(57)【要約】【課題】微小動作による記録媒体の光学系に対する精密な位置合わせを比較的低コストで実現できる高精度位置決め装置を提供する。【解決手段】光により情報を記録・再生する平板状の記録媒体１０を光学系に対して平面方向に微小動作させる駆動ユニット１を備え、その駆動ユニット１は枠形状に形成されたユニット本体２と、ユニット本体２の内側に納められる第１の駆動枠３と、第１の駆動枠３の内側に納められ記録媒体１０の記録部１１近傍に固定される第２の駆動枠４とからなり、第１の駆動枠３はユニット本体２に対し微小駆動素子５を介して記録媒体１０の平面方向に動作自在とされると共に、第２の駆動枠４は第１の駆動枠３に対し微小駆動素子５を介して記録媒体１０の平面方向であって第１の駆動枠３の動作と略直角方向に動作自在とされることにより、記録媒体１０を平面方向に微小動作させる。【選択図】  図１
2005004921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光により情報を記録・再生する平板状の記録媒体を光学系に対して平面方向に微小動作させる駆動ユニットを備え、該駆動ユニットによって上記記録媒体の記録部を所定の位置に位置決めする高精度位置決め装置であって、
上記駆動ユニットは枠形状に形成されたユニット本体と、該ユニット本体の内側に納められる第１の駆動枠と、該第１の駆動枠の内側に納められ上記記録媒体の記録部近傍に固定される第２の駆動枠とからなり、
上記第１の駆動枠は上記ユニット本体に対し微小駆動素子を介して上記記録媒体の平面方向に動作自在とされると共に、上記第２の駆動枠は上記第１の駆動枠に対し微小駆動素子を介して上記記録媒体の平面方向であって上記第１の駆動枠の動作と略直角方向に動作自在とされ、上記第１の駆動枠と第２の駆動枠を相互に動作させることにより上記記録媒体を平面方向に微小動作させることを特徴とする高精度位置決め装置。
【請求項２】
上記第１の駆動枠は上記ユニット本体に対し２つの微小駆動素子を介して直線動作及び回転動作自在とされると共に、上記第２の駆動枠は上記第１の駆動枠に対し２つの微小駆動素子を介して直線動作及び回転動作自在とされることを特徴とする請求項１記載の高精度位置決め装置。
【請求項３】
上記第１の駆動枠は上記ユニット本体に対し弾性体を介して接続されると共に、上記第２の駆動枠は上記第１の駆動枠に対し弾性体を介して接続されることを特徴とすることを特徴とする請求項１または２記載の高精度位置決め装置。
【請求項４】
上記第２の駆動枠は上記記録媒体に対して略垂直方向の空気孔を備え、該空気孔からの空気の吸引または噴出によって上記第２の駆動枠と上記記録媒体を固定または離隔させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高精度位置決め装置。
【請求項５】
上記光学系は上記記録部の所定の位置を規定する光学基準ブロックを備え、該光学基準ブロックは上記記録媒体に対して略垂直方向の空気孔を備えると共に、該空気孔からの空気の吸引または噴出によって上記光学基準ブロックと上記記録媒体を固定または離隔させることを特徴とする請求項４記載の高精度位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホログラム記憶装置において記録媒体を光学系に対して精度よく位置決めする高精度位置決め装置に関し、特に大まかに位置決めされた記録媒体を微小動作させて精密な位置決めを行う高精度位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からコンピュータ等に用いられる記憶装置としては、磁気や光によって情報を記録媒体に対して２次元的に書込み、読込みを行うものが広く用いられている。磁気を用いた記憶装置としては、フロッピー（登録商標）ディスクやハードディスクなどが知られており、光を用いた記憶装置としては、ＣＤやＤＶＤなどが知られている。これら記憶装置は、大容量化の要求に応えるため、これまでに記録密度に関して著しい進歩を果たしてきたものである。そして、さらなる大容量化のための手段として、ホログラムの原理を用いた記憶装置（以下ホログラム記憶装置という）の開発が進められている。
【０００３】
ホログラム記憶装置は、符号化された物体光と参照光とを記録媒体上で干渉させてホログラムを形成し、情報を記憶させるものである。物体光は２次元のデジタルデータの形で記録媒体に照射され、情報を再生する際には参照光のみを記録媒体に照射することで、２次元のデジタルデータを再現する。したがって、物体光及び参照光の光学系と記録媒体とは正確に位置決めする必要がある。この位置決めは、光学系を固定しておき、平板状の記録媒体を平面方向に移動させることにより行われる。このようなホログラム記憶装置としては、例えば特許文献１に挙げるものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−９３１５７号公報
【０００５】
従来のホログラム記憶装置においては、記録媒体はカード状のものやディスク状のものが用いられている。カード状の記録媒体の場合には、その平面方向であって互いに直交するＸ方向及びＹ方向に記録媒体を移動させることができるように、Ｘ方向及びＹ方向にそれぞれスライダを設け、光学系に対して記録媒体を移動させる。また、ディスク状の記録媒体の場合には、中心部をモータに接続して円周方向に記録媒体を回転させると共に、モータをトラバースするスライダを設けることで半径方向に記録媒体を移動させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のホログラム記憶装置における記録媒体の位置決め装置においては、以下に述べる問題点を有していた。
情報にランダムにアクセスするためには、ホログラムを形成するページ単位で記録媒体を大きく移動させる必要がある。一方で、記録媒体を光学系に対して正確に位置決めするには、記録媒体位置の微小な調整が必要である。微小な動作をさせるためには、駆動に用いるモータないしスライダのステッピングを微小にしなければならず、そのような駆動装置で大きな動作をさせると装置に大きな負荷がかかる。すなわち、記録媒体の大きな動作と微小な動作を両立させることは困難であり、記録媒体の位置決め装置における高コストの原因となる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、微小動作による記録媒体の光学系に対する精密な位置合わせを比較的低コストで実現できる高精度位置決め装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る高精度位置決め装置は、光により情報を記録・再生する平板状の記録媒体を光学系に対して平面方向に微小動作させる駆動ユニットを備え、該駆動ユニットによって上記記録媒体の記録部を所定の位置に位置決めする高精度位置決め装置であって、
上記駆動ユニットは枠形状に形成されたユニット本体と、該ユニット本体の内側に納められる第１の駆動枠と、該第１の駆動枠の内側に納められ上記記録媒体の記録部近傍に固定される第２の駆動枠とからなり、
上記第１の駆動枠は上記ユニット本体に対し微小駆動素子を介して上記記録媒体の平面方向に動作自在とされると共に、上記第２の駆動枠は上記第１の駆動枠に対し微小駆動素子を介して上記記録媒体の平面方向であって上記第１の駆動枠の動作と略直角方向に動作自在とされ、上記第１の駆動枠と第２の駆動枠を相互に動作させることにより上記記録媒体を平面方向に微小動作させることを特徴として構成されている。
【０００９】
また、本発明に係る高精度位置決め装置は、上記第１の駆動枠は上記ユニット本体に対し２つの微小駆動素子を介して直線動作及び回転動作自在とされると共に、上記第２の駆動枠は上記第１の駆動枠に対し２つの微小駆動素子を介して直線動作及び回転動作自在とされることを特徴として構成されている。
【００１０】
さらに、本発明に係る高精度位置決め装置は、上記第１の駆動枠は上記ユニット本体に対し弾性体を介して接続されると共に、上記第２の駆動枠は上記第１の駆動枠に対し弾性体を介して接続されることを特徴とすることを特徴として構成されている。
【００１１】
さらにまた、本発明に係る高精度位置決め装置は、上記第２の駆動枠は上記記録媒体に対して略垂直方向の空気孔を備え、該空気孔からの空気の吸引または噴出によって上記第２の駆動枠と上記記録媒体を固定または離隔させることを特徴として構成されている。
【００１２】
そして、本発明に係る高精度位置決め装置は、上記第２の駆動枠は上記記録媒体に対して略垂直方向の空気孔を備え、該空気孔からの空気の吸引または噴出によって上記第２の駆動枠と上記記録媒体を固定または離隔させることを特徴として構成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１は、本実施形態における高精度位置決め装置の平面図である。また、図２は、記録媒体と光学系及び高精度位置決め装置の関係を示した断面図である。これら各図において、本実施形態における高精度位置決め装置は、ホログラム記憶装置において平板状の記録媒体１０を、物体光学系３０ａ及び参照光学系３０ｂからなる光学ユニット３０に対して微小な位置決めするために用いられ、略方形の枠形状に形成されたユニット本体２と、その内部に納められる略方形状に形成された第１の駆動枠３と、さらにその内部に納められる略方形状に形成された第２の駆動枠４とからなる駆動ユニット１によって、記録媒体１０を図１に示すＸ方向とＹ方向及びθ方向に微小移動させて正確に位置決めするものである。なお、記録媒体１０の大まかな位置決めは、記録媒体１０が接続されたスライダ２０によってＸ方向とＹ方向になされ、ページ単位で移動する。
【００１４】
駆動ユニット１は、図２に示すように全体として略平板状に形成されており、記録媒体１０の光学ユニット３０と対向する面の反対側面に対向するように配置される。すなわち、記録媒体１０は駆動ユニット１と光学ユニット３０に挟まれるように配置される。ユニット本体２は、光学ユニット３０に対して記録媒体１０の平面方向には移動しないように固定されている。また、駆動ユニット１を構成するユニット本体２と第１の駆動枠３及び第２の駆動枠４は、シリコンをエッチング加工することで形成する。ただし、金属等のほかの材料を用いて微細加工して形成するようにしてもよい。
【００１５】
第１の駆動枠３は、それぞれＸ方向に直線的に伸縮する２つの微小駆動素子５、５を介してユニット本体２に対してＸ方向及びθ方向に動作自在とされると共に、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ弾性体６、６を設けて、微小駆動素子５、５の動作に対する抵抗としている。ここで、微小駆動素子５は、電界を付加することにより伸縮するものであり、ピエゾ素子等からなる。また、弾性体６は板バネからなり、第１の駆動枠３をユニット本体２に対して懸架すると共に、第１の駆動枠３の動作を安定して行うことができるようにしている。ただし、弾性体６は板バネには限られず、その他のバネやゴム等でもよい。
【００１６】
微小駆動素子５、５はＸ方向に伸縮するように２つ設けられているので、２つを同時に同じ長さだけ伸縮させることにより、第１の駆動枠３をユニット本体２に対してＸ方向に直線動作させることができる。また、２つの微小駆動素子５、５の伸縮に差を付けることにより、第１の駆動枠３をユニット本体２に対してθ方向に回転動作させることができる。
【００１７】
また、第２の駆動枠４は、それぞれＹ方向に直線的に伸縮する２つの微小駆動素子５、５を介して第１の駆動枠３に対してＹ方向及びθ方向に動作自在とされると共に、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ弾性体６、６を設けて、微小駆動素子５、５の動作に対する抵抗としている。
【００１８】
微小駆動素子５、５はＹ方向に伸縮するように２つ設けられているので、２つを同時に同じ長さだけ伸縮させることにより、第２の駆動枠４を第１の駆動枠３に対してＹ方向に直線動作させることができる。すなわち、第１の駆動枠３に設けられる微小駆動素子５、５に対しては、その動作と略直角方向に第２の駆動枠４を動作させるように、第２の駆動枠４の微小駆動素子５、５が設けられる。また、２つの微小駆動素子５、５の伸縮に差を付けることにより、第２の駆動枠４を第１の駆動枠３に対してθ方向に回転動作させることができる。弾性体６はユニット本体２と第１の駆動枠３の間に設けられるものと同様で、第２の駆動枠４を第１の駆動枠３に対して懸架すると共に、安定して動作させることができるようにしている。
【００１９】
そして、第２の駆動枠４は、記録媒体１０の記録部１１の周縁に面接触し、固定される。第２の駆動枠４は、第１の駆動枠３に対してＹ方向及びθ方向に動作することができ、第１の駆動枠３は、ユニット本体２に対してＸ方向及びθ方向に動作することができるから、第２の駆動枠４は、ユニット本体２に対してＸ方向とＹ方向及びθ方向に動作することができる。すなわち第２の駆動枠４に固定された記録媒体１０を、ユニット本体２及び光学ユニット３０に対してＸ方向とＹ方向及びθ方向に動作させることができる。また、第２の駆動枠４には、記録媒体１０に対して略垂直方向となるように図示しないポンプに接続された空気孔７が設けられており、空気孔７からは空気の吸引または噴出をさせることができ、これによって記録媒体１０を光学基準ブロック３１に固定または離隔させることができる。
【００２０】
光学ユニット３０は、物体光学系３０ａと参照光学系３０ｂを備え、その下面には開口３１ａを有した光学基準ブロック３１が設けられる。光学基準ブロック３１の下面は平面状に形成されており、記録媒体１０の光学ユニット３０に対する位置決めの基準となるものである。光学基準ブロック３１には、記録媒体１０に対して略垂直方向となるように図示しないポンプに接続された空気孔３２が設けられており、空気孔３２からは空気の吸引または噴出をさせることができ、これによって記録媒体１０を光学基準ブロック３１に固定または離隔させることができる。
【００２１】
本実施形態における記録媒体１０は、カード状に形成されると共に、フォトリフラクティブ材料またはフォトポリマー材料からなっており、その平面上に対し光学ユニット３０の物体光学系３０ａ及び参照光学系３０ｂによってホログラムを形成されて、情報を記録する。また、光学ユニット３０の参照光学系３０ｂによって情報が再生され、読み出しが行われる。記録媒体１０に記録される情報は、２次元のデジタルデータとして記録・再生されるので、記録媒体１０上においてページ単位で記録・再生されることになる。すなわち、記録媒体１０上には多数のページが並んだ状態で記録されている。したがって、情報の記録・再生のためには、記録媒体１０を光学ユニット３０に対してページ単位でＸ方向及びＹ方向に移動させ、位置決めする必要がある。
【００２２】
ここで、記録媒体１０の光学ユニット３０に対するページ単位の移動は、記録媒体１０に接続されたスライダ２０によってなされ、この時点である程度の位置決め（１０μｍ程度の精度）がなされる。ただし、スライダ２０のみによっては、ホログラムの記録・再生をできる程度にまで正確に位置合わせを行うことはできない。そこで、本実施形態においてはこの状態で駆動ユニット１により、記録媒体１０をＸ方向とＹ方向及びθ方向に微小移動させることにより、光学ユニット３０に対する正確な位置合わせ（１μｍ以下の精度）を行う。つまり、従来から記録媒体１０の位置合わせに用いられていたスライダ２０は大まかな位置合わせに用い、本発明に係る高精度位置決め装置、すなわち駆動ユニット１は精密な位置合わせに用いることにして、それぞれ役割分担を行っている。
【００２３】
次に、記録媒体１０を光学ユニット３０に対して位置決めする過程について図３に沿って説明する。図３は、記録媒体１０と光学ユニット３０及び高精度位置決め装置の関係を示した断面図を簡略化し、記録媒体１０と光学基準ブロック３１及び第２の駆動枠４のみを示したものである。図３Ａはスライダ２０によって記録媒体１０の大まかな位置合わせを行っている状態を示している。この状態では、記録媒体１０は光学基準ブロック３１及び第２の駆動枠４のいずれからも離れた状態であり、記録媒体１０に接続されたスライダ２０によって、記録媒体１０を平面方向であるＸ方向及びＹ方向にページ単位で大まかに移動させる。
【００２４】
記録媒体１０をスライダ２０によって大まかに移動させた状態では、記録媒体１０の記録部１１がまだ光学ユニット３０に対して正確に位置決めされていない。ここで、位置決めは記録媒体１０の平面方向であって、Ｘ方向とＹ方向及びθ方向に正確になされていなければ、記録・再生を行うことはできない。そこで、駆動ユニット１を用いて記録媒体１０の正確な位置決めを行う。図３Ｂは、駆動ユニット１を記録媒体１０に固定させる過程を示している。駆動ユニット１はその全体を押し上げて記録媒体１０に近づけ、面接触させると共に、第２の駆動枠４の表面に設けられた空気孔７から空気を吸引して記録媒体１０を固定する。
【００２５】
図３Ｃは、駆動ユニット１により記録媒体１０を微小動作させる過程を示している。駆動ユニット１を記録媒体１０に固定させたら、駆動ユニット１をさらに押し上げて光学基準ブロック３１に近づける。駆動ユニット１が光学基準ブロック３１に近づくと、光学基準ブロック３１の空気孔３２から空気を噴出させる。光学基準ブロック３１の空気孔３２から噴出した空気は、記録媒体１０の表面で空気層を形成し、位置決めの過程で記録媒体１０が光学基準ブロック３１に接触しないようにすることができる。
【００２６】
このように、記録媒体１０が光学基準ブロック３１に直接接触しないようにした上で、駆動ユニット１を動作させて、第２の駆動枠４に固定されている記録媒体１０のＸ方向とＹ方向及びθ方向の位置決めを行う。この状態で位置決めすることにより、記録媒体１０が位置決めを行っている間に光学基準ブロック３１に接触することがなく、記録媒体１０に傷を付けることがない。
【００２７】
図３Ｄは、記録媒体１０を光学基準ブロック３１に固定する過程を示している。駆動ユニット１により記録媒体１０を位置決めしたら、光学基準ブロック３１の空気孔３２からの空気の噴出を停止し、逆に空気を吸引させる。また、第２の駆動枠４の空気孔７による空気の吸引を停止させ、逆に空気を噴出させる。これにより、光学基準ブロック３１に近づいている記録媒体１０は、第２の駆動枠４から離れて、光学基準ブロック３１に面接触すると共に、固定される。このようにして、記録媒体１０の記録部１１を光学ユニット３０に対して位置決めすることができる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態に限られるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。
本実施形態では、第２の駆動枠４と光学基準ブロック３１にそれぞれ空気孔７、３２を設けて、それぞれに空気の吸引または噴出をさせることで、記録媒体１０を第２の駆動枠４と光学基準ブロック３１に固定または離隔させているが、空気孔の代わりに第２の駆動枠４に記録媒体１０の平面方向とは垂直方向に出し入れ自在なピンを設けて、そのピンを押し上げることにより記録媒体１０を光学基準ブロック３１に接触させるようにしてもよい。この構成によれば、空気の吸引または噴出させるためのポンプを設けなくてよいので、よりコストを抑えることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、記録媒体１０はカード状に形成され、記録媒体１０のページ単位の移動は、Ｘ方向及びＹ方向になされるが、記録媒体１０の形状はこれに限られず、ＣＤやＤＶＤのような円盤形状とすることもできる。記録媒体１０を円盤形状とした場合には、記録媒体１０をページ単位で移動させるにはその中心部にモータを接続すると共に、そのモータをＸ方向にトラバースするスライダを設ける。これらのモータ及びスライダにより、記録媒体１０を回転運動及び直線運動させて光学ユニット３０に対して大まかな位置決めを行う。そして、駆動ユニット１の構成は本実施形態と同様にして、記録媒体１０をＸ方向とＹ方向及びθ方向に正確な位置決めを行う。このように、本実施形態の駆動ユニット１は、円盤形状の記録媒体１０に対しても用いることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る高精度位置決め装置は、ユニット本体と、その内側に納められる第１の駆動枠と、その内側に納められ記録媒体の記録部近傍に固定される第２の駆動枠とからなり、第１の駆動枠はユニット本体に対し微小駆動素子を介して記録媒体の平面方向に動作自在とされ、第２の駆動枠は第１の駆動枠に対し微小駆動素子を介して記録媒体の平面方向であって第１の駆動枠の動作と略直角方向に動作自在とされることにより、ホログラム記憶装置において記録媒体をページ単位で大きく移動させる機構とは別の機構により、記録媒体の微小な位置決めをすることができるので、記録媒体の位置決めの精度を十分に確保することができると共に、記録媒体を大きく移動させるモータやスライダは大まかな位置決めをすればよいので、それらのコストを抑えることができる。
【００３１】
また、本発明に係る高精度位置決め装置によれば、第１の駆動枠はユニット本体に対し２つの微小駆動素子を介して直線動作及び回転動作自在とされ、第２の駆動枠は第１の駆動枠に対し２つの微小駆動素子を介して直線動作及び回転動作自在とされることにより、記録媒体の記録部の向きを光学系に対して正確に位置決めすることができる。
【００３２】
さらに、本発明に係る高精度位置決め装置によれば、第１の駆動枠はユニット本体に対し弾性体を介して接続され、第２の駆動枠は第１の駆動枠に対し弾性体を介して接続されることにより、第１の駆動枠をユニット本体に、第２の駆動枠を第１の駆動枠にそれぞれ懸架して３重構造を形成できると共に、第１の駆動枠と第２の駆動枠をそれぞれ安定して動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における高精度位置決め装置の平面図である。
【図２】記録媒体と光学系及び高精度位置決め装置の関係を示した断面図である。
【図３】高精度位置決め装置による記録媒体の位置決め過程を示した図である。
【符号の説明】
１      駆動ユニット
２      ユニット本体
３      第１の駆動枠
４      第２の駆動枠
５      微小駆動素子
６      弾性体
７      空気孔
１０      記録媒体
１１      記録部
２０      スライダ
３０      光学ユニット
３０ａ    物体光学系
３０ｂ    参照光学系
３１      光学基準ブロック
３１ａ    開口
３２      空気孔
【図１】
2005004921.tif 000003
【図２】
2005004921.tif 000004
【図３】
2005004921.tif 000005