JPH0714195A - 光ディスク装置のトラックフォローイング装置 - Google Patents

光ディスク装置のトラックフォローイング装置

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JPH0714195A
JPH0714195A JP5158546A JP15854693A JPH0714195A JP H0714195 A JPH0714195 A JP H0714195A JP 5158546 A JP5158546 A JP 5158546A JP 15854693 A JP15854693 A JP 15854693A JP H0714195 A JPH0714195 A JP H0714195A
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Masamichi Ito
正道 伊藤
Masahiro Takasago
昌弘 高砂
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、コース系に適用する繰り返し
制御の学習回数を少なくできるようにすることである。 【構成】コース用フィルタ回路の出力に加算手段を設
け、コース用フィルタ回路の出力値をディスク一周期分
保管する保管手段を設け、保管を開始したディスク回転
角に同期させて保管手段に記録した値を出力し、その出
力値を小さくする手段を設け、小さくする手段の出力を
前記加算手段の入力としたことを特徴とした光ディスク
装置のトラックフォローイング用装置。 【効果】短時間でフィードフォワード補償値が求められ
るので、装置立ち上がり時間が短くなる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ファインアクチュエー
タとコースアクチュエータの２つのアクチュエータによ
るディスク半径方向の高精度追従に関するもので、特
に、光磁気ディスク，追記型光ディスク，ＣＤ，ＣＤＲ
ＯＭ及びレーザを用いたビデオディスク等の光ディスク
装置のトラックフォローイング装置に関するものでる。
【０００２】
【従来の技術】光デイスク装置は、レーザ光をレンズで
集光した光スポットを用いて、データの読み書きをする
可搬媒体形の記憶装置である。そのため、ディスク回転
周波数で約５０μｍの偏心が生じる。トラックピッチは
約１μｍあり、そのため、光スポットの追従精度は約
０．１μｍ以下の追従誤差が必要である。◆光ディスク
の半径方向の位置決めは、レンズを動かすファインアク
チュエータとファインアクチュエータを動かすコースア
クチュエータの２つのアクチュエータを動かして行われ
る。◆ファインアクチュエータによる高精度追従の従来
技術としては、ディスク回転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
バから推定してトラッキング信号を補正するものとし
て、例えば特開昭６４−１３２７５号と、ファインアク
チュエータに繰り返し制御を適用したものとして、例え
ば特開平１−１３０３６９号が掲げられる。◆また、１
つのアクチュエータの装置（磁気ディスク装置）に繰り
返し制御を適用した例では、特公昭６０−５７０８５号
が掲げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高精度追従を実現する
には、ファイン系もしくはコース系のゲインを大きくす
ることが必要である。ゲインを大きくするには、サーボ
帯域を広くする。もしくは、フィードフォワード補償を
加える方法がある。◆２つのアクチュエータで光スポッ
トを制御している光ディスク装置では、ファイン系のゲ
インを大きくすると、光軸がずれる問題がある。光軸ず
れが発生すると、光スポットとディスクの相対信号を示
すトラック誤差信号にオフセットが発生するので、正確
な位置決めができない。◆一方、コース系のゲインを大
きくしても光軸の問題はない。コースアクチュエータの
振動特性により、サーボ帯域を広くする制限はある。そ
のため、フィードフォワード補償としてコース系に繰り
返し制御を適用する。◆しかし、単純にコース制御系に
繰り返し制御を適用すると、多数の学習回数が必要であ
り、高精度追従となるフィードフォワード補償値を作る
までには時間がかかる問題がある。
【０００４】本発明の目的は、短時間で正確な位置決め
を可能とした光ディスクのトラックフォローイング装置
を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】回転する光ディスクにレ
ーザ光を集光して光スポットを作る対物レンズと、前記
対物レンズを駆動するファインアクチュエータと、前記
ファインアクチュエータを駆動するコースアクチュエー
タと、前記光スポットと前記光ディスクの相対位置を示
す信号を検出する光学系と、前記相対誤差を示す信号で
前記ファインアクチュエータを駆動するファイン用補償
器回路と、前記ファイン用補償器の出力からコースアク
チュエータを駆動するコース用フィルタ回路からなる光
ディスクのトラックフォローイング装置において、前記
コース用フィルタ回路の出力に加算手段を設け、前記コ
ース用フィルタ回路の出力値をディスク一周期分保管す
る保管手段を設け、保管を開始したディスク回転角に同
期させて前記保管手段に記録した値を出力し、その出力
値を小さくする手段を設け、前記小さくする手段の出力
を前記加算手段の入力とする。
【０００６】
【作用】ファイン補償器の特性をCF(S)とし、ファイン
アクチェータの特性をPF(S)、コースフィルタ回路の特
性をCL(S)、コースアクチュエータの特性をPC(S)とす
る。ただし、それ以外の構成部分は周波数特性がほとん
ど変化しないので、簡単に取り扱うために、その値を１
とする。◆コースの駆動値とディスク偏心関係を記号を
用いて説明する。コース系に対する閉ループ特性は、◆
【０００７】
【数１】
【０００８】となる。ただし、コース系の変位をXC
（S）とし、偏心量をXREFとする。◆コースフィルタ回
路の出力であるコース駆動値をIC(S)とすれば、◆ XC(S)＝IC(S)×PC（S） −−−−−−−−−−（２）◆ であるから、式（１）、（２）より◆ XC(S) = IC(S)×PC(S) = N(S)×XREF −−−（３）◆ を得る。
【０００９】繰り返し制御ではコース駆動値IC(S)を保
管して、IC(S)をフィードフォワード補償値とすること
から、コースアクチェータの変位XC(S)は偏心量XREFをN
(S)倍した大きさになる。
【００１０】ディスク回転周波数では、ファインアクチ
ェータとコースアクチュエータはほぼ逆向きに動く。そ
のため、ディスク回転周波数での式（１）の値（以下、
Ｎで示す。）は、１より大きい。そのためコースの変位
は偏心量より、必ず大きく動くことになり、保管するデ
ータも大きめの値になる。このようなＮの条件では繰り
返し制御の学習回数は多数必要となる。コース駆動値IC
(S)では誤った情報を得ることになるからである。
【００１１】ファインアクチュエータの特性PF(S)はあ
らかじめわかるので、保管したデータを１／Ｎとする信
号を小さくする手段で小さくする。これより、コースの
変位を偏心量に一致したフィードフォワード補償値とす
ることができる。コース変位と偏心量が一致した条件と
なるので、少ない学習回数でコースの高精度追従が可能
になる。コースがディスク偏心に十分追従するので、フ
ァイン系では偏心の小さな状態となり、光スポットの追
従精度は向上する。
【００１２】ファインアクチュエータの特性PF(S)は部
品ばらつきなどで変動するため、信号を順次取り込みフ
ィードフォワード値を補正する繰り返し制御により精度
を高めることができる。すなわち、保管手段によりディ
スク一周期分のコース駆動値ICを保管し、ディスク回転
に同期して保管した値を出力し、小さくする手段により
１／Ｎだけ小さくしてフィードフォワード値とする。加
算手段によりフィードフォワード値をコースアクチュエ
ータに加える。コース変位と偏心量が一致する条件とな
るフィードフォワード補償値となるので、少ない学習で
効果が現れる。
【００１３】フィードフォワード補償値を出しながら再
び加算手段の出力を保管して、新たなフィードフォワー
ド補償値とすることにより、部品ばらつきの影響を低減
する事ができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本方式を
適用した光デイスク装置を図１に示す。破線で囲った部
分が本発明である。
【００１５】光デイスク装置は、光デイスク１、光デイ
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及びヘッド２５を制御する部
分からなる。ヘッド２５は、レーザ光２を集光する対物
レンズ３と対物レンズ３を動かすファインアクチュエー
タ５及び光ディスクからの反射光２８からサーボ信号
（トラック誤差信号と焦点誤差信号）とデータ信号を読
み取るディテクタ２７からなる。本実施例ではトラック
誤差信号による制御だけが記載されており、その他の部
分は省略されている。
【００１６】トラック誤差信号を０にするように、ヘッ
ド２５全体を駆動するコースアクチュエータ６及びファ
インアクチェータ５を動かして光スポットをディスクに
追従させる。以下、この動作をトラック制御もしくはフ
ォローイングと呼ぶ。
【００１７】光デイスクは、スピンドルモータ２４によ
り３０００ｒｐｍで回転し、取り付け誤差のために約５
０μｍのデイスク偏心が生じる。デイスク偏心に光スポ
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、２つのアクチェ
ータ５、６は、ブラシレス直流モータである。ファイン
アクチュエータ５の可動部分であるレンズ３は、板バネ
で支えられており、ディスク回転周波数の近傍で共振を
もつ２次の遅れ系である。コースアクチュエータ６はボ
ールベアリングで支持されており、慣性系とみなせる構
造である。
【００１８】光源２６から発光したレーザ光２は、対物
レンズ３に入射し、光スポット４となる。光スポット４
は、デイスク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と光デイス
クの位置誤差を検出器２７から検出する。検出器２７の
トラック検出部分は、２分割のフォトダイドオードから
なる。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とデイスク１の
相対的な誤差により、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電圧に変換
し、OPアンプ回路で構成した差動アンプ１９によって、
位置誤差量であるトラック誤差信号７を得る。
【００１９】トラック誤差信号７を、ファイン用補償器
８に入力して、出力信号得る。出力信号はファインアク
チュエータ用電流アンプ９に入力されてファインアクチ
ュエータ５を駆動する。ファイン用補償器８は、位相遅
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。このようなファインサ
ーボ系を組むことにより光スポットはディスクに追従す
る。
【００２０】次に、コースアクチュエータ６の制御につ
いて説明する。◆ファイン補償器８出力値を２次のロー
パスフィルタ１５の入力としている。２次のローパスフ
ィルタ１５のカットオフ周波数は、ファインアクチュエ
ータ５の主共振より高くしてある。このような条件では
コース系の安定条件を満足するサーボ系が構成できる。
２次のローパスフィルタ回路はコンデンサと抵抗器から
なるOPアンプ回路である。
【００２１】加算器９０はフィルタ回路出力２９とアッ
テネータ出力２０を加算して、アンプ１３に入力する。
電流アンプ１３出力がコースアクチュエータ６を駆動す
る。アッテネータ出力２０は、ＲＡＭ１８にセットされ
た値で定まる。ＲＡＭ１８の値ははじめは０である。Ｄ
／Ａ変換器１７の出力はＲＡＭ１８の値をアナログ値に
変換する。Ｄ／Ａ変換器１７の出力をアッテネータ１６
で小さくする。◆カウンタでＲＡＭのアドレスが指示さ
れてそのＲＡＭの値をＤ／Ａ変換器でアナログに変換さ
れてから、Ａ／Ｄ変換器で取り込まれたデータがＲＡＭ
に書き込まれる。このときＤ／Ａ変換器は以前のデータ
を出力する構成となっている。カウンタで指示されるア
ドレスが変化すると再び同様な動作を行う。ディスク回
転周波数より高いサンプリング周波数４０をカウンタ１
４で計数する。ＲＡＭ１８のアドレス３３は、サンプリ
ング周波数４０で変化する。サンプリング周期ごとにコ
ース駆動値２１をＡ／Ｄ２２で取り込み、ディスク一周
期分のデータをＲＡＭ１８に保管する。
【００２２】ディスク回転に同期するようにディスクの
基準角でカウンタ１４をリセットする。そのために、ス
ピンドルモータ２４の回転角検出パルス２３をカウンタ
のリセット端子に接続している。◆Ａ／Ｄ変換器２２で
データを読み終わったらそのデータを回転角検出パルス
２３に同期して、Ｄ／Ａ変換器１７を用いて出力する。
出力したデータは偏心で定まるコース駆動値より大きい
のでアッテネータ１６に通す。出力２３とアッテネータ
出力２０の和をコース駆動値２１として、コースアクチ
ュエータ６は駆動される。◆フィードバックの値２９と
フィードフォワードの値２０の和がＡ／Ｄ変換器２２に
入力されているので、フィードフォワード補償値２０を
出しながら再びＡ／Ｄ変換器の入力値２１を保管するこ
とによりフィードフォワードの値の精度が高まる。これ
は、繰り返し制御による理論として知られている効果で
ある。◆以上より、コースがディスク偏心に高精度に追
従するので、光軸ずれが発生しない。◆図示されていな
いが、マイコンで、修正される前のＲＡＭ１８の値と修
正された新たなＲＡＭ１８の値の差をもとめて、その差
が規定した値以下になったら、Ａ／Ｄ変換器２２からの
デ−タ取り込みをやめる。そして、ＲＡＭ１８の値の修
正をせずにフィードフォワード補償値２０を出力する。
このような条件切り換えを用いることより、Ａ／Ｄ変換
器２２による電力消費を押さえることができる効果があ
る。◆Ｄ／Ａ変換器１７から出力されるフィードフォワ
ード補償値はフィードバック系から求めるので、サーボ
系のばらつきを吸収した値となる効果がある。
【００２３】別の実施例を図２を用いて説明する。図１
と異なる点だけを説明する。図２は破線で示す本発明の
回路図だけが異なる。マイコン５０により図１に示す実
施例のＲＡＭとカウンタとアッテネータの働きをマイコ
ン５０に持たせてある。さらに図１ではフィードフォワ
ードの値とフィードバックの値の和をＡ／Ｄ変換器に入
力していたのに対して、図２ではＡ／Ｄ変換器２２には
フィードバックの値だけを入力し、Ａ／Ｄ変換器１７か
らのフィードフォワードの値とフィードバックの値を加
算してコース駆動値１７にしている。◆これは、フィー
ドフォワードの効果をフィードバックの値２９が小さく
なることで確認が行える。
【００２４】マイコン５０内には、Ａ／Ｄ変換器２２か
ら入力したデータを保管する入力用ＲＡＭ、処理したデ
ータをＤ／Ａ変換器１７に出力する出力用ＲＡＭ、演算
に必要なＲＡＭとＣＰＵ部分からなる。マイコン５０を
用いることにより回路規模を縮小できる効果がある。◆
マイコン５０内の処理を次に示す。プログラムは、大別
してイニシャル部分とＡ／Ｄ変換器２２からデータを読
みとり処理する部分とＤ／Ａ変換器１７にデータを出力
する部分の３つの部分からなる。装置の電源投入時にイ
ニシャル部分を行い、そしてトラックフォローイングを
行ってから、Ａ／Ｄ変換器２２からデータを読みとり処
理する部分とＤ／Ａ変換器１７にデータを出力する部分
を並列に行う。◆イニシャル部分を図３を用いて説明す
る。出力用ＲＡＭには誤った値が入っていると誤動作の
原因となるので、出力用ＲＡＭには０を入れておき、Ｄ
／Ａ変換器１７の出力を０にしておく。
【００２５】次にＡ／Ｄ変換器２２からデータを読みと
り処理をする部分を図４で説明する。ディスクの回転基
準角からデータを読みとりを開始するために、回転角検
出パルス２３が出力するまで待つ。パルス２３の出力後
に、Ａ／Ｄ変換器２２の読みとりを開始し、入力用ＲＡ
Ｍの先頭番地からＡ／Ｄ変換器から読みとったデータを
サンプル周期ごとに読みとる。例えばディスク回転周波
数を５０Ｈｚ、サンプリング周波数を２．５ｋＨｚとす
れば５０回行う。
【００２６】次にＡ／Ｄ変換器２２から読みとった値の
最大値ＸMAXをもとめ、基準値と比較する。ディスク偏
心が小さいとＡ／Ｄ変換器２２の入力値が小さくなるこ
とから、基準値にはディスク偏心が十分小さいと判断で
きる値をセットしてある。基準値よりＸMAX値が小さけ
れば終了とし、大きければ補正が必要であり、次に進
む。ただし、終了と判断した以降は、基準値よりＸMAX
値が小さいことを常に監視しておき、この条件が成立し
なくなったらふたたびＲＡＭ値の変更を行う。
【００２７】つぎに読みとったデータに１より小さな補
正係数を掛ける。補正係数はディスク回転周波数での式
（１）から求めた値Ｎの逆数を用いる。補正係数は先の
実施例のアッテネータに相当する。１回目の補正を完了
していないので、Ｄ／Ａ変換器の出力は０である。２回
目以降の補正ではＤ／Ａ変換器出力が発生しているので
出力用ＲＡＭの値と入力用ＲＡＭの値を加算して、その
結果を出力用ＲＡＭの値とする。次に補正の効果をチエ
ックを行うために、はじめの処理に戻り、回転角検出パ
ルス２３を待つところから実行する。
【００２８】Ｄ／Ａ変換器１７にデータを出力する部分
を図５に示す。◆出力用ＲＡＭに値をセットしてある値
を回転角検出パルスに同期してサンプリング周期ごとに
ＲＡＭの値をＤ／Ａ変換器１７に出力する。◆フィード
バック値２９にディスク回転周波数より高いノイズが多
い場合、マイコン内の保管データを移動平均法で、ノイ
ズ処理をする。これによりディスクに同期したノイズも
取り除ける。そして、ディスク回転周波数で減衰が１／
Ｎとなるような移動平均法の処理を行うことにより、補
正係数を掛ける処理を兼ねることができる。◆ディスク
回転周波数以下のノイズがある場合は、ディスク回転を
２周期以上連続して取り込み平均化をする。これによ
り、低い周波数によるオフセットの防止が可能である。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、短時間でフィードフォ
ワード補償値が求められるので、装置立ち上がり時間が
短くなり、短時間で、正確な位置決めが可能となる。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した光ディスク装置の一例を示す
図。
【図２】本発明を適用した光ディスク装置の他の例を示
す図。
【図３】本発明におけるイニシャル部分のフローチャー
トを示す図。
【図４】本発明におけるＡ／Ｄ変換器からデータを読み
とり処理する部分のフローチャートを示す図。
【図５】本発明におけるＤ／Ａ変換器にデータを出力す
る部分のフローチャートを示す図。
【符号の説明】
１．．．光デイスク、 ２．．．レーザ光、 ３．．．
対物レンズ、４．．．光スポット、 ５．．．ファイン
アクチュエータ、６．．．コースアクチュエータ、
７．．．トラッキング信号、８．．．ファイン用補償
器、 ９．．．ファイン用電流アンプ、１０．．．ファ
イン駆動値、 １５．．．コース用フィルタ回路、１
３．．．コース用電流アンプ、 １６．．．アッテネー
タ、１８．．．ＲＡＭ、 １７．．．Ｄ／Ａ変換器、
１９．．．差動アンプ、２０．．．アッテネータ出力、
２１．．．コース駆動値、２２．．．Ａ／Ｄ変換器、
２３．．．ディスク回転角検出パルス、２４．．．ス
ピンドルモータ、 ２５．．．ヘッド、 ２６．．．レ
ーザ光源、２７．．．ディテクタ、 ２８．．．戻り
光、 ２９．．．フィードバック値、３３．．．ＲＡＭ
アドレス、 ５０．．．マイコン、 ９０．．．加算
器。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転する光ディスクにレーザ光を集光して
    光スポットを作る対物レンズと、前記対物レンズを駆動
    するファインアクチュエータと、前記ファインアクチュ
    エータを駆動するコースアクチュエータと、前記光スポ
    ットと前記光ディスクの相対位置誤差を示す信号を検出
    する光学系と、前記相対位置誤差を示す信号で前記ファ
    インアクチュエータを駆動するファイン用補償器回路
    と、前記ファイン用補償器の出力からコースアクチュエ
    ータを駆動するコース用フィルタ回路からなる光ディス
    クのトラックフォローイング装置であって、前記コース
    用フィルタ回路の出力に加算手段を設け、前記コース用
    フィルタ回路の出力値をディスク一周期分保管する保管
    手段を設け、保管を開始したディスク回転角に同期させ
    て前記保管手段に記録した値を出力し、その出力値を小
    さくする手段を設け、前記小さくする手段の出力を前記
    加算手段の入力とすることを特徴とする光ディスク装置
    のトラックフォローイング装置。
  2. 【請求項２】前記保管手段の入力を、前記コース用フィ
    ルタ回路の出力から前記加算手段の出力に変更したこと
    を特徴とする請求項１記載の光ディスク装置のトラック
    フォローイング装置。
  3. 【請求項３】前記保管手段に保管した値を出力しなが
    ら、前記フィルタ回路の出力をディスク一周期分再び保
    管し、前記出力していた値と再び保管していた値を加算
    し、その加算値をディスク回転角に同期させて新たな出
    力値とし前記コース用フィルタ回路の出力が規定した値
    以下になるまで上記動作を繰り返すことを特徴とする請
    求項１記載の光ディスク装置のトラックフォローイング
    装置。
  4. 【請求項４】前記保管手段に保管した値を出力しなが
    ら，前記加算器の出力をディスク一周期分再び保管し、
    保管した値をディスク回転角に同期させて新たな出力値
    とし、前記出力値と新たな出力値の差が規定した値が規
    定した値以下になるまで，上記動作を繰り返すことを特
    徴とする請求項２記載の光ディスク装置のトラックフォ
    ローイング装置。
JP5158546A 1993-06-29 1993-06-29 光ディスク装置のトラックフォローイング装置 Pending JPH0714195A (ja)

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