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JPH0445916B2 - - Google Patents
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JPH0445916B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0445916B2
JPH0445916B2 JP8745283A JP8745283A JPH0445916B2 JP H0445916 B2 JPH0445916 B2 JP H0445916B2 JP 8745283 A JP8745283 A JP 8745283A JP 8745283 A JP8745283 A JP 8745283A JP H0445916 B2 JPH0445916 B2 JP H0445916B2
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JP
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actuator
phase
signal
input
equation
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JP8745283A
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Japanese (ja)
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JPS59215079A (en
Inventor
Motoo Uno
Takeshi Maeda
Yasumitsu Mizoguchi
Masahiro Takasago
Koji Muraoka
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/085Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
    • G11B7/08505Methods for track change, selection or preliminary positioning by moving the head

Landscapes

  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は光デイスク装置の位置決め装置に係
り、特に光スポツトをサブミクロンの精度での位
置決めするのに好適な位置決め装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a positioning device for an optical disk device, and particularly to a positioning device suitable for positioning a light spot with submicron precision.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

現在、レーザ光を回転するデイスク上に蒸着さ
れた金属膜に照射し、1μm程度のスポツトに絞
り込み、その照射パワーを変調することによつて
金属膜に熱的に穴をあける状態で情報を記録し、
再生時には金属膜に微弱なレーザ光を集光、照射
し、その情報穴(ヒツトと称する)からの反射光
量の変化を用いて情報を読み取るデイジタル光デ
イスクと称する情報処理装置が提案されている。
この種の提案としては、Electronics誌、Nov.23,
1978,P75“Ten Billion Bits Fit onto Tow
Sides of 12−inch disc”等がある。この種のシ
ステムは例えば典型的な構成としては第1図のよ
うなものである。すなわち、直径30cmのサンドイ
ツチ構造のデイジタル光デイスク3が回転軸4を
中心に回転モータによつて矢印の方向に回転して
いる。レーザ光源と光学系から構成される光ヘツ
ド2は磁気デイスクに使用されているスイングア
ームアクチユエータ1に搭載されて、デイスク3
の半径方向に駆動される。情報は第2図に示すデ
イスクの部分拡大図の構造で記録/再生される。
Currently, information is recorded by irradiating a metal film deposited on a rotating disk with laser light, narrowing it down to a spot of about 1 μm, and then modulating the irradiation power to thermally make holes in the metal film. death,
An information processing device called a digital optical disk has been proposed, which focuses and irradiates a metal film with a weak laser beam during reproduction, and reads information by using changes in the amount of light reflected from the information hole (referred to as a hit).
This kind of proposal is given in Electronics magazine, Nov.23,
1978, P75 “Ten Billion Bits Fit onto Tow
For example, a typical configuration of this type of system is as shown in Fig. 1. In other words, a digital optical disk 3 having a sanderch structure with a diameter of 30 cm is connected to a rotating shaft 4. It is rotated in the direction of the arrow by a rotating motor at the center.The optical head 2, which consists of a laser light source and an optical system, is mounted on a swing arm actuator 1 used for magnetic disks, and
driven in the radial direction. Information is recorded/reproduced in the structure shown in the partially enlarged view of the disk shown in FIG.

すなわち、ガラス、又はプラステイツクの基板
11の上にUV樹脂14等によつて、案内溝13
と称する、ある程度の幅と深さをもつ凹断面構造
を作成する。その上に金属膜10を蒸着する。こ
の案内溝13に沿つて、光ヘツドの集束スポツト
を案内し、上述の手段によつてピツト12を形成
する。再性時にも案内溝13に沿つて光スポツト
を照射し、反射光量を読み取る。さらに光スポツ
トを制御する信号も反射光量から検出する。
That is, guide grooves 13 are formed on a glass or plastic substrate 11 using UV resin 14 or the like.
A concave cross-sectional structure with a certain width and depth is created. A metal film 10 is deposited thereon. The focusing spot of the optical head is guided along this guide groove 13, and a pit 12 is formed by the above-mentioned means. Also during resetting, a light spot is irradiated along the guide groove 13 and the amount of reflected light is read. Furthermore, a signal for controlling the light spot is also detected from the amount of reflected light.

この光スポツトを制御する信号はデイスクの上
下振れによる焦点のずれを検出する焦点ずれ検出
信号、また光スポツトの中心と案内溝の中心のず
れを検出するトラツクずれ検出信号の2つが主な
ものである。これらの信号はすべて反射光量の中
で、金属膜からの反射光量を使用している。
There are two main types of signals that control this light spot: a focus shift detection signal that detects a shift in focus due to vertical vibration of the disk, and a track shift detection signal that detects a shift between the center of the light spot and the center of the guide groove. be. All of these signals use the amount of light reflected from the metal film among the amounts of reflected light.

この光デイスクには、トラツクヒツチ1.6μm、
とするとデイスク直径300φの片面では約5万ト
ラツク、トラツク当りに収納されるデータは4千
バイト程度になる。
This optical disk has a track hitch of 1.6μm,
In this case, one side of a disk with a diameter of 300φ will have approximately 50,000 tracks, and the data stored per track will be approximately 4,000 bytes.

従来、この種の光デイスク装置では、光ヘツド
位置決め装置として、第3図a、bに示すような
アクチユエータが多く用いられてきた。すなわち
第3図aはスイングアーム形アクチユエータであ
り、その先端に光学ヘツド2を具備する。このア
クチユエータ本体1は、軸8を中心に磁気回路7
に交さするコイル6によりデイスクの半径方向2
0に揺動する。一方、第3図bは直動形アクチユ
エータであり、光学ヘツド2および指示輪9を具
備する。このアクチユエータ本体1は磁気回路7
に交さするコイル6によりデイスクの半径方向2
0に駆動される。しかし、これらのアクチユエー
タは駆動コイル6と光学ヘツド2の間の機械的剛
性により、いわゆる機械的共振を有し、これによ
り高精度の位置決めが困難となる欠点がある。第
4図は、これらのアクチユエータを用いた位置決
め装置の制御系を示すブロツク図である。デイス
クの位置XDSKと光スポツトの変位XSPTの相対変位
が案内溝の感覚に対し1/5程度下の場合、トラツ
クずれ検出器200の出力は、上記相対変位にほ
ぼ比例し、そのゲインは定数KSNSで表わされる。
この検出器200の出力は補償回路300を介し
てアクチユエータ100に入力される補償回路3
00とアクチユエータ100の伝達関数をそれぞ
れGC,CMとすると、一巡伝達関数は次式で表わ
せる。
Conventionally, in this type of optical disk device, an actuator as shown in FIGS. 3a and 3b has often been used as an optical head positioning device. That is, FIG. 3a shows a swing arm type actuator, which is equipped with an optical head 2 at its tip. This actuator body 1 has a magnetic circuit 7 centered around a shaft 8.
The coil 6 intersects with the disk in the radial direction 2.
Swings to 0. On the other hand, FIG. 3b shows a direct-acting actuator, which is equipped with an optical head 2 and an indicator wheel 9. As shown in FIG. This actuator body 1 has a magnetic circuit 7
The coil 6 intersects with the disk in the radial direction 2.
Driven to 0. However, these actuators have a drawback that they have so-called mechanical resonance due to the mechanical rigidity between the drive coil 6 and the optical head 2, which makes it difficult to perform highly accurate positioning. FIG. 4 is a block diagram showing a control system of a positioning device using these actuators. When the relative displacement between the disk position Represented by the constant K SNS .
The output of this detector 200 is input to the actuator 100 via the compensation circuit 300.
Letting the transfer functions of 00 and actuator 100 be G C and CM , respectively, the one-round transfer function can be expressed by the following equation.

GOS=KsoSGCGM ……(1) このボード線図の概略を示したものが第5図で
ある。ゲインは低域でGO、中域でほぼ−40dB/
decで低下し、カツトオフ周波数fCで0dBとなり、
機械的共振周波数fSOBでΔGSOB増加する。位置決
め精度を向上するため、低域ゲインGOを大きく
とるか、もしくは速応性を向上するためカツトオ
フ周波数fCを大きくとると、機械的共振周波数
fSOBにおけるゲイン余有GMSOBが小さくなるか、あ
るいは負となつて、制御系は不安となる。したが
つて、通常、機械的共振周波数fSOBはカツトオフ
周波数fCの5〜10倍以上となるようにアクチユエ
ータは設計される。しかし、アクチユエータの剛
性を上げるのには限界があり、機械的共振周波数
fSOBを2〜3KHz以上にすることは非常に困難であ
る。したがつて、従来の位置決め装置では信置決
め精度を1μm程度以下、カツトオフ周波数fCを、
1KHz程度以上にするのは極めて困難である。こ
れがため、従来の位置決め装置を、位置決め精度
が0.1μm以下で、カツトオフ周波数fCが2KHz以上
の性能を要求される高速高精度の光デイスク装置
へ適用することはできない。
G OS = K soS G C G M ...(1) Figure 5 shows an outline of this Bode diagram. The gain is GO in the low range and approximately -40dB/in the midrange.
dec, and becomes 0 dB at the cutoff frequency f C ,
ΔG SOB increases at mechanical resonance frequency f SOB . If you increase the low-frequency gain G O to improve positioning accuracy, or increase the cutoff frequency f C to improve quick response, the mechanical resonance frequency
If the gain margin G MSOB in f SOB becomes small or becomes negative, the control system becomes unstable. Therefore, the actuator is usually designed so that the mechanical resonance frequency f SOB is 5 to 10 times higher than the cutoff frequency f C . However, there is a limit to increasing the stiffness of the actuator, and the mechanical resonance frequency
It is very difficult to increase f SOB to 2 to 3 KHz or higher. Therefore, with conventional positioning devices, the positioning accuracy is approximately 1 μm or less, and the cutoff frequency f C is
It is extremely difficult to increase the frequency to about 1KHz or higher. For this reason, conventional positioning devices cannot be applied to high-speed, high-precision optical disk devices that require a positioning accuracy of 0.1 μm or less and a cutoff frequency f C of 2 KHz or more.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、前述の問題点を解決し、高速
高精度の位置決めを行うことが可能な位置決め装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a positioning device that can perform high-speed and highly accurate positioning.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、大きな変位が可能で低周波成分の位
置決めを行う第1のアクチユエータ上に高速かつ
高精度の位置決めを行う第2のアクチユエータを
設け、両者に対し、トラツク誤差信号および第2
のアクチユエータの偏位信号を補償回路を介して
フイードバツクして可制御、可観測の制御系を構
成するとともに、第1のアクチユエータに関して
はその駆動回路の前段にローパスフイルタ特性を
有する補償回路を設けることにより、第1のアク
チユエータが持つ機械的共振の影響を低減して高
速、高精度の位置決め特性を得るものである。
The present invention provides a second actuator that performs high-speed and high-precision positioning on a first actuator that is capable of large displacement and performs positioning of low frequency components, and provides a track error signal and a second actuator for both.
A controllable and observable control system is configured by feeding back the deflection signal of the first actuator via a compensation circuit, and for the first actuator, a compensation circuit having low-pass filter characteristics is provided at the front stage of the drive circuit. This reduces the influence of mechanical resonance of the first actuator and provides high-speed, high-precision positioning characteristics.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。第6図は全体の構成を示したものであり、車
輪35で支持され、磁気回路31に交さするコイ
ル32により駆動される第1のアクチユエータ3
0には磁気回路33、これに交さするコイル34
およびこれにより駆動される偏向ミラ43からな
る第2のアクチユエータが登載されている。偏向
ミラ43はバネ36で支持されている。第1のア
クチユエータ30には、光学ヘツドが登載されて
おり、レーザダイオード41から出た光は光学系
42を通り偏向ミラ43で反射され、絞り込みレ
ンズ44によりデイスク3の面上に光スポツト4
5を形成する。デイスクからの反射光は絞り込み
レンズ44、偏向ミラ43を通り、光学系42で
分離されトラツクずれ検出器46に入る。すなわ
ち光スポツト45の位置は第1のアクチユエータ
30により荒く位置決めされ、第2のアクチユエ
ータの偏向ミラ43により細く位置決めされ、案
内溝と光スポツトとの相対変位は検出器46の出
力をヘツドアンプ51を介しトラツク誤差信号
eSNSとして検出される。第1のアクチユエータ3
0に関しては、500Hz程度以下の帯域では減衰の
小さい機械的共振は存在せず、第2のアクチユエ
ータの駆動コイル34に流れる電流に対する偏向
ミラ43の偏向角度の周波数特性に関しては、ミ
ラ43などからなる可動部の慣性モーメントと支
持バネ36の剛性により決まる固有振動数以外、
例えば10KHz程度以下では機械的共振がないもの
とする。これらの振動特性は、時に高性能な使用
ではない。また、偏向ミラ43の回転角度に比例
した信号が第2のアクチユエータの変位信号eDF
として出力される。この信号eDFの検出手段の一
例を第7図に示す。すなわち磁気回路33に交さ
するコイル34により駆動され、支持バネ36に
より支持される偏向ミラ43上にLEDなどの発
光体47からの光を光学系48を用いて光スポツ
トとして投影し、その反射光を検出器49で受光
し、アンプ52を介して変位信号eDFとして検出
する。偏向ミラ43が回転すると、検出器49の
受光素子49−1および49−2に入射する光量
のバランスが回転角に応じ変化し、各素子の出力
を差動アンプ52に入力すれば、その出力eDF
ミラ43の回転角度ににほぼ比例した値となる。
第6図において、トラツク誤差信号eSNBおよび第
2のアクチユエータの偏位信号eDFは補償回路6
0およびパワーアンプ91を介して第2のアクチ
ユエータの駆動コイル34を電流駆動し、また補
償回路70、ローパスフイルタ80およびパワア
ンプ92を介して、第1のアクチユエータの駆動
コイル32を電流駆動する。ここで、ローパスフ
イルタ80は第1のアクチユエータ30が有する
機械的共振の影響が系全体に及ぶのを防ぐ作用を
する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 6 shows the overall configuration, in which the first actuator 3 is supported by wheels 35 and driven by a coil 32 that intersects with the magnetic circuit 31.
0 has a magnetic circuit 33 and a coil 34 that intersects with it.
A second actuator comprising a deflection mirror 43 driven by the deflection mirror 43 is mounted thereon. The deflection mirror 43 is supported by a spring 36. An optical head is mounted on the first actuator 30, and the light emitted from the laser diode 41 passes through an optical system 42, is reflected by a deflection mirror 43, and is focused on a light spot 4 on the surface of the disk 3 by a diaphragm lens 44.
form 5. The reflected light from the disk passes through a focusing lens 44 and a deflection mirror 43, is separated by an optical system 42, and enters a track deviation detector 46. That is, the position of the optical spot 45 is roughly determined by the first actuator 30 and narrowly positioned by the deflection mirror 43 of the second actuator, and the relative displacement between the guide groove and the optical spot is determined by using the output of the detector 46 via the head amplifier 51. Track error signal
e Detected as SNS . first actuator 3
0, there is no mechanical resonance with small attenuation in the band below about 500 Hz, and the frequency characteristics of the deflection angle of the deflection mirror 43 with respect to the current flowing in the drive coil 34 of the second actuator are Other than the natural frequency determined by the moment of inertia of the moving part and the rigidity of the support spring 36,
For example, it is assumed that there is no mechanical resonance below about 10 KHz. These vibration characteristics are sometimes not of high performance use. Further, a signal proportional to the rotation angle of the deflection mirror 43 is a displacement signal e DF of the second actuator.
is output as An example of means for detecting this signal eDF is shown in FIG. That is, light from a light emitting body 47 such as an LED is projected as a light spot using an optical system 48 onto a deflection mirror 43 that is driven by a coil 34 that intersects with a magnetic circuit 33 and supported by a support spring 36, and the light is reflected. The light is received by a detector 49 and detected as a displacement signal eDF via an amplifier 52. When the deflection mirror 43 rotates, the balance of the amount of light incident on the light receiving elements 49-1 and 49-2 of the detector 49 changes according to the rotation angle, and if the output of each element is input to the differential amplifier 52, its output e DF has a value almost proportional to the rotation angle of Mira 43.
In FIG. 6, the track error signal e SNB and the deflection signal e DF of the second actuator are represented by the compensation circuit 6.
The drive coil 34 of the second actuator is driven with current through the power amplifier 91 and the power amplifier 91, and the drive coil 32 of the first actuator is driven with current through the compensation circuit 70, the low-pass filter 80, and the power amplifier 92. Here, the low-pass filter 80 functions to prevent the influence of mechanical resonance of the first actuator 30 from reaching the entire system.

補償回路60および70の特性について説明す
るに先立ち、制御系をモデル化し、系全体の構成
を明らかにする。第8図は、第1および第2のア
クチユエータをモデル化したものであり、第1の
アクチユエータ30は駆動力Fにより駆動される
質量MCの純慣性系、第2のアクチユエータ12
0は平衡点からの駆動トルクの増分τにより駆動
される質量mF、慣性モーメントIFを有し、回転
バネ定数KF、回転粘性摩擦係数CFが作用する2
自由度振動系の力学モデルとして表わすことがで
きる。それぞれの平衡点からの変位および回転角
はXおよびθである。また、第2のアクチユエー
タ120の支点と重点の間の距離LGは無視でき
るほどに小さいものとする。ここで、絞込みレン
ズ44の焦点距離をlFCとすると、第2のアクチ
ユエータ120の回転角θによる光スポツトのデ
イスク面上での移動量は2lFCθとなり、平衡点か
らの光スポツトの変位XSPは次式で表わせる。
Before explaining the characteristics of the compensation circuits 60 and 70, the control system will be modeled to clarify the configuration of the entire system. FIG. 8 shows a model of the first and second actuators, where the first actuator 30 is a pure inertial system of mass M C driven by the driving force F, and the second actuator 12
0 has a mass m F driven by the increment of driving torque τ from the equilibrium point, a moment of inertia I F , and is acted on by a rotational spring constant K F and a rotational viscous friction coefficient C F 2
It can be expressed as a mechanical model of a vibration system with degrees of freedom. The respective displacements and rotation angles from the equilibrium point are X and θ. Further, it is assumed that the distance L G between the fulcrum of the second actuator 120 and the point of emphasis is negligibly small. Here, if the focal length of the diaphragm lens 44 is lFC , the amount of movement of the light spot on the disk surface due to the rotation angle θ of the second actuator 120 is 2lFCθ , and the displacement of the light spot from the equilibrium point is SP can be expressed by the following formula.

XSP=X+2lFCθ ……(2) したがつて、第1のアクチユエータ30の駆動
回路92に前置するローパスフイルタ80の特性
を2次遅れ系とすると、第2のアクチユエータの
駆動回路91の入力信号および上記ローパスフイ
ルタ80の入力信号を入力する系として状態方程
式は以下のように記述できる。
X SP = The state equation can be described as follows as a system in which the input signal and the input signal of the low-pass filter 80 are input.

X・=AX+BU ……(3) Y=CX ……(4) ただし、 X=Θ X F Θ〓 X〓 F〓 Y=XSP Θ C=lFC 01 0 0 0 0 1 0 0 0 0 U=eF eC ここで Θ:第2のアクチユエータの平衡点からの偏角 X:第1のアクチユエータの平衡点からの偏位 F:第1のアクチユエータに加わる駆動力 XSPT:光スポツトの平衡点からの偏位 IF:第2のアクチユエータの慣性モーメント mF:第2のアクチユエータの質量 KM:第2のアクチユエータの回転バネ定数 CM:第2のアクチユエータの粘性摩擦係数 MC:第1のアクチユエータの質量 KT:第2のアクチユエータのトルク定数 KPF:第2のアクチユエータのパワアンプの電流
感度 KF:第1のアクチユエータの推力定数 KPC:数1のアクチユエータのパワアンプの電流
感度 w:ローパスフイルタ80の角固有振動数 ξ:ローパスフイルタ80のタンピング係数 eF:第2のアクチユエータのパワアンプ入力 eC:ローパスフイルタの入力 式(3)、(4)で表わされる系は2入力−2出力の可
制御、可観測の係数であり、第9図に示すルーエ
ンバーガーのオブザバー1100により状態変数Xの
全変数を推定し、これらを用いレギユレータ1200
で系の極を任意の値に設定することができる。
X・=AX+BU ……(3) Y=CX ……(4) However, X=Θ X F Θ〓 X〓 F〓 Y=X SP Θ C=l FC 01 0 0 0 1 0 0 0 0 U=e F e Cwhere Θ: Angle of deviation from the equilibrium point of the second actuator X: Deviation of the first actuator from the equilibrium point F: Driving force applied to the first actuator C M : Viscous friction coefficient of the second actuator M C : Mass of the first actuator K T : Torque constant of the second actuator K PF : Current sensitivity of the power amplifier of the second actuator K F : Current sensitivity of the second actuator Thrust constant K PC : Current sensitivity of the power amplifier of the actuator shown in Equation 1 w: Angular natural frequency ξ of the low-pass filter 80: Tamping coefficient of the low-pass filter 80 e F : Power amplifier input of the second actuator e C : Input of the low-pass filter Equation The system represented by (3) and (4) is a controllable and observable coefficient with 2 inputs and 2 outputs, and all variables of the state variable Using regulator 1200
The poles of the system can be set to arbitrary values.

第10図は、光スポツトの偏位、XSPを制御対
象とし、第2のアクチユエータ120の偏角Θを
マイナーフイードバツクした場合の制御系の構成
例である。eSNSはトラツク誤差検出装置(検出器
46、アンプ51から構成される)200の出力
であり、微小範囲ではデイスクの案内溝の変位
XDSKと光スポツトの変位XSPの相対変位に比例し
ている。この誤差信号SNSをアンプ61でKAF
し、この信号から第2のアクチユエータ120の
変位信号EDFを入力とする第2の位相補償回路6
3の出力を引き算し、これを第1の位相補償回路
62を介して第2のアクチユエータの電流駆動用
アンプ91の入力eFとする。一方、誤差信号eSNS
を第3の位相補償回路71に入力しその出力か
ら、上記偏位信号eDFを入力とする第5の位相補
償回路73の出力を引き算し、これを第4の位相
補償回路72を介して第1のアクチユエータの電
流駆動用アンプ92(増幅率SPC)に前置した2
次のローパスフイルタ80の入力eCとする。
FIG. 10 shows an example of the configuration of a control system in which the deflection of the optical spot, XSP , is controlled, and the deflection angle Θ of the second actuator 120 is subjected to minor feedback. e SNS is the output of the track error detection device 200 (consisting of a detector 46 and an amplifier 51), which detects the displacement of the guide groove of the disk in a minute range.
The displacement of X DSK and the optical spot is proportional to the relative displacement of X SP . This error signal SNS is multiplied by K AF by an amplifier 61, and from this signal, the second phase compensation circuit 6 receives the displacement signal E DF of the second actuator 120.
3 is subtracted, and this is used as the input e F of the current drive amplifier 91 of the second actuator via the first phase compensation circuit 62. On the other hand, the error signal e SNS
is input to the third phase compensation circuit 71, and from the output thereof, the output of the fifth phase compensation circuit 73, which inputs the deviation signal eDF , is subtracted, and this is sent via the fourth phase compensation circuit 72. 2 installed in front of the current drive amplifier 92 (amplification factor S PC ) of the first actuator.
Let it be the input e C of the next low-pass filter 80.

第1〜第5の位相補償回路62,63,71,
72,73の伝達特性をそれぞれGCF、GVF
GGCB、GCC、GVCとすると、制御信号eFおよびEC
は次式で表わせる。
First to fifth phase compensation circuits 62, 63, 71,
The transfer characteristics of 72 and 73 are G CF , G VF ,
Let GG CB , G CC , G VC be the control signals e F and E C
can be expressed by the following formula.

eF=(KAFeSNS−GVFeDF)GCF ……(5) eC=(GCBeSNS−GVCeDF)GCC ……(6) 位相補償回路62,63,71,72,73、
は前述のオブザーバ設計からは4次以上の高次伝
達関数の特性が要求されるが、S/N比の点か
ら、実現に困難が伴うので、これを近似し伝達関
数としては以下の特性を有するものとすることが
できる。
e F = (K AF e SNS −G VF e DF ) G CF …(5) e C = (G CB e SNS −G VC e DF ) G CC …(6) Phase compensation circuit 62, 63, 71 ,72,73,
The above-mentioned observer design requires the characteristics of a high-order transfer function of 4th order or higher, but this is difficult to realize in terms of the S/N ratio, so we approximated this and obtained the following characteristics as a transfer function. It is possible to have one.

GCF=KCFαCF(TDCFS+1)/αCFTDCFS+1 ……(7) GVF=KVFTVFS/TVFS+1 αVF(TDVFS+1)/αVF
TDVFS+1 ……(8) GCB=KCBTICBS+1/βCBTICBS+1 αCB(TDCBS+1)/αCBTDCBS+1 ……(9) GCC=KCCαCC(TDCCS+1)/αCCTDCCS+1……(10) GVC=KDC+KVCTVFS/TVFS+1 αVC(TDVCS+1)/αVCTDVCS+1……(11) 上記の伝達関数は以下の伝達関数の並列および
直列列接続により構成される。
G CF =K CF α CF (T DCF S+1)/α CF T DCF S+1 ...(7) G VF =K VF T VF S/T VF S+1 α VF (T DVF S+1)/α VF
T DVF S+1 ...(8) G CB =K CB T ICB S+1/β CB T ICB S+1 α CB (T DCB S+1)/α CB T DCB S+1 ...(9) G CC =K CC α CC (T DCC S+1)/α CC T DCC S+1...(10) G VC =K DC +K VC T VF S/T VF S+1 α VC (T DVC S+1)/α VC T DVC S+1...(11) The above transfer function is It is constructed by parallel and series connections of the following transfer functions.

GD=KDα(TDS+1)/αTDS+1 ……(12) GI=KITIS+1/βTIS+1 ……(13) GVKVTVS/TVS+1 ……(14) GP=KP ……(15) 一般に式(12)のGDは位相進み要素とよばれ、中
間周波数帯域で位相を進める補償要素であり、式
(13)のGIは位相遅れ要素とよばれ、低域でゲイン
を増加する補償要素である。また、式(14)のGV
位相進み要素の一種であるが、特に擬似微分要素
とよばれ、系の動作帯域で位相を進める補償要素
である。式(15)はGPは比例要素である。
G D =K D α(T D S+1)/αT D S+1...(12) G I =K I T I S+1/βT I S+1...(13) G V K V T V S/T V S+1... (14) G P = K P ...(15) In general, G D in equation (12) is called a phase lead element, which is a compensation element that advances the phase in the intermediate frequency band, and is
G I in (13) is called a phase delay element, and is a compensation element that increases the gain in the low frequency range. Further, G V in Equation (14) is a type of phase advance element, and is particularly called a pseudo-differential element, which is a compensation element that advances the phase in the operating band of the system. In equation (15), G P is a proportional element.

したがつて式(7)〜(11)はこれらの要素の組合せに
より、式(7)のGCFは式(12)のGDすなわち位相進み要
素、式(8)のGVFは式(14)のGVと式(12)のGDの直列接続
すなわち位相進み要素、式(9)のGCBは式(13)のGI
式(12)のGDの直列接続すなわち位相遅れおよび位
相進み要素、式(10)のGCCは式(7)のGCFと同様
に位相進み要素、式(11)のGVCは式(14)のGVと式(12)の
GDを直列接続したものと式(15)のGPとを並列した
位相進み要素といえる。すなわち、 GCF:位相進み要素(GD) GVF:位相進み要素(GV×GD) GCB:位相遅れおよび位相進み要素(GI×GD) GCC:位相進み要素(GD) GVC:位相進み要素(GP+GV×GD) 式(12)〜(15)の伝達特性を実現する電気回路の具体
的構成例を第11図に示す。第11図aは式(12)に
対応するもので、 KD=−R14/R13 ……(16) TD=C1R11 ……(17) α=R1/R11+R1 ……(18) R1=R12R13/R12+R13 ……(19) 第11図bは式(13)に対応し、 KI=−R2R24/R21R23 ……(20) TI=C2R22 ……(21) β=R2+R22/R22 ……(22) R2=R21R23/R21+R23……(23) 第11図cは式(14)に対応し、 KV=−R34/R33 ……(24) TV=C3R32R33/R32+R33 ……(25) 第11図dは式(15)に対応し KP=−R44/R43 となる。
Therefore, Equations (7) to (11) are determined by the combination of these elements; G CF in Equation (7) is G D in Equation (12), that is, the phase lead element, and G VF in Equation (8) is Equation (14). ) is the series connection of G V in equation (12), that is, the phase lead element, and G CB in equation (9 ) is the series connection of G I in equation (13) and G D in equation (12), that is, the phase delay and The phase lead element, G CC in equation (10) is a phase lead element similar to G CF in equation (7), and G VC in equation (11) is the same as G V in equation (14) and G CF in equation (12).
It can be said that it is a phase advance element in which G D connected in series and G P of equation (15) are paralleled. That is, G CF : Phase lead element (G D ) G VF : Phase lead element (G V ×G D ) G CB : Phase lag and phase lead element (G I ×G D ) G CC : Phase lead element (G D ) G VC : Phase lead element (G P +G V ×G D ) A specific example of the configuration of an electric circuit that realizes the transfer characteristics of equations (12) to (15) is shown in FIG. Figure 11a corresponds to equation (12), K D = -R 14 /R 13 ... (16) T D = C 1 R 11 ... (17) α = R 1 /R 11 + R 1 ...(18) R 1 = R 12 R 13 /R 12 +R 13 ...(19) Figure 11b corresponds to equation (13), K I = -R 2 R 24 /R 21 R 23 ... (20) T I = C 2 R 22 ... (21) β = R 2 + R 22 /R 22 ... (22) R 2 = R 21 R 23 /R 21 + R 23 ... (23) Figure 11c corresponds to equation (14), K V = −R 34 /R 33 ... (24) T V = C 3 R 32 R 33 /R 32 + R 33 ... (25) Figure 11d corresponds to equation (15) ), and K P = −R 44 /R 43 .

ただし、これらの回路は入力と出力で極性が逆
になるので、必要に応じインバーダをそう入し、
ネガテイブフイードバツクがかかるようにする必
要がある。ここでは説明を省略する。また、ロー
パスフイルタ80の伝達特性GLPは、 GLP=w2/S2+2ξwS+w2 ……(26) で表わせられるが、この特性を実現するための電
気回路の具体的構成例を第12図に示す。式
(26)と第12図の回路の定数との間には次の関
係が成り立つ。
However, since the polarity of these circuits is reversed at the input and output, insert an inverter as necessary.
It is necessary to ensure that negative feedback is applied. The explanation will be omitted here. Furthermore, the transfer characteristic G LP of the low-pass filter 80 can be expressed as G LP =w 2 /S 2 +2ξwS+w 2 (26), and a specific configuration example of an electric circuit to realize this characteristic is shown in Fig. 12. Shown below. The following relationship holds between equation (26) and the constants of the circuit shown in FIG.

W=1/√51 52 51 52 ξ=C52(R51+R52)/2√51 52 51 52 〔発明の効果〕 本発明によれば、大きな偏位の位置決めを行う
第1のアクチユエータの機械的共振の影響が低減
できるので、この機械的共振周波数以上の帯域を
有する特性で、光スポツトを高速かつ高精度にデ
イスク上の案内溝に位置決めすることができる。
W=1/√ 51 52 51 52 ξ=C 52 (R 51 +R 52 )/2√ 51 52 51 52 [Effects of the Invention] According to the present invention, the first actuator machine that performs positioning with a large deviation Since the influence of mechanical resonance can be reduced, the optical spot can be positioned in the guide groove on the disk at high speed and with high precision due to the characteristic having a band equal to or higher than the mechanical resonance frequency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は光デイスク装置の概略構成図、第2図
はデイスク面の拡大図、第3図a,bアクチユエ
ータ構成を示す図、第4図は従来の制御系を示す
ブロツク図、第5図はその周波数応答特性を示す
図、第6図は本発明の一実施例の概略構成を示す
図、第7図は偏向ミラの偏位検出装置の構成例を
示す図、第8図はアクチユエータの力学モデル
図、第9図は制御系の概略構成図、第10図は第
6図の装置の制御系を示すブロツク線図、第11
図a〜dは補償回路の具体的回路構成例を示す
図、第12図はローパスフイルターの回路構成例
を示す図である。 符号の説明、2……光学ヘツド、3……デイス
ク、30……第1のアクチユエータ、43……偏
向ミラ、60,70……補償回路、80……ロー
パスフイルタ、91,92……駆動回路。
Figure 1 is a schematic configuration diagram of an optical disk device, Figure 2 is an enlarged view of the disk surface, Figure 3 is a diagram showing the actuator configuration a and b, Figure 4 is a block diagram showing a conventional control system, and Figure 5 is a diagram showing the configuration of actuators. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a diagram showing an example configuration of a deflection mirror deflection detection device, and FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of an actuator. Dynamic model diagram, Figure 9 is a schematic configuration diagram of the control system, Figure 10 is a block diagram showing the control system of the device in Figure 6, and Figure 11 is a schematic diagram of the control system.
Figures a to d are diagrams showing specific examples of the circuit configuration of the compensation circuit, and FIG. 12 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the low-pass filter. Explanation of symbols, 2... Optical head, 3... Disk, 30... First actuator, 43... Deflection mirror, 60, 70... Compensation circuit, 80... Low pass filter, 91, 92... Drive circuit .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1のアクチユエータと、該第1のアクチユ
エータに登載された第2のアクチユエータと、上
記第1及び第2のアクチユエータの合成された変
位と目標変位との相対変位に比例した第1の信号
を発生する第1の信号検出手段と、上記第1のア
クチユエータに対する上記第2のアクチユエータ
の相対変位に比例した第2の信号を発生する第2
の信号検出手段と、上記第1及び第2の信号を入
力とする第1及び第2の位相補償手段と、ローパ
スフイルタとを有し、上記第1の位相補償手段の
出力を上記ローパスフイルタを介して上記第1の
アクチユエータの駆動回路に印加すると共に、上
記第2の位相補償手段の出力を上記第2のアクチ
ユエータに印加することを特徴とする位置決め装
置。 2 上記第1の位相補償手段は、上記第1の信号
を入力とする位相遅れ及び位相進み回路と、上記
第2の信号を入力とする位相進み回路と、上記両
回路の出力の差を入力とする位相進み回路と有
し、上記第2の位相補償手段は、上記第2の信号
を入力する位相進み回路と、該位相進み回路の出
力と上記第1の信号の差を入力とする位相進み回
路とを有することを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の位置決め装置。
[Claims] 1. A first actuator, a second actuator mounted on the first actuator, and a displacement proportional to the relative displacement between the combined displacement of the first and second actuators and the target displacement. and a second signal detecting means for generating a second signal proportional to the relative displacement of the second actuator with respect to the first actuator.
a signal detection means, first and second phase compensation means receiving the first and second signals as input, and a low-pass filter, and the output of the first phase compensation means is passed through the low-pass filter. A positioning device characterized in that the output of the second phase compensation means is applied to the drive circuit of the first actuator via the drive circuit of the first actuator, and the output of the second phase compensation means is applied to the second actuator. 2 The first phase compensation means inputs a phase delay and phase lead circuit which receives the first signal as an input, a phase lead circuit which receives the second signal as an input, and the difference between the outputs of both circuits. The second phase compensation means has a phase lead circuit which receives the second signal as input, and a phase lead circuit which receives the difference between the output of the phase lead circuit and the first signal as input. The positioning device according to claim 1, further comprising a lead circuit.
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