JPH07242020A

JPH07242020A - 光ヘッドユニット

Info

Publication number: JPH07242020A
Application number: JP8951194A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Futagawa; 敏信二川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-01-13
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1995-09-19

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１１２と、ミラー１１６と、受
光部アレイ１１４と、対物レンズ１１８と、情報記録用
光反応シート１２０と、該シートを駆動する駆動装置８
１と、から成り、シート１２０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１１０であって、ミラー１１
６と対物レンズ１１８とを一体的に取り付けている駆動
部１１９と、発光部アレイ１１２と受光部アレイ１１４
とを該駆動部１１９に対して固定した位置関係にある固
定部１１５と、から構成されていることを特徴とする光
ヘッドユニット１１０。

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２３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２４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、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。

【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
２５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２
６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は光ファイバ
ーチューブが連結されている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３
６は対物レンズ、符号３８はカード又はフィルムその他
のシート、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から発信した光が進
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、入力装
置として出力装置としても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へ光をその表
面側に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
側に発光体を置き同様に進路４２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
進した光をハーフミラー機能を有する直角プリズム状の
ミラー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３
８面から垂直上方に進み、一点鎖線で示すように該直角
プリズム状ミラー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状ミラー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３４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
ズム状のハーフミラー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
ってプリズム状ミラー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状ミラー６８の他
方の完全反射ミラーの機能を有している面７０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４６
ｂ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３２
ｂ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又は直角プリズム状ミラー６８によって、
シート１８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。このことは図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信出
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を含む前記ユニット組立体を保持しているサ
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８６、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から発信する光りは、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から発信される互いに隣
接する光の間隔を、光ファイバー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。なお、
ユニット組立体は、図８に示すようなシート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
動を付与され得るのである。

【００２７】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、６９に至り、このミラーは、
アレイ３２、３２ａ、３２ｂから発信された所定の情報
としての光を屈折しシート３８面へ対して垂直に照射す
る作用を有している。このためこのミラー３４、６９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、６９と
アレイ３２との位置関係が、該ミラー３４、６９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、６９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、６９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２２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。

【００２８】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。

【００２９】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は図１２において矢印にて示すようにレベ
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５０、６０、８０等を回転出来る。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。なお当業者に明らかなように、該ベッド１０１上に
載置されるユニット組立体は、例えば図９に示すような
手段によって当該ベッド上で前記スリット１０４の方向
に沿って移動できる様に搭載することが出来るのであ
る。

【００３０】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
巻き込まれ、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。

【００３１】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。

【００３２】対物レンズ６０によって、光源から送り出
された光情報は例えば１〜１．５ミクロンにまで絞り込
まれ、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
もって記録されるのである。

【００３３】これまで述べた実施例においては、発光受
光ユニット組立体５０、６０、８０がそれぞれ導線に連
結している発光部アレイ及び受光部アレイと一緒に振動
運動するものであり、このため場合によっては、該ユニ
ット組立体の振動運動によってこれらのアレイの導線部
その他が破損したり接触不良を発生することが予想され
る。そこでこのような危険を防止するため、発光部及び
受光部を一切振動運動させる必要のない構造を図１５〜
図２２に示す。

【００３４】図１５は発光部及び受光部を一切振動運動
させる必要のない光ヘッドユニット１１０の構造を示す
原理図である。この光ヘッドユニット１１０において
は、これまでの光ヘッドユニット組立体５０、６０、８
０と異なり、発光部アレイ１１２及び受光部アレイ１１
４を図示していないフレーム等へ固定した固定部１１５
とし、単に、反射ミラー１１６と対物レンズ１１８との
みから成る運動ユニット組立体１１１を駆動部１１９と
して構成しているものである。よって光ヘッドユニット
１１０は、固定部１１５と駆動部１１９とから成る。運
動ユニット組立体１１１の下方部分には、例えば、図１
５に示すように、一連のレンズ１１８がシート１２０の
流れ方向１２２に直交する方向に配置されている。この
光ヘッドユニット１１０においては、シートの上方側方
に当該シート面に垂直に配置した発光部アレイ１１２か
ら発信された光はフレーム等へ固定されたハーフミラ−
１２４を介して反射ミラー１１６まで進行しそこで屈折
してレンズ１１８を介して収斂されてシート１２０面へ
伝達される。一方、シート面からの反射光は該ミラー１
１６によって反射され、前記ハーフミラー１２４により
屈折されて受光部アレイ１１４により読まれるのであ
る。なお、ハーフミラー１２４はフレーム等へ固定され
ずに駆動部１１９と一緒に移動することも出来るのであ
る。

【００３５】この実施例において、運動ユニット組立体
１１１をシート１２０の幅（Ｗ）方向に対して、図９に
示すような往復振動機構８１によって振動作動すると、
前述のユニット組立体と同様にこの運動ユニット組立体
１１１は当該シート１２０面上に対してシート１２０の
移動方向１２２に直交する方向即ちシートの幅方向にて
極めて微細な間隔で情報をインプットすることが可能で
ある。勿論、運動ユニット組立体１１１が振動する度に
発光部アレイ１１２からの情報としての発射光線が切り
替えられることは前に述べた実施例の場合と同様であ
る。

【００３６】もし発光部アレイ１１２をシート１２０の
進行方向に平行に配置した場合には、それに応じてユニ
ット組立体１１１の位置を変更しかつレンズの位置を該
流れ１２２の方向に平行に配置することにより一度に数
行の読み取り又は書き込みが可能となることは当然であ
る。かかる場合には、そのユニット組立体１１１の振動
方向は矢印１２２の方向となることは理解されよう。ま
た、もし必要ならば、受光部アレイ１１４を構成するレ
ーザーダイオードを図示のように一列に配列するのでな
く、斜めに配列することも出来、この場合には、前記緻
密な照射をも確実に認識することが出来るのである。

【００３７】また図１５の実施例において、シート１２
０の幅Ｗが広くなればなるほど、発光部アレイ１１２及
び受光部アレイ１１４から成る固定部１１５と、運動ユ
ニット組立体１１１から成る駆動部１１９と、から構成
される本件の光ヘッドユニット１１０の構造が大きくな
る。このような場合には駆動部１１９を構成している該
運動ユニット組立体１１１の全反射ミラー１１６を図１
６に示すように階段状とし、これによって反射される光
線が通る位置にそれぞれレンズを配置することにすれ
ば、この課題は解決される。勿論これらの実施例におい
て、受光部アレイと発光部アレイとの位置を入れ替える
ことにより読み取り装置として機能させることが出来る
のは前述の場合と同様である。

【００３８】図１７は図１５又は図１６に示す光ヘッド
ユニット組立体１１０を図１２に示すシート駆動装置に
組み付けるための図１３と同様の図である。この場合、
支持部材１２６上に搭載された固定部１１５と駆動部１
１９とから成る光ヘッドユニット１１０はモータ１３０
によって全体的に図１２に示すレベルローラ９７の軸線
回りに矢印で示すように回転するが、さらにこの支持部
材１２６上においては駆動部１１９のみが矢印１３２方
向に例えば図９に開示するような手段によって振動運動
するものである。

【００３９】図１７はローラの曲面上を移動するシート
へ作用する光ヘッドユニット組立体の取り付け方につい
て開示しているが、図１８は平坦面上を移動するシート
へ作用する光ヘッドユニット組立体の取り付け方につい
て開示している図８と同様の図である。即ち、シート表
面の上方に該シートの幅方向に向かって延びている支持
部材（図示なし）が設けてあり、この支持部材には固定
部１１５と駆動部１１９とから成る光ヘッドユニット１
１０が搭載されている。この支持部材は図８に示す実施
例と同様に例えば図９に示すような往復振動機構８１等
によってシート表面上方にてシートの移動方向に平行な
方向１２２に対して移動可能となっている。更に、この
支持部材上において、駆動部１１９のみが矢印１３２方
向に例えば図９に開示するような手段によって振動運動
するものである。

【００４０】先の図１６において開示した実施例では、
発光部アレイ１１２と、受光部アレイ１１４と、運動ユ
ニット組立体１１１と、が全てシート１２０の進行方向
１２２を横断する方向にほぼ一直線上に配置されてお
り、かつ、階段状の全反射ミラーが、シート面１２０か
ら最も上方に離れた位置からの光情報を、発光部アレイ
１１２に最も近接した位置（図１６においてシート１２
０の左側）に入り込むように屈折させている。このた
め、ミラー１１６によってシート面へ向かって屈折され
た屈折光と発光部アレイ１１２からミラーに向かって発
信された光とが、更にはハーフミラー１２４によって受
光部アレイ１１４へ屈折された屈折光と発光部アレイ１
１２からミラーに向かって発信された光とが、互いに干
渉を起こす危険がある。そこで図１９はかかる危険を解
消するために、受光部アレイ１１４を、発光部アレイ１
１２と運動ユニット組立体１１１とのなす面に直交する
方向に配置し、かつ、階段状の全反射ミラーが、シート
面１２０から最も上方に離れた位置からの光情報を、発
光部アレイ１１２に最も離れた位置（図１９においてシ
ート１２０の右側）に入り込むように屈折させている例
を示している。このため、ミラーによってシート面へ向
かって屈折された屈折光と発光部アレイ１１２からミラ
ーに向かって発信された光とは、全く交差することがな
く、更にハーフミラーによって受光部アレイ１１４へ屈
折された屈折光と発光部アレイ１１２からミラーに向か
って発信された光とは、同様に全く互いに干渉を起こす
危険はない。

【００４１】図２０は、図１９を上方から見た図であ
り、この図から、ハーフミラー１２４によって受光部ア
レイ１１４へ屈折される屈折光と発光部アレイ１１２か
らミラー１１６に向かって発信された光とが、全く互い
に干渉を起こす危険がないことが一層明確に理解されよ
う。

【００４２】図１に示す原理図において、ハーフミラー
３４と対物レンズ３６とからのみ成るユニット組立体を
構成し、該組立体をシート３８の進行方向に振動すれ
ば、当該方向における徴微細な書き込み又は読み取りが
可能であることは理解される。

【００４３】図２１はミラー及びレンズから成るユニッ
ト組立体をシート１２０の進行方向に平行な方向及びこ
れに直交する方向に同時に振動することによりその両方
向に対して微細な書き込み読み取りを可能とする場合の
例を示す。即ち図１の原理図のミラー３４とレンズ３６
とから成るユニット組立体と図１５のユニット組立体と
を組み合わせたものである。この場合、光線が互いにミ
ラーによって邪魔されないようにするため、一方の光ヘ
ッドユニットＡと他方の光ヘッドユニットＢとのシート
１２０に対する高さを異ならせており、その状態で可動
ミラー同士を連結しているものである。

【００４４】図２２は、更に別の実施例を開示している
ものである。この実施例では、図１９に示す段付きの反
射ミラー１１６によって光を反射する代わりに、当該光
を光ファイバの一端部において受け入れ、該光ファイバ
の他端部から対物レンズを介してシートへ送り込むもの
である。即ち、図２２の実施例では、発光部アレイ１１
２から発光された光情報が、図１９に示すと同様のハー
フミラー１２４を介して、前記発光部アレイ１１２に対
置して配置されている一連の光ファイバ１３２の束の一
端部によって受け入れられる。その後、この光情報は、
当該光ファイバ１３２を介して直接該光ファイバ１３２
の他端部へ伝達される。次いでこの光情報は、該光ファ
イバ１３２の他端部へ密着してまたは幾分距離おいて配
置されている前述と同様の一連の対物レンズ１３４を介
してシート面へ送られるのである。この方式において、
光ファイバ１３２の束を運動ユニット組立体として構成
することにより、前述の実施例と同様の作用効果を提供
することが出来る。勿論、対物レンズ１３４は、運動ユ
ニット組立体と一緒に振動することも、又は、該対物レ
ンズをフレームへ固定しておくことも出来るのである。
この方式では、運動ユニット組立体として振動運動する
部分を光ファイバ１３２の束全体としてもよいが、軽量
化を考慮した場合には、光ファイバ１３２の束の出口端
のみを振動運動する部分として構成することも出来る。

【００４５】図１５〜図２２の実施例においても、図１
〜図７の実施例と同様に発光部アレイと受光部アレイと
を相互に入れ替えることが可能であることは当然であ
る。

【００４６】

【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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】更に、ユニット組立体をミラーとレンズと
からのみ構成し、振動運動する部分を限定することによ
り、受信部アレイ及び発光部アレイの断線の心配がなく
なりかつまた、駆動部を安全かつ自由に振動することが
可能となり、徴微細な書き込み又は読み取り即ち単位面
積当たり大量の容量の情報の判別が可能となった。

【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組立体に使用
する光ヘッドユニット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】本発明にかかる光ヘッドユニットの内部説明図
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光ヘッドユ
ニットを示す図である。

【図７】本発明にかかる光ヘッドユニットの更に別の実
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を作動する状
態を示す図である。

【図９】本発明の光ヘッドユニットを往復運動させるた
めの往復振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、光ヘッドユニ
ット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】駆動部としての運動ユニット組立体をミラー
とレンズとのみから構成した本発明の別の光ヘッドユニ
ットの例を示す図である。

【図１６】図１５に示す光ヘッドユニットの変形例を示
す図である。

【図１７】図１５及び図１６に示す光ヘッドユニットを
曲面に沿って駆動するための図１３に示すと同様の図で
ある。

【図１８】図１５及び図１６に示す光ヘッドユニットを
平面に沿って駆動するための図８に示すと同様の図であ
る。

【図１９】図１６に示す光ヘッドユニットの変形例を示
す図である。

【図２０】図１９に示す光ヘッドユニットを上方から見
た図である。

【図２１】本発明の更に別の実施例を示す光ヘッドユニ
ットの原理図である。

【図２２】本発明の更にまた別の実施例を示す光ヘッド
ユニットの原理図である。

【図２３】公知の光学系装置の例を示す図である。

【図２４】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２５】光ヘッドユニットの原理図を示す図である。

【図２６】光ヘッドユニットをシート上方で振動運動す
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：縦孔６０：ユニット組立体６４：第２開口６６：側方孔６８：直角プリ
ズム７２：第１開口７４：横孔７５：第２横孔７６：縦孔７８：対物レンズ８０：ユニット
組立体８４：起動部材９４：スイッチ９７：レベルローラ１００：支持部
材１０２：ベッド１０４：スリッ
ト１１０：光ヘッドユニット１１１：ユニッ
ト組立体１１２：発光部アレイ１１４：受光部
アレイ１１５：固定部１１６：反射ミ
ラー１１８：対物レンズ１１９：駆動部１２４：ハーフミラー１２６：支持部
材１３０：モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｈ０１Ｌ 33/00 ＭＨ０４Ｎ 1/036 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部アレイ１１２と、ミラー１１６
と、受光部アレイ１１４と、対物レンズ１１８と、情報
記録用光反応シート１２０と、該シートを駆動する駆動
装置８１と、から成り、シート１２０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１１０であって、ミラー１１６と対物レンズ１１８とを一体的に取り付け
ている駆動部１１９が、発光部アレイ１１２と受光部ア
レイ１１４とから成る固定部１１５に対して移動可能な
位置関係にあることを特徴とする光ヘッドユニット１１
０。
【請求項２】駆動部１１９と固定部１１５とが共に支
持部材１２６に搭載され、固定部１１５が該支持部材１
２６に対して固定されているが駆動部１１９が該支持部
材１２６上にて振動運動可能な請求項１に記載の光ヘッ
ドユニット１１０。
【請求項３】ミラーが階段状の形態を有していること
を特徴とする請求項１又は２の光ヘッドユニット１１
０。
【請求項４】駆動部１１９のレンズ１１８がシート１
２０の移動方向に対して直交する方向に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜３の光ヘッドユニット１１
０。
【請求項５】駆動部１１９のレンズ１１８がシート１
２０の移動方向に対して平行な方向に配置されているこ
とを特徴とする請求項１〜３の光ヘッドユニット１１
０。
【請求項６】駆動部１１９のレンズ１１８がシート１
２０の移動方向を斜めに横切る方向に配置されているこ
とを特徴とする請求項１〜３の光ヘッドユニット１１
０。
【請求項７】駆動部１１９がシート１２０の移動方向
に対して平行な方向及びこれを横切る方向に配置されて
いる請求項１又は２又は３の光ヘッドユニット１１０。
【請求項８】受光部アレイ１１４を、発光部アレイ１
１２と運動ユニット組立体１１１とのなす面に直交する
方向に配置し、かつ、階段状の全反射ミラーが、シート
面１２０から最も上方に離れた位置からの光情報を、シ
ート面の発光部アレイ１１２に最も離れた部分に、シー
ト面１２０に最も近接した位置からの光情報を、シート
面の発光部アレイ１１２に最も近接した部分に入り込む
ように屈折させている請求項１〜７の光ヘッドユニット
１１０。
【請求項９】受光部アレイと発光部アレイとの位置が
互いに逆の関係にある請求項１〜８の光ヘッドユニット
１１０。
【請求項１０】発光部アレイ１１２と、受光部アレイ
１１４と、対物レンズ１１８と、情報記録用光反応シー
ト１２０と、該シートを駆動する駆動装置８１と、から
成り、シート１２０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１１０であって、発光部アレイ１１２からの光情報が一連の光ファイバ１
３２を介して対物レンズ１３４まで伝達されることを特
徴とする光ヘッドユニット１１０。
【請求項１１】一連の光ファイバ１３２が、運動ユニ
ット組立体として構成さていることを特徴とする請求項
１０の光ヘッドユニット１１０。
【請求項１２】一連の光ファイバ１３２及び対物レン
ズ１１８が、運動ユニット組立体として構成さているこ
とを特徴とする請求項１０の光ヘッドユニット１１０。
【請求項１３】一連の光ファイバ１３２の対物レンズ
１１８に近接した端部が、運動ユニット組立体として構
成さていることを特徴とする請求項１０の光ヘッドユニ
ット１１０。