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発明の名称 トラッキング制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−78345
公開日 平成7年(1995)3月20日
出願番号 特願平5−221369
出願日 平成5年(1993)9月6日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】大島 一公
発明者 長野 伸一郎 / 末永 清幸
要約 目的
一段トラッキングサーボにおいてトラッキングエラー信号による偏差を減少させる回路を提供する。

構成
トラッキングエラー信号に基づいて情報読み取りヘッドを制御するサーボループを持つトラッキング制御装置において、トラッキングエラー信号のピーク検出を行うピーク検出回路1と、トラッキングエラー信号のボトム検出を行うボトム検出回路2と、ピーク検出及びボトム検出された信号によりサーボループを切り替えるオフセット可変回路4とを設けたトラッキング制御装置。
特許請求の範囲
【請求項1】 トラッキングエラー信号に基づいて情報読み取りヘッドを制御するサーボループを持つトラッキング制御装置において、トラッキングエラー信号のピーク検出を行うピーク検出回路と、トラッキングエラー信号のボトム検出を行うボトム検出回路と、前記ピーク検出及び前記ボトム検出された信号により前記サーボループを切り替えるオフセット可変回路とを設けたことを特徴とするトラッキング制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置等において、情報読み取りヘッドの制御を行うトラッキング制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光ディスクは、オーディオ用CD(コンパクトディスク)をはじめとして、CD−ROM、追記型光ディスク、書換え可能な光磁気ディスク装置などがすでに実用化されており、各方面への応用と高性能化への開発が活発に行われている。最近ではコンピュータ用のデータ再生装置としてCD−ROM駆動装置がマルチメディアの中心的存在として注目をあびている。CD−ROMは従来そのデータ再生速度が音楽用CDと同一であり、バードディスク等のそれと比較してかなり遅いものであった。しかし、画像データのような大量データを扱うアプリケーションソフトの増加に応じて高速化のニーズが高まり、昨今では通常の2倍速の再生速度を持った駆動装置が常識的になりつつある。さらに最近では4倍速再生可能な駆動装置も開発されている。
【0003】ここで、CD−ROM駆動装置を例にして、従来のディスク装置の構成を図5から図7を用いて説明する。図5は従来のCD−ROM駆動装置の構成ブロック図である。7は光ディスク(CD−ROM)、8はスピンドルモータ、9は光ピックアップ、10は対物レンズ、11は対物レンズアクチュエータ、12は光センサ、13はリニアモータ、14はフォーカスサーボ制御部、15はトラッキングサーボ制御部、16はアクセス制御部、17は情報信号検出部、18は信号処理回路、19はインターフェイス制御部、20はスピンドルモータ制御部、21はコントローラである。
【0004】上記のように構成された従来のCD−ROM駆動装置について、その動作について説明する。光ディスク7はトラックピッチが非常に小さく(1.6μm)、回転中のディスクに対して光スポットを高精度に位置決め制御する必要がある。光ピックアップ9は機構部と光学部とから構成されている。機構部は、光ディスクの記録面に光を集光させるための対物レンズ10と、これをディスク面に垂直な方向(以下フォーカシング方向という)やディスクのラジアル方向(以下トラッキング方向という)に動かすためのアクチュエータが一体構成された対物レンズアクチュエータ11とから構成されている。光学部は、半導体レーザをはじめとする各種プリズム、センサにより構成されている。半導体レーザからの光は対物レンズによって集光され、ディスク7上に微小スポットを形成する。ディスク7からの反射光は再びレンズ10に戻り、フォーカシング方向の光スポットの位置ずれやトラッキング方向の位置ずれを検出するための光センサ12により光検出される。
【0005】光ピックアップ内の光センサ12からの信号は対物レンズ10のフォーカシング方向の位置制御を行うフォーカスサーボ制御部14やトラッキング方向の制御を行うトラッキングサーボ制御部15で処理され、対物レンズアクチュエータ11を駆動し、光スポットが目標トラックに追従するように対物レンズ10の位置制御を行う。
【0006】従来、一般的なトラッキングサーボ方式では、光ピックアップ部のトラッキング方向への移動について、微少な移動はコイルアクチュエータ等で、おおまかな移動はリニアモータ等で行ういわゆる二段トラッキングサーボ方式(以下二段サーボ方式という)で行われていた。また、微少な移動からおおまかな移動まで単一のアクチュエータでまかなう一段トラッキングサーボ方式(以下一段サーボ方式という)を採用すれば、高速化、制御部の簡素化、低価格化が可能になるというメリットがあるが、従来は、光ピックアップ部の小型・軽量化が難しく、行うことは困難であった。しかし、最近では半導体レーザと光センサ部を一体化した小型光ヘッドの開発やアクチュエータ部の小型軽量化等により一段サーボ制御が可能となってきている。
【0007】ここで、一段サーボ方式における光ピックアップの構成を図6を用いて説明する。図6は従来の一段サーボ方式における光ピックアップ部を上からみた図である。10は対物レンズ、22はアクチュエータコイル、23はガイド軸、24はマグネットである。一段サーボ方式は、トラックの位置をトラック幅全体にわたり探すシーク動作から、回転するディスクのトラックに追従する微少動作まで一体の光りピックアップで行うという特徴をもつ。フォーカシング方向についてはディスクの面振れに追従するように対物レンズアクチュエータが対物レンズ10を上下させる制御を行う。トラッキング方向については、ディスクの偏心に追従するようにトラックアクチュエータコイル22とマグネット24とにより光ピックアップ部全体が制御される。
【0008】また、図7に一段サーボ制御系の動作ブロック図を示す。25はアンプ、26は位相補償フィルター、27はアクチュエータドライバー、22はトラックアクチュエータコイルである。光ピックアップ部には対物レンズ10とトラックアクチュエータコイル22の他、対物レンズアクチュエータや光センサが含まれる。以下、その動作を説明する。トラックの変位に対する光スポットの追従誤差が光ピックアップの光学系によってトラッキングエラー信号となって検出される。そのトラッキングエラー信号がアンプ25、位相補償フィルター26、アクチュエータドライバー27を介してトラックアクチュエータコイルへ供給され光ピックアップが変位しフィードバックされるループによりサーボ系が構成される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の一段サーボ方式には次のような問題点があった。図6のような従来の光ピックアップの構成では可動部とガイド軸との間に摩擦が少なからず生じる。ディスクを回転させるとディスク取付け方法等によるディスクの偏心のためトラックがディスク半径方向に往復運動をする。トラッキングサーボをかけると光スポット部がトラックに追従しようと光ピックアップも変位する。その運動方向が変わる瞬間に光ピックアップ可動部に対してトラッキング方向にかかる摩擦力の影響がでるため、図8に示すようなヒゲ状の偏差|E(s)|が生じる。この波形でAの部分が上側にある場合は光スポットがトラックの中心に対して外側にずれている場合である。また、Bの部分のように下側にある場合は光スポットがトラックの中心に対して内側にずれている場合である。すなわち、Aの部分ではトラック中心に対して内側に働く力が不足しており、Bの部分ではトラック中心に対して外側に働く力が不足している。
【0010】一般にCDのトラックピッチは1.6μmで、光スポットの大きさが約1μmであるとするとデータの再生を正常に行うためには、トラッキングサーボの偏差を0.1μm以下に抑える必要がある。トラッキング方向にかかる摩擦が大きいと偏差が0.1μmを超えてしまい、正常なデータの再生ができなくなる。偏差を抑えるためには一般にゲインを上げればよいが、ピックアップの機械共振等の影響でサーボ系が不安定になりやすい。よって、サーボ系を安定な状態に保ちつつ偏差を抑えるまでゲインを上げることが困難であるという問題があった。
【0011】また、摺動部にベアリング等を設け、ガイド軸との摩擦を小さくすると偏差|E(s)|も小さくなるが、コストが上がる。そのようにコストを上げずに摩擦を小さくすることが困難であるという問題もあった。本発明は上記課題を解決するもので、一段トラッキングサーボにおいて安定したトラッキングサーボ系を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため本発明は、トラッキングエラー信号に基づいて情報読み取りヘッドを制御するサーボループを持つトラッキング制御装置において、トラッキングエラー信号のピーク検出を行うピーク検出回路と、トラッキングエラー信号のボトム検出を行うボトム検出回路と、前記ピーク検出及び前記ボトム検出された信号により前記サーボループを切り替えるオフセット可変回路とを設けたトラッキング制御装置とした。
【0013】
【作用】トラッキングエラー信号のピーク検出及びボトム検出によって検出された信号により、ピックアップの移動方向折り返し点での偏差の方向と大きさを検知し、サーボループを切り替えるオフセット可変回路により必要な方向へオフセットを与え、ピックアップの移動方向折り返し点での偏差|E(s)|を縮小することができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施例におけるトラッキングサーボ安定化回路のブロック図を示すものである。図1において、1はトラッキングエラー信号のピーク検出回路(以下ピーク検出回路)、2はトラッキングエラー信号のボトム検出回路(以下ボトム検出回路)、3はCPU、4はオフセット可変回路、5はサーボ回路、6はトラックアクチュエータドライバーである。
【0015】図2は図1におけるトラッキングエラー信号のピーク検出回路1、トラッキングエラー信号のボトム検出回路2を示す図である。図3は図1におけるオフセット可変回路4を示す図である。図4は本発明の実施例の動作を示す波形図である。以上のように構成された本発明の実施例におけるトラッキングサーボ安定化回路のブロック図の動作について図1から図4を用いて説明する。図1の動作は、まずピーク検出回路1とボトム検出回路2にてピークとボトムをそれぞれ検出し、オフセット可変回路4、RFアンプを通してトラッキングエラー信号が出力される。その信号によりサーボ回路5でサーボループをオンさせ、トラックアクチュエータドライバー6にて光ピックアップを変位させる図1のピーク検出回路1は図2に示すようなコンパレーターにより構成され、Vref +とトラッキングエラー信号を比較した値を図4に示すS1とし、オフセット可変回路4へと出力する。同様に、ボトム検出回路はVref −とトラッキングエラー信号を比較した値を図4に示すS2としオフセット可変回路4へと出力する。
【0016】図3のアナログスイッチ(AS1、AS2)は、トラッキングサーボを引き込んだ(ディスクのトラックに光スポットが追従する状態になる)状態においてCPU3の指令によりオン、オフされる。ここで、図4を用いて図1で説明したトラッキングサーボ安定化回路の動作について説明する。図4においてトラッキングエラー信号の偏差|E(s)|がVref +側にある場合は、光スポット部がトラックの中心に対して外側にずれていて、通常のトラックサーボループでは偏差を縮小させることができない。つまり、内側へ光ピックアップを動かそうとする力が不足しているので、内側への余分な力(オフセット)を加えることにより縮小が可能となる。
【0017】逆に、図4のトラッキングエラー信号の偏差|E(s)|がVref −側にある場合では光スポット部がトラックの中心に対して内側にずれていて、通常のトラックサーボループでは偏差を縮小させることができない。つまり、外側へ光ピックアップを動かそうとする力が不足しているので、外側への余分な力(オフセット)を加えることにより縮小が可能となる。
【0018】オフセットは例えば図3のオフセット可変回路により決められる。この回路では、まずトラッキングサーボが引き込んだ状態になるとAS1、AS2がCPUの指令によりオンとなる。また、図2のピーク検出回路、ボトム検出回路で作られたS1、S2は図4中S1、S2の波形となるが、S1とS2の信号がそれぞれオンのとき図3中のアナログスイッチAS3、AS4をオンさせる。まず、S1がオンの時は図8で説明したように光ピックアップが内側へ移動しようとしている時である。この時はAS3もONとなり、V1の電圧(但し、CPU指令により可変)が有効となる。この動作によってVFの電圧がVref より高くなりピックアップが内側に動く方向に対しオフセットが得られる。
【0019】また、図8で説明したように、S2がオンの時は光ピックアップが外側へ移動しようとしている時である。この時はAS4もONとなり、V2の電圧(但し、CPU指令により可変)が有効となる。この動作によってVFの電圧Vref より低くなりピックアップが外側に動く方向に対しオフセットが得られる。また、トラッキングエラー信号の偏差が大きい(小さい)程S1、S2のON時間が長く(短く)なり前記オフセット可変回路の可変時間もそれに応じて長く(短く)なる。
【0020】すなわち、本発明の実施例では、トラッキングエラー信号をピーク検出またはボトム検出することにより、その検出された信号S1、S2によりアナログスイッチAS3、AS4をオン、オフし、オフセットを作っている電圧V1、V2を変えることによりオフセットを必要なだけ加えるという構成となっている。以上の方法によりトラッキングエラー信号は本実施例の方式がない場合、図4のS3信号説明部分のように点線の波形となるはずの所が、本実施例の方式を使うことにより実線のような波形となり、S3信号のように偏差が縮小された形となる。
【0021】
【発明の効果】本発明によればトラッキングサーボをかけた時に光スポット部がトラックに追従しようとして光ピックアップが変位するが、その運動方向が変わる瞬間に光ピックアップ可動部に対して発生していた偏差|E(s)|をピーク検出、ボトム検出を行いそのときにサーボループにオフセットを印加する。それにより偏差|E(s)|を縮小し安定で高精度なトラッキング制御装置を提供することができる。




 

 


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