JPS61233305A

JPS61233305A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPS61233305A
Application number: JP7463985A
Authority: JP
Inventors: Seizo Tsuji; 辻　誠三; Toshio Yoshimatsu; 吉松　敏夫; Hideaki Inoue; 英明井上; Tsuneo Takahashi; 恒夫高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1986-10-17
Anticipated expiration: 2009-07-27
Also published as: JPH0656286B2

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】産業上の利用分野本発明は、ビデオディスクプレーヤおよびその他直線的
に移動する可動部をもつ電子機器などにおいて、その可
動部の位置を検出する位置検出装置に関するものである
。

従来の技術近年、円盤状記録媒体（以下ディスクと称す）を用いて
、光学的に情報を記録再生するビデオディスクや、デー
タファイル等が数多く提案されているが、これらの装置
の最も注目されている理由は以下のような点である。

（１）高速ランダムアクセスが可能である。

（１１）高密度記録・再生が可能である。

（１１Ｄ　　非接触のため長寿命である。

これらの特徴を最大限に生かすために、この種の装置に
は、情報を読み取る光学ヘッドを高速で移動させるリニ
アモータと、光学ヘッドの位置を検出する位置検出装置
および必要に応じて速度検出装置等が利用されるように
なってきた。

第１０図を用いてこの種の装置におけるランダムアクセ
スの方法について一例をあげ簡単に説明する。

第１０図において、情報信号が記碌されたディスク１２
は高精度の回転制御がかけられ安定に回転されておシ、
光学ヘッド１３により、１μｍ前後のビット列として記
碌された情報を読み取られる。ディスク１２には情報信
号の他に、トラックの位置を表わすアドレス信号や、録
再可能ディスクにおいては、プリグループ″と呼ばれる
空溝があらかじめ記録されている。そのトラックピンチ
は１．５〜２．５μｍ程度である。従って、読み取りビ
ームの位置制御は、極めて高精度に行なわれなければな
らない。それらの機能を果す装置が、光学ヘッド内には
組み込まれているがここでは詳述しない。

光学ヘッドは、リニアモータ１４によってディスク１２
の半径方向に駆動されるようになっており、通常の情報
読み取り時には、前述のビーム位置制御の比較的低い周
波数応答を受は持ち、ディスク１２の１回転に１トラツ
クの早さでディスク１２の半径方向に移動するよう、光
学ヘッド１３内のトラック位置検出信号で位置制御され
る。

ここで説明するランダムアクセスという機能は、任意の
トラック位置に、光学ヘッド１３を高速移動させること
であり、この場合は、前述のトラック位置制御とは異な
る、別の高速位置制御が行なわれる。

リニアモータ１４のディスク１２に対する位置を検出す
るためにポテンショメータ２０が備えられておシ、その
摺動子２１が光学ヘッド１３に取りつけられている。

ポテンショメータ２ｏには電圧源２２が接続されており
、摺動子２１には、その位置に応じた電圧が出力される
ようになっている。

ランダムアクセス時には、目標アドレスの位置に相当す
る電圧が、指令装置から、目標位置信号１９として与え
られ、差動アンプ１６により、現在の光学ヘッドの位置
信号と比較され、リニアモータ１４の移動する方向が出
力される。１６は速度検出回路であり、リニアモータ１
４の移動を安定にするための補償手段である。速度信号
は、ポテンショメータ２０の出力を微分することにより
得るか、別に備えられた速度検出装置によって得ること
ができる。

差動アンプ１６の出力である位置誤差信号と、速度信号
は加算器１７により加算され、駆動アンプ１８を通して
リニアモータ１４に電力が供給され、差動アンプ１５の
出力が、はぼ零（Ｖ）になるよう光ヘツド位置を高速移
動させる。

その後、読み出されたアドレスと目標アドレスの差分の
トラック本数を光学ヘッド１３内のトラック位置制御に
よりトラックジャンプを行ない、アクセス動作は終了す
る。

このように、アクセス動作をより早く、正確に行うため
には、前述のポテンショメータ２０の位置検出精度が高
いこと）；要求され、また、ディスク１２が長寿命であ
るため、その品質が長く保たれることが要求される。

ここでは、位置検出素子としてポテンショメータを用い
て説明したが、その他の方法として、光学的または磁気
的なリニアエンコーダ等が用いられている場合もある。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、前述のようにポテンショメータを位置検
出装置として用いる場合、摺動子と抵抗体が接触してい
るため、寿命や、接触抵抗変動による位置検出精度、さ
らに摺動子の固有振動周波数により、応答特性が低くな
ることや、接触点のあばれによる、検出電圧の変動等制
御系の安定性。

応答性に関する問題がある。

またリニアエンコーダ等非接触式の位置検出装置におい
ては、パルスカウント式のものが多く、簡単な方法では
、速度信号に変換できないため、別途速度検出器が必要
であることや、価格が非常に高いといった問題点がある
。

問題点を解決するための手段本発明は、上記した問題点を解決するため、放射光源と
、移動方向に対し傾斜した斜辺を有する可動片と少なく
とも２つの受光素子を使用し、非接触で連続性のある位
置検出信号を取り出すよう構成したものである。

作　　用本発明は、上記した構成によシ、非接触でアナログ信号
として、位置信号を検出するため、長寿命であり、比較
的簡単な方法で速度信号に変換できるため、別途速度検
出装置を備える必要もないため、装置の小型化にも有効
である。

さらに、可動片の剛性を上げることによシ、固有振動に
よる制御系への悪影響も無くなり、構成素子も低価格で
あるため、安価で、信頼性の高い位置検出装置が実現で
きるものである。

また、受光素子の１つを、用いて、放射光源の光量制御
を行なうことにより、各光電素子の温度特性による検出
出力の変動や、迷光等によるノイズの軽減も同時に図る
ことができるものである。

実施例以下図面を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。

第１図は、本発明の基本構成と、原理を示したブロック
図である。

第１図において、１は放射光源であり、半導体レーザ、
ＬＥＤ、電球等、比較的均一な強度分布を持つ発光体で
あれば良い。２．３は受光素子であり、ビンダイオード
等が用いられる。ただし、受光素子２．３はいずれも同
種の素子であり、放射光源１の波長において、最大感度
を有するものがよい。

４は受光素子２の一部を遮ぎるように配置した可動片で
あり、受光素子２には、斜線で示した部分に光が当たり
、可動片４の移動に応じてその面積Ｓが変化するよう配
置されている。

５はレベル比較器であり、受光素子３の出力と基準電圧
７が常に同じになるように放射光源１に電、流を供給す
る。

６はバッフ１アンプであり、受光素子２の出力を、イン
ピーダンス変換し、位置検出信号ｖ０を出力する。

今、可動片４がＩだけ移動し破線で示す位置に移動する
と、受光素子２上では境界線がｌだけ移動し、その面積
で受光する光量が減少し、出力の変化となって表われる
。

可動片４の傾斜角をθとすると以下の（１）式が成り立
つ。

ｌ雪ｘ　＊　ｔａｎθ　　　　　　　・・・・・・・・
・（１）したがって、受光素子の出力ｖ０はｙｏｏｃ　ｚ　＠１Ｂ（１θ　　　　　　・・・・・・
・・・（噂となり、位置信号を連続的に検出できること
がわかる。

このことにより、１個の受光素子で、温度特性や経年変
化を補償しながら、他の１個の受光素子で、安定で連続
的な位置信号を検出できるものである。

この様子を第２図に示す。横軸に移動距離Ｘ。

縦軸に出力ｖ０をとったものである０ここで、検出精度を確保するために必要な条件としては
、可動片斜辺の加工表面精度と、受光素子上の光強度分
布の一様性、Ｓ／Ｎ向上のための高効率化があげられる
。

以下に前述の原理を用いて、上記の条件について改善し
た例を順番に説明する。

第３図は、実際の取り付は配置を示した図である０可動片４を、放射光源１と、受光素子２，３が取り付け
られているディテクタブロック８が挾み込むような形で
配置されており、ディテクタブロック８は、所定の位置
に固定されている。また、ディテクタブロック８には、
柔軟な素材で作られたクリーニング素子９が取り付けら
れており、可動片４の検出エッヂを常に精度良く保つよ
う工夫されている。

第４図（、）は可動片４の境界線の形状を変え、位置検
出の直線性を改善した例である。各構成要素及びその動
作は、第１図と全く同じである。受光素子２と、放射光
源の距離を近づけて、その変換効率を上げようとすると
、第４図（ｂ）に示すような、受光素子上の光の強度分
布が、検出信号の非直線性となって表われる。本例は、
同図（ｂ）の分布曲線を微分した曲線を可動片に取り入
れることにより、直線性、効率共に改善した一例である
。一般的に、光源のファーフィールド分布は、素子の種
類が同じであれば、はぼ相似形となるため、可動片の形
状は、発光素子を決めることにより定めることができる
。個々の装置毎の調整は、可動片の位置、及び、光源と
受光素子の相対位置の調整によシ、はぼ完全に行なうこ
とができる。

第６図（−）は光強度分布の補正を電気的に行なう方法
を示したものである。放射光源１．受光素子２．３．可
動片４は、第１図と全く同じである。

ここでは、受光素子２，３をほぼ同じ位置に一定の距離
をおいて配置し、両受光素子の受光量変化分が、可動片
の移動量に対し同一となるようにするＯこのように配置した上で、両受光素子の差動信号を差動
アンプ６により検出し、その差分が一定となるよう放射
光源１の光量制御を行ない、どちらか一方または、両方
の受光素子の加算出力を加算アンプ６にて得、信置検出
信号ｖ０として出力するものである。

ここで重要なことは、第５図（ｂ）に示すように、位置
検出に使われる部分の光強度分布の極性が変わらないよ
う注意する必要がある。そのため、光源の利用効率は若
干低下するが、非常に簡単な方法で、精度の高い直線性
を得ることができる。

第６図は、受光素子の配置を改善した例である。

直線性の良い範囲をできる限り長くするために、可動片
４の斜辺と受光素子２の一辺が゛平行となるよう配置さ
れている。このことにより、受光素子２の面積を最大限
に利用できるため、検出信号の分解能を向上することが
できるものである。

第７図は可動片の受光素子に対する極性を反転した例で
ある０前述までの可動片４と同形状のくりぬき部を持っ
た可動片４Ａとなっており、光量制御用の受光素子の配
置が、図に示すように変えられるため、小型化や、エッ
ヂが外を向いていないため、加工組立時の損傷を少なく
するのに役立つものである。

第８図は、検出感度を上げるために、放射光源と受光素
子の間に、シリンドリカルレンズ１ｏを配置し位置検出
側の光強度分布を一様に保ちながら、検出感度を改善し
た一例である。

第９図に、本発明の位置検出装置を前述の光ディースフ
記碌・再生装置に利用した一実施例を示す。

第９図において、ディスク１２．光学ヘッド１３、リニ
アモータ１４．差動アンプ１６．速度検出回路１６．加
算器１７．駆動アンプ１８は、第１０図による従来例と
、同じものであり、放射光源１．受光素子２，３．可動
片４．レベル比較器Ｓ、バッフ１アンプ６、基準電圧７
．ディテクタブロック８は、第３図に示す実施例と全く
同じ動作を行なうものであり、ディテクタブロック８は
、装置のシャーシ等に固定されている。指令装置から入
力される目標位置信号１９と、位置検出信号である６の
出力が同じになるまで、リニアモータ１４が高速移動を
行なうしくみについては、従来例のところで既に述べた
とうりである。尚、光学へラド１３の移動方向は紙面に
対して垂直方向である。

また、第９図中、可動片４を固定し、ディテクタブロッ
ク８を可動側に取り付けても全く同様の効果が期待でき
る。さらに、光学へラド１３が、円弧運動をするスイン
グアーム方式のものについても、受光素子形状を工夫す
ることによシ応用することができる。

また、可動片の両端を利用して別に備えられた、ホトカ
プラ等により、内外周の制限位置検出器として併用でき
ることは言うまでもないことである。

さらに、可動片を反射板として、光源と受光素子を同一
端に固定する方法においても、同様の効て有効なもので
ある。

発明の効果以上のように本発明は、少なくとも１つ以上の光源と、
移動方向に斜辺又は、曲線を有した可動片と、２つの受
光素子で構成する非常に安価で、簡単な位置検出装置で
あり、かつ、非接触であるため寿命も長く、同構成内に
おいて、温度特性や経年変化および、光強度分布の補正
も行なえるため、高精度であり非常に有効な手段である
。

また、可動片の剛性を得ることは容易であり、取り出さ
れる位置信号は、連続信号であるため、微分することに
よシ速度検出器としても充分利用でき、装置の小型化、
ローコスト化やサーボ系の高速応答特性、安定性の向上
にもその効果は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における位置検出装置の基
本構成と原理を示すブロック図、第２図は同本実施例に
おける出力特性図、第３図はクリーニング機能を備えた
一実施例を示す斜視図、第４図（−）は光強度分布の補
正を機械的に行った実施例を示す要部ブロック図、第４
図（ｂ）は同光強度分布図、第６図（、）は光強度分布
の補正を電気的に行った一実施例を示すブロック図、第
６図（ｂ）は同党強度分布図、第６図は検出分解能の改
善を行なった一実施例を示す要部ブロック図、第７図は
検出極性を反転した一実施例を示す要部ブロック図、第
８図は検出感度の改善を行った一実施例を示す要部ブロ
ック図、第９図は本発明の一実施例における位置検出装
置を、光デイスク再生機に応用した場合を示すブロック
図、第１０図は、従来の光デイスク再生機に利用されて
いる位置検出装置のブロック図である。１・・・・・・放射光源、２．３・・・・・・受光素子
、４・・・・・・可動片、６・・・・・・レベル比較器
、６・・・・・・バッフ１アンプ、８・・・・・・ディ
テクタブロック、１１・・・・・・固定部、１２・・・
・・・ディスク、１３・・・・・・光学ヘッド、１４・
・・・・・リニアモータ、１６・・・・・・差動アンプ
、１６速度検出回路、１７・・・・・・加算器、１８・
・・・・・駆動アンプ。第１図宵２図 −χ捗勅距歇第　３　図　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　７−−−クリー二ンク゛素多第　４１１Ｊ第６図第７図第８図／　−−一放肘九源第、１２・３−咲光素テ３−−−テ身チクタフｂツク

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直線的に移動体に取り付けられ、かつ前記移動体
の移動方向に対して一定の傾斜角を有する１つの斜辺を
もつ可動片と、少なくとも前記可動片表面の一部分に、
略均一な分布強度をもつ光を照射するよう固定部に取り
付けられた少なくとも１つの放射光源と、前記可動片の
位置に関係なく、常に一定の光量を受光するよう前記固
定部に取り付けられた第１の受光素子と、前記可動片が
前記放射光源の光束の１部分を遮り、さらに前記可動片
の移動により遮られる光量が変化するように固定部に取
り付けられた第２の受光素子とを有し、前記第１の受光
素子の出力をレベル比較器を介して前記放射光源に入力
することにより、前記第１の受光素子の出力が一定とな
るように光量制御を行なうと同時に、前記第２の受光素
子の出力を電気信号に変換することにより、前記移動体
の位置信号を得ることを特徴とする位置検出装置。
（２）可動片の斜辺の形状を、放射光源の強度分布特性
を補正するために、前記可動片の微少な一定変位量に対
する、第２の受光素子の受光量変化が一定となる曲線と
することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項の位置
検出装置。
（３）第１の受光素子を第２の受光素子と一定間隔をお
き、可動片の移動により、前記第１の受光量が連続的に
変化するよう固定部に配置され、前記第１、第２の受光
素子の差信号により、前記放射光源の光量制御を行ない
、前記第１、第２の受光素子のどちらか一方の出力また
は、和信号により移動体の位置信号とすることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の位置検出装置。
（４）可動片の斜辺と第１、第２の受光素子の１辺をほ
ぼ平行になるよう配置したことを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項記載の位置検出装置。
（５）可動片の斜辺または、曲線を有する１辺に常に接
するよう少なくとも１つ以上のブラシ状または海綿状の
クリーニング素子を取り付けたことを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載の位置検出装置。
（６）可動片と相似形状をくりぬいた平板を可動片とし
て用いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載の位置検出装置。
（７）放射光源と受光素子の間に、物体の移動方向のほ
ぼ水平方向のみ光束の放射角を変えるシリンドリカルレ
ンズを配置したことを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項記載の位置検出装置。