JPH0782654B2 - 位置検出器 - Google Patents

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、及び傾き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９図に示すものが知られている。同
図において、ａは例えばHe-Neレーザ光等を照射する光
源、ｂは二分割受光素子、ｃは被測定面をそれぞれ示
す。

光源ａからレーザ光が照射され、被測定面ｃにあたって
反射し、二分割受光素子２の左右の素子b₁，b₂に入射す
る。そこで、両方の素子の出力から光源ａ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
光素子b₁，b₂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と共に、測定精度を上げるため
には入射角θを大きくする必要がある。そのため、光源
ａと二分割受光素子ｂとの間隔が広くなり、更に、受光
素子ｂ自身も二分割のものであるから大きくなって、位
置検出器全体が大型化し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。

一方、被測定面の傾きを補正するものとしては第10図に
示すものが知られている。同図において受光素子b₃，b₄
は同じ大きさで、光源ａから等距離に配されている。こ
の装置では前記と同様に両方の素子b₃，b₄の出力差が０
になるように被測定面ｃを動かして傾きを補正する。

しかし、この従来例では今度は被測定面の距離の補正が
できない。したがって、従来技術では受光素子と被測定
面との距離、及び被測定面の傾きの双方を同時に補正す
ることができなかった。

〔発明の目的〕

本発明は上記事実の解決を図ったもので、小型化が可能
で、被測定面までの距離を一定に保つことができる位置
検出装置、又は、これに加えてさらに被測定面の傾きも
補正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〕

発光手段と、この発光手段から照射されて被測定面で反
射した光が入射する二つの受光手段を発光手段からの距
離を相違して設け、両受光手段の出力差から被測定面ま
での間隔の補正量を算出し、移動手段に出力して補正を
する。

また、発光手段に対して対称となる位置に片側二つの受
光手段を設置すると共に、該片側二つの受光手段の各一
と該発光手段との距離を相違させ、発光手段からの距離
が相違する発光手段の出力を比較して被測定面との間隔
の補正量を算出すると共に、前記発光手段に対して対称
に配置された受光手段の出力を比較して被測定面の角度
検出をし、間隔の補正と共に傾きの補正も同時にするこ
とができる。

〔発明の実施例〕 第１図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は光検出器、６は光検出器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には一体的に形成された支持台11′があ
り、ここに一つの発光手段5aと二つの受光手段5b,5cと
からなる光検出器５が設けられている。また、磁気ヘッ
ド11と発光手段5aとはディスクの同一半径方向に並んで
いる。これらの受光手段5bと5cは、第２図に示すように
共に矩形で発光手段5aからの距離を異ならせて配置され
る。同図に示す円形5dは、被測定面４により反射される
発光手段5aの反射光が受光手段5b,5cを含む平面を照射
する範囲を示すもので、発光手段5aと被測定面４との距
離Ｈ（第１図）に比例してその半径は大きくなる。そし
て発光手段5aの光は被測定面４で反射され各受光手段5
b,5cに入射する。各受光手段5b,5cは反射光の強さに応
じた出力を演算手段６に供給し、この出力の差から演算
手段６は距離の補正量を算出して移動手段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。

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の方向の所定位置に移動
される。又、光検出器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、光検出器５のディスクからの垂直方向の
距離及び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の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。

前述したように、光検出器５の発光手段5aは、被測定面
４からの距離Ｈに比例した半径の円5d内の被測定面４を
照射する（第２図）。そして、被測定面４で反射された
光の一部が受光手段5b,5cに入射して検出され、各受光
手段5b,5cは受けた光量に応じた出力を出す。

受光手段5b,5c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を示し、曲線は被測定
面に近い方の受光手段5bの出力を示す。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、ある距離以上に近づき過ぎると逆に反
射光が受光手段5bに入射しにくくなるので出力Ｐは逆に
下がり、Ｈ＝０になると全く反射光が入射できなくなっ
て出力Ｐ＝０となる。したがって曲線は原点０を通り
ある値でピークとなり、その後再び減少していくカーブ
を描く。

一方、曲線は遠い方の受光手段5cの出力を示す。この
曲線も曲線と同様であるが、発光手段5aからの距離
が遠いため、全体に右方にシフトする。また、受光手段
5bとほぼ同程度の反射光量を得るために（すなわち曲線
とのピークの高さが同じになるように）、受光手段
5cの受光面積は5bより大きくなっている。この二つの曲
線，の差をとるとＳ字曲線が得られる。このの
値をサーボ信号とし、移動手段12に出力してこの値が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
度な磁界が常に与えられる。

第４図は、演算手段６における回路の実施例を示す。同
図に示すように受光手段5b,5cの出力を演算手段６の比
較器61に接続して両出力の差を検出させている。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
たときに出力差が０近くになるのを検出し、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
現れることになるが、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、受光手段5b,5c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。

通常のサーボ状態であれば、受光手段5b,5cの出力は演
算手段６の比較器61に入力され、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。

なお、フォーカスサーボ部31から垂直移動手段12に駆動
信号を出力することも考えられるが、その場合、光学ヘ
ッドと磁気ヘッドとの重量のアンバランスによる周波数
特性の差や、板バネ13のヘタリ等による中立点のズレに
よる影響を考慮して中立点のズレ検知する等の対策が必
要となる。しかし、本発明では上述したように光学系の
フォーカスサーボと、磁気ヘッドからディスクまでの間
隔保持とを全く別個の系統で行うので、板バネ13のヘタ
リ等による中立点のズレや、光学ヘッドと磁気ヘッドと
の重量のアンバランスによる周波数特性の差は問題とな
らない利点がある。

第５図は他の実施例で、受光手段5b,5cが発光手段5a側
に頂点を有する二等辺三角形の頂点側と底辺側に配置さ
れている。受光手段5b,5cは受光面積も発光手段5aから
の水平距離も異なるので、第３図に同様に作用し、光検
出器５と被測定面４との距離を一定に保つサーボ信号を
得ることができる。

第６図は、二つの受光手段5b,5cが発光器5a側に上底、
反対側に下底を有する台形となるように配置された実施
例である。三角形の受光手段5bは底辺を発光器5a側に向
け、受光手段5cは三角形の頂点を発光器5a側に向けてい
る。これら二つの受光手段5b,5cについて観察すると、
各受光面積の両重心は、受光手段5bの方が発光器5a側に
ある。したがって、受光手段5b,5cの出力Ｐは、第７図
に示すように受光手段5bの方は曲線のように急激に立
ち上がって頂点に達した後なだらかに下がり、受光手段
5cの方は曲線のようにゆっくり立ち上がって頂点に達
し、その後急速に下がる。との差をとると第３図と
同様のＳ型曲線が得られる。

第８図は被測定面からの垂直距離の補正と同時に、被測
定面の傾斜の補正も可能な実施例である。この実施例で
は、第６図に示す受光手段5b,5cの組み合わせを、発光
器5aと対称にさらにもう一組5b′,5c′として設けてい
る。一方演算手段７を設け、受光手段5bと5b′の出力の
和を加算器71で求める。また、受光手段5cと5c′の出力
の和を加算器72で求める。そして加算器71と72との出力
を比較器73で比較して被測定面４との垂直距離Ｈの補正
量を求め、移動手段12に入力する。

次に、受光手段5b,5cの出力の和を加算器74で求め、受
光手段5b′,5c′の出力の和を加算器75で求める。そし
て加算器74,75の出力を比較器76で比較して傾斜補正手
段17に入力する。傾斜補正手段は公知の手段によって、
被測定面４の傾斜を補正することができる。

なお、ΔＰは、比較器73の出力の一部を傾き検出のため
の比較器76に付加するもので、これによって、高さによ
る傾き誤差を補正することができる。

上記の実施例において、間隔の補正をするには上述の例
に限定されず、発光手段5aからの距離が相違する受光手
段の出力を比較すればよく、受光手段5bと5cとの比較、
5b′と5cとの比較等でも可能である。また、傾き補正の
場合も同様で、発光手段5aと対称に配置された受光手
段、例えば5bと5b′、5cと5c′との比較によっても可能
である。

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、二組の受光手段を
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
の受光手段がディスクの外側に突出することになり、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、本発明によるときは、１つの発光
手段と、該発光手段からの距離及び受光面積を相違させ
た二つの受光手段を設け、該二つの受光手段の出力差か
ら被測定面と受光手段との間隔の補正量を求めようにし
たので、発光手段と受光手段を近接して配置することが
できると共に、二つの受光手段の出力のピークレベルを
利得調整用のアンプ等を用いることなしに同じに揃える
ことができ、従来のものに比べて装置をより小型に構成
することができる。

また、発光手段に対して対称となる位置に片側二つの受
光手段を設置すると共に、該片側二つの受光手段の各一
と該発光手段との距離を相違させて配置することによっ
て、被測定面との距離を常に一定に保つと同時に被測定
面の角度補正もできる。

【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図は第１図のイ−イ視の図、 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図は二つの受光手段が一つの三角形を形成する実施
例の図、 第６図は二つの受光手段が一つの台形を形成する実施例
の図、 第７図は第６図の実施例における受光手段の出力Ｐと被
測定面からの距離Ｈとの関係を示す線図、 第８図は被測定面までの距離と、被測定面の傾きの双方
を補正できる実施例の構成を示す図、 第９図は被測定面までの距離を補正する従来の位置検出
器の構成図 第10図は被測定面の傾きを補正する従来例の構成を示す
図である。 ４……被測定面、5a,5a′……発光手段、5b,5b′,5c,5
c′……受光手段、６……演算手段、12……移動手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定面を照射する少なくとも一つの発光
   手段と、 該発光手段からの距離及び受光面積が相違する二つの受
   光手段と、 各受光手段の出力を比較して被測定面と受光手段との間
   隔の補正量を求める演算手段と、 該演算手段で得られた補正量に基づいて被測定面と受光
   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。
2. 【請求項２】被測定面を照射する少なくとも一つの発光
   手段を設け、 該発光手段に対して対称となる位置に片側二つの受光手
   段を設置すると共に、 該片側二つの受光手段の各一と該発光手段との距離を相
   違させ、 前記発行手段からの距離が相違する受光手段の出力を比
   較して被測定面と受光手段との間隔の補正量を算出する
   演算手段と、 前記発光手段に対して対称に配置された受光手段の出力
   を比較して被測定面の角度検出をする演算手段とを設け
   たことを特徴とする位置検出器。
3. 【請求項３】被測定面と受光手段との間隔の補正量を算
   出する演算手段の出力の一部を被測定面の角度検出をす
   る演算手段に付加し、間隔による傾き誤差補正とするこ
   とを特徴とする請求項２記載の位置検出器。