KR20070104459A - 광디스크 장치 및 자기 디스크 장치 - Google Patents
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Abstract
위치 제어 편차를 평가하는 수단(101a)과 평가 결과를 기초로 킥·브레이크기능 신호가 세트된 보정 신호를 액추에이터(10)에 대하여 출력하는 수단(102a)을 마련하고, 위치 편차 신호가 소정값을 넘지 않도록 제어를 행한다. 광디스크 장치에 작용하는 진동이나 충돌 시의 충격 외란, 또는 편심 면진동 등의 디스크 물리 왜곡을 갖는 광디스크를 재생할 때, 제어 편차가 증대한 경우에 대해서도, 제어의 안정성을 잃지 않고 제어 편차를 억압하여, 항상 안정적인 기록 재생을 가능하게 한다.
Description
본 발명은 광디스크 장치에 관한 것이고, 특히 광디스크 장치에 작용하는 진동 외란에 대한 제어 편차의 증대, 또는 물리 왜곡(여기서는 포커스 방향의 면 진동, 트랙 방향의 편심을 가리킨다. 이하 물리 왜곡이라 약칭함)이 큰 광디스크에 대한 잔류 위치 편차의 증대에 대한 것으로, 이들의 위치 제어 편차의 증대를 방지하고, 광 픽업의 제어 어긋남을 억압하는 위치 제어 편차 억압 제어 방식에 관한 것이다.
종래의 광디스크 장치에 있어서, 진동일 조건 하에서의 광디스크 상의 정보의 기록 또는 판독 시, 재생 신호의 연속성을 유지하는 방법은 여러 가지가 생각되고 있다. 예컨대, 특허 문헌 1에서는, 재생된 신호를 저장하는 메모리를 증설하고, 고속 판독을 행하여, 재생 신호를 일단 메모리에 기억시킨 후, 순차적으로 판독하는 구성이며, 진동 등에 의해 광 픽업의 서보가 벗어나더라도, 벗어나 있는 기간은 메모리에 저축한 정보를 읽고, 메모리의 정보가 없어질 때까지 제어의 리트라이 동작을 행함으로써, 진동 시에도 연속 재생을 가능하게 하고 있다. 또한, 특허 문헌 2에는, 가속도 센서를 증설하여 진동을 검출하고, 검출 진동 정보를 광 픽업의 서보 루프에 가산함으로써 외란 진동이 광 픽업 제어에 미치는 영향을 제거하는 방법이 기재되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 평5-101565호(제1-7페이지, 도 1)
특허 문헌 2: 일본 공개 특허 공보 평9-27164호(제1-5페이지, 도 1)
(발명이 해결하고자 하는 문제)
상기한 바와 같은 종래의 진동 대책에서는, 예컨대, 특허 문헌 1에서는, 반도체 메모리를 필요로 하고, 또한 특허 문헌 2에 있어서도, 가속도 센서를 필요로 하므로 장치가 고가로 된다고 하는 문제점이 있었다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명은 광디스크에 광 스폿을 형성하기 위해 광을 조사하는 광 조사 수단과, 구동 제어 신호에 근거하여 대물 렌즈를 상기 광디스크에 관해 소정의 조작을 행하는 구동 수단과, 상기 광디스크로부터의 반사광에 관련된 반사광 정보를 검출하는 광전 변환 수단과, 상기 반사광 정보를 기초로 상기 대물 렌즈와 상기 광디스크의 상대 위치 오차를 검출하는 위치 편차 신호 검출 수단과, 상기 위치 편차 신호 검출 수단으로부터 얻은 위치 편차 신호에 근거하여, 상기 소정의 조작에 있어서의 제어량을 규정한 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생 수단과, 상기 위치 편차 신호를 평가하는 위치 제어 편차 평가 수단과, 상기 위치 제어 편차 평가 수단의 평가 결과에 근거하여 상기 구동 수단에 대하여 킥 신호와 그것에 연속한 브레이크 신호로 구성되는 보정용 킥·브레이크 세트 신호를 출력하는 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단과, 상기 보정용 킥·브레이크 세트 신호와 상기 제어 신호를 가산하는 가산 수단과, 상기 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단과 상기 가산 수단 사이에 마련된 상기 제어 신호에 대하여 상기 보정용 킥·브레이크 세트 신호의 가산을 온/오프하는 스위치 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치를 제공한다.
(발명의 효과)
본 발명의 광디스크 장치는, 편심 면진동 등의 디스크 물리 왜곡에 기인하는 잔류 편차뿐만 아니라 시스템 외부로부터 작용하는 충격파를 포함하는 가속도 외란에 기인하는 잔류 편차를 작게 억압하도록 기능하고, 결과로서 신호의 기록 재생을 안정하게 실행할 수 있다. 또한, 본 발명은 소정 샘플링 주파수의 디지털 논리 회로에 의해 기능이 실현되므로, 제어 LSI 내부에서 하드 논리 회로로서 기능을 실현하는 것이 가능하고, 또한 범용 마이크로 컴퓨터의 F/W(firmware)로 구성하는 것도 가능하며, 하드웨어적인 비용 상승 없이 효과적으로 위치 제어 편차를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1을 나타내는 블럭도,
도 2는 본 발명의 실시예에 있어서의 위치 편차 신호 검출 수단(6)의 위치 편차 검출 특성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예 1 및 2에 있어서의 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)의 동작 상태를 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예 1 및 2에 있어서의 제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102a)의 모드 천이를 나타내는 버블 차트,
도 5는 본 발명의 실시예 1 및 2에 있어서의 제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102a)의 동작 기능을 나타내는 동작표,
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 효과를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 동작과 효과를 나타내는 도면,
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 효과를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 실시예 2를 나타내는 블럭도,
도 10은 본 발명의 진상 수단(phase advancing means)(107)을 나타내는 블럭도,
도 11(a)∼(e)는 본 발명의 진상 수단(107)의 효과를 나타내는 도면,
도 12(a) 및 도 12(b)는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 효과를 나타내는 도 면,
도 13(a) 및 도 13(b)는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 효과를 나타내는 도면,
도 14(a) 및 도 14(b)는 본 발명의 실시예에 있어서의 구동 수단의 주파수 특성을 나타내는 도면,
도 15(a) 및 도 15(b)는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 효과를 나타내는 도면,
도 16은 본 발명의 실시예 3을 나타내는 블럭도,
도 17은 본 발명의 실시예 3 및 4에 있어서의 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)의 동작 상태를 설명하는 도면,
도 18은 본 발명의 실시예 3 및 4에 있어서의 제 2 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102b)의 모드 천이를 나타내는 버블 차트,
도 19는 본 발명의 실시예 3 및 4에 있어서의 제 2 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102b)의 동작 기능을 나타내는 동작표,
도 20(a) 및 도 20(b)는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 효과를 나타내는 도면,
도 21(a) 및 도 21(b)는 본 발명의 실시예 3에 있어서의 효과를 나타내는 도면,
도 22는 본 발명의 실시예 4를 나타내는 블럭도,
도 23(a) 및 도 23(b)는 본 발명의 실시예 4에 있어서의 효과를 나타내는 도 면,
도 24(a) 및 도 24(b)는 본 발명의 실시예 4에 있어서의 효과를 나타내는 도면이다.
(부호의 설명)
1 : 광디스크 2 : 광 조사 수단
3 : 대물 렌즈 4 : 광전 변환 소자
5 : 하프 미러 6 : 위치 편차 신호 검출 수단
7 : 위상 보상 수단 8 : 가산 수단
9 : 드라이버 증폭기 10 : 액추에이터 구동 코일
100 : 위치 제어 편차 억압 제어 수단
101a : 제 1 위치 제어 편차 평가 수단
101b : 제 2 위치 제어 편차 평가 수단
102a : 제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단
102b : 제 2 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단
103 : 스위치 수단 104 : 내부 카운터
105 : 내부 카운터 107 : 진상 수단
107a : 레지스터 107b : 감산 수단
107c : 증폭 수단 107d : 가산 수단
본 발명의 광디스크의 특징 부분인 위치 제어 편차 억압 제어 장치를, 디지털 연산 회로로서 디지털 연산 기능 소자 내에 실현한 예에 대하여 기술한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1의 광디스크 장치를 나타내는 블럭도이다.
데이터 기록 시 또는 데이터 재생 시에 반도체 레이저를 포함하는 광 조사 수단(2)으로부터 출사되는 레이저광은 하프 미러(5) 및 대물 렌즈(3)를 통해 광디스크(1) 상에서 집광된다. 데이터 재생 시에는 또한, 디스크(1)로부터 반사되는 광은 하프 미러(5)를 지나 광전 변환 소자(4)에 입력된다.
대물 렌즈(3)에 액추에이터 구동 코일(10)이 강체(剛體) 접속(일체적으로 움직이도록 확실하게 접속)되고, 구동 코일(10)은 자기 회로 중에 마련되어 있고, 구동 코일(10)에 의해 대물 렌즈(3)를 디스크(1)에 대하여 수직 방향 또는 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 대물 렌즈(3)와 액추에이터 구동 코일(10)은, 상기한 바와 같이, 강체 접속되어 일체적으로 되어 있기 때문에, 이하 총칭하여, 단지 구동 수단이라고 부른다. 구동 수단은 광디스크에 대하여 소정 조작을 행한다.
위치 편차 신호 검출 수단(6)은, 광전 변환 소자(4)로부터 얻어지는 광전 변환 신호(반사광 정보)에 근거하여, 대물 렌즈(3)의 목표 추종 위치인 광디스크(1)와 실제의 대물 렌즈(3)의 위치와의 상대 위치 오차인 위치 편차 신호 S6을 위상 보상 수단(7)과 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)으로 출력한다. 그 검출 특 성은 포커스 오류 검출계 및 트랙 오류 검출계 모두 비선형의 특성을 하고 있다. 일 예로서, 도 2에 포커스 오류 검출계의 검출 특성을 나타낸다. 동도에서 가로축은, 실제의 위치 편차(×10-5m), 세로축은 위치 편차 검출계 출력(V)이다. 위상 보상 수단(7)은 입력되는 신호에 근거하여 구동 수단 제어 신호 S7을 가산 수단(8)으로 출력한다. 가산 수단(8)은 구동 수단 제어 신호 S7과 후술하는 선택 스위치(103) 출력을 가산한 신호를 출력한다. 가산 수단(8)의 출력은 드라이버 증폭기(9)에 입력되고, 그 출력은 액추에이터 구동 코일(10)에 공급되며, 그에 따라 상기 소정의 조작이 행해진다. 상기에서, 참조 부호 1 내지 10으로 표시되는 기능 블럭은 일반적인 위치 제어 루프를 구성하는 것이다.
본 실시예의 광디스크 장치는 상기한 일반적인 위치 제어 루프에 이하의 구성 요소를 부가한 것이다.
제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)은 위치 편차 신호 S6의 진폭 정보를 평가하는 기능을 갖고, 자세하게는 S6의 진폭의 절대값이 소정값 미만인지 여부에 대하여 판정·평가를 행한다. 또 평가 결과는 S6의 진폭 절대값이 소정값 이상인 경우, 플러스(정)측의 임계값을 넘은 것인지, 마이너스(부)측의 임계값을 넘은 것인지의 식별도 가능하다.
제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102a)은, 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)의 평가 결과에 근거하여, 위치 제어 편차 평가 수단(101a)의 평가 결과가 S6의 진폭의 절대값이 소정값 미만으로 되는 방향에, 또한 위치 제어 편차 평가 수단(101a)의 평가 결과가 S6의 진폭의 절대값이 소정값 미만으로 되기까지의 기간, 소정의 진폭으로 보정 킥 신호를 출력함과 동시에, 보정 킥 신호의 인가 시간을 측정한다. 또한 보정 킥 신호의 인가 종료 직후, 역극성의 소정 진폭의 보정 브레이크 신호를 보정 킥 신호의 인가 시간 이하의 기간에 인가한다.
선택 스위치(103)는, 위치 편차 억압 제어 ON/OFF(온/오프) 제어 신호에 근거하여, 이미 설명한 가산 수단(8)에 제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102a)의 출력인 보정용 킥·브레이크 세트 신호의 공급을 제어한다. 이 선택 스위치(103)의 기능은, 종래의 위치 제어 루프가 닫혀 있지 않은 경우에, 보정용 킥·브레이크 세트 신호가 구동 수단에 공급되는 것을 방지하는 것에 있다. 위치 편차 억압 제어 ON/OFF 제어 신호는, 적어도 기능 블록(1∼10)에 의해 구성되는 일반적인 위치 제어 루프가 닫히고, 위치 제어 루프가 기능하고 있을 때에 스위치 온을 지시하는 내용의 것으로 되는 것이고, 도시하지 않은 전체 제어부로부터 공급된다. 이상 설명한 기능 블럭(101a∼103)을 정리하여, 단지 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)이라고 한다.
도 3에, 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)의 동작 기능을 설명하는 도면을, 도 4에 제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102a)에서의 모드 천이를 나타내는 버블 차트를, 도 5에 제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102a)의 각 상태에 있어서의 동작을 설명하는 기능표를 나타낸다.
도 3은 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)의 동작 기능을 설명하는 도면이며, 입력 신호인 위치 편차 신호 S6을 3개의 상태로 분류, 판정하는 기능을 갖는 다. 동 도면은, 위치 편차 신호 S6의 시간 변화의 일례를 나타내는 도면이다. 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)은 기준 전위(위치 제어계의 제어 편차가 영이 되는 전위)에 대하여 높은 값으로 설정된 플러스측 임계값과, 상기 기준 전위에 대하여 낮은 값으로 설정된 마이너스측 임계값을 가진다. 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)은, 도 3의 최하의 판정 결과가 나타내는 바와 같이, S6이 플러스측 임계값 미만이고, 또한 마이너스측 임계값보다 큰 경우는 제 1 상태(이하, 「상태 "0"」이라고 함)라고 판정하고, 상태 "0"을 나타내는 판정 결과 "ST0"을 출력한다.
S6이 플러스측 임계값 이상의 경우는 제 2 상태(이하, 「상태 "+"」라고 함)라고 판정하고, 상태 "+"를 나타내는 판정 결과 "ST1+"를 출력한다.
S6이 마이너스측 임계값 이하의 경우는 제 3 상태(이하, 「상태 "-"」라고 함)라고 판정하고, 상태 "-"를 나타내는 판정 결과 "ST1-"를 출력한다.
도 4는 제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102a)에서의 모드 천이를 나타내는 버블 차트이다. 모드는 전부로 5개이고, 이 5개의 모드 천이에는, 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)의 판정 결과와, 내부 카운터(104)의 카운트값 "COUNTER1"이 이용된다. 이 내부 카운터(104)의 동작은, 이후에 도 5를 참조하여 설명하지만, 그 전에 모드 천이의 동작에 대하여 기술한다.
초기 모드는 아이들·모드(이하, "idle_mode"라고 함)이다. 이 모드에서는, 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)의 판정 결과가 "ST1+"로 되면, 1+킥·모드(이하, "1+kick_mode"라고 함)로, "ST1-"로 되면, 1-킥·모드(이하, "1-kick·mode"라고 함)로 모드 천이된다.
"1+kick_mode"에서는 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)의 판정 결과가 "ST0"으로 되면, 1+브레이크·모드(이하, "1+brake_mode"라고 함)로 모드 천이된다.
"1-kick_mode"에서는 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)의 판정 결과가 "ST0"으로 되면, 1-브레이크·모드(이하, "1-brake_mode"라고 함)로 모드 천이된다.
"1+brake_mode"에서는 "COUNTER1"이 0 이하로 되면, "idle_mode"로 모드 천이된다.
"1-brake_mode"에서는 "COUNTER1"이 0 이하로 되면, "idle_mode"로 모드 천이된다.
도 5는 제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102a)의 동작 설명표이다. 각 천이 모드에 있어서의 내부 COUNTER1의 동작과 출력을 나타내고 있다. COUNTER1은 "idle_mode"에서는 리셋(RESET)되어, 초기화되고, "1+kick_mode"에서는 1샘플링 주기마다 1씩 카운트 업하고, "1+brake_mode"에서는 1샘플링 주기마다 n(n은 1 이상의 정수)씩 카운트 다운한다. 또한, COUNTER1은, "1-kick_mode"에서는 1샘플링 주기마다 1씩 카운트 업하고, "1-brake_mode"에서는 1샘플링 주기마다 n(n은 1 이상의 정수)씩 카운트 다운한다.
제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102a)의 출력은 "idle_mode"에서는 출력되지 않고, "1+kick_mode" 및 "1-brake_mode"에서는 소정 진폭의 신호 nl_out를 출력하고, "1+brake_mode" 및 "1-kick_mode"에서는 -nl_out을 출력한다.
상기한 바와 같은 구성에 의해, 위치 편차 신호 S6의 진폭이 소정의 임계값(여기서는 플러스측 임계값과 마이너스측 임계값)을 넘으면, 즉시 그 S6의 진폭을 작게 하는 방향으로 보정용 킥 신호(진폭 nl_out)를 S6이 임계값 미만이 될 때까지 출력하고, 또한 S6이 임계값 미만이 된 직후, 보정용 킥 신호와 역극성의 보정용 브레이크 신호(본 예에서는 진폭 -nl_out)를 보정용 킥 신호의 인가 시간 이하의 소정 시간 인가하는 것이 가능해진다. 또, 보정용 브레이크 신호의 기능은 보정용 킥 신호에 의해 가속된 위치 편차 속도를 영으로 하는 것에 있고, 보정용 브레이크 신호는, 보정용 킥 신호와 진폭이 같고 극성이 역인 본 실시예의 경우, 그 인가 시간은 보정용 킥 신호 인가 시간의 1/2(n=2)로 된다.
도 6(a) 및 도 6(b)에, 본 발명의 동작 파형을 나타낸다. 동 도(a)는, 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어를 오프(OFF)한 종래의 위치 제어계의 경우이며, 동 도(b)는 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어를 온(ON)한 경우이다. 동 도면 중, 위로부터 인가 가속도(G), 위치 편차 신호 S6(V), 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100(V)이다. 본 데이터는, 위치 제어의 일례로서 포커스 제어의 예이며, 인가 가속도는 포커스 제어계에 있어서 외란(外亂)으로서 작용할 목적으로 인가되고, 주파수 600㎐ 진폭 10G(G는 중력 가속도)이며, 위치 편차 신호 S6은 포커스 에러 신호를 나타낸다. 또한, 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수는 600㎑이다. 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어가 없는 경우는, 인가 가속도에 대하여 ±1V의 편차가 발생하고 있다. 도 2에, 위치 편차 신호 검출 수단(6)의 검출 특성을 나타낸다. 동 도로부터, 실제의 위치 편차에 대하여, 위치 편차 신호 검출 수단(6)의 위치 검출 특성은, 검출 범위가 한정된 비선형인 특성을 하고 있고, 본 예에서는, 약 12미크론의 검출 가능 범위를 가지고 있으며, 약 6㎛의 편차로 1V의 최대 출력을 얻을 수 있는 특성으로 되어있다. 이 특성으로부터, 실제의 제어계에서 이용할 수 있는 위치 편차의 범위는 -6미크론으로부터 +6미크론까지이며, 이것을 초과하면 위치 제어 편차 검출 수단(6)의 검출 감도가 낮아져, 제어 루프 이득이 낮게 되기 때문에 제어 벗어남 등의 파탄을 일으킨다. 따라서 도 6(a) 및 도 6(b)의 종래예에서는, 제어 편차량이 커 결과로서 재생 신호 품질의 열화나 기록 시에 관해서는 기록 신호의 열화가 야기될 뿐만 아니라, 제어계가 파탄을 일으키는(제어 벗어남) 한계 상태로 되어있는 것을 알 수 있다. 동일 조건에 있어서 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어를 동작시키면, 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100이 위치 편차 신호 S6을 작게 하도록 작용하는 것을 알 수 있다. 결과로서 편차 신호의 진폭을 ±0.05V 정도로 억제할 수 있다. 이것은 실제의 편차량으로 환산하면 ±0.191㎛ 이하로 하는 것으로 된다. 이 효과는 도 6(a) 및 도 6(b)에 나타낸 예뿐만 아니라, 위치 제어 루프의 크로스오버 주파수보다 낮은 임의의 주파수에 있어서의 인가 가속도에 대하여 마찬가지로 작용한다. 인가 가속도는, 진동 등의 가속도 외란뿐만 아니라 디스크의 물리 왜곡에 의해 발생하는 디스크 가속도에 대해서도 마찬가지이다.
도 7은, 본 발명의 동작을, 더욱 알기 쉽게 설명하기 위한 도면이며, 도 6(a) 및 도 6(b)의 중심의 데이터인 위치 제어 편차 S6의 도면의 세로축을 확대한 것이다. 동 도면 중, 위치 제어 편차 S6의 그래프 중에, 플러스측 임계값과 마이 너스측 임계값이 실선으로 기입되어 있고, 또한 양 임계값을 넘은 시간 타이밍이 동 도면 아래에 나타낸 보정 신호 그래프 측에 점선으로 기입되어 있다. 동 도면 중, 중심의 위치 제어 편차 S6이 마이너스측 임계값 이하로 되면, 그 기간 동안, 동 도면 아래의 보정용 킥 신호가 소정 진폭(도면 중에서는 B) 마이너스 쪽으로 출력되고, 그 결과, 순간에 위치 제어 편차 S6의 증가를 억제하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 보정용 킥 신호의 직후의 소정 진폭(도면 중에서는 A)의 보정용 브레이크 신호에 의해, 위치 편차 신호 S6의 시간 미분인 위치 편차 속도가 0으로 되고(보정용 브레이크 신호 인가 후의, 동 도면 위치 편차 신호의 경사가 0으로 되어 있음), 보정용 킥 신호에 의해 발생한 속도에 의한 오버 슈팅을 방지하는 기능을 확인할 수 있다. 한편, 위치 제어 편차 S6이 플러스측 임계값 이상으로 되면, 그 기간 동안, 보정용 킥 신호가 소정 진폭(도면 중에서는 B) 플러스측으로 출력되고, 그 결과, 순간적인 위치 제어 편차 S6의 증가를 억제하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 보정용 킥 신호의 직후의 소정 진폭(도면 중에서는 A)의 보정용 브레이크 신호에 의해, 위치 편차 신호 S6의 시간 미분인 위치 편차 속도가 0으로 되고(보정용 브레이크 신호 인가 후의, 동 도면 위치 편차 신호의 경사가 0으로 되어있음), 보정용 킥 신호에 의해 발생한 속도에 의한 오버 슈팅을 방지하는 기능을 확인할 수 있다. 또한 위치 제어 편차 S6이 마이너스측 임계값과 플러스측 임계값의 사이에 있는 경우, 보정용 킥·브레이크 신호 S100은 출력되지 않고, 통상의 종래부터 있는 안정한 위치 제어계의 동작으로 된다.
이와 같이, 본 발명은, 위치 제어 편차 S6이 마이너스측 임계값과 플러스측 임계값 사이에 있는 경우에는 기능하지 않고, 종래의 위치 제어와 변함없는 동작으로 된다. 과대한 디스크 물리 왜곡이나, 과대한 외란 가속도 등, 종래의 위치 제어계에서는 억압 불가능한 조건이고, 결과로서 위치 제어 편차 S6이 증대하여, 임계값을 초과한 경우에만 본 발명의 제어 편차 억압 제어는 기능하고, 위치 제어 편차가 임계값을 넘지 않도록 보정용 킥 신호를, 또한 보정용 킥 신호에 의한 위치 편차 속도를 0으로 하도록 보정용 브레이크 신호를 보정용 킥 신호의 직후에 인가하므로, 위치 제어 편차 S6은 안정하게 임계값을 넘지 않도록 동작한다. 결과적으로, 과대한 디스크 물리 왜곡이나, 과대한 외란 가속도 등, 종래의 위치 제어계에서는 억압 불가능한 조건에서도, 본 발명에 의하면, 위치 편차의 증대를 방지하는 것이 가능해져, 안정한 기록 재생을 실현한다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 광디스크 장치가 외부 강체와 충돌했을 때에 발생하는 충격 가속도를 모의하고, 이 충격이 가해진 경우의 위치 제어 편차의 거동을 조사한 해석 결과이다. 동 도(a)는 종래의 위치 제어 방식에 의한 충격 인가 시의 시간 거동, 동 도(b)는 본 발명에 의한 충격 인가 시의 시간 거동이다(동작 샘플링 주파수는 600㎑). 도면 중 위로부터 인가 가속도(G), 위치 편차 신호 S6(V), 실제의 위치 제어 편차(m), 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100(V)이다. 이 해석은, 일례로서, 인가 가속도는 진폭 200G, 시간 폭 20㎲의 직사각형파를 상정하고, 위치 제어계로서, 포커스 제어를 상정하고 있다. 종래의 위치 제어계에서는, 충격이 인가되는 것에 의해 위치 제어 편차가 증가하고, 그 편차가 위치 제어 편차 검출계의 검출 한계를 초과하기 때문에 제어가 벗어나는 것을 알 수 있다. 동 도(b)에 나타 내는 바와 같이, 동 도(a)와 인가 가속도를 동일 조건으로 하고, 본 발명의 실시예 1에 의한 제어 편차 억압 제어를 실시한 경우에 있어서는, 충격 인가 후의 위치 제어 편차는, 종래와 비교하여 감소하고, 위치 제어 편차 검출계의 검출 한계 범위 이내로 수렴되고 있다.
이와 같이, 충격에 의한 외란 가속도가 과대해져서, 종래의 위치 제어계에서는 제어 불능으로 되는 조건에 있어서도 본 발명의 제어 편차 억압 제어는 기능하고, 위치 제어 편차가 위치 편차 검출계의 검출 한계를 넘지 않도록 동작한다. 결과로서, 종래의 위치 제어계에서는 억압 불가능한 충격 외란이 인가된 조건에 있어서도, 본 발명에 의하면, 위치 편차의 증대를 방지하는 것이 가능해져, 안정한 기록 재생을 실현한다. 또, 본 설명에서는, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 구성을, 도 3 내지 도 5에 나타내는 바와 같은 예를 들었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 설명과 마찬가지의 출력 형태를 얻을 수 있는 구성이라면, 어떠한 수단·구성이라도 좋은 것은 물론이다.
(실시예 2)
실시예 1에서는, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수가 600㎑로, 비교적 높은 주파수로 선택한 예였다. 600㎑의 샘플링 주파수는, 제어 LSI의 하드 논리 회로에 의해 본 발명의 기능을 실현한 경우, 충분히 실현 가능한 값이지만, 범용 마이크로 컴퓨터의 펌 웨어로서 본 발명의 기능을 실현하는 경우, 이 샘플링 주파수는 100㎑ 정도가 한계로 되는 경우가 많다. 그래서, 실시예 2에서는, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수를 낮게 설정하더라도, 효과를 발휘할 수 있는 구성에 대하여 설명한다.
도 9는, 본 발명의 실시예 2에 있어서의, 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수를 낮게 설정한 경우에 있어서의 블록도이다. 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 입력 신호는 위치 편차 신호 S6, 출력 신호는 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100이다. 입력 신호인 위치 제어 편차 S6은 소정의 샘플링 주기로 소정의 양자화 분해능에 의해 A/D 변환을 행하는 A/D 변환 수단(예컨대, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 입력단에 마련하여 두는 것으로, 도시하지 않음)에 의해 디지털 데이터로 변환되고, 변환된 데이터는 진상 수단(107)에서 이산화에 의한 시간 지연을 보상한다. 또, 기능 블럭(101∼103)은 본 발명의 실시예 1에서 설명한 기능과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
결국, 실시예 2에 있어서는, 실시예 1에 있어서의 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 샘플링에 의한 시간 지연을 보상하기 위해, 새롭게 진상 수단(107)을 증설한 구조로 되어있다. 도 10은, 진상 수단(107)을 실현하는 일례로서, 예측형 홀드를 이용한 예에 대하여 나타낸 것이다. 진상 수단(107)의 입력을 IN(k), 출력을 OUT(k), 시간 예측 계수를 K라고 정의하고, 진상 수단(107)을 예측형 홀드라고 하면, 진상 수단(107)은 아래와 같이 정식화할 수 있다.
out(k)=h(k)+k{in(k)-in(k-1)}
(여기서, out(n)는 출력, in(n)은 입력, (n은 임의의 자연수), K는 시간 예측 계수임)이다.
상기 식을 샘플링 타이밍마다 순차 계산해 감으로써, 입력 신호의 위상이 진상으로 출력된다.
도 10의 구성 요소는 이하와 같다. A/D 변환 수단(도시하지 않음)의 출력인 디지털 데이터로 된 위치 제어 편차 S6이 입력 신호이며, 입력 신호는 시프트 레지스터(107a)와, 감산 수단(107b)의 플러스 연산 쪽, 및 가산 수단(107d)에 입력된다. 시프트 레지스터(107a)의 출력은, 감산 수단(107b)의 마이너스 연산 쪽에 입력, 감산 수단(107b)의 출력은 증폭 수단(107c)에 의해 시간 예측 계수 배(倍)되어 가산 수단(107d)에 입력된다. 가산 수단(107d)의 출력은 진상 수단(107)의 출력으로 된다.
도 11(a)∼(e)에, 진상 수단(107)의 효과에 대하여 설명한 데이터를 나타낸다. 본 데이터는 샘플링 주파수가 10㎑의 경우의 사례이다. 동 도(a)는, 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 입력 신호이며, A/D 변환 수단의 입력, 즉 위치 편차 S6이다. 동 도(b)는 시간 예측 계수가 0, 즉 진상 수단(107)을 기능시키지 않고, 이것을 무시한 경우의 파형이다. 동 도(c), (d), (e)는 각각 시간 예측 계수를 0.5, 1.0, 1.5로 설정한 경우의 파형이다. 또, 비교 대조를 위해, (b)∼(e)에는, 입력 신호가 점선으로 기입되어 있다. (b)를 보면, A/D 변환에 의해, 입력 신호는 0차 홀드되므로, 출력 신호의 위상은 입력에 대하여 샘플링 주기의 1/2정도 지연되어 있지만, (c)을 보면, 상기 위상 지연은 해소되어 있다. (d), (e)와, 시간 예측 계수를 너무 크게 하면, 입력 신호에 대하여 위상이 진행하고, 진폭도 커지는 것을 알 수 있다. 이와 같이 시간 예측 계수의 설정은 적용하는 시스템의 샘플링 주파 수 등에 의해 최적의 소정값으로 설정하면 좋은 것을 알 수 있다.
도 12(a) 및 도 12(b)에, 본 발명의 동작 파형을 나타낸다. 도 12(a) 및 도 12(b)는 광디스크 장치가 외부 강체와 충돌했을 때에 발생하는 충격 가속도를 모의하고, 이 충격이 가해진 경우의 위치 제어 편차의 거동을 조사한 해석 결과이다. 충격은 의사(擬似) 임펄스 파형이므로, 모든 대역의 외란 인가 조건으로 되기 때문에, 외란으로서 인가된 제어 루프에 있어서 외란에 대하여 가장 약한 주파수 성분이 잔류 편차로서 나타난다. 따라서, 외란에 대한 안정성의 평가로서, 충격 응답을 이용하는 것이 간편하다. 동 도(a)는 실시예 1의 시스템 구성으로 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수를 100㎑로 설정한 경우의 충격 인가 시의 시간 거동, (b)은 본 발명의 실시예 2(K=0.5)에 의한 충격 인가 시의 시간 거동이다. 도면 중, 위로부터 인가 가속도(G), 위치 편차 신호 S6(V), 실제의 위치 제어 편차(m), 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100(V)이다. 이 해석은, 일례로서, 실시예 1의 도 8(a) 및 도 8(b)와 같은 조건인, 인가 가속도는 진폭 200G, 시간폭 20㎲의 직사각형파를 상정하고, 위치 제어계로서, 포커스 제어를 상정하고 있다. 실시예 1의 시스템에서는, 충격이 인가되는 것에 따라 위치 제어 편차 S6이 발진하고, 그 편차가 위치 제어 편차 검출계의 검출 한계를 초과해 버리기 때문에 제어가 벗어나 버리는 것을 알 수 있다. 동 도(b)에 나타내는 바와 같이, 동 도(a)와 인가 가속도를 동일 조건으로, 본 발명의 실시예 2에 의한 제어 편차 억압 제어를 실시한 경우에 있어서는, 충격 인가 후의 위치 제어 편차는, 위치 제어 편차 검출계의 검출 한계 범위 이내로 수납되어, 최종적으로는 영으로 수렴되고 있 다. 이와 같이, 본 발명의 실시예 2에서 추가한 기능 블럭인 진상 수단(107)의 효과에 의해, 동작 샘플링 주파수를 작게 하여도 안정한 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 제어 동작이 가능해진다.
도 13(a) 및 도 13(b)에 본 발명의 실시예 1에 있어서의 도 6(a) 및 도 6(b)와 같은 조건에 의한, 본 발명의 실시예 2의 동작 파형을 나타낸다. 또, 시간 예측 계수의 값은 K=0.5이다. 동 도(a)가 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어를 OFF 상태로 한 종래의 위치 제어계의 경우이며, 동 도(b)가 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어를 ON 상태로 한 경우이다. 동 도면 중, 위로부터 인가 가속도(G), 위치 편차 신호 S6(V), 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100(V)이다. 본 데이터는, 위치 제어의 일례로서 포커스 제어의 예이며, 인가 가속도는 포커스 제어계에 있어서 외란으로서 작용할 목적으로 인가되고, 주파수 600㎐ 진폭 10G(G는 중력 가속도)이며, 위치 편차 신호 S6은 포커스 오류 신호를 나타낸다. 또한, 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수는 100㎑이다. 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어가 없는 경우는, 인가 가속도에 대하여 ±1V의 편차가 발생하고 있다. 동일 조건에 있어서 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어를 동작시키면, 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100이 위치 편차 신호 S6을 작게 하도록 작용하는 것을 알 수 있다. 결과로서 편차 신호의 진폭을 ±0.05V 정도로 억제할 수 있다. 이것은 실제의 편차량으로 환산하면 ±0.191㎛ 이하로 하고 있는 것으로 된다. 이 효과는 도 13(a) 및 도 13(b)에 나타낸 예뿐만 아니라, 위치 제어 루프의 크로스오버 주파수보다 낮은 임의의 주파수에 있어서의 인가 가속도에 대하여 마찬가지로 작용한다. 인가 가속도는 진동 등의 가속도 외란뿐만 아니라 디스크의 물리 왜곡에 의해 발생하는 디스크 가속도에 대해서도 마찬가지이다.
상기의 설명과 같이, 실시예 2에서는, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수가 낮은 경우에 있어서도, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 입력단에 마련한 진상 수단(107)에 의해, 샘플링에 의한 위상 지연을 보상하고, 실시예 1에서 설명한 효과와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또, 본 설명에서는, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 구성을, 도 3 내지 도 5, 또한 진상 수단의 구성을 도 10에 나타내는 바와 같은 사례로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 설명과 마찬가지의 출력 형태나 기능을 얻을 수 있는 구성이면, 어떠한 수단·구성이라도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
(실시예 3)
실시예 1 및 실시예 2에서는, 구동 수단의 (위치)/(구동 전압)의 주파수 특성이, 10㎑ 이상인 대역에서 위상 회전량이 180도(DEG)로 되는 예였다. 실제의 구동 수단은 10㎑ 이상의 고차 공진 특성에 의한 2차 로우패스 필터 특성에 의해, 고역 동작 특성이 열화하는 경우가 있다. 그래서 실시예 3에서는, 이러한 고차 공진 특성에 의한 고역 동작 특성이 열화한 구동 수단을 이용하여도, 효과를 발휘할 수 있는 구성에 대하여 설명한다.
도 14(a) 및 도 14(b)는 구동 수단에 있어서의 고차 공진을 갖는 기구 요소의 (위치)/(힘)의 주파수 특성이다. 동 도(a), (b) 모두 10㎑ 이상의 대역에서 고 차 공진을 갖고 있는 것을 확인할 수 있다. 동 도(a)는 고차 공진과 1차 공진 사이에 반 공진이 있는 타입의 특성이며, (b)는 그것이 없는 타입의 특성이다. 여기서는(a)의 타입을 반공진형, (b)의 타입을 순공진형이라고 부른다.
반공진형은 고차 공진 주파수 근방에서 국소적으로 이득과 위상 특성이 변화할 뿐이고, 고차 공진 주파수보다 높은 대역에 있어서는, 고차 공진이 없는 특성과 등가로 된다. 따라서 고차 공진이 없는, 이상적인 구동 수단과 이동 특성이 거의 같아, 10㎑ 이상의 대역에 있어서도 열화 없이 고속 구동이 가능하다. 한편, 순공진형은 고차 공진 주파수 이상의 대역에서 고차 공진이 없는 이상적인 구동 수단의 특성에 대하여 2차의 LPF를 직렬 접속한 특성으로 된다. 따라서 고차 공진 이상의 대역에서, 이동 특성이 현저히 열화하여, 고속 구동이 불가능해진다.
순공진형의 구동 수단을 이용한 경우, 종래의 위치 제어계에서는 루프 대역이 고차 공진 미만으로 설정되기 때문에, 문제로 되지 않지만, 본 발명의 경우는 임펄스 형상의 보정용 킥·브레이크 신호에 의해 구동 수단을 고속 구동함으로써 기능을 실현하므로, 이것이 성능 열화의 큰 요인의 하나로 된다.
도 15(a) 및 도 15(b)는, 도 8(b)에서 나타낸 실시예 1과 동일 조건이고, 구동 수단이 도 14(b)에 나타낸 순공진형인 경우의 결과이다. 구동 수단이 반공진형인 경우는, 도 8(b)와 마찬가지의 결과로 되지만, 순공진형의 경우는, 충격 외란이 인가된 후, 도 15(a)와 같이 위치 편차가 수렴되지 않아, 발진하고 있는 것을 알 수 있다. 이것은 구동 수단의 주파수 특성에 의해, 고역(高域)에서 시간 지연이 발생한 것이 원인이다. 발진은 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100이 과(過) 제 어로 되고, 헌팅을 일으키고 있기 때문이며, 이것을 방지하기 위해서는 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100의 진폭을 작게 설정하면 좋다. 도 15(b)에, 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100의 진폭 절대값을 동 도(a)의 64%(0.64V)로 설정한 경우의 결과를 나타낸다. 발진은 없어지고, 안정하게 수렴하고 있지만, 도 8(b)와 비교하여, 충격 인가 후의 위치 편차량이 2.1㎛로부터 4㎛로 커지고 있다. 이와 같이, 구동 수단에 순공진형인 것을 이용한 경우는, 반공진형에 비해, 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100의 진폭이 제한되기 때문에, 위치 제어 편차 억압 효과가 열화하는 문제가 있다. 본 발명의 실시예 3은 순공진형의 구동 수단을 이용한 경우에 있어서도, 위치 제어 편차 억압 효과의 열화가 작은 구성의 실현을 목적으로 한다.
도 16은 본 발명의 실시예 3에 있어서의 블럭도이다. 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예 1에 있어서의 제 1 위치 제어 편차 평가 수단(101a)이 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)으로 치환되고, 제 1 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102a)이 제 2 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102b)으로 치환된 구성으로 되어있다. 또, 그 밖의 기능 블럭은, 실시예 1에서 설명한 기능과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
도 17은 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)의 동작 기능을 설명하는 도면이며, 입력 신호인 위치 편차 신호 S6을 5개의 상태로 분류, 판정하는 기능을 가진다. 동 도면은 위치 편차 신호 S6의 시간 변화의 일례를 나타낸 도면이다. 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)은 기준 전위(위치 제어계의 제어 편차가 0이 되는 전위)에 대하여 높은 값으로 설정된 제 1 플러스측 임계값(이하, 「플러스측 임계값 1」이라 함)과, 상기 플러스측 임계값 1보다 높은 값으로 설정된 제 2 플러스측 임계값(이하, 「플러스측 임계값 2」라 함)과, 상기 기준 전위에 대하여 낮은 값으로 설정된 제 1 마이너스측 임계값(이하, 「마이너스측 임계값 1」라고 함), 또한 상기 마이너스측 임계값 1보다 낮은 값으로 설정된 제 2 마이너스측 임계값(이하, 「마이너스측 임계값 2」라고 함)을 갖는다. 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)은, 도 17의 최하의 판정 결과가 나타내는 바와 같이, S6이 플러스측 임계값 1 미만이고, 또한 마이너스측 임계값 1보다 큰 경우는 제 1 상태(이하, 「상태 "0"」이라 함)라고 판정하고, 상태 "0"을 나타내는 판정 결과 "ST0"를 출력한다. S6이 플러스측 임계값 1 이상이고, 또한 플러스측 임계값 2 미만인 경우는 제 2 상태(이하, 「상태 "+"」라 함)라고 판정하고, 상태 "+"를 나타내는 판정 결과 "ST1+"를 출력한다. S6이 마이너스측 임계값 1 이하이고, 또한 마이너스측 임계값 2보다 큰 경우는 제 3 상태(이하, 「상태 "-"」라고 함)라고 판정하고, 상태 "-"를 나타내는 판정 결과 "ST1-"를 출력한다. S6이 플러스측 임계값 2 이상의 경우는 제 4 상태(이하, 「상태 "++"」이라 함)라고 판정하고, 상태 "++"를 나타내는 판정 결과 "ST2+"를 출력한다. S6이 마이너스측 임계값 2 이하의 경우는 제 5 상태(이하, 「상태 "-"」라고 함)라고 판정하고, 상태 "--"를 나타내는 판정 결과 "ST2-"를 출력한다.
도 18은 제 2 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102b)에서의 모드 천이를 나타내는 버블 차트이다. 모드는 전부 9개이고, 이 9개의 모드 천이에는, 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)의 판정 결과와, 제 1 내부 카운터(104)의 카운트값 "COUNTER1"과 제 2 내부 카운터(105)의 카운트값 "COUNTER2"가 이용된다. 제 1 및 제 2 내부 카운터(104, 105)의 동작은, 후에 도 19를 참조하여 설명하지만, 그 전에 모드 천이의 동작에 대하여 설명한다.
초기 모드는 "idle_mode"이다. 이 모드에서는, 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)의 판정 결과가 "ST1+" 또는 "ST2+"로 되면 "1+kick_mode"로, "ST1-" 또는 "ST2-"로 되면 "1-kick_mode"로 모드 천이된다.
"1+kick_mode"에서는 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)의 판정 결과가 "ST0"으로 되면 "1+brake_mode"로, 판정 결과가 "ST2+"로 되면 2+킥·모드(이하, "2+kick_mode"라고 함)로 모드 천이한다.
"2+kick_mode"에서는 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)의 판정 결과가 "ST1+" 또는 "ST0"으로 되면, 2+브레이크·모드(이하, "2+brake_mode"라고 함)로 모드 천이한다.
"1-kick_mode"에서는 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)의 판정 결과가 "ST0"으로 되면 "1-brake_mode"로, 판정 결과가 "ST2-"로 되면 2-킥·모드(이하, "2-kick_mode"라고 함)로 모드 천이한다.
"2-kick_mode"에서는 제 2 위치 제어 편차 평가 수단(101b)의 판정 결과가 "ST1-" 또는 "ST0"으로 되면, 2-브레이크·모드(이하, "2-brake_mode"라고 함)로 모드 천이한다.
"1+brake_mode"에서는 "COUNTER1"이 0 이하로 되면, "idle_mode"로 모드 천 이한다.
"2+brake_mode"에서는 "COUNTER2"가 0 이하로 되면 "idle_mode"로 모드 천이한다.
"1-brake_mode"에서는 "COUNTER1"이 0 이하로 되면 "idle_mode"로 모드 천이한다.
"2-brake_mode"에서는 "COUNTER2"이 0 이하로 되면 "idle_mode"로 모드 천이한다.
도 19는, 제 2 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102b)의 동작 설명표이다. 각 천이 모드에 있어서의 내부 COUNTER1 및 내부 COUNTER2의 동작과 출력을 나타내고 있다. COUNTER1은, "idle_mode" 또는 "2+kick_mode" 또는 "2+brake_mode" 또는 "2-kick_mode" 또는 "2-brake_mode"으로 리셋(RESET)되어, 초기화되고, "1+kick_mode" 또는 "1-kick_mode"에서 1샘플링 주기마다 1씩 카운트 업, "1+brake_mode" 또는 "1-brake_mode"에서 1샘플링 주기마다 n(n은 1 이상의 정수)씩 카운트 다운한다.
COUNTER2는, "idle_mode" 또는 "1+kick_mode" 또는 "1+brake_mode" 또는 "1-kick_mode" 또는 "1-brake_mode"로 리셋(RESET)되어, 초기화되고, "2+kick_mode" 또한 "2-kick_mode"에서 1샘플링 주기마다 1씩 카운트 업, "2+brake_mode" 또는 "2-brake_mode"에서 1샘플링 주기마다 n(n은 1 이상의 정수)씩 카운트 다운한다.
제 2 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단(102b)의 출력은, "idle_mode"에서는 출력하지 않고, "1+kick_mode" 및 "1-brake_mode"에서는 소정 진폭 nl_out을 출력하고, "1+brake_mode" 및 "1-kick_mode"에서는 -nl_out을 출력한다. 또한 "2+kick_mode" 및 "2-brake_mode"에서는 소정 진폭 nl_out*B를 출력하고, "2+brake_mode" 및 "2-kick_mode"에서는 -nl_out*B를 출력한다. 또, B는 1 이상의 정수이다.
상기한 바와 같은 구성에 의해, 위치 편차 신호 S6의 진폭이 제 1 소정의 임계값(여기서는 플러스측 임계값 1과 마이너스측 임계값 1)을 넘으면, 즉시 그 S6의 진폭을 작게 하는 방향으로 제 1 보정용 킥 신호(진폭 nl_out)를 S6의 임계값 미만이 될 때까지 출력하고, 또한 S6이 임계값 미만이 된 직후, 제 1 보정용 킥 신호와 역극성의 제 1 보정용 브레이크 신호(이 예에서는 진폭 -nl_out)를 제 1 보정용 킥 신호의 인가 시간 이하의 소정 시간 인가하는 것이 가능해진다. 또, 제 1 보정용 브레이크 신호의 기능은 제 1 보정용 킥 신호에 의해 가속된 위치 편차 속도를 0으로 하는 것에 있고, 제 1 보정용 브레이크 신호는 제 1 보정용 킥 신호와 진폭이 같고 극성이 역인 본 실시예의 경우, 그 인가 시간은, 제 1 보정용 킥 신호 인가 시간의 1/n(n=2이면 1/2)로 된다. 여기까지의 동작은 실시예 1과 마찬가지이지만, 이하의 기능의 추가에 의해 구동 수단 등의 고역 특성 열화를 보상한다.
위치 편차 신호 S6의 진폭이 제 2 소정의 임계값(여기서는 플러스측 임계값 2와 마이너스측 임계값 2)을 초과하면, 즉시 그 S6의 진폭을 작게 하는 방향으로 제 2 보정용 킥 신호(진폭 nl_out*B)를, S6이 임계값 미만이 될 때까지 출력한다. B는 1 이상의 정수이기 때문에, S6의 진폭이 커졌을 때는, 그것에 대응한 큰 제 2 보정용 킥 신호에 대응하여, S6의 진폭이 더 이상 커지는 것을 방지할 수 있다. 물론, B를 1로 선택하면, 실시예 1에 있어서의 보정용 킥 신호와 같은 동작으로 된다. 또한 S6이 임계값 미만이 된 직후, 제 2 보정용 킥 신호와 역극성인 제 2 보정용 브레이크 신호(이 예에서는 진폭 -nl_out*B)를 제 2 보정용 킥 신호의 인가 시간 이하의 소정 시간 인가한다. 또, 이 제 2 보정용 브레이크 신호의 기능은 제 2 보정용 킥 신호에 의해 가속된 위치 편차 속도를 영으로 하는 것에 있고, 제 2 보정용 브레이크 신호는 제 2 보정용 킥 신호와 진폭이 같고 극성이 역인 본 실시예의 경우, 그 인가 시간은, 제 2 보정용 킥 신호 인가 시간의 1/n(n=2이면 1/2)로 된다. 또한 이 제 2 브레이크 신호의 기능은, 실시예 1에 대하여, 빠른 시간 타이밍에서 브레이크 처리로 이행할 수 있는 것에 있다. 실시예 1에서는, 제어 대상인 구동 수단의 고역 특성 열화에 의해, 10㎑ 이상의 대역에서 위상이 돌고, 또한 움직이기 어렵게 된다. 따라서 펄스 형상의 구동력을 부여하여도, 고주파 영역에서는 시간 지연이 발생하고, 결과로서 브레이크 타이밍이 늦어, 이른바 헌팅 상태에 빠질 가능성이 있다. 본 실시예에서는, 제 2 브레이크 신호가 제 1 브레이크 신호보다 빠른 타이밍에서 동작하므로, 실시예 1보다 안정적으로 동작시킬 수 있다.
도 20(a) 및 도 20(b)에, 본 발명의 실시예 3의 동작 파형을 나타낸다. 동 도면은, 도 15(a) 및 도 15(b)와 같은 인가 가속도 조건에 있어서의 위치 제어 편차의 거동을 조사한 결과이다. 도 20(a)는, 도 1과 같은 구성, 즉 실시예 1과 같은 구성(단, nl_out, -nl_out에 대응하는 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100의 진폭이 실시예 1의 64%)의 경우의 거동이며, 도 15(b)와 같은 파형이다. 도 20(b)는, 같은 가속도 인가 조건에 있어서의 본 발명의 실시예 3의 거동이다. 보정용 킥·브레이크 세트 신호의 진폭은, 상술한대로 동 도(a)의 경우 절대값은 0.64V였지만, 동 도(b)는 제 1 킥·브레이크 세트 신호의 진폭 절대값을 0.44V, 또한 제 2 킥·브레이크 세트 신호의 진폭 절대값을 0.88V로 하는 것이 가능해진다. 그 결과, (a)에 비해 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100의 신호의 진폭을 크게 설정할 수 있으므로, 충격 인가 후의 위치 제어 편차 S6의 값은, (a)에 비해 작아져 있는 것을 확인할 수 있다.
도 21(a) 및 도 21(b)에 본 발명의 실시예 1에 있어서의 도 6(a) 및 도 6(b)와 같은 조건에 의한, 본 발명의 실시예 3의 동작 파형을 나타낸다. 또, 구동 수단의 특성은 도 14(b)와 같은 순공진형이다. 도 21(a)가 본 발명 실시예 1의 위치 제어계를 사용한 경우이며, 도 21(b)가 본 발명의 실시예 3에 있어서의 위치 제어 편차 억압 제어를 ON 상태로 한 경우이다. 동 도면 중, 위로부터 인가 가속도(G), 위치 편차 신호 S6(V), 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100(V)이다. 본 데이터는, 위치 제어의 일례로서 포커스 제어의 예이며, 인가 가속도는 포커스 제어계에 있어서 외란으로서 작용할 목적으로 인가되고, 주파수 600㎐ 진폭 10G(G는 중력 가속도)이며, 위치 편차 신호 S6은 포커스 에러 신호를 나타낸다. 또한, 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수는 600㎑이다. 본 발명의 실시예 1의 위치 제어 편차 억압 제어에서는, 인가 가속도에 대하여 ±0.3V의 위치 편차가 발생하고 있다. 동일 조건에서 본 발명의 위치 제어 편차 억압 제어를 동작시키면, 총 4값으로 이루어지는 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100이 위치 편차 신호 S6을 작게 하도록 작용하는 것을 알 수 있다. 결과로서 편차 신호의 진폭을 ±0.25V 정도로 억제할 수 있다. 이것은 실제의 편차량으로 환산하면 ±0.955㎛ 이하로 하는 것으로 된다. 이 효과는 도 21(a) 및 도 21(b)에 나타낸 예뿐만 아니라, 위치 제어 루프의 크로스오버 주파수보다 낮은 임의의 주파수에 있어서의 인가 가속도에 대하여 마찬가지로 작용한다. 인가 가속도는 진동 등의 가속도 외란뿐만 아니라 디스크의 물리 왜곡에 의해 발생하는 디스크 가속도에 대해서도 마찬가지이다.
상기한 설명과 같이, 실시예 3에서는, 구동 수단의 주파수 특성이, 고속 동작이 어려운 순공진형의 고차 공진 특성을 갖고 있는 경우에 있어서도, 위치 제어 편차 평가 수단 및 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단을, 실시예 1의 3단계평가 2값 제어에 대하여, 5단계 평가 4값 제어로 한 것에 의해, 구동 수단의 위상 지연에 의한 성능 열화를 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또, 본 설명에서는, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 구성을, 도 17 내지 도 19에 나타내는 바와 같은 사례로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 설명과 마찬가지의 출력 형태나 기능을 얻을 수 있는 구성이면, 어떠한 수단·구성이라도 좋은 것은 물론이다.
(실시예 4)
실시예 3은, 고속 동작이 어려운 구성의 구동 수단을 이용한 사례였지만, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수가 600㎑로 비교적 높은 주파수로 선택하고 있었다. 600㎑의 샘플링 주파수는, 제어 LSI의 하드 논리 회로 에 의해 본 발명의 기능을 실현한 경우, 충분히 실현 가능한 값이지만, 범용 마이크로 컴퓨터의 펌웨어로서 본 발명의 기능을 실현하는 경우, 이 샘플링 주파수는 100㎑ 정도가 한계로 되는 경우가 많다. 그래서, 실시예 4에서는, 실시예 3과 같은 구동 수단을 이용하고, 또한 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수를 낮게 설정하더라도, 효과를 발휘할 수 있는 구성에 대하여 설명한다.
도 22는, 본 발명의 실시예 4에 있어서의, 고속 동작이 어려운 구성의 구동 수단을 이용하고, 또한 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수를 낮게 설정한 경우에 있어서의 블럭도이다. 입력 신호인 위치 제어 편차 S6은 소정의 샘플링 주기로 소정의 양자화 분해능에 의해 A/D 변환을 행하는 A/D 변환 수단(도시하지 않음)에 의해 디지털 데이터로서 변환되고, 변환된 데이터는 진상 수단(107)에서 이산화에 따른 시간 지연을 보상한다. 또, 기능 블럭(101b∼103)은 본 발명의 실시예 3에서 설명한 기능과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
결국, 실시예 4에 있어서는, 실시예 3에 있어서의 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 샘플링에 의한 시간 지연을 보상하기 위해, 새롭게 실시예 2에 나타낸 진상 수단(107)을 증설한 구조로 되어있다. 진상 수단(107)의 구성과 동작, 기능에 대해서는, 실시예 2와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
도 23(a) 및 도 23(b)에, 본 발명의 실시예 4의 동작 파형을 나타낸다. 동 도면은, 도 20(a) 및 도 20(b)와 같은 인가 가속도 조건에서, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수를 100㎑로 설정한 경우에 있어서의 위치 제어 편차의 거동을 조사한 결과이다. 도 23(a)는, 도 16과 같은 구성, 즉 실시예 3 과 같은 구성의 경우의 거동이다. 도 23(b)는, 동일 가속도 인가 조건에 있어서의 본 발명의 실시예 4의 거동이다. 또, 동 도(b)는 시간 예측 계수(K=1.2)에 의한 충격 인가 시의 시간 거동이다. 도면 중, 위로부터 인가 가속도(G), 위치 편차 신호 S6(V), 실제의 위치 제어 편차(m), 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100(V)이다. 이 해석은, 일례로서, 실시예 3의 도 20(a) 및 도 20(b)와 같은 조건인, 인가 가속도는 진폭 200G, 시간폭 20㎲의 직사각형파를 상정하고, 위치 제어계로서, 포커스 제어를 상정하고 있다. 실시예 3의 시스템에서는, 충격이 인가되는 것에 따라 위치 제어 편차 S6이 발진하고, 그 편차가 위치 제어 편차 검출계의 검출 한계를 넘어버리기 때문에 제어가 벗어나는 것을 알 수 있다. 동 도(b)에 나타내는 바와 같이, 동 도(a)와 인가 가속도를 동일 조건으로, 본 발명의 실시예 4에 의한 제어 편차 억압 제어를 실시한 경우에 있어서는, 충격 인가 후의 위치 제어 편차는, 위치 제어 편차 검출계의 검출 한계 범위 이내로 수렴되고, 최종적으로는 0으로 수렴되고 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예 4에서 추가한 기능 블럭인 진상 수단(107)의 효과에 의해, 동작 샘플링 주파수를 작게 하더라도 안정한 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 제어 동작이 가능해진다.
도 24(a) 및 도 24(b)에 본 발명의 실시예 3에 있어서의 도 21(a) 및 도 21(b)과 같은 조건에 의한, 본 발명의 실시예 4의 동작 파형을 나타낸다. 또, 시간 예측 계수의 값은 K=1.2이다. 도 24(a)가 본 발명의 실시예 3에 있어서의 위치 제어계인 경우이며, 도 24(b)가 본 발명의 실시예 4에 있어서의 위치 제어 편차 억압 제어를 ON 상태로 한 경우이다. 동 도면 중, 위로부터 인가 가속도(G), 위치 편차 신호 S6(V), 보정용 킥·브레이크 세트 신호 S100(V)이다. 본 데이터는 위치 제어의 일례로서 포커스 제어의 예이며, 인가 가속도는 포커스 제어계에서 외란으로서 작용할 목적으로 인가되고, 주파수 600㎐, 진폭 10G(G는 중력 가속도)이며, 위치 편차 신호 S6은 포커스 에러 신호를 나타낸다. 또한, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수는, 우측 도면은 600㎑, 좌측 도면은 100㎑ 이다. 본 발명의 실시예 4에서는, 좌측 도면의 실시예 3에 대하여, 동작 샘플링 주파수를 낮게 설정하고 있음에도 불구하고, 위치 편차 신호의 진폭을 ±0.25V 정도로 동등하게 억제할 수 있다. 이것은 실제의 편차량에 환산하면 ±0.955㎛ 이하로 하고 있는 것으로 된다. 이 효과는 도 24(a) 및 도 24(b)에 나타낸 예뿐만 아니라, 위치 제어 루프의 크로스오버 주파수보다 낮은 임의의 주파수에 있어서의 인가 가속도에 대하여 마찬가지로 작용한다. 인가 가속도는 진동 등의 가속도 외란뿐만 아니라 디스크의 물리 왜곡에 의해 발생하는 디스크 가속도에 대해서도 마찬가지이다.
상기한 설명과 같이, 실시예 4에서는, 실시예 3과 같은 구동 수단을 이용하고, 또한 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 동작 샘플링 주파수가 낮은 경우에 있어서도, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 입력단에 마련한 진상 수단(107)에 의해, 샘플링에 의한 위상 지연을 보상하고, 실시예 3에서 설명한 효과와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또, 본 설명에서는, 위치 제어 편차 억압 제어 수단(100)의 구성을, 도 17 내지 도 19, 또한 진상 수단의 구성을 도 10에 나타내는 바와 같은 사례로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 설명과 마찬가 지의 출력 형태나 기능를 얻을 수 있는 구성이면, 어떠한 수단·구성이라도 좋은 것은 물론이다.
본 발명의 활용예로서, 광디스크 장치의 광 픽업 제어뿐만 아니라, 하드디스크 장치의 트래킹 제어 장치 등에 적용할 수 있다.
Claims (8)
- 광디스크에 광 스폿을 형성하기 위해 광을 조사하는 광 조사 수단과,구동 제어 신호에 근거하여 대물 렌즈를 상기 광디스크에 대하여 소정의 조작을 행하는 구동 수단과,상기 광디스크로부터의 반사광에 관련한 반사광 정보를 검출하는 광전 변환 수단과,상기 반사광 정보를 기초로 상기 대물 렌즈와 상기 광디스크의 상대 위치 오차를 검출하는 위치 편차 신호 검출 수단과,상기 위치 편차 신호 검출 수단으로부터 얻은 위치 편차 신호에 근거하여, 상기 소정의 조작에서의 제어량을 규정한 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생 수단과,상기 위치 편차 신호를 평가하는 위치 제어 편차 평가 수단과,상기 위치 제어 편차 평가 수단의 평가 결과에 근거하여 상기 구동 수단에 대하여 킥 신호와 그것에 연속한 브레이크 신호로 구성되는 보정용 킥·브레이크 세트 신호를 출력하는 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단과,상기 보정용 킥·브레이크 세트 신호와 상기 제어 신호를 가산하는 가산 수단과,상기 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단과 상기 가산 수단의 사이에 마련된, 상기 제어 신호에 대하여 상기 보정용 킥·브레이크 세트 신호의 가산을 온/오프하는 스위치 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 위치 제어 편차 평가 수단은,상기를 입력으로 하고, 판정 임계값으로서 상기 위치 편차 신호의 기준 전위에 대하여 소정의 플러스측 임계값과 소정의 마이너스측 임계값을 갖고, 상기 입력에 대하여,상기 입력이 상기 마이너스측 임계값과 상기 플러스측 임계값 사이에 있는 제 1 상태,상기 입력이 상기 플러스측 임계값 이상인 제 2 상태,상기 입력이 상기 마이너스측 임계값 이하인 제 3 상태 중 어느 것인지를 판정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단은, 상기 제위치 제어 편차 평가 결과를 입력으로 하고, 상기 판정 결과가 상기 제 2 상태 또는 상기 제 3 상태이면, 상기 구동 수단에 대하여, 상기 위치 편차 신호로 표시되는 위치 제어 편차가 작아지는 방향으로 소정 높이의 보정 킥 신호를 상기 판정 결과가 상기 제 1 상태로 될 때까지 인가하고, 또한 상기 제 2 상태 또는 상기 제 3 상태이었던 기간을 기억하고, 상기 제 1 상태가 된 직후에 상기 구동 수단에 대하여 위치 편차 속도를 0으로 하는 기능을 갖는 소정 높이의 보정 브레이크 신호를, 상기 기억된 기간 이하의 기간에 인가하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 위치 제어 편차 평가 수단은 상기 위치 편차 신호를 5단계로 평가하는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 위치 제어 편차 평가 수단은,상기 위치 편차 신호를 입력으로 하고, 판정 임계값으로서 상기 위치 편차 신호의 기준 전위에 대하여, 제 1 플러스측 임계값과, 상기 제 1 플러스측 임계값보다 큰 제 2 플러스측 임계값과, 제 1 마이너스측 임계값과, 상기 제 1 마이너스측 임계값보다 작은 제 2 마이너스측 임계값을 가지고,상기 입력에 대하여,상기 입력이 상기 제 1 플러스측 임계값과 상기 제 1 마이너스측 임계값의 사이에 있는 제 1 상태,상기 입력이 상기 제 1 플러스측 임계값 이상이고, 상기 제 2 플러스측 임계 값보다 작은 제 2 상태,상기 입력이 상기 제 1 마이너스측 임계값 이하이고, 상기 제 2 마이너스측 임계값보다 큰 제 3 상태,상기 입력이 상기 제 2 플러스측 임계값 이상인 제 4 상태,상기 입력이 상기 제 2 마이너스측 임계값 이하인 제 5 상태중 어느 것인지를 판정하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 보정용 킥·브레이크 세트 신호 발생 수단은, 상기 위치 제어 편차 평가 결과를 입력으로 하고,상기 판정 결과가 상기 제 2 상태 또는 상기 제 3 상태이면, 상기 구동 수단에 대하여 위치 제어 편차가 작아지는 방향으로 제 1 소정 높이의 보정 킥 신호를 상기 판정 결과가 상기 제 1 상태로 될 때까지 부가하고, 또한 상기 제 2 상태 혹은 상기 제 3 상태이었던 제 1 기간을 기억하고, 상기 제 1 상태로 된 직후에 상기 구동 수단에 대하여 위치 편차 속도를 0으로 하는 기능을 갖는 상기 제 1 소정 높이의 보정 브레이크 신호를, 상기 기억된 제 1 기간 이하의 기간에 인가하는 기능을 갖고,상기 판정 결과가 상기 제 4 상태 또는 상기 제 5 상태이면, 상기 구동 수단에 대하여 상기 위치 편차 신호로 표시되는 위치 제어 편차가 작아지는 방향으로, 그 진폭이 상기 제 1 소정 높이의 보정 킥 신호 이상으로 설정된 제 2 소정 높이의 보정 킥 신호를, 상기 판정 결과가 각각 상기 제 2 상태 또는 상기 제 3 상태로 될 때까지 인가하며, 또한 상기 제 4 상태 또는 상기 제 5 상태이었던 제 2 기간을 기억하고, 각각 제 2 상태와 제 3 상태가 된 직후에 상기 구동 수단에 대하여 위치 편차 속도를 0으로 하는 기능을 갖는 상기 제 2 소정 높이의 보정 브레이크 신호를 상기 기억된 제 2 기간 이하의 기간에 인가하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 위치 제어 편차 평가 수단의 전단(前段)에 마련되고, 이산화된 위치 편차 신호의 이산화 주파수 부근의 고역 성분을 증폭하는 기능을 가진 진상 수단(phase advancing means)을 더 갖는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 진상 수단은,out(k)=in(k)+k{in(k)-in(k-1)}(여기서, out(n)는 출력, in(n)은 입력, (n은 임의의 자연수), K는 시간 예측 계수임)의 식으로 표시되는 연산을 행하는 예측형 홀드 수단인 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
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