JP3768746B2

JP3768746B2 - サーボ装置とゲイン自動調整方法

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Publication number: JP3768746B2
Application number: JP27272599A
Authority: JP
Inventors: 啓萩原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2019-09-27
Also published as: JP2001101680A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＤ−Ｒドライブ，ＣＤ−ＲＷドライブ等の記録可能光ディスクドライブにおけるレーザ光源によるレーザ光の照射位置を制御するサーボ信号のゲインを自動調整する手段を備えたサーボ装置とそのゲイン自動調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク装置では、光ディスクの反射率の変動等の影響を抑えて安定したサーボ系を構成する目的で、レーザ光源によるレーザ光の照射位置を制御するサーボ信号のゲインを自動調整するオートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路（例えば、特開平５−８３０５６号公報，特開平１１−４５４４６号公報参照）を備えたサーボ装置を用いることが多い。
【０００３】
このようなサーボ装置では、光ピックアップで分割検波された信号に基づいてフォーカスエラー（ＦＥ）信号やトラックエラー（ＴＥ）信号といったサーボ信号を生成し、ＡＧＣ回路で一定レベルに整定し、その整定したサーボ信号は位相補償され、アンプ出力によってアクチュエータの制御を行なう。
このＡＧＣ回路の時定数は、通常のリード時やライト時はなるべく大きめの値に設定した方がノイズに強くサーボは安定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のサーボ装置では、リードとライトの切り替わり時のように平均レーザパワーが急激に変化する場合、ＡＧＣ回路の時定数が大きいとサーボの変動時間が長くなり、サーボが外れてしまうことにもなりかねないという問題があった。
【０００５】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、サーボ信号のゲインを自動調整する際に平均レーザパワーが急激に変化しても安定したサーボを行なえるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、レーザ光源によるレーザ光の照射位置を制御するサーボ信号のゲインを自動調整するゲイン自動調整手段を備えたサーボ装置において、データ記録中を示す信号の切り替わりエッジ信号に基づいて上記ゲイン自動調整手段に対する時定数の切り替え信号を生成し、その切り替え信号によって上記ゲイン自動調整手段による自動調整の時定数を通常時よりも小さく且つその設定時間をデータ記録とデータ再生の切り替え時のレーザパワーの変動量に基づいて長めに調整して設定する時定数設定手段を設けたものである。
【００１１】
さらに、上記のようなサーボ装置において、上記切り替わりエッジ信号の発生直前に上記時定数を通常時よりも小さく設定する手段を設けるとよい。
【００１６】
また、レーザ光源によるレーザ光の照射位置を制御するサーボ信号のゲインを自動調整するゲイン自動調整方法において、データ記録中を示す信号の切り替わりエッジ信号に基づいて上記自動調整時の時定数の切り替え信号を生成し、その切り替え信号によって上記自動調整の時定数を通常時よりも小さく且つその設定時間をデータ記録とデータ再生の切り替え時のレーザパワーの変動量に基づいて長めに調整して設定するゲイン自動調整方法を提供する。
【００１７】
さらに、上記のようなゲイン自動調整方法において、上記切り替わりエッジ信号の発生直前に上記時定数を通常時よりも小さく設定するとよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態であるＣＤ−Ｒ／ＲＷドライブの構成を示すブロック図である。
【００１９】
このＣＤ−Ｒ／ＲＷドライブは、データ再生可能なＣＤやＣＤ−ＲＯＭディスクに対する再生と、データ記録可能な光ディスクであるＣＤ−Ｒ／ＲＷ（ＣＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ／Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）に対する記録及び再生を行なうドライブ装置である。
【００２０】
光ディスク（Ｄｉｓｃ）１はＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等の記録媒体であり、スピンドルモータ（ＳｐｉｎｄｌｅＭｏｔｏｒ）２によって所定の速度で回転駆動される。
スピンドルモータ２は、モータドライバ（ＭｏｔｏｒＤｒｉｖｅｒ）３とサーボ（Ｓｅｒｖｏ）回路４によって一定速度になるように制御される。
【００２１】
光ピックアップ（ＰｉｃｋＵｐ）５は、図１には図示を省略したレーザ光を発生させる半導体レーザ光源（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）と、レンズ等の光学系と、レーザ光の焦点が光ディスク１に合うようにレンズの位置を光ディスク１と垂直方向に動かす機構であるフォーカスアクチュエータと、レーザ光の焦点がトラックをトレースするように光ディスク１の半径方向（スレッジ方向）にレンズを動かす機構であるトラックアクチュエータと、受光素子と、ポジションセンサ等を内蔵しており、レーザ光を光ディスク１に照射する。
また、光ピックアップ５の全体は図示を省略したシークモータによってスレッジ方向に移動可能である。
【００２２】
そして、モータドライバ３とサーボ回路４は、上記フォーカスアクチュエータ，トラックアクチュエータ，及びシークモータは、受光素子とポジションセンサから得られたフォーカスエラー（ＦＥ）信号やトラックエラー（ＴＥ）信号などのサーボ信号に基づいて、半導体レーザ光源から照射したレーザスポットを光ディスク１上の目的の場所に位置するように制御する。
【００２３】
このＣＤ−Ｒ／ＲＷドライブは、データ読み出しの場合、光ピックアップ５で得られた再生信号をリードアンプ（ＲｅａｄＡｍｐ）６で増幅して２値化（デジタル化）した後、ＣＤデコーダ（ＣＤＤｅｃｏｄｅｒ）７に入力してＥＦＭ（ＥｉｇｈｔｔｏＦｏｕｒｔｅｅｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）復調する。
【００２４】
ＥＦＭ復調は、光ディスク１には光学的に再生または記録し易いように８ｂｉｔデータを１４ｂｉｔのデータに変調したデータで記録されており、それを復調する方式である。
【００２５】
そして、ＥＦＭ復調されたデータはデインタリーブ（並べ替え直し）とエラー訂正の処理を受けた後、そのデータをバッファマネージャ（ＢｕｆｆｅｒＭａｎａｇｅｒ）８によって一旦バッファＲＡＭ（ＢｕｆｆｅｒＲＡＭ）９に蓄え、セクタデータとして揃った段階でＡＴＡＰＩやＳＣＳＩ等のインタフェース（図示を省略）を介してホストコンピュータ（図示を省略）に一気に送る。
【００２６】
例えば、音楽データの場合、ＣＤデコーダ７から出力したデータをＤ／Ａコンバータ１０に入力してアナログのオーディオ信号を取り出す。
また、データ書き込み時は、ＡＴＡＰＩやＳＣＳＩ等のインタフェースを通してホストコンピュータから送られてきたデータをバッファマネージャ８によって一旦バッファＲＡＭ９に蓄え、そのバッファＲＡＭ９にある程度のデータが貯まったところで書き込みを開始するが、その前にレーザスポットを書き込み開始地点に位置させなければならない。
【００２７】
その書き込み開始地点は、トラックの蛇行によって予め光ディスク１に刻まれているウォブル（Ｗｏｂｂｌｅ）信号に基づいて求める。
ウォブル信号にはＡＴＩＰ（ＡｂｓｏｌｕｔｅＴｉｍｅＩｎＰｒｅｇｒｏｏｖｅ）と呼ばれる絶対時間情報が含まれており、ＡＴＩＰデコーダ（ＡＴＩＰＤｅｃｏｄｅｒ）１１によって絶対時間情報を取り出す。
【００２８】
また、ＡＴＩＰデコーダ１１が生成する同期信号は、ＣＤエンコーダ（ＣＤＥｎｃｏｄｅｒ）に入力して正確な位置でのデータの書き出しを可能にしている。
【００２９】
バッファＲＡＭ９のデータは、ＣＤ−ＲＯＭエンコーダ（ＣＤ−ＲＯＭＥｎｃｏｄｅｒ）やＣＤエンコーダ（ＣＤＥｎｃｏｄｅｒ）でエラー訂正コードの付加やインタリーブ（並べ替え）を行なわれた後にＥＦＭ変調され、レーザコントロール回路（ＬａｓｅｒＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１４，光ピックアップ５を介して光ディスク１に記録される。
【００３０】
図２は、図１に示したサーボ回路４の構成を示すブロック図である。
このサーボ回路４は、総和光量（ＳＵＭ）信号の平均値で正規化したサーボＡＧＣ回路であり、総和（ＳＵＭ）信号演算回路２０，フォーカスエラー（ＦＥ）信号演算回路２１，トラックエラー（ＴＥ）信号演算回路２２，電圧制御アンプ（ＶＣＡ：ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）２３〜２５，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２６〜２８，及びＡＧＣ回路２９等からなる。
なお、ここではサーボ信号としてフォーカスエラー（ＦＥ）信号とトラックエラー（ＴＥ）信号のみを示している。
【００３１】
光ピックアップ５で分割検波された信号はＳＵＭ信号演算回路２０，ＦＥ信号演算回路２１，及びＴＥ信号演算回路２２に入力され、それぞれＳＵＭ信号，ＦＥ信号，及びＴＥ信号が生成される。そのＳＵＭ信号はＬＰＦ２６で平均化された後にＡＧＣ回路２９に入力される。
【００３２】
ＬＰＦ２６では、サーボ信号の帯域は数１０ｋＨｚ程度でＲＦ信号に比べて低いので、ＲＦ信号成分を平均化している。
ＡＧＣ回路２９ではＳＵＭ信号レベルと内部基準電圧レベルとを差動演算し、その出力を前段の電圧制御アンプ（ＶＣＡ）２３のコントロール信号として入力することによってゲイン自動調整（ＡＧＣ）をかける。
【００３３】
同時に、このコントロール信号をＦＥ信号やＴＥ信号などのサーボ系信号に挿入されたＶＣＡ２４，２５のコントロール信号とすることでサーボＡＧＣ回路を実現する。
【００３４】
こうして、ディスク反射率の変動など緩やかな変動に対して一定レベルのサーボ信号を生成することができ、後段の位相補償とアンプ出力によってアクチュエータの制御を行なう。
【００３５】
図３は、図２に示したＡＧＣ回路２９の入出力信号を示す波形図である。
光ディスク１のライト中はＬＤの平均レーザパワーがリード時に比べて大きいので、ＡＧＣ回路２９への入力前のサーボ信号の振幅は大きくなる。
【００３６】
図３の（ａ）に示すように、ライト開始時にはＬＤのレーザパワーがステップ状に増加（矢示Ｔ１）するので、図３の（ｂ）に示すように、ＡＧＣ回路２９の時定数によって決められる整定時間（ＡｔｔａｃｋＴｉｍｅ）：Ｔ３の間、サーボ信号が変動して不安定になる。
【００３７】
また、図３の（ａ）に示すように、ライト終了時にはＬＤのレーザパワーがステップ状に低下（矢示Ｔ２）するので、図３の（ｂ）に示すように、ＡＧＣ回路２９の整定時間（ＤｅｃａｙＴｉｍｅ）：Ｔ４だけサーボ信号が変動する。
【００３８】
このように、リードとライトの切り替り時のようにＬＤのレーザパワーがステップ状に変化する場合にはなるべく整定時間を短くする必要がある。
しかし、通常のリード時やライト時はノイズなどの早い成分にＡＧＣがかからないようになるべく時定数を大きくした方がサーボは安定する。
【００３９】
つまり、ＡＧＣ回路２９の時定数が小さすぎると、すなわち応答が速すぎるとノイズなどの外乱に弱くなるので、ＡＧＣ回路の時定数は大きめに設定した方が良いが、ＬＤのレーザパワーをステップ状に変化させる場合、その変化時にサーボ信号の振幅が大幅に変動してしまってサーボが不安定になる。
【００４０】
そこで、レーザ光のレーザパワーがステップ状に変化するとき、ＡＧＣ回路２９による自動調整の時定数を通常時よりも小さい値に切り替えることにより、サーボを安定させることができる。
【００４１】
すなわち、上記ＡＧＣ回路２９が、レーザ光源によるレーザ光の照射位置を制御するサーボ信号のゲインを自動調整するゲイン自動調整手段に相当し、レーザ光のレーザパワーがステップ状に変化するとき、ゲインの自動調整の時定数を通常時よりも小さく設定する時定数設定手段の機能を果たす。
【００４２】
このようにして、通常時ではＡＧＣ時定数を大きい値に維持して、パワー変動時にのみＡＧＣ回路の時定数を通常よりも小さい値に切り替えることによって、常に安定したサーボ系を実現することができる。
【００４３】
次に、リードとライトの切り替え時にはＬＤのレーザパワーが非常に大きく変化するので、上述のＡＧＣ回路２９の時定数の切り替えを行なう際、リード／ライトの状態を示すＷＧＡＴＥ信号の切り替わりエッジ信号をトリガーとして時定数を切り替えるとよい。
【００４４】
図４は、図１に示したサーボ回路４の他の構成を示すブロック図である。
この場合のサーボ回路４は、図２に示した構成の他に、エッジ検出回路３０，スイッチ（ＳＷ），及びコンデンサＣ１とＣ２を設けている。
【００４５】
このサーボ回路４は、ＷＧＡＴＥ信号の切り替わりエッジ信号をトリガとしてＡＧＣ回路２９の時定数を通常よりも小さい値に切り替える。その時定数は内蔵抵抗とコンデンサＣ１とＣ２の容量で決めることができる。
そして、ＷＧＡＴＥ信号のエッジ部で切り替えた時定数は、一定時間：Ｔだけ経過するともとに戻す。
【００４６】
すなわち、ＡＧＣ回路２９，エッジ検出回路３０，スイッチ（ＳＷ），及びコンデンサＣ１とＣ２等が、データ記録中を示す信号の切り替わりエッジ信号に基づいてゲイン自動調整手段に対する時定数の切り替え信号を生成し、その切り替え信号によってゲイン自動調整手段による自動調整の時定数を切り替わりエッジ区間でのみ通常時よりも小さく設定する時定数設定手段の機能を果たす。
【００４７】
図５は、リード／ライトの状態を示すＷＧＡＴＥ信号とＡＧＣ回路２９の入出力信号を示す波形図である。
図５の（ａ）に示すようにＷＧＡＴＥ信号の切り替わりエッジ部（矢示Ｔ５とＴ６）で、図５の（ｂ）に示すようにサーボ信号の変動（矢示Ｔ７とＴ８）が起るので、ＷＧＡＴＥ信号をトリガとしてＡＧＣ回路２９の時定数を通常よりも小さい値に切り替える。このＷＧＡＴＥ信号はレーザコントローラ１４から出力される。
【００４８】
このようにして、リード／ライトの切り替わり時のサーボ信号の変動も効果的に抑えることができる。
【００４９】
次に、上述の処理で、サーボ信号の変動をＡＧＣ回路２９によって整定するより前に、ＷＧＡＴＥ信号のエッジ区間で通常よりも小さく設定したＡＧＣ回路２９の時定数を大きい値に戻してしまうと、整定時間が延びてしまってサーボの不安定につながってしまう。
【００５０】
そこで、上記ＡＧＣ回路２９，エッジ検出回路３０，スイッチ（ＳＷ），及びコンデンサＣ１とＣ２等を、レーザ光源によるレーザ光の照射位置を制御するサーボ信号のゲインを自動調整するゲイン自動調整手段と、データ記録中を示す信号の切り替わりエッジ信号に基づいてゲイン自動調整手段に対する時定数の切り替え信号を生成し、その切り替え信号によってゲイン自動調整手段による自動調整の時定数を通常時よりも小さく且つその設定時間をゲイン自動調整手段の整定時間よりも長く設定する時定数設定手段の機能を果たすようにすると良い。
【００５１】
図４に示したサーボ装置４において、ＷＧＡＴＥ信号の切り替わりエッジ信号をトリガとしてＡＧＣ回路２９の時定数を通常よりも小さい値に切り替え、その時定数を一定時間：Ｔだけ経過するともとに戻す。
そのとき、一定時間：ＴがＡＧＣ回路２９の整定時間よりも短いと整定時間が長くなるので、図５の（ｂ）の矢示Ｔ９とＴ１０に示すように整定時間よりも長く調整して設定する。
【００５２】
このようにして、ＡＧＣ回路２９の時定数を効果的に通常時の値に戻すことができる。
【００５３】
次に、ＡＧＣ回路２９で切り替える時定数の設定によってＡＧＣによるサーボ信号の整定時間が変わる。
また、ＬＤのレーザパワーの切り替え時のサーボ変動整定後、なるべく早く時定数を戻した方がよいので、ＷＧＡＴＥ信号のエッジ部から時定数を小さくしておく一定時間：Ｔを変化できるようにするとよい。
【００５４】
また、ライト時のＬＤのレーザパワーはライトスピードによって異なり、一般に早いほど大きなＬＤパワーを必要とする。
しかし、ライト／リードの切り替え時のＬＤパワーの変動量が大きいほどＡＧＣの整定に時間がかかるので、時定数を小さくしておく一定時間：Ｔを長く設定するとよい。
【００５５】
さらに、ＷＧＡＴＥ信号のエッジ部で時定数を切り替えた場合、時定数の切り替え遅延時間だけＡＧＣの応答が遅れる。
そこで、ＡＧＣ回路２９の時定数をＷＧＡＴＥ信号のエッジ部で切り替えるより前にＷＧＡＴＥ信号の切り替えが事前に判断できる場合には、ファームウェア制御によってＷＧＡＴＥ信号の切り替わり直前にレジスタ設定で時定数を予め小さくしておくとよい。
【００５６】
図６は図１に示したサーボ回路４のさらに他の構成を示すブロック図である。この場合のサーボ回路４は、図４に示した構成の他に、レジスタ（ＲｅｇＡＧＣＳＷ）又はＷＧＡＴＥ信号によるスイッチ（ＳＷ）の切り替えを可能にするＡＮＤ回路３１を設けている。
【００５７】
すなわち、上記ＡＧＣ回路２９，エッジ検出回路３０，ＡＮＤ回路３１，スイッチ（ＳＷ），及びコンデンサＣ１とＣ２等が、データ記録中を示す信号の切り替わりエッジ信号に基づいてゲイン自動調整手段に対する時定数の切り替え信号を生成し、その切り替え信号によってゲイン自動調整手段による自動調整の時定数を通常時よりも小さく且つその設定時間をゲイン自動調整手段に設定した時定数に応じて調整して設定する時定数設定手段の機能を果たす。
【００５８】
また、データ記録中を示す信号の切り替わりエッジ信号に基づいてゲイン自動調整手段に対する時定数の切り替え信号を生成し、その切り替え信号によってゲイン自動調整手段による自動調整の時定数を通常時よりも小さく且つその設定時間をデータ記録とデータ再生の切り替え時のレーザパワーの変動量に基づいて長めに調整して設定する時定数設定手段の機能も果たす。
【００５９】
さらに、切り替わりエッジ信号の発生直前に上記時定数を通常時よりも小さく設定する手段の機能も果たす。
【００６０】
このサーボ回路４では、ＡＧＣ回路２９の時定数の切り替えをレジスタ（Ｒｅｇ＿ＡＧＣＳＷ）とＷＧＡＴＥ信号のいずれでも行なうことができる。
つまり、ＷＧＡＴＥ信号の切り替わりエッジ信号に基づいてゲインの自動調整時の時定数の切り替え信号を生成し、スイッチ（ＳＷ）を切り替え、ＡＧＣ回路２９に設定する自動調整の時定数を通常時よりも小さくし、なお且つその設定時間をＡＧＣ回路２９で自動調整に設定した時定数に応じて調整する。
【００６１】
その設定時間は、データ記録とデータ再生の切り替え時のレーザパワーの変動量に基づいて長めに調整して設定する。
さらに、レジスタ（Ｒｅｇ＿ＡＧＣＳＷ）によって切り替わりエッジ信号の発生直前にＡＧＣ回路２９の時定数を通常時よりも小さく設定する。
【００６２】
このようにして、ＡＧＣ回路の時定数をより効果的に通常時の値に戻すことができる。
また、ライトパワーに応じた設定をすることによって効果的にＡＧＣ回路の時定数を切り替えられる。
さらに、ＬＤのレーザパワー変化時のサーボ変動をより小さく抑えることができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明のサーボ装置とゲイン自動調整方法によれば、サーボ信号のゲインを自動調整する際に平均レーザパワーが急激に変化しても安定したサーボを行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態であるＣＤ−Ｒ／ＲＷドライブの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したサーボ回路４の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示したＡＧＣ回路２９の入出力信号を示す波形図である。
【図４】図１に示したサーボ回路４の他の構成を示すブロック図である。
【図５】リード／ライトの状態を示すＷＧＡＴＥ信号とＡＧＣ回路２９の入出力信号を示す波形図である。
【図６】図１に示したサーボ回路４のさらに他の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１：光ディスク２：スピンドルモータ
３：モータドライバ４：サーボ回路
５：光ピックアップ６：リードアンプ
７：ＣＤデコーダ８：バッファマネージャ
９：バッファＲＡＭ１０：Ｄ／Ａコンバータ
１１：ＡＴＩＰデコーダ１２：ＣＤエンコーダ
１３：ＣＤ−ＲＯＭエンコーダ
１４：レーザコントローラ
１５：ＣＤ−ＲＯＭデコーダ
２０：総和信号演算回路
２１：フォーカスエラー信号演算回路
２２：トラックエラー信号演算回路
２３〜２５：ＶＣＡ回路
２６〜２８：ローパスフィルタ
２９：ＡＧＣ回路３０：エッジ検出回路
３１：ＡＮＤ回路

Claims

レーザ光源によるレーザ光の照射位置を制御するサーボ信号のゲインを自動調整するゲイン自動調整手段を備えたサーボ装置において、
データ記録中を示す信号の切り替わりエッジ信号に基づいて前記ゲイン自動調整手段に対する時定数の切り替え信号を生成し、該切り替え信号によって前記ゲイン自動調整手段による自動調整の時定数を通常時よりも小さく且つその設定時間をデータ記録とデータ再生の切り替え時のレーザパワーの変動量に基づいて長めに調整して設定する時定数設定手段を設けたことを特徴とするサーボ装置。
請求項１記載のサーボ装置において、
前記切り替わりエッジ信号の発生直前に前記時定数を通常時よりも小さく設定する手段を設けたことを特徴とするサーボ装置。
レーザ光源によるレーザ光の照射位置を制御するサーボ信号のゲインを自動調整するゲイン自動調整方法において、
データ記録中を示す信号の切り替わりエッジ信号に基づいて前記自動調整時の時定数の切り替え信号を生成し、該切り替え信号によって前記自動調整の時定数を通常時よりも小さく且つその設定時間をデータ記録とデータ再生の切り替え時のレーザパワーの変動量に基づいて長めに調整して設定することを特徴とするゲイン自動調整方法。
請求項３記載のゲイン自動調整方法において、
前記切り替わりエッジ信号の発生直前に前記時定数を通常時よりも小さく設定することを特徴とするゲイン自動調整方法。