JP2736138B2

JP2736138B2 - 位置検出装置およびそれを用いた回転形光学ヘッド

Info

Publication number: JP2736138B2
Application number: JP29006889A
Authority: JP
Inventors: 章裕笠原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JPH03152732A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、移動体の位置を検出する位置検出装置およ
びそれを用いた回転形光学ヘッドに関する。

（従来の技術）光ディスク（光磁気ディスクも含む）を用いて情報の
記録／再生を行なう光ディスク装置においては、記録／
再生のための光ビームを対物レンズを介して光ディスク
上の所望のトラックに集束させて照射し、また光ディス
クからの反射光を対物レンズを介して検出する光学ヘッ
ドが備えられる。

光学ヘッドの一つとして、回転形光学ヘッドが知られ
ている。これは回転動作によって所望のトラックにアク
セスする方式の光学ヘッドであり、磁気回路を用いて対
物レンズを保持するレンズホルダをディスクのラジアル
方向およびフォーカス方向（対物レンズの光軸方向）へ
移動させることができるように構成されている。

このような回転形光学ヘッドにおいては、アクセス時
に対物レンズのレンズホルダが搭載された回転ドラムの
回転位置、すなわち光ディスクのラジアル方向における
対物レンズの位置を検出する必要がある。対物レンズの
位置検出を行なう場合、従来の位置検出装置では回転ド
ラムに一つのシャッタ部材を設け、固定部に設けられた
２個のフォトインタラプタなどの検出素子によりシャッ
タ部材を検出して、対物レンズが回転体の回転範囲の端
（すなわち光ディスクの最内周または最外周）にあるか
どうかを検出していた。

しかしながら、従来の位置検出装置では対物レンズが
最内周にある時にシャッタ部材を検出する検出素子と、
対物レンズが最外周にある時にシャッタ部材を検出する
検出素子とを回転ドラムの周囲に設ける必要がある。こ
の場合、２個の検出素子の間隔が広くなるため、検出素
子と設置スペースを確保しようとすると、光学ヘッドが
大形になってしまうという問題がある。

また、従来の位置検出装置では対物レンズが光ディス
クの最内周および最外周にあることは検出できるが、そ
れらの近傍にあるかどうかの検出はできない。従って、
対物レンズをホームポジションである最内周（または最
外周）に正確に位置決めすることが難しい。

（発明が解決しようとする課題）上述したように、従来の回転形光学ヘッドなどに用い
られる位置検出装置では、２個の検出素子の間隔を大き
くする必要があるため、その設置スペースを確保するた
めに光学ヘッドなどの装置の大形化を招き、また移動体
の位置が移動範囲の端の近傍にあるかどうかを検出でき
ないために、移動体を移動範囲の端に正確に位置決めす
ることが難しいという問題があった。

本発明の検出素子の間隔を狭めて設置スペースを小さ
くでき、また移動体の位置が移動範囲の端の近傍にある
かどうかの検出もできる位置検出装置を提供することを
目的とする。

また、本発明はこの位置検出装置を利用して、光ディ
スクのラジアル方向における対物レンズの位置を、最内
周または最外周の近傍にあるかどうかを含めて検出で
き、最内周または最外周への位置決めを正確に行なうた
めの情報が容易に得られる回転形光学ヘッドを提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明の位置検出装置は移
動体にその移動体の移動方向に沿って所定間隔で設けら
れた少なくとも第１および第２の位置基準部材と、移動
体の移動範囲の近傍に前記移動方向に沿って所定間隔で
設けられ、位置基準部材を検出する少なくとも第１およ
び第２の検出素子と、これら第１および第２の検出素子
の出力信号から移動体の位置を求める手段とを有する。

そして、条件として移動体の移動方向における第１お
よび第２の検出素子の検出中心点の間隔が、移動体の移
動方向における第１および第２の位置基準部材の幅より
狭く設定され、第１の位置基準部材は移動体が前記移動
範囲の第１の端に位置した状態で第１および第２の検出
素子によって同時に検出される位置に配置され、第２の
位置基準部材は移動体が移動範囲の第２の端に位置した
状態で第２の検出素子のみによって検出される位置に配
置される。

また、本発明の回転形光学ヘッドは、回転体に該回転
体の回転方向に沿って所定間隔で設けられた少なくとも
第１および第２の位置基準部材と、回転体の近傍に回転
方向に沿って所定間隔で設けられ、位置基準部材を検出
する少なくとも第１および第２の検出素子と、これら第
１および第２の検出素子の出力信号から対物レンズの位
置を求める手段とを有する。

この場合、条件として回転体の回転方向における第１
および第２の検出素子の検出中心点の間隔が、該回転方
向における第１および第２の位置基準部材の幅より狭く
設定され、第１の位置基準部材は回転体が回転範囲の第
１の端（例えば光ディスクの最内周）に位置した状態で
第１および第２の検出素子によって同時に検出される位
置に配置され、第２の位置基準部材は回転体が回転範囲
の第２の端（例えば光ディスクの最外周）に位置した状
態で第２の検出素子のみによって検出される位置に配置
される。

（作用）上述のように、本発明では位置基準部材を２個設けた
ことにより、２個の検出素子の間隔を狭くできるので、
検出素子の設置スペースが減少し、装置が小形化され
る。

また、移動体（回転体）が移動範囲（回転範囲）の第
１の端にあるときは一方の位置基準部材が第１および第
２の検出素子によって検出されるが、その近傍、すなわ
ち第１の端より第２の端の側に少しずれた位置では第１
の検出素子のみによって検出される。従って、例えば第
１および第２の検出素子の出力信号の差を検出し、その
差が最小となるように回転体を回転させれば、対物レン
ズを第１の端に正しく位置決めすることができる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る回転形光学ヘッドの
斜視図、第２図は分解斜視図、第３図は平面図である。

対物レンズ101はレンズホルダ（レンズ保持部材）102
に保持され、レンズホルダ102は一対の板ばね103の一端
に矢印Ｚ方向、すなわち対物レンズ101の光軸方向（フ
ォーカス方向ともいう）に平行移動可能に支持されてい
る。板ばね103の他端は、板ばね固定部材104を介して回
転ドラム（回転体）105に支持されている。回転ドラム1
05は軸受106を介して軸107に回転自在に支持され、軸10
7の基端部は固定ベース108に圧入または接着により固定
されている。なお、レンズホルダ102は回転ドラム105の
回転中心でいる軸107よりずれた位置に配置される。

レンズホルダ102には、フォーカスコイル109が巻装さ
れている。このフォーカスコイル109の外側に位置し
て、回転ドラム105上にフォーカス磁気回路110が設けら
れている。フォーカス磁気回路110は、リング状磁石111
と、この磁石111の上に配置されたリング状ヨーク112
と、これらリング状の磁石111およびヨーク112の周面を
取り囲み、かつ磁石111の底面を支持するように形成さ
れて回転ドラム105上に固定された板状ヨーク113とから
なっている。

フォーカスコイル109に例えば対物レンズ102の焦点誤
差に応じた電流が通電されると、この電流とフォーカス
磁気回路110が発生する磁束との電磁作用により、矢印
Ｚの光軸方向に対物レンズ101がレンズホルダ102と共に
移動され、フォーカス制御が行なわれる。

一方、回転ドラム105の板ばね固定部材104近傍の両側
端部に、一対のラジアルコイル114が固定されている。
また、回転ドラム105の外側に位置して固定ベース108上
に一対のラジアル磁気回路120が配置されている。ラジ
アル磁気回路120は、固定ベース108と板状磁石121,122
とセンターヨーク123およびバックヨーク124により構成
されている。磁石121,122はセンターヨーク123を挟んで
設けられ、磁石121,122の外側にバックヨーク124が設け
られている。固定ベース108は、バックヨーク124と反対
側のもう一つのヨークを兼ねている。また、センターヨ
ーク123はラジアルコイル114の内側を通っている。

ラジアルコイル114に電流が通電されると、この電流
とラジアル磁気回路120が発生する磁束との電磁作用に
より、矢印Ｘに示す光ディスク200の半径方向、すなわ
ちトラッキング方向に対物レンズ101がレンズホルダ102
と共に移動され、アクセスおよびトラッキング制御が行
なわれる。

本発明による回転ドラム105の回転位置の検出、すな
わちラジアル方向における対物レンズ101の位置検出
は、回転ドラム105に設けられた第１および第２のシャ
ッタ部材131,132と、固定ベース108上に設けられた第１
および第２の位置検出素子としてのフォトインタラプタ
141,142と、フォトインタラプタ141,142の出力信号を論
理判定して対物レンズ101の位置を求める検出回路150に
よって行なわれる。

シャッタ部材131,132は板状に形成され、回転ドラム1
05の回転方向に沿って、例えば回転ドラム105の周部
に、ディスク200と平行に所定の間隔で設けられてい
る。フォトインタラプタ141,142はそれぞれ第４図に示
すように、発光素子（例えば発光ダイオードLED）と、
これに対向して設けられた受光素子（例えばフォトトラ
ンジスタPT）により構成され、回転ドラム105の回転方
向に沿って所定間隔で設けられている。

また、回転ドラム105の回転時に、シャッタ部材131,1
32はセンターヨーク123とバックヨース124との間に形成
された磁気ギャップ内に入り込むようになっている。

次に、第４図〜第６図を参照してシャッタ部材131,13
2とフォトインタラプタ141,142の条件を説明する。第４
図はシャッタ部材131がフォトインタラプタ141,142の間
を通過する時の状態（ａ）と、シャッタ部材131の移動
に伴うエッジx₁とエッジx₂の位置変化に対するフォトイ
ンタラプタ141,142の出力信号の変化（ｂ）を対応させ
て示したものである。また、第５図は対物レンズ102が
回転ドラム105の回転範囲の第１の端である、光ディス
ク200の最内周に位置したときの平面図、第６図は対物
レンズ101が回転ドラム105の回転範囲の第２の端であ
る、光ディスク200の最外周に位置したときの平面図で
ある。

第４図に示すように、回転ドラム105の回転方向にお
けるフォトインタラプタ141,142の検出中心点（フォト
インタラプタの出力信号V₁,V₂が高レベルＨと低レベル
Ｌの中間レベルＭを示すシャッタ部材131のエッジｘの
位置）の間隔をｄ、フォトインタラプタ141,142の出力
信号V₁,V₂が中間レベルを示すエッジｘの位置範囲を
Δ、回転ドラム105の回転方向におけるシャッタ部材13
1,132の幅をＷとすると、これらは次式の関係を満たす
ように設定されている。

Ｗ−Δ＜ｄ＜Ｗ＋Δ また、第１のシャッタ部材131は第５図に示すよう
に、対物レンズ101が光ディスク200の最内周に位置した
状態で、フォトインタラプタ141,142によって同時に検
出される位置に配置される。

さらに、第２のシャッタ部材132は第６図に示すよう
に回転ドラム105が光ディスク200の最外周に位置した状
態で、第２のフォトインタラプタ142によって検出され
る位置に配置される。

以上の条件から、フォトインタラプタがシャッタ部材
を検出している状態（発光素子と受光素子との間の光路
がシャッタ部材で完全に遮られている状態）の時、フォ
トインタラプタの出力信号が高レベルＨ、フォトインタ
ラプタがシャッタ部材を全く検出していない状態（発光
素子と受光素子との間の光路にシャッタ部材が全くない
状態）の時、フォトインタラプタの出力信号が低レベル
Ｌ、両者の中間の状態の時はフォトインタラプタの出力
信号がH,Lの中間レベルＭになるものとすると、光ディ
スク200のラジアル方向における対物レンズ101の位置
と、フォトインタラプタ141,142の出力信号V₁,V₂との関
係は、次表に示すようになる。

なお、中間領域とはラジアル方向の中間位置およびそ
の近傍をいい、この中間領域に対物レンズ101が位置し
ている状態が第３図である。また、機械的規則位置とは
対物レンズ101が最内周位置を越えた後、回転ドラム105
上の図示しない爪が図示しないストッパに突き当たった
位置をいう。

従って、フォトインタラプタ141,142の出力信号V₁,V₂
で検出回路150で論理判定すれば、ラジアル方向におけ
る対物レンズ101の位置が求まる。特に、この構成によ
れば対物レンズ101が最内周近傍にある場合（第３図と
第５図の中間の状態にある場合）には、第１のフォトイ
ンタラプタ141のみによってシャッタ部材131が検出され
ることにより、対物レンズ101が最内周近傍の領域にあ
ることを検出できる。そこで、これを利用して例えば最
内周を対物レンズ101のホームポジションとし、最内周
に向かって対物レンズ101を移動させる際、最初は高速
で移動させ、最内周近傍に達したら移動速度を遅くし、
最内周に到達したとき移動を停止させるというような制
御を行なうことができる。これによりアクセス速度を高
め、また確実なアクセスが可能となる。

また、第７図に示すようにフォトインタラプタ141,14
2の発光素子・受光素子間の遮光量と出力信号との関係
はＳ字カーブであるため、ラジアル方向における対物レ
ンズ101の位置（回転ドラム105の回転角）と出力信号
V₁,V₂との関係は、第８図に示すように対物レンズ101が
最内周位置にある状態を中心として対称的、すなわち相
補的となる。従って、検出回路150で出力信号V₁,V₂の差
を取り、その差が最小（零）となるように図示しないア
クセス制御回路を介して回転体105を回転させることに
より、対物レンズ101の位置をホームポジションである
最内周位置に正確に位置決めすることができる。

なお、上記の実施例ではシャッタ部材を凸型とした
が、凹型のシャッタ部材を用いても同様の効果が得られ
る。

また、実施例では検出素子としてフォトインタラプタ
を用いたが、シャッタ部材に反射率の変化を持つパター
ンを形成しておき、フォトカップラ（発光素子と受光素
子）を用い、反射光を利用して位置検出を行なってもよ
い。

さらに、実施例では回転形光学ヘッドについて述べた
が、本発明はリニアモータを用いて対物レンズを光ディ
スクの半径方向に直線的に移動させる光学ヘッドにも適
用できる。また、本発明の位置決め装置は光学ヘッド以
外の用途にも応用が可能である。

その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施することができる。

［発明の効果］本発明の位置検出装置によれば、検出素子の間隔が位
置基準部材と同程度でよいため設置スペースが小さく、
また移動体の位置が移動範囲の端の近傍にあるかどうか
の検出を行なうことができる。

また、本発明の回転形光学ヘッドによれば、光ディス
クのラジアル方向における対物レンズの位置を、最内周
（または最外周）の近傍にあるかどうかを含めて検出で
き、例えばホームポジションである最内周（または最外
周）への位置決めを正確に行なうための位置情報を得る
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は同実
施例の分解斜視図、第３図は同実施例の平面図、第４図
は同実施例におけるシャッタ部材がフォトインタラプタ
の間を通過する時の状態とシャッタ部材の移動に伴う移
動方向側のエッジｘの位置変化に対するフォトインタラ
プタの出力信号の変化とを対応させて示す図、第５図は
同実施例において対物レンズがラジアル方向の最内周に
位置したときの平面図、第６図は同じく対物レンズがラ
ジアル方向の最外周に位置したときの平面図、第７図は
同実施例におけるフォトインタラプタの遮光量と出力信
号との関係を示す図、第８図は同実施例におけるラジア
ル方向の対物レンズ位置とフォトインタラプタの出力信
号との関係を示す図である。 101……対物レンズ 102……レンズホルダ 103……板ばね 104……板ばね支持部材 105……回転ドラム（回転体） 106……軸受 107……軸 108……固定ベース 109……フォーカスコイル 110……フォーカス磁気回路 111,112……磁石 113……ヨーク 120……ラジアル磁気回路 121,122……磁石 123,124……ヨーク 131,132……シャッタ部材 141,142……フォトインタラプタ（検出素子） 150……検出回路 200……光ディスク

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の移動範囲内を移動する移動体の位置
を検出する位置検出装置において、前記移動体に該移動体の移動方向に沿って所定間隔で設
けられた少なくとも第１および第２の位置基準部材と、前記移動範囲の近傍に前記移動方向に沿って所定間隔で
設けられ、前記位置基準部材を検出する少なくとも第１
および第２の検出素子と、これら第１および第２の検出素子の出力信号から前記移
動体の位置を求める手段とを有し、前記第１および第２の検出素子の前記移動方向における
検出中心点の間隔が前記第１および第２の位置基準部材
の前記移動方向の幅より狭く設定され、第１の位置基準
部材は前記移動体が前記移動範囲の第１の端に位置した
状態で第１および第２の検出素子によって同時に検出さ
れる位置に配置され、第２の位置基準部材は前記移動体
が前記移動範囲の第２の端に位置した状態で第２の検出
素子のみによって検出される位置に配置されていること
を特徴とする位置検出装置。
【請求項２】所定の回転範囲内を回転する回転体に少な
くとも対物レンズを搭載した回転形光学ヘッドにおい
て、前記回転体に該回転体の回転方向に沿って所定間隔で設
けられた少なくとも第１および第２の位置基準部材と、前記回転体の近傍に前記回転方向に沿って所定間隔で設
けられ、前記位置基準部材を検出する少なくとも第１お
よび第２の検出素子と、これら第１および第２の検出素子の出力信号から前記対
物レンズの位置を求める手段とを有し、前記第１および第２の検出素子の前記回転方向における
検出中心点の間隔が前記第１および第２の位置基準部材
の前記回転方向の幅より狭く設定され、第１の位置基準
部材は前記回転体が前記回転範囲の第１の端に位置した
状態で第１および第２の検出素子によって同時に検出さ
れる位置に配置され、第２の位置基準部材は前記回転体
が前記回転範囲の第２の端に位置した状態で第２の検出
素子のみによって検出される位置に配置されていること
を特徴とする回転形光学ヘッド。
【請求項３】前記第１および第２の検出素子の出力信号
の差を検出し、その差が最小となるように前記回転体を
回転させて前記対物レンズを位置決めする手段をさらに
有することを特徴とする請求項２記載の回転形光学ヘッ
ド。