(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク回転によりフォーカス及びトラッキングループで振動が生じるあらゆるディスク記録及び再生装置において、
前記ディスク回転時に生じるフォーカス及びトラッキングエラーの振幅が一定に維持されるように調整するエラー利得調整手段と、
アクチュエータの利得偏差を補償するために、前記フォーカス及びトラッキングループの閉ループ位相と所定の公称閉ループ位相とを比較して前記フォーカス及びトラッキングループの利得を一定に調整するループ利得調整手段と、
前記エラー利得調整手段及びループ利得調整手段により調整されたエラーと、このエラーにより補償された前記ディスクのフォーカス及びトラッキングを制御する制御器の出力とから振動量を計算して出力する測定手段と
を含む振動量測定装置。
【請求項２】
前記エラー利得調整手段のフォーカスエラーは、下記式により利得が調整されることを特徴とする請求項１に記載の振動量測定装置。
フォーカスエラー利得＝Ａπ／（２Ｆ）
ここで、Ａは振幅であり、Ｆは線形区間内の焦点距離である。
【請求項３】
前記エラー利得調整手段のトラッキングエラーは、下記式により利得が調整されることを特徴とする請求項１に記載の振動量測定装置。
トラッキングエラー利得＝２πＡ／Ｐ
ここで、Ａは振幅であり、Ｐはトラックピッチである。
【請求項４】
前記ループ利得調整手段は、
前記ループ利得を調整するための所定の正弦波信号を生じる正弦波発生部と、
前記フォーカス及びトラッキングエラー信号内の正弦波外乱成分と印加された正弦波の位相とを比較して閉ループ位相を出力する位相信号処理部と、
前記閉ループ位相と公称閉ループ位相とを比較して前記フォーカス及びトラッキングループの利得を一定に調整し、調整された結果に基づき前記アクチュエータの利得をモデリングする利得調整部と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の振動量測定装置。
【請求項５】
前記位相信号処理部は、
前記フォーカス及びトラッキングループからフィードバックされるフォーカス及びトラッキングエラー信号から正弦波外乱成分のみ抽出する外乱抽出部と、
前記外乱抽出部の出力と前記印加された正弦波の位相とを比較して位相差を出力する位相比較部と
を含むことを特徴とする請求項４に記載の振動量測定装置。
【請求項６】
前記利得調整部は、前記利得が公称位相差となるように前記フォーカス及びトラッキング制御器の利得を調整し、前記調整された制御器の利得だけ前記アクチュエータの利得を補償することを特徴とする請求項４に記載の振動量測定装置。
【請求項７】
前記振動量測定手段は、
前記フォーカス及びトラッキングエラー信号をセンサー利得で割って第１振動量を測定する第１振動量測定部と、
前記利得偏差が補償されたアクチュエータを含む前記フォーカス及びトラッキングループの出力信号から第２振動量を測定する第２振動量測定部と、
前記第１振動量及び第２振動量を合成し、該合成信号を所定時間平均した値に基づき前記合成信号のオフセットを調整するオフセット調整部と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の振動量測定装置。
【請求項８】
前記オフセット調整部は、前記合成信号を所定の帯域をもってフィルタリングするフィルタリング部であることを特徴とする請求項７に記載の振動量測定装置。
【請求項９】
ディスク回転によりフォーカス及びトラッキングループに振動が生じるあらゆるディスク再生及び記録装置の振動量を測定する方法において、
（ａ）前記ディスク回転時に生じるフォーカス及びトラッキングエラーの振幅が一定に維持されるように調整して出力する段階と、
（ｂ）アクチュエータの利得偏差を補償するために前記フォーカス及びトラッキングループの閉ループ位相と公称閉ループ位相とを比較して前記フォーカス及びトラッキングループの利得を一定に調整して出力する段階と、
（ｃ）前記（ａ）段階で出力されるエラー及び前記（ｂ）段階で出力されるループ利得と、前記エラーにより補償された前記ディスクのフォーカス及びトラッキングを制御する制御器の出力とから前記振動量を計算して出力する段階と
を含むことを特徴とする振動量測定方法。
【請求項１０】
前記（ａ）段階でＳ字曲線として出力されるフォーカスエラー信号の利得は、線形区間内において振幅をフォーカス線形区間で割った値に基づき調整されることを特徴とする請求項９に記載の振動量測定方法。
【請求項１１】
前記（ａ）段階で正弦波曲線として出力されるトラッキングエラー信号の利得は、線形区間内において振幅をトラックピッチで割った値に基づき調整されることを特徴とする請求項９に記載の振動量測定方法。
【請求項１２】
前記（ｂ）段階は、
（ｂ−１）前記ループ利得調整用正弦波を入力したトラッキング及びフォーカスエラー信号から正弦波外乱成分のみ抽出する段階と、
（ｂ−２）前記フォーカス及びトラッキングエラー信号から抽出した正弦波外乱成分と前記印加された正弦波の位相とを比較して閉ループ位相を出力する段階と、
（ｂ−３）前記閉ループ位相と公称閉ループ位相とを比較して前記フォーカス及びトラッキングループの利得を調整する制御信号を出力し、前記制御信号に基づき前記アクチュエータの利得調整信号を出力する段階と
を含むことを特徴とする請求項９に記載の振動量測定方法。
【請求項１３】
前記（ｂ−３）段階は、公称閉ループ位相となるように前記フォーカス及びトラッキングループの利得を調整し、前記調整された利得だけ前記アクチュエータの利得を補償することを特徴とする請求項１２に記載の振動量測定方法。
【請求項１４】
前記（ｃ）段階は、
（ｃ−１）前記フォーカス及びトラッキングエラー信号を前記（ａ）段階で調整されたセンサー利得で割って第１振動量を測定する段階と、
（ｃ−２）前記（ｂ）段階で利得偏差が補償されたアクチュエータを含む前記フォーカス及びトラッキングループの出力信号から第２振動量を測定する段階と、
（ｃ−３）前記第１振動量及び第２振動量を合成し、該合成信号を所定時間平均した値に基づき前記合成信号のオフセットを調整する段階と
を含むことを特徴とする請求項９に記載の振動量測定方法。
【請求項１５】
前記（ｃ−３）段階は、前記合成信号を所定の帯域をもってフィルタリングする段階であることを特徴とする請求項１４に記載の振動量測定方法。
【請求項１６】
ディスク回転によりフォーカス及びトラッキングループに振動が生じるあらゆるディスク再生及び記録装置の振動量から最小ループ利得を測定する方法において、
（ａ）前記ディスク回転時に生じるフォーカス及びトラッキングエラーの振幅が一定に維持されるように調整して出力する段階と、
（ｂ）前記アクチュエータの利得偏差を補償するために、前記フォーカス及びトラッキングループの閉ループ位相と公称閉ループ位相とを比較して前記フォーカス及びトラッキングループの利得を一定に調整して出力する段階と、
（ｃ）前記（ａ）段階で出力されるエラー及び前記（ｂ）段階で出力されるループ利得と、このエラーにより補償された前記ディスクのフォーカス及びトラッキングを制御する制御器の出力とから前記振動量を計算して出力する段階と、
（ｄ）前記振動量を所定の許容エラーで割って最小ループ利得を計算する段階と
を含む最小ループ利得測定方法。
【請求項１７】
前記（ａ）段階でＳ字曲線として出力されるフォーカスエラー信号の利得は、線形区間内において振幅をフォーカス線形区間で割った値に基づき調整されることを特徴とする請求項１６に記載の最小ループ利得測定方法。
【請求項１８】
前記（ａ）段階で正弦波曲線として出力されるトラッキングエラー信号の利得は、線形区間内において振幅をトラックピッチで割った値に基づき調整されることを特徴とする請求項１６に記載の最小ループ利得測定方法。
【請求項１９】
前記（ｂ）段階は、
（ｂ−１）前記ループ利得調整用正弦波を入力したトラッキング及びフォーカスエラー信号から正弦波外乱を抽出する段階と、
（ｂ−２）前記フォーカス及びトラッキングエラー信号から抽出した正弦波外乱成分と前記印加された正弦波の位相とを比較して閉ループ位相を出力する段階と、
（ｂ−３）前記閉ループ位相と公称閉ループ位相とを比較して前記フォーカス及びトラッキングループの利得を調整する制御信号を出力し、前記制御信号を前記アクチュエータの利得調整信号として出力する段階と
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の最小ループ利得測定方法。
【請求項２０】
前記（ｂ−３）段階は、閉ループ位相が公称閉ループ位相となるように前記フォーカス及びトラッキングループの利得を調整し、前記調整された利得だけ前記アクチュエータの利得を補償することを特徴とする請求項１９に記載の最小ループ利得測定方法。
【請求項２１】
前記（ｃ）段階は、
（ｃ−１）前記フォーカス及びトラッキングエラー信号を前記（ａ）段階で調整されたエラー利得で割って第１振動量を測定する段階と、
（ｃ−２）前記（ｂ）段階で利得偏差が補償されたアクチュエータを含む前記フォーカス及びトラッキングループの出力信号を第２振動量として測定する段階と、
（ｃ−３）前記第１振動量及び第２振動量を合成し、該合成信号を所定時間平均した値に基づき前記合成信号のオフセットを調整する段階と
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の最小ループ利得測定方法。
【請求項２２】
前記（ｃ−３）段階は、前記合成信号を所定の帯域をもってフィルタリングする段階であることを特徴とする請求項２１に記載の最小ループ利得測定方法。
【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ドライブのフォーカス及びトラッキングループを最適に設計するために、フォーカス及びトラッキングループで生じる振動量を精度良く測定するための振動量測定装置及びその方法並びに最小ループ利得測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクに記録されたデータを再生したり、あるいはそこにデータを記録する時、光ディスクドライブはフォーカスサーボをもってディスクの記録面に正確に焦点を合わせ、且つ、トラッキングサーボをもってピックアップをトラックに正確に追跡せしめる。正確なフォーカス及びトラッキングサーボの制御のために、フォーカス及びトラッキングループは正確にモデリングされる必要がある。そして、フォーカス及びトラッキングループの制御を司るフォーカス及びトラッキング制御器はドライブで生じるフォーカス及びトラッキング振動に対して所望の性能を満足可能に設計される必要がある。
【０００３】
フォーカス及びトラッキングループを最適にモデリングするためには、光ディスクドライブで生じる振動量を正確に測定しなければならない。測定された振動量とフォーカス及びトラッキング許容誤差とによってループの利得が決まる。従って、周波数別に生じる振動量を正確に測定できなければ、振動量が許容エラーに同じくなるループ帯域の幅が決定できず、フォーカス及びトラッキングループを最適にモデリングすることができない。
【０００４】
従来には、振動量を測定せずに、規格で与えられた最大振動量及び最大振動加速度をもって振動量を決めてループをモデリングしていた。最大振動量はドライブで発生可能な最大振動量であり、最大振動加速度は１倍速で発生可能な最大加速度である。このような規格はドライブで生じる振動量に対する規格であるというよりは、光ディスクが満足すべき規格であると言える。すなわち、ディスクを製造し、ドライブで１倍速で回転させた時に生じる最大振動量及び最大振動加速度が規格で定めた値よりも小さければ、製造されたディスクは正常なディスクと見なされる。規格を満足するすべてのディスクに対してフォーカス及びトラッキングループが性能を満足するように設計される必要があるが、大部分のディスク振動量は規格で定めた値よりもはるかに小さい。従って、かかる最大振動量及び最大振動加速度をもってフォーカス及びトラッキングループを設計すれば、必要以上に帯域幅が広くなったりループ利得が大きくなってフォーカス及びトラッキングループのあるブロックの出力が飽和されてフォーカス及びトラッキングループが不安になる場合がある。
【０００５】
１倍速以外のｎ倍速における振動量を１倍速での方法によりモデリングするためには、ｎ倍速で生じる最大振動加速度を知る必要がある。加速度は倍速の自乗に比例する。従って、ｎ倍速の最大振動加速度を１倍速の最大振動加速度にｎの自乗をかけて計算すれば、高倍速における最大振動加速度があまりにも大きくなってデータへの信頼性がほとんどなくなる。これを補完するために、ディスクだけ回転させた状態でレーザドップラーバイブロメータ（ＬＤＶ： Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｉｂｒｏｍｅｔｅｒ）を使って倍速別フォーカス方向の最大振動加速度を測定してフォーカス振動量のモデリングに使えるものの、トラッキング方向の振動はＬＤＶにより測定し難いため、倍速別最大振動加速度が測定できない。
【０００６】
光ディスクドライブで生じる特定周波数の振動を下記［数１］のように正弦波ｄ（ｗ）で表わせば、最大加速度ａ（ｗ）はｄ（ｗ）を２回微分した最大値として求めることができ、最大加速度を使って、各周波数別振動量ｄ（ｗ）は最大加速度を周波数の自乗で割って求めることができる。
【数１】
0004006298.tif 000002
【０００７】
一般に、規格で定めたＤＶＤディスクのフォーカス最大振動量は±３００μｍであり、１倍速における最大振動加速度は８ｍ／ｓｅｃ２である。そして、トラッキング最大振動量は±３５μｍであり、１倍速における最大振動加速度は１．１ｍ／ｓｅｃ２である。最大振動加速度を特定周波数の自乗で割れば、特定周波数で生じる振動量を求めることができる。各周波数で計算した振動量は最大振動量を超えられないため、振動量の周波数特性は図１のようになる。前記［数１］により求めた振動量はループ設計のための最小ループ利得を求めるのに使われる。最小ループ利得は振動量を許容エラー値で割った値として定義されるが、最大振動量を許容エラーで割った低周波領域の最小ループ利得Ｌ０及び最大振動加速度により求められた周波数別振動量を許容エラーで割った高周波領域の最小ループ利得Ｌ１は下記［数２］により計算でき、図１の如き周波数特性を持つ。
【数２】
0004006298.tif 000003
【０００８】
図１のように求めた最小ループ利得に基づき、フォーカス及びトラッキングループ利得は最小ループ利得よりも大きく、且つ、目的とする位相マージン及び利得マージンが確保されるように設計される。フォーカス及びトラッキングループの帯域幅は振動量が許容エラーに同じくなる周波数を表わすため、振動量を正確に測定しなければ、倍速の変化に応じて適切な帯域幅を持つフォーカス及びトラッキングループが設計できない。最大振動量及び最大振動加速度はディスクの製造のための規格であり、実際にドライブで生じる振動量とは関係ないため、フォーカス及びトラッキングループが必要とされる利得以上に設計される可能性が高い。そして、倍速が高くなるにつれて、最大振動加速度が正確にどこまで大きくなるかが分からないため、倍速が高くなる場合、最小ループ利得が計算できない。この理由から、実験を通じてのトライアンドエラー方法により目標性能を満足するまでフォーカス及びトラッキング制御器の設計を繰り返さざるを得ない。
【０００９】
従来の最大振動量及び最大振動加速度により求めたフォーカス及びトラッキング振動量は同じ種類のディスクでは常に同じ値として計算されるため、ディスクの種類及びドライブに応じて振動量が相異なることから、信頼性あるデータであるとは言い難い。同じディスク及びドライブであるとしても、チャッキングやその他の原因によって生じる振動量が毎回異なってくるため、振動量をドライブが駆動されている状態で測定する必要がある。従来には、ループ利得が常に必要以上に設計される可能性が高かったため、フォーカス及びトラッキングループを再び設計しなければならないという困難さがあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする技術的課題は、最適のフォーカス及びトラッキングループを設計するための振動量測定装置を提供するところにある。
【００１１】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、最適のフォーカス及びトラッキングループを設計するための振動量測定方法を提供するところにある。
【００１２】
本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、ドライブで生じる振動量を直接的に測定することにより、最適のフォーカス及びトラッキングループを設計するための最小ループ利得測定方法を提供するところにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を解決するために、本発明に係る振動量測定装置は、ディスク回転によりフォーカス及びトラッキングループで振動が生じるあらゆるディスク記録及び再生装置において、前記ディスク回転時に生じるフォーカス及びトラッキングエラーの振幅が一定に維持されるように調整するエラー利得調整手段と、アクチュエータの利得偏差を補償するために、前記フォーカス及びトラッキングループの閉ループ位相と所定の公称閉ループ位相とを比較して前記フォーカス及びトラッキングループの利得を一定に調整するループ利得調整手段と、前記エラー利得調整手段及びループ利得調整手段により調整されたエラーと、このエラーにより補償された前記ディスクのフォーカス及びトラッキングを制御する制御器の出力とから振動量を計算して出力する測定手段とを含むことを特徴とする。
【００１４】
前記他の技術的課題を解決するために、本発明に係る振動量測定方法は、（ａ）前記ディスク回転時に生じるフォーカス及びトラッキングエラーの振幅が一定に維持されるように調整して出力する段階と、（ｂ）アクチュエータの利得偏差を補償するために前記フォーカス及びトラッキングループの閉ループ位相と公称閉ループ位相とを比較して前記フォーカス及びトラッキングループの利得を一定に調整して出力する段階と、（ｃ）前記（ａ）段階で出力されるエラー及び前記（ｂ）段階で出力されるループ利得と、前記エラーにより補償された前記ディスクのフォーカス及びトラッキングを制御する制御器の出力とから前記振動量を計算して出力する段階とを含むことを特徴とする。
【００１５】
前記さらに他の技術的課題を解決するために、本発明に係る最小ループ利得測定方法は、ディスク回転によりフォーカス及びトラッキングループに振動が生じるあらゆるディスク再生及び記録装置の振動量から最小ループ利得を測定する方法において、（ａ）前記ディスク回転時に生じるフォーカス及びトラッキングエラーの振幅が一定に維持されるように調整して出力する段階と、（ｂ）前記アクチュエータの利得偏差を補償するために、前記フォーカス及びトラッキングループの閉ループ位相と公称閉ループ位相とを比較して前記フォーカス及びトラッキングループの利得を一定に調整して出力する段階と、（ｃ）前記（ａ）段階で出力されるエラー及び前記（ｂ）段階で出力されるループ利得と、このエラーにより補償された前記ディスクのフォーカス及びトラッキングを制御する制御器の出力とから前記振動量を計算して出力する段階と、（ｄ）前記振動量を所定の許容エラーで割って最小ループ利得を計算する段階と含むことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
倍速が異なってくれば、振動量の周波数特性が異なってくるために、フォーカス及びトラッキングループを再び設計する必要がある。また、駆動するディスク（図示せず）が異なってくれば、ディスクの構造及び信号特性のために、フォーカス及びトラッキングループは再び設計する必要がある。このように、対応すべき倍速及びディスクの種類が多いドライブ（図示せず）では、ディスクの種類及び倍速に応じて制御器（図示せず）を再び設計する必要があり、設計したデータをマイコン（図示せず）で格納している必要がある。
【００１８】
例えば、ＤＶＤ記録媒体の場合、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ及びＤＶＤ−ＲＷなどのディスクを再生又は記録しなければならないために、設計すべきフォーカス及びトラッキングループがかなり多くなり、その結果、設計に長時間かかる。従って、フォーカス及びトラッキングループをできる限り速く、且つ最適に設計する方法は、ドライブに存在する振動量を直接的に測定し、これに基づきフォーカス及びトラッキング制御器を設計することである。従来の技術により、最大振動量及び最大振動加速度により振動量をモデリングしてフォーカス及びトラッキングループを設計すれば、必要以上に高いループ利得に設計されるため、ループ設計のマージンが小さい高倍速ではフォーカス及びトラッキングループを再び設計する必要がある。
【００１９】
この理由から、本発明においては、従来の規格で定めている最大振動量及び最大振動加速度により振動量をモデリングする方法に代えて、光ディスクドライブを駆動させた状態でドライブで生じる振動量を直接的に測定する。既存の不正確なデータにより設計された制御器を実際のドライブに適用すれば、設計目標を満足するまで制御器の設計を繰り返す必要がある。しかし、本発明においては、ドライブで生じる振動量を直接的に測定して最適のフォーカス及びトラッキングループを設計でき、しかも設計マージンも最大限に確保できる。
【００２０】
図２は、光学システムのフォーカス及びトラッキングループを示すブロック図であって、センサーＫ（ｓ） ２０、制御器Ｃ（ｓ） ２１、ドライバＶ（ｓ） ２２及びアクチュエータＰ（ｓ） ２３を含んでなる。
【００２１】
センサーＫ（ｓ） ２０はディスクからピックアップされた信号を検出するフォトダイオード（ＰＤ）（図示せず）及びピックアップされた信号を増幅してトラッキング及びフォーカスエラーｅ（ｔ）を出力するＲＦチップ（図示せず）を含む。フォーカス及びトラッキングエラーｅ（ｔ）は光学システムの光ディスクドライブで生じる振動ｄ（ｔ）に対しピックアップ（図示せず）が正焦点位置やトラック中心から外れた度合いをＰＤ（図示せず）により検出した後、ＲＦチップの利得に増幅されて出力される。制御器Ｃ（ｓ） ２１はセンサーＫ（ｓ） ２０から出力されるフォーカス及びトラッキングエラーｅ（ｔ）を補償し、制御器Ｃ（ｓ） ２１の出力ｕ（ｔ）はドライバＶ（ｓ） ２２を介してアクチュエータＰ（ｓ） ２３に印加される。
【００２２】
光学システムの光ディスクドライブで生じる振動ｄ（ｔ）は、下記式（３−１）のように、ループで追跡できない振動量ｅｘ（ｔ）及びループで追跡した振動量ｙ（ｔ）の合計として表わされ、下記式（３−１）は、図３の振動量測定装置を用い、下記式（３−２）で表わされる。
【数３】
0004006298.tif 000004
【００２３】
図３は、本発明に係る振動量測定装置の構成を示すブロック図であって、利得が（Ｋｓｅｎｓｏｒ）−１であるセンサーＫ（ｓ）−１ ２０ａ、ドライバＶ（ｓ） ２２、アクチュエータＰ（ｓ） ２３、第１演算部３０、ＯＦＦ（ｓ） ３１及び第２演算部３２を含む。図３の振動量測定装置を用い、ループで追跡できなかった振動量ｅｘ（ｔ）はフォーカス及びトラッキングエラーｅ（ｔ）とセンサーＫ（ｓ）−１ ２０ａで計算でき、ループで追跡した振動量ｙ（ｔ）はｕ（ｔ）とドライバＶ（ｓ） ２２及びアクチュエータＰ（ｓ） ２３を使って計算できる。最終振動量ｄ（ｔ）はＯＦＦ（ｓ） ３１により計算された２つの振動量の合計からオフセット成分を除去して出力される。
【００２４】
図３に示された振動量測定装置は、大きく３部分に分けて説明可能である。
１．ループで追跡できなかった振動量ｅｘ（ｔ）の計算
２．ループで追跡した振動量ｙ（ｔ）の計算
３．最終振動量ｄ（ｔ）の計算
【００２５】
次に、図３の振動量測定装置について詳細に説明する。
１．ループで追跡できなかった振動量ｅｘ（ｔ）の計算
ループで追跡できなかった振動量ｅｘ（ｔ）は、フォーカス及びトラッキングエラーｅ（ｔ）の振幅を一定にし、且つ、センサーＫ（ｓ） ２０の利得を一定にして計算する。ループで追跡できなかった振動量ｅｘ（ｔ）を正確に計算するためには、ディスクの反射率の変化を考慮しなければならない。
【００２６】
ループで追跡できなかった振動量ｅｘ（ｔ）は、ｅ（ｔ）、Ｋ（ｓ）−１により計算できる。フォーカス及びトラッキングエラーｅ（ｔ）は、光学システムにおいて測定される値である。センサーＫ（ｓ）−１ ２０ａはフォーカス及びトラッキングエラーｅ（ｔ）を増幅し、その利得を一定に調整して出力する。
【００２７】
フォーカス及びトラッキングエラーの利得を制御するセンサーＫ（ｓ）−１ ２０ａを通じてフォーカスエラーは図４の（Ａ）のように、Ｓ字曲線として出力され、トラッキングエラーは図４の（Ｂ）のように、正弦波として出力される。フォーカスエラーの利得及びトラッキングエラーの利得の調整は線形区間でのみ可能であるため、センサーＫ（ｓ）−１ ２０ａで調整されるフォーカスエラーの利得及びトラッキングエラーの利得はフォーカスエラーのＳ字曲線のうち線形区間（２Ｆ）とトラッキングエラーの正弦波のうちトラックピッチＰによって計算でき、下記の式のように表わされる。
フォーカスエラー利得＝Ａπ／（２Ｆ）
ここで、Ａは振幅であり、Ｆは線形区間内の焦点距離である。
トラッキングエラー利得＝２πＡ／Ｐここで、Ａは振幅であり、Ｐは線形区間内のトラック移動距離である。
【００２８】
図４を通じて、センサーＫ（ｓ）−１ ２０ａはＤＣ利得が（Ｋｓｅｎｓｏｒ）−１である２次ロウパスフィルタ（ＬＰＦ）としてモデリングされるが、ＬＰＦの極点がループ帯域よりも大きい数十、数百Ｈｚであるために、Ｋｓｅｎｓｏｒ−１に近似化できる。
【００２９】
レーザパワー及びディスクの反射率が異なってくれば、フォーカス及びトラッキングエラーの振幅が異なってくるため、センサーＫｓ−１ ２０ａの利得が異なってくる。しかし、このような変化にも拘わらず、フォーカス及びトラッキングループで追跡できなかった振動量ｅｘ（ｔ）を正確に計算するためには、フォーカス及びトラッキングエラーｅ（ｔ）の振幅を一定に調整し、レーザパワーやディスク反射率の変化に対してもセンサーＫ（ｓ）−１ ２０ａの利得を常に一定にする必要がある。
【００３０】
図３に示された各ブロックは公称パラメータにより公称モデルにモデリングされるため、センサーＫ（ｓ）−１ ２０ａの利得の変化によってモデリングエラーが起こる恐れがある。
【００３１】
センサーＫ（ｓ）−１ ２０ａの利得の変化に影響を与えるのは、フォーカスエラーのＳ字曲線のうち線形区間（２Ｆ）やトラッキングエラーのトラックピッチ（Ｐ）の変化、レーザパワーの変化及びディスク反射率の変化等により起こるフォーカス及びトラッキングエラーの振幅の変化である。フォーカスエラーのＳ字曲線のうち線形区間（２Ｆ）は、レーザ波長や開口数によって決まる。ところで、レーザ波長は温度の変化に影響され、開口数は変化がないために、フォーカスエラーのＳ字曲線のうち線形区間（２Ｆ）はやや異なる場合がある。トラッキングエラーのトラックピッチＰの場合、ＤＶＤディスクよりもＣＤディスクの方でトラックピッチの変化が相対的に大きいが、マージナル（ｍａｒｇｉｎａｌ）ディスクを除いては、約１０％以内の範囲でトラックピッチが変わる。
【００３２】
レーザパワー及びディスク反射率の変化等によるフォーカス及びトラッキングエラーの振幅Ａの変化は、センサーＫ（ｓ）−１ ２０ａの利得パラメータを調整して常に一定に維持できる。このように、センサーＫ（ｓ）−１ ２０ａの利得はドライブごとに違いがありうる。これを補償するために、フォーカストラッキングエラーの振幅Ａを常に一定に維持するセンサーＫ（ｓ）−１ ２０ａの利得制御を行う。これにより、フォーカス及びトラッキングエラーの振幅Ａを一定に維持した状態でセンサーＫ（ｓ）−１ ２０ａの利得は温度によるレーザ波長やトラックピッチによってのみ変わる。レーザ波長やトラックピッチの変化は相対的に少ないため、センサーＫ（ｓ）−１ ２０ａの利得の変化は少なくなる。
【００３３】
前述の通り、利得の調整により新しくモデリングされたセンサーＫ（ｓ）−１ ２０ａにより増幅されて出力されるフォーカス及びトラッキングエラー信号をセンサー利得Ｋｓｅｎｓｏｒで割った値がループで追跡できなかった振動量ｅｘ（ｔ）として計算されて出力される。
【００３４】
２．ループで追跡した振動量ｙ（ｔ）の計算
ループで追跡した振動量ｙ（ｔ）は、フォーカス及びトラッキングループの利得を調整してアクチュエータＰ（ｓ） ２３の感度を調整して計算する。ループで追跡した振動量ｙ（ｔ）を正確に計算するためには、アクチュエータＰ（ｓ）２３の感度の変化を考慮しなければならない。
【００３５】
ループで追跡した振動量ｙ（ｔ）、すなわち、アクチュエータＰ（ｓ） ２３で追跡した振動量ｙ（ｔ）はｕ（ｔ）Ｖ（ｓ）Ｐ（ｓ）により計算される。ｕ（ｔ）は制御器Ｃ（ｓ） ２１の出力値であって、光学システムで測定でき、ドライブＶ（ｓ） ２２は１次ＬＰＦで正確にモデリング可能である。アクチュエータＰ（ｓ） ２３はＤＣ感度、共振周波数、Ｑ感度を使って２次線形システムとしてモデリングされる。
【００３６】
しかし、ループで追跡した振動量ｙ（ｔ）の計算に際し、アクチュエータＰ（ｓ） ２３の感度の変化を考慮しなければならないため、このためにループ利得調整アルゴリズムを使う。ループ利得を一定に調整するループ利得調整アルゴリズムを通じて、アクチュエータＰ（ｓ） ２３が公称モデルに比べて利得の変化がいかほど起こったかが分かる。従って、ループ利得調整アルゴリズムを使ってアクチュエータＰ（ｓ） ２３を正確にモデリングできる。このように、アクチュエータＰ（ｓ） ２３の感度の変化を考慮してアクチュエータＰ（ｓ） ２３をモデリングすることにより、ループで追跡した振動量ｙ（ｔ）が正確に計算可能になる。
【００３７】
図５は、アクチュエータＰ（ｓ） ２３の感度の変化を自動的に調整するためのフォーカス及びトラッキングループ利得調整アルゴリズムを説明するための図であって、制御器Ｃ（ｓ） ２１の利得がいかほど調整されたかによって、アクチュエータＰ（ｓ） ２３の感度の変化がいかほどであるかが分かる。フォーカス及びトラッキングループ利得の調整結果をアクチュエータＰ（ｓ） ２３のモデリングに取り入れることにより、ドライブ毎に違いがあるモデリングエラーに対しても測定できる信頼性が高められる。
【００３８】
図５は、アクチュエータの感度の変化を調整するためのフォーカス及びトラッキング利得の調整アルゴリズムを説明するための図である。これを参照すれば、本発明に係るアルゴリズムは、Ａ／Ｄ ２１−１と、第１レジスタ２１−２と、第１演算部２１−３と、正弦波発生部２１−４と、第２演算部２１−５と、ＢＰＦ２１−６と、位相比較部２１−７と、判断及び調整部２１−８と、デジタル制御部２１−９と、第２レジスター２１−１０及びＤ／Ａ ２１−１１を含む。
【００３９】
Ａ／Ｄ ２１−１は、センサーＫ（ｓ） ２０から出力される振幅が一定に調整されたフォーカス及びトラッキング信号ｅ（ｔ）をデジタル信号に変換する。
【００４０】
第１レジスタ２１−２は、オフセット調整レジスタである。ドライブは、フォーカス及びトラッキング動作をしなくても、回路上フォーカス及びトラッキングエラーにオフセットが存在する場合があるが、エラー信号からオフセットを除去するために、フォーカス及びトラッキング制御を行う前に各エラー信号のオフセットを測定して第１レジスタ２１−２に貯蔵する。
【００４１】
第１演算部２１−３は、デジタル信号に変換されたセンサーＫ（ｓ） ２０の出力信号であるｅ（ｔ）から第１レジスタ２１−２に貯蔵されたオフセット信号を除去する。
【００４２】
正弦波発生部２１−４は、フォーカス及びトラッキングループの利得を調整するための正弦波を生じる。正弦波発生部２１−４は、普通６８７Ｈｚ、１．３８Ｈｚ、２．７６ＫＨｚ、５．５１ＫＨｚのうちいずれか一つを選択して出力し、印加される正弦波の振幅も調整できる。
【００４３】
第２演算部２１−５は、フォーカス及びトラッキングエラーに特定周波数の正弦波を合成する。フォーカス及びトラッキングエラーに加わった特定周波数の正弦波外乱はフォーカス及びトラッキングループを１回転し、次のサンプルでフォーカス及びトラッキングエラーに再び現れる。
【００４４】
ＢＰＦ ２１−６は、１回転したフォーカス及びトラッキングエラーから正弦波外乱成分のみ抽出する。ＢＰＦ ２１−６に入力されるフォーカス及びトラッキングエラーはフォーカス及びトラッキングループを１回転したため、印加された周波数の閉ループ位相だけ位相が遅れる。
【００４５】
位相比較部２１−７は、正弦波発生部２１−４から印加される正弦波とＢＰＦ２１−７から出力される信号との位相差を比較し、閉ループ位相だけ位相差を生じる。
【００４６】
判断及び調整部２１−８は、位相比較部２１−７から出力される位相差と公称モデルの位相差（基準位相差）とを比較し、その違いに応じてデジタル制御部２１−９のＤＣ利得を調整する。判断及び調整部２１−８は、現在ループの利得が公称ループの利得よりも大きければデジタル制御部２１−９の利得を小さくし、現在ループの利得が公称ループの利得よりも小さければデジタル制御部２１−９の利得を大きくしてフォーカス及びトラッキングループ利得を常に一定に調整する。かかるループ利得の調整は、フォーカス及びトラッキングループの閉ループ位相が公称ループの閉ループ位相となるまで繰り返される。
【００４７】
第２レジスタ２１−１０は、最終ループ利得の調整結果を貯蔵する。振動量の測定に際し、第２レジスタ２１−１０に貯蔵されたループ利得調整の結果値を読み込んでアクチュエータＰ（ｓ） ２３モデリングのＤＣ利得を調整してアクチュエータＰ（ｓ） ２３の感度の変化を補償する。
【００４８】
デジタル制御部２１−９の出力は、Ｄ／Ａ ２１−１１を通じてアナログ信号に変換されてドライバーＶ（ｓ） ２２に出力される。
【００４９】
最終的に、ループで追跡した振動量ｙ（ｔ）は、制御器Ｃ（ｓ） ２１の出力ｕ（ｔ）がドライバＶ（ｓ） ２２及びＤＣ利得が補償されたアクチュエータＰ（ｓ） ２３を通った出力となる。
【００５０】
３．最終振動量ｄ（ｔ）の計算
第１演算部３０は、ループで追跡できなかった振動量ｅｘ（ｔ）及びループで追跡した振動量ｙ（ｔ）を合成する。ＯＦＦ（ｓ） ３１は、振動量ｄ１（ｔ）のＤＣ成分を除去する。ＯＦＦ（ｓ） ３１はＤＣ ＬＰＦにより実現されてｄ１（ｔ）信号をフィルタリングする。または、ＯＦＦ（ｓ） ３１がプログラムにより実現される場合、第１演算部３０の出力ｄ１（ｔ）の６４及び１２８サンプルを平均してオフセット値を設定し、ｄ１（ｔ）のオフセット成分を除去して出力する。結果的に、最終振動量ｄ（ｔ）はオフセット成分が除去されたｄ１（ｔ）となる。
【００５１】
図６は、振動量周波数の特性を示す図であって、（Ａ）は、偏向４００μｍディスクに対するフォーカス振動量の測定データを示す図であり、（Ｂ）は、偏心５０μｍディスクに対するトラッキング振動量測定データを示す図である。ディスク回転周波数で遥かに多い振動量が生じ、ディスク回転周波数の整数倍で相対的に多い振動量が生じる。
【００５２】
図７は、本発明に係る振動量測定方法の動作を示すフローチャートであって、フォーカス及びトラッキングセンサーの利得パラメータを調整してフォーカス及びトラッキングエラー信号の振幅を一定に調整する段階（７０）と、フォーカス及びトラッキングループの利得を一定に調整した結果を使ってアクチュエータのＤＣ感度を補償する段階（７１）と、オフセットを除去する段階（７２）及び振動量を計算する段階（７３）を含んでなる。
【００５３】
第７０段階は、ループで追跡できなかった振動量ｅｘ（ｔ）を計算するために、フォーカス及びトラッキングセンサーＫ（ｓ） ２０の利得を一定に調整する段階であり、第７１段階は、ループで追跡した振動量ｙ（ｔ）を計算するために、アクチュエータＰ（ｓ） ２３のＤＣ感度を補償する段階である。第７２段階はｅｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）を合成してオフセットを除去する段階であり、第７３段階は最終振動量を測定する段階である。
【００５４】
フォーカス及びトラッキングエラーの振幅を一定に調整するために、センサーＫ（ｓ） ２０の利得を調整する（第７０段階）。センサーＫ（ｓ） ２０の利得調整の結果は、前記式４の通りである。Ｓ字曲線として出力されるフォーカスエラー信号の利得は、線形区間内において振幅をフォーカス線形区間で割った値に調整される。正弦波曲線として出力されるトラッキングエラー信号の利得は、線形区間内において振幅をトラックピッチで割った値に調整される。
【００５５】
アクチュエータＰ（ｓ） ２３の感度を補償するために、利得が調整されたフォーカス及びトラッキング信号を使ってフォーカス及びトラッキングループの利得を調整する（第７１段階）。フォーカス及びトラッキングループの利得を調整するために、図５のループ調整アルゴリズムを使う。これを説明すれば、ループ利得調整用正弦波をフォーカス及びトラッキングエラー信号に加える。次に、フォーカス及びトラッキングループを１回転したフォーカス及びトラッキングエラー信号の正弦波外乱周波数成分と印加された正弦波外乱周波数の位相とを比較して位相差を求め、これを使ってフォーカス及びトラッキングループの閉ループ位相を計算する。求めた閉ループ位相と公称閉ループ位相とを比較し、２つの位相が同じくなるまでフォーカス及びトラッキング制御器Ｃ（ｓ） ２１の利得を調整する。フォーカス及びトラッキングループ利得調整の結果に基づき、アクチュエータＰ（ｓ） ２３の利得は正確にモデリングされる。
【００５６】
センサーＫ（ｓ） ２０の利得調整及びアクチュエータＰ（ｓ） ２３の利得調整を通じて、センサーＫ（ｓ） ２０及びアクチュエータＰ（ｓ） ２３を正確にモデリングした後に振動量を計算する。センサーＫ（ｓ） ２０の利得調整により調整されたフォーカス及びトラッキングエラー信号をセンサー利得Ｋｓｅｎｓｏｒで割った値と、制御器Ｃ（ｓ） ２１の出力がドライバーＶ（ｓ） ２２及びアクチュエータＰ（ｓ） ２３を通った出力値とを合成する。
【００５７】
合成信号のＤＣ値を除去するために、６４及び１２８サンプルを平均してオフセット値を計算するか、あるいはＤＣを除去するフィルタを使う（第７２段階）。
【００５８】
この合成信号からオフセットを除去すれば、最終振動量が出力される（第７３段階）。
【００５９】
図８は、本発明に係る最小ループ利得測定方法を利用したサーボループの設計手順を示すフローチャートであって、フォーカス及びトラッキングセンサーの利得を調整してフォーカス及びトラッキング信号の振幅を一定に調整する段階（８０）と、フォーカス及びトラッキングループの利得を調整してアクチュエータを正確にモデリングする段階（８１）と、オフセットを除去する段階（８２）と、振動量を計算する段階（８３）と、振動量を許容エラーで割ってループ利得を計算する段階（８４）及び目標性能を満足する制御器を設計する段階８５を含む。
【００６０】
最小ループ利得測定方法を利用したサーボループの設計手順は、振動量測定に基づきなされるため、振動量を測定する段階に当たる８０段階〜８３段階は図７と同一である。従って、これに関する説明を省く。振動量が測定されれば、測定された振動量を許容エラーで割って最小のループ利得を求める（第８４段階）。
【００６１】
最小ループ利得を持ち、且つ目標性能を満足する制御器を設計する（第８５段階）。
【００６２】
本発明は前述した実施形態に限定されることなく、本発明の思想内であれば、当業者による変形が可能であるということは言うまでもない。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、再生及び記録するディスクの種類ごとに、且つ、駆動すべき倍速ごとにドライブで生じるフォーカス及びトラッキングの振動量が測定でき、これに基づき、最適のフォーカス及びトラッキング制御器が設計できることから、設計時間を大幅に短縮できると共に、設計の正確度を高めることができる。もし、測定された振動量がサーボで耐えられる範囲を超えれば、デッキに振動量データをフィートバックして、サーボの設計の上で考慮できる振動量が生じるようにデッキの設計のためのデータとして使われる。そして、測定された振動量からフォーカス及びトラッキング制御を安定的に行うためのピックアップのＤＣ感度やＡＣ感度がいかほどであるかに対するアクチュエータの設計スペックが設定可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  振動量及び許容エラーを通じて計算できる最小サーボループ利得を示す波形図である。
【図２】  フォーカストラッキングループを示すブロック図である。
【図３】  本発明に係る振動量測定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  フォーカスセンサー利得及びトラッキングセンサー利得のモデリングのための波形図である。
【図５】  アクチュエータの感度の変化を調整するためのフォーカス及びトラッキング利得調整アルゴリズムを説明するための図である。
【図６】  振動量測定データの第１及び第２実施の形態を示す波形図である。
【図７】  本発明に係る振動量測定方法の動作を示すフローチャートである。
【図８】  本発明に係る最小ループ利得測定方法を利用したサーボループの設計手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０ センサー
２１ 制御器Ｃ（ｓ）
２２ ドライバＶ（ｓ）
２３ アクチュエータＰ（ｓ）
３０ 第１演算部
３１ ＯＦＦ（ｓ）
３２ 第２演算部
２１−１ Ａ／Ｄ
２１−２ 第１レジスタ
２１−３ 第１演算部
２１−４ 正弦波発生部
２１−５ 第２演算部
２１−６ ＢＰＦ
２１−７ 位相比較部
２１−８ 判断及び調整部
２１−９ デジタル制御部
２１−１０ 第２レジスター
２１−１１ Ｄ／Ａ
【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】
0004006298.tif 000011
【図８】
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