(57)【要約】【課題】簡単なハードウエアあるいはソフトウエア構成でアクチュエータのもつ副共振の影響を排除し、広帯域かつ安定なサーボループを実現する。【解決手段】光ディスク装置のサーボ回路は、減算器１、位相補償回路２、ドライバ３、及び信号処理手段（ＬＰＦ５、第１の加算器６、ＨＰＦ７、第２の加算器９）を有する。減算器１は、情報媒体からの反射光から光スポットと目標位置とのずれであるサーボエラーを検出する。位相補償回路２は、減算器１の出力に対し位相補償をおこなう。ドライバ３は、位相補償回路２の出力に基づいてアクチュエータ４を駆動する。信号処理手段は、位相補償回路２の出力から推定されるアクチュエータ４の変位と減算器１の出力に対応するアクチュエータ４の実際の変位との差をとることで、アクチュエータ４の副共振による振動分を検出し、それに基づいてサーボエラー信号に含まれる振動分を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報媒体面あるいは情報トラックを目標位置として、対物レンズにより収束した光スポットの位置を、該対物レンズを駆動するアクチュエータのフォーカスサーボまたはトラッキングサーボにより制御する光ディスク装置のサーボ回路において、
前記情報媒体からの反射光から前記光スポットの位置と前記目標位置とのずれであるサーボエラーを検出するサーボエラー検出手段と、
前記サーボエラー検出手段の出力に対し位相補償をおこなう補償手段と、
前記補償手段の出力に基づいて前記対物レンズアクチュエータを駆動する駆動手段と、
前記補償手段の出力から推定される前記アクチュエータの変位と前記サーボエラー検出手段の出力に対応する前記アクチュエータの実際の変位との差をとることで前記アクチュエータの振動分を検出し、その検出信号に基づいて前記サーボエラー信号に含まれる振動分を除去する信号処理手段とを有することを特徴とする光ディスク装置のサーボ回路。
【請求項２】
前記信号処理手段は、
２次の高域遮断特性をもつフィルタで構成され、該フィルタを通して前記補償手段の出力をフィルタリングするＬＰＦ手段と、
前記ＬＰＦ手段の出力と前記サーボエラー検出手段の出力との演算により振動分を検出する振動検出手段と、
前記サーボのゼロクロス周波数以上の極をもつ低域遮断フィルタで構成され、該低域遮断フィルタを通して前記振動検出手段の出力をフィルタリングするＨＰＦ手段と、
前記ＨＰＦ手段の出力を前記サーボエラー検出手段の出力に加算する加算手段とを有し、
前記加算手段の出力を前記補償手段の入力に接続することを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置のサーボ回路。
【請求項３】
前記信号処理手段は、
前記サーボのゼロクロス周波数以上の極をもつ低域遮断フィルタで構成され、該低域遮断フィルタを通して前記補償手段の出力をフィルタリングする第１のＨＰＦ手段と、
前記サーボのゼロクロス周波数以上の極をもつ低域遮断フィルタで構成され、該低域遮断フィルタを通して前記サーボエラー検出手段の出力をフィルタリングする第２のＨＰＦ手段と、
２次の高域遮断特性をもつフィルタで構成され、該フィルタを通して前記第１のＨＰＦ手段の出力をフィルタリングするＬＰＦ手段と、
前記ＬＰＦ手段の出力と前記第２のＨＰＦ手段の出力との演算により振動分を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段の出力を前記サーボエラー検出手段の出力に加算する加算手段とを有し、
前記加算手段の出力を前記補償手段の入力に接続することを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置のサーボ回路。
【請求項４】
前記信号処理手段は、設定された周波数における前記低域遮断フィルタの位相進み量に略等しい遅延量で、前記振動検出手段の出力を遅延させる遅延手段をさらに有することを特徴とする請求項２または３記載の光ディスク装置のサーボ回路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ディスク装置のサーボ回路を用いたことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置のサーボ回路に係り、特に対物レンズアクチュエータのフォーカスサーボあるいはトラッキングサーボ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から光ディスク装置においては、アクチュエータにより対物レンズをフォーカス方向あるいはトラッキング方向に動かすことで、対物レンズの集光した光スポットを光ディスク面あるいは情報トラックに位置決めしている。この位置決めに際し、サーボ回路により、光ディスク面あるいは情報トラックを目標位置として、光スポットの位置をアクチュエータのフォーカスサーボあるいはトラッキングサーボにより制御する。図４に、従来例の光ディスク装置におけるサーボ回路のブロック図を示す。
【０００３】
同図に示すサーボ回路は、減算器１、位相補償回路２、ドライバ３、アクチュエータ４によりサーボループを構成するものである。この構成は、フォーカスサーボもトラッキングサーボもほぼ同じである。減算器１の（＋）入力に相当する目標位置は、フォーカスサーボの場合、光ディスク面のフォーカス方向の位置となり、トラッキングサーボの場合、光ディスクの情報トラックのトラッキング方向の位置となる。光スポットの位置に対応するアクチュエータ４の出力と目標位置との差がフォーカスエラー信号あるいはトラッキングエラー信号といったサーボエラー信号である。
【０００４】
図４中、減算器１の出力がサーボエラー信号である。サーボエラー信号は、サーボループ安定化のために位相補償回路２により位相補償が施され、電力増幅を行うドライバ３に出力され、これによりアクチュエータ４が駆動される。アクチュエータ４の位置が動くことにより、光スポットの位置が移動し、サーボループが成り立っている。
【０００５】
アクチュエータ４は、通常対物レンズに固定されたコイルと光ピックアップに固定された永久磁石との電磁力により対物レンズを駆動するものである。そのため、アクチュエータ４はメカ的な共振をもち、その共振特性によりサーボループが発振するといった問題があった。
【０００６】
従来、この対策のためにアクチュエータの共振特性をモデル化したオブザーバを用いる方法が知られている（特許文献１参照）。以下、図５を用いて従来の副共振対策を施した光ディスクサーボについて説明する。
【０００７】
同図に示すサーボ回路は、減算器１０１、補償器１０２、ドライバ１０３、アクチュエータ１０４により基本的なフィードバックループを構成するものである。この構成に加え、さらにアクチュエータ１０４の共振特性をモデルとしたオブザーバ１０６を配置している。この構成において、ドライバ１０３の出力であるアクチュエータ駆動電流を検出し、オブザーバ１０６に出力する。また、減算器１０１の出力からバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０７により副共振近傍の成分を検出し、オブザーバ１０６に出力する。オブザーバ１０６は、これら両出力を入力して、擬似速度信号を生成し、この擬似速度信号にフィードバックゲイン１０８を乗じた速度フィードバック信号を他の減算器１０５に出力する。他の減算器１０５は、その出力を補償器１０２の出力から減算してドライバ１０３に出力する。こうすることで、速度を抑える効果を発揮させて、アクチュエータ１０４の副共振をダンピングしている。
【特許文献１】特開平５−３０３４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のオブザーバを用いた構成では、アクチュエータのもつ副共振のモデルをオブザーバ内に必要とする。このため、装置ごとの副共振のばらつき、例えば共振周波数、共振ピークゲインのばらつきに対応するためには、さらに複雑な構成が必要となる。そのため、ハードウエア量の増大、あるいはＤＳＰ（Digital Signal Processor）処理時間の増大、速度推定に時間がかかるといった問題を持っていた。また、ポータブル型の光ディスク装置に必要な超小型アクチュエータのように、副共振が２つ以上のピークを持つ場合には速度推定が困難となり、共振を抑えることができなかった。
【０００９】
従って、従来例の構成では、対物レンズアクチュエータの副共振によりサーボ帯域を広くできない、あるいは副共振を小さくするためにアクチュエータが大型化するといった課題があり、その解決が望まれている。
【００１０】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたもので、光ディスク装置のサーボ回路において、簡単なハードウエアあるいはソフトウエア構成でアクチュエータのもつ副共振の影響を抑制し、広帯域かつ安定なサーボループを実現することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、ポータブル型の光ディスク装置に必要な超小型アクチュエータのように複数の副共振をもつものでも、安定なサーボを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る光ディスク装置のサーボ回路は、情報媒体面あるいは情報トラックを目標位置として、対物レンズにより収束した光スポットの位置を、該対物レンズを駆動するアクチュエータのフォーカスサーボまたはトラッキングサーボにより制御する光ディスク装置のサーボ回路において、前記情報媒体からの反射光から前記光スポットの位置と前記目標位置とのずれであるサーボエラーを検出するサーボエラー検出手段と、前記サーボエラー検出手段の出力に対し位相補償をおこなう補償手段と、前記補償手段の出力に基づいて前記対物レンズアクチュエータを駆動する駆動手段と、前記補償手段の出力から推定される前記アクチュエータの変位と前記サーボエラー検出手段の出力に対応する前記アクチュエータの実際の変位との差をとることで前記アクチュエータの振動分を検出し、その検出信号に基づいて前記サーボエラー信号に含まれる振動分を除去する信号処理手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
好適な態様として、前記信号処理手段は、２次の高域遮断特性をもつフィルタで構成され、該フィルタを通して前記補償手段の出力をフィルタリングするＬＰＦ手段と、前記ＬＰＦ手段の出力と前記サーボエラー検出手段の出力との演算により振動分を検出する振動検出手段と、前記サーボのゼロクロス周波数以上の極をもつ低域遮断フィルタで構成され、該低域遮断フィルタを通して前記振動検出手段の出力をフィルタリングするＨＰＦ手段と、前記ＨＰＦ手段の出力を前記サーボエラー検出手段の出力に加算する加算手段とを有し、前記加算手段の出力を前記補償手段の入力に接続してもよい。
【００１４】
また、前記信号処理手段は、前記サーボのゼロクロス周波数以上の極をもつ低域遮断フィルタで構成され、該低域遮断フィルタを通して前記補償手段の出力をフィルタリングする第１のＨＰＦ手段と、前記サーボのゼロクロス周波数以上の極をもつ低域遮断フィルタで構成され、該低域遮断フィルタを通して前記サーボエラー検出手段の出力をフィルタリングする第２のＨＰＦ手段と、２次の高域遮断特性をもつフィルタで構成され、該フィルタを通して前記第１のＨＰＦ手段の出力をフィルタリングするＬＰＦ手段と、前記ＬＰＦ手段の出力と前記第２のＨＰＦ手段の出力との演算により振動分を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の出力を前記サーボエラー検出手段の出力に加算する加算手段とを有し、前記加算手段の出力を前記補償手段の入力に接続してもよい。
【００１５】
さらに、前記信号処理手段は、設定された周波数における前記低域遮断フィルタの位相進み量に略等しい遅延量で、前記振動検出手段の出力を遅延させる遅延手段をさらに有してもよい。
【００１６】
本発明に係る光ディスク装置は、上記に記載の光ディスク装置のサーボ回路を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、駆動電圧から推定されるアクチュエータ変位と実際のアクチュエータ変位との差をとり、副共振による振動を検出し、トラッキングエラー信号に含まれる振動分をキャンセルしている。このため、簡単なハードウエアあるいはソフトウエア構成でアクチュエータのもつ副共振の影響を抑制し、広帯域かつ安定なサーボループを実現できる。また、ポータブル型の光ディスク装置に必要な超小型アクチュエータのように複数の副共振をもつものでも、安定なサーボが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る光ディスク装置のサーボ回路を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
本実施の形態に係るサーボ回路は、前述した減算器、位相補償回路、ドライバ、及びアクチュエータで基本的なサーボループを構成する。この構成において、次のような信号処理手段を設ける。すなわち、信号処理手段は、位相補償回路の出力から推定されるアクチュエータの変位と減算器の出力に対応するアクチュエータの実際の変位との差をとることで、アクチュエータの副共振による振動を検出する。そして、その検出信号に基づいてサーボエラー信号に含まれる振動分をキャンセルする。
【００２０】
好適な形態では、ループ安定化のために副共振周波数以下の成分を遮断するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を設ける。他の形態では、副共振周波数における位相を補償するために遅延要素を設ける。
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の各実施例について説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施例を示すブロック図である。
【００２３】
同図に示す本実施例による光ディスク装置のサーボ回路は、前述した従来例と同様に、減算器（サーボエラー検出手段）１、位相補償回路（補償手段）２、ドライバ（駆動手段）３、及びアクチュエータ４により基本的なサーボループを構成するものである。
【００２４】
減算器１は、目標位置と光スポット位置との誤差であるサーボエラー信号を生成する。これは、現実的には、光ディスク装置の図示しないピックアップ内のサーボエラー検出機構によって実現されている。例えば、フォーカスサーボであれば、例えば非点収差法等を用いる。この場合、非点収差光学系による分割センサ出力の差動演算により、光スポットの位置とディスク面の位置との誤差を検出する。また、トラッキングサーボであれば、プッシュプル法といった構成で光スポット位置と情報トラック位置との誤差を検出する。減算器１の出力であるサーボエラー信号は、フォーカスサーボの場合はフォーカスエラー信号であり、トラッキングサーボの場合はトラッキングエラー信号である。
【００２５】
位相補償回路２は、減算器１の出力に対して、サーボループ安定化のための位相補償を施す。ここで、アクチュエータ４の基本特性は２次遅れ系であり、単純フィードバックではループが発振する。その対策として、位相補償回路２により減算器１の出力に進み補償をかける。こうすることで、サーボループの発振を抑制し安定化させる。
【００２６】
ドライバ３は、位相補償回路２の出力を電力増幅して、電磁力を用いたアクチュエータ４を駆動する。アクチュエータ４は、対物レンズを電磁力で動かすことができ、集光した光スポットをフォーカス方向またはトラッキング方向に動かすことができる。
【００２７】
上記の減算器１、位相補償２、ドライバ３、アクチュエータ４から減算器１へのフィードバックで基本的なサーボループが構成されている。
【００２８】
上記のサーボループ構成に加え、本実施例では、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）（ＬＰＦ手段）５、第１の加算器（振動検出手段）６、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）（ＨＰＦ手段）７、及び第２の加算器（加算手段）９が設けられている。これら各要素が、本発明の信号処理手段を構成している。ＬＰＦ５は、位相補償回路２の出力をフィルタリングして第１の加算器６に出力する。第１の加算器６は、ＬＰＦ５の出力と減算器１の出力を加算してＨＰＦ７に出力する。ＨＰＦ７は、第１の加算器６の出力のうち低域成分をカットして第２の加算器９に出力する。第２の加算器９は、減算器１の出力とＨＰＦ７の出力を加算し位相補償回路２に出力する。
【００２９】
このうち、ＬＰＦ５は、２次の高域遮断特性を持つフィルタで構成され、ドライバ３およびアクチュエータ４に相当する副共振を持たない理想モデルの伝達特性を模擬する。すなわち、ＬＰＦ５は、位相補償回路２の出力に対する、理想的な副共振をもたないアクチュエータ４の応答を推定して出力する。
【００３０】
第１の加算器６は、減算器１の出力とＬＰＦ５の出力をマイナス加算する。ここでは、実際のアクチュエータ４の現実応答（減算器１出力）と、アクチュエータ４の副共振を持たない理想モデル理想応答（ＬＰＦ５出力）との差を導出し、アクチュエータ４の副共振による振動分のみを抽出する。本実施例では、第１の加算器６は符号的に加算表現になっているが、実際のアクチュエータ４の位置と、理想モデルの位置（ＬＰＦ５出力）との差を検出する構成である。
【００３１】
第２の加算器９は、第１の加算器６で検出された副共振による振動分をサーボエラー信号（減算器１出力）からキャンセルして出力する。
【００３２】
ＨＰＦ７は、第２の加算器９の出力に対して、サーボループを安定に保つためにその低域成分をカットする。減算器１、位相補償２、ドライバ３、アクチュエータ４から減算器１までのメインサーボループの一巡伝達特性は、通常２ＫＨｚ程度のゼロクロス周波数をもつ。つまり、サーボ帯域は、２ＫＨｚである。第１の加算器６の出力のうちサーボ帯域内の成分を第２の加算器９でメインサーボループ内に戻すと、ループが不安定になる。よって、ＨＰＦ７は、第１の加算器６の出力のうちサーボ帯域の成分が減衰するように例えば２０ＫＨｚの極をもつ１次以上のＨＰＦで構成される。
【００３３】
以上の構成により、本実施例のサーボ回路では、次のような作用効果が得られる。
【００３４】
１）アクチュエータ４が例えば５０ＫＨｚに副共振を持っているとする。この場合、第１の加算器６は、実際のアクチュエータ４が持つ５０ＫＨｚの副共振の振動を抽出してＨＰＦ７を介して第２の加算器９に出力する。第２の加算器９は、減算器１から出力されるサーボエラー信号から、５０ＫＨｚの副共振の振動分をキャンセルする。こうすることで、アクチュエータ４の副共振による発振を抑制することができる。
【００３５】
２）本実施例では、従来例のように副共振をモデルとしたオブザーバを用いないので、実際のアクチュエータ４の副共振のばらつきに左右されることなく、副共振の悪影響を抑えることができる。
【００３６】
３）また、本実施例では、同様に複数の副共振を持つ場合であっても、複数の副共振による振動を抽出して、サーボエラー信号（減算器１出力）からキャンセルするので、複数の副共振による発振を抑制することができる。
【００３７】
４）さらに、本実施例では、オブザーバの収束を待つ必要がなく、ループオン時から副共振の悪影響を排除できる。
【実施例２】
【００３８】
図２は、本発明の第２の実施例を示すブロック図である。なお、第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
同図に示す本実施例による光ディスク装置のサーボ回路は、前述した第１の実施例と同様の構成に加え、ハイパスフィルタ７の出力を遅延させ、加算器９に出力する遅延器（遅延手段）８を有している。アクチュエータ４の副共振の周波数がＨＰＦ７の極と近い、あるいはＨＰＦ７の極周波数より副共振周波数が低い場合には、ＨＰＦ７による位相進みが発生する。そのため、遅延器８は、このＨＰＦ７の位相進みを補償する。例えば、アクチュエータ４の副共振周波数が５０ＫＨｚ程度であったとする。また、ＨＰＦ７の極周波数を５０ＫＨｚに設定した場合、ＨＰＦ７の特性により、２．５μ秒程度の位相進みが発生する。このため、遅延器８で２．５μ秒遅延させる。
【００４０】
従って、本実施例の構成をとることにより、アクチュエータ４の副共振周波数とＨＰＦ７の周波数の自由度が広がり、広範囲な周波数領域にわたり、アクチュエータ４の副共振の悪影響を抑圧することが可能になる。また、アクチュエータ４の副共振周波数がサーボ帯域に近く、ＨＰＦ７の極周波数以下の場合でも、副共振による悪影響を抑圧することができる。
【実施例３】
【００４１】
図３は、本発明の第３の実施例を示すブロック図である。なお、第１の実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
同図に示す本実施例による光ディスク装置のサーボ回路は、前述した第１の実施例と比べると、ＨＰＦ７に代えて、第１のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）（第１のＨＰＦ手段）１０と、第２のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）（第２のＨＰＦ手段）１１とが設けられている。第１のＨＰＦ１０は、位相補償回路２の出力の低域成分をカットする。第２のＨＰＦ１１は、減算器１の出力の低域成分をカットする。
【００４３】
この第１のＨＰＦ１０と第２のＨＰＦ１１は、先の第１の実施例におけるＨＰＦ７と同様の役割をもつ。つまり、第１のＨＰＦ１０と第２のＨＰＦ１１は、サーボ帯域の成分が減衰するように例えば２０ＫＨｚの極をもつ１次以上のＨＰＦで構成される。
【００４４】
本実施例によれば、第１のＨＰＦ１０により位相補償回路２の出力のうち低域成分をカットした後にＬＰＦ５を施すので、ＬＰＦ５のダイナミックレンジが小さくて済むという効果が得られる。
【００４５】
なお、本実施例でも、第２の実施例と同様にアクチュエータ４の副共振周波数とハイパスフィルタ１０、１１の特性から決まる位相進み量と略等しい遅延量をもつ遅延器８を用いることで、第２の実施例と同等の効果を得ることができる。例えば第１の加算器６と第２の加算器９の間に遅延器８を設けることができる。
【００４６】
また、上記の第１〜第３の実施例において、位相補償回路２、ドライバ３、ＨＰＦ７、第１のＨＰＦ１０、第２のＨＰＦ１１、ＬＰＦ５、第１の加算器６、第２の加算器９、遅延器８は、すべてデジタル処理が可能である。これによれば、量子化ビット数の少ない処理が可能となり、ハードウエア回路量を減らすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、光ディスク装置の対物レンズアクチュエータにおけるフォーカスサーボあるいはトラッキングサーボ用のサーボ回路及びこれを用いた光ディスク装置の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光ディスク装置のサーボ回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る光ディスク装置のサーボ回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る光ディスク装置のサーボ回路の構成を示すブロック図である。
【図４】従来例の光ディスク装置のサーボ回路の構成を示すブロック図である。
【図５】従来例のアクチュエータの副共振対策を施した光ディスク装置のサーボ回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  減算器
２  位相補償回路
３  ドライバ
４  アクチュエータ
５  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
６  第１の加算器
７  ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
８  遅延器
９  第２の加算器
１０  第１のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１１  第２のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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