JPH0620292A - 光学ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フォーカシングやトラッキングの制御が遠心力
の影響を受けず、情報再生および／または書き込みの高
速化が可能な、光テープ用の新規な光学ヘッド装置を実
現する。 【構成】中空シリンダー状の光テープガイド２２の外周
面に光テープＴを螺旋状に巻きつけて案内し、光源１０
からの光を集光レンズ１６を介して、回転ミラー１８の
鏡面の近傍の位置Ｐへ集光せしめ、回転ミラー１８によ
る反射光束を、回転ミラー１８と一体に回転する対物レ
ンズ２０により光テープガイド２２を介して光テープＴ
上に集光させる。光テープＴにより反射された戻り光束
を光束分離手段１４により受光部２４，２６，２８側へ
分離し、フォーカシング・エラー信号とトラッキング・
エラー信号とを含む信号を発生する。受光部により発生
したフォーカシング・エラー信号およびトラッキング・
エラー信号に基づいて、サーボ機構３０により集光レン
ズ１６を光軸方向および光軸直交方向へ変位駆動して、
フォーカシング制御・トラッキング制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光学ヘッド装置、詳し
くは光テープに対して情報の再生および／または書き込
みを行うための光学ヘッド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】中空シリンダー状の光テープガイドに、
光テープを螺旋状に巻きつけて案内しつつ、光テープに
対して情報の再生及び／又は書き込みを行う、所謂ヘリ
カルスキャン方式の光学ヘッド装置が知られている。こ
のような光学ヘッド装置では、情報の再生等を行う光は
光テープガイドの内周側から光テープに照射されるが、
照射光を光テープに集光させる対物レンズは、光テープ
ガイドの内部で高速回転する。

【０００３】このため、対物レンズを変位させてフォー
カシングやトラッキング等の制御を行う場合、対物レン
ズに作用する遠心力により上記制御が影響を受けやすい
という問題がある。また、この制御方式では、対物レン
ズを変位させるためのサーボ機構の駆動部が対物レンズ
とともに高速回転させられるため回転系の慣性能率が大
きくなって、対物レンズの高速回転に大きなエネルギー
を必要とし、このため情報再生・書き込みの高速化が困
難であるという問題もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、フォーカシングやト
ラッキングの制御が遠心力の影響を受けず、情報再生お
よび／または書き込みの高速化が可能な、光テープ用の
新規な光学ヘッド装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の光学ヘッド装
置は、「走行する光テープに対し、情報の再生および／
または書き込みを行う装置」である。「光テープ」は、
光を利用して情報を記録・再生するためのテープ状の媒
体であり、光と磁気を利用して記録再生を行う光磁気テ
ープもこの発明における光テープの概念に含まれる。

【０００６】請求項１記載の光学ヘッド装置は、光テー
プガイドと、回転ミラーと、対物レンズと、光源と、集
光レンズと、受光部と、光束分離手段と、サーボ機構と
を有する。「光テープガイド」は、中空シリンダー状で
あって、外周面に光テープを螺旋状に巻きつけて案内す
る。この光テープガイドは、装置空間に対して固定的で
も良いし、あるいは回転可能とし、光テープの移動と共
に回転するようになっていても良い。光テープガイドは
「透明」でもよいが、これを「不透明な材質で形成し、
光走査用の窓（光テープガイドが回転しない場合）ある
いは螺旋溝（光テープガイドが回転する場合）を開設し
た」ものとすることもできる。

【０００７】「回転ミラー」は、光テープガイドのシリ
ンダー軸に回転軸を一致させ、上記回転軸に対して鏡面
を４５度傾けて配備される。上記「シリンダー軸」は、
光テープガイドの外周面の母線に平行なシリンダー対称
軸である。「対物レンズ」は、回転ミラーに対し回転軸
に一致して入射し反射された光線に光軸を一致させ、回
転ミラーと一体的に回転し、光源側からの光束を光テー
プガイドを介して光テープ上に集光する。「光源」は、
放射する光束の主光線が回転ミラーの回転軸と一致する
ように配備される。光源としては、例えば半導体レーザ
ーや発光ダイオードを用いることができる。上記「放射
する光束の主光線」とは、光学ヘッド装置の基準状態
（フォーカシング・エラー信号やトラッキング・エラー
信号による制御サーボが掛からない状態）において、光
源から光テープ面まで屈折の影響を受けないような光線
である。

【０００８】「集光レンズ」は、光源から放射された光
束を回転ミラーの鏡面から若干離れた位置に集光する。
「受光部」は、光テープにより反射されて集光レンズを
透過した「戻り光束」を受け、フォーカシング・エラー
信号とトラッキング・エラー信号とを含む信号を発生す
る。即ち受光部は、光テープに対して情報の再生を行う
場合には、上記各エラー信号と再生信号とを発生する。
また光テープに対して情報の書き込みを行う場合には、
フォーカシング・エラー信号とトラッキング・エラー信
号とを発生する。

【０００９】「光束分離手段」は、戻り光束を光源と集
光レンズとの間において受光部側へ分離する。光束分離
手段としては、半透鏡やビームスプリッタープリズムを
用いることができる。また、この光束分離手段を偏向ビ
ームスプリッターと１／４波長板とで構成して、光利用
効率を高めるようにすることもできる。「サーボ機構」
は、受光部により発生したフォーカシング・エラー信号
およびトラッキング・エラー信号により、集光レンズを
光軸方向および光軸直交方向へ変位駆動する。従って上
記集光レンズは、光軸方向および光軸に直交する所定の
方向（トラック配列方向に略直交的に対応する方向）に
変位可能に設けられる。

【００１０】請求項２の光学ヘッド装置は、光テープガ
イドと、回転ミラーと、対物レンズと、光源と、集光レ
ンズと、トラッキング用偏向鏡と、受光部と、光束分離
手段と、サーボ機構とを有する。これらのうち、光テー
プガイド、回転ミラー、対物レンズ、光源、集光レン
ズ、受光部、光束分離手段は、請求項１記載の光学ヘッ
ド装置におけるものと同じものである。

【００１１】「トラッキング用偏向鏡」は、集光レンズ
と回転ミラーとの間に揺動自在に配備されて、光束を所
定方向へ反射する。「サーボ機構」は、受光部により発
生したフォーカシング・エラー信号により集光レンズを
光軸方向へ変位駆動し、トラッキング・エラー信号によ
りトラッキング用偏向鏡を偏向駆動する。

【００１２】上記請求項１または２記載の光学ヘッド装
置において、「光源と集光レンズとの間にコリメートレ
ンズを配備し、このコリメートレンズと集光レンズとの
間に光束分離手段を配備する」ようにしても良い（請求
項３）。

【００１３】

【作用】この発明の光学ヘッド装置では、上記のように
フォーカシング制御・トラッキング制御とも、装置の非
回転部分に設けられた光学素子の変位により行われる。
このため回転部分（以下、回転系という）に配備される
対物レンズは回転系に固定的に配備される。

【００１４】また集光レンズによる光束の集光位置は、
回転ミラーの鏡面から若干離れているだけであるので回
転ミラーに入射する光束の鏡面による断面積は小さく、
反射面部分が小さいので反射面部分を高精度に平面化で
きる。

【００１５】

【実施例】図１は、請求項１，３記載の光学ヘッド装置
の１実施例を示している。図１の（Ａ）において、符号
１０は光源としての半導体レーザー、符号１２はコリメ
ートレンズ、符号１４は光束分離手段としての半透鏡、
符号１６は集光レンズ、符号１８は回転ミラー、符号２
０は対物レンズ、符号２２は光テープガイド、符号２４
はレンズ系、符号２６は受光素子、符号２８は上記レン
ズ系２４、受光素子２６と共に受光部を構成する信号発
生回路、符号３０はサーボ機構をそれぞれ示している。

【００１６】光テープガイド２２は図１（Ｂ）に示すよ
うに中空シリンダー状で、「透明」な材料で形成されて
いる。光テープＴは、光テープガイド２２の外周面に螺
旋状に巻きつけられて案内される。このとき光テープガ
イド２２はシリンダー軸の回りに回転しても良く、回転
せずに光テープＴに対して滑っても良いが、この例では
光テープＴの案内に応じて回転するようになっている。

【００１７】回転ミラー１８は、その回転軸を光テープ
ガイド２２のシリンダー軸と合致させ、その鏡面を回転
軸に対して４５度傾けて設けられ、図示されない駆動装
置により回転される。光源１０、コリメートレンズ１
２、集光レンズ１６は、回転ミラー１８の回転軸の延長
上に配備されている。コリメートレンズ１２は、その光
軸が上記回転軸と合致するように配備され、光源１０
は、放射する光束の主光線がコリメートレンズ１２の光
軸と合致するように配備される。

【００１８】集光レンズ１６は、光軸方向および光軸に
直交する所定の方向へ平行移動可能であり、基準位置を
占めるとき、その光軸が回転ミラー１８の回転軸に合致
するように配備される。

【００１９】対物レンズ２０は、上記回転軸に合致して
回転ミラー１８に入射し反射される光線に光軸を合致さ
せて設けられる。対物レンズ２０は、適当な保持部材１
９に固定されて回転ミラー１８と一体化され、回転ミラ
ー１８と一体的に回転する。これら回転ミラー１８と対
物レンズ２０と保持部材１９とは回転系を構成する。

【００２０】光源１０を発光させると、放射された光束
はコリメートレンズ１２により実質的な平行光束とな
り、半透鏡１４を透過し、集光レンズ１６により集光光
束となり、回転ミラー１８の鏡面よりも若干上の位置Ｐ
に集光する。光束はその後、発散しつつ回転ミラー１８
に入射し、回転ミラー１８の回転軸に直交する方向へ反
射され、対物レンズ２０により光テープガイド２２を介
して光テープＴに光スポットとして集光照射される。光
テープＴを案内しつつ、回転ミラー１８と対物レンズ２
０とを一体的に回転させれば、光テープＴは光スポット
により斜めにスキャンされる。

【００２１】光テープＴによる反射光は「戻り光束」と
なり、対物レンズ２０、回転ミラー１８、集光レンズ１
６を逆向きに透過し、その一部は半透鏡１４により受光
部側へ分離される。分離された光束は、レンズ系２４に
入射する。受光部は、前述のようにフォーカシング・エ
ラー信号とトラッキング・エラー信号とを含む信号を発
生させるためのものである。このような受光部の構造と
しては、従来から光ディスク用の光ピックアップに関連
して種々の方式のものが知られており、この発明におい
ても、これら公知の受光部構造を適宜利用できるのであ
るが、この例では受光部の構造は以下のようになってい
る。

【００２２】即ち、レンズ系２４は、アナモフィックな
レンズ系（例えば、集光レンズと正のパワーを持つシリ
ンダーレンズとの組合せ）で、半透鏡１４により分離さ
れた光束を集光させるとともに、この集光光束に非点収
差を与える機能を有する。また受光素子２６は、受光面
を４分割された４分割受光素子で、上記集束光束の非点
収差による最小錯乱円の位置に配備され、各分割受光部
から一つずつ信号を発生する。これら４つの信号に基づ
き、信号発生回路２８が信号を発生させる。即ち、光テ
ープＴから情報を再生する場合であれば、上記４つの信
号の和が再生信号とされる。またフォーカシング・エラ
ー信号は、従来から「非点収差法」として知られたフォ
ーカシング制御における公知の方法で発生され、トラッ
キング・エラー信号は従来から「プッシュ・プル法」と
して知られたトラッキング制御における公知の方法で発
生される。

【００２３】信号発生回路２８により発生したフォーカ
シング・エラー信号がサーボ機構３０に印加されると、
サーボ機構３０は、集光レンズ１６を光軸方向へ変位駆
動してフォーカシング制御を行い、光スポットが常に光
テープＴ上に結像するようにする。また信号発生回路２
８により発生したトラッキング・エラー信号がサーボ機
構３０に印加されると、サーボ機構３０は、集光レンズ
１６を光軸に直交する方向へ変位駆動してトラッキング
制御を行い、光スポットが光テープＴ上のトラックを逸
れないようにする。

【００２４】例えば、フォーカシング・トラッキング各
制御に伴う、光スポットの移動量がそれぞれ１０μｍ、
１００μｍであり、対物レンズ１８の結像倍率（横倍
率）が５倍であるとすると、フォーカシング制御のため
には集光レンズ１６を光軸方向へ２５０μｍ（=１０μ
ｍ×（横倍率）²）だけ変位させれば良く、トラッキン
グ制御のためには、集光レンズ１６を光軸の直交する所
定の方向へ５００μｍ（＝１００μｍ×横倍率）だけ変
位させれば良い。サーボ機構の具体的な態様としては従
来公知のものを適宜用いることができる。

【００２５】図２は、請求項２，３記載の光学ヘッド装
置の１実施例を示している。繁雑を避けるため、混同の
虞れがないと想われるものについては図１におけると同
一の符号を用いた。図１の実施例と異なる点は、集光レ
ンズ１６と回転ミラー１８との間にトラッキング用偏向
鏡１７が揺動自在に設けられて、光路を略直角に曲げて
いること、および、サーボ機構３１が、集光レンズ１６
によりフォーカシング制御を行い、トラッキング用偏向
鏡１７によりトラッキング制御を行うことの２点であ
る。

【００２６】即ち、戻り光束による信号発生は図１の実
施例と同様であるが、発生されるフォーカシング・エラ
ー信号により、サーボ機構３１は集光レンズ１６を光軸
方向へ変位させてフォーカシング制御を行う。このため
この実施例では、集光レンズ１６は光軸方向へのみ平行
移動可能に配備されることになる。またサーボ機構３１
は、トラッキング・エラー信号によりトラッキング用偏
向鏡１７を揺動駆動してトラッキング制御を行う。

【００２７】上記図１，２の実施例では、光源からの光
束をコリメートレンズ１２を介して集光レンズ１６に入
射させたが、光源からの光束を直接集光レンズ１２に入
射させるようにしても良い。このようにすると、光テー
プからの戻り光束は、集光レンズを透過したのち集光光
束となるので、非点収差法によるフォーカシング制御を
行う場合、レンズ系２４を例えばシリンダーレンズのみ
で構成できる。また上記の各実施例とも集光レンズによ
る光束の集光点（Ｐ点）は、回転ミラー鏡面の近傍且つ
集光レンズ側としたが、この集光点を回転ミラー鏡面近
傍且つ対物レンズ側に設定しても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
光学ヘッド装置を提供できる。この光学ヘッド装置は上
述の如き構成となっているので、フォーカシング制御、
トラッキング制御を行うのに対物レンズを駆動する必要
がなく、従って対物レンズを駆動する機構を回転系に搭
載する必要がない。このため回転系の慣性能率が小さく
てすみ、回転系を高速回転させることが可能となり、光
テープの高速スキャンが可能になる。また対物レンズが
回転系に固定されるから、フォーカシング・トラッキン
グ制御とも遠心力の影響がなく、適正な制御が容易に実
現できる。

【００２９】さらに、集光レンズによる集光点は回転ミ
ラーの鏡面から外れているので、回転ミラーの一点に光
エネルギーが集中して、回転ミラーの寿命を短くするこ
とがなく、また回転ミラーによる鏡面は小さくて良いの
で鏡面を高度に平面化でき、光スポット結像の収差への
影響を小さくして、良好な光強度分布を持った光スポッ
トを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例を説明するための図であ
る。

【図２】別実施例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 光源 １４ 光束分離手段 １６ 集光レンズ １８ 回転ミラー ２０ 対物レンズ ２２ 光テープガイド ２４ レンズ系 ２６ 受光素子 Ｔ 光テープ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行する光テープに対し、情報の再生およ
   び／または書き込みを行う装置であって、 外周面に光テープを螺旋状に巻きつけて案内する、中空
   シリンダー状の光テープガイドと、 この光テープガイドのシリンダー軸に回転軸を一致させ
   て配備され、上記回転軸に対して鏡面を４５度傾けた回
   転ミラーと、 この回転ミラーに対し回転軸に一致して入射し反射され
   た光線に光軸を一致させ、上記回転ミラーと一体的に回
   転し、光源側からの光束を光テープガイドを介して光テ
   ープ上に集光する対物レンズと、 放射する光束の主光線が上記回転ミラーの回転軸と一致
   するように配備された光源と、 光源から放射された光束を上記回転ミラーの鏡面から若
   干離れた位置に集光する集光レンズと、 光テープにより反射され、上記集光レンズを透過した戻
   り光束を受け、フォーカシング・エラー信号とトラッキ
   ング・エラー信号とを含む信号を発生する受光部と、 上記戻り光束を、上記光源と集光レンズとの間において
   上記受光部側へ分離する光束分離手段と、 上記受光部により発生したフォーカシング・エラー信号
   およびトラッキング・エラー信号により、上記集光レン
   ズを光軸方向および光軸直交方向へ変位駆動するサーボ
   機構とを有する光学ヘッド装置。
2. 【請求項２】走行する光テープに対し、情報の再生およ
   び／または書き込みを行う装置であって、 外周面に光テープを螺旋状に巻きつけて案内する、中空
   シリンダー状の光テープガイドと、 この光テープガイドのシリンダー軸に回転軸を一致させ
   て配備され、上記回転軸に対して鏡面を４５度傾けた回
   転ミラーと、 この回転ミラーに対し回転軸に一致して入射し反射され
   た光線に光軸を一致させ、上記回転ミラーと一体的に回
   転し、光源側からの光束を光テープガイドを介して光テ
   ープ上に集光する対物レンズと、 放射する光束の主光線が上記回転ミラーの回転軸と一致
   するように配備された光源と、 光源から放射された光束を上記回転ミラーの鏡面から若
   干離れた位置に集光する集光レンズと、 この集光レンズと上記回転ミラーとの間に揺動自在に配
   備されて、光束を所定方向へ反射するトラッキング用偏
   向鏡と、 光テープにより反射され、上記集光レンズを透過した戻
   り光束を受け、フォーカシング・エラー信号とトラッキ
   ング・エラー信号とを含む信号を発生する受光部と、 上記戻り光束を、上記光源と集光レンズとの間において
   上記受光部側へ分離する光束分離手段と、 上記受光部により発生したフォーカシング・エラー信号
   により、上記集光レンズを光軸方向へ変位駆動し、トラ
   ッキング・エラー信号により上記トラッキング用偏向鏡
   を偏向駆動するサーボ機構とを有する光学ヘッド装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の光学ヘッド装置に
   おいて、 光源と集光レンズとの間にコリメートレンズを有し、こ
   のコリメートレンズと集光レンズとの間に光束分離手段
   が配備されることを特徴とする、光学ヘッド装置。