JPS61258337A - 光学ヘツド位置検出装置 - 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、光ディスクに情報を記録し、再生する光学ヘ
ッドの位置検出装置に関するものである。

従来の技術 近年、光ディスク装置は、人寄間の記憶装置として、画
像ファイル、文書ファイル、或いはデータファイルに応
用され、商品化が行なわれている。

光ディスク装置は、コンピュータの外部記憶装置に主と
して用いられている磁気ディスク装置に比べ、１０倍以
上の記憶容量を持ち、かつ情報を非接触に記録、再生で
きる事から、磁気ディスクａｌｌに代わる大容騰記憶装
置として有望視されている。

しかし光ディスク装置は情報を倹素するのに要する時間
、すなわちアクセス・タイムが磁気ディスク装置の５倍
〜１０倍必要であり、磁気ディスク装置を光ディスク装
置に置き換える妨げの一つとなっている。光ディスクＶ
装置に於いて、高速のアクセスを実現する為には、光学
ヘッドの軽ｌ化、光学ヘッド移送系のトルク向上と共に
、光学ヘッドの移動位置の精度の良い検出も必要である
。

以下、従来の光ディスク装置に於ける高速アクセスの様
子を第５図を用いて説明する。第５図は光ディスク装置
のアクセス機構を示す回路ブロック図で、スピンドルモ
ータ１によって回転している光ディスク２上に、リニア
モータ３によって駆動される光学ヘッド４から光が照射
され、情報の記録・再生が行なわれる。通常、光ディス
ク２の上には螺旋状或いは同心円状のトラックが構成さ
れ、各トラック毎にアドレスが付与されている。

このような光ディスク装置に於いて、アクセス動作は、
アクセス・コントロール用のｃｐｕ　５より与えられる
３種類の制御信号、つまり、アクセス指令（ａ）、目標
アドレス（ｂ）、トラック・ジャンプ指令（Ｃ）によっ
て制御される。アクセス指令＜ａ　＞が目標アドレス（
ｂ）と共に与えられると、第５図のアクセス機構の中で
、スイッチ６が開いてスイッチ７が閉じ、制御回路は、
記録再生状態からアクセス状態に切り換えられる。アク
セス状態では、制御回路は２つのモードのアクセス動作
を行なう。１つはりニアモータ３を動かし、光学ヘッド
４全体を目標のアドレス付近に移動させるラフ・アクセ
スであり、もう１つは、ラフアクセス終了後に残ってい
る目標のアドレスとの誤差を補正する為に、光学ヘッド
４の中のレンズ８をトラック・ジャンプ指令（０）によ
って１トラツク毎、或いは数トラツク毎にジャンプさせ
て、目標のトラックに近づかせるファイン・アクセスで
ある。ラフ・アクセスモードに於いて、制御系は、光学
ヘッドの位置検出器９よりの信号と、目標アドレス（ｂ
）をＤ／Ａ変換回路１０によってアナログ値に変えた目
標位置信号とを比較し、その差が零になるように、リニ
アモータ３を駆動する。

ファイン・アクセスモードでは、前記のラフアクセスに
よって光学ヘッド４を移動させた後、光ディスク２より
読み取ったアドレスと、目標のアドレスとの差だけ、光
学ヘッド４の中のレンズ８を動かすトラッキング・コイ
ル１１に駆動パルスを与え、トラック・ジャンプによっ
て目標のアドレスのトラックまで再生位置を移動させる
わけである。

従って、この制御系では、アクセス時間は、光学ヘッド
４の移動時間と、光学ヘッド４の位置検出の検出精度と
で決定されている。光学ヘッド４を軽くし、光学ヘッド
４移送用のりニアモータ３のトルクを強くすると同時に
、高精度な光学ヘッドの位置の検出ができれば、高速の
アクセスが実現できるわけである。なお第５図において
、１２〜１４は増幅器、１５は差動増幅器、１６．１７
は加算回路、１８は微分回路である。

従来、この光学ヘッドの位置検出には、接触式の直線型
ポテンショメータを用いた方式が用いられていた。この
ような従来の光学ヘッド位置検出装置の一例について第
６図〜第７図を用い′Ｃ説明する。第６図は直接型ポテ
ンショメータの斜視図、第７図は第６図のポテンショメ
ータを用いた従来の光学ヘッド位置検出装置の斜視図で
、１９はポテンショメータ表面に塗布された抵抗体、２
０は導体、２１はポテンショメータ上を動く接触子、２
２．２３は抵抗両端の端子、２４は接触子２１で検出さ
れる可変抵抗値を表わす端子である。また２５は直接型
ポテンショメータ、２Ｇはりニアモータ、２７は前記り
ニアモータ２６上に置かれた光学ヘッド、２８は光学ヘ
ッドと共に前記リニアモータ２６にはよって移動する移
動体であり、この移動体２８に前記接触子２１が取付け
られている。リニアモータ２Ｇが動くと、移動体２Ｂに
取付けられた接触子２１が直線型ポテンショメータ２５
の表面に接触しながら移動する。この時、直線ポテンシ
ョメータ２５の端子２２．２３の間に一定の電圧をかけ
ておくと、接触子２１に発生する電圧が、接触子２１の
移動によって変化し、この電圧が接触子２１の一端２１
ａより他端２１ｔｌに伝わり、さらに直線型ポテンショ
メータ２５の導体２Ｇに伝わり、前記直線型ポテンショ
メータ２５検出用の端子２４より取り出され、位置検出
信号となるわけである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記従来の構成では、直線型ポテンショメ
ータ２５という接触式の検出器を用いている為、接触子
２１と抵抗体１９との摩擦で抵抗体１９が摩耗し、経時
変化を起こす危険性がある。特に、コンピュータに接続
された磁気ディスクのように、高速のアクセスを１日に
何百回もさせる用途ではその危険性が高（なる。また検
出精度も、ポテンショメータの抵抗値のトリミング精度
で決まる為、実際には±０．３％程度になり、位置精度
に換算して約±６０μ−程度の誤差がある事になる。こ
の誤差は上記の７フイン・アクセスのトラック・ジャン
プで吸収する事になり、ジャンプの数が増え、アクセス
時間が遅くなる事になる。また、位置検出信号の応答性
に関しても、直線型ポテンショメータ２５の場合、接触
子２１の振動特性が影響して数１０８　Ｚ程度しかとる
事ができず、リニアモータ２ａの制御系の応答特性が検
出系で抑えられている事にもなっている。さらに、直線
型ポテンショメータ２５では、接触子２１が抵抗体１９
に押し付けられる為、この接触による摩擦で光学ヘッド
２１の動きが悪くなる。

このように、従来の直線型ポテンショメータ２５を用い
た位置検出は、経時変化、精度、応答性光学ヘッドの高
速駆動の面で高速アクセスには適さないという問題点を
有している。

本発明は上記従来の問題点を解消するもので、非接触で
、経時変化がなく、高精度で、応答性も充分高く、光学
ヘッドの高速アクセスに適した位置検出装置を提供する
ことを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の光学ヘッド位置検
出装置は、固定位置に置かれた光源と、固定位置にあっ
て前記光源より放射された光を平行光束に変換する第１
の光学系と、この第１の光学系によって得られた平行光
束の進行方向に対して平行に移動する移動体上にあって
前記平行光束を光ディスクに集光して光ディスクに信号
を記録し或いは光ディスクより信号を再生する第２の光
学系と、前記移動体上にあって前記平行光束の一部の光
を前記移動体の移動方向に対して一定の角度をなすよう
に反射しかつ前記移動体における前記平行光束の入射窓
を形成する反射手段と固定位置にあって前記反射手段に
よって反射された平行光束の照射位置を検出する光電検
出器とを備えたものである。

作用 上記構成によれば、光ディスクに信号を記録し、或いは
光ディスクより信号を再生する為に用いられる平行光束
の一部を、移動する光学ヘッド上に形成された前記平行
光束の入射窓によって反射させ、光学ヘッドの移動によ
って、この反射した平行光束の照射位置が変化するのを
利用して、光電検出器でその位置を検出し、これより光
学ヘッドの位置を検出する。従って、光学的な非接触位
置検出である為、寿命が長く、また応答性も速いものが
得られ、そらに光電検出器として、ポテンショメータに
比べ、高精度のものがたやすく得られる為、精度の良い
位置検出装置を得る事ができる。

また、位置検出用光源として、光ディスクの記録・再生
に用いる光の一部を用いている為、平行光束の平行度、
光強度の安定性に優れ、高精度な位置検出ができ、また
位置検出の為に、別の光源を用意する必要がない事から
、低コストの高精度位置検出を実現できる事になる。さ
らに、平行光束を反射する反射手段を、移動する光学ヘ
ッドに形成された前記平行光束の入射窓として用いてい
る為、光学ヘッドがこの反射手段によって密閉され、光
学ヘッドの移動に伴なう光学ヘッド内へのホコリの混入
と、このホコリによる光束のゆらぎを防止する事ができ
る。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第４図に基づいて説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例における光学ヘッド位置
検出装置の概略構成図で、３１は光ディスク、３２は固
定光学系、３３は光学ヘッド、３４は充電検出器、３５
はスピンドル・モータである。前記固定光学系３２は、
光源３６と集光レンズ３７とビームスプリッタ−３８と
光ディスン３１よりの信号の検出系３９とから構成され
ている。前記光学ヘッド３３は、対物レンズ４０とミラ
ー４１．４２とで構成されている。

次に動作を説明する。固定光学系３２の光源３６より出
た光は、周光レンズ３１で平行光束（ｄ　）に変換され
、ビームスプリッタ−３８を通って、固定光学系３２よ
り出射する。平行光束（ｄ）は、その進行方向と平行な
方向に移動する光学ヘッド３３に入射し、光学ヘッド３
３の側面に配置された入射窓を兼ねたミラー４１で一部
反射された後、ミラー４２で反射され、対物レンズ４０
で光ディスク３１上に絞り込まれ、情報の記録・再生が
行なわれる。一方、ミラー４１で反射された光は、その
進行方向が光学ヘッド３３の移動方向に体し、ある一定
の角度を成す方向に曲げられ、光電検出器３４の上端部
に入射する。次に光学ヘッド３３が光ディスク３１の内
周部に移動すると、ミラー４１によって反射された平行
光束は（ｉｌｌ）の位置から（ｆ）の位置に移動し、光
電検出器３４に入射する位置が変化する。従って、光電
検出器３４上での平行光束（ｅ＞あるいは（ｆ　）の入
射位置を検出すれば、光学ヘッド３３の位置が検出され
る事になる。光電検出器３４としては、光の入射位置に
よって素子両端から得られる光電流が変化する非分割型
の半導体装置検出素子、或いはＣＣＤ型、ＭＯＳ型のリ
ニアイメージセンサ等の分割型の光検出素子を用いる事
ができる。また最も簡単な検出素子として、２分割の光
検出素子を用いて、その出力を差動検出する事によって
も、光の入射位置を検出する事ができる。検出精度は、
半導体装置検出素子、リニアイメージセンサ共、数μＩ
ｌ〜２０μｍ程度の位置分解能を有し、また応答性も数
μｓｅｃと充分に速い値を得る事ができる。

このように本実施例によると、光ディスク３１の記録再
生に用いられる平行光束（ｄ　）の一部を用いて、移動
する光学ヘッド３３上で平行光束（ｄ　）の入射窓を成
す位置に、平行光束（ｄ　’）の一部の光の進行方向を
光学ヘッド３３の移動方向に対しである一定の角度を成
す方向に反射するミラー４１を設け、このミラー４１に
よって反射された平行光束の照射位置を検出する光検出
素子としての光電検出器３４を固定位置に設ける事によ
り、光学ヘッド３３の位置を非接触で、経時変化なく、
高精度で、応答性良く求める事ができる。さらに本実施
例によると、位置検出の為の特別な光源を設ける必要が
ない為、低コストの非接触位置検出装置を実現する事が
できる。さらに、平行光束（（１）を反射するミラー４
１を、移動する光学ヘッド３３に形成された平行光束（
ｄ　’）の入射窓として用いている為、光学ヘッド３３
がこのミラー４１によって密閉され、光学ヘッド３３の
移動にともなう光学ヘッド３３内へのホコリの混入と、
このホコリによる光束のゆらぎとを防止する事ができる
。

第２図は本発明の第２の実施例における光学ヘッド位置
検出装置の概略構成図で、固定光学系３２の構成、及び
固定光学系３２と光学ヘッド３３と光電検出器３４との
配置は第１図に示した第１の実施例と同じである。この
第２の実施例に於いて、第１の実施例と異なるのは、平
行光束（ｄ　）の一部の光を反射するミラー４１が、光
ディスク３１に信号を記録・再生する為に用いられる光
学系と一体に構成されるように、端面に反射膜を付けた
プリズム４３を用いている点である。

次に動作を説明する。第１の実施例と同様にして、平行
光束（ｄ　）が光学ヘッド３３に入射すると、プリズム
４３の入射側の端面の反射膜により、入射光の一部が反
射され、第１の実施例と同様に、光電検出器３４に検出
されて、光学ヘッド３３の位置が検出される。一方、プ
リズム４３の入射側の端面を透過した光は、プリズム４
３の出射側の端面で反射され、対物レンズ４０を通して
、光ディスク３１の記録・再生に用いられる。

このように、平行光束（ｄ　）の一部の光を反射する光
学素子と、光ディスク３１の記録・再生に用いられる光
学素子とを、反射膜をつけたプリズム４３によって１つ
にする事により、光学ヘッド３３内の光学系が簡略化さ
れ、コストの低下、調整の簡略化、重量の低下を実現で
きる。

第３図は本発明の第３の実施例における光学ヘッド位置
検出装置の概略構成図で、固定光学系３２の構成、及び
固定光学系３２と光学ヘッド３３と光電検出器３４との
配置は第１図に示した第１の実施例と同様である。この
第３の実施例に於いて、第１の実施例と異なるのは、ミ
ラー４１によって反射された平行光束にアパーチャ４４
が入れられ、光電検出器３４に入射する光束の光束径が
小さくなっている点である。

次に動作を説明する。第１の実施例と同様にして、ミラ
ー４１によって反射した位置検出用の平行光束は、アパ
ーチャ４４によって光束径が制限された細い光束となっ
て光電検出器３４に入射し、第１の実施例と同様にして
、光学ヘッド３３の位置が検出される。

このように、進行方向が曲げられた位置検出用の平行光
束にアパーチャ４４を入れ、光束径を制限する事により
、光電検出器３４上での光の照射面積を小さくする事が
できる為、得られる位置検出信号の精度及び直線性を高
める事が可能となる。

第４図は本発明の第４の実施例における光学ヘッド位置
検出装置の概略構成図で、固定光学系３２の構成、及び
固定光学系３２と光学ヘッド３３と光電検出器３４との
配置は第１図に示した第１の実施例と同様９である。こ
の第４の実施例に於いて、第１の実施例と異なるのは、
光電検出器３４の受光面の前面に、光源３６より出る波
長を含む、充分狭い帯域の光学フィルター４５が用いら
れている点である。

次に動作を説明する。第１の実施例と同様にして、ミラ
ー４１によって反射した位置検出用の平行光束は、充電
検出器３４の前面に置かれた光学フィルター４５を通過
して光電検出器３４に入射し、第１の実施例と同様にし
て、光学ヘッド３３の位置が検出される。

このように、光電検出器３４の前に光学フィルター４５
を入れる事により、外光等の迷光の影響を除去でき、信
号品質の良い位置信号を検出する事ができる。この際、
通常光ディスク３１に用いている光源は非常に単色性の
良いレーザー光である為、迷光のの除去には、レーザー
光の波長のみを通過させるフィルターを用いる事ができ
、効果的に迷光の除去が行える。

なお、上記第１〜第４の各実施例は互いに組み合わせる
事も可能であり、それにより、より安定で精度の良い位
置検出を実現できる。

発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、光学ヘッドの位置を
非接触で検出できるので、経時変化がなく、高精度で応
答性良く求める事ができる。さらに、位置検出用の光源
として、光ディスクの記録・再生に用いている光源を流
用している為、安定で低コストの非接触位置検出装置を
実現する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に於ける光学ヘッド位置
検出装置の概略構成図、第２図は本発明の第２の実施例
に於ける光学ヘッド位置検出装置の概略構成図、第３図
は本発明の第３の実施例に於ける光学ヘッド位置検出装
置の概略構成図、第４図は本発明の第４の実施例に於け
る光学ヘッド位置検出装置の概略構成図、第５図は光デ
ィスク装置のアクセス機構の回路ブロック図、第６図は
直線型ポテンショメータの外観斜視図、第７図は従来の
光学ヘッド位置検出装置の外観斜視図である。 ３１・・・光ディスク、３２・・・固定光学系、３３・
・・光学ヘッド、３４・・・光電検出器、３６・・・光
源、４１・・・ミラー、４３・・・プリズム、４４・・
・アパーチャ、４５・・・光学フィルター 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定位置に置かれた光源と、固定位置にあって前記
   光源より放射された光を平行光束に変換する第１の光学
   系と、この第１の光学系によつて得られた平行光束の進
   行方向に対して平行に移動する移動体上にあつて前記平
   行光束を光ディスク上に集光して光ディスクに信号を記
   録し或いは光ディスクより信号を再生する第２の光学系
   と、前記移動体上にあつて前記平行光束の一部の光を前
   記移動体の移動方向に対して一定の角度をなすように反
   射しかつ前記移動体における前記平行光束の入射窓を形
   成する反射手段と、固定位置にあって前記反射手段によ
   つて反射された平行光束の照射位置を検出する光電検出
   器とを備えた光学ヘッド位置検出装置。 ２、反射手段は、第２の光学系の一部として配置されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の光学ヘッド位置検出装
   置。 ３、第２の光学系と光電検出器との間に平行光束の光束
   径を制限するアパーチャが挿入されている特許請求の範
   囲第１項記載の光学ヘッド位置検出装置。 ４、光電検出器の受光面の前面に、光源より放射される
   光の波長を含む充分狭い帯域の波長のみを通過させる光
   学フィルターが配置されている特許請求の範囲第１項記
   載の光学ヘッド位置検出装置。 ５、光電検出器として、非分割型の半導体装置検出器を
   用いた特許請求の範囲１項記載の 光学ヘッド位置検出装置。 ６、光電検出器として、多分割の光電検出器アレイを用
   いた特許請求の範囲第１項記載の光学ヘッド位置検出装
   置。