JPS6247827A - 光学的記憶デイスクのための機構 - 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
記憶ディスクのため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ニ拘らず、
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０上昇
、この場合と（にト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
関する対立的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く走査ユニッ
トの形で実現されるサーボ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、必然的に動かされる質量を著
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、光学的結像系
のため可動質量を減少することははるかに困難なので、
技術的限界がある。

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（のトラ
ック領域またはこのトラック自体へのラフポジシヨニン
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
微細ポジシヨニングが続（。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２つの過程へポジシヨ
ニング過程を分割することによって、平均して２つの制
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
クは現在なお多く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
る動作で使用する場合、この形式のデータ記憶ディスク
でも非常に早いアクセスタイムが可能でなければならな
い。この問題は現在までとくに半径方向に動かす走査ユ
ニットの質量によってあらかじめ与えられるサーボ機構
の慣性のため、満足に解決されていない。

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サーボ機構の可動部分の質量と
加速度の積を十分に低下することによって著しく短いア
クセスタイムを可能とする前記方式の光学的記憶ディス
クのためのサーボ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： 公知多段サーボ機構の場合現在まで可動質慧を減少して
運動機能をと（に走査ユニットの減速時に最適化するこ
とが研究された。しかし本提□案の解決法による場合こ
の進路から離れる。

それはラフポジシヨニングのために走査ユニットは動か
さないからである。ポジシヨニング過程の間の走査ユニ
ットの半径方向運動は微細ポリショニンダの際にのみ行
われる。この場合加速度は著しく小さい。というのは１
つのトラックから遠く離れたトラックヘジャンプする場
合でも数トラツクの間すなわち１つのトラック領埴内の
非常に短い行路が可能となるからである。

それによってサーボ機構の慣性がほとんど問題でなくな
るとともに、制御する領域が全記憶ディスク領域のそれ
ぞれご（一部にしかならないので、制御系が著しく簡単
化される。これは機械的構造に関しても同様である。と
いうのは走査ユニットは半径方向に制限された大きさだ
け摺動可能でなげればならないけれど、はぼ固定的ユニ
ットとみなしうるからである。そのため走査ユニットを
記憶ディスクの全記憶領域にわたって半径方向摺動可能
としなければならない構造と異なり簡単な構成原理を使
用することができる。しかしこれは微細ポジシヨニング
の際の制御過程の間の現在値およびそれから誘導される
制御変数の決定に関しても同様である。

というのはこの制御系は備えた走査ユニットの数に依存
する幅の狭いトラック領域に関してのみ高精度で機能し
うろことを必要とするからである。

この場合この概念は大きい融通性を含み、すなわち選択
した記憶ディスクモデルに対して・他の境界条件に応じ
てそれぞれ微細ポジシヨニングを決定するトラック領域
の幅を適当数の走査ユニットによって個々の使用に適す
るように決定する可能性が得られる。本発明の他の実施
態様の利点は特許請求の範囲第２〜１０項から明らかで
ある。

実施例： 次に本発明の実施例を図面により説明する。

光学記憶ディスクの光源として偏光を発するレーザダイ
オ−Ｐｌが示される。この光線は図示のようにプリズム
およびコリメータレンズからなる光学系２によって光束
に集束される。平行光束はビームスプリッタ４に達し、
そこから後述の焦点調節光学系３および回転ミラー５を
介して多数の走査ユニット５ｎの１つへ反射される。そ
の際回転ミラー５の角位置により選択する走査ユニット
５ｎが決定される。選択する走査ユニットは平行光束を
記憶ディスク７の表面へ焦点調節する後述の結像光学系
を含む。

読出過程で記憶ディスク７の表面から反射された光線は
選択した走査ユニット６ｎ、回転ミラー５および熱点調
節光学系３を介して再びビームスプリッタ４に達し、今
は伝播方向カ異なるため前記光路から取出される。この
取出された光線は受光系を介して評価され、それから読
出データＤＡＴＡ　またはサーボ機構のための制御信号
としてエラー信号ＥＲＲの形で記憶情報が得られる、 第１図によれば光学的評価系は受光光線を互いに直角の
偏光平面を有する２つの偏光分光線に分割するウラスト
ンまたはロション偏光子８を有する。この場合２つの分
光線は集光レンズ９および円柱レンズ１０を通って検知
器１１上で位置が互いにずれた２つの像点に結像する。

検知器１１は公知法で２つの↓象限光電検知器を含み、
その個々の検知面は適当な方法で互いに組合わされ、読
出データ信号ＤＡＴＡおよびエラー信号ＥＲＲをサーボ
機構のトラック追跡系または焦点調節系のための制御信
号として取出すことができる。

エラー信号ＥＲＲは略示した制御ユニット］２に送られ
、このユニットはさらに３種の制御信号をサーボ機構の
制御変数として発する。この制御変数はラッパ？ジショ
ニング信号ＣＰＳ、さらに微細４？、クショニング信号
ＦＰＳおよび焦点制御信号ＦＯ３である。

ラフポ、ジショニング信号ＣＰＳは回転ミラー５の調節
装置１３に送られる。この調節装置〕３はたとえば回転
マグネツ１４ｆｆとして形成することができ、この装置
にラフポジショニンノ信号ＣＰＳが回転マグネットの一
定の角位置を決定子る静上信号として送られる。調節装
置１３の他の可能な形成はたとえばデイジタルラフポジ
シヨニング信号ＣＰＳまたはアナログ／ディジタル変換
したラフ７＋？・クショニング信号ＣＰＳを介して直接
駆動さ、＋ＬるＡルスモークである。

ａＥ１図に矢印１４で示すように、調節装置］３のこの
ように決定した角位置は回転ミラー５の回転位置を決定
する。それによってこのミラーはビームスプリッタ仝が
受光した光線を選択した走査ユニット、第１図によれば
走査ユニット０１へ反射する。塩１図は走査ユニットが
ｎ個備えられていることを示し、これらは記憶ディスク
７と平行の平面内に回転ミラー５を中心とする円セグメ
ントに規則的ピッチで配置される。

幾何学的に回転ミラー５の軸は記憶ディスク７の回転軸
と平行にこの軸から横方向に一定距離Ａだげ離れている
。回転ミラー５に面する走査ユニット６ｎは半径Ｒの円
セグメントに規則的ピッチで配置されるので、記憶ディ
スク７の上に略示したデータトラック７２を有する全デ
ータバンドを力・ζ−する図示の軌跡線７１が得られる
。

サーボ機構の幾何学的配置を決定する第３０数変は走査
ユニット６ｎの数ｎである。簡単な考察から明らかなよ
うにこの配置によって走査ユニットがｎ個の場合、デー
タパンｒを少なくともデータトラックｓ　／　ｎ本を含
むｎトラック領域に分割すれば（ここにＳは記憶ディス
ク７のデータ領域内のトラックの全数である。）記憶デ
ィスク７上のデータ・センドの全幅がカッ々−される。

サーボ機構のこの配置は走査ユニットＯｎのｌＩｃ１図
に矢印１５で示す最小の半径方向摺動を決定する。個々
の走査ユニットたとえば６１の摺動が記憶ディスク７の
データフ９ンドの全幅より小さいことはｎが適当に大き
い限り明らかである。第１図には簡単に記憶ディスク７
の周縁と一致して見える最外側トラックと最内側トラッ
クの間の幅をＬで表わせば、個々の走査ユニットたとえ
ば６１の半径方向摺動はＬ／ｎに相当する。容易に考え
られるように、トラック選択すなわち選択した走査ユニ
ットの摺動運動のための時間として最大次式（１）　Ｋ
よって決定さ摺動運動の速度経過にはこの場合３角プロ
フイルが前提とされる。

ここにｌｂｌは制御する走査ユニットの加速度または減
速度を表わし、この値はここには簡単に一定とみなすこ
とができる。

第１図に示すように選択した走査ユニットのこの摺動運
動は制御度数としての微細ポジシヨニング信号ＦＰＳに
よって制御され、この制御度数は所定のトラックが公知
法によって見出され、保持されるとただちに制御ループ
内でゼロの値をとる。

第２図にはこのような走査ユニット６ｎの構造が示され
る。走査ユニットは光学系として水平方向に入射した光
線を垂直方向の光線として反射する４５°傾斜した反射
ミラー６１０および平行光線を記憶ディスク７の表面の
データトラック７２に集束する結像光学系６１１を含む
。

ｉＥ２図に簡単に示すようにこの光学系は走査ユニット
の摺動を表わす矢印１５の方向に摺動可能でなければな
らない。とくに比較的摺動が小さいため、これはたとえ
ばムービングコイル装置によって非常に容易に実現する
ことができ、その際質量の大部分を占めるムービングコ
イルマグネット６１２は固定的に配置され、これに対し
て可動のアンカ０１３は直線的に摺動可能の走査ユニッ
ト６ｎと固定的に結合される。

光学的データ記憶装置に常用の走査ヘッドはレーザ光線
の焦点を記憶ディスク７の有効表面に維持するため、垂
直方向すなわち記憶ディスクに対し垂直に摺動可能であ
るのが普通である。

回転ミラー５の回転中心を中心とする円セグメント上に
走査ユニットを前記のように配置する場合、レーザ光線
の記憶ディスク７への焦点調節□をフレーム固定の光学
系により調節し、精密制御する有利な可能性が得られる
。

さらにｇＸ３および４図に詳細に２つの実施例を示す前
記焦点調節光学系３が光路内に備えられる。この焦点調
節光学系は光学系から見て第３図に示す実施例では中間
実像を発生する２つの集光性結像要素３１．３２の配置
、または筆４図に示すように中間虚像を有する発散性結
像要素３５および集光性結像要素３６からなる。

結像要素３２または３６はここでは固定的に配置される
けれど、要素３１または３５は光路の方向に摺動可能で
ある。

この直線運動はたとえば再びムービングコイル系で実現
され、その際ムービングコイルマグネット３３または３
７は固定的に配置され、これに属するアンカ３４または
３８は要素３１゜３５のマウントと固定結合される。こ
のムービングコイル系３３．３４または３７．３８は前
記焦点制御信号ＦＯＳによって制御される。

それゆえ前記焦点調節光学系の可動部分は小さい質量を
有し、光学的には２つのレンズの１つの他のレンズに対
する摺動によって射出光線の発散が変化される。光線発
散のこのような変化によってデータトラック７２に対す
る焦点の垂直のずれが生ずるので、走査ユニット６ｎの
垂直の後調節は実際には不用である。

前記実施例の場合、サーボ機構の光学的および機械的特
性、したがって達成しうる早いアクセスタイムを決定す
る幾何学的配＠にとくに１亦が置かれた。このようなサ
ーボ機構の電子制御に関する限り、そのために公知の原
理をトラック追跡系および熱点調節系のためのエラー信
号の誘導に使用し、それに応じて電子制御も適当な方法
で使用することができる。これはそれゆえ前記には総括
的にのみ記載した。

しかしラフポジショニンダと微細ポ・クショニングの正
確な分離により、そのために使用する機械的または光学
的ユニットに関してもポ、クショニング過程をこれまで
より弾力的に形成する新しい可能性が得られる。ラフポ
ジシヨニングには実際ＶＣ１つの制御過程しか必要とし
ない。

というのは２ジシヨニングのこの時期には選択すべき走
査ユニットがこのユニットに対応するトラック領域に対
して瞬間的にどの位置にあるかはまったく重要性がない
からである、多数の走査ユニットの平行使用によりたと
えば時分割方式ですべての走査ユニットの現在位ノを同
時に決定し、活性化することができる。

光学的記憶ディスクの読出および場合により書込／読出
過程の組織および制御が適当な場合活性化されていない
すべての走査ユニットを所定の出発位置へ導き、それゆ
え各微細ポジシヨニング過程がつねに同じ前提から出発
することが考えられる。しかし走査ユニットの現在位置
を制御ユニット内に中間記憶し、それによって外部から
送った新たに選択すべきデータトラックのアＰレス情報
に関連してラフポジシヨニングとともに微細ポジシヨニ
ングを制御することもできる。これに関連して制御の動
作経過から可能な場合、場合により他の１つの走査ユニ
ットを活性化するトラックの交替前にすでにこの走査ユ
ニットを先に調節し、遅延時間をさらに短縮することも
考えられる。この可能性はここではこの例で前記サーボ
機構の適合能力および余裕能力を示すためにのみ示唆さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光学的記憶ディスクのサーボ機構の原理を示す
斜視図、第２図は走査ユニットの断面図１第３図および
第４図は焦点調節光学系の２つの実施例の断面図である
。 １・・・レーザ光源、３・・・焦点調節光学系、５・・
・回転ミラー、６ｎ・・・走査ユニット、７・・・記憶
ディスク、６１０・・・反射光学要素、６１］・・・結
像系、３３　、３４　；　３７　、３８　；　６１２　
、６１３・・・ムービングコイル系１．：５４，３８・
・・アンカ″Ｖ・ニアｒ’ ＩＧＩ ｌ・・レーザ光源 ５・・・回転ミラー ６ｎ・・走査ユニット ７・記憶ディスク ＦＩＧ　２　　　　　　　　　ＦＩＧ　３ＩＧ　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光源の光線を光学的記憶ディスクの選択した
   情報トラツクへ焦点調節し、トラックエラー信号および
   焦点エラー信号を発生するための検知装置ならびに制御
   ユニットとともに制御ループを形成するラフポジシヨニ
   ングおよび微細ポジシヨニングのための装置を備えてい
   る光学的記憶ディスクのためのサーボ機構において、記
   憶ディスク（７）がそれぞれ多数の情報トラックを含む
   ｎ個の同心トラック領域に分割され、このトラック領域
   のそれぞれに個々に微細ポジシヨニングのため半径方向
   摺動可能の走査ユニット（６ｎ）が配置され、レーザ光
   源（１）と走査ユニットの間のレーザ光線の光路へ光線
   を１つのトラック領域へラフポジシヨニングするため回
   転ミラー（５）が配置され、このミラーが光線を選択し
   たトラック領域に属する走査ユニツトへ反射するため旋
   回可能に形成されていることを特徴とする光学的記憶デ
   ィスクのためのサーボ機構。 ２、回転ミラー（５）へ向う光線が記憶ディスク（７）
   と平行の水平面内を導かれ、回転ミラーの中心点が記憶
   ディスク（７）の回転軸に対し横方向に離れ、回転ミラ
   ーの回転中心点へ向いた走査ユニット（６ｎ）が同様記
   憶ディスクと平行の平面内に配置されている特許請求の
   範囲第１項記載の機構。 ３、走査ユニット（６ｎ）が互いに横方向に規則的距離
   をもつて回転ミラーの回転軸を中心とする円セグメント
   に配置され、その際この円セグメントの半径（Ｒ）が記
   憶ディスク（７）のデータトラック（７２）の最大半径
   より大きい特許請求の範囲第２項記載の機構。 ４、各走査ユニット（６ｎ）が光線を反射するため回転
   ミラー（５）に面する光学要素（６１０）および記憶デ
   ィスク（７）への光学結像系 （６１１）を含む特許請求の範囲第１項から第３項まで
   のいずれか１項に記載の機構。 ５、各走査ユニット（６ｎ）に対して半径方向摺動のた
   め個々に微細ポジシヨニング信号（ＦＯＳ）によつて制
   御される駆動装置が配置され、その大部分の質量がフレ
   ーム固定に配置されている特許請求の範囲第４項記載の
   機構。 ６、各走査ユニット（６ｎ）に対して配置した直線的駆
   動装置が固定的に配置したムービングコイルマグネット
   を有するムービングコイル系（６１２、６１３）として
   形成されている特許請求の範囲第５項記載の機構。 ７、走査ユニット（６ｎ）が自由度１で回転ミラー（５
   ）に対し半径方向のみに摺動可能に配置され、レーザ光
   線の光路に焦点調節光学系（３）が備えられ、この系が
   レーザ光線の発散を変化、したがつてレーザ光線の焦点
   を記憶デイスク（７）に対して移動するため、部分的に
   光路内を平行に摺動しうる光学系 （３１、３２）を有する特許請求の範囲第１項から第６
   項までのいずれか１項に記載の機構。 ８、焦点調節光学系（３）が２つの集光性結像要素（３
   １、３２）からなり、そのうちの１つ（３２または３１
   ）がフレーム固定に、他の１つ（３１または３２）が固
   定要素に対し直線的に摺動可能に配置されている特許請
   求の範囲第７項記載の機構。 ９、焦点調節光学系（３）がフレームに固定配置した集
   光性結像要素（３６）およびこの前の光路にこれに対し
   直線的に摺動可能に配置した発散性結像要素（３５）か
   らなる特許請求の範囲第７項記載の機構。 １０、焦点調節光学系（３）が光学結像系のほかに摺動
   可能に配置した結像要素（３１または３５）を動かすた
   め、フレーム固定に配置したコイルマグネット（３３ま
   たは３７）および摺動可能の結像要素と固定結合したア
   ンカ（３４または３８）を有するムービングコイル装置
   を備えている特許請求の範囲第８項または第９項記載の
   機構。