JPS6247826A - 光学的データ記憶装置のサーボ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念による光学的
データ記憶装置のサーボ機構に関する。

従来の技術： 磁気記憶ディスクまたは光学的記憶ディスクに抱らず記
憶ディスクにはそれぞれのサーボ機構の特性がつねに重
要な役割を演する。技術的進歩に、より記憶容量の上昇
、この場合とくにドラック密度の上昇が可能になったけ
れど、同時にそれぞれの記憶ディスクの性能を上昇する
ため平均アクセスタイムを短縮するあらゆる努力が払わ
れた。

それゆえ早いアクセスタイムおよび高いトラック密度に
関する対立する要求を充足する研究が欠かされなかった
。通常記憶ディスクに対しほぼ半径方向に動（走査ユニ
ットの形で実現されるサーぎ系には可動質量が伴われる
。とくに磁気記憶ディスクの場合技術の進歩によって、
とくに磁気ヘッドの場合も、必然的に動がされる質量を
著しく減少し、それによって一層迅速なサーボ系を得る
ことができた。光学的記憶ディスクの場合質量減少は光
学的結像系のためはるかに困難である。

比較的高いアクセス速度すなわちトラック交替の際のサ
ーボ機構の迅速な半径方向運動は公知のように多段に形
成したサーボ機構によってさらに容易に達成される。こ
の場合磁気書込／読出ヘッドまたは光学的走査器であれ
、まず選択するデータトラックのできるだけ近くのトラ
ック領域またはこのトラック自体へのラフポノショニン
グが行われる。次に走査ユニットを選択したトラック上
へ調節し、かつ（または）このトラック位置へ保持する
微細ポジショニングが続く。第１期の高い並進速度およ
び第２期の精密な微調節を有する２９の過程へボジショ
ニング過程を分割することによって、平均して２９の制
御系を使用して与えられた境界条件のもとに最適なアク
セスタイムが得られる。

光学的データ記憶ディスクは現在なお多べは文書記録目
的のみに使用されるので、多量のデータの連続的書込ま
たは読出の場合平均アクセスタイムは重要な役割を演じ
ない。しかし光学的データ記憶ディスクが磁気記憶ディ
スクと競合する場合、すなわち光学的データ記憶ディス
クを頻繁にトラック交替する動作のために使用する場合
、この形式の記憶ディスクの場合も非常に早いアクセス
タイムが得られなげればならない。

これに関連してヨーロッパ特許公開筒０１１４０８２号
公報からＩＪ　ニアポジショナとして形成された、すな
わち１組のガイドロッドに走査ユニットを摺動可能に配
置した光学的データ記憶装置のためのサーボ機構が公知
である。ガイドロツＰに記憶ディスクスピンｒルの駆動
装置も同時に固定される。走査光線を発生し、反射され
たレーザ光線を評価するための光学系が定置的に配置さ
れる場合、この系もガイ１０ツドに固定される。

公知装置によれば互いに結合されていないモジュールの
空間的整列が重視されるけれど、さらにすべての光学的
およびオプトエレクトロ二ツク素子が１体になったいわ
ゆる集積走査器から離れる方向に進んでいる。しかし可
動走査ユニットの質量は依然として非常に大きい。

もう１つの解決原理はトラック選択の際走査ヘッドの絶
対的道程を制限することである。この方向の研究例はＩ
ＢＭ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ＤｉｓｃｌｏｓｕｓｅＢｕ
ｌｌｅｔｉｎ　Ｖｏ１５．　Ａ２．　Ｊｕｌ、　１９７
２．４９４〜４９５ヘー・ノから公知である。これによ
れば１つだけの結像レンズの代りに多数の互いに隣接配
置したレンズが１つの走査ユニット内に集約される。

それによってもちろん直接隣接していないそれぞれ１群
のデータトラックが選択可能になる。、種々に反射した
レーザ光線によってそれぞれのレンズを介してデータト
ランクが１つだけこの群から選択される。その間にある
データトラックはそれゆえ走査ユニットの機械的半径方
向運動によって選択しなければならない。

この公知法の欠点はと（に光路内の大きい反射面を含む
光学的結像要素が多重に存在することである。それゆえ
スぜンドル調節およびトラック追跡のためつねに大ぎい
質量を機械的に動かさなければならない。この特性が可
能なトラック密度を制限することは明らかである。

発明が解決しようとする問題点： それゆえ本発明の目的は第１にサーボ機構の可動部分の
質量を高い並進速度が可能になるように減少し、第２に
微細調節範囲でトラック選択または追跡をできるだけ小
さい質量の運動によって実現することによって短いアク
セスタイムを可能にする、前記方式の光学的データ記憶
装置のためのサーメ機構を得ることである。

問題点を解決するための手段： この目的は本発明により特許請求の範囲第１項の特徴部
に記載の特徴を有する前記方式のサーボ機構によって解
決される。

作用： この手段によって回転、ｆ？ノショナの方式による光学
的データ記憶装置のサーボ機構が得られ、その光路は必
然的に動（部材の質量をできるだけ減少するためのすべ
ての前提を充足する。フレームに固定配置した光学系内
に直線偏光した光線の光束発生に役立ち、または反射さ
れたレーザ光線を光路から取出すすべての光学装置つ一
集積される。この光学系にも付加される検知装置により
この取出した反射レーザ光線が評価され、すなわち検知
装置はトラック選択および垂直焦点調節の後調節のため
テフデータ信号またはエラー補正信号を発する。この光
学系と可動走査ユニットの間の光路に配置した反射ミラ
ーは走査ユニットと結合せず、それゆえその質量に加わ
らない。

フレームに固定支持した反射ミラーはトランク位置の微
細ボノショニングのため光路に対し垂直の軸を中心に所
定の角度範囲で回転可能に配置される。それによって焦
点調節の後調節のための結像系の垂直精密案内および２
段す−ゼ系の微細ポ・ノショニングがラフポジショニン
グと機械的に独立するので、レーザ光線をラフポノショ
ニングする回転ポジショナのためとくに簡単な質量を減
少した解決手段が得られる。

それゆえ走査ユニット自体は光学要素の旋回運動のため
必然的に存在する駆動系のほかに光線を横にずらすだめ
の反射装置およびこの光線を記憶ディスクの表面に集束
するための光学結像系を含む。この結像系は半径方向可
動部材に垂直方向に弾性的に結合される。それによって
記憶ディスクの垂直の溝のため生ずるピント誤差を補償
するための制御された焦点後調節が走査へツ１の半径方
向運動と無関係になる。

本発明の実施態様は特許請求の範囲第２〜８項に記載さ
れる。

実施例： 次に本発明の実施例を図面により説明する。

第１図には１でフレーム固定のユニットが示され、この
ユニットは直線偏光した平行レーザ光線を発生するため
の、または反射されたレーザ光線を取出して評価するた
めの全光学系を含む。この光学系は常用法で形成される
ので、ここには単に略示するに留める。この系はレーザ
光源２を含み、これから発する発散性のまだだ円形に歪
んだレーザ光線は平行化され、２９のプリズムを介して
円形断面のレーザ光線３に変換される。このレーザ光線
は偏光ビームスプリッタ４に入り、このスプリッタは入
射する直線偏光光束の偏光方向に対してほぼ透明であり
、レーザ光線３を反射ミラー５の方向に射出する。

反射されたレーザ光線は逆の伝播方向で偏光ビームスプ
リッタ生へ入射し、スプリッタはこの反射レーザ光線を
逆の伝播方向のため一部横方向に反射する。取出された
反射レーザ光線は偏光器６へ当り、この偏光器は受光光
線を互いに垂直の伝播方向を有する２９の直線偏光分光
線に分割する。横に取出した分光線７は略示した集光レ
ンズ９を介して第１光電検知器１０へ集束し、偏光器６
を通過した分光線８はもう１つの集光レンズ１１および
円柱レンズ１２を通っても５１つの検知器１３へ結像す
る。２９の光電検知器１０または１３は象限検知器とし
て形成することができ、ラフデータ信号またはトラック
エラーもしくは焦点エラー信号となる電気信号を得るた
めの変換器として役立つ。これは前記光学系が前記のよ
うに光学的データ記憶器に常用の方法で形成できるので
、ここには詳細な説明は必要がない。

前述のように偏光ビームスプリッタ４から水平平面に射
出するレーザ光束３は反射ミラー５によって垂直方向へ
回転される。この垂直方向は第１図に略示した走査ヘッ
ド１５の旋回軸１４と同一である。他の２９の反射ミラ
ー１６または１７により走査ヘッド１５へ入射したレー
ザ光線は軸平行に横方向にずらされ、走査ヘッド１５に
属する結像系１８に導かれる。この結像系はほぼ集光レ
ンズからなり、このレンズによりレーザ光線は記憶ディ
スク１９の表面へ焦点調節される。

走査ヘッド１５がその旋回軸１４を中心にして矢印で示
すように横方向に振れると、集束したレーザ光線３の記
憶ディスク１９上の軌跡２０は略示したデータトラック
２１に対しほぼ半径方向に走る。走査ヘッドの記憶ディ
スク１９に対するこの配置は第２図に示される。ここに
は回転軸２２を有する記憶ディスク１９が示される。記
憶ディスク１９にデータトラック２１によって蔽われた
同心範囲が最外側データトラック２１０または最内側デ
ータトラック２１１によって示される。第２図には最外
側データトラック２１０と点Ａで、最内側データトラン
ク２１１と点Ｂで交わる放射線が示される。回転ポ・ノ
ショナの旋回範囲Ｓは集束したレーザ光線３の軌跡２０
が少なくともトラック点Ａ、Ｂの間の範囲を経過するよ
うに十分大きくなげればならない。

第２図には走査へツｒ１５の旋回軸１４が略示され、こ
の軸は記憶ディスク１９の回転軸２２に対し横に離れて
トラック点Ａ、Ｂの間の中心垂線上にある。旋回軸１４
と２９のトラック点Ａ、Ｂを有する放射線の距離は集束
したレーザ光線３の軌跡２ｏが２９のトラック点Ａ、Ｂ
の間の放射線にできるだけ等しく、この線と正しく２回
交わるように、十分に選択される。この場合データトラ
ック２１の走査接線の領域は正確に平行ではないけれど
、その際発生する光電検知器１０または１３で確認しう
る像の回転はなお無視可能であり、いずれにせよ反射さ
れたレーザ光線３の偏光回転の原因とならない。

第１図によればさらに光学系１と走査ヘッドの間の、レ
ーザ光線凸の光路に配置した反射ミラー５は旋回軸１４
に対し垂直の軸２３を中心に回転可能に配置されている
。この反射ミラーの旋回範囲は△αで示される。反射ミ
ラー５のこのように小さい旋回によって記憶ディスク１
９に集束したレーザ光線３の軌跡点を焦点軌跡２０内で
半径方向に無限小の道程長さ△Ｓだげ後調節することが
できる。それによって走査ヘッド５０半径方向の旋回運
動によって逸れたレーザ光線３の微細ポノショニングの
簡単な可能性が得られる。それゆえ走査ヘラ１−１５の
旋回運動はもっばら集束したレーザ光線３のラフポジシ
ョニ／グに役立つ。

第３および４図は走査ヘッド１５の機械的構造を詳細に
示す断面図および平面図である。フレーム固定のユニッ
トとして互いに上下に配置した２９の軸受台２４．２５
を備え、これらはゼールベアリング２６．２７を介して
旋回体２８を両側で水平回転可能に支持する。この旋回
体２８は支持位置の範囲が中空体として形成され、かつ
フォーク状に形成した横に突出するコイルアーム２９を
有し、その端部の間に回転ポジショナを駆動するコイル
３０が配置される。

フイノ′３０に対する対向部材としてマグネットブロッ
ク３１が備えられる。第４図の平面図からと（に明らか
なように、このマグネットブロック３１は水平面内で円
セグメント形に形成した互いに同心の２９の清秋空所３
２を有し、この空所は中間ウェブ３３の両側に配置され
る。

コイルアーム２９によって支持されるコイル３０は空所
３２を自由に摺動しうるように、この中間ウェブ３３を
十分離れて巻く。各空所３２のコイルに隣接して相当す
る形の永久磁石３４または３５が配置される。側方のヨ
ーク３６はフレーム固定マグネットブロック３１の磁気
回路を完成する。回転ポ・ジショナを駆動するためコイ
ルが励起される。そのために必要なたとえば可撓導線を
介する電流供給は常用構造なのでここには簡単のため図
示されない。

光線の案内を示すため第４図には光学系１およびそれか
ら発する光線３が示される。レーザ光線３は上の軸受台
２５を貫通して走査ヘッド１５に送られる。軸受台はそ
のためまずレーザ光線入口として水平孔３７を有する。

さらに上の軸受台２５は旋回軸１４と同心に貫通孔を有
し、かつ上部に拡大した袋孔３８を備え、この孔の中に
通常位置で水平に入射するレーザ光線３に対し４５°傾
斜した反射ミラー５が配置される。

したがってレーザ光線３は軸受台２５の中心孔および旋
回体２８の同心の孔を垂直に通って下向きに反射される
。旋回体２８の中空室へ筒形ミラー支持器３９が挿入さ
れ、その両端は走査ヘッド１５の４５°傾斜した互いに
平行の反射ミラー１６．１７を支持する。したがってレ
ーザ光線３は旋回体の中心を導かれ、旋回軸１４に対し
横にずれて射出孔４０からミラー支持器３９を垂直方向
に去る。

この射出孔４０と同心にその下方にここには集光レンズ
で示される光学結像系１８が配置される。このレンズ系
は対物レンズ支持器４１　’ｔこ支持され、この支持器
は筒形ミラー支持器を十分離れて包囲するフレーム４２
を有する。焦点後調節のため光学結像系１８は垂直方向
に少し摺動可能でなければならない。そのため対物レン
ズ支持器４１のフレーム４２はミラー支持器３９の上下
に配置した１組の板ばね４３　、４４を介して旋回体２
８に弾性的に固定される。

光学結像系１８の垂直運動のための駆動系の詳細は第３
および４図には示されていない。しかし駆動装置として
はとくに垂直運動が微小なためたとえば対物レンズ支持
器４１のフレーム４２に支持したマグネット系が使用さ
れる。この方法でミラー支持器３９から射出するレーザ
光線３はつねに垂直に後調節した結像系１８によす記憶
ディスク１９０１つのデータトラック２１に焦点調節さ
れる。

前記実施例によって明らかなように、提案の構造によっ
てラフポジショニング、微細ポジショニングまたは後焦
点調節のための制御過程における機械的過程をほぼ除去
し、とくにその際大きい質量を伴う光線案内に必要なす
べての部材をフレーム固定に配置することができる。そ
れによって可動部材の質量慣性モーメントを著しく低下
する軽量構造が達成されるので、前記サーボ機構により
著しく早いアクセスタイム、ならびにトラック選択、ト
ラック追跡制御および焦点後調節の際の改善された制御
が可能になる。

光学的特性から見て前記光線案内は走査ヘッドの回転運
動と無関係に忠実に結像し、すなわち反射されたレーザ
光線に含まれる選択したデータトラック２１の接線の像
は光電検知器ｌＯまたは１３へ小さい残留エラーまで固
定位置に現れるので、反射されたレーザ光線をラフデー
タ信号またはトラックもしくは焦点エラー信号へ変換す
る際エラー補正のため特殊な手段をとる必要がない。反
射されたレーザ光線の偏光方向の不変性はサーボ機構の
この配置により、使用する反射ミラー５，１６および１
７を誘電性に被覆したいレンズとして形成する場合に達
成される。これはと（に前記サーボ機構の使用と関連し
て、データ情報が反射されたレーザ光線の偏光方向の回
転に含まれている磁気−光学記憶器の場合に重要である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転ポジショナを有する光学的データ記憶器の
光路を３次元的に示す図、第２図は記憶ディスクに対す
る回転ポジショナの配置を幾何学的に示す図、第３図は
回転ポ・ノショナの垂直断面、第４図はその平面図であ
る。 ｌ・・・光学系、３・・・光線、５・・・反射ミラー、
１牛・・旋回軸、１５・・・走査ヘッド、１６．１７・
・・光線案内装置、１８・・・結像系、１９・・・記憶
ディスク、２０・・・軌跡、２１・・・隣接トラック、
２１０．２１１・・・データトラック、２３・・・平行
軸、２４．２５・・・軸受台、２８・・・旋回体、２９
・・・コイルアーム、３０・・・ムダネットコイル、３
１・・・マグネットブロック、３２・・・円形空所、３
４゜３５・・永久磁石、３７・・・孔、３９・・・ミラ
ー支持ＩＧ　　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平行の偏光レーザ光線の発生または反射された光線
   取出のための光学系ならびに反射された光線の評価装置
   およびトラック選択のため記憶ディスクに対し半径方向
   可動に配置した走査ヘッドを有し、その記憶ディスク表
   面への有効垂直距離が焦点調節の後調節のため可変であ
   る光学的データ記憶装置のサーボ機構において、光学系
   （１）がフレーム固定に配置され、かつ走査ヘッド（１
   ５）とは機械的に完全に結合せず、回転ポジシヨナとし
   て形成した走査ヘッド（１５）が垂直方向制御可能に配
   置した光学結像系（１８）および光線（３）の案内装置
   （１６、１７）を有し、フレーム固定の光学系（１）と
   可動走査ヘッド（１５）の間のレーザ光線（３）の光路
   に回転可能に支持した反射ミラー（５）を、反射した光
   線がほぼ走査ヘッド（１５）の旋回軸（１４）へ入射し
   、光線案内装置（１６、１７）によつて導かれるように
   、走査ヘツド（１５）と結合せずに配置してあることを
   特徴とする光学的データ記憶装置のサーボ機構。 ２、記憶ディスク（１９）の回転軸（２２）と平行する
   走査ヘッド（１５）の旋回軸（１４）が記憶ディスクの
   最外側データトラック（２１０）または最内側データト
   ラック（２１１）と１つの放射線との２つの交点（Ａま
   たはＢ）の間の中心点の垂直線上にあり、その際走査ヘ
   ッドの旋回軸とこの放射線との距離を、焦点調節したレ
   ーザ光線（３）の円形軌跡（２０）が放射線に近接して
   これと２回交わるように、選択している特許請求の範囲
   第１項記載の機構。 ３、走査ヘッド（１５）が旋回体（２８）によつて垂直
   方向の両側でフレーム固定の上下軸受台（２５または２
   ４）に支持され、上側軸受台（２５）が光線（３）を通
   過させるため旋回軸（１４）と同心の貫通孔（３８）を
   有し、旋回体が回転軸に対しほぼ垂直に横に突出するコ
   イルアーム（２９）を有し、このアームへ旋回制御のた
   め接線方向の回転力がおよぼされ、このコイルアームの
   反対側に筒形に形成したミラー支持器（３９）を有し、
   この支持器が外側端部または回転中心に配置したそれぞ
   れ１つの反射ミラー（１７または１６）を支持し、この
   ミラーによりレーザ光線が旋回軸と平行に、しかし横に
   ずれて光学結像系（１８）へ向けられる特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の機構。 ４、光学結像系（１８）が旋回体（２８）に垂直方向制
   御可能に固定され、したがつてレーザ光線（３）の垂直
   の焦点調節の微細制御がトラック選択のための走査ヘッ
   ド（１５）の半径方向運動と無関係である特許請求の範
   囲第３項記載の機構。 ５、旋回体（２８）のコイルアーム（２９）に対してフ
   レーム固定のマグネットブロック（３１）が配置され、
   このブロックが旋回軸（１４）に対し同心の２つの円セ
   グメント形空所（３２）にそれぞれ１つの相当する形の
   永久磁石（３４、３５）を有し、コイルアーム（２９）
   にマグネットコイル（３０）が固定され、コイルの脚が
   この空所へ弛く入り、旋回体を旋回するため制御電流が
   送られる特許請求の範囲第３項または第４項記載の機構
   。 ６、フレーム固定の光学系（１）と走査ヘッド（１５）
   の間の光路に備えた反射ミラー（５）が旋回軸（１４）
   と１線に、上側軸受台（２５）の水平の孔（３７）内に
   走査ヘッド（１５）と結合せずに配置されている特許請
   求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載の
   機構。 ７、焦点調節したレーザ光線（３）をトラック位置に微
   細ポジシヨニングするためまたは隣接トラック（２１）
   へ迅速にジャンプするため、所定の角範囲（Δα）を回
   転可能に配置した反射ミラー（５）がミラー支持器（３
   ９）の軸と平行の軸（２３）を中心に回転可能に支持さ
   れている特許請求の範囲第６項記載の機構。 ８、磁気−光学的記憶装置に使用するため、反射ミラー
   （５、１６、１７）が誘電性に被覆したレフレクタとし
   て形成され、これらのミラーがレーザ光線のあらかじめ
   与えられた偏光方向に光路内で影響を与えない特許請求
   の範囲第３項から第７項までのいずれか１項に記載の機
   構。