JPH09128769A - ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対物レンズを駆動するアクチュエータに常時
安定した電圧を供給可能なディジタルサーボ系を備えた
ディスク装置を提供する。 【解決手段】 ディスクＤを走査する対物レンズ５と、
レンズ５を位置決めするアクチュエータ）１１と、レン
ズ５の走査状態に応じて検出されるトラッキングエラー
信号ＴＥに基づいて、アクチュエータ１１へ位置決め動
作制御信号ＴＥ´を出力するトラッキング駆動回路２０
とを備えたディスク装置ＢＢであって、トラッキング駆
動回路２０は、信号Ｗ_pn´，Ｗ_i ´を出力するローパス
フィルタ２０Ａ、ＡＤ変換器２０Ｄ、比例回路２０Ｆ
１、積分回路２０Ｆ２から構成される第１の信号処理手
段と、信号Ｗ_dn´を出力するハイパスフィルタ２０Ｂ、
増幅回路２０Ｃ、ＡＤ変換器２０Ｅ、微分回路２０Ｆ３
から構成される第２の信号処理手段と、信号_pn´，Ｗ_i
´，Ｗ_dn´を加算して得た加算信号Ｗ_n ´を信号ＴＥ´
として出力する加算器２０Ｆ５とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光ディス
ク、磁気ディスクの使用が可能なディスク装置のトラッ
キングサーボ、フォーカスサーボに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のディスク装置のトラッキン
グサーボ系のブロック図、図６は光検出器及び再生処理
回路の構成図、図７は従来のアナログ回路による代表的
なトラッキングサーボ系の構成図、図８は図７に示すト
ラッキング駆動回路のボード線図、図９は従来のディジ
タル回路によるトラッキングサーボ系の構成図、図１０
は３ビーム方式の原理図である。以下、ディスク装置を
光ディスク装置に限定して説明するが、磁気ディスク装
置にも適用可能であることは言うまでもない。

【０００３】従来のディスク装置ＡＡは、図５に示すよ
うに、光源１、回折格子２、ハーフプリズム３、コリメ
ータレンズ４、対物レンズ５、凹レンズ６、円筒レンズ
７、光検出器８、再生処理回路９、トラッキング駆動回
路１０、アクチュエータ１１から主に構成される。Ｄは
光ディスク。

【０００４】次に、上記した構成の光ディスク装置ＡＡ
の動作について説明する。半導体レーザ等の光源１から
出射する光は回折格子２を介して、所定の光束径に絞り
込まれた光としてハーフプリズム３へ出射される。ハー
フプリズム３は回折格子２から入射する光をコリメータ
レンズ４側へ透過する。コリメータレンズ４はハーフプ
リズム３から入射する光束を平行光束にして対物レンズ
５へ出射する。対物レンズ５はハーフプリズム３から入
射する平行光束を絞り込み、ディスクＤの記録面Ｄ１に
形成されているトラック上へその絞り込んだスポット光
を照射する。このスポット光を照射したことによりディ
スクＤの記録面Ｄ１から反射した反射光は、再び対物レ
ンズ５、コリメータレンズ４を介した後、ハーフプリズ
ム３へ出射される。ハーフプリズム３はこの反射光を凹
レンズ６側へ反射する。凹レンズ６により所定量絞られ
たハーフプリズム３からの反射光は円筒レンズ７を介し
た後、光検出器８に照射される。光検出器８は円筒レン
ズ７からの入射光を光電変換した信号を再生処理回路９
へ出力する。

【０００５】ここで、上記した光ディスク装置ＡＡが３
ビーム方式の装置である場合、対物レンズ５からディス
クＤの記録面Ｄ１に照射されるスポットは、図１０に示
すように、再生用の主ビームにより形成されるスポット
Ｓ１２と、主ビームのトラッキングエラーを検出する一
方及び他方の副ビームにより形成されるスポットＳ１
１，Ｓ１３とである。

【０００６】また、上記した光ディスク装置ＡＡが３ビ
ーム方式の装置である場合、光検出器８及び再生処理回
路９は図５に示す回路構成となる。即ち、光検出器８は
光検出部８Ａ〜８Ｃから構成される。光検出部８Ａは前
記した副ビームにより形成されるスポットＳ１１（図１
０に図示）がディスクＤの記録面Ｄ１から反射され、対
物レンズ５、コリメータレンズ４、ハーフプリズム３、
凹レンズ６、円筒レンズ７を介して入射する反射スポッ
トを光電変換した検出信号を出力する。同様に、光検出
部８Ｃは前記した一方の副ビームにより形成されるスポ
ットＳ１３（同図に図示）がディスクＤの記録面Ｄ１か
ら反射され、対物レンズ５、コリメータレンズ４、ハー
フプリズム３、凹レンズ６、円筒レンズ７を介して入射
する反射スポットを光電変換した検出信号を出力する。
光検出部８Ｂは４分割光検出器であり、前記した主ビー
ムにより形成されるスポットＳ１２（同図に図示）がデ
ィスクＤの記録面Ｄ１から反射され、対物レンズ５、コ
リメータレンズ４、ハーフプリズム３、凹レンズ６、円
筒レンズ７を介して入射する反射スポットを光電変換し
た分割検出信号を出力する。前記した光検出部８Ｂは４
分割光検出部８ＢＡ，８ＢＢ，８ＢＣ，８ＢＤを有す
る。

【０００７】前記した光検出部８Ａ，８Ｃから出力する
検出信号はアンプ９Ａ，９Ｂにて所定量増幅した後、比
較器９Ｃの＋，−入力端子に供給され、ここで両信号の
差分に応じた信号はトラッキングエラー信号（ＴＥ）と
して、トラッキング駆動回路１０へ供給される。トラッ
キング駆動回路１０はこのトラッキングエラー信号がゼ
ロになるようにアクチュエータ１１を駆動制御して対物
レンズ５を動かす。前記した光検出部８Ｂの分割光検出
部８ＢＡ〜８ＢＤから出力する分割検出信号は、加算器
９Ｄ，９Ｅ，９Ｆで加算され、ＲＦ再生信号として図示
せぬ再生回路へ出力される。

【０００８】ところで、図１０（Ａ）に示すように、主
ビームのスポットＳ１２が右ずれの場合、副ビームのス
ポットＳ１１，Ｓ１３の光量は、Ｓ１１＞Ｓ１３とな
り、比較器９Ｃからこの光量差に応じたトラッキングエ
ラー信号が出力される。また、図１０（Ｂ）に示すよう
に、主ビームのスポットＳ１２がオントラックの場合、
副ビームのスポットＳ１１，Ｓ１３の光量は、Ｓ１１＝
Ｓ１３となり、比較器９Ｃからの出力はない。さらに、
図１０（Ｃ）に示すように、主ビームのスポットＳ１２
が左ずれの場合、副ビームのスポットＳ１１，Ｓ１３の
光量は、Ｓ１１＜Ｓ１３となり、比較器９Ｃからこの光
量差に応じたトラッキングエラー信号が出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＤプレー
ヤをはじめとする光ディスク装置に対して、小型化、低
価格化の要請が高まりつつある。このような中でディジ
タル技術の進歩によって回路のディジタル化が進み、サ
ーボ系に関しても信号処理をディジタルで行うディジタ
ルサーボ系が採用されてきている。

【００１０】従来のアナログ回路による代表的なトラッ
キングサーボ系の構成を図７に示す。トラッキングサー
ボ系は、同図に示すように、トラッキング駆動回路１０
１を構成しており、比例回路１０１Ｂ１、微分回路１０
１Ｂ２、積分回路１０１Ｂ３、加算器１０１Ｂ４、モー
タドライバ１０Ｄから構成される。上記した比例回路１
０１Ｂ１の伝達関数はＫ_p1、以下同様に、微分回路１０
１Ｂ２の伝達関数はｓＫ_d1、積分回路１０１Ｂ３の伝達
関数は（Ｋ_i1／ｓ）である。ここでｓはラプラス変換の
ｓである。上記したＫ_p1，Ｋ_d1，Ｋ_i1は設計により決定
される定数であり、モータドライバ１０Ｄの伝達関数は
定数となる。

【００１１】トラッキング駆動回路１０１のボード線図
を示すと図８のようになる。図７に図示のトラッキング
サーボ系の設計の考え方は、サーボ設計論として最も多
く使われているものである。即ち、積分回路１０１Ｂ３
のゲイン特性１０１Ｂ３により、低域のゲインを補足
し、微分回路１０１Ｂ２のゲイン特性１０１Ｂ２によ
り、高域での位相を進ませ、サーボループの位相余裕を
確保するという考え方である。

【００１２】一方、デジタルサーボ系の設計手法で最も
多く使われているものに、アナログサーボ系として前記
トラッキング駆動回路を設計し、そこで得られたトラッ
キング駆動回路の伝達関数Ｇ（ｓ）について ｓ＝（１−Ｚ^-1）／Ｔ （Ｔ：デジタルサーボのサン
プリング周波数） の式を代入して、Ｇ（ｚ）の式（これをパルス伝達関数
と一般に言われている）を得るものがある。ｓをＺに変
換し、得られたＺの式からデジタル処理の計算式を求め
る方法である。従って、この計算式を実行すれば、図７
のアナログ処理をデジタル処理で置換えたサーボ系がで
きる。この考え方に従って、図７に示したアナログトラ
ッキングサーボ系の構成をデジタルトラッキングサーボ
系の構成に置換えたのが図９に示すものである。

【００１３】即ち、このデジタルトラッキングサーボ系
は、図９に示すように、トラッキング駆動回路１０を構
成しており、ＡＤ変換器１０Ａ、デジタルシグナルプロ
セッサ（ＤＳＰ）１０Ｂ、ＤＡ変換器１０Ｃ、モータド
ライバ１０Ｄから構成される。このＤＳＰ１０Ｂは比例
回路１０Ｂ１、微分回路１０Ｂ２、積分回路１０Ｂ３、
加算器１０Ｂ４から構成される。そして、図７，図９に
おいて、 Ｋ₂ Ｋ_p Ｋ₃ ＝Ｋ_p1 Ｋ₂ Ｋ_d Ｋ₃ ＝Ｋ_d Ｋ₂ Ｋ_i Ｋ₃ ＝Ｋ_i1 となっている。

【００１４】次に上記した構成のトラッキングサーボ系
（図９に図示）の動作について説明する。再生処理回路
９（図５に図示）から出力するトラッキングエラー信号
（ＴＥ信号）はＡＤ変換器１０Ａに供給され、ここでＡ
Ｄ変換して得たディジタル入力信号ｕ_n としてＤＳＰ１
０Ｂへ出力される。ＤＳＰ１０Ｂでは、前記した比例回
路１０Ｂ１、微分回路１０Ｂ２、積分回路１０Ｂ３によ
るＰＩＤ制御を行う形になっている（Ｐは比例、Ｉは積
分、Ｄは微分の各演算を意味している）。

【００１５】即ち、ＤＳＰ１０Ｂを構成する比例回路１
０Ｂ１は入力信号ｕ_n にパルス伝達関数Ｋ_p を乗算して
得た比例出力信号Ｗ_pnを加算器１０Ｂ４へ出力する。ま
た、微分回路１０Ｂ２は入力信号ｕ_n にパルス伝達関数
｛（１−Ｚ^-1）／Ｔ｝Ｋ_d を乗算して得た微分出力信号
Ｗ_dnを加算器１０Ｂ４へ出力する。さらに、積分回路１
０Ｂ３は入力信号ｕ_n にパルス伝達関数｛Ｔ／（１−Ｚ
^-1）｝Ｋ_i を乗算して得た積分出力信号Ｗ_inＷを加算器
１０Ｂ４へ出力する。

【００１６】このように、ＤＳＰ１０Ｂは入力信号ｕ_n
に、比例・微分・積分の演算処理を行って得た加算信号
Ｗ_n （＝Ｗ_pn＋Ｗ_dn＋Ｗ_in）を次段のＤＡ変換器１０Ｃ
へ出力する。ＤＡ変換器１０Ｃはここでこの加算信号Ｗ
_n をＤＡ変換し、トラッキングドライブ信号（ＴＤ信
号）をモータドライバ１０Ｄへ出力する。モータドライ
バ１０ＤはこのＴＤ信号がゼロになるように（言い換え
るとＴＥ信号がゼロになるように）アクチュエータ１１
を駆動して対物レンズ５をトラッキング方向へ動かす。
前記したＡＤ変換器１０Ａ、ＤＡ変換器１０Ｃの各伝達
関数はＫ₂ （定数）、Ｋ₃ （定数）である。

【００１７】ここで、ＤＳＰ１０Ｂ内において上記した
パルス伝達関数で示される比例・微分・積分の各演算処
理を行うための、各演算式を列記すると、次の通りとな
る。 (1) 比例 パルス伝達関数：Ｋ_p 演算式：Ｗ_pn＝Ｋ_p ｕ_n ………………………………………（１式） (2) 微分 パルス伝達関数：｛（１−Ｚ^-1）／Ｔ｝Ｋ_d 演算式：Ｗ_dn＝（Ｋ_d ／Ｔ）（ｕ_n −ｕ_n-1 ）……………（２式） (3) 積分 パルス伝達関数：｛Ｔ／（１−Ｚ^-1）｝Ｋ_i 演算式：Ｗ_in＝ＴＫ_i ｕ_n ＋Ｗ_{i n-1} ）……………………（３式） 但し、サンプリング周期：Ｔ， パラメータ：Ｋ_d ，Ｋ
_i ，Ｋ_p ，ｎ：整数

【００１８】さて、図９に示したトラッキングサーボ系
においては、ＡＤ変換器１０Ａは８ビットであり、その
出力信号ｕ_n には量子化誤差が含まれている。また、Ｄ
ＳＰ１０Ｂの出力信号Ｗ_n も前記量子化誤差により量子
化ノイズを含む信号となっている。実施例においてはＡ
Ｄ変換器１０Ａのビット数はコスト、変換時間等の理由
から８ビットが限界であり、これより多くすることはで
きない。また、計算における係数及び変数のビット長は
同理由から１６ビットであり、これを多くすることはで
きない。

【００１９】上記したデジタルトラッキングサーボ系を
用いた従来のＣＤプレーヤにおいては、トラッキングサ
ーボ系のゲイン交点は約１ｋＨｚであり、Ｋ_p ，Ｋ_d ，
Ｋ_iの値は後述する場合よりも小さく、またサンプリン
グ周期は後述する場合よりも長くて良かった。以上述べ
たアナログトラッキングサーボ系からデジタルトラッキ
ングサーボ系の変換の考え方を使って求めると、ＣＤプ
レーヤにおけるゲイン交点が約１ｋＨｚの時、上記した
（１式）〜（３式）におけるＫ_p ，Ｋ_d ／Ｔ，ＴＫ_i の
値は次の通りとなる。 Ｋ_p ＝２．３ Ｋ_d ／Ｔ＝２５ ＴＫ_i ＝０．２７ これらの値は後述する場合よりもかなり小さくなる。
（１式）〜（３式）よりこの数値が大きいと、（１式）
〜（３式）の計算結果が飽和しやすいことが分かる。一
般的に、Ｋ_d ／Ｔの値がＫ_p ，ＴＫ_i に比べて非常に大
きく、特にＴが小さくなる場合、言い換えると、サンプ
リング周波数が高くなる場合に、Ｋ_d ／Ｔの値が大きく
なり、Ｋ_d ／Ｔの値に着目する必要がある。

【００２０】近年、光ディスクＤの高密度化が要求さ
れ、それを達成するために高精度なトラッキングサーボ
系を備えたディスクプレーヤが要求されるようになっ
た。この理由は概ね次のようになる。ＣＤプレーヤはデ
ィスク線速度１．２ｍ／ｓ〜１．４ｍ／ｓであり、次世
代高密度光ディスク（ＤＶＤ，デジタルビデオディス
ク）はその約３倍である。回転速度が増大すると、トラ
ック振れ加速度も増加する。この要因に対して位置決め
精度を確保するためにはゲインを上げる必要がある。ま
た、高密度化のためにトラックピッチを狭くする必要が
あり、それに伴って読取りスポットの位置決め精度も向
上しなければならない。これに対応するためにもサーボ
ゲインを上げる必要がある。

【００２１】以上の理由により、ＣＤプレーヤのトラッ
キングサーボ系のゲイン交点が約１ｋＨｚであるのに対
して、前記高密度光ディスクプレーヤのそれは約３ｋＨ
ｚが必要である。前述の考えを基に導かれる（１式）〜
（３式）におけるＫ_p ，Ｋ_d／Ｔ，ＴＫ_i の値は次の通
りとなる。 Ｋ_p ＝２０．６ Ｋ_d ／Ｔ＝２２４．５ ＴＫ_i ＝０．２７

【００２２】従って、高密度化光ディスクＤを安定して
記録再生走査するに必要なトラッキングサーボ系におけ
る、上記した比例・微分・積分の各演算を実施する演算
式を列記すると、次の通りとなる。 (1) 比例 演算式：Ｗ_pn＝Ｋ_p ｕ_n ＝２０．５６………………………（４式） (2) 微分 演算式：Ｗ_dn＝（Ｋ_d ／Ｔ）（ｕ_n −ｕ_n-1 ） ＝２２４．５（ｕ_n −ｕ_n-1 ）………………（５式） (3) 積分 演算式：Ｗ_in＝ＴＫ_i ｕ_n ＋Ｗ_{i n-1} ＝０．２７４５ｕ_n ＋Ｗ_{i n-1} ………………（６式）

【００２３】（５式）より、入力信号ｕ_n と直前の入力
信号ｕ_n-1 との差が１と僅かであって、微分出力信号
は、Ｗ_dn＝２２４．５となり、この演算結果は非常に大
きくなることが分かる。このことは連続する２つのサン
プル値が僅かでも、演算結果は非常に大きくなり、１６
ビットの範囲で行っている演算が飽和しやすいことを示
している。デジタルサーボの場合、ＡＤＣの分解能で決
まる量子化誤差があり、これも微分出力を大きく振らせ
る要因となる。以上のような状況の結果、トラッキング
動作中に非常に大きな電圧がアクチュエータ１１に連続
して加わることになる。ダイナミックレンジの点から見
ると、トラッキング動作中は出力限界に対して大きな範
囲を変動していることになり、トラッキングはずれ、位
置決め精度悪化の原因となる。また、アクチュエータ１
１の消費電力も非常に大きくなり問題である。

【００２４】本発明はこの量子化入力値及び量子化誤差
（量子化ノイズ）により、常時大きな変動電圧がアクチ
ュエータ１１に加わる問題を解決することを目的とする
ものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は下記する構成のディスク装置を提供す
る。図１及び図２において、記録媒体（光ディスク）Ｄ
を走査して情報を記録または再生する走査部（対物レン
ズ）５と、この走査部（対物レンズ）５を位置決めする
位置決め部（アクチュエータ）１１と、前記走査部（対
物レンズ）５の走査状態に応じて検出される位置検出信
号（即ち、光ディスクＤから反射される反射光を光電変
換して得た検出信号に基づいて再生処理回路９で生成出
力されるトラッキングエラー信号）ＴＥに基づいて、前
記位置決め部（アクチュエータ）１１へ位置決め動作制
御信号ＴＥ´を出力する位置検出部（トラッキング駆動
回路）２０とを備えたディスク装置（光ディスク装置）
ＢＢであって、前記位置検出部（トラッキング駆動回
路）２０は、前記位置検出信号（トラッキングエラー信
号）ＴＥの低域成分を抽出して得た低域位置検出信号Ｕ
_naに比例演算及び／又は積分演算（即ち、比例演算の
み、積分演算のみ、比例演算及び積分演算を平行して同
時に行う）、あるいはこれら各演算に相当する演算を施
して得た第１及び／又は第２の信号Ｗ_pn´，Ｗ_i ´を出
力する（即ち、比例演算のみ行っている場合は第１の信
号Ｗ_pn´を出力し、積分演算のみ行っている場合は第２
の信号Ｗ_i ´を出力し、比例演算及び積分演算を平行し
て同時に行っている場合は第１の信号Ｗ_pn´及び第２の
信号Ｗ_i ´を出力する）（ローパスフィルタ２０Ａ、Ａ
Ｄ変換器２０Ｄ、比例回路２０Ｆ１、積分回路２０Ｆ２
から構成される）第１の信号処理手段と、前記位置検出
信号（トラッキングエラー信号）ＴＥの高域成分を抽出
して得た高域位置検出信号ｕ_nb´に微分演算を施して得
た第３の信号Ｗ_dn´を出力する（ハイパスフィルタ２０
Ｂ、増幅回路２０Ｃ、ＡＤ変換器２０Ｅ、微分回路２０
Ｆ３から構成される）第２の信号処理手段と、前記第１
乃至第３の信号_pn´，Ｗ_i ´，Ｗ_dn´を加算して得た加
算信号Ｗ_n ´を前記位置決め動作制御信号ＴＥ´として
出力する加算手段（加算器）２０Ｆ５とから構成される
ことを特徴とするディスク装置。

【００２６】ここで、例えば、上記第１の信号処理手段
はＡＤ変換器２０Ｄを含んで構成されると共に、上記第
２の信号処理手段はＡＤ変換器２０Ｅを含んで構成され
る場合が考えられるが、１つのＡＤ変換器を共用し、２
つの入力信号をスイッチで必要に応じて選択してこれを
ＡＤ変換する構成であっても良い。

【００２７】

【発明の実施の態様】以下、添付図面を用いながら本発
明の一実施例を説明する。図１は本発明のディスク装置
のブロック図、図２は本発明のディスク装置のトラッキ
ング駆動回路を構成するディジタルサーボ系の構成図、
図３，図４はディジタルサーボ系の各要素のゲイン特性
を示す図、である。前述したものと同一構成部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。以下、本発明のデ
ィスク装置を光ディスク装置に限定して説明するが、磁
気ディスク装置にも適用可能であることは言うまでもな
い。

【００２８】本発明のディスク装置は、後述するよう
に、光ディスクＤのトラッキンクサーボ、フォーカスサ
ーボの補償をディジタルサーボ系（図２に図示）で行う
装置であり、特に、ＴＥ信号の帯域を２分割して得た分
割ＴＥ信号をそれぞれのＡＤ変換器でＡＤ変換する構成
とすることにより、ＴＥ信号をＡＤ変換するときに発生
する量子化の影響を大幅に低減し、量子化により常に発
生する大きな変動電圧を良好に除去してアクチュエータ
に常時加わる大きな変動を確実に除去することを可能と
するものである。

【００２９】本発明のディスク装置ＢＢは３ビーム方式
の装置であり、前述した３ビーム方式の従来のディスク
装置ＡＡを構成するトラッキング制御回路１０（図５に
図示）の代わりにトラッキング制御回路２０を用いたも
のと等しいものであり、これ以外の構成はディスク装置
ＡＡと同一である。

【００３０】即ち、ディスク装置ＢＢは、図１に示すよ
うに、光源１、回折格子２、ハーフプリズム３、コリメ
ータレンズ４、対物レンズ５、凹レンズ６、円筒レンズ
７、光検出器８、再生処理回路１９、トラッキング駆動
回路２０、アクチュエータ１１から主に構成される。Ｄ
は光ディスク。再生処理回路９から出力するトラッキン
グエラー信号（ＴＥ信号）はトラッキング駆動回路２０
へ出力される。

【００３１】ディスク装置ＢＢを構成するトラッキング
駆動回路２０は図２に示す回路構成となる。トラッキン
グ駆動回路２０はトラッキングサーボ系から構成されて
おり、このトラッキングサーボ系は、図２に示すよう
に、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０Ａ、ハイパスフィ
ルタ（ＨＰＦ）２０Ｂ、増幅回路２０Ｃ、ＡＤ変換器２
０Ｄ，２０Ｅ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
２０Ｆ、ＤＡ変換器１０Ｃ、モータドライバ１０Ｄから
構成される。ここで、ＤＡ変換器１０Ｃ、モータドライ
バ１０Ｄは前述の図９に示したトラッキングサーボ系を
構成するＤＡ変換器１０Ｃ、モータドライバ１０Ｄと同
一構成であるので同一符号を付している。ＤＳＰ２０Ｆ
は比例回路２０Ｆ１、積分回路２０Ｆ２、微分回路２０
Ｆ３、加算器２０Ｆ５から構成される。

【００３２】さて、ここで、上記した構成のトラッキン
グサーボ系（図２に図示）を用いる要点を以下に述べ
る。

【００３３】再生信号処理回路９から供給されるＴＥ信
号をＡＤ変換するＡＤ変換器は、ローコスト、変換時間
の短縮化の点から８ビットの変換器を使用することが望
ましい。しかし、ＴＥ信号の変位に対するＡＤ変換器の
分解能は、ＴＥ信号の振幅を大きくとればそれだけ良い
分解能が得られるが、ＡＤ変換器の変換電圧範囲の制約
ためＴＥ信号の振幅には限界がある。

【００３４】そこで、このＴＥ信号の帯域を２分割して
得た分割ＴＥ信号をそれぞれのＡＤ変換器２０Ｄ，２０
ＥでＡＤ変換することにより、ＴＥ信号の帯域を２分割
しないで直接ＡＤ変換する従来の場合（図９に図示のＡ
Ｄ変換器１０Ａ）と比較して、高い分解能の分割ディジ
タルＴＥ信号を得るように構成したのである。つまり、
ＴＥ信号の変位に対するＡＤ変換器の分解能を上げて、
これによりＡＤ変換して得たＴＥ信号をディジタルサー
ボ系の高域補償処理の入力データとしても用いることが
できるように、ＤＳＰ２０Ｆを構成する微分回路２０Ｆ
３の前段（ＡＤ変換器２０Ｅの入力側）にハイパスフィ
ルタ２０Ｂを新たに挿入したものである。

【００３５】具体的には、ＡＤ変換器の分解能及び量子
化誤差の影響が小さくかつ入力するＴＥ信号のＤＣ成分
までを用いて信号処理を行うことが必要な、ＤＳＰ２０
Ｆを構成する比例回路２０Ｆ１、積分回路２０Ｆ２は、
ＴＥ信号をローパスフィルタ２０Ａに供給しここで高域
の不要成分を除去しＡＤ変換器２０ＤでＡＤ変換して得
た分割ディジタルＴＥ信号を用いて、比例・積分演算を
行う。このローパスフィルタ２０Ａのカットオフ周波数
は約８００Ｈｚであり、ＤＣ（直流）〜低域（約８００
Ｈｚ）までのＴＥ信号を通過し、不要な高域成分をカッ
トする。

【００３６】一方、ＡＤ変換器の分解能及び量子化誤差
の影響が大きく出るＤＳＰ２０Ｆを構成する微分回路２
０Ｆ３に入力する分割ディジタルＴＥ信号としては、Ｔ
Ｅ信号のＤＣ〜低域成分は必要ない。このため、ＴＥ信
号をハイパスフィルタ２０Ｂに供給しここで低域の不要
成分を除去し、増幅回路２０Ｃで所定量増幅した後、Ａ
Ｄ変換器２０ＥでＡＤ変換して得た分割ディジタルＴＥ
信号を用いて、微分演算を行う。このハイパスフィルタ
２０Ｂのカットオフ周波数は約４００Ｈｚであり、約４
００Ｈｚ以上のＴＥ信号を通過し、不要な低域成分をカ
ットする。ハイパスフィルタ２０Ｂから出力する高域Ｔ
Ｅ信号は約４００Ｈｚまでの低域がカットされているの
で、変動幅が小さくなっている。

【００３７】これにより、この高域ＴＥ信号はＡＤ変換
器２０Ｅの入力範囲内でかなり増幅できる。従って、高
域ＴＥ信号の変位に対するＡＤ変換器２０Ｅの変位に対
する分解能を上げ量子化誤差を圧縮してディジタル化で
きる。ここで、増幅回路２０Ｃはハイパスフィルタ２０
Ｂの出力をＫ₁ 倍増幅する。但し、ここで、Ｋ₁ ＞＞１
となるようにして設定する。実施例では、Ｋ₁ ＝約５
であった。

【００３８】こうして、ＤＳＰ２０Ｆを構成する微分回
路２０Ｆ３からの微分出力信号は増幅回路２０Ｆ４で
（１／Ｋ₁ ）倍された後、加算器２０Ｆ５へ出力され
る。一方、ＤＳＰ２０Ｆを構成する比例回路２０Ｆ１、
積分回路２０Ｆ２からの比例出力信号、積分出力信号は
直接、加算器２０Ｆ５へ出力される。加算器２０Ｆ５は
これら微分出力信号、比例出力信号、積分出力信号を加
算して得た出力信号を次段のＤＡ変換器１０Ｃへ出力す
る。ＤＡ変換器１０Ｃはここでこの加算信号をＤＡ変換
し、トラッキングドライブ信号（ＴＤ信号）をモータド
ライバ１０Ｄへ出力する。モータドライバ１０Ｄはこの
ＴＤ信号がゼロになるように（言い換えるとＴＥ信号が
ゼロになるように）アクチュエータ１１を駆動制御して
対物レンズ５を動かす。前記したＡＤ変換器２０Ｄ，２
０Ｅの伝達関数はＫ₂ 、ＤＡ変換器１０Ｃの伝達関数は
Ｋ₃ である。

【００３９】ここで、上記したＤＳＰ２０Ｆ内において
行われる比例・積分・微分の各演算処理を行うための、
パルス伝達関数と各演算式とを列記すると、次の通りと
なる。 (1) 比例 パルス伝達関数：Ｋ_p 演算式：Ｗ_pn´＝Ｋ_p ｕ_na……………………………………（７式） (2) 微分 パルス伝達関数：｛（１−Ｚ^-1）／Ｔ｝Ｋ_i 演算式：Ｗ_dn´＝（Ｋ_i ／Ｔ）（ｕ_nb−ｕ_nb-1）…………（８式） (3) 積分 パルス伝達関数：｛Ｔ／（１−Ｚ^-1）｝Ｋ_i 演算式：Ｗ_in´＝ＴＫ_i ｕ_na＋Ｗ_{i n-1} ´…………………（９式） 但し、サンプリング周期：Ｔ， パラメータ：Ｋ_d ，Ｋ
_i ，Ｋ_p

【００４０】（８式）より、入力信号ｕ_nbと直前の入力
信号ｕ_nb-1との差が１でも、微分出力信号Ｗ_dn´は前述
した２２４．５より一段と低い、（２２４．５／Ｋ₁ ，
Ｋ₁＝約５）となり、非常に小さくなることが分かる。
量子化による影響で入力信号ｕ_nbと直前の入力信号ｕ
_nb-1との差があっても微分回路出力は従来の場合に比べ
て小さくできる。この結果、これにより常時変動する変
動電圧がＴＤ信号に混入しないので、アクチュエータ１
１にはこの不要な変動電圧は印加されない。ダイナミッ
クレンジの点から見ると、トラッキング動作中は出力限
界に対して大きな範囲で変動しないことになり、トラッ
キングはずれ、位置決め精度を一段と良好にすることが
できる。また、アクチュエータ１１の消費電力も非常に
低減することが可能になる。

【００４１】ここで、上記した構成のディジタルサーボ
系（図２に図示）における各要素の伝達特性は、図３，
図４に示すものとなる。図３中、特性Ｆはディジタルサ
ーボ系の伝達特性（図２中、ローパスフィルタ２０Ａと
ハイパスフィルタ２０Ｂの各入力側の接続点からＤＡ変
換器１０Ｃの出力側に至るＰＩＤ制御による入出力特
性。即ちＴＥからＴＤへの伝達特性）、２０ＡＡはロー
パスフィルタ２０Ａの周波数特性、２０ＢＢはハイパス
フィルタ２０Ｂの周波数特性、２０Ｆ１Ｃは比例回路２
０Ｆ１の伝達特性、２０Ｆ２Ｄは積分回路２０Ｆ２の伝
達特性、２０Ｆ３Ｅは微分回路２０Ｆ３の伝達特性であ
る。この図３で、ローパスフィルタ２０Ａ及びハイパス
フィルタ２０Ｂの周波数特性の平坦部は０ｄＢである
が、見やすいように少しずらして図示してある。

【００４２】また、図４はトラッキングサーボループに
おける、前記特性Ｆの伝達関数と、トラッキングサーボ
ループの一巡伝達特性と、この一巡伝達特性から特性Ｆ
を除いた部分の伝達特性とを示している。この一巡伝達
特性は、前記した高密度光ディスクプレーヤにおける高
精度なトラッキングサーボ系が必要とするゲイン交点の
約３ｋＨｚを達成する特性である。この結果、前述した
ように、入力信号ｕ_nbと直前の入力信号ｕ_nb-1との差が
１でも、微分出力信号Ｗ_dn´は２２４．５より一段と低
い値（２２４．５／Ｋ₁ ，Ｋ₁ ＝約５）となり、非常に
小さくなることにより、量子化による影響で入力信号ｕ
_nbと直前の入力信号ｕ_nb-1との差があっても微分回路出
力は従来の場合に比べて小さくできる。これにより常時
変動する変動電圧がＴＤ信号に混入しないので、アクチ
ュエータ１１にはこの不要な変動電圧は印加されない。
ダイナミックレンジの点から見ると、トラッキング動作
中は出力限界に対して大きな範囲で変動しないことにな
り、トラッキングはずれ、位置決め精度を一段と良好に
することができる。また、アクチュエータ１１の消費電
力も非常に低減することが可能になる。

【００４３】ところで、上記した２つのＡＤ変換器２０
Ｄ，２０Ｅ（図２に図示）は、ローパスフィルタ２０Ａ
から供給される低域ＴＥ信号、増幅回路２０Ｃを介して
ハイパスフィルタ２０Ｂから供給される高域ＴＥ信号に
それぞれＡＤ変換処理を並列して行っている。しかし、
このＡＤ変換器２０Ｄ，２０Ｅの代わりに１つのＡＤ変
換器を用い、このＡＤ変換器の入力側に入力選択スッチ
を設け、この入力選択スッチの切り換えを極めて高速に
交互に切り換えたり、あるいは必要に応じて切り換える
ことにより、上述したのと同様な動作が可能になるのは
言うまでもない。また、実施例においては純粋に微分、
積分演算を行うトラッキング駆動回路を用いているが、
これらと同等の演算を行う場合も本発明は有効である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、サーボ
系へのＡＤ変換の分解能で決まる量子化及び量子化誤差
の影響を抑圧することができるので、フォーカスサー
ボ、トラッキングサーボの精度を一段と向上することが
でき、ダイナミックレンジに対して動作時変動振幅を小
さくでき、振動、衝撃などの外乱に対して強いなどの効
果がある。また、量子化誤差（量子化ノイズ）の発生に
より変動する電圧のアクチュエータへの印加を防止で
き、これによりトラッキングはずれ、位置決め精度を一
段と良好にすることができる。さらに、アクチュエータ
の消費電力も低減することができるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスク装置のブロック図である。

【図２】本発明のディスク装置のトラッキング駆動回路
を構成するディジタルサーボ系の構成図である。

【図３】ディジタルサーボ系の各要素のゲイン特性を示
す図である。

【図４】ディジタルサーボ系の各要素のゲイン特性を示
す図である。

【図５】従来のディスク装置のトラッキングサーボ系の
ブロック図である。

【図６】光検出器及び再生処理回路の構成図である。

【図７】従来のアナログ回路による代表的なトラッキン
グサーボ系の構成図である。

【図８】図７に示すトラッキング駆動回路のボード線図
である。

【図９】従来のディジタル回路によるトラッキングサー
ボ系の構成図である。

【図１０】３ビーム方式の原理図である。

【符号の説明】

１ 光源 ５ 対物レンズ（走査部） ９ 再生処理回路 １１ アクチュエータ（位置決め部） ２０ トラッキング駆動回路（位置検出部） ２０Ａ ローパスフィルタ ２０Ｂ ハイパスフィルタ ２０Ｃ 増幅回路 ２０Ｄ，２０Ｅ ＡＤ変換器 ２０Ｆ１ 比例回路 ２０Ｆ２ 積分回路 ２０Ｆ３ 微分回路 ２０Ｆ５ 加算器（加算手段） ＢＢ 光ディスク装置（ディスク装置） Ｄ 光ディスク（記録媒体） ＴＥ トラッキングエラー信号 ＴＥ´ 位置決め動作制御信号 Ｗ_dn´，Ｗ_in´，Ｗ_pn´ 第１の信号〜第３の信号 Ｗ_n ´ 加算信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録媒体を走査して情報を記録または再生
   する走査部と、 この走査部を位置決めする位置決め部と、 前記走査部の走査状態に応じて検出される位置検出信号
   に基づいて、前記位置決め部へ位置決め動作制御信号を
   出力する位置検出部とを備えたディスク装置であって、 前記位置検出部は、 前記位置検出信号の低域成分を抽出して得た低域位置検
   出信号に比例演算及び／又は積分演算、あるいはこれら
   各演算に相当する演算を施して得た第１の信号及び／又
   は第２の信号を出力する第１の信号処理手段と、 前記位置検出信号の高域成分を抽出して得た高域位置検
   出信号に微分演算あるいは微分演算に相当する演算を施
   して得た第３の信号を出力する第２の信号処理手段と、 前記第１乃至第３の信号を加算して得た加算信号を前記
   位置決め動作制御信号として出力する加算手段とから構
   成されることを特徴とするディスク装置。