JPH03232122A - 位置検出器 - 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】 〔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と二分割受光素子すとの間隔が広くなり、更に、
受光素子す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
に示すものか知られている。同図において受光素子ｂ３
．ｂ４は同し大きさで、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ｂａ、ｂａの
出力差がＯ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−
と該発光手段との距離を相違させ、発光手段からの距離
か相違する受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Ｉは外部磁界を発生させる磁気へ・ノド
部、２はレーザ光の照射とレーザ反射光の検出を行う光
ヘツド部、３は光ヘツド部２におけるフォーカスサーボ
と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。

磁気ヘソＦ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
ハネ１３に固定され、この板ハネ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Ｉ５およびマグネットＩ６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。

磁気へラド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５０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の円形５ｄ
で反射され各受光手段５ｂ、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
レヘ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、両光検出器５，５′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、両光検出器５
，５′のディスクからの垂直方向の距離及び両光検出器
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。

光ヘツド部２において、半導体レーザ２１からのレーザ
光はビームスプリンタ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と対物し・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か、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＝Ｏになると全く反射光が入射でき
なくなって出力Ｐ＝Ｏとなる。したがって曲線■は原点
Ｏを通りある値でピークとなり、その後再び減少してい
（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■のビ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５，５′に対する
磁気ヘット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に供給すれる。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。他方はスインチロ
３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■１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■１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にする。なお、光学系のサーボの引
き込みは上記ランプ電圧■１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。

サラに、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
れには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、磁気へット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番る場合がある。このよ
うな時には、光検出器５，５′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は、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、差に応した出力
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から直接移動手段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のへク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をする等の
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のへク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図と同様に作用し、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５
ａ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２、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７
３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５０との
比較、５ｂ’と５０との比較等でも可能である。また、
傾きの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は、発光手段と受光手段とを
近接して設けることができ、簡単な構成で従来の位置検
出器より小型化できるようになった。

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−
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図のイーイ
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、 ５ ■ 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１Ｏ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。 ｂ’ｔ５ｃ、５ｃ’・・・受光手段、６・・・演算手段
、２・・・移動手段。 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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
   受光手段とを設け、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. （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、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. （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。