位置調整信号が得られる。

また第８図の如くフォーカス及びトラッキングコイル１
０８．１０９．ホール素子１１２をコイル取付座１１０
に取９付けたものを２組Ｘ方向に配置してレンズ位置を
検出することも可能である。

この場合の実施例は第１図ではドラッギング。

フォーカスコイルは円形状の偏平コイルを用いて構成さ
れたが、ｗＸ４図に示す如く取付座１１０及び１１３に
各コイルを巻き付けるものである（窮１図と等しい番号
のものは、同じものを示す。〕ホール素子の取付は方法
として、フォーカスコイル取付座１１３に第１図に示さ
れたゾロく張り付けるのである。

尚、この場合も同様、ホール素子は１対であっても、又
１個のみでもよいことは明らかである。

第９図は本発明の＠２の実施例に係るレンズアクチュエ
ータの構造図である。（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図
を各々示す。これは袖摺物型アクチュエータと呼ばれて
いるもので、２０１は集光レンズ、２０２は非磁性材料
から成る集光レンズホルダーで、ホルダー中央部に軸受
２０３が、また第９図中に斜線で示した円筒形のフォー
カスコイル２０５と４組の平面状ラジアルコイル２０６
とが取り付けられている。フォーカスコイル２０５とト
ラッキングコイル２０６は、ヨーク２０７と２個の永久
磁石２０８とで構成される＠気回路のギャップ中に配置
され、電磁力によりて集光レンズ２０１を含む可ｒｊａ
部をヨーク２０７に固定された他２０４を中心にして矢
印に示す如く上下方向および回転方向、即ちフォーカス
方向およびトラッキング方向にそれぞれ駆動する＝また集光レンズホルダー２０２の他端には集光レンズ２
０１とのｉｔパラノスを取るためのカウンターウェイト
として永久磁石２０９が接着されている。２１２はゴム
製ダンパーである。永久磁石２０９のＮ極、Ｓ極近傍に
設けられた２個のホール素子２１０は、ホール素子取付
座２１１に固定している。前述の第１図の場合と同様に
２個のホールセンサ出力の差をとることで、集光レンズ
位置検出信号が得られる。この場合、永久磁石２０９が
カウンターウェイトとレンズ位置検出用の磁界発生素子
とを兼ねているので、アクチュエータ構成部品数を減ら
すことができる。

第１０図は本１明の第３の実施例に係るアクチュエータ
の構造図を示すものである。（ａ）は上面図。

ｔｂ）はｒ１１面図を各々示している。前述の第９図と
同様に・地摺動凰アクチュエータで、ｆ！％光レンズ３
０１の上部には半匝方向に！磁された円筒形の永久磁石
３１３で固定されてぢυ、２個のホール素子３１０によ
りレンズ立式検出を行う。

なお、３０９は重漬バランスをとるカウンターウェイト
、３１２はゴム等から成るダンパーである。

永久磁石３１３がつくる磁界は、レンズ位置検出用のみ
ならず光磁気ディスクへの信号の記鎌あるいは消去に必
要な外ｆｆＢｆｆｌ界として用いることができる。従っ
て光磁気ディスク用アクチニエータとして使用する時に
は、前述した第１図の実施列の場合と同じ効果が得られ
る。

以上、＠１図、第９図および第１０図に示したレンズ位
置検出に用いる永久磁石の形状・着磁方向ならびにその
配置は各図に示したものに限られるわけではなく、Ｎ極
あるいはＳ極のどちらかがホール素子中の感磁面に対置
していればよい。

さらに磁気検出素子も、上述したホール素子のみならず
磁気抵抗素子を使用することも可能であり、要は磁界強
度を検出できる素子であればよい。

本発明によるレンズ位置検出機能を持ったアクチュエー
タは、再生専用型・追記型・書き換え可能型光ディスク
メモリのピックアップのみならずレーザカード用ピック
アップにも使用することが広範囲にわたるトラックアク
セス時には、このレンズ位置信号をトラッキングアクチ
ュエータの駆動信号とすることによって、集光レンズの
振動を抑制する。このようにすることで、光ヘツド停止
位置近傍で速やかにトラック追従動作に移行でき、アク
セス時間が大幅に短縮される。

さらに上記全てに渡って一貫して永久磁石について述べ
てきたが、その他１を磁石等磁界を発生する素子ならな
んでもよいことは言うまでもない。

つまり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変形可能であ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば従来用いられているようなレンズ位置検
出装置を特別に用いることなく構成できる故単純でしか
もレンズ位置検出装置の位置調整が不要なＶンズ位置検
出機能付の光ヘッドを安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１因は、本発明に係る第１の実施列のレンズアクチュ
エータの構成図、＠２図は、レンズ位喧信号を得る之め
の回路構成図、第３図は、ホールＬ子を示す図、嘉４図
は、第１図の構成図の変形列を示す図、第５図は、レン
ズ位置検出特性を示す図、第６図は、レンズ駆動時の波
形図、第７図及び第８図は、取付座に設けられるホール
素子の配ａＬを示す図、箒９図は本発明に係る￥２の実
施列のレンズアクチュエータの構成図、第１０１９は本
発明に係る第３の実施列のレンズアクチュエータの構成
図、第１１図及び第１２図は従来列を示す図である。１０１．２０１，３０１・・・遵光Ｖンズ、１０３，２
０９゜３１３・・・永久磁石、１１２，２１０．３１０
・・・ホール素子。代理人　弁理士　　則　近　憲　重囲　　　　　　　　竹　　花　　喜久男第１図第５図２０′ｎｓ／ｄｉｖ第６図第７図第８図第９図第１０図／／ρ５第１１図第１２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ビームを所定の径に絞り込むレンズと、このレン
ズとともに駆動する磁界発生手段と、この磁界発生手段
の駆動方向及び駆動量を検出するための磁気検出手段と
を具備することと特徴とする光ヘッド。
（２）駆動方向及び駆動量は前記レンズの位置制御に用
いられることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光ヘッド。
（３）磁界発生手段は永久磁石であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の光ヘッド。
（４）永久磁石は、この永久磁石のＮ極からＳ極への方
向が前記レンズの光軸と直角であり、前記レンズの光軸
に対して内周から外周あるいは外周から円周へとそれぞ
れ同一方向となるよう配置されることを特徴とする特許
請求の範囲第３項記載の光ヘッド。
（５）永久磁石が前記レンズ駆動部分の重量バランスを
とるためのカウンターウェイトとなるよう配置されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光ヘッド。
（６）磁気検出手段は、磁界強度変化を検出する素子で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ヘ
ッド。
（７）磁気強度変化を検出する素子はホール素子を具備
することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の光ヘ
ッド。
（８）磁界強度変化を検出する素子は磁気抵抗素子を具
備することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の光
ヘッド。
（９）磁気検出手段は、ホール素子及び磁気抵抗素子を
、前記駆動方向に１対配置し、各々の磁気検出出力の差
動をとる回路を具備することを特徴とする特許請求の範
囲第６項及び第７項記載の光ヘッド。
（１０）磁界発生手段は、フォーカス駆動用磁界あるい
はトラッキング駆動用磁界に用いられることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の光ヘッド。
（１１）磁界発生手段は、フォーカス駆動用磁界とトラ
ッキング駆動用磁界に用いられることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光ヘッド。
（１２）磁界発生手段は光磁気ディスクの記録用あるい
は消去用磁界を用いられることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の光ヘッド。