JP2768085B2 - トラッキング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多数の情報トラックを
有する記録担体に半導体レーザー等より放射した光ビー
ムを用いて情報の記録再生を行う光ディスク装置等のト
ラッキング制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の光ディスク装置におけるト
ラッキング制御装置を示すブロック図である。記録担体
１はモータ２の回転軸に取り付けられて、所定の回転数
で回転している。記録担体１上には信号が記録された幅
０．６μｍ、トラックピッチ１．６μｍのトラックがス
パイラル状に設けられている。半導体レーザ等の光源３
より発生した光ビーム４はカップリングレンズ５で平行
光にされた後に偏光ビームスプリッター６、１／４波長
板７を通過し、全反射ミラー８で反射され、収束レンズ
１０で収束され、記録担体１上に照射されている。収束
レンズ１０は可動部４０に取り付けられている。可動部
４０は軸受けを備えており、移送台１３に取り付けられ
た摺動軸５１に沿って上下方向に移動でき、また摺動軸
５１を中心として回転できるように構成されている。ま
た、可動部４０は、ゴム５２を介して移送台１３に取り
付けられており、光ビーム４の光軸が収束レンズ１０の
光軸とほぼー致するように調整されている。移送台１３
は、基台５３の上を記録担体１の半径方向に移動できる
構成になっている。可動部４０はコイル（省略）に電流
を流すことによってコイルが電気磁気力を受け摺動軸５
１に沿って上下方向に移動できる構成になっている。全
反射ミラー８及び収束レンズ１０が取り付けられた移送
台１３は、コイル１４に電流を流すとコイル１４が電気
磁気力を受け、記録担体１の半径方向に移動できる構成
になっている。又、可動部４０は、コイル８９に電流を
流すとコイル８９が電気磁気力を受け、摺動軸５１の回
りに回転できる構成になっている。よって、可動部４０
に取り付けられた収束レンズ１０は記録担体１の半径方
向に数百μｍの範囲で移動できる。以後、コイル８９に
電流を流すことにより収束レンズ１０を記録担体１の半
径方向に駆動する構成をトラッキングアクチュエータと
呼ぶ。ここで、移送台１３とトラッキングアクチュエー
タの関係を説明する。収束レンズ１０で収束され記録担
体１上に照射されている光ビーム４をトラックに追従さ
せる制御はトラッキングアクチュエータ及び移送台１３
を制御することで行い、あるトラックから他の目的のト
ラックに光ビーム４を移動する検索制御は移送台１３を
制御することで行う。

【０００３】記録担体１で反射された反射光９は、収束
レンズ１０を通過して、全反射ミラー８で反射され、１
／４波長板７を通過した後に偏光ビームスプリッター６
で反射され検出レンズ８１に入射する。検出レンズ８１
を通過した反射光９のー部から収束レンズ１０によって
絞られた光ビーム４の焦点位置と記録担体１とのずれを
示すフォーカスエラー信号が検出される。この信号に応
じてコイル（省略）に電流を流し収束レンズ１０を上下
方向に駆動することで記録担体１上に光ビーム４の焦点
が常に位置するようにフォーカス制御される。フォーカ
ス制御は本発明と直接関係しないので詳細な説明は省略
する。

【０００４】光源３，カップリングレンズ５，偏光ビー
ムスプリッター６，１／４波長板７、検出レンズ８１、
反射ミラー８２及び光検出器１１は装置の基台５３に固
定されている。検出レンズ８１を通過した反射光９のー
部は、光検出器１１上に照射される。光検出器１１は２
分割構造になっており、この出力はそれぞれ増幅器１
６，１７に入力される。増幅器１６，１７の出力は差動
増幅器１８のそれぞれの端子に入力されており、差動増
幅器１８は両信号の差に応じた信号を出力する。差動増
幅器１８の出力は、記録担体１上に収束されている光ビ
ーム４とトラックとの位置ずれを示すトラッキングエラ
ー信号（以下、ＴＥ信号と呼ぶ。）となる。

【０００５】差動増幅器１８の出力信号は、トラッキン
グ制御系の位相を補償するための位相補償フィルタ３０
０に入力される。位相補償フィルタ３００の出力は、電
力増幅するための駆動回路３５及び等価フィルタ３０１
に入力される。駆動回路３５は、入力信号に応じた電流
をコイル８９に流す。よって、ＴＥ信号に応じた電流で
収束レンズ１０が駆動され、記録担体１上に収束されて
いる光ビーム４が、常にトラック上に位置するようにト
ラッキング制御される。

【０００６】等価フィルタ３０１は、コイル８９に流す
駆動電流に対する可動部４０に保持された収束レンズ１
０の変位の関係と等しい伝達関数をもつフィルタであ
る。よって、等価フィルタ３０１の出力は、収束レンズ
１０の変位を示すことになる。

【０００７】

【数１】

【０００８】図６に示した構成では、ー般にゴム５２が
ばね性と粘性を持つため（数１）に示すような２次型の
伝達関数となる。（数１）においてＫｅがばね定数を、
Ｋｆが推力定数を、Ｄが粘性係数を、ｍが収束レンズ１
０を含めた可動部４０の質量を示す。等価フィルタ３０
１は、（数１）に示した伝達関数を持った電気回路であ
る。 等価フィルタ３０１の出力は、位相補償フィルタ
３０２を介して駆動回路３６に入力される。

【０００９】駆動回路３６は、入力信号に応じた電流を
コイル１４に流す。よって、移送台１３は、収束レンズ
１０の変位を零にする方向に移動する。

【００１０】ー般にプッシュプル方式等のＴＥ検出方式
は、収束レンズ１０が変位すると、即ち収束レンズ１０
の光軸と収束レンズ１０に入射する光ビーム４の光軸が
ずれるとＴＥ信号に誤差を発生する。よって、上述した
構成で収束レンズ１０の変位を小さくする方法が行われ
ている。なお、ー般にトラッキングアクチュエータの制
御帯域は２ｋＨｚ程度であり、移送台１３の制御帯域は
数百Ｈｚ程度としている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、ゴム等の粘性係数は温度によって変化す
るためトラッキングアクチュエータの特性が変化し、等
価フィルタの伝達関数と差異が生じる。このため、収束
レンズの変位を小さくすることができず精度の良いトラ
ッキング制御ができないばかりか、差異が大きくなると
制御系が不安定になる場合が生じる。

【００１２】本発明は従来の欠点に鑑みてなされたもの
であり、温度変化に対しても安定なトラッキング制御を
可能としたトラッキング制御装置を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のトラッキング装置は、記録担体上に照射され
ている光ビームとトラックの位置ずれを検出するトラッ
クずれ検出手段と、記録担体上の光ビームがトラックを
横切るように移動する第１の移動手段と、前記第１の移
動手段がトラックを横切るように移動する第２の移動手
段と、前記トラックずれ検出手段の信号に応じて前記第
１の移動手段を駆動し、記録担体上の光ビームがトラッ
ク上に位置するように制御する第１の制御手段と、前記
第１の移動手段とほぼ同型の等価フィルタを含み前記ト
ラックずれ検出手段の信号に応じて前記第２の移動手段
を駆動して前記第１の移動手段の位置を制御する第２の
制御手段と、温度を検出する温度検出手段とを備えたも
のである。

【００１４】

【作用】本発明は温度検出手段により温度を検出し、検
出した温度における第１の移動手段の特性とほぼ同ーに
なるように等価フィルタの特性を変えることで、温度変
化に対しても収束レンズの変位を小さくすることができ
精度の良い、また安定したトラッキング制御が可能にな
る。

【００１５】

【実施例】以下本発明のー実施例の光ディスク装置にお
けるトラッキング制御装置について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００１６】図１は本発明の実施例における光ディスク
装置におけるトラッキング制御装置のブック図を示すも
のである。尚、図６と同じものについては同一番号を付
け、その説明を省略する。

【００１７】差動増幅器１８の出力信号は、アナログ信
号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変
換器３０（以下、Ａ／Ｄ変換器と記す。）に入力され
る。Ａ／Ｄ変換器３０の出力信号は、トラッキング制御
系の位相を補償するための位相補償ディジタルフィルタ
２２に入力される。位相補償ディジタルフィルタ２２の
出力は、ディジタル信号をアナログ信号に変換するディ
ジタル・アナログ変換器３１（以下、Ｄ／Ａ変換器と記
す。）及び等価ディジタルフィルタ３２に入力される。
Ｄ／Ａ変換器３１の出力信号はスイッチ３３の入力端子
Ａに入力される。スイッチ３３の入力端子Ｂは零レベル
に設定されている。スイッチ３３の出力端子Ｃは、駆動
回路３５に接続されている。駆動回路３５は、入力信号
に応じた電流をコイル８９に流す。 トラッキング制御
を動作する場合には、マイクロコンピュータ３７がコン
トロールライン３８を介し出力するコントロール信号に
よって、スイッチ３３の入力端子Ａと出力端子Ｃが接続
される。よって、ＴＥ信号に応じた電流で収束レンズ１
０が駆動され、記録担体１上に収束されている光ビーム
４が、常にトラック上に位置するようトラッキング制御
される。

【００１８】等価ディジタルフィルタ３２は、コイル８
９に流す駆動電流に対する可動部４０に保持された収束
レンズ１０の変位の関係と等しい伝達関数をもつディジ
タルフィルタである。

【００１９】また、従来例で説明したようにコイル８９
に流す駆動電流に対する可動部４０に保持された収束レ
ンズ１０の変位の伝達関数は温度によって変化するため
伝達関数を切り換える構成になっている。よって、温度
を検出し等価ディジタルフィルタ３２の伝達関数を切り
換えることで出力信号は、温度が変化した場合でも収束
レンズ１０の変位を示すことになる。

【００２０】等価ディジタルフィルタ３２の出力は、移
送台１３の制御系の位相を補償する位相補償ディジタル
フィルタ４１及びＤ／Ａ変換器４２を介してスイッチ３
４の入力端子Ａに入力される。スイッチ３４の入力端子
Ｂはマイクロコンピュータ３７の出力信号がデータライ
ン４３を介して入力されている。スイッチ３４の出力端
子Ｃは、駆動回路３６に接続されている。

【００２１】駆動回路３６は、入力信号に応じた電流を
コイル１４に流す。トラッキング制御を動作する場合に
は、マイクロコンピュータ３７がコントロールライン３
９を介して出力するコントロール信号によってスイッチ
３４の入力端子Ａと出力端子Ｃが接続される。よって、
移送台１３は、収束レンズ１０の変位を零にする方向に
制御される。

【００２２】温度センサー４４は、ゴム５２の近傍の温
度を測定する。その温度データは、データライン５３を
介してマイクロコンピュータ３７に取り込まれる。

【００２３】マイクロコンピュータ３７は、温度センサ
ー４４より温度データを取り込み、その値に応じて等価
ディジタルフィルタ３２の伝達関数を切り換える。切り
換えの為のデータは、データバスライン４５及び４６で
等価ディジタルフィルタ３２に送られる。

【００２４】次に切り換えのタイミングについて説明す
る。トラッキング制御が動作中に等価ディジタルフィル
タ３２の伝達関数を切り換えると、ディジタルフィルタ
の出力が滑らかに変化しないため、過渡的に制御誤差が
増大する。そこで、トラッキング制御を不動作状態にし
て行う検索動作中に切り換える。また、トラッキング制
御を一端不動作にするため各ディジタルフィルタの遅延
回路が検索直前に保持した値をクリアーする。クリアー
することで検索後に再度トラッキング制御を動作した場
合に、検索直前に保持した値のために制御系が誤動作す
ることがない。クリアーを行う指令は、マイクロコンピ
ュータ３７がコントロールライン４７をハイレベルにす
ることで行う。

【００２５】検索動作は、スイッチ３３の入力端子Ｂと
出力端子Ｃを接続し、スイッチ３４の入力端子Ｂと出力
端子Ｃを接続し、マイクロコンピュータ３７よりスイッ
チ３４の入力端子Ｂに信号を出力することで行う。駆動
回路３６はマイクロコンピュータ３７の出力信号に応じ
た電流をコイル１４に流すため、移送台１３は移動す
る。マイクロコンピュータ３７は、移送台１３が目的の
トラックの方向に移動するような信号を出力するため検
索動作が行われる。検索動作は通常の使用状態において
は頻繁に行われるため、温度のように時間に対する変化
度合いが小さい変化には十分に対応できる。

【００２６】次に位相補償ディジタルフィルタ２２の動
作を詳細に説明する。図２に位相補償ディジタルフィル
タ２２の構成を示す。入力端子１００は図１のデータバ
スライン４８に接続されている。入力端子１０１は図１
のデータライン４７に接続されている。また、出力端子
１０２は図１のデータバスライン４９に接続されてい
る。加算器１０３、１０４は入力端子Ａ及びＢに入力さ
れるディジタル信号を加算し出力端子Ｃに出力する。乗
算器１０５、１０６は入力されるディジタル信号に定数
Ｋａ，Ｋｂをそれぞれ乗算し出力する。なお、乗算器お
よび加算器等は所定のサンプリング周期Ｔｓで動作す
る。遅延回路１０７は入力されるディジタル信号をＴｓ
だけ遅延し出力端子Ｂに出力する。また、遅延回路１０
７は入力端子Ｃがハイレベルになると保持している値を
クリアーする。遅延回路１０７のクリアーは、トラッキ
ング制御を不動作状態にして行う検索動作中に行う。こ
の理由は、上述したようにクリアーしない状態で検索後
に再度トラッキング制御を動作した場合、検索直前に保
持した値のために制御系が誤動作することを防止するた
めである。

【００２７】図２に示したディジタルフィルタはー般に
１次ディジタルフィルタの直接型構成と呼ばれるもので
あり、Ｋａ，Ｋｂを所定の値に設定することで制御系の
位相余裕を確保するための位相補償フィルタを実現でき
る。この特性を図３に示す。特性（ａ）がゲインを示
し、特性（ｂ）が位相を示す。特性（ａ），（ｂ）とも
横軸は周波数を示めす。なお、ゲインはｄＢ値で示し、
周波数は対数で示している。トラッキング制御系のゲイ
ン交点はー般に２ｋＨｚ程度であり、２ｋＨｚ近傍で位
相が進む特性となっている。

【００２８】次に等価ディジタルフィルタ３２の動作を
詳細に説明する。図４に等価ディジタルフィルタ３２の
構成を示す。入力端子２００は図１のデータバスライン
４９に接続されている。入力端子２０１及び入力端子２
０２は図１のデータバスライン４５、４６にそれぞれ接
続されている。入力端子２１０は、コントロールライン
４７に接続されている。また、出力端子２０３は図１の
データバスライン５０に接続されている。加算器２０
４、２０５は入力端子Ａ及びＢに入力されるディジタル
信号を加算し出力端子Ｃに出力する。乗算器２０６、２
０７は入力されるディジタル信号にＫｃ，Ｋｄをそれぞ
れ乗算し出力する。Ｋｃ，Ｋｄは、入力端子２０１及び
２０２を介しマイクロコンピュータ３７により設定され
る。なお、乗算器および加算器等は所定のサンプリング
周期Ｔｓで動作する。遅延回路２０８、２０９は入力端
子Ａに入力されるディジタル信号をＴｓだけ遅延し出力
端子Ｂに出力する。また、遅延回路２０８、２０９は入
力端子Ｃがハイレベルになると保持している値をクリア
ーする。 遅延回路２０８、２０９のクリアーは、トラ
ッキング制御を不動作状態にして行う検索動作中に行
う。この理由は、位相補償ディジタルフィルタ２２の動
作で説明したのと同様である。

【００２９】図４に示したディジタルフィルタはー般に
２次ディジタルフィルタと呼ばれるものであり、Ｋｃ，
Ｋｄを所定の値に設定することで、従来例で説明した
（数１）の伝達関数とほぼ同様な特性を実現できる。

【００３０】次に温度を検出し等価ディジタルフィルタ
３２の伝達関数を切り変える動作について説明する。図
５に図１に示したコイル８９に流す駆動電流に対する可
動部４０に保持された収束レンズ１０の変位の伝達関数
の温度に対する変化のー例を示す。特性（ａ）がゲイン
を示し、特性（ｂ）が位相を示す。特性（ａ），（ｂ）
とも横軸は周波数を示めす。なお、ゲインはｄＢ値で示
し、周波数は対数で示している。ー般に温度が高くなる
と１次共振周波数が低下するとともにＭｐ値が高くな
る。よって、上述した等価ディジタルフィルタ３２のＫ
ｃ及びＫｄを温度センサー４４の出力値に応じて切り換
えることで等価ディジタルフィルタ３２の伝達関数とト
ラッキングアクチュエータの伝達関数を温度が変化した
場合でもほぼー致することができる。

【００３１】移送台１３の制御系の位相補償のための位
相補償ディジタルフィルタ４１は、トラッキング制御系
の位相補償ディジタルフィルタ２２の構成と同様である
ので説明を省略する。なお、移送台１３の制御系のゲイ
ン交点はー般に数百Ｈｚ程度であるので、その周波数近
傍で位相が進む特性となっている。

【００３２】本実施例では温度に応じて多段階に等価デ
ィジタルフィルタ３２の伝達関数を切り換える構成とし
たが、制御系が安定な範囲で切り換えの段数を数段階に
するこもできる。この場合、マイクロコンピュータ３７
の処理は簡単になる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、温度に応じて等価ディジタル
フィルタ３２の伝達関数を変えることで、等価ディジタ
ルフィルタ３２の伝達関数とトラッキングアクチュエー
タの伝達関数を温度が変化した場合でもほぼー致するこ
とができ、安定したトラッキング制御を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のー実施例を説明するためのブロック図

【図２】同実施例における位相補償ディジタルフィルタ
のブロック図

【図３】同実施例における位相補償ディジタルフィルタ
の特性図

【図４】同実施例における等価ディジタルフィルタのブ
ロック図

【図５】同実施例におけるトラッキングアクチュエータ
の特性図

【図６】従来の光ディスク装置のトラッキング制御装置
を説明するためのブロック図

【符号の説明】

１ 記録担体 ２ モータ ３ 光源 ６ 偏光ビームスプリッター ８ 全反射ミラー １０ 収束レンズ １１ 光検出器 １３ 移送台 １４ コイル １６ 増幅器 １７ 増幅器 １８ 差動増幅器 ２２ 位相補償ディジタルフィルタ ３０ Ａ／Ｄ変換器 ３１ Ｄ／Ａ変換器 ３２ 等価ディジタルフィルタ ３３ スイッチ ３４ スイッチ ３５ 駆動回路 ３６ 駆動回路 ３７ マイクロコンピュータ ４０ 可動部 ４１ 位相補償ディジタルフィルタ ４２ Ｄ／Ａ変換器 ４４ 温度センサー ５１ 摺動軸 ５２ ゴム ５３ 基台 ８１ 検出レンズ ８２ 反射ミラー ８９ コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 博之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/09 G11B 7/095 G11B 7/085

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録担体上に照射されている光ビームとト
   ラックの位置ずれを検出するトラックずれ検出手段と、
   記録担体上の光ビームがトラックを横切るように移動す
   る第１の移動手段と、前記第１の移動手段がトラックを
   横切るように移動する第２の移動手段と、前記トラック
   ずれ検出手段の信号に応じて前記第１の移動手段を駆動
   し、記録担体上の光ビームがトラック上に位置するよう
   に制御する第１の制御手段と、前記トラックずれ検出手
   段の信号に応じて前記第２の移動手段を駆動して前記第
   １の移動手段の位置を制御する第２の制御手段と、温度
   を検出する温度検出手段とを備え、前記第２の制御手段
   は前記第１の移動手段とほぼ同型の等価フィルタを含
   み、前記温度検出手段の出力に応じて前記等価フィルタ
   の特性を変えることを特徴とするトラッキング制御装
   置。
2. 【請求項２】第２の制御手段が不動作時に等価フィルタ
   の特性を変えることを特徴とする請求項１に記載のトラ
   ッキング制御装置。
3. 【請求項３】温度検出手段の出力に応じて段階的に等価
   フィルタの特性を切り換えるとことを特徴とする請求項
   １に記載のトラッキング制御装置。