KR20060049810A

KR20060049810A - 광디스크 장치

Info

Publication number: KR20060049810A
Application number: KR1020050059677A
Authority: KR
Inventors: 아키라 요시카와; 겐지 곤도
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2006-05-19
Also published as: US20060002251A1; KR101120782B1; EP1615209A1; CN100444255C; US7525883B2; CN1725315A; DE602005007291D1; EP1615209B1; TW200617917A

Abstract

광디스크(1) 상에 광헤드(2)가 형성하는 광스폿을 기록면(1a, 1b)에 대해서 이동시키는 액추에이터(4)와, 광헤드의 출력 신호에 기초하여 광스폿의 위치를 제어하는 위치 제어부(8, 9)와, 액추에이터에 관한 외란 추정 옵저버(observer)(11)와, 위치 제어부의 출력과 옵저버의 출력을 가산하는 가산 회로(10)를 구비하고, 가산 회로의 출력에 의해 액추에이터를 구동한다. 또한, 옵저버를 ON/OFF하는 시스템 컨트롤러(7)와, 옵저버의 출력의 고주파 성분을 저감하여, 옵저버의 OFF시에는 그 최종값을 유지하는 LPF(12)와, 옵저버의 ON/OFF에 따라서, 옵저버의 출력과 LPF의 출력을 전환하는 전환 회로(13)를 구비하고, 옵저버가 OFF일 때에는, LPF의 출력이 가산 회로에 공급된다. 모드 이행시나 외란이 가해진 경우에 있어서의, 옵저버 처리에 기인하는 제어의 불안정성을 회피할 수 있다.

Description

광디스크 장치{OPTICAL DISK DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에서의 광디스크 장치 주요부의 개략 구성을 도시하는 블록도,

도 2는 상기 광디스크 장치에서 초점 위치를 복수의 기록면 사이에서의 이동하는 경우의 동작을 설명하는 파형도,

도 3은 상기 광디스크 장치에서 외란 추정 옵저버(11)를 OFF하지 않고 수차 조절기(6)를 구동한 경우의 포커스 제어 특성을 도시하는 개방 루프 제어 특성도,

도 4는 상기 광디스크 장치에서 외란 추정 옵저버(11)를 OFF로 하여 수차 조절기(6)를 구동한 경우의 포커스 제어 특성을 도시하는 개방 루프 제어 특성도,

도 5는 본 발명의 실시 형태 2에서의 광디스크 장치 주요부의 개략 구성을 도시하는 블록도,

도 6은 상기 광디스크 장치에서 외부로부터 진동이 가해진 경우의 동작을 설명하는 파형도,

도 7은 종래예에서의 광디스크 장치 주요부의 개략 구성을 도시하는 블록도,

도 8은 도 7의 광디스크 장치에서의 외란 추정 옵저버의 구성예를 도시하는 블록도,

도 9는 도 7의 광디스크 장치의 동작을 설명하는 파형도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 21 : 광디스크 1a : 제1 기록면

1b : 제2 기록면 2, 22 : 광헤드

3 : 대물 렌즈 4, 23 : 액추에이터

5 : 수차 조절기 6 : 수차 조절기 구동 회로

7, 29 : 시스템 컨트롤러 8 : 포커스 오차 검출 회로

9, 25 : PID 제어 회로 10, 27 : 가산 회로

11, 26 : 외란 추정 옵저버 12 : LPF

13 : 제1 전환 회로 14 : 점프 신호 발생 회로

15 : 제2 전환 회로 16, 28 : 구동 회로

17 : 반사광량 검출 회로 18 : ON/OFF 제어 회로

24 : 트래킹 에러 신호 생성 회로 30 : 상태 판정 회로

31 : V→X 변환 회로 32 : V→F 변환 회로

33 : 추정 처리 회로 34 : F→V 변환 회로

본 발명은, 광디스크 장치에서의, 광디스크에 대해서 신호의 기록 재생을 행하기 위한 광헤드를 위치 제어하기 위한 액추에이터 제어의 개량에 관한 것이다.

레이저 등의 광원을 이용하여 광디스크에 대해서 광학적으로 정보의 기록 재 생을 하기 위해서는, 광빔의 초점(수속점)이 광디스크의 기록면 상에 적절하게 위치하도록 포커스 제어를 행하는 동시에, 기록면 상의 트랙에 광빔이 추종하도록 트래킹 제어를 행할 필요가 있다. 특히, 기록 밀도가 높아져서 광빔의 스폿 직경이 작아지면, 허용되는 디포커스(defocus)량이나 디트랙(detrack)량도 작아지기 때문에, 보다 정밀도가 높은 제어가 요구된다.

종래의 광디스크 장치에서는, 제어 성능을 향상시키기 위한 하나의 방법으로서, 옵저버의 도입을 행하고 있다(예를 들면, 일본국 특허공개 2003-141754호 공보(제3페이지, 도 7) 참조).

일본국 특허공개 2003-141754호 공보에 기재된 광디스크 장치의 구성을, 도 7에 블록도로 도시한다. 21은 광디스크이고, 광헤드(22)로부터 조사되는 광빔에 의해, 정보의 기록 재생이 행해진다. 단, 도 7에는, 광빔에 대해서 트래킹 제어를 행하기 위한 회로만이 도시되고, 정보 신호의 기록 재생에 관계되는 회로에 대해서는 도시가 생략되어 있다. 광헤드(22)의 대물 렌즈(도시 생략)는, 광빔이 광디스크(21)의 기록면에 대해서 적절하게 위치하도록, 액추에이터 코일(23)을 통한 구동에 의해, 위치 제어된다. 광디스크(21)로부터의 반사광은, 광헤드(22)의 광검출기(도시하지 않음)에 의해 전기 신호로 변환되어, 정보 신호가 재생된다. 아울러, 전기 신호로 변환된 신호에 기초하여, 트래킹 에러 신호 생성 회로(24)에 의해 트래킹 에러 신호가 생성된다. 트래킹 에러 신호는, PID 제어 회로(25)에 공급되어, 트래킹 제어에 이용된다. PID 제어 회로(25)는, 통상의 액추에이터 제어에서 이용되는 구성을 갖고, 저역 보상 회로(25A), 비례 연산 회로(25B), 위상 보상 회로 (25C)를 포함한다.

외란 추정 옵저버(26)는, 트래킹 에러 신호 생성 회로(24)의 출력과 PID 제어 회로(25)의 출력을 입력으로 하여, 액추에이터 코일(23)에 가해지는 외란을 추정한다. PID 제어 회로(25)의 출력과 외란 추정 옵저버(26)의 출력은, 가산 회로(27)에서 가산되어 구동 회로(28)에 공급된다. 구동 회로(28)는, 가산 회로(27)의 출력에 따라서 액추에이터 코일(23)을 구동한다.

이 광디스크 장치의 시스템 전체는, 시스템 컨트롤러(29)에 의해 제어된다. 상태 판정 회로(30)는, 시스템 컨트롤러(29)가 출력하는 동작 지령과 트래킹 에러 신호 생성 회로(24)가 출력하는 트래킹 에러 신호에 기초하여, 트래킹 인입 동작이 과도시한 때를 판정한다. 상태 판정 회로(30)의 출력에 따라서, 외란 추정 옵저버(26)는 ON/OFF가 전환된다.

외란 추정 옵저버(26)는, 예를 들면, 도 8에 도시하는 바와 같이 구성된다. 외란 추정 옵저버(26)의 한 쪽의 입력으로서는, PID 제어 회로(25)의 입력 전압(Vi)을, V→X 변환 회로(31)에 입력한다. 다른 쪽의 입력으로서는, PID 제어 회로(25)가 출력하는 전압(Vo)을 V→F 변환 회로(32)에 입력한다. V→X 변환 회로(31)는, PID 제어 회로의 입력 전압(Vi)을 액추에이터(23)의 변위량(X)으로 변환한다. V→F 변환 회로(32)는, PID 제어 회로(25)의 출력 전압(Vo)을 액추에이터(23)의 구동력(F)으로 변환한다. 변위량(X) 및 구동력(F)은, 추정 처리 회로(33)에 입력되어 추정 외란이 출력되어, F→V 변환 회로(34)에 공급된다. F→V 변환 회로(34)는, V→F 변환 회로(32)의 역변환을 행하여, 액추에이터의 구동력(F)을 PID 제어 회로(25)가 출력하는 전압값으로 변환한다.

추정 처리 회로(33)에서의 Mn은, 액추에이터(23)에 의해 지지되는 렌즈 질량의 공칭(nominal)값이고, s는 라플라스 연산자이다. g1 및 g2는 외란 추정 옵저버의 특성을 결정하는 정수이다. 또, (1/Mn·1/s·1/s)는, 2차 공진계의 액추에이터의 모델을 나타내고 있다.

이 광디스크 장치에서, 트래킹 제어 중에는, PID 제어 회로(25)와 외란 추정 옵저버(26)의 양쪽이 동작한다. 그리고, 외란 추정 옵저버(26)가 PID 제어 회로(25)의 입력 및 출력을 이용하여 액추에이터(23)에 가해지는 외란을 추정함으로써, PID 제어 회로(25)에 의한 구동 신호를 적확하게 보정할 수 있고, 외란을 효율적으로 억제할 수 있다.

이상과 같이 구성된 종래의 광디스크 장치에 대해서, 그 트래킹 인입 동작을, 도 9의 파형도를 참조하여 설명한다. (a)는, 시스템 컨트롤러(29)로부터 출력되는 시스템 제어 커맨드(이하 커맨드라고 기재한다)를 나타낸다. TrOFF는 트래킹 OFF, TrON은 트래킹 ON의 커맨드이다. (b)는, 상태 판정 회로(30)에 의한 판정 결과의 출력을 나타낸다. (c)는 트래킹 에러 신호, (d)는 PID 제어 회로(25)에서의 적분값, (e)는 외란 추정 옵저버(26)의 적분값, (f)는 구동 회로(28)로부터 출력되는 구동 신호이다. 각 파형은 (b)의 상태 판정의 출력으로 나타내어지는 바와 같이, 타이밍 t1 이전에는 트래킹 OFF의 상태, t1로부터 t2의 기간은 트래킹 인입 동작의 과도 상태, t2 이후는 트래킹 동작이 안정한 정상 제어의 상태를 나타낸다.

트래킹 OFF의 상태에서, 시스템 컨트롤러(29)로부터 트래킹 ON의 커맨드(a) 가 출력되면, PID 제어 회로(25)는 그 때에 입력되어 있는 트래킹 에러 신호(c)로부터 제어 신호를 작성하여, 트래킹 인입 동작의 제어를 행한다. 이것에 의해서, 액추에이터 코일(23)은 구동 회로(28)로부터의 구동 신호(f)에 의해 구동되어, 그때까지 사인파 형상으로 출력되어 있었던 트래킹 에러 신호(c)의 진폭이 작아져 인입 동작이 행해진다. 이 때 상태 판정 회로(30)는, 커맨드(a)와 트래킹 에러 신호(c)의 움직임으로부터, 인입 동작 중이라고 판정하여, 외란 추정 옵저버(26)는 (e)에 나타내는 바와 같이 OFF인 상태로 된다.

트래킹 에러 신호(c)가 중간값으로 안정하고, 오프트랙량이 소정 범위 내에 들어간 것을 검출하면, 상태 판정 회로(30)는, 트래킹 동작이 정상 상태에 들어간 것으로 판정하여, 외란 추정 옵저버(26)를 기동시킨다. 따라서, 외란 추정 옵저버(26)는, 처리 개시시부터 제로 크로스점 근방의 트래킹 에러 신호(c)를 이용하여 외란 추정을 행하게 된다.

트래킹 인입 동작이 시작된 당초에는, 트래킹 에러 신호(c)는 크게 변동하고 있어, 액추에이터(23)의 움직임을 정확하게 나타내고 있다고는 말할 수 없기 때문에, 그 시점에서의 트래킹 에러 신호(c)를 이용하는 것은, 외란 추정의 정밀도를 떨어뜨리게 된다. 한편, 트래킹 동작이 안정한 제로 크로스점 근방의 트래킹 에러 신호(c)는, 액추에이터(23)의 움직임을 충실히 나타내고 있고, 보다 정확한 외란 추정 처리를 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 상술한 바와 같이 외란 추정 옵저버(26)를 OFF시킴으로써, 인입 동작시에 있어서는, 외란 추정 옵저버(26)가 불안정 요소가 되지 않게 되며, 또, 정상 제어 상태에서는 외란 추정을 이용한 제어를 추 가함으로써, 동작의 안정성이 향상한다.

이상과 같이, 상태 판정 회로(30)가 커맨드 및 트래킹 에러 신호로부터 제어 상태를 판정하여, 인입 동작으로부터 정상 상태로 이행한 것을 검출하여 외란 추정 옵저버(26)를 기동시킴으로써, 외란 추정 옵저버(26)는 기동시로부터 정확한 정보로 외란 추정을 행할 수 있고, 오차가 큰 외란 추정에 의해 제어가 불안정하게 되는 것을 미연에 방지하는 것이 가능해진다.

그러나, 상술한 바와 같은 광디스크 장치는, 인입 동작의 안정성을 개선할 수는 있지만, 초점 위치를 복수의 기록면의 사이에서 이동시키는 모드 이행시와 같이, 게인 교점이 크게 변동하는 경우에는 제어가 불안정하게 된다. 또, 정상 상태에서 외부로부터 가해지는 진동 등에 의해 에러 신호가 크게 변동하여, 에러 신호와 액추에이터 코일의 위치의 상관이 없어진 경우에는, 외란 등의 추정을 잘못하여 제어를 불안정하게 한다.

즉, 정상 상태에서의 제어의 안정성을 확보하기 위해서 도입하고 있는 옵저버 처리가, 외란 진동이 가해진 경우나 모드 이행시에, 반대로 제어를 불안정하게 하는 경우가 있었다.

본 발명은, 모드 이행시나 외란이 가해진 경우에 있어서의, 옵저버 처리에 기인하는 제어의 불안정성을 회피하는 것을 가능하게 한 광디스크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 광디스크 장치는, 광디스크의 기록면에 광빔을 집광시켜 광스폿을 형성하고, 그 반사광을 검출하는 광헤드와, 상기 광스폿을 상기 기록면에 직교하는 방향 혹은 상기 광디스크의 반경 방향으로 이동시키는 이동부와, 상기 광헤드의 출력 신호에 기초하여, 상기 광스폿이 상기 기록면에 대해서 소정의 상태가 되도록 상기 이동부의 위치를 제어하는 위치 제어부와, 상기 이동부에 관한 상태를 추정하는 옵저버 처리부와, 상기 위치 제어부의 출력과 상기 옵저버 처리부의 출력을 가산하는 가산부를 구비하고, 상기 가산부의 출력에 기초하여 상기 이동부를 구동한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 광디스크 장치는, 상기 옵저버 처리부의 ON/OFF를 제어하는 ON/OFF 제어부와, 상기 옵저버 처리부의 출력의 고주파 성분을 저감하는 동시에, 상기 옵저버 처리부가 OFF일 때에는 그 최종값을 유지하는 저역 통과 필터와, 상기 옵저버 처리부의 ON/OFF의 상태에 따라서, 상기 옵저버 처리부의 출력과 상기 저역 통과 필터의 출력을 전환하여 출력하는 전환부를 더 구비하고, 상기 가산부에 대해서, 상기 옵저버 처리부가 ON일 때에는 그 출력이 공급되고, 상기 옵저버 처리부가 OFF일 때에는 상기 저역 통과 필터의 출력이 공급되는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 동작 중의 옵저버 처리부를 OFF하였을 때에 외란 등의 추정값의 순시값이 홀드되지 않고, 외란 등의 추정값의 DC 레벨에 가까운 값이 출력되기 때문에, 이동부가 크게 흔들리지 않고 동작의 안정성을 확보할 수 있다.

본 발명의 광디스크 장치에서 바람직하게는, 상기 저역 통과 필터의 차단 주 파수는, 상기 옵저버 처리부의 제어 대역보다도 낮게 설정된다.

또, 본 발명의 광디스크 장치는, 상기 위치 제어부에 의한 위치 제어의 루프 게인이 변동하는 상태로의 이행을 관리하는 상태 관리부를 더 구비하고, 상기 ON/OFF 제어부는, 상기 상태 관리부의 출력에 의해 상기 옵저버 처리부의 ON/OFF를 제어하며, 상기 상태 관리부는, 상기 위치 제어의 루프 게인이 변동하는 상태로의 이행 전에 상기 옵저버 처리부를 OFF로 하는 동시에, 루프 게인이 안정한 상태로 이행 후에 상기 옵저버 처리부를 ON으로 하는 구성으로 할 수 있다.

이 구성에 의하면, 위치 제어의 루프 게인이 변동하기 전에 옵저버 처리를 OFF함으로써, 루프 게인 변동시에 충분한 위상 여유를 확보하여, 제어를 안정하게 유지할 수 있다.

또, 본 발명의 광디스크 장치는, 적어도 상기 광헤드의 출력에 기초하여 그 때의 상기 이동부의 위치의 제어 상태를 검출하는 상태 판별부를 더 구비하고, 상기 ON/OFF 제어부는, 상기 상태 판별부의 출력에 따라서 상기 옵저버 처리부의 ON/OFF를 제어하며, 상기 상태 판별부는, 상기 광헤드의 출력이 소정 범위로부터 벗어난 경우에, 상기 옵저버 처리부를 OFF로 하는 출력을 상기 ON/OFF 제어부에 공급하는 구성으로 할 수 있다.

이 구성에 의하면, 포커스 제어가 어긋나 반사광량이 적어져서, 옵저버 처리부가 정상으로 동작하고 있지 않다고 판단되는 경우에 옵저버 처리부를 OFF하여, 옵저버 처리부가 추정하는 외란 등에 의해 반대로 제어가 불안정해지는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 광디스크 장치에서, 상기 위치 제어부는, 상기 광헤드의 최적 위치로부터의 어긋남량을 검출하는 위치 오차 검출부와, 상기 위치 오차 검출부의 출력에 대해서 적어도 위상 보상을 행하는 PID 필터 처리부를 구비하고, 상기 옵저버 처리부는, 상기 PID 필터 처리부의 입력과 출력으로부터 외란 등을 추정하도록 구성할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에서의 광디스크 장치에 대해서, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

(실시 형태 1)

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에서의 광디스크 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 광디스크(1)는, 제1 기록면(1a), 및 제2 기록면(1b)을 갖는 2층 디스크이다. 광헤드(2)로부터 조사되는 광빔에 의해, 광디스크(1)에 대한 정보의 기록 재생이 행해진다. 단 도 1에서는, 포커스 제어에 관계하는 회로만이 도시되고, 정보 신호의 기록 재생에 직접 관계하는 회로 등에 대해서는 도시가 생략되어 있다.

광헤드(2)에 설치된 대물 렌즈(3)는, 액추에이터(4)에 의해 구동되어 광디스크(1) 상에 광스폿을 형성한다. 광헤드(2)에는 수차 조절기(5)가 설치되어 있고, 수차 조절기 구동 회로(6)에 의해 구동되어, 정보를 판독하고자 하는 기록면에서 구면수차가 발생하지 않도록 광학계를 조절한다. 수차 조절기 구동 회로(6)는, 시스템 컨트롤러(7)로부터의 커맨드에 의해 동작한다. 포커스 오차 검출 회로(8)는, 대물 렌즈(4)의 초점 위치와 광디스크(1)의 제1 기록면(1a), 혹은 제2 기록면(1b)과의 어긋남량을 나타내는 포커스 오차 신호를 출력한다. 포커스 오차 신호는 PID 제어 회로(9)에 공급되어, PID 필터 처리가 행해지고, 그 출력은 가산 회로(10)에 공급된다. PID 제어 회로(9)는, 도 7에 도시한 것과 동일하게, 통상의 액추에이터 제어에서 이용되는 구성을 갖고, 도시하지 않지만, 저역 보상 회로, 비례 연산 회로, 위상 보상 회로를 포함한다.

외란 추정 옵저버(11)는, 포커스 오차 검출 회로(8)의 출력과 PID 제어 회로(9)의 출력을 입력으로 하여, 액추에이터(4)에 가해지는 외란을 추정한다. 구체적인 구성에 대해서는 도시를 생략하지만, 예를 들면, 도 8에 나타낸 종래예의 외란 추정 옵저버(26)와 동일한 구성을 이용할 수 있다. LPF(저역 통과 필터)(12)는, 외란 추정 옵저버(11)가 출력하는 추정 외란의 고역 성분을 저감한 신호를 출력하는 것으로, 그 차단 주파수는, 디스크(1)의 회전 주파수의 수 배의 주파수, 예를 들면, 100㎐로 설정한다. 제1 전환 회로(13)는, 시스템 컨트롤러(7)의 지시에 따라서, 추정 외란과 LPF(12)의 출력을 전환하여 가산 회로(10)에 출력한다.

점프 신호 발생 회로(14)는, 시스템 컨트롤러(7)의 지시에 따라서, 대물 렌즈(3)의 초점 위치를 다른 기록면으로 이동시키기 위한 점프 신호를 출력한다. 제2 전환 회로(15)는, 시스템 컨트롤러(7)의 지시에 따라서, 점프 신호 발생 회로(14)가 출력하는 점프 신호와, 가산 회로(10)의 출력을 전환하여 구동 회로(16)에 보낸다. 구동 회로(16)의 출력 신호에 의해 액추에이터(4)가 구동되어, 광디스크(1) 상의 광스폿이 소정의 상태로 제어된다. 또, 시스템 컨트롤러(7)로부터, 대물 렌즈(3)의 초점 위치를 다른 기록면으로 이동시키는 커맨드가 출력될 때, 외란 추정 옵저버(11)는 OFF로 되고, 점프 종료 후의 제어에서는 외란 추정 옵저버(11)가 ON으로 된다. 즉, 시스템 컨트롤러(7)에 의해, 외란 추정 옵저버(11)의 ON/OFF가 제어된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 대물 렌즈(3)의 초점 위치를 다른 기록면으로 이동시킴으로써, 초점 위치 제어의 루프 게인이 변동한다. 즉, 시스템 컨트롤러(7)는, 위치 제어의 루프 게인이 변동하는 상태로의 이행에 관한 상태 관리의 기능도 갖는다.

이상과 같이 구성된 광디스크 장치에 대해서, 도 2∼도 4를 참조하여 그 동작을 설명한다. 도 2는, 대물 렌즈(3)의 초점 위치가, 제1 기록면(1a)에 있는 상태로부터 제2 기록면(1b)으로 이동하는 경우의 동작을 설명하는 파형도이다.

(a)는, 시스템 컨트롤러(7)로부터 출력되는 커맨드를 나타낸다. 도면 중, 타이밍 t1 이전은, 대물 렌즈(3)의 초점 위치가 제1 기록면(1a)에 있는 상태, t3 이후는 제2 기록면(1b)에 있는 상태를 나타낸다. t1로부터 t2의 기간은 준비 기간, t2로부터 t3은 점프 기간이다. (b)는 포커스 오차 신호, (c)는 PID 제어 회로(9)로부터의 PID 제어 출력, (d)는 저역 보상 출력, (e)는 외란 추정 옵저버(11)의 출력, (f)는 LPF(12)의 출력, (g)는 구동 회로(16)로부터 출력되는 구동 신호이다.

대물 렌즈(3)의 초점 위치가 제1 기록면(1a) 상에 있고, 제1 기록면(1a)의 데이터를 판독하고 있는 상태에서, 외란 추정 옵저버(11)는 PID 제어 회로(9)의 입력 신호 및 출력 신호로부터 외란 추정을 행하고 있다. LPF(12)는, 그 추정 외란의 고역 성분을 저감하여 외란의 DC 성분을 추출하고 있다. 단, 가산 회로(10)에는, 외란 추정 옵저버(11)의 출력이 공급되고 있다. 이 상태로부터 타이밍(t1)에서, 시스템 컨트롤러(7)로부터, 초점 위치를 제1 기록면(1a) 상으로부터 제2 기록 면(1b) 상으로 이동하는 지령이 출력되면, 외란 추정 옵저버(11)는 OFF로 되어(e), 제1 전환 회로(13)의 출력은, 외란 추정 옵저버(11)의 출력으로부터 LPF(12)의 출력(f)으로 전환된다. 그리고, 수차 조절기 구동 회로(6)에 의해 수차 조절기(5)를 구동하여, 초점의 이동처인 제2 기록면(1b)에서 구면수차가 발생하지 않도록 조절이 행해진다.

그 후, t2에서, 제2 전환 회로(15)로부터는, 가산 회로(10)의 출력 대신에 점프 신호 발생 회로(14)가 생성하는 점프 신호가 출력되어, 초점 위치가 제2 기록면(1b) 상으로 이동한다. 점프 종료 후의 제어에서는 외란 추정 옵저버(11)가 ON으로 되고(e), 제1 전환 회로(13)의 출력은, 외란 추정 옵저버(11)의 출력으로 전환된다.

도 3은, 초점이 제1 기록면(1a)에 있는 상태에서 외란 추정 옵저버(11)를 정지하지 않고, 수차 조절기(5)를 구동하여 제2 기록면(1b)에서 구면수차가 발생하지 않도록 조정한 경우의 포커스 제어 개방 루프 특성의 변화를 나타내는 특성도이다. (a)는 게인 특성, (b)은 위상 특성을 나타낸다. (a)에서의 선(A1)은, 대물 렌즈(3)의 초점 및 수차 조절기(5)를, 제1 기록면(1a)에 맞춘 상태에서의 게인 특성을 나타낸다. A2는, 대물 렌즈(3)의 초점이 제1 기록면(1a)에 있는 상태에서, 수차 조절기(5)를 제2 기록면(1b)에 맞춘 상태에서의 게인 특성을 나타낸다. 이 특성도로부터, 포커스 오차 검출 회로(8)가 출력하는 포커스 오차의 검출 게인이 1/5 정도로 크게 저하함으로써, 포커스 제어의 위상 여유가 45도로부터 0도로 변화하여, 포커스 제어가 성립되지 않게 되는 것을 알 수 있다.

이것에 대해서 도 4는, 초점이 제1 기록면(1a)에 있는 상태에서 외란 추정 옵저버(11)를 정지한 후, 수차 조절기(5)를 구동하여 제2 기록면(1b)에서 구면수차가 발생하지 않도록 조정한 경우의, 포커스 제어 개방 루프 특성의 변화를 나타내는 특성도이다. (a)에서의 선(A1)은 도 3(a)의 선(A1)과 동일하고, B2는, 대물 렌즈(3)의 초점이 제1 기록면(1a)에 있는 상태에서, 외란 추정 옵저버(11)를 정지하여, 수차 조절기(5)를 제2 기록면(1b)에 맞춘 상태에서의 게인 특성을 나타낸다. 또, (b)에서의 선(P1)은, 도 3(b)에 도시한 선(P1)과 같은 위상 특성을 나타내고, 선(P2)은, 도 4(a)에 대응하는 위상 특성을 나타낸다. 이 특성도로부터는, 포커스 오차 검출 회로(8)가 출력하는 포커스 오차의 검출 게인이 1/5정도로 크게 저하한 경우에도, 외란 추정 옵저버(11)를 정지함으로써, 포커스 제어의 위상 여유의 저하를 45도로부터 25도까지로 억제할 수 있고, 포커스 제어의 안정성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 정상 제어 상태에서는 외란 추정 옵저버(11)의 출력을 LPF(12)에 통과시켜 고역 성분을 저감해 두고, 초점 위치를 다른 기록면에 점프하기 전에 외란 추정 옵저버(11)를 OFF로 하고, 그 출력 대신에 LPF(12)가 홀드한 최종값을 이용한다. 그 후, 수차 조절기(5)를 점프처의 기록면에 설정함으로써, 일련의 점프 동작의 처리 중에 포커스 제어의 위상 여유가 없어져 제어가 어긋나 버리는 것이 회피되어, 항상 안정한 점프 동작을 행할 수 있다.

또한, 상기의 구성에서는, 외란 추정 옵저버(11)에 의한 외란의 추정이 PID 제어 회로(9)의 입력과 출력을 이용하여 행해짐으로써, 그것들을 1개의 필터로 구 성하는 것이 가능한 동시에, LPF(12)도 동일 필터와 일체화가 가능하고, 대단히 간단한 구성으로 높은 제어 안정성을 실현할 수 있다. 또, 필터를 소프트웨어로 구성한 경우에는 하드웨어의 추가가 전혀 필요없는 동시에, LPF(12)의 처리가 고속성을 요구하는 것이 아니기 때문에, PID 제어 회로(9)로의 영향도 거의 없고, 구성이 용이하다.

또, 상기의 구성에서는 옵저버를 외란 추정에 이용하고 있지만, 속도 추정 등에 이용한 경우에도 본 실시 형태의 사상을 적용 가능하고, 상술한 구성에 한정되는 것이 아니다. 또 PID 제어 회로(9)는, 반드시, 저역 보상 회로, 비례 연산 회로, 위상 보상 회로를 포함하는 구성인 경우가 아니라도, 본 실시 형태의 구성을 적용하여 효과를 얻을 수 있다. 즉, 적어도 위상 보상 회로를 포함하는 경우이면, 본 실시 형태의 구성은 효과적이다.

또한, 상기의 구성에서는 LPF(12)의 차단 주파수의 설정을 디스크 회전 주파수의 수 배로 설정하고 있지만, 드라이브나 디스크의 사양에 따라서는, 디스크 회전 주파수보다도 낮게 설정한 쪽이 안정한 경우나, 외란 추정 옵저버의 제어 대역 가까이 올린 쪽이 좋은 경우도 있고, 본 실시 형태의 사양에 한정되는 것이 아니다. 적어도, 외란 추정 옵저버의 제어 대역보다도 낮게 설정함으로써, 실용상의 효과를 충분히 얻는 것이 가능하다.

(실시 형태 2)

도 5는, 본 발명의 실시 형태 2에서의 광디스크 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 5에서, 실시 형태 1에 나타낸 예와 같은 구성 요소에 대해서는, 동 일한 참조 번호를 붙이고 설명의 반복을 생략한다. 이 광디스크 장치에는, 반사광량 검출 회로(17), 및 ON/OFF 제어 회로(18)가 설치되어 있고, 그 점이, 실시 형태 1과는 상이하다. 반사광량 검출 회로(17)는, 광디스크(1)로부터 반사하여, 광헤드(2)에서 검출된 광의 양에 비례한 신호를 출력한다. ON/OFF 제어 회로(18)는, 반사광량 검출 회로(17)가 출력하는 반사광량 신호의 레벨을 감시하고 있고, 그 값이 제어가 어긋난 상태라고 판단할 수 있는 기준 레벨보다도 낮아지면, 외란 추정 옵저버(11)를 OFF로 하는 신호를 출력한다. 기준 레벨은, 통상의 제어 동작에서 처리 가능한 반사광량의 하한값에 기초하여, 적절히 설정하면 된다. 즉 ON/OFF 제어 회로(18)는, 광헤드(2)의 출력에 기초하여, 그 때의 광헤드(2)의 위치의 제어 상태를 검출하여 상태 판별을 행하는 기능을 갖는다. 광헤드(2)의 위치의 제어 상태는, 포커스 오차 검출 회로(8)가 출력하는 포커스 오차 신호를 참조하여 판별하도록 구성할 수도 있다.

이상과 같이 구성된 광디스크 장치에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은, 광디스크 장치에 외부로부터 진동이 가해져, 제어가 불안정하게 된 경우의 동작을 설명하는 파형도이다. (a)는, 반사광량 검출 회로(17)가 출력하는 반사광량 신호를 나타내고, 다른 파형도는 도 2의 경우와 동일하다.

도 6에서, 타이밍 t1까지는, 포커스 제어가 안정하게 동작하고 있는 상태를 나타낸다. t1에서 외부로부터 강한 진동이 가해지면, FE 신호(b)가 크게 흔들려 포커스 제어가 어긋난다. 포커스 제어가 어긋나면, 포커스 오차 검출 회로(8)가 출력하는 FE 신호(b)는 중간값이 되어, 반사광량 검출 회로(17)가 출력하는 반사광량 신호(a)는 감쇠한다. 단, 실제의 회로에서 FE 신호는 어떠한 오프셋을 갖고 있고, 완전히 0으로는 되지 않는다. 그 때문에, 외란 추정 옵저버(11)가 동작을 계속하면, 그 출력은 (e)에 파선으로 나타내는 바와 같이 상승을 계속하고, 따라서, (g)에 나타내는 구동 신호도 파선으로 나타내는 바와 같이 상승을 계속한다. 이것을 그대로 방치하면, 대물 렌즈(3)는 광디스크(1)에 접근하여, 최악의 경우에는 대물 렌즈(3)가 광디스크(1)에 충돌한다.

그러나, 본 실시 형태에서는, 반사광량 신호의 감쇠에 의해 그 레벨이 기준 레벨보다도 낮아지면, ON/OFF 제어 회로(18)가 외란 추정 옵저버(11)에 OFF 신호를 출력하여, 외란 추정 처리를 정지시킨다. 이것에 의해, 외란 추정 옵저버(11)의 출력은 상승을 계속하지는 않게 되지만, OFF시에 외란 추정 옵저버(11)의 출력이 큰 진폭으로 변동하고 있는 경우가 있다. 이와 같은 경우에도, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제1 전환 회로(13)에 의해, 외란 추정 옵저버(11)의 출력으로부터 그 저역 성분을 저감한 LPF(12)의 출력으로 전환하여 가산 회로(10)에 공급함으로써, (g)에 나타내는 바와 같이, 구동 신호가 1점 쇄선과 같이 크게 흐트러지지 않고, 실선과 같이 PID 제어 회로(9)의 출력의 변동분만이 된다. 따라서, 대물 렌즈(3)가 광디스크(1)에 접근하여 충돌하는 것은 회피된다.

이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 반사광량 검출 회로(17)의 출력이 기준 레벨보다도 낮아진 경우에, 외란 추정 옵저버(11)의 추정 동작을 정지시켜, 외란 추정 옵저버(11)의 출력 대신에 LPF(12)의 출력을 공급함으로서, 외부로부터의 진동 등에 의해 포커스 제어가 어긋난 경우에도, 구동 신호가 혼란한 것에 의한 폐해 를 회피할 수 있다.

또한, 이상의 구성에서는, 외란 추정 옵저버(11)에 의한 외란의 추정이 PID 제어 회로(9)의 입력과 출력을 이용하여 행해짐으로써, 그것들을 1개의 필터로 구성하는 것이 가능한 동시에, LPF(12)도 동일 필터와 일체화가 가능하고, 대단히 간단한 구성으로 높은 제어 안정성을 실현할 수 있다. 또, 필터를 소프트웨어로 구성한 경우에는 하드웨어의 추가가 전혀 필요없는 동시에, LPF(12)의 처리가 고속성을 요구하는 것이 아니기 때문에, PID 제어 회로(9)로의 영향도 거의 없고, 구성이 용이하다.

또, 상기의 구성에서는 옵저버를 외란 추정에 이용하고 있지만, 속도 추정 등에 이용한 경우에도 본 실시 형태의 사상을 적용 가능하고, 상술한 구성에 한정되는 것이 아니다.

또한, 이상의 실시 형태에서는, 포커스 제어의 경우를 예로서 설명하고 있지만, 트래킹 제어에서도, 상기와 동일하게 본 발명의 사상을 적용 가능하고, 이상의 실시 형태에 한정되는 것이 아니다.

이상의 실시 형태에서는, ON/OFF 제어 회로(18)는, 반사광량 검출 회로(17)의 출력에 기초하여, 그 때의 광헤드(2)의 위치의 제어 상태를 검출하여 상태 판별을 행하였지만, 광헤드(2)의 위치의 제어 상태는, 포커스 오차 검출 회로(8)가 출력하는 포커스 오차 신호를 참조하여 판별하도록 구성할 수도 있다. 이 때, 기준 레벨은, 통상의 제어 동작에서 검출되는 포커스 오차 신호의 상한값 및 하한값에 기초하여, 적절히 설정하면 된다. 또한 도 5에 도시하는 바와 같이 ON/OFF 제어 회로(18)는, 반사광량 검출 회로(17)의 출력과 포커스 오차 검출 회로(8)가 출력하는 포커스 오차 신호의 양쪽을 참조하여 광헤드(2)의 위치의 제어 상태를 판별할 수도 있다.

또, 이상의 실시 형태에서는, 도 1 및 도 5에 도시한 바와 같이, PID 제어 회로(9), 외란 추정 옵저버(11), LPF(12), 제1 전환 회로(13), 제2 전환 회로(15), ON/OFF 제어 회로(18), 점프 신호 발생 회로(14) 등을, 회로로서 구성한 예를 나타내었다. 그러나, 이들의 구성 전체를, DSP 등의 프로세서를 이용한 소프트웨어로 실현하는 것도 가능하고, 실시 형태의 구성에 한정되는 것이 아니다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 모드 이행시나 외란이 가해진 경우에 있어서의, 옵저버 처리에 기인하는 제어의 불안정성을 회피하는 것이 가능한 광디스크 장치를 얻을 수 있다.

Claims

광디스크의 기록면에 광빔을 집광시켜 광스폿을 형성하여, 그 반사광을 검출하는 광헤드와,

상기 광스폿을 상기 기록면에 직교하는 방향 혹은 상기 광디스크의 반경 방향으로 이동시키는 이동부와,

상기 광헤드의 출력 신호에 기초하여, 상기 광스폿이 상기 기록면에 대해서 소정의 상태가 되도록 상기 이동부의 위치를 제어하는 위치 제어부와,

상기 이동부에 관한 상태를 추정하는 옵저버 처리부와,

상기 위치 제어부의 출력과 상기 옵저버 처리부의 출력을 가산하는 가산부를 구비하고,

상기 가산부의 출력에 기초하여 상기 이동부를 구동하는 광디스크 장치에 있어서,

상기 옵저버 처리부의 ON/OFF를 제어하는 ON/OFF 제어부와,

상기 옵저버 처리부의 출력의 고주파 성분을 저감하는 동시에, 상기 옵저버 처리부가 OFF일 때에는 그 최종값을 유지하는 저역 통과 필터와,

상기 옵저버 처리부의 ON/OFF의 상태에 따라서, 상기 옵저버 처리부의 출력과 상기 저역 통과 필터의 출력을 전환하여 출력하는 전환부를 더 구비하고,

상기 가산부에 대해서, 상기 옵저버 처리부가 ON일 때에는 그 출력이 공급되고, 상기 옵저버 처리부가 OFF일 때에는 상기 저역 통과 필터의 출력이 공급되는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
제1항에 있어서, 상기 저역 통과 필터의 차단 주파수는, 상기 옵저버 처리부의 제어 대역보다도 낮게 설정된, 광디스크 장치.
제1항에 있어서, 상기 위치 제어부에 의한 위치 제어의 루프 게인이 변동하는 상태로의 이행을 관리하는 상태 관리부를 더 구비하고,

상기 ON/OFF 제어부는, 상기 상태 관리부의 출력에 의해 상기 옵저버 처리부의 ON/OFF를 제어하며,

상기 상태 관리부는, 상기 위치 제어의 루프 게인이 변동하는 상태로의 이행 전에 상기 옵저버 처리부를 OFF로 하는 동시에, 루프 게인이 안정한 상태로 이행 후에 상기 옵저버 처리부를 ON으로 하는, 광디스크 장치.
제1항에 있어서, 적어도 상기 광헤드의 출력에 기초하여 그 때의 상기 이동부의 위치의 제어 상태를 검출하는 상태 판별부를 더 구비하고,

상기 ON/OFF 제어부는, 상기 상태 판별부의 출력에 따라서 상기 옵저버 처리부의 ON/OFF를 제어하며,

상기 상태 판별부는, 상기 광헤드의 출력이 소정 범위로부터 벗어난 경우에, 상기 옵저버 처리부를 OFF로 하는 출력을 상기 ON/OFF 제어부에 공급하는, 광디스크 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위치 제어부는, 상기 광헤드의 최적 위치로부터의 어긋남량을 검출하는 위치 오차 검출부와, 상기 위치 오차 검출부의 출력에 대해서 적어도 위상 보상을 행하는 PID 필터 처리부를 구비하고,

상기 옵저버 처리부는, 상기 PID 필터 처리부의 입력과 출력으로부터 외란 등을 추정하도록 구성되어 있는, 광디스크 장치.