JP2664347B2 - 光ディスク記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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。
図５３は従来の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と、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図５４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。

【０００３】図５５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１
４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１
５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１
０からの反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。

【０００４】つぎに、上述した従来例の動作を図５６
(ａ),(ｂ),(ｃ)および図５７を参照しながら説明する。
図５６(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、図５７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１
０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１２，１３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１．０〜１．５μ
ｍ程度である。ここで、図５６(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、図５７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。

【０００５】

【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、光ディスクの面振れにより
磁界強度が大きく変動し、そのために磁界強度の効率が
悪く、記録特性のバラツキが大きいという課題があっ
た。また、磁気ヘッドが光ディスクに衝突することをさ
けるために両者をあまり接近させることができず、機械
的精度が厳しいという課題があった。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、磁界
強度の効率を向上することができ、記録特性の安定化を
図ることができ、かつ機械的精度を緩和することができ
る光ディスク記録再生装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【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、光を光ディスクに照射し
て信号を記録再生する光ヘッドと、光ディスク面に対し
てほぼ垂直な方向に可動に支持され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、該磁気ヘッドと一
体的に可動するように同一のベース上に設けられた発光
素子と光検出器とからなり、上記磁気ヘッドと上記光デ
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、前記ベースと一体的に可動なように設け
られた円筒状コイルと、該円筒状コイルに磁束を差し向
けるように配置された永久磁石およびヨークからなる磁
気回路とからなり、前記距離情報をもとに該距離が一定
になるように前記磁気ヘッドを駆動する駆動手段と、当
該磁気回路から上記磁気ヘッドに漏れる磁束を遮断する
遮へい手段を備えたものである。この発明においては、
上記光ヘッドによって光が上記光ディスクに照射されて
信号が記録再生され、上記磁気ヘッドによってバイアス
磁界が上記光ディスクに印加されるという一連の動作
中、上記磁気回路から上記磁気ヘッドに漏れる磁束が遮
へい手段によって遮断される。

【０００７】

【実施例】以下、光ディスク記録再生装置の例を図につ
いて説明する。まず、図３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PD1 ２１ａ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、図３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 ２１ｂに入射する。

【０００８】検出器平面に照射した光の光強度分布の様
子を示したものが図２である。図２(ａ)(ｂ)は図３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、図２(ｃ)は各光学素子の配置を示している。
図２(ａ)は、被測定物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、図２(ｂ)は
被測定物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
記図２(ａ)(ｂ)で示された現象を図５４の光検出器の特
性から検討してみる。図１は図３に示す配置の場合の、
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 ２１
ａ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、図３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 ２
１ｂの光強度特性が、図１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。

【０００９】図４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、図１における両者の光強度の大小差を補
償するため、PD2 ２１ｂ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は図５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との比をとって
規格化した差動出力２４を演算する。この差動出力２４
の特性を示したのが図６である。すなわち、上記した演
算により被測定物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の反射率変化の影響を除去できる訳
である。

【００１０】ところで、図６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、このゼロクロス点Ｎの距離は図
３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
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。

【００１１】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例について説明する。すなわ
ち、発光ダイオードからの光の放射は、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
および光検出器を駆動するための電極を取付けるのが困
難であるので、図７に示すように、PD1 ２１ａ，PD2 ２
１ｂ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。

【００１２】図８はさらに他の例を示す。基本的には図
７と同様、同心円形状の光検出器PD1 ２１ａ，PD2 ２１
ｂと発光ダイオード２０とで形成されているが、PD1 ２
１ａ，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 ２１
ａ，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、その製作が容易に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 ２１ａ，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。

【００１３】図９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例を示す。図９
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、図１０
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
全拡散面に近い光り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３
２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離しておく必要がある。従っ
て、図９（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３
３ａ，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３５
ａおよびPD2 アノード用プリント配線３５ｂに接続され
ている。

【００１４】以上、図９，図１０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。図１１に
光ディスク１０に対する上記の例における光の出射・反
射そして受光の状況を示す。

【００１５】図１２は上述した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との間の距離を
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。この例は特にこのような要求を満足させるものであ
る。図１２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２
４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。

【００１６】次に、さらに他の例について説明する。先
に図７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、図１３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、その両面には図１
４に示すように各電極，配線がパターニングされてい
る。図１４（ａ）は光検出器チップ３０側のパターン
を、図１４（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、図１５に示すように、発光ダイオード２０の基板
面通し発光ダイオード基板側電極用プリント配線２７と
をボンデイングワイヤー２９で結線している。

【００１７】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を二次的
な光源と見做すことができる。図１６，図１７に上記の
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。

【００１８】図１８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別の例を示すものである。図１８
(ａ)はその平面図、図１８(ｂ)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３９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、図２０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
ことは前の例と同様である。ただし、この例におけるプ
リント配線基板２６は前の例の図１４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
みに集中してでまるので、その作製が簡単となる利点が
ある。

【００１９】図２１〜図２３はさらに別の実施例を示
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、図２２に展開斜視図として
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、その駆動方法には特別の注意が必要で、図
２３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 ２１ｂのカソードとを共通電位にして動作するも
のである。この例における場合はその図２１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。

【００２０】次に、この発明について説明する。図２４
はこの発明の一実施例の要部を示す側面図であり、図２
５は当該実施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５
１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２
１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。

【００２１】図２６は、この発明の他の実施例の要部を
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、図２４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。

【００２２】図２７は、この発明のさらに他の実施例の
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６
０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、図２６，図２７に示し
たそれぞれの実施例において、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、上述した図２４の実施例と同
一である。なお、上記各実施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。

【００２３】次に、光ディスク記録再生装置の他の例を
図２８〜図３０について説明する。図２８は要部側面
図、図２９は圧電素子アクチュエータの斜視図、図３０
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、図１〜図２７と同一
または相当部分には同一符号を付している。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。図３０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。

【００２４】次に、同じく他の例を図３１〜図３３につ
いて説明する。図３１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、図３２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、
図３３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（図３４参照）。

【００２５】ついで、さらに他の例を図３５〜図３７に
ついて説明する。図３５において、発光素子２０と２分
割光検出器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上の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、さきに図２に示したよ
うに変化する。このため、２分割光検出器２１の差をし
った出力は、図３７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、例えば図
３８のようになる。

【００２６】図３８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。

【００２７】以下に述べる例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。図３９はそ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。

【００２８】次に、図４０の周波数特性図を参照しなが
ら、動作について説明する。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、
図４０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６
４を介して圧電素子６１ａに接続された第３電気端子６
７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と光ディスク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、
他の例として図４１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を平行度を保ったまま矢印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６
１や７０は、図４２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６１ａ，６１ｂと銅などの金属
材による導電板を兼ねて弾性シム６１ｃと電気端子６
５，６６ａ，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
ルフ形圧電素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。

【００２９】以上の動作における周波数特性をみると、
図４３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、図４１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。次の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。

【００３０】以下、その例を図４４〜図４７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，６１
ｂ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、
図４５において、弾性シム７１の幅をｂ、長さをｌ、長
さ方向にｘ軸をとりｘ＝０で支持するとすれば

【００３１】

【数１】ｂ∝ １／{cos βl−cosｈβl)(cosｈβｘ−c
osβｘ)＋（sinβl＋sinβl)(sinβｘ−sinβｘ）｝ βｌ＝２．３６５

【００３２】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６
９、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、図４６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、図４７
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、図４
８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、図４９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、
図５０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、図４４に示す焦点制御用と図５０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。図５１に磁気ヘッドのトラッキング動作
を行う他の例を示す。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。

【００３３】図５２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６１
ａ，６１ｂ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。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明の光ディスク記
録再生装置によれば、磁気ヘッドを電磁力によって駆動
する駆動手段から漏れる磁束を遮断する遮へい手段を備
えたので、磁界強度の効率の向上、記録特性の安定化を
図ることができ、かつ、機械的精度を緩和することがで
きるという効果を奏する。また、磁気ヘッドと光ディス
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
出手段は発光素子と光検出器とからなり、構造が簡単で
あるとともに、小型化が可能であり、また安価に製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光ディスク記録再生装置の一例による距離検
出手段における光強度−距離特性線図である。

【図２】 図３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である。

【図３】 距離検出手段の光学素子配置平面図である。

【図４】 両光検出器の出力−距離特性線図である。

【図５】 差動出力を得るための回路図である。

【図６】 差動出力−距離特性線図である。

【図７】 光源の光強度分布を考慮した光学素子配置平
面図である。

【図８】 光源の光強度分布を考慮した他の例の光学素
子配置平面図である。

【図９】 光ディスク記録再生装置の要部の（ａ）側面
図と（ｂ）平面図である。

【図１０】 図９におけるプリント配線基板の平面図で
ある。

【図１１】 図９のものにおける光路の説明図である。

【図１２】 さらに他の例の（ａ）平面図と（ａ）図の
ｋ−ｋ線に沿う平面での（ｂ）断面図である。

【図１３】 別の例の平面図と（ａ）図のｌ−ｌ線に沿
う平面での断面図である。

【図１４】 図１３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である。

【図１５】 図１３におけるスペーサへの各配線のパタ
ーニングの他の例を示す平面図である。

【図１６】 図１３のものの光の状況および光強度の分
布を示す説明図である。

【図１７】 図１３のものの光の状況および光強度の分
布を示す説明図である。

【図１８】 さらに別の例の（ａ）平面図と（ａ）図の
ｍ−ｍ線に沿う平面での（ｂ）断面図である。

【図１９】 図１８におけるスペーサの（ａ）側面図と
（ｂ）平面図である。

【図２０】 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である。

【図２１】 さらに他の例の側断面図である。

【図２２】 図２１のものの分解斜視図である。

【図２３】 図２１のものの駆動回路の結線図である。

【図２４】 この発明の一実施例の要部側断面図であ
る。

【図２５】 図２４における電磁アクチュエータの分解
斜視図である。

【図２６】 他の実施例の要部側断面図である。

【図２７】 さらに他の実施例の要部側断面図である。

【図２８】 光ディスク記録再生装置の一例の要部側面
図である。

【図２９】 図２８における圧電アクチュエータの斜視
図である。

【図３０】 同じく動作を説明するための一部側面図で
ある。

【図３１】 他の例の要部斜視図である。

【図３２】 図３１のものの動作説明のための一部側面
図である。

【図３３】 図３１のものの動作説明のための一部側面
図である。

【図３４】 同じくディスク記録面の磁界強度変動の線
図である。

【図３５】 さらに他の例の要部斜視図である。

【図３６】 図３５のものの位置検出センサ部の側面図
である。

【図３７】 前記位置検出センサの出力特性線図であ
る。

【図３８】 同じく変位量−周波数特性線図である。

【図３９】 光ディスク記録再生装置の要部斜視図であ
る。

【図４０】 図３９におけるバイモルフ形圧電素子の変
位置−周波数特性線図である。

【図４１】 他の例の要部斜視図である。

【図４２】 図４１におけるバイモルフ形圧電素子の側
面図である。

【図４３】 図４２のもののゲイン−周波数特性線図で
ある。

【図４４】 光ディスク記録再生装置の要部斜視図であ
る。

【図４５】 図４４のものの平面図である。

【図４６】 同じく動作を示す側面図である。

【図４７】 同じく周波数特性線図である。

【図４８】 他の例の平面図である。

【図４９】 図４８のものの周波数特性線である。

【図５０】 さらに他の例の斜視図である。

【図５１】 さらに他の例の斜視図である。

【図５２】 さらに他の例の斜視図である。

【図５３】 距離検出手段の側断面図である。

【図５４】 図５３のものの光強度−距離特性線図であ
る。

【図５５】 光ディスク記録再生装置の要部概略側面図
である。

【図５６】 動作説明のための一部側面図である。

【図５７】 光ディスク記録面の磁界強度変動特性線図
である。

【符号の説明】

１０ 光ディスク、１５ 光ヘッド、１６ 磁気ヘッ
ド、２０ 発光ダイオード（光源）、２１ａ，２１ｂ
光検出器、４９ 磁性部材（遮へい手段）、５６対物レ
ンズ、６１ バイモルフ圧電素子（圧電素子アクチュエ
ータ）、６１ａ，６１ｂ 圧電素子、６４ 切欠部、
６５，６６，６７ 第１，第２，第３電気端子、７１
弾性シム（導電性金属板）。

───────────────────────────────────────────────────── 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 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

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を光ディスクに照射して信号を記録再
   生する光ヘッドと、光ディスク面に対してほぼ垂直な方
   向に可動に支持され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、 該磁気ヘッドと一体的に可動するように同一のベース上
   に設けられた発光素子と光検出器とからなり、上記磁気
   ヘッドと上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、 前記ベースと一体的に可動なように設けられた円筒状コ
   イルと、該円筒状コイルに磁束を差し向けるように配置
   された永久磁石およびヨークからなる磁気回路とからな
   り、前記距離情報をもとに該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、 当該磁気回路から上記磁気ヘッドに漏れる磁束を遮断す
   る遮へい手段を備えた光ディスク記録再生装置。