JPH04176064A - 光ディスクドライブ装置のサーボ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ディスクドライブ装置のサーボ装置に関し、
特に、アクチュエータの２次共振による悪影響を防止す
るようにした光ディスクドライブ装置のサーボ装置に関
する。

［従来の技術］ 従来、光ディスクドライブ装置においては、フォーカス
及びトラッキング調整を行うなめに、サーボ装置が組込
まれている。この種のサーボループにおいては、アクチ
ュエータの２次共振によるサーボ系の発振を防止するた
めに、ノツチフィルタが介装されている。

第７図はこのような従来の光ディスクドライブ装置のサ
ーボ装置を示すブロック図である。

アクチュエータ７は駆動手段６に駆動されて変位し、変
位量を示す信号を位置ずれ信号発生手段１に与えている
。位置ずれ信号発生手段１は目標位置に対応した目標値
が与えられており、アクチュエータフの目標位置がらの
位置ずれに応じた位置ずれ信号を位相補償手段２に出力
する０位置すれ信号は光ビームと目標トラックとの位相
差を示すものと考えることができ、位相補償手段２はこ
の位相差を補償するための制御信号を出力する。

この制御信号はゲイン調整手段３及びノツチフィルタ４
を介して駆動手段６に与えられる。駆動手段６は制御信
号に基づいてアクチュエータ７を駆動することにより、
アクチュエータ７を目標位置に近づける。こうして、サ
ーボループが構成され、トラッキング又はフォーカシン
グが行われる。

なお、定常時にはゲイン調整手段３のゲインは一定であ
る。

ところで、前述したように、ノツチフィルタ４はサーボ
系の発振を防止するために設けられている。すなわち、
ノツチフィルタ４は、コントロール手段５によって周波
数特性が調整されるようになっており、電源投入又は電
源投入後のスタート命令検出毎に、中心周波数（最大の
減衰量を与える周波数）をアクチュエータ７の２次共振
周波数に一致させるようになっている。

次に、第８図を参照してノツチフィルタ４の特性を決定
するまでの立上げ動作について説明する。

光ディスクドライブ装置の電源投入又はスタート命令が
検出されると、コントロール手段５はゲイン調整手段３
を制御して定常時よりも低いサーボゲインＧ１を設定す
ると共に、ノツチフィルタ４にフィルタ動作を停止させ
る。次に、コントロール手段５はゲイン調整手段３を制
御してサーボゲインを次第に増加させる。この場合には
、位置ずれ信号発生手段１からの位置ずれ信号の振幅は
、第８図に示すように、次第に減少する。ところが、更
にサーボゲインを増加させると、アクチュエータ７の２
次共振によってサーボループが発振してしまい、第８図
に示すように、位置ずれ信号の振幅が増加しようとする
。コントロール手段５は、ゲイン調整手段３を制御して
位置ずれ信号の最小値を与えるゲインＧ２に固定する。

次に、コントロール手段５はノツチフィルタ４を制御し
て、アクチュエータフの２次共振周波数として考えられ
る最大値から最小値へ向かって、その中心周波数をスイ
ープさせる。そして、位置ずれ信号の振幅が最小になっ
たときの周波数をアクチュエータ７の２次共振周波数と
推定して、中心周波数をこの周波数に固定する。更に、
コントロール手段５はゲイン調整手段３を制御すること
により、ノツチフィルタ４の減衰係数比も調整する。

最後に、コントロール手段５はゲイン調整手段３を制御
してサーボゲインを通定値まで上昇させて立上げ動作を
完了する。コントロール手段５は、このような立上げ動
作を光ディスクドライブ装置の動作開始毎に実行するよ
うになっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の光ディスクドライブ装置
のサーボ装置においては、先ず、サーボゲインをスイー
プさせてアクチュエータの１次共振の影響を低減した後
に、２次共振の影響を低減するために、ノツチフィルタ
の中心周波数をスィーブさせ、更に、ノツチフィルタの
減衰係数比についてもスイープさせている。このように
、３つのパラメータを順次スイープさせてサーボループ
の発振を防止するためのノツチフィルタの周波数特性を
求めており、フィルタ定数の設定に長時間を必要とする
という問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
サーボループの発振を防止するための調整に要する時間
を短縮することができる光ディスクドライブ装置のサー
ボ装置を提供することを目的とする。

［８題を解決するための手段］ 本発明に係る光ディスクドライブ装置のサーボ装置は、
制御対象物の目標位置からの位置ずれに応じた位置ずれ
信号を出力する位置ずれ信号発生手段と、前記位置ずれ
信号を帯域阻止するフィルタ手段と、このフィルタ手段
の出力に基づいて前記位置ずれ信号が所定値となるよう
に前記制御対象物を変位させる駆動手段と、前記制御対
象物の変位量に対するステップ応答を求めるステップ応
答測定手段と、このステップ応答測定手段が求めたステ
ップ応答から前記制御対象物の１次及び２次共振特性を
求めて前記フィルタ手段を前記Ｍ＃対象物の２次共振を
打ち消す特性に設定する制御手段とを具備したものであ
る。

［作用］ 本発明においては、ステップ応答測定手段によって制御
対象物の変位量に対するステップ応答が求められる。制
御手段は、先ず、求めたステップ応答から制御対象物の
１次共振特性を求める０次に、制御手段がこの１次共振
特性を打ち消す特性をフィルタに設定した状態で、再度
ステップ応答測定手段は制御対象物の変位量に対するス
テップ応答を求める。これにより、制御対象物の２次共
振特性が求められ、制御手段は２次共振特性を打ち消す
特性をフィルタに設定する。こうして、駆動手段には制
御対象物の２次共振の影響が打ち消された位置ずれ信号
が入力されることになり、ループの発振が防止される。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について説
明する。第１図は本発明の第１実施例に係る光ディスク
ドライブ装置のサーボ装置を示すブロック図である。第
１図において第７図と同一の構成要素には同一符号を付
しである。

アクチュエータ７は、図示しない対物レンズを弾性的に
支持しており、駆動手段６に制御されて変位して対物レ
ンズを上下左右に移動させることにより、フォーカス及
びトラッキングを調整するようになっている。アクチュ
エータ７は変位量に基づく信号を位置ずれ信号発生手段
１に出力するようになっている０位置ずれ信号発生手段
１は、フォーカス又はトラッキングの目標位置に対応し
た目標値が与えられており、アクチュエータフの目標位
置からの位置ずれに応じた位置ずれ信号を位相補償手段
２及びコントロール手段１１に出力するようになってい
る。

なお、−船釣には、アクチュエータの伝達関数は、下記
（１）式にて示すことができる。

Ｓ２＋２ζ１ωＩＳ十ω１２ ここで、ｋはアクチュエータの直流での感度を示し、Ｓ
はラプラス演算子を示し、ζは減衰係数比を示し、ωは
共振角周波数を示す、なお、ζ、ωの添字は共振次数を
示している。

位相補償手段２は位置ずれ信号の位相を補償することに
より、光ビームと目標トラックとの位相差を補正する０
位相補償手段２の出力は駆動手段６の制御信号としてス
イッチ１２の端子ａに出力される。スイッチ１２の端子
すにはコントロール手Ｐｉｌｌからステップ波形が与え
られる。スイッチ１２の端子Ｃはフィルタ１３に接続さ
れており、立上げ動作時はコントロール手段１１からの
ステップ波形をフィルタ１３に与え、定常状態に移行す
ると位相補償手段２の出力をフィルタ１３に与えるよう
になっている。

フィルタ１３はコントロール手段１１によって周波数特
性が設定されるようになっている。フィルタ１３からの
制御信号は駆動手段６に与えられる。駆動手段６は制御
信号に基づいて、アクチュエータフの変位を制御するよ
うになっている。

コントロール手段１１は、立上げ動作時には、スイッチ
１２に端子すを選択させて開ループを構成させ、ステッ
プ波形を駆動手段６に与えて、アクチュエータ７の変位
に対するステ・７プ応答を測定するようになっている。

次に、このように構成された光ディスクドライブ装置の
サーボ装置の動作について第２図及び第３図を参照して
説明する。第２図及び第３図は横軸に時間をとり縦軸に
アクチュエータ７の出力をとって、夫々アクチュエータ
フの１次共振及び２次共振を説明するためのグラフであ
る。

先ず、アクチュエータフの変位に対するステ・ンプ応答
を測定する。すなわち、電源投入又は電源投入後のスタ
ート命令を検出すると、スイ・ソチ１２は端子ｂｔ−選
択して開ループを構成する。この場合には、位置ずれ信
号発生手段１には“０”の目標値が入力され、また、フ
ィルタ１３の特性はフラットである。これにより、コン
トロール手段１１、スイッチ１２及びフィルタ１３はス
テップ応答測定手段１４を構成する。

コントロール手段１１からのステップ波形はスイッチ１
２及びフィルタ１３を介してそのまま駆動手段６に制御
信号として与えられる。駆動手段６はステップ波形に基
づいてアクチュエータ７を変位させる。アクチュエータ
７は変位量を示す信号を位置ずれ信号発生手段１を介し
てコントロール手段１１に出力する。

−ＪＲ的に、アクチュエータの１次共振周波数は約１０
０Ｈｚであり、２次共振周波数は約１０ｋＨ２であり、
また、２次共振のゲインは１次共振のゲインに比して極
めて小さい、したがって、この場合には、アクチュエー
タフのステップ応答は、第２図に示すように、２次共振
の影響を殆ど受けない。

この第２図に示すように、時刻ｔｏにおいて最初の極大
値Ｖｏが得られ、時刻ｔｘにおいて次の極大値Ｖ＋が得
られたものとし、ステップ応答波形がｋ　Ｅ　ｏに収束
するものとすると、１次の減衰係数比ζｌ及び共振周波
数ｆ１　（＝ω１／２π）は下記（２）、（３）式によ
って示すことができる。

・・・（２） ・・・（３） コントロール手段１１はアクチュエータフの出力からこ
れらのＶｏ　、Ｖｓ　、ｔｏ　、ｔ＋　、ｋＥ。

を求めて、更に上記（２＞、（３）式に基づいてアクチ
ュエータフの１次共振の特性を求める。次いで、コント
ロール手段１１はこれらの特性値から１次共振の特性を
打ち消すための特性、すなわち、前記（１）式の左側の
分数式の逆数の特性を求め、フィルタ１３がこの特性と
なるように、フィルタ定数を決定する。

なお、アクチュエータ７の１次共振を打ち消すフィルタ
１３の特性ＤＩ（Ｚ）は下記（４）式に示すことができ
る。

・・・　（４） ここで、ａｘ　：（ｃｌｌ　２＋１であり、ｂｘ＝２ζ
１・ω１である。

次に、フィルタ１３にこの特性を付与した状態で、再度
ステップ応答を求める。コントロール手段１１からのス
テップ波形はスイッチ１２を介してフィルタ１３に与え
られて、１次共振の影響が除去された後に、駆動手段６
に制御信号として与えられる。駆動手段は６はこの制御
信号に基づいてアクチュエータ７を駆動して変位させる
。アクチュエータ７からは変位量に基づく信号が位置ず
れ信号発生手段１を介してコントロール手段１１に与え
られる。この場合には、フィルタ１３によって１次共振
の影響が除去されているので、アクチュエータ７のステ
ップ応答波形には、第３図に示すように、２次共振の影
響が現れる。

この第３図に示すように、時刻ｔ２において最大値ｖ２
が得られ、時刻ｔ３において最小値Ｖ３が得られるもの
とすると、２次の減衰係数比ζ２及び共振周波数ｆ２　
（＝ω２／２π）は下記（５）、（６）式によって示す
ことができる。

ζ２　＝　（Ｖ２　　Ｖ３　）　／　２　（Ｖ２　＋Ｖ
３　）・・・（５）ｆｚ　＝１／２　（ｔｉ　　ｔｉ　
）　　　　　　　・・・（６）コントロール手段１１は
アクチュエータフの出力からこれらのＶ２　、Ｖ３．ｔ
ｚ　、ｔ３を求め、更に上記（５）、（６）式に基づい
てアクチュエータフの２次共振の特性を求める０次いで
、コントロール手段１１はこれらの特性値から２次共振
の特性を打ち消すための特性、すなわち、前記（１）式
の右側の分数式の逆数の特性を求め、フィルタ１３がこ
の特性となるように、フィルタ定数を決定する。

なお、アクチュエータフの２次共振を打ち消すフィルタ
１３の特性Ｄ２（Ｚ）は下記（７）式に示すことができ
る。

・・・（７） ここで、ａ２＝（ｄｉ　２＋１であり、ｂ２＝２ζ２・
ω２である。

次に、位置ずれ信号発生手段１に所定の目標値を与える
と共に、スイッチ１２に端子ａを選択させる。これによ
り、閉ループが構成され、位相補償手段２はアクチュエ
ータ７の変位量に基づく信号と目標値との差が所定値と
なるように、位置ずれ信号の位相を補償する。この場合
には、コントロール手段１１はフィルタ１３に７クチユ
エータの２次共振を打ち消す特性で動作させており、サ
ーボループが発振してしまうことはない。

このように、本実施例においては、ステップ波形を駆動
手段６に与え、アクチュエータフのステップ応答を求め
て１次共振を打ち消すためのフィルタ特性を求め、この
フィルタ特性で再度ステップ応答を求めることにより、
アクチュエータフの２次の共振周波数及び減衰係数比を
求めている。

従来と異なり、３つのパラメータをスイープさせること
なく、アクチュエータフの２次共振を打ち消すためのフ
ィルタ特性を求めており、短時間でフィルタ特性を決定
することができる。

また、フィルタ特性は立上げ動作時短に求めているので
、アクチュエータの部品にばらつきがある場合でも、生
産ラインにおいて製品毎に１台づつフィルタを調整する
工程は不要であり、また、経年変化にも対応することが
できることから、長期間にわたって安定した動作が可能
である。

第４図乃至第６図は本発明の第２実施例に係り、第４図
は第２実施例の光ディスクドライブ装置のサーボ装置を
示すブロック図、第５図はフィルタ２３の具体的な構成
を示す回路図、第６図は実施例の動作を説明するための
フローチャートである。

本実施例はフィルタ２３としてディジタルフィルタを採
用したものである。第４図において第１図と同一の構成
要素には同一符号を付して説明を省略する。

波線にて囲った部分はステップ応答測定手段２０を構成
している。位相補償手段２とスイッチ１２の端子ａとの
間には、第４図に示すように、Ａ／Ｄ変換器２１が接続
されている。Ａ／Ｄ変換器２１は、発振器２２からのサ
ンプリングクロックによって、位相補償手段２からの制
御信号をディジタル信号に変換してスイッチ１２に与え
ている。

スイッチ１２の端子Ｃはフィルタ２３に接続されている
。

フィルタ２３は第２図に示すように、加算器２４乃至２
７、遅延器２８．２９及び乗算器３０乃至３４によって
構成されている。遅延器２８．２９は入力された信号を
１サンプリング期間（１単位期間）だけ遅延させること
により、夫々、スイッチ１２の出力の１単位遅延信号及
び２単位遅延信号を出力する。係数器３１．３２は１単
位遅延信号に後述するメモリ３５から与えられる係数を
乗算して夫々加算器２７．２６に出力する。係数器３３
．３４は２単位遅延信号にメモリ３５からの係数を乗算
して夫々加算器２７．２６に出力する。加算器２６．２
７の出力は夫々加算器２５゜２４に与えられる。加算器
２４はスイッチ１２からの信号と加算器２７の出力とを
加算して係数器３０に与える。係数器３０はメモリ３５
から係数が与えられ、この係数を加算器２４出力に乗算
して加算器２５に与える。加算器２５は乗算器３０及び
加算器２６の出力を加算して出力するようになっている
。このように、フィルタ２３はメモリ３５から各乗算器
の係数が与えられて、フィルタ定数が決定するようにな
っている。フィルタ２３の出力はＤ／Ａ変換器３６を介
して駆動手段６に与えられる。Ｄ／Ａ変換器３６はフィ
ルタ２３からの制御信号をアナログ信号に変換している
。

一方、位置ずれ信号発生手段１からの位置ずれ信号はＡ
／Ｄ変換器３７にも与えられている。Ａ／Ｄ変換器３７
は、発振器２２からのサンプリングクロックによって、
位置ずれ信号をディジタル信号に変換してピーク検出回
路３８及びメモリ３５に出力する。ピーク検出回１３８
はステップ応答波形のピークタイミングを検出して、タ
イミング信号をメモリ３５に出力する。また、カウンタ
３９はサンプリングクロ・ンクをカウントすることによ
り、ステップ応答の経過時刻をメモリ３５に出力するよ
うになっている。メモリ３５はピーク検出回路３８から
のタイミング信号のタイミングで、Ａ／Ｄ変換器３７か
らのステップ応答値、すなわち、極大値及び極小値（Ｖ
Ｑ乃至Ｖ３）を記憶すると共に、カウンタ３９の出力に
よってこれらのピーク値ｖ０乃至■３が得られる時刻ｔ
ｏ乃至ｔ３を記憶するようになっている。

演算器４０はコントローラ４１に制御されてメモリ３５
に格納されたステップ応答のピーク値Ｖｏ乃至■３及び
時刻ｔｏ乃至ｔ３を読出し、これらの値から１次及び２
次共振の特性を求め、更にこの結果から上記（４）、（
７）式の特性を求めて係数ａ＋　、ａｚ　、ｂｘ　、ｂ
ｌを算出し、メモリ３５に格納する。メモリ３５はコン
トローラ４１に制御されて、格納した係数ａｔ　、　ａ
ｚ　、　ｂｔ　ｒｂ２をフィルタ２３に与えるようにな
っている。

ステップ波形器４２はコントローラ４１に制御されて、
電源投入又は電源投入後のスタート命令の検出時に、ス
テップ波形をスイッチ１２の端子すに出力するようにな
っている。コントローラ４１は発振器２２、演算器４０
、メモリ３５及びステップ波形器４２を制御すると共に
、ステップ応答を測定して２次共振を打ち消すためのフ
ィルタ定数を決定するまではスイッチ１２に端子すを選
択させて開ループを構成し、フィルタ定数が決定すると
、スイッチ１２に端子ａを選択させてサーボループを構
成するようになっている。

次に、このように構成された実施例の動作について第６
図のフローチャートを参照して説明する。

先ず、第６図のステップＳ１において、コントローラ４
１はフィルタ２３の周波数特性をフラ・ノドにする。次
いで、ステップＳ２において、コントローラ４１はステ
ップ波形器４２からスイッチ１２の端子すにステップ波
形を出力させる。この場合には、スイッチ１２は端子す
を選択しており、ステップ波形はスイッチ１２及びフィ
ルタ２３を介してそのまま出力される。このステップ波
形が駆動手段６に与えられて、駆動手段６はアクチュエ
ータ７を変位させる。アクチュエータ７の変位に対する
ステップ応答は位置ずれ信号発生手段１及びＡ／Ｄ変換
器３７を介してピーク検出回１ｉ１３３８及びメモリ３
５に与えられる。

次のステップＳ３では、ステップ応答のピーク値が検出
されたか否かを判断する６ビーク値が検出されると、次
のステップＳ４で、Ａ／Ｄ変換器３７の出力がメモリ３
５に記憶される。すなわち、ピーク検出回路３８はＡ／
Ｄ変換器３７の出力のピーク値を検出することによりス
テップ応答の極大値Ｖｏを検出しており、メモリ３５は
このタイミングで極大値Ｖｏを記憶する。また、メモリ
３５はこのピーク検出のタイミングでカウンタ３９から
の時刻ｔｏも記憶する（ステップＳ４）、更に、次のス
テップＳ５　、Ｓ６では、メモリ３５には次のピーク値
（極小値Ｖ１）と時刻ｔ１とが記憶される。

次のステップＳ１ではカウンタ３９のカウントを停止さ
せ、次いでステップＳ８で演算器４０は上記（４）式の
演算を行う、すなわち、演算器４０はメモリ３５に格納
されているデータＶ。。

Ｖ＋　、ｔｏ　、ｔｘから１次共振の特性を求め、更に
上記（４）式の係数ａｘ　、ｂｌを求める。係数ａ１．
ｂ＋は次のステップＳ９においてメモリ３５に与えられ
て格納される。

次のステップＳＩＯでは、コントローラ４１に制御され
て、係数ａｓ　、ｂｔがメモリ３５から読出されてフィ
ルタ２３の各係数器に与えられる。これにより、係数器
３０乃至３４は、夫々入力値に係数ａｘ　＋ｂｔ　、　
　２．２　（ａ＋　　２）、　　１゜ａｌ　ｂｓを乗じ
て出力する。こうして、フィルタ２３によって上記（４
）式の特性が実現される。

次にフィルタ２３の特性を維持した状態で再度ステップ
応答を求めることは第１図の実施例と同様である。また
、この場合の処理は１次共振の特性を求めるときと同様
であり、ステップ応答測定手段２０によってアクチュエ
ータフの２次共振を打ち消すためのフィルタ定数が決定
される。この場合には、フィルタ２３の各係数器３０乃
至３４には、係数として夫々（ａ２＋ｂ２）／ａ２゜２
（ａｘ　　２）／ａ２．２（ａｚ−２）／ａ２゜ａ２／
ａ２ｒ　　（ａｚ　ｂｌ）／ａ２が与えられる。これに
より、フィルタ２３は上記（７）式の特性を実現する。

以後、フィルタ２３をこの特性で動作させ、スイッチ１
２を端子ａに切換えてサーボループを構成する。

本実施例においても第１実施例と同様の効果を得ること
ができることは明らかである。なお、第４図の波線部分
のステップ応答測定手段２０をディジタルシグナルプロ
セッサによって構成しても同一の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、サーボループを安
定させるための調整に要する時間を短縮することができ
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る光ディスクドライブ
装置のサーボ装置を示すブロック図、第２図及び第３図
は実施例の動作を説明するためのグラフ、第４図乃至第
６図は本発明の第２実施例に係り、第４図は第２実施例
の光ディスクドライブ装置のサーボ装置を示すブロック
図、第５図はフィルタ２３の具体的な構成を示す回路図
、第６図は実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト、第７図は従来の光ディスクドライブ装置のサーボ装
置を示すブロック図、第８図は従来例の動作を説明する
ためのグラフである。 １・・・位置ずれ信号発生手段、 ２・・・位相補償手段、６・・・駆動手段、７・・・ア
クチュエータ、 １１・・・コントロール手段、 １２・・・スイッチ、１３川フイルタ、１４・・・ステ
ップ応答測定手段。 弓勾−悴甫正書（自発） 平成３年　５月２８日 ２、発明の名称　　　光ディスクドライブ装置のサーボ
装置事件どの関係　特許出願人 □下山敏部 ５、補正命令の８１寸　（自　発） ６、補正の対象　　　明細書の「発明の詳細な説明」の
欄７、補正の内容 １）明細書第８ページに ｓ２＋２ζｌ　（＆）１　ｓ＋ωｔ　”とあるのを にω１２ ｓ２＋２ζｌ　（ＩＬＩＩ　Ｓ＋ｌＡｌ１２２）明細書
第１２ページに ・・・　（２） ・・・　（３） とあるのを ・・・〈２） に補正します。 ３）明細書第１３ページの下から１，２行目に「最大値
ｖ２が得られ、時刻ｔ３におし）て最小値Ｖ３」とある
のを「極大値Ｖ２が得られ、時刻ｔ１において極小値ｖ
５」に補正します。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制御対象物の目標位置からの位置ずれに応じた位置ずれ
   信号を出力する位置ずれ信号発生手段と、前記位置ずれ
   信号を帯域阻止するフィルタ手段と、 このフィルタ手段の出力に基づいて前記位置ずれ信号が
   所定値となるように前記制御対象物を変位させる駆動手
   段と、 前記制御対象物の変位量に対するステップ応答を求める
   ステップ応答測定手段と、 このステップ応答測定手段が求めたステップ応答から前
   記制御対象物の１次及び２次共振特性を求めて前記フィ
   ルタ手段を前記制御対象物の２次共振を打ち消す特性に
   設定する制御手段とを具備したことを特徴とする光ディ
   スクドライブ装置のサーボ装置。