JPH0454294B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、回転する光デイスクの半径方向に
光学ヘツドを直線移動させて光デイスク上の目標
位置へのアクセスを行うことにより、光デイスク
に対して情報の記録あるいは検索再生を行う光デ
イスク装置に関する。

（従来の技術） 光デイスクは、レーザ光を用いた高密度情報記
録媒体であり、これを用いた光デイスク装置はこ
れまでにない大容量の情報メモリとして最近大き
な注目を集めており、たとえば大容量画像フアイ
ル装置への応用が考えられている。

しかして、画像フアイル装置として用いた場
合、光デイスク上に多数の画像情報をスパイラル
トラツク状のピツト列として記録し、またその記
録した各情報を必要に応じて検索再生するもので
あるから、それらを迅速かつ安定に行うために
は、光学ヘツドの光デイスクの目標位置への正確
な高速ランダムアクセスが必要となる。

特に、記録した情報の検索再生時にそれが重要
となる。しかるに、従来考えられた光デイスク装
置においては、光学ヘツドのアクセス機構上およ
び光学ヘツドの構造上の問題などが原因で、必ず
しも初期の目的を達成し得なかつた。

すなわち、高速アクセスを実現するためには、
リニアモータの使用が不可欠である。このリニア
モータはＦを力、ａを加速度、Ｂをリニアモータ
磁気回路の磁束密度、１を磁気回路内のコイルの
有効長とすると、「Ｆ＝ma＝B1i…(1)」の関係が
ある。

したがつて、リニアモータの構造、使用材質
（磁石、ヨーク等）、コイルの長さ等が決まると、
このリニアモータの力「Ｆ」は決り、大きさの制
限、使用できる電流容量、電流応答等から、ある
値以下に制限される。

このように、限られた力「Ｆ」でより高速のア
クセスを実現させるためには、上記式(1)より、リ
ニアモータの可動部の質量ｍをできるだけ小さく
することにより、より大きな加速度ａが得られ、
リニアモータを速く動かすことができる。

このため、リニアモータ可動部の質量ｍが、よ
り小さいことが、高速アクセス実現には不可欠で
ある。

このリニアモータの可動部の質量ｍは光デイス
ク装置では主に光学ヘツドの重さによつて決ま
る。

次に、上記光デイスク装置では、近年、読取り
あるいは記録の光源として、半導体レーザが開発
されている。

この半導体レーザは、20mW程度の光出力のも
のでも、大きさは、５mm角程度であり、重さも約
１ｇである。したがつて、光デイスク装置の光学
ヘツドとして必要な機能、フオーカツシング手
段、トラツキング手段、レーザビームの焦点位置
ずれ検出手段、トラツク位置ずれ検出手段、およ
び半導体レーザ光源を一体化した、安定でコンパ
クトな約100ｇ程度の光学ヘツドが実現できた。

上記したように、リニアモータの可動部に半導
体レーザを用いた小型軽量、すなわち質量ｍの小
さい光学ヘツドを搭載することにより、リニアモ
ータの限られた力Ｆにおいて、大きな加速度ａが
得られ、高速アクセスが可能となる。

しかし、式(1)により、リニアモータの加速度ａ
は、駆動電流ｉに比例する。したがつて、一定電
流を流しても、等加速度運動をしてしまい、リニ
アモータの可動部の正しい制御を行うことができ
ない。

このため、リニアモータ、すなわち光学ヘツド
を目的位置に高速に正しく位置決めするためには
位置検出器の他に、リニアモータの可動部分の移
動速度を検出して、基準の速度信号にしたがつ
て、高速で正確な速度制御が行われるものが要望
されていた。

この結果、光学ヘツドの光デイスク上の目的位
置への高速で正確なアクセスができ、情報の記録
あるいは再生が迅速に行えるものが要望されてい
た。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したように、光学ヘツドの光デイスク上の
目的位置への高速で正確なアクセスができ、情報
の記録あるいは再生が迅速に行えるものが要望さ
れているもので、光学ヘツドの光デイスク上の目
的位置への高速で正確なアクセスができ、情報の
記録あるいは再生が迅速に行える光デイスク装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明の光デイスク装置は、情報が記録され
るトラツクを有した光デイスクの半径方向に移動
可能な可動部を有するリニアモータ、このリニア
モータの可動部に取付けられ、レーザビーム光を
発生する半導体レーザ発振器、この半導体レーザ
発振器からのレーザビーム光を上記光デイスク上
に集束させるフオーカツシング手段、上記光デイ
スク上からのレーザビーム光を受けて、上記光デ
イスクに照射されるレーザビーム光の焦点ずれ信
号および上記トラツクに対する位置ずれ信号を得
る検出手段とを一体的に具備した光学ヘツド、こ
の光学ヘツドにより上記光デイスクに照射される
レーザビーム光の照射位置を検出する位置検出手
段、この位置検出手段で検出された照射位置に対
応する位置パルスを発生する位置パルス発生手
段、この位置パルス発生手段からの位置パルスを
計数する計数手段、この計数手段による計数値に
基き、あらかじめ指定される目標位置と上記検出
された照射位置との差を検出する位置差検出手
段、この位置差検出手段で検出された上記目標位
置と上記照射位置との差に応じて上記リニアモー
タの基準速度信号を発生する手段、上記検出され
た照射位置におけるリニアモータの現在速度信号
を発生する手段、上記基準速度信号と現在速度信
号との差を求めることにより、上記リニアモータ
の可動部を上記基準速度信号に対応する速度で移
動させて、上記光デイスクに照射されるレーザビ
ーム光の照射位置を上記指定される目標位置に移
動させる駆動手段、および上記光学ヘツドに一体
的に具備され、上記駆動手段によつて指定される
目標位置まで移動されるレーザビーム光を上記検
出手段により得られた位置ずれ信号に応じて上記
光デイスクのトラツク上に位置制御させるトラツ
キング制御手段から構成されている。

この発明の光デイスク装置は、可動部を有する
搬送手段、この搬送手段に取付けられ、レーザビ
ーム光を発生する光学ヘツド、この光学ヘツドに
より上記光デイスクに照射されるレーザビーム光
の照射位置を検出する位置検出手段、この位置検
出手段で検出された照射位置と、あらかじめ指定
された目標位置との差を検出する位置差検出手
段、この位置差検出手段で検出された上記目標位
置と上記照射位置との差に応じて上記搬送手段の
基準速度信号を発生する手段、上記検出された照
射位置における搬送手段の現在の速度を示す現在
速度信号を発生する手段、上記基準速度信号と現
在速度信号との差を求めることにより、上記搬送
手段の可動部を上記基準速度信号に対応する速度
で移動させて、上記光デイスクに照射されるレー
ザビーム光の照射位置を上記指定される目標位置
に移動させる移動手段、およびこの移動手段によ
り移動される光学ヘツドに対してトラツキング制
御およびフオーカツシング制御を施す手段から構
成されている。

（作 用） この発明は、リニアモータで光学ヘツドの目標
位置への高速で、確実なアクセスを実現するため
に、目標位置から距離が離れているときには、光
学ヘツドを最大加速して移動のための加速を行
い、目標位置へ近付くにしたがつて、減速してい
き、目標位置では、光学ヘツドの移動速度が零に
なつていれば、目標位置への位置決めが正確に行
えるものである。

このような目標位置への速く、確実な位置決め
を行わせるための目標速度カーブは存在し、この
目標速度カーブに沿つて光学ヘツドの移動を行わ
せることができれば、上記のように、速く、確実
な目標位置への位置決めができる。

このために、光学ヘツドの移動速度に対応する
リニアモータの移動速度を検出する手段を設け、
この検出された移動速度と目標速度カーブとを比
較し、誤差が零になるように制御することによ
り、光学ヘツドが結果的に、目標速度カーブに添
つて移動し、高速で確実な位置決めが行えるよう
にしたものである。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。

第１図および第２図において、１は光デイス
ク、２はこの光デイスク１を回転駆動するモー
タ、３は記録再生用の光学ヘツドである。この光
学ヘツド３は、可動部４と固定部５とで構成され
る直流リニアモータ６の可動部４に固定されてお
り、これによりリニアモータ６で光デイスク１の
半径方向に直線移動される。７は上記可動部４に
固定された光学スケール、８はこの光学スケール
７の位置を検出する検出器であり、これらはいわ
ゆる重ね格子形検出方式によつて可動部４（つま
り光学ヘツド３）の位置を検出するようになつて
いる。９はリニアモータ６の位置決めサーボ回路
であり、図示しない主制御部から供給される目標
位置信号と検出器８の出力信号とに応じてリニア
モータ６を高速で駆動し、その可動部４（つまり
光学ヘツド３）の正確な位置決めを行う。

上記位置決めサーボ回路９を詳細に説明する
と、検出器８の出力信号は位置信号処理回路１０
に供給され、ここで所定の信号処理を行うことに
より位置パルスａ、位置決めを行うための位置信
号ｂを微分した速度信号ｃをそれぞれ得る。この
位置パルスａはアツプダウンカウンタ１１に供給
され、これによりカウンタ１１は可動部４の現在
位置を表わす現在位置信号を減算回路１２へ出力
する。しかして、目標位置信号が供給されると、
それを受けた減算回路１２は所定の減算処理を行
うことにより、現在位置信号と目標位置信号との
差を関数発生回路１３へ出力する。この関数発生
回路１３は、たとえばROMとＤ／Ａコンバータ
などとで構成されており、減算回路１２からの差
信号に応じた速度カーブ信号を発生する。この速
度カーブ信号は、位置信号処理回路１０から得ら
れた速度信号ｃとともに差動増幅器１４に供給さ
れ、これにより、差動増幅器１４は両信号の差に
応じた信号を出力する。この差動増幅器１４の出
力は、このときａ側に閉成しているアナログスイ
ツチ１５を介して駆動回路１６に供給され、これ
により駆動回路１６はリニアモータ６を駆動し
て、関数発生回路１３の速度カーブに応じた速度
制御を行い、リニアモータ６の可動部４（つまり
光学ヘツド３）を目標位置に到達せしめる。この
可動部４が目標位置に到達すると、目標位置信号
と現在位置信号とを比較している比較器１７が一
致信号を出力し、その信号でアナログスイツチ１
５をｂ側に切換える。すると、位置信号処理回路
１０からの位置信号ｂと関数発生回路１３からの
速度カーブ信号との差信号を出力する差動増幅器
１８の出力が駆動回路１６に接続されて位置サー
ボループとなり、可動部４の位置決め（目標位置
への電気的ロツク）が行われる。このような直流
リニアモータ６の位置決めで、たとえば直径30cm
程度の光デイスクに対して0.1秒程度のアクセス
は容易に実現できる。

一方、リニアモータ６の可動部４に固定された
光学ヘツド３は、第２図にその詳細を示すよう
に、情報の記録または再生を行うためのレーザビ
ーム光を発生する半導体レーザ発振器２１、コリ
メーテイングレンズ２２、偏光ビームスプリツタ
２３、光デイスク１上のスパイラル状トラツクに
正確にビーム光を位置決めするトラツキング機構
としてのガルバノミラー２４、1/4波長板２５、
ビーム光を光デイスク１上に集束させるフオーカ
ツシング機構としての対物レンズ２６、およびこ
の対物レンズ２６を駆動するボイスコイル２７、
シリンドリカルレンズ２８、凸レンズ２９、およ
び光デイスク１上からの反射光を受けて光電変換
を行う光検出器３０を一体的に具備してなる。す
なわち、レーザ発振器２１からのビーム光はレン
ズ２２で平行光化され、ビームスプリツタ２３を
通つてガルバノミラー２４で光デイスク１側へ反
射され、1/4波長板２５を介して対物レンズ２６
で集束され、スポツト状のビーム光として光デイ
スク１上のトラツクに位置決め照射される。この
光照射による光デイスク１からの反射光は、対物
レンズ２６および1/4波長板２５を通つてガルバ
ノミラー２４で反射され、さらにビームスプリツ
タ２３で反射されてレンズ２８，２９を通り、光
検出器３０の受光面に結像され、光電変換される
ものである。

しかして、光デイスク１上におけるビーム光の
焦点ずれ検出およびその検出信号によるフオーカ
ツシング制御は、たとえばシリンドリカルレンズ
２８と凸レンズ２９との組合わせによる非点収差
光学系を用い、かつ光検出器３０の出力をフオー
カツシングサーボ回路３１で上記焦点ずれ信号に
応じて前記ボイスコイル２７を制御し、対物レン
ズ２６を駆動することにより、正確な焦点ずれ検
出とそれに基く焦点合せが行える。なお、このよ
うなフオーカツシング手段は、たとえば特開昭50
−104539号公報により既に周知であり、また本発
明はこの手段を要旨とするものではないので以上
の説明を省略する。また、上述したフオーカツシ
ング手段は一例として上げたものであり、よつて
他の方式によるものであつてもよい。

また、ビーム光の光デイスク１上のトラツクに
対する半径方向の位置ずれ検出およびその検出信
号によるトラツキング制御は、たとえば光検出器
３０を２分割受光器として用い、この光検出器３
０の出力をトラツキングサーボ回路３２に入力し
て位置ずれ信号を取出し、このトラツキングサー
ボ回路３２で位置ずれ信号に応じて前記ガルバノ
ミラー２４の駆動コイル２４Ｍを駆動し、ガルバ
ノミラー２４を回動させることにより、正確な位
置ずれ検出とそれに基くトラツク追跡（トラツキ
ング）が行える。なお、このようなトラツキング
手段は既に周知であり、また本発明はこの手段を
要旨とするものではないので、これ以上の説明は
省略する。

また、上述したトラツキング手段は一例として
上げたもので、よつて他の方式によるものであつ
てもよい。

このように光デイスク装置を構成することによ
つて、リニアモータ６で光学ヘツド３を決められ
た目標位置まで移動させることにより、リニアモ
ータ６による光学ヘツド３の目標位置への高速位
置決めを行い、光学ヘツド３内に設けたガルバノ
ミラー２４でトラツク追跡（トラツキング）を行
うようにしたので、光学ヘツド３の目標位置への
高速ランダムアクセスを行うことができ、しかも
正確なトラツク追跡が行える。したがつて、光デ
イスク１に対する情報の記憶あるいは検索再生が
迅速に行える。また、記録あるいは再生に必要な
光源（半導体レーザ発振器２１）、フオーカツシ
ング機構（対物レンズ２６、ボイスコイル２７）、
トラツキング機構（ガルバノミラー２４）、およ
びそれらに必要な検出機構（レンズ２８，２９、
光検出器３０）を一体化して具備する光学ヘツド
３をリニアモータ６の可動部に取付けたので、光
学系を簡略化でき、しかも光路を最短距離にで
き、さらに光路の位置ずれを防止できるなどの効
果が得られ、よつて高い安定性が得られる。

なお、参考までに説明すれば、たとえばA4サ
イズの文書画像情報を８本／mmでサンプリングす
るものとすると、約４メガビツトとなるが、これ
を１次元の帯域圧縮を行うと約500キロビツト程
度となり、この画像情報量は光デイスクのトラツ
ク上で数トラツクにすぎない。したがつて、前述
したようにリニアモータによる高速位置決めとト
ラツキング機構によるトラツク追跡とにより、容
易に記録あるいは再生が行えるものである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、光学ヘツドの光デイスク
上の目的位置への高速で正確なアクセスができ、
情報の記録あるいは再生が迅速に行える光デイス
ク装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示
す構成図である。 １…光デイスク、３…光学ヘツド、４…可動
部、５…固定部、６…リニアモータ、７…光学ス
ケール、８…位置検出器、９…位置決めサーボ回
路、２１…半導体レーザ発振器、２４…ガルバノ
ミラー、２６…対物レンズ、２７…ボイスコイ
ル、３０…光検出器、３１…フオーカツシングサ
ーボ回路、３２…トラツキングサーボ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 情報が記録されるトラツクを有した光デイス
   クの半径方向に移動可能な可動部を有するリニア
   モータと、 このリニアモータの可動部に取付けられ、レー
   ザビーム光を発生する半導体レーザ発振器と、こ
   の半導体レーザ発振器からのレーザビーム光を上
   記光デイスク上に集束させるフオーカツシング手
   段と、上記光デイスク上からレーザビーム光を受
   けて、上記光デイスクに照射されるレーザビーム
   光の焦点ずれ信号および上記トラツクに対する位
   置ずれ信号を得る検出手段とを一体的に具備した
   光学ヘツドと、 この光学ヘツドにより上記光デイスクに照射さ
   れるレーザビーム光の照射位置を検出する位置検
   出手段と、 この位置検出手段で検出された照射位置に対応
   する位置パルスを発生する位置パルス発生手段
   と、 この位置パルス発生手段からの位置パルスを計
   数する計数手段と、 この計数手段による計数値に基き、あらかじめ
   指定される目標位置と上記検出された照射位置と
   の差を検出する位置差検出手段と、 この位置差検出手段で検出された上記目標位置
   と上記照射位置との差に応じて上記リニアモータ
   の基準速度信号を発生する手段と、 上記検出された照射位置におけるリニアモータ
   の現在速度信号を発生する手段と、 上記基準速度信号と現在速度信号との差を求め
   ることにより、上記リニアモータの可動部を上記
   基準速度信号に対応する速度で移動させて、上記
   光デイスクに照射されるレーザビーム光の照射位
   置を上記指定される目標位置に移動させる駆動手
   段と、 上記光学ヘツドに一体的に具備され、上記駆動
   手段によつて指定される目標位置まで移動される
   レーザビーム光を上記検出手段により得られた位
   置ずれ信号に応じて上記光デイスクのトラツク上
   に位置制御させるトラツキング制御手段と、 を具備したことを特徴とする光デイスク装置。 ２ 可動部を有する搬送手段と、 この搬送手段に取付けられ、レーザビーム光を
   発生する光学ヘツドと、 この光学ヘツドにより上記光デイスクに照射さ
   れるレーザビーム光の照射位置を検出する位置検
   出手段と、 この位置検出手段で検出された照射位置と、あ
   らかじめ指定された目標位置との差を検出する位
   置差検出手段と、 この位置差検出手段で検出された上記目標位置
   と上記照射位置との差に応じて上記搬送手段の基
   準速度信号を発生する手段と、 上記検出された照射位置における搬送手段の現
   在の速度を示す現在速度信号を発生する手段と、 上記基準速度信号と現在速度信号との差を求め
   ることにより、上記搬送手段の可動部を上記基準
   速度信号に対応する速度で移動させて、上記光デ
   イスクに照射されるレーザビーム光の照射位置を
   上記指定される目標位置に移動させる移動手段
   と、 この移動手段により移動される光学ヘツドに対
   してトラツキング制御およびフオーカツシング制
   御を施す手段と、 を具備したことを特徴とする光デイスク装置。