JPH0748258B2

JPH0748258B2 - 光デイスク駆動装置

Info

Publication number: JPH0748258B2
Application number: JP14703387A
Authority: JP
Inventors: 雅晴小川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-12-02
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPS63271728A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は，光ディスク駆動装置，特に光スポットを光
ディスク上の任意のトラックにアクセスさせるためのア
クセス制御を行う光ディスク駆動装置に関するものであ
る。

［従来の技術］第７図は，例えば昭和60年５月15日に「光ディスク駆動
装置」と題して出願された同一出願人による特願昭60−
101439号明細書に記載の従来の光ディスク駆動装置の構
成を示すブロック図である。図において、光ディスク10
1は，多数のトラックに高密度のピット例の記録トラッ
クを同心円状または螺旋状に多数有している。ディスク
モータ102は，光ディスク101をスピンドルに接着して回
転させる。

一方、光学ヘッド104は，光スポットを光ディスク101に
形成し，その半径方向に移動するもので，枠体105,半導
体レーザーのような光源106,コリメータレンズ107,偏光
ビームスプリッタ108,λ/4板109,光路変更用ミラー110,
光源106からの光ビームを光ディスク101の媒体面上に集
束させて光スポット115を形成する対物レンズ111,光ス
ポット115を光ディスク101の記録トラック上に正確に位
置させるために対物レンズ111を光ディスク101の半径方
向に微少に動かすトラッキングアクチュエータ112およ
び光ディスク101により反射された戻り光を検出する２
分割の分割光検出器113とから構成されている。

加減算増幅回路114は，分割光検出器113の出力の和をと
って情報信号となる和信号を出力したり，分割検出器11
3の出力を減算してトラッキング誤差信号をトラック横
断数カウンタ118に出力すると共に速さ検出回路120に出
力するようにしている。

このトラック横断数カウンタ118は，加減算増幅回路114
の出力を入力して光学ヘッド104が横断したトラック数
を検出するもので，その出力は目標速度発生回路119に
送出するようにしている。

この目標速度発生回路119は，トラック横断数カウンタ1
18の出力を入力し，アクセス時に光スポット115の目標
速度信号を発生してヘッドアクチュエータ駆動制御回路
117に出力するようにしている。

このヘッドアクチュエータ駆動制御回路117には，極性
切り換え回路２の出力も入力されるようになっており，
これらの出力に基づき，ヘッドアクチュエータ駆動制御
回路117はヘッドアクチュエータ116を駆動制御するよう
になっている。

ヘッドアクチュエータ116は，このヘッドアクチュエー
タ駆動制御回路117により駆動され，光学ヘッド104を光
ディスク101の半径方向に移動させるようになってい
る。

速度検出回路120は，光スポット115が光ディスク101上
のトラックを横断する速さを検出するもので，その出力
は極性切り換え回路２に出力するようになっている。こ
の速さ検出回路120と極性切り換え回路２とから，速度
検出回路124が構成されている。

極性切り換え回路２には，アクセス方向指令発生回路12
3の出力が入力されるようになっており，このアクセス
方向指令発生回路123の出力により極性切り換え回路２
は，速さ検出回路120の出力の極性を切り換えるように
なっている。即ち，検出された速さ（スカラ量）に方向
を持たせたものが，検出速度（ベクトル量）になるよう
に切り換えるようにしている。

また，第８図は第７図を伝達関数で表現した速度制御系
の伝達関数ブロック図である。図において，前記目標速
度発生回路119の出力Vrと速度検出回路120からの検出速
度Vs＊との減算結果をゲイン補償回路５に入力するよう
にしている。ゲイン補償回路５は速度制御系の帯域を決
定するものである。

このゲイン補償回路５と，ノッチフィルタ122とヘッド
アクチュエータ駆動回路６とはヘッドアクチュエータ駆
動制御回路117に含まれるもので，ノッチフィルタ122は
ヘッドアクチュエータ116内のブロック８で示すヘッド
アクチュエータの機械共振特性G_L（ｓ）を補償するもの
である。

また，ヘッドアクチュエータ駆動回路６は，通常は電流
駆動方式を採用しているので，駆動電流検出回路をも内
臓している。

ヘッドアクチュエータ116はブロック７とブロック８と
からなり，このブロック７はヘッドアクチュエータの力
定数，また前記ブロック８は加速度を入力とし，ヘッド
アクチュエータ116の伝達特性を示すブロックであり,M
は可動部質量,G_L（ｓ）はヘッドアクチュエータ116の機
械共振特性,Sはラプラス演算子である。その他の構成は
第７図と同じであるから説明を省略するが，目標速度発
生回路119および速度検出回路124のK_Vは速度検出感度，
また，τは光スポット115のトラック横断周期を意味し
ている。

第９図は第８図のブロック８におけるG_L（ｓ）のゲイン
特性の一例を示したもので，周波数ω_Ｌ（通常はKH_Z）
において大きな共振ピークを持っている。

これに対して，第10図は第８図のノッチフィルタ122の
ゲイン特性|G_N（ｓ）｜を示したもので，ω_Ｎ＝ω_Ｌと
し,|G_N（ｓ）｜|1/G_L（ｓ）｜となるようにG_N（ｓ）
を設計する。

第11図および第12図は第８図の開ループ特性であり，第
11図はG_N（ｓ）＝1/G_L（ｓ）とした場合，第12図はG
_N（ｓ）≠1/G_L（ｓ）とした場合を意味している。

従来の光ディスク駆動装置は上記のように構成され，第
７図において，まず，ディスクモータ駆動制御回路103
によってディスクモータ102,即ち，光ディスク101が回
転を始め，定常回転数に達した後，光学ヘッド104の周
知の動作により光検出器113と加減算増幅回路114によっ
て検出されたトラッキング誤差信号に基づいて，トラッ
キングアクチュエータ112を駆動制御することにより，
光スポット115は光ディスク101上のあるトラックの中心
に追従する。

また，トラックアクセス時には，光スポット115が横断
した光ディスク101のトラック数をトラック横断数カウ
ンタ118によって計数しておくと同時に，目的トラック
までの残りトラック数に応じて目標速度発生回路119か
ら出力される目標速度と速度検出回路124によって光ス
ポット115のトラック横断速度とを入力したヘッドアク
チュエータ駆動制御回路117によって光スポット115が目
標トラックに近付くにつれて，その速度が零に近付くよ
うに速度制御が行われる。

さらに、第８図において，トラックアクセス時の速度制
御系の動作を詳細に説明する。目標速度発生回路119か
ら出力された目標速度信号Vrと速度検出器124から出力
された検出速度信号Vs＊との差である速度偏差信号Ve
は，ゲイン補償回路５とノッチフィルタ122を介してヘ
ッドアクチュエータ駆動回路６に伝達され，ヘッドアク
チュエータ116に駆動電流が加えられる。その結果，ヘ
ッドアクチュエータ116が速度V_Lで動き出し，光スポッ
ト115は光ディスク101上のトラックを横断する。

一方，光ディスク101が回転することによって生じるト
ラック振れ速度をVdとすると，ヘッドアクチュエータ11
6の速度とトラック振れ速度Vdとの差が速さ検出回路120
で検出速度信号Vs＊として検出され，この検出速度信号
Vs＊をフィードバックすることにより，速度制御系全体
は検出速度信号Vs＊が目標速度信号Vrに一致するように
動作する。

この速度制御系速度偏差信号Veから検出速度信号Vs＊ま
での一巡伝達関数（開ループ特性）は， G₀₁（ｓ）＝Vs＊（ｓ）/Ve（ｓ）＝K_CK_AK_FK_V /MS・G_N（ｓ）G_L（ｓ）・（１−ｅ^−ｓτ）/Sτ ……
（１）となる。

G_N（ｓ）＝1/G_L（ｓ）と設計できた場合は，第11図に示
すように，高域におけるヘッドアクチュエータ116の機
械共振特性は現れないが，装置間のばらつきなどにより
G_N（ｓ）≠1/G_L（ｓ）となった場合は，第12図に示され
るように，高域にヘッドアクチュエータ116の機械共振
特性が現れ，そのピークがO_dBを越えるものがあると，
速度制御系は不安定になってしまう。

また，速度検出回路124の零次ホールド特性の無駄時間
により，トラック横断周波数付近で，位相が大きく遅れ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］上記のような従来の光ディスク駆動装置では，下記に列
挙するような問題点があつた。

（１）光スポット115がトラックを横断する速度をトラ
ック横断周期をもとに検出しているため，低速時，トラ
ックをゆっくりと横断すると，速度検出に時間遅れ（無
駄時間）が発生し，速度制御系が不安定になりやすいた
め，速度制御系の遮断周波数を低く設計しなければなら
ず，速度偏差が大きくなりやすい。

（２）光スポット115が光ディスク101のドロップアウト
部あるいはデータアドレス記録部分を通過した際，ドロ
ップアウトあるいはデータアドレス記録周期をトラック
横断周期と誤検出した場合，実際には光スポット115が
低速移動中であるにもかかわらず，あたかも高速である
かのように速度検出回路124が誤動作するため速度制御
系が乱される。

（３）ヘッドアクチュエータ116には，普通数KHz付近に
大きな機械共振が存在し，これを除去するためノッチフ
ィルタ122をヘッドアクチュエータ駆動制御回路117内に
挿入するが，共振周波数が複数個存在すれば，回路規模
が大きくなるうえ，共振周波数が装置毎にばらついて，
ノッチフィルタ122の周波数がずれると，速度制御系は
不安定になる。

（４）光スポット115がトラックを横断する方向を検出
する機能がなく，単に本来アクセスすべき方向（内周方
向または外周方向）によって速さの極性を切り換えて速
度としているため，低速時，トラック振れや外乱速度に
よって横断方向がアクセスすべき方向に対して反転する
と，速度制御系に正帰還がかかり，光学ヘッド104が暴
走するおそれがある。

この発明は，かかる問題点を解決するためになされたも
ので，速度検出回路の無駄時間を補償し，速度制御系の
安定性を向上すると共に，系の帯域を広げ，速度偏差を
小さくでき，光ディスク上のドロップアウト，アドレス
データ部分で速度検出回路が誤動作した場合にも速度制
御系の乱れが小さくなるようにでき，ノッチフィルタを
除去して回路を簡素化すると共に，任意の周波数におけ
る機械共振の影響を抑圧できるばかりか，外乱速度によ
って光スポットのトラック横断方向が反転しても光学ヘ
ッドが暴走しないようにできる光ディスク駆動装置を得
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る光ディスク駆動装置は、多数のトラック
を有する光ディスク上に光スポットを形成する対物レン
ズ及び前記光ディスクからの反射光を受光する光検出器
を少なくとも具備する光学ヘッドと、前記光ディスクの
トラックに対してトラックアクセスを行うときに前記光
学ヘッドの少なくとも一部分を前記光ディスクの半径方
向に移動させるヘッドアクチュエータと、前記光ディス
クの半径方向に移動する光スポットのトラック横断速度
信号を前記光検出器の受光出力から検出する速度検手段
と、前記ヘッドアクチュエータの駆動信号から前記光学
ヘッドの加速度信号を検出する加速度検出手段と、前記
速度検出手段からのトラック横断速度信号及び前期加速
度検出手段からの加速度信号を入力とし、前記光学ヘッ
ドの移動速度に対応する周波数が所定の基準周波数より
も低い場合には上記速度検出手段が出力するトラック横
断速度信号に一致するトラック横断推定速度信号を生成
し、前記光学ヘッドの移動速度に対応する周波数が前記
基準周波数よりも高い場合には前記加速度検出手段から
の加速度信号を積分した信号に一致するトラック横断推
定速度信号を生成する状態観測手段と、前記光学ヘッド
のトラック横断数からトラック横断目標速度信号を演算
する目標速度発生手段と、前記目標速度発生手段からの
トラック横断目標速度信号と前記状態観測手段からのト
ラック横断推定速度信号とに基づき前記ヘッドアクチュ
エータを制御するヘッドアクチュエータ駆動制御手段と
を備えたものである。

［作用］この発明においては，トラックアクセス時，速度検出回
路の出力の極性を光スポットのトラック横断方向によっ
て切り換えた信号とヘッドアクチュエータの駆動電流検
出回路の出力信号とにより状態観測器で光スポットのト
ラック横断速度を推定し，光スポットのトラック横断速
度制御を行う。

［実施例］第１図はこの発明による光ディスク駆動装置の一実施例
を示すブロック図である。図において，第７図と同一部
分には同一符号を付してさの重複説明を避け，第７図と
は異なる部分を主体に述べる。符号101〜120は前記従来
装置と同様のものである。

方向検出回路１は，その入力側には，加減算増幅回路11
4の差信号および和信号出力が入力され，光スポット115
が光ディスク101のトラックを横断する方向を検出す
る。極性切り換え回路２は，方向検出回路１の出力によ
って速さ検出回路120の出力の極性を切り換える。速度
検出回路20は，方向検出回路１と速さ検出回路120と極
性切り換え回路２とで構成される。

状態観測器３は，ヘッドアクチュエータ116の駆動電流
を検出する駆動電流検出回路121によって検出された駆
動電流信号と極性切り換え回路２から出力される極性を
持った速度検出信号とを入力とし，より真の値に近い速
度を推定するものである。この状態観測器３の出力はヘ
ッドアクチュエータ駆動制御回路117に送出するように
なっている。

また、制御モード検出回路４は，光スポット115がトラ
ック中心を追従している間は，状態観測器３の中にある
積分器をリセットする指令を出力するものである。

第２図は第１図を伝達関数で表現した速度制御系の伝達
関数ブロック図である。図において、状態観測器3,制御
モード検出回路4,速度検出回路20は第１図と同じであ
り，ゲイン補償回路5,ヘッドアクチュエータの力定数７
およびブロック８は，第８図と同じである。

状態観測器３は，ゲイン要素9,10,13,フィードゲイン要
素11と積分器12とで構成されている。

ゲイン要素９は，ヘッドアクチュエータ116の力定数７
と等しいゲインK_Fを持ち，ヘッドアクチュエータ駆動回
路６内で検出された駆動電流信号を入力とし，駆動力の
推定値を出力とするゲイン要素，ゲイン要素10は，ヘッ
ドアクチュエータ116および光学ヘッド104などのアクセ
ス時における可動部質量の逆数と等しいゲイン1/Mを持
ったゲイン要素であり，さらに，フィードバックゲイン
要素11は，速度検出回路20で検出された検出速度信号Vs
＊とゲイン要素13の出力である推定速度信号ｓとの差
を入力とするフィードバックゲイン要素である。

積分器12は，ゲイン要素10から出力された加速度にフィ
ードバックゲイン11の出力を加算することによって得ら
れるより正確な加速度信号の推定値を入力とする積分器
であり，制御モード検出回路４の出力によってリセット
することができる。

ゲイン要素13は，速度検出回路20を模擬したゲイン要素
で，推定速度信号ｓを出力する。

第３図は速度制御中の各部の波形を示す図である。図に
おいて，符号14は，第１図における加減算増幅回路114
の出力でトラック横断センサ信号，符号15は速度検出回
路20の出力信号（検出速度信号）Vs＊，符号16は状態観
測器３の出力である推定速度信号s,符号17は第２図に
おいてフィードバックゲイン要素11のゲインＬ＝０とし
た場合の状態観測器３から出力される推定速度信号ｓ
である。

第４図はトラック溝と検出信号との関係を示した図であ
る。第４図（ａ）は光ディスク断面図で，図中の符号18
はトラック溝部，符号19は溝間部である。第４図（ｂ）
は第１図の加減算増幅回路114の減算出力信号（トラッ
キング誤差信号），第４図（ｃ）は同じく加算出力信号
（和信号），第４図（ｄ），第４図（ｅ）はそれぞれ第
４図（ｂ），第４図（ｃ）のコンパレート信号である。

第５図は第２図で示したそれぞれ制御系の開ループ伝達
特性であり，ゲインと位相の周波数特性を表わす図であ
る。

上記のように構成された光ディスク駆動装置において，
光源106からの光は，コリメータレンズ107により平行光
とされ，偏光ビームスプリッタ108を通って直線偏光と
され，λ/4板を通過してミラー110により反射され，対
物レンズ111により定常回転している光ディスク101上に
光スポット115を形成する。

光ディスク101から反射された光は対物レンズ111から偏
光ビームスプリッタ108まで戻り，偏光ビームスプリッ
タ108により反射されて分割光検出器113に入射する。

分割光検出器113に入射した光は分割光検出器113により
光電変換され，この光電変換信号は加減算増幅回路114
により和信号およびトラッキング誤差信号とされる。

トラックアクセス時には，和信号およびトラッキング誤
差信号はトラック横断数カウンタ118,速さ検出回路120
および方向検出回路１に入力される。

速さ検出回路120から出力される検出速度信号を方向検
出回路１の検出結果に基づき，光スポット115が光ディ
スク101の外周方向へ移動中か，内周方向へ移動中かに
よって極性切り換え回路２において極性を切り換えた
後，検出速度として状態観測器３に入力する。これと同
時に，駆動電流検出回路121によって検出されたヘッド
アクチュエータ116の駆動電流信号をも状態観測器３に
入力する。

これと同時に，駆動電流検出回路121によって検出され
たヘッドアクチュエータ116の駆動電流信号をも状態観
測器３に入力する。

さらに，この時，制御モータ検出回路４の出力によって
状態観測器３の内部にある積分器12のリセットを解除し
ておき，状態観測器３が動作するようにしておく。

一方，トラック横断数カウンタ118の出力は目標速度発
生回路119に伝達され，残りトラック数に応じた目標速
度が目標速度発生回路119から出力される。

ヘッドアクチュエータ駆動制御回路117はこの目標速度
発生回路119の出力と，状態観測器３の出力と，駆動電
流検出回路121の出力とに基づいてヘッドアクチュエー
タ116を駆動制御することにより，光スポット115のトラ
ック横断速度を制御する。

第２図および第３図では，状態観測器３の動作を中心に
説明する。速度制御系の帯域を決定するゲイン補償回路
５の出力は，ヘッドアクチュエータ116の駆動指令信号
であり，ヘッドアクチュエータ駆動回路６にて駆動電流
に変換され，ヘッドアクチュエータ116では，力定数K_F
〔N/A〕によって駆動力となり，質量の逆数である1/M倍
されて加速度になり，加速度が積分され，高周波では，
さらにヘッドアクチュエータ116の高域共振特性G
_L（ｓ）の影響も受け，速度V_Lでヘッドアクチュエータ1
16が移動する。

また，光ディスク101の偏心などに起因するトラック振
れ速度をVdとすると,V_LのVdとの差が光スポット115のト
ラック横断速度となり，これを速度検出回路20にて検出
し，速度検出感度K_V〔V/m/s〕なるゲインで電気信号に
変換する。

この時，第３図に示すように加減算増幅回路114の出力
であるトラック横断センサ信号14のトラック横断周期か
ら検出された検出速度信号15はトラック横断が検出され
て初めて，直前の半トラックの平均横断速度として得ら
れるので，減速時には検出速度信号15のように階段波形
となり，速さ検出回路120に示すような零次ホールド特
性を持つ。しかも，低速になるに従ってトラック横断周
期が長くなるので，τは，高速時は小さな値をとり，低
速時は大きな値をとる。

状態観測器３は，基本的にはヘッドアクチュエータ116
および速度検出回路20の伝達特性を電子回路で模擬した
ものであり，ヘッドアクチュエータ116の高域共振特性G
_L（ｓ）および速度検出回路20の零次ホールド特性（１
−ｅ^−ｓτ）/Sτは含んでいない。

状態観測器３では，まず駆動電流検出回路６にて検出さ
れたヘッドアクチュエータ116の駆動電流信号i_Lをゲイ
ン要素9,10にて加速度情報とする。

さらに，ゲイン要素13でゲインK_V倍した推定速度信号
ｓと速度検出回路20の出力信号（検出速度信号）Vs＊と
の差をとり，フィードバックゲイン要素11にてL/K_V倍し
て積分器12への入力加速度情報に加算することにより，
加算速度情報に修正を加え，推定速度信号ｓを検出速
度信号Vs＊に収束させる構成を採っている。

ところで，状態観測器３の二つの入力であるヘッドアク
チュエータ116の駆動電流信号i_Lおよび検出速度信号Vs
＊から状態観測器３の出力である推定速度ｓまでの伝
達特性は，ｓ=1/(Ｓ+Ｌ)・K_FK_V/M・i_L+L/(Ｓ+Ｌ)・Vs＊ ……
（２）となる。

即ち，駆動電流信号i_Lから推定速度信号s,検出速度信
号Vs＊から推定速度信号ｓへの伝達特性は共に一次遅
れとなり，その時定数は1/Lであるか,L＞０である限り
状態観測器３は安定である。つまり,Lは推定速度信号
ｓの収束の速さを決定するパラメータであり，例えば,1
msの時定数で収束させるとすれば,L＝1000と選ぶ。

（６），（９）式より状態観測器３の出力である光スポ
ットのトラック横断推定速度信号Vsは低周波領域では検
出速度信号Vs＊に一致し，高周波領域ではヘッドアクチ
ュエータ駆動電流i_Lの積分に一致することがわかる。そ
して，その分かれ目となる周波数はＬ〔rad/sec〕であ
り，状態観測器３の帯域と一致する。ここで，仮にＬ＝
∞とすると，（２）式より，ｓ＝Vs＊ ……（10）となって状態観測器３がない従来の速度制御系（第８
図）と同じ構成となり推定速度信号Vsの時間応答は第３
図の出力信号15と一致するため，速度検出回路20で発生
する無駄時間を補償できない。逆にＬ＝０とすると
（２）式より，ｓ＝1/S・K_FK_V/M・i_L ……（11）となって，推定速度信号ｓの時間応答は第３図の推定
速度信号17と一致するので，速度検出回路120の無駄時
間，ヘッドアクチュエータ116の高域共振特性の影響を
全く受けないが，駆動電流i_Lにわずかなオフセットが重
畳されていると推定速度信号Vsの推定誤差が増大する。

また，この時，推定速度信号ｓには，トラック振れ速
度Vdが全く含まれておらず，推定速度信号ｓは光スポ
ット115のトラック横断速度ではなく，ヘッドアクチュ
エータ116の移動速度V_Lの推定値となり，低速時，トラ
ック振れ速度Vdが無視できない程度に移動速度V_Lが小さ
くなると，トラック横断速度の推定速度信号（推定値）
ｓの誤差が大きくなる。

従って，フィードバック要素11のゲインＬをヘッドアク
チュエータ116の高域共振周波数や，光スポット115のト
ラック横断周波数より十分低く，かつ光ディスク101の
トラック振れ基本周波数より十分高く設定しておくこと
により，推定速度信号ｓの時間応答は第３図の破線16
で示されるように出力信号15と17の中間的な波形とな
り，速度検出回路120で発生する無駄時間をある程度補
償することができる。

また，（２）式により，検出速度信号Vs＊から推定速度
信号ｓへの伝達特性が1/（１＋S/L）なる１次のロー
パスフィルタ特性で表わせるので，光ディスク101上の
ドロップアウトあるいは記録ピットによって出力信号
（検出速度信号）Vs＊が乱された場合でも推定速度信号
ｓは殆ど乱されることはない。

さらに，光スポット115がトラック上をトラッキングし
ている間は制御モード検出回路４からの指令により積分
器12をリセットし，速度制御モードに切り換えると同時
にリセットを解除すれば，トラッキング中のトラック横
断速度は明らかにゼロであるから，速度制御モードに移
行した直後の状態観測器３からの推定速度出力の初期値
に誤差はない。また，誤差が生じても，その誤差は1/L
の時定数で０に収束する。

次に，第２図で示した速度制御系の開ループ伝達関数を
計算すると， G₀₂(s) ＝K_ＣK_ＡK_ＦK_Ｖ/MS・(S+L・G_Ｌ(S)・(1-e^−ｓτ))/Sτ/(S+
L) ＝K_ＣK_ＡK_ＦK_Ｖ/MS・(1+L/S・G_Ｌ(S)(1-e^−ｓτ))/Sτ/(1
+L/S) ……（12）となり，ヘッドアクチュエータ116の高域共振特性G
_L（ｓ）がピークを持つ周波数をω_Ｌとすれば,L≪ω_Ｌ
となるようにＬを設定しておくことで， |L/S・G_L（ｓ）｜_{Ｓ＝ｊωＬ}L/ω_L|G_L（Ｊω_Ｌ）｜……
（13）であることから，（12）式の開ループ特性に与えるヘッ
ドアクチュエータ116の高域共振ピークの大きさによる
影響はL/ω_Ｌ倍に抑圧され，第５図に示すように，第12
図と比較してゲイン特性における高域のピークが小さく
なる。

また，第10図のノッチフィルタ122の周波数特性とは異
なり，高域共振周波数ω_Ｌは特定の周波数である必要が
なく，ω_Ｌ≫Ｌなる周波数でありさえすれば，任意の周
波数において抑圧効果があり，たとえ複数のピークが存
在しても一様に抑圧される。機械共振特性G_L（ｓ）と同
様に（12）式における速度検出回路20の零次ホールド特
性による位相遅れ，ゲイン降下も緩和され，開ループ特
性の位相は高域まで伸び，系の安定性が改善される。

第４図（ａ）にて，光スポット115が光ディスク101上の
トラック溝を横断する際に得られる加減算増幅回路114
の減算出力信号（第４図（ｂ））と加算出力信号（第４
図（ｃ））とが90゜の位相差を持っていることを利用
し，第４図（ｄ）の波形の立ち上がり時に第４図（ｅ）
のレベルが「Ｈ」レベルあるいは第４図（ｄ）の波形の
立ち上がり時に第４図（ｅ）の「Ｌ」レベルであれば，
光スポット115は左から右へ，また第４図（ｅ）のレベ
ルが逆であれば，光スポット115は右から左へ移動して
いることがわかる。

上述のように光スポット115のトラック横断方向を方向
検出回路１によって検出し，速さ検出回路120の出力の
極性を光スポット115のトラック横断方向によって切り
換えれば，速度制御系は正帰還になることなく，安定し
て動作する。

第６図はこの発明の他の実施例であり，第２図を等価変
換したものである。従って，検出速度信号Vs＊，駆動電
流信号i_Lから推定速度信号ｓへの伝達関数，および開
ループ伝達関数は，それぞれ（２）式，（12）式と一致
する。

また，第１図において，極性切り換え回路２を速さ検出
回路120の直後に設けてあるが，速度制御系が常に負帰
還になるように極性を切り換えれば良いのであって，例
えば駆動電流検出回路121の直後および状態観測器３の
後段に設けてもよい。

また，上記実施例では，分割光検出器出力を加減増幅し
た信号に基づいて光スポット115のトラック横断速さあ
るいは方向を検出しているが，必ずしも分割光検出器出
力の加減算増幅信号である必要はなく，例えばトラック
溝のない光ディスクを使用するサンプルサーボ方式を採
用した場合等では，トラッキング信号（トラックずれ信
号）検出手段またはトラック横断数検出手段と総反射光
量信号に相当する信号を検出する手段の出力に基づいて
トラック横断速さあるいは方向を検出しても良い。

あるいは，光ディスクのアドレス情報等から方向検出し
ても良い。

また，上記実施例では方向検出回路において検出された
方向検出結果に基づき，速さ検出回路120の出力の極性
を切り換えているが，基本的には速度制御中に方向反転
することはなく，仮に方向反転しても短時間であれば，
状態観測器３の出力である推定速度信号ｓは（９）式
によりほぼ駆動電流信号i_Lのみから決定されるので，速
度制御系が正帰還になることはなく，方向検出回路のな
い構成とし，アクセス方向指令に基づき速さ検出回路の
出力の極性を切り換え，状態観測器３に入力しても良
い。

また，第２図ではヘッドアクチュエータとして，直線的
に駆動されるリニアモータを使用した場合について詳述
しているが，例えば回転型のアクチュエータでも良く，
その場合，第２図，第３図および第４図における可動部
質量Ｍは可動部の慣性モーメントＪで置き換えられる。
即ちヘッドを駆動するアクチュエータであればその種類
はなんでも良い。更に，ヘッドアクチュエータはヘッド
全体を駆動する必要はなく，例えば分離型アクチュエー
タを用いた場合等，ヘッドの一部だけを駆動しても良
く，トラック検索時に光スポットをディスクの半径方向
に大きく移動させるアクチュエータであれば良く，第１
図におけるトラッキングアクチュエータ112と兼ねても
良い。

［発明の効果］この発明は以上説明したとおり，トラックアクセス時光
ディスク駆動装置の速度制御系に状態観測器を付加し
て，速度検出回路の出力とヘッドアクチュエータの駆動
電流とを状態観測器に入力して光スポットのトラック横
断速度を推定して光スポット横断速度を制御するように
したので，速度制御系の安定性が向上し，長距離はもと
より非常に短距離のアクセス時にも速度制御可能とな
り，光ディスク装置のアクセス時間を大幅に短縮でき，
また，速度制御系の性能がヘッドアクチュエータあるい
は光学ヘッドの機械共振周波数のばらつき，共振点の個
数に依存しないため，ヘッドアクチュエータおよび光学
ヘッドの組み立てが容易になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す光ディスク駆動装置
の全体構成のブロック図，第２図は第１図の光ディスク
駆動装置における速度制御系のブロック図，第３図は第
１図の光ディスク駆動装置における状態観測器の動作説
明図，第４図は第１図の光ディスク駆動装置における方
向検出回路の動作説明図，第５図は第２図に示した速度
制御系の開ループ伝達特性図，第６図はこの発明の光デ
ィスク駆動装置の他の実施例による速度制御系のブロッ
ク図，第７図は従来の光ディスク駆動装置の構成を示す
ブロック図，第８図は従来の光ディスク駆動装置におけ
る速度制御系の速度制御系のブロック図，第９図は機械
系の高域共振周波数特性図，第10図は第８図の速度制御
系におけるノッチフィルタの周波数特性図，第11図およ
び第12図は第８図に示した速度制御系の開ループ伝達特
性図である。図において,1……方向検出回路,2……極性切り換え回
路,3……状態観測器,4……制御モード検出回路,20……
速度検出回路,101……光ディスク,104……光学ヘッド,1
14……加減算増幅器,115……光スポット,116……ヘッド
アクチュエータ,117……ヘッドアクチュエータ駆動制御
回路,120……速さ検出回路である。なお，各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数のトラックを有する光ディスク上に光
スポットを形成する対物レンズ及び前記光ディスクから
の反射光を受光する光検出器を少なくとも具備する光学
ヘッドと、前記光ディスクのトラックに対してトラックアクセスを
行うときに前記光学ヘッドの少なくとも一部分を前記光
ディスクの半径方向に移動させるヘッドアクチュエータ
と、前記光ディスクの半径方向に移動する光スポットのトラ
ック横断速度信号を前記光検出器に受光出力から検出す
る速度検出手段と、前記ヘッドアクチュエータの駆動信号から前記光学ヘッ
ドの加速度信号を検出する加速度検出手段と、前記速度検出手段からのトラック横断速度信号及び前期
加速度検出手段からの加速度信号を入力とし、前記光学
ヘッドの移動速度に対応する周波数が所定の基準周波数
よりも低い場合には上記速度検出手段が出力するトラッ
ク横断速度信号に一致するトラック横断推定速度信号を
生成し、前記光学ヘッドの移動速度に対応する周波数が
前記基準周波数よりも高い場合には前記加速度検出手段
からの加速度信号を積分した信号に一致するトラック横
断推定速度信号を生成する状態観測手段と、前記光学ヘッドのトラック横断数からトラック横断目標
速度信号を演算する目標速度発生手段と、前記目標速度発生手段からのトラック横断目標速度信号
と前記状態観測手段からのトラック横断推定速度信号と
に基づき前記ヘッドアクチュエータを制御するヘッドア
クチュエータ駆動制御手段とを備えた光ディスク駆動装
置。
【請求項２】前記状態観測手段の所定の基準周波数を、
前記光学ヘッドの駆動に係る構成の機械的共振周波数及
び前記光学ヘッドの光スポットのトラック横断周波数の
いずれの周波数に対しても低く、かつ、前記光ディスク
の回転に伴うトラック振れ基本周波数より高く設定した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ディス
ク駆動装置。
【請求項３】前記光学ヘッドの光スポットが前記光ディ
スクのトラックを追尾動作しているときは、前記状態観
測手段による前記光学ヘッドの加速度信号の積分処理を
停止させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光ディスク駆動装置。
【請求項４】前記加速度検出手段を、前記ヘッドアクチ
ュエータの駆動電流に基づき前記光学ヘッドの加速度信
号を検出する構成としたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光ディスク駆動装置。