JPH07193677A

JPH07193677A - 光ヘッドユニット

Info

Publication number: JPH07193677A
Application number: JP33317793A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Futagawa; 敏信二川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】光学系装置を利用した入出力装置の光ヘッド
ユニットを提供する。【構成】マルチヘッド１２と、少なくとも一個のミラ
ー１４と、板状対物レンズ１６と、シート１８と、シー
ト１８を駆動する駆動装置２０と、から成り、マルチヘ
ッド１２がシート１８の幅方向に沿って配置されている
複数のレーザーダイオードアレイ２４によって構成さ
れ、ミラー１４がマルチヘッド１２又はシート１８から
の光情報をそれぞれシート１８面又はマルチヘッド１２
へ対して垂直に屈折する角度に位置付けてあり、板状対
物レンズ１６がシート１８の上方に配置されミラーから
の光を収束し又はシートからの反射光を拡大する作用を
しており、シート１８がその表面へ光情報を搭載可能と
成っている光ヘッドユニット１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学系装置に関し、より
詳細には光学系装置を利用した入出力装置に関し、特に
光ヘッドユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで光学系装置を利用した入出力装
置として種々のものが産業界において広く使用されてい
る。例えば、図１３は光学系を印刷装置に応用したいわ
ゆるレーザプリンタ１の基本構成の例を示している。こ
の図において、レーザ光源２から発進されたレーザビー
ムは、正確に回転制御されたミラーモータ３によって所
定の回転軸線上にて回転される例えば１０面体の回転ミ
ラー４によって反射される。回転ミラー４によって反射
されたレーザ光は、次いで、該レーザ光を平行線化した
り、回転ミラーによる円弧走査光を感光体上の直線に焦
点を結ばせる作用を有しているｆ−Θ レンズ５を介し
て反射ミラー６上へ照射される。最後に該ミラー６によ
って屈折されたレーザ光は感光ドラム７上へ照射され、
該ドラム７上へ巻かれて移動しているフィルム等のシー
ト面を感光するものである。ここでレーザ光源として、
Ｈｅ−Ｃｄ、Ａｒ、Ｈｅ−Ｎｅ等のガスレーザを使用す
る方式や半導体レーザ（ＬＤ）を使用する方式等はよく
知られている。更には、発光ダイオード（ＬＥＤ）を高
密度に配列したＬＥＤアレーを使用する方式も知られて
いる。尚、符号８はｆーΘ レンズ５を通ったレーザ光
を検出板９にて検出するためのハーフミラーである。

【０００３】更には、例えばコンパクトデイスクに使用
されている図１４に示すようなフォーカスサーボ機構等
も知られている。即ち、上下動を例えば±０．５ｍｍ以
内に押さえられている回転するデイスク面の変動量を位
置センサ等によって検出し、この検出量に応じてピック
アップと対物レンズとの距離を一定に保持するためにフ
ォーカス誤差信号を検出し、更に位置補償ドライブアン
プによりピックアップを調節しているものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような公知の光学
系では、レーザ光を常に同一方向へ正確に反射して受光
板面即ち反射ミラー６面へ確実に送る必要があるため特
に回転ミラー４は常に所定の回転軸上に正しく整合した
状態において回転しなければならない。しかしながら、
反射ミラー６は一般には厚く（例えば約１０ｍｍ）かつ
重く、寸法が大きく（内接円直径約６０ｍｍ）、また、
回転速度が大（例えば２０００〜１１０００ｒｐｍ）で
ある。このため回転ミラー４は、容易に振動またはブレ
即ち面倒れを発生する。そのためこれまでの装置の寿命
は一般には約３年程度と、非常に短かった。更に、これ
までは光学系においては、回転ミラー４によって反射さ
れたレーザ光は該レーザ光を平行線化したり、回転ミラ
ーによる円弧走査光を感光体上の直線に焦点を結ばせる
ためにｆ−Θ レンズ５を通す必要があった。しかしな
がら、このようなｆ−Θ レンズの仕様は、使用する光
源の種類、回転ミラーの回転速度、回転ミラーの面数や
寸法等によって変動するものであり、一般には設計料を
含む製作費用が非常に高いものであった。また、これま
では光学系装置は、上述のように、回転ミラーやミラー
モータやｆ−Θ レンズ等を内蔵するために、全体の装
置がかなり大型化しており、大部分が据付け専用機であ
り、持運び可能な機器には殆ど用いられることはなかっ
た。更にまた、これまでの光学系装置においては、情報
を入力するシート面又は情報が入力されているカード面
等が移動する構成になっていることが多いので、情報の
入力又は出力の速度が制限されていた。

【０００５】更に、これまで知られているコンパクトデ
イスク等においては、該コンパクトデイスク自体が常に
運動しているため、その面が上下方向に振動しており、
この振動を補償するため複雑かつ高価な位置センサ及び
フォーカスサーボ機構が必要となっていた。そしてこの
ことが情報量を制限し更にはアクセスタイムを制限して
いた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光ヘッドユニットにおいては寿命の短い回
転ミラーの使用を不要とし、高価なｆ−Θ レンズの使
用を不要とし、更にこのような大型の部材の使用を無く
すことにより、装置全体の寸法を小型化し、持ち運び可
能な機器への応用を可能とした。また、入出力作業を、
テープを静止した状態にて行うようにし、書き込み情報
量を増大し更にその作業速度の上昇を図った。

【０００７】

【作用】本発明の光ヘッドユニットは、光素子から発光
された光情報を少なくとも一個のミラーによって、静止
した状態のシート面上に垂直に屈折することにより、当
該シート上への情報の書き込みが可能であり、また、あ
らかじめ情報がインプットされているシート面へ光を照
射しその反射光を少なくとも一個のミラー及びこのミラ
ーによって屈折された光を光素子によって受光すること
により当該シート上の情報を迅速確実に読み取る。

【０００８】

【実施例】図１は本件発明にかかる光ヘッドユニット１
０の説明図である。図において、符号１２はマルチヘッ
ドとしての光源、符号１４はミラー好ましくはハーフミ
ラー、符号１６は板状対物レンズ、符号１８はシート、
符号２０は該シートを移動するためのシート駆動装置、
符号２２は光源１２から発進した光が進む進路を示すも
のである。

【０００９】本発明の光ヘッドユニット１０は、入出力
装置として使用することが出来るものであるが、以下に
おいては説明を容易にするため、入力装置として使用す
る場合について述べる。勿論、図において、予かじめ情
報を書き込んだシート１８へ光を照射しその反射光を進
路２２と逆の進路を経ることによりその情報を読み取っ
たり、又は該シートの下面に光源を置き同様に進路２２
と逆の進路を経ることによりその情報を読み取ることに
より、容易に出力装置として使用することが出来ること
は当業者にとって容易に理解されるところである。

【００１０】マルチヘッドとしての光源１２は、一本の
直径が例えば約１０ミクロン程度の光ファイバーチュー
ブを複数個隣接して概ねシート１８の幅に相当する長さ
に一列に配置し一端にダイオードを結合したレーザーダ
イオードアレイ２４から構成することが好ましい。これ
によってアレイ２４の重量を軽減しかつヘッド数の増大
を図ることが出来るからである。勿論、同様のアレイ２
４を複数段上下に重ねて配置するようにすれば、一度に
数行づつまたは１ページ分の同時書き込みまたは読み取
りを行うことも可能である。このようなアレイ２４を構
成している光ファイバーチューブの他端は、フィルム、
光テープ、光カード等を含むシート２２の面に概ね平行
に光線を発進出来るように配置している。

【００１１】このアレイ２４は図２に示すような手段に
よってシート１８の移動方向に対して直交する矢印２６
方向に往復振動運動するようになっている。即ち、光フ
ァイバの束から成るアレイ２４を形成保持しているサポ
ート３０の両端は、図示していないフレームへ、同様に
図示していない軸受好ましくは摩擦の少ないエア軸受等
によって支持されている。またこのサポート３０には該
レーザーダイオードアレイ２４と同期して振動運動する
よう起動部材３２、３２が設けてある。これらの起動部
材３２、３２の外側端もサポート３０と同様にフレーム
へ好ましくはエア軸受によって支持されている。一方、
該起動部材３２の内側端には永久磁石３４、３６が取付
けてある。またこれらの永久磁石３４、３６の間にはフ
レームに固定された状態にて電磁石３８が配置されてい
る。こうして固定の電磁石３８と一対の永久磁石３４、
３６とがアレイ２４を矢印２６方向に振動運動するため
の駆動手段を構成している。

【００１２】即ち、図２において、２つの永久磁石３
４、３６の対向する面側の磁極が共に例えばＮ極（又は
Ｓ極）となるように配置する。次に電磁石３８へ対して
電流を通す。このとき、例えば、磁石３４に対向する電
磁石の端部にＳ極（又はＮ極）が発生するように電流を
通したとする。すると、磁石３４が電磁石３８側に引寄
せされる。このため該磁石３４が取付けてある起動部材
３２と該起動部材３２に一体的に固定されているサポー
ト３０及びアレイ２４が同方向に移動する。磁石３４と
電磁石３８とが接触する直前に、電磁石３８のスイッチ
４０を切替え、電流の向きをかえると、電磁石３８の磁
極が反転する。このため電流を切替えた瞬間に、今度は
磁石３４が電磁石３８から反発して離れ、磁石３６が電
磁石３８側に寄って来る。このため今度はアレイ２４は
反対方向に移動を開始する。このような動作を順次繰り
返すことにより、アレイ２４は非常に迅速に矢印２６で
示すように左右に往復振動運動を繰り返す。こうして、
アレイ２４から発進する光りは、永久磁石３４、３６と
電磁石３８との間の相対運動によって規制される距離例
えば数ミクロンの距離を高速度で振動運動するのであ
る。このため、該アレイ２４から発進される互いに隣接
する光の間隔を、光ファイバチューブの直径が例えば１
０ミクロンであったとしても、該アレイ２４の往復振動
運動速度によって、例えば３ミクロン程度又はそれ以下
にすることも可能である。

【００１３】こうしてアレイ２４から例えば数ミクロン
の幅にて放出された光は、次いで、ミラー１４に至る。
このミラーは、アレイ２４から発進された所定の情報と
しての光をシート１８面側へ屈折する作用を有してい
る。このためこのミラー１４はシート面に対して好まし
くは４５度の角度をもって配置されている。しかしなが
らミラー１４とアレイ２４との位置関係が、該ミラー１
４がシート面に対して垂直方向にアレイ２４からの光を
反射するような位置関係にあるならば、当該ミラー１４
をシート面に対して４５度の角度に固定しておく必要は
ない。要は、ミラー１４によって反射されるアレイ２４
からの光が、好ましくは板状対物レンズ１６を介してシ
ート１８へ垂直に入り込むよな関係にあれば良い。ま
た、ミラー１４をハーフミラー即ち半透明のビームスプ
リッターとすることは必須事項ではないが、ハーフミラ
ーとすることによって該ミラー１４の上方に受光素子、
ラインセンサー、固体撮像素子等のメモリーを配設して
図１に鎖線２３で示すような光線を検出することによっ
て書き込まれた情報を確認することが出来る。勿論図１
３に示すミラー８及び検出Ｐｔ板９と実質的に同様の手
段によって検出することも可能である。しかしミラー１
４をハーフミラーとすることにより、構造的に又は場所
的に、より一層簡便な手段によって検出が可能となるの
である。このミラー１４は、所定の角度（例えば、テー
プ面に対して４５度）を維持したまま、スピンドルモー
タその他の公知の駆動手段によりテープの移動方向に対
して移動可能となっている。これにより該ミラー１４は
テープを移動することなく広範囲にわたりテープ面への
書き込みを可能としている。前述と同様に、ミラー１４
を移動したときにその移動に応答して角度が変化し該ミ
ラー１４によって反射された光がテープへ対して確実に
垂直方向に屈折されるなら、ミラー１４の角度を固定す
る必要はなくまたミラー１４の移動方向がシート１８の
面に平行である必要はないことは当然である。しかしな
がら一般にはミラー１４の傾斜角度を図３に示すように
４５度に固定し、このミラー１４をシート１８の面に対
して平行に移動させるような機構が最も製作上好まし
い。

【００１４】図３によって更に詳細に説明する。アレイ
２４がシート１８面に対して平行に配置されているもの
とした場合、該シート１８の面に対して４５°の角度に
配置されたミラー１４によって直角に屈折された光線２
２はシート１８の面に対して垂直に進入する。もし該ア
レイ２４の下側に別のアレイ２４’が配置されている場
合には該別のアレイ２４’からの光２２’は同様にミラ
ー１４によって直角に屈折され、前記光線２２から前記
アレイ２４’の取付け距離だけ外れた位置へ向かってシ
ート１８の面に対して垂直に進入する。このようにして
本発明ではシート１８を移動することなく静止したまま
の状態で複数行又は１頁分の情報を同時にテープへ書き
込むことが出来るのである。このため情報の書き込み読
み取りの際にテープ１８に振動が発生せず極めて正確な
情報のインプットまたはアウトプットが可能となるので
ある。所定の行数又は１頁分の書き込みまたは読み取り
が完了した後にシート駆動装置２０によってシート１８
を駆動し新しい書き込み面または読み取り面をレンズ１
６の下側位置までもたらす。

【００１５】図３に示すようなミラー１４を用いた場合
には、ハーフミラー１４を介してミラー１４後方へ進む
一点鎖線にて示す光の進路上に、書き込み状態を確認す
るための図示していない検出装置を配置する場合に、当
該ミラー１４と同時にこの検出装置も一緒に移動する必
要がある。このためミラー１４の移動速度と検出装置の
移動速度とを調時するための機構が必要となる。

【００１６】図４は、図３の場合のようなミラー１４の
移動と検出装置の移動とを同期する機構を必要とせず、
当該検出装置をフレームへ固定しておくことが出来るた
めの構造を示している。即ち、図４ではレーザーダイオ
ードアレイ２４及び必要な場合にはこれに隣接して配置
した別のレーザーダイオードアレイ２４’から発進した
光を直角プリズム１５の一面へ照射する。これらの光は
図３の場合と同様にそれぞれ進路２２、２２’を経て、
シート１８面内に垂直に入り込み所定の書き込み作業を
行う。一方、書き込み状態を確認するための光はシート
１８面から垂直上方に進み、一点鎖線で示すように該直
角プリズム１５の他の面によって図面左方へ屈折しその
後シート１８面に平行に進む。このため、検出装置はサ
ポートへ固定した状態に保持しておき、この平行光線を
検出すれば良い。

【００１７】このようにしてミラー１４又は直角プリズ
ム１５によって、シート１８面に対して垂直下方に向か
って屈折されたレーザーダイオードアレイ２４、２４’
からの光線２２は、次いでシート１８の上方に配置され
ている板状対物レンズ１６（図１）へ至る。該板状対物
レンズ１６は、下面を適当な保持体によって保持された
シート１８の上面に対して密着して配置することも又は
ガラスその他の透明体を介して密接配置することも出来
る。

【００１８】板状対物レンズ１６はシート１８の少なく
とも１頁分に相当するブロック平面の大きさに等しい寸
法を有しており、該板状対物レンズ１６はその表面の一
部を拡大して示すと図５の通りである。尚、図６は図５
の断面図である。このレンズ１６は直径が例えば約３ミ
クロン程度の、所定の屈折率を有する物質によって構成
した非常に小さいレンズ１７の集合体であって、これら
の小レンズ１７の上を図４に破線にて示すような直径が
例えば約６ミクロン以下に絞られた光が走査し、これに
よって各小レンズ１７によりレーザーダイオードアレイ
２４から発進された光は直径が例えば約１〜１．５ミク
ロン或いはそれ以下の光に絞り込まれるのである。

【００１９】板状対物レンズ１６によって直径が例えば
約１〜１．５ミクロンにまで絞り込まれた光線は、該レ
ンズ１６のすぐ下に配置されているフィルム、光カード
等のシート１８面へ１〜１．５ミクロンの間隔でもって
所定の情報を書き込む。

【００２０】光テープ、フィルム、等のシート１８の配
列の例を図７、図８及び図９に示す。ここに示すような
配列は、先に同一出願人が開示したように、ストレージ
量及びアクセス可能量をより大きく、かつアクセスタイ
ムを短くする方法として極めて好ましいものである。図
７はブロック平面数が３面ある例であり、シート１８の
光情報搭載面を外側にして両端をそれぞれ一対のローラ
に巻き取っているものである。また図８及び図９はブロ
ック平面数が６面ある場合の例であり、図８の場合はシ
ートフィルムの表裏両面が利用出来る場合であって一対
のローラのうちの一方のローラに対しては片面を内側に
してまた他方のローラに対しては他面を内側にして巻き
取っているものである。更に、図９の場合は、周辺の複
数のボビンローラと中心部のセンタローラとから構成さ
れており、各ボビンローラにシートの一端を、そしてシ
ートの他端をすべてまとめてセンタローラに巻き取って
いるものである。尚、装置全体の小型化を考慮すると図
９の実施例が最も有効である。これはセンタローラのみ
を取外し可能とし周辺のボビンローラをフレームに設置
することによりオートローデングを可能とすることが出
来るからである。図１０は前記図８及び図９に示す６つ
のブロック平面がフィルムを駆動、静止を繰り返しなが
らそれぞれ独立して同時にアクセスすることが出来る様
子を示す概略図である。尚、図７の場合にはローラ間を
走っているシート２２の平面部分を利用すれば良い。こ
れらの方法についても先に同一出願人が既に開示してい
る。

【００２１】尚、これらの走行フィルムと光学系との平
行度を出すためには、フィルム上に事前に処理を施して
いるガイドラインと光学系とのズレ角度をフィードバッ
クし、レーザー又はファイバーアレイ又はこれを含む光
ヘッドユニットの角度を調整するようにすれば、容易に
自動補正することが出来る。

【００２２】これまで述べた実施例は、ミラー１４又は
直角プリズム１５をシート１８の面に対して例えば平行
な方向に好ましくは直線的に移動可能としたものであ
る。しかして、ミラー等の直線移動機構は、その移動時
にミラー等に振動を発生させ屈折した光線に歪みを生
じ、迅速確実な入出力作業が困難となることがある。こ
のため、これらのミラーやプリズムを直線移動させるこ
となく、同一位置で、直線運動よりはミラーに与える振
動力が少ない、回転運動をするだけで同様の機能を提供
するための機構を次に述べる。

【００２３】図１１は本件発明の第２実施例にかかる光
ヘッドユニット５０の説明図である。図において、符号
５２はマルチヘッドとしての光源、符号５４はミラー好
ましくはハーフミラー、符号５６は第１垂直方向走査ミ
ラー、符号５８は第２垂直方向走査ミラー、符号６０は
板状対物レンズ、符号６２はシート、符号６４は該シー
トを移動するためのシート駆動装置、符号６６は光源５
２から発進した光が進む進路を示すものである。

【００２４】本発明の光ヘッドユニット５０は、先に述
べた光ヘッドユニット１０と同様に入出力装置として使
用することが出来るものであるが、以下においては説明
を容易化するため、入力装置として使用する場合につい
て述べる。勿論、図において、先に述べたと同様に、予
かじめ情報を書き込んだシート６２に光を当てその反射
光を進路６６と逆のルートを経ることにより読み取った
り、又は該シート６２の下面に光源を置き同様に進路６
６と逆の進路を経ることによりその情報を読み取ること
により、容易に出力装置として使用することが出来るこ
とは当業者にとって容易に理解されるところである。

【００２５】マルチヘッドとしての光源５２は、図１に
示す実施例において述べた光源１２と実質的に同じ構造
のものとすることが好ましく、例えば一本の直径が約１
０ミクロン程度の光ファイバーチューブを複数個隣接し
て概ねシート６２の幅に相当する長さに一列に配置し一
端にダイオードを結合したレーザーダイオードアレイか
ら構成することが好ましい。これによって該アレイの重
量を軽減しかつヘッド数の増大を図ることが出来るから
である。勿論、同様のアレイを複数段上下に重ねて配置
するようにすれば、一度に数行づつまたは１ページ分の
同時書き込みまたは読み取りを行うことも可能であるこ
とは、図１の場合と同様である。このようなアレイを構
成している光ファイバーチューブの他端は、フィルム、
光カード、光テープ等を含むシート６２の面に概ね平行
に光線を発進出来るように配置されている。このアレイ
は図２に示すような手段によってシート６２の移動方向
に対して直交する矢印６８方向に振動運動するようにな
っている。こうして、アレイから発進する光りは、例え
ば数ミクロンの距離を高速度で振動運動することが出来
るのである。このため、該アレイから発進される互いに
隣接する光の間隔を、例え、光ファイバチューブの直径
が１０ミクロンであったとしても、該アレイの振動運動
速度によって、例えば３ミクロン程度又はそれ以下にす
ることも可能である。

【００２６】このようにして光源５２としてのアレイか
ら例えば数ミクロンの幅にて放出された光は、次いで、
ミラー５４に至る。このミラーは、アレイから発進され
た所定の情報としての光をシート６２側へ屈折する作用
を有している。このためこのミラー５４はシート面に対
して、これに限定されるものではないが、好ましくは４
５度の角度をもって配置されていることが望ましい。ま
たミラー５４をハーフミラー即ち半透明のビームスプリ
ッターとすることは必須事項ではないが、ハーフミラー
とすることによって該ミラー５４の上方に受光素子、ラ
インセンサー、固体撮像素子等のメモリーを配設して図
１１に鎖線６７で示すような光線を検出することによっ
て書き込まれた情報を確認することが出来る。勿論図１
３に示す公知のミラー８及び検出Ｐｔ板９と実質的に同
様の手段によって検出することも可能であるし、更には
別のミラー５６又は５８の後方において検出することも
可能である。しかしミラー５４をハーフミラーとするこ
とにより、構造的に又は場所的に、より一層簡便な手段
によって検出が可能となることは図１の実施例の場合と
同様である。

【００２７】ミラー５４によって、シート６２に垂直方
向に向かって屈折された光線６６は、次いでシート６２
の僅かに上方に配置されている第１垂直方向走査ミラー
５６から、第２垂直走査ミラー５８に至る。これらの垂
直方向走査ミラー５６、５８は、共にシート６２の面に
対して所定の角度Θ を持って配置されており、この角
度はシート６２の移動方向に対して固定された状態にあ
る軸上にて自由に同一方向に調節可能となっている。し
かしながらこれらの垂直走査ミラー５６、５８のシート
６２の面に対する角度は常に互いに等しい角度をなすよ
うに同期して調整出来るようになっている。例えば、こ
れらの垂直走査ミラー５６、５８の取付け軸を互いに回
転自在としており、これらの回転軸をベルトによって連
結し、双方の回転軸が常に同じ角度だけ回転することが
出来る。しかしながら、これらの各回転軸にモーターを
取付け、これらのモーターを互いにコンピュータ制御に
よって完全に等しい角度だけ調整するようにすることの
方がベルトの滑り等による誤作動が防止出来るのでより
好ましい。これにより垂直走査ミラー５６、５８は常に
同じ角度だけ移動し、ミラー５４によって屈折された光
線をこれらのミラー５６、５８によって更に屈折し、最
終的に前記ミラー５４によって屈折されて来た光線と平
行な方向に向かってミラー５８が光線を進行させること
を保証している。

【００２８】図１２によって更に詳細に説明する。シー
ト６２の面に対して４５°の角度に固定配置されたミラ
ー５４によって屈折された光線はシート６２の面に対し
て実質的に垂直に進入して来る。この光線はシート６２
の面に対してΘ の角度に配置されている第１垂直走査
ミラー５６により、反射角度Θ の角度で第２垂直走査
ミラー５８に進入する。この光線は次いでシート６２の
面に対してΘ の角度に配置されている第２垂直走査ミ
ラー５８により、反射角度Θ の角度で反射されシート
６２の面に実質的に垂直に進入する。図においてＯＢは
ブロック平面の長さを十分にカバーする長さとする。点
Ｑは上述のようにレーザーアレイより発せられた水平光
線が固定ミラー５４により直角に反射され、第１垂直走
査ミラー５６及び第２垂直走査ミラー５８によって反射
され、ＯＢに対して垂直に入射し、これらの垂直走査ミ
ラー５６、５８の傾斜角度Θ が０°から４５° まで変
化するに従ってＯＢ上を移動する点である。なお、点線
は、アレイを重ねて配置した場合の別の光源からの光の
進路を示す。

【００２９】第２垂直走査ミラー５８によって屈折され
た光線６６は、次いで、板状対物レンズ６０内に進入し
ていく。板状対物レンズ６０は図１２のＯＢ間即ちブロ
ック平面の大きさに等しい寸法を有しており、該板状対
物レンズ６０の構造は図５に示すものと実質的に同様の
である。このレンズ６０を通過することにより、光源５
２からの光は例えば直径１〜１．５ミクロンの光に絞り
込まれるのである。

【００３０】板状対物レンズ６０によって例えば１〜
１．５ミクロンにまで絞り込まれた光線は、該レンズ６
０のすぐ下に配置されているフィルム等のシート６２面
へ例えば１〜１．５ミクロンの間隔でもって所定の情報
を記録するのである。

【００３１】尚、フィルム等のシート６２は図７〜図１
０において述べたと同様の配列を有することにより、ス
トレージ量及びアクセス可能量をより大きくし、かつア
クセスタイムを短くすることが出来る。また走行フィル
ムと光学系との平行度を出すことも第１実施例において
述べたと同様である。

【００３２】図１１に示す第２実施例では、ミラー５４
を固定し、またミラー５６、５８を定位置で回転可能に
取り付けてあるので、図１に示す第１実施例のようにミ
ラーを直線方向に移動する機構は必要ない。このためミ
ラーの数は多くなるが屈折光のブレは一層少ない。

【００３３】

【発明の効果】本発明の光ヘッドユニットは、公知の
装置のような寿命の短い多角形回転ミラーを備えていな
いので装置全体の寿命がすこぶる長くなる。またこれま
でのような高価なｆ−Θ レンズを使用していないので
装置が安価になる。その上、本発明ではこれらの多角形
回転ミラーやｆ−Θ レンズを使用していないので装置
の小型化が図れる。また入出力作業時にテープを静止し
ているのでテープの揺れによる誤作動がなく更に板状対
物レンズによって例えば３ミクロン以下の集約された点
入力が可能なため、極めて高い解像度を有する情報のイ
ンプット又はアウトプットが可能である。更にまた、特
殊なテープ供給によってストレージ量及びアクセス可能
量が極めて大きくかつアクセスタイムを短くすることが
可能となった。

【００３４】また、本件発明においては、シート面への
書き込み作動時には、静止したシート面に対して板状対
物レンズが定着し、その上を予め絞り込まれた光が走査
し、最終スポットとしてシート上に出力するものであ
り、又、シート面からの読み取り作動時には、これと逆
のルートを経るものである。いずれの場合にも作動時に
はシート面は静止しているので、該シート面と板状対物
レンズとの距離が常に一定に保たれている。このためこ
れまでのコンパクトデイスク装置に使用されていたよう
な複雑なフォーカスサーボ機構などは一切不要とり、そ
の結果、装置の簡素化が可能となり、更にそのアクセス
可能量が極めて大きくかつアクセスタイムを短くするこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光ヘッドユニットの第１実施例
を示す全体斜視図である。

【図２】本発明にかかる光ヘッドユニットのレーザーダ
イオードアレイを往復運動させるための起動機構を示す
図である。

【図３】本発明にかかる光ヘッドユニットの第１実施例
の光の屈折状態を示す図である。

【図４】本発明にかかる光ヘッドユニットの第１実施例
の光の屈折状態を示す別の例を示している図である。

【図５】本発明にかかる光ヘッドユニットの板状対物レ
ンズの平面拡大図を示す図である。

【図６】本発明にかかる光ヘッドユニットの板状対物レ
ンズの断面拡大図を示す図である。

【図７】本発明にかかる光ヘッドユニットと共に使用す
るのに適当なシートの配列状態を示す第１の例を示す図
である。

【図８】本発明にかかる光ヘッドユニットと共に使用す
るのに適当なシートの配列状態を示す第２の例を示す図
である。

【図９】本発明にかかる光ヘッドユニットと共に使用す
るのに適当なシートの配列状態を示す第３の例を示す図
である。

【図１０】本発明にかかる光ヘッドユニットと共に使用
するのに適当なシートの配列状態を示す第２及び第３の
例においてテープ平面への高速走査を行う場合の例を示
す図である。

【図１１】本発明にかかる光ヘッドユニットの第２実施
例を示す全体斜視図である。

【図１２】本発明にかかる光ヘッドユニットの第２実施
例の光の屈折状態を示す図である。

【図１３】公知の光学系装置の例を示す図である。

【図１４】コンパクトデイスク装置等に使用されている
公知のフォーカスサーボ機構のブロック図である。

【符号の説明】

１０：光ヘッドユニット１２：光源１４：ミラー１５：直角プリ
ズム１６：板状対物レンズ１７：小レンズ１８：シート２０：シート駆
動装置２２：進路２３：鎖線２４：レーザーダイオードアレイ３０：サポート３２：起動部材３４：永久磁石３６：永久磁石３８：電磁石４０：スイッチ５０：光ヘッド
ユニット５２：光源５４：ミラー５６：第１垂直方向走査ミラー５８：第２垂直
方向走査ミラー６０：板状対物レンズ６２：シート６４：シート駆動装置６６：進路６７：鎖線

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】光ヘッドユニット

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００４】

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【００１０】マルチヘッドとしての光源１２は、一本の
直径が例えば約１０ミクロン程度の光ファイバーチュー
ブを複数個隣接して概ねシート１８の幅に相当する長さ
に一列に配置し一端にダイオードを結合したレーザーダ
イオードアレイ２４から構成することが好ましい。これ
によってアレイ２４の重量を軽減しかつヘッド数の増大
を図ることが出来るからである。本発明においては、ミ
ラー１４を順次１行相当分づつアレイ２４の方向へ接近
したり又はそこから引き離したりすることにより、シー
ト１８を静止したままの状態で連続的に当該シートへの
書き込み又はそこからの読み取りが出来る。勿論、同様
のアレイ２４を複数段上下に重ねて配置するようにすれ
ば、一度に数行づつまたは１ページ分の同時書き込みま
たは読み取りを行うことも可能である。このようなアレ
イ２４を構成している光ファイバーチューブの他端は、
フィルム、光テープ、光カード等を含むシート２２の面
に概ね平行に光線を発進出来るように配置している。

【００１１】このアレイ２４は図２に示すような手段に
よってシート１８の移動方向に対して直交する矢印２６
方向に往復振動運動するようになっている。即ち、光フ
ァイバの束から成るアレイ２４を形成保持しているサポ
ート３０の両端は、図示していないフレームへ、軸受好
ましくは摩擦の少ないエア軸受及びばね等を介して支持
されている。またこのサポート３０には該レーザーダイ
オードアレイ２４と同期して振動運動するよう起動部材
３２、３２が設けてある。これらの起動部材３２、３２
の外側端もサポート３０と同様にフレームへ好ましくは
エア軸受及びばね等によって支持されている。一方、該
起動部材３２の内側端には永久磁石３４、３６が取付け
てある。またこれらの永久磁石３４、３６の間にはフレ
ームに固定された状態にて電磁石３８が配置されてい
る。こうして固定の電磁石３８と一対の永久磁石３４、
３６とがアレイ２４を矢印２６方向に振動運動するため
の駆動手段を構成している。

【００１２】即ち、図２において、２つの永久磁石３
４、３６の対向する面側の磁極が共に例えばＮ極（又は
Ｓ極）となるように配置する。次に電磁石３８へ対して
電流を通す。このとき、例えば、磁石３４に対向する電
磁石の端部にＳ極（又はＮ極）が発生するように電流を
通したとする。すると、磁石３４が電磁石３８側に引寄
せられ、一方、磁石３６が電磁石３８から反発して離れ
る。このため該磁石３４が取付けてある起動部材３２と
該起動部材３２に一体的に固定されているサポート３０
及びアレイ２４が同方向に移動する。磁石３４と電磁石
３８とが接触する直前に、電磁石３８の回転スイッチ４
０を切替え、電流の向きをかえると、電磁石３８の磁極
が反転する。このため電流を切替えた瞬間に、今度は磁
石３４が電磁石３８から反発して離れ、磁石３６が電磁
石３８側に寄って来る。このため今度はアレイ２４は反
対方向に移動を開始する。このような動作を順次繰り返
すことにより、アレイ２４は非常に迅速に矢印２６で示
すように左右に往復振動運動を繰り返す。こうして、ア
レイ２４から発進する光りは、永久磁石３４、３６と電
磁石３８との間の相対運動によって規制される距離例え
ば数ミクロンの距離を高速度で振動運動するのである。
このため、該アレイ２４から発進される互いに隣接する
光の間隔を、光ファイバチューブの直径が例えば１０ミ
クロンであったとしても、該アレイ２４の往復振動運動
速度によって、例えば３ミクロン程度又はそれ以下にす
ることも可能である。

【００１３】こうしてアレイ２４から例えば数ミクロン
の幅にて放出された光は、次いで、ミラー１４に至る。
このミラーは、アレイ２４から発進された所定の情報と
しての光をシート１８面側へ屈折する作用を有してい
る。このためこのミラー１４はシート面に対して好まし
くは４５度の角度をもって配置されている。しかしなが
らミラー１４とアレイ２４との位置関係が、該ミラー１
４がシート面に対して垂直方向にアレイ２４からの光を
反射するような位置関係にあるならば、当該ミラー１４
をシート面に対して４５度の角度に固定しておく必要は
ない。要は、ミラー１４によって反射されるアレイ２４
からの光が、好ましくは板状対物レンズ１６を介してシ
ート１８へ垂直に入り込むような関係にあれば良い。ま
た、ミラー１４をハーフミラー即ち半透明のビームスプ
リッターとすることは必須事項ではないが、ハーフミラ
ーとすることによって該ミラー１４の上方に受光素子、
ラインセンサー、固体撮像素子等のメモリーを配設して
図１に鎖線２３で示すような光線を検出することによっ
て書き込まれた情報を確認することが出来る。勿論図１
３に示すミラー８及び検出Ｐｔ板９と実質的に同様の手
段によって検出することも可能である。しかしミラー１
４をハーフミラーとすることにより、構造的に又は場所
的に、より一層簡便な手段によって検出が可能となるの
である。このミラー１４は、所定の角度（例えば、テー
プ面に対して４５度）を維持したまま、スライドモータ
方式、スピンドルモータ方式，ラックピニオン又は送り
ねじ方式、スイングアーム方式、リニアモータ方式その
他の公知の駆動手段によりテープの移動方向に対して移
動可能となっている。これにより該ミラー１４はテープ
を移動することなく広範囲にわたりテープ面への書き込
みを可能としている。前述と同様に、ミラー１４を移動
したときにその移動に応答して角度が変化し該ミラー１
４によって反射された光がテープへ対して確実に垂直方
向に屈折されるなら、ミラー１４の角度を固定する必要
はなくまたミラー１４の移動方向がシート１８の面に平
行である必要はないことは当然である。しかしながら一
般にはミラー１４の傾斜角度を図３に示すように４５度
に固定し、このミラー１４をシート１８の面に対して平
行に移動させるような機構が最も製作上好ましい。

【００１５】図３に示すようなミラー１４を用いた場合
には、ハーフミラー１４を介してミラー１４後方へ進む
一点鎖線にて示す光の進路上に、書き込み状態を確認す
るための図示していない検出装置を配置する場合に、当
該ミラー１４と同時にこの検出装置も一緒にシートの進
行方向に沿って前後に移動する必要がある。このためミ
ラー１４の移動速度と検出装置の移動速度とを調時する
ための機構が必要となる。

【００１６】図４は、図３の場合のようなミラー１４の
移動と検出装置の移動とを同期する機構を必要とせず、
当該検出装置をフレームへ固定しておくことが出来るた
めの構造を示している。即ち、図４ではレーザーダイオ
ードアレイ２４及び必要な場合にはこれに隣接して配置
した別のレーザーダイオードアレイ２４’から発進した
光を直角プリズム１５の一面へ照射する。これらの光は
図３の場合と同様にそれぞれ進路２２、２２’を経て、
シート１８面内に垂直に入り込み所定の書き込み作業を
行う。一方、書き込み状態を確認するための光はシート
１８面から垂直上方に進み、一点鎖線で示すように該直
角プリズム１５の他の面によって図面左方へ屈折しその
後シート１８面に平行に進む。このため、プリズム１５
をシートの進行方向に沿って前後に移動した場合でも検
出装置はサポートへ固定した状態に保持しておき、この
平行光線を検出することが出来る。

【００１８】板状対物レンズ１６は好ましくはシート１
８の１頁分に相当するブロック平面の大きさに等しい寸
法を有しており、該板状対物レンズ１６はその表面の一
部を拡大して示すと図５の通りである。尚、図６は図５
の線VIーVI断面図である。このレンズ１６は直径が例え
ば約３ミクロン程度の、所定の屈折率を有する物質によ
って構成した非常に小さいレンズ１７の集合体であっ
て、これらの小レンズ１７の上を図５に破線にて示すよ
うな直径が例えば約６ミクロン以下に絞られた光が走査
し、これによって各小レンズ１７によりレーザーダイオ
ードアレイ２４から発進された光は直径が例えば約１〜
１．５ミクロン或いはそれ以下の光に絞り込まれるので
ある。

【００３３】

【発明の効果】本発明の光ヘッドユニットは、公知の装
置のような寿命の短い多角形回転ミラーを備えていない
ので装置全体の寿命がすこぶる長くなる。またこれまで
のような高価なｆ−Θ レンズを使用していないので装
置が安価になる。その上、本発明ではこれらの多角形回
転ミラーやｆ−Θ レンズを使用していないので装置の
小型化が図れる。また入出力作業時にテープを静止して
いるのでテープの揺れによる誤作動がなく更に板状対物
レンズによって例えば３ミクロン以下の集約された点入
力が可能なため、極めて高い解像度を有する情報のイン
プット又はアウトプットが可能である。更にまた、特殊
なテープ供給によってストレージ量及びアクセス可能量
が極めて大きくかつアクセスタイムを短くすることが可
能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１３】公知の光学系装置の例を示す図である。

【符号の説明】１０：光ヘッドユニット１２：光源１４：ミラー１５：直角プリ
ズム１６：板状対物レンズ１７：小レンズ１８：シート２０：シート駆
動装置２２：進路２３：鎖線２４：レーザーダイオードアレイ３０：サポート３２：起動部材３４：永久磁石３６：永久磁石３８：電磁石４０：スイッチ５０：光ヘッド
ユニット５２：光源５４：ミラー５６：第１垂直方向走査ミラー５８：第２垂直
方向走査ミラー６０：板状対物レンズ６２：シート６４：シート駆動装置６６：進路６７：鎖線

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【手続補正書】

【提出日】平成６年４月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような公知の光学
系では、レーザ光を常に同一方向へ正確に反射して受光
板面即ち反射ミラー６面へ確実に送る必要があるため特
に回転ミラー４は常に所定の回転軸上に正しく整合した
状態において回転しなければならない。しかしながら、
回転ミラー４は一般には厚く（例えば約１０ｍｍ）かつ
重く、寸法が大きく（内接円直径約６０ｍｍ）、また、
回転速度が大（例えば２０００〜１１０００ｒｐｍ）で
ある。このため回転ミラー４は、容易に振動またはブレ
即ち面倒れを発生する。そのためこれまでの装置の寿命
は一般には約３年程度と、非常に短かった。更に、これ
までは光学系においては、回転ミラー４によって反射さ
れたレーザ光は該レーザ光を平行線化したり、回転ミラ
ーによる円弧走査光を感光体上の直線に焦点を結ばせる
ためにｆ−Θレンズ５を通す必要があった。しかしなが
ら、このようなｆ−Θレンズの仕様は、使用する光源の
種類、回転ミラーの回転速度、回転ミラーの面数や寸法
等によって変動するものであり、一般には設計料を含む
製作費用が非常に高いものであった。また、これまでは
光学系装置は、上述のように、回転ミラーやミラーモー
タやｆ−Θレンズ等を内蔵するために、全体の装置がか
なり大型化しており、大部分が据付け専用機であり、持
運び可能な機器には殆ど用いられることはなかった。更
にまた、これまでの光学系装置においては、情報を入力
するシート面又は情報が入力されているカード面等が移
動する構成になっていることが多いので、情報の入力又
は出力の速度が制限されていた。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】即ち、図２において、２つの永久磁石３
４、３６の対向する面側の磁極が共に例えばＮ極（又は
Ｓ極）となるように配置する。次に電磁石３８へ対して
電流を通す。このとき、例えば、磁石３４に対向する電
磁石の端部にＳ極（又はＮ極）が発生するように電流を
通したとする。すると、磁石３４が電磁石３８側に引寄
せられ、一方、磁石３６が電磁石３８から反発して離れ
る。このため該磁石３４が取付けてある起動部材３２と
該起動部材３２に一体的に固定されているサポート３０
及びアレイ２４が同方向に移動する。磁石３４と電磁石
３８とが接触する直前に、電磁石３８の回転スイッチ４
０を切替え、電流の向きをかえると、電磁石３８の磁極
が反転する。このため電流を切替えた瞬間に、今度は磁
石３４が電磁石３８から反発して離れ、磁石３６が電磁
石３８側に寄って来る。このため今度はアレイ２４は反
対方向に移動を開始する。このような動作を順次繰り返
すことにより、アレイ２４は非常に迅速に矢印２６で示
すように左右に往復振動運動を繰り返す。こうして、ア
レイ２４から発進する光は、永久磁石３４、３６と電磁
石３８との間の相対運動によって規制される距離例えば
数ミクロンの距離を高速度で振動運動するのである。こ
のため、該アレイ２４から発進される互いに隣接する光
の間隔を、光ファイバチューブの直径が例えば１０ミク
ロンであったとしても、該アレイ２４の往復振動運動速
度によって、例えば３ミクロン程度又はそれ以下にする
ことも可能である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】こうしてアレイ２４から例えば数ミクロン
の幅にて放出された光は、次いで、ミラー１４に至る。
このミラーは、アレイ２４から発進された所定の情報と
しての光をシート１８面側へ屈折する作用を有してい
る。このためこのミラー１４はシート面に対して好まし
くは４５°の角度をもって配置されている。しかしなが
らミラー１４とアレイ２４との位置関係が、該ミラー１
４がシート面に対して垂直方向にアレイ２４からの光を
反射するような位置関係にあるならば、当該ミラー１４
をシート面に対して４５°の角度に固定しておく必要は
ない。要は、ミラー１４によって反射されるアレイ２４
からの光が、好ましくは板状対物レンズ１６を介してシ
ート１８へ垂直に入り込むような関係にあれば良い。ま
た、ミラー１４をハーフミラー即ち半透明のビームスプ
リッターとすることは必須事項ではないが、ハーフミラ
ーとすることによって該ミラー１４の上方に受光素子、
ラインセンサー、固体撮像素子等のメモリーを配設して
図１に鎖線２３で示すような光線を検出することによっ
て書き込まれた情報を確認することが出来る。勿論図１
３に示すミラー８及び検出Ｐｔ板９と実質的に同様の手
段によって検出することも可能である。しかしミラー１
４をハーフミラーとすることにより、構造的に又は場所
的に、より一層簡便な手段によって検出が可能となるの
である。このミラー１４は、所定の角度（例えば、テー
プ面に対して４５°）を維持したまま、スライドモータ
方式、スピンドルモータ方式，ラックピニオン又は送り
ねじ方式、スイングアーム方式、リニアモータ方式その
他の公知の駆動手段によりテープの移動方向に対して移
動可能となっている。これにより該ミラー１４はテープ
を移動することなく広範囲にわたりテープ面への書き込
みを可能としている。前述と同様に、ミラー１４を移動
したときにその移動に応答して角度が変化し該ミラー１
４によって反射された光がテープへ対して確実に垂直方
向に屈折されるなら、ミラー１４の角度を固定する必要
はなくまたミラー１４の移動方向がシート１８の面に平
行である必要はないことは当然である。しかしながら一
般にはミラー１４の傾斜角度を図３に示すように４５°
に固定し、このミラー１４をシート１８の面に対して平
行に移動させるような機構が最も製作上好ましい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｓ 3/18 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ａ // Ｂ４１Ｊ 2/44 2/45 2/455

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マルチヘッド１２と、少なくとも一個の
ミラー１４と、板状対物レンズ１６と、シート１８と、
該シートを駆動する駆動装置２０と、から成る光ヘッド
ユニット１０であって、マルチヘッド１２がシート１８
の幅方向に沿って配置されている複数のレーザーダイオ
ードアレイ２４によって構成され、ミラー１４がマルチ
ヘッド１２又はシート１８からの光情報をそれぞれシー
ト１８面又はマルチヘッド１２へ対して垂直に屈折する
角度に位置付けてあり、板状対物レンズ１６がシート１
８の上方に配置されミラーからの光を収束し又はシート
からの反射光を拡大する作用をしており、シート１８が
その表面へ光情報を搭載可能と成っている光ヘッドユニ
ット。
【請求項２】ミラーが一個であり、作動時に、該ミラ
ーがシートの移動方向に沿って移動し、シートが静止状
態となっていることを特徴とする請求項１の光ヘッドユ
ニット。
【請求項３】該ミラーが平面鏡である請求項２の光ヘ
ッドユニット。
【請求項４】該ミラーが直角プリズムである請求項２
の光ヘッドユニット。
【請求項５】ミラーが三個であり、一個がシート面か
ら離れた位置にあり、残りの二個がシート面に近接した
位置にあり、作動時に、前記二個のミラーが同時に同一
角度だけ回動運動が可能であり、前記マルチヘッドから
の光情報を前記シート面から離れた位置にあるミラーが
受光しこれをシート面に近接した位置にある一方のミラ
ーに反射し、これをシート面に近接した位置にある他方
のミラーが受光しついでシート面へ直角に反射し、この
間シートが静止状態となっていることを特徴とする請求
項１の光ヘッドユニット。
【請求項６】前記アレイ２４がシートの幅方向に往復
運動することを特徴とする請求項１〜５の光ヘッドユニ
ット。
【請求項７】板状対物レンズ１６が小レンズの集合体
によって構成されていることを特徴とする請求項１〜６
の光ヘッドユニット。
【請求項８】シートを駆動する駆動装置２０が、一個
のセンタローラと、複数のボビンローラと、から構成さ
れていることを特徴とする請求項１〜７の光ヘッドユニ
ット。