JPH07302449A - 光ディスク記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的精度を緩和することができるの光ディ
スク記録再生装置を得ることを目的とする。 【構成】 この発明の光ディスク記録再生装置は、バイ
アス磁界を発生する磁気ヘッド１６と、この磁気ヘッド
１６と光ディスク１０の記録面の位置ずれを検出する手
段と、その検出情報に応じて磁気ヘッド１６を駆動する
圧電素子アクチュエータ６１とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ディスク記録再生
装置に関するものであり、もう少し詳しくいうと、ディ
スクに外部磁界を与え、光スポットにより温度を上昇さ
せることにより、ディスク上の磁性体記録面の磁界の方
向を反転させて記録を行い、再生時は記録時より低パワ
ーの光スポットを記録面に照射し、上記磁界の方向を光
学的に読みとることにより行う光ディスク記録再生装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の光ディスク記録再生装置では、
光ディスクの位置を常に検出する必要があるが、従来よ
り検出器と被測定物との距離が近い場合の距離検出に
は、一般に光を用いた検出方式が良く用いられている。
図５３は従来のこの種の光学式距離検出装置の一例を示
す側面断面図である。図において、基板２上に、光源と
しての発光ダイオード１と光検出器３が取付られてお
り、その前方に集光レンズ４が配置されている。発光ダ
イオード１と、光検出器３および集光レンズ４を収容す
るケース６の開口部にはガラス窓５が取付けられてお
り、その前方に位置変動する被測定物７がある。次に動
作について説明する。発光ダイオード１からは一定光量
の光が放射されており、集光レンズ４により収束光に変
換されてガラス窓５よりケース６外部に出射する。８は
この出射光の光軸を示す。出射した光は、被測定物７で
反射されて再びガラス窓５および集光レンズ４を通過し
て光検出器３上に照射する。９はこの反射した光の光軸
を示す。光検出器３上に照射する光の光量は、被測定物
７と検出装置との距離および被測定物７の反射率、形状
によって決まり、同一の被測定物７に対する距離と光検
出器３での光強度との関係を図５４に示す。図に示すよ
うに、光強度は距離が約４．５mmのところで極大値をと
り、そこから離れるにしたがって低下する。それゆえ、
同一の光測定物７で、かつ、検出距離が光強度の線形範
囲に入るように限定すれば、光検出器３の出力と距離と
が１対１に対応することになり距離の検出が可能とな
る。

【０００３】図５５は上記のような距離検出手段を備え
た従来の光ディスク記録再生装置の要部を示す側面図で
ある。図において、従来の光ディスク記録再生装置は、
大略、被測定物である光ディスク１０と、本体基盤に設
置されたモータ１１と、本体基盤にベアリング１２およ
び１３を介して載置されたベース１４と、このベース１
４に支持された光ヘッド１５と、ベース１４に支持され
た磁気ヘッド１６とからなっている。なお、光ヘッド１
５は、光ビームＬを出射する光源、光ビームＬを光ディ
スク１０に導く対物レンズ等の光学部品、光ディスク１
０からの反射光を導く光学部品、反射光を受光して電気
信号に変換する受光素子、光スポットＳの焦点ずれ及び
トラックずれを検出する光学センサ等からなっている。

【０００４】つぎに、上述した従来例の動作を図５６
(ａ),(ｂ),(ｃ)および図５７を参照しながら説明する。
図５６(ａ)〜(ｃ)は磁気ヘッド１６と光ディスク１０と
の位置関係を示す側面図、図５７はディスク記録面の磁
界強度Ｂと、光ディスク１０と磁気ヘッド１６との間の
距離Ｈの関係を示す特性図である。まず、光ディスク１
０は、モータ１１によって回転する。そして、光ヘッド
１５および磁気ヘッド１６が、ベアリング１２，１３お
よびベース１４により矢印Ａ方向に駆動される。光ヘッ
ド１５は、磁気ヘッド１６によって発生されたバイアス
磁界を、光スポットＳにより変調（情報）を記録する。
なお、光スポットＳは、一般に直径が１．０〜１．５μ
ｍ程度である。ここで、図５６(ａ)〜(ｃ)で示すよう
に、光ディスク１０が回転すると、光ディスク１０の記
録面と磁気ヘッド１６との間の距離Ｈ（Ｈ₁〜Ｈ₃）が変
動する。また、磁気ヘッド１６により発生される磁界
は、１００〜５００Oe程度であるが、図５７で示すよう
に、光ディスク１０の記録面と磁気ヘッド１６との間の
距離Ｈが大きくなるに従い、その磁界強度Ｂは低下す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の光
ディスク記録再生装置では、磁気ヘッドが光ディスクに
衝突することをさけるために両者をあまり接近させるこ
とができず、機械的精度が厳しいという等の課題があっ
た。この発明は、上記のような課題を解消するためにな
されたもので、機械的精度を緩和することができる等の
光ディスク記録再生装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】この発明の請
求項１に係る光ディスク記録再生装置は、磁気ヘッドを
圧電素子アクチュエータにより駆動可能に保持し、ディ
スク面と磁気ヘッド間の位置ずれを検出して両者の距離
を常にほぼ一定に保つようにしたものである。この発明
の請求項１の光ディスク記録再生装置においては、磁気
ヘッドとディスク面の距離を接近させることが可能であ
り、かつ、磁界強度の変動が著しく少なくなる。この発
明の請求項２に係る光ディスク記録再生装置は、バイモ
ルフ形圧電素子の振動端の一部に圧電素子を露出させる
ための切欠部を設けると共に、切欠部に接続された第３
電気端子を駆動回路に接続したバイモルフ形圧電素子ア
クチュエータを備えている。この発明の請求項２の光デ
ィスク記録再生装置においては、駆動回路が第３電気端
子から入力される加速度電圧に基づいて駆動電圧を設定
する。この発明の請求項３に係る光ディスク記録再生装
置は、駆動するバイモルフ形圧電素子の導電板を兼ねた
弾性シムの形状が振動の基準関数に基づいて決定されて
いるアクチュエータを備えている。この発明の請求項３
の光ディスク記録再生装置においては、不用な共振点に
おける振動レベルを低減し、特に、高次共振レベルを抑
圧することができ、さらに比較的自由に共振周波数を決
定できるから、制御帯域を広くとることができる上、変
位量も大きくとれる。

【０００７】

【実施例】以下、光ディスク記録再生装置について説明
する。図３は各光学素子をその光軸の方向からみた平面
図である。図において、光源としての発光ダイオード２
０、２個でなる光検出器のうちの一方の光検出器（以後
これをPD1 と称する）２１ａ、発光ダイオード２０に対
してPD1 ２１ａよりさらに離れた位置に配置されたもう
一方の光検出器（以後これをPD2 と称する）２１ｂが互
いに同一平面内に配置されており、以後この平面を検出
器平面と称する。また、後述する理由により、PD2 ２１
ｂの受光面積はPD1 ２１ａの受光面積より大きく設定し
ている。次に動作について説明する。発光ダイオード２
０はその発光面が平面の構造をしたものであり、図３に
おいて紙面に垂直で上向きに完全拡散面に近い光強度分
布をもつ光源となっており、これを一定出力で発光させ
る。いま、発光ダイオード２０の上方に、検出器平面と
平行に被測定物の鏡面があった場合、発光ダイオード２
０から出射した光は再び検出器平面に到達し、PD1 ２１
ａおよびPD2 ２１ｂに入射する。

【０００８】検出器平面に照射した光の光強度分布の様
子を示したものが図２である。図２(ａ)(ｂ)は図３にお
ける一点鎖線ｊ−ｊ上の位置に対する光強度を示したも
のであり、図２(ｃ)は各光学素子の配置を示している。
図２(ａ)は、被測定物が近距離にある場合の光強度分布
を示しており、発光ダイオード２０の近くに集中したピ
ーク強度の強い分布となる。これに対して、図２(ｂ)は
被測定物が遠距離にある場合の光強度分布を示してお
り、ピーク強度の低い広がった分布となる。ここで、上
記図２(ａ)(ｂ)で示された現象を図５４の光検出器の特
性から検討してみる。図１は図３に示す配置の場合の、
PD1 ２１ａおよびPD2 ２１ｂの位置における光強度と被
測定物までの距離との関係を重ねて図示したものであ
る。すなわち、測定すべき距離範囲でみると、PD1 ２１
ａの特性は光強度の極大値を越えた負の勾配の領域に対
応し、PD2 ２１ｂの特性は光強度の極大値に至るまでの
正の勾配の領域に対応している。PD1 ２１ａに比較して
PD2 ２１ｂの極大点が同図において下方かつ左右にずれ
ているのは、発光ダイオード２０に対してPD2 ２１ｂを
PD1 ２１ａより遠い位置に配置しているからである。な
お、図３における各光学素子間の相対位置の詳細は、測
定するべき距離範囲において、PD1 ２１ａおよびPD2 ２
１ｂの光強度特性が、図１に示すとおり、相互に逆の勾
配領域に対応するように調整設定される。

【０００９】図４は測定すべき距離範囲における光検出
器出力と距離との関係を示す特性図である。図におい
て、PD1 ２１ａの出力は曲線２２、PD2 ２１ｂの出力は
曲線２３であるが、両者の出力の大きさがほぼ同等とな
っているのは、図１における両者の光強度の大小差を補
償するため、PD2 ２１ｂの受光面積をPD1 ２１ａの受光
面積より大きく設定しているからである。そして、両出
力２２および２３は図５に示した電気回路によってその
差ｘを求め、さらにこれと両出力の和ｙとの比をとって
規格化した差動出力２４を演算する。この差動出力２４
の特性を示したのが図６である。すなわち、上記した演
算により被測定物との距離を求めることにより、従来問
題とされた被測定物の反射率変化の影響を除去できる訳
である。

【００１０】ところで、図６に示すように差動出力２４
はある距離においてゼロクロスする。被測定物との距離
を絶えず一定とする制御装置にこの距離検出装置を使用
する場合、このゼロクロス点Ｎの距離を目標値に設定す
ると差動出力２４がその目標値に対する誤差信号となっ
て都合がよい。そして、このゼロクロス点Ｎの距離は図
３におけるパラメータｌ₁，ｌ₂，ｗ₁，ｗ₂，ｇ₁，ｇ₂に
よって決定され、これらのパラメータを変化させること
によって、かなりの自由度でゼロクロス点Ｎを設定する
ことができる。例えば、PD1 ２１ａとPD2 ２１ｂとの間
隔ｇ₂ を縮めればPD2 ２１ｂに入射する光量は、より距
離の短い所から増加し始めるので、ゼロクロス点Ｎより
短くなる。逆に間隔ｇ₂ を伸ばせば、ゼロクロス点Ｎの
距離はより長くなる。PD1 ２１ａとPD2 ２１ｂとの面積
比によってもゼロクロス点Ｎの距離を変化させることが
できる。この場合、両者の面積が等しければ、ゼロクロ
ス点Ｎは無限遠点となり、PD2 ２１ｂの面積の方が増え
るに従ってゼロクロス点Ｎの距離が近づいてくるため、
少なくともPD2 ２１ｂの面積がPD1 ２１ａの面積より大
きい適当な面積比を選ぶことによって所望のゼロクロス
点Ｎを得ることができる。

【００１１】次に、発光ダイオード２０の放射分布を特
に考慮して検討した他の例について説明する。すなわ
ち、発光ダイオードからの光の放射は、発光ダイオード
の中心を軸としてほぼ回転対称と見做すことができる。
従って、距離変化を正確にとらえるためには、光強度変
化の等しい所で検出するように、発光ダイオードの中心
を軸とした同心円の形状の光検出器を用いるのが最も効
率よい。ただし、完全な同心円形状では発光ダイオード
および光検出器を駆動するための電極を取付けるのが困
難であるので、第７図に示すように、PD1 ２１ａ，PD2
２１ｂは同心円形の一部を欠いた形状とし、その部分か
ら電極２５ａ〜２５ｄを取出すようにしている。

【００１２】図８はさらに他の例を示す。基本的には第
７図と同様、同心円形状の光検出器PD1 ２１ａ，PD2 ２
１ｂと発光ダイオード２０とで形成されているが、PD1
２１ａ，PD2 ２１ｂは共に半円より小さくなるように弦
で切り取られた形とし、円の中心に発光ダイオード２０
を配置している。このようにした場合、光検出器として
の受光効率は低下するが、発光ダイオード２０とPD1 ２
１ａ，PD2 ２１ｂとは取付基板上に異なるチップとして
形成できるため、その製作が容易になるという利点があ
る。ところで、光ディスクが非常に近い距離にあってそ
の近い距離でのみ検出を行う場合、検出の分解能をあげ
るには、光検出器特にPD1 ２１ａの面積を小さくし、発
光ダイオード２０とPD1 ２１ａ，PD2 ２１ｂとの間隔を
狭くする必要がある。この場合、原理的には発光ダイオ
ード２０とPD1 ２１ａ，PD2 ２１ｂとが同一平面内にあ
ってもその間隔を極めて小さくすれば可能であるが、こ
れら各光学素子同志は電気的に非接触でなければならな
いので、作製上両者をあまり近付けることができない。

【００１３】図９以下は、上記したように光ディスクが
非常に近い距離にある場合に適した例を示す。第９図は
各光学素子をプリント配線基板上に形成させたもので、
同図ａはその正面図、同図ｂはその平面図、図１０はプ
リント配線基板の平面図である。図において、発光ダイ
オード２０は発光面が平面の構造をし、上方向に完全拡
散面に近い光り強度分布をもつ光源であり、プリント配
線基板２６の発光ダイオード基板側電極用プリント配線
２７に導電性接着剤で貼付け、発光ダイオード発光面電
極用プリント配線２８に発光ダイオード用ボンデイング
ワイヤ２９で結線されており、これを一定出力で発光さ
せる。光検出器チップ３０は、導電性スペーサ３１を介
して光検出器カソード配線３２の上に導電性接着剤で貼
り付けてある。光検出器のカソードである光検出器チッ
プ３０の裏面は、光検出器カソード用プリント配線３２
と導通している。ここで、導電性スペーサ３１と発光ダ
イオード２０との間隔は、作製時に導電性接着剤のはみ
出しがあっても光検出器カソード用プリント配線３２と
発光ダイオード基板側電極用プリント配線２７とがショ
ートしないように十分離しておく必要がある。従って、
図９（ａ）に示すように、導電性スペーサ３１の厚みを
発光ダイオード２０の厚さより厚く設定し、発光ダイオ
ード２０の発光面と光検出器チップ３０の受光面とがそ
の光軸方向に少なくとも光検出器チップ３０の厚さ以上
の段差を有する構造としている。PD1２１ａおよびPD2
２１ｂそれぞれのアノード用ボンデイングパッド３３
ａ，３３ｂは、それぞれボンデイングワイヤー３４ａお
よび３４ｂを介してPD1 アノード用プリント配線３５ａ
およびPD2 アノード用プリント配線３５ｂに接続されて
いる。

【００１４】以上、図９，図１０に示すように、発光ダ
イオード２０と光検出器チップ３０とに段差を設けるこ
とにより、発光ダイオード２０と導電性スペーサ３１と
を十分離してその電気的絶縁を確保するとともに、発光
ダイオード２０と光検出器チップ３０とを極めて接近さ
せることができる。すなわち、両者の発光面と受光面と
の光軸の方向への投影面を相互に十分接近させることが
でき、必要なら一部重畳するようにもできる。図１１に
光ディスク１０に対する上記の実施例における光の出射
・反射そして受光の状況を示す。

【００１５】図１２は上述したこの光学式距離検出手段
を、光磁気記録媒体に磁界を印加するためコイルと光磁
気記録媒体との間の距離を制御するための距離センサと
して応用した例で、同図（ａ）はその平面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）をその一点鎖線ｋ−ｋで切断した断
面図である。図において、磁気ヘッド１６に磁気コイル
３６が巻回されている。光ディスク１０は、この場合そ
の距離を検出すべき被測定物となる。磁気ヘッド１６お
よび距離検出装置は台３７に取付けられており、この台
３７は位置制御のためのアクチュエータでもある。磁気
ヘッドと磁気媒体との間隙の生成手段としては、一般に
空気浮上法を用いて数μｍの間隙とするが、光磁気記録
における磁気ヘッド１６は、ほこりに強いという利点を
殺さないように数１０μｍ〜数１００μｍの間隙で制御
する必要があり、空気浮上法を用いない。このため、な
んらかの方法で磁気ヘッド１６と光ディスク１０との間
の距離を検出し、その間隔を一定に保つ制御を行う必要
がある。また、制御のためのアクチュエータを駆動しな
ければならないので、距離検出装置を小形・軽量にする
必要もある。この実施例は特にこのような要求を満足さ
せるものである。図１２において、磁気ヘッド１６と光
ディスク１０との間隙が目標値ｇのとき、すなわち検出
器チップ３０と光ディスク１０との間隙がｄのときに距
離検出装置の差動出力２４が０となるようにPD1 ２１ａ
とPD2 ２１ｂとの形状配置を設定しておく。そして、こ
の差動出力２４が０となるように目標値制御を行うこと
により、磁気ヘッド１６と光ディスク１０との間隙をそ
の目標値のｇに一定に保つことができる。

【００１６】次に、さらに他の例について説明する。先
に図７において説明したように、発光ダイオードからの
光の放射の強度分布は、発光ダイオードの中心を軸とし
てほぼ回転対称と見做せるため、光の強度分布から距離
を検出するには発光ダイオードを中心とした同心円の形
状の光検出器を用いるのが最も正確であって効率もよ
い。しかし、この場合各光学素子を同じチップ内に作り
付けるのは技術的に種々困難を伴う。以下の実施例はこ
れらの点を解決したものである。先ず、図１３におい
て、円盤状に形成された光検出器チップ３０には、その
中央に通し穴３０ａが設けられている。同様に円盤状に
形成された絶縁体で作られたスペーサ３８には、その中
央には光検出器チップ３０の通し穴３０ａより直径の大
きい通し穴３８ａが形成されており、その両面には図１
４に示すように各電極，配線がパターニングされてい
る。図１４（ａ）は光検出器チップ３０側のパターン
を、図１４（ｂ）は発光ダイオード２０側のパターンを
示す。各光学素子は両通し穴３０ａ，３８ａの中心が発
光ダイオード２０の中心と一致するように配置される。
そして、光検出器チップ３０はカソード用プリント配線
３２上に導電性接着剤で貼付けられている。また、PD1
２１ａ，PD2 ２１ｂは、それぞれボンデイングワイヤー
３４ａおよび３４ｂでアノード用プリント配線３５ａお
よび３５ｂに結線されている。発光ダイオード２０は、
スペーサ３８の通し穴３８ａよりも大きなチップサイズ
とし、その発光面を通し穴３８ａ側にして発光ダイオー
ド発光面側電極用プリント配線２８に導電性接着剤で貼
付け、図１５に示すように、発光ダイオード２０の基板
面通し発光ダイオード基板側電極用プリント配線２７と
をボンデイングワイヤー２９で結線している。

【００１７】上記のような構成とすることにより、発光
ダイオード２０は光検出器チップ３０の通し穴３０ａに
向かって発光し、通し穴３８ａ，３０ａを通過して光検
出器チップ３０の上方へ放射する。このような場合、光
検出器チップ３０の面上においてはその出射口を二次的
な光源と見做すことができる。図１６，図１７に上記の
例における光の出射，反射そして受光の状況［各図
(ａ)］および光強度の分布［各図(ｂ)］を示す。前者は
光ディスク１０が比較的近距離にある場合、後者に比較
的遠距離にある場合、光強度の分布はいずれも発光ダイ
オード２０光軸を中心にした回転対称となっている。従
って上述した通り、PD1 ２１ａ，PD2 ２１ｂの受光する
光強度の分布がより均一になり、正確で効率のよい距離
検出が可能となる。さらに、二次的な光源である出射口
３０ａとPD1 ２１ａの受光面は非常に近接して配置する
ことが可能であり、近接した位置における距離検出が可
能である。

【００１８】図１８はプリント配線基板へのパターニン
グの作業性を改善した別の例を示すものである。図１８
(ａ)はその平面図、図１８(ｂ)同図(ａ)をその一点鎖線
ｍ−ｍで切断した断面図である。図において、導電性の
スペーサ３９は図１９に示すような形状としている。ス
ペーサ３９と発光ダイオード２０とを取付けたプリント
配線基板２６は、図２０に発光ダイオード２０を取付け
た状況の平面図を示す。スペーサ３９は、発光ダイオー
ド２０のボンデイングワイヤ２９が光検出器チップ３０
に接触しないように十分な厚みをもたせ、プリント配線
基板２６上のカソード用プリント配線３２に導電性接着
剤で貼付けられている。そして光検出器チップ３０のカ
ソードであるその裏面が、スペーサ３９の上面にやはり
導電性接着剤で貼付けられているこの場合も発光ダイオ
ード２０からの光は通し穴３０ａを通過して出射される
ことは前の例と同様である。ただし、この例におけるプ
リント配線基板２６は前の例の図１４におけるスペーサ
３８の場合と異なり、基板への配線電極のパターニング
がその片面のみで済み、各部品の取付けもその片面側の
みに集中してでまるので、その作製が簡単となる利点が
ある。

【００１９】図２１〜図２３はさらに別の例を示す。図
において、発光ダイオード２０と同一厚さを有する導電
性のスペーサ４０は、図２２に展開斜視図として示すよ
うな形状を有している。そして、発光ダイオード２０と
スペーサ４０とは、各々の上面が共に光検出器チップ３
０のカソード側電極に導電性接着剤で貼付けられ、下面
はそれぞれプリント配線基板２６にパターニングされた
プリント配線４１および４２にやはり導電性接着剤で貼
付けられている。ただし、この例では光検出器チップ３
０と発光ダイオード２０とが電気的に独立していないの
で、その駆動方法には特別の注意が必要で、図２３にそ
の場合の駆動回路の一例を示す。図において、発光ダイ
オード駆動用電源４３、発光ダイオード２０の負荷抵抗
４４、Ｉ−Ｖ変換アンプ４５ａおよび４５ｂ、これらの
負荷抵抗４６ａ，４６ｂが図示のように接続されてい
る。図の配線内が本例の場合の光学素子部分に対応し、
発光ダイオード２０のアノードとPD1 ２１ａおよびPD2
２１ｂのカソードとを共通電位にして動作するものであ
る。この例における場合はその図２１からも判るよう
に、発光ダイオード２０の発光面とその実質的な出射口
となる通し穴３０ａの上端との距離が光検出器チップ３
０の厚さと同一の値にまで短縮されるので、それだけ光
デイスク１０に出射される光量が大きくなり検出感度が
増大するという利点がある。

【００２０】次に他の例について説明する。図２４はこ
の例の要部を示す側面図であり、図２５は当該例におけ
る電磁アクチュエータの要部の分解斜視図である。これ
らの図においてベース１４に固定された円筒状のヨーク
４７と、このヨーク４７の内側に位置決めされ接合され
た永久磁石４８と、ヨーク４７に固定されたリング状の
磁性部材４９と、ヨーク４７の内側の上下２箇所に固定
された弾性支持部材５０および５１と、弾性支持部材５
０および５１に上下２箇所で支持されたコイルボビン５
２と、このコイルボビン５２に巻回された制御用コイル
５３と、コイルボビン５２の一端に支持された基板５４
と、こり基板５４に設置された発光素子２０と、基板５
４に設置された２分割光検知器２１とからなっている。
なお、ヨーク４７〜制御用コイル５３は電磁アクチュエ
ータを形成している。また、磁気ヘッド１６は基板５４
に設置され、光ヘッド１５は反射ミラー５５、対物レン
ズ５６等からなっている。ところで、この例では発光素
子２０と２分割光検知器２１とから距離検出手段が形成
され、駆動手段は電磁アクチュエータで形成されてい
る。また、遮へい手段は磁性部材４９によっている。以
上の構成により、まず、光ディスク１０の記録面と、磁
気ヘッド１６との間の距離ずれが検出される。すなわ
ち、発光素子２０により出射された光は、光ディスク１
０に反射して２分割光検知器２１に入射する。この入射
した光の強度分布が上述した距離によって変化すること
から、２分割光検知器２１で両者の距離ずれを検出する
ことができる。そして、距離ずれの情報に基づいた電流
が制御用コイル５３に印加され、永久磁石４８との間の
電磁力により磁気ヘッド１６が矢印Ｖ方向に駆動され
て、距離ずれが解消される。従って、光ディスク１０の
記録面と、磁気ヘッド１６との間の距離がほぼ一定に保
たれる。なお、磁性部材４９は、ヨーク４７および永久
磁石４８でなる磁気回路から磁気ヘッド１６へ漏れ出す
磁束のシールドとして機能する。これにより、磁界強度
の変動を著しく少なくすることができ、磁気ヘッド１６
と光ディスク１０とを接近させることができる。

【００２１】図２６は、他の例の要部を示す側面図であ
り、図においてコイルボビン５２の一端に支持された支
持部材５７と、この支持部材５７の端部に取り付けられ
たバランサ５８とを備えている。その他、図２４と同一
符号は同一部分である。なお、磁気ヘッド１６は、支持
部材５７およびコイルボビン５２を介して弾性支持部材
５１だけによりヨーク４７に支持されている。電磁アク
チュエータは、ヨーク４７〜磁性部材４９、磁性支持部
材５１〜制御用コイル５３、支持部材５７およびバラン
サ５８から形成されている。また、基板５４は、支持部
材５７に固定されている。

【００２２】図２７は、さらに他の例の要部を示す側面
図であり、ベース１４に固定された固定台５９と、この
固定台５９に支持された弾性支持部材６０とを備えてい
る。なお、磁気ヘッド１６は、基板５４を介して弾性支
持部材６０に支持されている。電磁アクチュエータは、
ヨーク４７〜磁性部材４９、コイルボビン５２、制御用
コイル５３、固定台５９および弾性支持部材６０からな
っている。以上、図２６，図２７に示したそれぞれの例
において、光ディスク１０と磁気ヘッド１６との間の距
離を検出する作用、および磁気ヘッド１６を駆動する作
用は、上述した図２４の実施例と同一である。なお、上
記各例では円筒状のヨーク４７とラジアル方向に着磁さ
れた永久磁石４８により磁気回路を形成したが、他の部
材で磁気回路を形成しても同様の動作を期待できる。ま
た、光ディスク１０と磁気ヘッド１６との間の距離を検
出する方式も、上述した方式に限らず、静電容量を利用
する方式や、光ヘッドの信号を利用する方式でも所期の
目的を達成し得ることはいうまでもない。ところで上記
説明では、光ディスク１０と磁気ヘッド１６との間の距
離ずれの解消に利用する場合について述べたが、その他
の例えば、光ディスクのローディング、アンローディン
グの際の磁気ヘッドの逃げのためにも利用できることは
いうまでもない。すなわち、光ディスクの着脱時には、
磁気ヘッドを光ディスクから遠ざかる方向（３〜１０mm
程度）に変位させる。

【００２３】次に、この発明の請求項１の一実施例を図
２８〜図３０について説明する。図２８は要部側面図、
図２９は圧電素子アクチュエータの斜視図、図３０はデ
ィスクと磁気ヘッド、光スペットの位置関係を示す側面
図である。なお、図において、図１〜図２７と同一また
は相当部分には同一符号を付している。図において、一
端がベース１４に固定されたバイモルフ形圧電素子６１
の自由端に磁気ヘッド１６が装着されている。光ヘッド
１５に設けられた対物レンズ５６はレンズアクチュエー
タ６２によって駆動される。次に動作について説明す
る。圧電素子アクチュエータ６１は、固定端を基準に、
通電量に応じた矢印（Ｂ）方向の変位が可能である。図
３０に示すように、対物レンズ５６はレンズアクチュエ
ータ６２により矢印（Ｃ）方向に変位する。この際、光
ディスク１０の記録面１０ａとレンズ５６間の距離はほ
ぼ一定（Ｄ）に保たれる。磁気ヘッド１６の駆動は、光
ヘッド１５に設けられたレンズ５６の駆動を行うレンズ
アクチュエータ６２の入力電圧に比例した電圧を圧電素
子６１に通電することにより行われる。これにより磁気
ヘッド１６と光ディスク記録面１０ａの間の距離（Ｈ）
は、ほぼ一定に保つことが可能となる。

【００２４】次に、同じく請求項１の他の実施例を図３
１〜図３３について説明する。図３１において、ベース
１４に固定されたホルダ６３に２対の位置センサが設け
られている。すなわち、第１の位置センサは、図３２に
示すように、発光素子２０Ａと２分割受光素子２１Ａに
より、光ディスク１０の表面の位置検出を行う。第２の
位置センサは、図３３に示すように、同様に発光素子２
０ｂと２分割受光素子２１ｂからなり、圧電素子６１表
面の位置検出を行う。以上の構成により、光ディスク１
０の表面と磁気ヘッド１６の間の距離（Ｈ）を検出する
ことができ、この距離の変動量（△ｘ）を補正するよう
に圧電素子６１を駆動することにより磁界強度（Ｂ）の
変動を大幅に低減することができる（図３４参照）。

【００２５】ついで、請求項１のさらに他の実施例を図
３５〜図３７について説明する。図３５において、発光
素子２０と２分割光検出器２１が圧電素子アクチュエー
タ６１上に設置されている。ただし、光ディスク１０は
図で省略している。図中、一点鎖線（Ｅ）に沿って断面
を示したのが図３６であり、発光素子２０より出射した
光は光ディスク１０により反射し、光検出器２１上に入
射する。光検出器２１上の光強度分布は圧電素子アクチ
ュエータ６１と光ディスク１０の距離によって、さきに
図２に示したように変化する。このため、２分割光検出
器２１の差をしった出力は、図３７のようになり、この
差動出力から距離検出ができる。実際には、距離信号は
種々の周波数で変動し、圧電素子に対する駆動電圧も距
離信号と同じ周波数の交流電圧となるため、バイモルフ
形圧電素子６１は、種々の周波数で矢印Ｂ方向に変位さ
れる。このとき、バイモルフ形圧電圧素子６１の変位量
の周波数特性は、製作時の設計寸度等により決定してお
り、例えば図３８のようになる。

【００２６】図３８は駆動電圧を一定としたときの周波
数特性であり、横軸を周波数ｆ、縦軸を変位量ｄとして
おり、ｆ₀ は１次共振周波数、ｆ₁ は２次共振周波数、
ｆ₂は３次共振周波数を示している。このような周波数
特性を有するバイモルフ形圧電素子６１を実際に駆動制
御すると、周波数ｆ₁及びｆ₂付近の距離信号に対して所
要の駆動電圧を印加すると、変位量ｄが必要以上に大き
くなってしまう。通常、バイモルフ形圧電素子６１の２
次および３次の共振周波数ｆ₁，ｆ₂は比較的低い周波数
であり、また、共振レベルは高い。従って、バイモルフ
形圧電素子６１を用いたアクチュエータは、周波数ｆ₁
以下の狭い帯域のみでしか正確に制御できないことにな
る。

【００２７】以下に述べる請求項２の発明は上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、２次および
３次共振周波数においても変位量を正確に制御でき、制
御帯域を広くとれるバイモルフ形圧電素子アクチュエー
タを具現するものである。図３９は請求項２の発明の一
実施例を示す斜視図であり、圧電素子６１ａ，６１ｂと
導電板６１ｃからなるバイモルフ形圧電素子６１の振動
端の一部には、電極を剥離して一方の圧電素子６１ａを
露出させた第１電気端子６５、圧電素子６１ａ，６１ｂ
からは第２電気端子６６が導出されている。切欠部６４
に接続された第３電気端子６７は駆動回路６８に接続さ
れている。

【００２８】次に、図４０の周波数特性図を参照しなが
ら、動作について説明する。まず、バイモルフ形圧電素
子６１の周波数特性を測定し、各共振周波数ｆ₁ および
ｆ₂ において適切な駆動電圧Ｖを出力するための係数を
演算し、駆動回路６８内に予め設定しておく。そして、
図４０のように、各共振周波数ｆ₁およびｆ₂での変位量
ｄょ小さくし、バイモルフ形圧電素子６１の変位量ｄの
特性を周波数ｆに対して一様に変化するようにする。実
際にバイモルフ形圧電素子６１を駆動制御する場合、前
述のように駆動回路６８は距離信号Ｈに基づいて駆動電
圧Ｖを制御し、磁気ヘッド１６と光ディスク１０との距
離を一定に保つ。このとき、圧電素子６１ａは、その時
点の運動加速度に応じた電圧を出力するので、切欠部６
４を介して圧電素子６１ａに接続された第３電気端子６
７からは、バイモルフ形圧電素子６１の振動状態を表わ
す加速度電圧Ｃが出力される。駆動回路６８は、加速度
電圧Ｃに基づいてバイモルフ形圧電素子６１の周波数を
検知し、２次および３次共振周波数ｆ₁およびｆ₂または
その近傍であれば、予め設定された係数に従って駆動電
圧Ｖを減少させる。これらより、不要な共振は抑制され
てバイモルフ形圧電素子６１は適切に駆動され、磁気ヘ
ッド１６と光ディスク１０との距離は一定に制御され
る。このとき、切欠部６４に露出した圧電素子６１ａの
表面が加速度センサとして作用し、直接加速度電圧Ｃを
出力するので、コストアップを招くことなく簡単な構造
でバイモルフ形圧電素子６１の振動状態を検出すること
ができる。なお、上記実施例では、バイアス磁界発生用
の磁気ヘッド１６を駆動する場合を例にとって説明した
が、他の実施例として図４１に示すように光ビーム照射
用の対物レンズの駆動制御に用いてもよい。この場合、
対物レンズ５６を平行度を保ったまま矢印Ｂ方向に変位
させるため、バイモルフ形圧電素子６１と平行に、切欠
部のないバイモルフ形圧電素子７０が配設され、各バイ
モルフ形圧電素子６１および７０の振動端には、対物レ
ンズ５６を保持するためのホルダ５９が固定されてい
る。また、図示しないが、光学式ディスク記録再生装置
に限らず、ＶＴＲのトラッキング制御用磁気ヘッドのア
クチュエータに適用してもよい。ここで、バイモルフ形
圧電素子６１や７０は、図４２に示すように、それぞれ
同じ厚み方向に分極された圧電素子６１ａ，６１ｂと銅
などの金属材による導電板を兼ねて弾性シム６１ｃと電
気端子６５，６６ａ，６６ｂからなっている。そうして
電気端子６６ａ，６６ｂが同極、６５が異極になるよう
に電圧を印加すると、圧電素子６１ａ，６１ｂのうち一
方は矢印の長さ方向に伸び、もう一方は矢印の長さ方向
に縮む。それぞれの圧電素子６１ａ，６１ｂの対向する
側には弾性シム６１ｃが接着されており、この弾性シム
６１ｃの長さは変化しない。その結果、バイモルフ形圧
電素子は図の（α）方向にたわみ変形する。よって、周
知の方法で焦点ずれを検出し、そのずれ量に応じた電圧
をバイモルフ形圧電素子に印加することにより対物レン
ズホルダ６９、ひいては対物レンズ５６を駆動し、焦点
制御を行う。

【００２９】以上の動作における周波数特性をみると、
図４３に示すように、比較的低い周波数ｆ₂，ｆ₃，ｆ₄
で２次，３次，４次の共振が発生し、しかも、その振動
レベルが高いため、制御帯域が広くとれないという問題
があった。また対物レンズ５６が変位したときに傾きが
生じないように、図４１に示すように、２個のバイモル
フ形圧電素子６１ａ，６１ｂを平行に配置した構造とす
ると、組立性が悪かったり変位量を大きくとれないとい
う問題があった。請求項３の発明は上記のような課題を
解決するためになされたもので、簡単な構造で組立性が
よく、制御帯域が広くとれ、かつ、可動量も大きくとれ
る記録再生装置用アクチュエータを具現する。

【００３０】以下、請求項３の発明の一実施例を図４４
〜図４７について説明する。図において、バイモルフ形
圧電素子６１は、それぞれ同じ厚み方向に分極された圧
電素子６１ａ，６１ｂと、圧電素子６１ａ，６１ｂで挟
まれ導電板を兼ねた弾性シム７１からなっている。弾性
シム７１は、その幅が、固定−ロール支持のはりの１次
の基準関数の値にほぼ反比例するような形状に形成され
ている。すなわち、図４５において、弾性シム７１の幅
をｂ、長さをｌ、長さ方向にｘ軸をとりｘ＝０で支持す
るとすれば

【００３１】

【数１】 ｂ∝ １／{cos βl−cosｈβl)(cosｈβｘ−cosβｘ) ＋（sinβl＋sinβl)(sinβｘ−sinβｘ）｝ βｌ＝２．３６５

【００３２】となるような形状である。弾性シム７１の
両面に、圧電素子６１ａ，６１ｂが接着されている。以
上の構成により、圧電素子６１に所望の電圧を印加する
ことにより、従来と同様な原理で対物レンズホルダ６
９、ひいては対物レンズ５６を矢印（Ｂ）方向に駆動
し、対物レンズ５６により集光された光スポットの焦点
ずれの制御を行う。この際圧電素子６１の弾性シム７１
は前述のような形状であり、一般に屈曲変位は断面２次
モーメントに反比例、すなわち、厚さが一定のときは幅
に反比例するから圧電素子６１は固定−ロール支持の振
動モードで変位し、図４６に示すように対物レンズホル
ダ６９は常に傾くことなく、矢印（Ｂ）方向に変位す
る。また、このアクチュエータの周波数特性は、図４７
に示すように、２次以上の振動モードが抑圧されるので
制御帯域を拡大することができる。上記実施例では、弾
性シム７１の形状を、その幅が固定−ロール支持のはり
の一次の基準関数の値に反比例するように形成したが、
図４８に示したように、同じく二次の基準関数の値に反
比例するように形成してもよい。動作の原理は前述のも
のと全く同様である。そのときの周波数特性は、図４９
に示すように、２次の共振周波数ｆ₂ が励起され、その
他の振動モードは抑圧されるので、いわゆるシステムと
しての共振周波数ｆ₀ をより高い周波数に設定すること
ができる。また、弾性シム７１の形状は、用途に応じて
三次あるいは四次の基準関数を基に設定してもよいし、
複数次の基準関数の重ね合せを基にしてもよい。また、
固定−ロール支持の条件に限らず、支持条件が固定−自
由，自由−自由などに基づいた基準関数を利用してもよ
い。なお、上記実施例では焦点制御を行う例について述
べたが、図５０に示すように、対物レンズ５６の光軸と
直交するトラッキング制御の方向、すなわち、矢印
（Ｂ）方向に駆動するときにも同様の効果を奏すること
は明らかである。さらに、図４４に示す焦点制御用と図
５０に示すトラッキング制御用を組合せ、２軸制御とす
ることも簡単に推測できる。図５１に磁気ヘッドのトラ
ッキング動作を行う他の実施例を示す。圧電素子６１の
自由端に磁気ヘッドチップ１６ａが装着されており、前
述と同様の原理で磁気ヘッドチップ１６ａを駆動し、磁
気テープに記録されたトラックと磁気ヘッドチップ１６
ａとのずれを補正するように制御を行う。

【００３３】図５２にさらに他の実施例として光学式デ
ィスク記録再生装置における外部磁界印加装置を示す。
圧電素子６１の自由端に磁気ヘッド１６が設けられてお
り、適宜の方法で光ディスク１０と磁気ヘッド１６との
距離を検知し、あらかじめ定められた距離とのずれを解
消すべく、前述と同様の原理で磁気ヘッド１６を駆動す
る。なお、上記各実施例では弾性シム７１の両面に圧電
素子６１ａ，６１ｂを設けてバイモルフ圧電素子６１と
したが、弾性シムの片面にのみ圧電素子を接合してバイ
モルフ圧電素子としてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１の光ディスク記録再生装置によれば、磁気ヘッドと光
ディスク記録面の位置ずれを検出し、この検出信号で、
圧電素子アクチュエータにより磁気ヘッドを駆動するよ
うにしたので、光ディスク面と磁気ヘッド面を接近させ
ることが可能であり、かつ、光ディスク面振れによる光
ディスク記録面における磁界変動を少なくすることがで
き、効率向上および特性向上さらに各部の配置精度の緩
和が可能となる。また、請求項２の発明によれば、バイ
モルフ形圧電素子の振動端の一部に圧電素子を露出させ
るための切欠部を設けると共に、切欠部に接続された第
３電気端子を駆動回路に接続し、第３電気端子から得ら
れる加速度電圧に基づいて駆動電圧を設定するようにし
たので、不要な共振振動を制御に支障のないレベルまで
減衰でき、バイモルフ形圧電素子アクチュエータの制御
帯域を広くなしうる効果がある。また、請求項３の発明
によれば、バイモルフ形圧電素子の導電性金属板を、は
りの振動基準関数に基づいて決定したので、周波数特性
において２次以上の高次共振レベルを抑圧することが可
能となる上、共振周波数を比較的自由に設定できるた
め、制御帯域を拡大することができる。また変位位置を
大きくとることもできる。その結果、簡単な構造により
アクチュエータの制御性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光ディスク記録再生装置の一例による距離検
出手段における光強度−距離特性線図である。

【図２】 図３における一点鎖線ｊ−ｊ上の位置に対す
る光強度の分布を示す特性線図である。

【図３】 距離検出手段の光学素子配置平面図である。

【図４】 両光検出器の出力−距離特性線図である。

【図５】 差動出力を得るための回路図である。

【図６】 差動出力−距離特性線図である。

【図７】 光源の光強度分布を考慮した光学素子配置平
面図である。

【図８】 光源の光強度分布を考慮した他の例の光学素
子配置平面図である。

【図９】 光ディスク記録再生装置の要部の（ａ）側面
図と（ｂ）平面図である。

【図１０】 図９におけるプリント配線基板の平面図で
ある。

【図１１】 図９のものにおける光路の説明図である。

【図１２】 さらに他の例の（ａ）平面図と（ａ）図の
ｋ−ｋ線に沿う平面での（ｂ）断面図である。

【図１３】 別の例の平面図と（ａ）図のｌ−ｌ線に沿
う平面での断面図である。

【図１４】 図１３におけるスペーサへの各配線のパタ
ーニングを示す平面図である。

【図１５】 図１３におけるスペーサへの各配線のパタ
ーニングの他の例を示す平面図である。

【図１６】 図１３のものの光の状況および光強度の分
布を示す説明図である。

【図１７】 図１３のものの光の状況および光強度の分
布を示す説明図である。

【図１８】 さらに別の例の（ａ）平面図と（ａ）図の
ｍ−ｍ線に沿う平面での（ｂ）断面図である。

【図１９】 図１８におけるスペーサの（ａ）側面図と
（ｂ）平面図である。

【図２０】 図１８のもののプレント配線基板への各配
線のパターニングを示す平面図である。

【図２１】 さらに他の例の側断面図である。

【図２２】 図２１のものの分解斜視図である。

【図２３】 図２１のものの駆動回路の結線図である。

【図２４】 光ディスク記録再生装置の例の要部側断面
図である。

【図２５】 図２４における電磁アクチュエータの分解
斜視図である。

【図２６】 他の例の要部側断面図である。

【図２７】 さらに他の実施例の要部側断面図である。

【図２８】 請求項１の光ディスク記録再生装置の一実
施例の要部側面図である。

【図２９】 図２８における圧電アクチュエータの斜視
図である。

【図３０】 同じく動作を説明するための一部側面図で
ある。

【図３１】 他の実施例の要部斜視図である。

【図３２】 図３１のものの動作説明のための一部側面
図である。

【図３３】 図３１のものの動作説明のための一部側面
図である。

【図３４】 同じくディスク記録面の磁界強度変動の線
図である。

【図３５】 さらに他の実施例の要部斜視図である。

【図３６】 図３５のものの位置検出センサ部の側面図
である。

【図３７】 位置検出センサの出力特性線図である。

【図３８】 同じく変位量−周波数特性線図である。

【図３９】 請求項２の光ディスク記録再生装置の一実
施例の要部斜視図である。

【図４０】 図３９におけるバイモルフ形圧電素子の変
位置−周波数特性線図である。

【図４１】 他の実施例の要部斜視図である。

【図４２】 図４１におけるバイモルフ形圧電素子の側
面図である。

【図４３】 図４２のもののゲイン−周波数特性線図で
ある。

【図４４】 請求項３の光ディスク記録再生装置の一実
施例の要部斜視図である。

【図４５】 図４４のものの平面図である。

【図４６】 同じく動作を示す側面図である。

【図４７】 同じく周波数特性線図である。

【図４８】 他の実施例の平面図である。

【図４９】 図４８のものの周波数特性線である。

【図５０】 さらに他の実施例の斜視図である。

【図５１】 さらに他の実施例の斜視図である。

【図５２】 さらに他の実施例の斜視図である。

【図５３】 距離検出手段の側断面図である。

【図５４】 図５３のものの光強度−距離特性線図であ
る。

【図５５】 光ディスク記録再生装置の要部概略側面図
である。

【図５６】 動作説明のための一部側面図である。

【図５７】 光ディスク記録面の磁界強度変動特性線図
である。

【符号の説明】

１０ 光ディスク、１５ 光ヘッド、１６ 磁気ヘッ
ド、２０ 発光ダイオード（光源）、２１ａ，２１ｂ
光検出器、４９ 磁性部材（遮へい手段）、５６対物レ
ンズ、６１ バイモルフ圧電素子（圧電素子アクチュエ
ータ）、６１ａ，６１ｂ 圧電素子、６４ 切欠部、
６５，６６，６７ 第１，第２，第３電気端子、７１
弾性シム（導電性金属板）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願昭63−178025 (32)優先日 昭63(1988)７月19日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平1−28597 (32)優先日 平１(1989)２月９日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 仲嶋 一 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社産業システム研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスク上の記録部分にバイアス磁界
   を設け、かつ、光スポットを照射して記録し、再生時は
   この記録面の反射光を受光して情報を読みとる光ディス
   ク記録再生装置において、前記バイアス磁界を発生する
   磁気ヘッドと、この磁気ヘッドと前記記録面の位置ずれ
   を検出する手段と、その検出情報に応じて前記磁気ヘッ
   ドを駆動する圧電素子アクチュエータとを備えてなるこ
   とを特徴とする光ディスク記録再生装置。
2. 【請求項２】 圧電素子アクチュエータが、第１電気端
   子および第２電気端子が接続されたバイモルフ形圧電素
   子と、前記第１電気端子および前記第２電気端子間に駆
   動電圧を印加して前記バイモルフ形圧電素子を所定量だ
   け変位させるための駆動回路とを備え、 前記バイモルフ形圧電素子の振動端の一部に圧電素子を
   露出させるための切欠部を設け、この切欠部に接続され
   た第３電気端子を前記駆動回路に接続し、前記第３電気
   端子から入力される加速度電圧に基づいて前記駆動電圧
   を設定する前記駆動回路を備えた請求項１記載の光ディ
   スク記録再生装置。
3. 【請求項３】 はりの振動基準関数に基づいて決定され
   た導電性金属板と、この導電性金属板の少なくとも片面
   に接合され厚み方向に分極された圧電素子とからなる前
   記バイモルフ形圧電素子により圧電素子アクチュエータ
   が形成されている請求項１記載の光ディスク記録再生装
   置。