JPH0762946B2 - 光ディスク記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、光ディスク記録再生装置に関するものであ
り、もう少し詳しくいうと、ディスクに外部磁界を与
え、光スポットにより温度を上昇させることにより、デ
ィスク上の磁性体記録面の磁界の方向を反転させて記録
を行い、再生時は記録時より低パワーの光スポットを記
録面に照射し、上記磁界の方向を光学的に読みとること
により行う光ディスク記録再生装置に関するものであ
る。

【従来の技術】

この種の光ディスク記録再生装置では、光ディスクの位
置を常に検出する必要があるが、従来より検出器と被測
定物との距離が近い場合の距離検出には、一般に光を用
いた検出方式が良く用いられている。第53図は従来はこ
の種の光学式距離検出装置の一例を示す側面断面図であ
る。図において、基板２上に、光源としての発光ダイオ
ード１と光検出器３が取付けられており、その前方に集
光レンズ４が配置されている。発光ダイオード１、光検
出器３および集光レンズ４を収容するケース６の開口部
にはガラス窓５が取付けられており、その前方に位置変
動する被測定物７がある。 次に、動作について説明する。発光ダイオード１からは
一定光量の光が放射されており、集光レンズ４により収
束光に変換されてガラス窓５よりケース６外部に出射す
る。８はこの出射光の光軸を示す。出射した光は、被測
定物７で反射されて再びガラス窓５および集光レンズ４
を通過して光検出器３上に照射する。９はこの反射した
光の光軸を示す。 光検出器３上に照射する光の光量は、被測定物７と検出
装置との距離および被測定物７の反射率、形状によって
決まり、同一の被測定物７に対する距離と光検出器３で
の光強度との関係を第54図に示す。図に示すように、光
強度は距離が約4.5mmのところで極大値をとり、そこか
ら離れるにしたがって低下する。それゆえ、同一の光測
定物７で、かつ、検出距離が光強度の線形範囲に入るよ
うに限定すれば、光検出器３の出力と距離とが１対１に
対応することになり距離の検出が可能となる。 第55図は上記のような距離検出手段を備えた従来の光デ
ィスク記録再生装置の要部を示す側面図である。図にお
いて、従来の光ディスク記録再生装置は、大略、被測定
物である光ディスク10と、本体基盤に設置されたモータ
11と、本体基盤にベアリング12および13を介して載置さ
れたベース14と、このベース14に支持された光ヘッド15
と、ベース14に支持された磁気ヘッド16とからなってい
る。 なお、光ヘッド15は、光ビームＬを出射する光源、光ビ
ームＬを光ディスク10に導く対物レンズ等の光学部品、
光ディスク10からの発射光を導く光学部品、反射光を受
光して電気信号に変換する受光素子、光スポットＳの焦
点ずれ及びトラックずれを検出する光学センサ等からな
っている。 つぎに、上述した従来例の動作を第56図（ａ），
（ｂ），（ｃ）および第57図を参照しながら説明する。 第56図（ａ）〜（ｃ）は磁気ヘッド16と光ディスク10と
の位置関係を示す側面図、第57図はディスク記録面の磁
界強度Ｂと、光ディスク10と磁気ヘッド16との間の距離
Ｈの関係を示す特性図である。 まず、光ディスク10は、モータ11によって回転する。そ
して、光ヘッド15および磁気ヘッド16が、ベアリング1
2,13およびベース14により矢印Ａ方向に駆動される。 光ヘッド15は、磁気ヘッド16によって発生されたバイア
ス磁界を、光スポットＳにより変調（情報）を記録す
る。なお、光スポットＳは、一般に直径が1.0〜1.5μｍ
程度である。 ここで、第56図（ａ）〜（ｃ）で示すように、光ディス
ク10が回転すると、光ディスク10の記録面と磁気ヘッド
16との間の距離Ｈ（H₁〜H₃）が変動する。また、磁気ヘ
ッド16により発生される磁界は、100〜5000e程度である
が、第57図で示すように、光ディスク10の記録面と磁気
ヘッド16との間の距離Ｈが大きくなるに従い、その磁界
強度Ｂは低下する。

【発明が解決しようとする課題】

以上のような従来の光ディスク記録再生装置では、光デ
ィスクの反射率が変化する場合には光検出器３の出力が
それに応じて変化して距離検出が不可能となり、汎用性
のある距離検出装置として適用することができないとい
う問題点があった。 この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、光ディスクの反射率が異なっても距離検出
が可能な光ディスク記録再生装置を得ることを目的とす
る。

【課題を解決するための手段および作用】

この発明に係る光ディスク記録再生装置は、光源との距
離が相互に異なる２個の光検出器を設ける。そして、測
定すべき距離範囲における光強度−距離特性が一方の光
検出器が光強度の極大値に至るまでの正の勾配の領域
に、他方の光検出器が上記極大値を越えた負の勾配の領
域にそれぞれ対応するように光源と光検出器とを配置す
る。さらに、両光検出器に入射する光ディスクからの反
射光量がほぼ等しくなるように両光検出器の受光面積を
設定する。 光源から出射された光は光ディスクで反射し、その反射
光を両光検出器がそれぞれの位置で受光して出力する。
この両光検出器の出力の差を出力の和により除算した値
から光ディスクと検出器との距離を検出する。

【実施例】

以下、この発明の実施例を図について説明する。第３図
は各光学素子をその光軸の方向からみた平面図である。
図において、光源としての発光ダイオード20、２個でな
る光検出器のうちの一方の光検出器（以後これをPD1と
称する）21a発光ダイオード20に対してPD121aよりさら
に離れた位置に配置されたもう一方の光検出器（以後こ
れをPD2と称する。）21bが互いに同一平面内に配置され
ており、以後この平面を検出器平面と称する。また、後
述する理由により、PD2 21bの受光面積はPD1 21aの受光
面積より大きく設定している。 次に動作について説明する。発光ダイオード20はその発
光面が平面の構造をしたものであり、第３図において紙
面に垂直で上向きに完全拡散面に近い光強度分布をもつ
光源となっており、これを一定出力で発光させる。い
ま、発光ダイオード20の上方に、検出器平面と平行に被
測定物の鏡面があった場合、発光ダイオード20から出射
した光は再び検出器平面に到達し、PD1 21aおよびPD2 2
1bに入射する。 検出器平面に照射した光の光強度分布の様子を示したも
のが第２図である。第２図（ａ）（ｂ）は第３図におけ
る一点鎖線ｊ−ｊ上の位置に対する光強度を示したもの
であり、第２図（ｃ）は各光学素子の配置を示してい
る。第２図（ａ）は、被測定物７が近距離にある場合の
光強度分布を示しており、発光ダイオード20の近くに集
中したピーク強度の強い分布となる。これに対して、第
２図（ｂ）は被測定物７が遠距離にある場合の光強度分
布を示しており、ピーク強度の低い広がった分布とな
る。 ここで、上記第２図（ａ）（ｂ）で示された現象を第25
図の光検出器の特性から検討してみる。第１図は第３図
は示す配置の場合の、PD1 21aおよびPD2 21bの位置にお
ける光強度と被測定物７までの距離との関係を重ねて図
示したものである。すなわち、測定すべき距離範囲でみ
ると、PD1 21aの特性は光強度の極大値を越えた負の勾
配の領域に対応し、PD2 21bの特性は光強度の極大値に
至るまでの正の勾配の領域に対応している。PD1 21aに
比較してPD2 21bの極大点が同図において下方かつ左右
にずれているのは、発光ダイオード20に対してPD2 21b
をPD1 21aより遠い位置に配置しているからである。な
お第３図における各光学素子間の相対位置の詳細は、測
定するべき距離範囲において、PD1 21aおよびPD2 21bの
光強度特性が、第１図に示すとおり、相互に逆の勾配領
域に対応するように調整設定される。 第４図は測定すべき距離範囲における光検出器出力と距
離との関係を示す特性図である。図において、PD1 21a
の出力は曲線22、PD2 21bの出力は曲線23であるが、両
者の出力の大きさがほぼ同等となっているのは、第１図
における両者の光強度の大小差の補償するため、PD2 21
bの受光面積をPD1 21aの受光面積より大きく設定してい
るからである。 そして、両出力22および23は第５図に示した電気回路に
よってその差ｘを求め、さらにこれと両出力の和ｙとの
比（出力の差ｘを出力の和ｙにより除算した値）をとっ
て規格化した差動出力24を演算する。この作動出力24の
特性を示したのが第６図である。すなわち、上記した演
算により被測定物７との距離を求めることにより、従来
問題とされた被測定物７の反射率変化の影響を除去でき
る訳である。 ところで、第６図に示すように差動出力24はある距離に
おいてゼロクロスする。被測定物７との距離を絶えず一
定とする制御装置にこの距離検出装置を使用する場合、
このゼロクロス点Ｎの距離を目標値に設定すると差動出
力24がその目標値に対する誤差信号となって都合がよ
い。そして、このゼおクロス点Ｎの距離は第３図におけ
るパラメータ、l₁,l₂,w₁,w₂,g₁,g₂によって決定され、
これらのパラメータを変化させることによって、かなり
の自由度でゼロクロス点Ｎを設定することができる。例
えば、PD1 21aとPD2 21bとの間隔g₂を縮めればPD2 21b
に入射する光量は、より距離の短い所から増加し始める
ので、ゼロクロス点Ｎよりも短くなる。 逆に間隔g₂を伸ばせば、ゼロクロス点Ｎの距離はより長
くなる。PD1 21aとPD2 21bとの面積比によってもゼロク
ロス点Ｎの距離を変化させることができる。この場合、
両者の面積が等しければ、ゼロクロス点Ｎは無限遠点と
なり、PD2 21bの面積の方が増えるに従ってゼロクロス
点Ｎの距離が近づいてくるため、少なくともPD2 21bの
面積がPD1 21aの面積より大きい適当な面積比を選ぶこ
とによって所望のゼロクロス点Ｎを得ることができる。 次に、発光ダイオード20の放射分布を特に考慮して検討
した他の実施例について説明する。すなわち、発光ダイ
オード20から光の放射は、発光ダイオード20の中心を軸
としてほぼ回転対称と見做すことができる。従って、距
離変化を正確にとらえるためには、光強度変化の等しい
所で検出するように、発光ダイオード20の中心を軸とし
た同心円の形状の光検出器を用いるのが最も効率よい。
ただし、完全な同心円形状では発光ダイオード20および
光検出器21a、21bを駆動するための電極を取付けるのが
困難であるので、第７図に示すように、PD1 21a,PD2 21
bは同心円形の一部を欠いた形状とし、その部分から電
極25a〜25dを取出すようにしている。 第８図はさらに他の実施例を示す。基本的には第７図と
同様、同心円形状の光検出器PD1 21a,PD2 21bと発光ダ
イオード20とで形成されているが、PD1 21a,PD2 21bは
共に半円より小さくなるように弦で切り取られた形と
し、円の中心に発光ダイオード20を配置している。この
ようにした場合、光検出器としての受光効率は低下する
が、発光ダイオード20とPD1 21a,PD2 21bとは取付基板
上に異なるチップとして形成できるため、その製作が容
易となるという利点がある。 ところで、光ディスクが非常に近い距離にあってその近
い距離でのみ検出を行う場合、検出の分解能をあげるに
は、光検出器特にPD1 21aの面積を小さくし、発光ダイ
オード20とPD1 21a,PD2 21bとの間隔を狭くする必要が
ある。この場合、原理的には発光ダイオード20とPD1 21
a,PD2 21bとが同一平面内にあってもその間隔を極めて
小さくすれば可能であるが、これら各光学素子同志は電
気的に非接触でなければならないので、作製上両者をあ
まり近付けることができない。 第９図以降は、上記したように光ディスクが非常に近い
距離にある場合に適した他の実施例を示す。第９図は各
光学素子をプリント配線基板上に形成させたもので、同
図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）はその平面図、第10
図はプリント配線基板の平面図である。図において、発
光ダイオード20は発光面が平面の構造をし、上方向に完
全拡散面に近い光強度分布をもつ光源であり、プリント
配線基板26の発光ダイオード基板側電極用プリント配線
27に導電性接着剤で貼付け、発光ダイオード発光面電極
用プリント配線28に発光ダイオード用ボンデイングワイ
ヤ29で結線されており、これを一定出力で発光させる。
光検出器チップ30は、導電性スペーサ31を介して光検出
器カソード配線32の上に導電性接着剤で貼り付けてあ
る。光検出器のカソードである光検出器チップ30の裏面
は、光検出器カソード用プリント配線32と導通してい
る。ここで、導電性スペーサ31と発光ダイオード20との
間隔は、作製時に導電性接着剤のはみ出しがあっても光
検出器カソード用プリント配線32と発光ダイオード基板
側電極用プリント配線27とがショートしないように十分
雛しておく必要がある。従って、第９図（ａ）に示すよ
うに、導電性スペーサ31の厚みを発光ダイオード20の厚
さより厚く設定し、発光ダイオード20の発光面と光検出
器チップ30の受光面とがその光軸方向に少なくとも光検
出器チップ30の厚さ以上の段差を有する構造としてい
る。PD1 21aおよびPD2 21bそれぞれのアノード用ボンデ
イングパッド33a,33bは、それぞれボンデイングワイヤ
ー34aおよび34bを介してPD1アノード用プリント配線35a
およびPD2アノード用プリント配線35bに接続されてい
る。 以上、第９図，第10図に示すように、発光ダイオード20
と光検出器チップ30とに段差を設けることにより、発光
ダイオード20と導電性スペーサ31とを十分離してその電
気的絶縁を確保するとともに、発光ダイオード20と光検
出器チップ30とを極めて接近させることができる。すな
わち、両者の発光面と受光面との光軸の方向への投影面
を相互に十分接近させることができ、必要なら一部重畳
するようにもできる。第11図に光ディスク10に対する上
記の実施例における光の出射・反射そして受光の状況を
示す。 第12図は上述したこの発明による光学式距離検出手段
を、光磁気記録媒体に磁界を印加するためコイルと光磁
気記録媒体との間の距離を制御するための距離センサと
して応用した例で、同図（ａ）はその平面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）をその一点鎖線ｋ−ｋで切断した断
面図である。図において、磁気ヘッド16に磁気コイル36
が巻回されている。光ディスク10は、この場合その距離
を検出すべき被測定物となる。磁気ヘッド16および距離
検出装置は台37に取付けられており、この台37は位置制
御のためのアクチュエータでもある。 磁気ヘッドと磁気媒体との間隙の生成手段としては、一
般に空気浮上法を用いて数μｍの間隙とするが、光磁気
記録における磁気ヘッド16は、ほこりに強いという利点
を殺さないように数10μｍ〜数100μｍの間隙で制御す
る必要があり、空気浮上法を用いない。このため、なん
らかの方法で磁気ヘッド16と光ディスク10とを間の距離
を検出し、その間隔を一定に保つ制御を行う必要があ
る。また、制御のためのアクチュエータを駆動しなけれ
ばならないので、距離検出装置を小形・軽量にする必要
もある。この実施例は特にこのような要求を満足させる
ものである。 第12図において、磁気ヘッド16と光ディスク10との間隙
が目標値ｇのとき、すなわち検出器チップ30と光ディス
ク10との間隙がｄのときに距離検出装置の差動出力24が
０となるようにPD1 21aとPD2 21bとの形状配置を設定し
ておく。そして、この差動出力24が０となるように目標
値制御を行うことにより、磁気ヘッド16と光ディスク10
との間隙をその目標値のｇに一定に保つことができる。 次に、さらに他の実施例について説明する。先に第７図
において説明したように、発光ダイオードからの光の放
射の強度分布は、発光ダイオードの中心を軸としてほぼ
回転対称と見做せるため、光の強度分布から距離を検出
するには発光ダイオードを中心とした同心円の形状の光
検出器を用いるのが最も正確であって効率もよい。しか
し、この場合、各光学素子を同じチップ内に作り付ける
のは技術的に種々困難を伴う。以下の実施例はこれらの
点を解決したものである。 先ず、第13図において、円盤状に形成された光検出器チ
ップ30には、その中央に通し穴30aが設けられている。
同様に円盤状に形成された絶縁体で作られたスペーサ38
には、その中央には光検出器チップ30の通し穴30aより
直径の大きい通し穴38aが形成されており、その両面に
は第14図に示すように各電極，配線がパターニングされ
ている。第14図（ａ）は光検出器チップ30側のパターン
を、第14図（ｂ）は発光ダイオード20側のパターンを示
す。各光学素子は両通し穴30a,38aの中心が発光ダイオ
ード20の中心と一致するように配置される。そして、光
検出器チップ30はカソード用プリント配線32上に導電性
接着剤で貼付けられている。また、PD1 21a,PD2 21b
は、それぞれボンデイングワイヤー34aおよび34bでアノ
ード用プリント配線35aおよび35bに結線されている。発
光ダイオード20は、スペーサ38の通し穴38aよりも大き
なチップサイズとし、その発光面を通し穴38a側にして
発光ダイオード発光面側電極用プリント配線28に導電性
接着剤で貼付け、第15図に示すように、発光ダイオード
20の基板面と発光ダイオード基板側電極用プリント配線
27とをボンデングワイヤー29で結線している。 上記のような構成とすることにより、発光ダイオード20
は光検出器チップ30の通し穴30aに向かって発光し、通
し穴38a,30aを通過して光検出器チップ30の上方へ放射
する。このような場合、光検出器チップ30の面上におい
てはその出射口の二次的な光源と見做すことができる。 第16図，第17図に上記の実施例における光の出射，反射
そして受光の状況（各図（ａ））および光強度の分布
（各図（ｂ））を示す。前者は光ディスク10が比較的近
距離にある場合、後者に比較的遠距離にある場合、光強
度の分布はいずれも発光ダイオード20光軸を中心にした
回転対称となっている。従って上述した通り、PD1 21a,
PD2 21bの受光する光強度の分布がより均一になり、正
確で効率のよい距離検出が可能となる。さらに、二次的
な光源である出射口30aとPD1 21aの受光面は非常に近接
して配置することが可能であり、近接した位置における
距離検出が可能である。 第18図はプリント配線基板へのパターニングの作業性を
改善した実施例を示すものである。第18図（ａ）はその
平面図、第18図（ｂ）は同図（ａ）をその一点鎖線ｍ−
ｍで切断した断面図である。図において、導電性のスペ
ーサ39は図19に示すような形状としている。スペーサ29
と発光ダイオード20とを取付けたプリント配線基板26
は、第20図に発光ダイオード20を取付けた状況の平面図
を示す。スペーサ39は、発光ダイオード20のボンデイン
グワイヤ29が光検出器チップ30に接触しないように十分
な厚みをもたせ、プリント配線基板26上のカソード用プ
リント配線32に導電性接着剤で貼付けられている。そし
て、光検出器チップ30のカソードであるその裏面が、ス
ペーサ39の上面にやはり導電性接着剤で貼付けられてい
るこの場合も発光ダイオード20からの光は通し穴30aを
通過して出射されることは前の実施例と同様である。た
だし、この実施例におけるプリンシ配線基板26は前の実
施例の第14図におけるスペーサ38の場合と異なり、基板
への配線電極のパターニングがその片面のみで済み、各
部品の取付けもその片面側のみに集中してできるので、
その作製が簡単となる利点がある。 第21図〜第23図はこの発明のさらに他の実施例を示す。
図において、発光ダイオード20と同一厚さを有する導電
性のスペーサ40は、第22図に分解斜視図として示すよう
な形状を有している。そして、発光ダイオード20とスペ
ーサ40とは、各々の上面が共に光検出器チップ30のカソ
ード側電極に導電性接着剤で貼付けられ、下面はそれぞ
れプリント配線基板26にパターニングされたプリント配
線41および42にやはり導電性接着剤で貼付けられてい
る。ただし、この実施例では光検出器チップ30と発光ダ
イオード20とが電気的に独立していないので、この駆動
方法には特別の注意が必要で、第23図にその場合の駆動
回路の一例を示す。 図において、発光ダイオード駆動用電源43、発光ダイオ
ード20の負荷抵抗44、Ｉ−Ｖ変換アンプ45aおよび45b、
これらの負荷抵抗46a,46bが図示のように接続されてい
る。図の配線内が本実施例の場合の光学素子部分に対応
し、発光ダイオード20のアノードとPD1 21aおよびPD2 2
1bのカソードとを共通電位にして動作するものである。 この実施例における場合はその第21図からも判るよう
に、発光ダイオード20の発光面とその実質的な出射口と
なる通し穴30aの上端との距離が光検出器チップ30の厚
さと同一の値にまで短縮されるので、それだけ光デイス
ク10に出射される光量が大きくなり検出感度が増大する
という利点がある。 次に他の例について説明する。第24図はその例の要部を
示す側面図であり、第25図は当該例における電磁アクチ
ュエータの要部の分解斜視図である。これらの図におい
てベース14に固定された円筒状のヨーク47と、このヨー
ク47の内側に位置決めされ接合された永久磁石48と、ヨ
ーク47に固定されたリング状の磁性部材49と、ヨーク47
の内側の上下２箇所に固定された弾性支持部材50および
51と、弾性支持部材50および51に上下２箇所で支持され
たコイルボビン52と、このコイルボビン52に巻回された
制御用コイル53と、コイルボビン52の一端に支持された
基板54と、こり基板54に設置された発光素子20と、基板
54に設置された２分割光検知器21とからなっている。 なお、ヨーク47〜制御用コイル53は電磁アクチュエータ
を形成している。 また、磁気ヘッド16は基板54に設置され、光ヘッド15は
反射ミラー55、対物レンズ56等からなっている。 ところで、この実施例では発光素子20と２分割光検知器
21とから距離検出手段が形成され、駆動手段は電磁アク
チュエータで形成されている。また、遮へい手段は磁性
部材49によっている。 以上の構成により、まず、光ディスク10の記録面と、磁
気ヘッド16との間の距離ずれが検出される。すなわち、
発光素子20により出射された光は、光ディスク10に反射
して２分割光検知器21に入射する。この入射した光の強
度分布が上述した距離によって変化することから、２分
割光検知器21で両者の距離ずれを検出することができ
る。 そして、距離ずれの情報に基づいた電流が制御用コイル
53に印加され、永久磁石48との間の電磁力により磁気ヘ
ッド16が矢印Ｖ方向に駆動されて、距離ずれが解消され
る。従って、光ディスク10の記録面と、磁気ヘッド16と
の間の距離がほぼ一定に保たれる。 なお、磁性部材49は、ヨーク47および永久磁石48でなる
磁気回路から磁気ヘッド16へ漏れ出す磁束のシールドと
して機能する。これにより、磁界強度の変動を著しく少
なくすることができ、磁気ヘッド16と光ディスク10とを
接近させることができる。 第26図は他の例の要部を示す側面図であり、図において
コイルボビン52の一端に支持された支持部材57と、この
支持部材57の端部に取り付けられたバランサ58とを備え
ている。その他、第24図と同一符号は同一部分である。 なお、磁気ヘッド16は、支持部材57およびコイルボビン
52を介して弾性支持部材51だけによりヨーク47に支持さ
れている。電磁アクチュエータは、ヨーク47〜磁性部材
49、磁性支持部材51〜制御用コイル53、支持部材57およ
びバランサ58から形成されている。また、基板54は、支
持部材57に固定されている。 第27図はさらに他の例の要部を示す側面図であり、ベー
ス14に固定された固定台59と、この固定台59に支持され
た弾性支持部材60とを備えている。 なお、磁気ヘッド16は、基板54を介して弾性支持部材60
に支持されている。電磁アクチュエータは、ヨーク47〜
磁性部材49、コイルボビン52、制御用コイル53、固定台
59および弾性支持部材60からなっている。 以上、第26図，第27図に示したそれぞれの例において、
光ディスク10と磁気ヘッド16との間の距離を検出する作
用、および磁気ヘッド16を駆動する作用は、上述した第
24図の例と同一である。 なお、上記各例では円筒状のヨーク47とラジアル方向に
着磁された永久磁石48により磁気回路を形成したが、他
の部材で磁気回路を形成しても同様の動作を期待でき
る。 また、光ディスク10と磁気ヘッド16との間の距離を検出
する方式も、上述した方式に限らず、静電容量を利用す
る方式や、光ヘッドの信号を利用する方式でも所期の目
的を達成し得ることはいうまでもない。 ところで、上記説明では、光ディスク10と磁気ヘッド16
との間の距離ずれの解消に利用する場合について述べた
が、その他の例えば、光ディスクのローディング、アン
ローディングの際の磁気ヘッドの逃げのためにも利用で
きることはいうまでもない。すなわち、光ディスクの着
脱時には、磁気ヘッドを光ディスクから遠ざかる方向
（３〜10mm程度）に変位させる。 次に、他の例を第28図〜第30図について説明する。第28
図は要部側面図、第29図は圧電素子アクチュエータの斜
視図、第30図はディスクと磁気ヘッド、光スペットの位
置関係を示す側面図である。なお、図において、第１図
〜第27図と同一または相当部分には同一符号を付してあ
る。 図において、一端がベース14に固定されたバイモルフ形
圧電素子61の自由端に磁気ヘッド16が装着されている。
光ヘッド15に設けられた対物レンズ56はレンズアクチュ
エータ62によって駆動される。 次に、動作について説明する。圧電素子アクチュエータ
61は、固定端を基準に、通電量に応じた矢印（Ｂ）方向
の変位が可能である。第30図に示すように、対物レンズ
56はレンズアクチュエータ62により矢印（Ｃ）方向に変
位する。この際、光ディスク10の記録面10aとレンズ56
間の距離はほぼ一定（Ｄ）に保たれる。磁気ヘッド16の
駆動は、光ヘッド15に設けられたレンズ56の駆動を行う
レンズアクチュエータ62の入力電圧に比例した電圧を圧
電素子61に通電することにより行われる。 これにより磁気ヘッド16と光ディスク記録面10aの間の
距離（Ｈ）は、ほぼ一定に保つことが可能となる。 次に、他の例を第31図〜第33図について説明する。第31
図において、ベース14に固定されたホルダ63に２対の位
置センサが設けられている。すなわち、第１の位置セン
サは、第32図に示すように、発光素子20Aと２分割受光
素子21Aにより、光ディスク10の表面の位置検出を行
う。第２の位置センサは、第33図に示すように、同様に
発光素子20bと２分割受光素子21bからなり、圧電素子61
表面の位置検出を行う。 以上の構成により、光ディスク10の表面と磁気ヘッド16
の間の距離（Ｈ）を検出することができ、この距離の変
動量（△ｘ）を補正するように圧電素子61を駆動するこ
とにより磁界強度（Ｂ）の変動を大幅に低減することが
できる（第34図参照）。 ついで、さらに他の例を第35図〜第37図について説明す
る。第35図において、発光素子20と２分割検出器21が圧
電素子アクチュエータ61上に設置されている。ただし、
光ディスク10は図で省略している。図中、一点鎖線
（Ｅ）に沿って断面を示したのが図36であり、発光素子
20より出射した光は光ディスク10により反射し、光検出
器21上に入射する。光検出器21上に光強度分布は圧電素
子アクチュエータ61と光ディスク10の距離によって、さ
きに第２図に示したように変化する。このため、２分割
光検出器21の差をとった出力は、第37図のようになり、
この差動出力から距離検出ができる。 実際には、距離信号は種々の周波数で変動し、圧電素子
に対する駆動電圧も距離信号と同じ周波数の交流電圧と
なるため、バイモルフ形圧電素子61は、種々の周波数で
矢印Ｂ方向に変位される。このとき、バイモルフ形圧電
圧素子61の変位量の周波数特性は、製作時の設計寸度等
により決定しており、例えば第38図のようになる。 第38図は駆動電圧を一定としたときの周波数特性であ
り、横軸を周波数ｆ、縦軸を変位量ｄとしており、f₀は
１次共振周波数、f₁は２次共振周波数、f₂は３次共振周
波数を示している。このような周波数特性を有するバイ
モルフ形圧電素子61を実際に駆動制御すると、周波数f₁
及びf₂付近の距離信号に対して所要の駆動電圧を印加す
ると、変位量ｄが必要以上に大きくなってしまう。 通常、バイモルフ形圧電素子61の２次および３次の共振
周波数f₁,f₂は比較的低い周波数であり、また、共振レ
ベルは高い。従って、バイモルフ形圧電素子61を用いた
アクチュエータは、周波数f₁以下の狭い帯域のみでしか
正確に制御できないことになる。 以下については上記のような問題点を解決するためにな
されたもので、２次および３次共振周波数においても変
位量を正確に制御でき、制御帯域を広くとれるバイモル
フ形圧電素子アクチュエータを具現するものである。 第39図はこの例を示す斜視図であり、圧電素子61a,61b
と導電板61cからなるバイモルフ形圧電素子61の振動端
の一部には、電極を剥離して一方の圧電素子61aを露出
させた第１電気端子65、圧電素子61a,61bからは第２電
気端子66が導出されている。切欠部64に接続された第３
電気端子67は駆動回路68に接続されている。 次に、第40図の周波数特性図を参照しながら、動作につ
いいて説明する。 まず、バイモルフ形圧電素子61の周波数特性を測定し、
各共振周波数f₁およびf₂において適切な駆動電圧Ｖを出
力するための係数を演算し、駆動回路68内に予め設定し
ておく。そして、第40図のように、各共振周波数f₁およ
びf₂での変位量ｄょ小さくし、バイモルフ形圧電素子61
の変位量ｄの特性を周波数ｆに対して一様に変化するよ
うにする。 実際にバイモルフ形圧電素子61を駆動制御する場合、前
述のように駆動回路68は距離信号Ｈに基づいて駆動電圧
Ｖを制御し、磁気ヘッド16と光ディスク10との距離を一
定に保つ。このとき、圧電素子61aは、その時点の運動
加速度に応じた電圧を出力するので、切欠部64を介して
圧電素子61aに接続された第３電気端子67からは、バイ
モルフ形圧電素子61の振動状態を表わす加速度電圧Ｃが
出力される。 駆動回路68は、加速度電圧Ｃに基づいてバイモルフ形圧
電素子61の周波数を検知し、２次および３次共振周波数
f₁およびf₂またはその近傍であれば、予め設定された係
数に従って駆動電圧Ｖを減少させる。これらより、不要
な共振は抑制されてバイモルフ形圧電素子61は適切に駆
動され、磁気ヘッド16の光ディスク10との距離は一定に
制御される。 このとき、切欠部64に露出した圧電素子61aの表面が加
速度センサとして作用し、直接加速度電圧Ｃを出力する
ので、コストアップを招くことなく簡単な構造でバイモ
ルフ形圧電素子61の振動状態を検出することができる。 なお、上記例では、バイアス磁界発生用の磁気ヘッド16
を駆動する場合を例にとって説明したが、他の例として
第41図に示すように光ビーム照射用の対物レンズの駆動
制御に用いてもよい。この場合、対物レンズ56を平行度
に保ったまま矢印Ｂ方向に変位させるため、バイモルフ
形圧電素子61と平行に、切欠部のないバイモルフ形圧電
素子70が配設され、各バイモルフ形圧電素子61および70
の振動端には、対物レンズ56を保持するためのホルダ59
が固定されている。 また、図示しないが、光学式ディスク記録再生装置に限
らず、VTRのトラッキング制御用磁気ヘッドのアクチュ
エータに適用してもよい。 ここで、バイモルフ形圧電素子61や70は、第42図に示す
ように、それぞれ同じ厚み方向に分極された圧電素子61
a,61bと銅などの金属材による導電板を兼ねて弾性シム6
1cと電気端子65,66a,66bからなっている。そうして電気
端子66a,66bが同極、65が異極になるように電圧を印加
すると、圧電素子61a,61bのうち一方は矢印の長さ方向
に伸び、もう一方は矢印の長さ方向に縮む。それぞれの
圧電素子61a,61bの対向する側には弾性シム61cが接着さ
れており、この弾性シム61cの長さは変化しない。その
結果、バイモルフ形圧電素子は図の（α）方向にたわみ
変形する。よって、周知の方法で焦点ずれを検出し、そ
のずれ量に応じた電圧をバイモルフ形圧電子に印加する
ことにより対物レンズホルダ69、ひいては対物レンズ56
を駆動し、焦点制御を行う。 以上の動作における周波数特性をみると、第43図に示す
ように、比較的低い周波数f₂,f₃,f₄で２次,3次,4次の共
振が発生し、しかも、その振動レベルが高いため、制御
帯域が広くとれないという問題があった。また対物レン
ズ56が変位したときに傾きが生じないように、第41図に
示すように、２個のバイモルフ形圧電素子61a,61bを平
行に配置した構造とすると、組立性が悪かったり変位量
を大きくとれないという問題があった。 以下の実施例は上記のような課題を解決するためになさ
れたもので、簡単な構造で組立性がよく、制御帯域が広
くとれ、かつ、可動量も大きくとれる記録再生装置用ア
クチュエータを具現する。 以下、この例を第44図〜第47図について説明する。図に
おいて、バイモルフ形圧電素子61は、それぞれ同じ厚み
方向に分極された圧電素子61a,61bと、圧電素子61a,61b
で挟まれ導電板を兼ねた弾性シム71からなっている。弾
性シム71は、その幅が、固定−ロール支持のはりの１次
の基準関数の値にほぼ反比例するような形状に形成され
ている。すなわち、第45図において、弾性シム71の幅を
ｂ、長さを１、長さ方向にｘ軸をとりｘ＝０で支持する
とすれば、 ｂ∝1/｛cosβＩ−coshβＩ）（coshβｘ−cosβｘ） ＋（sinβＩ＋sinβＩ）（sinβｘ−sinβｘ）｝ β１＝2.365 となるような形状である。弾性シム71の両面に、圧電素
子61a,61bが接着されている。 以上の構成により、圧電素子61に所望の電圧を印加する
ことにより、従来と同様な原理で対物レンズホルダ69、
ひいては対物レンズ56を矢印（Ｂ）方向に駆動し、対物
レンズ56により集光された光スポットの焦点ずれの制御
を行う。この際圧電素子61の弾性シム71は前述のような
形状であり、一般に屈曲変位は断面２次モーメントに反
比例、すなわち、厚さが一定のときは幅に反比例するか
ら圧電素子61は固定−ロール支持の振動モードで変位
し、第46図に示すように対物レンズホルダ69は常に傾く
ことなく、矢印（Ｂ）方向に変位する。また、このアク
チュエータの周波数特性は、第47図に示すように、２次
以上の振動モードが抑圧されるので制御帯域を拡大する
ことができる。 上記例では、弾性シム71の形状を、その幅が固定ロール
支持のはりの一次の基準関数の値に反比例するように形
成したが、第48図に示したように、同じく二次の基準関
数の値に反比例するように形成してもよい。動作の原理
は前述のものと全く同様である。そのときの周波数特性
は、第49図に示すように、２次の共振周波数f₂が励起さ
れ、その他の振動モードは抑圧されるので、いわゆるシ
ステムとしての共振周波数f₀をより高い周波数に設定す
ることができる。また、弾性シム71の形状は、用途に応
じて三次あるいは四次の基準関数を基に設定してもよい
し、複数次の基準関数の重ね合せを基にしてもよい。ま
た、固定−ロール支持の条件に限らず、支持条件が固定
−自由、自由−自由などに基づいた基準関数を利用して
もよい。 なお、上記例では焦点制御を行う例について述べたが、
第50図に示すように、対物レンズ56の光軸と直交するト
ラッキング制御の方向、すなわち、矢印（Ｂ）方向に駆
動するときにも同様の効果を奏することは明らかであ
る。さらに、第44図に示す焦点制御用と第50図に示すト
ラッキング制御用を組合せ、２軸制御とすることも簡単
に推測できる。 第51図に磁気ヘッドのトラッキング動作を行う他の実施
例を示す。圧電素子61の自由端に磁気ヘッドチップ16a
が装着されており、前述と同様の原理で磁気ヘッドチッ
プ16aを駆動し、磁気テープに記録されたトラックと磁
気ヘッドチップ16aとのずれを補正するように制御を行
う。 第52図にさらに他の例として光学式ディスク記録再生装
置における外部磁界印加装置を示す。圧電素子61の自由
端に磁気ヘッド16が設けられており、適宜の方法で光デ
ィスク10と磁気ヘッド16との距離を検知し、あらかじめ
定められた距離とのずれを解消すべく、前述と同様の原
理で磁気ヘッド16を駆動する。 なお、上記各例では弾性シム71の両面に圧電素子61a,61
bを設けてバイモルフ圧電素子61としたが、弾性シムの
片面にのみ圧電素子を接合してバイモルフ圧電素子とし
てもよい。

【発明の効果】

以上のように、この発明では、光源との距離が相互にこ
となる２個の光検出器を設け、その測定すべき距離範囲
における光強度−距離特性が、それぞれ光強度の極大値
に至るまでの正の勾配の領域および同極大値を越えた負
の勾配の領域に対応するように配置し、両光検出器の差
動出力から求める距離を検出するようにしたので、光デ
ィスクへ光を照射し、その反射光が距離を検出するのに
光ディスクの反射率変化の影響を排除して信頼性を向上
することができる。 また、光源の発光面と光検出器の受光面とが平行でかつ
光軸の方向に光検出器の厚さ以上の段差を設けて両者を
十分接近ないしは一部重ねて配置できるようにしたの
で、非常に接近しているディスクまで距離を検出する場
合にも適用できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図はこの発明の一実施例を示し、第１図は
一実施例による距離検出手段における光強度−距離特性
線図、第２図は第３図における一点鎖線ｊ−ｊ上の位置
に対する光強度の分布を示す特性線図、第３図は距離検
出手段の光学素子配置平面図、第４図は両光検出器の出
力−距離特性線図、第５図は差動出力を得るための回路
図、第６図は差動出力−距離特性図、第７図、第８図は
特に光源の光強度分布を考慮したそれぞれ他の実施例の
光学素子配置平面図、第９図〜第23図はこの発明の他の
実施例を示し、第９図は一実施例の要部の（ａ）側面図
と（ｂ）平面図、第10図は第９図におけるプリント配線
基板の平面図、第11図は第９図のものにおける光路の説
明図、第12図はさらに他の実施例の（ａ）平面図と
（ａ）図のｋ−ｋ線に沿う平面での（ｂ）断面図、第13
図は別の実施例の平面図と（ａ）図の１−１線に沿う平
面での断面図、第14図，第15図はそれぞれ第13図におけ
るスペーサへの各配線のパターニングを示す平面図、第
16図16,第17図は、第13図のものの光の状況および光強
度の分布を示す説明図、第18図はさらに別の実施例の
（ａ）平面図と（ａ）図のｍ−ｍ線に沿う平面での
（ｂ）断面図、第19図は第18図におけるスペーサの
（ａ）側面図と（ｂ）平面図、第20図は第18図18のもの
のプレント配線基板への各配線のパターニングを示す平
面図、第21図はさらに他の実施例の側断面図、第22図は
第21図21のものの分解斜視図、第23図は第21図のものの
駆動回路の結線図である。 第24図〜第27図は光ディスク記録再生装置の例を示し、
第24図はその例の要部側断面図、第25図は第24図におけ
る電磁アクチュエータの分解斜視図、第26図は他の例の
要部側断面図、第27図さらに他の例の要部側断面図であ
る。 第28図〜第38図は光ディスク記録再生装置の他の例を示
し、第28図はその要部側面図、第29図は第28図における
圧電アクチュエータの斜視図、第30図は同じく動作を説
明するための一部側面図、第31図は他の例の要部斜視
図、第32図，第33図は第31図のもののそれぞれ動作説明
のための一部側面図、第34図は同じくディスク記録面の
磁界強度変動の線図、第35図さらに他の例の要部斜視
図、第36図は第35図のものの位置検出センサ部の側面
図、第37図は前記位置検出センサの出力特性線図、第38
図は同じく変位量−周波数特性線図である。 第39図〜第43図は光ディスク記録再生装置のさらに他の
例を示し、第39図は実施例の斜視図、第40図は第39図に
おけるバイモルフ形圧電素子の変位置−周波数特性線
図、第41図は他の例の要部斜視図、第42図は第41図にお
けるバイモルフ形圧電素子の側面図、第43図は第42図の
もののゲイン−周波数特性線図である。 第44図〜第52図はさらに他の例を示し、第44図はその斜
視図、第45図は第44図のものの平面図、第46図は同じく
動作を示す側面図、第47図は同じく周波数特性線図、第
48図は他の平面図、第49図は第48図のものの周波数特性
線、第50図は〜第52図はそれぞれさらに他の例の斜視図
である。 第53図〜第57図は従来の光ディスク記録再生装置を示
し、第53図は距離検出手段の側断面図、第54図は第53図
のものの光強度−距離特性線図、第55図は概略側面図、
第56図は動作説明のための一部側面図、第57図は光ディ
スク記録面の磁界強度変動特性線図である。 10は光ディスク、15は光ヘッド、16は磁気ヘッド、20は
発光ダイオード（光源）、21a,21bは光検出器、49は磁
性部材（遮へい手段）、56は対物レンズ、61はバイモル
フ圧電素子（圧電素子アクチュエータ）、61a,61bは圧
電素子、64は切欠部、65,66および67は第1,第2,第３電
気端子、71は弾性シム（導電性金属板）である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平1 −28597 (32)優先日 平１(1989)２月９日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 仲嶋 一 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社産業システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−94949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−56836（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−161408（ＪＰ，Ａ) ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．899 Ｏｐｔｉｃａ ｌ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ, 1988 Ｐ．154〜159

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ディスクに光を照射して信号を記録再生
   する光ヘッドと、バイアス磁界を前記光ディスクに印加
   する磁気ヘッドと、この磁気ヘッドと前記光ディスクと
   の間の距離を検出しその距離情報を出力する距離検出手
   段と、前記距離情報に基づいて前記距離が一定になるよ
   うに前記磁気ヘッドを駆動する駆動手段とを備えた光デ
   ィスク記録再生装置において、 光源から出射した光を前記光ディスクに照射し、その反
   射光を前記光源の近傍に配置した光検出器で受光して前
   記距離情報を出力する前記距離検出手段が、前記光検出
   器を前記光源との距離が相互に異なる２個の光検出器で
   形成し、測定すべき距離範囲での前記両光検出器の光強
   度−距離特性が、一方が光強度の極大値に至るまでの正
   の勾配の領域に、他方が前記極大値を越えた負の勾配の
   領域にそれぞれ対応するように前記光源と前記両光検出
   器との位置関係を設定し、さらに前記両検出器に入射す
   る前記反射光量がほぼ等しくなるように両光検出器の受
   光面積を設定し、前記両光検出器の出力の差を出力の和
   により除算した値から前記距離情報を演算検出するもの
   であることを特徴とする光ディスク記録再生装置。
2. 【請求項２】光源と両光検出器とを、それぞれの発光面
   および受光面が平行でかつ光軸の方向に上記光検出器の
   厚さ以上の段差を設けて配置してなる特許請求の範囲第
   １項記載の光ディスク記録再生装置。