JPH0376032A - フォーカシング・システム - 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〕 本発明は一般に光学式記憶ディスク・システムに関し、
特に光学式記憶ディスクからの、あるいはそこへの読み
出しや書き込みのシステムに用いられるフォーカシング
・システムに関する。

〔従来技術およびその問題点〕

２進情報を光学式記憶ディスクへ記録し、またそこから
読み出せることは公知である。記録および読み出し過程
の何れにもレーザ光線の集束されたビームによる光学式
記憶ディスクの走査が行なわれる。例えば、コンパクト
・ディスク式の光学式読み出し専用記憶装置（すなわち
ＣＤ　ＲＯＭ）を読み取る場合、走査はディスク表面上
に微細な凹凸が存在するかしないかを検出するために集
束されるレーザ・ビームによって行われる。磁気光学式
記憶ディスクの例では、読み出しは磁気光学式ディスク
上またはこのディスク内の細かい磁気領域（ｍａｇｎｅ
ｔｉｃ　５ｉｔｅ）に集束される直線的に偏光した光線
によって達成される。

実際には磁気光学記憶ディスクは各々極めて多数の個別
の磁気領域、即ち「区域（ｒｅｇｉｏｎ）　Ｊを含んで
いる。これらの区域は、共通の平面上に、同心円状ある
いは螺旋形のデータ・トラックにほとんど隣接するよう
にして配置されている。データ・トラックを含む平面は
ここでは“データ面”と呼ぶことにする。データ面は光
学ディスクの表面とほぼ平行であるが、必ずしもディス
クの表面上にある必要はない。例えば透明な磁気光学デ
ィスクはディスクの表裏両面間に位置するデータ面を有
することができる。

直線的に偏光された光線の集束されたビームが磁気光学
式ディスクの磁気区域から反射されると、区域の極性（
すなわちその磁気モーメント）は反射光線の電界ベクト
ルを回転させることができる。

回転角は一般にＫｅｒｒ回転角と呼ばれている。このよ
うに、ディスクのデータ面上のトラックに沿って磁気区
域を目的に沿って磁化することによって磁気光学式ディ
スクへ情報を書き込むことができる。記録された情報を
読み出す際には、Ｋｅｒｒ回転角によって偏光信号が磁
気区域から反射された光線へ導入される。この偏光信号
を符号化して２逓信号（すなわち２進Ｏ又は２進１の何
れか）を供給できる。この２逓信号はデータ面上の磁化
された区域から情報を導出するために利用される。

光学式記憶ディスクから２進情報を読み出し、又は光学
式記憶ディスクへ情報を書き込むため、ディスクが回転
している間に光線の焦点をディスクのデータ面と一致す
るように維持するフォーカシング・システムを設けるこ
とが必要である。一般に、従来のフォーカシング・シス
テムにはボイス・コイル・モータに取り付けた対物レン
ズが備えられている。このようなフォーカシング・シス
テムは、通常は、ディスク面に乗るように探索および追
跡機構（ｓｅｅｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｒａｃｋｉｎｇ　
ｍｅｃｈａｎｉｓａ＋）上に取り付けられる。この機構
は担持された光学レンズとフォーカシング・システムを
ディスク上のＸデータ・トラックの上方に選択的に位置
決めする。

光学式記憶ディスク・システムの使用に際しては、対物
レンズの焦点とディスクのデータ面との一致がしばしば
乱される０例えば、対物レンズが焦点を結ぶ点位置は、
温度変化、振動、機械的衝撃や記憶ディスク・システム
に影響を及ぼすその他の環境上の要因によって乱される
ことがある。

更に光学式記憶ディスクのデータ面に対する対物レンズ
の焦点の位置は、ディスクの速度のような要因やディス
ク形状の軸方向変動によってずれることがある。後者の
要因は通常はディスクの歪み、撓み、起伏および厚さの
変動に起因する。

従来の光学式ディスク・システムでは、フォーカシング
・システムが存在することにより探索および追跡機構が
担持しなければならない質量によって、ディスク上のど
こか特定のデータ・トラックをアクセスできる速さが制
約されることがある。

（本技術分野ではディスク上のデータ・トラックをアク
セスするための追跡機構に必要な平均最短時間を“シー
ク°゛時間と称する。）特に、フォーカシング・システ
ムの実効慣性質量は、光学式記憶ディスクのシーク時間
の縮減を制約する要因になる程大きい場合がある。

〔発明の目的〕

本発明は光学式記憶ディスクから２進情報を読み出した
り書き込んだりするための改良されたフォーカシング・
システムを提供するものである。

特に、本発明は光学式記憶ディスク上での情報の読み出
しと書込みのための追跡機構の可動質量を軽減すること
を目的とする。

〔発明の概要］ 本発明の一実施例によれば、光学式記憶ディスク・シス
テムは対物レンズを担持する空気ベアリング（ａｉｒ−
ｂｅａｒｉｎｇ）スライダと、スライダの下のディスク
の回転中にデータ面上で情報の読出しおよび／または書
き込みを行うためにスライダをディスクに対して選択的
に位置決めするアクチュエータを備えている。

〔実施例〕

第１Ａ図と１８図は各々、光学式ディスク１１が中心軸
の周りを回転するようにマウントされたシステムを示し
ている。各々のシステムにおいて、対物レンズ１２が参
照番号１３で総称されている空気ベアリング・スライダ
上に取り付けられている。

第ｉＡ図では、空気ベアリングスライダは部材１９Ａに
よって回転式アクチュエータ１７Ａに接続されている。

第１Ｂ図では、空気ベアリング・スライダは部材１９Ｂ
によって直線式アクチュエータ１７Ｂに接続されている
。

第１Ａ図及び１８図の双方のシステムの動作の際は、ア
クチュエータは光ビームの焦点を光学式ディスク１１の
データ面上の選択されたデータ・トラック上に位置決め
するために駆動される。更に詳細には、制御システムが
集束された光ビームを、読み出しまたは書き込みが行な
われている光学式記憶ディスクのデータ面に対物レンズ
の焦点深度の範囲内で一致するように維持する。以下、
“焦点”という用語はレンズの焦点深度内の任意の点を
意味する。一般に焦点におけるビーム直径は約ｌ逅クロ
ンである。

第２図に示すように、空気ベアリング・スライダ１３は
一般に流体力学式ベアリングから戒っている。このよう
なベアリングは時として“飛行ヘッド”とよばれる。そ
の理由はこれらのベアリングは回転するディスクの上方
を、空気ベアリング表面と光学ディスクの表面の間に形
成される、通常は空気である加圧された気体のクッシゴ
ンに乗って進行（飛行）するからである。更に詳細には
、空気クッションは、ディスクの回転速度が比較的大き
いため、ディスク表面に沿って運ばれる空気によって生
成される。（例えば磁気光学式ディスクの直線速度は毎
秒約５ないし３５メートルの範囲である。） 第２図の所与の空気ベアリング・スライダ１３の設計の
場合、スライダの下表面をそれに隣接する光学式記憶デ
ィスクの表面から垂直に離間している距離は、ディスク
の形状に軸方向の変化が生じた場合でも（例えばディス
クの歪みによって）、任意の所与のディスク速度に対し
て、比較的一定に保たれている。実際には、このような
間隔は通常は１．２ミクロン以下しか変化せず、また、
入念に設計すればこのような変化は従来の光学式記録シ
ステムの焦点深度内に収まるところの０．１　ミクロン
未満にまで小さくすることができる。

第１Ａ図および１８図のシステムにおける対物レンズ１
２は空気ベアリング・スライダ１３によって担持されて
いるので、対物レンズもまたそれに隣接するディスク１
１の表面から実質的に一定の間隔をあけて進行する。従
って、空気ベアリング・スライダ１３が適正に設計され
ていると、ディスクが回転中に軸方向に変移したばあい
でも、スライダは対物レンズの焦点が実質的に光学式デ
ィスクのデータ面上にあるようにする。

一般に、第１Ａ図および１８図のシステムは自己フォー
カシングあるいは受動フォーカシングであると言うこと
ができる。ここまでの説明では、システムが探索および
追跡機構上に対物レンズと共に担持される比較的質量の
大きなフォーカシング・システムを必要としないことを
強調している。

質量が小さくなっているので、この方式を使った光学デ
ィスク・システムのシーク時間を短縮することができる
。

第１Ａ図および１８図の光学記憶システムは、光学式記
憶システムの読出しまたは書き込みの際のフォーカシン
グ微調節機構を省くこともできるが、望むならば補助フ
ォーカシング・システムを利用することもできる。補助
フォーカシング・システムを備えることの目的は、通常
は、ディスクの厚さの変動によって、あるいは空気ベア
リング・スライダの飛行高さの変動によって、対物レン
ズとデータ面との間隔が変化した場合、対物レンズの焦
点を光学ディスクのデータ面上に保持しておくことであ
ろう、ガラス製の光学ディスクの厚さの変動は例えばデ
ィスクの種々の位置で測定して約２０ミクロンまでの範
囲であろう。

第３図は前述の目的を達成するための補助フォーカシン
グ・システム２９の一実施例を示す０図示した実施例で
は、補助フォーカシング・システム２９は光を規準レン
ズ２３へ向けるようにマウントされたレーザ・ダイオー
ド２１と供に動作する。規準レンズ２３は光をアクチュ
エータ１９に取りつけられた対物レンズ１２へ送る。こ
の実施例の利点は、補助フォーカシング・システムを対
物レンズから遠くに隔てて配置でき、それによって探索
および追跡機構の慣性を小さくできることである。

更に詳細に述べると、第３図の補助フォーカシング機構
は一対のフォーカシング・レンズ３０．３１と、ビーム
分割器３２と、感光性検出器３３を有している０図示し
た実施例では、フォーカシング・レンズ３１がビーム経
路に沿って選択的に往復運動するために位置決め機構３
５に取り付けられているのに対して、フォーカシング・
レンズ３０は固定されている。感光性検出器３３は例え
ば感光領域を持つひとつあるいは複数のＰＩＮダイオー
ドを有するものでよい、検出器３３はサーボ・システム
（図示せず）を介して位置決め機構３５に接続されてい
る。

検出器とサーボ・システムは任意の便利な位置、通常は
探索および追跡機構の慣性を小さくする位置に取り付け
ることができる。

第３図の補助フォーカシング・システムの動作において
は、レーザ・ダイオード２１が広く放散する光線を規準
レンズ２３へ向ける。このレンズが光を平行に規準する
。規準された光がフォーカシング・レンズ３０を通過し
た後、この光は焦点へ収束し、その後発散する。動くよ
うになっている方のフォーカシング・レンズ３１は発散
した光を受け、それを通して対物レンズ１２へ送るよう
に配置されている０次に対物レンズ１２は光をディスク
１１のデータ面上の焦点へ向ける。

第３図の補助フォーカシング・システム動作の際には、
更に、対物レンズ１２はディスク１１のデータ面から反
射光線を受は取り、その反射光線を可動側のフォーカシ
ング・レンズ３１へ向ける。フォーカシング・レンズ３
１を通過した光線は焦点へ収束し、次にフォーカシング
・レンズ３０に入射するまで発散する０反射光線の経路
に沿って更に進むと、フォーカシング・レンズ３０を通
過した光線はビーム分割器３２に入射し、ビーム分割器
３２はこの光線を感光性検出３３へ向けられる。

補助フォーカシング・システムの感光性検出器３３から
の出力信号は、可動側のフォーカシング・レンズ３１の
位置を制御するために使用される０図示したシステムで
は、制御の目的は、フォーカシング・レンズ３１がフォ
ーカシング・レンズ３０と共通の焦点を持つように、フ
ォーカシング・レンズ３１を位置決めすることである。

すなわち、制御の目的は、フォーカシング・レンズ３０
と３１の焦点を一致した状態に保持することである。こ
の制御目的は、感光性検出器３３からの信号に応答して
位置決め機構３５の位置を調整するように動作する種々
の従来型のサーボ・システムによって達成可能である。

第３の補助フォーカシング・システムにおいて、フォー
カシング・レンズ３０と３１の焦点がいつも一致してい
るようにすることによって、対物レンズ１２の焦点がデ
ィスク１１の反射データ面上にいつも置かれるようにな
っていることが理解されよう。

対物レンズ１２の焦点が光学式ディスク１１のデータ面
上に保持されないならば、フォーカシング・レンズ３０
と規準レンズ２３の間の反射光線の規準損が生じ、従っ
て感光性検出器３３への光の配分が変動するであろう。

そこで、感光性検出器３３からの出力信号を用いて、位
置決め機構３５を介してレンズ３１の位置を調整するこ
とができる。可動側のフォーカシング・レンズ３１の位
置が調整されて、その焦点と固定側のフォーカシング・
レンズ３０の焦点とが再度一致すると、対物レンズ１２
の焦点は光学式ディスク１１のデータ面上に再度位置す
るように自動的に移動する。

第３図のシステムに関して、更に、対物レンズ１２以外
の任意の信号検出器やサーボ・システム用の構成部品も
アクチュエータ１９から離れてマウントできることに留
意されたい、このよ・うな信号検出器およびサーボ用の
構成部品は光学式記憶ディスクのデータ面上のデータ・
トラックの上方で流体力学式ベアリング手段の位置を制
御するために作態様を説明してきた。しかし、本発明は
前述の特定の実施例に限定されるものではない、一般的
に言えば、本発明はディスクから反射した、又はディス
クを透過した光線の状態が検出可能な情報を含んでいる
任意の光学式ディスクから２進情報を読み出したり書き
込んだりするために好適に利用できるものである。例え
ば、光学式記憶ディスクはＣＤ　ＲＯＭディスクでも、
光学式読み出し専用メモリ（ＯＲＯＭ）ディスクでも、
又は書き込みは１回だけだが読み出しは何回もできるタ
イプのメモリ（ＷＯＲＭ）である光学式ディスクでもよ
い、更に、第３図に示したようなシステムは入射光線に
対して垂直方向にフォーカシング・レンズ３１の位置を
調整する手段を設けることによってトラッキングの微調
節用にも利用できることが理解されよう。

更に、上述の補助フォーカシング・システムはこのよう
なシステムの一例に過ぎないことが理解されよう、適切
な補助フォーカシング・システムの別の具体例は本願出
願人に譲渡された米国特許明細書第４．３２２．８３８
号に開示されている。この特許は透過式または反射式光
学ディスク記憶システム用の動的焦点調整を開示したも
のである。

従って前述の実施例は限定的なものではなく、説明のた
めであり、当業者には特許請求の範囲に記載した本発明
の精神や範囲から逸脱することなく多くの変更が可能で
あることが理解されよう。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば対物レンズ
を動かすためのアクチュエータが駆動すべき質量が大幅
に少なくなるため、対物レンズを所望のトラックに短時
間で位置決めできるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図および第１Ｂ図は夫々本発明の実施例を示す図
、　　　　　　　　　。 第２図は第１Ａ図および第７８図の実施例に使用できる
空気ベアリング・スライダを示す図、第３図は第１Ａ図
および第１Ｂ図の実施例に使用できる補助フォーカシン
グ・システムを示す図である。 １１：光学式ディスク １２：対物レンズ １３：空気ベアリング・スライダ １７Ａ：回転式アクチュエータ １７Ｂ：直線式アクチエエータ １９Ａ、　１９Ｂ　：部材 ２１：レーザ・ダイオード 補助フォーカシング・システム ３０、３１Ｂ　：フォーカシング・レンズ３２：ビーム
分割器 ３３：感光性検出器 ３５：位置決め機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）以下の（ａ）および（ｂ）を設けてなる、光学式
   記憶ディスクの情報読み出し／書き込み中に当該光学式
   記憶ディスクのデータ面上にレーザビームの焦点を維持
   するフォーカシング・システム： （ａ）前記光学式記憶ディスクが回転しているとき、前
   記光学式記憶ディスクの表面上の加圧された気体のクッ
   ションの上に乗る流体力学式ベアリング手段； （ｂ）前記流体力学式ベアリング手段にマウントされ、
   光を前記光学式記憶ディスクのデータ面上の焦点に導く
   対物レンズ。
2. （２）以下の（ａ）ないし（ｄ）を設けてなる、光学式
   記憶ディスクの回転中に当該光学式記憶ディスクのデー
   タ面上にレーザ光の焦点を維持するフォーカシング・シ
   ステム： （ａ）前記光学式記憶ディスクが回転しているとき、前
   記光学式記憶ディスクの表面上の加圧された気体のクッ
   ションの上に乗る流体力学式ベアリング手段； （ｂ）前記流体力学式ベアリング手段にマウントされ、
   光を前記光学式記憶ディスクのデータ面上の焦点に導く
   対物レンズ； （ｃ）前記流体力学式ベアリング手段を前記光学式記憶
   ディスクの表面を横切って前記光学式記憶ディスクの中
   心軸に対して選択的に移動させるようにマウントされて
   いるアクチュエータ手段；（ｄ）前記アクチュエータ手
   段から遠くにマウントされ、前記対物レンズの焦点の位
   置を制御する補助フオーカシング・システム。