JPS60147942A - 光集束位置制御装置 - Google Patents
光集束位置制御装置Info
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- JPS60147942A JPS60147942A JP379484A JP379484A JPS60147942A JP S60147942 A JPS60147942 A JP S60147942A JP 379484 A JP379484 A JP 379484A JP 379484 A JP379484 A JP 379484A JP S60147942 A JPS60147942 A JP S60147942A
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/085—Disposition 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
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- G11B11/00—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
- G11B11/10—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
- G11B11/105—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field using a beam of light or a magnetic field for recording by change of magnetisation and a beam of light for reproducing, i.e. magneto-optical, e.g. light-induced thermomagnetic recording, spin magnetisation recording, Kerr or Faraday effect reproducing
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- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0946—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for operation during external perturbations not related to the carrier or servo beam, e.g. vibration
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/095—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble
- G11B7/0953—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble to compensate for eccentricity of the disc or disc tracks
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- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は記録媒体にレーザ光等の光ビームを照射するこ
とによって光学的に情報の記録、再生、消去等を行なう
光デイスク装置の光集束位置制御装置に関する。
とによって光学的に情報の記録、再生、消去等を行なう
光デイスク装置の光集束位置制御装置に関する。
〈従来技術〉
従来ミ光ディスク装置においてデ、イスク回転時にデ、
ｆヌクの回転軸とディスクを回転駆動せしめるモータ軸
との間の偏心によってティスフ上の情報トラック部が、
左右方向（即ちデーヌク半径方向）に変位した。この為
光ビームの光集束位置を上記デ、ｆヌク上の情報トラッ
クの変位に追従させ常に情報トラック上に位置するよう
に調整するべく、上記光集束位置をディスク半径方向に
位置制御（ラジアル制御）していた。また、上記光集束
位置をディスク半径全域の任意のトラックに高速に且つ
精度良く到着させるだめの位置制御（アクセス制御）も
行なっていた。
ｆヌクの回転軸とディスクを回転駆動せしめるモータ軸
との間の偏心によってティスフ上の情報トラック部が、
左右方向（即ちデーヌク半径方向）に変位した。この為
光ビームの光集束位置を上記デ、ｆヌク上の情報トラッ
クの変位に追従させ常に情報トラック上に位置するよう
に調整するべく、上記光集束位置をディスク半径方向に
位置制御（ラジアル制御）していた。また、上記光集束
位置をディスク半径全域の任意のトラックに高速に且つ
精度良く到着させるだめの位置制御（アクセス制御）も
行なっていた。
一般に、上述した光集束位置を制御する為の機構として
よく知られるものは、２枚の平行板バネによって支持さ
れた対物レンズを電磁気力を用いて左右方向に駆動して
ラジアル制御を行なう機構、あるいはミラーを電磁気力
を用いて回転させることによって対物レンズの入射光榊
を傾けて光集束位置を左右に変位させてラジアル制御を
行なう機構、あるいはスライドベアリングによって支持
された光ヘッドを電磁気力を用いて左右方向に駆動して
ラジアル制御や、アクセス制御を行なう機構である。
よく知られるものは、２枚の平行板バネによって支持さ
れた対物レンズを電磁気力を用いて左右方向に駆動して
ラジアル制御を行なう機構、あるいはミラーを電磁気力
を用いて回転させることによって対物レンズの入射光榊
を傾けて光集束位置を左右に変位させてラジアル制御を
行なう機構、あるいはスライドベアリングによって支持
された光ヘッドを電磁気力を用いて左右方向に駆動して
ラジアル制御や、アクセス制御を行なう機構である。
しか゛し、この機構装置においては色々な問題がある。
例えば、上述した２枚の平行バネで対物レンズを支持し
た機構やミラーを回転させ名機構においては、上記光集
束位置をディスク半径全域に亘って可変にするためには
制御機構全体が光ヘッドに比して非常に大きなものとな
り装置全体に合わなくなってしまう。またスライドベア
リングで支持された機構においてはスライドベアリング
部のステックスリップなどの影響によシサブミクロン以
下の精度での光集束位置制御ができないという欠点を有
している。これらの欠点から、２枚の平行バネで対物レ
ンズを支持し電磁気力を用いて駆動する機構若しくはミ
ラーを電磁気力を用いて回転させることによって対物レ
ンズの入射光軸を傾けて光集束位置を左右に変位させる
機構（以下ラジアルアクチュエータ機構という）と、ス
ライドベアリングによって支持された光ヘッドを電磁気
力を用いて左右方向に駆動する機構（以下リニアモータ
機構という）の各々の欠点を補なうためにその両機構に
よシ並列制御する方法も考えられるが単純に両機構を駆
動させただけでは光ディヌク装置全体に加えられた外乱
震動に対して両機構が互いにマイナスに影善しあって振
動を増加させる動作をして不安定になったシ、リニアモ
ータの駆動力が直接対物レンズに加わらない（ラジアル
アクチュエータ機構を介する。）為に光ヘッドの変位に
対して対物レンズの変位に位相遅れが生じて安定な並列
制御ができない。
た機構やミラーを回転させ名機構においては、上記光集
束位置をディスク半径全域に亘って可変にするためには
制御機構全体が光ヘッドに比して非常に大きなものとな
り装置全体に合わなくなってしまう。またスライドベア
リングで支持された機構においてはスライドベアリング
部のステックスリップなどの影響によシサブミクロン以
下の精度での光集束位置制御ができないという欠点を有
している。これらの欠点から、２枚の平行バネで対物レ
ンズを支持し電磁気力を用いて駆動する機構若しくはミ
ラーを電磁気力を用いて回転させることによって対物レ
ンズの入射光軸を傾けて光集束位置を左右に変位させる
機構（以下ラジアルアクチュエータ機構という）と、ス
ライドベアリングによって支持された光ヘッドを電磁気
力を用いて左右方向に駆動する機構（以下リニアモータ
機構という）の各々の欠点を補なうためにその両機構に
よシ並列制御する方法も考えられるが単純に両機構を駆
動させただけでは光ディヌク装置全体に加えられた外乱
震動に対して両機構が互いにマイナスに影善しあって振
動を増加させる動作をして不安定になったシ、リニアモ
ータの駆動力が直接対物レンズに加わらない（ラジアル
アクチュエータ機構を介する。）為に光ヘッドの変位に
対して対物レンズの変位に位相遅れが生じて安定な並列
制御ができない。
〈目 的〉
本発明は以上の従来の欠点に鑑みなされたものであり、
ラジアルアクチュエータ機構及びリニア、モータ機構の
安定な並列制御を行なうことのできる光集束位置制御装
置を提供することを目的とする。
ラジアルアクチュエータ機構及びリニア、モータ機構の
安定な並列制御を行なうことのできる光集束位置制御装
置を提供することを目的とする。
〈実施例〉
以下本発明に係る光集束位置制御装置の実施例を図面を
用いて詳細に説明する。
用いて詳細に説明する。
第１図は光デ、イヌク装置の構造を示す構成説明図であ
る。１はレーザ光２を発射するレーザ光源であシ、３は
ミラー、４はレーザ光２をデ、ｆスク記録媒体面に集束
せしめる対物レンズである。５は対物レンズ４を左右方
向に駆動して光集束位置をデ、イヌク記録媒体の記録ト
ラック上に埠従制御すセルラシアル制御を行なうラジア
ル・アクチュエータであシ、６は以上の光学系及び図示
しない記録情報再生光学系、サーボ光学系、デ、ｆスク
入射レーザの光軸方向のディスク変位に対する位置の微
調整を行なうフォーカスアクチュエータなどを収納する
光学ヘッドである。７は光学ヘッドを左右に駆動してラ
ジアル制御や、目標のトラック位置へのアクセス制御を
行なうリニアモータである。８は記録媒体８′を内蔵す
る光磁気ディスク、９は該デ、イスクを回転駆動するモ
ーター、１０は以上の装置の支持台である。
る。１はレーザ光２を発射するレーザ光源であシ、３は
ミラー、４はレーザ光２をデ、ｆスク記録媒体面に集束
せしめる対物レンズである。５は対物レンズ４を左右方
向に駆動して光集束位置をデ、イヌク記録媒体の記録ト
ラック上に埠従制御すセルラシアル制御を行なうラジア
ル・アクチュエータであシ、６は以上の光学系及び図示
しない記録情報再生光学系、サーボ光学系、デ、ｆスク
入射レーザの光軸方向のディスク変位に対する位置の微
調整を行なうフォーカスアクチュエータなどを収納する
光学ヘッドである。７は光学ヘッドを左右に駆動してラ
ジアル制御や、目標のトラック位置へのアクセス制御を
行なうリニアモータである。８は記録媒体８′を内蔵す
る光磁気ディスク、９は該デ、イスクを回転駆動するモ
ーター、１０は以上の装置の支持台である。
（ａ）次にラジアルアクチュエータ機構を２枚の平行バ
ネで対物レンズを支持し電磁気力を用いて駆動する機構
とした場合のラジアルアクチュエータ機構及びリニアモ
ータ機構の並列制御を行なう運動モデルと制御系につい
て説明する。
ネで対物レンズを支持し電磁気力を用いて駆動する機構
とした場合のラジアルアクチュエータ機構及びリニアモ
ータ機構の並列制御を行なう運動モデルと制御系につい
て説明する。
（ａ−１）運動モデル
第２図は運動モデルを説明する為の説明図である。ｍは
ラジアルアクチュエータｉＪ動部重畳、ｋはラジアルア
クチュエータ可動部支持バネのバネ定数、ｄはラジアル
アクチュエータ町動部支持ハネのダンピンク数、Ｍはリ
ニアモータ可動部重量、Ｋはリニアモータのスライドベ
アリングのバネ定数、Ｄはリニアモータのスライドベア
リングのダンピング数、Ｘｌはラジアルアクチュエータ
駆動力Ｆ１に起因するラジアルアクチュエータ可動部変
位、Ｘ２はリニアモータ駆動力Ｆ２に起因するりニアモ
ータ可動部変位、Ｘｄはディスク変位、Ｙは外乱振動で
ある。
ラジアルアクチュエータｉＪ動部重畳、ｋはラジアルア
クチュエータ可動部支持バネのバネ定数、ｄはラジアル
アクチュエータ町動部支持ハネのダンピンク数、Ｍはリ
ニアモータ可動部重量、Ｋはリニアモータのスライドベ
アリングのバネ定数、Ｄはリニアモータのスライドベア
リングのダンピング数、Ｘｌはラジアルアクチュエータ
駆動力Ｆ１に起因するラジアルアクチュエータ可動部変
位、Ｘ２はリニアモータ駆動力Ｆ２に起因するりニアモ
ータ可動部変位、Ｘｄはディスク変位、Ｙは外乱振動で
ある。
この運動モデルの運動方程式は
この運動方程式をラプラヌ閲換すれば、これを変位次元
の式に直せば、 とこで、ラジアルアクチュエータ可動部変位Ｘ１のラジ
アルアクチュエータ駆動力Ｆ＋ （変位次元ｌ においではで）に対する伝達関数（ラジアルアクチュエ
ータ伝達関数）をＧＲとし、リニアモータ可動部変位Ｘ
２のリニアモータ駆動力Ｆ２（変位２ 次元においてはＷ）に対する伝達関数（リニアモータ伝
達関数）をＧＬとすれば、 但し、ωはラジアルアクチュエータ共振周波数ζＲはラ
ジアルアクチュエータダンピング数、ω。
の式に直せば、 とこで、ラジアルアクチュエータ可動部変位Ｘ１のラジ
アルアクチュエータ駆動力Ｆ＋ （変位次元ｌ においではで）に対する伝達関数（ラジアルアクチュエ
ータ伝達関数）をＧＲとし、リニアモータ可動部変位Ｘ
２のリニアモータ駆動力Ｆ２（変位２ 次元においてはＷ）に対する伝達関数（リニアモータ伝
達関数）をＧＬとすれば、 但し、ωはラジアルアクチュエータ共振周波数ζＲはラ
ジアルアクチュエータダンピング数、ω。
はりニアモータ共振周波数、ζＬはリニアモータｈｈ−
次に 、を夫々変位次元のインプ７）としＫ
てＵｌ、Ｕ２とし、上記ＧＲ＋ ＧＬ及びＵＩ＋ Ｕ２
を使って運動方程式を書き直すと、 ここで、ラジアルアクチュエーメ町動部重量ｍはリニア
モータ可動部重量Ｍに比べて充分軽い為□〈〈１であり
、 Ｍ＋ｍ となる。よってインプット（ｕ＋、Ｕ２＋Ｙ ｌに対す
るアウトプット（Ｘ＋、Ｘ２］は である。
を使って運動方程式を書き直すと、 ここで、ラジアルアクチュエーメ町動部重量ｍはリニア
モータ可動部重量Ｍに比べて充分軽い為□〈〈１であり
、 Ｍ＋ｍ となる。よってインプット（ｕ＋、Ｕ２＋Ｙ ｌに対す
るアウトプット（Ｘ＋、Ｘ２］は である。
（ａ−２）制御系
第３図は制御系を説明する為のブロック図である。光集
束位置変位Ｘｚはラジアルアクチュエータ駆動力Ｆ、に
起因するラジアルアクチュエータ可動部変位Ｘ１とリニ
アモータ駆動力Ｆ２に起因するりニアモータ可動部変位
Ｘ２との和である。
束位置変位Ｘｚはラジアルアクチュエータ駆動力Ｆ、に
起因するラジアルアクチュエータ可動部変位Ｘ１とリニ
アモータ駆動力Ｆ２に起因するりニアモータ可動部変位
Ｘ２との和である。
又、ラジアル追従誤差（Ｘｅ）−ディスク変位（Ｘｄ）
−光集束位置変位（ｘｌりであり、リニアモータ追従誤
差（即ちラジアルアクチュエータ負担変位）（Ｘａ）−
ディスク変位（Ｘｄ）−リニアモータｉ１ｆ動部変位（
Ｘ２）である。
−光集束位置変位（ｘｌりであり、リニアモータ追従誤
差（即ちラジアルアクチュエータ負担変位）（Ｘａ）−
ディスク変位（Ｘｄ）−リニアモータｉ１ｆ動部変位（
Ｘ２）である。
ラジアルアクチュエータ機構及びリニアモータ機構によ
る並列制御はラジアル追従誤差Ｘｅをラジアルアクチュ
エータ駆動力及びリニアモータ駆動力にフ、イードパッ
クして行なう。インプットＵ１＋Ｕ２へのラジアル追従
誤差Ｘｅのフ７ｆ−ドパツク伝達関数を夫々ＢＲ，ＲＬ
とすれば、Ｕ、 ＝ ＲＲ−ｘＲ。
る並列制御はラジアル追従誤差Ｘｅをラジアルアクチュ
エータ駆動力及びリニアモータ駆動力にフ、イードパッ
クして行なう。インプットＵ１＋Ｕ２へのラジアル追従
誤差Ｘｅのフ７ｆ−ドパツク伝達関数を夫々ＢＲ，ＲＬ
とすれば、Ｕ、 ＝ ＲＲ−ｘＲ。
Ｕ２＝ＢＬ−Ｘｅである。又、ラジアル追従−差Ｘｅか
ら光集束位置変位Ｘｉ （Ｘｌ＋Ｘ２）Ｋ伝わる開ルー
プ伝達関数ＧはＧＱＸＩであシ、外乱振動Ｙｅ から光集束位置変位ＸＩ’（Ｘ１＋Ｘ２）に伝わる外乱
ｌ 伝達関数ＧＹはＧＹ＝７−である。よってＸ／＝ Ｇ・
Ｘｅ十ＧＹ−Ｙである。又Ｘｅ＝Ｘｄ−ＸＩＶよ、９Ｘ
ｅ＝ 、Ｘｄ−一ら”−−Ｙ−ｃある。
ら光集束位置変位Ｘｉ （Ｘｌ＋Ｘ２）Ｋ伝わる開ルー
プ伝達関数ＧはＧＱＸＩであシ、外乱振動Ｙｅ から光集束位置変位ＸＩ’（Ｘ１＋Ｘ２）に伝わる外乱
ｌ 伝達関数ＧＹはＧＹ＝７−である。よってＸ／＝ Ｇ・
Ｘｅ十ＧＹ−Ｙである。又Ｘｅ＝Ｘｄ−ＸＩＶよ、９Ｘ
ｅ＝ 、Ｘｄ−一ら”−−Ｙ−ｃある。
１ ＋Ｇ １ ＋Ｇ
次にラジアル追従誤差Ｘｅのディスク変位Ｘｄに夕可動
部変位Ｘ２に伝わるリニア系伝達関数ＧａはＧａ＝３土
であり、外乱振動Ｙからり＝アモａ −夕可動部変位Ｘ、に伝わる外乱伝達関数ＧａｙはＧａ
ｙ＝−！’−である。よ−てＸ２−Ｇａ −Ｘａ＋Ｇａ
ｙ−Ｙである。
部変位Ｘ２に伝わるリニア系伝達関数ＧａはＧａ＝３土
であり、外乱振動Ｙからり＝アモａ −夕可動部変位Ｘ、に伝わる外乱伝達関数ＧａｙはＧａ
ｙ＝−！’−である。よ−てＸ２−Ｇａ −Ｘａ＋Ｇａ
ｙ−Ｙである。
又、リニアモータ追従誤差（ラジアルアクチュエータ負
担変位）ＸａはＸａ＝Ｘｄ −Ｘ２ より又、リニアモ
ータ追従誤差Ｘａのディスク変位Ｘｄに対する圧縮率（
閉ループ伝達関数）をＨａ又、リニアモータ追従誤差Ｘ
ａの外乱振動Ｙに遅れａｒｇ Ｇが一１８０° よシ大
きく、且つそのゲイとなる周波数であるカットオフ周波
数ωｃＫおけるゲインＩＧ１（ωＣ）と、ディスク変位
Ｘｄの周波数成分のうちで最も大きな成分をもつ周波数
であるデ、イスク回転周波数ω、におけるゲインＩＧ＋
（ωｒ）とのゲイン差によって決まシ、このゲイン差が
大きい程圧縮率Ｈは良くなる。又、制御系の安定性はカ
ットオフ周波数ω。付近までの開ループ伝達関数Ｇの位
相に大きく依存する。１Ｇｌ＝１（即ちω−ωｃ ）Ｋ
おけるａｒｇ Ｇが一１５０’ Ｋ達するまでの余裕が
位相余裕となるので、普通はこの位相余裕は４０’〜５
００に設定される。従ってＩＧＩ−１におけるａｒｇＧ
は−１４０’ 〜−１３００程度である。
担変位）ＸａはＸａ＝Ｘｄ −Ｘ２ より又、リニアモ
ータ追従誤差Ｘａのディスク変位Ｘｄに対する圧縮率（
閉ループ伝達関数）をＨａ又、リニアモータ追従誤差Ｘ
ａの外乱振動Ｙに遅れａｒｇ Ｇが一１８０° よシ大
きく、且つそのゲイとなる周波数であるカットオフ周波
数ωｃＫおけるゲインＩＧ１（ωＣ）と、ディスク変位
Ｘｄの周波数成分のうちで最も大きな成分をもつ周波数
であるデ、イスク回転周波数ω、におけるゲインＩＧ＋
（ωｒ）とのゲイン差によって決まシ、このゲイン差が
大きい程圧縮率Ｈは良くなる。又、制御系の安定性はカ
ットオフ周波数ω。付近までの開ループ伝達関数Ｇの位
相に大きく依存する。１Ｇｌ＝１（即ちω−ωｃ ）Ｋ
おけるａｒｇ Ｇが一１５０’ Ｋ達するまでの余裕が
位相余裕となるので、普通はこの位相余裕は４０’〜５
００に設定される。従ってＩＧＩ−１におけるａｒｇＧ
は−１４０’ 〜−１３００程度である。
このａｒｇＧはω〈ω０の状態で一１８０’に近い程不
安定であシ、ａｒｇＧ〒−１８００で発振状態になる。
安定であシ、ａｒｇＧ〒−１８００で発振状態になる。
以上の点から制御系の性能（圧縮率）及び安定性は開ル
ープ伝達関数Ｇのゲイン曲線と位相曲線によって大概推
測できるのである。同様にリニアモータの性能（圧縮率
）及び安定性もリニア系伝達関数Ｇａのゲイン曲線と位
相曲線によって大概推測できる。
ープ伝達関数Ｇのゲイン曲線と位相曲線によって大概推
測できるのである。同様にリニアモータの性能（圧縮率
）及び安定性もリニア系伝達関数Ｇａのゲイン曲線と位
相曲線によって大概推測できる。
尚、以上の系において並列制御を行なった場合のラジア
ル追従誤差Ｘｅ、ラジアルアクチュエータ負担変位Ｘａ
は、 である。
ル追従誤差Ｘｅ、ラジアルアクチュエータ負担変位Ｘａ
は、 である。
（ｂ）次にラジアルアクチュエータ機構をミラーを電磁
気力を用いて回転させることによって対物レンズの入射
光軸を傾けて光集束位置を左右に変位させる機構とした
場合のラジアルアクチュエータ機構及びリニアモータ機
構の並列制御を行なう運動モデル制御系について説明す
る。
気力を用いて回転させることによって対物レンズの入射
光軸を傾けて光集束位置を左右に変位させる機構とした
場合のラジアルアクチュエータ機構及びリニアモータ機
構の並列制御を行なう運動モデル制御系について説明す
る。
（ｂ−１）運動モデル
第４図は運動モデルを説明する為の説明図である。■は
ラジアルアクチュエータ可動部慣性モーメント、ｋθは
ラジアルアクチュエータ可動部支持回転バネの回転バネ
定数、ｄθはラジアルアクチュエータ可動部支持回転バ
ネのダンピング数、Ｍはリニアモータ町動部重量、Ｋは
リニアモータのスライドベアリングのバネ定数、Ｄはリ
ニアモータのスライドベアリングのダンピング数、θは
ラジアルアクチュエータｇ 動）／ワクＴ１に起因ｆる
ラジアルアクチュエータ可動部回転角、ｆは対物レンズ
焦点距離、ＸＩは光軸回転に起因する光集束位置変位、
Ｘ２はりニアモータ駆動力Ｆ２に起因するりニアモータ
可動部変位、Ｘｄはデ、イヌク変位、Ｙは外乱振動であ
る。ここで光軸回転角は２θであり、光軸回転に起因す
る光集束位置変位Ｘ１は近似的にＸｌ−２θ１・ｆであ
る。
ラジアルアクチュエータ可動部慣性モーメント、ｋθは
ラジアルアクチュエータ可動部支持回転バネの回転バネ
定数、ｄθはラジアルアクチュエータ可動部支持回転バ
ネのダンピング数、Ｍはリニアモータ町動部重量、Ｋは
リニアモータのスライドベアリングのバネ定数、Ｄはリ
ニアモータのスライドベアリングのダンピング数、θは
ラジアルアクチュエータｇ 動）／ワクＴ１に起因ｆる
ラジアルアクチュエータ可動部回転角、ｆは対物レンズ
焦点距離、ＸＩは光軸回転に起因する光集束位置変位、
Ｘ２はりニアモータ駆動力Ｆ２に起因するりニアモータ
可動部変位、Ｘｄはデ、イヌク変位、Ｙは外乱振動であ
る。ここで光軸回転角は２θであり、光軸回転に起因す
る光集束位置変位Ｘ１は近似的にＸｌ−２θ１・ｆであ
る。
この運動モデルの運動方程式は
この運動方程式をラブラヌ変換すれば、これを変位次元
の式に直せば、 ここで、光軸回転に起因する光集束位置変位Ｘ１のラジ
アルアクチュエータ駆動トルクＴ１ （変位アルアクチ
ュエータ伝達関数ＧＲとし、リニアモータ川動部変位Ｘ
２のリニアモータ駆動力Ｆ２（変位次元において−Ｆ
２ ）に対する伝達関数をリニアに モータ伝達関数Ｇ、とすれば、 但Ｌ、ω、はラジアルアクチュエータ共振周波数・ζＲ
はラジアルアクチュエータダンピング数、ωＬはりニア
モータ共振周波数、ζ、はりニアモートとしてＩＪＩ、
Ｕ２とし、上記ＧＲ９ＧＬ及びＵ ｌ ＋Ｕ２を使って
運動方程式を書き直すと、よってインプット（ＵＩＪ
Ｕ２ ＋ Ｙ ）に対するアラｌ−プツト［ＸＩ、Ｘ２
）は である。
の式に直せば、 ここで、光軸回転に起因する光集束位置変位Ｘ１のラジ
アルアクチュエータ駆動トルクＴ１ （変位アルアクチ
ュエータ伝達関数ＧＲとし、リニアモータ川動部変位Ｘ
２のリニアモータ駆動力Ｆ２（変位次元において−Ｆ
２ ）に対する伝達関数をリニアに モータ伝達関数Ｇ、とすれば、 但Ｌ、ω、はラジアルアクチュエータ共振周波数・ζＲ
はラジアルアクチュエータダンピング数、ωＬはりニア
モータ共振周波数、ζ、はりニアモートとしてＩＪＩ、
Ｕ２とし、上記ＧＲ９ＧＬ及びＵ ｌ ＋Ｕ２を使って
運動方程式を書き直すと、よってインプット（ＵＩＪ
Ｕ２ ＋ Ｙ ）に対するアラｌ−プツト［ＸＩ、Ｘ２
）は である。
（ｂ−２）制御系
第５図は制御系を説明する為のブロック図である。この
制御系の説明は（ａ−２）の説明と重複するので大略は
省く。
制御系の説明は（ａ−２）の説明と重複するので大略は
省く。
この系において並列制御を行なった場合のラジアル追従
誤差ｘｅ、ラジアルアクチュエータ負担変位Ｘａは、 である。
誤差ｘｅ、ラジアルアクチュエータ負担変位Ｘａは、 である。
（Ｃ） 次に第１の条件、即ちリニアモータへのフィー
ドバック伝達関数の低周波ゲインＡＬ と、ラジアルア
クチュエータへのフィードバック伝達関数の低周波ゲイ
ンＡＲとの比率をラジアルアクチュエータの共振周波数
ω、とりニアモータの共振周波数ω１との比の２乗に一
致させる、る。
ドバック伝達関数の低周波ゲインＡＬ と、ラジアルア
クチュエータへのフィードバック伝達関数の低周波ゲイ
ンＡＲとの比率をラジアルアクチュエータの共振周波数
ω、とりニアモータの共振周波数ω１との比の２乗に一
致させる、る。
ここでフィードバック伝達関数ＢＲ１ＢＬを低周波ゲイ
ンＡＲ，ＡＬ とサーボ補償回路伝達関数Ｃとで表わせ
ばＢＲ＝ＡＲ−Ｃ、Ｂ、＝ＡＬ・Ｃであり、低周波ゲイ
ンＡＬとＡＲの比をα・である。
ンＡＲ，ＡＬ とサーボ補償回路伝達関数Ｃとで表わせ
ばＢＲ＝ＡＲ−Ｃ、Ｂ、＝ＡＬ・Ｃであり、低周波ゲイ
ンＡＬとＡＲの比をα・である。
（ｃ−１）ラジアルアクチュエータ機構を２枚の平行バ
ネで対物レンズを支持し電磁気力を用いて駆動する機構
とした場合での並列制御系について。
ネで対物レンズを支持し電磁気力を用いて駆動する機構
とした場合での並列制御系について。
この並列制御系の場合はりニアモータ追従誤差Ｘａの外
乱振動Ｙに対する外乱圧縮率Ｈａｙに注目スる。ＢＲ９
ＢＬに上記値を代入してＨａＹをめれば、 となる。ここで１＜（ＡＲよシ低周波域においてはＡＲ
ＧＲ＞＞ １ 、ＡＲＧＬ ＞＞ １から、となる一 時Ｈａｙ＊０となり、Ｍａｙは最小となる。ラジアルア
クチュエータの可動範囲は狭いので、上記外乱圧縮率Ｈ
ａｙが最小となり、ラジアルアクチュエータ負担変位が
最小となることはラジアル並列制御系の安定性を高める
上で大きな効果がある。以上い程好ましい事が判る。
乱振動Ｙに対する外乱圧縮率Ｈａｙに注目スる。ＢＲ９
ＢＬに上記値を代入してＨａＹをめれば、 となる。ここで１＜（ＡＲよシ低周波域においてはＡＲ
ＧＲ＞＞ １ 、ＡＲＧＬ ＞＞ １から、となる一 時Ｈａｙ＊０となり、Ｍａｙは最小となる。ラジアルア
クチュエータの可動範囲は狭いので、上記外乱圧縮率Ｈ
ａｙが最小となり、ラジアルアクチュエータ負担変位が
最小となることはラジアル並列制御系の安定性を高める
上で大きな効果がある。以上い程好ましい事が判る。
（ｃ −２、）ラジアルアクチュエータ機構をミラーを
電磁気力を用いて回転させることによって対物レンズの
入射光軸を傾けて光集束位置を左右に変位させる機構と
した場合でのその並列制御系について。
電磁気力を用いて回転させることによって対物レンズの
入射光軸を傾けて光集束位置を左右に変位させる機構と
した場合でのその並列制御系について。
この並列制御系の場合は開ループ伝達関数Ｇ及びリニア
系伝達関数Ｇａに注目する。ＢＲｌＢＬに上記値を代入
してＧ及びＧａをめれば、である。
系伝達関数Ｇａに注目する。ＢＲｌＢＬに上記値を代入
してＧ及びＧａをめれば、である。
ここで、この並列制御系での開ループ伝達関数Ｇのボー
ド線図を示した第６図、及びリニア系伝達関数Ｇａのボ
ード線図を示した第７図を参照する。同図では夫々α＝
０．２５，１．４の場合を示している。又、実線はゲイ
ン曲線を示し、点線は位相曲線を示す。開ループ伝達関
数Ｇ及びリニア系伝達関数Ｇａにおいてサーボ補償回路
伝達関数Ｃは制御系安定補償の為位相進み補償としてい
る。
ド線図を示した第６図、及びリニア系伝達関数Ｇａのボ
ード線図を示した第７図を参照する。同図では夫々α＝
０．２５，１．４の場合を示している。又、実線はゲイ
ン曲線を示し、点線は位相曲線を示す。開ループ伝達関
数Ｇ及びリニア系伝達関数Ｇａにおいてサーボ補償回路
伝達関数Ｃは制御系安定補償の為位相進み補償としてい
る。
である。
第６図のゲイン曲線に注目すれば位相余裕の最も大きな
周波数をカットオフ周波数ω として１Ｇ（ωｃ）し１
となるように低周波ゲインＡＲｔｈ決めた時ＩＧ（ωｒ
）１を ＩＧ（ω。川と比較するとα〈１の場合はα→
大である程ＩＧ（ωｒ）１はαに比例して大きく々るが
、α出１．より大の場合はα→大としても ＩＧ（ω、
）１はある一定値に近づくだけでそれ程大きくならない
。この点からα−１より大とする方が良いことが判る。
周波数をカットオフ周波数ω として１Ｇ（ωｃ）し１
となるように低周波ゲインＡＲｔｈ決めた時ＩＧ（ωｒ
）１を ＩＧ（ω。川と比較するとα〈１の場合はα→
大である程ＩＧ（ωｒ）１はαに比例して大きく々るが
、α出１．より大の場合はα→大としても ＩＧ（ω、
）１はある一定値に近づくだけでそれ程大きくならない
。この点からα−１より大とする方が良いことが判る。
次に第７図のゲイン曲線に注目すればα−１よシ小さい
場合はｌＪニア系伝達関数ＧａのゲインｌＧａ１が１＜
１Ｇａｌとなる周波数帯域は略ωＲ付近以下であるのに
対してα〉１の場合はω。付近まで周波数帯域が伸びて
いることが判る。前述した如くリニアモータはその構造
からヌテイクスリップなどの影響により精度の良い制御
ができ々い為高周波帯域（ω。程度）までリニア系の制
御帯域を伸ばすことは無意味であり、且つリニアモータ
の動作がその非線型々運動の為にラジアルアクチュエー
タの外乱となる可能性も存在する。この為α−１より小
さくすることが良いことが判る。
場合はｌＪニア系伝達関数ＧａのゲインｌＧａ１が１＜
１Ｇａｌとなる周波数帯域は略ωＲ付近以下であるのに
対してα〉１の場合はω。付近まで周波数帯域が伸びて
いることが判る。前述した如くリニアモータはその構造
からヌテイクスリップなどの影響により精度の良い制御
ができ々い為高周波帯域（ω。程度）までリニア系の制
御帯域を伸ばすことは無意味であり、且つリニアモータ
の動作がその非線型々運動の為にラジアルアクチュエー
タの外乱となる可能性も存在する。この為α−１より小
さくすることが良いことが判る。
ることか最適である。
（ｄ） 次に第２の条件、即ちリニアモータの制御電流
を折点周波数がωＬ （ＩＪニアモータ共振周波数）で
ある２次のバイパヌフ、イル各−に通してラジアルアク
チュエータ制御電流に加算することについて説明する。
を折点周波数がωＬ （ＩＪニアモータ共振周波数）で
ある２次のバイパヌフ、イル各−に通してラジアルアク
チュエータ制御電流に加算することについて説明する。
こ辷では（Ｃ）において説明した第１の条件、即て説明
を行なう。
を行なう。
上記加算制御を行なわない場合は上記した如く、である
が、上記加算制御を行なった場合は、と々る。
が、上記加算制御を行なった場合は、と々る。
（ｄ−１）ラジアルアクチュエータ機構を２枚の平行バ
ネで対物レンズを支持し電磁気力を用いて駆動する機構
とした場合での並列制御系について。
ネで対物レンズを支持し電磁気力を用いて駆動する機構
とした場合での並列制御系について。
上記加算制御を行なう系を説明する為のプロ・ツク図を
第８図に示す。上記加算制御を行々わない場合は である。
第８図に示す。上記加算制御を行々わない場合は である。
又、第９図及び第１０図は夫々上記加算制御を行々わな
かった場合の開ループ伝達関数Ｇとリニアー系伝達関数
Ｇａのボード線図、第１１図及び第１２図は夫々上記加
算制御を行なった場合の開ル−プ伝達関数Ｇとリニア系
伝達関数Ｇａのボード線図を示す。同図では夫々立（−
β）＝１．２゜ωＬ ４．８の場合を示し、実線はゲイン曲線、点線は位相曲
線を示す。又聞ループ伝達関数Ｇ及びリニア系伝達関数
Ｇａにおいてサーボ補償回路伝達関数Ｃは制御系安定補
償の為位相進み補償としている。
かった場合の開ループ伝達関数Ｇとリニアー系伝達関数
Ｇａのボード線図、第１１図及び第１２図は夫々上記加
算制御を行なった場合の開ル−プ伝達関数Ｇとリニア系
伝達関数Ｇａのボード線図を示す。同図では夫々立（−
β）＝１．２゜ωＬ ４．８の場合を示し、実線はゲイン曲線、点線は位相曲
線を示す。又聞ループ伝達関数Ｇ及びリニア系伝達関数
Ｇａにおいてサーボ補償回路伝達関数Ｃは制御系安定補
償の為位相進み補償としている。
第１０図及び第１２図においてゲイン曲線に注目する。
βが大である程リニア系伝達関数Ｇａの低周波ゲインが
増大しリニア系圧縮率が良くなることが判る。即ちβが
犬である程ラジアルアクチュエータ負担Ｘａは小さくな
りラジアル並列制御系は安定に々る。
増大しリニア系圧縮率が良くなることが判る。即ちβが
犬である程ラジアルアクチュエータ負担Ｘａは小さくな
りラジアル並列制御系は安定に々る。
次に第９図及び第１１図において位相曲線に注目する。
加算制御を行なわない第９図においてはβ→大の時ラジ
アルアクチュエータ共振周波数回付近において位相ａｒ
ｇ Ｇ ＜−１８０°となる場合が存在し非常に不安定
に女っている。ａｒｇ Ｇ ＞ −１，８０゜となるよ
うな周波数帯域でしかカットオフ周波数ω。全設定する
ことができない為ラジアルアクチュエータ共振周波数ω
、付近においてａ ｒｇ Ｇ ＜ −１８０’となる場
合にはω。〈ωＲとなり低周波ゲインＧ（ω、）と Ｇ
（ωＣ）との差は極端に小さくなる。従って圧縮率Ｈ
は悪くなりラジアル追従誤差を小さく抑え込むことがで
きない。一方加算制御を行なった第１１図においては高
周波に設定されたωＣまでの帯域においてａｒｇ Ｇ
＞ −１８０° であり十分安定である。従ってβ→大
にでき高圧縮率でしかも安定なラジアル並列制御系を得
ることができる。
アルアクチュエータ共振周波数回付近において位相ａｒ
ｇ Ｇ ＜−１８０°となる場合が存在し非常に不安定
に女っている。ａｒｇ Ｇ ＞ −１，８０゜となるよ
うな周波数帯域でしかカットオフ周波数ω。全設定する
ことができない為ラジアルアクチュエータ共振周波数ω
、付近においてａ ｒｇ Ｇ ＜ −１８０’となる場
合にはω。〈ωＲとなり低周波ゲインＧ（ω、）と Ｇ
（ωＣ）との差は極端に小さくなる。従って圧縮率Ｈ
は悪くなりラジアル追従誤差を小さく抑え込むことがで
きない。一方加算制御を行なった第１１図においては高
周波に設定されたωＣまでの帯域においてａｒｇ Ｇ
＞ −１８０° であり十分安定である。従ってβ→大
にでき高圧縮率でしかも安定なラジアル並列制御系を得
ることができる。
（ｄ−２）ラジアルアクチュエータ機構をミラーを電磁
気力を用いて回転させることによって対物レンズの入射
光軸を傾けて光集束位置を左右に変位させる機構とした
場合でのその並列制御系について。
気力を用いて回転させることによって対物レンズの入射
光軸を傾けて光集束位置を左右に変位させる機構とした
場合でのその並列制御系について。
この並列制御系ではミラーを含む回転可動部の重心位置
が支点位置と合致していれば上記加算制御はそれ程必要
は無い。しかし上記ミラーを含む回転可動部の重心位置
が支点位置と若干でもずれている場合には対物レンズ駆
動の運動モデルと同様の運動モデルが適用でき、上記（
ｄ−’１）において説明した如く加算制御が有効となる
。
が支点位置と合致していれば上記加算制御はそれ程必要
は無い。しかし上記ミラーを含む回転可動部の重心位置
が支点位置と若干でもずれている場合には対物レンズ駆
動の運動モデルと同様の運動モデルが適用でき、上記（
ｄ−’１）において説明した如く加算制御が有効となる
。
〈効 果〉
本発明によれば高精度で安定な光集束位置制御装置を得
る。
る。
第１図は光デイスク装置の構成説明図、第２図及び第４
図は並列制御系の運動モデルを説明する為の説明図、第
３図及び第５図は並列制御系を説明する為のブロック図
、第６図及び第７図はボード線図、第８図は加算制御系
を説明する為のブロック図、第９図乃至第１２図はボー
ド線図を示す。 図中、１：レーザ光源 ２：レーザ光 ３：ミラー ４：対物レンズ ５ニラシアル・アクチュエータ ６：光学ヘッド ７：リニアモータ ８：光磁気デ、イスク９：モーター １０：支持台 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）＃！３ 図 第４７ −Ｙ 第５図 第６図 第７図 第１Ｏ図 第１１図
図は並列制御系の運動モデルを説明する為の説明図、第
３図及び第５図は並列制御系を説明する為のブロック図
、第６図及び第７図はボード線図、第８図は加算制御系
を説明する為のブロック図、第９図乃至第１２図はボー
ド線図を示す。 図中、１：レーザ光源 ２：レーザ光 ３：ミラー ４：対物レンズ ５ニラシアル・アクチュエータ ６：光学ヘッド ７：リニアモータ ８：光磁気デ、イスク９：モーター １０：支持台 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）＃！３ 図 第４７ −Ｙ 第５図 第６図 第７図 第１Ｏ図 第１１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光ヘラドラ光ディスクのラジアル方向に駆動するリ
ニアモーターと、前記光ヘツド内部に組み込まれ光を集
束せしめる対物レンズを光デ、Ｃスフのラジアル方向に
電磁手段によって駆動するラジアルアクチュエータ若し
くは光を反射せしめるミラーを光ディスクのラジアル方
向に電磁手段によって回転駆動するラジアルアクチュエ
ータとを備え並列制御を行なう光集束位置制御装置にお
いて、 前記リニアモーターへのフィードバック伝達関数の低周
波ゲインＡＬと前記ラジアルアクチュエータへのフィー
ドバック伝達関数の低周波ゲインＡＲとの比率を、前記
ラジアルアクチュエータの共振周波数ωＲと前記リニア
モーターの共振周波数ω、との比の２乗に略一致させる
［ ＡＬ／−＜ Ｑ）Ｒ，＝、 ）２ ＋第１の条件、
ＡＲＬ 及び／又は前記リニアモータの制御電流を折点周波数が
略前記リニアモーター共振周波数ωＬである２次のバイ
パヌフィルターを介して前記ラジアルアクチュエータ制
御電流に加算する第２の条件を組み込んでなることを特
徴とする光集束位置制御装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP379484A JPS60147942A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 光集束位置制御装置 |
| DE8484111162T DE3480619D1 (de) | 1983-11-09 | 1984-09-19 | Servosystem zum positionieren eines optischen strahls. |
| DE8787112122T DE3485675D1 (de) | 1983-11-09 | 1984-09-19 | Servosystem zum positionieren eines optischen strahls. |
| EP19870112122 EP0274567B1 (en) | 1983-11-09 | 1984-09-19 | Servo-system for positioning an optical beam |
| EP84111162A EP0151220B1 (en) | 1983-11-09 | 1984-09-19 | Servo system for the positioning of an optical beam |
| US06/652,604 US4667315A (en) | 1983-11-09 | 1984-09-20 | Tight beam position controlling apparatus |
| CA000463767A CA1224872A (en) | 1983-11-09 | 1984-09-21 | Optical-focus-position controlling apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP379484A JPS60147942A (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | 光集束位置制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60147942A true JPS60147942A (ja) | 1985-08-05 |
Family
ID=11567094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP379484A Expired - Lifetime JPS60147942A (ja) | 1983-11-09 | 1984-01-10 | 光集束位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60147942A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2601744A (en) * | 2020-12-04 | 2022-06-15 | Occuity Ltd | Linear resonance scanning apparatus and method of scanning |
-
1984
- 1984-01-10 JP JP379484A patent/JPS60147942A/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2601744A (en) * | 2020-12-04 | 2022-06-15 | Occuity Ltd | Linear resonance scanning apparatus and method of scanning |
| GB2601744B (en) * | 2020-12-04 | 2023-11-22 | Occuity Ltd | Linear resonance scanning apparatus and method of scanning |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |