JP2004171772A

JP2004171772A - 光ディスク装置及び対物レンズ駆動方法

Info

Publication number: JP2004171772A
Application number: JP2004035907A
Authority: JP
Inventors: Akio Fukushima; 秋夫福島; Michiya Hoshi; 倫哉星
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: JP3858897B2

Abstract

【課題】
従来の技術ではトラッキングアクチュエータのトラックを横断する方向の光軸中心からの変位を検出するための専用のセンサを付加する必要があり、製品コストを上昇させる原因となっていた。また、これらのセンサの出力信号に含まれる直流オフセット成分により発生する光軸中心からの偏差が新たな振動を発生する原因となるという問題があった。
【解決手段】
本発明では本来は非点収差法によるフォーカスエラー検出のために備えられている光検出手段から出力される信号の一部を流用し、差動増幅器等からなる信号処理回路の付加だけで対物レンズの光軸中心からの変位量を検出できるようにした。また、変位量信号に直流オフセット成分が含まれている場合でもフィードバック制御を行ったときに偏差が発生しないように、直流オフセット成分を低減または除去するためのフィルタ手段を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク装置のアクセス制御方式に関し、特にトラッキングアクチュエータに制御がかかっていないシーク時に光ピックアップが搭載されているスライダーを移動させることによって生じる反作用で発生するトラッキングアクチュエータの振動を抑制して、トラッキング引き込み時間を短縮してアクセス時間を短縮する技術に関する。

従来の光ディスク装置においてはトラッキングアクチュエータに制御がかかっていないシーク時のトラッキングアクチュエータの振動を抑制してアクセス時間を短縮するために、例えば、光量、静電容量、磁気抵抗、渦電流等の変化からトラッキングアクチュエータの光軸中心からの変位を検出する専用のセンサを付加し、これらからの信号を用いて、トラッキングアクチュエータの光軸中心からのずれに対してフィードバック制御を行ってトラッキングアクチュエータの振動を抑制することが行われている。この方法の一例は、特許文献１、２及び３に開示されている。

特開昭58-26331号公報

特開昭59-71138号公報特開昭61-187131号公報

前項で説明した振動防止方法のうち特許文献１及び２に説明されている方法はトラッキングアクチュエータのトラックを横断する方向の光軸中心からの変位を検出するための専用のセンサを付加する必要があり、製品コストを上昇させる原因となっていた。また、前項で引用したいずれの方法も、これらのセンサの出力信号に含まれることが不可避な直流オフセット成分により発生するトラッキングアクチュエータのトラックを横断する方向の光軸中心からの偏差の影響についての検討がされていないという問題があった。

本発明では上述の従来技術のようにトラッキングアクチュエータのトラックを横断する方向の光軸中心から変位量を検出するための専用のセンサを用いることはせず、特開昭61-187131に説明されているように、本来は非点収差法によるフォーカスエラー検出のために備えられている光検出手段から出力される信号の一部を流用し、演算増幅器等からなる信号処理回路の付加だけで上述した変位量を検出できるようにする。また、上述した変位量信号に直流オフセット成分が含まれている場合でもフィードバック制御を行ったときに偏差が発生しないように、直流オフセット成分を低減または除去するためのフィルタ手段を設ける。

以上述べたように本発明によれば対物レンズ位置センサーを新たに追加することなく従来の光ディスク装置の回路に簡易な回路を追加することによりフィードバック制御を行い、シーク時等のスライダーの移動時に発生する対物レンズの振動を効果的に低減することが可能となり、アクセス時間の短縮をはかることができる。

以下、本発明の実施形態例を図を用いて説明する。

図１は本発明の第１の実施形態例の光ディスク装置において、シーク時の対物レンズ振動を抑制する機能に関与する部分の機能ブロック図である。

光ディスクからの反射光は光検出器１に光スポット９をつくり、光検出器１は各々の分割された４領域1a,1b,1c,1dに照射された光量に比例する電流を出力する。電流ー電圧変換器２は、該光検出器１の各々の領域からの出力信号電流を電圧信号に変換する。加算器3aは該電流ー電圧変換器２の出力信号のうち光検出器1bと1cに対応する２つの信号を加算して出力する。加算器3bは該電流ー電圧変換器２の出力信号のうち光検出器1aと1dに対応する２つの信号を加算して出力する。減算器４は該加算器3a,3bの出力信号を減算して出力する。これにより減算器４の出力信号は、(1b+1c)-(1a+1d)となり、これが対物レンズ変位信号１１となる。ハイパスフィルタ５は高域通過特性をもたせてあり、対物レンズ変位信号１１に対して直流成分を減少または除去して振動成分信号１３を出力する。切り替えスイッチ６は、定常時は通常の方法（例えば３スポット法やDPD法）で生成したトラッキングエラー信号１０で対物レンズ位置を制御してトラッキングサーボを行い、シーク時は本発明で述べる方法で生成した振動成分信号１３で対物レンズ位置を制御して対物レンズの振動を抑制する制御を行うようにトラッキングアクチュエータ駆動信号を切り替えるためのもので、振動抑制制御信号１２で切り替え動作を行う。トラッキングアクチュエータ駆動回路７は、切り替えスイッチ６で選択された信号でトラッキングアクチュエータを駆動するために必要な電力増幅、位相補償等を行う。トラッキングアクチュエータ８は、トラッキングアクチュエータ駆動回路７からの信号で対物レンズを光ディスク上のトラックを横断する方向の方向に変位させる。

ここで、シーク時の光スポット９の挙動を説明する。光ディスク上の目標トラックまで再生位置を移動するために光ピックアップが搭載されているスライダーをトラックを横断する方向に移動させた場合、対物レンズにはスライダーの移動の反作用で反力が生じる。この反力により生じる加速度で対物レンズはスライダーの移動と反対の向きに変位する。次にスライダーの移動の加速度が減少してくるとトラッキングアクチュエータのバネの変位としてそれまで蓄積されていたエネルギーはバネの復元力として働き、対物レンズをスライダーの移動と同じ方向に変位させる。その結果、対物レンズはスライダーの移動方向に自由振動を起こすことになる。

さて、スライダーが静止している時はトラッキングアクチュエータは光軸中心にあるため、光スポット９も４分割された光検出器１のほぼ中央にあるが、対物レンズがスライダーの移動方向すなわちトラックを横断する方向に移動したときには、トラックが射影されている方向と直角な方向に移動する。そのため、上記のように対物レンズがスライダーの移動方向に振動をしているときには光検出器１に照射される光スポット９もトラックが射影されている方向と直角な方向に振動することになる。したがって、この振動による変位を検出し、この振動を抑制するようにフィードバック制御を行うことにより対物レンズの振動を抑制することが原理的に可能となる。なお、上述した対物レンズの変位の検出方法は従来より知られているプッシュプル法と類似しており、特開昭61-187131に説明されている。

さて、実際にフィードバック制御を行うにあたっては、以下に述べる問題がある。すなわち、上述の対物レンズ位置検出方法は、非点収差法によるフォーカスエラー検出のための信号を流用しているが、通常の光ピックアップでは、製造後に行われる調整は非点収差法によるフォーカスエラー検出や３スポット法によるトラッキングエラー検出等の本来、ピックアップが保証している動作についてだけ行われており、本方法については、当然のことながら、何ら考慮されていない。したがって、実際のピックアップで上述の対物レンズ変位信号１１を観測すると直流オフセット成分が重畳していることがある。このように、振動抑制のためのフィードバック制御信号に直流オフセット成分が重畳した状態で切り替えスイッチによるトラッキングアクチュエータ制御信号の切り替えを行うと、この直流オフセット成分によりトラッキングアクチュエータにステップ応答が生じ、本来抑圧すべき振動をこのときのステップ応答が発生させてしまうことになる。そのため、本発明では、対物レンズ変位信号１１に含まれる直流オフセット成分を減少または除去するためにハイパスフィルタ５を用い、直流オフセット成分を問題のないレベルまで低減した振動成分信号１３で対物レンズ位置を制御して振動を抑制することで上記の問題の発生を回避する。ハイパスフィルタ５の特性は、上記直流オフセット成分を除去するためであれば、低域カットオフ周波数は例えば数Hzとすればよい。

つぎに、実際に上述の振動成分信号１３でトラッキングアクチュエータの振動を抑制するために切り替えスイッチ６を切り替える振動抑制制御信号１２について説明する。図２は振動抑制制御信号１２とそれに関連するタイミングを模式的に表現したタイミングチャートを示す。上述したように対物レンズ振動の原因はスライダーの移動であるため、切り替えスイッチ６を定常再生側6-1から振動抑制側6-2にするタイミング１４はスライダーの移動による加速度が対物レンズに加わる前とすればよい。また逆に振動抑制側6-2から定常再生側6-1にするタイミング１５は、スライダーの移動による加速度が対物レンズに加わらなくなり、トラッキングアクチュエータの振動が抑制されてからとすればよい。したがって、より具体的にはタイミング１４はスライダーの駆動開始タイミングと同時でよい。また、タイミング１５はスライダーの駆動終了から定常再生時のトラッキングサーボ開始までの間でよい。

次に、本発明の第２の実施形態例について説明する。本実施形態例は第１の実施形態例とハイパスフィルタ５の特性以外は同一であるため、ここではハイパスフィルタ５の特性についてのみ説明し、第１の実施形態例と同じ部分についての説明は省略する。

図３は本発明の第２の実施形態例の光ディスク装置におけるハイパスフィルタ５の周波数特性をトラッキングアクチュエータの周波数特性と関連させて説明するための周波数特性の模式図である。

本実施形態例ではハイパスフィルタ５の低域カットオフ周波数（以下、fcl1とする）とトラッキングアクチュエータの自由振動周波数（以下、f0とする）との間にfcl1≦f0の関係をもたせる。この理由はスライダーの加速度によって引き起こされるトラッキングアクチュエータの振動はf0近傍の周波数に集中しており、f0近傍以外の成分は相対的に少ないためである。すなわち、fcl1≦f0の関係をもたせることにより、対物レンズが自由振動する周波数f0の成分は第１の実施形態例と同様にハイパスフィルタ５を通過することができるのでf0近傍の振動は抑制することができるが、fcl1より低い周波数成分は通過することができなくなるため、光ディスクを構成する樹脂の不均一性などに起因する対物レンズ変位信号１１のfcl1より低い周波数成分によるトラッキングアクチュエータの不必要な変位を防止する効果が期待できるからである。

次に、本発明の第３の実施形態例について説明する。本実施形態例は第１の実施形態例のハイパスフィルタ５がバンドパスフィルタに置き換わったこと以外は同一であるため、ここではバンドパスフィルタの特性についてのみ説明し、第１の実施形態例と同じ部分についての説明は省略する。

図４は本発明の第３の実施形態例の光ディスク装置におけるバンドパスフィルタの周波数特性をトラッキングアクチュエータの周波数特性と関連させて説明するための周波数特性の模式図である。

本実施形態例ではバンドパスフィルタの低域カットオフ周波数（以下、fcl2とする）とトラッキングアクチュエータの自由振動周波数f0との間にfcl2≦f0／M1の関係をもたせ、更にバンドパスフィルタの高域カットオフ周波数（以下、fch2とする）とトラッキングアクチュエータの自由振動周波数f0との間にf0×M2≦fch2の関係をもたせ、1<M1,M2≦10と設定する。この理由は第２の実施形態例の説明述べたようにスライダーの加速度によって引き起こされるトラッキングアクチュエータの振動はf0近傍の周波数に集中しており、 f0近傍以外の成分は相対的に少ないためである。すなわち、上記の関係をもたせることにより、対物レンズが自由振動する周波数f0近傍の周波数成分以外は通過することができなくなるため、f0近傍以外の周波数成分によるトラッキングアクチュエータの不必要な変位を防止する効果が期待できるからである。

次に、本発明の第４の実施形態例について説明する。本実施形態例は第１の実施形態例のハイパスフィルタ５がバンドパスフィルタに置き換わったこと以外は同一であるため、ここではバンドパスフィルタの特性についてのみ説明し、第１の実施形態例と同じ部分についての説明は省略する。

図５は本発明の第４の実施形態例の光ディスク装置におけるハイパスフィルタの周波数特性をトラッキングアクチュエータの周波数特性と関連させて説明するための周波数特性の模式図である。

本実施形態例ではハイパスフィルタの低域カットオフ周波数（以下、fch3とする）とトラッキングアクチュエータの自由振動周波数f0との間にf0≦fch3の関係をもたせる。この理由はトラッキングアクチュエータの感度はf0以上の周波数ではほぼ-40dB/decadeで減少するため、この感度変化を補償する目的でf0以上の周波数でゲインが増加するようにハイパスフィルタの低域カットオフ周波数を設定する。上記の関係をもたせることにより、対物レンズの応答が高域で減少することを補償できるため周波数f0近傍およびそれ以上の周波数での振動抑制を効果的に行うことができる。

本発明の第１の実施形態例の光ディスク装置における、シーク時の対物レンズ振動を抑制する機能に関与する部分の機能ブロック図。本発明の第１の実施形態例の光ディスク装置における、シーク制御信号とそれに関連するタイミングを模式的に表現したタイミングチャート。本発明の第２の実施形態例の光ディスク装置におけるハイパスフィルタの周波数特性の模式図。本発明の第３の実施形態例の光ディスク装置におけるバンドパスフィルタの周波数特性の模式図。本発明の第４の実施形態例の光ディスク装置におけるハイパスフィルタの周波数特性の模式図。

符号の説明

１光検出器
２電流ー電圧変換器
３加算器
４減算器
５ハイパスフィルタ
６切り替えスイッチ
７トラッキングアクチュエータ駆動回路
８トラッキングアクチュエータ
９光スポット
１０定常時のトラッキングエラー信号
１１対物レンズ変位信号
１２振動抑制制御信号
１３振動成分信号
１４振動抑制制御信号の開始タイミング
１５振動抑制制御信号の終了タイミング

Claims

同心円状または螺旋状のトラックに沿って情報が記録されたディスク状の情報記録媒体にレーザ光を対物レンズによって収束して照射し、該情報記憶媒体からの反射光を受光して情報を光学的に再生する光ディスク装置において、２以上に分割された領域を有する前記情報記録媒体からの反射光を検出する光検出器手段と、該光検出器の分割されたそれぞれの領域の検出出力の差を得る差動検出手段と、該差動検出手段の出力から前記情報記録媒体に照射される光スポットのトラックを横断する方向の変位を検出する変位量検出手段と、該変位量検出手段の出力に対してフィルタ処理を行うためのフィルタ手段と、該フィルタ手段からの出力によりトラッキングサーボアクチュエータを駆動して前記光スポットを前記光ディスク装置の光学系のトラックを横断する方向の光軸中心に制御するように負帰還ループを構成するトラッキングサーボ制御信号切替え手段を有し、シーク中は、該トラッキングサーボ制御信号切替え手段によって、前記フィルタ手段からの出力で前記光スポットが前記光ディスク装置の光学系のトラックを横断する方向の光軸中心になるようにフィードバック制御することを特徴とする光ディスク装置。
請求項１におけるフィルタ処理手段は直流成分を低減または除去するフィルタ特性を有することを特徴とする光ディスク装置。
請求項１におけるフィルタ処理手段はハイパスフィルタ特性を有し、該ハイパスフィルタの低域カットオフ周波数（以下、fcl1とする）は略トラッキングアクチュエータの自由振動周波数（以下、f0とする）との間にfcl1≦f0の関係があることを特徴とする光ディスク装置。
請求項１におけるフィルタ処理手段はハイパスフィルタ特性を有し、該ハイパスフィルタの低域カットオフ周波数（以下、fcl1とする）は略トラッキングアクチュエータの自由振動周波数（以下、f0とする）との間にf0／N≦fcl1≦f0の関係があり、1<N≦10であることを特徴とする光ディスク装置。
請求項１におけるフィルタ処理手段はバンドパスフィルタ特性を有し、該バンドパスフィルタの低域カットオフ周波数（以下、fcl2とする）は略トラッキングアクチュエータの自由振動周波数f0との間にfcl2≦f0／M1の関係があり、該バンドパスフィルタの高域カットオフ周波数（以下、fch2とする）と略トラッキングアクチュエータの自由振動周波数f0との間にf0×M2≦fch2の関係があり、1<M1,M2≦10であることを特徴とする光ディスク装置。
請求項１におけるフィルタ処理手段はハイパスフィルタ特性を有し、該ハイパスフィルタの低域カットオフ周波数（以下、fcl3とする）は略トラッキングアクチュエータの自由振動周波数（以下、f0とする）との間にfcl3＞f0の関係があることを特徴とする光ディスク装置。