JPS61190727A - 光ヘツド装置 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、各種光ディスクや光磁気ディスク等のいわゆ
る光記録再生装置などに使用される光ヘッド装置に関す
る。ここで各種光ディスクとは、一度に限り書込み可能
で書換えのできないライトワンスと呼ばれているタイプ
、再生のみ可能のリードオンリーと呼ばれているタイプ
及び相変態（アモルファス／クリスタル）を利用した消
去可能のタイプ等の光ディスクを指すものである。

（発明の背景） 従来、光ディスクや光磁気ディスクを記録媒体として使
用した光記録再生装置は、情報の記録・再生に用いる大
容量メモリとして実用化が進められており、情報の記憶
容ｌが大きいことから記録・再生時において希望するト
ラック位置に高速でアクセスして情報を記録・再生する
ことが要求される。

そこで、光記録再生装置に使用される光ヘッド装置とし
ては、リニアモータ等により光ディスクや光磁気ディス
ク（以下、単にディスクと称す）の半径方向に移動、す
るスライダを設けると共にスライダ上に光ディスクの記
録再生に必要な光学系、ヘッド回路、対物レンズの焦点
制御用アクチュエータを搭載し、更に外部との信号線接
続を行なっている。

このような光ヘッド装置のアクセス制御は、第７図の速
度線図に示すように、まず目標位置の手前の位！ｔＡに
向けてスライダを外部スケールを基準にリニアモータに
よる速度制御で移動し、続いて位Ｎ制御によりｔ１時間
後に目標位置Ｂに移動させる。この場合、目標位置已に
達しても急にスライダを停止することができず、スライ
ダは目標位置Ｂで振動して所定の整定時間（ｔ２−ｔｌ
＞後に目標位置に停止するようになる。

このように外部スケールで定まる目標トラック位置にス
ライダにより光ヘッドを移動したならば、停止後にトラ
ッキング制御を開始してトラック情報を読み出し、目標
トラック位置との差を検出する。続いて検出したトラッ
ク差分だけガルバノミラ−あるいは対物レンズを駆動し
てトラツクシジャンプを行ない、目標トラックを捕らえ
るようにしている。

従って、目標トラックに光ヘッドを移動させるまでのア
クセス時間は、目標位置にスライダが整定するまでの時
間ｔ２とトラックジャンプ時間Δｔの和（ｔ２＋Δｔ）
で与えられ、通常、整定までの時間が２００ｍ５ｅｃ程
度であり、トラックジャンプ時間が約１０ｍ５ｅｃ前後
となり、整定までの時間を短縮することによってアクセ
ス時間を短くすることができる。

（発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の光ヘッド装置にあって
は、スライダに搭載した光ヘッドが重く、アクセス時間
が長くなるという問題があった。即ち、リニアモータの
力定数をＦ、スライダ可動部！ＩＩをＭとすると、スラ
イダに生ずる加速度ａは、ａ−Ｆ／Ｍ　　　　・・・（
１） で与えられる。この第（１）式から明らかなように、ス
ライダの可動型ｆｆ１Ｍが大きいと加速度ａが小さくな
り、スライダの移動速度が遅くなるため目標位置への移
動時間が長くなる。また、スライダの可動型ｆｆ１Ｍが
大きいと、スライダの制御応答性が劣化して整定時間が
長くなる。即ち、ヘッド重量が重いとアクセス時間が長
（なる。

このようにアクセス時間を長くするヘッド重量化の原因
としては特に光磁気ディスク用のヘッドでは次の理由が
挙げられる。

まず、ヘッドを搭載したスライダには、光磁気媒体に垂
直磁界を印加する外部磁界用電磁コイルを搭載しており
、通常磁界の強さが３００〜５００工ルステツド程度必
要なため、コイルの巻線数が多く、ヘッド重量を重くし
ている。

また、ヘッドには対物レンズの焦点１ｌｉｌｌｔ１１＋
に使用するボイスコイル、永久磁石、及びヨークでなる
アクチュエータが設けられ、ヘッド重石を増加させる要
因となっている。

更に、光磁気再生信号の信号レベルが小さいことから光
検出器の近くにプリアンプを設置しているが、プリアン
プは鉄製のシールドケースに入れなれければならず、こ
のシールドケースもヘッド重石を重くする原因となって
いる。

一方、光磁気ヘッドに対しては、記録再生信号用の同軸
ケーブルおよびトラッキング制御用並びに焦点制御用の
制御信号を供給する信号ケーブルが接続されており、こ
れらの配線がスライダに接続されていると配線のバネ性
が外乱として作用し、応答性を低下させて整定時間が長
くなる。勿論、光デイスク用のヘッドにおいても程度の
差はあるにしてもやはり同様の問題を含む。

（発明の目的） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、スライダ可動部の重量を必要最小限に押えてアク
セス時間を短くするようにした光ヘッド装置を提供する
ことを目的とする。

（発明の概要） この目的を達成するため本発明の光ヘッド装置にあって
は、ディスク半径方向に直線移動するスライダを第１ス
ライダと第２スライダとに２分割してそれぞれ独立にリ
ニアモータで位置制御するようにし、第１スライダには
光ヘッドの構成に最小限必要な部材を搭載して最終的な
トラッキング制御を行なわせ、また第２スライダには焦
点制御用アクチュエータ及びヘッド回路の主要構成部材
を搭載すると共に外部との信号線接続を行ない、第１ス
ライダの重量を最小限に押えることでアクセス時間を大
幅に短縮するようにしたものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を平面的に示した説明図であ
り、第２図にそのＩｔ−Ｉｔ矢視断面を、また第３図に
第１図のＴ−Ｉ矢視一部所面にて側面図を示す。

まず、装置構成の概略を第３図を参照して説明すると、
１はベースであり、ベース１の右側にはボイスコイル型
リニアモータ２が設置され、ボイスコイル型リニアモー
タ２より延在されたシャフト３の一端には、リニアモー
タの一部を構成するムービングコイルＭＣが取り付けら
れ、他端は第１スライダ４がディスク５の半径方向Ｒに
直線移動自在に設けられている。即ち、第１スライダ４
は上部のフレーム６の下側に設置した丸棒レール７、及
びベース１の上部に設置した丸棒レール８に沿って第１
スライダ４をディスク５の半径方向に案内移動する■溝
車９を備え、この第１スライダ４にはヘッド光学系を構
成する対物レンズ１０やミラー１１が搭載されている。

一方、第１スライダ４の外側には第１．２図の説明で明
らかにされる第２スライダ１２が第１スライダ４と同じ
くディスク５の半径方向に直線移動できるように配置さ
れている。

次に、第１．２図を参照して、第１及び第２スライダの
詳細を説明する。

まず、第１図からは第１スライダ４の外側に配置される
第２スライダ１２の構造が明らかにされる。即ち、第２
スライダ１２はベース１上に設置された一対のヨーク１
３の内側コーナ面に沿った４個のボールベアリングの転
勤でディスクの半径方向に直線移動することができ、第
２スライダ１２の直線移動は両側に配置されたヨーク１
３．永久磁石１５及びヨーク１６でなる磁気回路と、ス
ライダ側に装着されたボイスコイル１７とからなるリニ
アモータによって駆動される。

また、第１図にはボイスコイル型リニアモータ２（第３
図参照）から延在されたシャフト３に装着される第１ス
ライダ４の部分が示されており、更に第１スライダ４に
搭載した対物レンズ１０には後の説明で明らかにする焦
点制御用のアクチュエータの可動部が設けられる。また
、第１スラ、イダ４の上部にはミラー１１が配置され、
この両側に２分割検出器１８と、光源としてのＬＥＤ１
９とが第２スライダ上に配置されている。ミラー１１で
反射したＬＥＤ１９のビームが２分割検出器１８上に照
射され、２分割検出器のそれぞれの出力の差を検出して
距離を測定する。この距離の計測で第１スライダ４に第
２スライダ１２を追従制御させる。

更に、第１スライダ４には光源としての半導体レーザ、
反射プリズム等の光学部品を含む光磁気ヘッドを構成す
るに必要な最小限の部材が搭載されている。

第２スライダ１２にディスクからの再生信号を増幅する
プリアンプ等を備えたヘッド回路が組み込まれており、
これらのヘッド回路はシールドケース２０の中に内蔵さ
れている。

次に、第２図の（第１図におけるＩｆ−ＩＩ断面図）を
参照して、第１スライダ４と第２スライダ１２の位置関
係を説明する。

まず、第１スライダ４は上下に設けたＶ溝車９をフレー
ム６に固定した丸棒レール７、及びベース１に固定した
丸棒レール８に嵌め合せており、丸棒レール７．８に沿
ってディスク半径方向に直線移動する。この第１スライ
ダ４の外側には箱形の第２スライダ１２が配置され、第
２スライダは両側に配置したヨーク１３の上部コーナ而
１３ａにボールベアリング１４によって支持されること
で同じくディスク半径方向Ｒに直線移動することができ
る。第２スライダ１２の両側には、上部が鉄製の箱形フ
レーム２１が取り付けられ、この箱形フレーム２１の外
側に第１図に示したようにリニアモータを構成するボイ
スコイル１７が巻き回されており、箱形フレーム２１と
ヨーク１３の間は箱形フレーム２１の上部鉄片が永久磁
石１５とヨーク１６からなる磁気回路の漏れ磁束に吸引
され、ボールベアリング１４にて支持されている。

箱形フレーム２１の外側にはりニアモータの磁気回路を
形成する永久磁石１５とヨーク１６が設置され、箱形フ
レーム２１に巻き回したボイスコイル１７に通電するこ
とでリニアモータを駆動して第２スライダ１２を直線移
動させる。

次に、内側の第１スライダ４に設けた対物レンズ１０を
焦点制御するための７クチユエータの構造を説明する。

この焦点制御用のアクチュエータは、フォーカスコイル
２２．永久磁石２３．ヨーク２４．外部磁界用電磁コイ
ル２５で構成され、フォーカスコイル２２は２枚の平行
バネ２６によって支持され、平行バネ２６の右側は第１
スライダ４に固定されている。一方、永久磁石２３及び
ヨーク２４は、フォーカスコイル２２の外側に相対して
第２スライダ１２側に設けられ、また外部磁界用電磁コ
イル２５も対物レンズ１０の外側となる第２スライダ１
２側に装着されている。

第４図は第２図に示す焦点υｊ御用アクチュエータを取
り出して示したもので、２枚の平行バネ２６の一端を第
１スライダ４側に固定し、平行バネ２６の先端で対物レ
ンズ１０及びフォーカスコイル２２を支持している。フ
ォーカスコイル２２の外側には、第２スライダ１２側に
固定した永久磁石２３及びヨーク２４が配置され、フォ
ーカスコイル２５に電流を流すことで平行バネ２６で支
持された対物レンズ１０をディスク５の垂直方向に駆動
するようにしている。

次に、光磁気ヘッドと外部回路との信号線接続を説明す
ると、第１図に示すように１０ＭＨｚ程度の周波数をも
つ記録再生信号を伝送する同軸ケーブル２７は第２スラ
イダ１２に接続され、また第４図に示した焦点制御用の
アクチュエータ及び第２スライダ１２を移動するための
りニアモータ等の各種の制御信号を伝送する帯状に形成
された制御ケーブル２８も第２スライダ１２に接続して
いる。また、同軸ケーブル２７及び制御ケーブル２８が
接続された第２スライダと第１スライダとの間の信号線
接続は、フレキシブルプリント３０によって行なわれて
おり、フレキシブルプリント３０のバネ性は極く小さい
ことから第１スライダ４に対する信号線接続による応答
性の影響はほとんどない。

次に、第５図の速度線図を参照して、本発明の光ヘッド
のアクセス制御を説明する。

まず、目標位ＷＩＡまでは第１スライダ４用のボイスコ
イル型リニアモータ２（第３図参照）及び第２スライダ
１２用のりニアモータ（ボイスコイル１７．ヨーク１３
．１６及び永久磁石１５）を同時に速度制御する。この
第１スライダ４と第２スライダ１２のリニアモータによ
る独立した移動１／Ｊ　ＩＩｌにおいて、第１図に示す
ように第１スライダ４に設けたミラー１１と第２スライ
ダ１２に設けた２分割検出器１８及びＬＥＤ１９とから
なる偏位測定装置を使用し、この偏位測定装置により測
定される各スライダ間の距離を一定に保つようにリニア
モータの制御を行ない、第２スライダ１２を第１スライ
ダ４に追従移動させる。

このような第１スライダ４と第２スライダ１２の速度制
御により目標位置Ｂの手前の位置Ａに達すると、スライ
ダの移動速度を抑えて目標位置Ｂへの位置制御を行なう
。この位置制御を受けて可動重量の小さい第１スライダ
４が第５図の実線５Ｏに示すように目標位置Ｂに達する
と、整定のための振動を行なってｔ３時間後に目標位置
Ｂに停止する。一方、可動重量の大きい第２スライダ１
２は、第５図の破線５２に示すように第１スライダ４に
遅れて目標位置Ｂに達し、可動重量が大きいことから第
１スライダ４より長い時間、整定のための振動を行なっ
てｔ４時間後に目標位置Ｂに停止する。

即ち、本発明の第１の実施例においては、スライダを第
１スライダ４と第２スライダ１２に２分割し、第１スラ
イダ４には光磁気光学系を構成する光学素子、即ち対物
レンズ１ｏ、全反射プリズム、ビームスプリッタ−９半
導体レーザー、コリメータレンズ、ビーム整形プリズム
、集光レンズ。

円筒レンズ、偏光ビームスプリッタ−１信号再生用アバ
ランシェフォトダイオード、４分割ＰＩＮフォトダイオ
ード即ちオートフォーカス、オートトラッキング用検出
器等の重量の重くないものが搭載され、第２スライダ１
２には焦点制御用アクチュエータの永久磁石２３とヨー
ク２４及び再生信号増幅用プリアンプ及び同軸ケーブル
や制御信号用ケーブルの接続を行なっているため、第１
スライダ４の可動重量を大幅に低減することができ、こ
の可動重量の低減により第５図の実線５０に示すように
第１スライダ４の目標位置Ｂまでの移動時間及び目標位
［８に達した後の整定時間を大幅に短縮することができ
る。

ｔ３時間後に目標位置Ｂに第１スライダ４が停止すると
トラッキング制御が開始され、ディスクから読み出され
たトラック情報に基づいて目標トラックまでの差を検出
し、対物レンズ１０の移動で目標トラックにトラックジ
ャンプさせる。このように対物レンズ１０をトラックジ
ャンプさせているとき、可動重量の大きい第２スライダ
１２は第５図の破線５２に示すように整定のための振動
状態にあるが、第１スライダ４の制御は第２スライダ１
２とは独立に行なわれるため、第２スライダ１２が振動
状態にあっても対物レンズ１０によるトラックジャンプ
に何ら影響を及ぼすことはない。

尚、上記の実施例にあっては、焦点制御用アクチュエー
タにおける永久磁石２３．ヨーク２４でなる磁気回路を
可動１ｆｉｌの大きい第２スライダ１２側に取り付けて
いたが、この磁気回路を第１スライダ４側に取り付けて
も可動重量に対する影響はあまりないことから、従来の
分割構造をもたないスライダを使用した場合に比べ充分
に短いアクセス時間を実現することができる。また、焦
点制御用アクチュエータの磁気回路を第１スライダ４側
に設けた場合には、ディスクの垂直方向にのみ駆動する
１次元アクチュエータの他に、ディスクの軸方向及び横
方向に駆動する２次元アクチュエータが使用できる。

第６図は第２の実施例であって、ライトワンス用のディ
スク用ヘッド装置で用いられる光学系を取り出して示し
た説明図である。

第６図において、可動重量を小さくする第１スライダ４
には、対物レンズ１０．λ／４板３板金１光ビームスプ
リッタ−３２，全反射プリズム３３を取り付け、可動重
量を考慮する必要のない第２スライダ１２には、半導体
レーザー３４．コリメータレンズ３５．ビーム整形プリ
ズム３６，３７、集光レンズ３８９円筒レンズ３９及び
光検出器４０を取り付ける。この場合、第１スライダ４
と第２スライダ１２の間の光ビームは、第１スライダ４
と第２スライダ１２との間の相対移動に対し光軸が変化
することのない平行光学系となるように構成する。この
ような第１スライダ４と第２スライダ１２の間を平行光
学系とすることで、平行光学系間の距離を短くでき、そ
の変動を小さく抑えることができる。また、平行光学系
とする構成により第１スライダ４と第２スライダ１２の
間に位置変動があっても、光学系は位置変動による影響
は受けず、制御誤差の発生や再生信号の品質低下を確実
に防ぎ、更に光路長を短くできるために、温度変化に対
する安定性や長期間使用したときの安定性が確保できる
。尚、第６図に示すライ′　　トワンス用光ヘッド装置
は、第１スライダ４に設けられる偏光ビームスプリッタ
−３２をビームスプリッタ−に変更し、λ／４板３板金
１し、また、第２スライダ１２に設けられる半導体レー
ザー３３４、コリメータレンズ３５．ビーム整形プリズ
ム３６．３７．集光レンズ３８１円筒レンズ３９゜光検
出器４０に加えて集光レンズ３８の前に入射光に対して
光軸口りにある角度（例えば１０°）回転して偏光ビー
ムスプリッタ−を挿入設置し、該偏光ビームスプリッタ
−の透過光検出用のアバランシェフォトダイオード（再
生信号検出用）及び反射光を検出してオートフォーカス
及びオートトラッキング信号を得るための円筒レンズと
４分割ＰＩＮフォトダイオードを設ければ光磁気ディス
ク用ヘッド装置となる。この第２実施例による光磁気デ
ィスク用ヘッド装置は前記第１実施例によるものよりも
更に第１スライダに搭載されるものの重量が軽くなるた
め、より早いアクセスが可能となる。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、光ヘッド装置
のスライダを第１スライダと第２スライダに分割し、第
１スライダに光ヘッドの構成に必要最小限の部材しか搭
載せず、第１スライダに搭載しない部材は第２スライダ
側に全て搭載するようにしたため、第１スライダの可動
重量を大幅に低減することができ、このため、第１スラ
イダの目標位置への移動時間及び目標位置に達した後の
整定時間を短縮し、目標位置までの整定時間とトラック
ジャンプ時間の和で与えられるアクセス時間を大幅に短
縮することができ、大容量メモリとして利用される光デ
ィスクの高速記録再生を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を平面的に示した説明図、第
２図は第１図のＩ−ｎ断面図、第３図は第１図の側面を
一部断面にて示した説明図、第４図は第１．２図におけ
る焦点制御用アクチュエータを取り出して示した説明図
、第５図は本発明によるアクセスυＪｔｌｌｌの速度線
図、第６図は本発明で用いるヘッド光学系を取り出して
示した説明図、第７図は従来の光ヘッドのアクセス制御
を示した速度線図である。 １：ベース ２：ボイスコイル形リニアモータ ３：シャフト ４：第１スライダ ５：ディスク ６：フレーム ７．８：丸棒レール ９　：　ＶＩＩＩＩｌ １０：対物レンズ １１：ミラー １２：第２スライダ １３．１６．２４：ヨーク １４：ボールベアリング １５．２３：永久磁石 １７：ボイスコイル １８：２分割検出器 １９：ＬＥＤ ２０：シールドケース ２１：箱形フレーム ２２：フォーカスコイル ２５：外部磁界用′Ｆｉ磁コイル ２６：平行バネ ２７：同軸ケーブル ２８二制御ケーブル ３０：フレキシブルプリント ３１：λ／４板 ３２：偏光ビームスプリッタ− ３３：全反射プリズム ３４：半導体レーザー ３５：コリメータレンズ ３６．３７：ビーム整形プリズム ３８二集光レンズ ３９：円筒レンズ ４０：光検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディスク半径方向に直線移動する第１スライダと、該第
   １スライダと同一方向に直線移動する第２スライダとを
   備え、前記第１スライダには光ヘッドの構成に必要最小
   限の部材を搭載し且つ前記第２スライダには焦点制御用
   アクチュエータ及びヘッド回路の主要構成部材を搭載す
   ると共に外部信号線を接続し、前記第１及び第２スライ
   ダ部材のそれぞれを独立に位置制御するようにしたこと
   を特徴とする光ヘッド装置。