JP2008310837A - サーボ制御装置、サーボ制御方法、およびサーボ制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的とするところは、安定性が高く、高速な制御が可能な高性能かつ安価なサーボ制御装置、サーボ制御方法、およびサーボ制御プログラムを提供することにある。
【解決手段】本実施形態に記載のサーボ制御装置は、トラッキングサーボループを開いた状態から閉じてトラッキングサーボ制御を引き込む場合に、トラッキングエラーゼロクロス信号の周期または周波数の変動に応じて、ピックアップを駆動するトラッキングドライブ信号の極性、振幅および出力間隔を変化させる構成とした。
【選択図】図１

Description

本願は、光ディスク情報記録再生装置のサーボ制御分野に関する。

近年の情報通信技術の進展に伴い、高密度・大容量の情報記録媒体の研究開発が活発に進められている。このような記録媒体としては、光学式記録媒体、磁気記録媒体等がある。例えば、光学式記録媒体としては、ＣＤ（Compact disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクが知られている。次世代大容量光ディスクとしては、青色レーザを光源に用いた光ディスクおよびトラック間隔を狭めた光ディスクの研究開発が精力的に進められている。

上述した記録媒体の高密度化に応じて、記録再生装置の高性能化が必要とされている。特に、記録位置及び読取位置の制御を行うためのサーボ制御を含む記録読取位置制御装置の高性能化が重要である。

例えば、光記録ディスクを用いる記録・読取装置においては、記録及び読取に用いられる光ビームを目標とする記録位置又は読取位置への移動及びフォーカス合わせをし、その後もトラッキング制御及びフォーカス制御を行いつつ記録又は読取を行う必要がある。すなわち、トラッキング制御、フォーカシング制御等のサーボ制御を含む、ピックアップの記録読取位置制御装置の高速化、高精度化、高安定化などが求められている。

しかし、光ディスク自体の中心と光ディスクに形成されたトラックの中心とのずれであるいわゆる偏芯および光ディスク自体の中心と記録再生装置との装着ずれによる偏芯等の存在のために、ピックアップによる情報読取位置である照射スポットとトラックとのディスク半径方向の相対位置が常にずれることになる。

そのために、光ディスクプレーヤの動作開始時等に偏芯したディスクを回転させた場合には、トラッキングサーボ制御をかけていないピックアップのビームスポットと光ディスクとの相対速度は非常に大きくなり、ピックアップから見た光ディスクに形成されたトラックとの横切り周波数は１０ＫＨｚを越す周波数となる場合がある。これに対し、トラッキングサーボ制御帯域は数ＫＨｚ程度であり、トラッキングサーボ制御への引き込みが困難になる場合もある。

そこで、ディスク１回転に２回は光ディスクに形成されたトラックとビームスポットとの相対速度が遅くなる（横切り周波数が低くなる）ことを利用して、トラッキングエラー信号の周波数を監視してその周波数が低くなるのを待ってトラッキングサーボ制御への引き込みを行なう方法、または半波ブレーキ等の光ディスクに形成されたトラックとビームスポットとの相対速度を減速する制御を行いトラッキングサーボ制御への引き込みを行なう方法がある。

しかし、トラックとビームスポットとの相対速度が遅くなるのを待つ場合には、通常、トラックとビームスポットとの相対速度が遅くなるディスクの回転角を待つために待ち時間が長くなる。さらに、ピックアップを移動した直後においては、何らかの要因でアクチュエータが振動している場合にはさらに待ち時間が長くなる。

また、トラックとビームスポットとの相対速度を減速する制御を行う場合には、記録型ディスクの未記録領域においては、ピックアップの制御方向を決定する信号を得ることが困難である場合が多く、安定した制御を行うことが困難であるという課題があった。
特開平７−１２９９７４号公報

本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、安定性が高く、高速な制御が可能な高性能かつ安価なサーボ制御装置、サーボ制御方法およびサーボ制御プログラムを提供することにある。

本発明の請求項１に記載のサーボ制御装置は、情報記録媒体から記録情報を読取って読取信号を生成する光ピックアップのサーボ制御装置において、サーボ制御ループを開閉するスイッチ手段と、前記光ピックアップのサーボ目標値からの変位量を示す誤差信号を前記読取信号から抽出する誤差信号抽出手段と、前記誤差信号が変動する変動間隔の値を演算する演算手段と、前記変動間隔の値に基づいて、前記光ピックアップの加速度を変更する駆動信号を生成するとともに前記駆動信号を出力するピックアップ駆動手段と、前記変動間隔の値が予め定められた範囲の値であるか否かを判断する判断手段と、前記判断手段によって、前記変動間隔の値が予め定められた範囲の値であると判断された場合に、前記スイッチ手段を開いた状態から閉じた状態とする制御手段とを備えることを特徴とする。

次に、本願に最適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。

（Ｉ）全体構成及び動作
始めに、実施形態に係る光ディスクサーボ制御装置を含む情報記録再生装置の全体構成及び動作について、図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係る光ディスク再生装置の概要構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、ピックアップ（ＰＵとも略称する）部２から照射されたレーザビームＬＢが光ディスク１において反射され、反射されたレーザビームＬＢは光ディスク１の情報層における情報、および光ディスク１に設けられたランド若しくはグルーブ等の凹凸に応じて変化しており、その変化がピックアップ部２において電気信号Ｓｉに変換される。変換された電気信号Ｓｉを基に、誤差信号抽出手段を含む信号処理部３においてトラッキングサーボ情報およびフォーカスサーボ情報など（トラッキングサーボ情報およびフォーカスサーボ情報を総称してサーボ情報とも称する）を解析する。ピックアップ部２から出力された電気信号Ｓｉは、信号処理部３で解析され、ピックアップ部２の位置を制御するための誤差信号であるトラッキングエラー信号（Ｓｔｅ信号）およびフォーカスエラー信号（Ｓｆｅ信号）、並びに制御信号（Ｓｃ信号）をスイッチ手段、演算手段、ピックアップ駆動手段、判断手段および制御手段を含むピックアップ制御部（ＰＵ制御部とも称する）４に出力する。

ピックアップ（ＰＵ）制御部４は、入力されたトラッキングエラー信号Ｓｔｅ、フォーカスエラー信号Ｓｆｅおよび制御信号Ｓｃに基づき演算処理を行い、ピックアップ部２を駆動するための駆動信号であるトラッキングドライブ信号（Ｓｔｄ信号）およびフォーカシングドライブ信号（Ｓｆｄ信号）、並びにスピンドル部７を駆動するためのスピンドルドライブ信号（Ｓｐｄ信号）を生成する。

ピックアップドライブ部６は、入力されたトラッキングドライブ信号Ｓｔｄ、またはフォーカスドライブ信号Ｓｆｄに基づいて、ピックアップ部２の光ディスク１の半径方向、またはフォーカス方向への移動及び静止を制御するピックアップ制御信号Ｓｐｍをピックアップ部２へ出力する。また、ピックアップドライブ部６は、信号処理部３から入力されたスピンドルドライブ信号Ｓｐｄに基づいて、スピンドル制御信号Ｓｓｃをスピンドル７に出力する。スピンドル部７は、スピンドル制御信号Ｓｓｃに基づいて、光ディスク１を回転させる。

次に各構成部について具体的に説明する。

電気信号Ｓｉには、光ディスク１の情報層に記録された情報およびレーザビームＬＢの集光位置に関するフォーカスサーボ情報およびトラッキングサーボ情報等のサーボ情報が含まれている。

例えば、電気信号Ｓｉには、トラッキングエラー信号Ｓｔｅが含まれており、ピックアップ部２が光ディスク１の情報層の情報を読み出すためにトラッキング方向に適切な位置にあるか否かを判断するための情報が含まれている。また、電気信号Ｓｉには、フォーカスエラー信号Ｓｆｅが含まれており、ピックアップ部２が光ディスク１の情報層の情報を読み出すためにフォーカス方向に適切な位置にあるか否かを判断するための情報が含まれている。

また、ピックアップ部２をトラッキングサーボ制御をかけない状態にした場合には、トラッキングエラー信号Ｓｔｅには、光ディスク１の偏芯等によりレーザビームＬＢの集光位置を横切る光ディスク１のトラックおよびグルーブに応じた波形が含まれる（図２のトラッキングエラー信号Ｓｔｅ）。

信号処理部３には、電気信号Ｓｉが入力される。信号処理部３は、電気信号Ｓｉに含まれる各種情報を演算処理し、ピックアップ部２が光ディスク１のトラッキング方向に対して適切な位置にあるか否かをあらわすトラッキングエラー信号Ｓｔｅおよびピックアップ部２が光ディスク１のフォーカス方向に対して適切な位置にあるか否かをあらわすフォーカスエラー信号Ｓｆｅを出力する。また、光ディスク１の回転速度情報等の制御情報を含む制御信号Ｓｃを出力する。

また、信号処理部３は、符号化されて光ディスク１に記録された情報を含む電気信号Ｓｉに対して復号化処理を行うことにより、デジタル映像／音声信号（図示せず）を生成し、出力する。

ピックアップ（ＰＵ）制御部４は、光ディスク１を光ディスク再生装置または光ディスク記録再生装置に装着した後に光ディスク１を回転させてトラッキングサーボ制御をかける場合には、スピンドルドライブ信号Ｓｐｄを生成して、スピンドルドライブ信号Ｓｐｄをピックアップドライブ部６に出力して光ディスク１を回転させる。その後に、ピックアップ制御部４は、フォーカスエラー信号Ｓｆｅに基づいてフォーカスドライブ信号Ｓｆｄを生成して、フォーカスドライブ信号Ｓｆｄをピックアップドライブ部６に出力することによりフォーカスサーボ制御をかける（フォーカスサーボを引き込む。またはフォーカスサーボループを閉じる。）。さらに、フォーカスサーボ制御がかかった場合に、トラッキングエラー信号Ｓｔｅに基づいてトラッキングドライブ信号Ｓｔｄを生成して、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄをピックアップドライブ部６に出力することによりトラッキングサーボ制御をかける（トラッキングサーボ制御を引き込む。またはトラッキングサーボループを閉じる。）。

トラッキングサーボ制御を引き込む場合には、ピックアップ制御部４は、トラッキングエラー信号Ｓｔｅを基に、トラッキングゼロクロス信号（Ｓｔｚ信号）を生成する。トラッキングゼロクロス信号Ｓｔｚは、トラッキングエラー信号Ｓｔｅの各信号振幅の中点を基準に信号の極性を反転させた信号である。トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚは、トラッキングエラー信号Ｓｔｅの信号振幅の中点を基準に作成されているので、トラッキングエラー信号ＳｔｅがＤＣドリフトしている場合にも生成することができる。すなわち、光ディスク１が光磁気ディスク以外の相変化ディスク等において、情報層の反射率が変化している場合（情報層に情報が書き込まれている以外の要因で反射率が変化している場合）又は情報層の反射率が小さい場合においても、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚを生成することが可能である。従って、記録型ディスクにおける未記録ディスクにおいても、ピックアップ制御部４は、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚを生成することが可能である。

また、ピックアップ制御部４は、生成されたトラッキングゼロクロス信号Ｓｔｚを基にその周期（又は、周波数）を演算する。演算された周期（又は周波数）に基づいてピックアップ部２の対物レンズを移動させて、レーザビームＬＢの集光位置を移動させるためのトラッキングドライブ信号Ｓｔｄを生成し、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄをピックアップドライブ部６に出力する。

その後、ピックアップ制御部４は、トラッキングゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が予め定められた周期（例えば、０．３ｍｓ）以下になった場合にトラッキングの引き込み動作を開始してトラッキングサーボ制御をかける。

また、ピックアップ制御部４は、光ディスク１においてトラッキングサーボループを開いた状態で、ピックアップ部２またはピックアップ部２の対物レンズを移動させてシーク動作をした後に、再びトラッキングサーボ制御をかける場合においても、トラッキングゼロクロス信号Ｓｔｚを基にトラッキングサーボ制御をかける（トラッキングサーボループ閉じる）。

つまり、ピックアップ制御部４は、ピックアップ部２またはピックアップ部２の対物レンズのシーク動作が終了した後に、トラッキングゼロクロス信号Ｓｔｚの周期（又は、周波数）に基づいてレーザビームＬＢの集光位置を移動させるためのトラッキングドライブ信号Ｓｔｄを生成し、ピックアップ部２の対物レンズを移動させるためのトラッキングドライブ信号Ｓｔｄをピックアップドライブ部６に出力する。その後、トラッキングゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が予め定められた周期（例えば、０．３ｍｓ）以下になった場合にトラッキングの引き込み動作を開始してトラッキングサーボ制御をかける。

ピックアップドライブ部６は、入力されたスピンドルドライブ信号Ｓｐｄを基にスピンドル部７を駆動するために必要な電圧まで増幅してからスピンドル制御信号Ｓｓｃを出力する。また、ピックアップドライブ部６は、入力されたトラッキングドライブ信号Ｓｔｄおよびフォーカスドライブ信号Ｓｆｄをピックアップ部２（またはピックアップ内部の対物レンズ）を駆動させるために必要な電流まで増幅してからピックアップ制御信号Ｓｐｍを出力する。

スピンドル部７は、入力されたスピンドル制御信号Ｓｓｃに基づいて、光ディスク１を回転させる。

（II）本願の実施形態
次に、図２、図３および図４を用いて、本実施形態について説明する。本実施形態は、光ディスクの起動時または動作中においてトラッキングサーボ制御がかかっていない状態から、適切にトラッキングサーボ制御をかける動作を説明した実施形態である。

図２は、図１におけるトラッキングエラー信号Ｓｔｅ、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚおよびトラッキングドライブ信号Ｓｔｄのタイミングチャートである。図３および図４は、本実施形態におけるトラッキングサーボ制御の動作をあらわすフローチャートである。

最初に図２の信号波形のタイミングチャートについて説明する。

図２の上段には、トラッキングエラー信号Ｓｔｅの波形変化を示している。図２の中段には、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの波形変化を示している。図２の下段には、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄの波形変化を示している。

タイミングｔ１３以前はトラッキングサーボ制御がかかっていない状態の各信号波形を示しており、タイミングｔ１３以降はトラッキングサーボ制御がかかっている状態の各信号波形を示している。

トラッキングエラー信号Ｓｔｅとトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚとの関係をタイミングｔ１１およびタイミングｔ１２におけるそれぞれの波形に基づいて説明する。

トラッキングエラー信号Ｓｔｅはタイミングｔ１１に対応する点ａにおいてトラッキングエラー信号振幅の中点となっている。また、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚは、タイミングｔ１１に対応する点ｃにおいて、信号が立ち上がっている。すなわち、トラッキングエラー信号Ｓｔｅ振幅の中点においてトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚが矩形状に変化している。

また、トラッキングエラー信号Ｓｔｅはタイミングｔ１２に対応する点ｂにおいてトラッキングエラー信号振幅の中点となっている。また、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚは、タイミングｔ１２に対応する点ｄにおいて、信号が立ち下がっている。すなわち、トラッキングエラー信号Ｓｔｅ振幅の中点においてトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚが矩形状に変化している。

このように、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚは、トラッキングエラー信号Ｓｔｅ波形の交流成分がその信号波形の中点を通るたび（ゼロクロスするたび）に、立ち上がり動作と立下り動作を繰り返す矩形波となる。

従って、本願のトラッキングサーボ制御は、制御の基準となる信号を連続する信号であるトラッキングエラー信号Ｓｔｅではなく、矩形波であるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚとしている。

次に、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄの波形とトラッキングエラー信号Ｓｔｅまたはトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚとの関係について説明する。

タイミングｔ１において、ピックアップ制御部４は、時間領域Ａ１におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期を演算する。

時間領域Ａ１におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が、予め定められた周期（例えば０．３ｍｓ）よりも短いとすると、タイミングｔ１において、ピックアップ制御部４は、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄをピックアップ制御部６に出力する。この時、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄの振幅値は、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が短いほど大きくなるように予め設定されている。

例えば、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期の逆数であるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周波数にトラッキングドライブ信号Ｓｔｄの振幅値を比例させても良いし、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周波数の累乗に比例させてトラッキングドライブ信号Ｓｔｄの振幅値を変化させても良い。

次に、所定の期間経過後のタイミングｔ２において、ピックアップ制御部４は、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄの出力値を０に戻す。タイミングｔ１とタイミングｔ２との間隔は任意に定めることが可能である。

ただし、タイミングｔ１とタイミングｔ２で囲まれるトラッキングドライブ信号Ｓｔｄの面積Ｓ１は、ピックアップ部２の対物レンズを移動させる加速度と比例するのでタイミングｔ１とタイミングｔ２との間隔をあまり大きくすることはしない。すなわち、０次ホールド特性の影響が低減され、制御レベル分解能が上がり、また、ピックアップ部２に用いられているアクチュエータ（図示せず）の特性上安定した速度制御を行うことができる（例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の場合には、タイミングｔ１とタイミングｔ２との間隔は０．２ｍｓ程度の値とすることができる。）。

次に、タイミングｔ２から所定の時間長（時間領域Ａ２：例えば０．３ｍｓ程度の値とする）におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期を演算し、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が、時間領域Ａ１におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期よりも短くなったとする。これは、タイミングｔ１からタイミングｔ２にかけて出力されたトラッキングドライブ信号Ｓｔｄによって、ピックアップ部２の対物レンズが、光ディスク１におけるトラックを半径方向に横切る方向と同じ方向に駆動されたことをあらわしている。

例えば、時間領域Ａ１においてピックアップ２の対物レンズが光ディスク１におけるトラックを半径方向に内周側から外周側に移動していた場合には、面積Ｓ１であらわされるトラッキングドライブ信号Ｓｔｄは、ピックアップ２の対物レンズを内周側から外周側に移動させる方向の極性を持った信号である。また、例えば、時間領域Ａ１においてピックアップ２の対物レンズが光ディスク１におけるトラックを半径方向の外周側から内周側に移動していた場合には、面積Ｓ１であらわされるトラッキングドライブ信号Ｓｔｄは、ピックアップ２の対物レンズを外周側から内周側に移動させる方向の極性を持った信号である。

トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が予め定められた値の範囲内にならないと、トラッキングサーボ制御をかけられない。すなわち、偏芯等により、ピックアップ部２の対物レンズの焦点近傍を光ディスク１のトラックが光ディスク１の半径方向に横切る方向と、ピックアップ部２が光ディスク１の半径方向に動く方向とが一致しないと、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が長くならないので、トラッキングサーボ制御がかけられないのである。

従って、時間領域Ａ２においてトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が短くなったということは、タイミングｔ１でピックアップ制御部４からピックアップドライブ部６へ出力されたトラッキングドライブ信号Ｓｔｄの極性が、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期を長くするための極性と反対であったことになる。

そこで、タイミングｔ３において、タイミングｔ１において出力された正のトラッキングドライブ信号Ｓｔｄと逆の極性である負のトラッキングドライブ信号Ｓｔｄが出力される。

タイミングｔ３からタイミングｔ４にかけてのトラッキングドライブ信号Ｓｔｄの出力によって、ピックアップ部２の対物レンズが、光ディスク１のトラックを半径方向に横切る方向と同じ方向に駆動される。その結果、時間領域Ａ３におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が、時間領域Ａ２のトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期よりも長くなる。

次に、タイミングｔ５において、ピックアップ制御部４は、時間領域Ａ３におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期を演算する。タイミングｔ５において、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が、トラッキングサーボ制御をかけられる周期に入っていないとする。すると、タイミングｔ５において、ピックアップ制御部４は、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄをもう一度ピックアップ制御部６に出力する。時間領域Ａ３におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期は、時間領域Ａ２におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期よりも長いので、ピックアップ制御部４はタイミングｔ３におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚのパルス振幅Ｈ１よりも小さいパルス振幅Ｈ２のトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚを、タイミングｔ５においてピックアップドライブ部６に出力する。

タイミングｔ６において、ピックアップ制御部４はトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの出力信号の出力値を０に戻す。

時間領域Ａ４においてトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が、時間領域Ａ３のトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期よりもさらに長くなったとする。

これは、ピックアップ部２の対物レンズの焦点近傍を、光ディスク１のトラックが光ディスク１の半径方向に横切る方向と、ピックアップ部２が光ディスク１の半径方向に動く方向が一致しており、その対物レンズとそのトラックとの相対速度が時間領域Ａ４においては、時間領域Ａ３よりもさらに小さくなったことをあらわしている。

そこで、タイミングｔ７において、ピックアップ制御部４は時間領域Ａ４におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期を演算する。トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が、トラッキングサーボ制御をかけられる周期に入っていないとすると、タイミングｔ７において、ピックアップ制御部４はトラッキングドライブ信号Ｓｔｄをさらにもう一度ピックアップ制御部６に出力する。時間領域Ａ４におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期は、時間領域Ａ３におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期よりも長いので、ピックアップ制御部４はタイミングｔ５におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚのパルス振幅Ｈ２よりも小さいパルス振幅Ｈ３のトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚを、タイミングｔ７においてピックアップドライブ部６に出力する。

タイミングｔ８において、ピックアップ制御部４はトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの出力信号の出力値を０に戻す。

時間領域Ａ５においては、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が、時間領域Ａ４のトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期よりもさらに長くなったとする。

さらに、タイミングｔ９において、ピックアップ制御部４は時間領域Ａ５におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期を演算する。

タイミングｔ８からタイミングｔ９までの時間間隔が、タイミングｔ６からタイミングｔ７までの時間間隔よりも長くなっている。これは、ピックアップ制御部４によって、タイミングｔ５において演算された時間領域Ａ３におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期よりも、タイミングｔ７において演算された時間領域Ａ４におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が長くなっているために、ピックアップ制御部４がトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚを出力する時間間隔が長くなっているのである。すなわち、ピックアップ制御部４によって演算されたトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が長くなるほど、次に出力されるトラッキングドライブ信号Ｓｔｄまでの時間間隔が長くなることを意味している。このようにして、ピックアップ部２の移動速度をピックアップ部２の対物レンズから照射されたレーザビームＬＢと光ディスク１のトラックとの半径方向への相対速度に次第に近づけるように調整しているのである。

このように、ピックアップ制御部４から出力されるトラッキングドライブ信号Ｓｔｄの間隔は、直前に演算されたトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期に依存する。

本実施形態においては、ピックアップ制御部４において直前に演算されたトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が長いほど、ピックアップ制御部４から出力されるトラッキングドライブ信号Ｓｔｄが出力される時間間隔が長くなるように予め設定されている。

例えば、直前に演算されたトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期の逆数であるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周波数に、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄが出力される時間間隔を比例させてもよいし、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周波数の累乗に比例させてトラッキングドライブ信号Ｓｔｄが出力される時間間隔を変化させてもよい。

ここで、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期を演算する時間間隔は、ピックアップ制御部４から出力されるピックアップドライブ信号Ｓｐｍとピックアップ部２の移動との応答時間との関係で決定される制御可能周波数帯域以下の時間間隔であることが必要であるため、予め定められた値以上の時間間隔になることが必要である。

さらに、タイミングｔ９において、ピックアップ制御部４は、時間領域Ａ５におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期を演算する。タイミングｔ９においてもトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が、トラッキングサーボ制御をかけられる周期に入っていないとすると、タイミングｔ９において、ピックアップ制御部４は、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄを、さらにもう一度ピックアップドライブ部６に出力する。時間領域Ａ５におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期は、時間領域Ａ４におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期よりも長いので、タイミングｔ７におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚのパルス振幅Ｈ３よりもさらにパルス振幅の小さいパルス振幅Ｈ４のトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚが、ピックアップ制御部４からタイミングｔ９においてピックアップドライブ部６に出力される。

タイミングｔ１０において、ピックアップ制御部４はトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの出力信号の出力値を０に戻す。

次に、タイミングｔ８とタイミングｔ９よりもさらに長い時間間隔であるタイミングｔａにおいて、ピックアップ制御部４はタイミングｔ１０からタイミングｔａの間におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期を演算する。タイミングｔａにおいては、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が、トラッキングサーボ制御をかけられる周期に入っているとすると、タイミングｔａにおいて、ピックアップ制御部４は、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄをピックアップ制御部６に出力しない。

タイミングｔａにおいて、ピックアップ制御部４は、直ちにトラッキングサーボ制御の引き込み動作に入らずに、予め定められた時間間隔だけ待ってからトラッキングサーボ制御の引き込み動作を開始する。

これは、予め定められた時間間隔の間に、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期の変動が小さいこと（トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が整定したこと）を、ピックアップ制御部４において確認した後にトラッキングサーボ制御の引き込み動作を開始するためである。

トラッキングサーボ制御の引き込み動作を開始した後に、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期が変動すると迅速にトラッキングサーボ制御をかけられずにピックアップ部２が誤動作することがあるからである。

タイミングｔａから所定時間経過したタイミングｔ１３において、トラッキング制御部４は、タイミングｔａからタイミングｔ１３の間におけるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期を演算する。その結果、タイミングｔ１３においてもトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期がタイミングｔａにおいて演算したトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期と同じか小さくなっている場合に、ピックアップ制御部４は、トラッキングサーボ制御の引き込み動作を開始する。すなわち、トラッキングサーボループ内にあるアナログスイッチなどの回路を切断状態から接続状態とするのである。

従って、タイミングｔ１３以降は、トラッキングサーボ制御がかかっている状態となるので、ピックアップ部２から照射されたレーザビームＬＢから生成されるトラッキングエラー信号Ｓｔｅは、光ディスク１における一本のランドまたはグルーブの中心位置からの変位量をあらわす信号となる。したがって、ピックアップ部２から照射されたレーザビームＬＢを光ディスク１における一本のランドまたはグルーブの中心位置に位置するように制御するために、（トラッキングサーボ制御がかかった後は）トラッキングエラー信号Ｓｔｅをトラッキングドライブ信号Ｓｔｄとして出力するのである。

次に、本実施形態におけるトラッキングサーボ制御の動作について、図３および図４における、フローチャートを用いて説明する。

図３および図４は、トラッキングサーボ制御がかかっていない状態からトラッキングサーボ制御をかける（引き込む）までの動作をあらわしたものである。

図３および図４におけるフローチャートを用いてトラッキングサーボ制御をかける（引き込む）までの動作を説明する。

ステップＳ１において、ピックアップ制御部４は、トラッキングサーボ制御のためのトラッキングサーボループを切断する。例えば、トラッキングサーボループ内にあるアナログスイッチなどの回路を切断状態とするのである。

次に、トラッキングサーボ制御を引き込むために必要な変数を記憶しておく記憶領域（図示せず）の変数の初期化動作を行う。

例えば、ピックアップ制御部４は、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄの値を決める変数Ｓｔｄの値を零にする。また、前回のトラッキングゼロクロス信号の周期値である変数ＰＴｔｚｃの値を零にする。さらに、前回出力したトラッキングドライブ信号Ｓｔｄの出力タイミングにおけるトラッキングゼロクロス信号の周期値である変数ＰＤＴｔｚｃの値を零にする。さらに、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄの出力極性をピックアップ部２の移動方向とするように設定する。ウェイトカウンタの値を示す変数である変数Ｗｃｏの値を零にする。終了判定カウンタの値を示す変数である変数ＥＪＣの値を予め定められた値であるＣ１にする。さらに、トラッキングサーボ制御の引き込み動作を所定の時間内に終了できない場合には、トラッキングサーボ制御の引き込み動作を終了させるためのタイムアウト値を予め定められた値とする。次にステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、トラッキングサーボ制御の引き込み動作を開始してから予め定められた時間が経過していないか否かが判断される。予め定められた時間が経過している場合には、ステップＳ９に進む（ステップＳ２：ＹＥＳ）。予め定められた時間が経過していない場合には、ステップＳ３に進む（ステップＳ２：ＮＯ）。

ステップＳ３において、ピックアップ制御部４はトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期（Ｔｔｚｃ）を演算する。そして、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、ピックアップ制御部４は、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃがトラッキングサーボ制御の引き込み動作を行うためのトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの終了周期（Ｔｅｎｄ）より大きいか否かを判断する。トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが終了周期Ｔｅｎｄより小さい場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、ステップＳ５に進む。トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃがトラッキングサーボ制御の引き込み動作を行うためのトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの終了周期Ｔｅｎｄより大きい場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）には、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、ピックアップ制御部４は、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが、前回に演算をおこなったトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃ以上か否かを判断する。トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが、前回に演算をおこなったトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃ（ＰＴｔｚｃ）以上の場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、ステップＳ７に進む。トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが、前回に演算をおこなったトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃ（ＰＴｔｚｃ）よりも小さい場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、終了判定カウンタＥＪＣの値を固定値Ｃ１に設定する。次にステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０において、ピックアップ制御部４は、ウエイトカウンタＷＣＯの値が零よりも大きいか否かを判断する。ウエイトカウンタＷＣＯの値が零よりも大きい場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１５に進む。また、ウエイトカウンタＷＣＯの値が零以下の場合（ステップＳ１０：ＮＯ）には、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、ピックアップ制御部４は、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが前回のトラッキングエラーゼロクロス信号ＰDｔｚｃの周期より大きいか否かを判断する。トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが前回のトラッキングエラーゼロクロス信号ＰDｔｚｃ周期よりも大きい場合（ステップＳ１１：ＮＯ）は、ステップＳ１２に進む。トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが前回のトラッキングエラーゼロクロス信号ＰDｔｚｃの周期より小さい場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、ピックアップ制御部４は、ステップＳ１１においてトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが前回より小さくなったのは、前回出力したトラッキングドライブ信号Ｓｔｄの極性が逆であったと認識する。そして、ピックアップ制御部４は、トラッキングドライブ信号Ｓｔｄの極性を逆に設定する。

ステップＳ１２において、ピックアップ制御部４は、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが、終了周期Ｔｅｎｄより大きいか否かを判断する。トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが、終了周期Ｔｅｎｄより大きい場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１７に進む。トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃが、終了周期Ｔｅｎｄ以下の場合（ステップＳ１２：ＮＯ）には、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、ピックアップ制御部４は、ピックアップドライブ信号の値Ｓｔｄを零にする。また、前回に演算したトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期ＰDｔｚｃの値を、今回演算したトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃとする。次にステップＳ１４に進む。

ステップＳ１７において、ピックアップ制御部４は、ピックアップドライブ信号の値Ｓｔｄにトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃの関数とした予め定められた値を代入する。例えば、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期の逆数であるトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周波数に比例した値を代入する。また、前回に演算したトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期ＰDｔｚｃの値を零とする。次にステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、ピックアップ制御部４は、ステップＳ１３またはステップＳ１７において新たに定められたピックアップドライブ信号の値Ｓｔｄを出力する。また、ウエイトカウンタＷＣＯの値をトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃの関数とした予め定められた値を代入する。例えば、トラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期に比例した値を代入する。

さらに、前回に演算したトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期ＰＴｔｚｃの値を、今回演算したトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期Ｔｔｚｃの値とする。そして、ステップＳ２に戻る。

ここで、図４におけるフローチャートのうち、説明をしていないステップＳ１５を説明する。

ステップＳ１５においては、ピックアップ制御部４は、ウエイトカウンタＷＣＯの値を一つデクリメントする。また、ピックアップドライブ信号の値Ｓｔｄを零にする。さらに、前回に演算したトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期ＰＴｔｚｃの値を零にする。

次に、図３におけるフローチャートのうち、説明をしていないステップＳ７乃至ステップＳ９について説明する。

ステップＳ７において、ピックアップ制御部４は、終了判定カウンタＥＪＣからトラッキングエラーゼロクロス信号Ｓｔｚの周期ＰＴｔｚｃの値を減算する。そして減算結果を終了判定カウンタＥＪＣに代入する。次にステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、ピックアップ制御部４は、終了判定カウンタＥＪＣが零よりも小さいか否かを判定する。終了判定カウンタＥＪＣが零よりも小さい場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）には、ステップＳ９に進む。終了判定カウンタＥＪＣが零以上の場合（ステップＳ８：ＮＯ）には、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ９においては、トラッキングサーボ制御の引き込み動作を行う。トラッキングドライブ信号Ｓｔｄの出力値を固定値出力から、トラッキングエラーＳｔｅ信号と連動した値とする。そして、トラッキングサーボループを閉じる動作を行う。例えば、トラッキングサーボループ内にあるアナログスイッチなどの回路を切断状態から接続状態とするのである。

なお、本実施形態においては、サーボ信号としてトラッキングサーボ信号について説明したが、本願はこれに限定されるわけではなく、フォーカスサーボ信号についても、上記の実施形態と同様に適用することができる。

また、本実施形態においては、信号形態としてアナログ信号とデジタル信号との混合形態について説明したが、デジタル信号のみにおいても本実施形態を実施することが可能である。

すなわち、図３および図４における全ての信号をデジタル信号として取り扱うことが可能である。この場合には、図３および図４における信号処理は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）において構成することが可能になる。

さらに、図３および図４のフローチャートに対応するプログラムを、フレキシブルディスク等の記録媒体に予め記録しておき、或いはインターネット等のネットワークを介して予め記録しておき、これを汎用のマイクロコンピュータ等により読み出して実行することにより、当該汎用のマイクロコンピュータ等を実施形態に係わるＣＰＵ（Central Processing Unit）として機能させることも可能である。

以上述べてきたように、本実施形態に記載のサーボ制御装置によれば、トラッキングサーボ制御を、記録型ディスクの未記録領域においても実施可能であり、記録型ディスクにおけるアクセス性能を向上させることができる。また、トラッキングサーボ制御の構成が低負荷になっているので、例えば、制御用ＤＳＰなどの高速なプロセッサではなく、システムコントロール用に通常使用されているいわゆるマイコン等によっても、このトラッキングサーボ制御を行うことが可能である。従って、マイコン等を制御するソフトウェアによって、本発明を実施することが可能なので、従来に比べ、低価格でしかも容易に本発明に係わるトラッキングサーボ制御を行うことが可能である。

また、トラックとビームスポットとの相対速度を減速する制御を行う場合、記録型ディスクにおける未記録ディスクの場合においても、制御方向を決定することが容易に行うことができ、安定したサーボ制御を行うことが可能となる。

さらに、記録型ディスクにおける未記録ディスクにおいても得られるトラッキングエラーゼロクロス信号を用いて、トラックとビームスポットの相対速度を減速する制御を行うことができる。また、制御中のトラッキングエラーゼロクロス信号の周期や周波数の遷移状態から制御方向を決定することができる。さらに、制御信号を連続信号ではなく、制御中のトラッキングエラーゼロクロス信号の周期や周波数に応じた間隔のパルス状の信号とすることで０次ホールド特性の影響が低減され、制御分解能が上がるとともに、アクチュエータの特性上安定した速度制御を行うことができるようになった。

さらに、トラックとビームスポットとの相対速度が大きいほど、相対速度を減速する制御を迅速に行うことができるので、トラッキングサーボ制御動作をより高速にかつ安定して行うことが可能となる。

さらに、トラッキングエラーゼロクロス信号の変動間隔の値が小さくなった後に、急激にトラッキングエラーゼロクロス信号の変動間隔の値が大きくなるような場合でも、間違ってトラックサーボ制御の引き込む動作をすることがないので、安定したトラックサーボ制御動作を行うことが可能である。

さらに、トラッキングエラーゼロクロス信号等の信号変動間隔を高速にかつ正確に制御することが可能になるために、トラッキングサーボ制御動作を高速かつ安定に行うことができる。

実施形態に係る光ディスク再生装置の概要構成例を示すブロック図である。 実施形態における各部の波形の変化をあらわすタイミングチャートである。 実施形態のトラッキングサーボ制御の動作をあらわすフローチャートである。 実施形態のトラッキングサーボ制御の動作をあらわすフローチャートである。

符号の説明

１ … 光ディスク
２ … ピックアップ部
３ … 信号処理部
４ … ピックアップ制御部
６ … ピックアップドライブ部
７ … スピンドル部
ＬＢ … レーザビーム

Claims (8)

1. 情報記録媒体から記録情報を読取って読取信号を生成する光ピックアップのサーボ制御装置において、
   サーボ制御ループを開閉するスイッチ手段と、
   前記光ピックアップのサーボ目標値からの変位量を示す誤差信号を前記読取信号から抽出する誤差信号抽出手段と、
   前記誤差信号が変動する変動間隔の値を演算する演算手段と、
   前記変動間隔の値に基づいて、前記光ピックアップの加速度を変更する駆動信号を生成するとともに前記駆動信号を出力するピックアップ駆動手段と、
   前記変動間隔の値が、予め定められた範囲の値であるか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段によって、前記変動間隔の値が予め定められた範囲の値であると判断された場合に、前記スイッチ手段を開いた状態から閉じた状態とする制御手段と、
   を備えることを特徴とするサーボ制御装置。
2. 請求項１に記載のサーボ制御装置において、
   前記制御手段は、前記ピックアップ駆動手段から駆動信号が出力された後に、前記演算手段において演算される変動間隔の値が小さくなった場合には、前記駆動信号の極性を反転させることを特徴とするサーボ制御装置。
3. 請求項１または２に記載のサーボ制御装置において、
   前記ピックアップ駆動手段は、前記変動間隔の値が小さいほど、前記駆動信号の値を大きくすることを特徴とするサーボ制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のサーボ制御装置において、
   前記制御手段は、前記変動間隔の値が大きいほど、前記ピックアップ駆動手段において生成された前記駆動信号を出力する時間間隔を大きくすることを特徴とするサーボ制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のサーボ制御装置において、
   前記判断手段によって、前記変動間隔の値が予め定められた範囲の値であると判断された場合に、予め定められた時間が経過するのを待って、前期変動間隔の値を前記演算手段に再演算させて、前記再演算後の前記変動間隔の値が前記演算後の前記演算間隔の値より小さくないことを確認した後に、前記スイッチ手段を開いた状態から閉じた状態とする制御手段を有することを特徴とするサーボ制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のサーボ制御装置において、
   前記制御手段は、前記演算手段における前記変動間隔の値を演算する動作と、前記ピックアップ駆動手段から前記駆動信号を出力する動作とを交互に繰り返すことを特徴とするピックアップ制御装置。
7. 情報記録媒体から記録情報を読取って読取信号を生成する光ピックアップのサーボ制御方法において、
   サーボ制御ループを開閉するスイッチ工程と、
   前記光ピックアップのサーボ目標値からの変位量を示す誤差信号を前記読取信号から抽出する誤差信号抽出工程と、
   前記誤差信号が変動する変動間隔の値を演算する演算工程と、
   前記変動間隔の値に基づいて、前記光ピックアップの加速度を変更する駆動信号を生成するとともに前記駆動信号を出力するピックアップ駆動工程と、
   前記変動間隔の値が、予め定められた範囲の値であるか否かを判断する判断工程と、
   前記判断工程において、前記変動間隔の値が予め定められた範囲の値であると判断された場合に、前記スイッチ手段を開いた状態から閉じた状態とする制御工程手段と、
   を備えることを特徴とするサーボ制御方法。
8. 情報記録媒体から記録情報を読取って読取信号を生成する光ピックアップのサーボ制御装置に含まれるコンピュータを、
   サーボ制御ループを開閉するスイッチ手段、
   前記光ピックアップのサーボ目標値からの変位量を示す誤差信号を前記読取信号から抽出する誤差信号抽出手段、
   前記誤差信号が変動する変動間隔の値を演算する演算手段、
   前記変動間隔の値に基づいて、前記光ピックアップの加速度を変更する駆動信号を生成するとともに前記駆動信号を出力するピックアップ駆動手段、
   前記変動間隔の値が、予め定められた範囲の値であるか否かを判断する判断手段、
   前記判断手段によって、前記変動間隔の値が予め定められた範囲の値であると判断された場合に、前記スイッチ手段を開いた状態から閉じた状態とする制御手段、
   として機能させることを特徴とするサーボ制御プログラム。

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