JPS59207038A - 光デイスク装置 - 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】 発明の背景 本発明は光デイスク装置、具体的には光デイスク媒体中
に蓄積された情￥しを書き込みまたは読み出すだめのシ
ステムに係る。

光デイスク技術は情報蓄積の分野で、現在重要性が増し
つつある。このように関心が増しつつあることは、基本
的には計算機メモリー用に使われている標準的な磁気デ
ィスクより、光ディスクははるかに蓄積ＧＡ、を大きく
でき、−万読み出し装置および記録媒体は典型的な娠１
、はるかに低価格であるという事実による。

通常、光ディスクは１ないし複数の（−−ｓｅ　　のよ
うな）適当な材料の層を含み、その中にビットが形成さ
れる。ビットの有無とともにビットの長さが、蓄積され
た情報を表す。

ビットは蓄音機の記録と同様にして、ディスクに沿った
いくつかのトラック中に形成される。情報を読み出すた
めに、レーザビームはヘッド中に含まれた光要素により
、所望のトランク中に焦点が合わされ、ヘッドは半径方
向に動かされ、一方ディスクは回転される。

ディスク媒体によ逆反射された光は、１ないし複数の光
検出器に向けられ、検出器はトラックに沿ってビット（
それらの形状と同様）の有無の電気信号を発生し、それ
により記録された情報は再生できる。

現在の磁気ディスク技術に対する光ディスクの欠点の一
つは、前者のアクセス時間：が遅いことである。将来の
システムにおける光ディスクツ有用さは、もし速いアク
セス時間カ得られるならば、増すであろう。

従って、光デイスク装置中のアクセス時間を減すことが
本発明の基本的な目的でるる。

発明の概要 この目的および他の目的は、本発明に従い達成される。

本発明は記録媒体中に蓄積された情報にアクセスするた
めの手段を含む光デイスク装置である。装置は記録媒体
の幅の少くとも′／＄：質的な−部分上に延びる複数の
レンズから成るアレイを含み、谷レンズは記録媒体上の
少くとも一つのトラック上に、光の焦点を合わせるのに
適している。また、光ビームを所望のトラック上に向け
るための少くとも一つの鏡から成る手段が含まれ、鏡は
光ビームをアレイの所望のレンズ上に偏向させるように
、機械的に操作される。

詳細な説明 本発明について牙１図〜第３図の各１図面に概略的に示
された実施例を参照しながら述べる。簡単にするため、
本発明の基本的な原理を理解するのに必要でない要素は
省かれている。

第１図は本発明に従い情報を書き込んだりあるいは読み
出す光ディスク（１４）の一部を示す上面図である。こ
の例では、情報は読み出されると仮定する。

装置は複数の列に形成された（１１．１２）および（１
６）のような凸レンズのアレイ（１０）を含む。議論の
ため、アレイの一部分のみが図示されている。実際の場
合、アレイの長さは光情報が記録されるディスク半径の
本質的な部分にわたる。これは典型的な場合、６インチ
半径ディスクの場合４インチである。

アレイ中の列の数は恐らく厳密でなくてよいが、浪好な
解像度のためには１０列で明らかに十分であろう。典型
的な場合、各レンズは直径約２門で、ガラスで作られる
。説明のため、アレイは著しく拡大されている。

各レンズに付随して（４１）のような破線で示される鏡
があり、閏・２図の前面図からより容易に理解される。

この具体的な例において、列中の鏡の各セットは（４０
）のようなガラスのスライドで形成され、それは各レン
ズーヒの所望の部分に形成された反射被膜を有する。こ
の例の６鏡は、典型的な場合約２００μＩｌ＋　の幅で
ある。典型的な被膜は、厚さ５００オングストロームの
アルミニウムであろう。

第１図の線（６〜６）に沿った断面図である牙６図°に
示されるように、６鏡は読み出しビーム（５０）からの
光をそれに付随したレンズ北に向けるために、約４５度
１頃けられていル、、あるいは、鏡の各列はすべてがス
ライド（４０）に沿った均一な反射被膜により形成でき
、その場合被膜はビーム（５０）の一部分（たとえば１
０パーセント）のみを反射し、それによシビームの少く
とも一部分が各列に伝達できる。各スライドの裏面で反
射防止被膜を用いてもよい。

刀・２図および第６図にも示されるように、第１の７レ
イ（１０）上に、（２１，２２）および（２３）のよう
なレンズの本質的に同一の第２のアレイ（２０）がある
。第２のアレイのレンズのそれぞれは、第１のアレイの
レンズに対して置かれており、牙１のアレイのレンズ下
のディスク領域から反射された光は、第２のアレイの対
応するＩ／リンズより単純に平板（１５）で示された標
準的な光検出器のアレイ上に焦点が合わされる。この例
において、レンズ（２１，２２）及び（２６）はそれぞ
れレンズ（１１，１２）及び（１６）に対応する。

牙３図は光線のダイアグラムにより、読み出しビームが
鏡（４１）によりいかにレンズ（１１）上に反射され、
ディスク（１４）上に焦点を合わされ（破線′で示され
た）、反射光がレンズ（１１）によシ平行にされ、レン
ズ（２１）によってアレイ（１５）中の光検出器上に焦
点が合わされるかを示す（反射光は被覆されていないス
ライド（４０）の一部を通過する。）。光検出器７レイ
はｐ−４−ｎダイオ・−ド、電荷結合デバイス址たは任
意の標準的な光検出器要素から構成でさる。レンズアレ
イ（ｉｏ）および（２０）、スライド（４０）および光
検出器アレイ（１５）は標準的な固定具（図示されてい
ない）にょシ、読み出し／書き込みヘッド中に置くこと
ができる。

読み出しビームをアレイに向けるだめの手段も、第１図
中に概略的に示されている。ビームは、レーザ（１６）
のような標準的な光源により発生し、ビームはレンズ（
１７）により平行にされる。一連の鏡（１８，１９）お
よび（３Ｄ）はビームをアレイの方へ反射する。鏡（６
ｏ）は静止しており、ビームをアレイの任意の部分に向
ける（説明のためビームはアレイよりはるかに小さく示
されている。）。鏡（１８）および（１９）は、それぞ
れ検流計（３６）および（６１）のような何らかの手段
上に、回転できるようにマウントされ、それによシそれ
らはビームを鏡（３０ンの６鍾の部分上に向けるために
、一般的に矢印で示される方向に回転できる。これにょ
シビームをレンズアレイ（１ｏ）の所望の部分上に入射
させられる。鏡（１９）は典型的な場合、鏡（１８）よ
シ大きい。

従って、読み出し／書き込みヘッドとディス、り上の′
ＰＪＴ望の領域に動かすよシも、本発明は本質的に静止
しているヘッドと１ないし複数の偏向鏡（１８，１９）
の移動により、ディスクの所望の領域がアクセスされる
ことを意図している。鏡はヘッドよシはるかに速く動く
ことができるから、これによりアクセス時間はかなｐ短
かくなる。本発明のトラックアクセス時間は、約１００
ｍ５ｊ、９長いが、１０ｍ５より短かいトラックアクセ
ス時間ヲ、本発明によシ達成することも期待される（ト
ラックアクセス時間というのはヘッドをディスクの活四
迫域の一端から他端へ移動させるのに要する時間である
。）。この列においては３個の的向鏡が示さルているが
、水平および垂直ビームを実現するためには、すべての
場合に必要：を要素は、単一の回転可能なようにマウン
トされた（１８）のように鏡であることを認識ず６であ
ろう。

ここで示した具体的な１列ン（二おいて、読み出しビー
ムの水平幅は（４１）のような境部分の幅に対応して約
２００μ＋ｎ　　で、ビームの垂直方向の大きさは、レ
ンズの直径にあうように、２■である（４１および１１
のよう）。

各鏡於よびレンズの組合せは、ビームをディスクの１０
トラツク上に偏向させ焦点を合わせるように設計される
ヨアレイ（１ｏ）中のレンズの列は、ディスク中の隣接
した１０個のトラックが鏡（４２）にビームを向けるこ
と、にＪ：す？クセスされ、ビームはレンズ　（１２）
によりディスク上に焦点が汗わされる。

次の１０１固のトラックが鏡（４３）から；偏向された
後、レンズ（１６）により焦点を合わされアクセスされ
る。

則・４図は（３２）、（３３）及び（６４）のような１
０個のトラックを有する典型的なディスクの一部を示し
、この場合情イレは点（３７）で表わされる媒体中に穴
の形で示されるように各トラックに蓄積される。レンズ
（１１）からの焦点の合わされたレーザビームは、（６
５）のようにビームが１０１固のトランクを同時に覆う
ように示されている。（６２）のようなトラック中にビ
ットが無いか、この例の（６６）と（６４）のように、
トラック中にビットが存在するかはビームの反射により
決められ、レンズの組合せ（１１）および（２１）によ
り、光検出器アレイ上に焦点が合わされる。

第５図は光検出器アレイの一部を・政略的に示し、光検
出器にはレンズの１組合せ（１１）および（２１）によ
シ焦点の合ったディスクから反射された光の影響を受け
、る。各党・検出器は（５１）、（，５２）および（５
６）のような正方形として、概略的に示噴れている。

各トランクは異なる光検出器上に焦点が合わされ、それ
によりたとえば穴がないことは（５１）中にドツトがな
いことによって表わされるようにトラック（６２）から
検出され、トラック（６６）および（３４）中にビット
かめることは正方形中のドツトにより表わされるように
、それぞれ（５２）及び（５６）によって検出される。

第６図の実施例に示されるよって、特定のレンズ°の組
合せによりアクセスされた光検出ｚ汁はまた、間隙が焦
点のあったビームの中心から離れるにつれ、徐々に増力
口するように形成することもできる。たとえば、光検出
器（６０−６９）はディスク中の特定のトラックからビ
ットか存在することを受けとるように示されている。光
検出器（６２−６７）は最終的にはそれらに付随したト
ラックから全信号を受け、−力検出器（６０，６１、６
８）および（６９）はこれら検出器の間隙により光の一
部分のみを受ける。後者の４個の検出器は探知のために
使われる。従って、たとえば、もしヘッドが牙１図中の
左丑たは右へ少し移動したとすると、第６図の光検出器
列の一端における２個の光検出器からの信号は増加し、
一方他端における２個の検出器からの信号強度は増加す
る。信号強度のこの変化によシ、ヘッドに適当な補正の
移動をさせるために、探知計算器Ｑて情報を送る。

光検出器アレイに対する微、′Ｉｉｌ］］電子部品製造
の必要性をなくすため、ディスクからの反射光をある程
度拡大するのも好丑しい。この例において、アレイ（２
０）中のレンズの焦点距離をアレイ（１０）中のレンズ
のそれの１０倍に選択することにより、１０倍に拡大す
ることができる。そのような実施例において、各検出器
は約８μｍＸ８μＩｎで、則・５図中の例の場合より約
１ｏμｍ離すことができる。

第６図の例において、中央の検出器の間隔はやはり１０
　／４ｎ　　で、間隔は他端の検出器の場合の約１０μ
＋ｎ　−１で徐々に増加させることができる。

レンズおよび鏡の組合せの設計における一つの重要な考
えは、鏡の大きさとビームの断面積を選択することで、
それによりビームが（牙６図に示されるように）トラッ
クの接線方向にはレンズの全直径を本質的に覆い（第１
図に示さｈるように）、半径方向にはレンズの直径のわ
ずかな部分のみを覆うようにできる。これによって焦点
の合ったビームが（第４図°に示されるように）半径方
向には広くいくつかのトラックを覆い、単一トラック上
の隣接したビットの重なシを防ぐだめ接線方向には狭く
なるようにくびれる。これはたとえば、２００μＩｎ×
２ｗｌのビーム断面および２００μＩ１１　の幅と６■
の長さを有する鏡で実現できる。そのようなビームは半
径方向にレンズ径の約１０パーセントを覆う。０．７μ
の光源の場合、もしトラックおよび情報の穴か１μｍ離
れているならば、このことにょ５１０個のトラックが一
度に照射できる。

本発明に従うヘッドが読み出し中完全に静止している必
要はないことが認識されるであろう。たとえば、もし焦
点のあったスポットの大きさが小さいならば、全視野を
覆うためには、ある程度の動きが必要であろう。すなわ
ち、もしアクセスされる１組のトラックが２個の異なる
鏡およびレンズの組合せと重なるならば、ヘッドを特定
の鏡およびレンズの組合せの直下のトラック位置へわず
かに動かすことが望ましい可能性がある。そのような場
合、この例においてわずか±１０’０μｎ１の移動がア
ドレスのために必要である。加えて、偏心したトラック
のトラッキングと動的な焦点合せによりヘッドを望まし
い半径および垂直方向に周期的に移動ざぜることか可能
である。そのような場合、ヘッドは半径方向にわずかに
約ヨニ２０μＩｎ移動し、垂直方向に±１０μＩｎ移動
する。この移動を行うためにアレイは標準的なピ二ソ電
気マウント」二に設定できる。

ディスクの全半径よｐ小さな部分を覆うレンズアレイを
製作することも、ある種の場合望ましい可能性がある。

たとえば、それぞれがディスクの半径の対応する部分を
覆う複数のヘッドを形成することができた。本発明の　
０最大の利点を得るために、レンズアレイは少くともデ
ィスク半径の４分の１を覆うべきである。

もし、ディスク中に情報を書くのが望ましいならは、第
１図〜才６図に示されたアレイ　１５は、第１の７レイ
（１０）中のレンズの単一列とこの列上の単一反射面（
４１）を形成し、光を］扁向しアレイ中の所望のレンズ
の直径全体を満たして十分小さなスポットサイズを得る
ようにすることにより修正できる。　　　　２０本発明
の各種の修正が、当業者には明らかになるであろう。本
発明沈よシ技術が進んだ指針に基本的に依存するそのよ
うな変形のすべてが、本発明の精神および視野の中で適
切に考えられる。

【図面の簡単な説明】

牙１図は本発明の一実施例に従う読み出し装置の上面図
、 第２図は同じ実施例に従う装置の一部の前面からみた概
略図、 第３図は同じ実施例に従う之・１図の線６−６に沿った
装置の一部の断面図、 第４図は同じ実施例の特徴を示す記録媒体の一部の概略
図、 第５図は同じ実施例に従う光検出器アレイの一部の概略
図、そして 第６図は更に別の実施例に従う光検出器アレイの一部の
概略図である。 〔主要部分の符号の説明〕 レンズ　−−−−−−−−−−−−−Ｉ　Ｌ１２．１３
，２１．２２．２６ｌ　アレイ　−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−一−−，１０鏡−一−−−−−−−−−−−−−−
−−−〜−−−−−−−−−−−１９，４１，４２，４
３光ビームを向けるだめの手段−ｍ−−１８，１７，１
８．１９記録媒体−−−−一一−−−−−−−−〜−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−１４〉　
ガルバ、ｌメーター−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−３１６光検出器−−−一
一−−−−−−−−−−−−−−−−−一−−−−−−
−−−−−−−−〜１５出願人：アメリカンテレフォン
　アンドテレグラフ　カムバニー 第１頁の続き ０発−明　者　リチャード・エドウイソ・ハワード アメリカ合衆国０７７３３ニユージ ヤーシイ・モンマウス・ホルム デル・マツキャンベル・ロード ２ ０発　明　者　ローレンス・デイヴイツド・シャックル アメリカ合衆国０７７３３ニユージ ヤーシイ・モンマウス・ホルム デル・ストーンニー・プルツク ・ロード３１ ０発　明　者　ウィリアム・ジョン・スコックポル アメリカ合衆国０８５２０ニユージ ヤーシイ・マーサー・イースト ・ウインドソア・オーヴアート ン・ロード２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　記録媒体の幅の少くとも主要部分上に延びるレン
   ズの複数の列から成り、各レンズは光を記録媒体上の少
   くとも一つのトラック」二に、焦点を合わせるのに適し
   たアレイ、及び 光ビームを７レイの所望のレンズ上に偏向するように機
   械的に操作される少くとも一つノ鏡から敗る所望のトラ
   ック上に光ヒームを向けるだめの手段 から成る記録媒体中に蓄積された情報をアクセスするだ
   めの手段を側えたことを特徴とする光ティスフ装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された装置において、
   鋭はカルバノメータ上に回転可能なようにマウントされ
   ることを特徴とする光デイスク装置。 ３、特許請求の範囲二歩１項に記載された装置において
   、アレイ中の各レンズ上に形成された鏡のアレイが更に
   含まれることを特徴とする光デイスク装置。 ４、特許請求の範囲第１項に記載された装置において、 第１アレイ上に形成されたレンズの牙２のアレイから成
   シ、第２のアレイの各レンズは蓄壺媒体から反射され、
   第１のアレイのレンズの一つを通過する光の焦点を合わ
   せるのに適していることを特徴とする光デイスク装置。 ５、特許請求の範囲２・１項に記載された装置において
   、レンズアレイ上に形成され、レンズアレイを通って蓄
   積媒体から反射された光を受けるのに適した光検出器の
   アレイが更に含まれることを特徴とする光デイスク装置
   。 ６、特許請求の範囲オ６項に記載された装置において、
   鏡のアレイがレンズアレイの各列上に形成されたがラス
   プレ・−トにより形成され、各レンズ上の該プレートの
   部分上に形成された反射被膜を有することを特徴とする
   光デイスク装置。 ７、　　’ｈ許請求の範囲第１項に記載された装置にお
   いて、アレイ中の各レンズは光を記録媒体上の複数の隣
   接したトラック上に焦点を合わせることを特徴とする光
   デイスク装置。 ８、特許請求の範囲オ６項に記載された装置におりて、
   ６鏡は光をアレイ中のレンズ」二に向け、それにより光
   はトラックに接する方向にレンズの全半径を本質的に被
   覆し、半径方向にはレンズの半径の一部分のみを被覆す
   るように設計されることを特徴とする光デイスク装置。