JPH07182663A

JPH07182663A - 光ディスク装置

Info

Publication number: JPH07182663A
Application number: JP32903293A
Authority: JP
Inventors: Koji Muraoka; 宏治村岡; Hiroyuki Gondo; 浩之権藤; Kiyoyuki Suenaga; 清幸末永; Taizo Kusano; 泰三草野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度かつ耐外乱性の高い光ディスク装置の
トラッキング，アクセス制御手段を構成する。【構成】対物レンズとトラックの相対速度と目標速度
の速度偏差信号ＥＶを増幅したＳ１信号でボビン２を駆
動し、キャリジ３とボビン２の相対位置信号ＰＥの位相
を進相した信号によりキャリジ３を駆動することにより
アクセス速度サーボを行う光ディスク装置であって、キ
ャリジ３を駆動するキャリジサーボ手段はそのサーボル
ープ内にキャリジサーボ帯域選択手段１９を有し、トラ
ッキングサーボ時は高帯域を選択し、アクセス時はアク
セス速度サーボ帯域より狭帯域のキャリジサーボ帯域を
選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータの外部記
憶装置等に用いられる光ディスク装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置の記録媒体である光ディ
スクのトラックピッチは１ないし２μｍ程度と極めて狭
い。このトラックに光ピックアップを高速アクセスさ
せ、精密なトラッキングサーボを行わせるには高度な制
御技術が必要とされる。

【０００３】アクセスは、光スポットを目標のトラック
上へ移動させる動作である。光スポットが目標トラック
上へ移動したら、トラック引き込みが行われる。その
後、光スポットが常にトラックセンターを走査するよう
にトラッキングサーボがかけられる。この一連のサーボ
について、以下簡単に説明する。

【０００４】図６は従来の光ディスク装置の光ピックア
ップの概略形状とアクセスの説明図である。まず、光ピ
ックアップの構成について説明する。対物レンズ１はボ
ビン２により保持される。ボビン２はキャリジ３に光デ
ィスクの半径方向に微少動作可能に搭載されている。キ
ャリジ３はリニアガイド４によって光ディスクの半径方
向に粗動可能に支持されている。キャリジ３上にはボビ
ン２とキャリジ３の相対位置を検出するポジションセン
サ５が設けられている。続いて光ピックアップのサーボ
について説明する。図６のＡからＢまではアクセス速度
サーボが行われ、Ｂの目標トラックに到着した時点では
トラック引き込み動作が行われ、つづいてＢの位置でト
ラッキングサーボが行われる。Ａ−Ｂ間のアクセス速度
サーボでは、現在のトラックから目標トラックまでの残
りトラック数に応じて光スポットの目標速度ＶＲが設定
される。現在の光スポットの位置が目標トラックから遠
いときは目標速度ＶＲは大きく、目標トラックに近づく
につれて目標速度ＶＲは小さく設定され、目標トラック
上では目標速度ＶＲはゼロになるように決められる。光
スポットとトラックの相対速度ＶＯが目標速度ＶＲに追
従するように速度サーボが行われ、最終的には目標トラ
ック上で光スポットが静止するように制御される。Ｂ位
置でのトラッキングサーボでは、光スポットとトラック
の位置偏差信号（以下ＴＥ信号と略記）を進相した信号
をボビン２にフィードバックし、それと同時に、ボビン
２とキャリジ３の相対位置信号（以下ＰＥ信号と略記）
を進相した信号をキャリジ３にフィードバックし、ボビ
ン２に対してキャリジ３が追従するように制御される。
この結果、光ディスクの回転によってトラック軸振れが
起こっても常に光スポットがトラックセンターを走査す
るように制御される。

【０００５】図７は従来の光ディスク装置におけるアク
セス制御時のトラッキング，アクセス制御手段のブロッ
ク図、図８は従来の光ディスク装置におけるトラッキン
グ制御時のトラッキング，アクセス制御手段のブロック
図である。

【０００６】図７と図８において、６は図６に示すボビ
ン２、キャリジ３、対物レンズ１等で構成される光ピッ
クアップである。光ピックアップ６は、次の３つのサー
ボ信号を検出する。ＴＥ信号、光スポットがトラックを
横断するときの相対速度を示すＶＯ信号、そして前述の
ＰＥ信号がそれである。

【０００７】７は速度検出手段でありＶＯ信号から相対
速度情報を検出しＶＯ信号を出力する。８は目標速度信
号発生手段であり、現在のトラックから目標トラックま
での残りトラック数に応じて光スポットの目標速度ＶＲ
を発生する。９は速度偏差検出手段でありＶＲ信号とＶ
Ｏ信号の差分を計算し、速度偏差信号（以下ＥＶ信号と
略記）を出力する。１０は増幅手段でありＥＶ信号を増
幅しＳ１信号を出力する。

【０００８】１１はＴＥ検出手段であり、トラッキング
エラーを検出する。１２は進相手段であり、トラッキン
グサーボのゲイン交点周波数付近の帯域においてＴＥ信
号の位相を６０度程度進相させ、信号Ｓ２を出力する。
１３は信号選択手段であり、ＣＰＵ１４の指令を受けて
アクセス時はＳ１信号を、トラッキング時はＳ２信号を
選択する。１５は電流供給手段であり、信号選択手段１
３の出力信号に比例した電流をボビン２に供給しボビン
２を駆動する。１６は相対位置検出手段であり、前述の
ＰＥ信号からボビン２とキャリジ３の相対変位を示すポ
ジションエラーを検出し出力する。１７は進相手段であ
りキャリジサーボのゲイン交点周波数付近の帯域におい
てＰＥ信号の位相を６０度程度進相させる。１８は電流
供給手段であり、進相手段１７の出力信号に比例した電
流をキャリジ３に供給しキャリジ３を駆動する。

【０００９】図７において、アクセス速度サーボ状態で
は、ＣＰＵ１４の指令を受けて信号選択手段１３は信号
Ｓ１を選択し、実線の制御ラインにより制御が行われ
る。また図８に示すトラッキングサーボ状態では、ＣＰ
Ｕ１４の指令を受けて信号選択手段１３は信号Ｓ２を選
択し、実線の制御ラインによりトラッキングサーボが行
われる。この２つの制御状態で同一のキャリジサーボル
ープが使用される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】光ディスク装置は装置
に加わる外乱振動等に対してトラッキング，アクセス制
御の精度を確保しなければならない。また、図６で示し
たように一般に光ピックアップはキャリジ３をシャフト
状のリニアガイド４で支持する構成を持つため、リニア
ガイド４とキャリジ３間の摺動抵抗が働く。そのために
キャリジ３の動作が渋くなり、ボビン２にキャリジ３が
追従できない場合がある。これが図９の従来の光ディス
ク装置におけるアクセス速度サーボの開ループ周波数特
性図に示す状態で、アクセス時とトラッキングサーボ時
で同一のキャリジサーボ手段を用いるので、アクセス速
度サーボ系の位相余裕を得られるようにするためキャリ
ジサーボ帯域が１５０Ｈｚまでしかとれず、トラッキン
グサーボ時にサーボ性能が不足する。以上の課題を解決
するためには、キャリジサーボ系の高帯域化が必要であ
る。しかし、キャリジサーボ系の帯域をある程度以上広
くするとアクセス速度サーボ系の位相余裕が減少しキャ
リジ３が振動的な挙動を示す。これが図１０の従来の光
ディスク装置におけるアクセス速度サーボ系の開ループ
周波数特性図に示す状態で、アクセス速度サーボ手段で
キャリジサーボ帯域を４５０Ｈｚに設定すると、アクセ
ス速度サーボ系の位相余裕が得られずサーボが不安定な
挙動を起こす。したがって、従来のキャリジサーボ系の
高帯域化には限界があった。

【００１１】また、アクセスの初期加速時には速度検出
の遅れ時間のため、アクセス速度サーボ系の位相余裕が
得られず不安定な挙動を示すという問題点を有してい
た。

【００１２】そこで本発明は、外乱振動や摺動抵抗等に
十分対抗できる光ディスク装置を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の光ディスク装置はキャリジサーボ手段のサ
ーボループ内にキャリジサーボ帯域選択手段を備え、ア
クセス制御時はキャリジサーボ帯域をアクセス速度サー
ボ帯域より狭帯域に設定し、トラッキングサーボ時はア
クセス制御時より高帯域のキャリジサーボ帯域を設定す
る。

【００１４】

【作用】上記した構成によれば、アクセス制御時にはア
クセス速度サーボ系の安定余裕を得るために必要なキャ
リジサーボ帯域が得られ、かつトラッキング制御時には
キャリジサーボ帯域を必要な帯域に任意に設定できるの
で、外乱振動や光ピックアップの摺動抵抗等に強いアク
セス速度サーボ系およびトラッキングサーボ系を構成で
きる。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の第１の実施例について、図面
を参照しながら説明する。

【００１６】まず本発明の第１の実施例について述べる
に先立ち作用の項で述べた事項について理論上の説明を
簡単に行う。

【００１７】まず、図５は本発明の第１の実施例におけ
る光ディスク装置のアクセス速度サーボ系のブロック図
である。図５中、ｓはラプラス演算子を示している。ま
た、Ｘ（ｓ）は光スポットの変位、Ｖ（ｓ）は光スポッ
トの速度、Ｒ（ｓ）はトラックの軸振れ速度、ＶＯ
（ｓ）は光スポットとトラックの相対速度、ＶＯ’
（ｓ）は相対速度ＶＯ（ｓ）の検出値、ＶＲ（ｓ）は目
標速度、ＥＶ（ｓ）は速度偏差、Ｋａｃｃは速度サーボ
フィードバックゲイン、Ｇｂ（ｓ）はボビンの入力電流
Ｉｂ（ｓ）からキャリジとボビンの相対変位ＰＥ（ｓ）
までの伝達関数、Ｇｃ（ｓ）はキャリジの入力電流Ｉｃ
（ｓ）からキャリジ変位Ｘｃ（ｓ）までの伝達関数、Ｈ
ｃ（ｓ）はＰＥ（ｓ）からキャリジの駆動電流Ｉｃ
（ｓ）までの伝達関数である。

【００１８】ｂｄ間の伝達関数Ｇｃｏｌ（ｓ）はＧｃｏｌ（ｓ）＝Ｇｃ（ｓ）Ｈｃ（ｓ）（式１）であり、これはキャリジサーボの開ループ特性を示して
いる。

【００１９】ｂｃ間の伝達関数Ｇａ１（ｓ）はＧａ１（ｓ）＝１＋Ｇｃ（ｓ）Ｈｃ（ｓ）（式２）である。ａｅ間の伝達関数Ｇａｏｌ（ｓ）はＧａｏｌ（ｓ）＝ｓＫａｃｃＧｂ（ｓ）｛１＋Ｇｃ（ｓ）Ｈｃ（ｓ）｝（式３）であり、これはアクセス速度サーボの開ループ特性を示
している。

【００２０】さて、（式２）に着目すると、Ｇａ１
（ｓ）はＧｃ（ｓ）Ｈｃ（ｓ）のゲインが１より大きい
周波数帯域ではほぼＧｃ（ｓ）Ｈｃ（ｓ）と同じ特性を
もつ。また、Ｇｃ（ｓ）Ｈｃ（ｓ）のゲインが１より小
さい周波数帯域ではほぼ１と同じ特性をもつ。したがっ
て、Ｇａ１（ｓ）はキャリジサーボ帯域内ではＧａ１（ｓ）＝Ｇｃ（ｓ）Ｈｃ（ｓ）（式４）キャリジサーボ帯域より高周波帯域ではＧａ１（ｓ）＝１（式５）となる周波数特性を示す。したがって、アクセス速度サ
ーボの開ループ特性もキャリジサーボ帯域によりその特
性が変わり、キャリジサーボ帯域内ではＧａｏｌ（ｓ）＝ｓＫａｃｃＧｂ（ｓ）Ｇｃ（ｓ）Ｈｃ（ｓ）（式６）キャリジサーボ帯域より高周波帯域ではＧａｏｌ（ｓ）＝ｓＫａｃｃＧｂ（ｓ）（式７）となる周波数特性を示す。さて、Ｇｂ（ｓ）、Ｇｃ
（ｓ）は各々２次遅れ特性を有する。したがって、Ｈｃ
（ｓ）を一般に使用される６０度程度位相進み特性の補
償器とすると、（式６）よりキャリジサーボ帯域内では
Ｇａｏｌ（ｓ）は−２１０度程度の位相値をもち、キャ
リジサーボ帯域内にアクセス速度サーボゲイン交点周波
数があると位相余裕が得られず、サーボが不安定にな
る。しかし、（式７）よりキャリジサーボ帯域より高周
波帯域ではＧａｏｌ（ｓ）は−９０度程度の位相値とな
り、この帯域にアクセス速度サーボゲイン交点周波数が
あると９０度近くの位相余裕を得ることができる。

【００２１】以上のことから、本発明に基づいてアクセ
ス制御時にはキャリジサーボ帯域をアクセス速度サーボ
帯域より狭帯域に設定することで十分な位相余裕を得る
ことができることが分かる。

【００２２】次に本発明の第１の実施例を説明する。図
１は本発明の第１の実施例における光ディスク装置のト
ラッキング，アクセス制御手段のブロック図である。図
１において、２はボビン、３はキャリジ、６は光ピック
アップ、７は速度検出手段、８は目標速度信号発生手
段、９は速度偏差検出手段、１０は増幅手段、１１はＴ
Ｅ検出手段、１２は進相手段、１３は信号選択手段、１
４はＣＰＵ、１５は電流供給手段、１６は相対位置検出
手段、１７は進相手段、１８は電流供給手段でありこれ
らは従来例の構成要素と同様である。本発明の第１の実
施例では従来の構成に加えてキャリジサーボ帯域選択手
段１９を備える。キャリジサーボ帯域選択手段１９はＰ
Ｅ信号の増幅率をあらかじめ決められた設定値から選択
し、キャリジサーボ帯域の選択を行う。前記増幅率の設
定値は、外乱が光ディスク装置に加わっても高精度のト
ラッキングサーボができるキャリジサーボ帯域と、アク
セス速度サーボ帯域より狭帯域のキャリジサーボ帯域の
２通りを選べるように設定されている。

【００２３】以上のように構成された本発明のトラッキ
ング、アクセス制御手段についてその動作を説明する。
まず、アクセス速度サーボ時はＣＰＵ１４の指令により
Ｓ１信号が選択される。それと同時にＣＰＵ１４はキャ
リジサーボ帯域選択手段１９に指令しキャリジサーボ帯
域をアクセス速度サーボ帯域より狭帯域に設定する。こ
の動作により前述の理論の説明で示したとおりアクセス
速度サーボの位相余裕が得られ、安定したアクセス速度
サーボが行える。次に、光スポットが目標トラックに到
着しトラック引き込みの後、トラッキングサーボが行わ
れる。この時はＣＰＵ１４の指令によりＳ２信号が選択
される。それと同時にキャリジサーボ帯域選択手段１９
に指令し、キャリジサーボ帯域を外乱が光ディスク装置
に加わっても高精度のトラッキングサーボができる帯域
に設定する。この一連の動作によりアクセス速度サーボ
時は安定動作ができ、かつ、トラッキングサーボ時は高
精度のサーボが期待できる。

【００２４】次に第１の実施例によるアクセス速度サー
ボ系の開ループ周波数特性を考える。図２は本発明の第
１の実施例における光ディスク装置のアクセス速度サー
ボ系の開ループ周波数特性図である。

【００２５】図２によると、トラッキングサーボ時には
キャリジサーボ帯域選択手段１９の働きによりキャリジ
サーボ帯域は４５０Ｈｚと広帯域に設定される。したが
って、トラッキングサーボ時は外乱等に強い高精度のサ
ーボが行える。また、アクセス速度サーボ時には、キャ
リジサーボ帯域選択手段１９の働きによりキャリジサー
ボ帯域は１５０Ｈｚとアクセス速度サーボ帯域４００Ｈ
ｚより狭く設定される。したがって、アクセス速度サー
ボ系の位相余裕が十分とれ、安定なアクセスが可能とな
る。

【００２６】以上のように本発明の第１の実施例によれ
ば、従来の構成に加えてキャリジサーボ帯域選択手段１
９を備え、キャリジサーボ帯域をトラッキングサーボ時
において外乱が光ディスク装置に加わっても高精度のト
ラッキングサーボができる帯域と、アクセス速度サーボ
帯域より狭帯域となる帯域の２通りを選択することによ
り、トラッキングサーボ時のサーボ性能とアクセス時の
安定性を両立できる。

【００２７】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図３は本発明の第
２の実施例における光ディスク装置のトラッキング，ア
クセス制御手段のブロック図である。図３において、第
１の実施例の構成と異なるのは、キック信号発生手段２
０を備える点である。キック信号発生手段２０はアクセ
ス制御のキャリジ初期加速時において、キック信号であ
るＳ３信号をボビン駆動信号として印加し、開ループ速
度制御を行うためのものである。

【００２８】アクセス速度制御の初期状態では、図５に
示した速度検出遅れと演算時間のためにサーボループ内
の遅延時間が大きくなる。そのためにアクセス速度サー
ボの位相余裕がとれず制御系が不安定になる。そこで、
アクセス速度制御の初期状態では開ループ制御し、キッ
ク信号により相対速度ＶＯが十分大きくなるときまで光
スポットを加速させる。キック信号はボビン２のみを駆
動して、キック信号の大きさに対応したＰＥ信号を発生
させる。この開ループ制御によって、相対速度ＶＯが小
さく速度サーボが不安定となる領域を通過できる。図４
は本発明の第２の実施例における光ディスク装置のアク
セス速度サーボの開ループ周波数特性図である。図４で
は、この一連の制御を行ったときの目標速度追従状態と
キャリジ駆動電流の関係が示されいる。図４のＡの区間
では信号選択手段１３はキック信号（Ｓ３信号）を選択
し開ループ速度制御を行う。この開ループ制御状態の時
はキャリジサーボ帯域選択手段１９によりキャリジサー
ボ帯域を４５０Ｈｚと広帯域に設定する。これによって
ボビン２とキャリジ３の相対変位を抑制できる利点があ
る。また、Ｂの区間では信号選択手段１３はＳ１信号を
選択、キャリジサーボ帯域選択手段１９は１５０Ｈｚを
選択し閉ループ制御を行う。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アクセ
ス制御時にはアクセス速度サーボ系の安定余裕を得るた
めに必要なキャリジサーボ帯域が得られ、かつトラッキ
ング制御時にはキャリジサーボ帯域を必要な帯域に任意
に設定できる。したがって、外乱振動や光ピックアップ
の摺動抵抗等に強いアクセス速度サーボ手段およびトラ
ッキングサーボ手段を有する光ディスク装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における光ディスク装置
のトラッキング，アクセス制御手段のブロック図

【図２】本発明の第１の実施例における光ディスク装置
のアクセス速度サーボの開ループ周波数特性図

【図３】本発明の第２の実施例における光ディスク装置
のトラッキング，アクセス制御手段のブロック図

【図４】本発明の第２の実施例における光ディスク装置
のアクセス速度サーボの開ループ周波数特性図

【図５】本発明の第１の実施例における光ディスク装置
のアクセス速度サーボ系のブロック図

【図６】従来の光ディスク装置の光ピックアップの概略
形状とアクセスの説明図

【図７】従来の光ディスク装置におけるアクセス制御時
のトラッキング，アクセス制御手段のブロック図

【図８】従来の光ディスク装置におけるトラッキング制
御時のトラッキング，アクセス制御手段のブロック図

【図９】従来の光ディスク装置におけるアクセス速度サ
ーボの開ループ周波数特性図

【図１０】従来の光ディスク装置におけるアクセス速度
サーボの開ループ周波数特性図

【符号の説明】

２ボビン３キャリジ６光ピックアップ１１ＴＥ検出手段１２進相手段１３信号選択手段１４ＣＰＵ１６相対位置検出手段１７進相手段１８電流供給手段１９キャリジサーボ帯域選択手段２０キック信号発生手段

フロントページの続き (72)発明者草野泰三大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光の集光手段を保持し装着される光
ディスクのラジアル方向に微少動作可能なボビンと、前
記ボビンを搭載しラジアル方向に粗動可能なキャリジ
と、前記ボビンと前記キャリジのラジアル方向の相対位
置信号の検出手段とを備える光ピックアップと、前記相
対位置信号の位相を進相した信号をキャリジ駆動信号と
してフィードバックするキャリジサーボ手段と、光スポ
ットとトラックの相対速度と目標速度との速度偏差信号
を増幅し、ボビン駆動信号としてフィードバックするア
クセス速度サーボ手段を備える光ディスク装置であっ
て、前記キャリジサーボ手段のサーボループ内にキャリ
ジサーボ帯域選択手段を備え、前記キャリジサーボ帯域
選択手段は、アクセス制御時はキャリジサーボ帯域をア
クセス速度サーボ帯域より狭帯域に設定し、トラッキン
グサーボ時はアクセス制御時より高帯域のキャリジサー
ボ帯域を設定することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】アクセス制御のキャリジ初期加速時におい
て、キック信号をボビン駆動信号として印加し開ループ
速度制御を行うことを特徴とする請求項１記載の光ディ
スク装置。