(57)【要約】【課題】光ディスク装置が有する光ピックアップの対物レンズの位置を微調整するアクチュエータ制御の処理時間を低減する。【解決手段】光ディスクからの読取り信号から演算して生成したトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号のディジタル信号に対して、サーボ補償器で帯域制限して所定の応答特性を与え、ＰＷＭ変換部でＰＷＭ信号に変換し、ＤＡＣを介さずにドライバ部に供給して、アクチュエータ制御を行う。前記ディジタル信号のサンプリング周波数を基準として、サーボ補償器、ＰＷＭ変換部には、各々整数倍の周波数関係にある位相同期した信号処理クロックが供給される。ＰＷＭ変換部で生成されるＰＷＭ信号の搬送周波数は、前記ディジタル信号のサンプリング周波数と等しくされる。【選択図】図１
2013131260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体である光ディスクから情報信号を読取る光ディスク装置であって、
前記情報信号が記録された前記光ディスクの記録トラックにレーザ光を照射し当該レーザ光の反射光を受光する対物レンズと、当該対物レンズが受光した前記反射光が照射され前記反射光が含む前記情報信号を電気信号に変換する光電変換器と、前記記録トラックに対する前記対物レンズの前記光ディスクにおける半径方向の位置を微調整するトラッキングアクチュエータと、前記記録トラックに対する前記対物レンズの前記光ディスクにおける垂直方向の位置を微調整するフォーカスアクチュエータとを有する光ピックアップ（ＯＰＵ）と、
前記光電変換器が出力した前記電気信号を供給され当該電気信号を演算し、前記記録トラックに対する前記対物レンズの前記光ディスクの半径方向における位置の誤差を示すトラッキングエラー信号と、前記記録トラックに対する前記対物レンズの前記光ディスクの垂直方向における位置の誤差を示すフォーカスエラー信号との、双方のエラー信号を生成するＯＰＵ信号処理部と、
当該ＯＰＵ信号処理部が出力した前記エラー信号を所定のサンプリング周波数のディジタル信号として供給され当該ディジタル信号に対して帯域制限と所定の応答特性を与えるディジタルフィルタを有するサーボ補償器と、
当該サーボ補償器が出力したディジタル信号を前記エラー信号のサンプリング周波数と等しい搬送周波数のＰＷＭ信号に変換するＰＷＭ変換部と、
当該ＰＷＭ変換部で生成された前記ＰＷＭ信号に基づき前記記録トラックに対する前記対物レンズの位置を微調整するためのアクチュエータ駆動信号を生成して、前記トラッキングアクチュエータとフォーカスアクチュエータに供給するアクチュエータ駆動回路と、
前記エラー信号のディジタル信号を生成するためのサンプリングクロックを生成し、さらに、当該サンプリングクロックに対して整数倍の周波数関係にある位相同期した信号処理クロックを生成して前記サーボ補償器、及び前記ＰＷＭ変換部に供給するクロック発生部
を有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ディスク装置において、前記ＰＷＭ変換部で生成されるＰＷＭ信号のデューティは、前記対物レンズの前記記録トラックに対する位置の制御中心において略０％、または略１００％であることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光ディスク装置において、前記クロック発生部が生成するクロックの周波数は、前記エラー信号のサンプリング周波数を基準として、前記サーボ補償器に供給する信号処理クロックは１２８倍、前記ＰＷＭ変換部に供給する信号処理クロックは１０２４倍であることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光ディスク装置において、
前記アクチュエータ駆動回路に供給される電源電圧を検出する電源電圧検出回路と、
当該電源電圧検出回路による電源電圧の検出結果に基づき、前記サーボ補償器が前記ＰＷＭ変換部に供給する前記ディジタル信号の利得と動作点を補正して、前記ＰＷＭ変換部が生成する前記ＰＷＭ信号のデューティを変化させる利得／動作点補正回路
を有する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に係り、特にサーボ制御の処理時間を低減した光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｋ）をはじめとする光ディスクを記録媒体とする光ディスク装置（ＯＤＤ；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）においては、光ディスクの記録トラックに対して、光ピックアップ（ＯＰＵ；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｉｃｋｕｐ  Ｕｎｉｔ）が正確にレーザ光を照射するためのトラッキング制御とフォーカス制御の技術が重要である。ＯＰＵが光ディスクから読取った信号に対し、ＯＤＤが所定の演算を行ってトラッキング制御信号とフォーカス制御信号を生成し、光ディスクに対する半径方向（トラッキング方向）と垂直方向（フォーカス方向）のＯＰＵの対物レンズの位置を微調整するアクチュエータ駆動信号を生成する際には、アナログ信号処理を含む処理プロセスが用いられている。
【０００３】
特許文献１においては、前記したトラッキング制御信号とフォーカス制御信号の生成方法の一例が開示されている。特許文献２においては、さらにトラッキング制御信号とフォーカス制御信号の処理方法の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６２８２４号公報
【特許文献２】特開２００９−１４６４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
まず、光ディスク装置のサーボ制御部につき説明する。
ＯＰＵの対物レンズは、光ディスクの記録トラックに対する半径方向の位置を微調整するトラッキングアクチュエータと、垂直方向の位置を微調整するフォーカスアクチュエータに搭載されている。以下では、双方のアクチュエータを同時に指す場合には、単にアクチュエータと記すことがある。また、ＯＰＵは格子状に配列された複数の光電変換素子を有しており、各光電変換素子は光ディスクから反射された光が含む読取り信号を、電気信号に変換して出力する。
【０００６】
前記サーボ制御部は、まず各光電変換素子が出力した複数の電気信号を、例えば前記特許文献で示すように互いに演算して、光ディスクの記録トラックの半径方向における対物レンズの所定位置からの誤差（エラー）を示すＴＥ信号（トラッキングエラー信号）と、垂直方向における対物レンズの所定位置からの誤差を示すＦＥ信号（フォーカスエラー信号）を生成する。以下では、双方の誤差信号を同時に指す場合には、単に誤差信号、又はエラー信号と記すことがある。従来は、これらのエラー信号はアナログ信号であり、これを生成するための演算はアナログ信号処理により行われることが多い。
前記エラー信号は各々、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換をされてディジタル信号に変換され、ディジタルフィルタ（補償器回路とも呼ぶ）を介して帯域制限と所定の応答特性を与えられ、トラッキングアクチュエータ制御信号とフォーカスアクチュエータ制御信号（双方を同時に指す場合は単にアクチュエータ制御信号と記すことがある）とされる。
【０００７】
これまでは、前記アクチュエータ制御信号をＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ）変換してアナログ信号とし、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変換部に供給していた。したがい、ＰＷＭ変換部以降の信号処理は、次に述べるようなアナログ信号処理により行われていた。
ＰＷＭ変換部は、アナログ信号に変換された前記アクチュエータ制御信号を、所定の振幅と周期を有する三角波信号のレベルと比較して、比較結果に基づくパルス幅を有するＰＷＭ信号に変換する。ＰＷＭ信号は、Ｈブリッジ回路とも呼ばれるアクチュエータ駆動回路に供給され、前記した二つのアクチュエータを各々駆動して、光ディスクの記録トラックに対する対物レンズの位置を所定位置とするよう、ＯＰＵの対物レンズの半径方向位置と垂直方向位置を制御する。
【０００８】
しかしながら、以上述べた制御方法においてはＤＡ変換器が必要であるほか、アナログ信号処理でＰＷＭ信号を発生する方法では、サーボ制御で発生する処理時間を低減するには限界があるという問題がある。
本発明の目的は前記した問題に鑑み、サーボ制御の処理時間を低減した光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため本発明は、記録媒体である光ディスクから情報信号を読取る光ディスク装置であって、
前記情報信号が記録された前記光ディスクの記録トラックにレーザ光を照射し当該レーザ光の反射光を受光する対物レンズと、当該対物レンズが受光した前記反射光が照射され前記反射光が含む前記情報信号を電気信号に変換する光電変換器と、前記記録トラックに対する前記対物レンズの前記光ディスクにおける半径方向の位置を微調整するトラッキングアクチュエータと、前記記録トラックに対する前記対物レンズの前記光ディスクにおける垂直方向の位置を微調整するフォーカスアクチュエータとを有する光ピックアップ（ＯＰＵ）と、
前記光電変換器が出力した前記電気信号を供給され当該電気信号を演算し、前記記録トラックに対する前記対物レンズの前記光ディスクの半径方向における位置の誤差を示すトラッキングエラー信号と、前記記録トラックに対する前記対物レンズの前記光ディスクの垂直方向における位置の誤差を示すフォーカスエラー信号との、双方のエラー信号を生成するＯＰＵ信号処理部と、
当該ＯＰＵ信号処理部が出力した前記エラー信号を所定のサンプリング周波数のディジタル信号として供給され当該ディジタル信号に対して帯域制限と所定の応答特性を与えるディジタルフィルタを有するサーボ補償器と、
当該サーボ補償器が出力したディジタル信号を前記エラー信号のサンプリング周波数と等しい搬送周波数のＰＷＭ信号に変換するＰＷＭ変換部と、
当該ＰＷＭ変換部で生成された前記ＰＷＭ信号に基づき前記記録トラックに対する前記対物レンズの位置を微調整するためのアクチュエータ駆動信号を生成して、前記トラッキングアクチュエータとフォーカスアクチュエータに供給するアクチュエータ駆動回路と、
前記エラー信号のディジタル信号を生成するためのサンプリングクロックを生成し、さらに、当該サンプリングクロックに対して整数倍の周波数関係にある位相同期した信号処理クロックを生成して前記サーボ補償器、及び前記ＰＷＭ変換部に供給するクロック発生部を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サーボ制御の処理時間を低減した光ディスク装置を提供でき、光ディスク装置の基本性能の向上に寄与できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施例における光ディスク装置のブロック図である。
【図２】従来例における光ディスク装置のブロック図である。
【図３】一実施例におけるクロック発生部のブロック図である。
【図４】図３のクロック発生部が供給するクロックの周波数の一例を示す図である。
【図５】一実施例におけるサーボ補償器のブロック図である。
【図６】図５のサーボ補償器が有するディジタルフィルタのブロック図である。
【図７】一実施例におけるアクチュエータ駆動回路の回路図である。
【図８】図７のアクチュエータ駆動回路における動作の真理値表である。
【図９】一実施例における信号のタイムチャートである。
【図１０】一実施例におけるＰＷＭ変換特性を示す図である。
【図１１】従来例における一般的なＰＷＭ変換特性を示す図である。
【図１２】一実施例におけるＰＷＭ変換部とその周辺を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例につき図面を用いて説明する。
本実施例においては、ＯＰＵが出力した電気信号をアナログ演算して得た二つのエラー信号をＡＤ変換器でディジタル信号とした後は、前記アクチュエータ駆動回路に供給するＰＷＭ信号を生成するに到るまで、ディジタル信号処理で行うことを一つの特徴としている。これにより、半導体デバイスへの回路の高集積化が進み、ＤＡ変換器が不要となるほか、サーボ制御部における処理時間を低減する効果がある。また、単に信号処理のディジタル化を行うと、新たに必要な処理時間が発生し、また後記するような折返し信号が発生する問題があるが、本実施例はこれらを解消しているため、サーボ制御性能を高性能化する効果がある。
【００１３】
まず、光ディスク装置に関して、サーボ制御部を含めた装置全体の動作を説明する。
図１は、一実施例における光ディスク装置１のブロック図である。記録媒体である光ディスク１０１は、例えばＤＶＤやＢＤである。もちろん、ＤＶＤ−ＲやＢＤ−Ｒのように一回のみ書込みが可能な追記型、ＤＶＤ−ＲＡＭやＢＤ−ＲＥのような書換え型、ＤＶＤ−ＲＯＭのような読取り専用型のいずれであっても良い。 光ディスク１０１は、図示しないディスクトレイ式、又はスリムスロット式のローディング機構に搭載され、ローディングモータ１２３の回転に伴って光ディスク装置１の内部に導かれ、スピンドルモータ１０５のシャフトの延長上に装着される。
【００１４】
装着された光ディスク１０１は、スピンドルモータ１０５により所定の回転速度（例えば、データを記録再生する位置において所定の線速度となる回転速度）となるよう回転駆動される。そのためのスピンドルモータ駆動信号１１５は、ＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  ａ  Ｃｈｉｐ）１０９が含むサーボ部１１３で生成され、ドライバ部１０８で電力増幅されたうえでスピンドルモータ１０５に供給される。サーボ部１１３が前記スピンドルモータ駆動信号１１５を生成するために、回転数検出回路１０６が設けられており、回転数検出回路１０６が発生するスピンドルモータ１０５の回転数を示す信号がＳＯＣ１０９に供給されている。
なお、図１においては、ドライバ部１０８とサーボ部１１３の構成要素につき、図面の煩雑化を避けるために、前記したトラッキング制御とフォーカス制御に係る構成要素のみを示し、前記したスピンドルモータ１０５、ローディングモータ１２３、後記するスレッドモータ１０３の回転駆動に係る構成要素を示していない。
【００１５】
光ピックアップ１０２は対物レンズ１０４を介して、レーザ光束を光ディスク１０１の記録面に照射し、データを記録または再生する。
光ピックアップ１０２は、スレッド機構に搭載されており、スレッドモータ１０３の回転に伴い、光ディスク１０１の半径方向に移動して所定のトラック位置においてデータの記録再生を行う。このためのスレッドモータ駆動信号１１８はサーボ部１１３で生成され、ドライバ部１０８で電力増幅されてスレッドモータ１０３に供給される。
また、対物レンズ１０４は電磁力を用いたトラッキングアクチュエータ１１９とフォーカスアクチュエータ１２０（図１では煩雑化を避けるため、１１９と１２０は対物レンズ１０４を駆動する方向のみ示す）に搭載されている。
【００１６】
トラッキングアクチュエータ１１９には、サーボ部１１３で生成された第１のＰＷＭ信号をドライバ部１０８のアクチュエータ駆動回路１０８Ａで処理したトラッキングアクチュエータ駆動信号１１６が供給される。これに基づき対物レンズ１０４は、レーザ光束が光ディスク１０１の所定の記録トラック上を正しくトレースするよう、光ディスク１０１に対する半径方向（トラッキング方向）の位置を微調整される。
また、フォーカスアクチュエータ１２０には、サーボ部１１３で生成された第２のＰＷＭ信号をドライバ１０８のアクチュエータ駆動回路１０８Ａで処理したフォーカスアクチュエータ駆動信号１１７が供給される。これに基づき対物レンズ１０４は、レーザ光束が光ディスク１０１の所定の記録トラック上に正しくフォーカスするよう、光ディスク１０１に対する垂直方向（フォーカス方向）の位置を微調整される。
【００１７】
光ピックアップ１０２が含む光検出器１２１は、前記レーザ光束の光ディスク１０１からの反射光を検出し、光ディスク１０１に記録されていた情報信号を検出して電気信号に変換する。検出された情報信号はＳＯＣ１０９が含むＯＰＵ信号処理部１０７に供給される。ＯＰＵ信号処理部１０７は、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）回路とも呼ばれる回路ブロックを有し、ＡＦＥ回路は、ディジタル記録であっても本質的にはアナログ信号として扱うべき段階における前記情報信号の処理を行う。即ちＯＰＵ信号処理部１０７は、前記情報信号を演算処理して、例えばトラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号を生成し、サーボ部１１３に供給する。
【００１８】
サーボ部１１３は、供給されたトラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号をＡＤＣ（１１３Ａ）においてディジタル信号に変換する。ディジタル信号に変換された二つのエラー信号は、ディジタルフィルタを有するサーボ補償器１１３Ｂで帯域制限と所定の応答特性を与えられて、トラッキングアクチュエータ制御信号とフォーカスアクチュエータ制御信号とされる。当該二つのアクチュエータ制御信号は各々、ＰＷＭ変換部１１３Ｃで信号値に応じたＰＷＭ信号とされる。当該二つのＰＷＭ信号は、ＳＯＣ１０９からドライバ部１０８に供給され、これに基づきアクチュエータ駆動回路１０８Ａは先のトラッキングアクチュエータ駆動信号１１６とフォーカスアクチュエータ駆動信号１１７を生成して、トラッキングアクチュエータ１１９とフォーカスアクチュエータ１２０に供給する。これによりＯＰＵ１０２の対物レンズ１０４は、所定のトラッキングサーボ制御とフォーカスサーボ制御が施される。
なお、サーボ部１１３からドライバ部１０８に到る経路では、一つの信号経路のみが矢印で示されているが、前記したように実際には、トラッキングサーボ制御とフォーカスサーボ制御に係る二系統の信号系路が存在する。
【００１９】
さらにＯＰＵ信号処理部１０７は、光ディスク１０１に対してデータを記録再生した際の振幅や位相の周波数特性を等化したうえで、等化されたデータをＳＯＣ１０９が含むエンコード／デコード部１１２に供給する。エンコード／デコード部１１２は、光ディスク１０１に記録されていた情報信号の再生処理を行う。例えば情報信号を、光ディスク１０１に記録する際に施された変調方法に応じて復調し、符号化方法に応じて復号化する。さらに、記録する際に情報信号に付与されたエラー訂正符号を用いたエラー訂正処理を行う。これにより、元の情報信号がデコードされる。デコードされた情報信号は、メモリ１１４に一時的に格納される。
以上述べた光ディスク装置１の動作は、制御部１１１が生成する制御信号に基づいて行われる。なお、制御部１１１は、例えばマイクロコンピュータを有している。
【００２０】
また、例えばユーザからの動作指令などは、光ディスク装置１の上位装置であるホストコンピュータ（図示せず）で生成される。当該ホストコンピュータで生成された指令信号は、ＳＯＣ１０９が含むＩＦ（インタフェース）部１１０が上位装置と光ディスク装置１の間の通信を仲介することで伝達される。
前記メモリ１１４に一時格納された情報信号は、ＩＦ部１１０を介して前記ホストコンピュータに供給される。また、逆にホストコンピュータからＩＦ部１１０を介して供給された情報信号は、メモリ１１４に一時格納された後、エンコード／デコード部１１２で例えば前記したエラー訂正符号が付与され、また、所定の記録符号化と変調処理が施され、ＯＰＵ信号処理部１０７でＯＰＵ１０２へ供給するに適した値に電力増幅され、さらに、光ピックアップ１０２が発生するレーザ光束を介して光ディスク１の記録トラックに記録される。なお、これらの信号記録機能を有さない信号再生機能のみの光ディスク装置も、本実施例の範疇にある。
【００２１】
メモリ１１４は記録再生する情報信号を格納するのみでなく、制御部１１１を動作させるためのＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、アプリケーションを多数格納する。従い、読み書きのできるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）或いはフラッシュメモリのみならず、例えばプログラマブルフラッシュＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）を含んで良い。
また、クロック発生部１２２は、所定周波数のクロックを発生し周波数を逓倍又は分周して、ＳＯＣ１０９の中の動作クロックを必要とする各ブロックに供給する。
なお、図１では、ドライバ部１０８を除いた多くの構成要素を、大集積半導体素子であるＳＯＣ１０９に集積する場合を示したが、複数の半導体チップに分けて集積しても良いことは言うまでもない。
【００２２】
さらに、図１では情報信号の再生を行う際に、ＯＰＵ信号処理部１０７でアナログ演算を行ってトラッキングエラー信号とフォーカスエラー信号を生成し、ＡＤＣ１１３Ａに供給する方法を示したが、最近ではこれとは異なる方法が開発されている。例えば、ＯＰＵ１０２の光検出器１２１の出力信号を高速動作するＡＤＣに直接入力してディジタル信号とし、前記した二つのエラー信号をディジタル演算により生成する方法がある。前記した再生情報信号の振幅や位相の周波数特性を等化する作用も、ディジタル処理により行われる。二つのエラー信号の生成には、前記情報信号を処理するほどには高いサンプリング周波数を要さない。このため、エラー信号の生成過程において帯域制限を行い、サンプリング周期を間引いて、サーボ系における所定のサンプリング周波数（後記するＣＫ３に相当し、例えば４００ｋＨｚ程度である）のエラー信号を生成している。
以下の説明から分かるように、二つのエラー信号をディジタル演算により生成する場合も本実施例を適用することができ、その範疇にある。
【００２３】
次に、図１で示した光ディスク装置１の構成につき従来の構成との違いを明らかにする。
図２は、従来例における光ディスク装置のブロック図である。図２では図１とは異なり、ＳＯＣ１０９のサーボ部１１３がＤＡＣ（１１３Ｄ）を有し、ＰＷＭ変換部１１３ＣはＳＯＣ１０９ではなく、ドライバ部１０８が有している。なお、ドライバ部１０８とＳＯＣ１０９の間をディジタルインタフェースとするため、ＤＡＣ（１１３Ｃ）をドライバ部１０８が有する例もある。従い、サーボ補償器１１３Ｂから出力された二つのアクチュエータ制御信号は、ＤＡＣ（１１３Ｄ）でアナログ信号に変換された後にＰＷＭ変換部１１３Ｃに供給される。即ち、サーボ部１１３とＰＷＭ変換部１１３Ｃは互いに独立した信号処理を行っている。
【００２４】
これに対して図１の実施例では、ＤＡＣ（１１３Ｄ）が不要であるほか、エラー信号がＡＤＣ（１１３Ａ）でＡＤ変換された後、アクチュエータ制御信号となってアクチュエータ駆動回路１０８Ａに供給されるまでの間、ディジタル信号で授受される。即ち、ディジタル信号であるアクチュエータ制御信号を直接ＰＷＭ信号に変換する点が異なる。
その際、サーボ部１１３の各ブロックで用いるクロック周波数と前記ＰＷＭ信号の周波数を位相同期させ、即ち周波数を所定の整数倍の関係として位相を同期させることにより、前記したサーボ制御の処理時間の低減をはじめとする多くの効果を得る特徴がある。これについて、以下でさらに詳しく説明する。
【００２５】
図３は、一実施例におけるクロック発生部１２２のブロック図である。基準クロックは、例えばクリスタル発振子１２２Ａの固有振動周波数に基づき、例えばインバータ素子を有する発振部１２２Ｂで生成される。さらに逓倍／分周器１２２Ｃで周波数を逓倍及び分周され、互いに位相が同期した複数の周波数のクロックとなって、ＳＯＣ１０９の中の動作クロックを必要とする各ブロックに供給される。ここでは、クリスタル発振子１２２Ａに代表される発振周波数が安定な発振子を使い、生成された基準クロックを逓倍又は分周して、安定した所定周波数のクロックとタイミング信号を得るようにしている。
【００２６】
図４は、図３のクロック発生部１２２が供給するクロックの周波数の一例を示す図である。
ＣＫ１は基準クロックであって、周波数はクリスタル発振子１１２Ａの固有振動周波数であり、ここでは一例として２５ＭＨｚとする。
ＣＫ２は、クロック発生部１２２がＣＫ１を２逓倍して得たクロックであり、周波数は５０ＭＨｚである。ＣＫ２は、サーボ補償器１１３Ｂでのディジタル信号処理のために使用される。
【００２７】
ＣＫ３は、クロック発生部１２２がＣＫ１を６４分周して得たクロックであり、周波数は３９０．６２５ｋＨｚである。ＣＫ３は、サーボ部１１３における例えばＡＤＣ１１３Ａのサンプリングクロックとして用いられる。従い、サーボ補償器１１３Ｂにおけるクロック（ＣＫ２）は、ＡＤＣ１１３Ａでディジタル変換されたデータのサンプリングクロック（ＣＫ３）の１２８倍である。このため、サーボ補償器１１３Ｂでのディジタルフィルタ処理において発生する時間遅延を、入力されるデータの周期に対して小さく抑えることができる。これに関しては、後に図９において明確に示す。
なお、ＣＫ３の周波数を４００ｋＨｚ程度としているのは、光ディスク装置１のサーボ制御周波数帯域を例えば５ｋＨｚ以上必要とする場合に、サンプリングの影響による性能の劣化を問題なくするためである。
【００２８】
ＣＫ４は、クロック発生部１２２がＣＫ１を１６逓倍して得たクロックであり、周波数は４００ＭＨｚである。ＣＫ４は、ＰＷＭ変換部１１３ＣがＰＷＭ信号を生成する際の信号処理クロックとして用いられ、ＣＫ３の１０２４倍の周波数を有する。ＣＫ４は以下で述べるように生成されるＰＷＭ信号の分解能を決定する。この場合は、分解能１０ビット、即ち１０２４の分解能を有するＰＷＭ信号を生成することができ、サーボ性能の向上に寄与している。
【００２９】
次に、サーボ補償器１１３Ｂの構成について述べる。
図５は、一実施例におけるサーボ補償器１１３Ｂのブロック図である。
ＯＰＵ１０２の対物レンズ１０４に対するトラッキング制御とフォーカス制御において、各アクチュエータの制御は、フィードバック制御により行われることが一般的である。ＡＤＣ（１１３Ａ）が出力したディジタル化された二つのエラー信号は、入力端子１１３Ｂ０１からサーボ補償器１１３Ｂに供給される。次いで加算回路１１３Ｂ０３において、オフセット補正回路１１３Ｂ０２が検出した前記ＡＤＣ（１１３Ａ）のオフセットを補正するよう、補正信号が加算される。
【００３０】
加算回路１１３Ｂ０３から出力された二つのエラー信号は、比例回路１１３Ｂ０４、積分回路１１３Ｂ０５、及び微分回路１１３Ｂ０６に入力される。前記したフィードバック制御による各アクチュエータの制御は、比例制御（Ｐ制御）、積分制御（Ｉ制御）、及び微分制御（Ｄ制御）を含むＰ−Ｉ−Ｄ制御により実施される。これに対応して、前記エラー信号は、比例回路１１３Ｂ０４で定数倍された出力と、積分回路１１３Ｂ０５で積分された出力と、微分回路１１３Ｂ０６で微分された出力とが、加算回路１１３Ｂ０７及び加算回路１１３Ｂ０８で図示するように加算される。次いで、加算回路１１３Ｂ０７の出力は、加算回路１１３Ｂ０９において、動作点補正回路１１３Ｂ１０が検出した目標とする制御中心とサーボ部１１３Ｂの動作中心点のずれを、補正するための補正信号が加算される。
【００３１】
以上の課程を経ることにより、加算回路１１３Ｂ０９の出力には前記したアクチュエータ制御信号を得ることができ、当該制御信号は出力端子１１３Ｂ１１を介してＰＷＭ変換部１１３Ｃに供給される。
図６は、図５のサーボ補償器１１３Ｂが有するディジタルフィルタのブロック図である。図５の積分回路１１３Ｂ０５と微分回路１１３Ｂ０６は、基本的には図６に示す構成で実現できる。なお、比例回路１１３Ｂ０４は掛け算回路で容易に実現できるので、図示していない。
【００３２】
図６において、係数回路（比例回路）６０１、６０３及び６０４、逆Ｚ変換回路６０５、加算回路６０２及び６０６を含め、入力端子１１３Ｂ０１から出力端子１１３Ｂ１１に到る伝達関数Ｆは、
Ｆ＝ａ×（１＋ｃＺ−１）／（１−ｂＺ−１）      ・・・（式１）
と表わされる。
【００３３】
ａ＝１、ｂ＝０の場合、伝達関数Ｆは、
Ｆ＝１＋ｃＺ−１≒ｃＺ−１  （ＡＢＳ（ｃＺ−１）＞＞１）  ・・・（式２）
即ち、係数回路６０４の係数ｃで決まる積分回路であることを示す。
ａ＝１、ｃ＝０の場合、伝達関数Ｆは、
Ｆ＝１／１−ｂＺ−１≒（−１／ｂ）×Ｚ  （ＡＢＳ（ｂＺ−１）＞＞１）                                                                     ・・・（式３）
即ち、係数回路６０３の係数ｂで決まる微分回路であることを示す。
図６に示すディジタルフィルタが線形動作をする限り、ａ、ｂ、ｃのいずれもが０でない場合には、積分回路、微分回路の各出力が加算されて出力端子１１３Ｂ１１に出力されるため、図５で示すサーボ補償器１１３Ｂが実現される。
【００３４】
次に、アクチュエータ駆動回路１０８Ａの構成について述べる。
図７は、一実施例におけるアクチュエータ駆動回路１０８Ａの回路図である。この構成の駆動回路はＨブリッジ回路とも呼ばれる。
電源（正論理の場合、論理Ｈｉｇｈレベルに相当する）とグラウンド（正論理の場合、論理Ｌｏｗレベルに相当する）の間には、４個のスイッチ７０１Ａ〜７０１Ｄが図示するように接続される。スイッチ７０１Ａとスイッチ７０１Ｂの共通接点には出力端子７０２Ｎが、スイッチ７０１Ｃとスイッチ７０１Ｄの共通接点には出力端子７０２Ｐが設けられる。出力端子７０２Ｎと出力端子７０２Ｐの間には、アクチュエータコイル７０３が接続される。
【００３５】
アクチュエータコイル７０３は、ＯＰＵ１０２が有する構成要素である。アクチュエータコイル７０３がトラッキングアクチュエータ１１９の含むコイルであれば、図中でＥ方向と記した方向に電流が流れれば、対物レンズ１０４は一方向（例えば光ディスク１０１の内周方向）にトラッキング方向の位置を微調整され、反対に、図中でＦ方向と記した方向に電流が流れれば、対物レンズ１０４は残る一方向（例えば光ディスク１０１の外周方向）にトラッキング方向の位置を微調整される。
アクチュエータコイル７０３がフォーカスアクチュエータ１２０の含むコイルであれば、図中でＥ方向と記した方向に電流が流れれば、対物レンズ１０４は一方向（例えば光ディスク１０１に近づく方向）にフォーカス方向位置を微調整され、反対に、図中でＦ方向と記した方向に電流が流れれば、対物レンズ１０４は残る一方向（例えば光ディスク１０１から離れる方向）にフォーカス方向位置を微調整される。
なお、スイッチ７０１Ａ〜７０１Ｄには、ＯＮ抵抗を小さくＯＦＦ抵抗を大きくできることが特徴であるＣＭＯＳトランジスタが用いられることが多い。
【００３６】
図８は、図７のアクチュエータ駆動回路１０８Ａにおける動作の真理値表である。Ｎｏは４つの状態を示す。ＰＷＭ＋は出力端子７０２Ｐに出力されるＰＷＭ信号のレベル、ＰＷＭ−は出力端子７０２Ｎに出力されるＰＷＭ信号のレベルを示す。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはスイッチ７０１Ａ〜７０１Ｄの状態を示す。
Ｎｏ．２は図７のＦ方向に電流を流し、Ｎｏ．３は図７のＥ方向に電流を流し、ＯＰＵ１０２の対物レンズ１０４の位置を移動させて微調整する状態である。Ｎｏ．１とＮｏ．４は、アクチュエータコイル７０３に電流を流さない状態である。
【００３７】
次に、アクチュエータ制御に係る信号のタイムチャートについて述べる。
図９は、一実施例における信号のタイムチャートであり、横軸は時間軸方向を示す。
図９における（１）は、ＯＰＵ信号処理部１０７から出力されるアナログのトラッキングエラー信号、又はフォーカスエラー信号を示す。
（２）は、ＡＤＣ（１１３Ａ）における当該エラー信号のサンプリングタイミング、即ちアクチュエータ制御系のサンプリングタイミングを示す。前記したように、ＡＤＣ（１１３Ａ）におけるサンプリング信号は図４のＣＫ３であって、周波数は例えば３９０．６２５ｋＨｚである。構造物を動作させるためのサンプリング周波数としては、充分に高い周波数であることは言うまでもない。
【００３８】
次の（３）〜（６）は図示ずる都合上、連続する４周期のサンプリング信号の間を拡大して示している。
（３）は、ＡＤＣ（１１３Ａ）でサンプリングして得た前記エラー信号のディジタルデータを示し、発生順に符合が付されている。当該ディジタルデータは、サーボ補償器１１３Ｂに供給される。
（４）は、当該ディジタルデータに対しサーボ補償器１１３Ｂで帯域制限と所定の応答特性を与えて得たアクチュエータ制御信号を示し、発生順に符合が付されている。括弧内の数字はＯＰＵ１０２における対物レンズ１０４の位置ずれの大きさに対応し、符号はずれの方向を表す。前記したように、サーボ補償器１１３Ｂにおける信号処理クロックは図４のＣＫ２であって、周波数は例えば５０ＭＨｚであり、ＡＤＣ（１１３Ａ）におけるサンプリング周波数に対し１２８倍という充分に高い値としている。
【００３９】
ここで図中にＴｏｐと記した時間は、サーボ補償器１１３Ｂで発生する時間遅延を示す。当該の時間遅延は、主には図６で一例を示したディジタルフィルタにおける積演算、和演算をはじめとする演算処理に起因している。これらの処理時間に伴う時間遅延は、アクチュエータ制御の性能と安定性に関わるため、一般に小さいほど望ましい。
本実施例においては、サーボ制御の処理時間を低減することを一つの目的としている。このために、まずＡＤＣ（１１３Ａ）でのサンプリング周波数に対し充分に高い（例えば１２８倍）クロック周波数で、サーボ補償器１１３Ｂにおけるディジタルフィルタ処理を行って時間遅延を低減している。
【００４０】
また、この場合、ＰＷＭ変換部１１３Ｃも含めサーボ補償器１１３Ｂより後段の信号処理クロックの周波数がＡＤＣ（１１３Ａ）におけるサンプリング周波数と異なるため、双方の周波数の和信号と差信号に係る信号成分が発生する。従来例では、これを除去するための折返し防止フィルタと呼ばれる帯域制限回路がサーボ部１１３に必要であった。これは回路規模の増大を起こすだけでなく、折返し防止フィルタにより新たな時間遅延が発生するという問題がある。
しかし、本実施例においては、ＰＷＭ変換部１１３Ｃも含めサーボ補償器１１３Ｂより後段の信号処理クロックの周波数が、ＡＤＣ（１１３Ａ）におけるサンプリング周波数に対して所定の整数倍で、かつ位相同期した関係にあるため、新たな折返し防止フィルタを必要としないことに一つの特徴がある。従って、サーボ制御の処理時間を低減する効果がある。さらには、制御する周波数帯域を広帯域化することができ、サーボ制御の安定性を高め高性能化する効果がある。これは、図１において（ＡＤＣ１１３Ａ）、サーボ補償器１１３Ｂ、ＰＷＭ変換部１１３Ｃを同じＳＯＣ１０９に内蔵し、ＰＷＭ変換部１１３Ｃも含めてディジタル処理を行うことによる効果でもある。
【００４１】
図９における（５）と（６）は、ＰＷＭ変換部１１３Ｃにおいて、サーボ補償器１１３Ｂから供給されたアクチュエータ制御信号に基づき生成したＰＷＭ信号を示す。各々は図８で記したＰＷＭ信号に相当し、図７で示したようにアクチュエータ駆動回路１０８Ａを介してアクチュエータコイル７０３に駆動電流を供給する。
この際、生成したＰＷＭ信号の搬送周波数は、図９の（２）で示したアクチュエータ制御のためのサンプリング周波数と等しいことに、本実施例の一つの特徴がある。
【００４２】
トラッキングアクチュエータ、フォーカスアクチュエータのいずれに対しても、ＯＰＵ１０２の対物レンズ１０４が光ディスク１０１の記録トラックに対する位置に応じて、前記ＰＷＭ信号は搬送周波数が一定のまま、そのデューティ（１周期に対するＨｉｇｈの期間の比）が変化する。これについては、後に図１０を用いて詳しく述べる。
前記二つのＰＷＭ信号のデューティは、アクチュエータ制御情報をそのまま反映しており、電力増幅し帯域制限して平均電位を求めれば、そのままアクチュエータ駆動信号として用いることができる。このため、ＰＷＭ変換部１１３Ｃで生成されたＰＷＭ信号を、そのままＨブリッジ回路であるアクチュエータ駆動回路１０８Ａに供給することでアクチュエータ制御ができ、ＤＡＣを不要とすることができる。これは、ＰＷＭ変換部１１３Ｃをサーボ部１１３の内部、即ちＳＯＣ１０９の内部へ取込み、二つのエラー信号のサンプリング周波数と、ＰＷＭ信号の搬送周波数を同じとしたことによる効果でもある。
ＰＷＭ変換部１１３Ｃでの信号処理クロックについて、先に図４のＣＫ４で示したように他のクロック周波数と倍数関係にある例えば４００ＭＨｚを選択している。この場合、前記した場合と同様に、クロック周波数が互いに位相同期した所定の倍数関係にあるため、新たな折返し防止フィルタを必要としないという一つの特徴がある。
【００４３】
図１０は、一実施例におけるＰＷＭ変換特性を示す図である。横方向はデータコードを示し、先の図９の（４）に示した信号で括弧内に示した数字に対応している。本実施例では前記したように、図４のＣＫ３とＣＫ４との周波数の関係から、ＰＷＭ信号の分解能に対応した１０２４個のデータコードを有している。縦軸は生成されたＰＷＭ信号のデューティを示し、破線は図９の（５）のＰＷＭ＋信号、実線は図９の（６）のＰＷＭ−信号を表わす。
先に図９で示したように、少なくもいずれか一方のＰＷＭ信号はＬｏｗであって、デューティが０％である。対物レンズ１０４の位置がずれるに伴い、ずれの方向に応じて、いずれかのＰＷＭ信号のデューティが１００％に向けて増大する。ここで注意すべき事項は、本実施例はデューティ５０％を制御中心としておらず、制御中心でのデューティはいずれのＰＷＭ信号とも０％であることにある。もちろん、制御特性を反転して制御中心でのデューティを１００％と設計しても良い。この事項について、従来多用された例と比較して説明する。
【００４４】
図１１は、例えば図２で示した従来例における一般的なＰＷＭ変換特性を示す図である。即ち、制御中心はデューティ５０％の位置にあり、制御中心でもＰＷＭ信号は所定周期の矩形波信号となっている。この場合は、仮に対物レンズ１０４の位置が所定位置（デューティ５０％）にあったとしても、サーボ補償器１１３Ｂから供給されるアクチュエータ制御信号の情報をＰＷＭ信号に反映するまでに、ＰＷＭ信号の周期の半分に当る分、時間遅延が発生する問題がある。
これに対して、図１０に示す本実施例では、ＰＷＭ変換器１１３Ｃでアクチュエータ制御信号を信号処理クロックＣＫ４で処理した際にデータコードが確定すれば、直ちにＰＷＭ信号のデューティに反映することができ、サーボ制御の処理時間を低減する効果がある。
【００４５】
次に、ＰＷＭ変換部１１３Ｃの構成について説明する。
図１２は、一実施例におけるＰＷＭ変換部１１３Ｃとその周辺を示すブロック図であり、前段のサーボ補償器１１３Ｂと、後段のドライバ部１０８からアクチュエータコイル７０３も含めて示している。
サーボ補償器１１３Ｂから供給されたアクチュエータ制御信号は、利得／動作点補正回路１２０２に入力される。実際のＯＤＤでは電源電圧の変動を避けることが難しい。電源電圧の変動により、ＰＷＭ変換部１１３Ｃの利得と動作点が変動することでサーボ制御特性の劣化を起こす場合がある。図１２においては、電源電圧検出回路１２０１で電圧を検出して利得／動作点補正回路１２０２に提供し、ＰＷＭ変換部１１３Ｃの利得と動作点の変動を低減するようにしている。
【００４６】
利得／動作点補正回路１２０２を介したアクチュエータ制御信号は、二つのＰＷＭ変換回路１２０３と１２０４に供給され、各々は図９で示したＰＷＭ＋とＰＷＭ−のＰＷＭ信号を生成してドライバ部１０８に供給する。ドライバ部１０８は例えば先に図７で示した構成を有し、出力端子７０２Ｐと７０２Ｎを介してアクチュエータコイル７０３に駆動電流を供給する。
一般に、電源電圧が低下すると、ＰＷＭ変換回路１２０３と１２０４で生成されるＰＷＭ信号のＨｉｇｈレベルも低下し、アクチュエータコイル７０３に供給される駆動電流が所定の値よりも低下する。当然ながら、電源電圧が上昇した場合には逆の現象が起こる。これを解消するため、本実施例における利得／動作点補正回路１２０２においては、ＰＷＭ信号の特徴を生かして、次のような動作を行うと良い。即ち、電源電圧検出回路１２０１が電源電圧における所定値からの差を検出し、その差の値を含めた制御信号を利得／動作点補正回路１２０２に供給する。利得／動作点補正回路１２０２は前記制御信号に応じて、サーボ補償器１１３Ｂから供給されたアクチュエータ制御信号の利得と動作点を変化させる。
【００４７】
これにより、ＰＷＭ変換回路１２０３と１２０４で生成されるＰＷＭ信号のデューティを変化させる。例えば、前記した電源電圧が５％低下した場合には、ＰＷＭ信号のデューティを例えば５％増加させる。これにより、アクチュエータ制御特性の電源電圧に対する依存性を低減することができる。即ち、アクチュエータ駆動信号がＰＷＭ信号である特徴を生かした電源電圧に対する特性の補償方法を得ることができる。
電源電圧の変動につきレギュレータを用いて改善する方法もある。しかし、最近の電子回路では使用する電源電圧が低いためにレギュレータの効率が低下する傾向にある。このため、本実施例により改善する方が優れている。
ここまで示した実施形態は一例であって、本発明を限定するものではない。本発明の趣旨に基づきながら異なる実施形態を考えられるが、いずれも本発明の範疇にある。
【符号の説明】
【００４８】
１：光ディスク装置（ＯＤＤ）、１０１：光ディスク、１０２：光ピックアップ（ＯＰＵ）、１０４：対物レンズ、１０７：ＯＰＵ信号処理部、１０８：ドライバ部、１０８Ａ：アクチュエータ駆動回路、１０９：ＳＯＣ、１１３：サーボ部、１１３Ａ：ＡＤＣ、１１３Ｂ：サーボ補償器、１１３Ｃ：ＰＷＭ変換部、１１９：トラッキングアクチュエータ、１２０：フォーカスアクチュエータ、１２１：光検出器、１２２：クロック発生部、６０１，６０３，６０４：係数回路、６０２，６０４：加算回路、６０５：逆Ｚ変換回路、７０１Ａ〜Ｄ：スイッチ、７０３：アクチュエータコイル、１２０１：電源電圧検出回路、１２０２：利得／動作点補正回路、１２０３，１２０４：ＰＷＭ変換回路。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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