JP2880184B2 - 光学ヘッドのトラッキングおよびフォーカス用アクチュエータ - Google Patents
光学ヘッドのトラッキングおよびフォーカス用アクチュエータInfo
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B11/00—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
- G11B11/10—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
- G11B11/105—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field using a beam of light or a magnetic field for recording by change of magnetisation and a beam of light for reproducing, i.e. magneto-optical, e.g. light-induced thermomagnetic recording, spin magnetisation recording, Kerr or Faraday effect reproducing
- G11B11/10532—Heads
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- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0925—Electromechanical actuators for lens positioning
- G11B7/093—Electromechanical actuators for lens positioning for focusing and tracking
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
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- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Head (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はデータ記録再生システムに用いる光学ヘッド
装置、とくに対物レンズを移動させるトラッキングおよ
びフォーカス用アクチュエータに関する。
装置、とくに対物レンズを移動させるトラッキングおよ
びフォーカス用アクチュエータに関する。
（従来の技術） 本願は1988年１月18日提出の米国出願141459号の一部
継続出願に基づくものである。米国出願141459号は1986
年12月４日提出の米国出願938085号の一部継続出願であ
り、米国出願938085号は1988年５月６日提出の米国出願
8650154号（現在は米国特許第4731772号）の一部継続出
願である。
継続出願に基づくものである。米国出願141459号は1986
年12月４日提出の米国出願938085号の一部継続出願であ
り、米国出願938085号は1988年５月６日提出の米国出願
8650154号（現在は米国特許第4731772号）の一部継続出
願である。
光学ヘッドは情報を含む媒体上にフォーカスビームを
当て、その媒体からの光を検出して媒体の情報の内容を
決定する。同時に光学ヘッド内には光学媒体の回転部の
所定トラック内に光線を当てて合焦させるための２次元
の光学位置調整機構またはアクチュエータが組み込まれ
ている。光学媒体上のトラックまたはグルーブ（groov
e）は連続しているが、または同心状になっている。ア
ームは光学ヘッドを適正なトラック上に移動させるため
に用いられ、アクチュエータは光線を合焦させ、トラッ
クの小さな変化をアーム全体を動かすことなしに補正す
る。アクチュエータの主要な機能は、グループの中心に
フォーカスビームがくるように維持し、光線を媒体上に
合焦させる対物レンズの開口数によって決まる直径内に
集束スポット光を当てることである。
当て、その媒体からの光を検出して媒体の情報の内容を
決定する。同時に光学ヘッド内には光学媒体の回転部の
所定トラック内に光線を当てて合焦させるための２次元
の光学位置調整機構またはアクチュエータが組み込まれ
ている。光学媒体上のトラックまたはグルーブ（groov
e）は連続しているが、または同心状になっている。ア
ームは光学ヘッドを適正なトラック上に移動させるため
に用いられ、アクチュエータは光線を合焦させ、トラッ
クの小さな変化をアーム全体を動かすことなしに補正す
る。アクチュエータの主要な機能は、グループの中心に
フォーカスビームがくるように維持し、光線を媒体上に
合焦させる対物レンズの開口数によって決まる直径内に
集束スポット光を当てることである。
多くのアクチュエータは単に対物レンズを動かし、光
学ヘッドの残りの部分に対して光学系の一部を動かすだ
けである。フォーカスされないスポット光はレーザビー
ムの出力密度を減少させ、そうなると書込み中に局所的
に加熱することが必要になる。それはまた読取り中に信
号のコントラストを減少させる。グループ中心へのトラ
ッキングもまた重要である。ビームが書込み動作中にグ
ルーブの中心に当たらないと、読取り動作では全く情報
を検出しないかも知れない。このことを考慮すれば、読
取りおよび書込み動作中にレーザビームを適正にファー
カスさせることおよび位置を調整することが絶対必要で
ある。
学ヘッドの残りの部分に対して光学系の一部を動かすだ
けである。フォーカスされないスポット光はレーザビー
ムの出力密度を減少させ、そうなると書込み中に局所的
に加熱することが必要になる。それはまた読取り中に信
号のコントラストを減少させる。グループ中心へのトラ
ッキングもまた重要である。ビームが書込み動作中にグ
ルーブの中心に当たらないと、読取り動作では全く情報
を検出しないかも知れない。このことを考慮すれば、読
取りおよび書込み動作中にレーザビームを適正にファー
カスさせることおよび位置を調整することが絶対必要で
ある。
このことは回転する媒体がある程度の軸の振れおよび
ラジアル振れをもっていることによって複雑になってい
る。アクチュエータは8Hzないし60Hzの周波数を有する
これらの同期的なずれを追う能力がなくてはならない。
さらに、光学ヘッドが多くのトラックを横切って移動す
るとき、システムが横切ったトラックの数をカウントで
きるように、フォーカスを維持しなければならない。ま
たトラックジャンプするときはシステムはアクチュエー
タをある速度まで加速し、その後適正なトラック位置に
到達したら減速しなければならない。これらの移動によ
って、アクチュエータ内のトラッキングモーターをその
極限まで変位させ、それによってモータを不作動にして
しまう力が働く。したがってアクチュエータは広範囲な
動きおよび媒体の変位に追従する感度を有することが必
要である。またトラックジャンプの期間中トラッキング
モータが完全を保つため位置センサを有する必要があ
る。
ラジアル振れをもっていることによって複雑になってい
る。アクチュエータは8Hzないし60Hzの周波数を有する
これらの同期的なずれを追う能力がなくてはならない。
さらに、光学ヘッドが多くのトラックを横切って移動す
るとき、システムが横切ったトラックの数をカウントで
きるように、フォーカスを維持しなければならない。ま
たトラックジャンプするときはシステムはアクチュエー
タをある速度まで加速し、その後適正なトラック位置に
到達したら減速しなければならない。これらの移動によ
って、アクチュエータ内のトラッキングモーターをその
極限まで変位させ、それによってモータを不作動にして
しまう力が働く。したがってアクチュエータは広範囲な
動きおよび媒体の変位に追従する感度を有することが必
要である。またトラックジャンプの期間中トラッキング
モータが完全を保つため位置センサを有する必要があ
る。
２次元的な光学レンズ位置調整装置（以下「アクチュ
エータ」という）は、理想的には２つのモード（すなわ
ちトラッキングおよびフォーカス）においては作動し、
他のすべてのモードでは作動してはならない。他のモー
ドはアクチュエータの高調波共振や機械的あそびによっ
て生じる変位の結果起こり得る。これらの共振は対物レ
ンズを振動させ、それにより読取りおよび書込み動作を
劣化させる。
エータ」という）は、理想的には２つのモード（すなわ
ちトラッキングおよびフォーカス）においては作動し、
他のすべてのモードでは作動してはならない。他のモー
ドはアクチュエータの高調波共振や機械的あそびによっ
て生じる変位の結果起こり得る。これらの共振は対物レ
ンズを振動させ、それにより読取りおよび書込み動作を
劣化させる。
典型的なアクチュエータは様々な懸架手段を用いてい
る。１つのタイプは第10図に示すようにポストを用いる
もので、これは米国特許第4482988号に開示されてい
る。２次元的な調整は対物レンズ３をポスト２上で上下
にスライドさせ、かつポスト２の周りを矢印ｂの方向に
回転させることによって達成される。回転運動はコイル
８とマグネット９との相互作用によって生じ、垂直運動
はコイル５とマグネット７との相互作用によって生じ
る。このタイプのアクチュエータは一般に性能が悪い。
というのもポストの摩擦によって非線形性が生じ、また
ポストと摺動シリンダとの間の大きな間隙がビーム偏差
を生じさせるからである。さらに、アクチュエータの回
転性能のため、このタイプはビームクリッピングのない
移動に制限される。
る。１つのタイプは第10図に示すようにポストを用いる
もので、これは米国特許第4482988号に開示されてい
る。２次元的な調整は対物レンズ３をポスト２上で上下
にスライドさせ、かつポスト２の周りを矢印ｂの方向に
回転させることによって達成される。回転運動はコイル
８とマグネット９との相互作用によって生じ、垂直運動
はコイル５とマグネット７との相互作用によって生じ
る。このタイプのアクチュエータは一般に性能が悪い。
というのもポストの摩擦によって非線形性が生じ、また
ポストと摺動シリンダとの間の大きな間隙がビーム偏差
を生じさせるからである。さらに、アクチュエータの回
転性能のため、このタイプはビームクリッピングのない
移動に制限される。
第11図に示す他のタイプのアクチュエータでは、ばね
懸架を使用して、非線形性を取り除いて安定したシステ
ムにしている。このタイプの１つの欠点は２つのモード
以上に反応することである。この懸架方式においてはあ
る周波数のとき高調波ひずみが生じ光学的な不整列が生
じる。このタイプのアクチュエータにおいてはトラッキ
ングモータの移動はビームのぼけによって制限される。
懸架を使用して、非線形性を取り除いて安定したシステ
ムにしている。このタイプの１つの欠点は２つのモード
以上に反応することである。この懸架方式においてはあ
る周波数のとき高調波ひずみが生じ光学的な不整列が生
じる。このタイプのアクチュエータにおいてはトラッキ
ングモータの移動はビームのぼけによって制限される。
第11図のアクチュエータは米国特許第4538882号に記
載されている。対物レンズ200はコイル202および204と
マグネット206および208との相互作用によるトラッキン
グにより左右に移動できる。垂直方向のフォーカスのた
めに、コイル210がマグネット212および214と相互作用
する。一方の側に２組のリーフスプリング216が設けら
れ、他方の側に２組のリーフスプリング218が設けら
れ、これらが偏菱形の平行な配置を取り、対物レンズ20
0を支持し、２方向にのみ移動するようにしている。
載されている。対物レンズ200はコイル202および204と
マグネット206および208との相互作用によるトラッキン
グにより左右に移動できる。垂直方向のフォーカスのた
めに、コイル210がマグネット212および214と相互作用
する。一方の側に２組のリーフスプリング216が設けら
れ、他方の側に２組のリーフスプリング218が設けら
れ、これらが偏菱形の平行な配置を取り、対物レンズ20
0を支持し、２方向にのみ移動するようにしている。
別のタイプでは、アクチュエータは、対物レンズの光
路を囲む第１のコイルによって対物レンズを上下に移動
させ、左右の移動は対物レンズの両側に設けられた少な
くとも一対の別のコイルによって行なわれる。このよう
なシステムは米国特許第4135206号、第4193091号および
第4437177に開示されている。米国特許第4437177号で
は、全光学ヘッドはレーザおよび検出器を有し、左右に
移動される。
路を囲む第１のコイルによって対物レンズを上下に移動
させ、左右の移動は対物レンズの両側に設けられた少な
くとも一対の別のコイルによって行なわれる。このよう
なシステムは米国特許第4135206号、第4193091号および
第4437177に開示されている。米国特許第4437177号で
は、全光学ヘッドはレーザおよび検出器を有し、左右に
移動される。
別のアクチュエータでは、構成を簡単にしアクチュエ
ータの可動部分の重量を減少させるため、単に２個のコ
イルが用いられている。レーザビームは各コイルを通過
する。米国特許第4092529号においては、対物レンズを
保持する管の上部および底部にコイルを配置し、各コイ
ルは異なる向きに作用するようにして直交方向に移動す
るようにしている。しかし、４本のワイヤ懸架が使用さ
れ、これらはフォーカスおよびトラッキング方向でない
方向に移動しないわけではない。米国特許4557564号で
は、２つのクリスクロス（criss−crossed）コイルを有
する管が開示され、このコイルは単一のマグネットと相
互作用し、同期したときフォーカス誤差が補正され、位
相がはずれたときトラッキング誤差補正が行なわれる。
この管は角度をもった２組の板ばねによって支持されて
おり、これらはフォーカス方向およびトラッキング方向
ではない方向に全く動かないわけではない。
ータの可動部分の重量を減少させるため、単に２個のコ
イルが用いられている。レーザビームは各コイルを通過
する。米国特許第4092529号においては、対物レンズを
保持する管の上部および底部にコイルを配置し、各コイ
ルは異なる向きに作用するようにして直交方向に移動す
るようにしている。しかし、４本のワイヤ懸架が使用さ
れ、これらはフォーカスおよびトラッキング方向でない
方向に移動しないわけではない。米国特許4557564号で
は、２つのクリスクロス（criss−crossed）コイルを有
する管が開示され、このコイルは単一のマグネットと相
互作用し、同期したときフォーカス誤差が補正され、位
相がはずれたときトラッキング誤差補正が行なわれる。
この管は角度をもった２組の板ばねによって支持されて
おり、これらはフォーカス方向およびトラッキング方向
ではない方向に全く動かないわけではない。
上述した全ての先行技術は、米国特許第4437177号
（ワタベ）を除き、トラッキングのためにレーザビーム
に対して対物レンズを側方向への移動させ、これらは移
動が大きいとビームの歪を生じさせる。これを避けるた
めに、ワタベ特許では光学ヘッド全体を移動させている
が、そうすると移動させる重量が大きくなるのでより大
きな動力が必要となる。
（ワタベ）を除き、トラッキングのためにレーザビーム
に対して対物レンズを側方向への移動させ、これらは移
動が大きいとビームの歪を生じさせる。これを避けるた
めに、ワタベ特許では光学ヘッド全体を移動させている
が、そうすると移動させる重量が大きくなるのでより大
きな動力が必要となる。
ビームのクリッピングを防止する他の方法は米国特許
4135083号に開示されており、これはファイバ光学ケー
ブルを用いてレーザビームをフォーカスおよびトラッキ
ング用アクチュエータに接続するものである。
4135083号に開示されており、これはファイバ光学ケー
ブルを用いてレーザビームをフォーカスおよびトラッキ
ング用アクチュエータに接続するものである。
トラッキングモータ用の位置センサは、アクチュエー
タに用いる場合は高い性能が要求される。位置センサの
先行技術は第12図に示されており、これは米国特許第48
51466において説明されている。位置検出のための通常
の構成としては、光源としてのLED176および分割検出器
178a,178bが用いられる。LEDは、細いスリット174を有
する遮光板172によって検出器から隔離されている。遮
光板172の中間位置において、検出器の各半分で検出さ
れる光量は同じである。遮光板172がトラッキングモー
タにより移動されるにつれ、分割検出器の検出信号は等
しくならなくなる。こうして、トラッキングモータの実
際の位置が検出できる。検出できるトラッキングの幅は
分割検出器の幅によって決定される。
タに用いる場合は高い性能が要求される。位置センサの
先行技術は第12図に示されており、これは米国特許第48
51466において説明されている。位置検出のための通常
の構成としては、光源としてのLED176および分割検出器
178a,178bが用いられる。LEDは、細いスリット174を有
する遮光板172によって検出器から隔離されている。遮
光板172の中間位置において、検出器の各半分で検出さ
れる光量は同じである。遮光板172がトラッキングモー
タにより移動されるにつれ、分割検出器の検出信号は等
しくならなくなる。こうして、トラッキングモータの実
際の位置が検出できる。検出できるトラッキングの幅は
分割検出器の幅によって決定される。
（発明の目的および構成） 本発明は、コンパクトな構成を有する光学ヘッドの対
物レンズ用アクチュエータを提供するもので、トラッキ
ングモードにおいて対物レンズに対してレーザビームを
移動させないものである。トラッキンおよびフォーカス
用モータが占めるスペースと同じスペースに光線を配置
することによって、小型の光学ヘッドを構成している。
ミラーはレーザからのレーザビームをある角度で対物レ
ンズへ反射させる。対物レンズおよびミラーは、対物レ
ンズがミラーから対物レンズまでのレーザビームの径路
に沿ってミラーに対して移動でできるように相互に結合
されている。対物レンズ、ミラーおよび結合機構はトラ
ッキング制御のため、レーザとミラーの間の径路に沿っ
て移動する。ミラーが対物レンズと共に移動するので、
ビームのクリッピングや劣化は生じない。フォーカスの
ために対物レンズはミラーに対して移動する。
物レンズ用アクチュエータを提供するもので、トラッキ
ングモードにおいて対物レンズに対してレーザビームを
移動させないものである。トラッキンおよびフォーカス
用モータが占めるスペースと同じスペースに光線を配置
することによって、小型の光学ヘッドを構成している。
ミラーはレーザからのレーザビームをある角度で対物レ
ンズへ反射させる。対物レンズおよびミラーは、対物レ
ンズがミラーから対物レンズまでのレーザビームの径路
に沿ってミラーに対して移動でできるように相互に結合
されている。対物レンズ、ミラーおよび結合機構はトラ
ッキング制御のため、レーザとミラーの間の径路に沿っ
て移動する。ミラーが対物レンズと共に移動するので、
ビームのクリッピングや劣化は生じない。フォーカスの
ために対物レンズはミラーに対して移動する。
レーザ、光検出器およびそれらに付随する光学系は静
止し、ミラーおよび対物レンズだけが移動するので、移
動する質量および必要な動力を抑えることができる。ま
た構成が簡単なので光ファイバケーブルも必要ない。
止し、ミラーおよび対物レンズだけが移動するので、移
動する質量および必要な動力を抑えることができる。ま
た構成が簡単なので光ファイバケーブルも必要ない。
アクチュエータはミラーを使ってビームを垂直にでは
なく永年に向けるので、レーザおよび光検出器を取付け
ることができる。
なく永年に向けるので、レーザおよび光検出器を取付け
ることができる。
好適な実施例において、レーザビームはミラーに結合
された第１のコイルを通過し、ミラーはコイルと磁石の
相互作用によってレーザビームをトラッキングのために
左右に移動させる。このアセンブリはトラッキングアク
チュエータまたはトラッキングモータである。ミラーの
反対端の第２のコイルは対物レンズおよびトラッキング
モータと結合されている。第１のコイルは第２の永久磁
石と相互作用して、フォーカス用アクチュエータまたは
フォーカス用モータを構成する。
された第１のコイルを通過し、ミラーはコイルと磁石の
相互作用によってレーザビームをトラッキングのために
左右に移動させる。このアセンブリはトラッキングアク
チュエータまたはトラッキングモータである。ミラーの
反対端の第２のコイルは対物レンズおよびトラッキング
モータと結合されている。第１のコイルは第２の永久磁
石と相互作用して、フォーカス用アクチュエータまたは
フォーカス用モータを構成する。
本発明はこのように軽量で速いアクチュエータを提供
する。これは米国特許第4731772号に開示されているよ
うな小型のホログラフィック光学ヘッドと共に使用する
のに適している。
する。これは米国特許第4731772号に開示されているよ
うな小型のホログラフィック光学ヘッドと共に使用する
のに適している。
実施例のトラッキング範囲は1mm以上であり、フォー
カス範囲は1mm以上であり、4mmのような長いトラッキン
グ範囲も本発明により実現できる。各モータは10g以上
の力と同等の加速度を生じさせる。
カス範囲は1mm以上であり、4mmのような長いトラッキン
グ範囲も本発明により実現できる。各モータは10g以上
の力と同等の加速度を生じさせる。
１つの実施例において、主要な光軸はフォーカスモー
タの動きに対して垂直である。変向ミラーはフォーカス
モータ内に挿入されレーザビームを対物レンズへ向け
る。フォーカスモータは２つの水平で平行な板ばねを使
用して対物レンズを上下動させる。変向ミラー、フォー
カスコイルおよび対物レンズを含むフォーカスアセンブ
リは別組の平行な板ばねによって支持されている。トラ
ッキングモータが作動すると、変向ミラー、対物レンズ
および磁気コイルも同時に移動し、それによってビーム
クリッピングを除去しトラッキング行程を増加させる。
タの動きに対して垂直である。変向ミラーはフォーカス
モータ内に挿入されレーザビームを対物レンズへ向け
る。フォーカスモータは２つの水平で平行な板ばねを使
用して対物レンズを上下動させる。変向ミラー、フォー
カスコイルおよび対物レンズを含むフォーカスアセンブ
リは別組の平行な板ばねによって支持されている。トラ
ッキングモータが作動すると、変向ミラー、対物レンズ
および磁気コイルも同時に移動し、それによってビーム
クリッピングを除去しトラッキング行程を増加させる。
本発明はさらに位置センサを備えトラッキングモータ
による長い範囲の移動をモニタする。この位置センサは
１対のLED光検出器の間に配置されたトラッキングアク
チュエータに結合された遮光板アセンブリを用いてい
る。遮光板上には種々の濃度傾斜を有する１片のフィル
ムがある。遮光板がアクチュエータにより移動される
と、フィルムの濃度傾斜部は光検出器に到達する光量を
様々に遮る。適当な電気的手段を用いれば、この変位は
電流または電圧に変換することができ、それによって位
置を検出することができる。
による長い範囲の移動をモニタする。この位置センサは
１対のLED光検出器の間に配置されたトラッキングアク
チュエータに結合された遮光板アセンブリを用いてい
る。遮光板上には種々の濃度傾斜を有する１片のフィル
ムがある。遮光板がアクチュエータにより移動される
と、フィルムの濃度傾斜部は光検出器に到達する光量を
様々に遮る。適当な電気的手段を用いれば、この変位は
電流または電圧に変換することができ、それによって位
置を検出することができる。
本発明の特徴および利点をより完全に理解するため
に、添付図面を伴なう以下の詳細な説明が参考となろ
う。
に、添付図面を伴なう以下の詳細な説明が参考となろ
う。
（実施例） 第１図、第２図および第３図は本発明によるアクチュ
エータを有する光学ヘッドを示している。第１図は装置
の斜視図、第２図は平面図である。第３図はフォーカス
モータおよび対物レンズを示す図である。第１図におい
て、ホログラフィック・レーザ光学ヘッド28（たとえば
米国特許第4731277号に開示されているもの）が書込
み、読出しおよびサーボエラー検出用の１次光源として
使用されている。第１図においてヘッド28からの平行光
線29は直方管体42の内側を通り、光学素子すなわち変向
ミラー48によって上方に反射され対物レンズ34に至る。
対物レンズ34は支持体50に取付けられ、この支持体50は
板ばね26および40に取付けられている。
エータを有する光学ヘッドを示している。第１図は装置
の斜視図、第２図は平面図である。第３図はフォーカス
モータおよび対物レンズを示す図である。第１図におい
て、ホログラフィック・レーザ光学ヘッド28（たとえば
米国特許第4731277号に開示されているもの）が書込
み、読出しおよびサーボエラー検出用の１次光源として
使用されている。第１図においてヘッド28からの平行光
線29は直方管体42の内側を通り、光学素子すなわち変向
ミラー48によって上方に反射され対物レンズ34に至る。
対物レンズ34は支持体50に取付けられ、この支持体50は
板ばね26および40に取付けられている。
対物レンズ34は、コイル18によって生じる磁界および
マグネット12,14によって生じる磁界の相互作用の結
果、垂直方向すなわちフォーカス方向の位置が変えられ
る。マグネット12,14はＵ字形の磁極片10,16により支持
されている。これらのマグネットは高磁力の希土類マグ
ネットである。磁極は磁極片のギャップを横切って磁束
を通し、かつ磁束をマグネットの他の側へ向けるために
十分な質量を有している。コイル18は、板ばね26、40に
よって、垂直面内を移動するように構成され、全て回転
面の移動は禁止されている。板ばね26,40を第２サポー
トという。
マグネット12,14によって生じる磁界の相互作用の結
果、垂直方向すなわちフォーカス方向の位置が変えられ
る。マグネット12,14はＵ字形の磁極片10,16により支持
されている。これらのマグネットは高磁力の希土類マグ
ネットである。磁極は磁極片のギャップを横切って磁束
を通し、かつ磁束をマグネットの他の側へ向けるために
十分な質量を有している。コイル18は、板ばね26、40に
よって、垂直面内を移動するように構成され、全て回転
面の移動は禁止されている。板ばね26,40を第２サポー
トという。
コイル18の巻数は最大の電流値にける必要な力に応じ
て決定される。その力は次の式によって表わされる。
て決定される。その力は次の式によって表わされる。
Ｆ＝BLI ここでＦは力（ニュートン）、Ｂはギャップ内の磁束
（テラ）、Ｌはギャプ内の巻線の長さ（メートル）、そ
してＩは巻線を流れる電流（アンペア）である。
（テラ）、Ｌはギャプ内の巻線の長さ（メートル）、そ
してＩは巻線を流れる電流（アンペア）である。
この装置が１グラムの質量に10gの加速度を生じさせ
るには、必要な力は約0.1ニュートンである。
るには、必要な力は約0.1ニュートンである。
対物レンズ34およびコイル18は同一の支持体に取付け
られているので、コイル18の垂直移動は対物レンズ34の
垂直移動と同じとみることができる。板ばねの寸法は、
フォーカス機構において振動したとき30Hzの固有振動数
を発生するように選定されている。この機械的な共振振
動数を決定する式は次のとおりである。
られているので、コイル18の垂直移動は対物レンズ34の
垂直移動と同じとみることができる。板ばねの寸法は、
フォーカス機構において振動したとき30Hzの固有振動数
を発生するように選定されている。この機械的な共振振
動数を決定する式は次のとおりである。
ｆ＝（1/2π）（K/M）1/2 Ｋ＝24EI/L3 ここでｆは共振振動数（ヘルツ）、Ｋは板ばねのばね
定数（ニュートン／メートル）、Ｍはフォーカス光学系
および支持体の質量（キログラム）、Ｅは板ばね材料の
引張応力（パスカル）、そしてＬは各板ばねの長さ（メ
ートル）である。
定数（ニュートン／メートル）、Ｍはフォーカス光学系
および支持体の質量（キログラム）、Ｅは板ばね材料の
引張応力（パスカル）、そしてＬは各板ばねの長さ（メ
ートル）である。
上式を用いると、光学系および支持体の構造が与えら
れたとき、固有振動数が30Hzになるように板ばねを構成
することができる。これによってフォーカスアクチュエ
ータの予想される作動範囲内の共振振動数を得ることが
でき、必要な動力を減少させることができる。可動部品
の重量を最少にすることによって、板ばねを薄く且つ軽
くすることができ、それより、他の機械的共振を減少さ
せることができる。
れたとき、固有振動数が30Hzになるように板ばねを構成
することができる。これによってフォーカスアクチュエ
ータの予想される作動範囲内の共振振動数を得ることが
でき、必要な動力を減少させることができる。可動部品
の重量を最少にすることによって、板ばねを薄く且つ軽
くすることができ、それより、他の機械的共振を減少さ
せることができる。
第１図に戻って、トラッキングアクチュエータは、磁
気コイル46、マグネット36,38、磁極片20,22は、板ばね
24,52、支持管42、そしてフォーカスアクチュエータに
よって構成されている。磁気コイル46に電流が供給され
ると、コイルの磁界とマグネット36,38および磁極片20,
22の磁気回路で発生する磁束線の相互作用によって力が
発生する。この力によってトラッキングアクチュエータ
が水平方向に移動される。板ばね24、52を第１サポート
という。また、マグネット36、38、12、14を含む固定ハ
ウジングを支持体という。第１図に示すように、磁気コ
イル46が移動すると、対物レンズ34および光変向プリズ
ム（ミラー）48が同じ距離だけ移動する。変向ミラー48
は対物レンズ34と連結されているので、両光学部品はホ
ログラフィック光学ヘッド28からのビーム29に対して同
時に平行に移動する。本実施例において、対物レンズ34
とレーザビーム29との相対位置は、トラッキングアクチ
ュエータの移動中も固定されたままである。このため、
レーザビームと対物レンズがずれることなく、トラッキ
ングアクチュエータによる長距離の移動が可能となる。
第１図に示すように、板ばね52は板ばね24と同様に直方
管体42に連結する。板ばね52はコイル18に接近している
が連結されていない。コイル18は支持体50や対物レンズ
34と共に別の構造物であり、この別の構造物は直方管体
42囲繞し且つ板ばね26により直方管体42の上方に支持さ
れている。板ばね26は磁気コイル46により直方管体42に
接続している。したがって、コイル18と支持体50と対物
レンズ34とからなるフォーカッシングアクチュエータ
は、直方管体42と磁気コイル46からなるトラッキングア
クチュエータに結合されている。フォーカッシングアク
チュエータは直方管体42と一緒に上下動することができ
る。第１図において、直方管体42が右や左に動くと、フ
ォーカッシングアクチュエータはそれと一緒に動く。第
１図では板ばね52がコイル18に接近しているように見え
るが接触していないので、コイル18の動きに干渉しな
い。
気コイル46、マグネット36,38、磁極片20,22は、板ばね
24,52、支持管42、そしてフォーカスアクチュエータに
よって構成されている。磁気コイル46に電流が供給され
ると、コイルの磁界とマグネット36,38および磁極片20,
22の磁気回路で発生する磁束線の相互作用によって力が
発生する。この力によってトラッキングアクチュエータ
が水平方向に移動される。板ばね24、52を第１サポート
という。また、マグネット36、38、12、14を含む固定ハ
ウジングを支持体という。第１図に示すように、磁気コ
イル46が移動すると、対物レンズ34および光変向プリズ
ム（ミラー）48が同じ距離だけ移動する。変向ミラー48
は対物レンズ34と連結されているので、両光学部品はホ
ログラフィック光学ヘッド28からのビーム29に対して同
時に平行に移動する。本実施例において、対物レンズ34
とレーザビーム29との相対位置は、トラッキングアクチ
ュエータの移動中も固定されたままである。このため、
レーザビームと対物レンズがずれることなく、トラッキ
ングアクチュエータによる長距離の移動が可能となる。
第１図に示すように、板ばね52は板ばね24と同様に直方
管体42に連結する。板ばね52はコイル18に接近している
が連結されていない。コイル18は支持体50や対物レンズ
34と共に別の構造物であり、この別の構造物は直方管体
42囲繞し且つ板ばね26により直方管体42の上方に支持さ
れている。板ばね26は磁気コイル46により直方管体42に
接続している。したがって、コイル18と支持体50と対物
レンズ34とからなるフォーカッシングアクチュエータ
は、直方管体42と磁気コイル46からなるトラッキングア
クチュエータに結合されている。フォーカッシングアク
チュエータは直方管体42と一緒に上下動することができ
る。第１図において、直方管体42が右や左に動くと、フ
ォーカッシングアクチュエータはそれと一緒に動く。第
１図では板ばね52がコイル18に接近しているように見え
るが接触していないので、コイル18の動きに干渉しな
い。
このことは第10図に示すような従来技術とは対照的で
ある。すなわち、第10図の装置では対物レンズはレーザ
ビームに対して移動する。これらの従来技術は、対物レ
ンズの絞りがビーム径より小さく、そのため、ずれや動
的調整はある許容範囲で許されるという事実によってあ
る程度うまくいっている。しかし、この許容範囲を越え
るとビームのクリッピングや減損が生じる。本発明は上
記事実には制限されない。
ある。すなわち、第10図の装置では対物レンズはレーザ
ビームに対して移動する。これらの従来技術は、対物レ
ンズの絞りがビーム径より小さく、そのため、ずれや動
的調整はある許容範囲で許されるという事実によってあ
る程度うまくいっている。しかし、この許容範囲を越え
るとビームのクリッピングや減損が生じる。本発明は上
記事実には制限されない。
第１図の実施例は位置検出装置を有している。この装
置は、第１図に示され、第４図により詳細に示されるよ
うに、光源としてのLED32、遮光板44および光検出器58
を使用している。遮光板44はトラッキングアクチュエー
タと同時に移動するトラッキング管42に連結されてい
る。遮光板44にはマスク56が付けられている。第5A図は
マスク56の一例を示し、このマスクを通した光の透過率
は、第5Bに示すように、位置の線形関数になっている。
このマスクをLED32と検出器58との間に配置すると、検
出器58に到達した光量はマスク56の位置に依存する。マ
スクの位置の関数としての検出器の電流出力が第5B図に
示されている。この構成においてはLEDから出射される
光量を正確に制御しなければならない。第6A図は第5A図
のマスクの変形例であり、これは第6B図に示すような２
つの傾斜をもつ出力となる。この構成によれば、検出お
よびゼロ調整の両方を分割検出器で行なうことができ
る。分割検出器の出力をモニターしながら、（イ）どの
検出器の出力が大きいかによって方向を決定することが
でき、（ロ）両検出器が同じ出力になったときゼロ点が
得られる。
置は、第１図に示され、第４図により詳細に示されるよ
うに、光源としてのLED32、遮光板44および光検出器58
を使用している。遮光板44はトラッキングアクチュエー
タと同時に移動するトラッキング管42に連結されてい
る。遮光板44にはマスク56が付けられている。第5A図は
マスク56の一例を示し、このマスクを通した光の透過率
は、第5Bに示すように、位置の線形関数になっている。
このマスクをLED32と検出器58との間に配置すると、検
出器58に到達した光量はマスク56の位置に依存する。マ
スクの位置の関数としての検出器の電流出力が第5B図に
示されている。この構成においてはLEDから出射される
光量を正確に制御しなければならない。第6A図は第5A図
のマスクの変形例であり、これは第6B図に示すような２
つの傾斜をもつ出力となる。この構成によれば、検出お
よびゼロ調整の両方を分割検出器で行なうことができ
る。分割検出器の出力をモニターしながら、（イ）どの
検出器の出力が大きいかによって方向を決定することが
でき、（ロ）両検出器が同じ出力になったときゼロ点が
得られる。
第７図は本発明によるアクチュエータを利用した別の
実施例である。この光学システムは磁気光学媒体上への
信号の記録および読取りに使用するために構成されたも
のである。ホログラフィック・レーザ光学ヘッド28はレ
ーザ光の平行光線を射出する。この実施例では偏向ビー
ムスプリッタ106を変向ミラーと光学ヘッドとの間に配
置してある。磁気光学媒体からレーザビームが反射され
ると、記録された信号は光成分を発生し、これは偏向ビ
ームスプリッタ106によって反射され検出装置108へ至
る。反射光のほとんどは記録信号と関係はなく、ホログ
ラフィック・レーザ光学ヘッド28へ戻されフォーカスお
よびトラッキングエラーが検出される。磁気光学ヘッド
についてのもっと詳細な説明は共に係属中の米国特許出
願第141459号に述べられている。ミラー48と対物レンズ
34とを一緒に水平方向に移動させることができるととも
に、対物レンズ34をミラー48に対して垂直方向に移動さ
せることができる構造を有し、この構造によりレーザビ
ームのクリッピングやディストーション（ゆがみ）の発
生を制限することができる。また、本発明ではトラッキ
ング調節のために光学ヘッドを移動させる必要のないこ
とが効果である。すなわち、対物レンズとミラーとアク
チュエータ全体が移動します。すなわち、本発明は光学
ヘッド28は静止しておりながら、フォカッシングとトラ
ッキングのために移動可能なコンパクトで軽量なアクチ
ュエータを提供することができる。移動されるものが軽
量であるので、アクチュエータを速く移動させることが
でき且つ使用動力は少なくなる。
実施例である。この光学システムは磁気光学媒体上への
信号の記録および読取りに使用するために構成されたも
のである。ホログラフィック・レーザ光学ヘッド28はレ
ーザ光の平行光線を射出する。この実施例では偏向ビー
ムスプリッタ106を変向ミラーと光学ヘッドとの間に配
置してある。磁気光学媒体からレーザビームが反射され
ると、記録された信号は光成分を発生し、これは偏向ビ
ームスプリッタ106によって反射され検出装置108へ至
る。反射光のほとんどは記録信号と関係はなく、ホログ
ラフィック・レーザ光学ヘッド28へ戻されフォーカスお
よびトラッキングエラーが検出される。磁気光学ヘッド
についてのもっと詳細な説明は共に係属中の米国特許出
願第141459号に述べられている。ミラー48と対物レンズ
34とを一緒に水平方向に移動させることができるととも
に、対物レンズ34をミラー48に対して垂直方向に移動さ
せることができる構造を有し、この構造によりレーザビ
ームのクリッピングやディストーション（ゆがみ）の発
生を制限することができる。また、本発明ではトラッキ
ング調節のために光学ヘッドを移動させる必要のないこ
とが効果である。すなわち、対物レンズとミラーとアク
チュエータ全体が移動します。すなわち、本発明は光学
ヘッド28は静止しておりながら、フォカッシングとトラ
ッキングのために移動可能なコンパクトで軽量なアクチ
ュエータを提供することができる。移動されるものが軽
量であるので、アクチュエータを速く移動させることが
でき且つ使用動力は少なくなる。
第８図は本発明による小型のアクチュエータを利用し
た別の実施例であり、これは磁気光学媒体上の信号の記
録および読取りのための光学システムである。本実施例
において、ホログラフィック光学ヘッド28から射出され
る光線はだ円形状である。ビーム補正プリズム104によ
って円形ビームにされ、その後変向ミラー48によって上
方に向けられ、対物レンズによって記録媒体上に集束さ
れる。この実施例によれば、光学記録再生システムにお
いて、だ円形状のビームを使用することができる。この
実施例の詳細は共に係属する米国特許出願第41459号に
記載されている。
た別の実施例であり、これは磁気光学媒体上の信号の記
録および読取りのための光学システムである。本実施例
において、ホログラフィック光学ヘッド28から射出され
る光線はだ円形状である。ビーム補正プリズム104によ
って円形ビームにされ、その後変向ミラー48によって上
方に向けられ、対物レンズによって記録媒体上に集束さ
れる。この実施例によれば、光学記録再生システムにお
いて、だ円形状のビームを使用することができる。この
実施例の詳細は共に係属する米国特許出願第41459号に
記載されている。
第９図は第１図の実施例を修正して４個のトラッキン
グコイル53を追加したものである。これらのコイル53は
フォーカスコイル18に物理的に取付けられている。各コ
イルはコイル18の角の周りに付けられた小さなループで
あり、コイル18が隣接するマグネットと相互作用すると
き、コイル18による運動に直交する方向の動きを与え
る。これらの付加的なコイル53は１次トラッキングコイ
ル46と共働して作動する。このコイルを追加したのは、
コイル46が板ばねを押す動作によって板ばねが曲がるの
を防ぐためである。コイル53はその押す動作に引く動作
を加えるので、高加速度のときの板ばねの歪を防止す
る。
グコイル53を追加したものである。これらのコイル53は
フォーカスコイル18に物理的に取付けられている。各コ
イルはコイル18の角の周りに付けられた小さなループで
あり、コイル18が隣接するマグネットと相互作用すると
き、コイル18による運動に直交する方向の動きを与え
る。これらの付加的なコイル53は１次トラッキングコイ
ル46と共働して作動する。このコイルを追加したのは、
コイル46が板ばねを押す動作によって板ばねが曲がるの
を防ぐためである。コイル53はその押す動作に引く動作
を加えるので、高加速度のときの板ばねの歪を防止す
る。
本発明は、その技術思想または本質的な特徴の範囲内
において他の方法で具体化することができよう。たとえ
ば、実施例で示したトラッキングコイルの代わりに、直
方管体の両側に２個のトラッキングコイルを設けてもよ
い。この構成であっても変向ミラーは対物レンズと連動
して移動する。したがって、実施例で示したものは、説
明のためのものであって特許請求の範囲に記載された本
発明の範囲を制限するものではない。
において他の方法で具体化することができよう。たとえ
ば、実施例で示したトラッキングコイルの代わりに、直
方管体の両側に２個のトラッキングコイルを設けてもよ
い。この構成であっても変向ミラーは対物レンズと連動
して移動する。したがって、実施例で示したものは、説
明のためのものであって特許請求の範囲に記載された本
発明の範囲を制限するものではない。
第１図は本発明によるアクチュエータの一実施例の斜視
図、第２図は第１図の実施例の平面図、第３図は第１図
の実施例のフォーカスアクチュエータの懸架機構の側断
面図、第４図は第１図の実施例の位置センサの詳細な斜
視図、第5Aは位置センサ内の使用されているマスクの一
例を示す図、第5B図は第5A図のマスクを有する位置セン
サの信号変化を示す図、第6A図は位置センサに用いるマ
スクの他の例を示す図、第6B図は第6A図のマスクを用い
たときの位置センサの出力を示す図、第７図は磁気光学
ヘッドの一実施例を用いたアクチュエータを示す正面
図、第８図は磁気光学ヘッドの別の実施例を用いたアク
チュエータの正面図、第９図は４個のコイルを有する第
２のトラッキングアクチュエータを付加した第１図の実
施例の斜視図、第10図は２つの光軸ポストアクチュエー
タを有する従来の光学ヘッドの側断面図、第11図は２つ
の光軸ばねタイプのアクチュエータを有する従来の光学
ヘッドの分解図、第12図は従来の位置センサの側面図で
ある。 12,14……マグネット、18……コイル、24,26……板ば
ね、28……ホログラフィック光学ヘッド、29……レーザ
ビーム、34……対物レンズ、36,38……マグネット、40
……板ばね、42……管、44……遮光板、46……磁気コイ
ル、48……変向ミラー、52……板ばね
図、第２図は第１図の実施例の平面図、第３図は第１図
の実施例のフォーカスアクチュエータの懸架機構の側断
面図、第４図は第１図の実施例の位置センサの詳細な斜
視図、第5Aは位置センサ内の使用されているマスクの一
例を示す図、第5B図は第5A図のマスクを有する位置セン
サの信号変化を示す図、第6A図は位置センサに用いるマ
スクの他の例を示す図、第6B図は第6A図のマスクを用い
たときの位置センサの出力を示す図、第７図は磁気光学
ヘッドの一実施例を用いたアクチュエータを示す正面
図、第８図は磁気光学ヘッドの別の実施例を用いたアク
チュエータの正面図、第９図は４個のコイルを有する第
２のトラッキングアクチュエータを付加した第１図の実
施例の斜視図、第10図は２つの光軸ポストアクチュエー
タを有する従来の光学ヘッドの側断面図、第11図は２つ
の光軸ばねタイプのアクチュエータを有する従来の光学
ヘッドの分解図、第12図は従来の位置センサの側面図で
ある。 12,14……マグネット、18……コイル、24,26……板ば
ね、28……ホログラフィック光学ヘッド、29……レーザ
ビーム、34……対物レンズ、36,38……マグネット、40
……板ばね、42……管、44……遮光板、46……磁気コイ
ル、48……変向ミラー、52……板ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド アイボン キュルンバー アメリカ合衆国 カリフォルニア 96020 チェスター フェザーリヴァー ドライブ 568 (56)参考文献 特開 昭58−111137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−20277（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−36033（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】レーザ及び光検出器が内部に配置された光
学ヘッドと、第１経路に沿って前記光学ヘッドからのレ
ーザビームを受け該レーザビームを前記第１経路に対し
て角度を持った第２経路に沿う方向に反射する光学素子
と、前記第２経路上に配置された対物レンズとを備える
装置において前記光学ヘッド内の前記レーザ及び光検出
器に対して前記対物レンズのフォーカス及びトラッキン
グを行うアクチュエータであって、 前記対物レンズを、前記光学素子に対して前記第２経路
に沿う方向に相対的移動可能で前記第１経路に沿う方向
には相対的移動が拘束されるように、前記光学素子に連
結する連結手段と、 前記連結手段を、前記光学ヘッド内の前記レーザ及び光
検出器に対してトラッキングのための前記第１経路に沿
う方向の相対的移動が可能なように支持する支持手段
と、 トラッキングマグネット及びフォーカッシングマグネッ
トを有する支持体と、 前記トラッキングマグネットの近くに配置されたトラッ
キングコイルを備え該トラッキングコイルと前記トラッ
キングマグネットに生じる磁界によって前記光学素子と
前記対物レンズを同時に前記第１経路に沿って移動させ
てトラッキングを行うトラッキングアクチュエータと、 前記フォーカッシングマグネットの近くに配置されたフ
ォーカッシングコイルを備え該フォーカッシングコイル
と前記フォーカッシングマグネットに生じる磁界によっ
て前記対物レンズを前記第２経路に沿って移動させてフ
ォーカッシングを行うフォーカッシングアクチュエータ
と、 を備えることを特徴とするアクチュエータ。 - 【請求項２】前記連結手段は板ばねを有することを特徴
とする請求項１に記載のアクチュエータ。 - 【請求項３】前記トラッキングアクチュエータが前記ト
ラッキングコイルと前記光学素子に連結された管を有す
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアク
チュエータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US209,148 | 1988-06-17 | ||
| US07/209,148 US5001694A (en) | 1986-05-06 | 1988-06-17 | Tracking and focus actuator for a holographic optical head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02118925A JPH02118925A (ja) | 1990-05-07 |
| JP2880184B2 true JP2880184B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=22777548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1152468A Expired - Lifetime JP2880184B2 (ja) | 1988-06-17 | 1989-06-16 | 光学ヘッドのトラッキングおよびフォーカス用アクチュエータ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5001694A (ja) |
| EP (1) | EP0346907A3 (ja) |
| JP (1) | JP2880184B2 (ja) |
| KR (1) | KR900000858A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5220543A (en) * | 1989-02-14 | 1993-06-15 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Compact optical disc recording/reproducing system |
| US5228017A (en) * | 1989-07-28 | 1993-07-13 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Optical system drive apparatus for an optical recording/reproducing apparatus |
| JPH03203032A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-04 | Toshiba Corp | 光学系移動装置 |
| US5450386A (en) * | 1991-04-05 | 1995-09-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical disk device including a support member for movably supporting an objective lens in focusing and radial directions with respect to an optical disk |
| US5416756A (en) * | 1991-11-07 | 1995-05-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Lens actuating system with improved frequency response for optical disk drive |
| KR950004797B1 (ko) * | 1991-12-31 | 1995-05-10 | 삼성전자주식회사 | 레이져 디스크 플레이어의 광픽업 장치 |
| US5459325A (en) * | 1994-07-19 | 1995-10-17 | Molecular Dynamics, Inc. | High-speed fluorescence scanner |
| US5991249A (en) * | 1997-07-29 | 1999-11-23 | Hoetron, Inc. | Optical track sensing device |
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