JPH05334704A - 光ディスク装置のサーボ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ファインアクチュエータ５が動かすレンズ３の
速度を検出する手段を設け、そして、ファインアクチュ
エータ５の入力段とファイン用補償回路１２の間に加算
器１７，１８を設け、そして、前記速度検出手段により
検出した速度信号を加算器１７に加え、２次のローパス
フィルタ１１の入力信号を、ファイン用補償回路の出力
信号２０と前記加算器１７，１８の出力信号の和とし、
そして、２次のローパスフィルタ１１のＱ値をあげてピ
ークが生じる周波数をディスク回転周波数に一致させ
る。 【効果】一定回転の光ディスク装置において、ディスク
回転周波数のコース系ゲインのみを上げることが出来る
ので、直流ゲインを上げずに、ディスク偏心を抑圧する
ゲインを確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズを動かすファイ
ンアクチュエータと光ヘッド全体を動かすコースアクチ
ュエータによるディスク半径方向の追従制御に係り、特
に、コース系回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ディスク装置の概要を示したも
のが、図４である。光ディスク装置は、ディスク状の媒
体１に、レーザ光２を用いて、データの読み書きをする
記憶装置である。データの読み込みは、ディスク１から
の反射光量変化もしくは、反射光の旋光性を検出して行
う。書き込みは、レーザ光２の出力を上げることによ
り、行う。

【０００３】光ディスクを大容量化するには、データを
記録する面積を小さくする必要がある。データを記録す
る面積は、ディスク面に当たるレーザ光２の大きさに依
存する。そのため、レーザ光２をレンズ３で回折限界ま
で絞り込んだ１μｍ程度の光スポット４を用いる。

【０００４】ディスク１に、光スポット４の、高精度位
置決めができることが、その位置に書き込んだデータを
誤りなく読み込む条件であり、データの信頼性は、光ス
ポット４の位置決め性能に、大きく依存する。

【０００５】光スポット４は、ヘッド全体を移動するコ
ースアクチュエータ６と、レンズ３だけを動かすファイ
ンアクチュエータ５により動く。コースアクチュエータ
６とファインアクチュエータ５は、フレミングの左手の
法則に基づき、力が発生するブラシレス直流モータであ
る。二つのアクチュエータ５，６により、数百ナノメー
タ以下の追従精度で、光スポット４が、ディスクの目標
位置へ、追従する。

【０００６】光ディスク装置の追従制御は、次の通りで
ある。光スポット４とディスク１の相対位置を示すトラ
ック信号７により、ファインアクチュエータ５は、ファ
イン用補償回路８とファイン用アンプ９を通して、電流
駆動される。コースアクチュエータ６は、ファイン電流
指令値１０から、ファインアクチュエータ５を模擬した
２次のローパスフィルタ１１，補償回路１２及びコース
用電流アンプ１３により、駆動される。

【０００７】トラック信号７はプシュプル方式で検出す
る。戻り光の位置１４が異なると、プシュプル検出方式
のトラック信号は、光軸ずれにほぼ比例した値が加わ
り、誤る。ファインアクチュエータ５により駆動するレ
ンズ３の基準位置からの移動量が大きい場合、光軸ずれ
１４−ｂが起こり、位置決めするための信号７に誤りが
発生する。そのため、駆動変位が大きい低域では、コー
スアクチュエータ６がよく動き、変動変位が微小な高域
では、ファインアクチュエータ５が動くようにする必要
がある。

【０００８】光ディスク１は可搬性媒体であるので、デ
ィスク回転にともない５０μｍ程度のディスク偏心が生
じる。ディスク偏心は、ディスクの回転で生じるもので
あるから、偏心周波数と回転周波数は等しい。ファイン
アクチュエータ５だけで偏心を追従すると、トラック信
号７に誤りが生じて、位置決めを誤る。このため、ディ
スク偏心は、コースアクチュエータ６により追従する必
要がある。

【０００９】従来技術として、ディスク偏心周波数のフ
ァイン系のゲインを高くし、光軸ずれによる位置信号の
誤りをオブザーバから推定し、トラッキング信号を算出
する特開昭64−13275 号公報が掲げられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】光軸を基準位置１４−
ａを維持するには、ファインアクチュエータ５により駆
動するレンズ３を、レンズの基準位置から、あまりずれ
ないようにすることが必要である。そして、レンズの基
準位置からずれる要因の一つに、ディスク偏心がある。
ディスク偏心の大きさは５０μ程度あり、レンズの基準
位置からのずれは、数μに抑えなければならない。

【００１１】そのため、コースアクチュエータ６によ
り、ディスク偏心を追従できれば、ファインアクチュエ
ータ５により駆動するレンズ３が基準位置からずれるこ
とはない。そのため、ディスク回転周波数において、フ
ァイン系のゲインより、ゲインを大きくする必要があ
る。単純にコース系の直流ゲインを大きくすれば、それ
は可能である。しかし、コースアクチュエータの振動特
性により、直流のゲインをあげる制限が生じ、あまり高
くできない。

【００１２】本発明の目的は、コース系の直流ゲインを
上げずに、ディスク偏心を抑圧するサーボ回路を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】光スポットと光ディスク
の相対ずれを示す信号をファイン用補償回路に入力し
て、前記ファイン用補償回路の出力信号を、レンズを駆
動するファインアクチュエータの駆動信号とし、前記フ
ァインアクチュエータの駆動信号を２次のローパスフィ
ルタに入力し、前記２次のローパスフィルタの出力をコ
ース用補償器に入力し、前記コース用補償器の出力信号
をファインアクチュエータ全体を駆動するコースアクチ
ュエータの駆動信号とする光ディスクのサーボ回路にお
いて、前記ファインアクチュエータが動かすレンズの速
度を検出する手段を設け、そして、前記ファインアクチ
ュエータの入力段と前記ファイン用補償回路の間に加算
器を設け、そして、前記速度検出手段により検出した速
度信号を前記加算器に加え、そして、前記２次のローパ
スフィルタの入力信号を、前記ファイン用補償回路出力
信号と前記加算器の出力信号の和とし、そして、２次の
ローパスフィルタのＱ値をあげてピークが生じる周波数
をディスク回転周波数に一致させる。

【００１４】

【作用】ファインアクチュエータの変位を、２次のロー
パスフィルタで検出する条件を考える。ファインアクチ
ュエータと２次のローパスフィルタに関する入力と出力
の関係は、それぞれ同じ２次遅れ系の周波数応答で示す
ことができる。２次の遅れ系の特性は、主共振及びダン
ピングで定まる。一般に、２次のローパスフィルタに対
応するダンピングに相当する値は、Ｑ値を用いる。Ｑ値
は、ダンピングの逆数にほぼ比例する。それぞれの定数
が同じならば、同じ入力値をファインアクチュエータと
２次のローパスフィルタに入力することにより、２次の
ローパスフィルタの値から、ファインアクチュエータの
変位が推定できる。

【００１５】次に、２次遅れ系のダンピングが小さな場
合（ａ）と、ダンピングが大きい場合（ｂ）を図３に示
す。ダンピングが小さい場合（ａ）、主共振付近では、
急激なゲイン変化が生じる。そのため、ファインアクチ
ュエータの駆動値から、２次のローパスフィルタを用い
て、ファイン変位を推定する場合、ファインアクチュエ
ータと同じ主共振とダンピングが必要であり、定数のば
らつきに対して、許容値が小さい。

【００１６】しかし、ダンピングが大きい（ｂ）の場
合、ゲインの急激な変化がなく、定数のばらつきに対し
て許容値が上がるため、主共振とダンピングがずれてい
ても、大きな誤差はなくファインアクチュエータによる
レンズの変位が推定できる。

【００１７】そのため、ファインと２次のローパスフィ
ルタの定数を変えて、ファイン変位を推定するには、ダ
ンピングを大きくする必要がある。小さなダンピングの
ファインアクチュエータを、大きなダンピングのアクチ
ュエータとして取り扱うには、電気的に、速度検出手段
により得た速度を加算器を介した速度フィードバックが
必要である。

【００１８】この速度フィードバックループによって、
加算器に入力する信号を２次のローパスフィルタに通し
て、誤りの少ない推定値をする。

【００１９】しかし、加算器の出力からファインアクチ
ュエータまでの回路にオフセットが生じると、直流的に
推定値が異なる。直流の推定値を補償するために、加算
器後の信号と加算器の入力信号の和を２次のローパスフ
ィルタに入力する。これにより、オフセットと主共振の
変動に対して許容できる。

【００２０】いままで、２次のローパスフィルタにファ
インアクチュエータ変位を推定する機能だけを述べた。
さらに、２次のローパスフィルタのダンピングを小さく
することにより、特定周波数のゲイン増幅機能をもたせ
られる。図３の２次遅れ系で示すように、Ｑ値を大きく
し、持ち上がる周波数をディスク回転周波数に一致させ
る。以上より、コース系の直流ゲインを上げることな
く、ディスク回転周波数に対するコース系のゲインを高
くすることができる。このため、レンズが基準の位置か
らあまりずれずに済み、誤った位置決めを防止できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２２】本方式を適用した光ディスク装置が、図１
である。光ディスク装置は、光ディスク１，光ディスク
１を回転するためのスピンドルモータ２４，データを読
み書きするヘッド２５，ヘッド２５内に搭載されたレン
ズ３を動かすファインアクチュエータ５，ヘッド２５全
体を移動するコースアクチュエータ６及び、各アクチュ
エータ５，６を制御する回路からなる。

【００２３】光ディスクは、スピンドルモータ２４によ
り、２４００rpm で回転し、取り付けずれのために、約
５０μのディスク偏心が生じる。ディスク偏心に光スポ
ット４を位置決めすることにより、データを読み書きす
る。光スポット４の移動は、ファインアクチュエータ５
とコースアクチュエータ６により行い、二つのアクチュ
エータ５，６は、ブラシレス直流モータである。

【００２４】光ディスク装置のトラッキングのための構
成は以下のとおりである。すなわち、光源２６から発光
したレーザ光２は、レンズ３に入射し、光スポット４と
なる。光スポット４は、ディスク１に反射され、戻り光
２８が検出器２７に入射する。戻り光２８により、光ス
ポット４と光ディスクの位置ずれを示すトラッキング信
号７を検出器２７から検出する。検出器２７は、二分割
のフォトダイオードからなり、フォトダイオードは光が
当たると電流が流れる素子である。戻り光２８は、光ス
ポット４とディスク１の相対的なずれにより、光量が変
化する。そのため、戻り光量で発生する各フォトダイオ
ードの電流をＯＰアンプで構成した差動アンプ１９によ
って、位置ずれ量であるトラッキング信号７を得る。

【００２５】トラッキング信号７を、ファイン用補償器
８に通して、出力信号２０を作る。ファイン用補償器８
は、位置遅れ補償と位相進み補償の機能をもった、コン
デンサと、抵抗器からなるＯＰアンプ回路である。

【００２６】ファインアクチュエータ５は、ダンピング
が小さなアクチュエータである。補償器の出力２０を加
算器１７と電流アンプ９を通して、ファインアクチュエ
ータ５に電流を流し、ファイン用速度センサ３０によ
り、速度を検出して、加算器１７に信号１６をフィード
バックする。このように、速度フィードバックをかけて
ダンピングの値を大きくする。

【００２７】速度センサ３０は、レンズ３に付いたサー
チ用コイルから、発生した電圧により、速度を検出す
る。電流アンプ９は、加算器１７の出力電圧を、電流に
変換し、アクチュエータ５へ、入力電圧値３２に正比例
した電流３３を発生する働きをもつ。電流アンプ９は、
半導体素子で構成している。

【００２８】コースアクチュエータ６は、ファインアク
チュエータ５があまり基準位置からずれないように動か
す必要がある。加算器１７に加わえるファイン用補償器
の出力値２０とファイン電流に比例した電圧２１の和を
２次のローパスフィルタ１５の入力２２としている。フ
ァインアクチュエータ５の電流値３３から信号を導いて
いるので、ファイン系のオフセットの影響が低減でき
る。さらに、速度フィードバック系が構成されているの
で、アクチュエータの特性変動の影響が小さい。２次の
ローパスフィルタ１５は、ディスク回転周波数と同じ周
波数を主共振周波数としている。さらに、ゲインを確保
するためにＱ値をあげている。このため、２次のローパ
スフィルタ１５の出力は、ディスク回転周波数でゲイン
が増幅された推定値をとる。この値２３にコース系の補
償器１２を通して、電流アンプ１３を通して、コースア
クチュエータ６は、駆動される。

【００２９】コース系の開ループを図２に示す。開ルー
プ特性より、ディスク偏心を抑圧するゲインが確保され
ている。そのため、ディスク偏心より、ファインアクチ
ュエータが動くことなく、光軸ずれが発生しない。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、一定回転の光ディスク
装置において、ディスク回転周波数のコース系ゲインの
みを上げることが出来るので、直流ゲインを上げずに、
ディスク偏心を抑圧するゲインを確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したトラッキング回路のブロック
図。

【図２】本発明を適用したコース系の開ループ特性図。

【図３】ダンピングが小さい場合（ａ）とダンピングが
大きい小さい場合（ｂ）の２次遅れ系の周波数特性図。

【図４】従来のトラッキング回路のブロック図。

【符号の説明】

３…レンズ、５…ファインアクチュエータ、１１…２次
のローパスフィルタ、１２…コース用補償回路、１７…
加算器、１８…加算器、１９…差動アンプ、２０…ファ
イン用補償回路の出力信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住谷 幸男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光スポットと光ディスクの相対ずれを示す
   信号をファイン用補償回路に入力して、前記ファイン用
   補償回路の出力信号を、レンズを駆動するファインアク
   チュエータの駆動信号とし、前記ファインアクチュエー
   タの駆動信号を２次のローパスフィルタに入力し、前記
   ２次のローパスフィルタの出力をコース用補償器に入力
   し、前記コース用補償器の出力信号を前記ファインアク
   チュエータを駆動するコースアクュエータの駆動信号と
   する光ディスクのサーボ回路において、前記ファインア
   クチュエータが動かすレンズの速度を検出する手段を設
   け、そして、前記ファインアクチュエータの入力段と、
   前記ファイン用補償回路の間に加算器を設け、そして、
   前記速度検出手段により検出した速度信号を前記加算器
   に加え、前記２次のローパスフィルタの入力信号を、前
   記ファイン用補償回路の出力信号と前記加算器の出力信
   号の和としたことを特徴とする光ディスク装置のサーボ
   回路。