JPH05266616A - トラックアクセス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速で安定したアクチュエ−タのシ−クがで
きる光ディスクのトラックアクセス装置を提供するこ
と。 【構成】 マイクロプロセッサ１０、Ｄ／Ａ変換器１
１、サ−ボ回路１２、加算器１３、周期カウンタ１４、
コンパレ−タ１５、トラックエラ−フィルタ１６、方向
検出器１７、コンパレ−タ１８、和信号フィルタ１９、
光ディスク２０、Ｄ／Ａ変換器２１、スピンドルモ−タ
３０、光ヘッド３１、精アクチュエ−タ３２、中点アク
チュエ−タ３３、粗アクチュエ−タ３４、スイッチ３５
で構成され、目標速度である参照入力と制御出力との誤
差に基づく信号を両アクチュエ−タに加えるフィ−ドバ
ック制御と、更に精アクチュエ−タの動きを検出して、
その信号を粗アクチュエ−タに加えることで両アクチュ
エ−タを連動して、更に両アクチュエ−タにフィ−ドフ
ォワ−ド補償を加える所謂２自由度制御系とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクのような情
報記録再生装置のトラックアクセス装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来技術】従来この種の技術としては、例えば特開昭
６１−１７７６４０号公報に開示されたトラックアクセ
ス装置がある。該トラックアクセス装置は、光ヘッドを
駆動する粗アクチュエ−タと、光ヘッド内にあって集光
レンズを駆動する精アクチュエ−タとを持つ光ディスク
におけるトラックアクセス装置である。光ビ−ムを現在
トラックから目標トラックへ移動する際、前記集光レン
ズの前記光ヘッドに対するトラッキング方向のレンズ位
置を検出し、前記粗アクチュエ−タによって前記レンズ
位置が常にゼロとなるように、前記光ヘッドの位置制御
を行いながら、前記目標トラックまで前記精アクチュエ
−タによって前記集光レンズ、すなわち、前記光ビ−ム
のトラックに対する速度を予め設定されている基準速度
に追従するようにして、目標トラックまで光ビ−ムを移
動する装置である。また特開昭６１−２８００８０号公
報にも同様な方式が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、長い距
離をシ−クする場合、前記粗アクチュエ−タが追従でき
る範囲で、前記精アクチュエ−タを高速シ−クさせる
が、シ−ク速度は前記粗アクチュエ−タの位置制御系の
特性で決まってしまう。この時前記粗アクチュエ−タは
位置制御系で決まる追従速度で精アクチュエ−タに追従
するよう動作しているものの、最大速度で駆動されてい
るわけではない。即ち前記精アクチュエ−タが振れ過ぎ
ないように入力信号を抑えなければならないため、前記
粗アクチュエ−タの最大速度が出しきれていないという
問題があった。（参考文献 下生、原田 光メモリシン
ポジュウム論文集（１９８９） ｐ６９、７０）

【０００４】即ち両アクチュエ−タの特性を生かした上
で（ディスク回転数付近のゲイン特性を低下させない
で）前記精アクチュエ−タの振れを抑えて、前記粗アク
チュエ−タの最大加速度が引き出せれば、更にシ−ク速
度を速められると考えられる。また前記精アクチュエ−
タの振動が抑えられれば、シ−ク終了時に安定して位置
制御に切り換えることが出来る。

【０００５】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、トラックアクセス装置でシ−
クする場合、精アクチュエ−タ（トラッキングアクチュ
エ−タ）の振動を最小限に抑え、粗アクチュエ−タ（送
りモ−タ）は最大速度で動作する情報記録再生装置のト
ラックアクセス装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）上記課題を解決するため本発明は、図１に示すよ
うに精、粗２つのアクチュエ−タを有し、目標速度であ
る参照入力と制御出力との誤差に基づく信号を両アクチ
ュエ−タに加えるフィ−ドバック制御と、更に精アクチ
ュエ−タの動きを検出して、その信号を粗アクチュエ−
タに加えることで両アクチュエ−タを連動制御して、更
に両アクチュエ−タにフィ−ドフォワ−ド補償を加える
所謂２自由度制御系とし、粗アクチュエ−タの最大加速
度を引出せるための設計や調整を容易にし、検索時の精
アクチュエ−タの振動を少なくさせると共に、安定性の
改善と検索時間の短縮をし所望のトラックを検索するこ
とを特徴とする。

【０００７】（２）また参照入力と制御出力の誤差信号
を、積分器を通して上記フィ−ドフォワ−ド信号と加算
し、上記アクチュエ−タに加えることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明では、トラックアクセス装置を上記の如
く構成することで、現在トラックから目標トラックまで
シ−クする場合、基本的には両アクチュエ−タをフィ−
ドフォワ−ド補償し、精アクチュエ−タ（トラッキング
アクチュエ−タ）の振動を最小限に抑え、且つ、ディス
ク偏心等による追従誤差に対してはフィ−ドバックが動
作する。また粗アクチュエ−タ（送りモ−タ）には最大
速度を発生させるような制御が出来るので、高速なシ−
クが可能となる。しかも粗アクチュエ−タ（送りモ−
タ）に対して精アクチュエ−タ（トラッキングアクチュ
エ−タ）は常に定位置関係になるように位置制御されて
いるため、精アクチュエ−タが振動することなく安定し
てシ−クが行える効果がある。また外乱に対しては積分
器が動作し、精アクチュエ−タの感度を下げることなく
上記の効果は活かされる。

【０００９】シ−ク時に精アクチュエ−タの振動を抑え
ながら、精、粗アクチュエ−タの特性を活かしたフィ−
ドフォワ−ドとフィ−ドバックを有する２自由度制御系
とすることで、粗アクチュエ−タ（送りモ−タ）補償特
性と、フィ−ドフォワ−ド特性を互いに干渉せず独立し
て決めることが出来る。従って粗アクチュエ−タの最大
加速度を引出せるための設計や調整が容易になり、従来
法に比べ約１０倍の高速で安定した光ディスクのトラッ
クアクセスが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明のトラックアクセス装置の実
施例の構成図である。本トラックアクセス装置は、マイ
クロプロセッサ−１０（以下「ＭＰＵ］と呼ぶ）、Ｄ／
Ａ変換器１１、サ−ボ回路１２、加算器１３、周期カウ
ンタ１４、コンパレ−タ１５、トラックエラ−フィルタ
１６、方向検出器１７、コンパレ−タ１８、和信号フィ
ルタ１９、光ディスク２０、Ｄ／Ａ変換器２１、スピン
ドルモ−タ３０、光ヘッド３１、精アクチュエ−タ３
２、中点センサー３３、粗アクチュエ−タ３４、スイッ
チ３５で構成される。

【００１１】ＭＰＵ１０は内部に入力ポ−ト、出力ポ−
ト、メモリ、カウンタ−等を持つシングルチップマイク
ロプロセッサである。内部は１０ＭＨＺで動作して制御
系としては問題の無いスピ−ドで動作する。光ディスク
２０はスピンドルモ−タ３０により一定回転で駆動され
る。粗アクチュエ−タ（送りモ−タ）３４は光ヘッド３
１を駆動する。光ヘッド３１の中には精（トラッキン
グ）アクチュエ−タ３２が組み込まれていて、通常は光
ビ−ムの位置制御を行っている。中点センサ３３は精
（トラックング）アクチュエ−タ３２の光ヘッド３１に
対する中点位置ずれを検出する。光ヘッド３１からはト
ラッキングエラ−信号ＳＡ及び反射光量の和信号ＳＢが
出力される。

【００１２】Ｄ／Ａ変換器１１の出力は、加算器１３で
中点センサ３３の出力と加算され粗アクチュエ−タ（送
りモ−タ）３４を駆動する。Ｄ／Ａ変換器２１の出力
は、シ−ク時はスイッチ３５を通し精（トラッキング）
アクチュエ−タ３２に接続されている。

【００１３】トラックエラ−フィルタ１６はトラッキン
グエラ−信号（ＳＡ）のＤＣ成分を除去し、その出力は
波形整形されトラックパルス（ＴＰ）を得るためにコン
パレ−タ１５に接続されている。和信号フィルタ１９は
反射光量和信号（ＳＢ）のＤＣ成分を除去し、その出力
は波形整形され和信号パルス（ＳＰ）を得るためにコン
パレ−タ１８に接続されている。トラックパルスＴＰは
ＭＰＵ１０のカウンタ兼入力ボ−ドに接続されている。
又トラックパルスＴＰは１０ＭＨＺのクロックを用いて
周期カウンタ１４でその周期が観測され、ＭＰＵ１０に
取り込まれるようになっている。

【００１４】トラックパルス信号ＴＰと和信号パルスＳ
Ｐは方向検出器１７に接続され光スポットのトラックに
対応する方向が２値論理で出力される。この方向検出方
法に関しては特公平１−５０９７２に詳しく述べられて
いる。この方向信号はＭＰＵ１０の入力ポ−トに接続さ
れている。ＭＰＵ１０ではソフトウェアで制御できるよ
うな構成になっている。

【００１５】図２は、トラッキングエラ−信号ＳＡ、ト
ラックパルスＴＰ、和信号ＳＢ、和信号パルスＳＰ、方
向検出信号ＤＳの各波形を示す図である。図示するよう
に、デ−タエリアは光ヘッド３１が外周へ移動する場合
はトラックパルスＴＰの立上りエッヂを、内周に移動す
る場合は立下りエッヂを検出すればよいことが分かる。

【００１６】上記のように構成されたトラックアクセス
装置の動作を図３のフロ−チャ−トに基づいて説明す
る。通常光ディスク２０は一定回転数で回転し、フォ−
カスサ−ボがかけられ、トラッキングサ−ボと云う位置
制御がされている状態にある。トラックアクセス装置の
上位装置からシ−ク命令を受けると（ステップＳＴ１０
１）、スイッチ３５をＤ／Ａ変換器２１側に切り換えト
ラッキングサ−ボを停止する（ステップＳＴ１０２）。
続いてシ−ク方向及び目標トラック本数を設定する（ス
テップＳＴ１０３）。

【００１７】この時からＭＰＵ１０はトラックパルスＴ
Ｐの数から内部の位置カウンタで現在トラックを求め、
目標トラックと現在トラックの差に応じて、フィ−ドフ
ォワ−ド値を算出し、且つ光ヘッド３１を移動すべき参
照入力である目標速度デ−タを求め、且つ周期カウンタ
１４の値からＭＰＵ１０で求めた実際の速さとの差に応
じた偏差信号を積分演算処理をして前述のフィ−ドフォ
ワ−ド値と加算して、それぞれＤ／Ａ変換器１１、Ｄ／
Ａ変換器２１から出力する。（ステップＳＴ１０４）

【００１８】ＭＰＵ１０内部の位置カウンタはシ−ク方
向に応じてトラックパルスの立上りか立ち下がりをカウ
ントするか切り替えて、どちらのシ−ク方向でもデ−タ
エリアを横切った時カウントするようにしている。この
時速度サ−ボが駆動し、両アクチュエ−タ３２、３４は
動作し始め、フィ−ドフォワ−ド補償で追従しきれない
誤差にはフィ−ドバックが操作する。フィ−ドフォワ−
ド補償はアクチュエ−タが振れないように加える。

【００１９】現在位置はＭＰＵ１０の内蔵のカウンタを
用いてトラックパルスをカウントして求める。これを目
標トラックまで繰り返すことにより粗アクチュエ−タ
（送りモ−タ）３４、即ち光ビ−ムを目標速度で移動さ
せることが出来る（ステップＳＴ１０５）。このように
して目標トラックへの突入速度を４mm／ｓ以下にするよ
う設定する。

【００２０】目標トラックになったら和信号パルスＳＰ
とトラックパルスＴＰを読み込みデ−タ部で位置制御に
切り換える（スイッチ３５をサ−ボ回路側に切り換え、
Ｄ／Ａ変換器１１の出口をゼロにする）。ここでデ−タ
部とは、和信号パルスＳＰが”Ｈ”レベルで且つトラッ
クパルスＴＰの立上り、又は立ち下がりとなるように設
定しておく（ステップＳＴ１０６）。

【００２１】このようなタイミングでトラッキングをオ
ンすれば（ステップＳＴ１０７）、安定にトラック突入
ができ、位置制御に切り換えられる。但し、デ−タエリ
アは光ヘッドが外周に移動する場合はトラックパルスの
立上りエッヂ、内周に移動する場合は立ち下がりエッヂ
を検出すればよいように構成してある。また粗アクチュ
エ−タを動かすときに粗アクチュエ−タが慣性力で動い
てしまう場合、前記フィ−ドフォワ−ド補償は慣性力も
考慮しておかなければならない。

【００２２】図４は本発明の制御系のブロック線図であ
る。フィ−ドバックル−プの開ル−プ伝達関数は下記の
式となる。 {(G1(s)H(s)+K(s))G2(s)+G1(s)}{1-exp(-sT)} 図５は従来技術の制御系のブロック線図である。このと
き開ル−プ伝達関数は {G1(s)H(s)G2(s)+G1(s)}{1-exp(-sT)｝ となり上記２つの式よりK(s)G2(s){1-exp(-sT)}だけ本
制御系の方がゲインが大きくなることが分かる。ここで
は比較のため制御対象は同じにしてある。

【００２３】この２つのゲイン特性を比較したのが図６
である。低域、高域とも本発明の方がゲインが大きいこ
とが分かる。又どちらも、ディスク回転数（４０Ｈｚ）
付近のゲインが高く、ディスク偏心に対して抑圧する効
果が大きい。

【００２４】また参照入力（目標速度）に対する精（ト
ラッキング）アクチュエ−タ３２の挙動に対するフィ−
ドフォワ−ド補償Ｆ１（ｓ）の効果は次のようになる。
図７は従来技術と本発明のフィ−ドフォワ−ド補償Ｆ１
（ｓ）を入れたものによる、同一距離を同一目標パタ−
ンでシ−クさせた場合の精（トラッキング）アクチュエ
−タ３２の振れ量（中点センサ−の出力）をシミュレ−
トしたものである。ここではＦ１（ｓ）＝−｛ｓ／（Ｋ
_f＋ｓ）｝とした。なお計算を簡単にするためＦ２
（ｓ）は省略してある。

【００２５】移動所要時間は両者ともサ−ボがかかって
いるので略同じであるが、精（トラッキング）アクチュ
エ−タ３２の振れ量は従来技術の方が約１０倍大きい。
ここで精（トラッキング）アクチュエ−タ３２の振れ量
は目標速度パタ−ンの加速度が大きいほど大きく振れる
ので、精（トラッキングア）アクチュエ−タ３２の可動
限界より振れない程度に目標速度の加速度を抑える必要
がある。なぜなら可動範囲を越えると精（トラッキン
グ）アクチュエ−タは動かなくなるため、制動不能とな
りシ−クに失敗してしまうからである。

【００２６】図８はディスクの偏心（±５０цｍ，４０
Ｈｚ）が加わったときの精アクチュエ−タの振れ量を示
す図である。精アクチュエ−タはディスク偏心に追従
し、トラックパルスＴＰが偏心を受けずにカウントでき
ることが分かる。なお粗アクチュエ−タも偏心に追従し
ている。なお簡単にするためＦ２（ｓ）は省略してあ
る。

【００２７】図９は図７をまとめてシ−ク時の目標速度
パタ−ンの加速度をパラメ−タとし、精（トラッキン
グ）アクチュエ−タ３２の振れを計算したものである。
精（トラッキング）アクチュエ−タ３２の可動範囲が１
００цｍ以下とすれは、従来法では１．４Ｇ、本発明で
は１６Ｇの加速度を加えてシ−クすることが出来る。従
ってシ−ク時間を短縮するため、目標速度パタ−ンの加
速度を大きくしようとすれば、従来技術に対して約１０
倍の加速度を加えても精（トラッキング）アクチュエ−
タが振動せずシ−クすることが可能となり、シ−ク時間
の短縮が可能となる。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような効果が期待される。シ−ク時に精ア
クチュエ−タの振動を抑えながら、精、粗アクチュエ−
タの特性を活かしたフィ−ドフォワ−ドとフィ−ドバッ
クを有する２自由度制御系とすることで、粗アクチュエ
−タ（送りモ−タ）補償特性と、フィ−ドフォワ−ド特
性を互いに干渉せず独立して決めることができ、粗アク
チュエ−タの最大加速度を引出させるための設計や調整
が容易になり、従来法に比べ約１０倍の高速で安定した
光ディスクのトラックアクセスが可能となる。また、デ
ィスク偏心等による追従誤差に対してはフィ−ドバック
が動作し追従性がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のトラックアクセス装置の実施例の構成
図である。

【図２】図１の装置の各部の波形図である。

【図３】トラックアクセス装置の動作フロ−チャ−トで
ある。

【図４】本発明の制御系ブロック線図である。

【図５】従来技術の制御系ブロック線図である。

【図６】本発明と従来方法のゲイン特性図である。

【図７】精アクチュエ−タの振れ量を示す図である。

【図８】加速度に対する精アクチュエ−タの振れ量を示
す図である。

【図９】ディスク偏心が加わったときの精アクチュエ−
タの動きを示す図である。

【符号の説明】

１０ ＭＰＵ（マイクロプロセッサ） １１ Ｄ／Ａ変換器 １２ サ−ボ回路 １３ 加算器 １４ 周期カウンタ １５ コンパレ−タ １６ トラックエラ−フィルタ １７ 方向検出器 １８ コンパレ−タ １９ 和信号フィルタ ２０ 光ディスク ２１ Ｄ／Ａ変換器 ３０ スピンドルモ−タ ３１ 光ヘッド ３２ 精アクチュエ−タ ３３ 中点センサ ３４ 粗アクチュエ−タ ３５ スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 精、粗２つのアクチュエ−タを有し、参
   照入力と制御出力との誤差に基づく信号を両アクチュエ
   −タに加え、更に精アクチュエ−タの動きを検出して、
   その信号を粗アクチュエ−タに加えることで両アクチュ
   エ−タを連動制御して、所望のトラックを検索するトラ
   ックアクセス装置において、 検索時に精アクチュエ−タと粗アクチュエ−タを参照入
   力とトラック偏心成分にも追従させ、両アクチュエ−
   タ、もしくは粗アクチュエ−タにフィ−ドフォワ−ド補
   償を加え、２自由度制御系としたことを特徴とするトラ
   ックアクセス装置。
2. 【請求項２】 参照入力と制御出力との誤差信号を、積
   分器を通して上記フィ−ドフォワ−ド信号と加算し、上
   記アクチュエ−タに加えることを特徴とする前記請求項
   １記載のトラックアクセス装置。