JP2009205788A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動に強く、安定した記録再生動作が可能な光ディスク装置を提供する。
【解決手段】 光ディスク装置において、光源と、対物レンズと、対物レンズを駆動するアクチュエータとを備えた光ピックアップを有し、トラッキングエラー信号検出手段と、光ピックアップの基準位置に対する対物レンズの中心位置のずれ量を検出する手段と、アクチュエータに加わる外乱を検出する外乱オブザーバとを有する。そして、トラッキング制御中に、対物レンズの中心位置が光ピックアップの基準位置から所定の範囲内に位置したら、外乱オブザーバの出力に基づいて、トラッキング制御を行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光ディスク装置において、対物レンズ用アクチュエータに加わる外乱を推定し、外乱に対するアクチュエータのトラッキング方向の駆動力を補正することにより安定した記録再生動作を行う光ディスク装置に関するものである。

近年、ＤＶＤ等の光ディスクに映像や音声を記録再生する光ディスク装置がある。

例えば、カメラ一体型の光ディスク装置に関しては、モバイル用途で使用されるため、撮影時の手ブレ等によって、光ディスク装置に振動が発生して、対物レンズ用アクチュエータに外乱が発生していた。対物レンズ用アクチュエータに外乱が発生すると、トラッキング制御が不安定になり、トラッキングが外れることがあった。

そのため、従来の光ディスク装置では、制御性能を向上させるための１つの方法として、外乱オブザーバの導入を行っている。これは、対物レンズ用アクチュエータに加わる外乱を推定して、外乱を低減する信号を対物レンズ用アクチュエータに加算する。これにより、振動等の外乱の影響を低減できるのである。

このような技術は、例えば、特開２００３−１４１７５４号公報に記載されている。
特開２００３−１４１７５４号公報

しかしながら、従来の光ディスク装置においては、外乱オブザーバの処理を実行した際に、外乱オブザーバの実行後の過渡時においてトラッキング制御が不安定になることがあった。外乱オブザーバの実行時に、光ピックアップの基準位置に対する対物レンズの中心位置のズレ量が大きいと、外乱オブザーバの推定値が大きく振られて不安定になるという問題があった。

さらに、光ピックアップの基準位置に対する対物レンズの中心位置のズレが大きいと、外乱オブザーバ処理を起動した際に、トラッキングが外れるという課題があった。

そこで本発明の目的は、振動などの外乱が生じている場合であっても、安定したトラッキング制御が行うことの可能な光ディスク装置を提供することである。

上記課題を解決するために、以下を提供する。

光ディスク装置において、光源と、光ディスクに光ビームを照射するための対物レンズと、前記対物レンズを駆動するためのアクチュエータとを備えた光ピックアップと、
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、
前記光ピックアップの基準位置から前記対物レンズの中心位置までのずれ量を検出する検出手段と、前記アクチュエータに加わる外乱を検出する外乱オブザーバとを有し、
前記トラッキング制御手段は、前記トラッキング制御を行っている時に、前記検出手段により前記対物レンズの中心位置が前記光ピックアップの基準位置から所定の範囲内に位置していると検出したら、前記外乱オブザーバの出力に基づいて前記トラッキング制御を行う。

以上のように、本発明にかかる光ディスク装置によれば、対物レンズの中心位置が光ピックアップの基準位置から所定範囲内のときに、外乱オブザーバ処理を実行することにより、トラッキング制御の安定性が高まる。これにより、振動に強く、安定した記録再生動作が可能になる。

（実施例）
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る光ディスク装置の構成を示す図である。

図１において、２０２は光ディスク、２０４は光ピックアップ、２０３は、光ピックアップ２０４に搭載される対物レンズである。２０５はサーボエラー信号生成器である。これは、光ピックアップに搭載された図６で示される分割された受光センサで光ディスク２０２からの反射光を受光し、電流電圧変換したものを演算してフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を生成する。なお、サーボエラー信号生成器２０５は、後述する図３におけるＴＥ信号生成器３１とＡ／Ｄ変換器３２とを一部の構成に含み、その他にもＦＥ信号生成器をも含む。２０６は、アクチュエータ用ドライバであり、対物レンズ２０３を駆動するアクチュエータを駆動するための駆動回路である。このアクチュエータ用ドライバ２０６を用いて、アクチュエータに対し、フォーカス方向の駆動電圧及びトラッキング方向の駆動電圧を生成する。尚、アクチュエータに関しては、後に図５を用いて詳述する。また、アクチュエータ用ドライバ２０６は、後述する図３における位相補償器３３とゲイン３４と加算器４１とから構成される。２１１は、対物レンズ用アクチュエータに発生する外乱を軽減するための外乱オブザーバである。

２０８は、スピンドルモータ、２０９はスピンドルモータドライバである。２１３は光ピックアップ送りモータ、２１４は光ピックアップ送りモータ用ドライバである。光ピックップ送りモータ２１３は、光ディスクの半径方向に、光ピックアップ２０４全体を光ディスク半径方向に移動させるためのステッピングモータである。

光ピックアップの基準位置と対物レンズの中心位置とのズレが大きいときには、光ピックアップ送りモータ用ドライバ２１４を駆動して対物レンズを基準位置に戻すように動作する。

２１５は、光ピックアップ２０４の基準位置に対する対物レンズ２０３の中心位置のずれ量を生成するためのレンズ位置信号生成器である。この位置信号は、アクチュエータ用ドライバ２０６から出力されるトラッキング方向の駆動電圧をＬＰＦに通した信号を出力することにより得られる。なお、本実施例ではＬＰＦのカットオフ周波数は１００Ｈｚである。

ここで、先述した光ピックアップの基準位置とは、トラッキング制御をかけていない状態における、対物レンズに掛かるトラッキング方向の重力による力と対物レンズを支持するワイヤーによるバネ力の釣り合い位置である。言い換えると、トラッキング制御をかけていない状態において、トラッキング方向における、静止状態の対物レンズの中心位置に対向した光ピックアップ上の位置である。なお、光ピックアップが水平状態の場合はトラッキング方向の重力による力は０とする。

２１０は装置全体の制御を司るシステムコントローラである。

なお、本実施例における対物レンズが移動可能な範囲は、光学系の設計により変わるが、本実施例の構成では、光ピックアップの基準位置からのずれ量として±２５０ｕｍ程度移動可能であり、その範囲で光学性能が保証されている。ＤＶＤの場合トラックピッチは０．７４ｕｍなので、トラック本数にすると、±３００本以上の範囲可動可能である。

なお、トラッキングエラー信号の算出の仕方は、次のようなＤＰＰ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）方式を用いることができる。これを、図６を用いて説明する。

図６に示すように、サーボエラー信号生成器２０５は、差動アンプ７８〜８１と、加算器８２・８３と、アンプ８４・８５とを備えている。なおアンプ８４・８５のゲインは、共に所定の値Ｋ２である。

メインプッシュプル信号ＭＰＰは、受光素子における受光部Ｍの領域Ｍ１・Ｍ２の出力の差であり、差動アンプ８０の出力として得られる。また、サブプッシュプル信号ＳＰＰ１は、受光部Ｅの領域Ｅ１・Ｅ２の出力の差であり、差動アンプ７８の出力として得られる。同様に、サブプッシュプル信号ＳＰＰ２は、受光部Ｆ１・Ｆ２の出力の差であり、差動アンプ７９の出力として得られる。

サブプッシュプル信号ＳＰＰ１とサブプッシュプル信号ＳＰＰ２とは、加算器８２によって加算された後に、アンプ８５にてＫ２倍に増幅され、差動アンプ８１においてメインプッシュプル信号ＭＰＰとの差動が取られる。これにより、ＴＥ信号が生成される。

すなわち、ＴＥ信号は、
ＴＥ＝ＭＰＰ−Ｋ２・（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２） ・・・（式１）
と表される。

次に、図２に本実施例における、外乱オブザーバを実行する際の対物レンズの位置を示す。

図２は、光ディスク２０２に対して、光ピックアップ２０４に搭載されたレーザ光源からの光束を、対物レンズ２０３を通して光ディスク２０２に照射しているところを示す模式図である。

対物レンズ２０３の位置は、対物レンズ用アクチュエータ３５によってトラッキング方向に移動されるものとする。

なお、以下は、説明を簡略化させるため、光ディスク装置が水平状態に置かれている状態（すなわち、トラッキング方向の重力による力は０の状態である。）で、説明をする。

図２−ａは、光ピックアップの基準位置と対物レンズの中心位置とのズレが大きい状態である。ここで、対物レンズ用アクチュエータ３５は、一般的な弾性支持部材、ワイヤーで対物レンズ２０３を支える構成である。この構成を、図５を用いて説明する。

アクチュエータ３５は、固定部２６と可動部２５から成る。固定部２６は永久磁石２１ａ，２１ｂ、２１ｃ、ヨーク２４、および支持基台１７で構成される。可動部２５は対物レンズ２０３、フォーカスコイル１９ａ、１９ｂ、トラッキングコイル１８およびこれらを保持するレンズ保持部材１５で構成される。

ワイヤー１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは線状で弾性および高導電性を有する複数の弾性支持部材であり、一端は支持基台１７に固定される。そして、他端は、可動部２５が光ディスク２０２に対してフォーカス方向、トラッキング方向およびラジアルチルト方向への変位が自在であるように保持されている。
フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づく制御電流を、ワイヤー１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆを介してフォーカスコイル１９ａ、１９ｂとトラッキングコイル１８に供給する。アクチュエータ３５は、この制御電流と、永久磁石２１ａ，２１ｂ、２１ｃが発生する磁束との間で発生する電磁的な力によって、対物レンズ２０３を駆動する構成となっている。

このような構成において、光ピックアップの基準位置に、対物レンズの中心位置が位置する場合においては、トラッキング方向における重力が０、かつワイヤーによるばね力が０の状態であり、基準位置からのずれが大きくなるに従い、ばね力は大きくなる。ばね力の大きい基準位置から大きくずれた状態で、外乱オブザーバを起動すると外乱オブザーバが落ち着くまでの過渡状態において、そのずれ量が外乱になり、所望のトラックからトラッキングが外れる恐れがある。

よって、図２−ｂのように、対物レンズの中心位置が対物レンズ基準位置から所定範囲以内に入るのを待ってから、外乱オブザーバ処理を行う。

ここで、光ピックアップ２０４の基準位置と対物レンズ２０３の中心位置がほぼ同じ位置にあると、ばね力が無く対物レンズ用アクチュエータ３５の駆動電圧がほぼゼロとなるなので、外乱は小さく、所望のトラックからトラッキングが外れることが低減される。

なお本実施例では、このばね力による影響が無い範囲として、±７５ｕｍ、すなわちＤＶＤのトラック本数にして±約１００本と設定している。対物レンズの中心位置が、この±７５ｕｍという所定の範囲内にあるときに外乱オブザーバのスイッチをオンとするようにした。しかし、光学系の設計などによっては、この値に限られず、同様の効果を得られる範囲であれば数値が異なっていても良い。

また、光ディスク装置が対物レンズ２０３のトラッキング方向に重力による力がかかるような姿勢になった場合を想定する。この時、先述したようにトラッキング制御をかけていない状態において、ワイヤーによるばね力と重力のトラッキング方向の分力が釣り合った位置が、光ピックアップ２０４の基準位置となる。この場合にも、上記の同じ理由により、この基準位置から±７５ｕｍという所定の範囲内にあるときに外乱オブザーバのスイッチをオンとするようにする。

次に、図３に本実施例における、トラッキング制御ループの外乱オブザーバ処理のブロック図を示す。

ＴＥ生成器３１は、光ディスク上のトラックに対するビームスポットのトラック幅方向のズレ量を示すためのトラッキングエラー信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器３２では、ディジタル信号処理を行うために、ＡＤ変換を行う。位相補償器３３は、トラッキングループ内の位相補償を行い、ゲイン３４で増幅して対物レンズ用アクチュエータ３５に出力する。対物レンズ用アクチュエータ３５は、入力された駆動信号に応じて対物レンズ２０３を駆動してトラックにビームスポットを追従させる。

次に、外乱オブザーバについて説明をする。

対物レンズ用アクチュエータ３５に発生した外乱は、外乱オブザーバ２１１で外乱を推定し、外乱を低減する信号をアクチュエータ用ドライバ２０６に加算する。外乱オブザーバ２１１は、Ｋ１係数器３７、フィルタ３８、減算器４０、ＬＰＦ３９から構成される。Ｋ１係数器は、トラッキングエラー信号の大きさに相当する偏移量を演算する演算器である。フィルタ３８は、対物レンズ用アクチュエータ３５の逆特性を持ち、Ｋ１演算器で算出された偏移量に対応する対物レンズ用アクチュエータの駆動電圧を算出するフィルタ３８である。減算器４０では、対物レンズ用アクチュエータ３５の駆動電圧と、フィルタ３８からのアクチュエータドライバとの減算を行う。減算器４０からの出力である外乱推定信号をＬＰＦ３９に入力する。ＬＰＦ３９は、外乱オブザーバの帯域を決めるＬＰＦである。ＬＰＦのカットオフ周波数を高くする場合、例えば３２０Ｈｚに設定すると、広い帯域で振動の影響を低減可能となるが、サーボループ全体の位相余裕が減少する。スイッチ４２は、外乱オブザーバの処理をオン／オフするスイッチであり、システムコントローラ２１０から設定される。システムコントローラ２１０がスイッチ４２をオンすると、外乱オブザーバが処理を開始し、ＬＰＦ３９の出力が加算器４１に入力され、対物レンズ用アクチュエータ３５に加算する。

これにより、対物レンズ用アクチュエータ３５は、対物レンズ２０３をトラックに追従するように制御され、ビームスポットの位置がトラックに追従する。

また、トラックジャンプなどをする場合には、外乱オブザーバを停止させるために、システムコントローラ２１０がスイッチをオフにする。すると、スイッチ４２はオープン状態となり、加算器４１には、０が加算される。

次に、図４のフローチャートを参照して、外乱オブザーバ処理をオンする時の動作を説明する。

Ｓ４０１でトラッキング制御をオンすることで、光ビームのスポットをトラックに追従させる。Ｓ４０２で対物レンズの中心位置が、光ピックアップの基準位置に対して先述したような所定範囲以内であるか否かを判定する。具体的には、システムコントローラ２１０がレンズ位置信号生成器２１５を監視して、対物レンズの中心位置が所定範囲以内であるか否かを判定する。ここで、対物レンズ２０３の中心がトラックの中心位置にあると、トラッキングループ制御中の対物レンズ用アクチュエータ３５のトラッキング方向への駆動電圧がゼロになる。例えば、ディスクの偏芯が大きく±１００ｕｍ以上ある場合には、トラッキングループ制御をオンにした後も対物レンズ２０３の中心位置は、±１００ｕｍ以上の範囲でトラッキング方向に動作することになる。このような場合も対物レンズ２０３の中心位置が光ピックアップの基準位置に対して所定の範囲内（本実施例では±７５ｕｍ。以下、同じ。）になるまで待つ。対物レンズ２０３の中心位置が、この所定の範囲以内になったところで、Ｓ４０３でシステムコントローラ２１０がスイッチ４２をオンに切替えて、外乱オブザーバ処理をオンする。

外乱オブザーバ処理をオンすると、トラッキングエラー生成器３１で生成したトラッキングエラー信号をＡ／Ｄ変換器３２でＡ／Ｄ変換したものをＫ１係数器３７に入力する。Ｋ１係数器３７では、入力されたトラッキングエラー信号に（電圧値［Ｖ］−偏移量［ｍ］）変換係数を掛けて、トラッキングエラー信号の大きさに相当する偏移量を計算する。

Ｋ１係数器３７で偏移量に変換したものをフィルタ３８に入力する。フィルタ３８では、入力された偏移量に対物レンズ用アクチュエータ３５の逆特性を掛けて偏移量に対応する対物レンズ用アクチュエータ３５の駆動電圧を算出する。対物レンズ用アクチュエータ３５の逆特性である、フィルタ３８の特性は、２次の進み系である。ここで、（式２）に、アクチュエータ３５の伝達関数特性Ｇ_１（ｓ）を示し、（式３）に前記アクチュエータ３５の逆特性Ｇ_２（ｓ）＝である、フィルタ３８の伝達関数特性Ｇ_２（ｓ）を示す。

Ｇ_１（ｓ）＝Ｔａ／｛（Ｍ＊ｓ^２＋Ｄ＊ｓ＋Ｋ）＊Ｒ｝・・・（式２）
Ｇ_２（ｓ）＝｛（Ｍ＊ｓ^２＋Ｄ＊ｓ＋Ｋ）＊Ｒ｝／Ｔａ・・・（式３）
但し、ｓ：伝達関数の演算子、Ｍ：アクチュエータの質量、Ｄ：アクチュエータの制動係数、Ｋ：アクチュエータのバネ係数、Ｔａ：アクチュエータのトルク係数、Ｒ：アクチュエータの抵抗である。

減算器４０は、対物レンズ用アクチュエータ３５に入力されるアクチュエータ用ドライバ２０６の電圧から、フィルタ３８で算出した対物レンズ用アクチュエータ３５の駆動電圧を減算する減算器である。減算器４０では、対物レンズ用アクチュエータ３５に加わったトラック方向の外乱に対応する駆動電圧分のみが算出される。ＬＰＦ３９の出力は、加算器４１で対物レンズ用アクチュエータ３５の駆動電圧に加算され、外乱の影響を低減する。

ここで、一度外乱オブザーバ処理がオンになった後は、連続記録又は連続再生を行っているときに対物レンズの中心位置が所定範囲を越えてもそのまま動作しつづける。

次に、所望のトラックへのアクセス時の場合の具体的な動作について説明する。

所望のトラックへのアクセスは、トラッキングループ制御、外乱オブザーバ処理はオンの状態から始まる。まず、システムコントローラ２１０は、現在いるトラック位置（現在アドレス）を確認し、目標のトラック位置（目標アドレス）までのトラック数を算出する。

次に、トラッキングループ制御及び、外乱オブザーバ処理をともにオフし、ジャンプ動作に入る。ジャンプ動作は、図示しないが、一般的な速度制御などの方法で目的トラックへアクセスする。

目的トラック付近に達したら、システムコントローラ２１０は、再びトラッキングループ制御をオンにする。そして、その後、対物レンズの中心位置が所定範囲内に入るのを待って外乱オブザーバ処理をオンにする。

対物レンズ用アクチュエータによるアクセスを行った後は、対物レンズ２０３の中心位置が、大きく光ピックアップ２０４の基準位置から離れている場合がある。そのような場合も対物レンズ２０３の中心位置が、所定の範囲内に入るのを待って外乱オブザーバ２１１をオンにすることで安定した制御が行える。

また、対物レンズ２０３の中心位置が、所定の範囲内に入るのを待っているだけではなく、光ピックアップ送りモータ２１３により、対物レンズ２０３の中心位置が、所定の範囲内に位置するように光ピックアップ２０４を駆動制御する。これにより、対物レンズ２０３の中心位置が、所定の範囲内に位置するまでの所要時間を低減することができるようになる。

また、対物レンズ２０３の中心位置を直接測定するフォトインタラプターなどのセンサを用いるのでも良い。

また、対物レンズ２０３の中心位置を測定するのに、ＤＰＰ方式によっても良い。

これを、図６を用いて説明すると、加算器８２の出力は、アンプ８４へも入力されてＫ２倍に増幅される。その後、加算器８３により、メインプッシュプルＭＰＰと加算される。これにより、対物レンズ７４の移動量に相当する対物レンズ位置信号ＬＰ（ＬＰ：Ｌｅｎｓ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）が生成される。

すなわち、対物レンズ位置信号（ＬＰ）は、
ＬＰ＝ＭＰＰ＋Ｋ２・（ＳＰＰ１＋ＳＰＰ２） ・・・（式４）
と表される。

なお、対物レンズ位置信号（ＬＰ）を（式４）から得る場合には、光ピックアップの基準位置の定義は、光ピックアップの光ディスクの半径方向における中心位置のことを指す。

このときの所定範囲は、±５０ｕｍにする。このようにトラック方向の駆動電圧から対物レンズの位置信号を取得する場合に比べて、所定の範囲を狭くする理由は、ＬＰ信号では光ディスク装置が傾いたか否かを検出できないので、傾きに応じて範囲を変えることはできない。そのため、トラック方向の駆動電圧から対物レンズの位置信号を取得する場合に比べて狭く設定した。

以上のように、対物レンズの位置を検出して、対物レンズの中心位置が光ピックアップの基準位置から所定範囲内のときに外乱オブザーバ処理をオンすることで、トラッキング制御が外れることなく、振動に強い安定な記録再生動作が可能になる。

本実施例における光ディスク装置を示す図である。 本実施例における外乱オブザーバ処理オン時の対物レンズの位置を示す図である。 本実施例における外乱オブザーバ処理のブロック図である。 外乱オブザーバ処理を開始するタイミングを示すフローチャートである。 アクチュエータを示す図である。 サーボエラー信号生成器の構成を示す図である。

符号の説明

３１ ＴＥ生成器
３２ Ａ／Ｄ変換器
３３ 位相補償器
３４ ゲイン
３５ 対物レンズ用アクチュエータ
３７ Ｋ１係数器
３８ フィルタ
３９ ＬＰＦ
２０２ 光ディスク
２０３ 対物レンズ
２０４ 光ピックアップ
２０５ サーボエラー信号生成器
２０６ アクチュエータ用ドライバ
２０８ スピンドルモータ
２０９ スピンドルモータドライバ
２１０ システムコントローラ
２１１ 外乱オブザーバ
２１３ 光ピックアップ送りモータ
２１４ 光ピックアップ送りモータ用ドライバ
２１５ レンズ位置信号生成器

Claims (6)

1. 光ディスク装置において、
   光源と、光ディスクに光ビームを照射するための対物レンズと、前記対物レンズを駆動するためのアクチュエータとを備えた光ピックアップと、
   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、
   前記光ピックアップの基準位置から前記対物レンズの中心位置までのずれ量を検出する検出手段と、
   前記アクチュエータに加わる外乱を検出する外乱オブザーバとを有し、
   前記トラッキング制御手段は、前記トラッキング制御を行っている時に、前記検出手段により前記対物レンズの中心位置が前記光ピックアップの基準位置から所定の範囲内に位置していると検出したら、前記外乱オブザーバの出力に基づいて前記トラッキング制御を行うことを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記光ピックアップを移動させる移動手段を有し、
   前記移動手段により、前記対物レンズの中心位置を前記所定の範囲内に位置させるために、前記光ピックアップを移動させることを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
3. 前記アクチュエータは、前記対物レンズを支持するための複数の弾性支持部材を有しており、
   前記基準位置とは、前記トラッキング制御をかけていない状態において、前記弾性支持部材によるバネ力と、トラッキング方向における重力による力とのつり合い位置に相当する前記光ピックアップにおける位置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。
4. 前記検出手段は、前記アクチュエータの前記トラッキング方向の駆動電圧に基づいて、前記ずれ量を検出することを特徴とする請求項３に記載の光ディスク装置。
5. 前記基準位置とは、トラッキング方向における前記光ピックアップの中心位置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。
6. 前記検出手段は、前記光ピックアップに搭載された、分割された受光センサにおいて受光した前記光ディスクからの反射光を演算することにより、前記対物レンズの中心位置を検出することを特徴とする請求項５に記載の光ディスク装置。

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