JPH06176378A - 光ディスク装置のシーク回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】回転する光ディスク１にレーザ光２を集光して
光スポット４を作る対物レンズ３と、対物レンズ３を駆
動するファインアクチュエータ５と、ファインアクチュ
エータ５を駆動するコースアクチュエータ６と、光スポ
ット４と光ディスク１の相対位置ずれを示す信号を検出
する光学系と、シーク時に、相対位置ずれ信号を数え
て、速度制御により移動する光ディスク１のシーク装置
において、フォローイング時に求めたコースアクチュエ
ータ６に加えるフィードフォワード補償値をシーク時に
も出力して、偏心の影響をなくし、単一方向の速度検出
手段により移動する光ディスク装置のシーク回路。 【効果】フォローイング時に偏心を打ち消す補償値が求
められるので、シーク時に逆向きの影響が低減でき、速
度検出回路規模を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファインアクチュエー
タを動かすコースアクチュエータを制御してディスク半
径方向へ動かすシーク制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置は、レーザ光を用いて、
データの読み書きをする可搬媒体形の記憶装置である。
可搬媒体の代表的な記憶装置には、フロッピーディスク
装置がある。

【０００３】現在、ほとんどのパソコンには、フロッピ
ーディスク装置が搭載されている。ＣＰＵや半導体メモ
リの進歩に伴い、フロッピーディスクの記憶容量不足
や、データ検索の遅さがめだち始めている。最近では、
この問題点を小型ハードディスク装置を用いて、解消し
ている。しかし、データの持ち運びが気軽なフロッピー
ディスク装置が付いたパソコンは、ユーザの使い勝手に
適しているため、普及している。

【０００４】光ディスクには、フロッピーディスクの特
徴である媒体交換性と、小型ハードディスク装置並の大
容量の特徴がある。そのため、低価格な光ディスク装置
が望まれている。

【０００５】従来の光ディスク装置の概要を示したもの
が図２である。フォローイング時にはアナログスイッチ
４５，４６をＦにし、シーク時にはＳにする。始めに、
フォローイング制御系を説明する。光スポット４は、ヘ
ッド全体を移動するコースアクチュエータ６と、対物レ
ンズ３を動かすファインアクチュエータ５により動く。
コースアクチュエータ６とファインアクチュエータ５
は、フレミングの左手の法則に基づき力が発生するブラ
シレス直流モータである。ファインアクチュエータ５
は、光スポット４とディスク１の相対位置を示すトラッ
ク信号７により、ファイン用補償回路８とファイン用電
流アンプ９を用いて駆動される。

【０００６】コースアクチュエータ６は、ファイン駆動
値１０から補償回路１２及びコース用電流アンプ１３を
用いて駆動される。光ディスク１は可搬性媒体であるの
で、ディスクの回転に伴い５０μｍ程度のディスク偏心
が生じる。二つのアクチュエータ５，６により、数百ｎ
ｍ以下の追従精度で、光スポット４が、トラックへ追従
する。

【０００７】次にシーク制御について説明する。シーク
は、現在いるトラックから離れた別のトラックの移動を
示す。短い時間で移動を完了するために、等加速度運動
となる速度制御が用いられる。目標とするトラックまで
の距離から速度指令値を作る。その値は、等加速度運動
をするような速度指令値である。

【０００８】光ディスクの偏心により、目標とするトラ
ックがディスク回転周波数で動く。そのため、相対速度
の移動方向が逆向きになる場合が生じる。そのため、速
度制御に用いる信号には、方向検出をする必要がある。
一般に、移動方向は、９０度位相の異なった二つの信号
を用いることにより検出できる。ディテクタの信号の和
４７と差７は、９０度位相のずれた信号である。パルス
化回路４８，４９により各信号７，４７からパルス信号
を作る。パルス切り換え回路７４は、ディスクの内周へ
移動するときはアップパルス６１が発生し、ディスクの
外周へ移動するときはダウンパルス６２が発生する。各
パルス６１，６２をアップ／ダウンカウンタ７１によ
り、計数することで残渣距離を求める。シーク直前にカ
ウンタ７１に移動距離に相当するカウンタ値をセットし
ておき、カウントダウンして残渣距離を求める。残渣距
離からＲＯＭテーブル６４により、速度指令値のコード
を求めＤ／Ａ７０により、速度指令値６５が求まる。

【０００９】従来例として示した速度検出方式は、Ｆ／
Ｖ変換による方法である。移動時にはポジション信号で
あるトラック信号の周波数がディスクとの相対速度に正
比例するので、Ｆ／Ｖ変換器７２，７３を用いて速度信
号を検出する。相対的な移動方向が逆になるのでアップ
のパルス６１とダウンのパルス６２をそれぞれＦ／Ｖ変
換器７２，７３に入力し、その差から速度検出信号６６
を得る。

【００１０】このように、速度指令と速度信号のずれ６
７をアクチュエータの駆動信号としてコースアクチュエ
ータを駆動する。

【００１１】従来技術として、速度信号をポジション信
号の周期とポジションの微分から求める特開昭63−1732
30号公報が掲げられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】光ディスク装置が高価
な要因の一つに回路規模が大きい点があげられる。偏心
により方向が変化するために、位置を検出するためのパ
ルス化回路や相対的な速度を検出するためのＦ／Ｖ変換
器がそれぞれ２組必要である。そのために、回路規模が
大きくなっている。

【００１３】本発明の目的は、偏心による影響を取り去
り、単一方向検出の速度検出でシークを行うことにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】回転する光ディスクにレ
ーザ光を集光して光スポットを作る対物レンズと、前記
対物レンズを駆動するファインアクチュエータと、前記
ファインアクチュエータを駆動するコースアクチュエー
タと、前記光スポットと前記光ディスクの相対位置誤差
を示す信号を検出する光学系と、前記相対ずれを示す信
号で前記ファインアクチュエータを安定に駆動するファ
イン用補償回路と、前記ファイン用補償回路の出力から
コースアクチェータの駆動信号を作り出すコース用フィ
ルタ回路からなる光ディスクのトラックフォローイング
装置と、前記相対位置誤差信号を数えて、前記相対位置
ずれ信号から速度を検出して、速度制御により移動する
光ディスクのシーク装置において、フォローイング時の
前記コース用フィルタ回路出力信号をディスク一周期分
保管するためのＡ／Ｄ変換器とＲＡＭを設け、保管を開
始したディスク回転角に同期させて保管したＲＡＭの値
を出力するためのＤ／Ａ変換器と、Ｄ／Ａ変換器の出力
値を小さくするためのアッテネータと、アッテネータの
出力値と前記コース用フィルタ回路出力値を加算する加
算器を設け、前記加算器出力をコース駆動信号とし、フ
ォローイング時に求めたディスク一周期分の前記コース
用フィルタ回路出力をフィードフォワード補償値とし、
前記フィードフォワード補償値をシーク時にも出力し
て、単一方向の速度検出手段を設けたものである。

【００１５】

【作用】ファイン補償器の特性をＣ_F(Ｓ)とし、ファイ
ンアクチェータの特性をＰ_F(Ｓ)，コース用フィルタ回
路の特性をＣ_L(Ｓ），コースアクチュエータの特性をＰ
_C(Ｓ）とする。ただし、それ以外の構成部分は周波数特
性がほとんど変化しないので、簡単に取り扱うために１
とする。コースの駆動値とディスク偏心関係を記号を用
いて説明する。コース系に対する閉ループ特性は、

【００１６】

【数１】

【００１７】となる。ただし、コース系の変位をＸ
_C(Ｓ）とし、偏心量をＸ_REF とする。Ａ／Ｄ変換器で保
管するコース駆動値をＩ_C(Ｓ）とすれば、数１より

【００１８】

【数２】 Ｉ_C(Ｓ)＝Ｎ(Ｓ)／Ｐ_C(Ｓ)＊Ｘ_REF …(数２) となる。Ｉ_C(Ｓ）をフィードフォワードで加えること
は、

【００１９】

【数３】 Ｉ_C(Ｓ)＊Ｐ_C(Ｓ)＝Ｎ(Ｓ)＊Ｘ_REF …(数３) という意味である。つまり、Ｎ(Ｓ)の特性がフィードフ
ォワード補償値の精度となり、Ｎ(Ｓ)＝１がよい。

【００２０】Ｎ(Ｓ)の特性は、数１のファインアクチュ
エータＰ_F(Ｓ）が無視できれば、Ｃ_F(Ｓ)＊Ｃ_L(Ｓ)＊Ｐ
_C(Ｓ)なる系の閉ループ系と一致する。Ｃ_F(Ｓ)＊Ｃ
_L(Ｓ)＊Ｐ_C(Ｓ)＝１なる周波数がディスク回転周波数よ
り十分高ければ、Ｎ(Ｓ)＝１となる。そのため、サンプ
リングした値そのままでコースを駆動すればディスク偏
心に一致する。さらに、同条件では、コースアクチュエ
ータＰ_C(Ｓ）の特性がばらついていてもＮ(Ｓ)＝１とな
り、補正の効果がばらつかない。しかし、数１のファイ
ンアクチュエータＰ_F(Ｓ)は無視できないために、コー
ス駆動値Ｉ_C(Ｓ)では誤った情報を得ることになる。デ
ィスク回転周波数で、ファインアクチュエータＰ_F(Ｓ）
とコース用フィルタ回路Ｃ_L(Ｓ）が、ほぼ同じ特性とみ
なせれば、ディスク回転周波数では、ファインアクチュ
エータとコースアクチュエータは逆向きに動く、そのた
め、ディスク回転周波数での数１の値（以下、Ｎで示
す。）は、１より大きい。そのためコースの変位は偏心
量より、必ず大きく動くことになり、保管するデータも
大きめの値になる。Ｐ_F(Ｓ）の特性はあらかじめわかる
ので、保管したデータを１／Ｎとするアッテネータで小
さくする。これより、偏心情報をフィードフォワード信
号とすることができ、偏心の影響が小さくなる。

【００２１】Ｐ_F(Ｓ）の特性は部品ばらつきなどで変動
するため、信号を順次取り込みフィードフォワード値を
補正する繰り返し制御により精度を高めることができ
る。すなわち、Ｄ／Ａにより、フィードフォワード値を
出力しながら、Ａ／Ｄ入力値を再び記録して、新たなＤ
／Ａ出力値とすることにより、部品ばらつきの影響を低
減することができる。これより、フォローイング時に正
確な偏心情報をフィードフォワード補償値とすることが
でき、シーク時にこの補償値を使用することで偏心によ
る逆方向が低減する。

【００２２】そのため、単一方向の速度検出で速度制御
が可能になり、回路規模を小さくすることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本方式を適用した光ディスク装置が図１であり、
破線で囲った部分が本フィードフォワード補償値を求め
る部分である。光ディスク装置は、光ディスク１，光デ
ィスク１を回転するためのスピンドルモータ２４，デー
タを読み書きするヘッド２５及びヘッド２５を制御する
部分からなる。ヘッド２５は、レーザ光２を集光する対
物レンズ３と対物レンズ３を動かすファインアクチュエ
ータ５及び光ディスクからの反射光２８からサーボ信号
（トラック信号と焦点誤差信号）とデータ信号を読み取
るディテクタ２７からなる。本実施例ではトラック信号
による制御だけが記載されており、その他の部分は省略
されている。トラッキング制御は、ヘッド２５全体を駆
動するコースアクチュエータ６及び、ファインアクチェ
ータ５をトラッキング信号により各種回路を用いて動か
すことにより、光スポットをディスクに追従させる。

【００２４】光ディスクは、スピンドルモータ２４によ
り、３０００rpm で回転し、取り付けずれのために、約
５０μｍのディスク偏心が生じる。ディスク偏心に光ス
ポット４を位置決めすることにより、データを読み書き
する。光スポット４の移動は、ファインアクチュエータ
５とコースアクチュエータ６により行い、二つのアクチ
ェータ５，６は、ブラシレス直流モータである。

【００２５】光ディスク装置のトラッキングのための構
成は、以下のとおりである。光源２６から発光したレー
ザ光２は、対物レンズ３に入射し、光スポット４とな
る。光スポット４は、ディスク１に反射され、戻り光２
８が検出器２７に入射する。戻り光２８により、光スポ
ット４と光ディスクの位置ずれを検出器２７から検出す
る。検出器２７は、２分割のフォトダイドオードからな
り、フォトダイオードは光が当たると電流が流れる素子
である。戻り光２８は、光スポット４とディスク１の相
対的な誤差により、光量が変化する。そのため、戻り光
量で発生する各フォトダイオードの電流をＯＰアンプで
構成した差動アンプ１９によって、位置ずれ量であるト
ラック信号７を得る。

【００２６】トラック信号７を、ファイン用補償器８に
とおして、出力信号２０を作る。出力信号２０は、ファ
インアクチュエータ用電流アンプ９に入力されてファイ
ンアクチュエータ５を駆動する。ファイン用補償器８
は、位相遅れ補償と位相進み補償の機能をもったコンデ
ンサと抵抗器からなるＯＰアンプ回路である。このよう
なサーボ系を組むことにより光スポットはディスクに追
従する。

【００２７】次に、コースアクチュエータ制御について
説明する。出力値２０をコース用フィルタ１５の入力と
している。コース用フィルタ１５のコース系の安定性を
確保する。コンデンサと抵抗器からなるＯＰアンプ回路
である。フィルタ回路出力が加算器９０と電流アンプ１
３をとおりコースアクチュエータ６を駆動する。Ｄ／Ａ
１７は、適切な値がセットされるまで、Ｄ／Ａ１７から
出力はない。以下、適切な値がセットされるまでの説明
をする。ディスク回転周波数より高いサンプリング周波
数で、コース駆動値２１をＡ／Ｄ２２で取り込み、ディ
スク一周期分のデータをマイコン５０に保管する。デー
タの取り込みと出力をディスク回転に同期するようにデ
ィスクの基準角を開始するように、スピンドルモータ２
４の回転角検出パルス２３をマイコンの割り込み端子に
接続している。Ａ／Ｄ２２でデータを読み終わったらそ
のデータを回転角検出パルス２３に同期して、Ｄ／Ａ１
７を用いて出力する。出力したデータは偏心で定まるコ
ース駆動値より大きいのでアッテネータ１６にとおす。
出力２９とアッテネータ出力２０の和をコース駆動値２
１として、コースアクチュエータ６は駆動される。

【００２８】フィードバックの値２９とフィードフォワ
ードの値２０の和がＡ／Ｄ変換器２２に入力されている
ので、フィードフォワードの値２０を出しながら、再
び、Ａ／Ｄの入力値２１を保管することによりフィード
フォワードの値の精度が高まる。これは、繰り返し制御
による理論として知られている。

【００２９】そのため、ディスク偏心を補正するフィー
ドフォワード補償値が、フォローイング時に求められ
る。この値をシーク時にも使用することにより、逆向き
の影響を低減する。次にシーク制御について説明する。

【００３０】次にシーク制御について説明する。トラッ
クパルス信号をカウンタ９１により残渣距離を求め、Ｒ
ＯＭ６４とＤ／Ａ７０を用いて、残渣距離から速度指令
値を求めている。

【００３１】速度信号方式はＦ／Ｖ変換による方法であ
る。移動時にはポジション信号であるトラック信号の周
波数がディスクとの相対速度に正比例するので、Ｆ／Ｖ
変換器７２を用いて速度を検出する。シーク中には、フ
ォローイング時に求めたフィードフォワード補償値２０
を出力しているので、偏心による相対的な移動方向がな
い。トラックパルスをＦ／Ｖ変換し、速度を得る。ただ
し速度検出は、単一方向だけであるので、方向切り替え
回路９２がないと逆方向のシークに対応できない。方向
切り替え回路９２は方向を示すフラグＤＩＲにより極性
反転ができる回路になっている。これより、逆方向電流
が流れるので、速度検出が単一方向の検出でも逆方向に
シークができる。

【００３２】目標のトラックに到達したことをカウンタ
９１で確認する。到達したら、アナログスイッチを４
５，４６のＦからＳにし、先に説明したフォローイング
に切り換えて、シーク終了とする。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、フォローイング時に偏
心を打ち消す補償値が求められるので、シーク時に逆向
きの影響が低減でき、速度検出回路規模を低減すること
ができる。

【００３４】これに対し、フィードフォワード補償によ
り、偏心の影響をなくすことが、逆向きを防止する。そ
れにより、それぞれ２組だった回路を１組にすることが
可能になり、回路規模が低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したトラッキングのフォローイン
グ及びシークの実施例の説明図。

【図２】従来のトラッキング回路の構成の説明図。

【符号の説明】

１…光ディスク、２…レーザ光、３…対物レンズ、４…
光スポット、５…ファインアクチュエータ、６…コース
アクチュエータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転する光ディスクにレーザ光を集光して
   光スポットを作る対物レンズと、前記対物レンズを駆動
   するファインアクチュエータと、前記ファインアクチュ
   エータを駆動するコースアクチュエータと、前記光スポ
   ットと前記光ディスクの相対位置誤差を示す信号を検出
   する光学系と、シーク時に、前記相対位置誤差信号を数
   えて、速度制御により移動する光ディスクのシーク回路
   において、 フォローイング時に求めた前記コースアクチュエータに
   加えるフィードフォワード補償値をシーク時に出力し
   て、単一方向の速度検出手段により移動することを特徴
   とする光ディスク装置のシーク回路。