JPH0612594B2 - 情報検出点位置制御のためのサーボ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は記録情報読取装置における情報検出点の位置
制御のためのトラッキングサーボやタンゼンシャルサー
ボの各装置に関するものである。

記録情報読取装置にあっては、情報検出点が常に記録ト
ラック上を正確に追跡するためにいわゆるトラッキング
サーボシステムが設けられていると共に、再生信号の時
間軸変動を補正するためにいわゆるタンゼンシャルサー
ボシステムが設けられている。第１図は光学式VDP（ビ
デオディスクプレーヤ）におけるトラッキングサーボ装
置の概略ブロック図であり、記録トラック１に対して３
つのスポット光２〜４が図示の位置関係をもって照射さ
れている。すなわち、情報検出用スポット光２がトラッ
ク１上にあるときには他の２つのスポット光３及び４は
このトラック１の両側縁上に位置している。従って、検
出用スポット光２がトラック直交方向（ビデオディスク
の半径方向）にずれた時両スポット光３及び４の光量差
が当該ずれ方向及びその大きさに対応していることか
ら、受光素子５及び６の各信号出力を差動アンプ７によ
り増幅すれば、トラッキングサーボエラー信号となる。
これをイコライザ８、ループスイッチ９を介してドライ
ブアンプ10へ印加している。このドライブアンプ10の出
力により、トラッキングミラー11の回動を制御する駆動
コイル12に電流を流している。このコイル12への通電電
流に応じてミラー11が回動制御されて、情報検出用スポ
ット光２をトラック１の半径方向へ変位せしめることに
なる。尚、13はスポット光２の反射光量を受光する受光
素子であり、この素子13の出力が再生ＲＦ信号となるの
である。また、スイッチ９のオンオフ制御のためにスイ
ッチ制御器14が設けられ、必要に応じてスイッチ９をオ
フとしてサーボループが断とされるようになっている。
これは、特殊再生モード時におけるトラックジャンプ動
作時等にループを断とするのに用いられる。また、受光
素子５，６及び差動アンプ７は、誤差信号発生手段を構
成する。

ここで、トラッキングミラー11は一般にその回動中立点
においてゴム等による弾性体により支持されており、こ
の弾性体の復帰力に抗してコイル12への印加信号に応じ
てミラー11が回動制御され、スポット光２を常に目標値
（トラック１の中心上）になるようにしている。このコ
イル及びミラーを含むトランスジューサ（サーボ信号を
入力としてこれを情報検出点の位置変位に変換するも
の）の周波数対変位量（振幅）特性は２次特性となり、
第２図の如き変化を示す。

すなわち、第１図の装置では、周波数₀において共振
特性を有することから異常動作を伴う欠点があり、また
ミラー11の支持のための弾性体の温度や物性の変化等に
よりトランスジューサ全体の特性が変化してしまい不安
定となる欠点がある。

このような現象はトラッキングサーボ系に限らずタンゼ
ンシャルサーボ系に於ても共通するものである。

従って、本発明の目的は安定なサーボ動作が可能な情報
検出点位置制御のためのサーボ装置を提供することであ
る。

本発明によるサーボ装置は、サーボ信号に応じて情報検
出点の位置変位をなすトランスジューサによって前記情
報検出点を目標位置に制御するサーボ装置であって、前
記情報検出点の目標位置からの偏倚量に応じたレベルを
有する誤差信号を発生する誤差信号発生手段と、前記誤
差信号の前記トランスジューサの共振周波数近傍の帯域
の周波数成分のレベルに対応したレベルの周波数成分を
含む補償信号を発生する補償信号発生手段と、前記誤差
信号から前記補償信号を減じて周波数特性を補償する減
算手段とを有し、前記減算手段によって周波数特性が補
償された前記誤差信号を前記サーボ信号とすることを特
徴としている。

以下に図面を用いて本発明を説明する。

第３図は本発明の実施例の回路ブロック図であり、第１
図と同等部分は同一符号により示されており、その説明
は省略する。本例では、情報検出点であるスポット光２
のディスク反射光を受光する受光素子13の出力を用いて
トランスジューサの特性補償をなすようにしている。受
光素子13は、一般に図示の如く２本の直交線によってそ
の受光面が４つに分割されたいわゆる４分割型フォトデ
ィテクタであり、トラック１の接線方向に平行な分割線
を狭んで対向する受光部13a，13bと13c，13dとの各出力
和を加算器15，16とにより得、この各加算出力を差動ア
ンプ17に印加している。この差動アンプ17によって両加
算出力の差が演算増幅されてイコライザ18を介して減算
器19の負入力となっている。この減算器19の正入力には
サーボ信号が印加されている。この減算器19の減算出力
によりミラー11及びコイル12からなるトランスジューサ
が駆動される。尚、加算器20において４分割型フォトデ
ィテクタ13の全出力が加算され再生ＲＦ信号となってい
る。

次に差動アンプ１７の出力信号につき詳細に説明する。

受光素子５及び６と、受光素子１３とは通常、第４図及
び第５図に示されるが如くトランスジューサが中立位置
にあるときに、ディスクからの戻り光をそれぞれの受光
素子の中心位置で受光するように配される。３ビーム法
によるトラッキング制御においては、第４図に示すよう
にスポット光３，４のディスクからの反射光を受光素子
５，６で受けて、その出力の差を差動アンプ７より得
て、これをトラッキングエラーとする。そして、このエ
ラー信号に基づいてトランスデューサを駆動し、スポッ
ト光２が常にトラック１上をトレースするように制御を
行っている。

トランスデューサは、トラッキングミラーの振れ角、ま
たは、対物レンズの視野角の範囲内で制御を受けるが、
各受光素子は固定されているためトランスデューサが制
御を受ける（即ち、トラッキングミラー１１が中立位置
より偏倚する）ことにより各反射光の光軸と対応する受
光素子の中心が第５図に示すようにずれることになる
（以下これをレンズオフセットと呼ぶことにする）。

このため、スポット光３，４のディスクからの反射光の
スポット径に対して受光素子５，６の受光可能面積は充
分大きく設定されるのが普通である。こうすることによ
り、トラッキング制御を受けたり外乱などによりトラッ
キングミラー１１が中立位置より偏倚してレンズオフセ
ットが生じて反射光の光軸が受光素子５，６の中心から
多少ずれても、トラッキング制御用のエラー信号（即
ち、差動アンプ７の出力）は０であり、信号読取用のス
ポット光２はトラック１上をトレースすることになる。
なお、ＲＦ信号は４分割受光素子１３の総和で求まるた
め、反射光のビームスポットが受光素子の中心からずれ
ても検出可能である。

ここで、受光素子１３上のビームスポットによるプッシ
ュプルエラーを考えると、トラッキングミラー１１が回
動中立点から偏倚した状態でトラッキングサーボがロッ
クされることになるため、第５図に示すようにビームス
ポット２の反射光の光軸と、受光素子１３の中心位置と
は、スポット光３，４の反射光と同様にトラック１の方
向に対して左右方向にずれることになり、このずれに相
当したエラー信号（プッシュプルエラー）が得られるこ
とになる。

３ビーム法によるトラッキングサーボがロックしている
ため、プッシュプルエラー、即ち、差動アンプ１７の出
力にはトラッキングエラー成分は含まれず、トラッキン
グミラー１１の回動中立点からの偏倚量に比例した信号
が得られることになる。

このように、差動アンプ７から出力されるエラー信号が
０の（即ち、トラッキングサーボがロックしている）状
態においても受光素子１３上で、その受光量がアンバラ
ンスになることがあり得、よって差動アンプ１７の出力
には、トランスジューサのトラック直交方向の変位量に
比例した信号が得られることが判る。

この信号は、すなわちトランスジューサの周波数対変位
量を示す信号であるから、この信号特性も第２図で示す
如き特性に一致することになる。かかる特性を有する信
号が、次に述べるが如きイコライザ18を介してサーボ系
にフィードバックされる如き構成となっていることか
ら、このフィードバックを施されたトランスジューサの
特性は、第６図に示すように周波数₀までは略平担と
なって₀における共振特性が補償される。

イコライザ18の特性として例えば₀を中心とするBPF
（バンドパスフィルタ）特性とすれば、トランスジュー
サの共振周波数₀近傍のみを補償するようにすること
ができる。このように、トランスジューサにおける可動
体の中立点からの変位量に応じたレベルの信号は、イコ
ライザ１８を介して当該トラッキングエラー差信号のト
ランスジューサの共振周波数近傍の帯域の周波数成分の
レベルに対応したレベルの周波数成分を含む補償信号と
して受光素子１３及び差動アンプ１７並びにイコライザ
１８からなる補償信号発生手段によって得られ、減算手
段たる減算器１９によりトラッキングエラー信号から補
償信号を減じて当該エラー信号の周波数特性の補償がな
されるのである。

尚、タンゼンシャルサーボ系に於ても同様に適用される
が、この場合には４分割型フォトディテクタ13のトラッ
ク直交方向に平行な分割線を狭んで対向した受光部13
a，13cと13b，13dとの各出力和を得て、両出力和の差を
フィードバックするようにすれば良い。

第７図は本発明の他の実施例の回路ブロック図であり、
第３図と同等部分は同一符号により示されその説明は省
略する。本例では、トランスジューサの機械的インピー
ダンス（共振周波数近傍のインピーダンス）がトランス
ジューサにおける可動体の中立点からの変位量に対応し
ていることに鑑みてなされたものであって、トランスジ
ューサを構成するコイル12と抵抗21〜23とによりインピ
ーダンスブリッジ回路を構成している。コイル12と抵抗
21との直列接続点と、抵抗22，23の直列接続点との間の
電位差υを差動アンプ17において導出し、この差出力υ
をイコライザ18を介し、これを補償信号として減算器19
の負入力としてサーボ系へフィードバックするようにし
ている。

トランスジューサを等価回路で示せば第８図(A)の如く
なる。Ｅは入力信号電圧、Ｆは力、Ｉは電流、Ｖは速度
を夫々示しベクトル量とする。トランスジューサが、ス
ピーカのいわゆるボイスコイル型式のものとすれば、磁
束密度Ｂの中で、有効長がｌのコイルに電流Ｉが流れた
時にコイルに作用する力Ｆは、 Ｆ＝ＢｌＩ…(1) と表わされる。いま、Ｂｌ＝Ａ（電気系から機械系への
変換係数）とすると(1)式は、 Ｆ＝ＡＩ…(2) となる。また、第８図(A)の等価回路から、 Ｆ＝ＺｍＶ…(3) Ｅ＝ＺｅＩ＋ＡＶ…(4) なる両式を得る。ここに、Ｚｍはトランスジューサの機
械インピーダンス、Ｚｅは振動部が固定された状態で測
定したインピーダンスである。(2)，(3)式から、 ＡＩ＝ＺｍＶ…(5) を得るから、これを(4)式に代入すれば、 Ｅ＝（Ｚｅ＋Ａ²／Ｚｍ）Ｉ…(6) となり、第８図(B)に示す等価回路に変形できる。この
時のトランスジューサの機械インピーダンスＺｍは、 Ｚｍ＝ｒ_ｍ＋ｊ（ωｍ−１／ωｃ）…(7) で表わされる。ここに、ｒ_ｍは等価機械抵抗、ｍは等価
質量、ｃは等価コンプライアンスを示す。

トランスジューサの機械的動インピーダンスＺ_Mは、 Ｚ_M＝Ａ²／Ｚｍ…(8) で表わされることから、Ｚｍが最小値をとるときにＺ_M
は最大となり、(7)式より なる角周波数でＺｍはＡ²／ｒ_ｍなる最大値をとる。す
なわち、トランスジューサの機械的動インピーダンスＺ
_Mの周波数特性は第９図に示す如くなっていることが判
る。

そこで、このトランスジューサの機械的動インピーダン
スＺ_Mの変化を検出してサーボ系にフィードバックすれ
ば第２図に示す特性が改善されて第６図の特性とするこ
とができる。そのために、インピーダンスブリッジ回路
が設けられ、コイル12の両端に生ずる電圧変化を検出す
れば、当該機械的動インピーダンスＺ_Mが検出可能とな
る。尚、イコライザ18を₀（ω₀／２π）を中心とする
BPF構成とし第９図の点線にて示す領域の特性のみをサ
ーボ系へフィードバックすれば本発明の目的は達成され
ることになる。

第10図は本発明の他の実施例の回路ブロック図であり、
第３図と同等部分は同一符号により示されておりその説
明は省略する。本例では、トランスジューサにおける可
動体の中立点からの変位量を示す信号すなわち差動アン
プ17の出力信号を微分回路24により微分し、この微分出
力を補償信号としてサーボ系へフィードバックするよう
にしたものである。従って、微分回路２４が第３図及び
第７図におけるイコライザ１８の役目を担うものであ
る。

ここでトランスジューサの伝達関数をＡ(s)とし、微分
出力によるフィードバック系の帰還量をKsとすれば、 なる式が得られる。いま、Ａ(s)は次式で表わされる。

ここに、ω_ｎは固有角周波数、ξは減衰係数である。よ
って(10)式は、 となり、フィードバック系をも加味したトランスジュー
サの特性が得られる。すなわち１次の項に帰還部の定数
Ｋが導入され、結果的にトランスジューサのＱ（尖鋭
度）がＫの値により制御自在となることを意味し、ダン
ピングファクタがコントロールでき第２図の₀におけ
るピークを打消して第６図の特性とすることが可能であ
る。

第７図及び第10図の例に於ても、タンゼンシャルサーボ
系に適用できることは勿論である。また、光学式情報読
取装置に限らず他の例えば静電容量方式にも適用可能で
ある。

上述の如く、本発明によれば、トランスジューサによっ
て定められる情報検出点の目標位置からの偏倚量に応じ
たレベルを有する誤差信号を発生し、この誤差信号のト
ランスジューサの共振周波数近傍の帯域の周波数成分の
レベルに対応したレベルの周波数成分を含む補償信号を
発生し、かかる補償信号を当該誤差信号から減算して周
波数特性を補償し、周波数特性が補償された誤差信号を
トランスジューサへの入力サーボ信号とするので、簡単
な構成でトランスジューサの共振特性を除去して安定な
特性とすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトラッキングサーボ系のブロック図、第
２図はトラッキングサーボにおけるトランスジューサの
特性図、第３図は本発明の実施例のブロック図、第４図
及び第５図は第３図の実施例装置における差動アンプ１
７の出力信号につき説明するための模式図、第６図は第
３図のブロックの特性図、第７図は本発明の他の実施例
のブロック図、第８図はトランスジューサの等価回路
図、第９図はトランスジューサの特性図、第10図は本発
明の別の実施例のブロック図である。 主要部分の符号の説明 ２……情報検出用スポット光 11……トラッキングミラー 12……ミラー駆動コイル 13……４分割型フォトディテクタ 18……イコライザ 24……微分回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボ信号に応じて情報検出点の位置変位
   をなすトランスジューサによって前記情報検出点を目標
   位置に制御するサーボ装置であって、 前記情報検出点の目標位置からの偏倚量に応じたレベル
   を有する誤差信号を発生する誤差信号発生手段と、前記
   誤差信号の前記トランスジューサの共振周波数近傍の帯
   域の周波数成分のレベルに対応したレベルの周波数成分
   を含む補償信号を発生する補償信号発生手段と、前記誤
   差信号から前記補償信号を減じて周波数特性を補償する
   減算手段とを有し、前記減算手段によって周波数特性が
   補償された前記誤差信号を前記サーボ信号とすることを
   特徴とする情報検出点位置制御のためのサーボ装置。