JPS6348403A

JPS6348403A - 変位検出装置

Info

Publication number: JPS6348403A
Application number: JP19333386A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Takahashi; 恒夫高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-08-19
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1988-03-01

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、振動物体の変位を非接触で検出するもので、
特に、光学的記録再生装置の対物レンズ駆動部分の動特
性全測定する装置に関するものである。

従来の技術振動物体の変位を非接触で測定する方法としては、＋１
用いたもの、導体間のギャップを静電容量として検出す
るもの、うず電流で検出するもの等がある。一般的に光
学的記録再生装置の対物レンズ駆動部分の動特性の測定
にはホトニックセンサがよく利用されている。また、レ
ーザビームの一部を対物レンズの一部で遮り、通過光の
光量変化全検出する方法や、レーザ・ドツプラー振動計
を用いた方法等もある。ホトニックセンナは投光及び受
光ファイバからなり、被測定振動物体に投光ファイバか
ら光音照射し、被測定振動物体との間隔の変化により、
受光ファイバから得られる光量が変化することを利用し
て駆動物体の変位を検出するものである。

光学的記録再生装置の対物レンズ駆動部分の動特性の測
定は、第６図に示すようにホトニックセンサ２９のプロ
ーブ３０を駆動部分３１に間隔をあけて設定し、駆動部
分３１の動きを検出する。

検出された信号はサーボアナライザ２８により解析され
、駆動部分３１の動特性、即ち、周波数振幅特性及び位
相特性が求められる。レーザビームの一部を振動物体で
遮り、通過光の光量変化で振動物体の変位全検出する方
法を第６図に示す。

Ｈｅ　−Ｎｅレーザ光源３２から出射されたＨｅ　−Ｎ
ｏ　　レーザビーム３３中心に光学的記録再生装置の対
物レンズ部分３６がくるように設定し、２分割フォトデ
ィテクタ３４に等しく通過光が入射するように２分割フ
ォトディテクタ３４の位置を調整する。サーボアナライ
ザ３９から所望の周波数、及び振幅の正弦波駆動信号を
対物レンズ３６を駆動せしめる駆動コイル３７に印加す
る。対物レンズ３６は印加された信号に応じて駆動する
ため、通過光の光量が変化し、２分割フォトディテクタ
３４に入射する光量も変化する。差動増幅器３６で各々
の光量の差、即ち変位を検出する。

第７図は変位に対する差動増幅器３５の差動出力を示し
たものである。第７図に示すように変位に対する差動出
力がリニアである領域、即ち、直線五−Ｂに一致してい
る部分では、５ｐ−ｐの変位はＴｐ−ｐの差動出力とし
て得られる。このようにして得られた変位信号と駆動コ
イル３７に流れる電流をモニタする駆動電流検出抵抗３
８の両端の電圧信号によりサーボアナライザ３９で、被
測定物の振幅特性、及び位相特性が求められる。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記に示す測定方法には、次に示すよう
な問題点がある。

ホトニックセンサを用いる方法についてまず説明する。

第８図はホトニックセンサの投光・受光ファイバと反射
面（被測定面）との距離と出力信号との関係を示したも
のである。第８図からも明らかなように、ホトニックセ
ンサを用いる方法は、検出感度のリニアリティーが悪い
という問題点がある。図中に示すように、Ｓｌ及びＳｌ
の区間のみしかリニアリティーの良い変位検出はできな
い。

又、Ｓｌと８２では検出感度が異なっているといった問
題点もある。さらに、反射面の形状や反射率により検出
感度がかわるといった問題点もある。

このようなことから、ホトニックセンサを用いる方法で
は精度の高い安定な測定はできない。

一方、レーザビームを遮断する方法では、検出可能範囲
が狭く、又、検出感度のリニアリティーが悪いといった
問題点がある。これは、光源として用いているＨｅ−Ｎ
ｅレーザ光のパー−分布が一様でないため、又、ビーム
径が０．８ｍｍ程度しかないためである。例えば、エキ
スパンディングプリズム等を用いて検出方向にビームを
拡大すれば、拡大部分だけ検出可能範囲は広がる。しか
しながら、レーザビームのパワー分布を補正することは
できないのでリニアリティーの改善はのぞめない。

このように、従来の方法では、検出可能範囲が狭く、又
、リニアリティーが悪く、精度の高い変位測定はできな
いといった問題点があった。

さて、第９図（Δ）Ｋ示すように可動部分２７が本来ｙ
方向のみに可動する可動物体が、第９図（ｂ）に示すよ
うにｙ方向のみならず、Ｘ方向にも可動する場合、従来
の方法では、同時に２方向の変位を測定することはでき
なかったので、正確な変位測定はできなかった。例えば
、光学的記録再生装置における対物レンズ駆動装置では
、第９図（ｂ）に示すようなことが十分考えられる。即
ち、ｙ方向はトラッキング駆動方向、Ｘ方向はディスク
のトラック方向に対応される。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために、本発明の変位検出装置は
、２本のレーザビームにより形成される平面内で各々の
レーザビームを走査し、被測定物の可動部に２方向から
照射するとともに、可動部で遮られなかった各々のビー
ムの通過光を各々光検出器で受光するように構成されて
いる。

作用本発明は上記に示した構成により、受光した信号から可
動部の２本のレーザビームの走査方向の変位量を測定し
、従来の変位検出装置にくらべ、２方向の変位を同時に
測定でき、かつ、検出可能範囲の拡大及び精度の向上が
図れる。

実施例以下本発明の一実施例の変位検出装置について図面全参
照しながら説明する。

第１図は本発明の原理を示す図である。第１図において
、レーザ光源１．２から同一平面内でレーザビームを可
動部９に対して走査する。走査レーザビーム３及び４は
可動部９により一部遮られる。遮られず、通過したビー
ムは光検出器６及び７で受光される。可動部９の動きに
応じて、光検出器６及び７で受光する各々の通過ビーム
の受光時間が変化するので、その検出信号６及び８の時
間的変化から可動部９の変位が検出できる。

第２図は、一つのレーザビーム走査光源から、ビームを
２本に分離して変位検出に用いる構りｌ示す図である。

第２図において、レーザビーム走査用のレーザ光源１０
から走査されたレーザビームは、ビームスプリッタ１１
により、２つのレーザビーム１２、及び１３に分離され
る。各々のビーム１２及び１３は反射ミラー１４及び１
５によυ光路を曲げ、可動部９に直交方向に照射するよ
うに構成されている。可動部９の変位検出方法は第１図
と同様である。

第３図は第２図全基本とした具体的な構成例を示す図で
ある。第２図にくらべ、走査用のレーザ光源１０とビー
ムスプリッタ１１の間にコリメートレンズ１６を挿入し
、可動部９に走査ビームが平行光として照射するように
なっている。コリメートレンズ１６の焦点位置にレーザ
光源１０を配置すればコリメートレンズ１６がら出射さ
れるビームは平行ビームとなる。可動部９により遮られ
なかったビームを第１図、第２図と同様に光検出器５及
び７で検出する。

光検出器６及び７から得られた信号６及び８がら可動部
９の変位を検出する方法を第３図及び第４図を用いて説
明する。レーザビームをθの角度だけ走査するためのビ
ーム掃引信号２３は、０点から＠点までを鋸歯状波的に
変化する。光検出器５で受光される信号は、可動部９に
より一部遮られるので、−周期のうち、０点がら０点ま
での区間のみである。光検出器５がら得られる検出信号
６を２値化すると、ビーム掃引信号２３に対してパルス
幅に変換された信号２４が得られる。光検出器５に入射
するビームの走査方向に可動部９が移動すると、０点か
ら０点までの区間が変化し、光検出器の受光時間も変化
する。即ち、２値化された検出信号において、パルス幅
が変化したことになり、このパルス幅変化が可動部の変
位に相当する。言い換えれば、変位がＰＷＭ信号として
得られるわけである。このＰＷＭ信号を一般的なアナロ
グの信号に置換するには、いろいろな方法が考えられる
が、ここでは、サンプル・ホールド罠よる方法全説明す
る。

第４図において、２値化された検出信号の立上り信号で
サンプリング信号２５を生成し、ビーム掃引信号２３ｉ
サンプルホールド信号２６に示すようにサンプルホール
ドする。このサンプルホールド信号２６を低域フィルタ
ー通せば、アナログに変換された変位信号が得られる。

このように本実施例では、従来の検出方法とは異なり、
変位’ｉｉＰＷＭ信号として得るところに大きな特徴が
ある。

光検出器６及び７で得られた信号８及び９から前記に示
すような方法により変位信号が得られる。

処理回路１９及び２０を介して従来のアナログ信号に変
換された各々の信号Ｓ／　、　９／は、多チヤンネルサ
ーボアナライザ２２に入力され２方向の動特性が同時に
測定評価される。一方、この各々の信号８′、９′テ、
オシロスコープ２１　（ＤＩ−Ｙ−ＴＩ−一ドを利用す
れば可動部の２次元的な動きが実時間で観測できる。こ
のように本実施例による構成では、可動部９の２次元的
な動きがオシロスコープでモニタでき、さらに多チヤン
ネルサーボアナライザを用いれば同時に２方向の動特性
が測定できる。尚、可動部９と光検出器６及び７の間に
凸レンズを挿入すれば、図中に示すような受光面積の広
い光検出器を用いなくても良くなる。

さて、レーザビームの走査方法には、ポリゴンミラー（
回転多面鏡）や、ガルバノミラ−による方法があるが、
いずれも応答性の点から高い周波数での応答性は期待で
きないため、高い周波数の変位検出はできない。高い周
波数の特性を測定するための走査源としては、音響光学
光偏向器が考えられる。音響光学光偏向器は超音波によ
る光の回折現象である音響光学効果を利用したものであ
り、数百ＫＨｚ程度の応答性がある。従って、光学的記
録再生装置の対物レンズ駆動部分の動特性全測定するに
は十分である。

尚、本実施例は、光学的記録再生装置の対物レンズ駆動
部分の２方向の動特性評価のためのものだが、これにこ
だわることなく、２方向に可動する可動体ならいずれの
場合にも利用できる。

尚、本実施例による方法では、従来の方法にくらべ、変
位検出信号’ｉｉｉ７ＰＷＭ信号で得ており、光ビーム
の分布が一様でなくとも比較的精度良く変位検出できる
という利点がある。さらに走査幅も任惹に設定できるこ
とから、従来問題となった検出可能範囲の狭さも解消で
きる。

発明の効果以上のように本発明は、可動部の２方向の変位が同時に
測定でき、多チヤンネルサーボアナライザを用いれば２
方向の動特性が同時に計測可能である。さらにオシロス
コープのＸ−Ｙモードを利用すれば、２方向の動きが実
時間で観測できるという効果もある。又、従来の方法に
くらべ精度の向上が図れ、さらに検出可能範囲の拡大も
図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理全示す各構成部分の配置図、第２
図は本発明の原理を変形して構成した各部の配置図、第
３図は本発明の具体的な構ｒｉＸ、’に示す配置図、第
４図は本発明による変位検出の信号処理方法を示す波形
図、第６図は従来のホトニックセンナ全量いた方法を示
すブロック図、第６図は従来のレーザビームの遮断によ
る方法を示すブロック図、第７図は第６図における変位
に対する出力２示す特性図、第８図はホトニックセンサ
の変位に対する出力を示す特性図、第９図は２方向に可
動する可動部を示す状態図である。１．２・・・・・・レーザ光源、３，４・・・・・・レ
ーザ走査ビーム、５，７・・・・・・光検出器、９・・
・・・・可動部、１１・・・・・・ビームスプリッタ、
１４．１５・・・・・・反射ミラー、２１・・・・・・
オシロスコープ、２２・・・・・・多チヤンネルサーボ
アナライザ。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名転　
　　　　０第４図り第５図３０−・−ア０−７゜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所望の周期で、所望幅間を走査して形成された第
１のレーザビームを所望の周波数で少なくとも一方向に
振動する可動体の可動部分に照射し、かつ、前記第１の
レーザビームの走査により形成された略同一平面上で、
所望の周期で、所望幅間を走査して形成された第２のレ
ーザビームを前記第１のレーザビームとは異なる位置か
ら照射し、前記可動部分により、前記２つのビームの一
走査期間中において遮断されずに通過した時間、若しく
は、遮断された時間を少なくとも２つの光検出器で検出
するように構成してなる変位検出装置。
（２）第１及び第２のレーザビームは可動部分に対して
平行光として照射するように構成してなる特許請求の範
囲第（１）項記載の変位検出装置。
（３）可動物体と光検出器との間に所望の焦点距離を有
する集光レンズが挿入された構成の特許請求の範囲第（
１）項記載の変位検出装置。
（４）可動物体の可動部分は、光学的記録再生装置の対
物レンズ駆動装置の対物レンズ部分であり、前記２つの
レーザビームが走査される平面に対して、前記対物レン
ズのフォーカス駆動方向が垂直になるように位置固定さ
れている特許請求の範囲第（１）項記載の変位検出装置
。
（５）レーザビームの走査源は音響光学光偏向器を用い
る特許請求の範囲第（１）項記載の変位検出装置。
（６）一方向に走査されたレーザビームをビームスプリ
ッタを用いて、第１及び第２のレーザビームに分割し、
各々或いは一方の光路を反射ミラーで変え、前記可動部
分に対して異なる方向から照射するように構成してなる
特許請求の範囲第（１）項記載の変位検出装置。