JPH01165042A - 光学的記録又は読取装置 - 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】 本発明は、データキャリア上のトラックへの光学的アク
セス装置、及びこのアクセス装置を用いた光学的記憶装
置に関するものであり、特にデータキャリアとしてディ
スクが使われている光学的記録及び読取装置に関するも
のである。現在、直径３０傭のディスクに約１０１０デ
ータ・ビットの記録が可能であり、これらの装置はマス
メモリーあるいはデジタルデータ処理装置として用いる
ことができる。これらの装置は、例えば固定長あるいは
可変長の２進語のブロックからなる記録データの所定部
分にランダムアクセスを可能とする。

更に、データ処理装置の計算速度は周辺メモリーとこれ
らの計算装置との間に多くの変化を要求する。従って、
ディスク上における所定トラックの位置がどこであろう
と、予め記録されたデータの読取、あるいはデータの記
録のために可動データキャリアの所定のトラックに最小
限の時間でアクセス１ノ得ることが必要であり、平均ア
クセス時間は１００ミリ秒未満でなければならない。

現在入手し得るトラックへのアクセス装置は、実質的に
は、記録データがビデオシグナルを含むディスクの為の
ものである。このような装置においては、データアクセ
ス時間は数秒であり、所与の目的の為には」−分である
。

先行技術のアクセス装置では、光学的読取及び／あるい
は記録ヘッドの正確な半径方向の位置決めは、ヘッドの
変位、あるいは、多くの場合ディスクの変位を確実に行
なわせる機械的手段によってなされる。読取ヘッド及び
ディスクが互いに正確に位置決めされている場合、デー
タがかりて記録されていたか、あるいは既に記録されて
いる円形あるいはうず巻形のトラックの半径方向の追従
は、ディスクの面に平行な軸の回りを回転するガルヴア
ノメーター・ミラーによって行なわれる。

該ガルヴアノメーター・ミラーはレーザーを用いた少な
くとも一つの光エネルギー源によって生成されたビーム
を反射する。

ヘッドはまた、記録及び／又は読取に用いられるレンズ
の変位であってディスクの面に垂直な方向の変位を調節
をする装置を具備している。

どのような解決方法を採用しても、データ処理で望まれ
る平均アクセス時間に適合させるには可動部の質量が大
ぎすぎる。例えば、ディスクの変位による解決方法では
、ディスクが回＠機構、特に駆動モータに固定されてい
るため、約１　Ｋ’Ｊの質量が動かさなければならない
。

本発明の目的は、司動部の重石が軽く、データスＩ７ アクセス時間が短い光学的記録＆セ跣取装置を提供する
ことにある。

本発明によれば、前記目的７は、平行レーザビームによ
って、可動ディスクに設けられた同心円状トラック又は
渦巻状トラック上にデータを記録し又は当該トラック上
のデータを読取る光学的記録又は読取装置であって、前
記平行レーザビームを発生する、固定されたレーザ発生
器と、前記平行レーザビームをディスクの半径方向に変
位させるように構成された半径方向制御手段及び前記平
行レーザビームを前記トラック上に集束させる焦点合せ
手段の組立体と、前記トラック、ヒのデータの記録又は
読取り中に前記組立体のみを移動させる体以外の部分は
前記記録又は読取中に不動である装置によって達成され
る。

本発明によれば、前記目的は、半径方向制御手はディス
クのトラック上のデータの記録又は読取り中に不動であ
るが故に、組立体以外の部分を動かすことなしに、比較
的軽口化し得る組立体のみを移動さＵてデータアクセス
を行い得る結果、データアクセス時間を短くし得る。

以下、非限定具体例及び添付図面を用いて本発明の詳細
な説明する。

以後、二つあるいはそれ以上の図面に共通の構ヌｑ すための光学的記録Ｅｄｆ読取装置に係るから、こてデ
ィスクを説明する。本具体例の記録及び読取ヘッドはデ
ータを担持するディスクの中心部を通る所定トラックへ
のアクセス通路に沿って動く。

このようなディスクは、予め決められたトラックの所与
の点でデータを記録するために、あるいは該トラック上
の任意の点に記録されたデータの読第１のレーザ発生器
及び第２のレーザ発生器とからなる固定部分と、拡大手
段に関して可動の組立体とを含む。組立体としてのヘッ
ドは、永久磁石の磁場の中を動く電磁コイルに固定され
ると共にディスクの面に対して垂直な方向の変位の制御
が行なわれる、顕微鏡で使用されるのと同型の対物レン
ズと、ディスクの半径方向の変位の制御が行なわれるガ
ルバノメーターミラーとからなる。既に知られている通
り、第１のレーザ発生器及び第２のレーザ発生器は、例
えばヘリウムネオンガスレーザ源からなる。レーザは、
非常に小さい断面積を持つ偏光平行レーザビームを供給
する。レーザビームは、対物レンズの入射瞳が光軸上の
どの位置にあろうと、その入射瞳全体をおおう程度に発
生器及び第２のレーザ発生器と可動の記録及び読取ヘッ
ドとの間に配置する。

これらの配置は第１図及び第２図に図示される。

第１図は、本発明に基づく装置の一興体例のレーザビー
ムの光路の説明図である。

第２のレーザ発生器（第１図及び第２図には図示せず）
によって発生された偏光しかつ平行な読取レーザビーム
ｆ、は、二つの集束レンズＬ１゜１−２を有する拡大手
段１によってレーザビームの幅が拡大される。このビー
ムの幅を拡大する横倍率は、拡大手段１から照射される
同じく平行なレーザビームが顕微鏡に使用されるのと同
型の対物レンズＯｂの入射瞳を覆うように選択される。

ミラーＭは、拡大手段１と対物レンズｏｂとの間におい
て光軸Δ、Δ′上に配置され、光軸Δに沿って進むレー
ザビームを光軸Δ′に沿った方向に反射させる。対物レ
ンズｏｂはデータを担持するディスク５上の点３に読取
レーザビームを集束させる。ディスク５は矢印６の方向
に回転する。対物レンズＯｂとミラーＭとは可動の組立
体を構成する記録及び読取用のヘッド２に固定されてい
る。

°ヘッド２の並進運動は、任意の周知の移動手段例えば
、滑車に駆動されるテープ（一般に曲線プロッタに使用
されるようなもの）、もしくはボールねじとナツト（あ
る種の記録・読取器と新調フロッピーディスクシステム
に使用されるようなもの）、もしくはリニアモータを介
して行なわれ得る。もちろんヘッド２の移動手段はこれ
らに限定び第２のレーザ発生器をヘッド２から分離する
ものであり、ヘッド２の重量を約２００ｇに軽減するこ
とができ、このうち１００ｇは対物レンズｏｂの位置を
光軸Δ′力方向制御する装置に対応し、３０９はガルバ
ノメーターミラーＭとその駆動装五とに対応し、対物レ
ンズｏｂの重量はごく僅かである。ヘッド２の重量を軽
減すれば平均アクセス時間を軽減し得る。

拡大手段１は、この場合慣用の記録・読取器の場合と同
様に予め変調されている読取レーザビームに対して使用
される。ディスク５上の読取レーザビームのスポットと
記録レーザビームのスボツトを識別するために、記録レ
ーザビームｆｅは読取レーザビームｆＬに対してほんの
僅かながら傾斜している。

拡大手段１に入射するレーザビームの幅の拡大率Ｙは、
拡大手段１の入力部としてのレンズＬ１に入射するレー
ザビームｆｅ、ｆ、の幅りに対する拡大手段１の出力部
としてのレンズ２から射出されるレーザビームｆｅ、ｆ
、の幅ｈ′の比、すなわちｈ’　／ｈで表わされる。そ
の値は、１よりはるかに大ぎい。この場合、レンズＬ１
に入射するレーザビームｆｃ及びｆ、の交差角Ｕに対す
るレンズＬ２から射出されるレーザビームｆｅ及びｆ、
の交差角Ｕ′に対する比、すなわちｕ’／Ｕは１未満で
ある。従ってレンズＬ２から射出されるレーザビームｆ
ｅ及びｆ、は拡大手段１の光軸Δとほぼ平行となり、ヘ
ッド２が光軸Δ上を移動する時に、この移動に伴ってレ
ーザビームｆｅ。

ｆ、のディスク５に対する照射スポットの位置が互いに
大きく離れるのを阻止し得る。

こうして、ヘッド２が光軸Δにそったいずれの位置にあ
ろうとも、読取レーザビームｆＬばかりでなく記録レー
ザビームｆｅも対物レンズｏｂの焦点で集束する。また
、ディスク５のトラック上で反射した読取レーザビーム
ｆ、と記録レーザビームｆｅとが拡大手段１のレンズＬ
１から戻される際、読取レーザビームｒ、と記録レーザ
ビームｆｅとの交差台Ｕのために夫々のレーザビームの
識別が確実に行なわれる。

第２図は、本発明の具体例の動作説明図である。

ディスク５の面は平面ＸＯＹと実質的に平行である。対
物レンズｏｂのディスク５の面に関して垂直な方向の位
置制御は軸ＯＺと平行な方向に行われる。２個のレンズ
Ｌ１とＬ２を含む拡大手段の光軸Δは、軸ＯＸに平行で
ある。ミラーＭはＸＯＹ平面に対して約π／４ラジアン
の傾斜を有する。

限定しない例として、好ましい値は以下の通りである。

即ちレンズし１とＬ２の焦点距離はｆ１＝８ｓ、　ｆ２
　＝　１００ｍであり、対物レンズｏｂの焦点距離はｆ
。＝８．２５ｍ１開口数はＮ、＾、−０，４５５、直径
はｄ　ｏ　−７，５１ｓである。

第３図は、本発明装置の一具体例である。対物レンズｏ
ｂとミラーＭとを含む組立体としてのヘッドは円２で示
される。拡大手段は符号１で示され、光軸Δを有するレ
ンズ１−１とｌ−２とを含む。

ディスク５は記録及び／又は読取トラフ゛り７，１′を
含む。

記録用平行レーザビームの光路は下記の構成によって形
成される。即ら、平行レーザビーム８０を発生する第１
のレーザ発生器としての偏光レーザ８と、ビーム８０を
軸Δ“に沿って反射する第１のミラーｍ１と、音響信号
を光学的に信号に変換する音響光学的ビーム変調器１２
と、軸Δ″上に配向され、互いに両面が平行な半波長板
１３と、ビーム８０を複屈折分離器１７の方向に反射さ
せる第２のミラーｍ２とである。

こうしてビーム８０は拡大手段１によってビームの幅が
拡大され、ディスク５上で反射して拡大手段１に戻され
た優に複屈折分離器１７に戻され、次いで音響−光学的
反射器１８で反射してビーム１００となり光電型の受光
セル１０に達する。両面が互いに平行な４分の１の波長
板１５はレンズＬ１と１２との間の光路に設置される。

読取用平行レーザビームの光路は次の構成によって構成
される。即ち、平行レーザビーム９０を発生する第２の
レーザ発生器としての偏光レーザ９と、ビーム９０を音
響−光学的反射器１８に向かって反射させるミラーｍ３
と、さらにビーム９０を複屈折分離器１７に向かって反
射させる音響−光学的反制器１８とである。こうしてビ
ーム９０は拡大手段１によってビームの幅が拡大され、
ディスク５上で反射して拡大手段１に戻された後に複屈
折分離器１７によって偏向され、ビーム１１０に沿って
受光セル１１に伝えられる。

受光セル１１は４象限型、例えばＲＣＡ　ＰＩＩＣ３０
８４３であり、二つの機能を果たす。すなわち、読取セ
ル１１の４象限に区画された検出部のうち、所定方向に
沿って互いに対向する２つの象限の検出値を減算によっ
て比較することによって、読取レーザビーム１１０の前
記所定方向に沿った変位量を検出でき、また、各象限の
４つの検出値を加算することによって高周波の読取レー
ザビームの強さを検出できる。この過程は下記の二つの
フランス国特許出願第７５．２９７０５号（出願日１９
７５年９月２９日、公告番号第２，４３５，９５３号）
及び第７４．０１２８３号（出願日１９７４年１月１５
日、公告番号第２，２７１，５９０号）に記載されてい
る。

受光セル１０は記録レーザビームによって情報がディス
ク５上に確実に記録されたか否かを確認するため、及び
ディスク５上で被記録ゾーンを迅速に設定するため、更
に記録する過程の記録レーザビームの強さを監視するた
めに用いることができる。受光セル１０は２象限型、例
えばＳＩＥＭＥＮＳ型Ｑｐｘ４８でありうる。

ビーム変調器１２は、例えば第６図に示す型でありうる
。ビーム変調器１２は記録レーザビーム８０用の無焦点
システムを形成する二つの集束レンズＬ３．Ｌ４を含む
。記録レーザビーム８０は、モリブデン酸鉛製の音響光
学材料体からなる棒状体１４に第１のレンズｔ、、３よ
って集束される。この棒状体１４の端部に電極１４１に
接続されたリチウムネオベイトペレット１４０が一体的
に設けられている。

周波数２８Ｈ２の電気パルスから構成される信号が電極
に与えられ、光波と干渉するバルク波が棒状体１４の物
質中に生成される。こうして、棒状体１４から射出され
る際には記録レーザビーム８０は励起周波数でバルク波
によって変調されている。この変調過程は慣用の記録・
読取器に於いて周知であり、詳述を要さない。

第３図のミラーｍ　　”第３は多層のガラス製ミラーで
ある。音響−光学反射器１８は電気的、に励起される電
圧素子によってレーザビームを揺動させるものであり、
屈折媒体内における光波と超音波との音響−光学的相互
作用に基づ（原理を応用したちのである。この音響−光
学反射器１８の働きによって、ディスク５のトラック上
に集束されるビーム９０のスポットのディスク５の半径
方向の振動的な位置が制御され、当該スポットが正しく
トラツタ上の位置するようにドラッギングが実行される
。拡大手段１と同様に音響−光学反射器１８は同動のヘ
ッド２とは別個に装置本体に固定することができる。

次に、第４図及び第５図によってレーザビームの光路に
ついて詳細に説明する。第４図は、例えばＰ方向に直線
偏光した平行レーザビーム８０を生じる偏光レーザ８を
示す。この図にはミラーｍ１及び第２、並びにビーム変
調器１２は示されていない。ビーム８０は半波長板１３
に達する。この半波長板１３の光軸は参照記号０ＸＹＺ
の直交座標の軸ＯＺに平行な一点鎖線１３０によって表
わされている。

ビーム８０の偏光方向もまたこの方向に平行であるから
、ビーム８０は変化しないで半波長板１３を通過する。

ビーム８０は次に複屈折分離器１７に達する。この複屈
折分離器１７は、例えばウォラストン（Ｗｏｌｌａｓｔ
ｏｎ）または、ロション（Ｉｌｏｃｈｏｎ）であり得る
。この複屈折分離器１７の光軸は軸Ｏ７に平行であり、
ＯＺ力方向直線偏光されたレーザビームを変化なく通過
させるように空間に配置されている。

複屈折分離器１７を通過したレーザビームは次に第３図
の拡大手段１内に配設された４分の１波長板１５に達す
る。この４分の１波長板１５の光軸は点線１５０によっ
て表わされており、軸ＯＺとの交差角は４５°である。

ＯＺ力方向直線偏光しているレーザビーム８０は、例え
ば左まわりの方向の円偏光の形でこの平行な４分の１波
長板から射出され、次にヘッド２の諸構成要素に送られ
、ディスク５によって反射される。この反射レーザビー
ムは次に右まわりの方向の円偏光の状態で４分の１波長
板１５の方に戻る。

この結果、ビーム８０は４分の１波長板１５を通過後に
水平に、すなわち軸ＯＸに平行な方向１〕′　に直線偏
光した状態で複屈折分離器１７の方に戻る。

複屈折分離器１７は次に分離器として作用し、ＯＸに平
行な方向への偏光はＸＯＹ平面内で受光セル１０の方に
送られる。第３図のシステムが正確に機能するために、
読取レーザビーム（第４図に示されていない）は、同様
に直線偏光されて、はぼビーム１００の方向に平行に複
屈折分離器１１の面Ａに達しなければならず、直線偏光
方向もまた軸ＯＸに平行でなければならない。従ってこ
の読取レーザビームは複屈折分離器１７によって偏光さ
れ、記録レーザビームｆｅの方向にほぼ平行な方向に沿
って面Ｂを通過する。しかしながら、これら二本のレー
ザビームは互いに分離に必要な角Ｕ（第１図）をなす。

第５図に示されるように、両面が互いに平行な半波長板
１３の光軸１３０が方向Ｏ７に対して角度αだけ回転さ
れると、平行なビーム８ｏの直線偏光方向に配向する偏
光ベクトルｐもまた半波長板１３の光軸１３Ｇに対して
角度αをなす。従って、半波長板１３から射出されたビ
ーム８０はＯ２となす角が２αとなるように偏光方向が
変化する。新たな偏光方向は偏光ベクトルｐ′で表わさ
れ、偏光ベクトルｐ′は（二つの軸ＯＺ及びＯＸに照影
することによって）夫々振幅■及びｈの二つのベクトル
に分解し得る。方向ｐ′に偏光された光軸は複屈折分離
器１７を通過すると二つの光線に分解され、−方の光線
は振幅Ｖ′で垂直に偏光されており、他方は振幅ｈ′で
水平に偏光されている。成分Ｖ′のみが第３図及び第４
図の４分の１波長板１５に送られる。この過程を経る結
果、ビーム８０の強さを変更し得る。なぜならば、αの
値に従ってＶ′〈ｐ′となるからである。

ビームの強さの制御を行なうために、ヘッド２のディス
ク１５の半径方向の位置と半波長板１３の角度αとの間
の機械的接続が調整手段１６によってなされる。即ち、
調整手段１６は、ヘッド２の位置の変化によってビーム
８０の光路長が変化するためディスク５のトラック上に
集束するビーム８ｏの強さが変わるのを阻止するため、
ヘッド２の位置に応じて半波長板１３を回転させてビー
ム８ｏの強さを制御するように構成されている。半波長
板１３の角度αの回転は、ヘッド２に接続されたベルト
によって、または軸Δ方向の並進運動用モータに接続さ
れた補助的なモータによって簡単に実現され得る。

半波長板は偏光子によって置き換えられてもよい。しか
し、この場合は装着ロスを生じ、且つ効率を低下させる
という欠点を有する。ヘッド２の位置に関する信号をビ
ーム変調器１２の制御に直接に作用させることによって
電気的に作用することもまた可能である。

これまでに特に言及したものの他に、他の形の複屈折と
分離器が用いられてもよい。良く知られている如く、光
線の入射条件並びに常光の及び異常光の偏光状態は複屈
折分離器の台形に対応する。

音響−光学反射器１８は読取レーザビーム（このビーム
の半径方向の平均位置は第１図及び第２図のミラニＭに
よって確実に位置ぎめされる）に振幅的０．１μｓの半
径方向の振動を与える。励起周波数は７８にＨｚである
。

本発明の装置は、またディスクにあらかじめ記録された
データを読取るためのみに用いられる光学システムにも
応用される。興味ある応用の例としては第７図−÷→−
に図示される光学的読取装置がある。この場合、第３図
の光学的記録及び読取装置を用いて複製されてデータが
記録されたディスクが多くの利用者に配布され、かつ利
用者が有する光学的読取装置によってディスクからデー
タが読み取られる。この目的のためには、データ記録機
能に属する構成要素を除去するだけでよい。

なお、第７図においては、データ読取ｔｉｌｌ！に属す
る構成要素も若干変更しである。例えばａ　Ｗ−光学反
射器１８は拡大手段１と複屈折分離器１１の間に配設し
得る。この場合、ビーム９０及びビーム１１０は共に変
調され、第３図の場合と同様に複屈折分離器１７はこれ
ら２つのビームを分離する。

本発明は上記の諸具体例、特に第３図及び第７図傘参考
嘲に対して用いられた配置に限定されない。例えば、ア
クセス時間はデータ処理を目的とする構造体における程
には問題にならないけれども、ビデオディスクに接続さ
れた可動データキャリアのトラックへの光学的なアクセ
ス装置として用いることは可能である。

また第３図及び第７図か舎→嘲に関して記述されたよう
にディスクに対する読取レーザビームの反射によってで
はなく、ディスクに対する読取レーザビームの通過によ
る読取りを考えることも可能である。この時は、読取用
及び記録用の二つのビームは拡大手段によって拡大され
た後に読取・記録ヘッドに送られ、次にディスクの下方
に置かれた光電検出器によって読取られる。本発明の装
置は、データキャリアの性質または形式によって限定さ
れない。参考例として、このキャリアが長さ方向にトラ
ックを有する光学的に読取り可能なテープの形状のもの
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による可動ヘッド部のトラックへのア
クセスの説明図、第２図は、第１図の装置の動作の説明
図、第３図は本発明の装置の動作の説明図、第４図及び
第５図は、本発明の装置に使用されている光学システム
の特別作動モードの説明図、第６図は、本発明の装置の
好ましい具体１・・・・・・拡大手段、２・・・・・・
ヘッド、５・・・・・・ディスク、８．９・・・・・・
レーザ、１０・・・・・・受光セル、１１・・・・・・
受光セル、１２・・・・・・ビーム変調器、１３・・・
・・・半波長板、１５・・・・・・４分の１波長板、１
７・・・・・・複屈折分離器。 ８臥　　　トムソンーセエス１フ 防人ｆＰＮ士用　口　義　雄

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）平行レーザビームによって、可動ディスクに設け
   られた同心円状トラック又は渦巻状トラック上にデータ
   を記録し又は当該トラック上のデータを読取る光学的記
   録又は読取装置であつて、前記平行レーザビームを発生
   する、固定されたレーザ発生器と、前記平行レーザビー
   ムをディスクの半径方向に変位させるように構成された
   半径方向制御手段及び前記平行レーザビームを前記トラ
   ック上に集束させる焦点合せ手段の組立体と、前記トラ
   ック上のデータの記録又は読取り中に前記組立体のみを
   移動させる移動手段とを備えており、前記組立体は前記
   レーザ発生器に対して相対的に前記半径方向に沿って直
   線的に可動であり、前記組立体以外の部分は前記記録又
   は読取中に不動である装置。
2. （２）前記半径方向制御手段が回転ミラーからなる特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。（３）前記焦点合せ手
   段が対物レンズからなる特許請求の範囲１項又は第２項
   に記載の装置。