JPH117644A

JPH117644A - 傾き検出装置および光ディスク装置

Info

Publication number: JPH117644A
Application number: JP15857497A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Uchimaru; 丸清隆内; Koichi Nagai; 井宏一永
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスクの汚れ，異物の付着，傷の有無に関
係なく簡単な構成により検出対象の傾きのみを正確に検
出し、フォーカス方向，トラッキング方向のみならず光
軸の傾きを発生する２軸まわりの回転も補正する。【解決手段】光源２からの光を光学系３，４により測
定対象９Ａに照射し、測定対象からの反射光８の入射方
向に対する傾斜面１１を有するプリズム５により透過光
１２と反射光１３とに分光し、測定対象からの反射光８
の傾斜面１１に対する透過光１２を光検出器６により検
出し、反射光１３を光検出器７により検出し、演算器１
４により透過光１２と反射光１３との光強度の差を和で
除して商を演算し、この商に基づいて前記測定対象の傾
きを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光軸に対する測定
対象の傾きを検出する傾き検出装置およびこれを用いて
光ディスクの傾きを検出できる光ディスク装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のとおり、コンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）やレーザディスク（ＬＤ）に代表されるように、レ
ーザ光を用いて情報の再生を行なう光ディスク装置が広
く普及している。また最近では、光ディスク装置はコン
ピュータの記録装置として利用されるようになってい
る。

【０００３】光ディスクに対する情報は、対物レンズを
用いて光ディスク面にレーザビームを焦束しスポットを
形成して記録再生する。このとき、スポットのサイズが
小さければ小さい程、光ディスクに対する記録密度を高
くすることができる。

【０００４】一方、前述のスポットのサイズをできるだ
け小さく保つためには、対物レンズを透過する光の出射
方向が光ディスク面に対して直角となるように照射し、
コマ収差が発生しないように制御することが重要であ
る。

【０００５】このような制御を行なうためのディスクの
傾き検出装置として、図１５，図１６に示された構造が
知られている。図１５において、傾き検出装置８０は、
例えば発光ダイオード（以下ＬＥＤ―Light Emitting D
iode―と略記する）８１と、このＬＥＤ８１の周囲に設
けられた４つの光検出器８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２
ｄと、から構成されている。

【０００６】図１６に示すように、ＬＥＤ８１から出射
された拡散光８３は、ディスク８４の情報記録面で反射
して、４つの光検出器８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ
にそれぞれ入射する。例えば、ディスク８４が図１６に
おける矢印Ｄ方向に傾斜すると、光検出器８２ａ，８２
ｃに入射するディスク８４からの反射光の光量が変化
し、光検出器８２ａ，８２ｃの出力を演算処理すること
により、ディスク８４の傾きの度合が定量的に検出され
る。なお、ディスク８４は、スピンドルモータ８５によ
り回転駆動される。

【０００７】このような傾き量の検出値を用いて、上述
した対物レンズの傾き制御を行なうものとして、例えば
図１７，図１８に示された構造を備える対物レンズ駆動
装置が知られている。図１７において、対物レンズ８６
は、長円状に湾曲形成された４本のワイヤ８７により支
持された対物レンズホルダ８８によって支持されてい
る。対物レンズホルダ８８に取り付けられた４つのフォ
ーカスコイル８９ａ，８９ｂ，８９ｃ，８９ｄと、２つ
のトラッキングコイル９０ａ，９０ｂにより、フォーカ
ス方向（Ｚ方向）、トラッキング方向（Ｙ方向）の平行
移動による駆動が可能なばかりでなく、光軸の傾きを補
正するためＸ軸，Ｙ軸（図１８参照）の２軸を回転中心
とする捻れによる補正できるように、合計４方向の自由
度を実現している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
傾き検出装置においては、例えばディスク８４の表面が
汚れていたり異物や傷がついていた場合に、拡散光の強
度や方向が変化して、正確な傾き検出ができないという
問題があった。

【０００９】さらに、従来の対物レンズ駆動装置では、
トラッキング方向とフォーカス方向とにそれぞれ直交す
る方向（Ｘ方向）の剛性が弱くなってしまういという問
題があった。

【００１０】また、ワイヤを用いているため、４本のワ
イヤを湾曲状態に成形する必要があり、加工精度や取り
付け精度を均一に保つのが難しく、特性の安定した装置
を製造しにくいという問題があった。また、ワイヤの形
状にばらつきが大きいと駆動特性がアンバランスにな
り、所望の動作特性を実現することが難しくなり、実用
性に乏しいという問題もあった。

【００１１】また、可動部内部にヨークが入っているた
め、可動部が大型化してしまい、このためコイルの電磁
力発生点から対物レンズ位置までの長さも長くなり、剛
性が低下しやすく、高い制御帯域を得るのが難しいとい
う問題があった。

【００１２】本発明は、簡単な構造でもディスクの汚
れ，異物の付着，傷の有無に関係なく傾きのみを正確に
検出すると共に、フォーカス方向，トラッキング方向の
みならず光軸の傾きを発生する２軸まわりの回転も補正
できる傾き検出装置および光ディスク装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明に係る傾き検出装置は、光源からの光を測定
対象に照射する光学系と、前記測定対象からの反射光の
入射方向に対する傾斜面を有するプリズムと、前記測定
対象からの反射光の前記傾斜面に対する透過光と反射光
の光強度をそれぞれ検出する検出手段と、前記検出手段
により検出された前記傾斜面に対する前記透過光と前記
反射光との前記光強度の差を前記光強度の和で除して商
を演算し、この商に基づいて前記測定対象の傾きを検出
する演算手段と、を備えることを特徴としている。

【００１４】また、本発明に係る光ディスク装置は、光
源と、光源からの光を入射して光学ディスク上の任意の
点に光スポットを形成する対物レンズと、前記光学ディ
スクからの反射光を検知する光検知器と、前記光検知器
により検知された光を光電変換して電気信号を生成する
光電変換手段と、前記光学ディスクの傾きを検出する傾
き検出装置と、を備えるものにおいて、前記傾き検出装
置が、光源からの光を光学ディスクに照射する光学系
と、前記光学ディスクからの反射光を入射すると共に、
この反射光の入射方向に対する傾斜面を有するプリズム
と、前記光学ディスクからの反射光の前記傾斜面に対す
る透過光と反射光の光強度をそれぞれ検出する検出手段
と、前記検出手段により検出された前記傾斜面に対する
前記透過光と前記反射光との前記光強度の差を前記光強
度の和で除して商を演算し、この商に基づいて前記光デ
ィスクからの反射光の光軸の傾きを検出する演算手段
と、を備えることを特徴としている。

【００１５】上記基本構成を備える光ディスク装置にお
いて、前記傾斜面の透過側と反射側にそれぞれ光検出器
を設けるようにしてもよい。

【００１６】また、前記傾斜面は、前記光学ディスクか
らの反射光の前記プリズムからの出射面であってもよ
い。

【００１７】また、前記傾斜面は、前記光学ディスクか
らの反射光の前記プリズムからの入射面であってもよ
い。

【００１８】また、本発明に係る光ディスク装置は、光
源からの光を光学ディスクに照射する光学系と、前記光
学ディスクからの反射光に対して傾斜した面に形成され
た、前記反射光を回折させるホログラムを有し、前記ホ
ログラムの回折光のｎ次回折光と−ｎ次回折光の開き角
度を検出して傾きを検出する傾き検出装置を有すること
を特徴としている。

【００１９】また、本発明に係る光ディスク装置は、複
数の弾性体と、光ディスクにレーザ光を集光するための
対物レンズと、前記対物レンズを支持するホルダと、前
記対物レンズとホルダを駆動するための駆動装置を有
し、前記複数の弾性体が、前記対物レンズとホルダと駆
動装置を合わせた可動部の質量中心点に対して、点対称
に配置された対物レンズ支持装置を有することを特徴と
する。

【００２０】また、前記弾性体は、前記質量中心点より
所定の距離だけ離間されて配置されていてもよい。

【００２１】また、前記弾性体は、それぞれ平行に設け
られていてもよい。

【００２２】また、前記弾性体は、２本設けられていて
もよい。

【００２３】さらに、本発明に係る光ディスク装置は、
対物レンズを少なくとも光軸方向に駆動可能な対物レン
ズ駆動手段と、ピックアップをディスクの半径方向に移
動可能に支持する対物レンズ支持手段と、前記ディスク
の半径方向に平行な１本の軸により固定部と摺動自在に
嵌合されて前記軸回りに前記対物レンズ支持装置を回転
駆動させる駆動機構と、を備えることを特徴としてい
る。

【００２４】以上のように構成された本発明によれば、
測定対象やディスクからの反射光をこの反射光に対して
傾斜した面を有するプリズムにより反射光と透過光とに
分けて、これらの差と和の比から傾き量を算出してい
る。

【００２５】また、対物レンズ保持体に保持された対物
レンズを極めて簡単な構成で吊設支持して、光軸の傾き
を発生させる２軸の回転方向の自由度を許容している。
したがって、対物レンズの傾き補正が可能となるためコ
マ収差が減り、高密度な記録再生が可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る傾き検出装置および光ディスク装置の実施形態につい
て説明する。

【００２７】まず、図１を参照しながら本発明の第１実
施形態に係る傾き検出装置の構成を説明する。図１にお
いて、傾き検出装置１は、半導体レーザ２からの拡散光
を平行光にするコリメートレンズ３と、レンズ３を透過
した平行光を所定方向（図１においては垂直かつ上部方
向）に反射すると共にこの所定方向より入射した光をそ
のまま反対方向（同じく垂直かつ下方）に透過するハー
フミラー４と、ハーフミラー４からの光が透過する側に
位置するプリズム５と、を備えている。

【００２８】ハーフミラーを介してプリズム５に入射し
た反射光は、プリズムの入射光軸に対する傾斜面１１を
透過する透過光１２と反射する反射光１３とに分かれ、
透過光１２の延長方向には光検出器６が、反射光１３が
出射する位置には光検出器７が、それぞれ設けられてい
る。コリメートレンズ３よりハーフミラー４に入射され
て所定方向に反射される光８は、傾き検出対象９Ａに照
射されて反射し、再びハーフミラー４に入射されて今度
は前記所定方向とは反対方向に透過する。ハーフミラー
４を透過した光は、プリズム５の入射面１０を介してプ
リズム５内を進み、面１１で透過光１２と反射光１３と
に分かれる。透過光１２は前記光検出器６によりその光
量が検出され、反射光１３は光検出器７によりその光量
が検出されている。光検出器６，７により検出された透
過光１２，反射光１３は演算器１４によって所定の演算
が行なわれる。なお、プリズム５の入射面１０には、絞
り１５が取り付けられている。

【００２９】次に、本発明の有効角度範囲を説明する図
２のグラフを併せ参照しながら、検出された２つの光量
の演算について説明する。図２は、プリズム５の回りの
媒質である空気の屈折率を１．００、プリズム５の屈折
率を一般の光学ガラス（ＢＫ７）の１．５７としたとき
の、光８の光軸と面１１の傾斜角度と、面１１での光８
の透過率と反射率の差の関係を示すものである。

【００３０】図２のように、透過率と反射率の差が０に
なるのは、円偏光の場合３９．５度Ｓ偏光の場合３８．５度Ｐ偏光の場合３９．４度になり、値が最大であるＰ偏光の場合でも、同屈折率に
おける臨界角度３９．６度より十分小さいため、傾き検
出器として実用に耐え得る。ただし、図２から明らかな
ように、面１１に対して光８がＳ偏光の場合、傾き検出
装置１の出力が検出対象９Ａの傾きに対して、最も線形
になる。

【００３１】上記記述を式により書き表すと、プリズム
を形成する物質の屈折率をｎ１、プリズムの周囲に存在
する物質の屈折率をｎ２とし、さらに光８に円偏光を用
いる場合、面１１の法線が光８の光軸となす角度θは下
記の式を満たす値の近傍であれば、傾き検出器のダイナ
ミックレンジを最も広く確保することができる。

【００３２】cosec²(θ＋ψ)・sin²(θ−ψ)＋cot²（θ
＋ψ)・tan²(θ−ψ)＝１ただし、

【００３３】

【数１】上記透過光１２と反射光１３をそれぞれの光束よりも大
きな受光面を有する光検出器６，７で受け、これを演算
器１４により演算処理して傾き量を算出する。光検出器
６の出力をＡ、光検出器７の出力をＢとすると演算器１
４では、（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の演算処理を行なう。

【００３４】図３および図４を用いて本発明の第１実施
形態に係る傾き検出装置を搭載した具体例としての光デ
ィスク装置について説明する。ここで、図３，図４は傾
き検出装置を含む光ディスク装置の断面図である。図３
は図１の測定対象９Ａを光ディスクまたは光磁気ディス
ク等のディスク９とした説明図であり、ディスク９はス
ピンドルモータ２３により回転駆動される。図４は、図
３におけるディスク９が撓んだ状態を示す説明図であ
る。

【００３５】測定対象としてのディスク９が、図４に示
すように撓んだ場合、図中矢印のように光８が偏向され
るので、面１１に対する入射角度が大きくなり、反射率
の方が上昇するので光検出器７の値Ｂが、光検出器６の
値Ａを上回り、演算器１４に出力が発生する。

【００３６】この検出装置１においては、ディスク９に
ゴミが付着していたり傷がついていたりして、反射光の
一部が遮られたとしても、光検出器６，７は光８の同じ
像を検出し、かつ光検出器６，７の出力の和Ａ＋Ｂで割
っているので、演算器１４の傾き量出力が影響を受ける
ことはない。

【００３７】また、ディスク９の反射率が変化しても、
光検出器６，７の出力の和Ａ＋Ｂで割っているので、影
響を受けることがない。

【００３８】なお、本実施形態においては、光検出器
６，７を、透過光１２，反射光１３の光束よりも大きく
しているが、逆にこれらよりも小さくてもかまわない。
また、光８がプリズム５に到達する前に、絞り１５を設
置して面１１上での光８の光束を絞っているが、絞り１
５を設けないようにしてもよい。また、光検出器６，７
を面１１の透過側と反射側とのそれぞれ別個の平面に設
ける構成としたが、同一平面上に形成した分割光検出器
としてもかまわない。

【００３９】また、前記屈折率ｎ１とｎ２の比を１．４
程度にすると、反射面１１の角度は光８に対して４５度
にすることができ、プリズム５の形状が作成し易いもの
となるので都合がよい。

【００４０】なお、上記第１実施形態に係る傾き検出装
置１においては、検出対象のトラッキング方向の傾きの
みを検出するものとして説明したが、図５に示す第２実
施形態の傾き検出装置１Ａのように、トラッキング方向
Ｘに直交するＹ方向の傾きを検出するようにしてもよ
い。この第２実施形態の傾き検出装置１Ａについて説明
する。

【００４１】図５において、反射光１３を用いてプリズ
ム５の後段に、プリズム５と同じ構成の第２のプリズム
１６を反射光１３の光軸回りに９０度回転させて貼り付
けると、簡単な構造で、図４に示す方向と直交するＹ方
向のディスク９の傾きを測定することができる。つま
り、反射光１３を図１の光検出器７で受ける代わりに、
第２のプリズム１６に入射させ、この第２のプリズム１
６からの透過光１７と反射光１８とをそれぞれ検出する
光検出器１９，２０を設け、これらと、光検出器６の出
力を演算器２１により演算処理する。

【００４２】光検出器１９の出力をＣ、光検出器２０の
出力をＤとすると演算器２１では、｛Ａ−（Ｃ＋Ｄ）｝／（Ａ＋Ｃ＋Ｄ）（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）なる演算処理を行なう。

【００４３】上記の演算において、｛Ａ−（Ｃ＋Ｄ）｝
／（Ａ＋Ｃ＋Ｄ）は、図５のＸ方向のディスク９の傾き
を示し、同時に、（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）により、それ
と直交方向である、ディスク９のトラックと平行するＹ
方向の傾きも検出することができる。

【００４４】上記傾き検出装置１，１Ａの出力を用い
て、実際に対物レンズを傾け、傾きを制御するアクチュ
エータを図６，図７を用いて説明する。図６，図７は本
発明の第３実施形態に係る光学ヘッドを含む駆動系を示
す斜視図である。

【００４５】情報の記録再生に用いられるディスク９
（光ディスク、光磁気ディスク等の光学的情報記録手
段）は、図示されないベースに固定されたスピンドルモ
ータ２３に対してマグネットチャック等のチャッキング
手段により保持されており、記録再生時にはこのスピン
ドルモータ２３によって安定に回転駆動される。

【００４６】ディスク９に照射するためのレーザ光を生
成する半導体レーザ（図６には図示されず）は、複数に
分割された光検出器やＨＯＥ等と共に光学ユニットを構
成しており、この光学ユニットは図６に示すキャリッジ
２８上に固定されている。

【００４７】キャリッジ２８はベース２２に固定された
ガイドレール２９ａ，２９ｂにディスク９の半径方向に
摺動自在に嵌合され、磁性を有する材料で形成されたガ
イドレール２９ａ，２９ｂの外側には磁石３０ａ，３０
ｂとヨーク３１ａ，３１ｂとからなる磁気回路３２ａ，
３２ｂが形成されている。

【００４８】図３における半導体レーザ２より発せられ
たレーザ光は、コリメートレンズ３を通過して、図示さ
れない光学ユニットから出力される。このレーザ光は、
図６に示されるキャリッジ２８に固定された立ち上げミ
ラーの反射ミラー面で９０°の方向に向きを変えて、光
学ユニットの上部に配置された対物レンズ３５に導かれ
る。そして、この対物レンズ３５よりディスク９の記録
トラック上にレーザ光を集光させ焦点を形成する。また
ディスク９からの反射光は、対物レンズ３５に戻り、立
ち上げミラー，コリメートレンズを経由し、ＨＯＥによ
り偏光されて、複数に分割された光検出器上で、記録再
生信号、トラッキング制御信号、フォーカス制御信号が
得られる。

【００４９】ディスク９の記録トラック上にレーザ光を
集光させる対物レンズ３５は、図７に示すように、対物
レンズホルダ３６の上面に固定されている。対物レンズ
ホルダ３６は永久磁石３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ
が接合されており、その着磁の向きは、図７において永
久磁石３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄのＸ方向の面が
Ｎ極、−Ｘ方向の面がＳ極となるように設定されてい
る。

【００５０】この対物レンズホルダ３６の両側面には、
一対のワイヤ状の弾性体３８の一端が固定され、弾性体
３８の他端はアクチェータベース３９の対向する内面の
それぞれ任意の吊設点に固定されている。弾性体３８は
例えばステンレスやリン青銅などの非磁性体材料からな
り、対物レンズホルダ３６を吊設し支持している。また
弾性体３８は、対物レンズ３５，永久磁石３７ａ，３７
ｂ，３７ｃ，３７ｄ，対物レンズホルダ３６を結合して
なる可動部の重心と一致する対物レンズ３５の中心に対
して、対物レンズ３５の光軸側から見て点対称となると
共に前記吊設点より所定の距離だけ離間され、さらにデ
ィスク９のトラック方向に平行になるように配置されて
いる。

【００５１】対物レンズホルダ３６のガイドレールに沿
う側の側面とアクチュエータベース３９の内面との間に
は、ヨーク４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが対称な関
係に配置されている。ヨーク４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，
４０ｄは、複数枚の薄い磁性体（例えば鋼板など）を絶
縁体（例えばエポキシやエナメルなど）を介して積層し
た状態に形成されている。ヨーク４０ａ，４０ｂ，４０
ｃ，４０ｄには、それぞれフォーカスコイル４１ａ，４
１ｂ，４１ｃ，４１ｄが巻装され、図６に示すように、
フォーカスコイル４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの側
面がアクチュエータベース３９の内側壁に固定されてい
る。

【００５２】また、フォーカスコイル４１ａ，４１ｂ，
４１ｃ，４１ｄの表面には、扁平状に巻装されて折り曲
げられたトラッキングコイル４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，
４２ｄが配置され、図７に示されるように、フォーカス
コイル４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄにそれぞれ接着
されている。

【００５３】このように構成された対物レンズ駆動装置
によれば、フォーカス制御信号を用いることにより対物
レンズ３５のフォーカス方向の位置ズレが検出され、こ
の位置ズレを補正するようにフォーカスコイル４１ａ，
４１ｂ，４１ｃ，４１ｄに所定の電流を流す制御動作を
行ない、対物レンズホルダ３６を図６，図７におけるＺ
軸方向に駆動する。また、トラッキング制御信号を用い
ることにより対物レンズ３５のトラック方向の位置ズレ
が検出され、この位置ズレを補正するようにリニアモー
タコイル４３ａ，４３ｂおよびトラッキングコイル４２
ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄに電圧を加えて、図６，図
７におけるＹ軸方向に駆動する制御動作を行なう。

【００５４】また、第２実施形態の演算器２１から出力
されるＸ，Ｙの２方向の傾きの検出信号、例えば、｛Ａ−（Ｃ＋Ｄ）｝／（Ａ＋Ｃ＋Ｄ）により、フォーカスコイル４１ａ，４１ｂと４１ｃ，４
１ｄに差を持たせ、対物レンズホルダ３６を図６，図７
のＸ軸回りに回転させる偶力を加える。

【００５５】さらに、演算器２１からの傾きの検出信号（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）に合わせて、フォーカスコイル４１ａ，４１ｂと、４１
ｃ，４１ｄとに差を持たせ、対物レンズホルダ３６を図
６，図７のＹ軸回りに回転させる偶力を加えている。

【００５６】図７のように、本発明の対物レンズ駆動装
置では、対物レンズ３５を搭載した対物レンズホルダ３
６が２本の弾性体３８で支持されている。そのため、対
物レンズホルダ３６には、弾性体３８の軸であるＸ方向
への直動成分を除く空間５自由度（図７中のＸ軸回りの
回転成分、Ｙ軸方向の直動成分およびＹ軸回りの回転成
分、Ｚ軸方向の直動成分およびＸ軸回りの回転成分）が
許容され、Ｘ軸方向の直動成分に対しては弾性体３８の
長手方向に一致しているため、きわめて剛性が高い駆動
装置を提供できる。

【００５７】また、対物レンズホルダ３６を例えばＹ軸
方向に駆動したときに、弾性体３８の反力により対物レ
ンズホルダ３６にはＸ軸回りの回転力が発生する。しか
し、弾性体３８が対物レンズ３５の中心点に対し点対称
に配置されているため、この反力によりＸ軸方向、Ｚ軸
方向、Ｘ軸回りの回転、Ｙ軸回りの回転方向の力もしく
は偶力が発生することはない。同様にＺ軸方向、Ｘ軸回
りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向に駆動したときに
も、弾性体３８の反力により対物レンズホルダ３６には
Ｚ軸回りの回転力は発生するものの、同反力により他の
４自由度の方向に力もしくは偶力が発生することはな
い。つまり、対物レンズホルダ３６をＹ軸方向、Ｚ軸方
向、Ｘ軸回りの回転、Ｙ軸回りの回転方向に駆動すると
き、干渉がない。

【００５８】さらに、弾性体３８が対物レンズ３５の中
心点に対し点対称であり、かつ、前記点より所定の距離
だけ離間されて配置されているので、Ｙ軸方向、Ｚ軸方
向、Ｘ軸回りの回転、Ｙ軸回りの回転に駆動したとき
に、弾性体３８をその長手方向に伸縮させる力は、対物
レンズホルダ３６が図６，図７のＺ軸回りに回転させら
れることにより吸収される。このため、それぞれの方向
に所定量だけ移動させたときに、弾性体３８による反力
の線形性が損なわれることはない。

【００５９】また、弾性体３８のＺ軸方向の取り付け位
置と、前記の重心、および対物レンズ３５の節点を一致
させているので、対物レンズ３５は節点まわりに回転す
ることになり、対物レンズ３５により形成されるディス
ク９の情報記録面でのビームスポットが、Ｘ軸方向とＹ
軸方向に移動することがない。これは、対物レンズ３５
を節点まわりに回転させた場合には、ビームスポットの
移動が起きないためである。また、弾性体３８のＺ軸方
向の取り付け位置を微少にＺ軸方向にずらして配置する
ことにより、前記の反力の線形性が改善される。

【００６０】以上のように、本第３実施形態に係る光デ
ィスク装置によれば、簡単な構成のアクチュエータによ
り、ディスクにゴミが付着していたり、傷がついてい
て、反射光の一部が遮られたりディスクの反射率が変化
したとしても、確実にディスクの傾きを検出できる。さ
らに、プリズムと検出器とを組み合わせることにより、
２軸の傾きを容易に検出することができる。

【００６１】また、対物レンズ３５をＹ，Ｚ軸方向に駆
動し、レーザ光の焦点をディスク９上の所望のトラック
に一致させることができ、ディスク９上にレーザ光の焦
点を結ばせることができる。さらに、Ｘ，Ｙ軸回りに回
転させることができるので、対物レンズ３５の光軸を任
意の方向に傾けることができ、対物レンズ３５の光軸を
ディスク９面に対して常に直角な状態を保持するように
対物レンズ３５を位置決め制御することができるように
なる。

【００６２】また、対物レンズ３５にはその光軸回り
（Ｚ軸回り）の回転成分も発生しているが、対物レンズ
３５が光軸回りに軸対称な形状をなしている場合には、
特にこの回転成分を積極的に制御する必要はない。な
お、この回転成分は対物レンズ３５の光軸回りに発生す
るため、光学特性が変化することはなく、記録・再生情
報等に悪影響が及ぶことはない。

【００６３】また、弾性体３８の反力により、対物レン
ズホルダ３６のＹ，Ｚ軸方向、Ｘ，Ｙ軸回りの回転運動
が相互に影響を受けることが無く、各駆動方向に関する
クロストークがない。

【００６４】この第３実施形態においては、ディスク９
に直接検出器１の光を照射しているが、例えば直角以外
の角度で一度対物レンズホルダ３６に照射してから、そ
の反射光をディスク９に反射させ、ディスク９からの反
射光をプリズム５に入射させて、対物レンズホルダ３６
に固定された対物レンズ３５と、ディスク９の相対角度
を制御してもよいことはいうまでもない。

【００６５】次に、本発明の第４実施形態を説明する。
なお、以下の各実施形態の説明においては、前述の第１
〜第３実施形態と同一構成要素には同一符号を付して重
複する説明を省略する。

【００６６】図８から図１０を用いて本発明の第４実施
形態に係る傾き検出装置について説明する。ここで、図
８，図９は本発明の第４実施形態に係る傾き検出装置を
含む光ディスク装置を示す断面図、図１０は本発明の第
４実施形態における有効角度範囲を説明するグラフであ
る。

【００６７】傾き検出器４４は、半導体レーザ２、コリ
メートレンズ３、ハーフミラー４、プリズム４５、光検
出器６，７により構成される。半導体レーザ２からの光
８はハーフミラー４により垂直に折り曲げられ、ディス
ク９で反射し、再びハーフミラー４を通過してプリズム
４５に至る。プリズム４５では、光８に対して傾いた面
４６により、プリズム４５に入射する透過光１２と反射
光１３に分けられ、例えばディスク９が図９に示すよう
に撓み、光８が図９の矢印のように偏向した場合、透過
光１２と反射光１３の強度の差を検出して、第１実施形
態と同様の演算過程により、ディスク９の傾きが検出さ
れる。

【００６８】図１０は、プリズム４５の回りの媒質であ
る空気の屈折率を１．００、プリズム４５の屈折率を一
般の光学ガラス（ＢＫ７）の１．５７としたときの、反
射光８の光軸と面４６の傾斜角度と、面４６での反射光
８の透過率と反射率の差の関係を示すものである。

【００６９】図１０のように、透過率と反射率の差が０
になるのは、円偏光の場合８２．６度Ｓ偏光の場合７７．８度Ｐ偏光の場合８５．２度になる。

【００７０】上記記述を式で書き表すと、プリズムを形
成する物質の屈折率をｎ１、プリズムの周囲に存在する
物質の屈折率をｎ２として、さらに光８に円偏光を用い
る場合、面４６の法線が光８の光軸となす角度θは下記
の式を満たす値近傍であれば傾き検出器のダイナミック
レンジを最も広く確保することができる。

【００７１】cosec²（θ＋ψ）・sin²（θ−ψ）＋cot²
（θ＋ψ）・tan²（θ−ψ）＝１ただし、

【００７２】

【数２】図２と図１０の比較より明らかなように、検出器の出力
を作り出す、透過率と反射率の差の変化の割合が、面４
６の傾斜角度に対して緩やかで、傾き検出装置４４の線
形範囲を広く確保することができる。

【００７３】次に、図１１を用いて本発明の第５実施形
態に係る傾き検出装置を説明する。ここで、図１１は傾
き検出装置を含む光ディスク装置の断面図である。本第
５実施形態が、第１実施形態と異なる点は、傾き検出装
置が信号再生を行なう光学系と同じ経路を利用している
点である。

【００７４】傾き検出装置４７は、再生もしくは記録・
再生用に供される半導体レーザ４８と、コリメートレン
ズ４９と、ハーフミラー５０と、対物レンズ５１と、対
物レンズを支持する対物レンズホルダと樹脂などで一体
に成型された絞り５２と、プリズム５３と、光検出器５
４，５５と、により構成されている。

【００７５】第１実施形態の傾き検出装置と同じよう
に、半導体レーザ４８からの光８は、ハーフミラー５０
により垂直に折り曲げられ、絞り５２を通過し、対物レ
ンズ５１によりディスク９の情報記録面に集光され、さ
らに反射し、再び対物レンズ５１，絞り５２，ハーフミ
ラー５０を通過してプリズム５３に至る。プリズム５３
では、光８に対して直交する面１０から入射し、光８に
対して傾いた面１１により、プリズム５３からの透過光
１２と反射光１３に分けられ、第１実施形態と同様な演
算過程により傾きが検出されるが、光検出器５４，５５
の出力の和（Ａ＋Ｂ）により、ディスク９に記録されて
いる情報の読みとりも行なわれる。

【００７６】光検出器５４，５５の出力は、ディスク９
の再生もしくは記録・再生信号の影響を受け明暗が変化
するが、傾き検出装置４７の出力は、第１実施形態と同
様な演算過程を経て出力されているので、再生もしくは
記録・再生信号の影響を受けることはない。

【００７７】本第５実施形態においては、半導体レーザ
４８を再生もしくは記録・再生用の半導体レーザと兼用
したが、必ずしも兼用する必要はなく、ハーフミラー等
を用いて波長の異なる半導体レーザを重ね合わせるよう
にしてもかまわない。

【００７８】また、同様に検出器５４，５５は必ずしも
情報の読みとり用の検出器として用いる必要はなく、ハ
ーフミラー等を用いて別途検出器を設けてもかまわな
い。

【００７９】次に、図１２，図１３を用いて本発明の第
６実施例に係る傾き検出装置を説明する。ここで、図１
２は第１実施形態もしくは第５実施形態に示す光ディス
ク装置から、傾き検出装置の検出部のみを取り出した断
面図、図１３はホログラムの部分拡大図である。

【００８０】第１実施形態もしくは第５実施形態と同じ
ように、ディスク９からの反射光８は、所定の傾きを持
ったホログラム５６で回折し、０次回折光５７、１次回
折光５８、−１次回折光５９に回折される。

【００８１】ホログラムは、図１３に示すように、ガラ
スをエッチングすることにより形成されており、所定の
ピッチ、所定のエッチング深さエッチングすることによ
り形成されている。また、ホログラムを通過した１次回
折光、−１次回折光は、図１２に示すように、それぞれ
２分割光検出器６０，６１に入射する。２分割光検出器
６０，６１の出力は演算器６２にそれぞれ入力される。

【００８２】光に直角に配置されたホログラムの回折光
の方向は、１次回折光と−１次回折光のなす角をθ、ホ
ログラムの窓の幅をｄ、光の波長をλとすると以下のよ
うになる。

【００８３】ｄ・sin（θ／２）＝λ つまり、窓の幅ｄを小さくすれば回折角度θは大きくな
る。

【００８４】ホログラムに入射する光を傾斜させると、
前述のようにホログラムはエッチングにより所定の深さ
だけ非透過部を形成されているので、光に対して等価的
にホログラムの窓の幅が狭くなり、結果として１次回折
光と−１次回折光のなす角度が大きくなる。

【００８５】そこで、２分割光検出器６０，６１のそれ
ぞれの出力を、図１２のようにＡ，Ｂ，Ａ’，Ｂ’とす
ると、演算器６２において、｛Ａ＋Ｂ’−（Ａ’＋Ｂ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ａ’＋Ｂ’）なる演算をすると、１次回折光と−１次回折光のなす角
度を検出することができる。

【００８６】図１３において、反射光８がＵ方向に傾く
と所定の角度傾斜させられたホログラム５６の窓の間隔
ｄが小さくなるので、１次回折光と−１次回折光のなす
角度が大きくなり、演算器６２の出力は増大する。ま
た、反射光８が図１３のＤ方向に傾くと、反射光８に対
して所定の角度傾斜させられたホログラムの角度が直角
に近くなるために、ホログラムの窓の間隔が等価的に広
がるので、１次回折光と−１次回折光のなす角度が小さ
くなり、演算器６２の出力は減少する。

【００８７】また、反射光８の傾きにより、当然２分割
光検出器６０，６１上で反射光８の像が移動するが、演
算器６２で行なう演算において、２分割光検出器６０，
６１上で移動により同じ方向にある例えば、ＡとＡ’，
ＢとＢ’の極性が反転しているので、像が移動しても演
算器６２の出力は変動しない。

【００８８】同様に、ディスク９にゴミが付着していた
り傷がついていたりして、反射光の一部が遮られたとし
ても、演算器６２で行なう演算において、２分割光検出
器６０，６１上で移動により同じ方向にある例えば、Ａ
とＡ’，ＢとＢ’の極性が反転しているので、片側にゴ
ミ、傷などによる暗部が発生しても、演算部６２の出力
は変動しにくい。

【００８９】また、ディスク９の反射率が変化しても、
演算器６２で行なう演算において、２分割光検出器６
０，６１の出力の総和による商をその出力としているの
で、演算器６２の出力は変動しない。つまり、簡単な構
成により反射光８の傾きを検出することができる上、デ
ィスクに付着したゴミや傷により反射光の一部が遮られ
たり、ディスクの反射率が変化したとしても、確実にデ
ィスクの傾きを検出できる。

【００９０】本第６実施形態では、透過型のホログラム
について記述してあるが、これが反射型であっても、第
１実施形態のプリズムのように、透過型と反射型との組
み合わせであっても良いことはいうまでもない。

【００９１】また、本第６実施形態では、１軸の傾き検
出について記述してあるが、前記ホログラムを格子状の
ホログラムとし、このホログラムを検出する傾き方向の
軸と非平行な軸回りに傾け、このホログラムの回折光を
２分割光検出器４個で検出すれば、２軸方向の傾き検出
を同時に行なうことができる。

【００９２】また、ホログラムを形成する基盤が反射光
８に対して直交する平面に一致していても、ホログラム
を形成する溝が斜めに形成されていれば、同様の効果を
得ることができる。また、第５実施形態と同じく、傾き
検出装置が信号再生を行なう光学系と同じ経路を利用し
ていてもかまわない。

【００９３】次に、図１４を参照しながら、本発明の第
７実施形態に係る光ディスク装置について説明する。図
１４は光ディスク装置における光学ヘッドを含む駆動系
を示す斜視図である。図１４において、ディスク９に照
射するためのレーザ光を生成する半導体レーザは、複数
に分割された光検出器、ＨＯＥ等と共に光学ユニットを
構成しており、この光学ユニットはキャリッジ６３上に
固定されている。

【００９４】キャリッジ６３はベースに固定された１本
のガイドレール６４によりディスク９の半径方向に摺動
自在に嵌合されるとともに、ガイドレール６４回りに回
転することもできる。ガイドレール６４の外側には、磁
性を有する材料で形成されたヨーク６５ａ，６５ｂと、
磁石６６ａ，６６ｂにより磁気回路６７ａ，６７ｂが形
成されている。

【００９５】半導体レーザより発せられたレーザ光は、
コリメートレンズを通過して、光学ユニットから出力さ
れる。このレーザ光は、キャリッジ６３に固定された立
ち上げミラーの反射ミラー面で９０°方向に向きを変
え、光学ユニット２７の上部に配置された対物レンズ３
５に導かれる。そして、この対物レンズ３５よりディス
ク９の記録トラック上にレーザ光を集光させて焦点を形
成する。またディスク９からの反射光は、対物レンズに
戻り、立ち上げミラー、コリメートレンズを経由し、Ｈ
ＯＥにより偏光されて、複数に分割された光検出器上
で、記録再生信号、トラッキング制御信号、フォーカス
制御信号が得られる。

【００９６】ディスク９の記録トラック上にレーザ光を
集光させる対物レンズ３５は、対物レンズホルダ６８の
上面に固定されている。対物レンズホルダ６８は、フォ
ーカスコイル６９ａ，６９ｂとそれぞれが直列に接続さ
れたトラッキングコイル７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０
ｄが接合されている。対物レンズホルダ６８の回りには
磁石７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄとヨーク７２によ
る磁気回路７３が形成されており、磁気回路７３はキャ
リッジ６３に固定されている。

【００９７】この対物レンズホルダ６８には、４本のワ
イヤ状の弾性体７４の一端が固着され、弾性体７４は対
物レンズホルダ６８を吊設支持している。また、弾性体
７４はフォーカスコイル６９ａ，６９ｂにそれぞれ独立
に電流を流すための第１，第２のチャンネルと、それぞ
れが直列に接続されたトラッキングコイル７０ａ，７０
ｂ，７０ｃ，７０ｄに電流を流すための第３のチャンネ
ルと、これらの第１から第３のチャンネルに電流を流す
ための共通グランドとしての導電体により形成されてい
る。なお、弾性体７４の他端はキャリッジ６３に固定さ
れたアクチュエータベース７５に固定される。

【００９８】このように構成された対物レンズ駆動装置
によれば、フォーカス制御信号を用いることにより対物
レンズ３５のフォーカス方向の位置ズレが検出され、こ
の位置ズレを補正するようにフォーカスコイル６９ａ，
６９ｂに所定の電流を流す制御動作を行ない、対物レン
ズホルダ６８を図１４のＺ軸方向に駆動する。また、ト
ラッキング制御信号を用いることにより対物レンズ３５
のトラック方向の位置ズレが検出され、この位置ズレを
補正するようにリニアモータコイル７６ａ，７６ｂおよ
びトラッキングコイル７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ
に電圧を加えて図１４のＹ軸方向に駆動する制御動作を
行なう。

【００９９】また、演算器からの２軸の傾きの検出信
号、例えば、｛Ａ−（Ｃ＋Ｄ）｝／（Ａ＋Ｃ＋Ｄ）により、フォーカスコイル６９ａと６９ｂに差を持た
せ、対物レンズホルダ６８を図１４ｂのＸ軸回りに回転
させる偶力を加える。

【０１００】さらに、演算器２１からの傾きの検出信号（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）に合わせて、回転制御コイル７７ａ，７７ｂに電流を流
し、キャリッジ６３を図１４のＹ軸回りに回転させる偶
力を加える。

【０１０１】図１４のように、本発明の第７実施形態に
係る光ディスク装置における対物レンズ駆動装置は、対
物レンズホルダ６８には、空間３自由度（図１４のＸ軸
回りの回転成分、Ｙ軸方向の直動成分、Ｚ軸方向の直動
成分）が許容され、キャリッジ６３には空間２自由度
（図１４のＹ軸方向の直動成分とＹ軸回りの回転成分）
が許容されているので、ディスク９に対して、対物レン
ズ３５を制御すべき４自由度に対してのみ自由度を有す
る構造である。

【０１０２】また、ガイドレール６４が１本であるの
で、一般に２本のガイドレールを有してキャリッジとデ
ィスクのアライメントを維持するキャリッジに比べて、
２本のガイドレールによる摩擦力の差によって偶力が発
生し、ガイドレールとキャリッジの摩擦力の増大によ
り、トラッキング系の制御が阻害される恐れがない。

【０１０３】以上のように、簡単な構成により、対物レ
ンズ３５をＹ，Ｚ軸方向に駆動し、レーザ光の焦点をデ
ィスク９上の所望のトラックに一致させることができ、
ディスク９上にレーザ光の焦点を結ばせることができ
る。さらに、Ｘ，Ｙ軸回りに回転させることができるの
で、対物レンズ３５の光軸を任意の方向に傾けることが
できる。また、対物レンズ３５の光軸をディスク９の記
録トラック面に対して常に直角な状態を保持するよう、
対物レンズ３５を位置決め制御することができるように
なる。

【０１０４】本第７実施形態においては、キャリッジ６
３には、対物レンズホルダ６８を支持する構造として、
いわゆる４本ワイヤタイプのアクチュエータを搭載した
が、これに軸摺動や、板ばねとヒンジの組み合わせ等の
ような別の支持形式のアクチュエータを搭載してもよい
ことはいうまでもない。

【０１０５】なお、本発明は上述の各実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施できることは勿論である。

【０１０６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ディス
クに付着したゴミや傷等により、反射光の一部が遮られ
たり、ディスクの反射率が変化したとしても、簡単な構
成で確実にディスクの傾きを検出できる。

【０１０７】さらに、対物レンズをディスクの半径方
向、面と直角方向に駆動でき、レーザ光の焦点をディス
ク上の所望のトラックに一致させることができるととも
に、ディスク上にレーザ光の焦点を形成できる。

【０１０８】また、ディスクのトラックに平行な軸回
り、ディスクの半径方向と平行な軸回りに回転させるこ
とができるので、対物レンズの光軸を任意の方向に傾け
ることができ、対物レンズの光軸をディスク面に対して
常に直角な状態を保持することができる。

【０１０９】また、対物レンズの傾きによるコマ収差が
発生しにくくなるので、対物レンズによりレーザー光を
集光して形成されるスポットサイズをできるだけ小さな
状態に保つこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る傾き検出装置を示
す断面図。

【図２】本発明の第１実施形態における有効角度範囲を
説明するグラフ。

【図３】第１実施形態の具体例としての光ディスク装置
を示す断面図。

【図４】第１実施形態の具体例としての光ディスク装置
を示す断面図。

【図５】本発明の第２実施形態に係る傾き検出装置の概
略を示す斜視図。

【図６】本発明の第３実施形態に係る光ディスク装置に
おける光学ヘッドを含む駆動系を示す斜視図。

【図７】図６の第３実施形態の駆動系を示す拡大斜視
図。

【図８】本発明の第４実施形態に係る光ディスク装置を
示す断面図。

【図９】第４実施形態に係る光ディスク装置を示す断面
図。

【図１０】第４実施形態に係る傾き検出装置の有効角度
範囲を説明するグラフ。

【図１１】本発明の第５実施形態に係る光ディスク装置
を示す断面図。

【図１２】本発明の第６実施形態に係る傾き検出装置の
検出部のみを示す断面図。

【図１３】第６実施形態に係る傾き検出装置のホログラ
ムを示す部分拡大断面図。

【図１４】本発明の第７実施形態に係る光ディスク装置
における光学ヘッドを含む駆動系を示す斜視図。

【図１５】従来の光ディスク装置における傾き検出装置
を示す斜視図。

【図１６】従来の光ディスク装置における傾き検出装置
を示す断面図。

【図１７】従来の対物レンズ駆動装置を示す平面図。

【図１８】従来の対物レンズ駆動装置を示す側面図。

【符号の説明】

２光源（半導体レーザ）３，４光学系（コリメートレンズ，ハーフミラー）５プリズム６，７検出手段（光検出器）８反射光９Ａ検出対象９ディスク１０入射面１１反射面１２透過光１３反射光１４演算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を測定対象に照射する光学系
と、前記測定対象からの反射光の入射方向に対する傾斜面を
有するプリズムと、前記測定対象からの反射光の前記傾斜面に対する透過光
と反射光の光強度をそれぞれ検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記傾斜面に対する前記
透過光と前記反射光との前記光強度の差を前記光強度の
和で除して商を演算し、この商に基づいて前記測定対象
の傾きを検出する演算手段と、を備えることを特徴とする傾き検出装置。
【請求項２】光源と、この光源の光を集光してディスク上にスポットを形成す
る対物レンズと、前記ディスクからの反射光を検知する光検知器と、光源からの光を前記ディスクに照射する光学系，前記デ
ィスクからの反射光を入射すると共にこの反射光の入射
方向に対する傾斜面を有するプリズム，前記ディスクか
らの反射光の前記傾斜面に対する透過光と反射光の光強
度をそれぞれ検出する検出手段，前記検出手段により検
出された前記傾斜面に対する前記透過光と前記反射光と
の前記光強度の差を前記光強度の和で除して商を演算し
てこの商に基づいて前記ディスクからの反射光の光軸の
傾きを検出する演算手段より構成される傾き検出装置
と、を備えることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項３】前記傾斜面の透過側と反射側にそれぞれ光
検出器を有することを特徴とする請求項２に記載の光デ
ィスク装置。
【請求項４】前記傾斜面は、前記ディスクからの反射光
の前記プリズムからの出射面であることを特徴とする請
求項２に記載の光ディスク装置。
【請求項５】前記傾斜面は、前記ディスクからの反射光
の前記プリズムからの入射面であることを特徴とする請
求項２に記載の光ディスク装置。
【請求項６】光源からの光をディスクに照射する光学系
と、前記ディスクからの反射光に対する傾斜面に形成され、
前記反射光を回折させるホログラムと、前記ホログラムが回折した光のうちからｎ次回折光と−
ｎ次回折光の開き角度を検出して傾きを検出する傾き検
出装置と、を備えることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項７】ディスクにレーザ光を集光する対物レンズ
と、前記対物レンズを保持するホルダと、前記対物レンズとホルダを駆動する駆動手段と、前記対物レンズ，前記ホルダ，前記駆動手段より構成さ
れる可動部と、前記可動部の質量中心点に対して点対称に配置されると
共に前記可動部にそれぞれの一端が固定された複数の弾
性体より構成された対物レンズ支持手段と、を備えることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項８】前記弾性体は、前記質量中心点より所定の
距離だけそれぞれ離間されて配置されたことを特徴とす
る請求項７に記載の光ディスク装置。
【請求項９】前記弾性体は、２本設けられていることを
特徴とする請求項７に記載の光ディスク装置。
【請求項１０】前記弾性体は、平行に設けられているこ
とを特徴とする請求項９に記載の光ディスク装置。
【請求項１１】対物レンズを少なくとも光軸方向に駆動
可能な対物レンズ駆動手段と、ピックアップをディスクの半径方向に移動可能に支持す
る対物レンズ支持手段と、前記ディスクの半径方向に平行な１本の軸により固定部
と摺動自在に嵌合されて前記軸回りに前記対物レンズ支
持装置を回転駆動させる駆動機構と、を備えることを特徴とする光ディスク装置。