(57)【要約】【課題】ＣＬＶ或いはＭＣＬＶ方式の光ディスク装置において、ディスクの内外周においてサーボが不安定になることを防ぐ。【解決手段】トラッキングサーボ制御或いはフォーカシングサーボ制御のサーボループゲインを光スポットの半径方向位置、即ち、光ディスクの回転数に応じて調整するよう構成した。【選択図】　　　図１
2004055034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光スポットの半径方向位置に応じて回転数を変えることにより線速度が一定になるように光ディスクを回転制御しながら情報の記録或いは再生を行う光学的情報再生装置において、
前記光ディスクを回転制御する回路と、前記光スポットのフォーカス制御回路及びトラッキングサーボ制御回路と、前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを光スポットの半径方向位置に応じて調整する回路とを有することを特徴とする光学的情報再生装置。
【請求項２】
前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、光スポットの半径方向位置における定常回転数に応じてサーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項３】
前記光ディスクの記録領域は半径方向に複数のゾーンに分割されており、前記回転制御回路はゾーン毎に回転数を変えることにより各ゾーン間で線速度が略一定になるように光ディスクの回転制御を行い、前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、ゾーン毎にそのゾーンの定常回転数に応じてサーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項４】
前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、光スポットの半径方向位置に応じた偏心加速度に比例したゲインを設定することによりサーボループゲインの調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項５】
前記トラッキングサーボ制御回路は、光スポットの半径方向位置に応じて変化するサンプリング周波数で制御されるとともに、前記サーボループゲインを調整する回路は、前記トラッキング制御回路に含まれる位相補償フィルタの係数は固定した状態で光スポットの半径方向位置に応じたゲイン調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項６】
前記光ディスクは、中心から放射状に設けられたサーボ領域を持つ、サンプルサーボディスクであり、前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、前記トラッキング制御回路に含まれる位相補償フィルタの係数は固定した状態で光スポットの半径方向位置に応じたゲイン調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項７】
前記トラッキングサーボ制御回路は、前記光ディスクの全領域において一定のサンプリング周期で制御されるとともに、前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、光スポットの半径方向位置に応じて、前記トラッキング制御回路に含まれる位相補償フィルタの係数とゲインを調整することによりサーボループゲインの調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項８】
前記光ディスクの記録領域は複数のゾーンに分割されており、前記回転制御手段はゾーン毎に回転数を変えることにより各ゾーン間で線速度が略一定になるように光ディスクの回転制御を行い、各ゾーンのうち回転数が所定の回転数範囲内に収まるゾーン同士をまとめてブロック化し、前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、前記ブロック毎にサーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項９】
前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、最高回転数ＷｍａｘでのサーボゲインをＧｍａｘとしたとき、前記回転数がＷｃｕｒｒの場合にサーボゲインＧｃｕｒｒが以下の関係を満足するように前記サーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生装置。
Ｇｃｕｒｒ≒Ｇｍａｘ＊Ｗｃｕｒｒ／Ｗｍａｘ
【請求項１０】
前記フォーカスサーボ制御回路は、フォーカスサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路を有し、前記フォーカスサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路が前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを所定比率で変化させた場合、前記所定比率の平方根に比例した比率で前記フォーカシングサーボ制御回路のサーボループゲインを変化させることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項１１】
光スポットの半径方向位置に応じて回転数を変えることにより線速度が一定になるように光ディスクを回転制御しながら光スポットにより情報の記録或いは再生を行う光学的情報再生装置において、
前記光ディスクを回転制御する回路と、前記光スポットのフォーカス制御回路及びトラッキングサーボ制御回路と、前記フォーカスサーボ制御のサーボループゲインを光スポットの半径方向位置に応じて調整する回路とを有することを特徴とする光学的情報再生装置。
【請求項１２】
前記フォーカスサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、光スポットの半径方向位置における定常回転数に応じてサーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項１３】
前記光ディスクの記録領域は半径方向に複数のゾーンに分割されており、前記回転制御回路はゾーン毎に回転数を変えることにより各ゾーン間で線速度が略一定になるように光ディスクの回転制御を行い、前記フォーカスサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、ゾーン毎にそのゾーンの定常回転数に応じてサーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項１４】
前記フォーカスサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、光スポットの半径方向位置に応じた面ぶれ加速度に比例したゲインを設定することによりサーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項１５】
前記フォーカスサーボ制御回路は、光スポットの半径方向位置に応じて変化するサンプリング周波数で制御されるとともに、前記サーボループゲインを調整する回路は、前記フォーカス制御回路に含まれる位相補償フィルタの係数は固定した状態で光スポットの半径方向位置に応じたゲイン調整を行うことを特徴とする請求項１１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項１６】
前記フォーカスサーボ制御回路は、前記光ディスクの全領域において一定のサンプリング周期で制御されるとともに、前記フォーカスサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、光スポットの半径方向位置に応じて、前記フォーカス制御回路に含まれる位相補償フィルタの係数とゲインを調整することによりサーボループゲインの調整を行うことを特徴とする請求項１１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項１７】
前記光ディスクの記録領域は複数のゾーンに分割されており、前記回転制御手段はゾーン毎に回転数を変えることにより各ゾーン間で線速度が略一定になるように光ディスクの回転制御を行い、各ゾーンのうち回転数が所定の回転数範囲内に収まるゾーン同士をまとめブロック化し、前記フォーカスサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、前記ブロック毎にサーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項１８】
前記フォーカスサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、最高回転数ＷｍａｘでのサーボゲインをＧｍａｘとしたとき、前記回転数がＷｃｕｒｒの場合にサーボゲインＧｃｕｒｒが以下の関係を満足するように前記サーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１１に記載の光学的情報再生装置。
【外１】
2004055034.tif 000014
【請求項１９】
前記トラッキングサーボ制御回路は、トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路を有し、前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路は、前記フォーカシングサーボ制御のサーボループゲインを調整する回路が前記フォーカシングサーボ制御のサーボループゲインを所定比率で変化させた場合、前記所定比率の２乗に比例した比率で前記トラッキングサーボ制御回路のサーボループゲインを変化させることを特徴とする請求項１１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項２０】
前記トラッキングサーボ制御のサーボゲインを調整する回路は、光スポットの半径方向への移動に伴う過渡的な回転数変化に応じてサーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１に記載の光学的情報再生装置。
【請求項２１】
前記フォーカシングサーボ制御のサーボゲインを調整する回路は、光スポットの半径方向への移動に伴う過渡的な回転数変化に応じてサーボループゲインを調整することを特徴とする請求項１１に記載の光学的情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的情報再生装置（光ディスク装置）、特に、ディスクの回転数を半径方向位置により変化させ、線速度一定もしくは略線速度一定で制御するようにして、記録再生をおこなう光学的情報再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスクの回転制御としては、線速度一定（ＣＬＶ）で回転制御されるＣＤなどの光ディスク装置、またディスク内を複数のゾーンに分け、ゾーン間で略線速度一定（ＭＣＬＶ）になるように回転制御を行う光ディスク装置がある。
【０００３】
また、近年では、ディスク中心から放射状にクロックマークやウォブルマークをトラックあたりの個数一定にあらかじめ記録したディスクを用いたサンプルサーボ光ディスクを略線速度一定（ＭＣＬＶ）で回転させた光ディスク装置も考案され始めている。
【０００４】
図６は、従来の光ディスク装置のブロック図である。
【０００５】
図６において、１は光ディスク、２はピックアップ、３は検出回路、４はフォーカスエラー生成回路、６はフォーカス位相補償回路、７はフォーカスゲイン回路、８はフォーカスアクチュエータドライバ、９はトラッキングエラー生成回路、１１はトラッキング位相補償回路、１２はトラックゲイン回路、１３はトラックアクチュエータドライバ、１５はスピンドル、１６はスピンドル制御回路、１７はスピンドルドライバ、１８はコントローラである。
【０００６】
ピックアップ２内にある図示しないレーザーから発光された光束をディスク１に照射し、その反射光を再びピックアップ２内にあるセンサーで受光し、検出回路３で電気信号に変換する。
【０００７】
検出回路３の出力から、フォーカスエラー生成回路４によりフォーカスエラー信号を生成し、位相補償６、ゲイン回路７を通して、ドライバ８に供給し、ピックアップ２内にある図示しないフォーカスアクチュエータを制御し、フォーカスサーボループを構成する。同様に、検出回路３の出力から、トラックエラー生成回路９によりトラックエラー信号を生成し、位相補償１１、ゲイン回路１２を通して、ドライバ１３に供給し、ピックアップ２内にある図示しないトラックアクチュエータを制御し、トラックサーボループを構成する。スピンドル１５は、図示しないＦＧ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）信号もしくは、検出回路３からの同期信号に基づいて、スピンドル制御回路１６により、コントローラ１８の指示する回転数になるようにドライバ１７を駆動し、スピンドル制御ループを構成する。
【０００８】
ＣＬＶ方式では、検出回路３でディスクからの同期信号を検出し、その信号に基づいて、線速度一定に回転制御されており、ＭＣＬＶ方式においては、半径方向を複数のゾーンに分け、同一ゾーン内では、ＦＧ信号もしくは、検出回路３からの同期信号に基づいてスピンドル制御回路１６により、回転数一定に制御されている。どちらの場合も、ディスクは半径方向内周で高い回転数、外周に行くにしたがって低い回転数になるように制御されることで、線速度一定もしくは、略線速度一定に制御される。
【０００９】
これらの、光ディスク装置において、トラッキング制御、フォーカス制御などの、制御帯域は、ディスクの規格で定められた外乱量に応じて、最大の外乱が生じた場合においても、記録再生に求められる制御誤差範囲内に制御できるような制御帯域に設計される。つまり、図中６、１１の位相補償回路、７、１２のゲイン回路は、回転数によらず設計された制御帯域に固定されている。
【００１０】
図７に、ディスクのトラッキング外乱の一例を示す。図７は、ディスクの中心が回転中心に対して１００ｕｍずれていた場合のディスク回転数による外乱の様子をあらわしたものである。例えば、ディスクの回転数が１０Ｈｚであった場合は、１０Ｈｚで１００ｕｍの外乱があることになり、その外乱の周波数成分は、高調波成分等により図に示すようにほぼ周波数の２乗に反比例して小さくなっていく。この傾きは、ディスクの偏心加速度をあらわしており、例えば１０Ｈｚの時は、偏心加速度は、０．３９５ｍ／ｓ２、２０Ｈｚのときは、１．５７９ｍ／ｓ２のように、ディスクの偏芯が、同じ１００ｕｍでも、ディスクの回転数が高くなると、外乱の周波数成分も高く（図中右方向に移動するように）なることがわかる。
【００１１】
実際のディスクにおいても、ディスク中心のずれによる外乱が一番大きく、これら高調波成分を含む外乱量は、ディスクの内周、外周による差はほとんどない。
【００１２】
図８にディスクのフォーカシング外乱の１例を示す。
【００１３】
図８は、ディスクが平面であるとして、回転平面に対し傾いている状態で回転しているものとし、半径５０ｍｍで１００ｕｍの傾きがあるものとしたときに、各半径での一定線速度２．４ｍ／ｓで回転させたときの外乱の周波数特性である。外乱の周波数成分は、偏心と同じように高調波成分等により図に示すようにほぼ周波数の２乗に反比例して小さくなっていく。この傾きは、ディスクの面ぶれ加速度をあらわしており、例えば、回転数が１０Ｈｚとなるのは、半径３８．２ｍｍのところで、このときの面ぶれ加速度は、０．３０２ｍ／ｓ２で、２０Ｈｚとなるのは、半径１９．１ｍｍのところで、面ぶれ加速度は、０．６０３ｍ／ｓ２となり、回転平面に対し傾いていることによるフォーカスの外乱成分の絶対値は、半径に比例して増加するが、線速度一定でディスクを回転させた場合、半径に反比例して回転数が低くなっていくので、結果として半径が大きいとき（回転数が低いとき）ほど外乱は小さくなっている。
【００１４】
このようなディスクの外乱特性より、線速度一定（略一定）のディスク装置において、ディスクの規格は、全回転数範囲で外乱の規格を超えないように定める必要があり、結果として、最悪の条件となる最高回転数での外乱が規格として規定され、サーボループゲインはその外乱を記録再生に必要な偏差範囲に抑えるように設計されることになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような最高回転数での外乱を抑えることを目標としてサーボループゲインを決定すると、最高回転数では問題はないが、それより低い回転数では、前出のディスクの外乱特性図からもわかるように必要以上にサーボループゲインが高くなることになる。
【００１６】
サーボループゲインが必要以上に高いとそれだけ不必要なノイズを増幅し、アクチュエータにその電流が流れることになり、不必要な電力を消費していることになる。不必要な電力は、アクチュエータの昇温、ひいては装置全体の昇温につながることになる。また、この不必要な電力は、アクチュエータの発する雑音になることもある。
【００１７】
また、ディスク中心から放射状にクロックマークやウォブルマークをトラックあたりの個数一定にあらかじめ記録したサンプルサーボディスクを略線速度一定に制御するＭＣＬＶ方式においては、トラックあたりのサンプル点が一定であることから、回転数が低くなると、サンプリング周波数が低くなり、回転数が高くなると、サンプリング周波数が高くなる。このことは、最高回転数（内周）の外乱を抑えることを目標としてサーボループゲインを決定すると、回転数の低い外周では、サンプリング周波数が低くなることから、サーボ系が不安定になったり、制御不能に陥ることがあった。
【００１８】
また、逆に外周でのサンプリング周波数にあわせてサーボループゲインを決定すると、内周側でサーボ偏差を許容範囲内に抑えることができないという問題があった。
【００１９】
また、近年のＤＷＤＤ方式など、光ディスクの高密度化に伴って、サーボ偏差を従来よりもさらに小さくする必要が生じてきている、また装置の小型化により、装置の消費電力に関しても、さらに少なくする必要が生じてきており、精度良く、かつ低消費電力でサーボ回路を実現しなければならないという大きな課題が生じていた。
【００２０】
本発明の目的は、このような問題に対し、回転数に応じてサーボ制御帯域、フィルタ係数を変化させることで少ない消費電力で、十分小さなサーボ偏差に抑えることを可能とするところにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、光スポットの半径方向位置に応じて回転数を変えることにより線速度が一定になるように光ディスクを回転制御しながら情報の記録或いは再生を行う光学的情報再生装置において、前記光ディスクを回転制御する回路と、前記光スポットのフォーカス制御回路及びトラッキングサーボ制御回路と、前記トラッキングサーボ制御のサーボループゲインを光スポットの半径方向位置に応じて調整する回路とを有することを特徴とする。
【００２２】
また、光スポットの半径方向位置に応じて回転数を変えることにより線速度が一定になるように光ディスクを回転制御しながら光スポットにより情報の記録或いは再生を行う光学的情報再生装置において、
前記光ディスクを回転制御する回路と、前記光スポットのフォーカス制御回路及びトラッキングサーボ制御回路と、前記フォーカスサーボ制御のサーボループゲインを光スポットの半径方向位置に応じて調整する回路とを有することを特徴とする。
【００２３】
上記構成により、ディスク半径方向の光ビームの位置に応じて、半径位置による偏心または、面ぶれ加速度に応じたサーボループゲインを設定することが可能になり、必要以上にサーボループゲインが高くなることがなく、少ない消費電力で、十分小さなサーボ偏差に抑えることが可能になった。
【００２４】
また、アクチュエータに不要な電流が流れないので、不必要な電力を消費せず、アクチュエータの昇温、アクチュエータの発する雑音を低減することができる。
【００２５】
また、サンプルサーボディスクを略線速度一定に制御するＭＣＬＶ方式においては、サーボ偏差を許容範囲内に抑えながら安定した制御を提供することできる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は、本発明を実施した光ディスク装置のブロック図である。
【００２７】
図１において、１は光ディスク、２はピックアップ、３は検出回路、４はフォーカスエラー生成回路、５はＡＤ変換機、６はフォーカス位相補償回路、７はフォーカスゲイン回路、８はフォーカスアクチュエータＰＷＭドライバ、９はトラッキングエラー生成回路、１０はＡＤ変換機、１１はトラッキング位相補償回路、１２はトラックゲイン回路、１３はトラックアクチュエータＰＷＭドライバ、１４はクロック検出回路、１５はスピンドル、１６はスピンドル制御回路、１７はスピンドルドライバ、１８はコントローラである。
【００２８】
ディスク１は、ディスク中心から放射状にクロックマークやウォブルマークを記録したディスクを用いたサンプルサーボ光ディスクである。
【００２９】
１トラックあたり１２８０個のサンプルサーボ領域に、予めクロックマークやウォブルマークが記録されている。
【００３０】
ピックアップ２内にある図示しないレーザーから発光された光束をディスク１に照射し、その反射光を再びピックアップ２内にあるセンサーで受光し、検出回路３で電気信号に変換する。
【００３１】
検出回路３の出力から、フォーカスエラー生成回路４によりフォーカスエラー信号を生成し、ＡＤ変換機５でデジタル化し、位相補償６、ゲイン回路７でクロック検出回路１４の出力するクロック周期でデジタル処理された後、ＰＷＭドライバ８に供給し、ピックアップ２内にある図示しないフォーカスアクチュエータを制御し、フォーカスサーボループを構成する。
【００３２】
同様に、検出回路３の出力から、トラックエラー生成回路９によりディスク１上のウォブルマークより、トラックエラー信号を生成し、ＡＤ変換機１０でデジタル化し、位相補償１１、ゲイン回路１２でクロック検出回路１４の出力するクロック周期でデジタル処理され、ＰＷＭドライバ１３に供給し、ピックアップ２内にある図示しないトラックアクチュエータを制御し、トラックサーボループを構成する。
【００３３】
スピンドル１２は、図示しないＦＧ信号もしくは、クロック検出回路１４からの同期信号に基づいて、スピンドル制御回路１６により、コントローラ１８の指示する回転数になるようにドライバ１７を駆動し、スピンドル制御ループを構成する。
【００３４】
本実施例では、フォーカシング、トラッキング制御ともに、クロック検出回路１４の出力するクロックマーク周期のサンプリングにより離散的に制御されている、つまり、回転数に１トラックあたりのクロック数を乗じた周期がサンプリング周期となる。例えば、スピンドルが３０Ｈｚで回転していたとすると、それに１２８０を乗じて、３８．４ＫＨｚがサンプリング周期となる。フォーカス制御が安定するまではクロックマークを検出することはできないので、サンプリング周期はクロックマークと位相がずれているが、クロックマーク検出後は、図示しないＰＬＬ回路などでクロックマークと同期したサンプリングとなる。フォーカシングエラー生成回路４、トラッキングエラー生成回路９の出力が、ＡＤ変換機５、１０によりその周期でサンプリングされ、位相補償回路６、１１に入力される。位相補償回路６、１１は、デジタルフィルタで構成され、コントローラ１８より設定されたフィルタ係数でフィルタ演算される。また、ゲイン回路７、１２もデジタル的な掛け算器となっており、コントローラ１８よりゲインを設定される。ゲイン回路７、１２の出力は、ＰＷＭ信号として出力され、ＰＷＭドライバ８、１３に出力される。
【００３５】
本実施例では、ＭＣＬＶ方式でディスクの回転制御がなされ、半径方向に所定トラック数毎にゾーンが分けられて、ゾーン内では一定回転数で制御され、ゾーン間では略線速度一定で制御される。シークなどでゾーンが変わる場合は、各ゾーン毎に線速度一定となるようにあらかじめ決められた回転数となるよう制御され、過渡状態を経て所定回転数で定常回転状態となる。ゾーン毎の回転数は、例えば、目標線速度をＶｔ（ｍ／ｓ）とし、その線速度を各ゾーン開始位置での線速度となるように回転数を決定すると、ゾーンＮの回転数Ｗｎ（Ｈｚ）は、開始半径をＲｎ（ｍ）とすると、次式で表される。
【００３６】
【外２】
2004055034.tif 000003
ここで決定された回転数が、各ゾーンでの定常回転数となる。
【００３７】
次に、位相補償回路６、１１、ゲイン回路７、１２の設定方法について説明する。
【００３８】
まず、トラッキング制御系について説明する。
【００３９】
トラッキング偏芯成分がＳ（ｕｍ）とすると、Ｗｎ（Ｈｚ）で回転した場合の外乱の偏心加速度Ａ（ｍ／ｓ２）は、
Ａ＝Ｓ×（２×π×Ｗｎ）２
目標制御偏差をε（ｕｍ）とすると、外乱が、この目標偏差と等しくなる周波数をｆ０とすると、
【外３】
2004055034.tif 000004
となり、トラッキング制御帯域は、ｆ０以上なければならず、必要制御帯域Ｆとすると
【外４】
2004055034.tif 000005
となり、Ｗｎと比例していることがわかる。（βはマージン分である）
【００４０】
例えば一番回転数の高いゾーンをゾーン０として、そのときの帯域をＦｚ０、回転数をＷ０とすると、ゾーンＮでの帯域Ｆｚｎは、
【外５】
2004055034.tif 000006
となる。コントローラ１８は、この式より求めた各ゾーンにおける必要帯域に応じた、ゲイン回路のゲインテーブルをもち、ゾーン（回転数）に応じてゲイン回路１２に定数を設定する。
【００４１】
ここで、ゲイン回路の定数を変更するだけで帯域が変わることを説明する。図３は、内周ゾーン０での回転数で必要帯域を満たしている位相補償フィルタの係数を固定した状態で、回転数を３３．３Ｈｚ（ゾーン０）、２３．４Ｈｚ、１６．５Ｈｚと変化させたときの位相補償回路１１及びそれ以外の部分の位相特性とゲイン特性を示している。なお、測定は、ゲイン回路１２のゲインを固定した状態で行った。図３からわかるように、回転数を変化させることで、位相補償回路１１の周波数特性は低い周波数へ変化していることがわかる。ゲインが固定されているので位相補償以外の周波数特性は回転数が変わっても変化しない。
【００４２】
回転数を変化させると、１回転１２８０個のクロックマークを検出しているクロック検出回路１４の出力が変化することになり、トラッキングサーボ制御のサンプリング周波数が変化することになる。位相補償回路１１のフィルタ係数が固定であると、その周波数特性はサンプル周波数に応じて変化するが、ゲインが固定のままなので、結果として、サーボ帯域は高い周波数側に変化し、位相余裕（ゲイン交点周波数で、位相が−１８０°になるまでどれほどの余裕があるかを示すもの）は減少する。その様子を示したオープンループ特性の図を図４に示す。
【００４３】
図５は、最高回転数（内周ゾーン０）で必要帯域を満たしている位相補償フィルタの係数を固定し、回転数を図３と同じように変化させ、また、ゲインを回転数に応じて変化させたときのオープンループ特性の変化を示している。図からもわかるように、サーボ帯域は、回転数が低くなるとともに、低くなり、位相余有も十分であることがわかる。同時に、このサーボ特性は、前出の必要帯域の式を満足している。つまり、ゾーン０の回転数（３３．３Ｈｚ）を１としたときの、各回転数の比は、２３．４Ｈｚで０．７、１６．５Ｈｚで０．５となり、それに応じてサーボ帯域は、２．６４ＫＨｚ、１．８５ＫＨｚ、１．３０ＫＨｚのように、回転数比に比例している。このとき設定するゲインは、ゾーン０との回転数の比の２乗をゾーン０のゲイン値に乗じて設定すればよい。例えば、ゾーン０の回転数が３３．３Ｈｚで、あるゾーンの回転数が１６．５Ｈｚとすると、その比は約０．５であるためゾーン０でのゲインに対して０．５の２乗の０．２５をかけた値がそのゾーンのゲインとなる。
【００４４】
ゾーン０のときのゲインをＧｚ０、回転数をＷ０とすると、回転数Ｗｎで回転するゾーンＮでのゲインＧｚｎは、
【外６】
2004055034.tif 000007
となる。
【００４５】
つまり、ゲインテーブルは、各ゾーンに応じたゾーン０に対する回転数比の２乗の値を持っていれば良く、設定するゲインはゾーン０でのゲインに各ゾーンでのゲインテーブルの値をかけることで決定できる。
【００４６】
本実施例では、位相補償フィルタの係数を変化させる必要がないので、位相補償フィルタ係数用のテーブルを持つ必要がなくコントローラのＲＯＭ、ＲＡＭを少なくすることが可能となる。
【００４７】
また、本実施例では、サンプルサーボの場合を説明したが、半径位置に応じてサンプルサーボの場合と同じように適宜サンプリング周波数を変更し、その周波数で動作するデジタルフィルタを用いた位相補償回路を用いても同等の効果が得られる。
また、帯域の算出式は、
【外７】
2004055034.tif 000008
【００４８】
のように、必要な制御誤差が確保される範囲（αの値による）であればよい。例えば、ゾーン０よりも低い回転数になるにつれて、ゾーン１では０．９５（もしくは１．０５）、２では０．９（もしくは１．１）のように、回転数（ゾーン）に応じてαの値を段階的に変化させても良い。
【００４９】
また、ゲイン回路１２の定数だけでなく、位相補償回路１１のフィルタ係数も変化させることで、より細かい帯域制御が可能である。
【００５０】
この場合も、全体的なサーボ特性は、ゲインのみ変化させる場合（図５）と同じ様にサーボ特全体を変化させることで、必要以上の無駄なサーボループゲインで制御することがない。
【００５１】
次に、フォーカス制御系について説明する。
【００５２】
フォーカス面ぶれ成分は、偏芯成分と異なり、半径方向でその量が異なる。例えば、ディスクが平面であるとして、回転平面に対し傾いている状態で回転しているものとし、その傾きがθ（度）であるとすると、半径Ｒｎでの面ぶれ量はＳ（ｕｍ）は、
Ｓ＝Ｒｎ×Ｓｉｎθ
Ｗｎ（Ｈｚ）で回転した場合の外乱の、面ぶれ加速度Ａ（ｍ／ｓ２）は、
Ａ＝Ｓ×（２×π×Ｗｎ）２
目標制御偏差をε（ｕｍ）とすると、外乱が、この目標偏差と等しくなる周波数をｆ０とすると、
【外８】
2004055034.tif 000009
となり、フォーカス制御帯域は、ｆ０以上なければならず、必要制御帯域Ｆとすると
【外９】
2004055034.tif 000010
【００５３】
例えば一番回転数の高いゾーンをゾーン０として、そのときの帯域をＦｚ０、回転数をＷ０とすると、ゾーンＮでの帯域Ｆｚｎは、
【外１０】
2004055034.tif 000011
となる。コントローラ１８は、各ゾーンにおける必要帯域に応じた、位相補償の定数テーブル、ゲイン回路のゲインテーブルをもち、ゾーン（回転数）に応じてフォーカス位相補償回路６、ゲイン回路７に定数を設定する。
【００５４】
また、各ゾーンにおける必要帯域周波数での位相補償回路６のゲインを一定値となるようにフィルタ係数を設定しておくと、必要帯域にするためのゲイン回路７に設定するゲインは、必要帯域比の２乗となり、必要帯域は回転数比の平方根なので、回転数比そのものを、ゾーン０でのゲインにかければよいことになる。ゾーン０のときのゲインをＧｚ０、回転数をＷ０とすると、回転数Ｗｎで回転するゾーンＮでのゲインＧｚｎは、
【外１１】
2004055034.tif 000012
となる。
【００５５】
つまり、ゲインテーブルは、各ゾーンに応じてゾーン０に対する回転数比の値を持っていれば良く、設定するゲインはゾーン０でのゲインに各ゾーンでのゲインテーブルの値をかけることで決定できる。
【００５６】
トラッキング制御のゲインテーブルは、回転数比の２乗の値を持っていればよかったので、例えば、トラッキング制御のゲインテーブルの平方根をフォーカス制御のゲインテーブルとするか、また反対に、フォーカス制御のゲインテーブルを２乗することでゲインテーブルは、フォーカス制御、トラッキング制御で共通のテーブルを使用できることになり、コントローラ１８のＲＯＭ、ＲＡＭを少なくすることが可能となる。
【００５７】
また、帯域の算出式は、
【外１２】
2004055034.tif 000013
のように、必要な制御誤差が確保される範囲でトラッキング制御の場合と同様の重みαをつけてもかまわない。
【００５８】
また、本実施例のフォーカス制御では、サンプルサーボのサンプリングを用いる場合を説明したが、半径位置に応じて回転数比の平方根に比例したサンプリングとなるようにに適宜サンプリング周波数を変更し、その周波数で動作するデジタルフィルタを用いた位相補償回路を用いることで、フィルタ係数を固定し、ゲインのみ変更するトラッキング制御の場合と同等の効果が得られる。
【００５９】
以上説明したように、サンプルサーボにおいては、回転数によってサンプリング周期が変化するが、回転数の低い外周側ではサンプル周波数の低下にあわせサーボループゲインを下げサーボ帯域を狭くするが，ディスクの外乱が小さいのでサーボ許容範囲内に押さえ込める。また，外周側のサンプル周波数より内周のサーボループゲインを上げサーボ帯域を広くしたので，内周側の高回転時にサーボ偏差を許容範囲内に抑えることができる。半径位置に応じた、あらかじめ決められた定常回転数に応じて、サーボループゲインを決定することで、どのゾーンでも、必要以上の無駄なサーボループゲインで制御することなく、また、どの回転数においても、サンプリング周波数に対して不安定になるようなサーボループゲインを設定することがなく、十分な精度で制御が行える。
【００６０】
また、少ない消費電力で装置の昇温をおさえ、アクチュエータの発する雑音を低減することが可能となる。
【００６１】
また、半径方向位置（ゾーン）に応じて、サンプリング周波数を変更することで、各ゾーンで位相補償フィルタの係数を固定し、ゲインのみ変化させ、またゲインテーブルをフォーカス制御と共通化することで、コントローラのＲＯＭ、ＲＡＭを少なくすることが可能となる。
【００６２】
（第２の実施例）
図２は、本発明を実施した光ディスク装置のブロック図である。
【００６３】
図２において、１９のクロック発生器以外は同等の機能のブロックである。
【００６４】
本実施例において、ディスク１は、通常のランドとグルーブからなる光ディスクである。
【００６５】
ピックアップ２内にある図示しないレーザーから発光された光束を、ディスク１に照射し、反射光を再びピックアップ２内にあるセンサーで受光し、検出回路３で電気信号に変換する。
【００６６】
検出回路３の出力から、フォーカスエラー生成回路４によりフォーカスエラー信号を生成し、ＡＤ変換機５でデジタル化し、位相補償６、ゲイン回路７でクロック発生回路１９の出力するクロック周期でデジタル処理された後、ＰＷＭドライバ８に供給し、ピックアップ２内にある図示しないフォーカスアクチュエータを制御し、フォーカスサーボループを構成する。
【００６７】
同様に、検出回路３の出力から、トラックエラー生成回路９により、プッシュプル法などでトラックエラー信号を生成し、ＡＤ変換機１０、でデジタル化し、位相補償１１、ゲイン回路１２でクロック発生回路１９の出力するクロック周期でデジタル処理され、ＰＷＭドライバ１３に供給し、ピックアップ２内にある図示しないトラックアクチュエータを制御し、トラックサーボループを構成する。
【００６８】
スピンドル１２は、図示しないＦＧ信号に基づいて、スピンドル制御回路１６により、コントローラ１８の指示する回転数になるようにドライバ１７を駆動し、スピンドル制御ループを構成する。
【００６９】
本実施例では、フォーカス、トラッキング制御ともに、クロック発生回路１９の出力する固定クロック周期のサンプリングにより離散的に制御されている。フォーカスエラー生成回路４、トラックエラー生成回路９の出力が、ＡＤ変換機５、１０によりその周期でサンプリングされ、位相補償回路６、１１に入力される。位相補償回路６、１１は、デジタルフィルタで構成され、コントローラ１８より設定されたフィルタ定数でフィルタ演算される。また、ゲイン回路７、１２もデジタル的な掛け算器となっており、コントローラ１８よりゲインを設定される。ゲイン回路７、１２の出力は、ＰＷＭ信号として出力され、ＰＷＭドライバ８、１３に出力される。
【００７０】
本実施例においても、ＭＣＬＶ方式でディスクの回転制御がなされ、半径方向に、所定トラック数毎にゾーンが分けられて、ゾーン内では一定回転数で制御され、ゾーン間では略線速度一定で制御される。
【００７１】
本実施例においても、実施例１と同じように、サーボループゲインは、トラッキングの場合は、回転数に比例して、フォーカスの場合は、回転数の平方根に比例して設定され、コントローラ１８は、各ゾーンにおける必要帯域に応じた、位相補償のフィルタ係数テーブル、ゲイン回路のゲインテーブルをもち、ゾーン（回転数）に応じて位相補償回路６、１１ゲイン回路７、１２に係数を設定する。位相補償回路のフィルタ係数テーブルは、各ゾーンにおける必要帯域で、位相余裕が十分とれるように予め決定しておく。例えば、実施例１での各ゾーンにおける位相補償特性と同じになるようにするのでも良い。実施例１では、ゾーンによってサンプリング周波数が変化したので、位相補償のフィルタ係数は変化させなくてもゾーンによって最適な特性に変化したが、本実施例では、サンプリング周波数がゾーンによらず固定なので、各ゾーンごとに位相補償のフィルタ係数を変化させる必要がある。また、実施例１と同じように、フォーカス、トラッキングのゲインテーブルを共通とすることも可能である。
【００７２】
以上のようにして、サンプル周波数を固定した場合でも、どのゾーンでも、必要以上の無駄なサーボループゲインで制御することなく、少ない消費電力で十分な精度で制御が行える。
【００７３】
また、本実施例では、ＭＣＬＶ方式を例にあげ、ゾーンによって、サーボループゲインを変える例を示したが、ＣＬＶ方式でも、ＭＣＬＶ方式のようにゾーンに分け、ゾーンの開始位置での回転数（一番高い回転数）での必要帯域を、各ゾーンのサーボループゲインとして設定することで、同等の効果が得られる。
【００７４】
また、ＭＣＬＶ方式において、ゾーン毎にサーボループゲインを設定するのではなく、複数のゾーンを１つのブロックとしてまとめ、そのブロックの中で一番必要サーボループゲインの高いゾーンのサーボループゲインを設定サーボループゲインとすることも可能である。
【００７５】
第１および第２の実施例のようにゾーンごとに設定するテーブルを持つのではなく、複数のゾーンのブロック毎にテーブルを持ち、ブロック毎にサーボループゲインを設定する。たとえば、ディスクに１０のゾーンを持ち、各ゾーンで略線速度一定となる回転数を設定するディスク装置において、第１のゾーンから第５のゾーンまでを第１のブロック、第６のゾーンから第１０のゾーンまでを第２のブロックとする。第１のブロックと第２のブロックとで必要サーボループゲインを設定する。この場合、フィルタ係数、ゲイン設定用のテーブルを少なくでき、コントローラのＲＯＭ容量を節約できるというメリットがある。
【００７６】
（第３の実施例）
実施例１では、定常回転数で回転制御されている場合におけるゲイン調整方法について説明を行ったが、本実施例では、ピックアップがゾーン間で移動する際など回転制御が過渡状態におけるゲイン調整方法について説明を行う。
【００７７】
例えば、ゾーン０の回転数が、３３．３Ｈｚで、目的のゾーン８の回転数が１６．５Ｈｚとすると、ゾーン０からゾーン８への移動する場合は、まず、コントローラ１８は、スピンドル制御回路１６に回転数１６．５Ｈｚで回転するように指示する、次にコントローラ１８は、ゲイン回路１２内にあるトラッキングサーボループスイッチをオフし、ＰＷＭドライバ１３への出力をオフする。続いてコントローラ１８、図示しないシーク手段によって、ピックアップユニット２をゾーン８の方向に移動する。このとき、スピンドルの回転数は、３３．３Ｈｚから１６．５Ｈｚへと変化の過渡状態にある。目的のゾーンに達したときは、その時の回転数が目的ゾーンの定常回転になっているとは限らないので、コントローラ１８は、クロック検出回路１４の出力を監視し、クロック周波数に応じてゲイン回路１２のゲインを設定するとともに、トラッキングサーボループスイッチをオンし、ＰＷＭドライバ１３への出力をオンしトラッキング制御を開始する。コントローラ１８は、スピンドルの回転数が定常状態となるまで、クロック検出回路１４を監視し、定期的にクロック周波数に応じてゲイン回路１２のゲインを設定する。即ち、本実施例では、回転数の変化に応じたクロック周波数の変化に追従するようにゲイン設定が行われる。
【００７８】
本実施例のように、ゲインをいつも位相余裕が十分確保できるような値に設定することで、トラッキング制御オープンループ特性はいつも安定な状態となり、安定したトラッキング制御が実現できる。次にフォーカス制御系の過渡状態での動作について説明する。実施例１でも述べたように、フォーカス制御の必要帯域は、回転数比の平方根に比例するように設定しなければならない。シーク中は、回転数は刻々と変化しているので、回転数の変化に応じて、フィルタ係数、ゲインを設定すればよい。この場合フィルタ係数、ゲインは、回転数にあわせたテーブルをもつか、逐次計算で求めればよい。
【００７９】
また、フォーカス制御のフィルタ係数をゾーン０の状態で固定し、回転数に応じて、ゲインのみ回転数比に比例して設定することで、トラッキング制御の場合と同じようにフォーカスサーボループをいつも安定な状態とすることができる。この場合、フォーカス制御に必要な帯域を満たしていない場合が生じる場合もあるが、過渡状態であり、記録再生などを行うわけではないので、多少の制御誤差は問題とならない。それよりもフォーカスサーボループが安定していることの方が重要である。そして、目的ゾーンに達し、そのゾーンの定常回転数になった時点で、フィルタ係数、ゲインを必要帯域になるように変更すればよい。このようにした場合、位相補償回路のフィルタ係数テーブルを過渡的な回転数にあわせて多く持つ必要がなく、ゾーン数分だけ持てばよい。
【００８０】
以上のようにして、シーク時などのゾーン変化時においても安定した制御を行うことができる。
【００８１】
（第４の実施例）
実施例２では、定常回転数で回転制御されている場合におけるゲイン調整方法について説明を行ったが、本実施例では、ピックアップがゾーン間で移動する際など回転制御が過渡状態におけるゲイン調整方法について説明を行う。
【００８２】
例えば、ゾーン０の回転数が、３３．３Ｈｚで、目的のゾーン８の回転数が１６．５Ｈｚとすると、ゾーン０からゾーン８への移動する場合は、まず、コントローラ１８は、スピンドル制御回路１６に回転数１６．５Ｈｚで回転するように指示する、次にコントローラ１８は、ゲイン回路１２内にあるトラッキングサーボループスイッチをオフし、ＰＷＭドライバ１３への出力をオフする。続いてコントローラ１８、図示しないシーク手段によって、ピックアップユニット２をゾーン８の方向に移動する。このとき、スピンドルの回転数は３３．３Ｈｚから１６．５Ｈｚへと変化の過渡状態にある。コントローラは、ゾーン０のフィルタ係数、ゲインに固定したままで、トラッキングサーボループスイッチをオンし、ＰＷＭドライバ１３への出力をオンしトラッキング制御を開始する。コントローラ１８は、スピンドルの回転数が定常状態となるまで、クロック検出回路１４を監視し、定常状態になった時点で、目的ゾーンのフィルタ係数、ゲインを設定する。フォーカス制御系の過渡状態での動作についても同様に、過渡状態中は開始ゾーンの設定のままで移動し、定常状態になった時点でそのゾーンのフィルタ係数、ゲインを設定すればよい。以上のようにして、トラッキングサーボループ及びフォーカスサーボループをいつも安定な状態とすることができる。この場合、過渡状態では、トラッキング制御、フォーカス制御に必要な帯域を満たしていない場合が生じる場合もあるが、過渡状態であり、記録再生などを行うのわけではないので、多少の制御誤差は問題とならない。それよりもサーボループが安定していることの方が重要である。目的ゾーンに達し、そのゾーンの定常回転数になった時点で、フィルタ係数、ゲインを必要帯域になるように変更すればよい。このようにした場合、位相補償回路のフィルタ係数テーブルを過渡的な回転数にあわせて多く持つ必要がなく、ゾーン数分だけ持てばよい。
【００８３】
以上のようにして、シーク時などのゾーン変化時においても安定した制御を行うことができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光スポットの半径方向位置に応じて、即ち、光ディスクの回転数に応じてトラッキング（フォーカス）サーボ制御系におけるゲイン、フィルタ係数の少なくとも一方を変化させることで、また、アクチュエータに不要な電流が流れないので、不必要な電力を消費せず、アクチュエータの昇温、アクチュエータの発する雑音を低減することが可能になった。
【００８５】
また、サンプルサーボディスクを略線速度一定に制御するＭＣＬＶ方式においては、サーボ偏差を許容範囲内に抑えながら安定した制御を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ディスクのブロック図である。
【図２】本発明による光ディスクの第二のブロック図である。
【図３】フィルタ係数を固定して回転数を変化させたときの各部の周波数特性を示す図である。
【図４】フィルタ係数を固定して回転数を変化させたときのオープンループの周波数特性を示す図である。
【図５】フィルタ係数を固定して回転数を変化させたときのオープンループの周波数特性を示す図である。
【図６】従来の光ディスクのブロック図である。
【図７】トラッキング外乱の周波数特性を示す図である。
【図８】フォーカス外乱の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
１　光ディスク
２　ピックアップユニット
３　検出回路
４　フォーカスエラー検出回路
５、１０　ＡＤ変換機
６、１１　位相補償回路
７、１２　ゲイン回路
８、１３　ドライバ
９　トラッキングエラー検出回路
１４　クロック検出回路
１５　スピンドル
１６　スピンドル制御回路
１７　ドライバ
１８　コントローラ
１９　クロック発生回路
【図１】
2004055034.tif 000015
【図２】
2004055034.tif 000016
【図３】
2004055034.tif 000017
【図４】
2004055034.tif 000018
【図５】
2004055034.tif 000019
【図６】
2004055034.tif 000020
【図７】
2004055034.tif 000021
【図８】
2004055034.tif 000022