JPS6032144A - 物体の傾き検出装置 - Google Patents

物体の傾き検出装置

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JPS6032144A
JPS6032144A JP14015983A JP14015983A JPS6032144A JP S6032144 A JPS6032144 A JP S6032144A JP 14015983 A JP14015983 A JP 14015983A JP 14015983 A JP14015983 A JP 14015983A JP S6032144 A JPS6032144 A JP S6032144A
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JP
Japan
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displacement sensor
axis
displacement
disk
tilt
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Application number
JP14015983A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Matsui
勉 松井
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NEC Home Electronics Ltd
NEC Corp
Original Assignee
NEC Home Electronics Ltd
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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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
    • G11B7/09Disposition 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
    • G11B7/095Disposition 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
    • G11B7/0956Disposition 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 tilt, skew, warp or inclination of the disc, i.e. maintain the optical axis at right angles to the disc

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】 技術分野 本発明は物体の直交二軸方向への傾きを検出する傾き検
出装置に関する。
背景技術 近時、光ビデオ、光オーディオなどの分野で再生専用の
ものは勿論のこと、D RA W(D I REDT−
READING−AFTER−WRITE)又は消去可
能、すなわち記録再生可能なディスクプレーヤの開発研
究が進められている。このようなディスクプレーヤでは
、ディスクの信号記録密度を高密度化するためにビット
の形をできるだけ小さくし正確に書き込めるようにする
こと、半導体レーザの発振出力を大きくすると素子の寿
命が極度に劣化し易い傾向にあること、およびその発振
出力はディスクに集束する半導体レーザのビームスポッ
トの径が例えば2倍C拡がると略4倍の大きさのものが
必要になること、等の点からレーザビームのスポット径
を極力小さくすることが重要な課題とされている。この
スポット径dは、半導体レーザの発振波長をλ、光ピツ
クアップの対物レンズの開口数をNAとすれば、一般に
d ” 2/NAとなる。したがって、スポット径dを
小さくするには、■発振波長λを小さくする、■開口数
NAを大きくする、の2つの方法が考えられる。ところ
が、現在実用化されているGaAlAs系の半導体レー
ザの発振波長λは、実用化レベルで書き込み用のものは
0.83μm近辺、また再生用のものは0.77μm近
辺が短波長限界であり、それ以下に短くすることは半導
体レーザの寿命などの点で実用上困難である。そこで対
物レンズの開口数NAを大きくする方法が採用される。
その場合、開口数NAは記録再生用のものでは最低でも
0.53程度にしなければならない。ところが、この開
口数NAを大きくすることはディスクの傾き(直交する
ラジアル軸、ジッタ軸方向の傾き)に起因するコマ収差
を増大させる要因となる。このコマ収差はディスクの傾
きの三乗に比例して生ずるもので、その増大は波面収差
に悪影響をおよぼし、これを許容範囲以上に大きくしア
イパターンへ悪くさせてしまう。その結果、良好な記録
再生が行えなくなるeしたがって、開口数NAを大きく
してスポット径dを小さくしようとすれば、ディスクの
傾きを最小限に精度良く抑制することが不可欠となる。
そこで従来はディスクを支持する機構系を極めて高精度
なもので構成し、例えばディスクを空気軸受で支持した
り、ディスク回転時にその下方に流体力学的な遠心空気
流を作り出すような構成を採用していた。
ところが、以上のような構成によりディスク回転時の動
的バランスを厳密に抑えたとしても、通常のモータでデ
ィスクを回転駆動すると、モータ軸それ自体の精度やモ
ータ軸と嵌合するプラッタの精度などによりディスクの
面振れやバク付きを完全になくすことは不可能に近い。
また、ディスクを支持する機構系に高精度々ものが要求
されるため、その構造が複雑化すると共に、高価につく
特に空気軸受を用いるものは極めて高価であり、コスト
が嵩むため、産業用、工業用としては使用可能であるが
、安価にしなければならない民生用機器には適用困難で
あり不可である。
そこで、■ディスク支持機構の精度をラフにし、空気軸
受などを不要としその構造を簡単、安価にする、■光ピ
ックアップの姿勢をディスクの傾キに追従させて傾き制
御し、両者の相対姿勢を一定に保つ。これによりコマ収
差の増大を招くことなく対物レンズの開口数NAを少な
くとも0.5以上に太きくシ、スポット径dを小さくで
きるようにする。■以上によりディスクが多少類いたり
、ターンテーブルに振れが少々あっても常に高密度なF
l−84;’!−Atン千ゆ7、トらV−+7、プ;J
’a)>J−aニーiン、Mとなる。そのためにディス
クの傾きを精度良く確実に検出して光ピツクアップに正
確に傾きサーボを伝えられるようにすることが必要とな
った。
発明の開示 本発明は上記光デイスクプレーヤにおけるディスクのよ
うな平板状の対象物体の基準面に対する直交二軸方向の
傾き検出に用いて好適であり、その傾き検出が対象物体
の動作に追従して誤りなく正確に、かつ簡単、容易に行
える検出装置を提供することを目的とする。
この目的は以下のような構成を採用することによって達
成できる。
すなわち、本発明は基準面に設定した直交二軸の交点に
第1の変位センサを、かつ該直交二軸線上の夫々の所定
位置に第2および第3の変位センサを対象物体と近接し
て対向するように設け、該対象物体が前記基準面に対し
傾いたとき、この傾きによる変位を前記各変位センサで
検出し、前記第1の変位センサと第2の変位センサとの
検出出力の首卦よ11’ aft ItP筑1のを位セ
ンサに笛3の安位センサとの検出出力の差に基づいて前
記対象物体の基準面に対する直交二軸方向の傾きを検出
するように構成した点に特徴を有する。
本発明によれば、対象物体が基準面に対して傾いたとき
、その傾きによる変位を直交二軸の交点に配された基準
となる第1のセンサと、該直交二軸線上に配された第2
.第3のセンサとによって検出し、この検出出力を直交
する二軸について夫々比較しその差出力に基づいて対象
物体の傾き検出を行う構成であるため、その傾き検出が
簡単、容易かつ対象物体の動作に追従して誤シなく正確
に行える。
よって本発明を光デイスクプレーヤの光ピツクアップに
適用した場合は、ディスクの傾き検出がいわゆるラジア
ル、ジッタの直交二軸について簡単にかつ正確に行え、
しかもこの検出′により光ピツクアップをディスクの傾
きに追従させて簡単に傾き制御することができ、両者の
相対姿勢を一定に保つことができる。そのため、ディス
クの傾きを一定の範囲でラフに許容することが可能にな
りその面振れ規格などを大幅に緩和し又はなくすことが
できる。したがって、ディスク支持機構も高精度のもの
は不要になり、ラフなもので良くなる。
よってディスク支持構造を簡単、安価に構成できる。ま
た、ディスク傾きに起因するコマ収差の発生、増大を抑
制防止できるため、対物レンズの開口数N Aを支障な
く0.5以上に大きくすることができる。したがって、
安価な対物レンズが使用可能になる。
また、これによシ半導体レーザからディスクに照射され
るビームスポットの径dを極力小さくすることができる
なお、本発明は以下に詳述する光デイスクプレーヤのデ
ィスクの傾き検出のみならず、その他の磁気ヘッドによ
り磁気ディスクに記録再生する形式の情報機器における
ディスクの傾き検出、あるいはロボット技術や生産自動
化技術の分野における、ある動作を行う物体の傾きを近
接位置で該動作に追従して検出したいような場合に広く
適用できるものである。
更に、傾き検出に用いられる変位センサとしては、光セ
ンサだけでなく、その他の超音波センサや磁気センサな
どの近接センサであれば、広く採用することが可能であ
る。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
第1図、第2図は本発明が適用される記録再生可能な光
デイスクプレーヤの光ピツクアップを示すもので、プレ
ーヤ本体を構成する基盤10上に半導体レーザを備えた
光学系を有する光学ベース11が弾性支持体12および
Ml、第2の制御体13.14によって直交するラジア
ル軸Rおよびジッタ軸J方向に傾き制御可能に支持され
ている。
弾性支持体12は板バネ材によって略5状に形成され、
光学ベース11の一隅ヤイ底部(図に示す手前隅部)と
基盤10間に介装されている。
第1.第2の制御体13.14はいわゆるバイモルフ素
子から成っており、支持片15.16を介して基盤lO
上に片持ち支持されている。
第1の制御体13は光学ベース11を弾性支持体12で
支持されたところを支点にラジアル軸Rに傾き制御する
ためのもので、ベース11の長手方向反対側の隅部底面
を支えている。
第2の制御体14は光学ベース11を弾性支持体12を
支点にジッタ軸J方向に傾き制御するためのもので、ベ
ース11の弾性支持体12と幅方向反対側すなわち第1
の制御体13と対角位置の隅部底面を支えている。
光学ベース11のラジアル軸Rに沿う長手方向中心線上
のディスクDの中心寄り一端部に光ビームの透過窓17
が開口形成されている。この透過窓17を通して半導体
レーザからのレーザビームがコリメータ光軸Cに沿って
対物レンズ18に入射し、これよりスポットとなってデ
ィスクDの記録再生面に照射される。この対物レンズ1
8は光学ベース11上に設けられたアクチュエータによ
ってフォーカス軸Fおよびラジアル軸Rに沿う直交二軸
方向に駆動制御される。これによりビームスポットの位
置がフォーカス方向又はラジアル方向に正しく制御され
る。
なお、実施例では対物レンズ18を支持するレンズホル
ダや、これを支持する板バネ系、あるいは磁気回路やこ
れと組合されるフォーカス制御およびラジアル制御用コ
イルなどのレンズ駆動系などから成るピックアップアク
チュエータは、簡単化のため図示を省略しである0 光学ベース11のラジアル軸Rとジッタ軸Jとの交点に
相当する上面隅部に基準変位センサSS、そのラジアル
軸Rに沿う直交軸上の隅部にラジアル方向傾き検出用の
変位センサSR,またジッタ軸Jに沿う直交軸上の隅部
にジッタ類き検出用の変位センサS、rがディスクDの
反射面と対向するように配設されている。
これらの変位センサS S + S R、S Jは、第
2図。
第3図に示すように、例えば光りフレフタで構成され、
ケーシング20と、このケーシング20に夫々配設され
fcLED等からなる発光素子21と、フォトトランジ
スタ、フォトダイオード等からなる受光素子22とから
成っている。発光素子21からの光はディスクDで反射
されて受光素子22で受光検出され、アンプ24で増幅
され出力される。その際、ディスクDの反射面と変位セ
ンサとの間の距離、すなわちセンサの作動距離W、D(
WORKING−DISTANCE)は、先ず第2図に
示すディスク反射面上での発光開口N11受光開口N2
の共有部分、すなわち両開口が重なり合う部分N3の比
から第4図に示す変位特性を得る(ここで、Hはディス
クDが基準面に対して傾いたときの該面に対する変位を
表わす)。次に第4図に示す変化特性線と破線で示す線
との交点上に作動距離W、Dを設定する。これによって
W、Dを変位特性がリニアな部分に設定する。
次に第5図は本発明によるディスク傾き検出の基本的原
理を示すものである。
先ず、ディスクDがラジアル軸方向にeRの角度で傾く
と、変位セ/すSs 、SRが夫々の位置におけるディ
スクDの仮想基準面に対する変位H1,H2を検出する
。この傾きeRは、図より明らかなように、0R−ta
n−1H7Lとなる。ここでLは変位センサs3.sH
による傾き検出位置間の距離であって一定である。よっ
て、H=Ht H+をめることによって傾きeRがめら
れる。その手順は次のように行われる。
変位L 、Hzが変位センサss、SRで検出されると
、その検出信号es、eBは夫々コンパレータ41の■
端子と○端子とに加えられ、ここで比較され、その差出
力として端子43からラジアル軸R方向の傾き誤差信号
θR=(es−en)が取り出される。これによってデ
ィスクDの傾きθBが検出される。
なお、以上の説明では、ディスクがラジアル軸方向に傾
いた場合を例に挙げて説明したが、ジッタ軸J方向に傾
いた場合においても上述と同様の手順によりその傾きを
検出することができる。
次に以上の原理に基づいた本実施例装置によるディスク
傾き検出動作について説明する。
先ずディスクDが光ピツクアップのコリメータ光軸Cと
直交した状態からラジアル軸Rおよびジッタ軸J方向に
θR1θJの角度で傾いたとする。
すると、各変位センサSs、SR,SJの発光素子21
からの光がディスクDの反射面で反射し、その反射光が
受光素子22で受光検出され、夫2々の位置におけるデ
ィスクDの基準面に対する変位が検出される。その検出
信号ellj、eJ、eSは第6図に示すように、アン
プ31,32.33を通してコンノ(レータ41.42
のe端子と■端子とに夫々加えられる。すなわち、信号
eRはコンパレータ41のθ端子に、また信号eJはコ
ンパレータ42のe端子に、かつesはコンパレータ4
1,42の各■端子に、夫々加えられる。次いで、信号
eR+eJはコンパレータ41,42で基準信号eS 
と比較され、そ5の差出力として端子43.44からラ
ジアル軸方向の傾き誤差信号0R=(es−eR)およ
びジッタ軸方向の傾き誤差信号θ、r =(e s−e
 J )が取り出される。これによってディスクDのラ
ジアル方向 軸方向の傾き検出がなされる。
端子43.44から取り出された傾き誤差信号OR2θ
Jは上記第1.第2の制御体13.14に夫々加えられ
る。これによシ第1および第2の制御体13.1’4は
共に通電駆動され、第1図の矢印101,102 で示
すように、弾性支持体12で片持ち支持されたところを
支点に、信号θR1θJのの、eの符号および大きさに
応じて、例えば上方に所要量変位する。その結果、光ピ
ツクアップ全体に傾きサーボが加わり、これを誤差信号
θ几。
θJを打ち消すように弾性支持体12を支点にラジアル
軸Rとジッタ軸Jとの直交二軸方向に傾かせる。したが
って、光ピツクアップはディスクDの傾きに追従して傾
き制御され、両者の相対姿勢が一定に保たれる。すなわ
ち、光ピツクアップのコリメータ元軸CをディスクDに
直交した状態でビームスポットを正しくディスク面に照
射することができる。
次に第7図、第8図は本発明装置の他の実施例を示すも
ので、上記実施例と同一箇所には同一符号を援用してそ
の説明を省略する。
第7図、第8図において、光学ペース11のラジアル軸
Rとジッタ軸Jとの直交二軸交点に相当する上面−隅部
に基準変位センサSSに接続される一対の発光側と受光
側の光ファイバ511,512が配設されている。その
ラジアル軸Rに沿う直交軸上の他隅部すなわちベース1
1の長手方向他隅部に変位センサsRに接続される一対
の発光側および受光側の光ファイバ521.522が、
更にジッタ軸Jに沿う直交軸上の他隅部すなわちベース
幅方向他隅部に変位センサSJに接iされる一対の発光
側、受光側の光ファイバ531,532が夫々ディスク
Dの反射面と対向するように配設されている。
これらの光ファイバ511〜531および512の一端
は光学ベース11から引き出され、コネクタ54を介し
て各変位センサの上記発光素子21と受光素子22とに
接続されている。
そして、各変位センサSS + S Rr S Jから
の光は発光側の光ファイバ511〜531を通してディ
スクDの反射面に反射され、その反射光が受光側の光フ
ァイバ512〜532を通して各センサの、受光素子2
2で受光検出される。この検出信号e3゜e R+ e
 Jは上述と同様の手順によって信号処理され、・その
結果、上記同様にディスクDの傾き検出がなされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用される光ピツクアップの一例を示
す斜視図、第2図は本発明に係る変位センサの一例を示
す断面図、第3図はその回路図、第4図は本変位センサ
の変位特性を示すグラフ図第5図は本発明装置の傾き検
出原理図、第6図は本発明装置によるディスク傾き検出
動作を説明すSs・・・・・・ (第1の)変位センサ
、SR・・・・・ (第2の〕変位セ/ンサ、SJ・・
・・ (第3の)変位センサ、D・・・・・・・ディス
ク(対象物体)、eR・・・・・・ ラジアル軸方向の
傾き、/l −、−、−、−、!シ 、リ カ 重重 
1z 而 θ)を百 さ■・・・・・・・・・変位、 ” sr eR+ ” J・・・・・・変位センサの検
出出力、31.32.33・・・・・・アンプ、41.
42・・・・・・ コンパレーク、511〜531・・
・・・発光側光ファイノく、512〜532・・・・・
受光側光ファイノ;。 特許出願人 日本電気ホームエレクトロ第2図 第3図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、基準面に設定した直交、二軸の交点に第1の変
    位センサを、かつ該直交二軸上の夫々の所定位置に第2
    および第3の変位センサを対象物体と近接して対向する
    ように設け、該対象物体が前記基準面に対し傾いたとき
    、この傾きによる変位を前記各変位センサで検出し、前
    記第1の変位センサと第2の変位センサとの検出出力の
    差および前記第1の変位センサと第3の変位センサとの
    検出出力の差に基づいて前記対象物体の前記基準面に対
    する前記直交二軸方向の傾きを検出するようにして成る
    物体の傾き検出装置。
  2. (2)、前記第1乃至第3の変位センサが、光ピツクア
    ップ上のラジアル軸とジッタ軸とに沿う直交する二軸の
    交点と該二軸上とに光デイスク面と近接して対向するよ
    うに夫々配置されて成る特許請求の範囲筺1頂にRP截
    の物体の傾き検出装置。
  3. (3)、前記変位センサが、光りフレフタ等の光センサ
    で構成されて成る特許請求の範囲第1項又は第2項に記
    載の物体の傾き検出装置。
  4. (4)、前記変位センサが、前記対象物体と近接して対
    向するように設けられた一対の光ファイバーと、この光
    ファイバーの一端に夫々接続された発光素子と受光素子
    とからなる光センサとによって構成されて成る特許請求
    の範囲第1項、第2項又は第3項に記載の物体の傾き検
    出装置。
JP14015983A 1983-07-30 1983-07-30 物体の傾き検出装置 Pending JPS6032144A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0877372A2 (en) * 1997-05-09 1998-11-11 Hewlett-Packard Company Head positioning system with photosensor
EP0877230A2 (en) * 1997-05-09 1998-11-11 Hewlett-Packard Company Circuit for lateral photoeffect position sensor

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EP0877372A3 (en) * 1997-05-09 2000-12-13 Hewlett-Packard Company Head positioning system with photosensor
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