JPH11144264A - 光電式位置検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化や経年変化に強い光電式位置検出回
路を提供すること。 【解決手段】 発光ダイオードの点灯時の光を、駆動さ
れる検出対象を介して光検出素子で受光することによっ
て、前記検出対象の駆動位置を検出するようにした光電
式位置検出回路であって、前記発光ダイオードの点灯時
の前記光検出素子の出力をサンプルホールドする第１の
サンプルホールド回路と、前記発光ダイオードの消灯時
の前記光検出素子の出力をサンプルホールドする第２の
サンプルホールド回路と、これらの第１及び第２のサン
プルホールド回路の両出力の差を演算する減算回路とを
設け、この減算回路の出力を前記検出対象の駆動位置の
検出値とするように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光電式位置検出
回路に関し、特にレーザ光束を偏向して光ディスクの微
動トラッキングを行うヘッドの偏向量を検出する技術に
関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近時、面記録密度が１
０Gビット／(インチ)²を越える光磁気ディスク装置の開
発が進んでいる。この装置では、光磁気ディスクのトラ
ックと交差する方向に例えば回動する粗動用アームの先
端部に設けた対物光学系に対するレーザ光束の入射角を
ガルバノミラー等の偏向手段により微調整して、微動ト
ラッキングを例えば０.３４μmと狭いトラックピッチレ
ベルで正確に行うようなことが考えられている。この場
合、微動トラッキングを実現するためには、ガルバノミ
ラーのミラー回動量を検出する必要があるが、精密な制
御の必要性から温度変化や経年変化に強い光電式位置検
出回路が望まれていた。

【０００３】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述のよう
な背景に鑑みてなされたものであり、請求項１の発明
は、発光ダイオードの点灯時の光を、駆動される検出対
象を介して光検出素子で受光することによって、前記検
出対象の駆動位置を検出するようにした光電式位置検出
回路であって、前記発光ダイオードの点灯時の前記光検
出素子の出力をサンプルホールドする第１のサンプルホ
ールド回路と、前記発光ダイオードの消灯時の前記光検
出素子の出力をサンプルホールドする第２のサンプルホ
ールド回路と、これらの第１及び第２のサンプルホール
ド回路の両出力の差を演算する減算回路とを設け、この
減算回路の出力を前記検出対象の駆動位置の検出値とす
ることを特徴とする。

【０００４】

【発明の実施の形態】先ず、近年のコンピューターにま
つわるハード，ソフトの進歩に伴う外部記憶装置への要
求、特に大記憶容量への要求の高まりに対して提案され
たニア・フィールド記録（NFR：near field recordin
g） 技術と呼ばれる記録再生方式を用いた光磁気ディス
ク記録再生装置の概要を図１乃至図５を参照して説明す
る。

【０００５】図１はその光ディスク装置の全体概要図で
ある。 ディスクドライブ装置１には光ディスク２が図
示しないスピンドルモータの回転軸に装着されている。
一方、光ディスク２の情報を再生または記録するために
回動（粗動）アーム３が光ディスク２の記録面に対して
平行になるように取り付けられている。この回動アーム
３はボイスコイルモーター４によって回転軸５を回転中
心として回動可能となっている。この回動アーム３の光
ディスク２に対向する先端には、光学素子を搭載した浮
上型光学ヘッド６が搭載されている。また、回動アーム
３の回転軸５近傍には光源ユニットおよび受光ユニット
を備えた光源モジュール７が配設され、回動アーム３と
一体となって駆動する構成となっている。

【０００６】図２、図３は回動アーム３の先端部を説明
するものであり、特に浮上型光学ヘッド６を詳細に説明
するものである。浮上型光学ユニット６はフレクシャー
ビーム８に取り付けられており、光ディスク２に対向し
て配置されている。また、フレクシャービーム８は他端
で回動アーム３に固着されており、フレクシャービーム
８の弾性力により先端部の浮上光学ユニット６を光ディ
スク２に接触させる方向に加圧している。

【０００７】浮上型光学ユニット６は浮上スライダー
９，対物レンズ１０，ソリッドイマージョンレンズ（Ｓ
ＩＬ）１１，磁気コイル１２から構成されており、光源
モジュール７から出射された平行なレーザー光束１３を
光ディスク２上に収束させるはたらきをする。また、回
動アーム３の先端部には前記レーザー光束１３を浮上型
光学ユニット６に導くために立ち上げミラー３１が固着
されている。立ち上げミラー３１により対物レンズ１０
に入射したレーザー光束１３は、対物レンズ１０の屈折
作用により収束される。この集光点近傍にはソリッドイ
マージョンレンズ（ＳＩＬ）１１が配置されており、前
記収束光を更に微細なエバネッセント光１５として光デ
ィスク２に照射させる。

【０００８】また、光ディスク２に面したソリッドイマ
ージョンレンズ（ＳＩＬ）１１の周囲には、光磁気記録
方式で記録するための磁気コイル１２が形成されてお
り、記録時には必要な磁界を光ディスク２の記録面上に
印加出来るようになっている。このエバネッセント光１
５と磁気コイル１２により、光ディスク２への高密度な
記録および再生が可能となる。なお、浮上型光学ユニッ
ト６は光ディスク２の回転による空気流により微小量浮
上するものであり、光ディスク２の面振れ等に追従す
る。このため従来の光ディスク装置では必要であった対
物レンズの焦点制御（フォーカスサーボ）が不要となっ
ている。

【０００９】以下、図４，図５を用いて回動アーム３上
に搭載された光源モジュール７および浮上型光学ユニッ
ト６へ導かれる光束に関し詳細に説明する。回動アーム
３は先端部に浮上型光学ユニット６を搭載し、他端には
ボイスコイルモーター４を駆動するための駆動コイル１
６が固着されている。駆動コイル１６は扁平状のコイル
であり、図示せぬ磁気回路内に空隙をおいて挿入配置さ
れている。回転軸５と回動アーム３はベアリング１７，
１７により回動自在に締結されており、駆動コイルに電
流を印加すると磁気回路との電磁作用により回転軸５を
回転中心として回動アーム３を回動させることができ
る。

【００１０】回動アーム３上に搭載された光源モジュー
ル７には半導体レーザー１８，レーザー駆動回路１９，
コリメートレンズ２０，複合プリズムアッセイ２１，レ
ーザーパワーモニターセンサー２２，反射プリズム２
３，データ検出センサー２４，およびトラッキング検出
センサー２５が配置されている。半導体レーザー１８か
ら放出された発散光束状態のレーザー光束は、コリメー
トレンズ２０によって平行光束に変換される。この平行
光束の断面形状は半導体レーザー１８の特性から長円状
であり、光ビームを光ディスク２上に微小に絞り込むに
は都合が悪いため略円形断面に変換する必要がある。こ
のためコリメートレンズ２０から出射された断面長円状
の平行光束を、複合プリズムアッセイ２１に入射させる
ことにより平行光束の断面形状を整形する。

【００１１】複合プリズムアッセイ２１の入射面２１ａ
は入射光軸に対して所定の斜面を形成しており、入射光
を屈折させることにより平行光束の断面形状を長円形状
から略円形形状に整形することが出来る。整形されたレ
ーザー光束は複合プリズムアッセイ２１内を進み第１の
ハーフミラー面２１ｂに入射する。第１のハーフミラー
面２１ｂは光ディスク２から得られた情報を、データ検
出センサー２４，およびトラッキング検出センサー２５
に導くために設定されているが、往路においては半導体
レーザー１８から出射されたレーザーの出力パワーを検
出するためのレーザーパワーモニターセンサー２２への
光束を分離する役目を果たす。

【００１２】レーザーパワーモニターセンサー２２は受
光した光の強度に比例した電流を出力するため、図示せ
ぬレーザーパワーコントロール回路にこの出力を帰還さ
せることにより半導体レーザー１８の出力を安定化させ
ることが出来る。複合プリズムアッセイ２１から出射さ
れた略円形断面形状をもったレーザー光束１３は偏向ミ
ラー２６に照射され、レーザー光束１３の進行方向が変
えられる。この偏向ミラー２６は紙面に垂直な軸を回動
中心とするガルバノモーター２７に取り付いており、レ
ーザー光束１３を紙面に平行な方向に微小角度振ること
が出来るようになっている。

【００１３】また、ガルバノモーター２７には偏向ミラ
ー２６の回転角度を検出する偏向ミラー位置検出センサ
ー２８が配設されている。偏向ミラー２６を反射したレ
ーザー光束１３は、第１のリレーレンズ２９および第２
のリレーレンズ（イメージングレンズ）３０を経て、立
ち上げミラー３１で反射後浮上型光学ユニット６に至
る。この第１のリレーレンズ２９および第２のリレーレ
ンズ３０は、偏向ミラー２６の反射面と浮上型光学ユニ
ット６に配置されている対物レンズ１０の瞳面（主平
面）との関係を共役関係になるようにするもので、リレ
ーレンズ光学系を形成するものである。すなわち光ディ
スク２上の集光ビームが所定のトラックから僅かにずれ
た場合、偏向ミラー２６を僅かに回転させることにより
対物レンズ１０に入射させるレーザー光束１３を傾か
せ、光ディスク２上の焦点を移動させて補正するもので
ある。しかしながら、この方式で焦点の補正を行う時、
偏向ミラー２６と対物レンズ１０の光学的距離が長い場
合は、対物レンズ１０へ入射するレーザー光束１３の移
動量が大きくなり、対物レンズ１０に入射出来なくなる
場合がある。

【００１４】この様な現象を回避するため、第１のリレ
ーレンズ２９および第２のリレーレンズ３０によって、
偏向ミラー２６の反射面と対物レンズ１０の瞳面との関
係を共役関係になるように設定し、偏向ミラー２６が回
動しても対物レンズ１０に入射するレーザー光束１３は
移動せず、正確なトラッキング制御が可能となるように
している。なお、光ディスク２の内周／外周に渡るアク
セス動作は、ボイスコイルモーター４により回動アーム
３を回動させて行い、極微小なトラッキング制御のみ偏
向ミラー２６を回動させて行う。

【００１５】光ディスク２から反射されて戻ってきた復
路のレーザー光束１３は、往路と逆に進み偏向ミラー２
６に反射されて複合プリズムアッセイ２１に入射する。
その後第１のハーフミラー面２１ｂで反射され、第２の
ハーフミラー面２１ｃに向かう。第２のハーフミラー面
２１ｃは、トラッキング検出センサー２５へ向かう透過
光と、データ検出センサー２４へ向かう反射光を生成
し、復路のレーザー光束を分離する。第２のハーフミラ
ー面２１ｃを透過したレーザー光束はトラッキング検出
センサー２５へ照射され、トラッキング誤差信号を出力
する。

【００１６】一方、第２のハーフミラー面２１ｃで反射
されたレーザー光束はウォラストンプリズム３２により
偏光分離され、かつ集光レンズ３３によって収束光に変
換後、反射プリズム２３で反射されてデータ検出センサ
ー２４に照射される。データ検出センサー２４は２つの
受光領域をもっており、ウォラストンプリズム３２によ
り偏光分離された２つの偏光ビームをそれぞれ受光する
ことにより、光ディスク２に記録されているデータ情報
を読取データ信号を出力する。なお、正確には前記トラ
ッキング誤差信号およびデータ信号は図示せぬヘッドア
ンプ回路によって生成され、制御回路または情報処理回
路に送られるものである。

【００１７】次に、図６を参照して前述した偏向ミラー
２６を駆動するガルバノモーター２７の制御用サーボ回
路について説明する。同図において、コントローラ３４
は、回動アーム３を回動させて高速シークさせる時は、
偏向ミラー２６をデフォルト位置（レーザ光束１３を対
物レンズ１０の光軸上に位置させる位置）に維持させる
指令信号を出力し、シーク終了後の微動トラッキング時
には、目標トラックを探して対物レンズ１０からの集光
ビームを正しくオントラックさせるための指令信号を出
力し、オントラック後は前述したトラッキング誤差信号
に基づき集光ビームの位置修正を行う指令信号を出力す
る。

【００１８】位相進み遅れ補正回路３５は、サーボ系の
位相補償を行う回路であり、コントローラ３４からの指
令信号と、偏向ミラー位置検出センサー２８からの偏向
ミラー２６のデフォルト位置からの偏差を示す信号を信
号処理回路３６で処理されたフィードバック信号との偏
差信号の位相報償を行って、その結果をガルバノモータ
ー２７を駆動するパワードライブ回路３７に出力する。
これにより、ガルバノモーター２７は指令信号通りに駆
動され、偏向ミラー２６による微動トラッキングが行わ
れる。

【００１９】ところで、偏向ミラー位置検出センサー２
８としては、２つの反射型フォトインタラプターが使用
され、各々を偏向ミラー２６の回動軸を挟んだ対称な位
置で偏向ミラー２６の裏面に設けた反射面に対向させ、
且つ偏向ミラー２６が前述のデフォルト位置にある時に
反射面と各反射型フォトインタラプターとが等距離に配
置してある。このようにすることにより、各々の反射型
フォトインタラプターのフォトトランジスタの出力の差
は、偏向ミラー２６がデフォルト位置にある時にゼロに
なる。

【００２０】図７に、上記のように構成した２つの反射
型フォトインタラプターによって構成された偏向ミラー
位置検出センサー２８及び信号処理回路３６の詳細な回
路図を示す。

【００２１】第１,第２の反射型フォトインタラプター
２８a,２８bを構成する２つの発光ダイオードは直列接
続されて、図８（イ）に示すパルス発生器３６aからの
パルス信号S１により駆動されるアナログスイッチ３６a
によりパルス信号S１がハイレベルになる毎に点灯され
る。また、第１,第２の反射型フォトインタラプター２
８a,２８bを構成する２つのフォトトランジスタの各エ
ミッタ出力は増幅回路３６cを介して差動増幅回路３６d
に入力され、偏向ミラー２６のデフォルト位置からの回
動位置を示すフィードバック信号を得るようになってい
る。

【００２２】次に、差動増幅回路３６dから出力される
前述のフィードバック信号は、並列の第１,第２のサン
プルホールド回路３６e,３６fに入力されるようになっ
ている。そして、これらの第１,第２のサンプルホール
ド回路３６e,３６fは、図８（イ）（ロ）に示すパルス
発生器３６aからの前述したパルス信号S１及びこのパル
ス信号S１がハイレベルになる直前でローレベルに落ち
るS１とハイレベル期間が等しいパルス信号S２によって
夫々一定期間毎に交互に駆動されるようになっており、
パルス信号S１により２つの発光ダイオードが点灯され
たときには、その点灯毎に第１のサンプルホールド回路
３６eのコンデンサには、偏向ミラー２６のデフォルト
位置からの回動位置を示すフィードバック信号がサンプ
ルホールドされ、２つの発光ダイオードの点灯直前のパ
ルス信号S２により第２のサンプルホールド回路３６fが
駆動されたときは、その駆動毎に２つの発光ダイオード
の消灯時に差動増幅回路３６dから出力される、温度や
経年変化に伴い発生するドリフト（暗電流を含む）電流
を示す信号がそのコンデンサにサンプルホールドされ
る。

【００２３】そして、第１,第２のサンプルホールド回
路３６e,３６fの各ホールド値は、バッファ回路３６gを
介して減算回路３６hに入力されて両者の差が求められ
るため、この減算回路３６hからはフォトトランジスタ
から差動増幅回路までの電子部品の温度変化や経年変化
に伴うドリフトが除去されたフィードバック信号が前述
の位相進み遅れ補正回路３５に帰還され、精度高いサー
ボ制御が実現される。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
温度変化や経時変化に伴い変化するドリフトの影響のな
い光電式の位置検出が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の光磁気ディスク装置の基本構成を示
す図である。

【図２】図１の光磁気ディスク装置の回動アームの先端
部を示す図である。

【図３】浮上光学ユニットを示す断面図である。

【図４】回動アームの構成を示す平面図である。

【図５】図４の回動アームの側面図である。

【図６】制御用サーボ回路を示すブロック図である。

【図７】図６の偏向ミラー位置検出センサー及び信号処
理回路の詳細回路図である。

【図８】パルス信号S１,S２を示す図である。

【符号の説明】

２８ 偏向ミラー位置検出センサー ２８a,２８b 反射型フォトインタラプター ３６a パルス発生器 ３６a,３６b 第１,第２のサンプルホールド回路 ３６h 減算回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光ダイオードの点灯時の光を、駆動さ
   れる検出対象を介して光検出素子で受光することによっ
   て、前記検出対象の駆動位置を検出するようにした光電
   式位置検出回路であって、前記発光ダイオードの点灯時
   の前記光検出素子の出力をサンプルホールドする第１の
   サンプルホールド回路と、前記発光ダイオードの消灯時
   の前記光検出素子の出力をサンプルホールドする第２の
   サンプルホールド回路と、これらの第１及び第２のサン
   プルホールド回路の両出力の差を演算する減算回路とを
   設け、この減算回路の出力を前記検出対象の駆動位置の
   検出値とすることを特徴とする光電式位置検出回路。