JPH09320076A - 光ディスク装置のトラッキング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的な共振周波数が低く、ゲイン交差周波
数を高く設定することが困難な場合でも、ディスク偏心
に対するサーボゲインを十分に得ることができ、かつ、
ゲイン余裕もあり安定なトラッキングサーボ系を実現す
る。 【解決手段】 位相補償フィルタ２２は、ＴＥＳのサン
プリングによるエリアジングを防ぐためのＬＰＦ５１
と、ＬＰＦ５１の出力をデジタルに変換するＡ／Ｄコン
バータ５２と、位相遅れ補償を行う位相遅れ補償フィル
タ５３と、位相進み補償を行う位相進み補償フィルタ５
４と、位相進み補償フィルタ５４の出力をアナログに変
換しＴＲＤＲＶ信号としてドライバに出力するＤ／Ａコ
ンバータ５５とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ディスク装置のト
ラッキング制御装置、更に詳しくはディスク偏心に対す
るトラッキングサーボ系部分に特徴のある光ディスク装
置のトラッキング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ここ数年来、光ディスク装置はその普及
とともに、より一層の低コスト化が求められている。

【０００３】コスト低減には様々なアプローチが考えら
れるが、たとえばサーボ系のコストを下げる方法として
は、特開昭６３−２２４０３７号公報で開示されている
ようなトラッキング方向の精アクチュエータと粗アクチ
ュエータを兼用として精粗一体に駆動することにより、
アクチュエータ及び制御回路、駆動回路のコストを下げ
るということが考えられる。

【０００４】精粗一体駆動型のアクチュエータを使用し
た場合、そのトラッキングサーボ系はトラッキングエラ
ー信号を検出し位相補償を行ってアクチュエータに帰還
するというシンプルな構成になるが、従来の精アクチュ
エータと粗アクチュエータが別個に設けられているアク
チュエータでの二段サーボ系に比べると、低周波領域の
サーボゲインが相対的に低くなるという問題がある。す
なわち、二段サーボでは精アクチュエータ系により構成
されたトラッキングサーボゲインの上に粗アクチュエー
タに対するサーボ系のゲインが上乗せされるが、精粗一
体駆動では周波数特性としては従来の精アクチュエータ
だけが残った形になり、粗アクチュエータ系の分だけ相
対的にゲインが低くなるのである。

【０００５】また、精粗一体駆動型のアクチュエータは
構造上、機械的な共振周波数を高周波にするのが困難な
ことが多い。このためトラッキングサーボ系のゲイン交
差周波数を高くすることが難しく、この点でもサーボゲ
インが不足しやすい。単純にサーボゲインを上げるには
全体にゲインを持ち上げればよいが、そうするとゲイン
余裕が減少し、系が不安定になる可能性がでてくる。

【０００６】すなわち、精粗一体駆動型のアクチュエー
タを使用した場合には上記二つの理由によりトラッキン
グサーボ系のゲインが不足しやすく、光ディスクの回転
により生じる偏心に対して追従しようとする力が弱くな
って、トラッキング制御残差が増大しデータのライト／
リード特性に悪影響を与える可能性がある。

【０００７】特開平８−００７３１２号公報では、ディ
スクの偏心成分に対するトラッキングの追従性を向上さ
せる一方法として、トラッキングエラー信号及びトラッ
キングアクチュエータのドライブ信号にフィルタリング
を行い、偏心成分の補正信号を生成して、これをドライ
ブ信号に加算することにより偏心に対する追従性を向上
させる、という方法が開示されている。

【０００８】また特開平５−３３４７０４号公報では、
粗アクチュエータの上に精アクチュエータが搭載された
タイプのアクチュエータにおいて、精アクチュエータ
（対物レンズ）の移動速度を検出する速度センサを設け
て速度信号を精アクチュエータに帰還しダンピングをか
け、その上で、精アクチュエータの祖アクチュエータに
対する変位を推定するための等価フィルタ（二次の高域
遮断フィルタ）のＱ値を高くし、その周波数をディスク
回転数に合わせることによって偏心周波数での粗アクチ
ュエータのディスク偏心に対する追従性を向上させる、
という技術が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−００７３１２号公報記載の方法では数多くのフィル
タが必要になって回路規模が増大するという問題や、Ｄ
ＳＰによるディジタルサーボとする場合には演算時間が
長くなってサンプリング周波数を低くせざるを得なくな
り、サンプリングによる位相遅れが大きくなってサーボ
が不安定になる、といった問題がある。

【００１０】また、特開平５−３３４７０４号公報記載
の方法の場合には、もともと二段サーボを前提にしたも
のであるために、精粗一体駆動型のアクチュエータには
適用することができないという問題がある。

【００１１】すなわち、精粗一体駆動型のアクチュエー
タを使用した場合に、ディスク偏心に対するサーボゲイ
ンが不足しやすいと言う問題については、現実的で有効
な解決策がないのが現状である。

【００１２】また、精粗別体のアクチュエータであって
も、コスト低減のために材質や形状を変更すると、やは
り機械的な共振周波数が低下する場合があり、トラッキ
ングサーボ系のゲイン交差周波数を高くできないことが
ある。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、コスト低減のために精粗一体駆動型のアクチュ
エータを使用する場合など、機械的な共振周波数が低
く、ゲイン交差周波数を高く設定することが困難な場合
でも、ディスク偏心に対するサーボゲインを十分に得る
ことができ、かつ、ゲイン余裕もあり安定なトラッキン
グサーボ系を実現することのできる光ディスク装置のト
ラッキング制御装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の光ディスク装置のトラッキング制御装置は、光ディス
ク上に照射したレーザ光の位置を前記光ディスクの半径
方向に移動するためのトラッキングアクチュエータと、
前記レーザ光と前記光ディスク上の情報トラックとの位
置ずれを示すトラッキングエラー信号を検出するトラッ
キングエラー信号検出手段と、前記トラッキングエラー
信号を入力とし、少なくとも位相遅れ補償フィルタと位
相進み補償フィルタが直列に接続された位相補償手段
と、前記位相補償手段の出力に従って前記トラッキング
アクチュエータを電流駆動するドライバ手段とを含んで
構成され、前記レーザ光の照射位置が前記情報トラック
に追従するよう制御を行う光ディスク装置のトラッキン
グ制御装置において、前記位相遅れ補償フィルタの特性
を、カットオフ角周波数をω₁ 及びω₂ 、減衰係数をζ
₁ 及びζ₂ とすると、 （ｓ² ＋2ζ₁ ω₁ ・ｓ＋ω₁ ² ）／（ｓ² ＋2ζ₂ ω₂ ・
ｓ＋ω₂ ² ） の形式として、前記ω₁ 、ω₂ 、ζ₂ を、前記光ディス
クの回転周波数をｆとしたとき、 ω₁ ＞ ω₂ 、 ζ₂ ＜ １、 ｆ／２＜ ω₂ ／（2π）＜ ２・ｆ として構成される。

【００１５】本発明の請求項１に記載の光ディスク装置
のトラッキング制御装置では、前記位相遅れ補償フィル
タの位相遅れ補償を二次系とし、極周波数ω₂ ／（２
π）をディスク回転数付近にして減衰係数ζ₂ を１より
小さくしているため、ディスク回転数すなわち偏心周波
数付近でのゲインを高くすることができ、偏心によるト
ラッキングの残差を小さくすることができ、コスト低減
のために精粗一体駆動型のアクチュエータを使用する場
合など、機械的な共振周波数が低く、ゲイン交差周波数
を高く設定することが困難な場合でも、ディスク偏心に
対するサーボゲインを十分に得ることができ、かつ、ゲ
イン余裕もあり安定なトラッキングサーボ系を実現する
ことを可能とする。

【００１６】本発明の請求項３に記載の光ディスク装置
のトラッキング制御装置は、光ディスク上に照射したレ
ーザ光の位置を前記光ディスクの半径方向に移動するた
めのトラッキングアクチュエータと、前記レーザ光と前
記光ディスク上の情報トラックとの位置ずれを示すトラ
ッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号
検出手段と、前記トラッキングエラー信号を入力とし高
域遮断フィルタが含まれる第一のフィルタと位相進み補
償フィルタが含まれる第二のフィルタとが並列に接続さ
れた位相補償手段と、前記位相補償手段の出力に従って
前記トラッキングアクチュエータを電流駆動するドライ
バ手段とを含んで構成され、前記レーザ光の照射位置が
前記情報トラックに追従するよう制御を行う光ディスク
装置のトラッキング制御装置において、前記高域遮断フ
ィルタの特性を、カットオフ周波数をω、減衰係数をζ
とすると、 （Ｔ ・ｓ＋ω² ）／（ｓ² ＋2ζω・ｓ＋ω² ） の形式として構成される。

【００１７】本発明の請求項３に記載の光ディスク装置
のトラッキング制御装置では、前記位相補償手段が並列
型の位相補償であっても、位相遅れ補償を二次系とする
ことが可能となり、低周波のゲインを高くすることがで
きてディスク偏心に対する追従性を向上させることがで
き、コスト低減のために精粗一体駆動型のアクチュエー
タを使用する場合など、機械的な共振周波数が低く、ゲ
イン交差周波数を高く設定することが困難な場合でも、
ディスク偏心に対するサーボゲインを十分に得ることが
でき、かつ、ゲイン余裕もあり安定なトラッキングサー
ボ系を実現することを可能とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。

【００１９】図１ないし図６は本発明の第１の実施の形
態に係わり、図１はトラッキング制御装置を備えた光デ
ィスク装置の構成を示す構成図、図２は図１のキャリッ
ジ及びフォーカスアクチュエータの構成を示す斜視図、
図３は図２のキャリッジ及びフォーカスアクチュエータ
のガイド軸及び磁気回路への組み込み状態を示す斜視
図、図４は図１のトラッキング制御装置の位相補償フィ
ルタの構成を示すブロック図、図５は図１のトラッキン
グ制御装置の位相補償フィルタの作用を説明する第１の
周波数特性図、図６は図１のトラッキング制御装置の位
相補償フィルタの作用を説明する第２の周波数特性図で
ある。

【００２０】（構成）光ディスク装置１は、図１に示す
ように、情報トラックが設けられた光ディスク２を回転
させるためのスピンドルモータ３と、光ビーム４を光デ
ィスクに照射する移動光学系５と、光ビーム４の光源で
あるレーザ光を供給するレーザダイオード及び光ディス
ク２からの戻り光を移動光学系５を介して検出するフォ
トディテクタとを含む固定光学系６と、固定光学系６の
フォトディテクタからトラッキングエラー信号（ＴＥ
Ｓ）を検出しトラッキング制御を行うトラッキング制御
装置７とを備えて構成される。なお、図１に示した光デ
ィスク装置１は、本実施の形態のトラッキング制御装置
７に関連する構成のみ示しており、本実施の形態と関連
のない構成は公知であるので、説明は省略する。

【００２１】前記移動光学系５は、後述するガイド軸に
沿って光ディスク２の径方向に移動するキャリッジ１１
に構成されており、固定光学系６から供給されるレーザ
光を光ディスク２の情報トラックに集光させ光ビーム４
として照射する対物レンズ１２と、対物レンズ１２を光
軸方向（図１において上下方向）に駆動するフォーカス
アクチュエータ１３とを備えて構成される。

【００２２】本実施の形態のトラッキング制御装置７
は、固定光学系６のフォトディテクタからトラッキング
エラー信号（ＴＥＳ）を検出するＴＥＳ検出回路２１
と、ＴＥＳ検出回路２１が検出したトラッキングエラー
信号（ＴＥＳ）に対してトラッキング制御系を安定化す
るために位相補償を行う位相補償フィルタ２２と、位相
補償フィルタ２２の出力によりキャリッジ１１をトラッ
クずれを補正する方向に移動させトラッキング制御を行
うドライバ２３とを備えて構成される。

【００２３】フォーカスアクチュエータ１３を搭載した
キャリッジ１１は、ドライバ２３から電流を供給するこ
とにより、光ディスク２上の情報トラックを横切る方向
（図１の左右方向、すなわち光ディスクの径方向）に、
光ビーム４がすべての情報トラックを照射可能なように
移動することができる。このキャリッジ１１及びフォー
カスアクチュエータ１３の周辺は、例えば図２のように
構成される。

【００２４】すなわち、図２に示すように、フォーカス
アクチュエータ１３は、対物レンズ１２を固定するため
のホルダ３１と、対物レンズ１２をフォーカス方向に可
動にかつトラック方向に略固定に支持する板バネ３２ａ
及び３２ｂと、対物レンズ１２を駆動するためのフォー
カスコイル３３ａ及び３３ｂとから構成される。また、
キャリッジ１１は、フォーカスアクチュエータ１３を上
部に搭載し、横にキャリッジ１１を駆動するためのトラ
ッキングコイル３４ａ及び３４ｂを設けて構成される。

【００２５】このようなキャリッジ１１及びフォーカス
アクチュエータ１３を、図３に示すように、ガイド軸４
１ａ及び４１ｂと、磁気回路４２ａ及び４２ｂとともに
組み付ければ、図示しないフォーカス制御回路からのフ
ォーカスコイル３３ａ及び３３ｂへの通電によりフォー
カスアクチュエータ１３をフォーカス方向に駆動でき、
また、ドライバ２４からのトラッキングコイル３４ａ及
び３４ｂへの通電によりキャリッジ１１をトラック方向
に駆動することができる。なお、図３で符号４３はカバ
ーである。

【００２６】前記位相補償フィルタ２２は、ＤＳＰ（Ｄ
ｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を
使用したディジタルフィルタにより実現され、サンプリ
ング周波数を６０ＫＨｚとしている。図４に示すよう
に、位相補償フィルタ２２は、トラッキングエラー信号
（ＴＥＳ）のサンプリングによるエリアジングを防ぐた
めのアンチエイリアスフィルタとしてのローパスフィル
タ（ＬＰＦ）５１と、ＬＰＦ５１の出力をデジタルに変
換するＡ／Ｄコンバータ５２と、低い周波数でのトラッ
キングの追従性を向上させるための位相遅れ補償を行う
位相遅れ補償フィルタ５３と、トラッキングエラー信号
（ＴＥＳ）に対してトラッキング動作を安定化するため
の位相進み補償を行う位相進み補償フィルタ５４と、位
相進み補償フィルタ５４の出力をアナログに変換しドラ
イブ信号であるＴＲＤＲＶ信号として前記ドライバ２３
に出力するＤ／Ａコンバータ５５とを備えて構成され
る。

【００２７】図４の構成は直列型の位相補償で、処理は
図の左から右に、順次行われる。すなわち、ＬＰＦ５１
を通過したトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）をＡ／Ｄ
コンバータ５２によりＡ／Ｄ変換し、位相遅れ補償フィ
ルタ５３、位相進み補償フィルタ５４の順にディジタル
フィルタ演算を行って、Ｄ／Ａコンバータ５５にてＤ／
Ａ変換してドライブ信号であるＴＲＤＲＶ信号を出力す
る。

【００２８】（作用）通常、位相進み補償フィルタ５３
はゲイン交差周波数（一巡ループゲインが０ｄＢとなる
周波数）付近で発振条件が成立しないよう位相を進める
目的で設けられ、また位相遅れ補償フィルタ５４は、低
周波でのゲインを高くし、追従性を向上させる目的で設
けられる。本実施の形態は、位相補償フィルタ２２に特
徴があり、以下に、順次説明する。

【００２９】まず、位相遅れ補償フィルタ５４について
説明を行う。従来から広く用いられている一次の位相遅
れ補償フィルタは、 （ｓ＋ω₁ ）／（ｓ＋ω₂ ） …（１） の形式で、ω₁ ＞ω₂ のものである。この一次位相遅れ
補償で低域のゲインを２５ｄＢほど持ち上げたいような
場合には、たとえばω₁ ＝２π×５００、ω₂＝２π×
３０［ｒａｄ／ｓ］とすれば、ゲイン及び位相の周波数
特性は図５の破線で示す（ａ）のような特性となる。一
般に、ゲイン交点での位相余裕を確保しようとするとω
₁ はあまり高周波には設定できず、また一次の位相遅れ
補償ではゲインの傾斜が最大−２０［ｄＢ／ｄｅｃ］に
しかできないため、低域のゲインを上昇させるのには限
界がある（ごく低い周波数のゲインを高くすることはで
きるが、偏心周波数である５０〜７０Ｈｚ付近のゲイン
を上昇させるのは難しい）。

【００３０】上記（１）式で示される位相遅れ補償フィ
ルタを二段にすると、全体として二次特性になり、たと
えば同じように低域ゲインを２５ｄＢほど持ち上げる場
合にはω₁ ＝２π×３００、ω₂ ＝２π×７０［ｒａｄ
／ｓ］として、図５の一点破線で示す（ｂ）ような特性
が得られる。一次の場合と比較すれば数十Ｈｚ付近のゲ
インは向上しているが、まだ十分とはいえない状態であ
る。

【００３１】そこで本実施の形態では、位相遅れ補償フ
ィルタ５４を （ｓ² ＋2ζ₁ ω₁ ・ｓ＋ω₁ ² ）／（ｓ² ＋2ζ₂ ω₂ ・ｓ＋ω₂ ² ） …（２） の形式とする。ζ₁ ＝ζ₂ ＝１であれば、先ほどの一次
位相遅れ補償フィルタを二段にしたものと同じ周波数特
性になるが、本実施の形態ではζ₁ ＝１、ζ₂＝０．５
とする。このように分母側の減衰係数を小さくすること
により、ω2付近の周波数にゲインの盛り上がり（ハン
プ）が生じ、これをディスクの回転周波数に合わせるこ
とによって、ディスク偏心に対するサーボゲインを高め
ることができる。図５の実線で示す（ｃ）は同図（ｂ）
と同じくω₁ ＝２π×３００、ω₂ ＝２π×７０［ｒａ
ｄ／ｓ］だが、ζ₁ ＝１、ζ₂ ＝０．５とした場合の特
性で、回転周波数付近のゲインが劇的に向上することが
わかる。また、このハンプの大きさ及び周波数はζ₂ や
ω₂ を変えることにより変化させることができるので、
想定される偏心の大きさや回転周波数に応じて、自由度
の高い設計を行うことができる。

【００３２】次に、位相進み補償フィルタ５３について
説明する。従来の一次の位相進み補償フィルタは、 （ｓ＋ω₁ ）／（ｓ＋ω₂ ） …（３） の形式で、ω₁ ＜ω₂ のものである。位相進み補償で進
める位相量は５０〜８０度程度と大きいため、通常はこ
の位相進み補償フィルタを二段にして、二次位相進み補
償フィルタとして使用することが多い。

【００３３】精粗一体駆動型のトラッキングアクチュエ
ータ（−４０ｄＢ／ｄｅｃの二次積分特性とする）に対
して上記（３）式の位相進み補償フィルタ二段で位相進
み補償を行った場合について、図６の実線で示す（ａ）
にゲイン及び位相の周波数特性を示す。これは、ω₁ ＝
２π×１８００、ω₂ ＝３．５×２π×１８００［ｒａ
ｄ／ｓ］の場合である。この状態で、位相余裕４６度、
ゲイン余裕９．５ｄＢ程度である。なお、図６の特性
は、サンプリング（６０ＫＨｚ）による位相遅れと、フ
ィルタ演算時間による位相遅れを考慮したものである。

【００３４】次に、位相進み補償を （ｓ² ＋2ζ₁ ω₁ ・ｓ＋ω₁ ² ）／（ｓ² ＋2ζ₂ ω₂ ・ｓ＋ω₂ ² ） …（４） の二次形式で考える。ここで、ζ₁ ＝ζ₂ ＝１であれば
先ほどの一次位相進み補償フィルタを二段接続したのと
同じもので、図６（ａ）と何ら変わらない。しかし、減
衰係数ζ₁ 、ζ₂ の値を変えることにより、単に一次の
位相進み補償を二段重ねたのとは異なった周波数特性を
得ることができる。

【００３５】本実施の形態では上記（４）式に対し、ま
ず減衰係数を大きくしてζ₁ ＝ζ₂ ＝１．２としてみ
る。この場合の位相補償後の周波数特性は図６の破線で
示す（ｂ）の特性となり、全体に位相変化がゆっくりと
したものになっていることがわかる。これは、ω₁ ＝２
π×２０００、ω₂ ＝４．５×２π×２０００［ｒａｄ
／ｓ］、ζ₁ ＝ζ₂ ＝１．２である。この状態で、先ほ
どの図６（ａ）とほぼ同じ低域ゲイン、位相余裕である
のに、ゲイン余裕は１１ｄＢ程度と大きくなっている。
これは、位相変化が緩やかになった結果、位相交点周波
数が高周波に移動したことによるものである。

【００３６】さらに、減衰係数を（４）式の分母分子で
異なった値とし、ω₁ ＝２π×１６００、ω₂ ＝４．５
×２π×１６００［ｒａｄ／ｓ］、ζ₁ ＝１．０、ζ₂
＝１．５とすると図６の一点破線で示す（ｃ）のような
周波数特性になり、ゲイン余裕は１１．５ｄＢ程度とさ
らに向上することがわかる。

【００３７】（効果）以上説明したように本実施の形態
によれば、位相遅れ補償フィルタ５４の位相遅れ補償を
（２）式で示した二次形式とし、ωとζを適当に選んだ
ことにより、偏心周波数での位相遅れ補償フィルタによ
るゲイン持ち上げ量を大きくすることができ、精粗一体
駆動型のアクチュエータを使用する場合であっても十分
なゲインを得ることが可能となる。また、位相進み補償
フィルタ５３の位相進み補償を（４）式で示した二次形
式とし、ζ₁ ＞１．０、さらにζ₁ ＞ζ₂ としたことに
より、位相交点周波数を高周波にすることが可能とな
り、ゲイン余裕を増大させることが可能となる。

【００３８】図７ないし図９は本発明の第２の実施の形
態に係わり、図７はトラッキング制御装置の構成を示す
構成図、図８は図７のトラッキング制御装置の位相補償
フィルタの作用を説明する第１の周波数特性図、図９は
図７のトラッキング制御装置の位相補償フィルタの作用
を説明する第２の周波数特性図である。

【００３９】第２の実施の形態は、第１の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【００４０】（構成）第１の実施の形態では、位相補償
が位相遅れ補償と位相進み補償とを直列にした直列型だ
ったが、本実施の形態は、位相遅れ補償と位相進み補償
を並列型としたもので、図７に示すように、本実施の形
態の位相補償フィルタ２２ａの位相遅れ補償フィルタ７
１は高域遮断フィルタの特性を有し、その出力を位相進
み補償フィルタ５３側の出力に加算器７２で加算する形
式になる。また、位相補償回路２２ａでは、位相進み補
償フィルタ５３と直列に、ノッチフィルタ７３を設けて
いる。このノッチフィルタ７３は、精粗一体アクチュエ
ータの機械的共振を減衰させるためのものである。

【００４１】本実施の形態の位相補償フィルタ２２ａに
よる並列型の位相遅れ補償は、図８の破線に示す（ａ）
のようなＤＣゲインを持った高域遮断フィルタと、図８
の一点破線に示す（ｂ）のようなゲインがほぼ一定の特
性のものとを加算することにより、図８の実線に示す
（ｃ）のように従来の位相遅れ補償フィルタに似た周波
数特性を得るものである。通常は図８の（ｂ）に相当す
るものに、位相進み補償フィルタが使用される。このた
め、図７に示したように高域遮断特性を持つ位相遅れ補
償フィルタ７１と、位相進み補償フィルタ５３及びノッ
チフィルタ７３を並列に接続することにより、並列型の
位相遅れ補償を実現することができる。その他の構成は
第１の実施の形態と同じである。

【００４２】（作用）第１の実施の形態と同様に二次の
位相遅れを実現するには、位相遅れ補償フィルタ７１を
二次遅れ補償フィルタとすればよい。たとえば、前記
（２）式と同様のハンプ特性を持つ二次遅れ補償フィル
タは ω₂ ² ／（ｓ² ＋2ζ₂ ω₂ ・ｓ＋ω₂ ² ） …（５） となるが、このままで図７のような並列型の位相遅れ補
償を構成すると、図９の破線で示す（ａ）のように、ゲ
インに大きな窪みができてしまう（図９では、わかりや
すくするために位相進み系のゲインを１としている）。

【００４３】これは、上記（５）式のフィルタが高周波
で位相が−１８０度となるためで、これに位相が０度程
度である位相進み補償フィルタ等を並列に入れると、両
者のゲインが等しくなる周波数で互いに打ち消し合い、
ゲインが低下してしまうのである。

【００４４】そこで、本実施の形態では二次遅れ補償フ
ィルタを （Ｔ ・ｓ＋ω² ）／（ｓ² ＋2ζω・ｓ＋ω² ） …（６） の形式とし、分子に一次の項を設けて、高周波での位相
が−９０度となるようにする。ここでω＝２π×７０
［ｒａｄ／ｓ］、ζ＝０．５、Ｔ＝４４０とし、ＤＣゲ
インを１０倍とすると、位相遅れ補償としての特性は図
９の実線で示す（ｂ）のようになり、ゲインの落ち込み
はなくなる。図９では数ＫＨｚでの位相遅れが大きくな
っているが、これは位相進み補償の設計や、位相遅れ補
償フィルタの各係数の設計で抑えることが可能である。
なお、（６）式でのＴは、（５）式の特性に対して低域
遮断特性（ＨＰＦ特性）を付加し高周波の位相を−９０
度に近づける働きを決めるもので、この場合には、その
カットオフ周波数はω² ／Ｔ／２π＝７０Ｈｚとなって
おり、ハンプの発生する周波数と同じにしている。この
カットオフ周波数を高周波にしすぎると、位相が−９０
度よりも遅れる周波数範囲が広くなってしまい、図９の
（ａ）のようなゲインの窪みが発生しやすくなる。この
カットオフ周波数は概ね１ＫＨｚ以下とするとゲインに
窪みができるのを防げるようになるが、できれば２００
Ｈｚ以下程度として、従来の一次位相遅れ補償を使用す
る場合との差が小さくなるするのが望ましい。

【００４５】（効果）以上説明したように本実施の形態
によれば、位相遅れ補償フィルタの特性を（６）式に示
した特性としたため、偏心周波数付近のゲインを高くで
きるという第１の実施の形態の効果はそのままに、位相
補償フィルタを並列型とすることが可能となる。

【００４６】並列型の位相補償では位相遅れ系と位相進
み系のフィルタ演算を独立して行えるようになるため、
演算の自由度が増え、かつ、位相進み補償フィルタと直
列にノッチフィルタを入れても、直列に（連続して）演
算する必要のあるフィルタ数は直列型位相補償で位相遅
れ補償と位相進み補償を行う場合と同程度で済む。この
ため、同程度の演算速度のＤＳＰであっても容易にノッ
チフィルタを追加することが可能となり、精粗一体アク
チュエータで発生する比較的低い周波数の高次共振を効
果的に減衰させることが可能となる。

【００４７】図１０は本発明の第３の実施の形態に係る
トラッキング制御装置の構成を示す構成図である。

【００４８】第３の実施の形態は、第２の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【００４９】実際に第２の実施の形態で示したフィルタ
演算を行おうとすると、サンプリング周波数や、演算の
ビット数（有効桁数）によっては、十分な精度が得られ
ない場合がある。第３の実施の形態は、これらの問題を
解決するためのものである。

【００５０】まず、前記（４）式に示した位相進み補償
フィルタでは、減衰係数を大きくするほど位相変化が緩
やかになりゲイン余裕を大きくとれるという効果を得ら
れるようになるが、減衰係数を大きくしダンピングをか
けていくと同じ位相進み量を得るのにω₁ とω₂ の比を
大きくする必要がでてくる。ω₁ とω₂ の比を大きくす
と、最終的な高域ゲインが上昇する（位相進み補償によ
るゲイン持ち上げ量が大きくなる）が、ディジタルフィ
ルタ処理を行う場合には、ｓ関数の式を双一次変換でｚ
変換すると、このゲインの変化がサンプリング周波数の
１／２の周波数付近に集中してあらわれ、サンプリング
６０ＫＨｚの場合には３０ＫＨｚにゲインのピークがで
きるのである。

【００５１】これは第１の実施の形態からも明らかで、
従来の位相進み補償の場合にはω₁ とω₂ の比が3.5で
あったのが、減衰係数を１．２とした場合には、同じ位
相余裕を得るのにこの比として４．５が必要になってい
る。すなわち、最終的な高域ゲインの上昇は、従来型位
相補償で４０ｌｏｇ３．５＝２２ｄＢ程度であったの
が、減衰係数を大きくしたことにより、４０ｌｏｇ４．
５＝２６ｄＢ程度となっているのである。減衰係数を大
きくすれば、この差はさらに大きくなる。このゲイン上
昇とアクチュエータの周波数特性の関係によっては、サ
ーボ系が発振してしまう可能性がある。

【００５２】また、前記（６）式で示した位相遅れ補償
フィルタは数十Ｈｚと比較的低い周波数に極を持たせる
必要があるため、ディジタルフィルタを設計する際にｚ
変換するとフィルタ係数が非常に小さくなり、係数誤差
によってフィルタ動作が不安定になる可能性がある。

【００５３】第３の実施の形態はこれらの問題を解決す
るもので、位相遅れ補償フィルタのサンプリング周波数
を下げてフィルタ係数を大きくし、また、高周波のゲイ
ンを減衰させるために、高域遮断フィルタをさらに追加
するものである。

【００５４】（構成）第３の実施の形態の位相補償フィ
ルタ２２ｂは、図１０に示すように、第２の実施の形態
の位相補償フィルタ２２ａに対し、サンプリング周波数
を６０ＫＨｚから１５ＫＨｚに下げた位相遅れ補償フィ
ルタ７１ａと、この位相遅れ補償フィルタ７１ａの手前
にアンチエイリアスフィルタとしての高域遮断フィルタ
であるＬＰＦ９１とを設け、また、ノッチフィルタ７３
の後段に、高周波（２０〜３０ＫＨｚ）のゲインを低下
させるための高域遮断フィルタであるＬＰＦ９２を設け
た構成となっている。

【００５５】なお、位相遅れ補償フィルタ７１ａ以外の
サンプリング周波数は、６０ＫＨｚであるとする。ま
た、ここで、アンチエイリアスフィルタとしてのＬＰＦ
９１のカットオフ周波数は、位相遅れ補償フィルタ７１
ａのサンプリングが１５ＫＨｚであることから、１０〜
１２ＫＨｚ程度に設定する。さらに、ＬＰＦ９１は、位
相余裕やゲイン余裕に与える影響を低減するために、二
次のフィルタとするのが望ましい。特に、前記（２）式
のような位相遅れ補償フィルタと同様の特性とすれば、
高域で−４０ｄＢ／ｄｅｃで減衰していくフィルタに比
べると最大の減衰量は少ないが、減衰係数をうまく選ぶ
ことにより、数kHzの特性にほとんど影響を与えずに、
３０ＫＨｚ付近のゲインを低下することができる（たと
えば、ω₁ ＝２π×３０Ｋ、ω₂ ＝２π×１７Ｋ、ζ₁
＝ζ₂ ＝０．６程度とすればよい）。その他の構成は第
２の実施の形態と同じである。

【００５６】（作用）このような構成にすることによ
り、第３の実施の形態では、位相遅れ補償フィルタ７１
ａはサンプリング周波数が１／４になってフィルタ係数
を１６倍程度にすることができ、また、ＬＰＦ９２の働
きで、双一次変換により上昇した３０ＫＨｚ付近のゲイ
ンのピークを減衰させることもできる。

【００５７】（効果）以上説明したように本実施の形態
によれば、位相遅れ補償フィルタ７１ａのサンプリング
周波数を下げたためにフィルタ係数が大きな値になり係
数誤差の影響が軽減され、また位相進み補償フィルタ５
３と直列に高域遮断フィルタであるＬＰＦ９２を設けた
ことにより、サンプリング周波数の１／２付近のゲイン
が低下し、（４）式で示した位相進み補償を用いても安
定なサーボ系を実現することができる。

【００５８】なお、以上の各実施の形態では、精粗一体
型のトラッキングアクチュエータを使用するとしたが、
これは精アクチュエータと粗アクチュエータとが独立し
たタイプのものであってもそのまま適用でき、各実施の
形態と同様によりゲインの高いサーボ系、安定なサーボ
系を実現することができる。あるいは、フォーカスサー
ボ系に適用することも可能である。

【００５９】また、位相補償はＤＳＰによるディジタル
フィルタでなくアナログ回路によるフィルタでも良い
が、定数のばらつき、経時変化といったことを考える
と、ＤＳＰによるディジタルフィルタとするのが望まし
い。

【００６０】［付記］ （付記項１） 光ディスク上に照射したレーザ光の位置
を前記光ディスクの半径方向に移動するためのトラッキ
ングアクチュエータと、前記レーザ光と前記光ディスク
上の情報トラックとの位置ずれを示すトラッキングエラ
ー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記トラッキングエラー信号を入力とし、少なくとも位
相遅れ補償フィルタと位相進み補償フィルタが直列に接
続された位相補償手段と、前記位相補償手段の出力に従
って前記トラッキングアクチュエータを電流駆動するド
ライバ手段とを含んで構成され、前記レーザ光の照射位
置が前記情報トラックに追従するよう制御を行う光ディ
スク装置のトラッキング制御装置において、前記位相遅
れ補償フィルタの特性を、カットオフ角周波数をω₁ 及
びω₂ 、減衰係数をζ₁ 及びζ₂ とすると、 （ｓ² ＋2ζ₁ ω₁ ・ｓ＋ω₁ ² ）／（ｓ² ＋2ζ₂ ω₂ ・
ｓ＋ω₂ ² ） の形式として、前記ω₁ 、ω₂ 、ζ₂ を、前記光ディス
クの回転周波数をｆとしたとき、 ω₁ ＞ ω₂ 、 ζ₂ ＜ １、 ｆ／２＜ ω₂ ／（2π）＜ ２・ｆ としたことを特徴とする光ディスク装置のトラッキング
制御装置。

【００６１】付記項１の光ディスク装置のトラッキング
制御装置では、位相遅れ補償を二次とし、ハンプ周波数
をディスク回転数近傍とし減衰係数を小さくしてピーク
ゲインを大きくしたので、偏心周波数でのサーボゲイン
を高くすることが可能となる。

【００６２】（付記項２） 前記トラッキングアクチュ
エータは、キャリッジ上に前記レーザ光を集光するため
の対物レンズを前記トラックを横切る方向に略固定して
搭載しており、前記キャリッジと一体的に設けられた駆
動コイルに給電することにより、前記レーザ光が前記光
ディスク上のすべての情報トラックを照射できるよう移
動可能なものであることを特徴とする付記項１に記載の
光ディスク装置のトラッキング制御装置。

【００６３】付記項２の光ディスク装置のトラッキング
制御装置では、精粗一体駆動型のトラッキングアクチュ
エータを使用することにより装置コストを低減しながら
も、十分なサーボゲインのある、信頼性の高いトラッキ
ングサーボ系を構成することができる。

【００６４】（付記項３） 光ディスク上に照射したレ
ーザ光の位置を前記光ディスクの半径方向に移動するた
めのトラッキングアクチュエータと、前記レーザ光と前
記光ディスク上の情報トラックとの位置ずれを示すトラ
ッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号
検出手段と、前記トラッキングエラー信号を入力とし、
高域遮断フィルタが含まれる第一のフィルタと位相進み
補償フィルタが含まれる第二のフィルタとが並列に接続
された位相補償手段と、前記位相補償手段の出力に従っ
て前記トラッキングアクチュエータを電流駆動するドラ
イバ手段とを含んで構成され、前記レーザ光の照射位置
が前記情報トラックに追従するよう制御を行う光ディス
ク装置のトラッキング制御装置において、前記高域遮断
フィルタの特性を、カットオフ角周波数をω、減衰係数
をζとすると、 （Ｔ ・ｓ＋ω² ）／（ｓ² ＋2ζω・ｓ＋ω² ） の形式としたことを特徴とする光ディスク装置のトラッ
キング制御装置。

【００６５】付記項３の光ディスク装置のトラッキング
制御装置では、位相遅れ補償を並列型とする場合であっ
ても、位相進み補償とゲインが交差する付近でゲインの
窪みが発生することが無く、広い周波数範囲で高いサー
ボゲインを得ることができる。

【００６６】（付記項４） 前記ω、Ｔ、ζを、前記光
ディスクの回転周波数をｆ［Ｈｚ］としたとき、 ｆ／２＜ ω／（２π） ＜ ２・ｆ、 ζ ＜ １．０、 ω² ／（２π・Ｔ）＜１０００ としたことを特徴とする付記項３に記載の光ディスク装
置の制御装置。

【００６７】付記項４の光ディスク装置のトラッキング
制御装置では、二次特性により生じるハンプを偏心周波
数近傍とすることにより、偏心周波数を中心とする周波
数範囲のサーボゲインを上昇させることができる。

【００６８】（付記項５） 前記トラッキングアクチュ
エータは、キャリッジ上に前記レーザ光を集光するため
の対物レンズを前記トラックを横切る方向に略固定して
搭載しており、前記キャリッジと一体的に設けられた駆
動コイルに給電することにより、前記レーザ光が前記光
ディスク上のすべての情報トラックを照射できるよう移
動可能なものであることを特徴とする付記項４に記載の
光ディスク装置のトラッキング制御装置。

【００６９】付記項５の光ディスク装置のトラッキング
制御装置では、精粗一体駆動型のトラッキングアクチュ
エータを使用することにより装置コストを低減しながら
も、広い周波数範囲で高いサーボゲインを確保でき、信
頼性の高いトラッキングサーボ系を構成することができ
る。

【００７０】（付記項６） 前記位相補償手段は、所定
のサンプリング周波数で前記トラッキングエラー信号の
サンプリングを行い、該サンプリング結果に対してディ
ジタルフィルタ演算を行うものであり、前記高域遮断フ
ィルタのサンプリング周波数を、前記位相進み補償フィ
ルタのサンプリング周波数よりも低くすることを特徴と
する付記項３に記載の光ディスク装置のトラッキング制
御装置。

【００７１】付記項６の光ディスク装置のトラッキング
制御装置では、位相遅れ補償フィルタのサンプリング周
波数を下げることによりフィルタの係数が大きな値にな
って係数誤差の影響を受けにくくなり、演算時の有効桁
数が少ない安価なＤＳＰでも安定したサーボ系を実現で
きる。

【００７２】（付記項７） 光ディスク上に照射したレ
ーザ光の位置を前記光ディスクの半径方向に移動するた
めのトラッキングアクチュエータと、前記レーザ光と前
記光ディスク上の情報トラックとの位置ずれを示すトラ
ッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号
検出手段と、前記トラッキングエラー信号を入力とし、
少なくとも位相進み補償フィルタを含む位相補償手段
と、前記位相補償手段の出力に従って前記トラッキング
アクチュエータを電流駆動するドライバ手段とを含んで
構成され、前記レーザ光の照射位置が前記情報トラック
に追従するよう制御を行う光ディスク装置のトラッキン
グ制御装置において、前記位相進み補償フィルタの特性
を （ｓ² ＋2ζ₁ ω₁ ・ｓ＋ω₁ ² ）／（ｓ² ＋2ζ₂ ω₂ ・
ｓ＋ω₂ ² ） の形式として、前記ω₁ 、ω₂ 、ζ₂ を、 ω₁ ＜ω₂ 、 ζ₂ ＞１ としたことを特徴とする光ディスク装置のトラッキング
制御装置。

【００７３】付記項７の光ディスク装置のトラッキング
制御装置では、位相進み補償を二次として減衰係数を大
きくすることにより、周波数特性上位相特性の変化が緩
やかになり、位相交点周波数が高くなるのでゲイン余裕
を大きくとることが可能となる。

【００７４】（付記項８） 前記ζ₁ 及びζ₂ を、 ζ₁ ＜ζ₂ としたことを特徴とする付記項７に記載の光ディスク装
置のトラッキング制御装置。

【００７５】付記項８の光ディスク装置のトラッキング
制御装置では、分母側の減衰係数だけを大きくすること
により、低周波側で従来の位相進み補償フィルタに近い
周波数特性となり、高周波側でのみ位相の変化が緩やか
になるので、ゲイン余裕をより大きく確保できる。

【００７６】（付記項９） 前記位相補償手段は、所定
のサンプリング周波数で前記トラッキングエラー信号の
サンプリングを行い、該サンプリング結果に対してディ
ジタルフィルタ演算を行うものであり、かつ、カットオ
フ周波数が前記サンプリング周波数の１／１０以上であ
る高域遮断フィルタを含んでいることを特徴とする付記
項７に記載の光ディスク装置のトラッキング制御装置。

【００７７】付記項９の光ディスク装置のトラッキング
制御装置では、ディジタルフィルタとすることにより生
じるサンプリング周波数の１／２の周波数でのゲインの
ピークを減衰させることができ、安定したトラッキング
サーボ系を実現できる。

【００７８】（付記項１０） 前記トラッキングアクチ
ュエータは、キャリッジ上に前記レーザ光を集光するた
めの対物レンズを前記トラックを横切る方向に略固定し
て搭載しており、前記キャリッジと一体的に設けられた
駆動コイルに給電することにより、前記レーザ光が前記
光ディスク上のすべての情報トラックを照射できるよう
移動可能なものであり、前記位相補償手段は、前記トラ
ッキングアクチュエータの共振周波数の付近でゲインが
極小となるノッチフィルタ手段を含んで構成されること
を特徴とする付記項７に記載の光ディスク装置のトラッ
キング制御装置。

【００７９】付記項１０の光ディスク装置のトラッキン
グ制御装置では、精粗一体駆動型のトラッキングアクチ
ュエータを使用することにより装置コストを低減しなが
らも、ノッチフィルタや二次位相進み補償の働きでゲイ
ン余裕を大きくとることが可能となり、低コストながら
信頼性の高いサーボ系を構成できる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
記載の光ディスク装置のトラッキング制御装置によれ
ば、位相遅れ補償フィルタの位相遅れ補償を二次系と
し、極周波数ω₂ ／（２π）をディスク回転数付近にし
て減衰係数ζ₂ を１より小さくしているため、ディスク
回転数すなわち偏心周波数付近でのゲインを高くするこ
とができ、偏心によるトラッキングの残差を小さくする
ことができ、コスト低減のために精粗一体駆動型のアク
チュエータを使用する場合など、機械的な共振周波数が
低く、ゲイン交差周波数を高く設定することが困難な場
合でも、ディスク偏心に対するサーボゲインを十分に得
ることができ、かつ、ゲイン余裕もあり安定なトラッキ
ングサーボ系を実現することができるという効果があ
る。

【００８１】また、本発明の請求項３に記載の光ディス
ク装置のトラッキング制御装置によれば、位相補償手段
が並列型の位相補償であっても、位相遅れ補償を二次系
とすることが可能となり、低周波のゲインを高くするこ
とができてディスク偏心に対する追従性を向上させるこ
とができ、コスト低減のために精粗一体駆動型のアクチ
ュエータを使用する場合など、機械的な共振周波数が低
く、ゲイン交差周波数を高く設定することが困難な場合
でも、ディスク偏心に対するサーボゲインを十分に得る
ことができ、かつ、ゲイン余裕もあり安定なトラッキン
グサーボ系を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るトラッキング
制御装置を備えた光ディスク装置の構成を示す構成図

【図２】図１のキャリッジ及びフォーカスアクチュエー
タの構成を示す斜視図

【図３】図２のキャリッジ及びフォーカスアクチュエー
タのガイド軸及び磁気回路への組み込み状態を示す斜視
図

【図４】図１のトラッキング制御装置の位相補償フィル
タの構成を示すブロック図

【図５】図１のトラッキング制御装置の位相補償フィル
タの作用を説明する第１の周波数特性図

【図６】図１のトラッキング制御装置の位相補償フィル
タの作用を説明する第２の周波数特性図

【図７】本発明の第２の実施の形態に係るトラッキング
制御装置の構成を示す構成図

【図８】図７のトラッキング制御装置の位相補償フィル
タの作用を説明する第１の周波数特性図

【図９】図７のトラッキング制御装置の位相補償フィル
タの作用を説明する第２の周波数特性図

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るトラッキン
グ制御装置の構成を示す構成図

【符号の説明】

１…光ディスク装置 ２…光ディスク ３…スピンドルモータ ４…光ビーム ５…移動光学系 ６…固定光学系 ７…トラッキング制御装置 １１…キャリッジ １２…対物レンズ １３…フォーカスアクチュエータ ２１…ＴＥＳ検出回路 ２２…位相補償フィルタ ２３…ドライバ ３１…ホルダ ３２ａ、３２ｂ…板バネ ３３ａ、３３ｂ…フォーカスコイル ３４ａ、３４ｂ…トラッキングコイル ４１ａ、４１ｂ…ガイド軸 ４２ａ、４２ｂ…磁気回路 ４３…カバー ５１…ＬＰＦ ５２…Ａ／Ｄコンバータ ５３…位相遅れ補償フィルタ ５４…位相進み補償フィルタ ５５…Ｄ／Ａコンバータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスク上に照射したレーザ光の位置
   を前記光ディスクの半径方向に移動するためのトラッキ
   ングアクチュエータと、 前記レーザ光と前記光ディスク上の情報トラックとの位
   置ずれを示すトラッキングエラー信号を検出するトラッ
   キングエラー信号検出手段と、 前記トラッキングエラー信号を入力とし、少なくとも位
   相遅れ補償フィルタと位相進み補償フィルタが直列に接
   続された位相補償手段と、 前記位相補償手段の出力に従って前記トラッキングアク
   チュエータを電流駆動するドライバ手段とを含んで構成
   され、前記レーザ光の照射位置が前記情報トラックに追
   従するよう制御を行う光ディスク装置のトラッキング制
   御装置において、 前記位相遅れ補償フィルタの特性を、カットオフ角周波
   数をω₁ 及びω₂ 、減衰係数をζ₁ 及びζ₂ とすると、 （ｓ² ＋2ζ₁ ω₁ ・ｓ＋ω₁ ² ）／（ｓ² ＋2ζ₂ ω₂ ・
   ｓ＋ω₂ ² ） の形式として、前記ω₁ 、ω₂ 、ζ₂ を、前記光ディス
   クの回転周波数をｆとしたとき、 ω₁ ＞ ω₂ 、 ζ₂ ＜ １、 ｆ／２＜ ω₂ ／（2π）＜ ２・ｆ としたことを特徴とする光ディスク装置のトラッキング
   制御装置。
2. 【請求項２】 前記トラッキングアクチュエータは、 キャリッジ上に前記レーザ光を集光するための対物レン
   ズを前記トラックを横切る方向に略固定して搭載してお
   り、 前記キャリッジと一体的に設けられた駆動コイルに給電
   することにより、前記レーザ光が前記光ディスク上のす
   べての情報トラックを照射できるよう移動可能なもので
   あることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置
   のトラッキング制御装置。
3. 【請求項３】 光ディスク上に照射したレーザ光の位置
   を前記光ディスクの半径方向に移動するためのトラッキ
   ングアクチュエータと、 前記レーザ光と前記光ディスク上の情報トラックとの位
   置ずれを示すトラッキングエラー信号を検出するトラッ
   キングエラー信号検出手段と、 前記トラッキングエラー信号を入力とし、高域遮断フィ
   ルタが含まれる第一のフィルタと位相進み補償フィルタ
   が含まれる第二のフィルタとが並列に接続された位相補
   償手段と、 前記位相補償手段の出力に従って前記トラッキングアク
   チュエータを電流駆動するドライバ手段とを含んで構成
   され、前記レーザ光の照射位置が前記情報トラックに追
   従するよう制御を行う光ディスク装置のトラッキング制
   御装置において、 前記高域遮断フィルタの特性を、カットオフ角周波数を
   ω、減衰係数をζとすると、 （Ｔ ・ｓ＋ω² ）／（ｓ² ＋2ζω・ｓ＋ω² ） の形式としたことを特徴とする光ディスク装置のトラッ
   キング制御装置。