JPH0589616A - 光デイスク装置のヘツド速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスクのトラック上を追従走査する際の
ヘッド移送部の速度を検出して光ヘッドがトラック上を
正確に追従走査できる光ディスク装置のヘッド速度制御
装置を提供すること。 【構成】 記録媒体に情報を記録もしくは再生、消去す
る光ヘッドと、該光ヘッドを駆動するヘッド駆動手段
と、該光ヘッドの移動速度を光ヘッドの再生信号ＳＡと
基準クロックパルス４１に基づいてディジタル的に速度
検出信号ｖｓを求めるよう速度検出手段を具備する光デ
ィスク装置の速度制御装置において、ヘッド駆動手段及
び速度検出手段と等価なソフトウェア構成による等価モ
デル（ｋａ，ｋｆ，１／ｍ）を備え、速度検出手段の出
力から求められる速度検出信号ｖｓと前記速度検出手段
の等価モデルの出力との差をフィードバックし速度補正
するようにして、制御理論で用いられるオブザーバ６０
を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は記録媒体に情報を記録も
しくは再生、消去するピックアップ素子として光ビーム
を使用する光ヘッドを用い、該光ヘッドの駆動に例えば
直流リニアモータを使用する光ディスク装置のヘッド速
度制御装置に関し、特に光ヘッドが情報の記録された光
ディスクのトラック上を追従走査する際のヘッド移送部
の速度を検出してヘッドがトラック上を正確に追従走査
できるようにするための光ディスク装置のヘッド速度制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、この種の速度検出装置としては、特
開昭６３−２１３１７３号公報に開示された光ディスク
装置のヘッド速度検出装置がある。図２はこのヘッド速
度検出装置の構成を示すブロック図である。図２におい
て、１１０は図３（ａ）に示すような波形の光ヘッドか
ら得られる再生信号からヘッドの移動速度を求める速度
検出手段である。該速度検出手段１１０はヘッド駆動手
段としてのリニアモータ駆動部に係るディジタル構成に
より速度を検出する速度検出手段であり、後述するアナ
ログ構成による速度検出手段の等価回路１２０との対応
を容易にするために仮想して見做す変換器１１１、１１
２、１１３を備えており、変換器１１１はリニアモータ
の駆動電圧Ｖを変換定数Ｋａ（Ｋａ＝Ｖ／Ｉ）で電流Ｉ
に変換する電圧電流変換器、変換器１１２は該電流Ｉを
変換定数Ｋｆ（Ｋｆ＝Ｆ／Ｉ）で駆動力Ｆに変換する電
流駆動力変換器、変換器１１３は該駆動力Ｆを変換定数
１／ｍｓ（ｍはリニアモータ及びヘッドの移動部のコイ
ル、キャリッジ等の重さ、ｓはｍ・ｄ²ｘ／ｄｔ²＝Ｆを
ラプラス変換して速度ｖを求める際のラプラス変換定
数）で速度ｖに変換する駆動力速度変換器である。

【０００３】一方、１２０は図２の従来例の構成と同様
なディジタル構成による速度検出手段１１０に対応して
設けられたアナログ構成による等価回路で、上記変換器
１１１〜１１３に対応してそれぞれ電流Ｉ’、駆動力
Ｆ’、加速度α’を得る変換器１２１〜１２３を備えて
いる。

【０００４】１３０は上記ディジタル構成による速度検
出手段１１０の出力とアナログ構成による等価回路１２
０の出力との偏差をフィードバックして速度信号を補正
する速度補正回路であり、１３１は上記速度検出手段１
１０の出力ｖを速度変換ゲインＫｖで図３（ｄ）に示す
電圧信号と同様な速度検出信号ｖｓを得る変換器、１３
２は該速度検出信号ｖｓと後述する速度信号ｖｓとの偏
差信号をフィードバック及び加速度変換定数ｆ／Ｋｖ
（ｆはオブザーバゲイン）で加速度信号に変換する変換
器、１３３は該変換器１３２の出力とアナログ構成によ
る等価回路１２０の出力との加算入力を変換定数１／Ｓ
で速度信号ｖ’に変換する変換器、１３４は該速度信号
ｖ’を変換定数Ｋｖでリアルタイムの実速度に近い速度
検出信号ｖｓ’に変換する変換器である。

【０００５】上記構成に於いて、駆動電圧Ｖは変換定数
Ｋａで電流Ｉに変換され、さらに駆動手段において変換
定数Ｋｆで駆動力Ｆに変換される。この駆動力Ｆは１／
ｍｓが乗算されることにより移動速度ｖに変換される。
この移動速度ｖは変換定数Ｋｖにより従来の速度検出手
段による速度信号である電圧ｖｓに変換される。等価回
路１２０部はリニアモータと同様の定数を用いて構成す
ることで、前記と同様の仮定で速度信号を得る。すなわ
ち駆動電圧Ｖは変換定数Ｋａで電流Ｉ’に変換され、さ
らに変換定数Ｋｆで変換された駆動力Ｆ’は１／ｍｓを
乗算して速度ｖ’となり、変換定数Ｋｖにより速度信号
である電圧ｖｓ’となる。

【０００６】この速度信号ｖｓ’つまりｖ’は速度ｖの
等価な信号としてふさわしくない。なぜなら、ｖ−ｖ’
＝ｅは、リニアモータの自由応答と同形となるから０へ
の収束がおそい。そこでｅ→０を促進するためにフィー
ドバックをかける。ｅを変換定数ｆ及び１／Ｋｖによっ
てフィードバックする。つまり電流Ｉが加速度成分であ
ることに着目して、変換定数ｆ／Ｋｖにより変換した信
号αｅを加速度α’部へ加算し速度ｖｓを修正する。す
なわち、ある時点における駆動電圧Ｖによって得られる
速度ｖｓと等価速度ｖｓ’の差ｅに応じて修正を加えて
速度ｖｓ’を求める。このようにして得られる速度信号
はリアルタイムで略実速度に近い検出信号となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ディスク装置のヘッド速度検出装置は、上記のように
構成されているので、アナログ回路のオフセットやゲイ
ン変動等が必ず伴って来るという問題がある。また、ハ
ードウェア構成であるため、回路部品点数が多くなり、
回路基板が大きくなり、実装スペースを大きく必要とし
速度制御系が大きくなってしまうという問題があった。
また、制御対象が２次系以上となると、等価モデルが複
雑になるという問題もあった。

【０００８】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、光ディスクのトラック上を追
従走査する際のヘッド移送部の速度を検出して光ヘッド
がトラック上を正確に追従走査できる光ディスク装置の
ヘッド速度制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、記録媒体に情報を記録もしくは再生、消去す
る光ヘッドと、該光ヘッドを駆動するヘッド駆動手段
と、該光ヘッドの移動速度を光ヘッドの再生信号と基準
クロックパルスに基づいてディジタル的に求めるよう速
度検出手段を具備する光ディスク装置の速度制御装置に
おいて、ヘッド駆動手段及び速度検出手段と等価なソフ
トウェア構成による等価モデルを備え、速度検出手段の
出力から求められる速度検出信号と前記速度検出手段の
等価モデルの出力との差をフィードバックし速度補正す
るようにして、制御理論で用いられるオブザーバを構成
した。

【００１０】また、前記等価モデルは前記駆動手段及び
前記速度検出手段等の制御対象が２次系以上のモデルで
も１次系で近似してオブザーバを構成した。

【００１１】また、前記光ディスク装置は、与えられる
目標速度と、前記補正された速度信号との誤差に応じて
駆動電圧の供給を受けるヘッド駆動手段により光ヘッド
が速度制御されることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明に係る光ディスク装置のヘッド速度制御
装置は制御理論で用いられるオブザーバを用い、ソフト
ウェア構成の速度検出手段の速度との差をフィードバッ
クすることにより、上記等価モデルの出力に上記差に応
じた修正を行うので、リアルタイムで略実速度に近い速
度が得られ、速度検出遅れが少なく、広帯域のソフトウ
ェア速度制御系を構成でき、小型化、高安定化が可能と
なる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明のヘッド速度制御装置のシステム
構成を示すブロック図である。図１において、１０は速
度制御系全体をコントロールするＣＰＵで、内部では目
標位置までの距離に応じて目標速度を発生する目標速度
テーブルを有する。目標位置までの残距離は再生信号を
計数カウンタ５０で計数して求める。

【００１４】６０はソフトウェアで実現されるオブザー
バで、従来技術と同様な動作をさせることができる。た
だし、積分器はＺ演算子を用いて表される。ここでオブ
ザーバの出力ｖｓ’と目標速度ｖγは比較され、Ｄ／Ａ
コンバータ２０より出力され、ヘッド駆動系３０の入力
信号となる。ここで用いられる変換定数Ｋａ、Ｋｆ、
ｍ、ｓ、ｋｖ、ｆは図２の従来技術で用いられているも
のと同じで、それぞれ、リニアモータの電圧−電流変換
ゲインＫａ，電流−駆動力変換ゲインＫｆ，リニアモー
タ可動部質量ｍ、ラプラス演算子ｓ，周期−速度変換定
数ｋｖ、オブザーバゲインｆである。

【００１５】ヘッド駆動系３０が光ディスクのトラック
を横断することにより、光ヘッドから図３（ａ）に示す
ような再生信号が得られる。再生信号は周期カウンタ４
０で基準クロック４１を用いて、半周期分計数され、Ｃ
ＰＵ１０に取り込まれ、周期ー速度変換定数ｋｖを乗じ
て、オブザーバで用いられる検出信号ｖｓとなる。

【００１６】このようにして得られたオブザーバ６０の
出力ｖｓ’はＣＰＵ１０のサンプリング周期を速度制御
帯域より十分（一桁ぐらい）大きくとることにより、略
実速度に近い速度信号が得られ、ソフトウェア速度制御
系を構成することができる。

【００１７】図４は本発明のヘッド速度制御装置の他の
システム構成を示すブロック図である。図４において
は、ヘッド駆動系３０が２次系以上となっているが、１
次系のモデルで近似しオブザーバ６０を構成して速度制
御系を構成している。ヘッド駆動系３０が図１の場合よ
り複雑になっているが、その他は同じである。制御対象
としてヘッド駆動系３０があり、該ヘッド駆動系３０
は、トラッキングアクチュエータＧ１（ｓ）、送りモー
タＧ２（ｓ）の２つのアクチュエータと、２つの補償回
路Ｈ１（ｓ）、Ｈ２（ｓ）で構成されている。所謂２段
アクチュエータ連動シークの構成となっている。

【００１８】図５はこのヘッド駆動系の伝達関数を示し
たものであり、３０Ｈｚ付近にピークがある。このピー
クをのぞいて１次系で近似して、オブザーバ６０が構成
されている。前述したとおり、ヘッド移動速度が遅いほ
ど、速度検出系の遅れが著しく速度系が不安定になる。
この効果を図４の回路構成でシミュレーションしたもの
を図６、図７、図８、図９に示す。ここではディジタル
の速度検出器は再生信号ＳＡの１周期を計測したもので
ある。

【００１９】図６は移動速度１０mm／ｓのステップ応答
を示し、オブザーバ６０を使用しない場合である。図７
は移動速度１０mm／ｓのステップ応答を示し、オブザー
バ６０を使用した場合である。オブザーバ６０を使用す
ると図７のように振動が長く続くようになる。

【００２０】図８は移動速度５.３mm／ｓのステップ応
答を示す図で、オブザーバ６０を使用しない場合を示
す。図９は移動速度５mm／ｓのステップ応答を示す図
で、オブサーバ６０を使用した場合である。オブザーバ
６０を使用しないと図８に示すように発振してしまう
が、オブザーバ６０を使用すると図９に示すように発振
が抑えられる。これは低速時の速度検出の遅れがオブザ
ーバ６０により緩和されて、低速でも安定な速度制御系
が構成できたとみることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の速
度検出手段の出力信号を用いて、ソフトウェアにて制御
理論のオブザーバを構成するため、オブザーバ出力は略
実速度に近い速度信号が得られ、回路部品点数を少なく
押え、実装上小型となり、また、回路のオフセットやゲ
イン変動の少ない安定した速度制御系を構成できる効果
がある。

【００２２】また、光ディスク装置の制御系には一般に
ＣＰＵが用いられ、Ｄ／Ａを介して駆動系を駆動するよ
うになっているが、従来技術の場合アナログでサーボ系
が構成されるため、Ｄ／Ａ分解能は１０ビット以上必要
な場合でも、本発明のようにＤ／Ａ出力は目標速度と検
出速度との差（すなわち偏差）であり、Ｄ／Ａ分解能８
ビットで十分となる。すなわち、従来の速度検出系をソ
フトウェア化し、制御系をソフトウェア化することで、
Ｄ／Ａの分解能を下げても同じ性能であり、低価格にで
きる効果がある。

【００２３】また、制御対象が２次系以上のモデルでも
１次系で近似したので、ヘッド駆動系が２次系以上の複
雑な系でも、その構成によっては１次系で近似したオブ
ザーバを用いるので構成が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスク装置のヘッド速度制御装置
の構成例を示すブロック図である。

【図２】従来の光ディスク装置のヘッド速度検出装置の
構成を示すブロック図である。

【図３】図２のヘッド速度検出装置の動作を説明するた
めの波形図である。

【図４】本発明の光ディスク装置のヘッド速度制御装置
の構成例を示すブロック図である。

【図５】ヘッド駆動系の伝達関数を示す図である。

【図６】図４のヘッド速度制御装置のオブザーバがない
場合のステップ応答を示す図である。

【図７】図４のヘッド速度制御装置のオブサーバがある
場合のステップ応答を示す図である。

【図８】図４のヘッド速度制御装置のオブザーバがない
場合のステップ応答を示す図である。

【図９】図４のヘッド速度制御装置のオブサーバがある
場合のステップ応答を示す図である。

【符号の説明】

１０ ＣＰＵ ２０ Ｄ／Ａコンバータ ３０ ヘッド駆動系 ４０ 周期カウンタ ５０ 計数カウンタ ６０ オブザーバ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に情報を記録もしくは再生、消
   去する光ヘッドと、該光ヘッドを駆動するヘッド駆動手
   段と、該光ヘッドの移動速度を光ヘッドの再生信号と基
   準クロックパルスに基づいてディジタル的に求めるよう
   速度検出手段を具備する光ディスク装置の速度制御装置
   において、 前記ヘッド駆動手段及び前記速度検出手段と等価なソフ
   トウェア構成による等価モデルを備え、 前記速度検出手段の出力から求められる速度検出信号と
   前記速度検出手段の等価モデルの出力との差をフィード
   バックし速度補正するようにして、制御理論で用いられ
   るオブザーバを構成したことを特徴とする光ディスク装
   置のヘッド速度制御装置。
2. 【請求項２】 前記等価モデルは前記駆動手段及び前記
   速度検出手段等の制御対象が２次系以上のモデルでも１
   次系で近似したことを特徴とする請求項１記載の光ディ
   スク装置のヘッド速度制御装置。
3. 【請求項３】前記光ディスク装置は、与えられる目標速
   度と、前記補正された速度信号との誤差に応じて駆動電
   圧の供給を受けるヘッド駆動手段により光ヘッドが速度
   制御されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   の光ディスク装置のヘッド速度制御装置。