JPH07210890A - 光ヘッドユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学系装置を利用した入出力装置の光ヘッド
ユニットを提供する。 【構成】 発光部アレイ３２と、ミラー３４と、受光部
アレイ４６と、対物レンズ３６と、情報記録用光反応シ
ート３８と、該シートを駆動する駆動装置２０と、から
成り、シート３８を静止した状態にて該シートへの情報
の書き込み又はシートからの読み取りを可能とする光ヘ
ッドユニット３０であって、発光部アレイ３２と、ミラ
ー３４と、受光部アレイ４６と、対物レンズ３６と、が
発光受光ユニット組立体５０、６０、８０として一体成
型されていることを特徴とする光ヘッドユニット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学系装置に関する。よ
り詳細には本発明は光学系装置を利用した入出力装置に
関し、特に光ヘッドユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで光学系装置を利用した入出力装
置として種々のものが産業界において広く使用されてい
る。例えば、図１５は光学系を印刷装置に応用したいわ
ゆるレーザプリンタ１の基本構成の例を示している。こ
の図において、レーザ光源２から発進されたレーザビー
ムは、正確に回転制御されたミラーモータ３によって所
定の回転軸線上にて回転される例えば１０面体の回転ミ
ラー４によって反射される。回転ミラー４によって反射
されたレーザ光は、次いで、該レーザ光を平行線化した
り、回転ミラーによる円弧走査光を感光体上の直線に焦
点を結ばせる作用を有しているｆ−Θ レンズ５を介し
て反射ミラー６上へ照射される。最後に該ミラー６によ
って屈折されたレーザ光は感光ドラム７上へ照射され、
該ドラム７上へ巻かれて移動しているフィルム等のシー
ト面を感光するものである。ここでレーザ光源として、
Ｈｅ−Ｃｄ、Ａｒ、Ｈｅ−Ｎｅ等のガスレーザを使用す
る方式や半導体レーザ（ＬＤ）を使用する方式等はよく
知られている。更には、発光ダイオード（ＬＥＤ）を高
密度に配列したＬＥＤアレーを使用する方式も知られて
いる。尚、符号８はｆーΘ レンズ５を通ったレーザ光
を検出板９にて検出するためのハーフミラーである。

【０００３】更には、例えばコンパクトデイスクに使用
されている図１６に示すようなフォーカスサーボ機構等
も知られている。即ち、上下動を例えば±０．５ｍｍ以
内に押さえられている回転するデイスク面の変動量を位
置センサ等によって検出し、この検出量に応じてピック
アップと対物レンズとの距離を一定に保持するためにフ
ォーカス誤差信号を検出し、更に位置補償ドライブアン
プによりピックアップを調節しているものである。

【０００４】このような公知の光学系では、レーザ光を
常に同一方向へ正確に反射して受光板面即ち反射ミラー
６面へ確実に送る必要があるため特に回転ミラー４は常
に所定の回転軸上に正しく整合した状態において回転し
なければならない。しかしながら、反射ミラー６は一般
には厚く（例えば約１０ｍｍ）かつ重く、寸法が大きく
（内接円直径約６０ｍｍ）、また、回転速度が大（例え
ば２０００〜１１０００ｒｐｍ）である。このため回転
ミラー４は、容易に振動またはブレ即ち面倒れを発生す
る。そのためこれまでの装置の寿命は一般には約３年程
度と、非常に短かった。更に、これまでは光学系におい
ては、回転ミラー４によって反射されたレーザ光は該レ
ーザ光を平行線化したり、回転ミラーによる円弧走査光
を感光体上の直線に焦点を結ばせるためにｆ−Θ レン
ズ５を通す必要があった。しかしながら、このようなｆ
−Θ レンズの仕様は、使用する光源の種類、回転ミラ
ーの回転速度、回転ミラーの面数や寸法等によって変動
するものであり、一般には設計料を含む製作費用が非常
に高いものであった。また、これまでは光学系装置は、
上述のように、回転ミラーやミラーモータやｆ−Θ レ
ンズ等を内蔵するために、全体の装置がかなり大型化し
ており、大部分が据付け専用機であり、持運び可能な機
器には殆ど用いられることはなかった。更にまた、これ
までの光学系装置においては、情報を入力するシート面
又は情報が入力されているカード面等が移動する構成に
なっていることが多いので、情報の入力又は出力の速度
が制限されていた。

【０００５】更に、これまで知られているコンパクトデ
イスク等においては、該コンパクトデイスク自体が常に
運動しているため、その面が上下方向に振動しており、
この振動を補償するため複雑かつ高価な位置センサ及び
フォーカスサーボ機構が必要となっていた。そしてこの
ことが情報量を制限し更にはアクセスタイムを制限して
いた。

【０００６】上記課題を解決するため、出願人は先に図
１７に示すような、寿命の短い回転ミラーの使用を不要
とし、高価なｆ−Θ レンズの使用を不要とし、更にこ
のような大型の部材の使用を無くすことにより、装置全
体の寸法を小型化し、持ち運び可能な機器への応用を可
能とし、また、入出力動作を、テープを静止した状態に
て行うようにし、書き込み情報量を増大し更にその作業
速度の上昇を図ることが出来る新規な光ヘッドユニット
１０を開示した（特願平５−３３３１７７号）。

【０００７】この光ヘッドユニット１０は、マルチヘッ
ド１２と、少なくとも一個のミラー１４と、板状対物レ
ンズ１６と、シート１８と、該シートを駆動する駆動装
置２０と、から成る光ヘッドユニット１０であって、マ
ルチヘッド１２がシート１８の幅方向に沿って配置され
ている複数のレーザーダイオードアレイ２４によって構
成され、ミラー１４がマルチヘッド１２又はシート１８
からの光情報をそれぞれシート１８面又はマルチヘッド
１２へ対して垂直に屈折する角度に位置付けてあり、板
状対物レンズ１６がシート１８の上方に配置されミラー
からの光を収束し又はシートからの反射光を拡大する作
用をしており、シート１８がその表面へ光情報を搭載可
能と成っているものである。

【０００８】また、シート１８へ入出力される情報量を
増大するため、レーザーダイオードアレイ２４を、図１
８に示すような回転スイッチ２８で電流方向を切り替え
ることによって切り替わる磁極変動によってシート１８
の進行方向に対して直交す矢印２６で示す方向に往復運
動可能とする起動装置についても同時に開示した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】同一出願人の上記発明
は、それまでの入出力装置のような寿命の短い多角形回
転ミラーを備えていないので装置全体の寿命がすこぶる
長くなる。またこれまでのような高価なｆ−Θ レンズ
を使用していないので装置が安価になる。その上、本発
明ではこれらの多角形回転ミラーやｆ−Θ レンズを使
用していないので装置の小型化が図れる。また入出力作
業時にテープを静止しているのでテープの揺れによる誤
作動がなく更に板状対物レンズによって例えば３ミクロ
ン以下の集約された点入力が可能なため、極めて高い解
像度を有する情報のインプット又はアウトプットが可能
である。更にまた、特殊なテープ供給によってストレー
ジ量及びアクセス可能量が極めて大きくかつアクセスタ
イムを短くすることが可能となった。

【００１０】また、本件発明においては、シート面への
書き込み作動時には、静止したシート面に対して板状対
物レンズが定着し、その上を予め絞り込まれた光が走査
し、最終スポットとしてシート上に出力するものであ
り、又、シート面からの読み取り作動時には、これと逆
のルートを経るものである。いずれの場合にも作動時に
はシート面は静止しているので、該シート面と板状対物
レンズとの距離が常に一定に保たれている。このためこ
れまでのコンパクトデイスク装置に使用されていたよう
な複雑なフォーカスサーボ機構などは一切不要とり、そ
の結果、装置の簡素化が可能となり、更にそのアクセス
可能量が極めて大きくかつアクセスタイムを短くするこ
とが可能となった。

【００１１】先に開示した発明はこのように優れた効果
を提供出来る光ヘッドユニットではあるが、この光ヘッ
ドユニットを構成しているレーザーダイオードアレイ２
４、ハーフミラー１４、対物レンズ１６等はそれぞれ独
立して配設してあるため、その組付け作業が手間取り、
さらに回転スイッチによる電流方向切り替え作業には幾
分信頼性を欠くという心配がある。そこで本件発明はか
かる課題を解決することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本件発明においては光ヘッドユニットを構成しているレ
ーザーダイオードアレイ、ハーフミラー、対物レンズ等
を一体的ユニットとして構成した。更に、電流方向を切
り替えるためにリミットスイッチを使用すると共に、シ
ート上に所定のマーク処理を施し、このマークを感知し
て電流方向を切り替えることとした。

【００１３】

【作用】本発明の光ヘッドユニットは、光ヘッドユニッ
トを構成しているレーザーダイオードアレイ、ハーフミ
ラー、対物レンズ等を一体的ユニットとして構成し、上
方の光素子から発光された光情報を中間に配置したハー
フミラー及び下方に配置した対物レンズを介して、静止
した状態のシート面上に垂直に合焦して絞り込み、こう
して、当該シート上への情報の書き込みが可能であり、
また、あらかじめ情報がインプットされているシート面
へ光を照射しその反射光を下方に配置したレンズから逆
のルートを経て上方の光素子によって受光することによ
り当該シート上の情報を迅速確実に読み取るものであ
り、また、ハーフミラーによって屈折された光を側面に
設けた受光部アレイによって受光することにより情報の
確実な入力を確認出来る。更に、電流方向を切り替える
ためにレーザーダイオードアレイと一緒に移動する起動
部材に光透過用の孔を設けこれを透過する光をリミット
スイッチにより感知して電流方向を切り替えることによ
り、その切り替える作業を確実に行う。また、シート上
に所定のマーク処理を施し、このマークを感知して電流
方向を切り替え、さらに確実な切り替え作業を達成す
る。

【００１４】

【実施例】図１は本件発明にかかる光ヘッドユニット３
０の原理図である。図において、符号３２はマルチヘッ
ドとしての光源、符号３４はミラー好ましくはハーフミ
ラー、符号３６は対物レンズ、符号３８はシート、符号
４０は該シート３８を移動するためのシート駆動装置、
符号４２は光源３２から発進した光が進む光の進路、符
号４４はハーフミラー３４によって屈折反射された光が
進む光の進路、符号４６は該屈折反射光線を感知するた
めの例えばファイバーチューブから構成されている受光
部アレイを示すものである。

【００１５】本発明の光ヘッドユニット３０は、入出力
装置として使用することが出来るものであるが、以下に
おいては説明を容易にするため、入力装置として使用す
る場合について述べる。勿論、図において、予かじめ情
報を書き込んだシート３８へ光を照射しその反射光を進
路４２と逆の進路を経ることによりその情報を読み取っ
たり、又は該シートの下面に発光体を置き同様に進路４
２と逆の進路を経ることによりその情報を読み取ること
により、容易に出力装置として使用することが出来るこ
とは当業者にとって容易に理解されるところである。

【００１６】マルチヘッドとしての光源３２は、一本の
直径が例えば約１０ミクロン程度の光ファイバーチュー
ブを複数個隣接して概ねシート３８の幅に相当する長さ
に一列に配置し一端にダイオードを結合した発光部レー
ザーダイオードアレイ４８から構成することが好まし
い。これによってアレイ４８の重量を軽減しかつヘッド
数の増大を図ることが出来るからである。本発明におい
ては、ミラー３４を順次１行相当分づつシート３８の進
行方向に移動することにより、シートを静止したままで
連続的にシートへの書き込み又はそこからの読み取りが
可能である。勿論、光ファイバーチューブをシート３８
の幅に相当する長さよりも短い長さに一列に配置し、該
アレイ４８をシート３８の幅方向に移動可能とすること
により、同様の効果を得ることも出来る。

【００１７】図２は本発明の具体例を示す発光受光ユニ
ット組立体５０の概略斜視図である。即ち、この発明の
ユニット組立体５０は図１に示した原理図のうち、光源
としての発光部レーザーダイオードアレイ４８と、ハー
フミラー３４と、受光部アレイ４６と、対物レンズ３６
と、を一体的に構成したものである。発光受光ユニット
組立体５０は全体が概ね矩形を有する細長い形状を有し
ている構造体である。上面５２には個々のレーザーダイ
オード４８を固着するための複数の第１開口５４が設け
てある。この開口５４には発光部アレイ４８が固着され
ており、このアレイ４８からは図３に示すように下方に
向かう下向光線５６が発信される。下面５８にはコンパ
クトデイスク等において使用されているそれ自体公知の
対物レンズ３６が装着されている。このレンズ３６は当
該ユニット組立体５０へ嵌め込み状態にて保持されてい
てもよいし、接着剤等によって物理的に固着されていて
もよく、又は樹脂その他の部材によって溶着することも
出来る。当該レンズ３６はシート３８の表面に光を直径
約１〜１．５ミクロン又はそれ以下まで絞り込んでい
る。ユニット組立体５０の中間部分には前記下向光線５
６に対してΘ の角度（図３参照）をもって配置されて
いるハーフミラー３４が固着されている。またユニット
組立体５０の一側面５５には第２開口６４が設けてあ
り、ここには受光部アレイ４６が固着されている。この
受光部アレイ４６と前記下向光線５６との間にはシート
３８面からの反射光がハーフミラー３４によって屈折さ
れた屈折光線６６が走っている。これによりレーザーダ
イオードアレイ４８から発信され、シート３８によって
反射された光をハーフミラー３４による屈折光として第
２開口６４へ装着した受光部アレイ４６が感知出来るよ
うになっているのである。好ましくはこのユニット組立
体５０は軽量のプラスチック材料によって成型されてお
り、ハーフミラー３４及び対物レンズ３６はこのプラス
チック材料内に埋め込まれ、全体として一体成型品とし
て構成されている。

【００１８】図１の例ではレーザーダイオードアレイ４
８が上方から下方へ向かって光を発信しているが、これ
は限定的な事項ではなく、側面の第２開口６４にレーザ
ーダイオードアレイを固着し、上面の第１開口５４に受
信部アレイを固着することにより、図４に示すように、
側方に発信部３２ａを設け、上方に受信部４６ａを設け
ることも出来る。

【００１９】しかしながら、図４に示すような構成を用
いた場合には、ハーフミラー３４を介して該ミラー３４
上方へ進む一点鎖線にて示す光の進路上に、書き込み状
態を確認するための受信部アレイ４６ａから成る検出装
置を配置すると、シート３８へ１行づつ情報を書き込み
ながら、順次行を追いかけるため当該ミラー３４を前方
又は後方向（即ちシート３８の進行方向に平行な方向）
へ移動しなければならない。このため当該ミラー３４の
移動と同時にこの受信部アレイ４６ａも一緒に同方向へ
移動する必要がある。このためミラー３４の移動速度と
検出装置の移動速度とを調時するための機構が必要とな
る。

【００２０】図５は、図４の場合のようにミラー３４の
移動と受信部アレイ４６ａの移動とを同期する機構を必
要とせず、当該受信部アレイを図示していないフレーム
へ固定しておくことが出来るための構造を示している。
即ち、図５ではレーザーダイオードアレイ３２ｂから発
進した光を直角プリズム６８のハ−フミラー機能を有す
る一面へ照射する。これらの光は図４の場合と同様に進
路４２を経て、シート３８面に垂直に入り込み所定の書
き込み作業を行う。一方、書き込み状態を確認するため
の光はシート３８面から垂直上方に進み、一点鎖線で示
すように該直角プリズム６８の完全反射機能を有する他
の面によって図面左方へ屈折しその後シート３８面に平
行に進む。このため、受光部アレイはフレームへ固定し
た状態に保持しておき、そこでこの平行光線を検出すれ
ば良い。

【００２１】図６は、このようなプリズム６８を内蔵す
るユニット組立体６０を示す。このユニット組立体６０
は実質的に図３のユニット組立体５０と同一であり、図
３の場合にはハーフミラー６２が組立体５０内へ一体的
に収納されているが、図６の場合には直角プリズム６８
が組立体６０内へ一体的に収納されているだけである。
即ち、ユニット組立体６０の１側には光源３２ｂとして
のレーザーダイオードアレイを固定する第１開口７２が
設けてあり、ここには発光部アレイ３２ｂが固着されて
いる。ここからは他側に向かってプリズム６８のハーフ
ミラー機能を提供する面６９まで第１横向光線７４が発
信される。またこの第１光線７４と面６９との交点から
当該第１光線７４に直角方向に上下方向に垂直光線７６
が伸びている。この垂直光線７６の上方部分は該プリズ
ム６８の他方の完全反射ミラーの機能を有している面７
０まで伸びており、さらにそこからユニット組立体６０
の他側まで第２横行光線７５が直角に折れ曲がり伸長し
ている。この第２横行光線７５に対置し、ユニット組立
体６０から離れたフレーム部分（図示なし）には受光部
アレイ４６ｂが固定されている。一方、垂直光線７６は
ユニット組立体６０の下面まで伸びている。この垂直光
線７６の下部には図３に示すユニット組立体５０の場合
と同様に所定の対物レンズ７８が固着されており、シー
ト３８上にレーザーダイオードアレイ３２ｂからの光を
直径約１〜１．５ミクロン又はそれ以下の大きさまで絞
り込んでいる。図２〜図４の実施例と同様に、図５及び
図６の実施例においても、受光部アレイ４６ｂと発信部
アレイ３２ｂとを入れ換えることも、更にはあらかじめ
情報を入れ込んだシート３８からそれを読み取る出力装
置としても使用出来るのである。

【００２２】前述のように、ユニット組立体５０の第１
開口５４及び第２開口６４にはレーザーダイオードアレ
イ４８又は受光部アレイ４８を構成している各ファイバ
が埋め込み固定されている。またユニット組立体６０の
第１開口７２にはレーザーダイオードアレイ３２ｂ又は
受光部アレイ４６ｂを構成している各ファイバが埋め込
み固定されている。

【００２３】このようにユニット組立体５０、６０の例
えば第１開口５４、７２へ取り付けられた光源から発信
された光情報は当該ユニットへ一体的に埋め込まれてい
るミラー３４又は直角プリズム６８によって、シート１
８面に対して垂直下方に向かって屈折された後、対物レ
ンズ３６、７８により、シート面上に適切に絞り込ま
れ、所定の入力作業が行われる。

【００２４】勿論、図７に示すように、ユニット組立体
８０の上面及び側面に複数列の第１開口及び第２開口を
形成し、更に下面に同様に複数列の対物レンズをそれぞ
れ図３に示すような関係位置に配置することにより、一
度に数行づつまたは１ページ分の同時書き込みまたは読
み取りを行うことも可能である。勿論図６に示すプリズ
ムを使用する場合においても同様である。図２及び図６
のユニットにおいて、レーザーダイオードアレイ及び受
光部アレイを構成している光ファイバーチューブの端部
は、フィルム、光テープ、光カード等を含むシート３８
の面にそれぞれ概ね垂直又は平行に光線を発進出来るよ
うに第１開口内へ固着配置されている。

【００２５】これらのユニット組立体５０、６０、８０
は書き込み又は読み取りの密度を増大するため図８に示
すようにシート３８の進行方向及びこれに直交する方向
に対して往復振動運動可能となっている。図９に示す往
復振動機構８１において、光ファイバの束から成る前記
光源３２を保持しているサポート８２の両端は、図示し
ていないフレームへ、軸受好ましくは摩擦の少ないエア
軸受、ばね等によって支持されている。またこのサポー
ト８２には該レーザーダイオードアレイ３２と同期して
振動運動するよう起動部材８４、８４が固定され、サポ
ート８２と一緒に移動するようになっている。これらの
起動部材８４、８４の外側端もサポート８２と同様にフ
レームへ好ましくはエア軸受、ばね等によって支持され
ている。一方、該起動部材８４の内側端には永久磁石８
６、８８が取付けてある。またこれらの永久磁石８６、
８８の間にはフレームに固定された状態にて電磁石９０
が配置されている。こうして固定の電磁石９０と一対の
永久磁石８６、８８とがアレイ３２を矢印９２方向に振
動運動するための駆動手段を構成している。

【００２６】即ち、図９において、２つの永久磁石８
６、８８の対向する面側の磁極が共に例えばＮ極（又は
Ｓ極）となるように配置する。次に電磁石９０へ対して
電流を通す。このとき、例えば、磁石８６に対向する電
磁石の端部にＳ極（又はＮ極）が発生するように電流を
通したとする。すると、磁石８６が電磁石９０側に引寄
せされる。このため該磁石８６が取付けてある起動部材
８４と該起動部材８４に一体的に固定されているサポー
ト８２及びアレイ３２が同方向に移動する。磁石８６と
電磁石９０とが接触する直前に、電磁石９０の光スイッ
チ９４を切替え、電流の向きをかえると、電磁石９０の
磁極が反転する。このため電流を切替えた瞬間に、今度
は磁石８６が電磁石９０から反発して離れ、磁石８８が
電磁石９０側に寄って来る。このため今度はアレイ３２
は反対方向に移動を開始する。このような動作を順次繰
り返すことにより、アレイ３２は非常に迅速に矢印９２
で示すように左右に往復振動運動を繰り返す。こうし
て、アレイ３２から発進する光りは、永久磁石８６、８
８と電磁石９０との間の相対運動によって規制される距
離例えば数ミクロンの距離を高速度で振動運動するので
ある。このため、該アレイ３２から発進される互いに隣
接する光の間隔を、光ファイバチューブの直径が例えば
１０ミクロンであったとしても、該アレイ３２の往復振
動運動速度によって、例えば３ミクロン程度又はそれ以
下にすることも可能である。光スイッチ９４は起動部材
８４の両側に設けた孔を感知するセンサ−であって、孔
が所定の位置に来た瞬間に作動して電流方向を切り替え
るものである。即ち、起動部材８４の所定位置に設けた
孔が所定の位置を通過したことを感知したときに作動し
て電流方向を切り替える一種のリミットスイッチであ
る。なお、シート３８面上に予めフォトレジスト処理し
たエンドマーク及びスタートマーク等を公知のフォトレ
ジストセンサ−によって検知することによって電流方向
を切り替えることも出来る。好ましくは、この両者を併
用する。そして、後者を主スイッチとし、前者を暴走止
めスイッチとして使用することが最も好ましい。

【００２７】なお、ユニット組立体はシート３８の進行
方向に平行な方向に対しても同様な手段によって振動運
動を付与され得る。

【００２８】アレイ３２から例えば数ミクロンの幅にて
放出された光は、ユニット組立体５０、６０の孔６６、
７４を介してミラー３４に至り、このミラーは、アレイ
３２、３２ａ、３２ｂから発進された所定の情報として
の光をシート３８面へ対して垂直に屈折する作用を有し
ている。このためこのミラー３４は一般にはシート面に
対して好ましくは４５度の角度をもって配置されてい
る。しかしながらミラー３４とアレイ３２との位置関係
が、該ミラー３４がシート面に対して垂直方向にアレイ
３２からの光を反射するような位置関係にあるならば、
当該ミラー３４をシート面に対して４５度の角度に固定
しておく必要はない。要は、ミラー３４によって反射さ
れるアレイ３２からの光が、対物レンズ３６、７８を介
してシート３８へ垂直に入り込むような関係にあれば良
い。また、ミラー３４をハーフミラー即ち半透明のビー
ムスプリッターとすることは必須事項ではないが、ハー
フミラーとすることによって該ミラー３４の上方に受光
素子、ラインセンサー、固体撮像素子等のメモリーを配
設して図１に鎖線４４で示すような光線を検出すること
によって書き込まれた情報を確認することが出来る。勿
論図１５に示すミラー８及び検出Ｐｔ板９と実質的に同
様の手段によって検出することも可能である。しかしミ
ラー３４をハーフミラーとすることにより、構造的に又
は場所的に、より一層簡便な手段によって検出が可能と
なるのである。

【００２９】対物レンズ３６、７８によって直径が例え
ば約１〜１．５ミクロンにまで絞り込まれた光線は、該
レンズ３６、７８のすぐ下に配置されているフィルム、
光カード等のシート３８面へ１〜１．５ミクロン又はそ
れ以下の間隔でもって所定の情報を書き込むことが出来
る。

【００３０】光テープ、フィルム、等のシート１８の配
列の例を図１０、図１１及び図１２に示す。ここに示す
ような配列は、先に同一出願人が開示したように、スト
レージ量及びアクセス可能量をより大きく、かつアクセ
スタイムを短くする方法として極めて好ましいものであ
る。図１０はブロック平面数が３面ある例であり、シー
ト３８の光情報搭載面を外側にして両端をそれぞれ一対
のローラに巻き取っているものである。また図１１及び
図１２はブロック平面数が６面ある場合の例であり、特
に図１１の場合はシートフィルムの表裏両面が利用出来
る場合であって一対のローラのうちの一方のローラに対
しては片面を内側にしてまた他方のローラに対しては他
面を内側にして巻き取っているものである。更に、図１
２の場合は、周辺の複数のボビンローラ９６と中心部の
センタローラ９８とから構成されており、各ボビンロー
ラ９６にシート３８の一端を、そしてシート３８の他端
をすべてまとめてセンタローラ９８に巻き取っている。
またボビンローラ９６とセンタローラ９８との間に更に
レベルローラ９７を配置し、このレベルローラ９７に対
向して当該レベルローラ９７の回転中心回りに回転可能
にユニット組立体５０等を配置している。シート３８が
このレベルローラ９７上に到達したとき、ユニット組立
体を該レベルローラ９７の回転中心回りにおいて、数行
分又は１ページ分又はそれ以上の距離に亙って同心円軌
跡を描いて回転し当該シート３８へ所定の入出力作業を
施こすものである。図１０〜図１２のいずれの方式も、
ユニット組立体とシートとの間の距離は常に一定に保持
され、焦点を常に一定に保持して置くことが出来、フォ
ーカスサーボ機構は必要でない。装置全体の小型化を考
慮すると図１２の実施例が最も有効である。これはセン
タローラのみを取外し可能とし周辺のボビンローラをフ
レームに設置することによりオートローデングを可能と
することが出来るからである。なお、図１２に示す場合
において、ユニット組立体は例えば図１３に示すような
概ねＬ字形のユニット組立体支持部材１００のベッド１
０１上に取り付けられる。この支持部材１００にはモー
タ１０２が設けてあり、該モータ１０２の回転軸線がレ
ベルローラ９７の中心軸線に一致している。これにより
モータ１０２はレベルローラ９７の軸線回りにて左右に
所定の速度でユニット組立体を回転出来る。またベッド
１０１の上面にはスリット１０４が設けてあり、このス
リット１０４を介してユニット組立体からの光がシート
３８へ発信されるのである。ここでモータ１０２として
は、スライドモータ、スピンドルモータ、ラックピニオ
ン及び送りねじ、スイングアーム、リニアモータ等を含
む。

【００３１】図１４は前記図１１及び図１２に示す６つ
のブロック平面がフィルムを駆動、静止を繰り返しなが
らそれぞれ独立して同時にアクセスすることが出来る様
子を示す別の概略図である。尚、図１０及び図１１の場
合にはローラ間を走っているシート３８の平面部分を利
用すれば良い。ローラ上のシートへ対して直接書き込み
を行う場合には、ローラの回転によりシートがローラに
巻きまれ、該ローラの直径が変動し、このためユニット
組立体とシートとの間の距離に変化が生じ、適当なフォ
ーカスサーボ機構が必要となり、機構が複雑となるから
である。この方法についても先に同一出願人が既に開示
している。

【００３２】尚、これらの走行フィルムと光学系との平
行度を出すためには、フィルム上に事前に処理を施して
いるガイドラインと光学系とのズレ角度をフィードバッ
クし、レーザー又はファイバーアレイ又はこれを含む光
ヘッドユニットの角度を調整するようにすれば、容易に
自動補正することが出来る。

【００３３】光線は、対物レンズによって光源からの光
を例えば直径１〜１．５ミクロン又はそれ以下の光に絞
り込む。

【００３４】対物レンズ６０によって例えば１〜１．５
ミクロンにまで絞り込まれた光線は、該レンズ６０のす
ぐ下に配置されているフィルム等のシート６２面へ例え
ば１〜１．５ミクロンの間隔でもって所定の情報を記録
するのである。

【００３５】

【発明の効果】本発明の光ヘッドユニットは、公知の装
置のような寿命の短い多角形回転ミラーを備えていない
ので装置全体の寿命がすこぶる長くなる。またこれまで
のような高価なｆ−Θ レンズを使用していないので装
置が安価になる。その上、本発明ではこれらの多角形回
転ミラーやｆ−Θ レンズを使用していないので装置の
小型化が図れる。また入出力作業時にテープを静止して
いるのでテープの揺れによる誤作動がなく更に板状対物
レンズによって例えば３ミクロン以下の集約された点入
力が可能なため、極めて高い解像度を有する情報のイン
プット又はアウトプットが可能である。更にまた、特殊
なテープ供給によってストレージ量及びアクセス可能量
が極めて大きくかつアクセスタイムを短くすることが可
能となった。

【００３６】また、本発明においては、発光部アレイと
受光部アレイとミラーとレンズとがユニット組立体とし
て一体的に組付けてあるので、装置全体の組立、取扱、
補修等が極めて容易である。またレンズが発光部及び受
光部に対して常に一定の関係に保持されているため個別
の調整が不要であり、更に情報ピットのずれがなくな
り、極めて精度の高い書き込み。読み取りが可能とな
る。

【００３７】また、本件発明においては、シート面への
書き込み作動時には、静止したシート面に対して対物レ
ンズを一体的に保有しているユニット組立体が定位し、
その上を予め絞り込まれた光が走査し、最終スポットと
してシート上に出力するものであり、又、シート面から
の読み取り作動時には、これと逆のルートを経るもので
あり、いずれの場合にも作動時にはシート面は静止して
いるので、該シート面と板状対物レンズとの距離が常に
一定に保たれている。このためこれまでのコンパクトデ
イスク装置に使用されていたような複雑なフォーカスサ
ーボ機構などは一切不要とり、その結果、装置の簡素化
が可能となり、更にそのアクセス可能量が極めて大きく
かつアクセスタイムを短くすることが可能となった。

【００３８】また、アレイを運動させるための電流方向
切り替え機構を回転スイッチからリミットスイッチ及び
又はシート上に設けたフォトレジストに改善した。この
ため電流方向切り替え機構が二重になり、切り替え安全
性が著しく向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光ヘッドユニットに使用するユ
ニット組立体の原理図を示す全体斜視図である。

【図２】本発明にかかる光ヘッドユニットの発光部と受
光部とミラーとレンズとを一体的に組み立てたユニット
組立体の一実施例を示す。

【図３】本発明にかかるユニット組立体の内部説明図で
ある。

【図４】本発明にかかる光ヘッドユニットの光の屈折状
態を示す別の例を示している図である。

【図５】本発明にかかる光ヘッドユニットの光の屈折状
態を示す更に別の例を示している図である。

【図６】図５に示す実施例を具体化した別のユニット組
立体を示す図である。

【図７】本発明にかかるユニット組立体の更に別の実施
例を示す図である。

【図８】本発明にかかる光ヘッドユニットのユニット組
立体を作動する状態を示す図である。

【図９】本発明のユニット組立体を往復運動させるため
の起動機構を示す図である。

【図１０】光ヘッドユニットと共に使用するのに適当な
シートの配列状態を示す第１の例を示す図である。

【図１１】光ヘッドユニットと共に使用するのに適当な
シートの配列状態を示す第２の例を示す図である。

【図１２】本発明にかかる光ヘッドユニットと共に使用
するのに適当なシートの配列状態を示す第３の例を示す
図である。

【図１３】図１２に示す実施例において、ユニット組立
体を搭載しかつレベルローラの回りに回転する機構の１
例を示す図である。

【図１４】本発明にかかる光ヘッドユニットと共に使用
するのに適当なシートの配列状態を示す実施例であって
テープ平面への高速走査を行う場合の例を示す図であ
る。

【図１５】公知の光学系装置の例を示す図である。

【図１６】コンパクトデイスク装置等に使用されている
公知のフォーカスサーボ機構のブロック図である。

【図１７】光ヘッドユニットの原理図を示す図である。

【図１８】光ヘッドユニットをシート上で振動運動する
ための機構を示す図である。

【符号の説明】

３０：光ヘッドユニット ３２：光源 ３４：ミラー ３６：対物レン
ズ ３８：シート ４０：シート駆
動装置 ４２、４４：進路 ４６：受光部ア
レイ ４８：レーザーダイオードアレイ ５０：発光受光
ユニット組立体 ５４：第１開口 ５６：下向光線 ６０：ユニット組立体 ６４：第２開口 ６６：屈折光線 ６８：直角プリ
ズム ７２：第１開口 ７４：第１横行
光線 ７５：第２横行光線 ７６：垂直光線 ７８：対物レンズ ８０：ユニット
組立体 ８１：往復振動機構 ８４：起動部材 ９４：スイッチ ９７：レベルロ
ーラ １００：ユニット組立体支持部材 １０２：モータ

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【手続補正書】

【提出日】平成６年４月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】このような公知の光学系では、レーザ光を
常に同一方向へ正確に反射して受光板面即ち反射ミラー
６面へ確実に送る必要があるため特に回転ミラー４は常
に所定の回転軸上に正しく整合した状態において回転し
なければならない。しかしながら、回転ミラー４は一般
には厚く（例えば約１０ｍｍ）かつ重く、寸法が大きく
（内接円直径約６０ｍｍ）、また、回転速度が大（例え
ば２０００〜１１０００ｒｐｍ）である。このため回転
ミラー４は、容易に振動またはブレ即ち面倒れを発生す
る。そのためこれまでの装置の寿命は一般には約３年程
度と、非常に短かった。更に、これまでは光学系におい
ては、回転ミラー４によって反射されたレーザ光は該レ
ーザ光を平行線化したり、回転ミラーによる円弧走査光
を感光体上の直線に焦点を結ばせるためにｆ−Θレンズ
５を通す必要があった。しかしながら、このようなｆ−
Θレンズの仕様は、使用する光源の種類、回転ミラーの
回転速度、回転ミラーの面数や寸法等によって変動する
ものであり、一般には設計料を含む製作費用が非常に高
いものであった。また、これまでは光学系装置は、上述
のように、回転ミラーやミラーモータやｆ−Θレンズ等
を内蔵するために、全体の装置がかなり大型化してお
り、大部分が据付け専用機であり、持運び可能な機器に
は殆ど用いられることはなかった。更にまた、これまで
の光学系装置においては、情報を入力するシート面又は
情報が入力されているカード面等が移動する構成になっ
ていることが多いので、情報の入力又は出力の速度が制
限されていた。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】また、シート１８へ入出力される情報量を
増大するため、レーザーダイオードアレイ２４を、図１
８に示すような回転スイッチ２８で電流方向を切り替え
ることによって切り替わる磁極変動によってシート１８
の進行方向に対して直交する矢印２６で示す方向に往復
運動可能とする起動装置についても同時に開示した。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光部アレイ３２と、ミラー３４と、受
   光部アレイ４６と、対物レンズ３６と、情報記録用光反
   応シート３８と、該シートを駆動する駆動装置２０と、
   から成り、シート３８を静止した状態にて該シートへの
   情報の書き込み又はシートからの読み取りを可能とする
   光ヘッドユニット３０であって、発光部アレイ３２と、
   ミラー３４と、受光部アレイ４６と、対物レンズ３６
   と、が発光受光ユニット組立体５０、６０、８０として
   一体的に構成されていることを特徴とする光ヘッドユニ
   ット。
2. 【請求項２】 発光受光ユニット組立体が、上方に発光
   部アレイ３２を有し、１側部に受光部アレイ４６を有
   し、下方に対物レンズ３６を有し、ミラー６２がハーフ
   ミラーであり、発光部アレイ３２から対物レンズ３６ま
   で垂直光線が通過し、該光線の中間にはハーフミラー６
   ２が前記光線に対して４５度の角度にて配置され、該ミ
   ラーから受光部アレイに屈折光線通過していることを特
   徴とするユニット組立体５０を有する請求項１の光ヘッ
   ドユニット。
3. 【請求項３】 発光部アレイと受光部アレイとが反対の
   位置に取り付けてある請求項２の光ヘッドユニット。
4. 【請求項４】 ミラーがプリズムであり、発光部アレイ
   からの第１光線がプリズムに至り、該プリズムによって
   第１光線が屈折されレンズを経てシートに至り、該シー
   トからの反射光がプリズムを経て受光部アレイに至るこ
   とを特徴とするユニット組立体６０を有する請求項１又
   は３の光ヘッドユニット。
5. 【請求項５】 シートが、複数のボビンローラ９６と中
   心部のセンタローラ９８とから構成され各ボビンローラ
   ９６にシート３８の一端を、そしてシート３８の他端を
   すべてまとめてセンタローラ９８に巻き取りまたボビン
   ローラ９６とセンタローラ９８との間に更にレベルロー
   ラ９７を配置し、このレベルローラ９７に対向して当該
   レベルローラ９７の回転中心回りに回転可能にユニット
   組立体５０等を配置している請求項１の光ヘッドユニッ
   ト。
6. 【請求項６】 ユニット組立体が請求項２〜４に記載の
   構成を有している請求項５の光ヘッドユニット。