JPS6034170B2 - 放射ビ−ムの追従誤差検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は情報記録用の付加ビームをもつ光学式議取り装
置または記憶装置において、読出し用ビームの一周毎の
経路を補償するまえの振動鏡による偏差検出装置に関す
るものでる。

ビデオディスクのような回転する媒体上のトラックに情
報を記録したりあるいは情報を読取る際に、回転中心が
不完全である場合には議取り位置をトラックに正確に追
従させるための追従用サーボ機構が必要である。

論取り装置の場合、ディスク上の議取り用ビームの焦点
が問題となる。記録装置の場合、記録用ビームに連係し
記録用ビームの描いたトラックに追従しようとする読取
り用ビームのディスク上の焦点が問題となる。半径方向
の追従のための誤差信号を、ディスク上に焦点を結ぶ１
個またはそれ以上の追従用ビームに対応する複数の光検
出器の出力信号を比較するのではなく周波数位で振幅変
調されたディスクの回転周波数成分を含む周波数ｂの基
準信号から同期検波によって得た場合には、光学的に良
く一致させる（または大きな電気信号変化を得る）ため
のサーボ制御ループの感度は低くて済むし光学装置の調
整も簡単であることが知られている。

そのため、議取り位置はトラックに対して半径方向に周
波数めで振動させられる。従って、追従の不一致と周波
数ゆでの振動との両方で振幅変調されトラックに蓄積さ
れた情報を含む信号は、１個の光検出器から得ることが
できる。検出された周期的変調の大きさによって追従の
不一致の程度がわかり、位相検波を行なうとトラックに
対して講取り位置がどの方向にずれているかがわかる。
読取りビームの一定周期の振動は、通常、読取りビーム
の光路上にあって、外部からの励振周波数で振動し論取
りビームに小さな振動を加えるための振動子によって行
なわれる。振動子には色々なものが使用できる。

追従誤差信号は読取り装置の振動子に対して議取り位置
をトラックに一致させるように働く。普通、この振動子
は一軸で支えられた鏡である。この鏡は、追従誤差を修
正する低速な運動をすることに加えて議取りビームを一
定周期で振動させる非常に高い周波数の振動との両方を
行なうように、自由振動モードで振動するように構成す
ることができる。従って上記の２動作（半径方向の追従
及び一定周期の振動）は１個の要素で実現できる。ただ
しこの方法の具合の悪い点は、非常に高い周波数での共
振によってサーボ制御ループの利得が制限されてしまう
ため、利用できない場合が生じることである。別の方法
では振動子は屈折性の板で構成され、加えられる外力に
よって光伝送特性が変化するような屈折モードで振動す
る。

光学講取り装置にこの振動子を固定した場合、望ましく
ない機械的結合のためＱ値が低下し、非固定型のものに
比べて振動の振幅が相当減少する。本発明によるシステ
ムの振動子は、一致性を正確に調整した読取り装置に対
してしっかりと固定された構造となっている。

この振動子は、半径方向の誤差を修正する一軸で支えら
れた鏡と共に働く。この振動子は反射素子であり反射面
が誤差のないように正確に仕上げてある。振動子の振幅
が同じ場合、反射を用いた方が光線の振れ角が明らかに
大きくなるという利点がある。つまり上記振動子は従来
の装置の利点を合わせ持ち、欠点を除いたものである。
また、その感度は従来の装置に比ば鮫して良くなってい
る。本発明による装置は基本的にサブストレート上に取
り付けられ、たわみモードで振動する弾性体を含んでい
る。結局、この弾性体に対し、電気的手段によって機械
的共振周波数に等しい周波数の励振信号を加え、最大感
度を得ると共に同期検波の基準信号となる励振信号と読
取り用ビームの一定周期の振動との間の位相関係を一定
に保つように動作する。読出し方向に沿ってトラックに
追従する放射エネルギービームの追従誤差検出システム
において本発明によるものは、前記議出し方向と相交わ
る方向の振動的変位を前記ビームに与えるための鏡偏向
手段と、前記鏡偏向手段を周波数ｆｏで振動させるため
の振動手段と、前記ビームを測定して前記追従誤差を示
す信号を出力するための検出手段とを含み、前記鏡偏向
手段はサブストレートと、前記サブストレートに一端を
固定した少なくとも１本の可凝性の棒をもつ弾性体と、
前記棒に取付けられ前記ビームを反射する鏡とを含み、
前記鏡は前記周波数ので起こる自由振動のたわみモード
において回転方向の変位を生じる位置で前記棒に取付け
られており、前記励振手段は、前記目由振動のたわみモ
ードを起こすために前記棒に取付けられ電気的発振回路
に接続された圧電変換素子を含むことを特徴とする。

以下に図を用いて本発明の実施例につて詳細に説明する
。

第１図は透明なビデオディスクのらせん状トラックにあ
らかじめ記録されている情報を読む光学読取り装置につ
いて本発明の一実施例を示したものである。

信号はトラックに分布する一定幅の細長い小孔の形で記
録されている。一定周期の振動を行なうことが特に有利
であるのは、４・孔によって生じる議取り用ビームの光
路差が半波長に相当するような材質のディスク１を用い
る場合である。記録済のトラックの議取りの際に、特に
反径方向の追従について、すでに用いられている部品で
構成された読取り装置に適用した場合を以下説明する。
ディスクーは光源２（例えばＨｅ−Ｎｅレーザ）からの
ビームによって謙取られる。

このビームは鏡３と集光レンズ４と、矢印５０で示すよ
うに可動の軸Ｍで支えられた鏡５と、レンズ６とで構成
される光学系によって、ディスク１の表面上の点１に向
けられ焦点を結ぶ。上記光学系の詳細な構成については
多くの変形が考えられるが、そのうち１つについてだけ
説明する。ディスクは光に透過するものとする。

ディスク１を透過したビームは講取り装置７に入射し、
前記競取り装置７は続取つた情報を示す信号Ｓ（この信
号は本発明にとってはあまり重要ではない）と、最後に
読取りを開始してから現在の位置に至るまでの時間間隔
に相当する信号Ｅとを出力する。一定周期の振動を行な
うには振動子が必要である。

本発明によれば、振動子には鏡３を支持する機構を含ん
でいる。これが励振されると、振動して、取付け位置を
中心として図中の矢印３０で示す方向に鏡を一定周期で
動かす。従って信号Ｅは周波数ｂの振幅変調された誤差
信号となる。電気回路９（内容は後述する）は同一周波
数の２つの信号Ｘ及びＹを出力し、一方の信号×は振動
子を励振し、他方の信号Ｙは同期検波回路１１に基準信
号として加えられる。同期検波回路１１は、追従からは
ずれた程度及び方向を振幅及び位相で各々示す誤差信号
Ｅ′を、信号Ｅから検波する。この誤差信号Ｅ′は増幅
器１０を介して駆動機構８に加えられ、駆動機構８は鏡
５の軸Ｍまわりの動きを制御して、点１のトラックに対
しての半径方向の変位を、修正するように働く。本発明
による振動子の一例を第２図に示す。

振動子はサブストート３５に取付けられた金属棒３１で
構成され、たわみモードで振動する。固有共振周波数は
、半径方向のサーボ制御に必要な周波数帯城（約２〔Ｋ
比〕）に比べて十分高い必要がある。金属棒３１は、そ
の側面に取付けられたセラミックの圧電素子３１によっ
て、適当なモードの共振周波数に等しい周波数で励振さ
れる。最大感度を得るには金属棒３１のうち使用モード
で張力が最大となる位置に圧電素子３４を取付けると良
い。議取り用ビームは金属綾３Ｌ、１の側面に取付けら
れた鏡３２で反射されるが、この鏡の位置は角度変化が
最大となる所（一般に金属榛３１の先端付近）が適当で
ある。多くの場合、鏡３２の振動位相を示す信号が必要
であるが、この信号は金属棒３１に取付けられた第２の
圧電素子３３（例えば前記第１の圧電素子３４の反対側
、に取付ける）によって得られる。あるいは第１の圧電
素子３４を流れる電流を検出しても良い。金属棒３１の
、議取り装置のフレームに対する取付け方によって共振
周波数は変化する。

つまりしっかりと固定する必要がある。第３図に示す振
動子の断面図は上記の要求を満足する方法の一例である
。金属棒のサブストレート３５は、ねじ３６によって小
さな接触面積Ｓで読取り装置のフレーム３７に取付けら
れている。この方法は実験的にも、金属榛の共振周波数
が変化しにくいことがわかっている。使用する共振モー
ドには最大感度の得られるものを選択する。

第４図は金属榛３１が振動している際の平均位置と最大
振幅での位置とを誇張して画いた図である。最低周波数
の共振モードをａに、次に低い周波数のものをｂに示す
。金属棒先端の変位が同じであるとすれば、ビームの振
れ角に有効なのは金属榛の振れ角の大きさであるから、
振れ角の大きなｂのモードを利用する方が有利である。
鏡が金属棒３１に先端に取付けられているとすると、鏡
が動くことによって次の２つの効果を生じる。

第１は振動の節の点０を中心とする振れ角Ｑであり、前
記矢印３０方向の動きに相当するものであるから必要な
動きである。第２は横方向の変位１であり、議取り位置
でトラック方向に相当する不要な動きである。実際には
この不要な変位はあまり問題とならず無視しても良い。
しかしこの不要な変位を除く必要がある場合は、鏡３３
を第４図ｃに示すように振動の節に取付ければ良い。以
上の実施例は簡単でしかも効果的である。

上言己の振動子の従来の光学的読取り装置に対してその
光学系部品を交換するだけで容易に適用することができ
る。上記の実施例以外にも多くの構成方法が考えられる
。金属棒３１の取付け方法は様々あるし、振動子の構成
部品の形状も変えることができる。例えば、音叉型の２
枝のものも可能であるし、また、圧電素子や鏡の取付け
位置の変更も動作の本質には影響しない。信号×及びＹ
を最も簡単に復調するには、使用モードでの機械的共振
周波数ｆＲにできるだけ近い周波数ｆｏの信号を信号源
として用いるのが良い。

信号源からの信号は増幅及び波形整形されて、同期検波
回路の同期化のための基準信号Ｙと、圧電素子３４の励
振のための信号Ｘとの形で出力される。一般に、発振ル
ープによって周波数のを調整して、発振器及び振動子の
周波数変動の影響を打ち消すことが必要である。第５図
に示すブロック図で、圧電素子３３からの電気信号Ｚは
位相推移回路１３によって位相推移される。

位相推移回路１３の出力Ｖは増幅器１２を経て信号Ｘと
なる。一方、電気信号Ｚは波形整形回路１４を経て信号
Ｙとなる。この発振ループは金属棒３１の位相一周波数
応答に応じた周波数ｆｏで発振する。ここで周波数ｆＲ
に対する振動子の位相応答を？Ｒとすると発振条件は、
振動子を除いた発振ループ中の各要素での位相ずれの合
計が２竹−ＯＲになることである。この条件は位相推移
回路１３を調整することによって満足される。第６図に
示すブロック図では、信号Ｖは電圧制御発振器１５から
出力される。

信号Ｖと圧電素子３３からの信号とは位相比較回路１６
に加えられ、その出力信号Ｆによって信号Ｖの周波数の
を制御する。上記の２種の発振装置はいずれも適切であ
り、ループ中の要素による位相変動も一般に無視できる
程度のものである。

周波数■ま振動子の共振周波数ｆＲに良く一致し、大き
な変動は生じない。しかし発振周波数のと振動子の共振
周波数ｆＲとをさらに良く一致させることもできる。そ
の一例を第７図に示す。発振器１ ７からの周波数ｆ，
（ｆ，はｆｏよりも低い）の信号によって周波数的の信
号を周波数変調する。

そうすることによって振動子の周波数応答特性を調べる
と、周波数変調波に振幅特性が重畳する。その信号は振
幅検波回路１８で復調され、振幅検波回路１８の出力信
号は周波数ｆ，に同期した同期検波回路１９によって同
期検波され、発振周波数的を制御するための誤差信号Ｆ
として発振器１５に加えられる。以上の３種の回路は単
に例として示したものであり、当然、本発明による振動
子に付加する電気回路としての他の回路を除外するもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学議取り装置を示す図、第２図
及び第３図は本発明による振動子を示す図、第４図は振
動子の共振モードを説明する図、第５図、第６図及び第
７図は本発明による振動子に付加することのできる電気
回路を示すブロック図である。 １・・・・・・ディスク、２・・・・・・光源、３，５
・…・・鏡、４，６・・・・・・レンズ、７・・・・・
・読取り装置、８・・・・・・駆動機構、９・・・・・
・電気回路、１０・・・・・・増幅器、１１・・・・・
・同期検波器、３１…・・・金属榛、３２・・・・・・
鏡、３３，３４・・・・・・圧電素子、３５・・・・・
・サブストレ−ト、３６・・・・・・ねじ、３７・・・
・・・読取り装置のフレーム、１２・・・・・・増幅器
、１３・・・・・・位相推移回路、１４・・・・・・波
形整形回路、１５・・・…電圧制御発振器、１６・・・
・・・位相比較回路、１７・・・・・・発振器、１８・
・・・・・振幅検波回路、１９…・・・同期検波回路。 三三厘‐１Ｆ面こ囚，２ Ｅ垣．３ 上四Ｆ厄，４ Ｅ…五目‐５ Ｆ面こ囚．６ こ坦Ｆ市．フ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 読取り方向に沿つてトラツクに追従する放射ビーム
   の追従誤差を検出する追従誤差検出装置において、 前
   記方向に交わる方向に前記ビームを振動させる鏡偏向手
   段と、 前記鏡偏向手段により前記ビームを周波数ｆ＿
   ０で振動させる励振手段と、 前記追従誤差を示す信号
   を得るために前記ビームを集光する検出手段とを備え、
   前記鏡偏向手段は基板と、前記基板に一端を固定した
   少なくとも可撓性の棒をもつ弾性体と、前記棒に取付け
   られた前記ビームを反射する鏡とを有し、 前記鏡は前
   記周波数ｆ＿０で起こる自由振動のたわみモードに応じ
   た回転方向の偏位を生じる位置で前記棒に取付けられて
   おり、 前記励振手段は、前記棒に取付けられた電気的
   発振回路に接続された圧電変換素子を有し、前記自由振
   動のたわみモードを自由に起こすことを特徴とする放射
   ビームの追従誤差検出装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の追従誤差検出装置にお
   いて、前記周波数ｆ＿０が前記位置における前記棒のも
   つ振動モードのうち自由振動周波数に等しいことを特徴
   とする放射ビームの追従誤差検出装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の追従誤差検出装置にお
   いて、前記鏡が前記棒の先端に取付けられていることを
   特徴とする放射ビームの追従誤差検出装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の追従誤差検出装置にお
   いて、前記電気的発振回路は、前記棒に取付けられた第
   ２の圧電変換素子を有し前記棒のたわみモード振動の位
   相を示す基準となる電気信号を特徴とする放射ビームの
   追従誤差検出装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の追従誤差検出装置にお
   いて、前記トラツクに記録されている情報をビームを用
   いて読出す際に、前記ビームによつて照射される前記ト
   ラツクからの照射エネルギーの一部が第２の検出手段に
   よつて受光され、前記情報を示す信号を出力することを
   特徴とする放射ビームの追従誤差検出装置。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の追従誤差検出装置にお
   いて、前記トラツクに記録されている情報が前記情報を
   示す信号で変調された第２のビームで記録されている際
   に、前記第２のビームが前記追従誤差によつて制御され
   正確に前記トラツクに追従することを特徴とする放射ビ
   ームの追従誤差検出装置。