JPH0782653B2

JPH0782653B2 - 位置検出器

Info

Publication number: JPH0782653B2
Application number: JP2027189A
Authority: JP
Inventors: 勝春佐藤; 昭史谷口; 直治梁川
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1990-02-08
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPH03232121A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、磁気ヘッドとディスク間の間隔のように、相
対的な間隔又は距離を一定に保つための装置に関するも
のである。

〔発明の技術的背景およびその課題〕

測定器と被測定物との相対的な距離を一定に保つための
装置としては従来第10図に示すものが知られている。同
図において、ａはHe-Neレーザ光を照射する光源、ｂは
二分割受光手段、ｃは被測定面をそれぞれ示す。

光源ａからの光は被測定面ｃにあたって反射し、二分割
受光手段２の左右の素子b₁，b₂に入射する。被測定面ｃ
が実線の位置では、素子b₁の出力が大きくなり、二点鎖
線の位置では素子b₂の出力が大きくなる。そこで、両方
の素子の出力から素子ｂと被測定面ｃとの垂直距離を知
ることができる。

しかし、上記の従来技術にあっては、反射光を二分割受
光手段２に入射させるためには光源ａを被測定面ｃに対
して傾けて配置する必要があり、測定精度を上げるため
には照射角θを大きくする方がよい。そのため、光源ａ
と二分割受光手段ｂとの間隔を大きくする必要がある。
更に、受光手段ｂ自身も二分割のものであるから大きく
なり、これらの理由から位置検出装置が大きくなってし
まうという問題があった。また、被測定面ｃの傾きによ
って大きな誤差が出るという問題もあった。

〔発明の目的〕

本発明は上記の事実の解決を図ったもので、小型化が可
能で、しかも被測定物の傾きの影響を小さくすることが
できる位置検出装置を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

被測定面を照射する発光手段と被測定面からの反射光を
受ける二つの受光手段を水平方向に所定の距離をおい
て、かつ、被測定面からの垂直距離を異ならせて配置
し、各受光手段の出力差から被測定面と光検出器との間
隔の補正量を求め、該補正量に基づいて被測定面と光検
出手段との間隔を補正し、被測定面の移動に追従して常
に一定の間隔に保つ。

〔発明の実施例〕

第１図および第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の位置検出
器を、光磁気記録再生装置に使用した実施例で、磁気ヘ
ッドとディスク間の間隔を一定に保持する目的に使用さ
れるものである。

これらの図において１は外部磁界を発生させる磁気ヘッ
ド部、２はレーザ光の照射とレーザ反射光の検出を行う
光ヘッド部、３は光ヘッド部２におけるフォーカスサー
ボを行うサーボ制御部、４は被測定面としてのディス
ク、5,5′は光検出器、６は二つの光検出器5,5′の出力
の差から補正量を求めるための演算手段である。

磁気ヘッド部１において磁気ヘッド11は、移動手段とし
ての磁気ヘッドアクチュエータコイル12とともに板バネ
13に固定され、この板バネ13の両端部はブロック14によ
って保持されている。これによって磁気ヘッド11は一定
の中立点に付勢される。また、このブロック14にはヨー
ク15とマグネット16とが固定され、このヨーク15および
マグネット16により構成される磁気回路中に前述の移動
手段12が配置されている。

磁気ヘッド11の両側には一体的に形成された高さの異な
る支持台11′があり、ここには二つの同じ構成の光検出
器5,5′が設けられている。これらの光検出器5,5′は、
それぞれ発光手段5a,5a′と受光手段5b,5b′とからな
り、被測定面４に対向し、その距離は第２図（ａ）に示
すように被測定面４に近い方５が垂直距離Ｈで、遠い方
５′はさらにＬだけ離れている。各発光手段5a,5a′の
光は被測定物４の表面で反射して受光手段5b又は5b′を
含む平面に達し、第２図（ｂ）に示す円形5c,5c′の範
囲を照射する。各受光手段5b,5b′は反射光の強さに応
じた出力を演算手段６に供給し、演算手段６は移動手段
12に駆動電流を供給する。この駆動電流は磁気ヘッド11
と垂直磁性膜4aとの距離が最適の時に０となり、垂直方
向への変位量に応じて極性とレベルが変化するものであ
るが、これについては後でさらに詳述する。

そして、移動手段12に駆動電流が供給されていないとき
は、磁気ヘッド11は前記中立点に位置し、移動手段12に
駆動電流が供給されると、その駆動電流の向きと大きさ
とに応じて、磁気ヘッド11は図の矢印Ａ方向の所定位置
に移動する。又、両光検出器5,5′と磁気ヘッド11は支
持台11′を介して一体に駆動されるが、磁気ヘッド11と
垂直磁性膜4aとの最適距離において演算手段６からの駆
動電流が０となるように、両光検出器5,5′のディスク
からの垂直方向の距離及び両光検出器と磁気ヘッド11と
の垂直方向の距離が予め設定されている。

光ヘッド部２において、半導体レーザ21からのレーザ光
はビームスプリッタ22を透過して対物レンズ23でディス
ク４に向けて集光され、このディスク４の垂直磁性膜4a
からのレーザ反射光はディスク基板4bを介して対物レン
ズ23で集光されてビームスプリッタ22によってフォーカ
スエラー検出部24に向けられる。そしてフォーカスエラ
ー検出部24は、例えば非点収差法などによるフォーカス
エラー信号を生成してサーボ制御部３に出力する。なお
対物レンズ23は対物レンズアクチュエータコイル25に固
定されており、この対物レンズアクチュエータコイル25
は供給される駆動電流の向きと大きさに応じて、対物レ
ンズ23を図の矢印Ｂ方向の所定位置に移動させる。

サーボ制御部３において、フォーカスサーボ部31は入力
されるフォーカスエラー信号に基づいてサーボ信号を生
成してフォーカスドライバ部32に出力し、フォーカスド
ライバ部32は上記サーボ信号に応じて変化するフォーカ
スサーボ用の駆動電流を生成して対物レンズアクチュエ
ータコイル25に供給する。そして、対物レンズアクチュ
エータコイル25は供給される駆動電流に応じて、対物レ
ンズ23をフォーカスエラーを補正する方向に移動させ、
これによって、ディスク４と対物レンズ23との距離が一
定に保たれるようにフォーカスサーボが行われる。

第２図（ｂ）に示すように、遠近二つの光検出器5,5′
の各発光手段5a,5a′は、被測定面４からの距離に比例
した半径をもつ円5cの範囲内で被測定面４を照射する。
そして、被測定面４で反射された光の一部が受光手段5
b,5b′に入射して検出され、受光手段5b,5b′は受けた
光量に応じた出力を出す。

また、本発明によれば二分割の受光手段を使用しないの
で、発光手段5a,5a′の照射角は小さくてもよく、発光
手段5a、5a′と受光手段5b,5b′との間隔を小さくで
き、光検出器が小型になる。

受光手段5b,5b′の出力Ｐと被測定面４からの距離Ｈと
の関係をグラフに示すと第３図のようになる。同図にお
いて縦軸は出力Ｐ、横軸は距離Ｈで、曲線は被測定面
に近い方の受光手段5bの出力を示している。出力Ｐは光
検出器５と被測定面４との距離Ｈが小さくなるほど大き
くなるはずであるが、ある距離以上近づき過ぎると逆に
反射光が受光手段に入射しにくくなるので出力は下が
り、Ｈ＝０では全く反射光が入射せず出力Ｐ＝０とな
る。したがって、曲線は原点０を通りH₀のときピーク
となり、その後再び減少していくカーブを描く。曲線
は遠い方の受光手段5b′の出力を示す。曲線もと同
様であるが、距離がＨ＋Ｌであるため全体にＬだけ左方
にずれる。この二つの曲線，の差をとると曲線が
得られる。このときＬの値が小さすぎると曲線とと
が接近し、両者の差の検出がしにくくなるので、Ｌ＞H₀
となるよにすることが望ましい。こうして得たの値を
サーボ信号とし、この値が０になるように磁気ヘッド11
を駆動すれば、磁気ヘッド11と被測定面４との距離を一
定に保つことができる。そして、この時の磁気ヘッド11
と被測定面との距離が最適となるように光検出器5,5′
に対する磁気ヘッド11の相対的な位置を定めておけば、
ディスクの面振れ等による垂直方向の距離変化があって
も垂直磁性膜4aに記録に必要な適当な磁界が常に与えら
れる。

第４図は、演算手段６の回路の実施例で、受光手段5b,5
b′の出力は演算手段６の比較器61に接続されて両出力
の差が検出される。比較器61の出力は二つに分かれ、一
方はフォーカスロック検出手段62に供給される。フォー
カスロック検出手段62は、のサーボ信号を監視してサ
ーボ引き込み範囲のときにスイッチ63をオン、スイッチ
64をオフにするように動作するものである。他方はスイ
ッチ63を経て移動手段12に接続される。強制駆動用の電
源65にはランプ電圧V_Lが反転入力され、スイッチ64を経
て移動手段に接続される。ランプ電圧を反転するのは、
このサーボの方向が光学系のサーボと反対方向になるか
らである。

最初にサーボ信号の引き込みについて説明すると、ま
ず、ループオープン状態（即ちスイッチ63をオフにした
状態）でランプ電圧V_Lを入力し、スイッチ64を経て移動
手段12に印加し、移動手段12を被測定面４から最も離れ
るように強制駆動し、その後徐々に被測定面４に近づけ
て行く、そしてフォーカスロック検出手段62がフォーカ
ス引き込み範囲となったことを検出したときにスイッチ
64をオフにし、同時にスイッチ63をオンにしてループを
クローズにする。なお、光学系のサーボの引き込みは上
記ランプ電圧V_Lと逆極性のランプ電圧を用いて、対物レ
ンズ23をディスクから最も離れた点から徐々に近づけ、
フォーカスエラーのゼロクロス近傍を同様な手段で検出
してサーボ引き込みを行う。従って、磁気ヘッドのサー
ボ引き込みには光学系の引き込みに用いられるランプ電
圧を反転させたものを用いるようにしてもよい。

さらに、このときフォーカスロック検出手段62を用い
ず、光学系のサーボ引き込みタイミングでスイッチ63を
オン、スイッチ64をオフにするようにしてもよい。これ
は光学系サーボの引き込み点は必ずしも磁気ヘッドの最
適サーボ引き込み点とはならないが、引き込み可能な範
囲にある可能性が高いからである。

なお、上記実施例では、二つの受光素子の利得を一致さ
せるため、電気的に利得調整を行うことが好ましい。こ
れには少なくとも一方の受光素子出力に可変抵抗器や、
可変利得増幅器を設ければよい。ただし、磁気ヘッドの
発熱のため、受光素子の特性として温度変化に伴う暗電
流による出力のドリフトが生ずる。従って一方の受光素
子の利得を調整すると暗電流成分も他の受光素子に対し
てアンバランスとなり、差出力中にオフセット成分とし
て現れることになる。この場合は発光素子を定常的に発
光させるのではなく、変調光を用いてその振幅成分を交
流結合で取り出せば直流成分である暗電流を除去するこ
とができる。

また、磁気ヘッド11の中立点は、ディスクとの最適距離
に位置させることが望ましいが、取付精度により若干の
フォーカスオフセットを生ずる場合がある。このような
時には、光検出器5,5′の少なくともいずれか一方の出
力にオフセット電圧を加えておき、見かけ上のエラー電
圧が０になるときの磁気ヘッド11のディスクに対する距
離が最適位置になるようにすればよい。

通常のサーボ状態においては受光手段5b,5b′の出力は
演算手段６の比較器61に入力され、両出力の差に応じた
出力がスイッチ63を通って移動手段12に加わり、磁気ヘ
ッド11が第１図の矢印Ａ方向に移動して被測定面４との
距離を一定に保つ。

次に第５図から第７図によって、被測定面４が傾いた場
合の位置検出について説明する。

これらの図において、被測定面４が右が上になる方向に
傾いた場合を４′で示し、左が上になる方向に傾いた場
合を４″で示す。各図の（＋）、（−）は上段が被測定
面４との垂直距離の変化を示し、下段はディスクの傾き
による受光素子への反射光の位置の変化を等価的に垂直
方向の距離の変化に置換して対応させたもので、（＋）
は近づく方向である。

第５図は、二つの発光手段5a,5a′と受光手段5b,5b′が
一直線上にあって、発光手段と受光手段とが交互に並ぶ
ように配列された場合である。同図（ａ）において、被
測定面４が傾いてないときにフォーカスがとれていると
すると、各受光素子5b,5b′には均等な光量が入射され
ており、その出力は第３図のＳ点における出力である。
すなわち被測定面に近い方の光検出器5bの出力は第３図
に示されているように最大出力とはなっていない。最
大出力となるのは光検出器5bと被測定面との距離がH₀に
なった場合である。このときに反射光が最も多く光検出
器5bに入射し、Ｓ点においては反射光の入射位置がH₀点
に比べて発光手段5a側に近づくことによって光量の一部
がけられ、第３図Ｓ点に示す光量が得られる。

また、光検出器5b′の受光出力も被測定面から離れるに
つれて反射光は徐々に発光手段5a′から離れるように光
検出器5b′上に入射するので、けられる光量が増加して
第３図に示すカーブが得られる。

このようにして配置された各受光素子5b,5b′に対して
被測定面が第５図（ａ）の４′のように傾くと、受光素
子5bへの反射光は点線で示すように一層発光素子5aに近
づく。したがって、受光素子5bの出力は低下するため、
第３図の波形から明らかなように、等価的に被測定面
に対して光検出器５が近づいたことになる。

逆に光検出器５′に対しては、測定面４′からの反射光
が実線から点線のように変化して受光素子5b′に近づく
ため光量が増加する。これは第３図の波形から検出器
５′が等価的に被測定面に近づいたことになる。

このように両検出器ともＳ点に比べて被測定面に近づい
たときと等価な出力を発生するため、サーボは磁気ヘッ
ド11を被測定面４から遠ざけるように働く。

第５図（ｂ）は第５図（ａ）と逆の傾きの場合を示して
いる。受光素子5bへの入射光は点線で示すように発光素
子5aから遠ざかる方向にずれるため、受光素子5bの出力
は増加して光検出器５が被測定面から離れることと等価
な現象となる。また、光検出器５′についても同様で、
受光素子5b′の出力は減少して光検出器５が被測定面か
ら離れることと等価な現象となる。したがって、サーボ
系は被測定面に対して磁気ヘッドを近づけるように働
く。

したがって、被測定面４の傾きによってフォーカスエラ
ーにオフセット成分が重畳されることになり好ましくな
い。

これに対し第６図は第５図の実施例と異なり、発光手段
5a,5a′同士を内側に配置した場合である。

第６図（ａ）において、受光素子5bに入射する反射光の
ずれは第５図（ａ）の場合と同様であり出力は低下して
被測定面に近づいたのと等価な現象となる。一方受光素
子5b′に入射する反射光は光検出器５が被測定面から遠
ざかったときと同様に、発光素子5a′から遠ざかった位
置に入射するようになり、結局受光素子5b′の出力は低
下する。すなわち両受光素子5b,5b′はそれぞれ被測定
面の傾きによる出力の変化が生じるが、いずれも低下す
るので、比較器61によってある程度変化分が相殺され、
被測定面４の傾斜による影響をあまり受けなくて済む。
第６図（ｂ）では第６図（ａ）とは反対に両検出器の出
力ともに増加傾向となるため、やはり比較器61によって
変化分は相殺される。

第７図は第６図と反対に受光素子5b,5b′同士を内側に
配置した場合である。この場合、（ａ），（ｂ）はいず
れにおいても両光検出器5,5′の出力変化は同極性にて
変化するため、比較器61によって変化分は相殺される。

これらのことから、二つの発光手段と二つの受光手段と
がほぼ１直線上に配置され、発光手段同士または受光手
段同士が内側に隣合って配置される構成とすれば、被測
定面の傾きの影響の少ない位置検出器の実現が可能とな
る。

以上の実施例は光磁気記録再生装置において、磁気ヘッ
ドとディスク間の間隔を一定に保持するものであるが、
本発明の位置検出器はこれに限定されるものではなく、
一般に相対的位置を一定に保つようにするもの全てに適
用可能なものである。

第８図は本発明の他の実施例で、この実施例では、光検
出器5,5′を測定基準面７の両側に対称的になるように
ベース８に固定したものである。このような構成とすれ
ば、第６図で説明したように、この測定基準面７と、こ
の真上の被測定面との間隔を一定に保つことができ、よ
り目的にあった位置検出ができるようになる。

第９図に示す実施例では、ベース８に一つの発光手段5a
を設け、この両側に被測定面４からの垂直距離を異なら
せて二つの受光手段5b,5b′を設けている。このような
構成とすれば、光検知器のコストを下げることができ、
併せてさらに小型化できる。

本発明の位置検出器を第１図に示す光磁気記録再生装置
における磁気ヘッドに使用する場合、二つの光検出器を
光ディスクの半径と直交する方向に並べることが望まし
い。もし、半径方向に並べると、磁気ヘッド11が被測定
面４としてのディスクの半径上を移動するに連れて外側
の光検出器の発光手段または受光手段がディスクの外側
に突出することになり、光がディスク外に漏れるか、あ
るいは受光手段が受光不能になって光検出器として機能
しなくなるからである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、発光手段と受光手段とを
近接して設けることができ、従来の位置検出器より小型
化が可能になった。

また、二つの発光手段と二つの受光手段とを一直線上に
並べ、発光手段同士または受光手段同士が隣合うように
配置することによって被測定面の傾きによる影響を小さ
くして、従来より正確な位置測定が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置検出器を光磁気記録再生装置に適
用した実施例の構成を示す図、第２図（ａ）は第１図の要部詳細図、（ｂ）は（ａ）の
上面図、第３図は受光手段の出力Ｐと被測定面からの距離Ｈとの
関係を示す線図、第４図は演算手段の回路例を示す図、第５図から第７図の各（ａ），（ｂ）は被測定面が傾斜
した場合の発光手段と受光手段との関係を説明する図、第８図は本発明の他の実施例の構成を示す図、第９図は発光器を一つで共有させた本発明の実施例を示
す図、第10図は従来の位置検出器の構成図である。４……被測定面、5a,5a′……発光手段、5b,5b′……受
光手段、６……演算手段、12……移動手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定面を照射する発光手段を設けると共
に、被測定面からの反射光を受ける二つの受光手段を水
平方向に所定の距離をおいて、かつ、前記被測定面から
の垂直距離を異ならせて配置し、前記各受光手段の出力
の差から被測定面と光検出器との間隔の補正量を求める
演算手段を設け、該補正量に基づいて被測定面と光検出
手段との間隔を補正する移動手段とを設けたことを特徴
とする位置検出器。
【請求項２】発光手段が１つであることを特徴とする請
求項１記載の位置検出器。
【請求項３】前記二つの受光手段の前記垂直方向の距離
が、受光手段の出力が最大になる被測定面からの距離以
上に離れていることを特徴とする請求項１又は２記載の
位置検出器。
【請求項４】二つの発光手段と二つの受光手段とがほぼ
１直線上に配置され、発光手段同士または受光手段同士
が内側に隣合って配置されることを特徴とする請求項１
又は３記載の３記載の位置検出器。