JPS6224856B2 - - Google Patents
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- JPS6224856B2 JPS6224856B2 JP56077391A JP7739181A JPS6224856B2 JP S6224856 B2 JPS6224856 B2 JP S6224856B2 JP 56077391 A JP56077391 A JP 56077391A JP 7739181 A JP7739181 A JP 7739181A JP S6224856 B2 JPS6224856 B2 JP S6224856B2
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- track
- optical
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- displacement
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- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Description
この発明は、トラツク追従制御装置に関し、特
にたとえばビデオデイスクプレーヤ等の光学的情
報読取装置において光スポツトを記録担体上の情
報トラツクに追従させるためのトラツク追従制御
装置に関する。 以下、ビデオデイスクプレーヤのラジアルトラ
ツキング装置を例に説明する。 従来のラジアルトラツキング装置の基本的なも
のは、読取レーザビームを回折格子で3本に分
け、1個の対物レンズで3個の光スポツトをつく
り、中央の1個は読取用としてデイスク上の追跡
すべきトラツクの中央に、両側の2個はトラツク
を左右からはさむような配置で投射し、これら3
個の光スポツトの反射光を同じ対物レンズで集光
して3個の光検知器上にそれぞれ結像させ、中央
の光検知器からは情報信号を、両側の光検知器の
差出力からラジアルトラツキングのエラー出力を
得るというもので、トラツクが読取用光スポツト
の中央に位置しているときは両側の光検知器には
同じ強度の光が入射するのでエラー出力は零であ
るが、トラツクが左、右どちらかにずれると両光
検知器の入射光強度のバランスがくずれエラー出
力がでるので、このエラー出力が零になるような
光スポツトの位置を調節するというものであつ
た。 従来のこの種の装置では、回折格子や3個の光
検知器というデリケートな光学部品を必要とする
うえ、回折格子の回転角や3個の光検知器の3次
元的位置の微調整が必要であるなどの欠点があつ
た。 そこで、この発明の出願人は上述のものの欠点
を解消すべく、再生RF信号を処理することによ
つてトラツクに対する光スポツトの位置偏差信号
を得、その位置偏差信号によつてトラツキングあ
るいはフオーカシングを行なうような装置を提案
し、すでに出願している。この装置によれば、付
加的光学部品が一切不要となり、上述のような欠
点がすべて解消される。 この発明は、上述の提案された技術の改良に向
けられるものであるから、まずこの発明の理解の
ためにここでその提案された技術についてその詳
細を説明し、次いでその解明すべき問題点を説明
する。 まず、上述の提案された技術の原理について説
明する。 第1図aはピツト列からなるトラツク上を光ス
ポツトが通過して行くようすを示す図であり、第
1図bはトラツクから反射される光強度Sの時間
変化を示す図であり、第1図cは光スポツトのx
方向制御量の変化を示す図である。なお、図中、
O線はトラツク9の中心線である。いま第1図a
のようなピツト列上を光スポツト7が通過してい
くと、反射光のDC強度EDは第1図bの左端に示
したようにピツトによつて変調された交流信号に
なる。しかし、ピツトの繰返し周波数はMHz領域
であるためこの発明でとりあつかうサーボの周波
数領域(数10kHz以下)では図示したようなエン
ベロープの変化として表記することとし、またピ
ツト列も連続トラツクとして表現するものとす
る。 今、第1図bにおいて、時刻to-3,to-2,to
-1とto-1までx方向(トラツクを横切る方向、
すなわちラジアル方向)の制御が行なわれたもの
とし、時刻toにおける制御量を考えるものとす
る。x方向への制御量は、各制御時刻tiにおい
てのみ微小変位Δiが与えられるものとする。Δi
としては、ここでは簡単のために
にたとえばビデオデイスクプレーヤ等の光学的情
報読取装置において光スポツトを記録担体上の情
報トラツクに追従させるためのトラツク追従制御
装置に関する。 以下、ビデオデイスクプレーヤのラジアルトラ
ツキング装置を例に説明する。 従来のラジアルトラツキング装置の基本的なも
のは、読取レーザビームを回折格子で3本に分
け、1個の対物レンズで3個の光スポツトをつく
り、中央の1個は読取用としてデイスク上の追跡
すべきトラツクの中央に、両側の2個はトラツク
を左右からはさむような配置で投射し、これら3
個の光スポツトの反射光を同じ対物レンズで集光
して3個の光検知器上にそれぞれ結像させ、中央
の光検知器からは情報信号を、両側の光検知器の
差出力からラジアルトラツキングのエラー出力を
得るというもので、トラツクが読取用光スポツト
の中央に位置しているときは両側の光検知器には
同じ強度の光が入射するのでエラー出力は零であ
るが、トラツクが左、右どちらかにずれると両光
検知器の入射光強度のバランスがくずれエラー出
力がでるので、このエラー出力が零になるような
光スポツトの位置を調節するというものであつ
た。 従来のこの種の装置では、回折格子や3個の光
検知器というデリケートな光学部品を必要とする
うえ、回折格子の回転角や3個の光検知器の3次
元的位置の微調整が必要であるなどの欠点があつ
た。 そこで、この発明の出願人は上述のものの欠点
を解消すべく、再生RF信号を処理することによ
つてトラツクに対する光スポツトの位置偏差信号
を得、その位置偏差信号によつてトラツキングあ
るいはフオーカシングを行なうような装置を提案
し、すでに出願している。この装置によれば、付
加的光学部品が一切不要となり、上述のような欠
点がすべて解消される。 この発明は、上述の提案された技術の改良に向
けられるものであるから、まずこの発明の理解の
ためにここでその提案された技術についてその詳
細を説明し、次いでその解明すべき問題点を説明
する。 まず、上述の提案された技術の原理について説
明する。 第1図aはピツト列からなるトラツク上を光ス
ポツトが通過して行くようすを示す図であり、第
1図bはトラツクから反射される光強度Sの時間
変化を示す図であり、第1図cは光スポツトのx
方向制御量の変化を示す図である。なお、図中、
O線はトラツク9の中心線である。いま第1図a
のようなピツト列上を光スポツト7が通過してい
くと、反射光のDC強度EDは第1図bの左端に示
したようにピツトによつて変調された交流信号に
なる。しかし、ピツトの繰返し周波数はMHz領域
であるためこの発明でとりあつかうサーボの周波
数領域(数10kHz以下)では図示したようなエン
ベロープの変化として表記することとし、またピ
ツト列も連続トラツクとして表現するものとす
る。 今、第1図bにおいて、時刻to-3,to-2,to
-1とto-1までx方向(トラツクを横切る方向、
すなわちラジアル方向)の制御が行なわれたもの
とし、時刻toにおける制御量を考えるものとす
る。x方向への制御量は、各制御時刻tiにおい
てのみ微小変位Δiが与えられるものとする。Δi
としては、ここでは簡単のために
【式】の
ように、+Δもしくは−Δのみとする。
Δiとして0もしくは、より細い階調のΔを与
えることも可能ではあるが説明の簡単化のために
ここでは正または負のΔのみとする。 時刻to-1で制御量Δo-1が与えられたものとす
ると、時刻toにおける制御量Δoを次式で決定す
るのがこの装置の特徴である。 Δo=Sign(So−So-1)・Δo-1 …(1) ここにSign( )は( )中が正なら正符号
を、負なら負符号を取るものである。すなわち時
刻toにおける制御量は、時刻toにおけるエンベ
ロープ値So(実際はtoの直前の値)から、前回
制御時刻to-1でのエンベロープ値So-1を引い
て、正なら前回と同じ符号の制御量(+Δもしく
は−Δ)を、負なら符号を変えた制御量(+Δも
しくは−Δ)を与えるものである。換言すれば、
前回制御によつてエンベロープ値が増加すれば、
前回と同じ方向へ光スポツトを再度動かし、減少
すれば前回と反対の方向へ光スポツトを動かそう
とするものである。 上述したような光スポツトの制御によつて第2
図に示すような結果が期待できる。第2図におい
て0はトラツク中心で、光スポツトがこの位置に
一致しているときエンベロープ値Sは最大値
Smaxとなり、これより左右いずれにずれても漸
減する特性となる。いまSo-2>So-3であるので
Xo-1へと同方向の制御を行なつた結果、So-1<
So-2となつたので、次はXoへと逆方向へ光スポ
ツトを動かす。この結果、光スポツトは常にトラ
ツクの中心により接近するように制御される。Δ
はトラツク幅(約1ミクロン)に対し十分小さい
値(例えば0.1ミクロン程度)にしておけば、光
スポツト7をトラツク9の中心に保つことができ
る。 次に制御を行う時間間隔の決定方法について述
べる。制御は一定の時間間隔で周期的に行なうの
が最も簡単であるが、応答性を良くするためエン
ベロープの変化が大きい(トラツクの曲りが大)
個所では短周期で、変化が小さい(トラツクの曲
りが小)個所では長い周期で行なうようにする。
今制御周期τの最小値をτpとし、miを整数とす
る。制御時刻to+1と制御時刻toとの時間間隔τ
o+1(=to+1−to)は τo+1=mo+1・τp …(2) で決定する。ここで、整数mo+1は、Soの大きさ
に依存させることにする。例えば、エンベロープ
信号Sの最大値Smaxを仮にSmax=16とすれば、 So<14→mo+1=1 (τo+1=τp) 14So<15→mo+1=2 (τo+1=ττp) 15So →mo+1=4 (τo+1=4τp) などのように変化させる。むろん、mo+1をエン
ベロープ信号の差So−So-1に依存させて制御時
間τo+1を決めても良い。 以上、動作原理を述べた光学的情報再生装置の
一例を第3図に示す。レーザ光源1から出た光は
ビームスプリツタ3を通過後、トラツキングミラ
ー4で反射され、対物レンズ6によりデイスク8
上のトラツク9上に光スポツト7として結像され
る。デイスク8は図示されていないモータにより
回転駆動されており、また対物レンズ6は図示さ
れていない周知のフオーカシングセンサおよびア
クチユエータを含むサーボ系で、その焦点が常に
デイスク8上に合うよう制限されているものとす
る。今第1図において、時刻to-1までの制御が
すでに完了しており、つぎに時刻toまでの制御
量を決定する場合について説明する。したがつ
て、系の初期値としては、時刻to-1での値が与
えられているものとする。光検知器10の出力はエ
ンベロープ検波器60で検波され、エンベロープ
出力を得る。これをA/D変換器61でデイジタ
ル信号に変換し、メモリ機能を有するサンプリン
グ回路62に送り込む。今時刻toでの制御を行
なうタイミングパルスがタイミングパルス発生回
路69から出たとする。このタイミングパルスサ
ンプリング指令信号としてサンプリング回路62に
与えられる。したがつて、このときサンプリング
回路62の出力に時刻toでのエンベロープ値Soが
現われる。また、タイミングパルスは同時にリセ
ツト信号としてタイムカウンタ70に送られ、タ
イムカウンタ70をリセツトする。タイムカウン
タ70はその時点から再度タイムカウントを開始
する。そして、そのカウント値はタイミングパル
ス発生回路69に入力される。タイミングパルス
発生回路69ではタイムカウントの積算が開始さ
れる。シフトレジスタ63の出力には初期値So-
1が現われているので、この値とサンプルされた
SoとによりSo−So-1をつくりだす。制御量決
定論理回路64は入力されたSo−So-1信号と、
シフトレジスタ65の出力にある初期値Δo-1に
よつて(1)式の論理演算、すなわち差信号So−So
−1の正負を判定し、Δo-1との乗算を行ない、制
御量Δoを決定する。ΔoはD/A変換器66に送
られアナログの制御電圧値となり積算回路67に
導かれる。積算回路67の出力にはトラツキング
ミラー4を回動制御するための信号が現われるの
で、これをアクチユエータ5に印加してトラツキ
ングミラー4を制御することにより光スポツト7
のx方向位置を修正し、常にトラツク9上に位置
させることができる。 一方、エンベロープ値Soは制御間隔決定論理
回路68にも送られ、(2)式の論理演算を行ない、
次の制御時刻to+1までの時間間隔τo+1を決定す
る。τo+1信号はタイミングパルス発生回路69
に印加され、すでに積算が行なわれているタイム
カウント値と比較される。比較が成立したとき、
タイミングパルスが出されサンプリング回路62
に印加されるとエンベロープ値So+1が読みださ
れ、次の制御のサイクルが開始されることにな
る。 なお、上記実施例では制御量を一定値Δとした
が、エンベロープの差So−So-1に比例したもの
としてもよい。すなわちエンベロープ差が大なる
ときは大きく、小なるときは小さい制御量を与え
るわけでより効率の高い制御が期待できる。この
場合は、例えばD/A変換器65へ入力される制
御量Δoの代りにΔo×|So−So-1|の信号を与
えればよい。 以上のような装置によれば、従来のような回折
格子や光検知器アレイなどの付加光学部品は一切
不要で、光学系の構造が簡単になるという利点が
ある。しかし、一方次のような問題点があつた。
光スポツト7をx方向に移動させる手段として
は、アクチユエータ5のように電磁的な駆動手段
でトラツキングミラー4を回動させたり、また対
物レンズ6そのものをx方向に電磁式のリニヤモ
ータのようなもので駆動したりするのが普通であ
るが、いずれも特定数が典型的な例として数mS
程度と低速である。ところが、上述したようなデ
イジタル方式のサーボでは、ある時刻toでの制
御信号によりアクチユエータ5が動作を完了した
時点でのエンベロープ信号値を情報として次の制
御のためのエラー値を求めるのであるから、アク
チユエータの応答が遅いと制御時間間隔を短縮す
ることができず、高速の制御が得にくくなる。 それゆえに、この発明の主たる目的は上述のよ
うな問題を解消し、高速でトラツキング追従制御
が行なえるトラツク追従制御装置を提供すること
である。 この発明は、要約すれば、再生情報信号に基づ
いて得られた光スポツトの位置偏差信号によつて
光スポツト移動手段を制御するとともに、光スポ
ツト移動手段の変位に相関する変位相関信号をサ
ーボ系にフイードバツクすることによつてトラツ
キングの高速制御を図るようにしたものである。 この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は、図面を参照して行なう以下の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。 第4図はこの発明の一実施例を示す概略ブロツ
ク図である。構成において、この第4図の装置は
以下の点を除いて第3図の装置と同様であり、相
当する部分には同様の参照番号を付しその説明を
省略する。第4図の装置と異なり、信号処理回路
11の出力r(S)はサーボ回路46を介してア
クチユエータ5に与えられる。一方、ミラー4の
一端近傍には変位相関信号発生手段の一例の変換
器44が設けられる。この変換器44はミラー4
の変位を電圧に変換するためのものであり、その
構成はミラー4の動きを検知するものなら何でも
よい。たとえば、変換器44をLEDと2分割光
検知器で構成し、そのLEDの光を絞つてミラー
4の一端面に投射し、反射光がミラー4の回動に
したがつて動くのを2分割光検知器で検知するよ
うにしてもよい。この変換器44の出力C(S)
は変位相関信号としてサーボ回路46にフイード
バツクされる。なお、この実施例では光スポツト
7のx方向への移動をミラー4の回動制御で行な
つているが、これに代えて、たとえば対物レンズ
6を電磁的なアクチユエータでx方向に駆動して
もよいし、またレーザ光源1,ビームスプリツタ
3,対物レンズ6,光検知器10などの光学部品
を1本の鏡筒に搭載し、その鏡筒全体をアクチユ
エータでx方向に振つてもよい。 サーボ回路46の構成をさらに詳細に説明する
と、アンプ41は信号処理回路11の出力r
(S)と、変換器44の出力C(S)とを受け
る。このアンプ41は2入力の差をとるアンプで
ある。このアンプ41の出力はゲインK2を有す
るアンプ42を介してアンプ43の一方入力に与
えられる。また、信号処理回路11の出力r
(S)はゲインK1を有するアンプ45を介して
アンプ43の他方入力に与えられる。このアンプ
43は2入力の和をとるアンプであり、その出力
は制御信号としてアクチユエータ5の与えられ
る。 動作において、信号処理回路11から光スポツ
トの位置偏差信号r(S)が出力されると、アン
プ42でK2倍されるとともに、アンプ45でK1
倍される。これらアンプ42,45の出力はアン
プ43で加えられ、アクチユエータ5に与えられ
る。応じて、アクチユエータ5はミラー4を回動
させ、トラツキング制御を行なう。以上はメイン
サーボループの動作である。 一方、変換器44はミラー44が回動されると
同時に変位相関信号C(S)を出力する。この出
力C(S)はアンプ41の他方入力に与えられ
る。応じて、アンプ41は位置偏差信号r(S)
と変位相関信号C(S)との差をとる。この差信
号はアンプ42を介した後、アンプ43でアンプ
45の出力と加えられ、アクチユエータ5の動作
を制御する。以上はマイナサーボループの動作で
ある。 上述のように、第4図の実施例では、信号処理
回路11を含むメインサーボループの中に、ミラ
ー4の変位すなわち光スポツトの偏移に相関した
信号をメインサーボループの前段へフイードバツ
クするマイナサーボをつくり、カスケード制御系
を構成するようにしている。このような構成で
は、ミラー4が回動してその結果光スポツト7と
トラツク9との相対関係が変化し、信号処理回路
11の出力r(S)が変化するのを待つことなく
ミラー4の動きがメインサーボ系の前段にフイー
ドバツクされ、出力r(S)が修正される。した
がつて、高速のサーボ制御が行なわれる。 また、第4図の実施例では、位置偏差信号r
(S)をアンプ45を介してアンプ43にバイア
ス的に付加しているので、この発明のようないわ
ゆる0形のサーボ系では従来避けられなかつたオ
フセツトを除去することができる。通常、トラツ
クを追跡するサーボ系ではエラーを検知してその
エラーをなくすようにサーボ制御するのであるか
ら、有限の残留エラーすなわちオフセツトが必要
である。したがつて、このようなサーボ系は、従
来一般的には、サーボ理論上オフセツトを持つ0
形のサーボ系が使われてきた。たとえば、この実
施例のようにアクチユエータとしては電磁式のも
のが多く使われるが、この場合のサーボ系は一般
的に0形のサーボ系となる。この0形のサーボ系
は安定度の面では優れているが、オフセツトがあ
る点で問題があつた。この点は上述したようなカ
スケード制御によつても改善されない。しかし、
この実施例は上述のような0形のサーボ系であり
ながら、オフセツトをなくしたサーボ系になつて
いる。 第5図は第4図のサーボ系において、信号処理
回路11の出力r(S)から変換器44の出力C
(S)までの制御ブロツクを示したものである。
この第5図を参照して、上述のオフセツト除去の
原理を詳細に説明する。このサーボループの伝達
関数C(S)/r(S)は次式(3)で与えられる。 C(S)/r(S)=(K1+K2)G(S)/1+
K1・G(S)…(3) なお、(3)式において、K1,K2は、それぞれ、
アンプ42,45のゲインであり、G(S)はア
クチユエータ5の伝達関数である。たとえば、G
(S)の定常状態(周波数が0のとき)を考えて
そのときのアクチユエータ5のゲイン(単位電圧
あたりの変角量)をAとすると、第(3)式は次式(4)
で表わされる。 C(S)/r(S)=K1・A+K2・A/1+K1
・A…(4) K2=Aになるようにアンプ42を設計する
と、第(4)式の右辺は1となる。したがつて、C
(S)=r(S)となるので、オフセツトは生じな
い。 第6図はこの発明の他の実施例を示す要部ブロ
ツク図である。この実施例は第4図の実施例と異
なり、アンプ43の出力を変位相関信号発生手段
の他の例の補償回路47を介してアンプ41にフ
イードバツクしている。この補償回路47はアク
チユエータ5の推定された伝達関数G(S)とほ
ぼ同じ伝達関数を有する、たとえば増幅回路や遅
延回路などの電子回路である。すなわち、この実
施例は補償回路47によつてアクチユエータ5か
つしたがつてミラー4の変位に相関する信号を擬
似的に作り出してフイードバツク制御を行なう一
種のモデルフオローイング方式によつてサーボ系
を構成している。 第6図の実施例によれば、第4図のような変換
器44が不要となるため、光ピツクアツプの構成
を簡単にすることができる。 なお、第4図および第6図の実施例ではビデオ
デイスクへの適用例を述べたが、この発明は
PCMオーデイオデイスク、光メモリなどの他の
光学式情報再生装置のトラツク追跡、また計測,
加工における線,面の光学式追跡装置などに広く
適用できることはいうまでもない。 また、以上の説明ではラジアルトラツキングへ
の適用例を述べてきたが、フオーカスサーボにも
同様に使える。すなわち、第4図のサーボ回路4
6の出力を、対物レンズを光軸方向に駆動するフ
オーカスアクチユエータ(図示せず)に印加する
のみでフオーカス制御を行なえる。 以上のように、この発明によれば、光スポツト
の位置偏差信号で制御を行なうサーボ系の前段に
光スポツト移動手段の変位に相関する変位相関信
号をフイードバツクするようにしたので、高速の
トラツキング制御が行なえる。
えることも可能ではあるが説明の簡単化のために
ここでは正または負のΔのみとする。 時刻to-1で制御量Δo-1が与えられたものとす
ると、時刻toにおける制御量Δoを次式で決定す
るのがこの装置の特徴である。 Δo=Sign(So−So-1)・Δo-1 …(1) ここにSign( )は( )中が正なら正符号
を、負なら負符号を取るものである。すなわち時
刻toにおける制御量は、時刻toにおけるエンベ
ロープ値So(実際はtoの直前の値)から、前回
制御時刻to-1でのエンベロープ値So-1を引い
て、正なら前回と同じ符号の制御量(+Δもしく
は−Δ)を、負なら符号を変えた制御量(+Δも
しくは−Δ)を与えるものである。換言すれば、
前回制御によつてエンベロープ値が増加すれば、
前回と同じ方向へ光スポツトを再度動かし、減少
すれば前回と反対の方向へ光スポツトを動かそう
とするものである。 上述したような光スポツトの制御によつて第2
図に示すような結果が期待できる。第2図におい
て0はトラツク中心で、光スポツトがこの位置に
一致しているときエンベロープ値Sは最大値
Smaxとなり、これより左右いずれにずれても漸
減する特性となる。いまSo-2>So-3であるので
Xo-1へと同方向の制御を行なつた結果、So-1<
So-2となつたので、次はXoへと逆方向へ光スポ
ツトを動かす。この結果、光スポツトは常にトラ
ツクの中心により接近するように制御される。Δ
はトラツク幅(約1ミクロン)に対し十分小さい
値(例えば0.1ミクロン程度)にしておけば、光
スポツト7をトラツク9の中心に保つことができ
る。 次に制御を行う時間間隔の決定方法について述
べる。制御は一定の時間間隔で周期的に行なうの
が最も簡単であるが、応答性を良くするためエン
ベロープの変化が大きい(トラツクの曲りが大)
個所では短周期で、変化が小さい(トラツクの曲
りが小)個所では長い周期で行なうようにする。
今制御周期τの最小値をτpとし、miを整数とす
る。制御時刻to+1と制御時刻toとの時間間隔τ
o+1(=to+1−to)は τo+1=mo+1・τp …(2) で決定する。ここで、整数mo+1は、Soの大きさ
に依存させることにする。例えば、エンベロープ
信号Sの最大値Smaxを仮にSmax=16とすれば、 So<14→mo+1=1 (τo+1=τp) 14So<15→mo+1=2 (τo+1=ττp) 15So →mo+1=4 (τo+1=4τp) などのように変化させる。むろん、mo+1をエン
ベロープ信号の差So−So-1に依存させて制御時
間τo+1を決めても良い。 以上、動作原理を述べた光学的情報再生装置の
一例を第3図に示す。レーザ光源1から出た光は
ビームスプリツタ3を通過後、トラツキングミラ
ー4で反射され、対物レンズ6によりデイスク8
上のトラツク9上に光スポツト7として結像され
る。デイスク8は図示されていないモータにより
回転駆動されており、また対物レンズ6は図示さ
れていない周知のフオーカシングセンサおよびア
クチユエータを含むサーボ系で、その焦点が常に
デイスク8上に合うよう制限されているものとす
る。今第1図において、時刻to-1までの制御が
すでに完了しており、つぎに時刻toまでの制御
量を決定する場合について説明する。したがつ
て、系の初期値としては、時刻to-1での値が与
えられているものとする。光検知器10の出力はエ
ンベロープ検波器60で検波され、エンベロープ
出力を得る。これをA/D変換器61でデイジタ
ル信号に変換し、メモリ機能を有するサンプリン
グ回路62に送り込む。今時刻toでの制御を行
なうタイミングパルスがタイミングパルス発生回
路69から出たとする。このタイミングパルスサ
ンプリング指令信号としてサンプリング回路62に
与えられる。したがつて、このときサンプリング
回路62の出力に時刻toでのエンベロープ値Soが
現われる。また、タイミングパルスは同時にリセ
ツト信号としてタイムカウンタ70に送られ、タ
イムカウンタ70をリセツトする。タイムカウン
タ70はその時点から再度タイムカウントを開始
する。そして、そのカウント値はタイミングパル
ス発生回路69に入力される。タイミングパルス
発生回路69ではタイムカウントの積算が開始さ
れる。シフトレジスタ63の出力には初期値So-
1が現われているので、この値とサンプルされた
SoとによりSo−So-1をつくりだす。制御量決
定論理回路64は入力されたSo−So-1信号と、
シフトレジスタ65の出力にある初期値Δo-1に
よつて(1)式の論理演算、すなわち差信号So−So
−1の正負を判定し、Δo-1との乗算を行ない、制
御量Δoを決定する。ΔoはD/A変換器66に送
られアナログの制御電圧値となり積算回路67に
導かれる。積算回路67の出力にはトラツキング
ミラー4を回動制御するための信号が現われるの
で、これをアクチユエータ5に印加してトラツキ
ングミラー4を制御することにより光スポツト7
のx方向位置を修正し、常にトラツク9上に位置
させることができる。 一方、エンベロープ値Soは制御間隔決定論理
回路68にも送られ、(2)式の論理演算を行ない、
次の制御時刻to+1までの時間間隔τo+1を決定す
る。τo+1信号はタイミングパルス発生回路69
に印加され、すでに積算が行なわれているタイム
カウント値と比較される。比較が成立したとき、
タイミングパルスが出されサンプリング回路62
に印加されるとエンベロープ値So+1が読みださ
れ、次の制御のサイクルが開始されることにな
る。 なお、上記実施例では制御量を一定値Δとした
が、エンベロープの差So−So-1に比例したもの
としてもよい。すなわちエンベロープ差が大なる
ときは大きく、小なるときは小さい制御量を与え
るわけでより効率の高い制御が期待できる。この
場合は、例えばD/A変換器65へ入力される制
御量Δoの代りにΔo×|So−So-1|の信号を与
えればよい。 以上のような装置によれば、従来のような回折
格子や光検知器アレイなどの付加光学部品は一切
不要で、光学系の構造が簡単になるという利点が
ある。しかし、一方次のような問題点があつた。
光スポツト7をx方向に移動させる手段として
は、アクチユエータ5のように電磁的な駆動手段
でトラツキングミラー4を回動させたり、また対
物レンズ6そのものをx方向に電磁式のリニヤモ
ータのようなもので駆動したりするのが普通であ
るが、いずれも特定数が典型的な例として数mS
程度と低速である。ところが、上述したようなデ
イジタル方式のサーボでは、ある時刻toでの制
御信号によりアクチユエータ5が動作を完了した
時点でのエンベロープ信号値を情報として次の制
御のためのエラー値を求めるのであるから、アク
チユエータの応答が遅いと制御時間間隔を短縮す
ることができず、高速の制御が得にくくなる。 それゆえに、この発明の主たる目的は上述のよ
うな問題を解消し、高速でトラツキング追従制御
が行なえるトラツク追従制御装置を提供すること
である。 この発明は、要約すれば、再生情報信号に基づ
いて得られた光スポツトの位置偏差信号によつて
光スポツト移動手段を制御するとともに、光スポ
ツト移動手段の変位に相関する変位相関信号をサ
ーボ系にフイードバツクすることによつてトラツ
キングの高速制御を図るようにしたものである。 この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は、図面を参照して行なう以下の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。 第4図はこの発明の一実施例を示す概略ブロツ
ク図である。構成において、この第4図の装置は
以下の点を除いて第3図の装置と同様であり、相
当する部分には同様の参照番号を付しその説明を
省略する。第4図の装置と異なり、信号処理回路
11の出力r(S)はサーボ回路46を介してア
クチユエータ5に与えられる。一方、ミラー4の
一端近傍には変位相関信号発生手段の一例の変換
器44が設けられる。この変換器44はミラー4
の変位を電圧に変換するためのものであり、その
構成はミラー4の動きを検知するものなら何でも
よい。たとえば、変換器44をLEDと2分割光
検知器で構成し、そのLEDの光を絞つてミラー
4の一端面に投射し、反射光がミラー4の回動に
したがつて動くのを2分割光検知器で検知するよ
うにしてもよい。この変換器44の出力C(S)
は変位相関信号としてサーボ回路46にフイード
バツクされる。なお、この実施例では光スポツト
7のx方向への移動をミラー4の回動制御で行な
つているが、これに代えて、たとえば対物レンズ
6を電磁的なアクチユエータでx方向に駆動して
もよいし、またレーザ光源1,ビームスプリツタ
3,対物レンズ6,光検知器10などの光学部品
を1本の鏡筒に搭載し、その鏡筒全体をアクチユ
エータでx方向に振つてもよい。 サーボ回路46の構成をさらに詳細に説明する
と、アンプ41は信号処理回路11の出力r
(S)と、変換器44の出力C(S)とを受け
る。このアンプ41は2入力の差をとるアンプで
ある。このアンプ41の出力はゲインK2を有す
るアンプ42を介してアンプ43の一方入力に与
えられる。また、信号処理回路11の出力r
(S)はゲインK1を有するアンプ45を介して
アンプ43の他方入力に与えられる。このアンプ
43は2入力の和をとるアンプであり、その出力
は制御信号としてアクチユエータ5の与えられ
る。 動作において、信号処理回路11から光スポツ
トの位置偏差信号r(S)が出力されると、アン
プ42でK2倍されるとともに、アンプ45でK1
倍される。これらアンプ42,45の出力はアン
プ43で加えられ、アクチユエータ5に与えられ
る。応じて、アクチユエータ5はミラー4を回動
させ、トラツキング制御を行なう。以上はメイン
サーボループの動作である。 一方、変換器44はミラー44が回動されると
同時に変位相関信号C(S)を出力する。この出
力C(S)はアンプ41の他方入力に与えられ
る。応じて、アンプ41は位置偏差信号r(S)
と変位相関信号C(S)との差をとる。この差信
号はアンプ42を介した後、アンプ43でアンプ
45の出力と加えられ、アクチユエータ5の動作
を制御する。以上はマイナサーボループの動作で
ある。 上述のように、第4図の実施例では、信号処理
回路11を含むメインサーボループの中に、ミラ
ー4の変位すなわち光スポツトの偏移に相関した
信号をメインサーボループの前段へフイードバツ
クするマイナサーボをつくり、カスケード制御系
を構成するようにしている。このような構成で
は、ミラー4が回動してその結果光スポツト7と
トラツク9との相対関係が変化し、信号処理回路
11の出力r(S)が変化するのを待つことなく
ミラー4の動きがメインサーボ系の前段にフイー
ドバツクされ、出力r(S)が修正される。した
がつて、高速のサーボ制御が行なわれる。 また、第4図の実施例では、位置偏差信号r
(S)をアンプ45を介してアンプ43にバイア
ス的に付加しているので、この発明のようないわ
ゆる0形のサーボ系では従来避けられなかつたオ
フセツトを除去することができる。通常、トラツ
クを追跡するサーボ系ではエラーを検知してその
エラーをなくすようにサーボ制御するのであるか
ら、有限の残留エラーすなわちオフセツトが必要
である。したがつて、このようなサーボ系は、従
来一般的には、サーボ理論上オフセツトを持つ0
形のサーボ系が使われてきた。たとえば、この実
施例のようにアクチユエータとしては電磁式のも
のが多く使われるが、この場合のサーボ系は一般
的に0形のサーボ系となる。この0形のサーボ系
は安定度の面では優れているが、オフセツトがあ
る点で問題があつた。この点は上述したようなカ
スケード制御によつても改善されない。しかし、
この実施例は上述のような0形のサーボ系であり
ながら、オフセツトをなくしたサーボ系になつて
いる。 第5図は第4図のサーボ系において、信号処理
回路11の出力r(S)から変換器44の出力C
(S)までの制御ブロツクを示したものである。
この第5図を参照して、上述のオフセツト除去の
原理を詳細に説明する。このサーボループの伝達
関数C(S)/r(S)は次式(3)で与えられる。 C(S)/r(S)=(K1+K2)G(S)/1+
K1・G(S)…(3) なお、(3)式において、K1,K2は、それぞれ、
アンプ42,45のゲインであり、G(S)はア
クチユエータ5の伝達関数である。たとえば、G
(S)の定常状態(周波数が0のとき)を考えて
そのときのアクチユエータ5のゲイン(単位電圧
あたりの変角量)をAとすると、第(3)式は次式(4)
で表わされる。 C(S)/r(S)=K1・A+K2・A/1+K1
・A…(4) K2=Aになるようにアンプ42を設計する
と、第(4)式の右辺は1となる。したがつて、C
(S)=r(S)となるので、オフセツトは生じな
い。 第6図はこの発明の他の実施例を示す要部ブロ
ツク図である。この実施例は第4図の実施例と異
なり、アンプ43の出力を変位相関信号発生手段
の他の例の補償回路47を介してアンプ41にフ
イードバツクしている。この補償回路47はアク
チユエータ5の推定された伝達関数G(S)とほ
ぼ同じ伝達関数を有する、たとえば増幅回路や遅
延回路などの電子回路である。すなわち、この実
施例は補償回路47によつてアクチユエータ5か
つしたがつてミラー4の変位に相関する信号を擬
似的に作り出してフイードバツク制御を行なう一
種のモデルフオローイング方式によつてサーボ系
を構成している。 第6図の実施例によれば、第4図のような変換
器44が不要となるため、光ピツクアツプの構成
を簡単にすることができる。 なお、第4図および第6図の実施例ではビデオ
デイスクへの適用例を述べたが、この発明は
PCMオーデイオデイスク、光メモリなどの他の
光学式情報再生装置のトラツク追跡、また計測,
加工における線,面の光学式追跡装置などに広く
適用できることはいうまでもない。 また、以上の説明ではラジアルトラツキングへ
の適用例を述べてきたが、フオーカスサーボにも
同様に使える。すなわち、第4図のサーボ回路4
6の出力を、対物レンズを光軸方向に駆動するフ
オーカスアクチユエータ(図示せず)に印加する
のみでフオーカス制御を行なえる。 以上のように、この発明によれば、光スポツト
の位置偏差信号で制御を行なうサーボ系の前段に
光スポツト移動手段の変位に相関する変位相関信
号をフイードバツクするようにしたので、高速の
トラツキング制御が行なえる。
第1図および第2図はすでにこの発明の出願人
によつて提案されたトラツク追従制御装置の原理
を説明するための図である。第3図はこの発明の
出願人によつて提案されたトラツク追従制御装置
の一例を示すブロツク図である。第4図はこの発
明の一実施例を示すブロツク図である。第5図は
第4図におけるオフセツト除去の原理を説明する
ためのブロツク図である。第6図はこの発明の他
の実施例を示す要部ブロツク図である。 図において、1はレーザ光源、5はアクチユエ
ータ、7は光スポツト、8はデイスク、10は光
検知器、11は信号処理回路、41は差をとるア
ンプ、42および45はアンプ、43は和をとる
アンプ、44は変換器、47は補償回路を示す。
によつて提案されたトラツク追従制御装置の原理
を説明するための図である。第3図はこの発明の
出願人によつて提案されたトラツク追従制御装置
の一例を示すブロツク図である。第4図はこの発
明の一実施例を示すブロツク図である。第5図は
第4図におけるオフセツト除去の原理を説明する
ためのブロツク図である。第6図はこの発明の他
の実施例を示す要部ブロツク図である。 図において、1はレーザ光源、5はアクチユエ
ータ、7は光スポツト、8はデイスク、10は光
検知器、11は信号処理回路、41は差をとるア
ンプ、42および45はアンプ、43は和をとる
アンプ、44は変換器、47は補償回路を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 光学的に読取可能な情報を含むトラツクが形
成された記録担体の前記トラツク上に光スポツト
を投射するとともに、その反射光を集光するため
の光学系、 前記光学系に関連して設けられ、与えられる制
御信号に応じて前記光学系に作用して光スポツト
の位置を移動させるための光スポツト移動手段、 前記光学系によつて集光された反射光を光電変
換して情報信号を再生するための光電変換手段、 前記光電変換手段からの再生情報信号に基づい
て前記トラツクに対する前記光スポツトの位置ず
れ量を表わす位置偏差信号を発生するための位置
偏差信号発生手段、 前記制御信号に対する前記光スポツト移動手段
の変位に相関する変位相関信号を発生するための
変位相関信号発生手段、 前記位置偏差信号と前記変位相関信号との差信
号を出力するための差信号出力手段、および 前記差信号を前記制御信号として前記光スポツ
ト移動手段に付与するための制御信号付与手段を
備える、トラツク追従制御装置。 2 前記変位相関信号発生手段は前記光スポツト
移動手段の変位量を直接検出するための手段を含
む、特許請求の範囲第1項記載のトラツク追従制
御装置。 3 前記変位相関信号発生手段は前記光スポツト
移動手段に与えられるべき前記制御信号を前記光
スポツト移動手段と同等の伝達特性で伝達し出力
する手段を含む、特許請求の範囲第1項記載のト
ラツク追従制御装置。 4 さらに、前記位置偏差信号と前記差信号とを
同時的かつ加算的に前記光スポツト移動手段に与
える手段を含む、特許請求の範囲第1項ないし第
3項のいずれかに記載のトラツク追従制御装置。 5 さらに、前記差信号を増幅するための増幅手
段を含み、 前記光スポツト移動手段のゲインと前記増幅手
段のゲインとが所定の関係に選ばれてオフセツト
が除去されるように構成された、特許請求の範囲
第4項記載のトラツク追従制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7739181A JPS57191840A (en) | 1981-05-20 | 1981-05-20 | Track follow-up controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7739181A JPS57191840A (en) | 1981-05-20 | 1981-05-20 | Track follow-up controller |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57191840A JPS57191840A (en) | 1982-11-25 |
JPS6224856B2 true JPS6224856B2 (ja) | 1987-05-30 |
Family
ID=13632588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7739181A Granted JPS57191840A (en) | 1981-05-20 | 1981-05-20 | Track follow-up controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57191840A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58159248A (ja) * | 1982-03-17 | 1983-09-21 | Fujitsu Ltd | 光デイスク装置のトラツキングサ−ボ方式 |
JPS59154677A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | トラツキング制御装置 |
JPS6015839A (ja) * | 1983-07-05 | 1985-01-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学的記録・再生装置 |
JPS6026621U (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-22 | アルプス電気株式会社 | 光学式ヘツド位置制御装置 |
JPS6066334A (ja) * | 1983-09-20 | 1985-04-16 | Nippon Columbia Co Ltd | 光ピックアップサーボ装置 |
JP3699263B2 (ja) * | 1997-12-22 | 2005-09-28 | 富士通株式会社 | トラッキング制御装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5146018A (ja) * | 1974-10-18 | 1976-04-20 | Victor Company Of Japan |
-
1981
- 1981-05-20 JP JP7739181A patent/JPS57191840A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5146018A (ja) * | 1974-10-18 | 1976-04-20 | Victor Company Of Japan |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57191840A (en) | 1982-11-25 |
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