JPS59215079A - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

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JPS59215079A
JPS59215079A JP8745283A JP8745283A JPS59215079A JP S59215079 A JPS59215079 A JP S59215079A JP 8745283 A JP8745283 A JP 8745283A JP 8745283 A JP8745283 A JP 8745283A JP S59215079 A JPS59215079 A JP S59215079A
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Motoo Uno
宇野 元雄
Takeshi Maeda
武志 前田
Yasumitsu Mizoguchi
溝口 康充
Masahiro Takasago
高砂 昌弘
Koji Muraoka
村岡 幸治
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/085Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
    • G11B7/08505Methods for track change, selection or preliminary positioning by moving the head

Landscapes

  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は光デイスク装置の位置決め装置に係り、特に光
スポットをサブミクロンの精度での位置決めするのに好
適な位置決め装置に関する。
〔発明の背景〕
現在、レーザ光を回転するディスク上に蒸着された金属
膜に照射し、1μm程度のスポットに絞り込み、その照
射パワーを変調することによって金属膜に熱的に穴をあ
ける形態で情報を記録し、再生時には金属膜に微弱なレ
ーザ光を集光、照射し、その情報穴(ヒツトと称する)
からの反射光量の変化を用いて情報を読み取るディジタ
ル光ディスクと称する情報処理装置が提案されている。
この種の提案としては、Electronics誌、N
ov、23,1978.p75”Ten  B111i
on BitsFit  onto  Tow 5id
es  of  12−inchdisc”等がある。
この種のシステムは例えば典型的な構成としては第1図
のようなものである。
すなわち、直径30 cmのサンドイッチ構造のディジ
タル光ディスク3が回転軸4を中心に回転モータ5によ
って矢印の方向に回転している。レーザ光源と光学系か
ら構成される光ヘッド2は磁気ディスクに使用されてい
るスイングアームアクチュエータ1に搭載されて、ディ
スク3の半径方向に駆動される。情報は第2図に示すデ
ィスクの部分拡大図の構造で記録/再生される。
すなわち、ガラス、又はプラスティックの基板11の上
にUV樹脂14等によって、案内溝13と称する、ある
程度の幅と深さをもつ凹断面構造を作成する。その上に
金属膜10を蒸着する。この案内溝13に沿って、光ヘ
ッドの集束スポットを案内し、上述の手段によってビッ
ト12を形成する。再生時にも案内溝13に清って光ス
ポットを照射し、反射光量を読みとる。さらに光スポッ
トを制御する信号も反射光蓋から検出する。
この光スポットを制御する信号はディスクの上下振れに
よる焦点のずれを検出する焦点ずれ検出信号、また光ス
ポットの中心と案内溝の中心のずれを検出するトラック
ずれ検出信号の2つが主なものである。これらの信号は
すべて反射光量の中で、金属膜からの反射光量を使用し
ている。
この光ディスクには、トラックヒツチ1.6μm1とす
るとディスク直径300φの片面では約5万トラツク、
トラック当りに収納されるデータは4千バイト程度にな
る。
従来、この種の光デイスク装置では、光ヘッドの位置決
め装置として、第3図(a)、 (blに示すようなア
クチュエータが多く用いられてきた。すなわち第3図(
a)はスイングアーム形アクチュエータであり、その先
端に光学ヘッド2を具備する。このアクチュエータ本体
1は、軸8を中心に磁気回路7に交さするコイル6によ
りディスクの半径方向20に揺動する。一方、第3図(
b)は直動形アクチーエータであり、光学ヘッド2およ
び支持輪9を具備する。このアクチュエータ本体1は磁
気回路7に交さするコイル6によりディスクの半径方向
20に駆動される。しかし、これらのアクチュエータは
駆動コイル6と光学ヘッド2の間の機械的剛性により、
いわゆる機械的共振を有し、これにより高精度の位置決
めが困難となる欠点がある。
第4図は、これらのアクチュエータを用いた位置決め装
置の制御系を示すブロック図である。ディスクの変位X
DsKと光スポットの変位X82.の相対変位が案内溝
の間隔に対し17B程度以下の場合、トラックずれ検出
器200の出力は、上記相対変位にほぼ比例し、そのゲ
インは定数に8.8で表わされる。この検出器200の
出力は補償回路300を介してアクチーエータ100に
入力される。補償回路300とアクチュエータ100の
伝達関数をそれぞれG  、G  とすると、−巡伝達
CM 関数は次式で表わせる。
G08”K8Nll GCGM−−・(1)このボード
線図の概略を示したものが第5図である。ゲインは低域
でG。、中域でほぼ−40d B/dec  で低下し
、カットオフ周波数f。でOdBとなり、機械的共振周
波数’ 80BでΔGsoB増加する。位置決め精度を
向上するため、低域ゲインGoを大きくとるか、もしく
は連応性を向上するためカットオフ周波数fcを大きく
とると、機械的共振周波f80Bにおけるゲイン余有G
M8oBが小さくなるか、あるいは負となって、制御系
は不安定となる。したがって、通常、機械的共振周波数
’ 80Bはカットオフ周波数f。の5〜10倍以上き
なるようにアクチュエータは設計される。しかし、アク
チュエータの剛性を上げるのには限界があり、機械的共
振周波数f80Bを2〜3KHz以上にすることは非常
に困難である。したがって、従来の位置決め装置では位
置決め精度を1μm程度以下、カットオフ周波数fc 
を、IKHz程度以上にするのは極めて困難である。こ
れがため、従来の位置決め装置を1位置決め精度が0.
1μm以下で、カットオフ周波数fcが2 K Hz以
上の性能を要求される高速高精度の光デイスク装置へ適
用することはできない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、前述の問題点を解決し、高速高精度の
位置決めを行うことが可能な位置決め装置を提供するこ
とにある。
〔発明の概要〕
本発明は、大きな変位が可能で低周波成分の位置決めを
行う第1のアクチーエータ上ζこ高速かつ高精度の位置
決めを行う第2のアクチーエータを設け、両者に対し、
トラック誤差信号および第2のアクチュエータの偏位信
号を補償回路を介してフィードバックして可制御、可観
測の制御系を構成するとともに、第1のアクチーエータ
に関してはその駆動回路の前段にローパスフィルタ特性
を有する補償回路を設けることにより、第1のアクチー
エータが持つ機械的共振の影響を低減して高速、高精度
の位置決め特性を得るものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。
第6図は全体の構成を示したものであり、車輪35で支
持され、磁気回路31に交さするコイル32により駆動
される第1のアクチュエータ30には磁気回路33、こ
れに交さするコイル34およびこれにより駆動される偏
向ミラ43からなる第2のアクチュエータが登載されて
いる。偏向ミラ43はバネ36で支持されている。第1
のアクチュエータ30には、光学ヘッドが登載されてお
り、レーザダイオード41から出た光は光学系42を通
り偏向ミラ43で反射され、絞り込みレンズ44により
ディスク3の面上に光スポット45を形成する。ディス
クからの反射光は絞り込みレンズ44、偏向ミラ43を
通り、光学系42で分離されトラックずれ検出器46に
入る。すなわち光スポット45の位置は第1のアクチュ
エータ30により粗く位置決めされ、第2のアクチーエ
ータの偏向ミ    ′う43により細かく位置決めさ
れ、案内溝と光スポットとの相対変位は検出器46の出
力をヘッドアンプ51を介しトラック誤差信号esN8
キして検出される。第1のアクチュエータ30に関して
は、500Hz程度以下の帯域では減衰の小さい機械的
共振は存在せず、第2のアクチーエータの駆動コイル3
4に流れる電流に対する偏光ミラ43の偏向角度の周波
数特性に関しては、ミラ43などからなる可動部の慣性
モーメントと支持バネ36の剛性により決まる固有振動
数以外1例えば10kHz程度以下では機械的共振がな
いものとする。これらの振動特性は、特に高性能な仕様
ではない。また、偏向ミラ43の回転角度に比例した信
号が第2のアクチーエータの変位信号e□として出力さ
れる。この信号eDFの検出手段の一例を第7図をこ示
す。すなわち、磁気回路33に交さするコイル34によ
り駆動され、支持バネ36により支持される偏向ミラ4
3上にLEDなどの発光体47からの光を光学系48を
用いて光スポットとして投影し、その反射光を検出器4
9で受光し、アンプ52を介して変位信号e□として検
出する。偏光ミラ43が回転すると、検出器49の受光
素子49−1および49−2に入射する光計のバランス
が回転角に応じ変化し、各素子′ の出力を差動アンプ
52に入力すれば、その出力eDFはミラ43の回転角
度にほぼ比例した値となる。第6図において、トラック
誤差信号88N8および第2のアクチーエータの偏位信
号eDFは補償回路60およびパワーアンプ91を介し
て第2のアクチュエータの駆動コイル34を電流駆動し
、また補償回路70.ローパスフィルタ80およびパワ
アンプ92を介して、第1のアクチュエータの駆動コイ
ル32を電流駆動する。ここで、ローパスフィルタ80
は第1のアクチュエータ30が有する機械的共振の影響
が系全体に及ぶのを防ぐ作用をする。
補償回路60および70の特性について説明するに先立
ち、制御系をモデル化し、系全体の構成を明らかにする
。第8図は、第1および第2のアクチュエータをモデル
化したものであり、第1のアクチュエータ30は駆動力
Fにより駆動される質量M。の純慣性系、第2のアクチ
ュエータ12〇10− は平衡点からの駆動トルクの増分τにより駆動される質
量mF1慣性モーメントI、を有し、回転バネ定数に2
%回転粘性摩擦係数C7が作用する2自由度振動系の力
学モデルとして表わすことができる。それぞれの平衡点
からの変位および回転角はXおよびθである。また、第
2のアクチーエータ120の支点と重点の間の距離り。
は無視できるほどに小さいものとする。ここで、絞込み
レンズ44の焦点距離を’pcとすると、第2のアクチ
ュエータ120の回転角θによる光スポットのディスク
面上での移動量は2/F、θとなり、平衡点からの光ス
ポットの変位X8Fは次式で表わせる。
X、P=X+2 /、。θ・曲間(2)したがって、第
1のアクチュエータ30の駆動回路92に前置するロー
パスフィルタ80の特性を2次遅れ系とすると、第2の
アクチーエータの駆動回路91の入力信号および上記ロ
ーパスフィルタ80の入力信号を入力とする系として状
態方程式は以下のように記述できる。
X=AX+BU  、−0,−1,(31y=cx  
   ・・・・・・・・・ (4)ただし、 ’OOOO01l A= ニーKM/I、 0 0 −C,/I、 OO。
ここで θ :第2のアクチュエータの平衡点からの偏角 X :第1のアクチュエータの平衡点からの偏位 F :第1のアクチュエータに加わる駆動力 X、P、r:光スポットの平衡点からの偏位I、:g2
のアクチュエータの慣性モーメント 13− rnr:第2のアクチュエータの質量 KM:第2のアクチュエータの回転バネ定数 CM:第2のアクチュエータの粘性摩擦係数 Mo =第1のアクチュエータの質量 に、r:第2のアクチュエータのトルク定数に□:第2
のアクチュエータのパワアンプの電流感度 に2 :第1のアクチュエータの推力定数KPc:第1
のアクチュエータのパワアンプの電流感度 W :ローバスフィルタ80の角固有振動数 ξ :ローパスフィルタ80のダンピング係数 e、:第2のアクチュエータのパワアンプ入力 ec :ローパスフィルタの入力 14− 式(3)、(4)で表わされる系は2人カー2出力の可
制御、可観測の系であり、第9図に示すルーエンバーガ
ーのオブザバ−1100により状態変数Xの全変数を推
定し、これらを用いレギュレーター200で系の極を任
意の値に設定することができる。
第10図は、光スポットの偏位、X8.を制御対象とし
、第2のアクチュエータ120の偏角θをマイナーフィ
ードバックした場合の制御系の構成例である。e8N8
はトラック誤差検出装置(検出XD8にと光スポットの
変位Xs、の相対変位に比例している。この誤差信号e
8NSをアンプβ捷1でKAF倍し、この信号から第2
のアクチュエータ120の偏位信号eDFを入力とする
第2の位相補償回路63の出力を引き算し、これを第1
の位相補償回路62を介して第2のアクチーエータの電
流駆動用アンプ91の入力eF とする。一方、誤差信
号e8N8を第3の位相補償回路71に入力しその出力
から、上記偏位信号e□を入力とする第5の位相補償回
路73の出力を引き算し、これを第4の位相補償回路7
2を介して第1のアクチーエータの電流駆動用アンプ9
2(増幅率に、。)に前置した2次のローパスフィルタ
8oの入力ecとする。
第1〜第5の位相補償回路62.63.71゜72.7
3の伝達特性をそれぞれG。、、 Gv、、 GGoB
、Goc%GVoとすると、制御信号e、およびeoは
次式で表わせる。
e、 = (KAFesNs−Gv、 eD、 ) G
c、−=−(5)eo=(GoBe8N8−Gv(:e
DP)Go。・・・・・・(6)位相補償回路62.6
3.71% 72,73、は前述のオブザーバ設計から
は4次以上の高次伝達関数の特性が要求されるが、S/
N比の点から、実現に困難が伴うので、これを近似し伝
達関数としては以下の特性を有するものとすることがで
き    □る。
・・・・・・・・・  (8) ・・・・・・・・・  (9) 上記の伝達関数は以下の伝達関数の並列および直列列接
続により構成される。
=17− 一般に式(12)の09は位相進み要素とよばれ、中間
周波数帯域で位相を進める補償要素であり、式(13)
のG□は位相遅れ要素とよばれ、低域でゲインを増加す
る補償要素である。また2式(14)のGvは位相進み
要素の一種であるが、特に擬似微分要素とよばれ、系の
動作帯域で位相を進める補償要素である。式(15)の
G、は比例要素である0 したがって式(7)〜(11)はこれらの要素の組合せ
により、式(7)のGc、は式(12)のGDすなわち
18− 式(9)のGcBは式(13)のG、と式(12)のG
Dの直列接続すなわち位相遅れおよび位相進み要素、式
(10)のG。Cは式(7)のGcFと同様に位相進み
要素、式(11)のGvoは式(14)のGvと式(1
2)のGDを直列接続したものと式(15)のG、とを
並列した位相進み要素といえる。すなわち。
Go、 :位相進み要素(GD ) GVF ’位相進み要素(GvxGD)GcB二位相遅
れおよび位相進み要素 (G、×GD) Goc:位相進み要素(GD) Gvc:位相進み要素(GP十GvxGD)式(12)
〜(15)の伝達特性を実現する電気回路の具体的構成
例を第11図に示す。第11図(a)は式(12)に対
応するもので、 T  ;CR・・・・・・・・・(17)D     
  1   11 第11図(b)は式(13)に対応し、T=C2R2□
      ・・・・・・・・・(21)第11図(C
)は式(14)に対応し、第11図(d)は式(15)
に対応し となる。
ただし、これらの回路は入力と出力で極性が逆になるの
で、必要に応じインバータをそう人し、ネガティブフィ
ードバックがかかるようにする必要がある。ここでは説
明を省略する。また、ローパスフィルタ80の伝達特性
GLアは、 で表わせられるが、この特性を実現するための電気回路
の具体的構成例を第12図に示す。式(26)と第12
図の回路の定数との間には次の関係が成り立つ。
21− 〔発明の効果〕 本発明によれば、大きな変位の位置決めを行う第1のア
クチュエータの機械的共振の影響が低減できるので、こ
の機械的共振周波数以上の帯域を有する特性で、光スポ
ットを高速かつ高精度ζこディスク上の案内溝に位置決
めすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光デイスク装置の概略構成図、第2図はディス
ク面の拡大図、第3図(a)、 (b’lアクチュエー
タ構成を示す図、第4図は従来の制御系を示すブロック
図、第5図はその周波数応答特性を示す図、第6図は本
発明の一実施例の概略構成を示す図、第7図は偏向ミラ
の偏位検出装置の構成例を示す図、第8図はアクチュエ
ータの力学モデル図、第9図は制御系の概略構成図、第
10図は第6図の装置の制御系を示すブロック線図、第
11図(a)22− 〜(d)は補償回路の具体的回路構成例を示す図、第1
2図はローパスフィルターの回路構成例を示す図である
。 符号の説明 2・・・光学ヘッド、3・・・ディスク、30・・・第
1のアクチ二エータ、43・・・偏向ミラ、60.70
・・・補償回路、80・・・ローパスフィルタ、 91
 、9223− 毛 I 図 謳 2 目 毛 3 口 (α) 系 3 図 (b) 稟 4−1刀 筈 乙 1囚 π     θθ     22 璃 7 図 毛 8 圀 L−X あ q 回 名 lO図 萬 // Y ρ、l

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1のアクチュエータと、該第1のアクチュエータ
    に登載された第2のアクチェエータと、上記第1及び第
    2のアクチェエータの合成された変位と目標変位との相
    対変位に比例した第1の信号を発生する第1の信号検出
    手段と、上記第1のアクチーエータに対する上記第2の
    アクチェエータの相対変位に比例した第2の信号を発生
    する第2の信号検出手段と、上記第1及び第2の信号を
    入力とする第1及び第2の位相補償手段と、ローパスフ
    ィルタとを有し、上記第1の位相補償手段の出力を上記
    ローパスフィルタを介して上記第1のアクチェエータの
    駆動回路に印加すると共に、上記第2の位相補償手段の
    出力を上記第2のアクチーエータに印加することを特徴
    とする位置決め装置。 2、上記第1の位相補償手段は、上記第1の信号を入力
    とする位相遅れ及び位相進み回路と、上記第2の信号を
    入力とする位相進み回路と、上記両回路の出力の差を入
    力とする位相進み回路と有し、上記第2の位相補償手段
    は、上記第2の信号を入力とする位相進み回路と、該位
    相進み回路の出力と上記第1の信号の差を入力とする位
    相進み回路とを有することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の位置決め装置。
JP8745283A 1983-05-20 1983-05-20 位置決め装置 Granted JPS59215079A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0259913A2 (en) * 1986-08-29 1988-03-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Driving signal for coarse servo employing sampled offset signal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0259913A2 (en) * 1986-08-29 1988-03-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Driving signal for coarse servo employing sampled offset signal
JPS6369027A (ja) * 1986-08-29 1988-03-29 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ 情報記録装置

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