JPH06236561A

JPH06236561A - シーク装置

Info

Publication number: JPH06236561A
Application number: JP2094093A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Suzuki; 晴之鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-02-09
Filing date: 1993-02-09
Publication date: 1994-08-23

Abstract

(57)【要約】【目的】安定・確実な高速シーク動作を実現する。【構成】トラック横切りパルスＴＰをカウンタ９でカ
ウントして残トラック数ＴＣを求め、それに対応した目
標速度ＶＲを得る。ＴＰより検出した光スポットの速度
ＶＤとＶＲの速度誤差ＶＥを補償器１３を介し対物レン
ズ２のアクチュエーター３の駆動回路１６に入力する。
対物レンズ２の位置信号（光スポットの光軸変位）ＬＰ
とＶＥが、補償器７または補償器１３，１４を介し加算
器１５で加算され、加算値が光ヘッド４のシークモータ
５の駆動回路１７に入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体に光ビームを
照射することによって情報の記録再生を行なう光ディス
ク装置や光磁気ディスク装置に係り、特に、この種の装
置において、光ヘッドからの光ビームが記録媒体上の情
報トラックを横切る方向へ、光ヘッドを移動させるシー
ク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、光ディスク装置（あるいは光磁
気ディスク装置）のシーク動作は、光ヘッドに対し相対
的に微小移動可能な対物レンズ（光源からの光束を収束
させて記録媒体上に光スポットを作るためのレンズ）
を、目標トラックまでの残トラック数に比例した速度で
移動させ、同時に光ヘッドを対物レンズに追従させるの
であるが、対物レンズに比べて光ヘッドの質量が非常に
大きいため、光ヘッド対物レンズに対する追従性が悪
い。この追従性を高めるために、光ヘッドを駆動するシ
ークモータとして大容量のものが必要となり、また、大
きな加速度に耐えられるように光ヘッドの剛性を高めな
ければならないので、装置が大型、高価になる等の問題
がある。

【０００３】特開平２−３３７３１号公報には、この種
のシーク動作の問題点を改善するための装置が開示され
ている。この装置（以下、従来例）にあっては、光ディ
スク上のトラックを光スポットが横切る毎に発生するト
ラックパルスを、小さな値がプリセットしたアップダウ
ンカウンタによりカウントし、このカウント値（絶対
値）に比例した基準速度信号を作る。また、トラックパ
ルスの周波数から光スポットの移動速度を検出し、この
移動速度信号と基準速度信号との差信号によって対物レ
ンズ（光比ポット）の微動駆動用アクチュエーターを駆
動する。これによって対物レンズ（光スポット）が光ヘ
ッドに対して相対的に変位するが、この変位量に比例し
た信号によりシークモータを駆動する。したがって、光
ヘッドは対物レンズ（光スポット）に追従して移動す
る。アップダウンカウンタのカウント値が設定値になる
と、同カウンタのカウント方向を切り替える。アップダ
ウンカウンタのカウント値が−１になると、同カウンタ
をリセットしシーク動作を終わる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の構成によ
れば、シーク速度を低速から徐々に上げたのち徐々に下
げるようなシーク動作となり、光ヘッドに大きな加速度
を加える必要がなく小容量のシークモータを用いること
ができ、光ヘッドにもそれほどの剛性が要求されなくな
る。

【０００５】しかし、これはシークに必要とする加速度
が比較的小さい場合である。高速シークを実現しようと
した場合、上記従来例の構成は適切とは言えない。その
理由を以下に説明する。

【０００６】直径９０ｍｍの光ディスクの半径２０ｍｍ
から半径４０ｍｍまでの範囲にトラックが刻まれ、この
全範囲を２０ｍｓ（ミリ秒）でシークさせるとし、光ヘ
ッドの移動速度を図６に示すように制御する場合、光ヘ
ッドの必要加速度ａはａ＝４×２０ｍｍ／（２０ｍｓ）² ＝２００ｍ／ｓ² となる。

【０００７】上記従来例によると、まず対物レンズ（光
スポット）の微小駆動アクチュエーターを駆動して光ス
ポットの光軸を加速度ａで加速する。光ヘッドは、この
光スポット光軸の変位に追従するために加速度ａで加速
されなければならない。光ヘッドの加速により、光ヘッ
ドの基準光軸に対する光スポット光軸のずれ量は修正さ
れ一定の値をとる。

【０００８】このような光スポット光軸の動きに光ヘッ
ドを追従させる光ヘッド移動制御系は、制御ブロック線
図としては図７に示すようになる。ただし、ｓ＝ｊω、
ω＝２πｆ、ω₀＝２πｆ₀（ｆ₀は制御帯域と呼ばれ
る）。

【０００９】簡単な計算により、光スポット光軸が加速
度ａで加速するときの光軸ずれ量は光軸ずれ量＝ａ／ω₀ ² ・・・・（１）となる。

【００１０】この式より、ｆ₀＝２５０Ｈｚ、ａ＝２０
０ｍ／ｓ²とすると、光軸ずれ量は、８１μｍにもな
り、光スポット光軸ずれ検出信号（対物レンズの変位検
出信号）が飽和する危険がある。また、一般的に、これ
ほど光軸ずれ量が大きいと、光ディスクからの反射光よ
り検出されるトラック横切り信号のオフセットがかなり
大きく、同信号より作られるトラックパルスも正確でな
くなる。その結果としてシーク動作が不安定、不確実に
なってしまう。

【００１１】上式より理解されるように、ｆ₀を大きく
れば光軸ずれ量を小さくできる。しかしながら、光ヘッ
ドの機械共振の関係でｆ₀は制限され、それほど大きく
することができない。

【００１２】よって本発明の目的は、高速シーク時にお
いても、光スポットの光軸ずれ量を小さく抑え、安定か
つ正確なシーク動作を実現するシーク装置を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によるシ
ーク装置の特徴は、記録媒体上のトラックを横切る方向
へ光スポットの光軸を該光ヘッドの基準光軸に対し相対
的に微小変位させる手段を、シークの目標速度と該光ス
ポットの実際の移動速度との速度誤差に応じて駆動する
手段、及び、該光ヘッドを該トラックを横切る方向に移
動させるための手段を、該光スポットの光軸の該基準光
軸に対する変位量と該速度誤差とを加算した値に応じて
駆動する手段とをさらに有することである。

【００１４】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の構成において、光スポットの光軸の基準光軸に対する
変位量と、光スポットの実際の移動速度と目標速度との
速度誤差、との加算割合を調整する手段が設けられるこ
とを特徴する。

【００１５】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
の構成において、テストシーク動作における光スポット
の光軸の変位量に基づいて、該光スポットの光軸の変位
量と速度誤差との加算割合を自動的に決定する手段を有
することを特徴とする。

【００１６】

【作用】請求項１の発明によれば、光スポットの速度誤
差と光軸変位とを加算した値に応じて光ヘッドが駆動さ
れるため、高速シークの場合にも光軸ずれ量を極めて小
さくできる。よって、光軸変位のみに応じて光ヘッドを
駆動する構成に比べ、高速シークの場合にも動作が安定
かつ正確になる。

【００１７】請求項２の発明によれば、光スポットの速
度誤差と光軸変位の加算割合を調整することによって、
シーク制御に関連する回路等の伝達ゲインのバラツキ等
があっても、光軸ずれ量の小さい安定かつ確実な高速シ
ークが可能となり、また、そのような伝達ゲイン等のバ
ラツキをそれほど厳しく抑える必要がないため、制御系
の回路等のコストを削減できる。

【００１８】請求項３の発明によれば、テストシーク動
作によって、自動的に、光スポットの速度誤差と光軸変
位の加算割合が最適設定されるため、人手による設定作
業が不要になり、また人手による設定ミスを避けること
ができる。

【００１９】

【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。本実施例
は、一般的な構成の光ヘッド４を用いた光ディスク装置
において、高速シークを実現するシーク装置である。

【００２０】光ヘッド４内部のレーザ光源から出射され
た光ビームは、対物レンズ２により収束され、光スポッ
トとしてディスク１に照射され、その反射光は対物レン
ズ２より集光され光ヘッド４内部の光学系に入力する。

【００２１】対物レンズ２は、アクチュエーター３によ
り、光ヘッド４に対し相対的にディスク半径方向（トラ
ックを横切る方向）へ微小移動させることができ、した
がって、ディスク１上の光スポットの光軸もアクチュエ
ーター３により微小移動させることができる。５はディ
スク半径方向へ光ヘッド４を大移動させるためのボイス
コイルモータ（シークモータ）である。

【００２２】ディスク上の光スポットがトラックを横切
るのに応じたトラック横切り信号ＴＥが、ディスクから
の反射光を基に光ヘッド４内部の公知の光学系及び信号
処理手段によって作られる。このトラック横切り信号Ｔ
Ｅは、周知のように、トラックピッチを１周期とする正
弦波状信号となる。

【００２３】光ヘッド４に対する対物レンズ２の変位、
換言すれば、光ヘッド４の基準光軸に対するディスク上
の光スポットの光軸の変位（光軸ずれ量）が、レンズ位
置検出器６により検出され、これがレンズ位置信号ＬＰ
として出力される。

【００２４】なお、レーザ光源と対物レンズ２との間の
光路中に配置したミラー等を微小回動させることによっ
て光スポットの光軸を変位させる構成としてもよい。こ
の場合、当該ミラー等の位置もしくは角度の検出器を設
けることによって、光軸変位を検出すればよい。

【００２５】レンズ位置信号ＬＰは補償器７に入力す
る。この補償器７は、好ましくは位相進み−遅れ（Ｌea
d-Ｌag）特性とＤＣゲインを持つ。補償器７の出力は加
算器１５の一方の入力に印加され、この加算器１５の出
力がボイスコイルモータ５の駆動回路の入力となる。

【００２６】レンズ位置信号ＬＰ→補償器７→加算器１
５→駆動回路１７→ボイスコイルモータ５→光ヘッド４
までの系（光ヘッド制御系と呼ぶ）は、対物レンズ２の
変位（光スポットの光軸ずれ量）を少なくするように光
ヘッド４を駆動する。すなわち、対物レンズ２が光ヘッ
ド４に対してディスク内周方向に変位するときは光ヘッ
ド４も内周方向へ駆動するというように、対物レンズ２
の動きに光ヘッド４を追従させる。前述のように従来
は、シーク動作中に、このような光ヘッド制御系のみに
よって光ヘッド４を光スポットに追従させるように駆動
していた。

【００２７】ゼロクロスコンパレータ８によりトラック
横切り信号ＴＥを波形整形することによって、トラック
横切りパルスＴＰが得られる。このトラック横切りパル
スＴＰはカウンタ９によってカウントされる。このカウ
ンタ９は光スポットの現在位置からシーク目標トラック
までの残トラック数ＴＣを得るためのものである。例え
ばカウンタ９はダウンカウンタで、シーク動作のスター
ト時に目標トラック数をロードされ、トラック横切りパ
ルスＴＰをダウンカウントする。

【００２８】このカウンタ９のカウント値すなわち残ト
ラック数ＴＣは目標速度発生器１０に入力する。この目
標速度発生器１０は例えばＲＯＭからなり、残トラック
数ＴＣに比例的な値、好ましくは残トラック数ＴＣの平
方根に比例した値を基準速度ＶＲとして出力する。

【００２９】トラック横切りパルスＴＰは速度検出器１
１にも入力し、速度検出器１１よりトラック横切りパル
スＴＰの周波数に比例した値が検出速度ＶＤとして出力
される。このような速度検出器１１は、具体的には周波
数−電圧変換器でもよいし、トラック横切りパルスＴＰ
の周期を検出して同周期の逆数を求めるものでもよい
し、あるいはトラック横切りパルスＴＰをカウントして
一定時間毎のカウント値の差分値を求めるものでもよ
い。検出速度ＶＤは、光スポットがトラックを横切る実
際の速度を表わす。

【００３０】基準速度ＶＲと検出速度ＶＤが減算器１２
に入力し、速度誤差ＶＥ＝ＶＲ−ＶＤが得られる。この
速度誤差ＶＥは補償器１３により増幅される。この補償
器１３はゲインのみを持つものでもよいし、速度制御ル
ープの安定性を損なわない程度の低域フィルタ特性とゲ
インを持つものでもよい。この補償器１３の出力によ
り、駆動回路１６を通してアクチュエーター３が駆動さ
れ、したがって対物レンズ２が駆動される。かくして、
目標トラックまでの残トラック数ＴＣに応じた基準速度
ＶＲと、光スポットの検出速度ＶＤとが等しくなるよう
に対物レンズ２が駆動されることになる。

【００３１】ここで、補償器１３の特性として、図２に
示すように、正極性出力を所定値ＬＩＭに制限すること
とする。これは、対物レンズ駆動による光スポットの加
速度に対して、光ヘッド４を追従可能とするためであ
る。制限値ＬＩＭにより決まる光スポット加速度が、駆
動回路１７とボイスコイルモータ５により発生可能な最
大の光ヘッド加速度を越えないように、ＬＩＭを設定す
る。

【００３２】補償器１３の出力はまた、補償器１４を通
して加算器１５に入力する。補償器１４はゲイン要素で
ある。補償器１３の出力から駆動回路１６→アクチュエ
ーター３→対物レンズ加速度までの伝達ゲインと、補償
器１３の出力から補償器１４→加算器１５→駆動回路１
７→ボイスコイルモータ５→光ヘッド加速度までの伝達
ゲインとが等しくなるように、補償器１４のゲインが決
められる。すなわち、駆動回路１６のゲインをＧ₁₆（Ｖ／Ｖ）アクチュエーター３のゲインをＧａ（Ｎ／Ｖ）対物レンズ２の質量をＭ（ｋｇ）とし（ただし、Ｖはボルト、Ｎはニュートン）、加算器１５のゲインを１駆動回路１７のゲインをＧ₁₇（Ｖ／Ｖ）ボイスコイルモータ５のゲインをＧ_VCM（Ｎ／Ｖ）光ヘッド４の質量をＭ（ｋｇ）とすると、補償器１４のゲインをＨ₃は、（Ｇ₁₆・Ｇ_a）／ｍ＝Ｈ₃（Ｇ₁₇・Ｇ_VCM）／Ｍより、Ｈ₃＝（Ｇ₁₆・Ｇ_a）／（Ｇ₁₇・Ｇ_VCM）×Ｍ／ｍとする。

【００３３】かくして、補償器１３の出力により対物レ
ンズ２が駆動されることによって光スポットに生じる加
速度と同じ加速度が光ヘッド４に同時に生じるように、
光ヘッド４が駆動されることになる。したがって、光ヘ
ッド４と対物レンズ２の動きは一致し、光ヘッド４に対
する対物レンズ２の変位、すなわち光軸ずれ量を０に保
ってシークすることが可能である。しかし、これは光ヘ
ッド４の移動に伴う摩擦力や前記各種伝達ゲインのバラ
ツキ等を無視した場合である。実際には、このような摩
擦力や伝達ゲインのバラツキを無視でないので、補償器
１３の出力によって生じる対物レンズ加速度と光ヘッド
加速度とが完全には一致せず、加速度差が生じてしま
う。

【００３４】この加速度差による光軸ずれを０にするた
めに、補償器７の出力（光軸ずれ量に比例）と補償器１
４の出力とを加算器１５で加算した信号を駆動回路１７
に入力する。このようにすれば、上記摩擦力やゲインの
バラツキによる生じる対物レンズ２と光ヘッド４の加速
度差は、シークに要する加速度よりは小さいと考えてよ
いので、シーク時の光軸ずれ量を０に近づけることが可
能となる。

【００３５】すなわち、例えばレンズ位置信号ＬＰ→補
償器７→加算器１５→駆動回路１７→ボイスコイルモー
タ５→光ヘッド４の光ヘッド制御系の制御帯域Ｆ₀を２
５０Ｈｚとし、光スポットを２００ｍ／ｓ²で加速させ
るとした場合、この光ヘッド制御系だけで光ヘッド４を
駆動したときには、前述したように８１μｍもの光軸ず
れが生じる。これに対し、本実施例のように補償器７，
１４の出力を加算した信号で光ヘッド５を駆動する構成
によれば、補償器１４の出力により光ヘッド４が１９０
ｍ／ｓ²まで加速されたとすると、対物レンズ加速度と
の差は１０ｍ／ｓ²であるから上記（１）より４μｍし
か光軸ずれを生じない。そして、このときに、この加速
度差１０ｍ／ｓ²に相当する値が補償器７より加算器１
５に入力する筈であり、これが補償器１４の出力と加算
されて駆動回路１７に入力するので、結果として光ヘッ
ド４は２００ｍ／ｓ²で加速され、光軸ずれは０にな
る。

【００３６】補償器１４のゲインＨ₃を固定することも
可能であるが、可変抵抗器の調節等によって可変とし、
シーク中のレンズ位置信号ＬＰがほぼ０になるように、
ゲインＨ₃（補償器１３の出力の加算割合）を調整する
ようにすることができる。このようにすると、加算器１
５、駆動回路１６，１７等の伝達ゲインのバラツキがあ
っても（それによって上記加速度差が大きくなって
も）、これをゲインＨ₃の調整で補正できるため、これ
ら回路類を安価なものにできる。

【００３７】本発明の他の実施例によれば、シーク装置
の全体的構成は前記実施例と同様であるが、図３に示す
ように、補償器１４としてデジタル／アナログ変換器１
０２が用いられ、また、コントローラ１０１が追加され
る。

【００３８】デジタル／変換器１０２は、光ディスク装
置の起動時等のテストシーク動作中に、レンズ位置信号
ＬＰを入力として、この信号が０となるようにゲインデ
ータＧＡＩＮを自動設定する。このゲインデータＧＡＩ
Ｎはデジタル／アナログ変換器１０２のＤＡＴＡ入力と
なる。また、補償器１３の出力（デジタルデータ）がデ
ジタル／アナログ変換器１０２のＲＥＦ入力となる。デ
ジタル／アナログ変換器１０２の出力ＯＵＴは、加算器
１５の入力となるが、ＯＵＴ∝ＲＥＦ・ＤＡＴＡの入出力関係となっているため、ゲインデータＧＡＩＮ
はデジタル／アナログ変換器１０２のＲＥＦ入力から出
力ＯＵＴへのゲイン（図１の補償器１４のゲインＨ₃に
対応）を表わすことになる。したがって、デジタル／ア
ナログ変換器１０２は、補償器１４をゲイン可変とした
ものに相当し、そのゲインをコントローラ１０１によっ
て自動設定する構成である。

【００３９】次に、コントローラ１０１のゲイン設定動
作を説明する。図４はコントローラ１０１の動作説明の
ためのフロー図である。

【００４０】光ディスク装置の起動時に、あるいは、外
部よりテストシークを指示された時に、コントローラ１
０１はゲインデータＧＡＩＮを所定値Ａに設定し（ステ
ップ２０１）、ＳＴＡＲＴ信号を出力してテストシーク
動作を開始させる（ステップ２０２）。ＳＴＡＲＴ信号
によりカウンタ９（図１）にシークトラック数がロード
される。コントローラ１０１は、このシーク動作中のレ
ンズ位置信号ＬＰの値を取り込み、ＬＰａとして記憶す
る（ステップ２０３）。このＬＰａは、ＧＡＩＮ＝Ａの
時のレンズ位置信号ＬＰの値である。

【００４１】コントローラ１０１は、ゲインデータＧＡ
ＩＮを別の所定値Ｂに設定し（ステップ２０４）、ＲＡ
ＲＴ信号を出力して再度、テストシーク動作を開始させ
る（ステップ２０５）。このシーク動作中のレンズ位置
信号ＬＰの値を取り込み、これをＬＰｂとして記憶する
（ステップ２０６）。これで、ＧＡＩＮ＝Ｂの時のレン
ズ位置信号ＬＰの値も得られた。

【００４２】次に、コントローラ１０１は、ゲインデー
タＧＡＩＮをＧＡＩＮ＝（ＬＢｂ・Ａ−ＬＢａ・Ｂ）／（ＬＢｂ−ＬＢａ）・・・（２）により計算した値に設定する（ステップ２０７）。かく
して、デジタル／アナログ変換器１０２のゲイン
（Ｈ₃）は、シーク中のレンズ位置信号ＬＰを０にする
ようなレベルに自動設定される。以後は、このゲインに
設定した状態でシーク動作が行なわれる。

【００４３】このようなゲイン設定の原理について説明
する。デジタル／アナログ変換器１０２のゲイン
（Ｈ₃）は、光ヘッド４の加速度と比例関係にあり、ま
た光軸ずれ量とも比例関係になると考えられるので、結
局、ＧＡＩＮとシーク中のレンズ位置信号ＬＰとが比例
関係にあると考えられる。したがって、図５に示すよう
に、２点のＧＡＩＮとＬＰの関係が分かればＬＰ＝０の
ためのＧＡＩＮを上記（２）で求めることができる訳で
ある。

【００４４】

【発明の効果】（１）光スポットの速度誤差と光軸変位
とを加算した値に応じて光ヘッドを駆動することによ
り、高速シークにおいても光スポットの加速度と光ヘッ
ドの加速度とを一致させ、光軸ずれ量を極めて小さくで
きる。よって、安定かつ正確な高速シークが可能とな
る。

【００４５】（２）光スポットの速度誤差と光軸変位の
加算割合を調整することによって、シーク制御に関連す
る回路等の伝達ゲインのバラツキ等があっても、光軸ず
れ量の小さい安定かつ確実な高速シークが可能である。
また、そのような伝達ゲイン等のバラツキをそれほど厳
しく抑える必要がないため、制御系の回路等のコストを
削減できる。

【００４６】（３）テストシーク動作によって、自動的
に、光スポットの速度誤差と光軸変位の加算割合が最適
設定されるため、人手により設定する場合のような設定
ミスの心配がなく、装置動作の信頼性が高まるととも
に、人手による設定作業が不要になる分、装置の組み立
てコストを削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す概略ブロック図で
ある。

【図２】速度誤差のための補償器の入出力特性を示す図
である。

【図３】本発明の第２の実施例の前記第１実施例との構
成の相違を示すブロック図である。

【図４】前記第２実施例のテストシークに関連した動作
フローを示す図である。

【図５】ゲインの求め方を説明する図である。

【図６】シーク速度カーブの例を示す図である。

【図７】光スポットの光軸変位のみに応じて光ヘッドを
駆動する系を表わす制御ブロック線図である。

【符号の説明】

１光ディスク２対物レンズ３アクチュエーター４光ヘッド５ボイスコイルモータ（シークモータ）６レンズ位置検出器７補償器８ゼロクロスコンパレータ９ダウンカウンタ１０目標速度発生部１１速度検出部１２減算器１３補償器１４補償器１５加算器１６駆動回路１７駆動回路１０１コントローラ１０２デジタル／アナログ変換器ＬＰレンズ位置信号（光軸変位）ＴＥトラック横切り信号ＴＰトラック横切りパルスＴＣ残トラック数ＶＲ目標速度ＶＤ検出速度ＶＥ速度誤差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ヘッドより記録媒体上へ光スポットを
照射して情報の記録再生を行なう装置において、該記録
媒体上のトラックを横切る方向へ該光スポットの光軸を
該光ヘッドの基準光軸に対し相対的に微小変位させる手
段を、シークの目標速度と該光スポットの実際の移動速
度との速度誤差に応じて駆動する手段、及び、該光ヘッ
ドを該トラックを横切る方向に移動させるための手段
を、該光スポットの光軸の該基準光軸に対する変位量と
該速度誤差とを加算した値に応じて駆動する手段とを有
することを特徴とするシーク装置。
【請求項２】該光軸の変位量と該速度誤差との加算割
合を調整する手段を有することを特徴とする請求項１記
載のシーク装置。
【請求項３】テストシーク動作における該光軸の変位
量に基づいて、該光軸の変位量と該速度誤差との加算割
合を自動的に決定する手段を有することを特徴とする請
求項１記載のシーク装置。