JP2001273649A

JP2001273649A - サーボ制御システム及び光ディスク装置

Info

Publication number: JP2001273649A
Application number: JP2000086407A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Yamada; 正山田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2001-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】フィード制御をオン状態にした場合にも、安
定したサーボ制御を維持できるサーボ制御システム及び
これを用いた光ディスク装置を提供すること。【解決手段】トラッキングエラー信号に基づきトラッ
キング制御を行うトラッキングイコライザ１７と、トラ
ッキングエラー信号の低周波数成分に基づきフィード制
御を行うフィードイコライザ１９と、フィード制御がオ
ンになる際には、フィード制御ループの低周波数ゲイン
を小さくし、フィード制御がオンになってから所与の期
間が経過した後に低周波数ゲインを通常値に設定するゲ
イン調整回路７０を含む。フィード制御がオンになる際
に積分ゲインを小さくしたり、積分ゲインを小さくし且
つ比例ゲインを大きくする。フィードモータが過負荷に
より回転停止状態になる場合に、フィード制御をオフに
して消費電力を低減化する。電力制御のためにオフにさ
れたフィード制御がオンになる際には、低周波数ゲイン
を小さくし、電力制御のために再度オフにされる前に、
通常値に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーボ制御システ
ム及び光ディスク装置に関し、特に、光ピックアップの
トラッキング制御とフィード制御を行うサーボ制御シス
テムに関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】ＣＤ（Co
mpact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、Ｍ
ＯＤ（MagnetOptical Disc）などの光ディスクの情報記
録トラックは、例えば内周から外周に向けて螺旋状に形
成されている。従って、光ディスク装置においては、光
ディスクのトラックに光ピックアップを追従させるトラ
ッキング制御や、光ピックアップを光ディスクの半径方
向に移動させるフィード制御（トラバース制御）が必要
になる。

【０００３】このようなトラッキング制御やフィード制
御を行うサーボ制御システムでは、トラック位置と光ピ
ックアップの光スポット位置との、光ディスクの半径方
向でのずれ量が、トラッキングエラー信号として検出さ
れる。

【０００４】そして、トラッキング制御は、このトラッ
キングエラー信号に基づいて行われ、光ピックアップが
トラックに追従するように光ピックアップを微少に移動
させる。

【０００５】一方、フィード制御は、トラッキングエラ
ー信号の低周波数成分に基づいて行われ、光ピックアッ
プを搭載するキャリッジを移動させる。

【０００６】しかしながら、このようにキャリッジを移
動させるためにフィード制御をオン状態にすると、サー
ボ制御が不安定になったり、光ピックアップの移動機構
に振動が生じるなどの不具合が判明した。

【０００７】本発明は、以上のような技術的課題に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、安定
したサーボ制御を維持できると共にフィードサーボの引
き込み動作も高速化できるサーボ制御システム及びこれ
を用いた光ディスク装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、光ピックアップのサーボ制御を行うサーボ
制御システムであって、光ピックアップをトラックに追
従させるために、トラッキングエラー信号に基づいてト
ラッキング制御を行うトラッキング制御手段と、前記ト
ラッキングエラー信号の低周波数成分に基づいてフィー
ド制御を行うフィード制御手段と、前記フィード制御が
オン状態になる際には、フィード制御ループの低周波数
ゲインを通常値よりも小さな値に設定し、前記フィード
制御がオン状態になってから所与の期間が経過した後
に、フィード制御ループの低周波数ゲインを通常値に設
定するゲイン調整手段とを含むことを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、フィード制御がオン状態
になる際（フィード制御ループが閉じる際）には、フィ
ード制御ループの低周波数ゲインが小さな値に設定さ
れ、所与の期間が経過した後に通常値に設定される。従
って、フィード制御がオン状態になることでトラッキン
グエラー信号にステップ状のオフセット波形が重畳され
るような事態が生じても、サーボ制御の安定性を維持で
きるようになる。

【００１０】なお、フィード制御は、トラッキング制御
とほぼ同時にオン状態にするようにしてもよいし、トラ
ッキング制御がオン状態になってから所与の期間だけ経
過してからオン状態にするようにしてもよい。また、フ
ィード制御ループの低周波数ゲインは、フィード制御を
オン状態にする前に小さな値に設定しておいてもよい
し、フィード制御をオン状態にするのとほぼ同時のタイ
ミングで小さな値に設定してもよい。また、トラッキン
グエラー信号は、トラッキング制御手段がフィード制御
手段に供給するようにしてもよいし、他の手段（例えば
信号生成手段）から直接供給するようにしてもよい。

【００１１】また本発明は、前記ゲイン調整手段が、前
記フィード制御がオン状態になる際には、フィード制御
ループの積分ゲインを通常値よりも小さな値に設定し、
前記フィード制御がオン状態になってから所与の期間が
経過した後に、フィード制御ループの積分ゲインを通常
値に設定することを特徴とする。

【００１２】このようにすれば、フィード制御がオン状
態になる際に、低周波数ゲインを小さな値に設定できる
と共に、通常値よりも大きな位相余裕をとることができ
るようになり、サーボ制御の安定性を維持できる。

【００１３】また本発明は、前記ゲイン調整手段が、前
記フィード制御がオン状態になる際には、フィード制御
ループの積分ゲインを通常値よりも小さな値に設定する
と共にフィード制御ループの比例ゲインを通常値よりも
大きな値に設定し、前記フィード制御がオン状態になっ
てから所与の期間が経過した後に、フィード制御ループ
の積分ゲイン及び比例ゲインを通常値に設定することを
特徴とする。

【００１４】このようにすれば、フィード制御がオン状
態になる際に、サーボ制御の帯域を広くすることが可能
になり、フィードサーボの引き込み動作を高速化できる
ようになる。

【００１５】また本発明は、前記フィード制御手段によ
り制御されるフィードモータが過負荷により回転停止状
態になる場合に、前記フィード制御をオフ状態にして消
費電力を低減化する電力制御手段を含み、前記ゲイン調
整手段が、前記電力制御手段によりオフ状態にされた前
記フィード制御がオン状態になる際には、フィード制御
ループの低周波数ゲインを通常値よりも小さな値に設定
し、前記フィード制御がオン状態になってから前記電力
制御手段により再度オフ状態にされる前に、フィード制
御ループの低周波数ゲインを通常値に設定することを特
徴とする。

【００１６】このようにすれば、フィードサーボの制御
性を損なうことなく、フィードモータを駆動するドライ
バなどが消費する電力を低減できるようになる。

【００１７】また本発明は、前記電力制御手段が、前記
フィードモータの回転停止期間内の所与の期間におい
て、前記フィード制御をオフ状態にすることを特徴とす
る。

【００１８】このようにすれば、小規模且つ簡素な構成
で、フィードモータを駆動するドライバなどが消費する
電力を確実に低減できるようになる。

【００１９】また本発明に係る光ディスク装置は、上記
のいずれかのサーボ制御システムと、前記光ピックアッ
プと、前記光ピックアップが光ディスクのトラックに追
従するように前記光ピックアップを移動させるトラッキ
ングアクチュエータと、前記光ピックアップを搭載する
キャリッジを光ディスクの半径方向で移動させるフィー
ドモータと、前記トラッキング制御手段の制御下で、前
記トラッキングアクチュエータを駆動するトラッキング
アクチュエータ・ドライバと、前記フィード制御手段の
制御下で、前記フィードモータを駆動するフィードモー
タ・ドライバとを含むことを特徴とする。

【００２０】本発明によれば、フィード制御がオン状態
になることでトラッキングエラー信号にステップ状のオ
フセット波形が重畳される事態が生じても、各アクチュ
エータからなる移動機構に振動が発生する事態を効果的
に防止できるようになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を用いて詳細に説明する。

【００２２】１．光ディスク装置図１に、本実施形態のサーボ制御システムを含む光ディ
スク装置の構成例を示す。

【００２３】図１の光ディスク装置は、ＣＤやＤＶＤな
どの光ディスク１が装着された回転軸を回転するディス
クモータ２（スピンドルモータ）を備えている。

【００２４】光ディスク１の下方には、光ピックアップ
３（光ヘッド）が配置され、この光ピックアップ３は、
光ディスク１の半径方向で移動するキャリッジ４に搭載
されている。

【００２５】キャリッジ４は、図示しないフィード（送
り）機構により光ディスク１の半径方向に移動でき、そ
のフィード機構は、フィードモータ５により駆動され
る。

【００２６】光ピックアップ３は、図示しない半導体レ
ーザや光検出器などを備える。そして、上記半導体レー
ザからのレーザビームが、対物レンズ６を介してディス
ク１に照射され、その反射光が、４分割又は２分割され
た上記光検出器の受光部で受光される。

【００２７】光ピックアップ３の対物レンズ６は、その
光軸方向（上下方向）に沿って移動可能に保持されてい
ると共に、光ディスク１の半径方向に微動可能に保持さ
れている。そして、フォーカスアクチュエータ７が、対
物レンズ６を光軸方向で移動させ、トラッキングアクチ
ュエータ８が、対物レンズ６を光ディスク１の半径方向
で移動させる。

【００２８】光ピックアップ３の図示しない光検出器か
らの検出信号は、信号生成回路１１（信号生成手段）に
供給され、信号生成回路１１は、その検出信号に基づい
てＲＦ信号、フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラッキン
グエラー信号ＴＥを生成する。

【００２９】信号生成回路１１からのＲＦ信号は復調回
路１２（復調手段）に供給され、復調回路１２は、サー
ボコントローラ１３及びシステムコントローラ１４との
間で、必要なデータの授受を行う。

【００３０】信号生成回路１１からのフォーカスエラー
信号ＦＥは、フォーカスイコライザ１５（フォーカス制
御手段）を介してフォーカスアクチュエータ・ドライバ
１６に供給され、フォーカスアクチュエータ・ドライバ
１６がフォーカスアクチュエータ７を駆動する。これに
より、常にフォーカスが合うように対物レンズ６が光軸
方向に移動するようになり、レーザービームの微少スポ
ットが光ディスク１の記録層上に形成されるようにな
る。

【００３１】また信号生成回路１１からのトラッキング
エラー信号ＴＥは、トラッキングイコライザ１７（トラ
ッキング制御手段）を介してトラッキングアクチュエー
タ・ドライバ１８（駆動手段）に供給され、トラッキン
グアクチュエータ・ドライバ１８がトラッキングアクチ
ュエータ８を駆動する。これにより、常にトラッキング
状態が維持されるように対物レンズ６が光ディスク１の
半径方向で移動するようになり、光ディスク１の記録層
上のトラックが光ビームで追跡されるようになる。

【００３２】更に信号生成回路１１からのトラッキング
エラー信号ＴＥは、トラッキングイコライザ１７、フィ
ードイコライザ１９（フィード制御手段）を介してフィ
ードモータ・ドライバ２０（駆動手段）に供給され、フ
ィードモータ・ドライバ２０が、フィードモータ５が間
欠的に回転するようにフィードモータ５を駆動する。

【００３３】ディスクイコライザ２１には、サーボコン
トローラ１３から制御信号が供給され、この制御信号に
より、ディスクモータ・ドライバ２２がディスクモータ
２を駆動する。

【００３４】また、サーボコントローラ１３は、システ
ムコントローラ１４からの各種の制御信号に基づいて、
フォーカスイコライザ１５、トラッキングイコライザ１
７、フィードイコライザ１９及びディスクイコライザ２
１に対して、所要の制御信号を供給する。

【００３５】そして、図１に示すように、サーボコント
ローラ１３と、フォーカスイコライザ１５と、トラッキ
ングイコライザ１７と、フィードイコライザ１９と、デ
ィスクイコライザ２１とから、サーボ制御部２３（サー
ボ制御システム）が構成されている。なお、サーボコン
トローラ１３、フォーカスイコライザ１５、ディスクイ
コライザ２１は任意の構成要素である。

【００３６】次に、図１に示すサーボ制御部２３のう
ち、本発明に係る部分の詳細な構成例について図２を参
照して説明する。

【００３７】図２に示すように、トラッキングイコライ
ザ１７は、位相補償フィルタ５０（位相補償手段）と、
スイッチＳＷ１（ループ開閉手段）を含む。そして、位
相補償フィルタ５０の出力信号ＴＲＯは、スイッチＳＷ
１を介してトラッキングアクチュエータ・ドライバ１８
に供給されると共に、フィードイコライザ１９のローパ
スフィルタ５２に供給される。

【００３８】フィードイコライザ１９は、ローパスフィ
ルタ５２（低域通過手段）と、位相補償フィルタ６０
（位相補償手段）と、スイッチＳＷ２（ループ開閉手
段）と、停止検出回路６６（停止検出手段）を含む。

【００３９】ローパスフィルタ５２は、位相補償フィル
タ５０の出力信号ＴＲＯの低周波数成分のみを通過（抽
出）する。そして、ローパスフィルタ５２の出力は位相
補償フィルタ６０に供給される。

【００４０】なお、位相補償フィルタ５０の出力信号Ｔ
ＲＯではなくて、トラッキングエラー信号ＴＥをローパ
スフィルタ５２に直接入力することも可能である。

【００４１】位相補償フィルタ６０は、Ｐ（比例）動作
部６２、Ｉ（積分）動作部６４を含み、これらのＰ動作
部６２、Ｉ動作部６４が直列に接続されている。なお、
図３に示すように、これらのＰ動作部６２、Ｉ動作部６
４を並列に接続するようにしてもよい。そして、位相補
償フィルタ６０の出力信号ＴＲＯＰＨは、スイッチＳＷ
２を介して、フィードモータ・ドライバ２０に供給され
る。

【００４２】停止検出回路６６は、位相補償フィルタ６
０の出力信号ＴＲＯＰＨに基づき、フィードモータ５の
回転停止期間を検出し、信号ＦＤＭＯＶＥを生成して出
力する。

【００４３】加算器６８（加算手段）は、シーク時に、
図示しないシーク用イコライザにて演算されたシーク用
速度指令信号を入力（加算）するためのものである。

【００４４】サーボコントローラ１３は、図２に示すよ
うに、ゲイン調整回路７０（ゲイン調整手段）と、シー
ケンス制御回路８０（ループ開閉制御手段）と、タイマ
回路８２（タイマ手段）を含む。

【００４５】ゲイン調整回路７０は、フィード制御がオ
ン状態になる際（フィードサーボの引き込み動作の際）
には、フィード制御ループの低周波数ゲインが通常値よ
りも小さくなり、フィード制御がオン状態になってから
所与の期間が経過した後に、低周波数ゲインが通常値に
なるように、位相補償フィルタ６０を制御する。これ
は、ゲイン調整回路７０が含む係数制御回路７２が、Ｐ
動作部６２の比例ゲイン係数ＫＰ、Ｉ動作部６４の積分
ゲイン係数ＫＩを制御することで実現される。

【００４６】より具体的には、フィード制御がオン状態
になる際には、フィード制御ループの積分ゲインを通常
値よりも小さくし、フィード制御がオン状態になってか
ら所与の期間が経過した後に、積分ゲインを通常値に設
定する。或いは、フィード制御がオン状態になる際に
は、フィード制御ループの積分ゲインを通常値よりも小
さくすると共に比例ゲインを通常値よりも大きくし、フ
ィード制御がオン状態になってから所与の期間が経過し
た後に、積分ゲイン及び比例ゲインを通常値に設定す
る。

【００４７】なお、低周波数ゲイン（積分ゲイン、比例
ゲイン）を通常値に戻すまでの期間である上記所与の期
間は、例えばタイマ回路８２を利用して計測できる。

【００４８】シーケンス制御回路８０は、後述するよう
に、停止検出回路６６からの信号ＦＤＭＯＶＥと、タイ
マ回路８２とを利用することにより、スイッチＳＷ１、
ＳＷ２の接点を切り替えてトラッキング制御ループやフ
ィード制御ループを開閉動作させる開閉切り替え信号Ｔ
ＲＯＮ、ＦＤＯＮを生成する。

【００４９】本発明の電力制御手段は、例えば、これら
のシーケンス制御回路８０、タイマ回路８２などにより
構成することができる。

【００５０】なお、図４（Ａ）、（Ｂ）に、位相補償フ
ィルタ６０の具体的な構成例を示す。

【００５１】図４（Ａ）は、Ｐ動作部６２、Ｉ動作部６
４を直列に接続した場合の具体例であり、図４（Ｂ）
は、Ｐ動作部６２、Ｉ動作部６４を並列に接続した場合
の具体例である。図４（Ａ）、（Ｂ）に示すような構成
にすることで、位相遅れ補償や位相進み補償が可能にな
る。そして、図４（Ａ）では、係数Ｋ１を制御すること
で比例ゲインを調整でき、係数Ｋ１、Ｋ２及びＫ３を制
御することで積分ゲインを調整できる。一方、図４
（Ｂ）では、係数Ｋ４を制御することで比例ゲインを調
整でき、係数Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７を制御することで積分ゲ
インを調整できる。

【００５２】また図５に、位相補償フィルタ５０をデジ
タルフィルタで構成した場合のスイッチＳＷ１、ＳＷ２
の具体的な構成例を示す。

【００５３】レジスタＲＥＧ１には、位相補償フィルタ
５０の演算結果が、デジタル値で書き込まれる。そし
て、図５（Ｂ）に示すように、信号ＦＤＯＮがＨレベル
の時（ＳＷ１、ＳＷ２がオンの時）には、レジスタＲＥ
Ｇ１からレジスタＲＥＧ２に所与のクロックでデータが
転送される。そして、レジスタＲＥＧ２のデジタル値は
図示しないＤ／Ａ変換器によりアナログ値に変換され
て、そのアナログ値がフィードモータ・ドライバ２０に
供給される。これにより、位相補償フィルタ５０の出力
信号ＴＲＯＰＨがフィードモータ・ドライバ２０に供給
されるようになる。

【００５４】一方、信号ＦＤＯＮがＬレベルの時（ＳＷ
１、ＳＷ２がオフの時）には、レジスタＲＥＧ２が信号
ＣＬＲによりクリアされる。これにより、フィードモー
タ・ドライバ２０には、サーボ基準電圧（例えば０Ｖ）
が供給されるようになり、位相補償フィルタ５０の出力
信号ＴＲＯＰＨがフィードモータ・ドライバ２０に供給
されないようになる。

【００５５】なお、以上に説明した図１、図２のトラッ
クイコライザ１７、フィードイコライザ１９、サーボコ
ントローラ１３などの各ブロックは、ＣＰＵ（マイクロ
コンピュータ）やＤＳＰなどのプロセッサ上で実行され
るソフトウェア（プログラム）により実現してもよい
し、ＡＳＩＣなどのハードウェアにより実現してもよ
い。或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせ
により実現してもよい。

【００５６】２．ゲイン調整さて、本実施形態では、フォーカスアクチュエータ７
（図１参照）により、図６（Ａ）のＡ１に示すように対
物レンズ６が移動し、トラッキングアクチュエータ８に
より、Ａ２に示すように対物レンズ６が移動し、フィー
ドモータ５により、Ａ３に示すように光ピックアップ３
を搭載したキャリッジ４が移動する。また、対物レンズ
６と光ピックアップ３との間にはバネＳＰ（弾性部材）
が介在している。

【００５７】トラッキング制御により、対物レンズ６
が、光ディスク１に螺旋状に形成されたトラックに追従
した場合には、図６（Ｂ）に示すように、光ピックアッ
プ３そのものの位置は移動せず、対物レンズ６の位置の
みが移動する。従って、対物レンズ６と光ピックアップ
３との間の位置のずれ量を表すレンズシフト量が徐々に
大きくなり、バネＳＰは延びた状態になる。

【００５８】そして、レンズシフト量が増えると、トラ
ッキングエラー信号の低周波数成分（ＤＣ成分）が増
え、キャリッジ４を移動させるフィードモータ５の回転
駆動力が増す。これにより、静止摩擦が原因で移動でき
なかったキャリッジ４が、図６（Ｃ）に示すように光デ
ィスク１の半径方向（例えば外周から内周に向かう方
向）に移動し、レンズシフト量が低減される。

【００５９】このようにすることで、螺旋状に形成され
たトラックに対物レンズ６を常に追従させながら、光デ
ィスク１のデータを適正に読み出すことができるように
なる。

【００６０】ところが、図６（Ｂ）のようにレンズシフ
ト量が大きい時に、フィード制御がオンになると（フィ
ードサーボの引き込み動作が行われると）、図２の信号
ＴＲＯに、トラッキングエラー信号のＤＣ成分であるス
テップ状の波形が重畳されてしまう。従って、サーボ制
御が不安定になったり、フォーカスアクチュエータ７や
トラッキングアクチュエータ８などの移動機構が振動す
るなどの問題が生じる。

【００６１】例えば、光ディスク１が光ディスク装置に
挿入されると、まず、フォーカス制御がオンになり、次
に、トラッキング制御がオンになり、最後にフィード制
御がオンになる。従って、トラッキング制御がオンにな
った後、フィード制御がオンになる前に、対物レンズ６
と光ピックアップ３の位置関係が図６（Ｂ）に示すよう
な関係になっていると、信号ＴＲＯにステップ状の波形
が重畳される上記問題が発生する可能性がある。

【００６２】また、数百トラック先のトラックに飛ぶた
めにシークを行う場合には、トラッキング制御及びフィ
ード制御を一度オフにする。そして、シークの完了後
に、トラッキング制御及びフィード制御を再びオンにす
る。

【００６３】そして、シークにおいては対物レンズ６が
長い距離を移動するため、シーク終了直後に対物レンズ
６に揺れが生じる。このため、対物レンズ６と光ピック
アップ４の位置関係が図６（Ｂ）に示すような関係にな
る可能性が高く、信号ＴＲＯにステップ状の波形が重畳
される問題が生じやすい。

【００６４】そこで本実施形態では、フィード制御ルー
プの低周波数ゲインを通常値よりも小さくした状態でフ
ィード制御をオンにすると共に、所与の期間経過後に、
フィード制御ループの低周波数ゲインを通常値に設定す
るようにしている。

【００６５】より具体的には、例えば図７、図８のフロ
ーチャートに示すような処理を行う。

【００６６】例えば図７では、フォーカスサーボがかか
ると、トラッキング制御をオンにする（ステップＳ１、
Ｓ２）。即ち、図２のシーケンス制御回路８０（ループ
開閉手段）が、信号ＴＲＯＮをＨレベル（アクティブ）
にして、スイッチＳＷ１をオン（導通状態）にし、トラ
ッキング制御ループを閉じる。

【００６７】次に、フィード制御をオンにする（ステッ
プＳ３）。即ち、図２のシーケンス制御回路８０が、信
号ＦＤＯＮをＨレベル（アクティブ）にして、スイッチ
ＳＷ２をオンにし、フィード制御ループを閉じる。

【００６８】そして、このようにフィード制御がオンに
なる際には、積分ゲイン係数ＫＩが通常値ＫＩ(NORMAL)
よりも小さな値ＫＩ(LOW)になるように、図２の係数制
御回路７２が積分ゲイン係数を制御する。

【００６９】そして、図２のタイマ回路８２を利用し
て、所与の期間（設定時間）が経過したか否かを判断し
（ステップＳ４）、所与の期間が経過すると、係数制御
回路７２が、積分ゲイン係数ＫＩを通常値ＫＩ(NORMAL)
に設定する（ステップＳ５）。

【００７０】一方、図８では、ステップＳ１３に示すよ
うに、フィード制御がオンになる際には、積分ゲイン係
数ＫＩが通常値ＫＩ(NORMAL)よりも小さな値ＫＩ(LOW)
になり、比例ゲイン係数ＫＰが通常値ＫＰ(NORMAL)より
も大きな値ＫＰ(HIGH)になるように、図２の係数制御回
路７２がゲイン係数を制御する。

【００７１】そして、ステップＳ１５に示すように、所
与の期間が経過すると、係数制御回路７２が、積分ゲイ
ン係数ＫＩ、比例ゲイン係数ＫＰを通常値ＫＩ(NORMA
L)、ＫＰ(NORMAL)に設定する。

【００７２】以上のようすれば、図６（Ｂ）の状態でフ
ィード制御がオンになり、信号ＴＲＯにステップ状の波
形が重畳されても、その時には低周波数ゲインが小さく
なっているため、サーボ制御が不安定になるなどの事態
を防止できる。

【００７３】図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、フィード
制御ループの周波数特性の例を示す。図９（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）は、図２のように、Ｐ動作部６２、Ｉ動
作部６４を直列接続した場合の周波数特性である。

【００７４】通常状態での周波数特性は図９（Ａ）のよ
うになる。図９（Ａ）では、Ｂ１に示すように低周波数
ゲイン（ＤＣゲイン）が大きい。またＩ（積分）動作部
６４によって位相が遅れるため、Ｂ２に示すように零ク
ロス周波数ＦＣでの位相余裕θＭが小さい。従って、図
６（Ｂ）のようにレンズシフトが大きい時に、図９
（Ａ）のような周波数特性を持つフィード制御ループが
閉じると、サーボ制御が不安定になる問題が生じてしま
う。

【００７５】一方、図９（Ｂ）は、積分ゲインを小さく
した場合の周波数特性である。このように積分ゲインを
小さくすれば、Ｂ１とＢ３を比較すれば明らかなよう
に、低周波数ゲインが通常状態の場合に比べて小さくな
る。また、Ｂ２とＢ４を比較すれば明らかなように、零
クロス周波数ＦＣでの位相余裕θＭが通常状態の場合に
比べて大きくなる。従って、フィード制御をオンにする
前に、積分ゲインを小さくして周波数特性を図９（Ｂ）
のように設定しておけば、図６（Ｂ）のような状態でフ
ィード制御がオンになっても、サーボ制御を安定な状態
に保つことができる。

【００７６】例えば図１０（Ａ）に、通常状態の場合の
ステップ応答波形を示し、図１０（Ｂ）に、積分ゲイン
を小さくした場合のステップ応答波形を示す。図１０
（Ａ）、（Ｂ）を比べれば明らかなように、積分ゲイン
を小さくすることで、ステップ応答時のオーバーシュー
トを減らすことができ、サーボ制御の安定化を図れる。

【００７７】また積分ゲインを下げても、図９（Ｂ）の
Ｂ５に示すように、サーボ帯域を決める零クロス周波数
ＦＣ（クロスオーバ周波数）は、それほど小さくなら
ず、広いサーボ帯域を確保できる。従って、フィードサ
ーボの高速な引き込み動作を実現できる。

【００７８】また、図９（Ｃ）は、積分ゲインを小さく
すると共に比例ゲインを大きくした場合の周波数特性で
ある。このように積分ゲインを小さくすると共に比例ゲ
インを大きくすれば、Ｂ６に示すように低周波数ゲイン
を通常状態の場合よりも小さくできる共にＢ７に示すよ
うに零クロス周波数ＦＣを大きくできる。従って、フィ
ード制御をオンにする前に、周波数特性を図９（Ｃ）の
ように設定しておけば、図６（Ｂ）のような状態でフィ
ード制御がオンになっても、サーボ制御を安定な状態に
保つことができる。また、Ｂ７に示すように零クロス周
波数ＦＣが高いため、フィードサーボの引き込み動作を
図９（Ｂ）よりも更に高速化できる。

【００７９】例えば、本実施形態と異なる手法として、
サーボ制御のオン、オフに依らずに、常に積分ゲインを
小さくする手法を考えることができる。

【００８０】しかしながら、この手法では、図１０
（Ｂ）に示すように、定常偏差が大きくなり、目標値へ
の追従性が悪くなる。従って、図６（Ｂ）で説明したレ
ンズシフト量が大きくなり、光ディスクからの読み出し
データに乗るジッターが大きくなったり、トラッキング
エラー信号に重畳されるオフセット値が大きくなる。こ
の結果、データのエラー率が高くなり、光ディスクから
のデータの読み出し時間が長くなるという問題が生じ
る。

【００８１】これに対して、本実施形態では、フィード
制御がオンになってから所与の期間経過すると、図９
（Ａ）の通常状態の周波数特性に戻り、低周波数ゲイン
が大きくなる。これにより、ステップ応答波形が図１０
（Ｃ）に示すようになる。図１０（Ｃ）において、時刻
ｔ１はフィード制御がオンになった時刻である。

【００８２】例えば、図１０（Ｃ）の時刻ｔ０〜ｔ１で
は、図９（Ｂ）のような積分ゲインが小さい場合の周波
数特性が用いられるため、ステップ応答特性も、図１０
（Ｂ）と同様の応答特性になる。従って、図１０（Ｃ）
のＤ１に示すように、図１０（Ａ）に比べてオーバーシ
ュート量を大幅に軽減できる。

【００８３】一方、フィード制御がオンになった時刻ｔ
１以降では、図９（Ａ）のような通常状態の場合の周波
数特性が用いられるため、ステップ応答特性も、図１０
（Ａ）と同様の応答特性になる。従って、目標値に直ぐ
に収束するようになる。即ち、時刻ｔ１の時点において
は、図１０（Ｃ）のＤ２に示すように、重畳されるオフ
セット値が小さいため、Ｄ３に示すようにオーバーシュ
ート量も少なくなる。また、低周波数ゲイン（積分ゲイ
ン）が大きいため、Ｄ４に示すように定常偏差も小さく
なる。従って、光ディスクからの読み出しデータに乗る
ジッターも小さくなり、トラッキングエラー信号に重畳
されるオフセット値も小さくなる。この結果、データの
エラー率も低くなり、光ディスクからのデータの読み出
し時間も短縮化できる。また、ステップ応答の最終値が
短時間で目標値に近づくようになり、ステップ応答の整
定時間を短縮化できる。

【００８４】なお、図９（Ｃ）に示すように比例ゲイン
を大きくして、クロスオーバ周波数ＦＣを大きくする
と、サーボ帯域が広がるため、本来はトラッキングサー
ボが追従すべき光ディスクの偏心成分にフィードサーボ
が追従するようになってしまう。これにより、アクチュ
エータなどの移動機構に振動が発生する問題が生じる。

【００８５】しかしながら、本実施形態では、フィード
制御がオンになってから所与の期間経過すると、図９
（Ａ）の通常状態の周波数特性に戻り、比例ゲインが元
に戻る。従って、光ディスクの偏心成分にフィードサー
ボが追従してしまい移動機構に振動が発生する事態を防
止できる。

【００８６】３．消費電力の低減化さて。図１のキャリッジ４を移動させるフィード機構
は、ギヤ（プーリ）などを有するため、キャリッジ４の
移動の際には摩擦やバックラッシュが発生する。またフ
ィードモータ５にはコギング(cogging)もある。このた
め、フィードモータ５の駆動信号が所定のレベルに達す
るまでの期間は不感帯期間となり、過負荷によりフィー
ドモータ５が回転しない現象が生じる。

【００８７】このように、駆動信号が入力されているに
もかかわらず、フィードモータ５が回転しないと、フィ
ードモータ５やフィードモータ・ドライバ２０において
無用な電流が流れ、無駄な電力が消費されてしまう。

【００８８】そこで本実施形態では、フィードモータ５
が過負荷により回転停止状態になる場合に、フィードイ
コライザ１９によるフィード制御をオフにして（フィー
ド制御ループを開いて）、フィードモータ・ドライバ２
０の消費電力の低減化を図っている。

【００８９】以下、本実施形態による消費電力の低減化
手法について説明する。

【００９０】図１１に、図２のシーケンス制御回路８０
が出力する信号ＴＲＯＮ、ＦＤＯＮの信号波形図を示
す。

【００９１】図１のサーボコントローラ１３からの駆動
信号が、ディスクイコライザ２１を介してディスクモー
タ・ドライバ２２に供給されると、ディスクモータ・ド
ライバ２２がディスクモータ２を駆動し、これにより光
ディスク１が回転を始める。

【００９２】そして、図１１の時刻ｔ１になると、シー
ケンス制御回路８０からの信号ＴＲＯＮがＨレベル（ア
クティブ）になるため、スイッチＳＷ１がオンになり、
トラッキング制御がオンになる（トラッキング制御ルー
プが閉じる）。

【００９３】その後、図１１の時刻ｔ２になると、シー
ケンス制御回路８０からの信号ＦＤＯＮがＨレベル（ア
クティブ）になるため、スイッチＳＷ２がオンになり、
フィード制御がオンになる（フィード制御ループが閉じ
る）。

【００９４】この時、図２の位相補償フィルタ５０から
の信号ＴＲＯはローパスフィルタ５２に供給され、ロー
パスフィルタ５２の出力は位相補償フィルタ６０に供給
される。そして、位相補償フィルタ６０は、図１２に模
式的に示される信号ＴＲＯＰＨを出力する。

【００９５】停止検出回路６６は、信号ＴＲＯＰＨに基
づいて、信号ＴＲＯＰＨが最大値になった時（図１２の
Ｆ１参照）に立ち上がり、最小値になった時（Ｆ２参
照）に立ち下がる信号ＦＤＭＯＶＥを生成して出力す
る。即ち、図１２に示すように、この信号ＦＤＭＯＶＥ
がＨレベル（アクティブ）である期間は、フィードモー
タ５が回転している期間を表すことになる。

【００９６】シーケンス制御回路８０は、停止検出回路
６６の出力信号ＦＤＭＯＶＥの立ち下がりから、次の立
ち上がりまでの時間をタイマ回路８２を用いて測定する
ことで、図１２のＦ３に示すフィードモータ５の回転停
止期間ＴＳＴＯＰを検出する。このＴＳＴＯＰにはバラ
ツキがあるため、検出動作を複数回行って、その平均値
を求めることが望ましい。

【００９７】次に、求められたＴＳＴＯＰの平均値の例
えば５０％〜９０％の範囲で、図１２のＦ４に示すよう
に、フィード制御をオフにする期間であるＴＯＦＦを設
定する。

【００９８】その後、図１１の時刻ｔ４になると、シー
ケンス制御回路８０からの信号ＦＤＯＮがＬレベルに変
化し、フィードモータ・ドライバ２０の消費電力を低減
化する省電力モードに移行する。

【００９９】この省電力モードでは、シーケンス制御回
路８０は、停止検出回路６６からの信号ＦＤＭＯＶＥに
基づいて、フィード制御のオン、オフを制御する信号Ｆ
ＤＯＮを、図１２に示すように生成して出力する。

【０１００】即ちタイマ回路８２は、図１２に示すよう
に、信号ＦＤＭＯＶＥが立ち下がる時刻ｔ１で時間の測
定を開始し、上述のＴＯＦＦの期間が経過した時刻ｔ２
で測定を停止する。また、シーケンス制御回路８０は、
時刻ｔ１でＬレベルになり、時刻ｔ２でＨレベルになる
ように、信号ＦＤＯＮを生成する。

【０１０１】そして、この信号ＦＤＯＮがＬレベルの時
には、スイッチＳＷ２をオフにして、図１２のＦ５に示
すようにフィード制御をオフにする。一方、信号ＦＤＯ
ＮがＨレベルの時には、スイッチＳＷ２をオンにして、
Ｆ６に示すようにフィード制御をオンにする。

【０１０２】このようにすれば、フィードモータ５の回
転が停止している期間ＴＳＴＯＰ内の大部分を占める期
間ＴＯＦＦでは、フィード制御がオフになり、フィード
モータ・ドライバ２０に信号ＴＲＯＰＨが供給されない
ようになる。従って、フィードモータ・ドライバ２０内
で無用な電流が流れて、無駄な電力が消費される事態を
効果的に防止できるようになる。

【０１０３】なお、フィードモータ５が過負荷により回
転停止状態になる場合に、フィード制御をオフにして消
費電力を低減化する電力制御手法としては、種々の変形
実施を考えることができる。

【０１０４】例えば、フィードモータ５の回転停止期間
の開始時点から、光ディスク１の回転数の計数動作を開
始する。そして、その開始時点から、計数値が所与の設
定回数になる時点までの期間内において、フィード制御
（スイッチＳＷ２）をオフにし、フィードモータ・ドラ
イバ２０への信号ＴＲＯＰＨの供給を停止する。

【０１０５】或いは、信号ＴＲＯＰＨが所与のしきい値
を越えたか否かを検出し、その検出結果に基づいて、フ
ィード制御のオン、オフを制御し、フィードモータ・ド
ライバ２０への信号ＴＲＯＰＨの供給、非供給を制御し
てもよい。

【０１０６】そして、このように、フィードモータ５の
回転停止時にフィード制御をオフにして電力を制御する
場合には、図７、図８で説明したようなゲイン調整手法
を採用することが望ましい。

【０１０７】即ち、図１２のＦ５に示すように電力制御
によりフィード制御がオフにされ、その後、Ｆ６に示す
ようにフィード制御がオンになる際には、フィード制御
ループの低周波数ゲインを通常値よりも小さな値に設定
する（積分ゲインを小さくする。或いは積分ゲインを小
さくし、比例ゲインを大きくする）。

【０１０８】そして、フィード制御が図１２のＦ６に示
すようにオンになってから、Ｆ７に示すように電力制御
により再びオフにされる前に、フィード制御ループのゲ
インを通常値に設定する（積分ゲイン及び比例ゲインを
通常値に設定する）。

【０１０９】このようにすれば、図１２で説明したよう
な省電力モードに移行した場合に、サーボ制御が不安定
になったり、アクチュエータなどの移動機構に頻繁に振
動が生じるなどの事態を効果的に防止できるようにな
る。

【０１１０】なお、本発明は本実施形態に限定されず、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

【０１１１】例えば、本実施形態の制御システムは光デ
ィスク装置に適用されることが特に望ましいが、それ以
外の電子機器に適用することも可能である。

【０１１２】また、サーボ制御システムの構成も、図
２、図３などで説明した構成が特に望ましいが、これに
限定されるものではない。

【０１１３】また、フィード制御ループの低周波数ゲイ
ンを調整する手法も、図７、図８で説明した手法に限定
されない。

【０１１４】また、電力制御の手法も、図１１、図１２
で説明した手法に限定されず、種々の変形実施が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態のサーボ制御システムを含む光ディ
スク装置の構成例を示す図である。

【図２】本実施形態のサーボ制御システムの構成例を示
す図である。

【図３】Ｐ動作部、Ｉ動作部を並列接続した場合の例に
ついて示す図である。

【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、位相補償フィルタの詳
細例について示す図である。

【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）は、スイッチＳＷ１、ＳＷ
２の詳細例について説明するための図である。

【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、レンズシフト
について説明するための図である。

【図７】本実施形態のゲイン調整手法について説明する
ためのフローチャートである。

【図８】本実施形態のゲイン調整手法について説明する
ためのフローチャートである。

【図９】図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、フィード制御
ループの周波数特性の例を示す図である。

【図１０】図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、ステップ
応答について説明するための図である。

【図１１】信号ＴＲＯＮ、ＦＤＯＮの波形例について示
す図である。

【図１２】省電力モード時における各種信号の波形例に
ついて示す図である。

【符号の説明】

１光ディスク２ディスクモータ３光ピックアップ４キャリッジ５フィードモータ６対物レンズ７フォーカスアクチュエータ８トラッキングアクチュエータ１１信号生成回路１２復調回路１３サーボコントローラ１４システムコントローラ１５フォーカスイコライザ１６フォーカスアクチュエータ１７トラッキングイコライザ１８トラッキングアクチュエータ１９フィードイコライザ２０フィードモータ・ドライバ２１ディスクイコライザ２２ディスクモータ・ドライバ２３サーボ制御部５０位相補償フィルタ５２ローパスフィルタ６０位相補償フィルタ６２Ｐ動作部６４Ｉ動作部６６停止検出回路７０ゲイン調整回路７２係数制御回路８０シーケンス制御回路８２タイマ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ピックアップのサーボ制御を行うサー
ボ制御システムであって、光ピックアップをトラックに追従させるために、トラッ
キングエラー信号に基づいてトラッキング制御を行うト
ラッキング制御手段と、前記トラッキングエラー信号の低周波数成分に基づいて
フィード制御を行うフィード制御手段と、前記フィード制御がオン状態になる際には、フィード制
御ループの低周波数ゲインを通常値よりも小さな値に設
定し、前記フィード制御がオン状態になってから所与の
期間が経過した後に、フィード制御ループの低周波数ゲ
インを通常値に設定するゲイン調整手段と、を含むことを特徴とするサーボ制御システム。
【請求項２】請求項１において、前記ゲイン調整手段が、前記フィード制御がオン状態になる際には、フィード制
御ループの積分ゲインを通常値よりも小さな値に設定
し、前記フィード制御がオン状態になってから所与の期
間が経過した後に、フィード制御ループの積分ゲインを
通常値に設定することを特徴とするサーボ制御システ
ム。
【請求項３】請求項２において、前記ゲイン調整手段が、前記フィード制御がオン状態になる際には、フィード制
御ループの積分ゲインを通常値よりも小さな値に設定す
ると共にフィード制御ループの比例ゲインを通常値より
も大きな値に設定し、前記フィード制御がオン状態にな
ってから所与の期間が経過した後に、フィード制御ルー
プの積分ゲイン及び比例ゲインを通常値に設定すること
を特徴とするサーボ制御システム。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記フィード制御手段により制御されるフィードモータ
が過負荷により回転停止状態になる場合に、前記フィー
ド制御をオフ状態にして消費電力を低減化する電力制御
手段を含み、前記ゲイン調整手段が、前記電力制御手段によりオフ状態にされた前記フィード
制御がオン状態になる際には、フィード制御ループの低
周波数ゲインを通常値よりも小さな値に設定し、前記フ
ィード制御がオン状態になってから前記電力制御手段に
より再度オフ状態にされる前に、フィード制御ループの
低周波数ゲインを通常値に設定することを特徴とするサ
ーボ制御システム。
【請求項５】請求項４において、前記電力制御手段が、前記フィードモータの回転停止期間内の所与の期間にお
いて、前記フィード制御をオフ状態にすることを特徴と
するサーボ制御システム。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかのサーボ制御
システムと、前記光ピックアップと、前記光ピックアップが光ディスクのトラックに追従する
ように前記光ピックアップを移動させるトラッキングア
クチュエータと、前記光ピックアップを搭載するキャリッジを光ディスク
の半径方向で移動させるフィードモータと、前記トラッキング制御手段の制御下で、前記トラッキン
グアクチュエータを駆動するトラッキングアクチュエー
タ・ドライバと、前記フィード制御手段の制御下で、前記フィードモータ
を駆動するフィードモータ・ドライバと、を含むことを特徴とする光ディスク装置。