(57)【要約】【課題】光ディスク装置においてディスクの面振れや装置の外部振動、またはディスクから発生するノイズ等の影響を充分に低減して精度良くかつ短時間でサーボループのゲインのずれを調整する。【解決手段】所定の周波数の外乱信号をサーボ系に印加して、外乱信号が加算された信号と加算される手前の一巡信号に対して、平均値化処理を行いそれぞれの信号の所定の周波数成分の振幅値を検出し、検出された振幅値の除算を行い、ループゲインを算出し、算出されたループゲインに基づき、サーボ系のゲイン調整を行う。また、平均値化処理の前にバンドパスフィルタ処理を行うと、より精度良くゲイン調整ができる。また、外乱信号と一巡信号の位相を比較し、ゲインを調整する事で少ないメモリ量でゲイン調整が行える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスク装置のサーボループに所定のサンプル周期で前記サンプル周期のｎ倍（＞１）の周期の正弦波信号を加算する手段と、前記正弦波信号が加算されたサーボループ内の信号を検出する手段と、前記検出された信号のｎ番目毎の信号同士を平均値化する手段と、前記平均値化手段の出力に基づきループ特性を計測する手段と、前記計測手段の出力に基づき、サーボループのゲインを調整することを特徴とするサーボループのゲイン自動調整装置。
【請求項２】
前記計測手段は前記サーボループのゲイン特性を検出し、前記検出されたゲイン特性に基づき前記サーボループのゲインを調整することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のサーボループのゲイン自動調整装置。
【請求項３】
前記計測手段は前記サーボループの位相特性を検出し、前記検出された位相特性に基づき前記サーボループのゲインを調整することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のサーボループのゲイン自動調整装置。
【請求項４】
前記計測手段は前記平均値化手段の出力の最大値と最小値の差を前記検出された信号の振幅値とし、前記振幅値からサーボループのゲインを検出することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のサーボループのゲイン自動調整装置。
【請求項５】
前記加算手段の出力を平均値化する第１の平均値化手段と、前記正弦波信号を加算する手前の信号を平均値化する第２の平均値化手段を持ち、前記計測手段は前記第１の平均値化手段と前記第２の平均値化手段の出力の振幅比によりゲイン特性を検出して、前記検出されたゲイン特性を基に前記サーボループのゲインを調整することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のサーボループのゲイン自動調整装置。
【請求項６】
前記平均値化手段は、中心周波数が前記正弦波信号の周波数と同じバンドパスフィルタを持ち、前記バンドパスフィルタの出力が定常状態に入った後の信号に対して平均値化を行い、前記平均値化手段の出力に基づいてループ特性を計測して、前記サーボループのゲインを調整することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のサーボループのゲイン自動調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク装置においてサーボループのゲインのずれを検出し、調整することでゲインを一定にし、良好なサーボ特性を保つサーボループのゲイン自動調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に光ディスク装置において、レーザのスポットを光ディスク上の所望の位置に正しく照射する為にはフォーカス及びトラッキングサーボ系が必要不可欠である。アクチュエータや検出系といったサーボ系の構成要素はその特性に個体差を持ち、結果としてオープンループのゲインにずれが生じる。サーボ系が高い精度を持つにはこのゲインのずれは調整する必要があり、その為にサーボループのゲイン自動調整装置が必要とされる。
【０００３】
このサーボループのゲイン自動調整装置として、図９に示す方式が提案されている。図に示す光ディスク１からの反射光を受光する光ピックアップ２、前記光ピックアップ２の出力に基づいてフォーカスまたはトラッキングエラー信号を検出する誤差検出回路３、前記誤差検出回路３の出力の位相補償を行う位相補償フィルタ４、前記光ピックアップ２に制御量を供給するドライブ回路５からサーボ系は構成される。サーボ系のゲイン特性を一定にする方法について述べる。まず外乱信号発生器を用いてサーボ系にサーボ帯域と等しい周波数の外乱信号（ｏ）を加算する。前記外乱信号が加算された加算信号（ｐ）と前記加算信号がサーボループを一巡して戻ってきた一巡信号（ｑ）をそれぞれＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１８、１９に入力する。この時のＢＰＦの中心周波数は前記外乱信号（ｏ）の周波数と等しくなる様に設定する。次にＢＰＦの出力（ｒ）、（ｓ）をそれぞれ両波整流回路２０、２１に入力する。そしてコントロール回路２２が両波整流信号（ｔ）、（ｕ）の振幅が等しい、即ち外乱信号の周波数におけるオープンループのゲインが０ｄＢになる様なコントロール信号（ｖ）を生成し、前記コントロール信号に基づいてサーボループのゲインが調整される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この様な従来のサーボループのゲイン自動調整装置の場合、ディスクの面振れや偏芯等の外乱が入ると前記両波整流回路の出力に誤差が生じる為に調整すべきサーボループのゲインの値にも誤差が生じ、結果としてサーボループのゲイン自動調整装置の精度が劣化する。ディスク状記録媒体の大容量化への要求により、トラックピッチが狭くなっている事で、トラッキングサーボの精度の向上も同時に要求されている昨今において前記の様な精度の劣化は好ましくない。
【０００５】
また、従来のサーボループのゲイン自動調整装置の場合、ディスクの面振れや偏芯などの外乱に対する影響を低減し精度良くゲインを調整する為には、前記両波整流信号の振幅が等しい、あるいは限りなく等しくなるまで処理を行わなければならない為、測定時間が長くなるという欠点がある。そこで本出願に係る発明の目的は、ディスクの面振れや偏芯等の外乱の影響を受ける事なく、精度良く、且つ短時間でゲインを自動調整できる光ディスク装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する為に、本発明では光ディスク装置のサーボループに所定のサンプル周期で前記サンプル周期のｎ倍（＞１）の周期の正弦波信号を加算する手段と、前記正弦波信号が加算されたサーボループ内の信号を検出する手段と、前記検出された信号のｎ番目毎の信号同士を平均値化する手段と、前記平均値化手段の出力に基づきループ特性を計測する手段を持ち、前記計測手段の出力に基づき、サーボループのゲインを調整することを特徴とする。本発明を用いることで、ディスクの面振れや偏芯といった外乱の影響を低減して、精度良く、且つ短時間でサーボループのゲインを調整できる。また前記計測手段は前記サーボループのゲイン特性または位相特性を計測する。また前記計測手段は前記平均値化手段の出力の最大値と最小値の差を前記検出された信号の振幅値とし、前記振幅値からサーボループのゲインを検出する。前記計測手段は前記加算手段の出力を平均値化する第１の平均値化手段と、前記正弦波信号を加算する手前の信号を平均値化する第２の平均値化手段を持ち、前記第１の平均値化手段と前記第２の平均値化手段の出力の振幅比からゲイン特性を検出する。また前記平均値化手段は、中心周波数が前記正弦波信号の周波数と同じバンドパスフィルタを持ち、前記バンドパスフィルタの出力が定常状態に入った後の信号に対して平均値化を行い、前記平均値化手段の出力に基づいてループ特性を計測し、前記サーボループのゲインを調整する事としても良い。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は、本発明による実施例のブロック図である。
【０００８】
１は光ディスク、２は光ピックアップ、３は誤差検出回路、４は位相補償フィルタ、５はドライブ回路であり、各機能に関しては図９と同一である。また本実施例では誤差検出回路の出力をＡＤ変換器６によりディジタル信号に変換した後、位相補償フィルタに入力し、位相補償フィルタの出力をＤＡ変換器によりアナログ信号に変換し、信号処理を行う。
【０００９】
本発明による、サーボループのゲインを調整する方法について述べる。本実施例の位相補償フィルタ４、加算処理８、外乱信号発生器９、Ｇａｉｎ１０、平均値化処理１１、１２、除算処理１３、及びゲインコントロール１４はＤＳＰで実現し、すべて前記ＡＤ変換器と同じサンプリング周波数で信号処理を行う。まず外乱信号発生器９からサーボ帯域と同じ周波数を持つ正弦波信号をサンプリング周波数に同期したタイミングで外乱信号（ａ）としてサーボループに加算する。次に前記外乱信号が加算された加算信号（ｂ）と、前記正弦波信号を加算する手前の一巡信号（ｃ）に対して前記サンプリング周波数に同期したタイミングで平均値処理１１、１２を行い、それぞれの信号の振幅値（ｄ）、（ｅ）を検出する。そして、前記検出した振幅値（ｄ）、（ｅ）に対して（ｅ）／（ｄ）の処理を行う除算処理１３を行った結果がサーボ系のサーボ帯域におけるループゲイン（ｆ）である。次に前記ループゲインをゲインコントロール１４に入力して、ゲインコントロール信号（ｇ）を生成する。前記ゲインコントロール信号は前記検出したループゲインの逆数である。検出したループゲインが２だった場合ゲインコントロール信号は１／２、検出したループゲインが１／２だった場合ゲインコントロール信号は２となる。最後に前記ゲインコントロール信号をサーボ系のループゲインを決定するＧａｉｎ１０に掛ける事でサーボループのゲインを調整できる。つまりサーボ帯域の周波数におけるループゲインを１、即ち０ｄＢに調整できる。平均値化処理及び振幅値の検出方法について図２を用いて詳細に述べる。本実施例はＤＳＰを用いており、ディジタル信号は全て同じサンプリング周波数で信号処理を行っている為、前記加算信号（ｂ）と、前記一巡信号（ｃ）の１周期内に含まれるサンプル数は例えばサンプリング周波数が１０ｋＨｚで前記外乱信号（ａ）の周波数が１ｋＨｚだった場合は１０個という様に一定となる。ここで例えば図２に示す様に、前記加算信号（ｂ）が３周期分あり、１周期目の２番目のサンプル位置に本来の信号の大きさより３．０という大きさのノイズが乗り、他のサンプル値には全くノイズが乗らなかったと仮定する。ここで３周期分に渡って、１周期目の１番目と２周期目の１番目（即ち前記平均値化処理を行ってから１１番目の信号）という様に同じサンプル位置同士の信号で平均値化する事により、１周期目の２番目に乗った３．０という大きさのノイズは１．０に低減される。この平均値化処理を行った１周期分の波形データの内、最大値と最小値の差を信号の振幅値として検出する事で、ノイズの影響を低減して、振幅値を正確に検出できる。また前記平均値化処理を施す周期数を増やせば増やすほどノイズの影響をより低減できるので、前記加算信号（ｂ）とあるいは一巡信号（ｃ）に含まれる目的の帯域周波数成分の振幅値、即ち外乱信号の周波数成分の振幅値を正確に検出できる。本実施例の様にディスクの面振れ等の外乱による影響を平均値化処理を用いて低減してからループゲインを検出する事で、非常に精度良くゲインを調整できる。
【００１０】
（第２の実施例）
図３は本発明による、第２の実施例のブロック図である。ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１５、１６以外は第１の実施例と同一である。また前記ＢＰＦ１５、１６はＤＳＰで実現され前記サンプリング周波数で信号処理を行う。本実施例は前記外乱信号が加算された加算信号（ｂ）と、前記一巡信号（ｃ）をそれぞれ中心周波数が外乱信号の周波数と同じＢＰＦ１５、１６に入力する。次に前記各ＢＰＦの出力（ｈ）、（ｉ）に対して第１の実施例と同様に平均値処理１１、１２を行い、それぞれの信号の振幅値（ｊ）、（ｋ）を検出する。そして、前記検出した振幅値（ｊ）、（ｋ）に対して除算処理１３を行う事によりループゲイン（ｌ）を算出できる。次に前記ループゲインに対してゲインコントロール１４を行い、ゲインコントロール信号（ｍ）を生成する。最後に前記ゲインコントロール信号と前記Ｇａｉｎ１０の掛け算をする事でサーボループのゲインを調整できる。本実施例の様に平均値化処理を行う前に、前記加算信号（ｂ）と一巡信号（ｃ）に対してＢＰＦ処理を行う事により、ディスクの面振れ等の外乱による影響をより低減して正確にループゲインを検出できるので非常に精度良くゲインを調整できる。また更に精度良くループゲインを検出する為に、図４に示すＢＰＦ１５、１６の出力信号である信号（ｈ）、（ｉ）の内、ＢＰＦの出力信号が定常状態に入る前の数周期に対しては次段の平均値化処理を行わないという手法が挙げられる。図４の矢印で示す様な範囲、即ち前記ＢＰＦの出力信号（ｈ）、（ｉ）が定常状態に入った後に平均値化処理を行う。この様な処理を行う事で、精度良く前記加算信号（ｂ）と一巡信号（ｃ）に含まれるサーボ帯域の周波数即ち外乱信号の周波数成分の振幅値を正確に検出できるので、ゲインを正確に調整できる。
【００１１】
（第３の実施例）
図５は本発明による第３の実施例のブロック図である。位相検出処理１７以外は第２の実施例と各ブロックの機能は同一であり、前記位相検出処理はＤＳＰを用いて実現する。
【００１２】
本実施例は、前記平均値化処理を前記一巡信号（ｃ）に対してのみ行う。そして、外乱信号と前記一巡信号（ｃ）の位相を比較する事はサーボ系の外乱信号の周波数における閉ループの位相特性を検出する事と同意となる。位相の検出方法について図６を用いて説明する。外乱信号の印加開始時の信号値（例えばゼロ）と前記一巡信号（ｃ）に対して平均値化処理を行った信号（ｋ）が外乱信号の印加開始時の信号値と等しくなるまでの間に存在するサンプル数とサンプリング周波数を把握すれば、外乱信号（ａ）に対する前記一巡信号（ｃ）の位相差は次式より算出できる。
【外１】
2004047011.tif 000003
【００１３】
上式において、ｆ０は外乱信号の周波数、ｆｓはサンプリング周波数、ｘは前記の位相差の間に含まれるサンプル数である。またサンプリング周波数を高く設定するほど、位相差はより正確に算出できる。この様に算出した外乱信号（ａ）と前記一巡信号（ｃ）の位相差と、例えば図８で示す様な閉ループの周波数特性より求め、例えばメモリに格納された外乱信号（ａ）と一巡信号（ｃ）の理想の位相差を比較し、前記所望の位相差と検出した位相差のずれを検出する事でゲインコントロール信号（ｎ）が生成される。前記コントロール信号に基づき、Ｇａｉｎ１０を変える事でサーボループのゲインが調整される。本実施例において、例えばゼロである外乱信号の印加開始時の信号値と等しい値が前記一巡信号のサンプル値に存在しない事がある。特にサンプリング周波数が低いときはこの事は充分起こり得る。低いサンプリング周波数でも正確に位相差を検出する方式について図７を基に説明する。図中、前記一巡信号（ｃ）を点線で示しており、そのサンプル点の中に外乱信号の印加開始時の信号値であるゼロという大きさの信号がなかったとする。この時、基準となる信号値の大きさであるゼロを跨ぐ２つのサンプル点を直線で結ぶ。この時、前記２つのサンプル点の内、前のサンプル点（図７中Ａで示すサンプル点）の時点を直線で表される関数の横軸、即ち時間軸の原点とし、後のサンプル点の時間をｔ１とし、２つのサンプル点の大きさをそれぞれ−ａ、ｂとすると、直線は次式で表される。
【外２】
2004047011.tif 000004
【００１４】
となる。また直線で近似される関数の信号値がゼロとなる時点の時間軸の値は次式で表される。
【外３】
2004047011.tif 000005
【００１５】
このｔｄｅｆの値は、前記２つのサンプル点の内、前のサンプル点（図７中Ａで示すサンプル点）からの時間を表す。２つのサンプル点の間隔はサンプリング周期だから、次式でゼロとなる時点の遅れ分をサンプル個数で表せる。
【外４】
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【００１６】
ここでｘ１は前記外乱信号の印加開始時の信号値（この場合はゼロ）と前記２つのサンプル点の内、前の信号値（図７中のＡで示すサンプル点）までの間に存在するサンプル数である。（４）式のｘを（１）式に代入する事で、サンプリング周波数が低くても前記外乱信号に対する前記一巡信号の位相差を正確に検出できる。
【００１７】
また本実施例を用いる事で、第１の実施例と比べて信号経路が一つ減る事になるので、メモリの節約、ＤＳＰ処理の低減に繋がる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば光ディスク装置において位相に同期した平均値化処理を行うことで、ディスクの面振れや装置の外部振動、またはディスクから発生するノイズ等の影響を充分に低減する事ができ、精度良くかつ短時間でゲインのずれを検出できる。そして前記検出したゲインのずれを所望のゲイン特性に調整することで、良好なサーボ特性を保つ事ができる。また、前記外乱信号と前記一巡信号に対して行った平均値化処理の出力から閉ループの位相特性を検出し、ゲインを調整する事で少ないメモリ量で短時間かつ高精度のゲイン調整が可能となる。また、前記加算信号と前記一巡信号に対してＢＰＦ処理を行った場合、定常状態になった時点から前記平均値化処理を行う事で、より精度良くゲインを調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、サーボ系のゲイン自動調整方式のブロック図。
【図２】平均値化処理手法。
【図３】本発明による、第２のサーボ系のゲイン自動調整方式のブロック図。
【図４】バンドパスフィルタの過渡応答波形。
【図５】本発明による、第３のサーボ系のゲイン自動調整方式のブロック図。
【図６】位相差検出手法。
【図７】直線近似による位相差検出手法。
【図８】サーボ系の閉ループの周波数特性。
【図９】従来のサーボ系のゲイン自動調整方式のブロック図。
【符号の説明】
１　光ディスク
２　光ピックアップ
３　誤差検出回路
４　位相補償フィルタ
５　ドライブ回路
６　ＡＤ変換器
７　ＤＡ変換器
８　加算処理
９　外乱信号発生器
１０　Ｇａｉｎ
１１　第１の平均値化処理
１２　第２の平均値化処理
１３　除算処理
１４　ゲインコントロール
１５　第１のバンドパスフィルタ
１６　第２のバンドパスフィルタ
１７　位相検出処理
１８　従来例における第１のバンドパスフィルタ
１９　従来例における第２のバンドパスフィルタ
２０　第１の両波整流回路
２１　第２の両波整流回路
２２　従来例におけるコントロール回路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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