(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する記録担体（２５）上のデータを読み出すために前記記録担体（２５）に向けられる走査装置（１５、２０）の光ビームの集束及び前記記録担体（２５）のデータトラックに沿った前記光ビームのガイドをそれぞれ制御回路によって行う制御方法において、
前記走査装置（１５、２０）及び前記記録担体（２５）を少なくとも１つのケーシング（１）の中の基本担体（１０）の上に取り付け、前記基本担体（１０）及び前記走査装置（１５、２０）及び前記記録担体（２５）を有する前記少なくとも１つのケーシング（１）は、結合された機械的振動器を形成し、該振動器は振動スペクトル（７５）に依存して振動され、
この振動によって前記走査装置（１５、２０）は加速され、該走査装置（１５、２０）に対する前記記録担体（２５）の相対運動が惹起され、この相対運動の振幅及び加速度は周波数特性を有し、
前記走査装置（１５、２０）及び前記記録担体（２５）及び前記基本担体（１０）及び前記少なくとも１つのケーシング（１）の質量、バネ定数及び減衰値を次のように選択する、すなわち、前記走査装置（１５、２０）に対する前記記録担体（２５）の相対運動の振幅及び前記走査装置（１５、２０）に作用する加速度が最大となる際の周波数が各制御回路の周波数帯域内に存在し、該各制御回路において増幅が実施され、前記振幅の最大値が前記周波数帯域において予め設定される値を越えないように選択することを特徴とする、光ビームの集束及びガイドの制御方法。
【請求項２】
前記走査装置（１５、２０）及び前記記録担体（２５）及び前記基本担体（１０）及び前記少なくとも１つのケーシング（１）の質量、バネ定数及び減衰値を次のように選択する、すなわち、前記走査装置（１５、２０）に対する前記記録担体（２５）の相対運動の振幅及び前記走査装置（１５、２０）に作用する加速度が最大となる際の周波数がほぼ６０Ｈｚの値を越えるように選択することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
各制御回路の微分器（２４０）の時定数を次のように選択する、すなわち、制御のための各周波数帯域の幅が周波数領域に適合され、該周波数領域内には前記走査装置（１５、２０）に対する前記記録担体（２５）の相対運動の振幅の最大値及び前記走査装置（１５、２０）に作用する加速度の最大値が存在し、さらに予め設定される安定性リザーブが守られるように選択することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
各制御回路の積分器（２３５）の時定数を次のように選択する、すなわち、増幅度が制御のための各周波数帯域において第１の予め設定される値まで高められ、さらに予め設定される安定性リザーブが守られるように選択することを特徴とする請求項１、２又は３記載の方法。
【請求項５】
各制御回路の比例増幅器（２３０）によって増幅度及び制御のための各周波数帯域の帯域幅をそれぞれ第２の予め設定される値にまで高めることを特徴とする請求項１〜４までのうちの１項記載の方法。
【請求項６】
制御のための各周波数帯域において、前記走査装置（１５、２０）に対する前記記録担体（２５）の相対運動の振幅及び前記走査装置（１５、２０）に作用する加速度が最大である地点における増幅度を有利には付加的な増幅器によって高めることを特徴とする請求項１〜５までのうちの１項記載の方法。
【請求項７】
結合された振動器の取り付けにおいて、予め設定される周波数値とりわけほぼ６０Ｈｚを基本担体（１０）の固有周波数及び/又は少なくとも１つのケーシング（１）の固有周波数が下回らないことを特徴とする請求項１〜６までのうちの１項記載の方法。
【請求項８】
振動スペクトル（７５）の最大スペクトル密度の周波数領域において制御回路の増幅率はそれぞれ予め設定される値を下回らず、
該値は、前記制御回路の予め設定される制御精度が守られるように予め設定されることを特徴とする請求項１〜７までのうちの１項記載の方法。
【請求項９】
記録担体（２５）の回転速度を次のように選択する、すなわち、前記記録担体（２５）の欠陥のためにケーシング振動によって各制御回路で形成される位置エラー信号に重畳される妨害信号の周波数は、予め設定される減衰を前記各制御回路が下回らない周波数領域に存在するように選択することを特徴とする請求項１〜８までのうちの１項記載の方法。
【請求項１０】
記録担体（２５）の固有周波数が予め設定される領域の内部にあるように、とりわけほぼ６０Ｈｚより上にあるように、前記記録担体（２５）をモータ（３０）の軸（５５）によって駆動される第１のプレート（６０）と第２のプレート（６５）との間に挟み込むことを特徴とする請求項１〜９までのうちの１項記載の方法。
【請求項１１】
第２のプレート（６５）の半径を第１のプレート（６０）の半径よりも大きく選択し、
該第１のプレート（６０）に向かい合った前記第２のプレート（６５）の側面に該第２のプレート（６５）の半径を有するリング状の突出部（２５０）を設け、この結果前記記録担体（２５）は２つのプレート（６０、６５）の間に釣り鐘状に挟み込まれることを特徴とする請求項１〜１０までのうちの１項記載の方法。
【請求項１２】
結合された機械的振動器を自動車内に配置し、振動スペクトル（７５）は前記自動車に作用する振動に依存して生じることを特徴とする請求項１〜１１までのうちの１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
従来技術
本発明は主請求項の上位概念記載の光ビームの集束及びガイドの制御のための方法に関する。ＷＯ９２/０４７１２から、すでに光学走査装置の対物レンズが光ビームを集束制御回路によって回転するＣＤプレートに集束し、この光学走査装置がデータ信号を増幅器に供給する方法が公知である。この場合、この光学走査装置はさらにトラッキング制御器に対する実際値と集束制御器に対する実際値を発生する。このトラッキング制御器は、光ビームをＣＤプレートのデータトラックに沿ってガイドするためにトラッキングエラー信号をこの光学走査装置に供給する。この集束制御器は、光ビームを対物レンズによってこのプレートに集束するために光学走査装置に対する集束エラー信号を発生する。
本発明の利点
主請求項の特徴部分記載の構成を有する本発明の方法は従来技術に対して次のような利点を有する。すなわち、機械的な振動特性を各制御回路の性能に適合すること及び所定の値を越える振幅を抑制することによって、バネ手段及び減衰手段を節減することができるという利点を有する。というのも、制御装置はケーシングの発生する振動を比較的良好に補償調整することができるからである。このやり方で製造コスト及び組み込みコストが節減され所要面積及び重量が低減される。
従属請求項記載の構成によって主請求項記載の方法の有利な改良実施形態が可能である。
とりわけ有利には、走査装置及び記録担体及び基本担体及び少なくとも１つのケーシングの質量、バネ定数及び減衰値を次のように選択する。すなわち、走査装置に対する記録担体の相対運動の振幅及び走査装置に作用する加速度が最大となる際の周波数がほぼ６０Ｈｚの値を越えるように選択する。このやり方により走査装置に対する記録担体の相対運動の振幅及び走査装置に作用する加速度が最大となる際の周波数は１０Ｈｚ〜３０Ｈｚの領域の外部に存在する。この１０Ｈｚ〜３０Ｈｚの領域において自動車における振動スペクトルのスペクトル密度は最大である。従って、自動車に作用する振動が上記の振幅及び加速度に与える影響は著しく低減される。
さらに有利には、各制御回路の微分器の時定数を次のように選択する。すなわち、制御のための各周波数帯域の幅が振幅最大値を有する周波数領域に適合され、予め設定される安定性リザーブが守られるように選択する。このやり方によって、結合された機械的振動器にこれらの制御回路が同調され、これにより振動に対する改善された抵抗が可能となる。
とりわけ有利には、各制御回路において積分器を使用し、この積分器の時定数を次のように選択する。すなわち、増幅度が制御のための各周波数帯域において第１の予め設定される値まで高められ、さらに予め設定される安定性リザーブが守られるように選択する。このやり方によって、とりわけ低周波領域における制御偏差が低減される。低周波における振動スペクトルはとりわけ高い振幅を有するので、これによりまさしくこの領域において振動に対する抵抗の大きな改善が得られる。
有利には各制御回路において比例増幅器を使用する。この比例増幅器によって増幅度及び制御のための各周波数帯域の帯域幅をそれぞれ第２の予め設定される値にまで高めることが実施される。このやり方によって、結合された機械的振動器へのこの制御回路の適合がさらに改善され、制御偏差が低減され、この結果、振動に対する抵抗の改善が得られる。
制御のための各周波数帯域において、走査装置に対する記録担体の相対運動の振幅及び走査装置に作用する加速度が最大である地点における増幅度を高めることによって、制御偏差が有利なやり方で付加的な増幅器を用いて所期の通りにさらに低減される。従って、振動に対する抵抗がさらに大きくなる。
とりわけ有利には、結合された振動器の取り付けにおいて、基本担体の固有周波数及び/又は少なくとも１つのケーシングの固有周波数が予め設定される周波数値を下回らないようにさせる。このやり方によって、少なくとも１つのケーシングの基本担体の振動に対して必要とされる空間を狭くすることができる。というのも、この基本担体の振動の振幅がより小さくなるからである。よって、少なくとも１つのケーシングの基本担体の減衰のための特別な減衰手段がもはや必要ない。従って、コスト、面倒さ、所要面積及び重量が節減される。
別の利点は、結合された機械的振動器のコンポーネントの固有周波数を６０Ｈｚより上に選択することによって得られる。このやり方によって、走査装置に対する記録担体の相対運動の振幅及びこの走査装置に作用する加速度が最大である場合の周波数をとりわけ簡単に振動スペクトルの最大スペクトル密度の外部に存在する領域に置くことができる。
別の利点は、振動スペクトルの最大スペクトル密度の周波数領域において制御回路の増幅率がそれぞれ予め設定される値を下回らず、この値は制御回路の予め設定される制御精度が守られるように予め設定されることである。このやり方によって、記録担体の走査の際の位置エラーが制御回路によってより良好に補償される。この位置エラーは１０Ｈｚと３０Ｈｚとの間の振動スペクトルの最大スペクトル密度の領域において自動車の振動のために発生する。
とりわけ有利には、記録担体の回転速度を次のように選択する。すなわち、記録担体の欠陥のために発生する妨害信号の周波数は予め設定される減衰を各制御回路が下回らない周波数領域に存在するように選択する。このやり方によって、記録担体の欠陥に対する読み出し機器のエラートレランスを向上させることが可能である。
とりわけ有利には、第１及び第２のプレートの間に記録担体を挟み込み、この記録担体の固有周波数が所定の領域の内部にあるようにする。記録担体を釣り鐘状に挟み込むことがとりわけ有利であることが示された。このやり方によって、少なくとも１つのケーシングの振動に起因する記録担体の走査装置に対する運動がとりわけ小さく保持される。従って、振動に対する抵抗がさらに改善される。
有利には、プレート平面に対して垂直方向に湾曲可能なダンピング材料を第１のプレートに対して使用する。これによって、第１のプレートと第２のプレートとの間に挟み込まれている記録担体の振動の振幅が低減され、この結果、走査装置の位置制御が容易になる。
図面
本発明の実施例を図面に示し、以下の記述において詳しく説明する。
図１はトラッキング制御回路を示す。
図２は集束制御回路を示す。
図３は振動スペクトルを示す。
図４は自動車用ラジオのケーシング内のＣＤドライブを示す。
図５は結合された機械的振動器のモデルを示す。
図６は記録担体の運動に対する振動の影響を周波数において示す線図である。
図７は付加的な増幅器の伝達関数を値と位相において示す線図である。
図８はトラッキング制御回路の伝達関数のブラック線図である。
図９は集束制御回路の伝達関数のブラック線図である。
図１０は２つのプレートの間に記録担体を固定した概略図である。
図１１はＰＩＤ制御器のブロック線図である。
実施例の記述
図４にはコンパクトディスクドライブのケーシング５の矩形断面図が図示されている。このケーシング５は矩形断面を有する例えば自動車用ラジオのさらに別のケーシング１の中に固定されている。コンパクトディスクドライブの代わりに他のドライブ、例えば磁気光学ドライブ又はＤＶＤ（デジタルヴィデオディスク）ドライブを設けることもできる。このドライブは固有のケーシング５なしで直接このさらに別のケーシング１の中に配置することもできる。この場合固定手段として４つのバネ３５及び４つのダンパ３６が設けられている。これらの４つのバネ３５及び４つのダンパ３６はそれぞれコンパクトディスクドライブのケーシング５の外部エッジを自動車用ラジオのケーシング１の最も近傍にある内部エッジに結合している。同様に４つのバネ４０及び４つのダンパ４１を介して矩形状の断面の基本担体１０がコンパクトディスクドライブのケーシング５の中に固定されている。コンパクトディスクモータ３０はこの基本担体１０に結合されており、軸５５を介してコンパクトディスクとして形成された記録担体２５を駆動する。この記録担体２５は軸５５に結合された第１のプレート６０と第２のプレート６５との間に挟み込まれている。この場合、第１のプレート６０は軸対称な突出部７０をコンパクトディスク２５のセンタリングのために有する。この突出部７０は軸５５によってコンパクトディスク２５をセンタリングするためにこの突出部７０に対応するコンパクトディスク２５の貫通孔に係合される。このコンパクトディスク２５を挟み込むために第２のプレート６５が第１のプレート６０にこの突出部７０を介して結合されている。走査装置１５、２０は読み出しヘッド１５及び対物レンズ２０から構成されている。この読み出しヘッド１５はバネ４５及びダンパ４６を介して基本担体１０に結合されており、この対物レンズ２０はバネ５０及びダンパ５１を介して読み出しヘッド１５に結合されている。モータ３０によって駆動される回転するコンパクトディスク２５のデータを読み出すために走査装置１５、２０から対物レンズ２０を介して光りビームがこのコンパクトディスク２５に向けられる。この光ビームはコンパクトディスク２５に設けられているデータトラックを走査し、この結果このコンパクトディスク２５に記録された情報を検出する。この場合、読み出しエラーを回避するために、この光ビームをデータトラックに沿ってガイドしこのコンパクトディスク２５に集束させることがとりわけ重要である。自動車に組み込まれる自動車用ラジオのケーシング１はその中に含まれるコンパクトディクスドライブとともに様々な振動にさらされる。加速度がこの自動車用ラジオのケーシング１に作用する。この加速度のスペクトル密度が測定される。振動スペクトルの測定は様々な自動車において様々な道路状態下で測定された。典型的な振動スペクトル７５は図３に示されており、周波数ｆに依存して加速度のスペクトル密度Ａを示している。スペクトル密度は１０Ｈｚと３０Ｈｚとの間で最大である。コンパクトディスクドライブの中でコンパクトディスク２５は対物レンズ２０を介して読み出され、この対物レンズ２０の位置は２つの位置制御回路によって追従制御される。この場合、トラッキング制御回路は、コンパクトディスク２５の読み出されるトラックに対するこの対物レンズの軸の位置を通常は±０．２μｍの精度で保持しなくてはならない。集束制御回路は、コンパクトディスク２５の金属質の表面に対するこの対物レンズの間隔を±２μｍの精度で保持しなくてはならない。従って、振動スペクトル７５の最大スペクトル密度の周波数領域において、上記の制御精度を保持するために両方の制御回路の増幅率を十分に大きく選択することが必要である。自動車用ラジオのケーシング１は振動スペクトル７５から結果的に生じる振動にさらされるので、コンパクトディスク２５、読み出しヘッド１５及びその対物レンズ２０は相互に関係しあって位置変動を被る。この位置変動は両方の制御回路によって十分に補償される。各制御回路はそれにもかかわらず位置エラーにさらされる。この位置エラーは振動スペクトルの振幅及び加速度周波数に依存する。各々の周波数において及び各制御回路において次のような最大加速度値が存在する。すなわち、この最大加速度値より上では位置エラーが非常に大きいのでコンパクトディスク２５の走査の際に読み出しエラーが発生するような最大加速度値が存在する。読み出しヘッド１５の対物レンズ２０はちょうど読み出されるトラックを見失い、この結果再生が中断されてしまう。情報担体としてコンパクトディスク２５を使用する際には、間違って検出されるデジタル情報も生じうる。
さらにどんなコンパクトディスク２５でも引っかき傷、指紋、読み出し不可能な領域又は情報欠如などのような若干の欠陥を有する。対物レンズ２０が必要とされる精度でトラックを追従する限り、コンパクトディスク２５から読み出される情報のデジタル処理は冗長性を利用することによってこれらの欠陥を補正することができる。それにもかかわらず、コンパクトディスク２５に対する対物レンズ位置の測定のために設けられている光電測定器も同様にこれらの欠陥の影響を被る。これらの欠陥は光ビームの反射に影響を与える。間違った位置情報は次いで制御回路に供給され、対物レンズ２０はトラックを見失う。よって、コンパクトディスクドライブは出来る限りこのコンパクトディスク２５の欠陥を許容することが必要である。振動スペクトルの振動に対する抵抗能力及びコンパクトディスク２５の欠陥に対するトレランスというこれら２つの条件を同時に充たすことができる。このために次のような手段が設けられている：
１．  読み出しヘッド１５の選択の際にその対物レンズ２０の弾性サスペンションの機械的振動モードの特性が考慮される。これらのモードの選択は、読み出しヘッド１５の振動に対する感度及び広帯域の位置制御を実現する可能性を決定する。よって、この読み出しヘッド１５の固有周波数より上では対物レンズ２０の弾性サスペンションの重要でない機械的振動モードのみが発生する読み出しヘッド１５を使用する。
２．  読み出しヘッド１５とコンパクトディスク２５とを出来る限り隔離してこれらの相対的な位置変動を最小化するために、自動車用ラジオのケーシング１から読み出しヘッド１５及びコンパクトディスク２５にまで達する一連の機械的システムは加速度のフィルタリングのための最適な特性を有する。
３．  読み出しヘッド１５の対物レンズ位置のための両方の制御回路の補正回路網が、これら一連の機械的システム及び振動スペクトルに適合される。
コンパクトディスク２５は例えば１．５Ｎの比較的大きな力によって第１のプレート６０と第２のプレート６５との間に挟み込まれる。これらの第１のプレート６０と第２のプレート６５とはモータ３０によって回転される。両方のプレート６０及び６５の外周周縁部におけるコンパクトディスク２５を挟み込む力はこのコンパクトディスク２５に作用し、これら両方のプレート６０及び６５は同一半径を有する。基本担体１０における読み出しヘッド１５の固定は図４ではほんの概略的にバネ４５及びダンパ４６を介して図示されているが、この読み出しヘッド１５は実際にはトランスポート機構の上に取り付けられており、このトランスポート機構がこの読み出しヘッド１５をコンパクトディスク２５の半径に沿って移動させる。基本担体１０の上に取り付けられるトランスポート機構は例えばナット（雌ネジ）システム及びガイドシステムを含む。このトランスポート機構の機械的なあそびはこの実施例では１Ｎと２Ｎとの間の力によって抑制される。自動車用ラジオのケーシング１が振動スペクトルから生じる振動を受ける場合、加速度が一連の機械的システム全体を介して読み出しヘッド１５及びコンパクトディスク２５に伝達され、増幅され、回転されているシステムの振動モードに応じて減衰される。様々な振動モードが相互に結合され、この結果、図４に図示されている様々な機械的システムは一緒になって結合された機械的振動器を形成する。伝達される加速度は同時にコンパクトディスク２５、読み出しヘッド１５及び対物レンズ２０に作用する。
図４にはこの結合された機械的振動器の断面図がｙ-ｚ平面において図示されている。この場合、ｙ方向は半径方向であり、すなわち走査装置１５、２０がコンパクトディスクモータ３０によって半径方向にコンパクトデイスク２５の外周周縁部へとトラックの追従のために移動される方向である。この方向においてトラッキング制御が実施される。ｚ方向は集束方向であり、この集束方向はこのコンパクトディスク２５の平面に対して垂直方向に経過する、すなわち半径方向に対して垂直方向である。よって、ｚ方向において集束制御が実施される。自動車用ラジオのケーシング１の振動の際には、当然コンパクトディスク２５の相応のトラックに対する光ビームのｘ方向の位置エラーも発生しうる。ｙ方向のトラックの半径方向偏差に対して、ｘ方向の偏差はトラックの接線方向偏差であり、この接線方向偏差はジッタを引き起こす。しかし、接線方向には通常制御回路が設けられない。この結果、ジッタの低減乃至は回避は、相応に安定し接線方向に減衰される組み込みによって行われなければならない。
図４ではｙ-ｚ座標系によって複数の位置表示が記入されている。この場合、ｙ0，ｚ0は自動車用ラジオのケーシング１の位置であり、ｙ0，ｚ0はこの自動車用ラジオのケーシング１が受ける加速度である。なお、ここで最初に断って置くが、加速度ｙ0，ｚ0は
0004094065.tif 000002
を便宜的にあらわしている。数式を除く以下の明細書において下線のひかれたｙi，ｚi，ｉ＝０，１，２，３，４も同様に加速度を表す記号である。ｙ1，ｚ1はコンパクトディスクドライブのケーシング５の位置であり、相応してｙ1，ｚ1はこのケーシング５か受ける加速度である。ｙ2，ｚ2は基本担体１０の位置であり、ｙ2，ｚ2はこの基本担体１０の受ける加速度である。ｙ3はコンパクトディスク軸の位置であり、ｚ3はコンパクトディスク２５の外周周縁部の近傍のトラックの位置である。コンパクトディスク２５の中心点と基本担体との間の間隔は構成上一定である。ｙ4及びｚ4は読み出しヘッド１５の位置である。Ｙ3及びＺ3はコンパクトディスク２５と基本担体１０との間の間隔である。Ｙ4及びＺ4は読み出しヘッド１５と基本担体１０との間の間隔である。Ｙ0及びＺ0は対物レンズ２０と読み出しヘッド１５との間の間隔である。この読み出しヘッド１５には基準フォトダイオードが取り付けられている。これらの基準フォトダイオードが対物レンズ２０と読み出しヘッド１５との間の間隔を測定する。コンパクトディスク２５及び読み出しヘッド１５は基本担体１０の上に取り付けられており、この基本担体１０は加速度ｙ2，ｚ2を受けるので、コンパクトディスク２５及び読み出しヘッド１５は基本担体１０に対して相対的に運動しかつ互いに相対的に運動する。
コンパクトディスク２５は図４によれば２つのプレート６０と６５との間に挟み込まれており、これら両方のプレート６０及び６５の半径はコンパクトディスク２５の半径よりも小さい。基本担体１０がｚ方向に加速度ｚ2で運動する場合、コンパクトディスク２５の中心点は同一の加速度を受ける。コンパクトディスク２５の外周周縁部はｚ3によってこれとは異なる運動を有する。というのも、コンパクトディスク２５は湾曲しやすく、さらに異なる質量部分に作用する慣性力によって曲げモーメント（Beugungsmomente）発生されるからである。変形されたコンパクトディスク２５は軸対称であり、釣り鐘形を有する。このコンパクトディスク２５は発振器のような状態になり、この発振器の固有周波数はｆ3zであり、この発振器の減衰係数はａ3zである。
基本担体１０に対してコンパクトディスク２５の中心点におけるｚ方向の相対運動の振幅はゼロであり、ｚ方向の相対運動の振幅は外周周縁部では最大となる。この固有周波数ｆ3zではこのコンパクトデイスク２５を挟み込んでいる２つのプレート６０及び６５の直径及びこのコンパクトディスク２５の寸法及び材料に依存している。これら２つのプレート６０及び６５がそれぞれ３０ｍｍの直径を有している時、１２ｃｍの直径を有するコンパクトディスク２５の場合にはこの固有周波数は通常１００Ｈｚである。この固有周波数はトレランスに起因して９０Ｈｚと１１０Ｈｚとの間にある。一般的には、走査装置１５、２０に対するコンパクトディスク２５の相対運動の振幅の最大値を振動スペクトル７５の最大スペクトル密度より上の周波数領域に置いてこれによりこの振幅への振動スペクトル７５の影響を大幅に低減するために、コンパクトディスク２５には６０Ｈｚより上の固有周波数が適当である。測定された減衰係数はａ3z＝０．０２である。よって、このコンパクトディスク２５は非常に共振しやすい発振器である。このコンパクトディスク２５の振動は基本担体１０が被る加速度によって惹起され、発生する振幅は振動スペクトル７５に依存する。コンパクトディスク２５の外周周縁部で実施された測定は、この振幅は±３００μｍに到達することが珍しくないことを示している。しかし、ｚ方向に集束制御によって位置決めされるこの読み出しヘッド１５の対物レンズ２０は、ｚ方向におけるコンパクトディスク２５の運動に±２μｍの精度で追従しなくてはならない。
基本担体１０に対するこのコンパクトディスク２５の相対運動及び自動車用ラジオのケーシング１の加速度ｚ0の作用を記述するために、図５でｙ-ｚ平面における３つの結合された振動器のシステムを図示する。このモデルでは、自動車用ラジオのケーシング１は質量Ｍ0を有し、さらにバネ定数ｋ1zを有するバネ３５及び減衰値Ｆ1zを有するダンパ３６を介してコンパクトディスクドライブのケーシング５に結合されており、このケーシング５は質量Ｍ1を有する。このコンパクトディスクドライブのケーシング５もバネ定数ｋ2zを有するバネ４０及び減衰値Ｆ2zを有するダンパ４１を介して基本担体１０に結合されており、この基本担体１０は質量Ｍ2を有する。コンパクトディスク２５の基本担体１０への固定はこのモデルではバネ定数ｋ3zを有するバネ８０及び減衰値Ｆ3zを有するダンパ８１によって記述されており、このコンパクトデイスク２５の運動質量は質量Ｍ3である。これら４つの図示された質量のｚ方向の位置は図４と同様にｚ0，ｚ1，ｚ2，ｚ3によって図示されている。３つの以下の微分方程式が得られる。これらの微分方程式は、自動車用ラジオのケーシング１がｚ方向に加速度ｚ0を受けた場合に、このシステムの質量Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3を有する結合された振動器の運動を記述する。
0004094065.tif 000003
運動質量Ｍ3を有するコンパクトディスク２５の振動はこの場合このコンパクトディスク２５の外周周縁部に関連し、この外周周縁部において最大振動振幅が観察される。この場合興味深いのは、自動車用ラジオのケーシング１の加速度ｚ0の場合の基本担体１０に対するコンパクトディスク２５の外周周縁部の間隔（ｚ3−ｚ2）/ｚ0及び基本担体１０の加速度と自動車用ラジオのケーシング１の加速度との間の比ｚ2/ｚ0である。質量、バネ定数及び減衰値を選択することによって、この結合された機械的振動器の固有周波数及び減衰定数が決定される。この場合、固有周波数はｆi2＝ｋi/（４π2Ｍi）であり、減衰定数はａi＝Ｆi/（４πｆiＭi）であり、ここでｉ=1,2,3である。これはｙ方向においてもｚ方向においても当てはまり、運動質量、バネ定数及び減衰値は運動方向に依存して異なる。図５に記述されているケースはｚ方向における運動に当てはまるが、同様の考察方法においてｙ方向における運動にも適用可能である。上記のパラメータの選択は、所与の振動スペクトル７５においてコンパクトディスク２５により発生する基本担体１０に対する振幅及びそれぞれ自動車用ラジオのケーシング１の加速度に対する基本担体１０の加速度を周波数に依存して決定する。つまり、すなわちｚ方向において集束制御の妨害パラメータを決定する。
対物レンズ２０を有する読み出しヘッド１５は基本担体１０の上にできるだけ小さいあそびを有するガイドシステムを介して取り付けられており、ｙ方向及びｚ方向において自動車用ラジオのケーシング１の加速度ｙ0及びｚ0の影響を受けて基本担体１０に対して相対的に運動する。この運動も同様に３つの結合された振動器によってモデリングすることができる。コンパクトデイスク２５及び読み出しヘッド１５の基本担体１０に対する相対運動は、両方の位置制御回路に作用する妨害パラメータを記述することを可能にする。これらの妨害パラメータは自動車用ラジオのケーシング１の振動によって生じる。
図６にはｓ2単位の比（ｚ3−ｚ2）/ｚ0とＨｚ単位の周波数ｆとの関係が示されている。この場合、２つの曲線が示されており、これら２つの曲線は様々なパラメータ値における上述の微分方程式から計算によって得られる。両方の曲線においては同じ質量、すなわちＭ1＝０．５ｋｇ、Ｍ2＝０．１５ｋｇ及びＭ3＝０．０１ｋｇが選択された。実線の曲線においては、さらに固有周波数ｆ1z＝１５０Ｈｚ、ｆ2z＝２０Ｈｚ、ｆ3z＝１００Ｈｚが選択され、減衰係数として値ａ1z＝０．１５、ａ2z＝１、ａ3z＝０．０２が選択された。破線の曲線においては固有周波数ｆ1z＝１３０Ｈｚ、ｆ2z＝１６０Ｈｚ、ｆ3z＝１８０Ｈｚが選択され、減衰係数として値ａ1z＝０．１５、ａ2z＝０．１５、ａ3z＝０．０２が選択された。この場合、実線の曲線はコンパクトディスク２５が１００Ｈｚで発振する、ダンパを有する解を示す。破線の曲線はコンパクトディスク２５が周波数１８０Ｈｚで発振する、ダンパ無しの解を示す。破線の曲線では、実線の曲線が最大値を有するほぼ１００Ｈｚの周波数において、基本担体１０からのコンパクトディスク２５の外周周縁部の相対的な偏差は実線の曲線の場合よりも３分の１小さい。振幅最大値は破線の曲線の場合１８０Ｈｚに存在し、そこで値１０-5ｓ2を有し、従って実線の曲線の１００Ｈｚにおける最大値２．５・１０-5ｓ2よりも小さい。しかし、周波数１８０Ｈｚにおいて図３によれば振動スペクトル７５に示されている加速度の振幅はより小さい。同一のことは同様に走査装置１５、２０に作用する加速度及び基本担体１０に対する読み出しヘッド１５の相対運動ならびにｙ方向及びｚ方向において当てはまる。さらに振幅の最大値はこの周波数帯域において所定の値に制限されうる。この所定の値は図６によれば破線の曲線において１０-5ｓ2である。すなわち、図６から識別されることは、発生する最大の妨害の振幅も周波数帯域もパラメータＭ、ｋ及びＦの変化によって制御されうるということである。このようにして、結合された振動器となる走査装置、１５、２０、コンパクトディスク２５、基本担体１０、コンパクトディスクドライブのケーシング５及び自動車用ラジオのケーシング１の組立の際の質量、バネ定数、減衰値の適切な選択によって、自動車用ラジオのケーシング１における走査装置１５、２０に対するコンパクトディスク２５の相対運動の振幅及びこの走査装置１５、２０に作用する加速度が最大値である際のこの結合された振動器の振動の際に発生する振動スペクトル７５の周波数を、集束制御回路乃至はトラッキング制御回路の次のような周波数帯域に置くことができる。すなわち、増幅が実施され、所定の安定性リザーブが守られ、この周波数帯域における振幅の最大値が所定の値に制限されるような周波数帯域に置くことができる。ここに記述される実施例ではこれらの周波数は図６の観察にもとづいて１００Ｈｚ乃至は１８０Ｈｚに存在する。つまり、周波数値６０Ｈｚより上であり、従って振動スペクトル７５の最大スペクトル密度の周波数領域より十分に上であり、この結果、振動スペクトル７５の上記の振幅及び加速度への影響は大幅に低減されている。
図１にはトラッキング制御回路のブロック線図が示され、図２には集束制御回路のブロック線図が示されている。両方のブロック線図は互いに類似しており、ブロック線図の各ブロックを特徴づける伝達関数のパラメータによって異なっているだけである。このトラッキングループは電力増幅器８５を含む。この電力増幅器８５にアクチュエータ９０が接続されており、このアクチュエータ９０はｙ方向における読み出しヘッド１５の対物レンズ２０の制御位置を力ＦTによって調整する。この場合、その弾性サスペンションを有する対物レンズ２９は図１では参照符号９５によって示されている。この対物レンズ２０のコンパクトディスク２５に対する位置は、読み出しヘッド１５に取り付けられている基準フォトダイオードによって測定される。ｙ方向におけるこの対物レンズへの力の作用によって読み出しヘッド１５とこの対物レンズ２０との間の間隔Ｙ0は変化される。この間隔の変化Ｙ0によって引き起こされる位置妨害は、コンパクトディスク２５を基準とするこの対物レンズ２０の運動に対するｙ方向のあらゆる位置妨害パラメータとともに第１の加算ポイント１００で加算される。ここからｙ方向におけるトラッキング制御の全位置エラーΔＹが得られる。位置測定器１０５はこの全位置エラーΔＹを電気的な位置エラー信号ＴＥに変換する。この位置エラー信号ＴＥには第２の加算ポイント１１０で寄生信号（parasitaere Signal）Ｅ1Tが重畳される。この寄生信号Ｅ1Tはコンパクトディスク２５の欠陥に由来し、ｙ方向の位置決定を妨害する。こうして得られる信号ＶTはトラッキング制御の補正回路網１１５に供給される。これは電子回路であり、この電子回路の機能はフィルタの機能であり、この機能は制御の安定性とスタティックな及びダイナミックな精度とを保障しなくてはならない。この補正回路網１１５の出力信号は電力増幅器８５に供給される。
集束制御回路が図２に示されており、トラッキング制御回路と同様に電力増幅器８６を含む。この電力増幅器８６にはアクチュエータ９１が接続されている。この場合、このアクチュエータは力ＦFを介して対物レンズ２０にその弾性サスペンションにおいて作用し、参照符号９６によって示されている。読み出しヘッド１５と対物レンズ２０との間の間隔の変化Ｚ0は、ｚ方向における位置妨害量として、第１の加算ポイント１０１で、コンパクトディスク２５を基準とするこの対物レンズ運動のｚ方向におけるあらゆる妨害パラメータと加算される。この場合、ｚ方向における集束制御の全位置エラー信号はΔＺである。位置測定器１０６はこの全位置エラー信号ΔＺを電気的位置エラー信号ＦＥに変換する。この位置エラー信号ＦＥに第２の加算ポイント１１１で寄生信号ＥF1が重畳される。この寄生信号ＥF1はコンパクトディスク２５の欠陥に由来し、ｚ方向における位置決定を妨害する。結果的に得られる信号ＶFはこの集束制御の補正回路網１１６に供給される。これもフィルタの機能を有する電子回路であり、このフィルタはこの集束制御の安定性とスタティックな及びダイナミックな精度とを保障しなくてはならない。所与の読み出しヘッド１５及び所与の機械的な取り付けシステム（Montagesysteme）に対して、両方の位置制御回路の両方の補正回路網１１５及び１１６は、自動車用ラジオのコンパクトディスクドライブの振動に対する抵抗及びコンパクトディスク２５の欠陥に対するこの自動車用ラジオのトレランスを決定する。各制御回路は、この制御回路が開ループされた場合のその伝達関数によって定義される。この伝達関数は図１乃至は図２の各制御回路の相応のブロックの全ての伝達関数の積である。
両方の制御回路に供給される３つの異なる種類の妨害パラメータが存在する。まず最初に質量Ｍ4を有する読み出しヘッド１５の対物レンズ２０に慣性力の形式で作用する妨害である。この妨害は、ｙ方向においてＭ4ｙ4の値であり、ｚ方向においてＭ4ｚ4の値である。この場合、この慣性力Ｍ4ｙ4はＦTにトラッキング制御回路の第３の加算ポイント１２０で重畳され、慣性力Ｍ4ｚ4は力ＦFに集束制御回路の第３の加算ポイント１２１で重畳される。この場合、これらの慣性力は振動スペクトル７５に基づく自動車用ラジオのケーシング１の加速度ｙ0及びｚ0に由来する。これらの加速度は一連の機械的システムを介して伝達される。ｙ方向における自動車用ラジオのケーシング１の加速度ｙ0の慣性力Ｍ4ｙ4への変換は図１においてブロック２０１で行われる。このブロック２０１は相応の機械的伝達関数Ｓ0yによって特徴づけられる。ｚ方向における自動車用ラジオのケーシング１の加速度ｚ0の慣性力Ｍ4ｚ4への変換は図２においてブロック２０２で行われる。このブロック２０２は相応の機械的伝達関数Ｓ0zによって特徴づけられる。よって、読み出しヘッド１５は加速度ｙ4及びｚ4を受ける。
さらに別の位置妨害パラメータは基本担体１０に対する読み出しヘッド１５及びコンパクトディスク２５の相対運動から生じる。トラッキング制御回路の位置妨害パラメータとしてまず最初にコンパクトディスク２５の回転中にコンパクトディスク２５の離心率のために基本担体１０に対してコンパクトディスク２５上で読み出されるトラックの半径方向の位置の変化が生じる。これは妨害量Ｙ1として第１の加算ポイント１００で加算される。コンパクトディスク２５の離心率は図１のブロック線図ではトラッキング位置エラーＹ1の原因として参照符号２０５を有するブロックによって示されている。ｚ方向においてはコンパクトディスク２５の回転中に基本担体１０に対してコンパクトディスク２５の読み出されるトラックの軸方向の位置の変化が生じる。この変化はコンパクトディスク２５の垂直方向の衝撃に起因し、図２のブロック線図では参照符号２０６によって示されている。ｚ方向に発生する妨害量Ｚ1は第１の加算ポイント１０１で他の妨害パラメータに重畳される。これらの変化Ｙ1及びＺ1によって惹起される妨害量は実質的に低周波数を持つ。
さらに、コンパクトディスク２５が２つのプレート６０と６５との間に制限された力で挟み込まれているという事実に基づくコンパクトディスク２５の位置変化が生じる。よって、コンパクトディスク２５は半径方向にも軸方向にも、つまりその固定装置においてｙ方向にもｚ方向にも運動する。ｙ方向におけるこのコンパクトディスク２５の運動は図１では参照符号２１０によって示されており、位置偏差Ｙ2をもたらす。この位置偏差Ｙ2は第１の加算ポイント１００でこのトラッキング制御回路の位置妨害量に重畳される。相応することがコンパクトディスク２５のｚ方向の位置変化にも当てはまる。この位置変化は図２では参照符号２１１によって示されており、位置妨害量Ｚ2をもたらす。この位置妨害量Ｚ2は同様に集束制御回路の他の位置妨害量に第１の加算ポイント１０１で重畳される。位置妨害信号Ｙ2及びＺ2は比較的高い周波数の妨害である。
基本担体１０にコンパクトディスク２５を固定することに基づいて、コンパクトディスク２５の取り付けに起因する運動が半径方向に生じる。この運動は図１では参照符号２１５によって示されており、基本担体１０とコンパクトディスク２５との間の間隔の比較的小さい変化Ｙ3をもたらす。この変化は同様に第１の加算ポイント１００で他の位置妨害量に重畳される。釣り鐘形状によるコンパクトディスク２５の平面に対して垂直方向の、このコンパクトディスク２５の中心点に対するこのコンパクトディスク２５の外周周縁部の発振運動は既に記述したが、この発振運動は図２では参照符号２１６によって示されている。この発振運動は基本担体１０とこのコンパクトディスク２５の外周周縁部との間の間隔の変化Ｚ3をもたらす。この変化は同様に他の位置妨害量に第１の加算ポイント１０１で重畳される。
最後に読み出しヘッド１５の弾性的な取り付けのために基本担体１０に対する読み出しヘッド１５の位置変化が生じる。この場合、読み出しヘッド１５は、ｙ方向において減衰定数ａ4yかつｚ方向において減衰定数ａ4zの場合にｙ方向において固有周波数ｆ4yかつｚ方向において固有周波数ｆ4zで基本担体１０を基準にして振動する。基本担体１０に対するこの読み出しヘッド１５の相対運動は図１では参照符号２２０によって示されており、これは基本担体１０と読み出しヘッド１５との間の間隔の変化Ｙ4をもたらす。この変化Ｙ4は第１の加算ポイント１００で他の位置妨害量に重畳される。ｚ方向における基本担体１０に対する読み出しヘッド１５の相応の相対運動は図２では参照符号２２１によって示されており、これは基本担体１０と読み出しヘッド１５との間の間隔の変化Ｚ4をもたらす。この変化Ｚ4は第１の加算ポイント１０１でｚ方向における他の位置妨害量に重畳される。位置妨害量Ｙ2、Ｙ3、Ｙ4及びＺ2、Ｚ3、Ｚ4は基本担体１０の加速度ｙ2及びｚ2によって喚起される。これら加速度ｙ2及びｚ2は、一連の機械的システムを介する伝達によって自動車用ラジオのケーシング１の加速度ｙ0及びｚ0から生じる。ｙ方向における位置変化に対する相応の機械的伝達関数Ｓ1yは図１では参照符号２２５によって示されており、ｚ方向における位置変化に対する相応の機械的伝達関数Ｓ1zは図２では参照符号２２６によって示されている。この場合に生じるｙ及びｚ方向の位置変化はこの実施例ではそれぞれ２Ｈｚと５００Ｈｚとの間の周波数領域に存在する。
最後に妨害パラメータの第３のカテゴリはコンパクトディスク２５の欠陥である。この欠陥から生じる妨害量は位置エラー信号ＴＥ乃至はＦＥに信号Ｅ1T乃至はＥ1Fの形式で重畳される。これらの信号Ｅ1T乃至はＥ1Fはパルスの形式及びスペクトルを有し、この実施例では２ｋＨｚと２０ｋＨｚとの間の周波数領域に存在する。
所与の周波数におけるｙ方向乃至はｚ方向の全位置エラーΔＹ及びΔＺの低減のためには次のことが必要とされる。すなわち、制御回路が開ループされた場合のトラッキング制御回路に対する伝達関数ＴT乃至は集束制御回路に対する伝達関数ＴFの値がこれらの周波数において大きいことが必要とされる。
よって、全位置エラーΔＹ乃至はΔＺが最大許容値を越えないように、制御回路が開ループされた場合のそれぞれの伝達関数の値は、走査装置１５、２０に対するコンパクトディスク２５の相対運動の振幅の最大値及びこの走査装置１５、２０に作用する加速度の最大値が存在する周波数領域において十分に大きくなければならない。
それぞれの制御回路における補正回路網１１５乃至は１１６は複数の機能を有する：
１．  安定性を保障すること。
２．  振動を補償するために０Ｈｚと５００Ｈｚとの間で高められたスタティックな及びダイナミックな増幅度を保障すること。
３．  コンパクトディスク２５の欠陥に対する感度を低減するために５００Ｈｚと２０Ｈｚとの間の周波数領域での閉ループ制御回路における高められた減衰を保障すること。
これらの機能を満たすために、各補正回路網１１５、１１６は制御器を含む。この制御器の時定数は次のように選択される。すなわち、制御のための各周波数帯域の幅が振動スペクトル７５に起因する振幅の最大値を有する周波数領域に適合され、さらに予め設定される安定性リザーブが守られるように選択される。有利にはこの制御器は、例えば図１１の比例増幅器、積分器及び微分器を有するＰＩＤ制御器として実現される。この場合、ＰＩＤ制御器の入力電圧Ｕeは比例増幅度Ａpを有する比例増幅器２３０によって増幅される。さらにこの入力電圧Ｕeは微分器２４０で時間に関して微分され、微分時定数τDによって乗算される。最後にこの入力電圧Ｕeは積分器２３５において時間に関して積分され、積分時定数τIによって除算される。比例増幅器２３０、微分器２４０及び積分器２３５の出力量は加算器２４５において加算され、出力信号Ｕaを形成する。各補正回路網１１５乃至は１１６はさらに帯域制限するためのローパスフィルタを含む。ＰＩＤ制御器の時定数及びローパスフィルタの時定数はこの場合次のように選択される。すなわち、予め設定される安定性リザーブが守られ、さらに制御のための各周波数帯域の幅が周波数領域に適合され、この周波数領域内には走査装置１５、２０に対する記録担体２５の相対運動の振幅の最大値及びこの走査装置１５、２０に作用する加速度の最大値が存在し、制御のための各周波数帯域において増幅度が所定の値を下回らないように選択される。
図８にはトラッキング制御回路の制御回路が開ループされた場合の２つの伝達関数ＴT1及びＴT2のブラック線図が示され、図９には集束制御回路の制御回路が開ループされた場合の２つの伝達関数ＴF1及びＴF2のブラック線図（Black-Diagramm）が示されている。この場合、縦座標にはそれぞれｄＢ単位の増幅率Ｇが示され、横座標には度単位の位相φが示されている。ブラック線図に示された曲線は周波数に従ってパラメタライズされている。増幅率０及び位相−１８０°を有する地点はそれぞれ最大不安定性の地点である。それぞれ示されている楕円形のブラック輪郭線は、ステップ応答においてまだ２．３ｄＢ乃至は３０％の過渡振動を引き起こす。閉ループ制御回路において制御の良好な安定性及び十分な減衰を保障するためには、通常はこのブラック線図の伝達関数の曲線が２．３ｄＢの過渡振動特性を有するブラック輪郭線の外部に留まっていれば十分である。所与の周波数に対して０ｄＢ及び−１８０°位相における最大不安定性の地点からの伝達関数曲線の距離が大きくなればなるほど、閉ループ制御回路におけるシステムの過渡振動特性はこの周波数においてますます良好になり、さらに上述したようにパルス状の妨害量を引き起こすコンパクトディスク２５の欠陥に対してこのシステムは不感性を増大させる。
これまで記述してきた制御回路に対して図８及び図９には伝達関数ＴT1乃至はＴF1の曲線が得られる。これらの伝達関数ＴT1乃至はＴF1の曲線においては周波数によるパラメタライジングは丸印によって示されている。トラッキング制御回路に対しては、周波数３２Ｈｚにおいて増幅度の最大値８８ｄＢが得られる。この周波数３２Ｈｚは対物レンズ２０のサスペンションに対するｙ方向の固有周波数として選択された。増幅度は５０Ｈｚではまだ６２ｄＢを示しているが、２００Ｈｚでは２５ｄＢより上ではない。
図９の集束制御回路に対しては、同様に周波数３２Ｈｚの場合には増幅度の最大値８０ｄＢが得られる。この周波数３２Ｈｚは対物レンズ２０のサスペンションに対するｚ方向の固有周波数として選択された。ここでは、増幅度の値はトラッキング制御回路に対する増幅度の値よりも下にある。
重要なことは、１０Ｈｚと３０Ｈｚとの間の振動スペクトル７５の最大スペクトル密度の領域でも又は１０Ｈｚと６０Ｈｚとの間の安全間隔を考慮しても、これらの制御回路の増幅率Ｇがそれぞれ所定の値を下回らないことである。これは、この領域で走査装置１５、２０による走査過程の際に位置エラーがこれらの制御回路によってできるだけ良好に補償されるためである。図８及び図９に示された実施例では増幅率Ｇは１０Ｈｚと６０Ｈｚとの間の領域において全てほぼ４０ｄＢより上に存在する。
図１１のτDによって表される微分器２４０の時定数を適当に選択することによって、制御のための各周波数帯域の幅は次のような周波数領域に適合される。すなわち、走査装置１５、２０に対するコンパクトディスク２５の相対運動の振幅の最大値及びこの走査装置１５、２０に作用する加速度の最大値が存在する周波数領域に適合される。同時に所定の安定性リザーブが２．３ｄＢのブラック輪郭線の形式において保持される。この手段によって０ｄＢ軸の遮断周波数のシフトが惹起され、これによって増幅のための周波数領域が適切にシフトされる。この結果、時定数の低減によって遮断周波数が、つまりは新しい遮断周波数より下の周波数に対する増幅度が高められる。同時に、２．３ｄＢのブラック輪郭線の領域で微分器２４０の時定数を適切に選択することによって適切な位相進みが調整され、この結果、制御回路が開ループされた場合の伝達関数の曲線はできるだけこのブラック輪郭線の縁部に又はこのブラック輪郭線の外部により良好に位置する。このようにして同時に所定の安定性リザーブが守られる。同時に、これによって、とりわけ増幅領域において伝達関数の曲線がより急峻に又はより平坦になり、この結果、これにより増幅の大きさに確実な影響が与えられる。
τIによって表される図１１の積分器２３５の時定数を適切に選択することによって、制御のための各周波数領域における増幅度を第１の所定の値に高めることができる。“Halbleiterschaltungstechnik”von Tietze,Schenk,9.Auflage 1991の第９４４頁によれば、この増幅度増大がとりわけ低周波において、つまりこれら両方の制御回路が位置妨害を補償すべき領域において行われる。この場合、積分器２３５の時定数は予め設定される安定性リザーブが守られるように選択されなければならない。すなわち、また積分器２３５の時定数は次のように選択されなければならない。すなわち、伝達関数の曲線が２．３ｄＢのブラック輪郭線の領域においてあまりにも大きくこのブラック楕円形の内部に移動しないように選択されなければならない。場合によっては、これは微分器２４０の適当な時定数と共働してこのブラック楕円形のクリティカルな領域における相応の位相進みによって阻止される。
最後に、各制御回路における比例増幅器２３０の増幅度Ａpの増大によって、それぞれの伝達関数の曲線を増幅度軸の方向においてより高い増幅度へとシフトすることができる。この結果、制御のための周波数帯域の帯域幅も増幅度もそれぞれ第２の値に高められる。図８及び図９から導かれるように、この場合それぞれの伝達関数の曲線は０ｄＢ軸の遮断周波数より上の周波数領域において２．３ｄＢのブラック輪郭線の内部へとシフトされ、この結果この周波数領域において所定の安定性リザーブが守られなくなる。１．５ｋＨｚより上にあるこの周波数領域においてコンパクトディスク２５の欠陥に起因する妨害信号が存在する。この妨害信号は従ってもはや十分には減衰されない。というのも、これらの妨害信号は０ｄＢ及び−１８０°の最大不安定性のクリティカルな地点のあまりにも近傍にあるからである。伝達関数の曲線がこの周波数領域において微分器２４０の時定数の適切な選択によってもはや相応の位相進みによりこの２．３ｄＢのブラック輪郭線の内部から離れることができない場合には、妨害信号がこの周波数領域で発生することを阻止しなくてはならない。同一のことは場合によっては上述したように例えば積分器２３５及び/又は比例増幅器２３０による増幅度増大に対しても当てはまる。このために、コンパクトディスク２５の回転速度を高めて、これらの妨害信号の周波数が次のような周波数領域に存在するようにさせる。すなわち、所定の減衰をそれぞれの制御回路が下回らないような周波数領域に存在するようにさせる。これは、所定の安定性規準を守るために、各伝達関数の曲線が２．３ｄＢのブラック輪郭線の外部に存在するような周波数領域でなければならない。コンパクトディスク２５の回転速度を２倍化することによって妨害信号の周波数も２倍化され、回転速度の４倍化によって妨害信号の周波数も４倍化される。
走査装置１５、２０に対するコンパクトディスク２５の相対運動の振幅及びこの走査装置１５、２０に作用する加速度が最大である制御のためのそれぞれの周波数領域における地点において増幅度を高めるための他の手段は、各補正回路網１１５乃至は１１６に前置増幅器を統合することである。図７には、適当な付加的な増幅器のそれぞれｄＢ単位の増幅度Ｇ及び度単位の位相φとＨｚ単位の周波数ｆとの関係を示している。図７によれば、付加的な増幅器の使用によって１００Ｈｚの領域での増幅度は１３ｄＢだけ増大し、１５０Ｈｚにおいて−４０°の位相遅れのみが発生し、この位相遅れは４００Ｈｚより大きい周波数においては０°と−２０°との間に存在する。ここで記述した付加的な増幅器の伝達関数ＴT1及びＴF1への作用は、図８の伝達関数の新たに得られる曲線ＴT2及び図９のＴF2の形式で示されている。伝達関数ＴT1及びＴF1の周波数パラメタライジングは丸印により示されており、これら新たな曲線における周波数パラメタライジングはばつ印によって示されている。付加的な増幅器は、この場合その増幅器度最大値が次のような周波数領域にあるように、すなわち走査装置１５、２０に対するコンパクトディスク２５の相対運動の振幅及びこの走査装置１５、２０に作用する加速度が最大値を有するような周波数領域にあるように設計仕様される。従って、これらの振幅及び加速度は最適に補償される。伝達関数ＴT2及びＴF2の曲線において、さらに微分器２４０、積分器２３５及びローパスフィルタの時定数は適切に選択され、この結果、走査装置１５、２０に対するコンパクトディスク２５の相対運動の振幅及びこの走査装置１５、２０に作用する加速度が最大値を有する周波数領域における制御条件が改善され、つまり０〜５００Ｈｚまでの周波数領域における増幅度が高められ、さらに通常はコンパクトディスク２５の欠陥による妨害信号が存在する２ｋＨｚと２０ｋＨｚとの間の周波数領域において閉ループ制御ループにおける減衰が高められる。
図８及び図９の両方のブラック線図から識別できることは、伝達関数ＴT2の曲線に対しても伝達関数ＴF2の曲線に対しても０から５００Ｈｚの周波数領域の増幅度は伝達関数ＴT1乃至はＴF1の曲線における同じ周波数での増幅度よりも大きいということである。よって、周波数１００Ｈｚの場合、トラッキング制御回路においては２０ｄＢの最大増幅度間隔があり、集束制御回路においては１７ｄＢの最大増幅度間隔がある。この周波数１００Ｈｚにおいて付加的な増幅器は１３ｄＢの増幅度最大値を有する。１００Ｈｚより上の周波数に対して図７のこの付加的な増幅器の位相遅れが同様に現れるが、図７の位相線図によればトラッキング制御回路ではほぼ５００Ｈｚより高い周波数において、さらに集束制御回路ではぼほ１０００Ｈｚより高い周波数において無視できる。１ｋＨｚと１０ｋＨｚとの間の周波数帯域に対して、両方の制御回路は閉ループ制御回路において同一の安定性リザーブ及び同一の減衰を有する。というのも、伝達関数ＴT2及びＴF2の曲線は、２．３ｄＢのブラック輪郭線の外部乃至は縁部において伝達関数ＴT1及びＴF1の曲線とほぼ一致したままだからである。０ｄＢ軸の遮断周波数は図８のトラッキング制御回路において曲線ＴT1に比べて曲線ＴT2では２０００Ｈｚを越える周波数にまで上昇している。集束制御回路においては、０ｄＢ軸の遮断周波数は１５００Ｈｚから２０００Ｈｚまで上昇している。これは微分器２４０の時定数の選択によって得られる。従って、伝達関数ＴT2及びＴF2の曲線上の周波数は伝達関数ＴT1乃至はＴF1の曲線上の周波数に比べてより高い値へとシフトされる。よって、曲線ＴT2及び曲線ＴF2における８０００Ｈｚの地点は、曲線ＴT1乃至はＴF1における周波数５０００Ｈｚのようにほぼ同一の位置となる。両方の制御回路の制御の上述の改善に基づいて、自動車用ラジオのケーシング１に付加的なバネ手段及び減衰手段を取り付けることなしに、コンパクトディスクドライブが可能である。
図４の結合された機械的振動器の取り付けの際に、ここで選択された実施例では基本担体１０の固有周波数及びコンパクトディスクドライブのケーシング５の固有周波数はほぼ６０Ｈｚの周波数値を下回らない。従って、このコンパクトディスクドライブのケーシング５に取り付けられる基本担体１０の振動は最大±０．５ｍｍの振幅しか持たず、この結果バネ手段及び減衰手段が必要ではなく場所が節減される。同じ理由から読み出しヘッド１５及び/又は対物レンズ２０の固有周波数をこの周波数６０Ｈｚより上に選択することも有利である。バネ手段及び減衰手段を使用しないことによって、自動車用ラジオのケーシング１におけるコンパクトディスクドライブの任意の組み込み位置ならびに改善された温度特性及び経年変化特性が得られる。というのも、バネ手段及び減衰手段は通常は温度及び経年変化に依存するビスコース材料乃至はエラストマー材料から製造されるからである。他方で図４のこの結合された機械的振動器の質量、固有周波数及び弾性定数は次のように選択される。すなわち、走査装置１５、２０に対するコンパクトディスク２５の相対運動の振幅及びこの走査装置１５、２０に作用する加速度が最大値である場合の周波数がこの実施例において所定の値２００Ｈｚを下回るように選択される。この値より上になると、ここで選択された実施例において付加的な増幅器による局所的増幅又は時定数の適当な選択により改善される補正回路網を高めることは高いコストをかけなければできない。
この上限周波数２００Ｈｚを守る有利な解決法は、例えば１８０Ｈｚより大きいか又は１８０Ｈｚと同じ固有周波数を有する基本担体１０上のコンパクトディスク２５を取り付け、さらに２００Ｈｚより大きいか又は２００Ｈｚと同じ固有周波数を有する基本担体１０上の読み出しヘッド１５を取り付けると得られる。この解決法ではさらに１３０Ｈｚを有するコンパクトディスクドライブのケーシング５の固有周波数は６０Ｈｚよりも大きく選択され、同様にまた基本担体１０の固有周波数は１６０Ｈｚを有する。この場合、位置エラーの最大値は１００Ｈｚ又は１００Ｈｚの近傍で発生し、１００Ｈｚにおいて増幅度最大値を有する付加的な増幅器は、コンパクトディスク２５の欠陥に対する安定性及びトレランスを低減することなしにこの位置エラーを訂正する。
一般的に、システムがリニアである限界内に留まっている限り、つまり基本担体１０に作用する加速度が機械的なあそびを抑制する力によって与えられる制限を越えない限り、読み出しヘッド１５の制御領域が越えられない限り及び対物レンズ２０の追従制御のための制御電圧が飽和しない限り、６０Ｈｚと２００Ｈｚとの間の周波数帯域における各位置エラー最大値を訂正することは可能である。
図１０のコンパクトディスク２５が３０ｍｍの直径ｄ2を有する第１のプレート６０と６０ｍｍと同じか又は６０ｍｍより大きい直径ｄ3を有する第２のプレート６５との間に挟み込まれている場合、コンパクトディスク２５の固有周波数は１８０Ｈｚ又は１８０Ｈｚより大きい範囲にある。しかし、このためには第１のプレート６０に作用する挟み込む力はほぼ３０ｍｍの直径を有する円に沿って分散され、さらに第２のプレート６５に作用する挟み込む力はほぼ６０ｍｍ又はそれ以上の直径を有する円に分散されることが必要である。この結果、曲げモーメントが発生され、この曲げモーメントがコンパクトディスク２５を軸方向につまりｚ方向に軽度に釣り鐘状に変形する。これは、例えば図１０の場合のように第１のプレート６０に向かい合った第２のプレート６５の側面にこの第２のプレート６５の半径ｄ3を有するリング状の突出部２５０が設けられていることによって達成される。この釣り鐘状の変形を支持するために、図１０では第２のプレート６５に向かい合った第１のプレートの側面に半径ｄ1を有するリング状の突出部２５５が設けられている。コンパクトディスク２５をセンタリングするための第１のプレート６０の突出部７０と第２のプレート６５のリング状の突出部２５０との間のコンパクトディスク２５の湾曲はｄ4であり、ｄ3＝６０ｍｍかつコンパクトディスク２５の貫通孔２６０の直径ｄ1が１５ｍｍである場合、このｄ4は０．１ｍｍと０．２ｍｍとの間にある。この貫通孔２６０に突出部７０が係合する。挟み込む力ＦSは第２のプレート６５の中心にコンパクトディスクモータ３０の方向に作用する。この力ＦSは、コンパクトディスクを変形するために十分大きくなくてはならない。適当な値は例えばＦS＝３Ｎである。モータ軸５５にあまり負荷をかけないために、第２のプレート６５の強磁性部分と共働する永久磁石を第１のプレート６０に組み込むか、又はその逆を行う。バネによってモータ軸５５のあそびをｚ方向において抑制することができ、例えば１．５Ｎのバネ力を使用する。
さらに、第１のプレート６０はダンピング材料から製造することができる。このダンピング材料はｚ方向に容易に変形可能であり、薄膜のように湾曲される。ダンピング材料から成るこの弾性的な取り付けによって例えば第１のプレート６０にポリウレタンを使用する場合には減衰定数をはるかに高めることができる。この結果、コンパクトディスク２５の振動の振幅が低減され、集束制御が容易に成る。
コンパクトディスク２５の比較的高い周波数は、第２のプレート６５の直径ｄ3を拡大することによって得られる。従って、直径７０ｍｍの場合には２００Ｈｚが得られる。
ここで記述された実施例で使用されるパラメータ値は例示的なものであり、必要に応じて選択されうる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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