JPS63181177A - 光学ピツクアツプにおける送りサ−ボ方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に、２軸機構によって構成されている光
学ピックアップにおける送りサーボ方式％式％ 〔発明の概要〕 本発明の光学ピックアップにおける送りサーボ方式は、
光学ピックアップ装置の送りサーボ系に対してディスク
の主要な偏心成分を供給し、トラッキングアクチュエー
タによってコントロールされる対物レンズの偏位を抑圧
すると共に、送り装置の伝達特性をモデルとする回路を
送りサーボ系に入れることによって前記光学ピックアッ
プを移動させる送り装置にクーロンフリクション、また
はスティックフリクション等が発生する場合も、送り装
置の応答が円滑に行われるようにしたものである。その
ため、２軸機構のアクチュエータを使用してプッシュプ
ル法でトラッキングエラーを検出する際に応答性を向上
させることができ、かつ送り装置の小型化をはかること
ができる。

〔従来の技術〕

光ディスクに対してレーザ光を照射し、その反射光から
記録情報、及び各種サーボ情報等を読み出すための光学
ピックアンプ装置は、一般的には光学ピックアップ装置
全体を光ディスクの半径方向に移動する送り装置と、光
ディスクのトラックにレーザ光を確実に照射するように
対物レンズをコントロールするアクチュエータ（２軸機
構）より形成されている。

第６図は、かかる光学ピックアップ装置の概要を示した
もので、ｌは光ディスク、２は対物レンズ３をコントロ
ールするアクチュエータである。

このアクチュエータ２には、少なくともフォーカスコイ
ルＬｆ及びトラッキングコイルＬＬが設けられ、対物レ
ンズ３を上、下、及び左右方向に移動することによって
フォーカスサーボ及びトラッキングサーボをかけること
ができるようになされている。

４は送り装置を示し、この送り装置には前記アクチュエ
ータ２にレーザ光を入射し、かつ、光ディスクｌからの
反射光から記録情報、及びサーボエラー信号等を検出す
る光学系を内蔵しており、例えば１／４波長板５．コリ
メートレンズ６、偏向ビームスプリッタ７、発光ダイオ
ード８．及び受光素子９を備えている。

なお、Ｌ、は送り装置４と共にアクチュエータ２を光デ
ィスクｌの半径方向に送るスレッドコイル（モータコイ
ル）を示している。

かかる、光学ピックアップにおいて、トラッキングエラ
ー信号をビーム２分割法（以下、プッシュプル法という
）で検出するときは第７図に示すように受光素子９とし
て２分割された受光面Ａ。

Ｂを設けたものが使用され、この受光面Ａ、Ｂからの電
気信号Ｅ　、　、Ｅ　ｂを減算器１０によって減算する
ことによってトラッキングエラー信号ＴＥが検出され、
所定のサーボアンプ１２を介してトラッキングコイルＬ
Ｌ　に供給される。

また、同図に示すようにトラッキングエラー信ｑＴＥを
ローパスフィルタ１１に入力してＤＣ成分を抽出し、そ
のＤＣ成分をサーボアンプ１３を介してスレッドコイル
Ｌ１に入力することによって光学ピックアップ装置をデ
ィスク１の半径方向に移動しながら、スパイラル状また
は同心円状の記録トラックを追跡することができるよう
になされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述したようなプッシュプル法によってトラ
ッキングエラー信号ＴＥを検出すると、このエラー信号
によって対物レンズ３が矢印方向に移動し、レーザ光の
照射光路及び反射光路がずれることになる。

すると、送り装置４に固定されている受光素子９に結像
されるスポットＳが、例えばレンズ収差等によって点線
で示すように偏位するので、照射スポット光がオントラ
ックの状態でも受光素子９から誤ったトラッキングエラ
ー信号（ＤＣ成分）が出力され、特に偏心量の大きい高
速回転のディスクを再生するときはトラッキングはずれ
を引き起すという問題がある。

そこで、プッシュプル法でトラッキングエラーを検出す
る光学ピックアップでは、対物レンズ３と受光素子９を
一体的に移動させるような構成とするか、またはトラッ
キングエラー信号の主要な成分である偏心によるエラー
信号で送り装置４をゆずってやると対物レンズ３の偏位
が殆どなくなり、好都合であるが、いずれにしても送り
装置４はアクチュエータ２の質量に比較してきわめて大
きいため、送りサーボ系には大型のスレッドモータや、
高い利得のサーボ帯域が必要になり、サーボ電力が増大
すると共に、安定性の高い送りサーボ系を構築すること
が困難になるという問題があった・ また、送り装置として、特に、リニアモータ等が使用さ
れているときは、送り装置４を支持しているスレッド軸
との摩擦係数等が送り装置の変位や速度によって複雑に
変化し、いわゆるクーロンフリクシボン（Ｃｏｕｌｏｍ
ｂ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ）またはスティックフリクション
（Ｓｔｉｃｋ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ）を発生することによ
って送りサーボ系の応答性を損ねるという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図はかかるモータを解消することを目的としてなさ
れた本発明の光ディスクの送りサーボ方式の概要を示す
ブロック線図である。

この図で、符号１〜４は前記第６図と同一部分を示して
いる。２１は光ディスクのトラッキング目標値（ｘ　ｒ
ｅｒｒ）と光学ピックアップの変位（Ｘ）が入力されて
いる減算器、２２はトラッキング用のアクチュエータ２
に対する第１の伝達要素、２３は位相補償回路である。

２４は前記減算器２１から出力されるトラッキングエラ
ー信号ＴＥを、送り装置４に供給するための第２の伝達
要素、２５は加算器、２６は送り装置４の機械的な応答
特性を理想化したときの伝達特性を示すモデル回路であ
り、その出力には後述するように送り装置４の移動に対
応する速度信号ｉｎが出力されるようになされている。

２７は送り装置４に対する位相補償回路、２８は係数回
路、２９は送り装置４から検出された速度情報にと前記
モデル回路２６の速度信号に−を比較する比較器である
。

〔作用〕

減算器２１から出力されるトラッキングエラー信号ＴＥ
は第１．及び第２の伝達要素２２　、２３を介してそれ
ぞれトラフキング用のアクチュエータ２、及び送り装置
４のサーボ信号として供給されるが、第１の伝達要素２
２は例えば、伝達関数ＳＴ／　（１＋ｓＴ）、及び（Ｓ
２　＋ω０２）　／　（Ｓ２　＋ａ　ｓ　＋　ｂ）の直
列接続からなり、第２図（ｂ）に示すようにＤＣ成分（
ω＝：Ｏ）及び偏心基本波成分（Ｇ０）が伝達されない
ような特性となされている。したがって、アクチュエー
タ２は、主に外乱成分、及びトラックの非真円度にのみ
応答して動作し、対物レンズ３の偏位が抑圧され、前述
したようにプッシュプル法でトラッキングエラーを検出
する際にオフセット成分のない真のトラッキングエラー
信号を出力する。

第２の伝達要素２４は、後述するようにディスクの主要
な偏心成分に対応するトラッキングエラー信号ＴＥに対
して高い利得を有する伝達関数で構成されており、例え
ばＤＣ成分に応答する伝達関数１／Ｓ、偏心基本波成分
ωＯに応答する伝達ｒＡａ　Ｓ　／　（Ｓ　２＋ωｏ２
）、偏心＆水波成分（７）　２　次高ｍ波に応答する伝
達関数Ｓ／　（Ｓ２　＋　（２ωＯ）２〕を内蔵してい
る。したがって、その伝達特性は第２図（ａ）に示すよ
うにＤＣ成分（ω＝０）、偏心基本波成分（Ｇ０）、及
び偏心２次高調波成分（２ω０）では理想的には無限大
のサーボ利得を有し、送り装置４をディスク偏心匿に応
じてコントロールすることにより、アクチュエータ２（
レンズ３）が偏心によって偏位することを抑圧している
。

ところで、送り装置４は一般に送り軸上をディスクの半
径方向に摺動するような機構とされているから、その移
動にともなう庁擦力の影響を受け、駆動力Ｆと移動速度
Ｖ　（Ｘ）は必ずしも比例しない。

すなわち、送り装置４の機械的な一般特性はｍ’ｘ”＋
　ｋ　’ｘ　＝　Ｆ　　　　　　　　−−−−＝Ｃ１）
但し、Ｖ：加速度成分　　ｋ：速度成分ｍ：慣性能率　
　　ｋ：摩擦能率 Ｆ：駆動力 で示され、その伝達関数Ｇ、は Ｆ　／　ｍ Ｇ１１＝□　　　　・・・・・・（２）Ｓ２＋に／ｍｓ であるが、ｋ：０付近では第３図（ａ）に示すように動
→静摩擦力の非線形特性によってクーロンフリクシプン
ＣＦまたはスティックプリクションＳＦが発生し、光デ
ィスクの偏心成分Ｓに忠実に応答させることが困難にな
る。

そこで、本発明の場合は送り装置４の理想的な応答特性
を示すモデル回路２６を設けて、第３図（ｂ）に示すよ
うに理想的な送り装置４の偏心成分に応答するときの速
度灸、出力し、送り装置４の実際の速度成分Ｘとの差信
号に■−ｋを比較器２９で検出する。そして、第３図（
Ｃ）に示すようにその差出力（灸１ｋ）を求める。

さらに、この差出力（灸自−灸）を係数回路２８を介し
て加算回路２５に供給し、送りサーボ信号に付加するこ
とにより送り装置４で発生するクーロンフリクション、
またはスティックフリクションの発生を防止している。

以上の説明にみられるように、本発明のトラッキングサ
ーボ方式では、まず、トラッキングエラー信号ＴＥから
偏心成分に対応する信号成分を除いたトラッキングエラ
ーを第１の伝達要素２２で抽出し、位相補償回路２３を
介してトラッキング用のアクチュエータ２をコントロー
ルすることによって対物レンズ３が主に外乱成分、及び
トラックの非真円度にのみに忠実に応答するように構成
し、次に、トラッキングエラー信号ＴＥを第２の伝達要
素２４．加算器２５、位相補償回路２７を介して送り装
置４に供給することによって、光ディスクの偏心による
主要なトラッキングエラーに送り装置４が応答するよう
に構成する。そして、送り装置４がさらに偏心量に忠実
に応答するために、送り装置４の応答特性を示すモデル
回路２６を設け、クーロンフリクション及びスティック
フリクションによる不安定な動作を除去するようにして
いるので、アクチュエータ２は偏心に対して不動とする
ことが可能になり、対物レンズ３を介してプッシュプル
法で真のトラッキングエラーを検出することが可能にな
る。

また、大きな質量を持つ送り装置４に対しては偏心成分
に対して理想的には無限大となるサーボ利得を与えるこ
とができる第２の伝達要素２４が設けられているので、
このサーボ系における定常偏差はきわめて小さく、送り
系のサーボ帯域を狭くできるから消費電力も軽減するこ
とになる。

なお、ディスクの偏心によるトラッキングエラーは、詳
細な説明を省略するが１回転中心軸のずれをδ、回転角
速度をＯ１回転半径をｒｏ　とするときは、 ΔｆＬｏ　＝δｃｏｓ　θ＋δ／４ｒｏｃｏｓ２θ−δ
２／４ｒ（１・・・・・・（３） にほぼ比例し、ＤＣ成分、及び第１．第２の偏心周波数
成分が主要な信号成分とみなすことができる。

第４図は、第１の伝達要素２２、第２の伝達要素２４、
モデル回路２６の具体例を示す回路図である。この図に
おいて、トラッキングエラー信号ＴＥは、演算増幅器Ａ
Ｑ、Ａｌ１Ａ４．Ａ７に供給される。

演算増幅器Ａｏは抵抗ｒＱ、コンデンサＣＯと共に積分
回路（１／Ｓ）を構成する。また、演算増幅器ＡＩの出
力は抵抗ｒ３．コンデンサＣ！からなる積分回路を構成
する演算増幅器Ａ２に入力されて、さらに、抵抗ｒ４．
コンデンサＣ２からなる積分回路を構成する演算増幅器
Ａ３に接続される。

そして、その出力が演算増幅器Ａ１に帰還されることに
よって状態変数型フィルタ（ステートバリアプルフィル
タ）を構成している。そして、この状態変数型フィルタ
は第２段目の演算増幅器Ａ２から信号を出力とすること
によってω０を中心とするバンドパスフィルタを形成す
る。

また、演算増幅器Ａ　４　、　Ａ　ｓ　、　Ａ　６　も
同様に状態変数型フィルタを形成し、この回路ではコン
デンサＣ３、Ｃ４、抵抗ｒ　７　＊　ｒ　８を所定の時
定数に設定することによって中心周波数が２ω０のバン
ドパスフィルタを形成する。

上述した３組の伝達回路の出力は、抵抗Ｒ１゜Ｒ２，Ｒ
３，Ｒ４及び演算増幅器ＡＩＯからなる加算回路に入力
されて、所定の比率で加算されることにより、第２図（
ａ）の伝達特性を示す。

演算増幅器Ａ７．Ａ８．Ａ９１及びＡｌｌはトラッキン
グアクチュエータに対する伝達回路を構築するもので、
まず、コンデンサＣ５，抵抗ｒ９によって、直流成分が
カットされる。そして、状態変数型フィルタを形成する
演算増幅器Ａ７．Ａ８．Ａ９によって、第２図（ｂ）の
伝達特性を実現する。

すなわち、演算増幅器Ａ７の出力からはバイパス信号が
、演算増幅器Ａ９の出力からはローパス信号が得られる
から、これらの出力を抵抗Ｒ５，・Ｒ６，Ｒ７，及び演
算増幅器Ａｌｌからなる加算回路に入力し、それぞれの
信号出力のカットオフ周波数をω０に設定することによ
って第２図（ｂ）の伝達特性を得ることができる。

前記演算増幅器ＡＩＯから出力される送り系のサーボ信
号は加算回路を構成する演算増幅器ＡＩ５、位相補償回
路２７を介して送り装置４のスレッドコイルＬ−に供給
されるが、一方では演算増幅器ＡＩ２．ＡＩ３によって
送り装置４の理想的な応答特性（第２式）に対応する伝
達特性Ｋｍ　／　（ｓ２÷αＳ）を形成し、このモデル
回路２６の応答速度成分−ｉ雪と送り装置４かも検出さ
れた速度信号には係数回路２８を兼ねた比較器２９を形
成する演算増幅器ＡＩ４に入力されている。

なお、送り装置４から出力される速度信号には送りモー
タの逆起電力を検出することによって形成することがで
きる。

第５図は、送り装置４のクーロンフリクション及びステ
ィックフリクションを軽減するだめのサーボ回路の他の
実施例を示すもので、第１図と同一部分は同一機能回路
を示している。

この実施例では、送り装置４の速度信号受をトラッキン
グエラー信号ＴＥから形成する。

すなわち伝達要素３０の伝達関数Ｓ　／（Ｓ＋γ）を、
積分回路１／Ｓとされている演算増幅器ＡＩ６帰還率γ
の係数回路ｋ、及び減算回路ＡＩ７によって具体化する
と、トラッキングエラー信号ＴＥを微分した信号の中で
高域のノイズ成分をカットした信号が得られることにな
り、この信号成分は実際の送り装置４の速度信号Ｖ（灸
）に対応したものになる。

したがって、この実施例の場合は送り装置内に速度信号
灸を検出するセンサーを必要としないという利点がある
。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明の光ディスクにおけるトラ
ッキングサーボ方式は、光学ピックアップの送り装置に
供給するサーボ信号として、制御目標値に含まれるディ
スクの主要な偏心成分を供給するように構成し、この主
要な偏心成分に対してサーボ利得が高くなるサーボ系が
構築されているから、送り装置を小型にしても充分に定
常偏差を小さくすることができ、かつ、消費電力の小さ
い安定な送りサーボ系を構築することができる。

また、送り装置を小型化したときに発生し易いクーロン
フリクションやスティックフリクションを有効に除去す
ることができ、プッシュプル法によって２軸機構を制御
する際にも、トラッキングの応答性を向上させることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトラッキングサーボ方式の概要を示す
ブロック線図、第２図（ａ）、（ｂ）は第１及び第２の
伝達要素の伝達特性図、第３図（ａ）、（ｂ）。 （Ｃ）はクーロンフリクションの影響を示す波形図、第
４図は伝達要素の具体例を示す回路図、第５図は本発明
の他の実施例を示すブロック図、第６図は光学ピックア
ップの光学系を示す概要図、第７図はプッシュプル法に
よるトラッキングサーボの説明図である。 図中、工は光ディスク、２はアクチュエータ、３は対物
レンズ、４は送り装置、２２は第１の伝達要素、２４は
第２の伝達要素、２６はモデル回路、Ｌｔはトラッキン
グコイル、Ｌｍはスレッドコイルを示す。 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光ディスクから検出されたトラッキングエラー信号に
   含まれているディスクの主要な偏心成分に対して高い応
   答性を示す伝達特性を送り装置のサーボループ内に設け
   ると共に、前記送り装置の速度情報と前記送り装置に対
   応する理想的な応答特性を示すモデル回路から出力され
   る速度信号を比較し、前記比較値の差信号が前記送り装
   置のサーボ信号に付加されるようにしたことを特徴とす
   る光学ピックアップにおける送りサーボ方式。