JP3557816B2

JP3557816B2 - 光学式ディスク装置のトラッキング制御装置

Info

Publication number: JP3557816B2
Application number: JP30778596A
Authority: JP
Inventors: 稔橋本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JPH10149566A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンパクト・ディスク装置（ＣＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ミニディスク装置（ＭＤ：ソニ−社の登録商標）などの光学式ディスク装置に関する。本発明は特に、２軸アクチュエータの共振周波数が高い場合、低周波領域の利得を充分な値にする光学式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】
光学式ディスク装置のディスク記録媒体へのデータの記録または読みだしの際、ディスク記録媒体の面振れ、トラック振れ、ディスク・ドライブのターンテーブルの傾き、すりこぎ運動などによる面振れ、トラック振れの影響を排除するため、フォーカシングサーボ制御とトラッキングサーボ制御が行われる。
また光学ヘッドの視野移動をなくすために中点サーボ制御も行われる。
【０００３】
フォーカシングサーボ制御は、対物レンズから射出されるレーザー収束光をディスク記録媒体の記録面に焦点を結ばせるように（ジャスト・フォーカスさせるように）対物レンズをディスク記録媒体の面に向かって位置決めする。
トラッキングサーボ制御は、対物レンズから射出されるレーザー収束光がディスク記録媒体の所望のトラックに位置するように（オントラックするように）光ピックアップをディスク記録媒体のラジアル方向に位置決めする。
本発明は主として光学式ディスク装置のトラッキング制御装置に関する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
トラッキングサーボ制御は、２軸アクチュエータによって行われている場合が多い。しかしながら、２軸アクチュエータは共振周波数が高い場合、低周波領域の利得が充分に得られない場合がある。その結果、２軸アクチュエータを用いた光学式ディスク装置のトラッキング制御装置において、応答性のよいトラッキングサーボ制御が実現できない場合がある。特に、４倍速などの高速動作を行うとき、動作が不安定になることがある。
【０００５】
本発明の目的は、２軸アクチュエータを用いたトラッキングサーボ制御装置においても、応答性の良好なトラッキングサーボ制御を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、２軸アクチュエータ方式の光学式ディスク装置におけるディスク記録媒体のトラッキングエラー信号を算出する回路、前記トラッキングエラー信号の低周波領域の利得を大きくする低周波領域利得改善回路、該低周波領域の利得を高めたトラッキングエラー信号を用いて光学式ディスク装置のヘッドを駆動する回路を具備し、前記低周波領域利得改善回路は、第１の利得改善回路および該第１の利得改善回路で改善した低周波領域の利得をさらに改善する第２の利得改善回路とを有する、光学式ディスク装置のトラッキング制御装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記第１の利得改善回路における特性、および、前記第２の利得改善回路における特性のいずれか一方を変化可能にする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例として、光学式ディスク装置として、たとえば、ミニディクス装置、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどを例示し、本発明のトラッキングエラー信号算出回路としてこれらミニディスク装置などを例示する。
以下、これら光学式ディスク装置のトラッキングサーボ制御に用いるトラッキングエラー信号を算出する回路について述べる。
まず本発明の光学式ディスク装置のトラッキング制御装置の理解をより明瞭にするため、たとえば、ミニディスク装置、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの光学式ディスク装置に用いるフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号の基本事項について述べる。
【０００９】
図１は、光ピックアップに搭載されるレーザーカップラーＬＣの断面と、その上部に位置するディスク記録媒体（図示せず）との光線軌跡を示す図である。レーザーカップラーＬＣは、半導体レーザーＬＤと、２個のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２と、マイクロプリズム１とを備えている。フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２はマイクロプリズム１の下面に、所定の位相差をもって信号を検出可能なように、所定間隔を隔てて配設されている。
【００１０】
図２は図１に示したフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２として用いる３分割フォトダイオードの平面図である。
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２はそれぞれ３つの領域：ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ、および、ＲＡ’，ＲＢ’，ＲＣ’に分割されている。領域の分割の方向は、トラック振れ（デトラック）が起こる方向と直交する方向に一致している。中央の領域ＲＢと領域ＲＢ’とは同じ面積であり、その外部の領域ＲＡと領域ＲＡ’とは同じ面積であり、領域ＲＣと領域ＲＣ’とは同じ面積であり、領域ＲＡと領域ＲＣと領域ＲＣ’とは面積が同じである。さらにオントラック時、領域ＲＢ（ＲＢ’）で受光する光の量が、領域ＲＡと領域ＲＣとで受光する光の量の和に等しいようにこれらの領域の面積が規定されている。
【００１１】
図３は図１に示したフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２として用いる４分割フォトダイオードの平面図である。
フォトダイオードＰＤ１（フロントＰＤ）について述べると、中央の領域ＲＢと領域ＲＣとは面積が等しく、外側の領域ＲＡと領域ＲＤとは面積が等しい。ジャストフォーカス時、中央の領域ＲＢとＲＣとで受光する光の量が、外側の領域ＲＡと領域ＲＤとで受光する光と同じになるように規定されている。フロントＰＤの領域ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤから符号Ａ１，Ａ３，Ａ４，Ａ２で示す信号が検出される。
フォトダイオードＰＤ２（リアーＰＤ）についても上記同様に、中央の領域ＲＢ’と領域ＲＣ’とは面積が等しく、外側の領域ＲＡ’と領域ＲＤ’とは面積が等しい。ジャストフォーカス時、領域ＲＢ’と領域ＲＣ’とで受光する光の量が、領域ＲＡ’と領域ＲＤ’で受光する光と同じように規定されている。リアーＰＤの領域ＲＡ’，ＲＢ’，ＲＣ’，ＲＤ’から符号Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ２で示す信号が検出される。
【００１２】
図４は４分割フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を用いた場合のトラッキングエラー信号ＴＥを検出する動作を図解する図である。図４（Ａ）は（＋）側にデトラックした状態、図４（Ｂ）はオントラック状態、図４（Ｃ）は（−）側にデトラックした状態を示す。
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２は戻り光に対して同じ分割領域からの検出信号が逆相関係になるように配設されている。よって、２つのフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２を用いた場合のトラッキングエラー信号ＴＥは、同相関係にある信号である（Ａ２＋Ａ４）と（Ｂ１＋Ｂ３）とを加算して第１の和信号Ｅを算出し、同じく同相関係になる（Ａ１＋Ａ３）と（Ｂ２＋Ｂ４）とを加算して第２の和信号Ｆを算出して、これら和信号のプッシュ・プル演算処理を行って算出される。
【００１３】

【００１４】
差動増幅回路１９はプッシュ・プル方式によるトラッキングエラー信号ＴＥを算出する。
図４（Ｂ）に示すように、オントラックのときは２つの一次回折光の強度分布が等しくなるので、その差であるトラッキングエラー信号ＴＥ０になる。
図４（Ａ）または図４（Ｃ）に示すように、デトラックのときのトラッキングエラー信号ＴＥは、（＋）または（−）のどちらかのラジアル方向の一次回折光が存在しないので、（＋）か（−）のいずれかの極性を示す。
【００１５】
図５はオフセット補正をしたトラッキングエラー（ＴＥ）信号を算出する回路２０を示す図である。
第１の和信号Ｅおよび第２の和信号Ｆはそれぞれ、図４に図解した回路で算出されるいる。図５の回路２０は、ピークホールド（トップホールド）信号を用いてプッシュ・プル演算を行うので、トップホールド・プッシュ・プル（ＴＰＰ）信号算出回路と呼ぶ。
トップホールド・プッシュ・プル（またはトラッキングエラー）信号算出回路２０は、第１の和信号Ｅのピークａを検出して保持しその結果に定数Ｋを乗ずるトップホールド・定数乗算回路２２と、（Ｅ−Ｋ×ａ）を算出する差動増幅回路２４と、第１の和信号Ｆのピークａ’を検出して保持して定数Ｋを乗ずるトップホールド・定数乗算回路２６と、（Ｆ−Ｋ×ａ’）を算出する差動増幅回路２８と、これら算出した信号のプッシュ・プル演算を行う差動増幅回路３０とを有する。差動増幅回路３０からトップホールド・トラッキングエラー信号ＴＰＰ（ＴＥ）が出力される。
トラッキングエラー信号算出回路２０においては、ピークの変化を検出し係数Ｋを乗ずるためにピークホールド・定数乗算回路２２、２６においてそれぞれ、（Ｅ−Ｋ×ａ）、（Ｆ−Ｋ×ａ’）を算出する。
（Ｅ−Ｋ×ａ）をトップホールド処理後の第１の和信号（略して、トップホールド第１の和信号）ＴＰＰ（Ｅ）と呼び、（Ｆ−Ｋ×ａ’）をトップホールド処理後の第２の和信号（略して、トップホールド第１の和信号）ＴＰＰ（Ｆ）と呼び、定数Ｋをトップホールド・プッシュ・プル（ＴＰＰ）算出係数と呼び、回路３０で算出したトラッキングエラー信号をトップホールド・トラッキングエラー信号ＴＰＰ（ＴＥ）と呼ぶ。このトップホールオ・トラッキングエラー信号ＴＰＰ（ＴＥ）は上述した原理に従い、オフセットが除去されている。
さらに好適には、回路３０の後段に設けたローパスフィルタ回路３２を設けて、回路３０からのトップホールド・トラッキングエラー信号ＴＰＰ（ＴＥ）の低周波成分を通過させた、トップホールド・トラッキングエラー信号ＴＰＰ（ＴＥ）’を提供する。
加算回路３４において、トップホールド処理第１の和信号ＴＰＰ（Ｅ）とトップホールド処理第２の和信号ＴＰＰ（Ｆとの和を算出してトップホールド・ＲＦ信号を生成することができる。このトップホールド・ＲＦ信号はＤＣオフセットを含まない。
さらに減算回路３６において、第１の和信号Ｅから第２の和信号Ｆを減じたアライメント信号ＡＬを算出する。
【００１６】
図６は上述したトラッキングエラー信号ＴＥの周波数特性を改善する回路を付加した光学式ディスク装置のトラッキング制御装置の回路図である。
光学式ディスク装置のトラッキング制御装置は、トラッキングエラー算出回路６０、位相補償トラックジャンプ回路８０、スイッチング回路１００、増幅回路１１０、中点サーボ制御回路１２０、駆動ドライバ１３０、トラッキングエラー信号補正回路１４０、第１の利得改善回路１６０、第２の利得改善回路１７０を有している。
【００１７】
トラッキングエラー算出回路６０は、基本的には、図５を参照して述べたトラッキングエラー信号ＴＰＰ（ＴＥ）を算出する。
トラッキングエラー算出回路６０においては、抵抗器４６、４８を図２０のＲＦＩＣに対応する集積回路チップ５０Ａの外部に設け、集積回路チップ５０Ａの内部には図２０に示したＲＦＩＣ内の作動増幅回路５０およびその周辺回路を収容している。
トラッキングエラー算出回路６０には、アライメント信号ＡＬの低周波成分を通過させるローパスフィルタ回路６４が設けられている。ローパルフィルタ回路６４は抵抗器６４１、キャパシタ６４２、抵抗器６４２で構成されている。特に、キャパシタ６４２が低周波信号成分を抽出する回路として機能する。なお、トラッキングエラー算出回路６０には、さらに抵抗器４７とローパスフィルタ回路６４との直列回路と並列に、可変抵抗器６７と抵抗器６５の直列回路が設けられている。その結果、抵抗器６５と可変抵抗器６７とでローパスフィルタ６４の信号レベルを調整可能にしている。
【００１８】
トラッキングエラー信号補正回路１４０は、可変抵抗器１４２、位相補償トラックジャンプ回路８０内の位相補償トラックジャンプ回路８２で算出されたミラー信号ＭＩＲＲで動作する第１のスイッチング・トランジスタ１４４、および、統括制御手段として動作し光学式ディクス装置のトラッキング制御装置の全体制御を行う統括制御手段としてのＣＰＵ２００からの反転ＥＮＡＢＬＥ信号で動作する第２のスイッチング・トランジスタ１４４からなる。反転ＥＮＡＢＬＥ信号は、ＣＰＵから与えられる動作タイミングを決定する信号である。
反転ＥＮＡＢＬＥ信号は、スレッドの高速送りのときローレベルであるから、第２のスイッチング・トランジスタ１４６はターンオフしており、位相補償トラックジャンプ回路８２からのミラー信号ＭＩＲＲをそのまま有効化する。反転ＥＮＡＢＬＥ信号がローレベルの間、ミラー信号ＭＩＲＲが高いレベルのとき、すなわち、デトラックのとき、第１のスイッチング・トランジスタ１４４がターンオンされるから、可変抵抗器１４２を介して位相補償トラックジャンプ回路８０に印加されるトラッキングエラー信号ＴＰＰ（ＴＥ）を中点電位Ｖｃ＝０に落とす。
補正トラッキングエラー信号ＴＥｃは、ステッドＳＬＥＤにトラックジャンプ動作を行わせるための信号を生成する位相補償トラックジャンプ回路８０において位相補償されて、トラッキングサーボ制御の場合、上述したトラッキングエラー信号を選択するスイッチング回路１００を経由してトラッキングドライバ回路１１０に印加されてトラッキングコイル１３０を駆動して、トラッキングサーボ制御が行われる。
【００１９】
位相補償トラックジャンプ回路８０は、トラッキングエラー算出回路６０からのトラッキングエラー信号ＴＥの位相を補償し、光ディスク記録媒体の鏡面に欠陥が存在したり、デトラックのとき、ミラー信号ＭＩＲＲを発生する。
位相補償トラックジャンプ回路８０で位相補償されたトラッキングエラー信号ＴＥがスイッチング回路１００を経由して、駆動コイル１３０に印加されてヘッドが駆動されるが、本発明においては、２軸アクチュエータの低周波領域の利得を、第１の利得改善回路１６０および第２の利得改善回路１７０を用いて２段階に改善している。
【００２０】
本発明の実施例においては、低周波領域利得改善回路を、第１の利得改善回路１６０と第２の利得改善回路１７０の２段構成にしている。
第１の利得改善回路１６０は、抵抗器１６２、１６４、キャパシタ１６６からなるローパスフィルタである。
第２の利得改善回路１７０は、抵抗器１７２、１７４、キャパシタ１７６からなるローパスフィルタである。
２軸アクチュエータを用いた場合、図７に例示したように、低周波領域の利得が低く、Ｑが存在する。その結果、トラッキングサーボ制御の応答性が低く、動作が不安定になる。図７は第１の利得改善回路１６０および第２の利得改善回路１７０を適用する前の利得曲線Ｇ１と位相曲線Ｐ１を示す。
第１の利得改善回路１６０と第２の利得改善回路１７０を用いて、図８に例示したように、低周波領域の利得を高めて応答性を向上させ、かつ、Ｑをなくして動作を安定させる。図８は低周波領域の利得を改善した利得曲線Ｇ２を示す。
図８に例示においては、第１の利得改善回路１６０において、２０〜４０Ｈ_Ｚの周波数帯域の利得を改善し、第２の利得改善回路１７０において１６〜１００Ｈ_Ｚの周波数帯域の利得を改善している。
第１の利得改善回路１６０または第２の利得改善回路１７０の一方のみ設けることもできるが、第１の利得改善回路１６０および第２の利得改善回路１７０の両者を設けることにより、図８に例示したような、１００Ｈ_Ｚ程度までの比較的広い周波数領域の低周波領域について、利得を改善することができる。
このように、低周波領域の利得を改善することにより、特に、４倍速などの高速動作において、安定して動作させることが可能になる。
なお、第１の利得改善回路１６０の回路定数は適宜変更可能にしておくことが望ましい。同様に、第２の利得改善回路１７０の回路定数も適宜変更可能にしておくことが望ましい。
【００２１】
中点サーボ制御回路１２０は、本発明には直接関係しないが、トラッキングエラー算出回路６０で算出されたトップホールド・トラッキングエラー信号ＴＰＰ（ＴＥ）をカップリングキャパシタ１２１０と抵抗器１２１２を介して、抵抗器１２１４を介したアライメント信号ＡＬと加算し、さらに、回路１２２１、１２３０、１２４０において位相補償を行って中点サーボ制御信号ＣＥを算出する。中点サーボ制御信号ＣＥを用いてトラッキングコイル１２０を駆動すると、光ピックアップに搭載された対物レンズから射出されるレーザー光がトラックの中点位置に位置するように光ピックアップが動作する。中点サーボ制御は対物レンズ５に視野移動がないように制御を行うから、中点サーボ制御を行うと、光学ヘッドの慣性によるオーバーシュートおよびアンダーシュートを強制的に抑制できる。したがって、粗章程サーボ制御モードの実質的な終了時間が短縮される。
【００２２】
以上の実施例においては、トラッキングエラー信号の好適例として、トップホールド、トラッキングエラー信号を用いた場合について述べたが、本発明においては、トラッキンゲラー信号の種類は上述したものに限らず、任意のトラッキングエラー信号を用いることができる。しかしながら、上述したトラッキングエラー信号をオフセットの影響を受けないという観点から、利益がある。
【００２３】
以上、本発明の光学式記録装置としてミニディスク装置、ＣＤなどを例示し、これらの装置に用いるトップホールド・トラッキングエラー信号ＴＰＰ（ＴＥ）についてその信号処理について述べたが、本発明はミニディスク装置、ＣＤなどに限らず、トラッキングエラー信号を用いる他の光学式記録装置に適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、２軸アクチュエータの低周波領域の利得を改善して、応答性に優れ、安定な動作する光学式ディクス装置のトラッキング制御装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はレーザーカップラーの断面と、その上部に位置するディスク記録媒体（図示せず）との光線軌跡を示す図である。
【図２】図２は２個のフォトダイオード（フロントＰＤ、リアーＰＤ）のうち３分割フォトダイオードの平面図である。
【図３】図３は４分割フォトダイオードの平面図である。
【図４】図４は４分割フォトダイオードを用いた場合のトラッキングエラー信号を検出する動作を図解する図であり、図４（Ａ）は（＋）側にデトラックした状態、図４（Ｂ）はオントラック状態、図４（Ｃ）は（−）側にデトラックした状態を示す。
【図５】図５は本発明のトラッキングエラー信号を算出する回路を示す図である。
【図６】図６は本発明の実施例の光学式ディスク装置のトラッキング制御装置の具体的な詳細回路を示す図である。
【図７】図７は本発明の利得改善回路を用いない場合の周波数特性を示すグラフである。
【図８】図８は本発明の利得改善回路を用いた場合の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
２０・・トップホールド・プッシュ・プル信号算出回路
６０・・トラッキングエラー算出回路
８０・・位相補償トラックジャンプ回路
１２０・・中点サーボ制御回路
１４０・・トラッキングエラー信号補正回路
１６０・・第１の利得改善回路
１７０・・第２の利得改善回路

Claims

２軸アクチュエータ方式の光学式ディスク装置におけるディスク記録媒体のトラッキングエラー信号を算出する回路、
前記トラッキングエラー信号の低周波領域の利得を高める低周波領域利得改善回路、および、
該低周波領域の利得を高めたトラッキングエラー信号を用いて光学式ディスク装置のヘッドを駆動する回路
を具備し、
前記低周波領域利得改善回路は、
第１の利得改善回路、および、
該第１の利得改善回路で改善した低周波領域の利得をさらに改善する第２の利得改善回路
を有する、
光学式ディスク装置のトラッキング制御装置。
前記第１の利得改善回路における特性、および、前記第２の利得改善回路における特性のいずれか一方を変化可能にした、
請求項１記載の光学式ディスク装置のトラッキング制御装置。