(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
2005018878.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動作させる駆動部と、上記記録媒体を光学系に対して平面方向に微小動作させる微小駆動ユニットとを備える高精度位置決め装置であって、
上記駆動部は上記記録媒体を接続して動作させる駆動棒と、上記微小駆動ユニットを上記駆動棒の軸芯方向に動作自在とする昇降部とを備え、上記微小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、
上記微小駆動ユニットは上記昇降部により上記駆動棒の軸芯方向に動作して上記記録媒体を駆動棒の接続から解放すると共に、上記第２の駆動枠を記録媒体に固定し、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】
上記駆動棒は上記記録媒体と平行な固定板を備え、該固定板により上記記録媒体に接続し、上記微小駆動ユニットは第２の駆動枠に上記固定板より厚さの大きい押上板を備え、上記微小駆動ユニットが上記駆動棒の軸芯方向に動作すると上記押上板は上記記録媒体に当接固定すると共に、上記記録媒体を上記固定板の固定から解放して微小動作可能とす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】
上記記録媒体は上記駆動棒との接続部近傍に帯磁部を備え、該帯磁部は磁力により上記固定板及び押上板と固定されることを特徴とする請求項２記載の高精度位置決め装置。
【請求項４】
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１〜３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１〜４のいずれか１項に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、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、平面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、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移動させると共に、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。したがって、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動作させる駆動部と、上記記録媒体を光学系に対して平面方向に微小動作させる微小駆動ユニットとを備える高精度位置決め装置であって、
上記駆動部は上記記録媒体を接続して動作させる駆動棒と、上記微小駆動ユニットを上記駆動棒の軸芯方向に動作自在とする昇降部とを備え、上記微小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、
上記微小駆動ユニットは上記昇降部により上記駆動棒の軸芯方向に動作して上記記録媒体を駆動棒の接続から解放すると共に、上記第２の駆動枠を記録媒体に固定し、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、上記駆動棒は上記記録媒体と平行な固定板を備え、該固定板により上記記録媒体に接続し、上記微小駆動ユニットは第２の駆動枠に上記固定板より厚さの大きい押上板を備え、上記微小駆動ユニットが上記駆動棒の軸芯方向に動作すると上記押上板は上記記録媒体に当接固定すると共に、上記記録媒体を上記固定板の固定から解放して微小動作可能とす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、上記記録媒体は上記駆動棒との接続部近傍に帯磁部を備え、該帯磁部は磁力により上記固定板及び押上板と固定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。
【００１２】
そして、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動作前の状態を示した断面図であり、図２は、本実施形態における高精度位置決め装置の動作時の状態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、図１に示す状態において、平板状の記録媒体１０を駆動部たる第１のスライダ２０及び第２のスライダ２１によって物体光学系３０ａ及び参照光学系３０ｂからなる光学ユニット３０に対して記録媒体１０の平面方向にページ単位でおおまかに位置決めし、図２に示す状態において、記録媒体１０を微小駆動ユニット１によって記録媒体１０の平面方向に微小移動させて正確に位置決めするものである。
【００１４】
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平面方向に移動させ、位置決めする必要がある。このページ単位の移動は、記録媒体１０に駆動棒４０を介して接続された第１のスライダ２０及び第２のスライダ２１によってなされる。第１のスライダ２０と第２のスライダ２１とは、互いに直交する方向にスライド自在とされていて、記録媒体１０を平面方向に自在に移動させることができる。
【００１５】
記録媒体１０は、中心部に貫通孔を備えており、ここに駆動棒４０を貫通させる。駆動棒４０はディスク状に形成されてなる固定板４１を有しており、記録媒体１０の貫通孔近傍に設けられ、磁石により構成される帯磁部１１に当接し、磁力により相互に固定される。一方、この状態では記録媒体１０は、微小移動するための微小駆動ユニット１には接続していない。そのため、図１の状態で記録媒体１０は、第１のスライダ２０及び第２のスライダ２１に接続された状態であって、その平面方向に移動させることができ、この時点ではページ単位である程度の位置決め（１０μｍ程度の精度）がなされる。
【００１６】
第１のスライダ２０は、微小駆動ユニット１を昇降動作させる昇降部４３を備えている。図２に示すように、昇降部４３を動作させ、微小駆動ユニット１を上方に押し上げると、微小駆動ユニット１に設けられた押上板４２は駆動棒４０の固定板４１の内周部４１ａに挿入され、記録媒体１０の帯磁部１１に当接する。帯磁部１１は、その磁力によって押上板４２と相互に固定される。押上板４２は固定板４１よりも厚さを大きく形成しており、したがって微小駆動ユニット１をさらに上方に押し上げると、記録媒体１０を固定板４１による固定から解放すると共に、光学ユニット３０に近い位置までさらに押し上げることができる。
【００１７】
このように昇降部４３を動作させると、微小駆動ユニット１を記録媒体１０に固定すると共に、記録媒体１０を駆動棒４０の接続から解放して、記録媒体１０を微小駆動ユニット１によって微小移動させることができるようになる。記録媒体１０は、あらかじめ第１のスライダ２０及び第２のスライダ２１によってページ単位の移動は行われているので、微小駆動ユニット１は光学ユニット３０に対する記録媒体１０の高精度の位置決め（１μｍ以下の精度）を行うものである。つまり、駆動部たる第１のスライダ２０及び第２のスライダ２１は大まかな位置合わせに用い、微小駆動ユニット１は精密な位置合わせに用いることにして、それぞれ役割を分担している。
【００１８】
次に、微小駆動ユニット１について説明する。図３には、微小駆動ユニット１の平面図を示す。この後において、Ｘ方向、Ｙ方向及びθ方向は図３に示すとおりであるものとする。微小駆動ユニット１は、全体としては略平板状に形成され、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。微小駆動ユニット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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
そして、第２の駆動枠４は押上板４２を備え、この押上板４２が記録媒体１０の帯磁部１１に固定される。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。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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、記録媒体１０を移動させる駆動部と微小駆動ユニット１との切替動作についてより詳細に説明する。図４は、微小駆動ユニット１の動作前の状態を示した拡大断面図であり、図５は、微小駆動ユニット１の動作時の状態を示した拡大断面図である。図４に示すように、微小駆動ユニット１の動作前の状態においては、記録媒体１０は駆動棒４０に当接すると共に、帯磁部１１が駆動棒４０の固定板４１に当接固定されている。したがって、この状態で記録媒体１０は、駆動棒４０を介して第１のスライダ２０に接続されており、第１のスライダ２０及び第２のスライダ２１によって移動する。固定板４１は、中央部を空洞としたドーナツ状の平板として形成されており、その内周部４１ａには微小駆動ユニット１の第２の駆動枠４に設けられた押上板４２を納めることができる。
【００２６】
一方、微小駆動ユニット１は昇降部４３を介して第１のスライダ２０に固定されているので、第１のスライダ２０及び第２のスライダ２１により、記録媒体１０と共に移動する。記録媒体１０を第１のスライダ２０及び第２のスライダ２１により所定の位置に移動させたら、第１のスライダ２０に設けられた昇降部４３を動作させ、微小駆動ユニット１は上方に押し上げられる。それに伴って、第２の駆動枠４に設けられた押上板４２が固定板４１の内周部４１ａに挿入される。
【００２７】
図５に示すように、押上板４２は微小駆動ユニット１が押し上げられるのに伴って、固定板４１の内周部４１ａを貫通して記録媒体１０の帯磁部１１に当接固定される。また、押上板４２は固定板４１よりも厚さが大きいので、記録媒体１０をさらに押し上げて、記録媒体１０の固定板４１による固定から解放すると共に、光学ユニット３０の光学基準ブロック３１に近づける。微小駆動ユニット１は、駆動棒４０の固定板４１に上面が当接するまで押し上げられる。駆動棒４０は、上端近傍は段差を介して細くなるように形成されており、微小駆動ユニット１に押し上げられた記録媒体１０は、駆動棒４０の当接からも解放される。この状態では、記録媒体１０や微小駆動ユニット１及び押上板４２は、駆動棒４０と当接せず隙間を有しているので、微小駆動ユニット１に固定された記録媒体１０は、駆動棒４０及び第１のスライダ２０に対して微小移動可能とされる。
【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、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第２のスライダ２１の代わりにモータを設ける。これらのモータ及び第１のスライダ２０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に対してページ単位の大まかな位置決めを行う。そして、微小駆動ユニット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。
【００２９】
【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によれば、駆動部により記録媒体を平面方向に動作させ、記録媒体を駆動部との接続から解放して微小駆動素子により動作する微小駆動ユニットに固定し、微小動作させることにより、記録媒体のページ単位の動作と、記録媒体の精密な位置決め動作とを独立した駆動機構により行うことができるので、１つの機構で両方の動作を両立させる必要がなく、高精度かつ低コストな高精度位置決め装置とすることができる。
【００３０】
また、本発明に係る高精度位置決め装置によれば、駆動棒に設けた固定板により駆動部と記録媒体を接続し、固定板より厚い押上板により微小駆動ユニットと記録媒体を接続すると共に、駆動部と記録媒体の接続を解放することにより、記録媒体と駆動部及び微小駆動ユニットとの接続の切替を容易に行うことができる。
【００３１】
さらに、本発明に係る高精度位置決め装置によれば、記録媒体は帯磁部を備え、帯磁部は磁力により固定板及び押上板と固定されることにより、記録媒体と固定板及び押上板との固定及び解放を容易に行うことができる。
【００３２】
さらにまた、本発明に係る高精度位置決め装置によれば、第１の駆動枠及び第２の駆動枠は２つの微小駆動素子により動作するので、直線動作及び回転動作を簡易な構成にて実現することができる。
【００３３】
そして、本発明に係る高精度位置決め装置によれば、第１の駆動枠及び第２の駆動枠は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動作前の状態を示した断面図である。
【図２】本実施形態における高精度位置決め装置の動作時の状態を示した断面図である。
【図３】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４】本実施形態における高精度位置決め装置の動作前の状態を示した拡大断面図である。
【図５】本実施形態における高精度位置決め装置の動作時の状態を示した拡大断面図である。
【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
１０      記録媒体
１１      帯磁部
２０      第１のスライダ
２１      第２のスライダ
３０      光学ユニット
３１      光学基準ブロック
４０      駆動棒
４１      固定板
４２      押上板
４３      昇降部
【図１】
2005018878.tif 000003
【図２】
2005018878.tif 000004
【図３】
2005018878.tif 000005
【図４】
2005018878.tif 000006
【図５】
2005018878.tif 000007