JPH09212876A - 光ディスク装置及び制御用半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は光ディスク装置のトラックアクセス装
置に関し、レンズおよびレンズを搭載した光ヘッドを所
望のトラックへ高速かつ正確に移動させ、アクセス時間
を短縮することができる制御方法を提供する目的とす
る。 【解決手段】本発明のトラックアクセス装置は、光ヘッ
ドの移動速度を推定する第１の目標速度発生器１４と、
目標トラックまでの距離に応じた目標速度を発生する第
２の目標速度発生器２０と、目標速度を切り換える第１
のスイッチ１５から構成されている。さらに、駆動トル
クを調整する駆動トルク調整回路２６を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コースとファイン
の２つのアクチュエータによって、情報の読み取り手段
を記録媒体上で移動する制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの分野の技術としては、特開平
４−１０５２２１号公報及び特開平５−３０７７５５号
公報に記載されたものがある。

【０００３】特開平４−１０５２２１号公報では、レン
ズ位置検出器を備え、レンズを光ヘッドに対して相対的
に静止させながら光ヘッドを動かす第１の制御モード
と、目標トラックまでの位置ずれに応じて速度目標値を
発生し、レンズアクチュエータを速度制御で動かす第２
の制御モードとを切り換えて、光スポットのトラック移
動を行う方法が提案されている。

【０００４】また、特開平５−３０７７５５号公報で
は、コースアクチュエータの加速減速の能力を最大限に
生かし、光スポットを高速かつ正確に目標トラックに移
動させるために、目標トラックまでの距離に応じて目標
速度を発生する手段と、レンズのヘッドに対する相対位
置検出器及び相対速度検出器と、光スポットの速度を検
出する手段を具備し、レンズの相対位置信号及び相対速
度信号、基準駆動信号に基づいてコースアクチュエータ
を駆動し、レンズの相対位置信号及び相対速度信号、光
スポットの速度誤差信号に基づいてファインアクチュエ
ータを駆動する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】円板状の記録媒体に対
して光学的に情報を記録・再生する光ディスク装置にお
いては、同心円状又はスパイラル状の多数の情報トラッ
クの内の目標トラックに対して記録・再生動作を行うた
めに、複数のトラックを横断して光ヘッドを移動させ、
位置決めすることが必要である。このため、一般的に
は、ヘッドの目標トラック位置までの距離に応じて変化
する目標速度信号に対して、ヘッドの速度を追従させる
速度制御型の移動制御が行われている。

【０００６】しかしながら、光ディスクのトラックピッ
チは非常に小さく、かつ光ヘッドは大きく、かつ重いた
め、以下に述べるような問題があった。

【０００７】即ち、微小な幅のトラックに光スポットを
追従させ、光ビームを記録面状に焦点を合わせるため
に、ビームを集束するレンズは光ヘッドに対して可動な
ようにレンズアクチュエータに取り付けられている。こ
のため、ヘッドを動かしてトラック間移動を行うと、集
束レンズが振動し正確かつ安定な光スポットの移動が行
うことができない。また、微細なトラックに対して正確
に光スポットを移動位置決めするためには、高帯域な制
御ループにより精度の高い速度制御を行う必要がある
が、光ヘッドが大きく、かつ重量も重いため、高速・高
帯域の制御ループを構成することが困難である。

【０００８】上記従来技術はこれらの問題に対し、上述
のような手段によって、高速・高精度なトラックアクセ
ス装置を提供しようとするものである。

【０００９】しかしながら、特開平４−１０５２２１号
公報の装置及び方法では、第１の制御モードにおいてト
ラック移動中のレンズの振動を抑制するためにレンズ位
置検出器が必要であり、レンズ位置検出器を持たないヘ
ッドの場合には適用できない。この場合、光ヘッドにレ
ンズ位置検出器を設けることは、光ヘッドを大きく、か
つ重量を重くする要因となり、高速アクセス動作を制限
する原因になる。また、第２の制御モードにおいては、
目標トラックに近づき光スポットの速度が低くなってき
た場合に、速度検出の精度が劣化し、検出遅れが大きく
なり、速度を目標値通り制御することが困難となる。そ
の結果、トラックアクセスの精度が劣化し、アクセス時
間が長くなるという問題もある。

【００１０】特開平５−３０７７５５号公報の装置及び
方法においても、ファインアクチュエータの駆動には、
レンズの光ヘッドに対する相対位置および相対速度を検
出するレンズ位置検出器および速度検出器を備えてい
る。これは、先の技術と同様に、高速動作を制限する原
因になる。また、先の技術と同様に、光スポットの速度
が低くなってきた場合に、速度検出の精度が劣化し、検
出遅れが大きくなり、速度を目標値通り制御することが
困難となる。その結果、トラックアクセスの精度が劣化
し、アクセス時間が長くなる。

【００１１】本発明の目的は、記録媒体に光スポット照
射するレンズを目標トラックに高速アクセスさせること
が可能な光ディスク装置、またはこのような装置の制御
に最適な機能を備えた制御用の半導体素子を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の光ディスク装置
は、第１の駆動手段で駆動される光ヘッドと、この光ヘ
ッド上で第２の駆動手段によって駆動され、記録媒体に
光スポットを照射するレンズと、記録媒体で反射された
前記光スポットの反射光から得られる位置情報を用いて
前記第１及び第２の駆動手段を制御する制御手段とを備
える。反射光から得られる位置情報は、通常、トラック
中心からの位置ずれ量として得ることができる。

【００１３】このとき、制御手段は、第２の駆動手段の
みでレンズを目標トラックまで移動することができる距
離（可動範囲）の前後で、制御モードまたは制御ループ
を切り換える。このときの距離は、目標トラックまでの
所定のトラック数として与えることができる。

【００１４】第１の制御モードまたは制御ループは、光
ヘッドの速度を推定し、この推定速度にレンズの速度を
一致させるように機能する。また、第２の制御モードま
たは制御ループは、光スポットの目標速度を発生する手
段を備え、この目標速度に基づいて第２の駆動手段を速
度制御する。この第２の制御モードまたは制御ループで
は、光ヘッドを無視して第２の駆動手段のみで光スポッ
トが目標トラックにアクセスしているように、速度制御
が行われる。そして、第２の駆動手段の可動範囲に達し
た時点で、第１の制御モードまたは制御ループから第２
の制御モードまたは制御ループに切り換える。

【００１５】光ヘッドの速度の推定は、光ヘッドの駆動
信号から第１の駆動手段のモデルを用いて行うこともで
きるし、光スポットの目標トラックまでの距離に応じた
第１の駆動手段または光ヘッドの目標速度を発生し、こ
の目標速度に光ヘッド及びレンズが追従するように第１
の駆動手段及び第２の駆動手段を制御して、この目標速
度を推定速度として用いても良い。この追従制御では、
光スポットの速度をフィードバックして、目標速度と比
較すればよい。先のモデルでは完全なモデルを作ること
は難しく、上記の光ヘッドの目標速度への追従制御では
光スポットの速度を光ヘッド及びレンズの速度と仮定し
て制御を行うため、若干の誤差を伴うであろう。しか
し、これらの原因によって生じる誤差は、第１の制御モ
ードにおいては重大な問題を起こすことは無いものと考
えられる。

【００１６】また、第２の制御モードでは、光ヘッドは
減速されておりレンズの方がはるかに高速にアクセス動
作できるので、光ヘッドの速度を無視して、光スポット
の目標トラックまでの距離に応じた第２の駆動手段また
はレンズの目標速度と光スポットの検出速度との偏差に
基づいて、第２の駆動手段、つまりレンズを制御すれ
ば、高速かつ正確に目標トラックにアクセスできる。こ
のとき、光スポットの反射光から得られる位置情報を加
工して得ることができる。また、光スポットが目標トラ
ックに到達すれば、トラッキング制御に移行するので、
光ヘッドはレンズとの相対位置が所定の関係となるよう
に、第１の駆動手段で移動される。

【００１７】上述のように本発明では、光ヘッドとレン
ズとの相対位置または相対速度等を検出する検出器を用
いることなく、光ヘッドとレンズとの相対位置を所定の
関係に維持して目標トラックへのアクセス制御を行うこ
とができるので、光ヘッドの小形軽量化が図れ、高速な
アクセス動作が可能になる。

【００１８】以下に、より具体的な態様を列記する。

【００１９】（１）螺旋状または同心円状のトラックを
有する記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射す
るレンズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記ト
ラックを横切る方向に駆動するコースアクチュエータ
と、前記光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切
る方向に駆動するファインアクチュエータと、前記記録
媒体に照射した光スポットの反射光から前記光スポット
の前記トラックに対する位置情報を検出する手段とを備
え、前記位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ
及びファインアクチュエータを駆動する光ディスク装置
であって、前記位置情報に基づいて前記光ヘッドの駆動
信号を発生する手段と、この駆動信号に基づいて前記光
ヘッドの速度を推定する手段と、前記位置情報に基づい
て前記光スポットの目標速度を発生する手段と、前記位
置情報に基づいて前記光スポットの前記トラックを横切
る方向の速度を検出する手段と、前記光ヘッドの推定速
度と前記光スポットの速度との偏差に基づいて、前記フ
ァインアクチュエータの駆動を制御する第１の制御手段
と、前記光スポットの目標速度と検出された光スポット
の速度との偏差に基づいて、前記ファインアクチュエー
タを制御する第２の制御手段と、前記光スポットが所定
のトラックに達したことを検知して、前記第１の制御手
段から前記第２の制御手段に切り換える切換手段とを備
える。

【００２０】（２）（１）の光ディスク装置において、
前記ファインアクチュエータの第１及び第２の制御手段
に、前記光スポットの推定速度または前記光スポットの
目標速度から加速度を求め、この加速度に基づいて加速
度フィードフォワード補償を行う手段を備える。

【００２１】（３）（１）の光ディスク装置において、
前記光スポットの速度と前記光スポットの推定速度との
偏差を求め、この偏差を前記コースアクチュエータの駆
動信号にフィードバックすることにより速度フィードバ
ック補償を行って、前記コースアクチュエータを駆動す
る。

【００２２】（４）螺旋状または同心円状のトラックを
有する記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射す
るレンズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記ト
ラックを横切る方向に駆動するコースアクチュエータ
と、前記光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切
る方向に駆動するファインアクチュエータと、前記記録
媒体に照射した光スポットの反射光から前記光スポット
の前記トラックに対する位置情報を検出する手段とを備
え、前記位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ
及びファインアクチュエータを駆動する光ディスク装置
であって、前記位置情報に基づいて前記光ヘッドの駆動
信号を発生する手段と、この駆動信号に基づいて前記光
ヘッドの速度を推定する手段と、前記位置情報に基づい
て前記光スポットの目標速度を発生する手段と、前記位
置情報に基づいて前記光スポットの前記トラックを横切
る方向の速度を離散的に検出する手段と、この離散的な
速度を積分する手段と、この速度を前記ファインアクチ
ュエータの駆動速度を推定して補正する手段と、この補
正した光スポットの速度と前記光ヘッドの推定速度との
偏差に基づいて、前記ファインアクチュエータを制御す
る第１の制御手段と、前記光スポットの目標速度と検出
された光スポットの速度との偏差に基づいて、前記ファ
インアクチュエータを制御する第２の制御手段と、前記
光スポットが所定のトラックに達したことを検知して、
前記第１の制御手段から前記第２の制御手段に切り換え
る切換手段とを備えたことを特徴とする光ディスク装
置。

【００２３】（５）（１）または（４）の光ディスク装
置において、前記光スポットの目標トラックまでの距離
を求める手段と、前記光スポットの速度と目標トラック
までの所定の距離とに基づいて前記ファインアクチュエ
ータの駆動力と駆動時間を演算する手段と、前記光スポ
ットが目標トラックから前記所定の距離に達したことを
判定して、前記ファインアクチュエータに前記駆動力を
前記駆動時間発生させる手段とを備える。

【００２４】（６）螺旋状または同心円状のトラックを
有する記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射す
るレンズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記ト
ラックを横切る方向に駆動するコースアクチュエータ
と、前記光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切
る方向に駆動するファインアクチュエータと、前記記録
媒体に照射した光スポットの反射光から前記光スポット
の前記トラックに対する位置情報を検出する手段と、前
記位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ及びフ
ァインアクチュエータを制御する制御手段とを備えた光
ディスク装置であって、前記制御装置は、前記位置情報
に基づいて前記光ヘッドの駆動信号を発生する機能と、
この駆動信号に基づいて前記光ヘッドの移動速度を推定
する機能と、前記位置情報に基づいて前記光スポットの
目標速度を発生する機能と、前記位置情報に基づいて前
記光スポットの前記トラックを横切る方向の速度を検出
する機能と、前記光ヘッドの推定速度と前記光スポット
の速度との偏差に基づいて、前記ファインアクチュエー
タの駆動を制御する第１の制御機能と、前記光スポット
の目標速度と検出された光スポットの速度との偏差に基
づいて、前記ファインアクチュエータの駆動を制御する
第２の制御機能とを有し、前記光スポットが所定のトラ
ックに達したことを判定して、前記第１の制御機能から
前記第２の制御機能に切り換えて前記ファインアクチュ
エータの駆動を制御することを特徴とする光ディスク装
置。

【００２５】（７）螺旋状または同心円状のトラックを
有する記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射す
るレンズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記ト
ラックを横切る方向に駆動するコースアクチュエータ
と、前記光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切
る方向に駆動するファインアクチュエータと、前記記録
媒体に照射した光スポットの反射光から前記光スポット
の前記トラックに対する位置情報を検出する手段とを備
え、前記位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ
及びファインアクチュエータを駆動する光ディスク装置
であって、前記位置情報に基づいてコースアクチュエー
タの目標速度を発生する手段と、前記ファインアクチュ
エータの目標速度を発生する手段と、前記位置情報に基
づいて前記光スポットの前記トラックを横切る方向の速
度を検出する手段と、この検出手段で検出された速度と
前記コースアクチュエータの目標速度との偏差に基づい
て前記コースアクチュエータを駆動する手段と、前記偏
差に基づいて前記ファインアクチュエータを駆動する第
１の制御手段と、前記ファインアクチュエータの目標速
度と前記光スポットの速度との偏差に基づいて前記ファ
インアクチュエータを駆動する第２の制御手段と、前記
光スポットが所定のトラックに達したことを検知して、
前記第１の制御手段と前記第２の制御手段とを切り換え
る切換手段とを備える。

【００２６】（８）螺旋状または同心円状のトラックを
有する記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射す
るレンズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記ト
ラックを横切る方向に駆動するコースアクチュエータ
と、前記光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切
る方向に駆動するファインアクチュエータと、前記記録
媒体に照射した光スポットの反射光から前記光スポット
の前記トラックに対する位置情報を検出する手段とを備
え、前記位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ
及びファインアクチュエータを駆動する光ディスク装置
であって、前記位置情報に基づいてコースアクチュエー
タの目標速度を発生する機能と、前記ファインアクチュ
エータの目標速度を発生する機能と、前記位置情報に基
づいて前記光スポットの前記トラックを横切る方向の速
度を検出する機能と、この検出手段で検出された速度と
前記コースアクチュエータの目標速度との偏差に基づい
て前記コースアクチュエータを駆動する駆動信号を発生
する機能と、前記偏差に基づいて前記ファインアクチュ
エータを駆動する駆動信号を発生する第１の制御機能
と、前記ファインアクチュエータの目標速度と前記光ス
ポットの速度との偏差に基づいて前記ファインアクチュ
エータを駆動する駆動信号を発生する第２の制御機能
と、前記光スポットが所定のトラックに達したことを検
知して、前記第１の制御機能と前記第２の制御機能とを
切り換える切換機能とを備える。

【００２７】（９）螺旋状または同心円状のトラックを
有する記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射す
るレンズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記ト
ラックを横切る方向に駆動するコースアクチュエータ
と、前記光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切
る方向に駆動するファインアクチュエータと、前記記録
媒体に照射した光スポットの反射光から前記光スポット
の前記トラックに対する位置情報を検出する手段とを備
えた光ディスク装置に使用可能な制御用半導体素子であ
って、前記半導体素子は、前記位置情報に基づいて前記
光ヘッドの駆動信号を発生する機能と、この駆動信号に
基づいて前記光ヘッドの速度を推定する機能と、前記位
置情報に基づいて前記光スポットの目標速度を発生する
機能と、前記位置情報に基づいて前記光スポットの前記
トラックを横切る方向の速度を検出する機能と、前記光
ヘッドの推定速度と前記光スポットの速度との偏差に基
づいて、前記ファインアクチュエータの駆動を制御する
第１の制御機能と、前記光スポットの目標速度と検出さ
れた光スポットの速度との偏差に基づいて、前記ファイ
ンアクチュエータの駆動を制御する第２の制御機能とを
有し、前記光スポットが所定のトラックに達したことを
判定して、前記第１の制御機能から前記第２の制御機能
に切り換えて前記ファインアクチュエータの駆動を制御
する機能を備える。

【００２８】（１０）螺旋状または同心円状のトラック
を有する記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射
するレンズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記
トラックを横切る方向に駆動するコースアクチュエータ
と、前記光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切
る方向に駆動するファインアクチュエータと、前記記録
媒体に照射した光スポットの反射光から前記光スポット
の前記トラックに対する位置情報を検出する手段とを備
え、前記位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ
及びファインアクチュエータを駆動する光ディスク装置
に使用可能な制御用半導体素子であって、前記半導体素
子は、前記位置情報に基づいてコースアクチュエータの
目標速度を発生する機能と、前記ファインアクチュエー
タの目標速度を発生する機能と、前記位置情報に基づい
て前記光スポットの前記トラックを横切る方向の速度を
検出する機能と、この検出手段で検出された速度と前記
コースアクチュエータの目標速度との偏差に基づいて前
記コースアクチュエータを駆動する駆動信号を発生する
機能と、前記偏差に基づいて前記ファインアクチュエー
タを駆動する駆動信号を発生する第１の制御機能と、前
記ファインアクチュエータの目標速度と前記光スポット
の速度との偏差に基づいて前記ファインアクチュエータ
を駆動する駆動信号を発生する第２の制御機能と、前記
光スポットが所定のトラックに達したことを検知して、
前記第１の制御機能から前記第２の制御機能に切り換え
て前記ファインアクチュエータの駆動を制御する機能を
備える。

【００２９】以上（１）〜（５）の各装置または手段を
適当に組み合わせることにより、それぞれの作用効果を
奏するようにすれば、互いの問題点をカバーすることが
できる。また、（２）、（４）、（５）、（７）の各装
置または手段を適当に組み合わせることにより、それぞ
れの作用効果を奏するようにすれば、互いの問題点をカ
バーすることができる。

【００３０】また、上述のような機能は、電気回路等の
ハード的手段によっても、またソフトウエア的手段（マ
イクロコンピュータ等の演算手段と制御プログラム）に
よるものであっても良い。（２）、（３）、（５）に記
載された手段等も、電気回路等のハード的手段、ソフト
ウエア的手段によっても得ることができるであろう。

【００３１】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳しく説明する。

【００３２】図１は本発明の一実施例を示すブロック図
である。まず図１において、レーザ光源３、ビームスプ
リッタ４、集束レンズ５、トラックエラー検出器６、フ
ァイン（レンズ）アクチュエータ７より構成された光ヘ
ッド２について説明する。

【００３３】光ヘッド２内のレーザ光源３は、レーザダ
イオード、レーザダイオードを発光させるための駆動回
路、レーザダイオードより出射される発散性のレーザ光
を平行光に直すためのコリメートレンズ等が含まれてお
り、平行なレーザ光を出射する。レーザ光はビームスプ
リッタ４により光路を曲げられて集束レンズ５に入射す
る。集束レンズ５は光束を集束させ、記録媒体１の表面
上に微小な光スポットを形成する。記録媒体１の表面で
反射された光は、集束レンズ５及びビームスプリッタ４
を経て、トラックエラー信号を発生するためのトラック
エラー検出器６に入射する。トラックエラー検出器６は
記録媒体１上のトラック位置情報によって変調された反
射光の強度変化を受光して、光スポットのトラック中心
に対する位置ずれに対応する信号を出力する。また、光
ヘッド２内には、集束レンズ５を記録媒体１の半径方向
に動かすファイン（レンズ）アクチュエータ７が設けら
れている。このファインアクチュエータ７で集束レンズ
５を動かすことにより、集束された光スポットを半径方
向（トラック横断方向）に移動させることができる。

【００３４】図１において、スイッチ１００１がＬＰＦ
１００４側に接続され、スイッチ１００２が補償器１０
０３側に接続されている、トラッキング制御時について
説明する。この場合には、トラックエラー検出器６の信
号に基づいて、ファイン（レンズ）アクチュエータ７を
制御することにより、光スポットを記録されたトラック
上を追従させるトラッキング制御を行うことができる。
そして、また、逆にレンズアクチュエータ７を適切に制
御することにより、集束レンズ５の位置、即ち、光スポ
ットの位置を光ヘッド２に対して一定の位置に停止させ
ることができる。図１では、トラックエラー検出器６の
信号がトラックエラーアンプによって増幅され補償器１
００３に入力される。補償器１００３の出力がパワーア
ンプ１９を介してファインアクチュエータに入力され、
レンズが駆動される。補償器１００３は、このトラッキ
ング制御が安定となるように設計された特性を持つもの
で、通常位相進み遅れ補償などが用いられる。

【００３５】このようにファインアクチュエータによっ
て、トラックを追従するようにレンズは駆動されるが、
光りヘッドが停止したままではレンズが光ヘッドの中心
からずれてゆき、レンズの可動範囲を越えると記録トラ
ック上を追従できないことのなる。このために、光ヘッ
ド２はリニアモータ等で構成されるコース（ヘッド）ア
クチュエータ８により記録媒体１の半径方向に動かされ
るように構成されている。つまり、光スポットは、コー
スアクチュエータによって大きく動かすことができ、フ
ァインアクチュエータによって、微小に動かすことがで
きる。

【００３６】トラッキング制御時には、図１に示すよう
に、補償器１００３の出力がＬＰＦ１００４を通り、パ
ワーアンプ１３で増幅されコースアクチュエータに加え
られる。これは、レンズの両端がバネ支持された構成を
持つファインアクチュエータでは、補償器１００３の出
力であるファインアクチュエータの駆動信号（Ｖmf）
は、レンズが光ヘッドの中心にあるときには駆動力がほ
ぼ０であり、光ヘッドの中心から離れるほど大きくなる
ことを利用している。すなわち、Ｖmfがレンズの光ヘッ
ドの中心からの位置ずれを表す信号となる。この信号に
基づいてコースアクチュエータを駆動することにより、
レンズに追従して光ヘッドが移動し、レンズが光ヘッド
の中心に位置することになる。この時の、ＬＰＦ１００
４は通常ローパスフィルターの特性を持っており、コー
スアクチュエータの制御系を安定化している。これは、
コースアクチュエータがファインアクチュエータよりも
質量が重く、高い周波数の信号に追従できないためであ
る。

【００３７】次に、トラック間を光スポットが移動する
トラックアクセスの動作について説明する。この時に
は、図１のスイッチ１００１および１００２がトラッキ
ング制御とは反対の端子に接続される。トラックアクセ
スの際には、システムコントローラなどにより、移動す
べきトラック数が与えられる。この移動トラック数、す
なわち移動距離に応じて、コースアクチュエータによっ
て光ヘッド２が移動し、さらにファインアクチュエータ
によってレンズが微小に移動し、目標トラックに位置決
めする。このとき、目標トラックまでの移動距離、残り
トラック数は、トラックカウンタ１１によって求められ
る。トラックエラーアンプより出力されたトラックエラ
ー信号をパルス発生器１０によってパルスとし、このパ
ルスをトラックカウンタ１１でカウントすることによっ
て、残りトラック数を求める。

【００３８】トラックエラー検出器６の出力は差動入力
のトラックエラーアンプ９に入力し、トラックエラーア
ンプ９は光スポットのトラック中心に対する位置ずれを
示すトラックエラー信号９０１を出力する。そして、ト
ラック間を光スポットが移動するトラックアクセスの際
には、トラックエラー信号９０１は１トラック横断毎に
周期的な変化をする正弦波状の波形となるため、パルス
発生器１０はトラックエラー信号９０１の０クロス（信
号の値が０になったこと）を検出してパルスを出力し、
このパルスに基づいてトラック横断毎にトラックパルス
１０１を発生する。トラックカウンタ１１は上位装置よ
り光スポット所要移動量（トラック数）を示す目標移動
量信号１１１を入力すると共に、トラックパルス１０１
を移動方向に応じてこれを減算（カウントダウン）また
は加算（カウントアップ）して、移動中の光スポットの
目標トラックまでの位置ずれ（残差）を示す残トラック
信号１１２を出力する。

【００３９】図２は、光ヘッド２が媒体の内側から外側
に向かって移動する時のトラックエラー信号９０１及び
トラックカウントパルス１０１を示している。トラック
エラー信号は、トラック中心でエラー電圧が０となる信
号である。また、トラックカウントパルスはトラックエ
ラー信号を微分した後スレッショルド電圧０Ｖのコンパ
レータを通すことにより、トラック上でハイとなる信号
となる。このカウントパルスの立ち上がりをトラックカ
ウンタによってカウントする。これによって、残差トラ
ック数１１２がコースアクチュエータ駆動信号発生器１
２と第２の目標速度発生器２０に入力される。

【００４０】まず、この残差トラック数を用いたコース
アクチュエータの制御について説明する。光ヘッド２は
コースアクチュエータ駆動信号発生器１２の出力がパワ
ーアンプ１３に入力され、コースアクチュエータ８が駆
動され、記録媒体の半径方向（トラック横断方向）に移
動する。コースアクチュエータ駆動信号発生器１２は、
トラックカウンタ１１の出力、すなわち残りトラック数
１１２に応じて、コースアクチュエータ駆動信号を発生
する。高速なアクセスを実現するためには、一定最大加
速一定最大減速が望ましいので、駆動信号は、トラック
アクセス開始時点から目標トラックまでのあるトラック
までは一定値、そこから目標トラックまでは逆符号の一
定値とする。つまり、トラックカウンタ１１の残りトラ
ック数によって、最大加速から最大減速を切り替える。

【００４１】この時のコースアクチュエータ８の駆動信
号と光ヘッド２の移動速度を図３に示す。本実施例のパ
ワーアンプ１３は電圧型のアンプであり、最大電圧がVm
cmaxである。従って、トラックアクセス開始時点から目
標トラックまでのあるトラックまでは+Vmcmax、それ以
降は- Vmcmaxの電圧がコースアクチュエータ８のモータ
に印加される。この+Vmcmaxの電圧によりコースアクチ
ュエータ８が駆動され光ヘッド２は加速されるが、モー
タの逆起電力により速度が増加するにつれてその加速度
は次第に小さくなり、最大一定速度（Vhcmax）となって
目標トラックに近づく。コースアクチュエータ８に逆符
号の−Vmcmaxの電圧が印加されると、光ヘッド２は減速
されるが、モータの逆起電力は減速方向に働くので、減
速開始時点で減速の加速度は最大となり、その後減速加
速度が小さくなりながら速度が低くなって目標トラック
に近づく。ここで、モータの逆起電力は減速方向に働く
ために、加速よりも減速の方が加速度が大きく、加速よ
りも減速の時間の方が短くなる。尚、パワーアンプ１３
として電流型のアンプを用いた場合には、駆動信号に比
例したトルクを発生することができるので、一定加速度
で加速減速が行われる。この場合でも、アンプ１３の発
生電圧は電源電圧による制限があるので、最大速度は制
限される。

【００４２】加速から減速への切り替えは、移動トラッ
ク数に応じて、残差トラック数があらかじめ求めておい
たトラック数に達した時点で行われる。移動すべきトラ
ック数が十分ある場合には、光ヘッドは最大速度まで加
速されるので、加速から減速への切換を行う残トラック
数は、最大速度から最大減速したときに速度が０になる
までに進む距離（トラック数）を考慮して決めた一定値
を用いればよい。移動距離が短い場合には、最大速度ま
で達しない内に、減速を始めなければならないので、移
動トラック数に応じて変化することになる。この切換の
トラック数は、その都度演算式を用いて計算しても良い
し、テーブルとしてメモリ上に記憶しても良い。

【００４３】次に、この間でのファインアクチュエータ
７の制御について説明する。レンズ５は光ヘッド２の加
速および減速時にその加速度に比例した力を光ヘッド２
から受けることになり、アクセスを高速化する程に大き
な力を受け、光ヘッド２上で振動を生ずることになる。
この振動を抑制するためにはレンズの加速度と光ヘッド
２の加速度を一致させることが必要である。この両者の
加速度を一致させることは、両者の速度を一致させるこ
とになり、つまりは、光ヘッド上のレンズの位置をある
位置に保持することとなる。本実施例では、第１の目標
速度発生器１４により推定した光ヘッドの速度を目標速
度として発生し、トラックエラー信号から光スポット速
度検出器１６によって光スポットのディスクに対する移
動速度すなわちレンズ５の速度を検出し、目標速度と検
出速度が一致するようにファイン（レンズ）アクチュエ
ータを制御する。

【００４４】ここで、第１の目標速度発生器は、光ヘッ
ド２の速度を推定するもの、つまりコースアクチュエー
タ８のモデルである。すなわち、コースアクチュエータ
８に与えられる駆動電圧信号（Vmc）が第１の目標速度
発生器にも入力され、光ヘッド２の推定速度（Vch）を
出力する。図４にブロック図を示す。図４のブロック図
は、光ヘッド２の運動方程式を表したものである。

【００４５】コースアクチュエータ８には、駆動電圧信
号（Vmc）にパワーアンプ１９のゲインKac（４０１）が
乗算された電圧が印加される。この時、コースアクチュ
エータの回路には、光ヘッド２の速度に比例した逆起電
力を差し引いた電圧が印加される。逆起電力は、光ヘッ
ド２の速度Ｖｃｈに逆起電力定数Ｋｅｃ（４０６）を乗
算した電圧である。この電圧をコースアクチュエータ８
のインピーダンスＬｃ＊ｓ＋Ｒｃ（４０２）で除算した
電流が流れる。ここで、Ｌｃはコースアクチュエータ８
のインダクタンス、Ｒｃは抵抗、ｓはラプラス変換子で
ある。このコースアクチュエータに流れる電流Imcを数
式で表せば、次式で表される。

【００４６】

【数１】

【００４７】電流Ｉｍｃにトルク定数Ｋtc（４０３）を
乗算したトルクをコースアクチュエータは発生し、光ヘ
ッドは移動する。コースアクチュエータ８の発生したト
ルクをコースアクチュエータ８の質量（ｍｃ）とファイ
ンアクチュエータ７の質量（ｍｆ）を加算したトータル
の質量（ｍｃ＋ｍｆ）で除算した加速度を持つ。これを
積分１／ｓ（４０５）することによって光ヘッドの移動
速度Ｖchが求められる。このコースアクチュエータ８の
運動方程式は次式となる。

【００４８】

【数２】

【００４９】（数１）及び（数２）をラプラス変換する
と、

【００５０】

【数３】

【００５１】

【数４】

【００５２】（数３）及び（数４）からImcを消去し、L
sを小さいものとして整理すると

【００５３】

【数５】

【００５４】となる。つまり、光ヘッドの速度は、コー
スアクチュエータの駆動電圧の不定積分で表されること
がわかる。

【００５５】光スポット速度検出器１６は、トラックエ
ラーアンプから出力されたトラック横断速度に比例した
周波数をもつ正弦波信号が入力され、その周波数情報が
速度情報として変換されて出力される。簡単には、Ｆ／
Ｖ変換器である。ディジタル的（離散的）には、ある一
定時間内のトラックエラー信号の数を計測する方法、ま
たはトラックエラー信号の周期を計測する方法などがあ
る。これによって、光スポットの媒体に対する速度、す
なわちレンズの速度が検出できる。

【００５６】このモードでは、スイッチ１５は第１の標
速度発生器１４の方に接続されており、目標速度と光ス
ポット速度が比較器１７によって比較されその速度誤差
信号によってファインアクチュエータ７が駆動される。
比較器１７の速度誤差出力は第１の補償器１８を経て、
ファインアクチュエータのパワーアンプ１９で増幅され
ファインアクチュエータ７が駆動される。第１の補償器
１８はレンズ系の速度制御ループの特性を決定するもの
で、通常ゲイン補償が用いられる。また、必要に応じて
ＰＩＤ補償器、位相遅れ進み補償器などを用いても良
い。

【００５７】次に残差トラック数が所定値以下となる
と、判定器３１によって、スイッチ１５は第２の目標速
度発生器２０の方に接続されることになる。これは、光
ヘッド２が目標トラックに近づき、レンズのみを移動す
ることによって目標トラックに位置決めすることが可能
となった範囲に入った場合である。このレンズ可動範囲
はアクチュエータの構造によって異なるが、おおよそ±
１００μｍ程度であり、トラック数に換算すると±６０
トラック程度である。また、判定器３１には、スイッチ
１５の切換を行う残差トラック数をあらかじめセットし
ておくようにすると良い。

【００５８】第２の目標速度発生器２０は残差トラック
数信号１１２を入力して、その値に応じて出力値が変化
する目標速度信号２０１を発生する。そして、残差トラ
ック１１２の値をＴＸとしたとき、それに対する目標速
度信号２０１の値Vfr2は、例えば、

【００５９】

【数６】

【００６０】の式に従って算出される。（図５）この場
合には、時間軸上で見ればレンズ５は一定加速度αで減
速することになる。このときαをレンズ系の最大減速加
速度に設定すれば、最短時間で減速し、高速な位置決め
が可能となる。この第２の目標速度は、第１の制御モー
ドと同様、光スポット速度と比較器１７によって比較さ
れ、その速度誤差信号によってファインアクチュエータ
７が駆動される。

【００６１】この時の光ヘッド２とレンズ５の移動速度
を図６に示す。残差トラック数が所定値に達するまで
は、光ヘッド２とレンズ５の移動速度が一致するように
制御される。所定値以下となった時点ｔｆで第２の目標
速度発生器に切り替えられる。通常、レンズ５の質量は
光ヘッド２の質量に比べて非常に小さく、高速に応答す
ることができる。このため、光ヘッド２の減速加速度よ
りもレンズ５の加速度の方を大きく設定することができ
る。図６においては、時刻tfで第２の目標速度発生器２
０に切り替えられた後、レンズは一度加速され、その後
減速されて、光ヘッド２よりも早い時刻に目標トラック
に速度０で到達することになる。すなわち、時刻tcで光
ヘッド２の中心にあったレンズ５が進行方向に先に移動
し目標トラックに到達した後、徐々に光ヘッド２が目標
トラックに近づき、レンズ５が光ヘッド２の中心に戻っ
ていくことになる。トラッキング制御への切換は、レン
ズ５が目標トラックに到達した時点で行われるために、
アクセス時間を短くすることができる。

【００６２】以上説明したように、本実施例のアクセス
装置では、目標トラックまでのトラック数（距離）に応
じてレンズを２つの制御モードに切り替えて制御するこ
とにより、２つの制御方法の利点を生かし、高速かつ安
定なトラックアクセス動作を実現させる。即ち、光ヘッ
ド２（光スポット）が目標位置（目標トラック）より遠
く離れている場合には、レンズ速度と光ヘッド２の速度
を一致させる第１の制御モード（ループ）で動作し、目
標位置に近づいて低速になり、速度の正確さ、及び安定
な減速停止が要求される状態では、残差トラック数に応
じてレンズ速度を精密にコントロールする第２の制御モ
ード（ループ）で動作する。この第１の制御モードで
は、コースアクチュエータ８の発生できる最大限度の加
速度、及び減速度で光ヘッド２を動かしながらレンズ５
が振動することを防止することが可能である。一方、目
標トラック付近では、レンズ５のみを移動制御する第２
の制御モードにより、高い精度で安定性のある速度制御
を行う。このような２つの制御モードの組み合わせによ
り、高速かつ安定なトラックアクセス動作を行うアクセ
ス装置が実現できる。

【００６３】すなわち、本発明の実施例によれば、レン
ズ５を目標トラックに正確に移動させ、目標トラック到
着後、必ず目標トラック上でトラッキング制御に切り替
えることができる。つまり、従来トラックアクセスの誤
差、トラッキング制御切換の失敗などにより、目標トラ
ック以外のトラックに追従した場合におこなわれるジャ
ンプ動作（数トラックレンズを移動させる動作）を行わ
ない。言い換えれば、目標トラックに移動してトラッキ
ング動作に入り信号を出力するまでのアクセス期間中
に、１回のトラッキング制御への切換しか行わないこと
になる。少なくとも、前記ジャンプ動作を行わない分、
トラックアクセス時間を短くすることができる。

【００６４】次に、図７を用いて、第２の実施例につい
て説明する。第２の実施例は、第１の実施例に対し、フ
ァインアクチュエータ７に加速度フィードフォワード補
償を施したものである。図７において、スイッチ１５の
出力すなわちファインアクチュエータ７に対する速度目
標値が加速度補償トルク演算器２１に入力され、速度目
標値の加速度に相当する駆動電圧が演算され、加算器２
２で補償器１８の出力と加算されてパワーアンプ１９に
入力される。

【００６５】図１の速度フィードバックのみでは、速度
誤差によって駆動力が供給されるために、速度目標値が
加速度を持つ場合には遅れて追従することになる。加速
度補償はこの加速度に対する追従誤差を理想的には０と
することが可能である。図８に示す通り、加速度補償ト
ルク演算器２１では、入力された速度目標値（Vfr2）が
微分（８０１）されてファインアクチュエータ７の質量
（mf）が乗算（８０２）されトルク定数（Ktf）で除算
（８０３）されて必要な電流が演算される。この電流に
アクチュエータの電機子抵抗（Rf）が乗算（８０４）さ
れて必要な電圧が求められる。この電圧をパワーアンプ
１９のゲイン（Kaf）で除算（８０５）した電圧（Vft）
がパワーアンプ１９に出力される。これによって、コー
スアクチュエータ８によって光ヘッド２が加速されるの
と同じ加速度でレンズ５が加速されることになる。速度
フィードバックは、加速度を補償するのに用いたファイ
ンアクチュエータ７のモデル誤差などによって生ずる加
速度ひいては速度の誤差を低減する効果がある。

【００６６】以上、第２の実施例においては、ファイン
アクチュエータ７に加速度補償を施す第３の制御ループ
を追加することにより、光ヘッド２とレンズ５の加速度
誤差及び速度誤差をさらに小さくして、加減速中に発生
するレンズの振動をより小さくする効果がある。

【００６７】次に、図９を用いて、第３の実施例につい
て説明する。第３の実施例は、第１の実施例に対し、コ
ースアクチュエータに速度フィードバック補償を施した
ものである。図９において、第１の目標速度発生器１４
の出力と光スポット速度検出器１６の出力とが比較器２
３で減算され、得られた速度誤差が第３の補償器２４を
通して加算器２５に入力される。加算器２５では、コー
スアクチュエータ駆動信号発生器１２の出力と加算され
て、パワーアンプ１３に出力される。この結果、コース
アクチュエータ８によって駆動される光ヘッド２の動き
は、目標速度発生器１４の速度と一致することになる。

【００６８】つまり第３の実施例においては、コースア
クチュエータのモデルである第１の目標速度発生器１４
に誤差があった場合でも、実際の動きがモデルに従うこ
とになり、光ヘッド２とレンズ５の加速度および速度誤
差がより小さくなり、レンズ５の振動をより低減できる
ことになる。

【００６９】次に、図１０を用いて、第４の実施例につ
いて説明する。第４の実施例においては、目標速度発生
器１４がコースアクチュエータ８のモデルではなく、第
２の目標速度発生器２０と同様に、目標トラックまでの
残差トラック数に応じた速度目標値を発生する。すなわ
ち、コースアクチュエータ８は、トラック移動中は第１
の目標速度発生器１４の発生する速度目標に追従して動
作し、ファインアクチュエータ７は第１の目標速度発生
器１４の発生する速度目標値から第２の目標速度発生器
２０の発生する速度目標値に切り換えられて動作する。

【００７０】第１の目標速度発生器１４及び第２の目標
速度発生器２０は残差トラック数信号１１２を入力し
て、その値に応じて出力値が変化する目標速度信号を発
生する。残差トラック１１２の値をＴＸとしたとき、そ
れに対する目標速度信号の値Ｖfrは、例えば、

【００７１】

【数７】

【００７２】

【数８】

【００７３】の式に従って算出される。ここで、αはフ
ァインアクチュエータ７の最大減速加速度、βをコース
アクチュエータ８の最大減速加速度とすれば、最短時間
で位置決めできることになる。

【００７４】本実施例の速度目標値を、図１１に示す。
図１１において、第１の目標速度Ｖfr1は、コースアク
チュエータ８に対する速度目標値であり、第２の目標速
度Ｖfr2はファインアクチュエータ７に対する速度目標
値である。第１の実施例において説明した通り、ファイ
ンアクチュエータ７の方が速度の応答が速いために、第
２の目標速度の方が第１の速度目標値より大きい。本実
施例においては、残りトラックが約６０トラックとなっ
た時点Ａでファインアクチュエータの目標速度が、第１
の目標速度から第２の目標速度に切り換えられる。この
残りトラック数は６０に限られるわけではない。

【００７５】本実施例によれば、第１の目標速度発生器
１４はコースアクチュエータ８のモデルである必要はな
く、高速のアクセスが可能であるという利点がある。

【００７６】次に、図１２を用いて、第５の実施例につ
いて説明する。第５の実施例においては、光スポット速
度検出器１６にファインアクチュエータ７の駆動信号
（第１の補償器１８の出力）がライン１２０１により入
力されていることが、第１の実施例と異なる。

【００７７】この光スポット速度検出器１６の動作につ
いて図１３を用いて説明する。第１の実施例において説
明したようにトラックエラーアンプ９の出力であるトラ
ックエラー信号９０１をＦ／Ｖ変換（１３０５）するこ
とにより光スポットの移動速度を求めることができる。
これをディジタル的に行うには、トラックエラー信号９
０１の周波数または周期を検出する方法が用いられる。
いずれの方法によっても、検出される速度は速度検出周
期毎の離散的な値であり、時間軸上でみれば階段波形Vf
dとなる。この様子を図１４に示す。図１４は一定サン
プリング周波数（１ＫＨｚ）毎に、トラックエラー信号
９０１から生成されるゼロクロスに対応したパルス数を
カウントし、速度を検出した結果である。この検出され
た速度波形には、検出速度がステップ的に変化すること
によって駆動信号がステップ的に変化し、光ヘッド、レ
ンズが振動的になりやすいという問題がある。また速度
検出の時間遅れが大きく、速度制御系が不安定になりや
すいという問題もある。

【００７８】図１３では、光スポット速度検出器１６の
中で、ファインアクチュエータの駆動信号からファイン
アクチュエータのモデルを用いて連続的な速度を推定す
る手段の構成を示している。

【００７９】コースアクチュエータ８及びファインアク
チュエータ７によって駆動される光スポットのトラック
中心からの位置ずれ量はセンサ６によって検出され、ト
ラックエラーアンプ９によってトラックエラー信号が出
力される。このトラックエラー信号の周波数はＦ／Ｖ
（周波数／電圧）変換器１３０５によって電圧に変換さ
れる。この電圧に変換された信号は、トラックエラー信
号の周期、一般にはトラックエラー信号のゼロクロスの
うち正から負または負から正に変化するいずれか一方の
タイミングに合わせて、サンプルホールド１３０９によ
ってサンプリングされる。サンプリングされた信号はＫ
（１３０６）倍されて積分（１３１３）されることによ
り、連続的な信号に変換される。このときに使用される
積分器はファインアクチュエータ７のモデルの積分器１
３１３と兼用される。

【００８０】一方、第１の補償器１８の出力、つまりフ
ァインアクチュエータ７の駆動信号（Ｋａｆ倍（１３１
９）したもの）からは、ファインアクチュエータの電気
回路（ローパスフィルタ）１３１１、（アクチュエータ
の推力定数／質量）１３１２、積分器１３１３からなる
ファインアクチュエータ７のモデルによりファインアク
チュエータ７の速度が推定される。この推定したファイ
ンアクチュエータ７の速度で前記の連続的な信号を補正
することによって、より正確な連続的な速度信号Vfsを
得る。これによって、サンプリングから次のサンプリン
グまでのファインアクチュエータ７の高速な動作を補償
することができる。

【００８１】このVfsをサンプルホールド１３０９と同
期して動作するサンプルホールド１３０８によってサン
プリングし、サンプルホールド１３０９の出力にフィー
ドバックすることにより、何らかの誤差要因により生じ
た誤差が累積されていくのを防ぐことができる。つま
り、サンプルホールド１３０９のサンプリング時点では
正しい速度がサンプリングされるので、この正しい速度
にVfsを一致させる。

【００８２】サンプルホールド１３０９及び１３０８は
一定周期でサンプリングするようにしても良い（例え
ば、速度をトラックエラー信号のパルス数をカウントし
て求める場合など）。

【００８３】この結果、図１４に示すように、検出速度
Vfdが階段状の波形であるのに対して、推定速度Vfsはな
めらかに変化する連続的な速度となり、検出の時間遅れ
も小さくなっていることがわかる。従って、検出速度Vf
dの代わりに推定速度Vfsを用いればよい。ここで、Vfは
実際の速度を表している。

【００８４】以上、本実施例によれば、速度の検出精度
を向上し、検出時間遅れも小さくすることができるの
で、速度制御の特性を向上させることができ、アクセス
動作の安定性、信頼性を向上することができる。

【００８５】次に、第１５図を用いて、第６の実施例に
ついて説明する。第６の実施例においては、目標トラッ
ク到達時のレンズ速度に応じて駆動力を調整する第４の
制御ループが付加されている。目標トラックに近づく
と、第２の制御ループにより、目標トラックまでの距離
に応じた速度目標値が出力され、それに従いレンズは減
速し速度がほぼ０となって目標トラックに位置決めされ
る。しかしながら、レンズ移動速度が低くなるとトラッ
クエラー信号の周波数は低くなり、速度検出の誤差およ
び検出遅れ時間が大きくなる。このために、第１の実施
例では、レンズ移動速度が低くなった目標トラック近傍
で速度制御誤差が大きくなる。この速度誤差により目標
トラックに到達した時の速度が早すぎる場合には、トラ
ッキング制御に入ることができず、目標トラックとは異
なるトラックに位置決めされる恐れがある。また、逆に
速度が遅すぎる場合には目標トラックに到達しない場合
も考えられる。

【００８６】この現象は、第５の実施例に示した方法に
おいても、速度が非常に小さく速度検出の精度が低くな
った場合や速度検出の周期が長くなった場合には生ず
る。

【００８７】そこで本実施例においては、目標トラック
突入速度に応じてレンズの駆動力を調整する第４の制御
ループを設けるとともに、目標速度発生器の速度パター
ンを調整する。この第４の制御ループを含め図１５を用
いて動作を説明する。

【００８８】図１５において、トラック移動開始時には
第２のスイッチ２７は第１の補償器１８の方に接続され
ており、第１の実施例で説明したのと同じ動作を行う。
そこで、目標トラックに近づき第２の制御ループに切り
替えられた動作から説明する。

【００８９】第２の制御ループの動作についても第１の
実施例と同じであるが、目標速度発生器２０の値が異な
る。第１の実施例では、目標速度は式１に示すように目
標トラックに近づくにつれて０に近づくような目標速度
を発生する。第６の実施例では、図１６に示すように、
目標速度がある速度以下にならないように設定される。
図１６では、約５ｍｍ／ｓである。すなわち一定速度を
保持したまま目標トラックに突入することになる。トラ
ックカウンタの残差トラック数が０となり目標トラック
に到達した時点（この場合には図２に示したように目標
トラックの中心から１／４トラック離れた時点）で第２
のスイッチ２７は駆動トルク調整回路の方に切り替わ
る。駆動トルク調整回路２６では、目標トラック突入速
度に応じた制動トルクおよび制動時間を演算し、計算さ
れた制動時間の間計算された制動トルクを出力する。そ
の後、トラッキング動作に切り換える。この時の、制動
トルクおよび制動時間は、次のように演算される。目標
トラックに速度Ｖ０で突入してからｔ秒間に進む距離を
Ｌ(t)とする。制動トルクをＴＢとすると次の方程式が
成り立つ。

【００９０】

【数９】

【００９１】

【数１０】

【００９２】V(t)=0となる時間をｔ０とすると

【００９３】

【数１１】

【００９４】で表される。このｔ０間に進む距離Ｌ０は
次式で表される。

【００９５】

【数１２】

【００９６】Ｌ０は、トラック間隔が１．６μｍの場
合、理想的には目標トラックの中心までの距離０．４μ
ｍである。したがって、制動トルクＴＢと制動時間ｔ０
は次式となる。

【００９７】

【数１３】

【００９８】

【数１４】

【００９９】すなわち、制動トルクは突入速度の二乗に
比例し、制動時間は突入速度に反比例する。これによっ
てトラック中心で速度が０となって、トラッキング動作
に切り替わることになる。この結果、目標トラックに必
ず位置決めされる。

【０１００】本実施例によれば、第４の制御ループによ
り、ある速度を保持して目標トラックに到達した場合に
おいても目標トラックの中心値において確実にトラッキ
ング動作に切り換えることが可能となる。これによっ
て、ある速度を保持して目標トラックに到達することに
なり、アクセス時間を短縮することが可能となる。

【０１０１】以上、これまで説明した実施例に用いられ
ている演算器あるいは検出器などはハード的な回路およ
び演算手段として記述したが、マイクロコンピュータ等
を用いてプログラム（ソフトウエアー）として実現する
こともできる。ディジタルＩＣとして構成した一例を図
１７に示す。図１７において、ＩＣ５０は、Ａ／Ｄ変換
器５０１、カウンタ５０２、Ｄ／Ａ変換器５０３、ＣＰ
Ｕ（中央演算処理装置）５０４、ＲＯＭ５０５、ＲＡＭ
５０６から構成されている。Ａ／Ｄ変換器は、トラック
エラー信号をディジタル信号として取り込む。カウンタ
５０２はトラックエラー信号をパルスに変換しカウント
し、そのカウント値データに変換する。このディジタル
信号に変換されたトラックエラーおよびトラックカウン
ト値を基に、ＣＰＵ５０４では、これまでの実施例で示
された演算を行う。この時の処理プログラムはＲＯＭ５
０５に格納されており、ＲＡＭには演算結果等が書き込
まれる。この演算によって得られた、ファインアクチュ
エータ、コースアクチュエータの駆動信号が、Ｄ／Ａ変
換器によりアナログ信号に変換され、それぞれのパワー
アンプに出力され、ファインおよびコースアクチュエー
タが駆動される。

【０１０２】図１７には、トラックエラー信号しか示し
ていないが、他の信号、例えばフォーカスエラー信号を
入力しフォーカス制御を行うこともできる。また、これ
らの機能を複数の半導体素子に分離したり、信号処理な
どの他の機能を持つ半導体素子と一緒にして一つの半導
体とすることもできる。

【０１０３】以上の説明において、第１の実施例に対し
て第２、３、５及び６の実施例で付加された手段・構成
を、第１の実施例と全て、または適当に選択して組み合
わせることができる。これによって、付加された手段・
構成の作用効果を組み合わせることができる。さらに、
第４の実施例には、第１の実施例に対して第２、５及び
６の実施例で付加された手段・構成を、全て、または適
当に選択して組み合わせることができる。これによっ
て、付加された手段・構成の作用効果を組み合わせるこ
とができる。

【０１０４】以上説明したように、本発明の第１の実施
例においては、第１の制御ループにより光ヘッドの速度
とレンズの速度を一致させてレンズの振動を防止して光
ヘッドおよびレンズを動かす第１の制御モードと、第２
の制御ループにより目標トラックまでの位置ずれに応じ
てレンズを高速に正確に動かす第２の制御モードとを備
え、これら２つの制御モードを切り換えて動作させるこ
とにより、ファインおよびコースアクチュエータの能力
を最大限に引き出した高速で安定かつ正確なトラックの
アクセスを行うアクセス装置が実現できるという効果が
ある。

【０１０５】本発明の第２の実施例においてはファイン
アクチュエータに加速度補償を施す第３の制御ループを
追加することにより、光ヘッドとレンズの加速度誤差及
び速度誤差をさらに小さくして、加減速中に発生するレ
ンズの振動をより小さくする効果がある。

【０１０６】本発明の第３の実施例においては、コース
アクチュエータに対して、目標トラックまでの距離に応
じて駆動力を発生し印加する第５の制御ループに加え、
速度フィードバックを施す第６の制御ループを追加し、
第５および第６の制御ループを同時に動作させるように
したので、コースアクチュエータのモデルである第１の
目標速度発生器１４に誤差があった場合でも、光ヘッド
の実際の動きがモデルに従うことになり、光ヘッドとレ
ンズの加速度および速度誤差がより小さくなり、レンズ
の振動をより低減できるという効果がある。

【０１０７】本発明の第４の実施例においては、、第１
の目標速度発生器１４はコースアクチュエータのモデル
である必要はなく、構成が簡単になるという効果があ
る。

【０１０８】本発明の第５の実施例においては、光スポ
ットの速度検出器１６にトラックエラー信号だけでなく
ファインアクチュエータの駆動信号を入力し、速度を推
定演算することによって、速度の検出精度を向上し、検
出時間遅れも小さくすることができるので、速度制御の
特性を向上させることができ、アクセス動作の安定性、
信頼性を向上する効果がある。

【０１０９】本発明の第６の実施例においては、第４の
制御ループによりレンズが目標トラックの中心に速度０
で到達しトラッキング制御に安定に切り換えることが可
能となるようにレンズを動かす第４の制御モードとを備
え、目標トラック近傍で第４制御モードの切り換えて動
作させることにより、ある速度を保持して目標トラック
に到達した場合においても目標トラックの中心値におい
て確実にトラッキング動作に切り換えることが可能とな
る。これによって、ある速度を保持して目標トラックに
到達することになり、アクセス時間を短縮する効果があ
る。

【０１１０】

【発明の効果】本発明によれば、光ヘッドの速度を推定
可能にしたことにより、光ヘッドとレンズとの相対位置
関係を検出する検出器を設けずとも、光ヘッドとレンズ
との相対位置関係を維持してアクセス動作を行うことが
できるので、光ヘッドを小形、軽量化することができ、
高速アクセスが可能な光ディスク装置を提供することが
できる。

【０１１１】また、このような光ディスク装置に適した
制御用の半導体素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を説明する図であ
る。

【図２】トラックカウント信号を説明する図である。

【図３】コースアクチュエータによる光ヘッドの移動速
度波形を示す図である。

【図４】第２の目標速度発生器の構成を説明する図であ
る。

【図５】第２の目標速度と残りトラック数との関係を説
明する図である。

【図６】第１の実施例におけるレンズおよび光ヘッドの
移動速度波形を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施例の構成を説明する図であ
る。

【図８】加速度補償トルク演算器の構成を説明する図で
ある。

【図９】本発明の第３の実施例の構成を説明する図であ
る。

【図１０】本発明の第４の実施例の構成を説明する図で
ある。

【図１１】第１および第２の目標速度と残りトラック数
との関係を説明する図である。

【図１２】本発明の第５の実施例の構成を説明する図で
ある。

【図１３】光スポット速度検出器の構成を説明する図で
ある。

【図１４】光スポット速度検出波形を説明する図であ
る。

【図１５】本発明の第６の実施例の構成を説明する図で
ある。

【図１６】第６の実施例における第２の目標速度と残り
トラック数との関係を説明する図である。

【図１７】本発明のディジタルＩＣの一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…記録媒体、２…光ヘッド、７…ファインアクチュエ
ータ、８…コースアクチュエータ、９…トラックエラー
アンプ、１１…トラックカウンタ、１４…第１の目標速
度発生器、１５…第１のスイッチ、１６…光スポット速
度検出器、２０…第２の目標速度発生器、２６…駆動ト
ルク調整回路、２７…第２のスイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三井 康弘 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 (72)発明者 相馬 万哲 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 山田 英仁 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立画像情報システム内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】螺旋状または同心円状のトラックを有する
   記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射するレン
   ズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記トラック
   を横切る方向に駆動するコースアクチュエータと、前記
   光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切る方向に
   駆動するファインアクチュエータと、前記記録媒体に照
   射した光スポットの反射光から前記光スポットの前記ト
   ラックに対する位置情報を検出する手段とを備え、前記
   位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ及びファ
   インアクチュエータを駆動する光ディスク装置であっ
   て、 前記位置情報に基づいて前記光ヘッドの駆動信号を発生
   する手段と、この駆動信号に基づいて前記光ヘッドの速
   度を推定する手段と、前記位置情報に基づいて前記光ス
   ポットの目標速度を発生する手段と、前記位置情報に基
   づいて前記光スポットの前記トラックを横切る方向の速
   度を検出する手段と、前記光ヘッドの推定速度と前記光
   スポットの速度との偏差に基づいて、前記ファインアク
   チュエータの駆動を制御する第１の制御手段と、前記光
   スポットの目標速度と検出された光スポットの速度との
   偏差に基づいて、前記ファインアクチュエータを制御す
   る第２の制御手段と、前記光スポットが所定のトラック
   に達したことを検知して、前記第１の制御手段から前記
   第２の制御手段に切り換える切換手段とを備えたことを
   特徴とする光ディスク装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の光ディスク装置におい
   て、前記ファインアクチュエータの第１及び第２の制御
   手段に、前記光スポットの推定速度または前記光スポッ
   トの目標速度から加速度を求め、この加速度に基づいて
   加速度フィードフォワード補償を行う手段を備えたこと
   を特徴とする光ディスク装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の光ディスク装置におい
   て、前記光スポットの速度と前記光スポットの推定速度
   との偏差を求め、この偏差を前記コースアクチュエータ
   の駆動信号にフィードバックすることにより速度フィー
   ドバック補償を行って、前記コースアクチュエータを駆
   動することを特徴とする光ディスク装置。
4. 【請求項４】螺旋状または同心円状のトラックを有する
   記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射するレン
   ズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記トラック
   を横切る方向に駆動するコースアクチュエータと、前記
   光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切る方向に
   駆動するファインアクチュエータと、前記記録媒体に照
   射した光スポットの反射光から前記光スポットの前記ト
   ラックに対する位置情報を検出する手段とを備え、前記
   位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ及びファ
   インアクチュエータを駆動する光ディスク装置であっ
   て、 前記位置情報に基づいて前記光ヘッドの駆動信号を発生
   する手段と、この駆動信号に基づいて前記光ヘッドの速
   度を推定する手段と、前記位置情報に基づいて前記光ス
   ポットの目標速度を発生する手段と、前記位置情報に基
   づいて前記光スポットの前記トラックを横切る方向の速
   度を離散的に検出する手段と、この離散的な速度を積分
   する手段と、この速度を前記ファインアクチュエータの
   駆動速度を推定して補正する手段と、この補正した光ス
   ポットの速度と前記光ヘッドの推定速度との偏差に基づ
   いて、前記ファインアクチュエータを制御する第１の制
   御手段と、前記光スポットの目標速度と検出された光ス
   ポットの速度との偏差に基づいて、前記ファインアクチ
   ュエータを制御する第２の制御手段と、前記光スポット
   が所定のトラックに達したことを検知して、前記第１の
   制御手段から前記第２の制御手段に切り換える切換手段
   とを備えたことを特徴とする光ディスク装置。
5. 【請求項５】請求項１または４に記載の光ディスク装置
   において、前記光スポットの目標トラックまでの距離を
   求める手段と、前記光スポットの速度と目標トラックま
   での所定の距離とに基づいて前記ファインアクチュエー
   タの駆動力と駆動時間を演算する手段と、前記光スポッ
   トが目標トラックから前記所定の距離に達したことを判
   定して、前記ファインアクチュエータに前記駆動力を前
   記駆動時間発生させる手段とを備えたことを特徴とする
   光ディスク装置。
6. 【請求項６】螺旋状または同心円状のトラックを有する
   記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射するレン
   ズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記トラック
   を横切る方向に駆動するコースアクチュエータと、前記
   光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切る方向に
   駆動するファインアクチュエータと、前記記録媒体に照
   射した光スポットの反射光から前記光スポットの前記ト
   ラックに対する位置情報を検出する手段と、前記位置情
   報に基づいて前記コースアクチュエータ及びファインア
   クチュエータを制御する制御手段とを備えた光ディスク
   装置であって、 前記制御装置は、前記位置情報に基づいて前記光ヘッド
   の駆動信号を発生する機能と、この駆動信号に基づいて
   前記光ヘッドの移動速度を推定する機能と、前記位置情
   報に基づいて前記光スポットの目標速度を発生する機能
   と、前記位置情報に基づいて前記光スポットの前記トラ
   ックを横切る方向の速度を検出する機能と、前記光ヘッ
   ドの推定速度と前記光スポットの速度との偏差に基づい
   て、前記ファインアクチュエータの駆動を制御する第１
   の制御機能と、前記光スポットの目標速度と検出された
   光スポットの速度との偏差に基づいて、前記ファインア
   クチュエータの駆動を制御する第２の制御機能とを有
   し、前記光スポットが所定のトラックに達したことを判
   定して、前記第１の制御機能から前記第２の制御機能に
   切り換えて前記ファインアクチュエータの駆動を制御す
   ることを特徴とする光ディスク装置。
7. 【請求項７】螺旋状または同心円状のトラックを有する
   記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射するレン
   ズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記トラック
   を横切る方向に駆動するコースアクチュエータと、前記
   光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切る方向に
   駆動するファインアクチュエータと、前記記録媒体に照
   射した光スポットの反射光から前記光スポットの前記ト
   ラックに対する位置情報を検出する手段とを備え、前記
   位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ及びファ
   インアクチュエータを駆動する光ディスク装置であっ
   て、 前記位置情報に基づいてコースアクチュエータの目標速
   度を発生する手段と、前記ファインアクチュエータの目
   標速度を発生する手段と、前記位置情報に基づいて前記
   光スポットの前記トラックを横切る方向の速度を検出す
   る手段と、この検出手段で検出された速度と前記コース
   アクチュエータの目標速度との偏差に基づいて前記コー
   スアクチュエータを駆動する手段と、前記偏差に基づい
   て前記ファインアクチュエータを駆動する第１の制御手
   段と、前記ファインアクチュエータの目標速度と前記光
   スポットの速度との偏差に基づいて前記ファインアクチ
   ュエータを駆動する第２の制御手段と、前記光スポット
   が所定のトラックに達したことを検知して、前記第１の
   制御手段と前記第２の制御手段とを切り換える切換手段
   とを備えたことを特徴とする光ディスク装置。
8. 【請求項８】螺旋状または同心円状のトラックを有する
   記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射するレン
   ズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記トラック
   を横切る方向に駆動するコースアクチュエータと、前記
   光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切る方向に
   駆動するファインアクチュエータと、前記記録媒体に照
   射した光スポットの反射光から前記光スポットの前記ト
   ラックに対する位置情報を検出する手段とを備え、前記
   位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ及びファ
   インアクチュエータを駆動する光ディスク装置であっ
   て、 前記位置情報に基づいてコースアクチュエータの目標速
   度を発生する機能と、前記ファインアクチュエータの目
   標速度を発生する機能と、前記位置情報に基づいて前記
   光スポットの前記トラックを横切る方向の速度を検出す
   る機能と、この検出手段で検出された速度と前記コース
   アクチュエータの目標速度との偏差に基づいて前記コー
   スアクチュエータを駆動する駆動信号を発生する機能
   と、前記偏差に基づいて前記ファインアクチュエータを
   駆動する駆動信号を発生する第１の制御機能と、前記フ
   ァインアクチュエータの目標速度と前記光スポットの速
   度との偏差に基づいて前記ファインアクチュエータを駆
   動する駆動信号を発生する第２の制御機能と、前記光ス
   ポットが所定のトラックに達したことを検知して、前記
   第１の制御機能と前記第２の制御機能とを切り換える切
   換機能とを備えたことを特徴とする光ディスク装置。
9. 【請求項９】螺旋状または同心円状のトラックを有する
   記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射するレン
   ズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記トラック
   を横切る方向に駆動するコースアクチュエータと、前記
   光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切る方向に
   駆動するファインアクチュエータと、前記記録媒体に照
   射した光スポットの反射光から前記光スポットの前記ト
   ラックに対する位置情報を検出する手段とを備えた光デ
   ィスク装置に使用可能な制御用半導体素子であって、 前記半導体素子は、前記位置情報に基づいて前記光ヘッ
   ドの駆動信号を発生する機能と、この駆動信号に基づい
   て前記光ヘッドの速度を推定する機能と、前記位置情報
   に基づいて前記光スポットの目標速度を発生する機能
   と、前記位置情報に基づいて前記光スポットの前記トラ
   ックを横切る方向の速度を検出する機能と、前記光ヘッ
   ドの推定速度と前記光スポットの速度との偏差に基づい
   て、前記ファインアクチュエータの駆動を制御する第１
   の制御機能と、前記光スポットの目標速度と検出された
   光スポットの速度との偏差に基づいて、前記ファインア
   クチュエータの駆動を制御する第２の制御機能とを有
   し、前記光スポットが所定のトラックに達したことを判
   定して、前記第１の制御機能から前記第２の制御機能に
   切り換えて前記ファインアクチュエータの駆動を制御す
   る機能を備えることを特徴とする制御用半導体素子。
10. 【請求項１０】螺旋状または同心円状のトラックを有す
    る記録媒体と、この記録媒体に光スポットを照射するレ
    ンズを搭載した光ヘッドと、この光ヘッドを前記トラッ
    クを横切る方向に駆動するコースアクチュエータと、前
    記光ヘッド上で前記レンズを前記トラックを横切る方向
    に駆動するファインアクチュエータと、前記記録媒体に
    照射した光スポットの反射光から前記光スポットの前記
    トラックに対する位置情報を検出する手段とを備え、前
    記位置情報に基づいて前記コースアクチュエータ及びフ
    ァインアクチュエータを駆動する光ディスク装置に使用
    可能な制御用半導体素子であって、 前記半導体素子は、前記位置情報に基づいてコースアク
    チュエータの目標速度を発生する機能と、前記ファイン
    アクチュエータの目標速度を発生する機能と、前記位置
    情報に基づいて前記光スポットの前記トラックを横切る
    方向の速度を検出する機能と、この検出手段で検出され
    た速度と前記コースアクチュエータの目標速度との偏差
    に基づいて前記コースアクチュエータを駆動する駆動信
    号を発生する機能と、前記偏差に基づいて前記ファイン
    アクチュエータを駆動する駆動信号を発生する第１の制
    御機能と、前記ファインアクチュエータの目標速度と前
    記光スポットの速度との偏差に基づいて前記ファインア
    クチュエータを駆動する駆動信号を発生する第２の制御
    機能と、前記光スポットが所定のトラックに達したこと
    を検知して、前記第１の制御機能から前記第２の制御機
    能に切り換えて前記ファインアクチュエータの駆動を制
    御する機能を備えることを特徴とする制御用半導体素
    子。