JP3597307B2 - 光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置、更に詳しくは位置誤差信号とアクチュエータの駆動信号から外乱を推定し外乱を補償する部分に特徴のある光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置においては、ディスクは高速回転しているため回転周波数で振動し、この振動が位置信号に外乱として現れる。この場合アクチュエータに作用する摩擦力等の外力も制御系の外乱となり、トラックの追従誤差となる。これらの外乱を補償するための手段として外乱オブザーバを用いることが知られている。例えば計測自動制御学会論文集Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ７、８２８／８３５（１９９４）「磁気ディスク装置ヘッド位置決め制御系への外乱オブザーバの応用」では、位置誤差信号とアクチュエータの駆動信号から外乱を推定する外乱オブザーバを構成し、その出力信号を駆動信号に加算して外乱を補償している。
【０００３】
外乱を抑圧する効果を大きくするためには、外乱オブザーバの推定帯域を上げる必要がある。特に静止摩擦に対して外乱オブザーバに効果を持たせる場合はその必要性が高い。しかしアクチュエータに高次共振がある場合、推定性能を上げるため外乱オブザーバ帯域を上げると高次共振の成分が外乱オブザーバの出力に現れる。このため高次共振により外乱オブザーバの帯域が制限されてしまう。
【０００４】
そこで、特開平５−１３４７０７号公報では、外乱オブザーバの出力にノッチフィルタを追加することにより、高次共振の影響を除去して外乱オブザーバの推定帯域を上げている。
【０００５】
以下に、従来の光ディスク装置のヘッドの位置決め制御装置を、図面を用いて説明する。図８は、従来の光ディスク装置のヘッドの位置決め制御装置のブロック図である。
【０００６】
図８に示すように、従来の光ディスク装置のヘッドの位置決め制御装置１００においては、トラックの中心位置を示すトラック位置信号とスポット位置信号の位置誤差は、トラッキングエラー信号検出部１０１によりトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）として出力される。トラッキングエラー信号検出部１０１は、図示しない光学系とアンプ１０１ａで構成される。
【０００７】
トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、位相補償部１０２を経て第１のノッチフィルタ１０３に入力され、その出力は位置決め補償信号となり、この位置決め補償信号は外乱オブザーバ１０４からの外乱補償信号に加算されて操作信号となる。そして、この操作信号は、駆動回路１０５を経てトラッキングアクチュエータ１０６に入力される。
【０００８】
トラッキングアクチュエータ１０６は、推力定数をＫｆ（Ｎ／Ａ）、高次共振を除く伝達関数を１／Ｍｓ２、高次共振の伝達関数Ｇとすると、Ｋｆ・Ｇ／Ｍｓ２で表される。
【０００９】
また、外乱オブザーバ１０４には、トラッキングアクチュエータ１０６の駆動信号として操作信号と、位置信号として位相反転部１０７で位相が反転されたトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）とが入力される。外乱オブザーバ１０４の出力は、第２のノッチフィルタ１０８に入力され、上記外乱補償信号が生成される。
【００１０】
なお、上記の位相補償部１０２、第１のノッチフィルタ１０３、第２のノッチフィルタ１０８及び外乱オブザーバ１０４は、アナログ回路またはＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等のマイクロプロセッサを用いるデジタルフィルタでも実現出来る。
【００１１】
次に、外乱オブザーバ１０４の構成を図９を用いて説明する。図９は図８における位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロック図である。図９において、点線で囲んだ部分が外乱オブザーバ１０４であり、ラプラス演算子をｓで表し、トラッキングエラー信号の検出感度をＫ２（Ｖ／ｍ）、駆動回路１０５のゲインをＫａ（Ａ／Ｖ）、トラッキングアクチュエータ１０６の推力定数を（Ｎ／Ａ）、ヘッドを搭載した可動部の質量をＭ（ｋｇ）とした場合の高次共振を除く伝達関数を１／Ｍｓ２、高次共振の伝達関数をＧ、外乱をＤ（Ｎ）として表している。
【００１２】
外乱オブザーバ１０４は、高次共振を考慮しない操作信号からスポット位置までの伝達関数モデルから作られた連続時間系の同一次元オブザーバであり、モデルの伝達関数をＧａｃｔ とすると、
Ｇａｃｔ ＝Ｋ１・Ｋ２／Ｍｓ２
となる。
【００１３】
ゲインＫ１、ｌ１、ｌ２、Ｈは外乱のオブザーバのゲインであり次式で表される。
【００１４】
Ｋ１＝Ｋａ・Ｋｆ
ｌ１＝２ζ・ω／Ｋ２
ｌ２＝ω２／Ｋ２
Ｈ＝−ｌ２／Ｋ１
抑圧したい振動の角周波数をω１とすると、ωはその数倍の周波数に設定し、ζは０．５〜４位に設定される。
【００１５】
ここで、アクチュエータに高次共振がなく（すなわちＧ＝１の場合）、第２のノッチフィルタ１０８を配設しない場合の外乱補償信号をｗ０とすると、下記の式で表され、ｗ０／Ｄのゲインの周波数特性は図１０に示す実線のようになる。
【００１６】
ｗ０＝−ω２／（ｓ２＋２ζ・ω・ｓ＋ω２）／Ｋ１・Ｄ
また、高次共振があり、第２のノッチフィルタ１０８を配設した場合の外乱補償信号をｗ１とすると、ｗ１／Ｄのゲインの周波数特性は図１０の破線のようになる。この場合、オブザーバの理想モデルに対して高次共振によるゲインの変動分が外乱として推定されてしまうため高次共振の周波数成分にピークが発生する。
【００１７】
さらに、トラッキングアクチュエータ１０６に高次共振があり、この高次共振を減衰させる第２のノッチフィルタ１０８を配設した場合（図９の場合）の外乱補償信号をｗ２とすると、ｗ２／Ｄゲインの周波数特性は図１０の一点破線のようになる。この場合は、外乱推定値から高次共振の周波数成分が除去されるため、高次共振の影響を受けない。従って外乱推定の帯域を上げることが出来る。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外乱オブザーバの推定帯域を上げるために、高次共振の周波数成分を除去するノッチフィルタを外乱オブザーバの出力を配設すると以下の問題が生じる。
【００１９】
まず、外乱のオブザーバのノッチフィルタをソフトウェアの演算で行った場合は、ノッチフィルタを追加することで演算時間遅れが発生する。これはトラッキングサーボ系の位相余裕、ゲイン余裕の減少につながる。従って、外乱オブザーバの推定帯域が上がってもトラッキングサーボ系の安定性が損なわれることになる。
【００２０】
また、フィルタ演算は、通常サンプリング周期ごとの割り込み処理の中で行われるため、処理が増加してサンプリング周期内で演算が終わらなくなった場合は、サンプリング周波数を下げたり、更に高速な演算処理プロセッサ等が必要になったりする。この場合も位相余裕、ゲイン余裕の減少やコストアップにつながる。
【００２１】
さらに、外乱オブザーバをアナログ回路で構成した場合、ノッチフィルタを追加することにより回路素子が増える。このため新たな部品の追加や、必要な実装スペースの増加等によりコストアップが発生する。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、特に精粗一体駆動型のアクチュエータのように、高次共振の周波数を高くするのが困難なアクチュエータを使用した場合でも、外乱オブザーバの推定帯域を上げることができ、コストアップすることなく安定したトラッキングサーボループ特性が得られる光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置を提供することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置は、光ディスク上に照射されたレーザ光の位置を光ディスクの半径方向に移動するためのトラッキングアクチュエータと、前記レーザ光と前記光ディスク上の情報トラックとの位置ずれを示すトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、前記トラッキングエラー信号を入力とする前記トラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分を除去するノッチフィルタと、前記ノッチフィルタの出力を入力とする位相補償手段と、前記位相補償手段の出力に外乱補償信号を加算した信号に従ってアクチュエータを駆動する駆動回路と、前記ノッチフィルタの出力と前記駆動回路の入力信号とを入力とし、前記外乱補償信号を生成する外乱オブザーバとを備えて構成される。
【００２４】
本発明の請求項１に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置では、前記外乱オブザーバが前記ノッチフィルタの出力と前記駆動回路の入力信号とを入力とし、前記外乱補償信号を生成することで、前記外乱オブザーバを前記トラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分が除去されたモデルに対して動作させ、前記外乱オブザーバが高次共振の影響を受けるのを防止し、新たなノッチフィルタを追加しなくても前記外乱オブザーバの出力に高次共振成分が現れることなく前記外乱オブザーバの推定帯域を上げ、コストアップすることなく安定したトラッキングサーボループ特性を得ること可能とする。
本発明の請求項２に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置は、光ディスク上に照射されたレーザ光の位置を光ディスクの半径方向に移動するためのトラッキングアクチュエータと、前記レーザ光と前記光ディスク上の情報トラックとの位置ずれを示すトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、前記トラッキングエラー信号を入力とする位相補償手段と、前記位相補償手段の出力に外乱補償信号を加算した信号を入力とするノッチフィルタと、前記ノッチフィルタの出力に従ってアクチュエータを駆動する駆動回路と、前記トラッキングエラー信号とノッチフィルタの入力信号とを入力とし、前記外乱補償信号を生成する外乱オブザーバとを備えて構成される。
【００２５】
本発明の請求項２に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置では、前記外乱オブザーバが前記トラッキングエラー信号とノッチフィルタの入力信号とを入力とし、前記外乱補償信号を生成することで、前記外乱オブザーバを前記トラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分が除去されたモデルに対して動作させ、前記外乱オブザーバが高次共振の影響を受けるのを防止し、新たなノッチフィルタを追加しなくても前記外乱オブザーバの出力に高次共振成分が現れることなく前記外乱オブザーバの推定帯域を上げ、コストアップすることなく安定したトラッキングサーボループ特性を得ること可能とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００２７】
図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１はヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図、図２は図１のトラッキングアクチュエータの構成を説明する第１の説明図、図３は図１のトラッキングアクチュエータの構成を説明する第２の説明図、図４は図１の位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロックを示す機能ブロック図、図５は図１の位置決め制御装置の作用を説明するフローチャートである。
【００２８】
光ディスク装置は、図示はしないが、情報トラックが設けられた光ディスクを回転させるためのスピンドルモータと、光ビームを光ディスクに照射する移動光学系と、光ビームの光源であるレーザ光を供給するレーザダイオード及び光ディスクからの戻り光を移動光学系を介して検出するフォトディテクタとを含む固定光学系と、固定光学系のフォトディテクタからトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を検出しトラッキング制御を行うトラッキング制御装置とを備えて構成される。本実施の形態のヘッド位置決め制御装置は、例えば上記トラッキング制御装置内に設けられる装置であり、以下、本実施の形態のヘッド位置決め制御装置に関連する構成のみ説明し、本実施の形態と関連のない構成は公知であるので、説明は省略する。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態のヘッド位置決め制御装置１において、トラッキングエラー信号検出部２は、トラックの中心位置を示すトラック位置信号と光ビームのスポット位置を示すスポット位置信号との位置誤差をトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）として出力する。ここで、トラッキングエラー信号検出部２は、図示しない光学系とアンプ２ａより構成される。
【００３０】
そして、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、Ａ／Ｄコンバータ３のアンチエイリアスフィルタであるローパスフィルタ（ＬＰＦ）４に入力され、その出力はＡ／Ｄコンバータ３に入力され、さらにＡ／Ｄコンバータ３の出力はノッチフィルタ５に入力される。
【００３１】
ノッチフィルタの５の出力は、位相補償部６と、位相反転部７を経て外乱オブザーバ８とに入力される。そして、位相補償部６の出力である位置決め補償信号と外乱オブザーバ８の出力である外乱補償信号は、加算部９で加算されて操作信号となる。この操作信号は、Ｄ／Ａコンバータ１０でアナログ信号に変換された後、駆動回路１１に入力され、駆動回路１１の出力はトラッキングアクチュエータ１２に入力される。
【００３２】
トラッキングアクチュエータ１２は、精粗一体型の構造であり、トラッキングアクチュエータ１２においては、力定数をＫｆ（Ｎ／Ａ）、可動部質量をＭ（ｋｇ）とし、高次共振を除く伝達関数を１／Ｍｓ２、高次共振の伝達関数をＧで表す。また、外乱はＤで表され、トラッキングアクチュエータ１２に印加される。なお、ノッチフィルタ５、位相補償部６、外乱オブザーバ８、位相反転部７の各構成要素は、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）の演算により実現している。
【００３３】
ここで精粗一体型の上記トラッキングアクチュエータ１２の構成について簡単に説明する。
【００３４】
図２及び図３に示すように、トラッキングアクチュエータ１２は、固定光学系を搭載するキャリッジ２１と、このキャリッジ２１をトラック方向に駆動するためのＴｒコイル２２ａ、２２ｂ、ガイド軸２３ａ、２３ｂ、及び磁気回路２４ａ、２４ｂからなる。そして、Ｔｒコイル２２ａ、２２ｂに通電することでキャリッジ２１をＴｒ方向に駆動できる。また、フォーカスアクチュエータ２５は、対物レンズ２６を固定するためのホルダ２７、対物レンズ２６をフォーカス方向（図のｚ方向）に可動に、かつトラッキング方向に略方向に支持する板バネ２８ａ及び２８ｂ、対物レンズ２６を駆動するためのフォーカスコイル２９ａ、２９ｂから構成され、フォーカスアクチュエータ２５は、キャリッジ２１の上部に搭載されている。そして、フォーカスコイル２９ａ、２９ｂに通電することで、フォーカスアクチュエータ２５をフォーカス方向に駆動できる。なお、図３で符号３０はカバーである。
【００３５】
次に、外乱オブザーバ８の構成を、図１で示した位置決め制御装置１の制御系の等価的な機能ブロック図である図４に示し、ＤＳＰで実現されるアルゴリズムは離散時間系の伝達関数で表す。図４においては、ｚ−１は１サンプルの遅延を意味する演算子であり、その他の構成要素は、連続時間系伝達関数として表現されており、ラプラス演算子をｓを表している。
【００３６】
外乱オブザーバ８の各ゲインｋ１、ｋ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｈ１は、操作信号からＡ／Ｄコンバータ３の出力までの伝達関数モデルから作られた離散時間系の同一次元オブザーバのゲインであり、駆動回路１１のゲインをＫａ（Ａ／Ｖ）、サンプリング周期をＴ（ｓ）、Ｄ／Ａコンバータ１０及びＡ／Ｄコンバータ３のゲインをそれぞれＧＤＡ（Ｖ／ｄｉｇｉｔ）、ＧＡＤ（ｄｉｇｉｔ／Ｖ）、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）の検出感度をＫ２（Ｖ／ｍ）とすると次式で表される。
【００３７】
ｋ１＝Ｋａ
ｋ２＝Ｋ２・ＧＡＤ
Ｇ１＝Ｋｆ・ＧＤＡ・Ｔ２／（２Ｍ・ｋ１）
Ｇ２＝Ｋｆ・ＧＤＡ・Ｔ／（Ｍ・ｋ１）
Ｌ１＝２（１−ｑ・ｃｏｓα）／ｋ２
Ｌ２＝（１＋ｑ２−２ｑ・ｃｏｓα）／（Ｔ・ｋ２）
Ｈ１＝−Ｍ・Ｌ２／（Ｋｆ・Ｔ・Ｋａ・ＧＤＡ）
ただし、
ｑ＝ｅｘｐ（−ζωＴ）
α＝ｃｏｓ｛（ωＴ（１−ζ２）１／２｝
で、ω及びζは推定の速さ及び減衰定数を表す。
【００３８】
次に、図１、図４、図５を用いて本実施の形態の位置決め制御装置１によるトラッキングサーボ系の動作について説明する。図５はＤＳＰで行う演算のアルゴリズムを示すフローチャートであって、位置決め制御装置１では、図５に示すように、まず、ステップＳ１で、ＬＰＦ４を通過したトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）をサンプリングしてＡ／Ｄコンバータ３でデジタル信号化し、ステップＳ２でノッチフィルタ５の演算を行った後、デジタル位置信号として変数Ｙに入力する（図４参照）。そして、ステップＳ３でノッチフィルタ５の出力を位相補償部６で位相進み補償等の演算を行い、位置決め補償信号を変数Ｖに入力する。
【００３９】
次に、ステップＳ４で、デジタル位置信号Ｙから後述のようにして計算されたデジタル推定位置信号Ｙｈを減算してデジタル推定誤差信号Ｙｅｒｒを算出する。さらに、ステップＳ５で、デジタル推定誤差信号ＹｅｒｒにゲインＨ１に乗じて外乱補償信号Ｗを生成する。
【００４０】
そして、ステップＳ６で、前述の位置決め補償信号である変数Ｖに外乱補償信号Ｗを加算して操作信号Ｕを算出し、ステップＳ７で操作信号ＵをＤ／Ａコンバータ１０でアナログ信号に変換し駆動回路１１に入力する。この出力が終わると、次のサンプルに備えてデジタル推定位置信号Ｙｈの計算を開始する。
【００４１】
まず、ステップＳ８で、操作信号Ｕにｋ１を乗じた結果を変数Ｉに入力する。次に、ステップＳ９で、演算
Ｘ１ｈ＝Ｘ１ｈ＋Ｔ・Ｘ２ｈ＋Ｇ１・Ｉ＋Ｌ１・Ｙｅｒｒ
を行い、さらに、ステップＳ１０で、演算
Ｘ２ｈ＝Ｘ２ｈ＋Ｇ２・Ｉ＋Ｌ２・Ｙｅｒｒ
を行うことによりデジタル推定位置信号Ｘ１ｈ、デジタル推定速度信号Ｘ２ｈが算出される。そして、ステップＳ１１で算出されたデジタル推定位置信号Ｘ１ｈにゲインｋ１を乗じてデジタル推定位置信号Ｙｈを算出し（Ｙｈ＝ｋ２・Ｘ１ｈ）、ステップＳ１２でサンプリング周期である時間Ｔ（ｓ）の経過を待ち、時間Ｔ（ｓ）が経過すると次のトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）をサンプリングするためにステップＳ１に戻、ＤＳＰはサンプリング周期Ｔで同様の演算を繰り返す。
【００４２】
ただし、上記ステップＳ９、Ｓ１０の右辺のデジタル推定位置信号Ｘ１ｈ、デジタル推定速度Ｘ２ｈは前回のサンプリング時にステップＳ９、Ｓ１０で算出した値であり、ステップＳ１１の右辺のデジタル推定位置信号Ｘ１ｈはステップＳ９で算出したものである。
【００４３】
このようにして、トラッキングアクチュエータ１２に印加される外力が推定され、外乱補償信号としてトラッキングアクチュエータ１２に加わる。従って外乱が相殺される。
【００４４】
また、本実施の形態では、外乱オブザーバ８に入力される位置信号としてのトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、ノッチフィルタ５を通過しているために高次共振の周波数成分は除去される。従って、外乱オブザーバ８は、高次共振が無い理想モデルに近い状態で動作するので、モデルの誤差により外乱補償信号に高次共振の周波数成分が現れることがなくなる。
【００４５】
さらに、従来の構成（例えば特開平５−１３４７０７号公報）では、新たなノッチフィルタを追加しているが、本実施の形態では、トラッキングサーボ系のノッチフィルタと共用しているため、ノッチフィルタを追加する事により演算時間遅れが発生しない。従ってゲイン余裕、位相余裕が減少することなく安定した光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置を構成できる。また、演算処理による時間遅れを抑えるためにサンプリング周期を短くしている場合でも、新たなノッチフィルタを追加することがないため演算時間の増加はない。このためサンプリング周期内に演算処理が終わらなくなり、サンプリング周期を長くしたり、より高速なＤＳＰを使用するような必要性はない。従って、アクチュエータに高次共振がある場合でも、サーボ系の安定性に対する余裕がなくなったり、コストアップにつながることなく安定した光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置が構成できる。
【００４６】
また、本実施の形態で使用している精粗一体型のアクチュエータのように、構造的に高次共振周波数が低いアクチュエータを使用しても、外乱オブザーバの帯域を安定して上げられるので、より安価な光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置が構成できる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、ＤＳＰを用いて演算処理を行っているが、処理時間、コストが許容できれば通常のマイクロプロセッサでも構わない。
【００４８】
図６及び図７は本発明の第２の実施の形態に係わり、図６はヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図、図７は図６の位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロックを示す機能ブロック図である。
【００４９】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５０】
本実施の形態のヘッド位置決め制御装置５０においては、図６に示すように、トラッキングエラー信号検出部２は、トラック位置とスポット位置の位置誤差をトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）として出力し、このトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、位相補償部５１と、位相反転部５２を経て外乱オブザーバ５３とに入力される。位相補償部５１の出力である位置決め補償信号と外乱オブザーバ５３の出力である外乱補償信号は、加算部９で加算されて操作信号となる。この操作信号はノッチフィルタ５４に入力される。そして、ノッチフィルタ５４の出力は駆動回路５５に入力され、さらに、駆動回路５５の出力はトラッキングアクチュエータ１２に入力される。
【００５１】
このトラッキングアクチュエータ１２は精粗一体型の構造であり、第１の実施の形態と同様の構造である。ここで、外乱はＤで表され、トラッキングアクチュエータ１２に印加される。なお、ノッチフィルタ５４、位相補償部５１、外乱オブザーバ５３、位相反転部５２は、本実施の形態では例えばアナログ回路により実現されている。これらは、演算増幅器による積分器、加算器、差動増幅器等により実現できる。
【００５２】
図７は、図６で示した位置決め制御装置５０の制御系の等価的な機能ブロック図である。上記外乱オブザーバ５３の構成は、従来技術で説明した図９と同じ構成であり、ラプラス演算子をｓで表し、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）の検出感度をＫ２（Ｖ／ｍ）、駆動回路５５のゲインをＫａ（Ａ／Ｖ）、トラッキングアクチュエータ１２の推力定数を（Ｎ／Ａ）、ヘッドを搭載した可動部の質量をＭ（ｋｇ）とした場合の高次共振を除く伝達関数を１／Ｍｓ２、高次共振の伝達関数をＧ、外乱をＤ（Ｎ）として表している。
【００５３】
外乱オブザーバ５３は、高次共振を考慮しない操作信号からスポット位置までの伝達関数モデルから作られた連続時間系の同一次元オブザーバであり、モデルの伝達関数をＧａｃｔとすると、
Ｇａｃｔ ＝Ｋ１・Ｋ２／Ｍｓ２
となる。
【００５４】
ゲインＫ１、ｌ１、ｌ２、Ｈは外乱のオブザーバのゲインであり次式で表される。
【００５５】
Ｋ１＝Ｋａ・Ｋｆ
ｌ１＝２ζ・ω／Ｋ２
ｌ２＝ω２／Ｋ２
Ｈ＝−ｌ２／Ｋ１
抑圧したい振動の角周波数をω１とすると、ωはその数倍の周波数に設定し、ζは０．５〜４位に設定される。
【００５６】
本実施の形態の特徴は、トラッキングサーボ系のノッチフィルタ５４が、外乱オブザーバ５３の駆動信号の入力点と駆動回路５５の間にあることである。
【００５７】
こうすることにより、外乱オブザーバ５３に入力される位置信号としてのトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、ノッチフィルタ５４通過しているために、高次共振の周波数成分は除去される。
【００５８】
従って、第１の実施の形態と同じように、外乱オブザーバ５３は高次共振が無い、理想モデルに近い状態で動作するので、モデルの誤差により外乱補償信号に高次共振の周波数成分が現れることがなくなる。
【００５９】
また、従来の構成（例えば特開平５−１３４７０７号公報）では、新たなノッチフィルタを追加しているが、本実施の形態では、トラッキングサーボ系のノッチフィルタと共用しているため、ノッチフィルタを追加する事による部品点数の増加は発生しない。従って、コストアップや、新たに必要となった部品のための実装スペースを確保などの不具合が発生することなく、外乱に強い安定した光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置を構成できる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置によれば、外乱オブザーバがノッチフィルタの出力と駆動回路の入力信号とを入力とし、外乱補償信号を生成するので、外乱オブザーバをトラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分が除去されたモデルに対して動作させ、外乱オブザーバが高次共振の影響を受けるのを防止し、新たなノッチフィルタを追加しなくても外乱オブザーバの出力に高次共振成分が現れることなく外乱オブザーバの推定帯域を上げ、コストアップすることなく安定したトラッキングサーボループ特性を得ることができるという効果がある。
【００６１】
また、本発明の請求項２に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置によれば、外乱オブザーバが前記トラッキングエラー信号とノッチフィルタの入力信号とを入力とし、外乱補償信号を生成するので、外乱オブザーバをトラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分が除去されたモデルに対して動作させ、外乱オブザーバが高次共振の影響を受けるのを防止し、新たなノッチフィルタを追加しなくても外乱オブザーバの出力に高次共振成分が現れることなく外乱オブザーバの推定帯域を上げ、コストアップすることなく安定したトラッキングサーボループ特性を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図
【図２】図１のトラッキングアクチュエータの構成を説明する第１の説明図
【図３】図１のトラッキングアクチュエータの構成を説明する第２の説明図
【図４】図１の位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロックを示す機能ブロック図
【図５】図１の位置決め制御装置の作用を説明するフローチャート
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図
【図７】図７の位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロックを示す機能ブロック図
【図８】従来のヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図
【図９】図７の位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロックを示す機能ブロック図
【図１０】図７の位置決め制御装置による”外乱補償信号／外乱”のゲインの周波数特性を示す特性図
【符号の説明】
１…ヘッド位置決め制御装置
２…トラッキングエラー信号検出部
２ａ…アンプ
３…Ａ／Ｄコンバータ
４…ＬＰＦ
５…ノッチフィルタ
６…位相補償部
７…位相反転部
８…外乱オブザーバ
９…加算部
１０…Ｄ／Ａコンバータ
１１…駆動回路
１２…トラッキングアクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置、更に詳しくは位置誤差信号とアクチュエータの駆動信号から外乱を推定し外乱を補償する部分に特徴のある光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置においては、ディスクは高速回転しているため回転周波数で振動し、この振動が位置信号に外乱として現れる。この場合アクチュエータに作用する摩擦力等の外力も制御系の外乱となり、トラックの追従誤差となる。これらの外乱を補償するための手段として外乱オブザーバを用いることが知られている。例えば計測自動制御学会論文集Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ７、８２８／８３５（１９９４）「磁気ディスク装置ヘッド位置決め制御系への外乱オブザーバの応用」では、位置誤差信号とアクチュエータの駆動信号から外乱を推定する外乱オブザーバを構成し、その出力信号を駆動信号に加算して外乱を補償している。
【０００３】
外乱を抑圧する効果を大きくするためには、外乱オブザーバの推定帯域を上げる必要がある。特に静止摩擦に対して外乱オブザーバに効果を持たせる場合はその必要性が高い。しかしアクチュエータに高次共振がある場合、推定性能を上げるため外乱オブザーバ帯域を上げると高次共振の成分が外乱オブザーバの出力に現れる。このため高次共振により外乱オブザーバの帯域が制限されてしまう。
【０００４】
そこで、特開平５−１３４７０７号公報では、外乱オブザーバの出力にノッチフィルタを追加することにより、高次共振の影響を除去して外乱オブザーバの推定帯域を上げている。
【０００５】
以下に、従来の光ディスク装置のヘッドの位置決め制御装置を、図面を用いて説明する。図８は、従来の光ディスク装置のヘッドの位置決め制御装置のブロック図である。
【０００６】
図８に示すように、従来の光ディスク装置のヘッドの位置決め制御装置１００においては、トラックの中心位置を示すトラック位置信号とスポット位置信号の位置誤差は、トラッキングエラー信号検出部１０１によりトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）として出力される。トラッキングエラー信号検出部１０１は、図示しない光学系とアンプ１０１ａで構成される。
【０００７】
トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、位相補償部１０２を経て第１のノッチフィルタ１０３に入力され、その出力は位置決め補償信号となり、この位置決め補償信号は外乱オブザーバ１０４からの外乱補償信号に加算されて操作信号となる。そして、この操作信号は、駆動回路１０５を経てトラッキングアクチュエータ１０６に入力される。
【０００８】
トラッキングアクチュエータ１０６は、推力定数をＫｆ（Ｎ／Ａ）、高次共振を除く伝達関数を１／Ｍｓ２、高次共振の伝達関数Ｇとすると、Ｋｆ・Ｇ／Ｍｓ２で表される。
【０００９】
また、外乱オブザーバ１０４には、トラッキングアクチュエータ１０６の駆動信号として操作信号と、位置信号として位相反転部１０７で位相が反転されたトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）とが入力される。外乱オブザーバ１０４の出力は、第２のノッチフィルタ１０８に入力され、上記外乱補償信号が生成される。
【００１０】
なお、上記の位相補償部１０２、第１のノッチフィルタ１０３、第２のノッチフィルタ１０８及び外乱オブザーバ１０４は、アナログ回路またはＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等のマイクロプロセッサを用いるデジタルフィルタでも実現出来る。
【００１１】
次に、外乱オブザーバ１０４の構成を図９を用いて説明する。図９は図８における位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロック図である。図９において、点線で囲んだ部分が外乱オブザーバ１０４であり、ラプラス演算子をｓで表し、トラッキングエラー信号の検出感度をＫ２（Ｖ／ｍ）、駆動回路１０５のゲインをＫａ（Ａ／Ｖ）、トラッキングアクチュエータ１０６の推力定数を（Ｎ／Ａ）、ヘッドを搭載した可動部の質量をＭ（ｋｇ）とした場合の高次共振を除く伝達関数を１／Ｍｓ２、高次共振の伝達関数をＧ、外乱をＤ（Ｎ）として表している。
【００１２】
外乱オブザーバ１０４は、高次共振を考慮しない操作信号からスポット位置までの伝達関数モデルから作られた連続時間系の同一次元オブザーバであり、モデルの伝達関数をＧａｃｔ とすると、
Ｇａｃｔ ＝Ｋ１・Ｋ２／Ｍｓ２
となる。
【００１３】
ゲインＫ１、ｌ１、ｌ２、Ｈは外乱のオブザーバのゲインであり次式で表される。
【００１４】
Ｋ１＝Ｋａ・Ｋｆ
ｌ１＝２ζ・ω／Ｋ２
ｌ２＝ω２／Ｋ２
Ｈ＝−ｌ２／Ｋ１
抑圧したい振動の角周波数をω１とすると、ωはその数倍の周波数に設定し、ζは０．５〜４位に設定される。
【００１５】
ここで、アクチュエータに高次共振がなく（すなわちＧ＝１の場合）、第２のノッチフィルタ１０８を配設しない場合の外乱補償信号をｗ０とすると、下記の式で表され、ｗ０／Ｄのゲインの周波数特性は図１０に示す実線のようになる。
【００１６】
ｗ０＝−ω２／（ｓ２＋２ζ・ω・ｓ＋ω２）／Ｋ１・Ｄ
また、高次共振があり、第２のノッチフィルタ１０８を配設した場合の外乱補償信号をｗ１とすると、ｗ１／Ｄのゲインの周波数特性は図１０の破線のようになる。この場合、オブザーバの理想モデルに対して高次共振によるゲインの変動分が外乱として推定されてしまうため高次共振の周波数成分にピークが発生する。
【００１７】
さらに、トラッキングアクチュエータ１０６に高次共振があり、この高次共振を減衰させる第２のノッチフィルタ１０８を配設した場合（図９の場合）の外乱補償信号をｗ２とすると、ｗ２／Ｄゲインの周波数特性は図１０の一点破線のようになる。この場合は、外乱推定値から高次共振の周波数成分が除去されるため、高次共振の影響を受けない。従って外乱推定の帯域を上げることが出来る。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外乱オブザーバの推定帯域を上げるために、高次共振の周波数成分を除去するノッチフィルタを外乱オブザーバの出力を配設すると以下の問題が生じる。
【００１９】
まず、外乱のオブザーバのノッチフィルタをソフトウェアの演算で行った場合は、ノッチフィルタを追加することで演算時間遅れが発生する。これはトラッキングサーボ系の位相余裕、ゲイン余裕の減少につながる。従って、外乱オブザーバの推定帯域が上がってもトラッキングサーボ系の安定性が損なわれることになる。
【００２０】
また、フィルタ演算は、通常サンプリング周期ごとの割り込み処理の中で行われるため、処理が増加してサンプリング周期内で演算が終わらなくなった場合は、サンプリング周波数を下げたり、更に高速な演算処理プロセッサ等が必要になったりする。この場合も位相余裕、ゲイン余裕の減少やコストアップにつながる。
【００２１】
さらに、外乱オブザーバをアナログ回路で構成した場合、ノッチフィルタを追加することにより回路素子が増える。このため新たな部品の追加や、必要な実装スペースの増加等によりコストアップが発生する。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、特に精粗一体駆動型のアクチュエータのように、高次共振の周波数を高くするのが困難なアクチュエータを使用した場合でも、外乱オブザーバの推定帯域を上げることができ、コストアップすることなく安定したトラッキングサーボループ特性が得られる光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置を提供することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置は、光ディスク上に照射されたレーザ光の位置を光ディスクの半径方向に移動するためのトラッキングアクチュエータと、前記レーザ光と前記光ディスク上の情報トラックとの位置ずれを示すトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、前記トラッキングエラー信号を入力とする前記トラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分を除去するノッチフィルタと、前記ノッチフィルタの出力を入力とする位相補償手段と、前記位相補償手段の出力に外乱補償信号を加算した信号に従ってアクチュエータを駆動する駆動回路と、前記ノッチフィルタの出力と前記駆動回路の入力信号とを入力とし、前記外乱補償信号を生成する外乱オブザーバとを備えて構成される。
【００２４】
本発明の請求項１に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置では、前記外乱オブザーバが前記ノッチフィルタの出力と前記駆動回路の入力信号とを入力とし、前記外乱補償信号を生成することで、前記外乱オブザーバを前記トラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分が除去されたモデルに対して動作させ、前記外乱オブザーバが高次共振の影響を受けるのを防止し、新たなノッチフィルタを追加しなくても前記外乱オブザーバの出力に高次共振成分が現れることなく前記外乱オブザーバの推定帯域を上げ、コストアップすることなく安定したトラッキングサーボループ特性を得ること可能とする。
本発明の請求項２に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置は、光ディスク上に照射されたレーザ光の位置を光ディスクの半径方向に移動するためのトラッキングアクチュエータと、前記レーザ光と前記光ディスク上の情報トラックとの位置ずれを示すトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、前記トラッキングエラー信号を入力とする位相補償手段と、前記位相補償手段の出力に外乱補償信号を加算した信号を入力とするノッチフィルタと、前記ノッチフィルタの出力に従ってアクチュエータを駆動する駆動回路と、前記トラッキングエラー信号とノッチフィルタの入力信号とを入力とし、前記外乱補償信号を生成する外乱オブザーバとを備えて構成される。
【００２５】
本発明の請求項２に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置では、前記外乱オブザーバが前記トラッキングエラー信号とノッチフィルタの入力信号とを入力とし、前記外乱補償信号を生成することで、前記外乱オブザーバを前記トラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分が除去されたモデルに対して動作させ、前記外乱オブザーバが高次共振の影響を受けるのを防止し、新たなノッチフィルタを追加しなくても前記外乱オブザーバの出力に高次共振成分が現れることなく前記外乱オブザーバの推定帯域を上げ、コストアップすることなく安定したトラッキングサーボループ特性を得ること可能とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００２７】
図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１はヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図、図２は図１のトラッキングアクチュエータの構成を説明する第１の説明図、図３は図１のトラッキングアクチュエータの構成を説明する第２の説明図、図４は図１の位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロックを示す機能ブロック図、図５は図１の位置決め制御装置の作用を説明するフローチャートである。
【００２８】
光ディスク装置は、図示はしないが、情報トラックが設けられた光ディスクを回転させるためのスピンドルモータと、光ビームを光ディスクに照射する移動光学系と、光ビームの光源であるレーザ光を供給するレーザダイオード及び光ディスクからの戻り光を移動光学系を介して検出するフォトディテクタとを含む固定光学系と、固定光学系のフォトディテクタからトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を検出しトラッキング制御を行うトラッキング制御装置とを備えて構成される。本実施の形態のヘッド位置決め制御装置は、例えば上記トラッキング制御装置内に設けられる装置であり、以下、本実施の形態のヘッド位置決め制御装置に関連する構成のみ説明し、本実施の形態と関連のない構成は公知であるので、説明は省略する。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態のヘッド位置決め制御装置１において、トラッキングエラー信号検出部２は、トラックの中心位置を示すトラック位置信号と光ビームのスポット位置を示すスポット位置信号との位置誤差をトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）として出力する。ここで、トラッキングエラー信号検出部２は、図示しない光学系とアンプ２ａより構成される。
【００３０】
そして、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、Ａ／Ｄコンバータ３のアンチエイリアスフィルタであるローパスフィルタ（ＬＰＦ）４に入力され、その出力はＡ／Ｄコンバータ３に入力され、さらにＡ／Ｄコンバータ３の出力はノッチフィルタ５に入力される。
【００３１】
ノッチフィルタの５の出力は、位相補償部６と、位相反転部７を経て外乱オブザーバ８とに入力される。そして、位相補償部６の出力である位置決め補償信号と外乱オブザーバ８の出力である外乱補償信号は、加算部９で加算されて操作信号となる。この操作信号は、Ｄ／Ａコンバータ１０でアナログ信号に変換された後、駆動回路１１に入力され、駆動回路１１の出力はトラッキングアクチュエータ１２に入力される。
【００３２】
トラッキングアクチュエータ１２は、精粗一体型の構造であり、トラッキングアクチュエータ１２においては、力定数をＫｆ（Ｎ／Ａ）、可動部質量をＭ（ｋｇ）とし、高次共振を除く伝達関数を１／Ｍｓ２、高次共振の伝達関数をＧで表す。また、外乱はＤで表され、トラッキングアクチュエータ１２に印加される。なお、ノッチフィルタ５、位相補償部６、外乱オブザーバ８、位相反転部７の各構成要素は、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）の演算により実現している。
【００３３】
ここで精粗一体型の上記トラッキングアクチュエータ１２の構成について簡単に説明する。
【００３４】
図２及び図３に示すように、トラッキングアクチュエータ１２は、固定光学系を搭載するキャリッジ２１と、このキャリッジ２１をトラック方向に駆動するためのＴｒコイル２２ａ、２２ｂ、ガイド軸２３ａ、２３ｂ、及び磁気回路２４ａ、２４ｂからなる。そして、Ｔｒコイル２２ａ、２２ｂに通電することでキャリッジ２１をＴｒ方向に駆動できる。また、フォーカスアクチュエータ２５は、対物レンズ２６を固定するためのホルダ２７、対物レンズ２６をフォーカス方向（図のｚ方向）に可動に、かつトラッキング方向に略方向に支持する板バネ２８ａ及び２８ｂ、対物レンズ２６を駆動するためのフォーカスコイル２９ａ、２９ｂから構成され、フォーカスアクチュエータ２５は、キャリッジ２１の上部に搭載されている。そして、フォーカスコイル２９ａ、２９ｂに通電することで、フォーカスアクチュエータ２５をフォーカス方向に駆動できる。なお、図３で符号３０はカバーである。
【００３５】
次に、外乱オブザーバ８の構成を、図１で示した位置決め制御装置１の制御系の等価的な機能ブロック図である図４に示し、ＤＳＰで実現されるアルゴリズムは離散時間系の伝達関数で表す。図４においては、ｚ−１は１サンプルの遅延を意味する演算子であり、その他の構成要素は、連続時間系伝達関数として表現されており、ラプラス演算子をｓを表している。
【００３６】
外乱オブザーバ８の各ゲインｋ１、ｋ２、Ｇ１、Ｇ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｈ１は、操作信号からＡ／Ｄコンバータ３の出力までの伝達関数モデルから作られた離散時間系の同一次元オブザーバのゲインであり、駆動回路１１のゲインをＫａ（Ａ／Ｖ）、サンプリング周期をＴ（ｓ）、Ｄ／Ａコンバータ１０及びＡ／Ｄコンバータ３のゲインをそれぞれＧＤＡ（Ｖ／ｄｉｇｉｔ）、ＧＡＤ（ｄｉｇｉｔ／Ｖ）、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）の検出感度をＫ２（Ｖ／ｍ）とすると次式で表される。
【００３７】
ｋ１＝Ｋａ
ｋ２＝Ｋ２・ＧＡＤ
Ｇ１＝Ｋｆ・ＧＤＡ・Ｔ２／（２Ｍ・ｋ１）
Ｇ２＝Ｋｆ・ＧＤＡ・Ｔ／（Ｍ・ｋ１）
Ｌ１＝２（１−ｑ・ｃｏｓα）／ｋ２
Ｌ２＝（１＋ｑ２−２ｑ・ｃｏｓα）／（Ｔ・ｋ２）
Ｈ１＝−Ｍ・Ｌ２／（Ｋｆ・Ｔ・Ｋａ・ＧＤＡ）
ただし、
ｑ＝ｅｘｐ（−ζωＴ）
α＝ｃｏｓ｛（ωＴ（１−ζ２）１／２｝
で、ω及びζは推定の速さ及び減衰定数を表す。
【００３８】
次に、図１、図４、図５を用いて本実施の形態の位置決め制御装置１によるトラッキングサーボ系の動作について説明する。図５はＤＳＰで行う演算のアルゴリズムを示すフローチャートであって、位置決め制御装置１では、図５に示すように、まず、ステップＳ１で、ＬＰＦ４を通過したトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）をサンプリングしてＡ／Ｄコンバータ３でデジタル信号化し、ステップＳ２でノッチフィルタ５の演算を行った後、デジタル位置信号として変数Ｙに入力する（図４参照）。そして、ステップＳ３でノッチフィルタ５の出力を位相補償部６で位相進み補償等の演算を行い、位置決め補償信号を変数Ｖに入力する。
【００３９】
次に、ステップＳ４で、デジタル位置信号Ｙから後述のようにして計算されたデジタル推定位置信号Ｙｈを減算してデジタル推定誤差信号Ｙｅｒｒを算出する。さらに、ステップＳ５で、デジタル推定誤差信号ＹｅｒｒにゲインＨ１に乗じて外乱補償信号Ｗを生成する。
【００４０】
そして、ステップＳ６で、前述の位置決め補償信号である変数Ｖに外乱補償信号Ｗを加算して操作信号Ｕを算出し、ステップＳ７で操作信号ＵをＤ／Ａコンバータ１０でアナログ信号に変換し駆動回路１１に入力する。この出力が終わると、次のサンプルに備えてデジタル推定位置信号Ｙｈの計算を開始する。
【００４１】
まず、ステップＳ８で、操作信号Ｕにｋ１を乗じた結果を変数Ｉに入力する。次に、ステップＳ９で、演算
Ｘ１ｈ＝Ｘ１ｈ＋Ｔ・Ｘ２ｈ＋Ｇ１・Ｉ＋Ｌ１・Ｙｅｒｒ
を行い、さらに、ステップＳ１０で、演算
Ｘ２ｈ＝Ｘ２ｈ＋Ｇ２・Ｉ＋Ｌ２・Ｙｅｒｒ
を行うことによりデジタル推定位置信号Ｘ１ｈ、デジタル推定速度信号Ｘ２ｈが算出される。そして、ステップＳ１１で算出されたデジタル推定位置信号Ｘ１ｈにゲインｋ１を乗じてデジタル推定位置信号Ｙｈを算出し（Ｙｈ＝ｋ２・Ｘ１ｈ）、ステップＳ１２でサンプリング周期である時間Ｔ（ｓ）の経過を待ち、時間Ｔ（ｓ）が経過すると次のトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）をサンプリングするためにステップＳ１に戻、ＤＳＰはサンプリング周期Ｔで同様の演算を繰り返す。
【００４２】
ただし、上記ステップＳ９、Ｓ１０の右辺のデジタル推定位置信号Ｘ１ｈ、デジタル推定速度Ｘ２ｈは前回のサンプリング時にステップＳ９、Ｓ１０で算出した値であり、ステップＳ１１の右辺のデジタル推定位置信号Ｘ１ｈはステップＳ９で算出したものである。
【００４３】
このようにして、トラッキングアクチュエータ１２に印加される外力が推定され、外乱補償信号としてトラッキングアクチュエータ１２に加わる。従って外乱が相殺される。
【００４４】
また、本実施の形態では、外乱オブザーバ８に入力される位置信号としてのトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、ノッチフィルタ５を通過しているために高次共振の周波数成分は除去される。従って、外乱オブザーバ８は、高次共振が無い理想モデルに近い状態で動作するので、モデルの誤差により外乱補償信号に高次共振の周波数成分が現れることがなくなる。
【００４５】
さらに、従来の構成（例えば特開平５−１３４７０７号公報）では、新たなノッチフィルタを追加しているが、本実施の形態では、トラッキングサーボ系のノッチフィルタと共用しているため、ノッチフィルタを追加する事により演算時間遅れが発生しない。従ってゲイン余裕、位相余裕が減少することなく安定した光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置を構成できる。また、演算処理による時間遅れを抑えるためにサンプリング周期を短くしている場合でも、新たなノッチフィルタを追加することがないため演算時間の増加はない。このためサンプリング周期内に演算処理が終わらなくなり、サンプリング周期を長くしたり、より高速なＤＳＰを使用するような必要性はない。従って、アクチュエータに高次共振がある場合でも、サーボ系の安定性に対する余裕がなくなったり、コストアップにつながることなく安定した光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置が構成できる。
【００４６】
また、本実施の形態で使用している精粗一体型のアクチュエータのように、構造的に高次共振周波数が低いアクチュエータを使用しても、外乱オブザーバの帯域を安定して上げられるので、より安価な光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置が構成できる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、ＤＳＰを用いて演算処理を行っているが、処理時間、コストが許容できれば通常のマイクロプロセッサでも構わない。
【００４８】
図６及び図７は本発明の第２の実施の形態に係わり、図６はヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図、図７は図６の位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロックを示す機能ブロック図である。
【００４９】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。
【００５０】
本実施の形態のヘッド位置決め制御装置５０においては、図６に示すように、トラッキングエラー信号検出部２は、トラック位置とスポット位置の位置誤差をトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）として出力し、このトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、位相補償部５１と、位相反転部５２を経て外乱オブザーバ５３とに入力される。位相補償部５１の出力である位置決め補償信号と外乱オブザーバ５３の出力である外乱補償信号は、加算部９で加算されて操作信号となる。この操作信号はノッチフィルタ５４に入力される。そして、ノッチフィルタ５４の出力は駆動回路５５に入力され、さらに、駆動回路５５の出力はトラッキングアクチュエータ１２に入力される。
【００５１】
このトラッキングアクチュエータ１２は精粗一体型の構造であり、第１の実施の形態と同様の構造である。ここで、外乱はＤで表され、トラッキングアクチュエータ１２に印加される。なお、ノッチフィルタ５４、位相補償部５１、外乱オブザーバ５３、位相反転部５２は、本実施の形態では例えばアナログ回路により実現されている。これらは、演算増幅器による積分器、加算器、差動増幅器等により実現できる。
【００５２】
図７は、図６で示した位置決め制御装置５０の制御系の等価的な機能ブロック図である。上記外乱オブザーバ５３の構成は、従来技術で説明した図９と同じ構成であり、ラプラス演算子をｓで表し、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）の検出感度をＫ２（Ｖ／ｍ）、駆動回路５５のゲインをＫａ（Ａ／Ｖ）、トラッキングアクチュエータ１２の推力定数を（Ｎ／Ａ）、ヘッドを搭載した可動部の質量をＭ（ｋｇ）とした場合の高次共振を除く伝達関数を１／Ｍｓ２、高次共振の伝達関数をＧ、外乱をＤ（Ｎ）として表している。
【００５３】
外乱オブザーバ５３は、高次共振を考慮しない操作信号からスポット位置までの伝達関数モデルから作られた連続時間系の同一次元オブザーバであり、モデルの伝達関数をＧａｃｔとすると、
Ｇａｃｔ ＝Ｋ１・Ｋ２／Ｍｓ２
となる。
【００５４】
ゲインＫ１、ｌ１、ｌ２、Ｈは外乱のオブザーバのゲインであり次式で表される。
【００５５】
Ｋ１＝Ｋａ・Ｋｆ
ｌ１＝２ζ・ω／Ｋ２
ｌ２＝ω２／Ｋ２
Ｈ＝−ｌ２／Ｋ１
抑圧したい振動の角周波数をω１とすると、ωはその数倍の周波数に設定し、ζは０．５〜４位に設定される。
【００５６】
本実施の形態の特徴は、トラッキングサーボ系のノッチフィルタ５４が、外乱オブザーバ５３の駆動信号の入力点と駆動回路５５の間にあることである。
【００５７】
こうすることにより、外乱オブザーバ５３に入力される位置信号としてのトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）は、ノッチフィルタ５４通過しているために、高次共振の周波数成分は除去される。
【００５８】
従って、第１の実施の形態と同じように、外乱オブザーバ５３は高次共振が無い、理想モデルに近い状態で動作するので、モデルの誤差により外乱補償信号に高次共振の周波数成分が現れることがなくなる。
【００５９】
また、従来の構成（例えば特開平５−１３４７０７号公報）では、新たなノッチフィルタを追加しているが、本実施の形態では、トラッキングサーボ系のノッチフィルタと共用しているため、ノッチフィルタを追加する事による部品点数の増加は発生しない。従って、コストアップや、新たに必要となった部品のための実装スペースを確保などの不具合が発生することなく、外乱に強い安定した光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置を構成できる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置によれば、外乱オブザーバがノッチフィルタの出力と駆動回路の入力信号とを入力とし、外乱補償信号を生成するので、外乱オブザーバをトラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分が除去されたモデルに対して動作させ、外乱オブザーバが高次共振の影響を受けるのを防止し、新たなノッチフィルタを追加しなくても外乱オブザーバの出力に高次共振成分が現れることなく外乱オブザーバの推定帯域を上げ、コストアップすることなく安定したトラッキングサーボループ特性を得ることができるという効果がある。
【００６１】
また、本発明の請求項２に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置によれば、外乱オブザーバが前記トラッキングエラー信号とノッチフィルタの入力信号とを入力とし、外乱補償信号を生成するので、外乱オブザーバをトラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分が除去されたモデルに対して動作させ、外乱オブザーバが高次共振の影響を受けるのを防止し、新たなノッチフィルタを追加しなくても外乱オブザーバの出力に高次共振成分が現れることなく外乱オブザーバの推定帯域を上げ、コストアップすることなく安定したトラッキングサーボループ特性を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図
【図２】図１のトラッキングアクチュエータの構成を説明する第１の説明図
【図３】図１のトラッキングアクチュエータの構成を説明する第２の説明図
【図４】図１の位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロックを示す機能ブロック図
【図５】図１の位置決め制御装置の作用を説明するフローチャート
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図
【図７】図７の位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロックを示す機能ブロック図
【図８】従来のヘッド位置決め制御装置の構成を示すブロック図
【図９】図７の位置決め制御装置の制御系の等価的な機能ブロックを示す機能ブロック図
【図１０】図７の位置決め制御装置による”外乱補償信号／外乱”のゲインの周波数特性を示す特性図
【符号の説明】
１…ヘッド位置決め制御装置
２…トラッキングエラー信号検出部
２ａ…アンプ
３…Ａ／Ｄコンバータ
４…ＬＰＦ
５…ノッチフィルタ
６…位相補償部
７…位相反転部
８…外乱オブザーバ
９…加算部
１０…Ｄ／Ａコンバータ
１１…駆動回路
１２…トラッキングアクチュエータ
Claims (3)
- 光ディスク上に照射されたレーザ光の位置を光ディスクの半径方向に移動するためのトラッキングアクチュエータと、
前記レーザ光と前記光ディスク上の情報トラックとの位置ずれを示すトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記トラッキングエラー信号を入力とする前記トラッキングアクチュエータの高次共振の周波数成分を除去するノッチフィルタと、
前記ノッチフィルタの出力を入力とする位相補償手段と、
前記位相補償手段の出力に外乱補償信号を加算した信号に従ってアクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記ノッチフィルタの出力と前記駆動回路の入力信号とを入力とし、前記外乱補償信号を生成する外乱オブザーバと
を備えたことを特徴とする光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置。 - 光ディスク上に照射されたレーザ光の位置を光ディスクの半径方向に移動するためのトラッキングアクチュエータと、
前記レーザ光と前記光ディスク上の情報トラックとの位置ずれを示すトラッキングエラー信号を検出するトラッキングエラー信号検出手段と、
前記トラッキングエラー信号を入力とする位相補償手段と、
前記位相補償手段の出力に外乱補償信号を加算した信号を入力とするノッチフィルタと、
前記ノッチフィルタの出力に従ってアクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記トラッキングエラー信号とノッチフィルタの入力信号とを入力とし、前記外乱補償信号を生成する外乱オブザーバと
を備えたことを特徴とする光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置。 - 前記トラッキングアクチュエータは、
キャリッジ上に前記レーザ光を集光するための対物レンズを前記トラックを横切る方向に略固定して搭載しており、
前記キャリッジと一体的に設けられた駆動コイルに給電することにより、前記レーザ光が前記光ディスク上の全ての情報トラックを照射できるよう移動可能に構成される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置。
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| JP13696796A JP3597307B2 (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP13696796A JP3597307B2 (ja) | 1996-05-30 | 1996-05-30 | 光ディスク装置のヘッド位置決め制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-05-30 JP JP13696796A patent/JP3597307B2/ja not_active Expired - Fee Related
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