JPH0887751A - 光学ヘッド装置アクセス機構 - Google Patents

光学ヘッド装置アクセス機構

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Publication number
JPH0887751A
JPH0887751A JP6222308A JP22230894A JPH0887751A JP H0887751 A JPH0887751 A JP H0887751A JP 6222308 A JP6222308 A JP 6222308A JP 22230894 A JP22230894 A JP 22230894A JP H0887751 A JPH0887751 A JP H0887751A
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JP
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slide base
current
coil
recording surface
driving
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JP6222308A
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English (en)
Inventor
Naomasa Takahashi
直正 高橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording 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
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/085—Disposition 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
    • G11B7/0857—Arrangements for mechanically moving the whole head
    • G11B7/08582—Sled-type positioners
    • G11B7/08588—Sled-type positioners with position sensing by means of an auxiliary system using an external scale
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording 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
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/085—Disposition 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
    • G11B7/08505—Methods for track change, selection or preliminary positioning by moving the head
    • G11B7/08529—Methods and circuits to control the velocity of the head as it traverses the tracks

Landscapes

  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、部品点数および組立てコストを低
減可能な光学ヘッド装置アクセス機構を提供することを
目的とする。 【構成】この発明の光学ヘッド装置アクセス機構によれ
ば、対物レンズ１０ (スライドベース１４) を移動させ
るための推進力を提供する駆動コイル１６ａおよび１６
ｂとスライドベースの位置を検出するための位置センサ
２２ａおよび２２ｂは、スライドベースに供給される全
ての駆動力とその駆動力に対応する摩擦力を確実に検出
可能な位置に配置される。駆動コイルに供給された駆動
電流の大きさに対応するスライドベースの現在位置およ
び移動速度は、位置／速度制御回路１２０により、摩擦
力により失われる駆動力に対応する駆動力を生じさせる
ための補償駆動電流に変換される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、情報記憶再生装置、
たとえば、コンピュータなどの外部記憶装置として利用
される光ディスク装置に係り、特に、情報記録媒体に向
かって光ビームを照射するとともに、情報記録媒体で反
射された光ビームを取出すための光学ヘッド装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光ディスク装置は、光ディスク
への情報の書き込みおよび光ディスクからの情報の再生
のために、光ディスクに対して光 (レーザビーム) を集
光させるとともに光ディスクから反射された光を取り出
す光学ヘッド、光学ヘッドを光ディスクの記録面に沿っ
て大まかに移動させるリニア移動機構、光学ヘッドおよ
びリニア移動機構を制御する位置制御部、光ディスクを
所定の位置に案内するローディング機構、光ディスクを
所定の速度で回転させるディスク駆動部、及び、光ディ
スクに記録されている情報を再生するとともに光ディス
クに情報を記憶させるための信号制御部などを含んでい
る。
【０００３】光学ヘッドは、光ディスクへの情報の書き
込みおよび光ディスクからの情報の再生のために利用さ
れるレーザビームを発生するレーザ素子、レーザ素子か
らの光を光ディスクに案内するとともに光ディスクで反
射された光をレーザ素子から光ディスクに向かう光から
分離する光伝達部材、レーザ素子からの光を光ディスク
の表面に所定のビームスポットサイズで集光させるとと
もに光ディスクで反射された光を取り出して所定のビー
ムスポットサイズに復元する対物レンズ、対物レンズに
より取り出された光ディスクからの光を検知して電気信
号に変換する光検出器、対物レンズを任意の方向に移動
可能に保持するレンズホルダ、光検出器からの出力に応
じて対物レンズすなわちレンズホルダを光ディスクの記
録面と直交する方向すなわちフォーカス方向に移動させ
ることで対物レンズを通過されたレーザ素子からの光を
光ディスクの所定の位置に正確に集光させるためのフォ
ーカシング機構、及び、光検出器からの出力に応じてレ
ンズホルダすなわち対物レンズを光ディスクの記録面と
平行かつトラックと直交する方向に移動させることで対
物レンズを通過されたレーザ素子からの光の中心と光デ
ィスクの記録面に形成されているトラックの中心とを一
致させるためのトラッキング機構などを有している。
【０００４】リニア移動機構は、光学ヘッドを光ディス
クの面に沿って移動可能に支持する移動ベース、移動ベ
ースを案内するガイドレール、移動ベースとガイドレー
ルとの間に介在され移動ベースとガイドレールとの間の
軸方向付加を低減する支持部材、光学ヘッドをガイドレ
ールに沿って移動させるための推進力 (磁力) を発生す
る移動コイル、及び、移動コイルにより発生される磁力
を推進力に変換するための磁束を提供する磁気回路など
を含んでいる。なお、今日、光ディスク装置をより低コ
ストにするために、支持部材としては安価なソリッドベ
アリング、たとえば、含油ブッシュなどが利用されてい
る。
【０００５】この種の光ディスク装置では、ローディン
グ機構により光ディスクが所定の位置に案内され、ディ
スク駆動部により光ディスクが所定の速度で回転され
る。続いて、信号制御部からの制御によりレーザ素子か
ら所定の光強度を有するレーザビームが発生され、この
レーザビームに基づいて対物レンズと光ディスクの記録
面との間隔が一定値に制御 (フォーカスロック) され
る。この状態で、位置制御部からのトラックキング制御
によりリニア移動機構の移動コイルに所定の電流が供給
されることで対物レンズすなわちレンズホルダが移動さ
れ、対物レンズを通過された光の中心とトラックの中心
とが一致 (トラッキング) されて、対物レンズを通過さ
れた光の中心と光ディスクの最内周のトラックとが一致
される。
【０００６】こののち、位置制御部からリニア移動機構
の移動コイルに所定の電流が供給されることで、光学ヘ
ッドすなわち対物レンズが信号制御部から指示された目
標トラックの近傍に移動 (粗動) され、続いて、レンズ
ホルダのトラッキング機構によるトラックジャンプによ
り目標のトラックの中心と対物レンズを通過された光の
中心とが一致される (微動) 。この密アクセスすなわち
トラックジャンプにより移動されたトラックからの反射
光に基づいて信号制御部により光ディスクのヘッダ情報
がチェックされ、信号制御部から指示された目標トラッ
クとジャンプにより移動されたトラックとが一致したと
き、目標トラックに対して情報が書き込まれ、あるい
は、目標トラックから情報が読み出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、今日
利用されている光ディスク装置では、光学ヘッドはリニ
ア移動機構により、また、対物レンズはトラッキング機
構により、すなわち、対物レンズはリニア移動機構とト
ラッキング機構との２つの移動機構により目標トラック
に移動される。このことは、光学ヘッドアクセス機構を
提供するために必要とされる部品コストならびに光ディ
スク装置を組み立てるための組み立て (製造) コストを
増大させる問題がある。
【０００８】ところで、対物レンズのトラッキング機構
を省略して、リニア移動機構のみでトラッキングを制御
するが試みられている。しかしながら、多くの場合、リ
ニア移動機構におけるガイドレールと支持部材との摩擦
(軸方向付加) が大きいことから、目標トラックの近傍
に移動された対物レンズ (光学ヘッド) を、新たに数ト
ラック分だけ移動させることは、実質的に困難である。
【０００９】摩擦 (軸方向付加) を低減する方法とし
て、支持部材として、支持部材とガイドレールとの間の
軸方向付加の大きさが十分に低減されている高精度ベア
リングを利用する例も提案されているが、高精度ベアリ
ングは非常に高価であって、高精度ベアリングが利用さ
れる場合には、光ディスク装置のコストがさらに増大さ
れる問題がある。
【００１０】この発明の目的は、リニア移動機構のみに
よりトラッキング制御も可能とする光ディスク装置の光
学ヘッドアクセス機構を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、記録
媒体の記録面に光を集光する集光手段と、この集光手段
を上記記録面と直交する方向に移動可能に保持する保持
手段と、この保持手段を上記記録面と平行に移動させる
移動手段と、この移動手段が移動された位置を検出する
位置検出手段と、上記移動手段を駆動する駆動手段と、
上記移動手段が上記記録面と平行に移動される際に、上
記移動手段を案内する案内手段と、上記位置検出手段に
より検出された上記移動手段の位置、上記駆動手段から
上記移動手段に供給される駆動力の大きさ、及び、上記
移動手段が移動される速度とに基づいて上記案内手段と
上記移動手段との間に生じる駆動力減衰成分の大きさを
推定し、上記駆動手段から上記移動手段に供給される駆
動力の大きさを補正する駆動力補正手段とを有する光学
ヘッド装置アクセス機構が提供される。
【００１２】また、この発明は、光ディスクの記録面に
光を集光する対物レンズと、この対物レンズを上記記録
面と直交する方向に移動可能に保持するレンズアクチェ
ータと、このレンズアクチェータを上記記録面と平行に
移動可能に保持するスライドベースと、このスライドベ
ースの所定の位置に配置され、上記スライドベースを移
動させるための推進力を提供する駆動コイルと、上記ス
ライドベースが上記記録面と平行に移動される際に、上
記スライドベースを案内するガイドレールと、上記スラ
イドベースと上記ガイドレールとの間であって、上記ス
ライドベースの所定の位置に配置され、上記スライドベ
ースと上記ガイドレールとの間の摩擦を低減するための
摺動部材と、上記スライドベースが移動可能な領域に関
連する所定の範囲に配置されたリニアスケールと、上記
駆動コイルに駆動電流を供給するコイル電流供給回路
と、上記スライドベースの所定の位置に配置され、上記
リニアスケールに関連して上記スライドベースの現在位
置を検出する位置センサと、この位置センサにより検出
された上記スライドベースの現在位置、上記コイル電流
供給回路から上記駆動コイルに供給される駆動電流の大
きさ、及び、上記スライドベースが移動される速度とに
基づいて上記ガイドレールと上記摺動部材との間に生じ
る摩擦力の大きさを推定する摩擦力推定回路と、この摩
擦力推定回路により推定された摩擦力の大きさを打ち消
すように、上記コイル電流供給回路から上記駆動コイル
に供給される駆動電流の大きさを補正する駆動電流補正
回路とを有する光学ヘッド装置アクセス機構を提供する
ものである。さらに、この発明は、光ディスクの記録面
に光を集光する対物レンズと、この対物レンズを上記記
録面と直交する方向に移動可能に保持するレンズアクチ
ェータと、このレンズアクチェータを上記記録面と平行
に移動可能に保持するスライドベースと、このスライド
ベースの所定の位置に配置され、上記スライドベースを
移動させるための推進力を提供する駆動コイルと、上記
スライドベースが上記記録面と平行に移動される際に、
上記スライドベースを案内するガイドレールと、上記ス
ライドベースと上記ガイドレールとの間であって、上記
スライドベースの所定の位置に配置され、上記スライド
ベースと上記ガイドレールとの間の摩擦を低減するため
の摺動部材と、上記スライドベースが移動可能な領域に
関連する所定の範囲に配置されたリニアスケールと、上
記駆動コイルに駆動電流を供給するコイル電流供給回路
と、ｘｖを振動成分、ｙｓを振動を検出する位置と振動
が生じる点との間の距離、Ｗｉを固有振動モード、ωｉ
を固有振動数、Ｐｉをスライドベースに働く力、Ｇをゲ
イン、及び、θを位相、とし、ｆ＝ω／２πの振動を与
えたときに、
【数４】 が満足されるとともに「ｘ ＝ ａ ＋ ｂｊ」と置く
ことで上記式の「ａ」および「ｂ」により、
【数５】 により求められた位相θが所定の範囲になるよう、か
つ、Ｆ1 およびＦ2 をスライドベースに提供される力、
ｆ1 およびｆ2 を摩擦力、ｆc1およびｆc2を制御力、及
び、Ｌ1 およびＬ2 を駆動コイルの推力発生点と可動部
重心との距離、とするとき、
【数６】 が満足されるスライドベースの所定の位置に配置され、
上記リニアスケールに関連して上記スライドベースの現
在位置を検出する位置センサと、ｗを摩擦力推定回路の
出力、ｐを倍率、ｚを摩擦力推定回路の状態変数、ｄを
摩擦力推定回路を安定化させるための条件、Γを外乱の
比例係数、Ｅ1 を駆動電流の倍率、Ｅ2 を摩擦力推定回
路の構成条件 (駆動電流の倍率) 、Ｖ1 を倍率、Ｃ1 を
倍率、Ｖ2を倍率、Ｃ2 を倍率、ｘ1 を現在位置、及
び、ｘ2 を速度、とするとき、 ｗ ＝ ｐｚ ＋ Ｖ1 ・Ｃ1 ｘ1 ＋ Ｖ2 ・Ｃ2 ・
ｘ2 Ｖ1 ＝ Ｅ1 ・ｐ／ｄ Ｅ2 ＝ (ｄ・ (Γ−ｄ) ／ｐ − Ｅ1 ・Ｃ1 ／ｄ)
／Ｃ2 により、上記位置センサにより検出された上記スライド
ベースの現在位置、上記コイル電流供給回路から上記駆
動コイルに供給される駆動電流の大きさ、及び、上記ス
ライドベースが移動される速度とに基づいて上記ガイド
レールと上記摺動部材との間に生じる摩擦力の大きさを
推定する摩擦力推定回路と、この摩擦力推定回路により
推定された摩擦力の大きさを打ち消すように、上記コイ
ル電流供給回路から上記駆動コイルに供給される駆動電
流の大きさを補正する駆動電流補正回路とを有する光学
ヘッド装置アクセス機構を提供するものである。
【００１３】
【作用】この発明によれば、光学ヘッド装置アクセス機
構は、位置検出手段により検出された移動手段の位置、
駆動手段から移動手段に供給される駆動力の大きさ、及
び、移動手段が移動される速度とに基づいて案内手段と
移動手段との間に生じる駆動力減衰成分の大きさを推定
し、駆動手段から移動手段に供給される駆動力の大きさ
を補正する駆動力補正手段により、移動手段に供給され
る駆動力の大きさが正確に補正される。従って、移動手
段は、所定の位置に正確に移動される。
【００１４】また、この発明の光学ヘッド装置アクセス
機構によれば、対物レンズすなわちレンズアクチェータ
を保持するスライドベースを移動させるための推進力を
提供する駆動コイルとスライドベースの位置を検出する
ための位置センサは、可動部の二次共振の影響を低減で
きる位置であって、スライドベースに供給される全ての
駆動力とその駆動力に対応する摩擦力を確実に検出可能
な位置に配置され、駆動コイルに供給された駆動電流の
大きさに対応するスライドベースの現在の位置(変位)
および移動速度を提供することから、目標トラックに向
かってスライドベースが移動される際の駆動制御におい
て、トラッキングエラーおよびオフセットを生じさせる
原因である摩擦力の影響が正確に検出される。ここで、
摩擦力により失われる駆動力に対応する駆動力を生じさ
せるための補償駆動電流を、駆動コイルに予め供給する
ことで、光ディスクの偏心により変位される目標トラッ
クを良好に追尾可能となる。従って、リニア移動機構の
みによりトラッキング制御も可能とする光ディスク装置
の光学ヘッドアクセス機構が提供される。
【００１５】さらに、この発明の光学ヘッド装置アクセ
ス機構は、スライドベースの所定の位置に配置された駆
動コイルと、スライドベースを光ディスクの記録面と平
行に移動可能に案内するガイドレールと、スライドベー
スとガイドレールとの間の摩擦を低減するための摺動部
材と、スライドベースが移動可能な領域に関連する所定
の範囲に配置されたリニアスケールと、駆動コイルに駆
動電流を供給するコイル電流供給回路と、リニアスケー
ルに関連してスライドベースの現在位置を検出する位置
センサとを有し、摩擦力推定回路により、位置センサに
より検出されたスライドベースの現在位置、コイル電流
供給回路から駆動コイルに供給される駆動電流の大き
さ、及び、スライドベースが移動される速度とに基づい
て、ガイドレールと摺動部材との間に生じる摩擦力の大
きさを推定し、推定された摩擦力の大きさを打ち消すよ
う、駆動電流補正回路によりコイル電流供給回路から駆
動コイルに供給される駆動電流の大きさを補正できるこ
とから、スライドベースのアクセスおよびトラッキング
のための微少移動が駆動コイルのみで達成できる。これ
により、光学ヘッド装置アクセス機構の部品点数が低減
され、同時に、組み立てコストおよび光ディスク装置の
装置コストが低減される。
【００１６】
【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例につい
て説明する。
【００１７】図１ないし図３によれば、光学ヘッド装置
２は、光ディスク (記録媒体) Ｄの記録面に対して、後
述する半導体レーザ素子３０からのレーザビームを照射
するとともに、光ディスクＤの記録面で反射されたレー
ザビームを読み取る対物レンズ１０、対物レンズ１０
を、光ディスクＤの記録面と直交する方向すなわちフォ
ーカシング方向に移動可能に保持するレンズアクチェー
タ１２、及び、レンズアクチェータ (保持手段) １２
を、光ディスクの径方向に、光ディスクの記録面に沿っ
て移動可能に保持するスライドベース (保持手段および
移動手段) １４を含んでいる。
【００１８】レンズアクチェータ１２は、たとえば、ス
ライドベース１４の所定の位置に配置され、光ディスク
Ｄの記録面に向かってレーザビームを提供する半導体レ
ーザ３０からのレーザビーム (光) を対物レンズ１０に
案内するミラー１２ａ、対物レンズ１０を、を光ディス
クＤの記録面と直交する方法に移動させるためのフォー
カスコイル１２ｂを有している。
【００１９】スライドベース１４の光ディスクの径方向
に平行な側面には、後述するガイドシャフト (案内部
材) との接続に利用される脚部１４ａおよび１４ｂが、
スライドベース１４と一体的に形成されている。脚部１
４ａおよび１４ｂには、後述する磁力発生装置すなわち
固定マグネットから提供される磁界に対応してスライド
ベース１４を所望の方向に移動させるための駆動力を発
生する一対の駆動コイル(駆動手段) １６ａおよび１６
ｂが配置されている。すなわち、駆動コイル１６ａおよ
び１６ｂは、後述する磁力発生装置および後述するガイ
ドシャフトを伴って、スライドベース１４を直線状に移
動させるためのリニアモータ (駆動手段)１６を構成す
る。
【００２０】脚部１４ａおよび１４ｂの所定の位置に
は、後述するガイドシャフトに対して所定の公差に規定
された内径を有し、ガイドシャフトとの間の摩擦を低減
するための支持部材、たとえば、ソリッドベアリング
(商品名、ルーロンブッシング、ＮＳＫより市販されて
いる) または含油焼結ブッシュ (スライダ) あるいは直
線移動 (直動) 型ベアリング１８ａおよび１９ａ、及
び、１８ｂおよび１９ｂが、それぞれ、対をなして配置
されている。なお、ソリッドベアリング１８ａおよび１
９ａ、及び、１８ｂおよび１９ｂは、スライドベース１
４の脚部１４ａおよび１４ｂのそれぞれに、圧入加工あ
るいは同時成形によって配置される。
【００２１】ソリッドベアリング１８ａおよび１９ａ、
及び、１８ｂおよび１９ｂの内側には、それぞれのベア
リングの内径に対して所定の公差に規定された外径を有
し、駆動コイル１６ａおよび１６ｂに供給される電流に
より発生される推進力により所定の方向に移動されるス
ライドベース１４を保持するガイドシャフト (案内手
段) ２０ａおよび２０ｂが配置されている。
【００２２】スライドベース１４は、脚部１４ａおよび
１４ｂのそれぞれに配置されたベアリング１８ａおよび
１９ａ、及び、１８ｂおよび１９ｂの介在により、ガイ
ドシャフト２０ａおよび２０ｂを介して、光ディスクの
径方向と平行に移動可能に保持されている。なお、ガイ
ドシャフト２０ａおよび２０ｂは、相互に平行に、か
つ、それぞれのシャフトの軸線を含む面と光ディスクの
記録面とが平行になるよう配置されている。
【００２３】脚部１４ａおよび１４ｂの所定の位置、た
とえば、レンズアクチェータ１２が保持されている側と
対向される側であって、後述するモーメントが発生する
位置の近傍には、ガイドシャフト２０ａおよび２０ｂを
移動するスライドベース１４の位置すなわち対物レンズ
１０の位置を検知するための位置センサ (位置検出手
段) ２２ａおよび２２ｂが配置されている (図２参照)
。従って、それぞれの位置センサ２２ａおよび２２ｂ
は、スライドベース１４が移動されることで、スライド
ベース１４とともに光ディスクの径方向に移動される。
【００２４】位置センサ２２ａおよび２２ｂが移動され
る経路すなわちガイドシャフト２０ａおよび２０ｂのそ
れぞれと平行、かつ、光ディスクの記録面と平行な位置
であって、位置センサ２２ａおよび２２ｂの近傍には、
各位置センサ２２ａおよび２２ｂの位置を示すリニアス
ケール (位置検出手段) ２４ａおよび２４ｂが配置され
ている。すなわち、位置センサ２２ａおよびリニアスケ
ール２４ａ、及び、位置センサ２２ｂおよびリニアスケ
ール２４ｂは、それぞれ、脚部１４ａおよび１４ｂの現
在位置を検出する位置検出器 (位置検出手段) ２５ａお
よび２５ｂを形成している。
【００２５】ガイドシャフト２０ａおよび２０ｂの軸線
を含む面であって、それぞれのシャフト２０ａおよび２
０ｂの外側すなわち駆動コイル１６ａおよび１６ｂの外
側には、それぞれのコイル１６ａおよび１６ｂに電流が
供給されることにより生じる磁力を推進力に変えるため
に機能する磁力発生装置すなわち第１および第２の固定
マグネット２６ａおよび２６ｂが配置されている。
【００２６】それぞれのマグネット２６ａおよび２６ｂ
のさらに外側であって、ガイドシャフト２０ａおよび２
０ｂの軸線を含む面の少なくとも一部を共有する位置に
は、各マグネットを保持するとともに、各マグネットに
より提供される磁力を効率よく各駆動コイルに供給する
ために利用される磁気回路を形成するための第１および
第２のヨーク２８ａおよび２８ｂが配置されている。
【００２７】なお、それぞれの２８ａおよび２８ｂは、
補助ヨーク２８ｃおよび２８ｄを介して連結され、実質
的に、閉回路を構成する。また、補助ヨーク２８ｃおよ
び２８ｄは、ガイドシャフト２０ａおよび２０ｂを支持
する支持枠として利用されている。
【００２８】レンズアクチェータ１２と半導体レーザ３
０ (たとえば、スライドベース１４に配置されている)
との間には、レーザ３０から出射されたレーザビーム
(光)の断面形状を所定の大きさに成形するコリメートレ
ンズ３２、レンズ３２を通過された光を光ディスクに案
内するとともに、光ディスクで反射された光を光ディス
クに向かう光から分離するビームスプリッタ３４、ビー
ムスプリッタ３４により分離された光に所定の光学特性
を与えるレンズユニット３６、及び、光ディスクの記録
面からの反射光を、反射光の光強度に対応する電気信号
に変換する光検出器３８が配置されている。
【００２９】図３を参照すれば、図１および図２に示さ
れている光学ヘッド装置２は、情報記録再生装置すなわ
ち光ディスク装置１００の主制御装置すなわちＣＰＵ１
０２により制御される。
【００３０】ＣＰＵ１０２には、光ディスク装置１００
および光学ヘッド装置２の対物レンズ１０を所定の位置
に位置させるための制御プログラムなどが記憶されてい
るメモリ１０４が、バスライン１０６を介して接続され
ている。
【００３１】ＣＰＵ１０２には、また、半導体レーザ３
０を付勢するとともに、記録すべきデータに応じて、半
導体レーザ３０から出射される光 (レーザビーム) の光
強度を変化させるレーザ制御回路１１０およびリニアモ
ータ１６を所定の位置に移動させるリニアモータ制御回
路１１２が、バスライン１０６を介して接続されてい
る。
【００３２】ＣＰＵ１０２には、さらに、光検出器３８
により検出された光ディスクの記録面からの反射光に基
づいて、光ディスクに記録されている情報を再生するた
めの信号処理をするビデオ信号処理回路１１４、フォー
カスコイル１２ｂに対して所定の電流を供給すること
で、光検出器３８により検出された光ディスクの記録面
からの反射光に基づいて対物レンズ１０と光ディスクの
記録面との間隔を対物レンズ１０の焦点距離に一致させ
るために対物レンズ１０を移動させるフォーカス制御回
路１１６、および、光検出器３８により検出された光デ
ィスクの記録面からの反射光に基づいて対物レンズ１０
を通過された光の中心と光ディスクのトラックのトラッ
クセンタを一致させるトラッキング制御回路１１８が、
バスライン１０６を介して接続されている。なお、フォ
ーカス制御回路１１６とバスライン１０６、及び、トラ
ッキング制御回路１１８とバスライン１０６とは、相互
に、Ａ／Ｄコンバータ１１９ａおよびＤ／Ａコンバータ
１１９ｂを介して接続されることは、いうまでもない。
【００３３】またさらに、ＣＰＵ１０２には、位置検出
器２５ａおよび２５ｂからの出力に基づいて、スライド
ベース１４すなわち対物レンズ１０と光ディスクの記録
面に形成されているトラック (プリグルーブ) の位置お
よびスライドベース１４ (すなわち対物レンズ１０) が
移動されている速度すなわちリニアモータ１６の移動速
度を制御する位置／速度制御回路 (駆動力補正手段) １
２０が、バスライン１０６を介して接続されている。
【００３４】図４には、レンズユニット３６を通過され
た光ディスクの記録面からの反射光と光検出器３８との
位置関係および光検出器３８からの出力信号の例が示さ
れている。
【００３５】レンズユニット３６は、ビームスプリッタ
３４により半導体レーザ３０から光ディスクに向かう光
から分離された光ディスクからの反射光に所定の集束性
を与える集束レンズ３６ａと、たとえば、非点収差法の
ために、集束レンズ３６ａを通過された光に非点収差を
与えるためのシリンドリカルレンズ３６ｂとを有してい
る。
【００３６】従って、シリンドリカルレンズ３６ｂを通
過された光は、光が進行する方向すなわち系の光軸に対
して直交する面において、相互に直交する第１および第
２の方向のいづれか一方に対して、先に集束され、続い
て、第１および第２の方向に対して等しく集束されて、
さらに、残りの方向に対して集束される (図４ (ａ)参
照) 。
【００３７】光検出器３８は、たとえば、第１ないし第
４の検出領域３８ａ〜３８ｄを有するだ４分割光検出器
であって、図４ (ｂ) に示されるように、第１および第
３の検出領域３８ａおよび３８ｃの出力と第２および第
４の検出領域３８ｂおよび３８ｄの出力が相互に加算さ
れたのち、それぞれの加算出力の「差」が検出されるこ
とで、レンズユニット３６を通過された光の断面形状に
応じて、図４ (ｃ) に示されるような、「０」、あるい
は、「正」および「負」の極性を有する信号を出力す
る。なお、たとえば、第１および第３の検出領域３８ａ
および３８ｃの出力の差あるいは第２および第４の検出
領域３８ｂおよび３８ｄの出力の差 (光検出器３８と光
ディスクの記録面のプリグルーブすなわちトラックの方
向により、いづれか一方が利用される) を算出すること
で、トラックの影に対応する光強度の低下を検出できる
ことから、トラックセンタとレンズユニット３６を通過
された光の中心とのずれが求められる。
【００３８】従って、光検出器３８からの出力が「０」
の位置で、対物レンズ１０と光ディスクの記録面とのフ
ォーカスが整合される。なお、光検出器３８からの出力
が、「正」および「負」のいづれかである場合、フォー
カス制御回路１１６により、フォーカスコイル１２ｂに
所定の駆動電流が供給され、光検出器３８からの出力が
「０」になるよう、対物レンズ１０が移動される。
【００３９】また、トラッキング制御回路１１８により
算出された補正量が、リニアモータ制御回路１１２から
リニアモータ１６に供給されるモータ制御信号に重畳さ
れることはいうまでもない。
【００４０】図５によれば、駆動コイル１６ａおよび１
６ｂは、それぞれ、相互に逆向きに巻かれたコイルであ
って、マグネット２６ａおよび２６ｂから提供される磁
界に対応して、スライドベース１４を同一方向に移動さ
せることのできる推進力を発生する。
【００４１】詳細には、駆動コイル１６ｂを基準とし
て、コイル１６ｂに、たとえば、矢印ａ方向に流れる電
流ｉを供給すると、マグネット２６ｂからの磁力線の方
向が矢印Ｂｇすなわちマグネット２６ｂから駆動コイル
１６ｂを貫く方向であるから、フレミングの法則に従っ
て、矢印ｃの方向に推進力Ｆが発生される。一方、駆動
コイル１６ａは、既に説明したように、コイル１６ｂと
逆向きに巻かれていることから、電流ｉは、コイル１６
ｂと逆方向に流れる。コイル１６ａには、マグネット２
６ａから駆動コイル１６ａを貫く方向に磁力線が提供さ
れているから、推進力Ｆは、矢印ｃの方向に向けられ
る。従って、スライドベース１４は、図１における矢印
ｅの方向に移動される。
【００４２】これに対して、駆動コイル１６ｂに供給さ
れる電流が矢印ｂの方向である場合には、推進力Ｆは、
矢印ｄの方向に規定され、従って、スライドベース１４
は、図１における矢印ｆの方向に移動されることは、い
うまでもない。
【００４３】次に、図１ないし図５に示した光学ヘッド
装置２の動作の特徴を説明する。
【００４４】半導体レ−ザ３０からのレ−ザビ−ムは、
コリメートレンズ３２、ビームスプリッタ３４およびミ
ラー１２ａを介して対物レンズ１０に導かれ、光ディス
クＤの記録面に集束される。
【００４５】光ディスクＤの記録面で反射された反射レ
−ザビ−ムは、対物レンズ１０に戻されたのち、ミラー
１２ａによりビームスプリッタ３４に案内され、ビーム
スプリッタ３４を介して半導体レーザから光ディスクへ
向かう光から分離されたのちレンズユニット３６の集束
レンズ３６ａおよびシリンドリカルレンズ３６ｂを順に
通過されて、光検出器３８に結像される。
【００４６】光検出器３８の各検出領域３８ａ〜３８ｄ
からの出力は、フォーカス制御回路１１６、トラッキン
グ制御回路１１８およびビデオ信号制御回路１１４に、
供給される。
【００４７】従って、第１に、フォーカス制御回路１１
６からのフォーカスコイル１２ｂへのフォーカス制御信
号により対物レンズ１０が光ディスクの記録面にフォー
カスロックされ、続いて、トラッキング制御回路１１８
からのトラッキング信号が重畳されたリニアモータ制御
回路１１２からのリニアモータ制御信号によるリニアモ
ータの移動により、トラッキングが整合される。
【００４８】こののち、光検出器３８の各検出領域３８
ａ〜３８ｄのそれぞれの出力の和信号がビデオ信号制御
回路１１４に供給されてビデオ信号として再生される。
【００４９】図６ないし図１１によれば、図５で示した
駆動コイル１６ａおよび１６ｂからの推進力Ｆに基づく
スライドベース１４の移動に伴うスライドベース１４の
現在位置は、位置センサ２２ａおよびリニアスケール２
４ａ、及び、位置センサ２２ｂおよびリニアスケール２
４ｂにより、それぞれの脚部ごとに、計測される。
【００５０】詳細には、図６ (ａ) から明らかなよう
に、位置センサ２２ａ (または、２２ｂ、ここでは、２
２ａが代表して示されている) は、検出面が４つに分割
された４分割フォトダイオード２２-1、フォトダイオー
ド２２-1の検出面に配置された遮光マスク２２-2および
検出面に向かって光を照射する光源すなわち発光ダイオ
ード２２-3を有するフォトインタラプタである。リニア
スケール２４ａ (ここでは、２４ａが代表して示されて
いる) は、遮光マスク２２-2と発光ダイオード２２-3と
の間に位置され、ガイドシャフト２０ａまたは図示しな
い構造体もしくは補助ヨーク２８ｃおよび２８ｄのいづ
れかに固定されている。
【００５１】図６ (ｂ) から明らかなように、遮光マス
ク２２-2は、４分割フォトダイオード２２-1の４つの検
出面ｇ，ｈ，ｊおよびｋに対応して規定されている４つ
のスリットｐ，ｑ，ｒおよびｓを有している。各スリッ
トｐおよびｑ、及び、ｒおよびｓは、それぞれ、０．５
ｍｍの幅を有し、さらに、１ｍｍの間隔で、対をなして
配置されている。それぞれのスリットの対は、相互に、
０．２５ｍｍの距離をおいて配置されている。また、リ
ニアスケール２４は、幅０．５ｍｍの開口部が１ｍｍピ
ッチで配列された遮光スクリーンであって、発光ダイオ
ード２２-3からの光を、遮光マスク２２-2に投影する。
【００５２】図７ないし図９を参照すれば、遮光マスク
２２-2を通過されて４分割フォトダイオード２２-1の各
検出面に到達された発光ダイオード２２-3からの光は、
それぞれの検出面ｇ，ｈ，ｊおよびｋを介して光電変換
されたのち、位置／速度検出部１２０により、スライド
ベース１４すなわち対物レンズ１０の現在位置を示す位
置信号およびスライドベース１４すなわち対物レンズ１
０の移動速度を示す速度信号に変換される。
【００５３】詳細には、図７ (ａ) に示されるように、
４分割フォトダイオード２２-1の４つの検出面ｇ，ｈ，
ｊおよびｋからの出力信号は、遮光マスク２２-2とリニ
アスケール２４とが、図６ (ｂ) に示されている状態に
一致されたときに、検出面ｈからの出力が「１」とな
る。従って、検出面ｇからの出力は「０」となる。すな
わち、検出面ｈからの出力と検出面ｇからの出力との位
相差は、１８０°と表示できる。同様に、検出面ｊおよ
びｋからの出力はそれぞれ「０．５」であって、位相差
は、検出面ｈからの出力を基準として、それぞれ、９０
°および−９０°と表示できる。
【００５４】ここで、図７ (ａ) に示されている各検出
面ｇ，ｈ，ｊおよびｋからの出力信号に関し、「検出面
ｇの出力−検出面ｈの出力」および「検出面ｊの出力−
検出面ｋの出力」によりそれぞれの検出面からの出力を
合成すると、図７ (ｂ) に示されるように、位相差が９
０°の２つの信号が得られる。ここでは、便宜的に、
「検出面ｇの出力−検出面ｈの出力」により得られる出
力をｓｉｎ波および「検出面ｊの出力−検出面ｋの出
力」により得られる出力をｃｏｓ波と規定する。
【００５５】図８ (ａ) を参照すれば、各位置検出器２
５ａおよび２５ｂより位置／速度検出部１２０に入力さ
れた出力信号により、 (スライドベース１４すなわち対
物レンズ１０の位置を示す) 位置信号 (スケール信号)
ＳＣＫが生成される。
【００５６】位置信号ＳＣＫは、図７ (ｂ) に示したｓ
ｉｎ波およびｃｏｓ波を図示しないマルチプレクサによ
り合成することにより容易に得られ、たとえば、図７
(ｂ)に示したｓｉｎ波およびｃｏｓ波の大きさが、それ
ぞれ、１２ボルト (ピーク−ピーク) である場合には、
位置信号ＳＣＫは、３．８ボルト (ピーク−ピーク)と
なる。この場合、位置信号ＳＣＫは、３８μｍ／ボルト
となる。
【００５７】なお、図８ (ｂ) は、位置信号ＳＣＫと、
リニアモータ１６の速度との関係を示すグラフであっ
て、モータの速度が等速度になるまでの間は位置信号Ｓ
ＣＫの勾配が緩やかで、停止状態では傾きを持たないこ
とがわかる。
【００５８】図９は、図７ (ｂ) に示したｓｉｎ波およ
びｃｏｓ波のいづれか一方を微分して得られるリニアモ
ータ１６ (スライドベース１４すなわち対物レンズ１
０) の速度を示すグラフであって、たとえば、リニアモ
ータ１６の速度が１００ｍｍ／秒である場合には、１秒
あたり１００山の出力が得られる。従って、１山あたり
の時間を求めることで、リニアモータ１６の実際の速度
が容易に求められる。なお、図７ (ｂ) におけるｓｉｎ
波およびｃｏｓ波の大きさが、それぞれ、１２ボルト
(ピーク−ピーク) である場合には、２．４ボルト／ミ
リ秒で、移動速度が１００ｍｍ／秒に対応される。
【００５９】図１０および図１１は、図７ないし図９に
示した位置検出および速度検出に適した処理回路の一例
を示す電気回路の一例を示す回路図である。
【００６０】ところで、図１ないし図３に示したこの発
明の実施例である光ディスク装置１００の光学ヘッド装
置２のレンズアクチェータ１２では、従来の光学ヘッド
装置に見られるトラッキングコイル (またはトラッキン
グ機構) が、取り除かれている。すなわち、リニアモー
タ１６の駆動コイル１６ａおよび１６ｂは、従来の光学
ヘッド装置に見られた、粗アクセス、密アクセスおよび
トラッキング (トラックジャンプ) の全てを受け持つこ
とになる。
【００６１】以下に、粗アクセス、密アクセスおよびト
ラックジャンプの全てを分担可能なリニアモータ１６の
制御について詳細に説明する。
【００６２】図１２には、従来から利用されている光学
ヘッド装置のトラック制御のシーケンスの一例が示され
ている。
【００６３】図１２によれば、従来の光学ヘッド装置で
は、対物レンズの近傍に配置されたトラッキングコイル
と対物レンズすなわちレンズアクチェータを粗アクセス
および密アクセスするリニアモータとは、それぞれ、独
立した系として、二重ループにより制御される。なお、
従来の光学ヘッド装置におけるトラック制御 (トラッキ
ングおよびアクセス) については、従来技術の項でも説
明されているので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００６４】図１３には、この発明の実施例であるリニ
アモータの制御のシーケンスの一例が示されている。
【００６５】図１３を参照すれば、Ｇ11 (ｓ) によりト
ラッキングエラー成分すなわち光ディスクＤの偏心にと
もなうトラックの変位が検出され、Ｇ12 (ｓ) により増
幅されて、Ｇ13 (ｓ) により変位に対応してレンズアク
チェータ１２ (対物レンズ１０) の位置を補正するため
の補正量が求められる (位相を補償する) 。続いて、Ｇ
14 (ｓ) により駆動コイル１６ａおよび１６ｂに供給す
べき電流値が求められＧ15 (ｓ) により駆動コイル１６
ａおよび１６ｂに所定の電流が供給される。従って、Ｇ
16 (ｓ) によりレンズアクチェータ１２ (対物レンズ１
０) すなわちスライドベース１４が所定の方向に移動さ
れ、Ｇ17 (ｓ) によりスライドベース１４の移動量すな
わち現在位置が検出される。この場合、Ｇ18 (ｓ) によ
りスライドベース１４が移動される速度すなわちリニア
モータ１６の移動速度が検出され、Ｇ14 (ｓ) の前段に
フィードバックされることはいうまでもない。なお、こ
のＧ11 (ｓ) 〜Ｇ17 (ｓ) は、図１２に示されているＧ
1 (ｓ) 、Ｇ5 (ｓ) 〜Ｇ8 (ｓ) と実質的に同一であ
る。
【００６６】ここで、図１３に示されているシーケンス
で、Ｇ16 (ｓ) におけるスライドベース１４の移動が目
標トラックに達しない場合には、トラッキングエラーあ
るいはトラック外れなどが生じる。
【００６７】このトラッキングエラーあるいはトラック
外れをなくすために、ここでは、Ｇ16 (ｓ) におけるス
ライドベース１４の移動が目標トラックに達しない原因
となる全ての要素を外乱としてとらえ、Ｇ19 (ｓ) によ
り外乱に基づいて変動されるスライドベース１４の移動
量の変動量を推測して、駆動コイル１６ａおよび１６ｂ
に供給すべき駆動電流を補償することを考える。なお、
Ｇ19 (ｓ) により求められた補償量は、Ｇ14 (ｓ) の前
段に、外乱キャンセラー信号としてフィードバックされ
る。
【００６８】図１４には、図１３で示した変動量を推測
部 (Ｇ19 (ｓ) ) に利用される外乱推定オブザーバの一
例が示されている。なお、リニアモータ１６は、対物レ
ンズ１０を中心として対称に配置された２つの駆動コイ
ル１６ａおよび１６ｂを含むことから、それぞれのコイ
ルに関し、独立に補償することを考える。
【００６９】図１４ (ａ) は、外乱推定オブザーバの一
例をベクトルで表示したもので、図１４ (ｂ) は、図１
４ (ａ) を成分に分け、スカラー量で表したものであ
る。なお、図１８に、図１４ (ａ) を２つの駆動コイル
に適用するために拡張したシーケンスを示す。
【００７０】ところで、リニアモータ１６の移動に対し
て影響のある外乱要素としては、たとえば、リニアモー
タ１６に載置されているスライドベース１４およびレン
ズアクチェータ１２の重量 (リニアモータ１６自身の重
量分を含む) 、スライドベース１４ (レンズアクチェー
タ１２を含む) から延出されている信号線およびフォー
カスコイル１２ｂのための電源線などのワイヤハーネス
部材の曲げ特性およびスライドベース１４の移動にとも
なうワイヤハーネス部材の引っ張り抵抗、あるいは、ガ
イドシャフト２０ａおよび２０ｂとスライドベース１４
との間の支持部材すなわちリニアモータ１６のソリッド
ベアリング１８ａおよび１９ａ、及び、１８ｂおよび１
９ｂとガイドシャフト２０との間の摩擦などが考えられ
る。
【００７１】以下、最も影響のある外乱要素として、ガ
イドシャフトとソリッドベアリングとの間の摩擦につい
て説明する。
【００７２】ソリッドベアリングまたは含油焼結ブッシ
ュあるいは直線移動型ベアリング１８ａおよび１９ａ、
及び、１８ｂおよび１９ｂは、一般に、相互に摺動 (接
触)される相手方すなわちガイドレール２０との間に、
動摩擦を有する。この動摩擦の大きさすなわち摩擦力
は、移動速度を提供するために供給される力すなわち移
動速度に対して逆極性であって、しかも、移動速度に比
例して増大されることが知られている。
【００７３】ところで、摩擦力は、たとえば、電磁力等
に比較して規則性が低く、多くの場合、特に低周波領域
に関し、周期性は認められるものの正弦波とは異なる不
連続な動作を示すことが知られている。
【００７４】このことから、リニアモータ１６の駆動コ
イル１６ａおよび１６ｂに供給される駆動電流の大き
さ、リニアモータ１６が移動された位置 (変位) および
リニアモータ１６の移動速度などを計測して摩擦力の状
態方程式を求め、外乱推定オブザーバにより摩擦力によ
るリニアモータ１６の変位を補正することで、リニアモ
ータのみによるトラッキングが可能となる。
【００７５】以下、アクセスおよびトラッキングにおけ
るガイドシャフトとベアリングとの間の摩擦力が、一定
の時間の範囲で周期的な速度変化に比例するものとし
て、摩擦力をモデル化し、摩擦力を示す状態方程式を考
察する。
【００７６】摩擦力をｆ、及び、移動速度をｖとして、
摩擦力ｆを速度ｖでテーラー展開すると、摩擦力ｆは、
以下に示す (１) 式、
【数７】 (但し、ｃは、摩擦力としてまとめることのできない外
乱を示す)により表示できる。
【００７７】次に、時間をｔ、及び、可動部の変位をｘ
として、 (１) 式を時間ｔで微分して１次の項で整理す
ると、以下に示す (２) 式、
【数８】 が導かれる。
【００７８】ここで、可動部の重量をｍ、及び、可動部
に提供される力すなわち駆動力をＦとすると、以下に示
す (３) 式、
【数９】 と置き換え可能であるから、 (２) 式は、以下に示す
(４) 式、
【数１０】 と変形される。
【００７９】なお、リニアモータのように復元力のない
系の運動方程式は、 (３) 式より、以下に示す (５)
式、
【数１１】 で示される。
【００８０】一方、外乱力による支配方程式は、 (４)
式より、以下に示す (６) 式、
【数１２】 (６) 式は、以下に示す (７) 式、
【数１３】 と書き換えられる。
【００８１】また、駆動コイルが横切る磁束密度をＢ
ｇ、駆動コイルの１ターンあたりの水力発生部の長さを
Ｌ、駆動コイルの槙数をｎ、及び、駆動コイルに供給さ
れる駆動電流の大きさをｉとすれば、駆動力Ｆは、以下
に示す (８) 式、
【数１４】 により表される。
【００８２】ここで、可動部の変位ｘをｘ1 、速度ｖ＝
ｄｘ／ｄｔをｘ2 、及び、外乱／重量＝ηをｘ3 とし
て、 (５) 式、 (６) 式および (７) 式を、それぞれ、
状態方程式で示すと、以下に示す (９)-１、 (９)-２お
よび (９)-３式、
【数１５】 (但し、Ｂ2 ＝Ｂｇ・Ｌ・ｎ／ｍ、Ｂ3 ＝Γ・Ｂ2 とす
る)が得られる。
【００８３】この状態方程式をベクトルで示すと、以下
に示す (10) 式、
【数１６】 と表せる。
【００８４】(10) 式において、ｘｘの成分は、 ｘｘ＝ (ｘ1 ｘ2 ｘ3 ) ＝ (ｘ ｖ η) 、ｕ＝
ｉ、 で示され、計数行列ＡおよびＢは、以下に示す (11)
式、
【数１７】 となる。なお、係数行列の中身は、以下に示す (12) お
よび (13) 式、
【数１８】
【数１９】 である。
【００８５】このようにして求められた状態方程式に基
づいて、外乱推定オブザーバにより駆動コイルに供給す
べき駆動電流を求めると、図１５に実線で示されるよう
な電流量を駆動コイルに供給することで、外乱に起因す
るリニアモータの現在位置の変位がキャンセル可能であ
ることが認められる。なお、図１５に破線で示される電
流量は、比較のため、外乱推定オブザーバの出力すなわ
ち補償量を除去したものである。従って、図１５の実線
と破線の間の領域が電流の補償量となる。
【００８６】このことから、駆動コイルに対して、摩擦
によって失われる駆動力に対応する駆動力を生じさせる
ための補償駆動電流を、駆動コイルに予め供給すること
で、光ディスクの偏心により変位される目標トラックを
良好に追尾可能となる。
【００８７】図１６は、図１５に示した駆動コイルに供
給されるべき電流の補償量を提供するために利用される
摩擦キャンセル回路の好ましい一例を示す回路図であ
る。なお、この摩擦キャンセル回路は、図１３のＧ14
(ｓ) で示される駆動電流規定部の前段に、位置され
る。
【００８８】図１７には、図１５に示されている摩擦補
償によるリニアモータの状態を示すモデルが示されてい
る。図１７から明らかなように、摩擦補償により、運動
方程式から摩擦項すなわち「ｆ」が消去されている。
【００８９】図１８は、図１６に示した摩擦キャンセル
回路を含む、摩擦キャンセル部の概略ブロック図であ
る。
【００９０】図１８から明らかなように、摩擦キャンセ
ル部は、位置検出部、外乱推定オブザーバ、摩擦成分取
出し部、摩擦キャンセル回路および駆動コイル駆動回路
(電流供給回路) などにより構成され、既に説明した摩
擦補償ルーチンに従って、スライドベース１４すなわち
レンズアクチェータ１２を目標トラックに向かって移動
させる。
【００９１】次に、図１４に示した外乱推定オブザーバ
に関し、詳細に説明する。
【００９２】図１９は、これまでに説明した外乱推定オ
ブザーバを達成するための好適な回路の一例を示す回路
図である。
【００９３】図１９によれば、リニアモータの各駆動コ
イル１６ａおよび１６ｂを流れるコイル駆動電流は、電
流計測アンプ１９１を介して計測される。また、位置検
出器２５すなわち位置センサ２２およびリニアスケール
２４により出力され、位置／速度検出回路１２０により
求められた (リニアモータ１６ (すなわち対物レンズ１
０) ) の現在位置および移動速度は、それぞれ、変位入
力端１９２および速度入力端１９３に入力される。
【００９４】電流計測アンプ１９１により算出された駆
動電流の大きさ、及び、変位入力端１９２および速度入
力端１９３に入力された現在位置および速度は、オブザ
ーバ(積分器) １９４に入力され、変位および速度の観
測値の「和」と駆動電流の観測値との「和」が求められ
たのち積分されて、積分によって得られた値に、さら
に、変位および速度の観測値が加算される。
【００９５】このオブザーバの動作を、再び、状態方程
式を利用して説明すると、系の方程式は、既に説明した
(10) 式から、以下に示す (14) 式、
【数２０】 と変形できる。
【００９６】この (14) 式の条件のもとで、オブザーバ
として、以下に示す (15) 式および(16) 式、
【数２１】
【数２２】 が、導かれる。なお、 (15) 式および (16) 式は、以下
に示す (17)-１、 (17)-２および (17)-３式、
【数２３】 に規定する条件が満足されることを条件とする。
【００９７】次に、 (10) 式ないし (17)-１、 (17)-２
および (17)-３式に基づいて、オブザーバの動作を考察
する。
【００９８】(10) 式および (15) 式より、ｄｚ／ｄｔ
− Ｔｄｘ／ｄｔを求めると、以下に示す (18) 式、
【数２４】 が成り立つ。(18) 式で、Ｄが安定行列 (Ｄの固有値の
実数部が負) ならば、オブザーバ定数ｚはＴｘに収束
し、かつ、ｗはＫｘに収束するから、以下に示す (19)
式、
【数２５】 が導かれる。
【００９９】次に、これまでに説明したオブザーバによ
り求められた変位および速度と駆動コイルに供給される
駆動電流に関し、外乱を加えてさらに推定する (オブザ
ーバを外乱を含んで拡張する) 方法について詳細に説明
する。
【０１００】外乱推定オブザーバは、状態変数として、
速度、変位および外乱を取り扱うもので、オブザーバに
より求められた系の状態方程式に対し、外乱により生じ
る外乱力の支配力を加えて拡張したものである。
【０１０１】詳細には、外乱推定オブザーバは、速度お
よび変位ならびに駆動電流の観測値とトラッキング動作
により生じる摩擦の周期的な変動とが比例するとしたモ
デルにより、このモデルに対して、速度および変位なら
びに駆動電流の観測値を収束させるものである。
【０１０２】以下、状態変数ｘｘ (変位すなわち現在位
置、速度および外乱) から計測信号Ｃｙｙを求め、オブ
ザーザの状態変数 (補正値) ｚのフィードバック成分Ｄ
ｚを積分することにより補正値ｚを求める方法を説明す
る。
【０１０３】(15) 式は、駆動コイル１６ａおよび１６
ｂに供給される駆動電流ｉをＥ倍したＥｙｙとオブザー
バの状態変数ｚのフィードバック成分Ｄｚの積分値か
ら、以下に示す (20)-１、 (20)-２、 (20)-３および
(20)-４式、
【数２６】 の条件のもとで、以下に示す (21) 式、
【数２７】 のように変形できる。
【０１０４】オブザーバの出力ｗは、 (21) 式により得
られる結果を係数 (倍率) ｐ倍し、さらに、 (倍率) Ｖ
倍のｙｙを加えることで導かれる、すなわち (19) 式
を、以下に示す (22)-１および (22)-２式、
【数２８】 の条件で解く、ことにより求められる。
【０１０５】従って、 (19) 式は、以下に示す (23)
式、
【数２９】 と変形される。なお、 (23) 式は、 (17) 式の条件のも
とで満足される。
【０１０６】ここで、さまざまな変数に、以下に示す
(24)-１、 (24)-２、 (24)-３および(24)-４式、
【数３０】 で示される条件をあてはめると、 (17)-１式の条件は、
以下に示す (25) 式、
【数３１】 で表される。
【０１０７】この (25) 式は、以下に示す (26)-１、
(26)-２および (26)-３式、
【数３２】 のように、各成分ごとに書き換えられる。
【０１０８】同様にして、 (17)-２式の条件は、以下に
示す (27) 式、
【数３３】 で表され、この (27) 式は、以下に示す (28)-１、 (2
8)-２および (28)-３式、
【数３４】 のように、各成分ごとに書き換えられる。
【０１０９】ここで、Ｋ1 ＝Ｋ2 ＝０，Ｋ3 ＝１をいれ
る。
【０１１０】また、 (17)-３式の条件は、以下に示す
(29) 式、
【数３５】 で表され、この (29) 式と (26) 式より、以下に示す
(28)-１、 (28)-２および(28)-３式を解くと、以下に示
す (30)-１、 (30)-２、 (30)-３および (30)-４式、
【数３６】 が導かれる。
【０１１１】ここで、 (30)-１式および (30)-３式より
得られたＴ2 およびＴ3 を (17)-３式に代入すると、以
下に示すオブザーバを安定させるための (31) 式、
【数３７】 が求められる。
【０１１２】この (31) 式により、以下に示すオブザー
バを構成するための条件式すなわち(32)-１および (32)
-２式、
【数３８】 が得られる。
【０１１３】次に、リニアモータのみで正確なトラッキ
ングを可能にするための駆動コイル１６ａおよび１６ｂ
の位置および位置センサ２２ａおよび２２ｂとスライド
ベース１４すなわちレンズアクチェータ１２ (対物レン
ズ１０) との位置関係について考察する。
【０１１４】図２０ (ａ) に示されるように、スライド
ベース１４を、片持ち梁のようなモデルに置き換えた場
合、スライドベース１４の変位 (移動) ｘは、剛体運動
として解析可能な剛体運動成分ｘｇと振動にともなう運
動として解析可能な振動成分ｘｖとが合成された量「ｘ
＝ｘｇ ＋ ｘｖ」として求めることができる。
【０１１５】以下、第１に、振動成分ｘｖについて考察
する。
【０１１６】ここで、モデルの一端 (すなわちスライド
ベース１４の脚部１４ａおよび１４ｂのいづれか一方に
相当する) に、振動数「ｆ＝ω／２π」の振動を与え、
距離ｙｓの位置で振動を検出したとすると、以下に示す
(33) 式、
【数３９】 (Ｗｉは固有振動モード、ωｉは固有振動数、Ｐｉは力
を示す)が得られる (図２０ (ｂ) 参照) 。
【０１１７】(33) 式により、たとえば、二次モードす
なわちｉ＝２までを解析すると、以下に示す (34) 式、
【数４０】 が導かれる。
【０１１８】ここで、「ｘ ＝ ａ ＋ ｂｊ」とする
と、 (34) 式は、以下に示す (35)-１、 (35)-１式、
【数４１】 と書き換えられる。
【０１１９】従って、振動成分のゲインＧおよび位相θ
は、以下に示す (36) 式、
【数４２】 により、それぞれ、求められる。
【０１２０】スライドベース１４に対して駆動コイル１
６ａおよび１６ｂならびに位置センサ２２ａおよび２２
ｂが配置される好適な位置は、駆動コイルと位置センサ
とにより生じる二次共振を低減できる位置であるから、
(36) 式により求められた位相θが、少なくとも位相補
償部 (図１３のＧ13 (ｓ) ) により補償可能な範囲に配
置されることが要求される。この場合、一般には、遅れ
位相θは、実験および慣例から、おおむね、６０°より
小さいことが必要となる。なお、振動成分ｘｖに関して
は、スライドベース１４が、図２０ (ｃ) に示すような
梁状以外の形状を有する場合でも同様にして求めること
ができる。
【０１２１】次に、剛体運動成分ｘｇについて、考察す
る。
【０１２２】図２１には、図２０ (ａ) に示したモデル
に関し、スライドベース１４に関わる力を平面方向から
見た状態が示されている。
【０１２３】ここで、第１に、系に複数の駆動力と摩擦
力が作用するものとすれば、以下に示す (37)-１および
(37)-２式、
【数４３】 が導かれる。
【０１２４】(37)-１式および (37)-２式から、ｘｇお
よびθは、以下に示す (38)-１および (38)-２式、
【数４４】 により、それぞれ、求められる。
【０１２５】このとき、摩擦力 (ｆ1 ＋ｆ2 ) と制御力
(ｆc1＋ｆc2) とが互いに打ち消し合うよう (37)-１式
および (37)-２式を最適化することで、摩擦の影響を取
り除くことができる。
【０１２６】この場合、２つの力すなわち摩擦力 (ｆ1
＋ｆ2 ) と制御力 (ｆc1＋ｆc2) との合力を検出する場
合には、以下に示す (39)-１および (39)-２式、
【数４５】 (ｆｃ12は、ｆ1 とｆ2 とにより生じる合力の推定値ｆ
12に対応して規定される合成制御力を示す、また、ｌ1
およびｌ2 は、支持部と重心までの距離を表す)が導き
出される。
【０１２７】また、２つの力すなわち摩擦力 (ｆ1 ＋ｆ
2 ) および制御力 (ｆc1＋ｆc2) 独立して検出する場合
には、以下に示す (40)-１および (40)-２式、
【数４６】 が適用できる。
【０１２８】なお、 (39)-１および (39)-２式に基づく
(図示しない) センサ配置と (40)-１および (40)-２式
に基づくセンサ配置 (既に説明した図１ないし図３に示
されている) とを比較した結果、 (40)-１および (40)-
２式に基づくセンサ配置すなわちモーメントが発生する
各駆動コイル１６ａおよび１６ｂの近傍でｆ1 およびｆ
2 を検出するとともに、それぞれの摩擦力に対する制御
力ｆc1およびｆc2を求める方法がより好ましいことが確
認されている。
【０１２９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の光学ヘ
ッド装置アクセス機構によれば、対物レンズすなわちレ
ンズアクチェータを保持するスライドベースを移動させ
るための推進力を提供する駆動コイルとスライドベース
の位置を検出するための位置センサは、可動部の振動に
よる二次共振の影響を低減できる位置であって、スライ
ドベースに供給される全ての駆動力とその駆動力に対応
する摩擦力を確実に検出可能な位置に配置される。
【０１３０】位置センサは、駆動コイルに供給された駆
動電流の大きさに対応するスライドベースの現在位置
(変位) および移動速度を提供することから、目標トラ
ックに向かってスライドベースが移動される際の駆動制
御において、トラッキングエラーを生じさせる原因であ
る摩擦力の影響が正確に検出される。
【０１３１】ここで、摩擦力により失われる駆動力に対
応する駆動力を生じさせるための補償駆動電流を、駆動
コイルに予め供給することで、光ディスクの偏心により
変位される目標トラックを良好に追尾可能となる。
【０１３２】これにより、トラックジャンプのためのト
ラッキング機構を必要としない光学ヘッド装置が提供さ
れる。
【０１３３】従って、光ディスク装置のコストが低減さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例が適用される光学ヘッド装置
を示す概略図。
【図２】図１に示されている光学ヘッド装置の平面図お
よび対物レンズの光軸を含む面に沿った断面図。
【図３】図１および図２に示されている光学ヘッド装置
が組み込まれる情報記録再生装置の一例を示す概略ブ
ロック図。
【図４】図３に示されている情報記録再生装置における
焦点検出および情報再生の原理を示す概略図。
【図５】図１および図２に示されている光学ヘッド装置
に組み込まれる駆動コイルに関し、駆動コイルに供給さ
れる電流の方向と駆動コイルに生じる駆動力の方向を示
す概略図。
【図６】図１および図２に示されている光学ヘッド装置
に組み込まれる位置センサの一例を示す概略図。
【図７】図６に示されている位置センサからの出力と位
置センサの遮光マスクとの関係を示すタイミングチャー
ト。
【図８】図７に示されている出力と位置信号の関係を示
すタイミングチャート。
【図９】図７に示されている出力と速度信号の関係を示
すタイミングチャート。
【図１０】図８に示されている位置信号を生成する位置
検出回路の一例を示す回路図。
【図１１】図９に示されている速度信号を生成する速度
検出回路の一例を示す回路図。
【図１２】一般的な情報記録再生装置に利用されるトラ
ック制御シーケンスの一例を示すブロック図。
【図１３】図３に示されている情報記録再生装置に利用
されるこの発明の実施例としてのトラック制御シーケン
スの一例を示すブロック図。
【図１４】図１３に示されているトラック制御シーケン
スに適用されるオブザーバの一例を示すブロック図。
【図１５】図１４に示されているオブザーバを利用した
駆動コイルに供給される駆動電流の補償の一例を示すグ
ラフ。
【図１６】図１５に示されている駆動電流の補償に利用
される電流制御回路 (摩擦キャンセル回路) の一例を示
す回路図。
【図１７】図１５に示されている駆動電流の補償に基づ
くスライドベースのモデルと運動方程式を示す概略図。
【図１８】図１６に示されている摩擦キャンセル回路を
含み、摩擦補償を可能とする補償の原理を示すブロック
図。
【図１９】摩擦補償を可能とする補償部に利用可能な外
乱推定オブザーバに適した回路の一例を示す回路図。
【図２０】摩擦補償のために利用される位置センサとス
ライドベースの位置関係を示す図であって、 (ａ) およ
び (ｃ) は、二次共振を説明するためモデルの概略図、
および、 (ｂ) は、 (ａ) に示されているモデルを梁に
置き換えて概念的に示したモデル。
【図２１】図２０ (ａ) に示されているモデルにおける
駆動力と制御力の関係を模式的に示す概略図。
【符号の説明】
２…光学ヘッド装置、１０…対物レンズ、
１２…レンズアクチェータ (保持手段) 、１２ａ…ミ
ラー、 １２ｂ…フォーカスコイル、１
４…スライドベース (保持手段および移動手段) 、１６
…リニアモータ (駆動手段) 、１８ａ，１８ｂ，１９ａ
および１９ｂ…支持部材、２０ａおよび２０ｂ…ガイド
シャフト (案内手段) 、２２ａおよび２２ｂ…位置セン
サ (位置検出手段) 、２４ａおよび２４ｂ…リニアスケ
ール (位置検出手段) 、２６ａおよび２６ｂ…マグネッ
ト、２８ａおよび２８ｂ…ヨーク、 ２８ｃおよび２
８ｃ…補助ヨーク、３０…半導体レーザ素子、
３２…コリメートレンズ、３４…ビームスプリッタ、
３６…レンズユニット、３８…光検出器、１００
…光ディスク装置、 １０２…ＣＰＵ、１０４…
メモリ、 １０６…バスライン、１１０
…レーザ制御回路、 １１２…リニアモータ制御
回路、１１４…ビデオ信号処理回路、 １１６…フォ
ーカス制御回路、１１８…トラッキング制御回路、１２
０…位置／速度制御回路 (駆動力補正手段) 、１９１…
電流計測アンプ、 １９２…変位入力端、１９３
…速度入力端、 １９４…オブザーバ (積分
器) 、Ｄ…光ディスク (記録媒体) 。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】記録媒体の記録面に光を集光する集光手段
    と、 この集光手段を上記記録面と直交する方向に移動可能に
    保持する保持手段と、 この保持手段を上記記録面と平行に移動させる移動手段
    と、 この移動手段が移動された位置を検出する位置検出手段
    と、 上記移動手段を駆動する駆動手段と、 上記移動手段が上記記録面と平行に移動される際に、上
    記移動手段を案内する案内手段と、 上記位置検出手段により検出された上記移動手段の位
    置、上記駆動手段から上記移動手段に供給される駆動力
    の大きさ、及び、上記移動手段が移動される速度とに基
    づいて上記案内手段と上記移動手段との間に生じる駆動
    力減衰成分の大きさを推定し、上記駆動手段から上記移
    動手段に供給される駆動力の大きさを補正する駆動力補
    正手段と、を有する光学ヘッド装置アクセス機構。
  2. 【請求項２】光ディスクの記録面に光を集光する対物レ
    ンズと、 この対物レンズを上記記録面と直交する方向に移動可能
    に保持するレンズアクチェータと、 このレンズアクチェータを上記記録面と平行に移動可能
    に保持するスライドベースと、 このスライドベースの所定の位置に配置され、上記スラ
    イドベースを移動させるための推進力を提供する駆動コ
    イルと、 上記スライドベースが上記記録面と平行に移動される際
    に、上記スライドベースを案内するガイドレールと、 上記スライドベースと上記ガイドレールとの間であっ
    て、上記スライドベースの所定の位置に配置され、上記
    スライドベースと上記ガイドレールとの間の摩擦を低減
    するための摺動部材と、 上記スライドベースが移動可能な領域に関連する所定の
    範囲に配置されたリニアスケールと、 上記駆動コイルに駆動電流を供給するコイル電流供給回
    路と、 上記スライドベースの所定の位置に配置され、上記リニ
    アスケールに関連して上記スライドベースの現在位置を
    検出する位置センサと、 この位置センサにより検出された上記スライドベースの
    現在位置、上記コイル電流供給回路から上記駆動コイル
    に供給される駆動電流の大きさ、及び、上記スライドベ
    ースが移動される速度とに基づいて上記ガイドレールと
    上記摺動部材との間に生じる摩擦力の大きさを推定する
    摩擦力推定回路と、 この摩擦力推定回路により推定された摩擦力の大きさを
    打ち消すように、上記コイル電流供給回路から上記駆動
    コイルに供給される駆動電流の大きさを補正する駆動電
    流補正回路と、を有する光学ヘッド装置アクセス機構。
  3. 【請求項３】光ディスクの記録面に光を集光する対物レ
    ンズと、 この対物レンズを上記記録面と直交する方向に移動可能
    に保持するレンズアクチェータと、 このレンズアクチェータを上記記録面と平行に移動可能
    に保持するスライドベースと、 このスライドベースの所定の位置に配置され、上記スラ
    イドベースを移動させるための推進力を提供する駆動コ
    イルと、 上記スライドベースが上記記録面と平行に移動される際
    に、上記スライドベースを案内するガイドレールと、 上記スライドベースと上記ガイドレールとの間であっ
    て、上記スライドベースの所定の位置に配置され、上記
    スライドベースと上記ガイドレールとの間の摩擦を低減
    するための摺動部材と、 上記スライドベースが移動可能な領域に関連する所定の
    範囲に配置されたリニアスケールと、 上記駆動コイルに駆動電流を供給するコイル電流供給回
    路と、 ｘｖを振動成分、 ｙｓを振動を検出する位置と振動が生じる点との間の距
    離、 Ｗｉを固有振動モード、 ωｉを固有振動数、 Ｐｉをスライドベースに働く力、 Ｇ をゲイン、及び、 θ を位相、とし、ｆ＝ω／２πの振動を与えたとき
    に、 【数１】 が満足されるとともに、「ｘ ＝ ａ ＋ ｂｊ」と置
    くことで上記式の「ａ」および「ｂ」により、 【数２】 により求められた位相θが所定の範囲になるよう、か
    つ、 Ｆ1 およびＦ2 をスライドベースに提供される力、 ｆ1 およびｆ2 を摩擦力、 ｆc1およびｆc2を制御力、及び、 Ｌ1 およびＬ2 を駆動コイルの推力発生点と可動部重心
    との距離、とするとき、 【数３】 が満足されるスライドベースの所定の位置に配置され、
    上記リニアスケールに関連して上記スライドベースの現
    在位置を検出する位置センサと、 ｗ を摩擦力推定回路の出力、 ｐ を倍率、 ｚ を摩擦力推定回路の状態変数、 ｄ を摩擦力推定回路を安定化させるための条件、 Γ を外乱の比例係数、 Ｅ1 を駆動電流の倍率、 Ｅ2 を摩擦力推定回路の構成条件 (駆動電流の倍率) 、 Ｖ1 を倍率、 Ｃ1 を倍率、 Ｖ2 を倍率、 Ｃ2 を倍率、 ｘ1 を現在位置、及び、 ｘ2 を速度、とするとき、 ｗ ＝ ｐｚ ＋ Ｖ1 ・Ｃ1 ｘ1 ＋ Ｖ2 ・Ｃ2 ・
    ｘ2 Ｖ1 ＝ Ｅ1 ・ｐ／ｄ Ｅ2 ＝ (ｄ・ (Γ−ｄ) ／ｐ − Ｅ1 ・Ｃ1 ／ｄ)
    ／Ｃ2 により、上記位置センサにより検出された上記スライド
    ベースの現在位置、上記コイル電流供給回路から上記駆
    動コイルに供給される駆動電流の大きさ、及び、上記ス
    ライドベースが移動される速度とに基づいて上記ガイド
    レールと上記摺動部材との間に生じる摩擦力の大きさを
    推定する摩擦力推定回路と、 この摩擦力推定回路により推定された摩擦力の大きさを
    打ち消すように、上記コイル電流供給回路から上記駆動
    コイルに供給される駆動電流の大きさを補正する駆動電
    流補正回路と、を有する光学ヘッド装置アクセス機構。
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