説明

光ディスク装置、および、そのアクチュエータのサーボ制御方法

【課題】外乱の注入や測定などをおこなうことなく、光ディスク装置のアクチュエータのサーボ制御の安定化を図り、光ディスク装置の安定動作を可能とする。
【解決手段】Focus ActuatorまたはTracking Actuatorに印加されている平均電流または平均電圧を計測し、その計測値からそれぞれのActuatorの変位量を推測して、その状況に応じてNotch FilterのON/OFFにより周波数特性の変更、または、サーボループ特性全体の変更をおこなって、各々のFocus Servo Filter部とTracking Servo Filter部のサーボ制御の特性を切り替えることにより、Gain余裕を得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ディスク装置、および、そのアクチュエータのサーボ制御方法に係り、特に、アクチュエータのサーボ制御の安定性に優れる光ディスク装置、および、そのアクチュエータのサーボ制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の光ディスク装置は、BD(Blu-ray Disc)などの新規格への対応のため、光ピックアップの構造が複雑化する傾向にある。複雑化によって一部の部品で構造的な強度が従来より下がる場合があり、その結果、対物レンズを動作させるFocus ActuatorやTracking Actuatorの周波数特性に不要な共振点が発生するなどの弊害となる。さらに、この共振がActuatorの位置(Focus方向、Tracking方向など)によって特性変化が見られるなど、共振特性も複雑化している。
【0003】
Actuatorに発生する共振特性によるServo安定性への影響を無くすために、Notch FilterなどのBand Eliminate Filterを利用することは一般的におこなわれている。例えば、特許文献1には、Notch FilterのQ値を可変して、温度などの環境変化に応じてNotch Filterの周波数特性を最適化する技術が開示されている。これに用いられるサーボ制御は、Q値変化の指標として共振周波数と同じ周波数の外乱をサーボループに注入して共振の大きさを計測する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平9−120550号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1の従来技術においては、外乱注入によるLoop特性測定が必要であるため、実際に光ディスクドライブがReadやWriteの動作状態には実施が困難であり、そのためActuatorの動作状態によってActuator特性が変化するような場合(Dlsc反りなどによるFocus高さ変化や、Track方向へのレンズ移動など)には適用できないという問題点がある。
【0006】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、外乱の注入や測定などを行うことなく、光ディスク装置のアクチュエータのサーボ制御の安定化を図り、安定動作が可能な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】
【0007】
本発明では、特にピックアップのFocus ActuatorまたはTracking Actuatorの変位に起因する共振周波数特性の変化に対応するため、Focus ActuatorまたはTracking Actuatorに印加されている平均電流または平均電圧を計測する。そして、その計測値からそれぞれのActuatorの変位量を推測して、その状況に応じてNotch FilterのON/OFFにより周波数特性の変更、または、サーボループ特性全体の変更をおこなって、各々のFocus Servo Filter部をTracking Servo Filter部のサーボ制御の特性を切り替えることにより、サーボ余裕度(Gain余裕、位相余裕など)を増し、Focus ActuatorおよびTracking Actuatorのサーボ制御の安定化を図る。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、外乱の注入や測定などをおこなうことなく、光ディスク装置のアクチュエータのサーボ制御の安定化を図り、装置の安定動作が可能な光ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態に係る光ディスク装置のシステム構成図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る光ディスク装置のサーボ制御動作を説明するためのブロック図である。
【図3】平均測定値ごとの対応を数直線状に示した図である。
【図4】Notch FilterAとNotch FilterBのGain特性図である。
【図5A】Focus方向の変位の変化によるFocus Actuatorの共振特性変化を示すボード線図である(その一)。
【図5B】Focus方向の変位の変化によるFocus Actuatorの共振特性変化を示すボード線図である(その二)。
【図5C】Focus方向の変位の変化によるFocus Actuatorの共振特性変化を示すボード線図である(その三)。
【図6A】各状態における開ループ周波数特性を示すボード線図である(その一)。
【図6B】各状態における開ループ周波数特性を示すボード線図である(その二)。
【図6C】各状態における開ループ周波数特性を示すボード線図である(その三)。
【図6D】各状態における開ループ周波数特性を示すボード線図である(その四)。
【図6E】各状態における開ループ周波数特性を示すボード線図である(その五)。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図1ないし図6Eを用いて本発明に係る一実施形態を説明する。
【0011】
先ず、図1を用いて本発明の一実施形態に係る光ディスクのシステム構成を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置のシステム構成図である。
【0012】
この図1は、光ディスク装置の中で、光ディスク1(CD、DVD、BDなど)を回転させるための機構と、サーボ制御に関する機構を示したものである。
【0013】
光ディスク1は、Spindle Motor2によって回転させられる。そして、光ディスク1に情報を書き込んだり、書き込まれた情報を読み取ったりするために、Pickup5よりLaser Diode(図示せず)を光源とするレーザ光を照射する。このときに、適切な出力・位置にレーザ光を照射するために、レンズホルダ(図示せず)を、Focus(垂直)方向は、Focus Actuator Driver4がFocus Actuator(図示せず)により、Tracking(水平)方向は、Tracking Actuator Driver3がTracking Actuator(図示せず)により、それぞれの方向に移動させる。
【0014】
Focus Actuatorの動作の結果、Focus Error信号生成部9により、Focus Error信号を生成して、Focus Servo Filter部10に、サーボ情報として入力する。
【0015】
そして、Focus Servo Filter部10は、サーボ制御をするための適切なサーボ情報をFocus Actuator Driver4に出力する。
【0016】
同様に、 Tracking Actuatorの動作の結果、Tracking Error信号生成部7により、Tracking Error信号を生成して、Tracking Servo Filter部8に、サーボ情報として入力する。
【0017】
そして、Tracking Servo Filter部8は、サーボ制御をするための適切なサーボ情報をTracking Actuator Driver4に出力する。
【0018】
次に、図2を用いて本発明の一実施形態に係る光ディスク装置のサーボ制御動作について説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置のサーボ制御動作を説明するためのブロック図である。
図3は、平均測定値ごとの対応を数直線状に示した図である。
図4は、Notch FilterAとNotch FilterBのGain特性図である。
【0019】
本実施形態では、Focus方向のサーボ動作について説明するが、Tracking方向についての動作原理についても、全く同様である。以下の説明において、「Focus」の部分を「Tracking」と読み替えればよい。
【0020】
本発明では、特に、アクチュエータの変位に起因する周波数特性の変化に対応するため、Focus Actuator、または、Tracking Actuatorに印加されている平均電流や平均電圧を計測し、計測値からActuatorの変位量を推測する。平均電流や平均電圧は、Actuatorの変位量と正比例の関係にあるからである。そして、変位量が大きくなる場合に、ノッチフィルタのON/OFFすることによって、周波数特性を変更したり、または、サーボループ特性全体のGain変更をするなどのサーボ制御に関する特性を変更する。
【0021】
すなわち、Focus ActuatorやTracking Actuatorの通常の位置からの変位量が大きくなると、発生するActuator共振の特性変化し、サーボ余裕度が減少し、サーボが不安定になる。これは、変位量が大きくなると、Actuatorの磁気的特性が悪くなったり、Actuatorのメカニカルな構造上、重心の位置がずれたりするからである。
【0022】
したがって、本実施形態では、アクチュエータの変位量が大きいときに、Gain余裕を大きくするためのサーボ特性の補正をおこなう。
【0023】
本実施形態のFocus Error信号生成部9により、Focus Error信号を生成して、Focus Servo Filter部10に、サーボ情報として入力される。そして、t1,t2,t3のいずれかの端子に接続するように、Switch11を切り換える。t1の端子が選ばれたときには、AMP(増幅回路、Amplifier)12、LPF(Low-Pass Filter)15、HPF(High-Pass Filter)16を通って、Focus Actuator Driver4にフィードバックされるサーボループを構成する。
【0024】
また、t2の端子が選ばれたときには、Notch FilterA13、LPF15、HPF16を通って、Focus Actuator Driver4にフィードバックされるサーボループを構成する。
【0025】
また、t3の端子が選ばれたときには、Notch FilterB14、LPF15、HPF16を通って、Focus Actuator Driver4にフィードバックされるサーボループを構成する。
【0026】
本実施形態のサーボ動作制御は、以下のようにする。
(1)DiscのInitialize処理(Disc判別や様々な調整)の後、あるいは、DriveがWrlte/Readなどの動作を実施中に、Focus Servo Filter部10の平均電圧測定部17により、Disc回転毎の平均値を計測して、システム制御マイコン6に入力する。
(2)(1)の測定は、通常動作中に定期的に監視してサーボ制御の特性切り替えを実施する。
(3)閾値A,B(0<A<B)を取り、(1)での測定平均値Vと閾値を比較し、以下になるようにする(図3参照)。なお、Vが、ちょうど、±A,±Bにくるときには、隣の区間に属する制御をおこなうようにしてもよい。
【0027】
a)−A≦V≦A
Switch11をt1(Notch Filterなし)に設定し、端子t1に接続されているAMPを通常Gainとする。
【0028】
b)−B≦V<−A
Switch11をt2にし、サーボループをNotch FilterA13に設定する。
【0029】
c)V<−B
Switch11をt3にし、サーボループをNotch FilterB14に設定する。
【0030】
d)A<V≦B
Switch11をt1(Notch Filterなし)に設定し、端子t1に接続されているAMPのGainをマイナスする。
【0031】
e)B<V
Switch11をt1(Notch Filterなし)に設定し、端子t1に接続されているAMPのGainを、さらにマイナスする。
【0032】
ここで、図4に示されるように、Notch FilterB14のQ値を、Notch FilterA13のQ値より大きくとる。
【0033】
なお、このようにFocus方向の変位が正の所と負の所で、非対称な対応となるのは、 Pickup5の磁気的特性、および、メカニカル特性から経験上知られてる所である。
【0034】
次に、図5Aないし図6Eを用いて本実施形態によるサーボ特性について説明する。
図5Aないし図5Cは、Focus方向の変位の変化によるFocus Actuatorの共振特性変化を示すボード線図である。
図6Aないし図6Eは、各状態における開ループ周波数特性を示すボード線図である。
【0035】
先ず、図5Aに示されるのは、Lens高さ(Focus方向変位)が、−0.3mmの場合である。
【0036】
この場合は、図3のb)の場合に該当する。このとき、Switch11をt1にし、サーボループをNotch FilterAに設定する。
【0037】
図5Aに示されるように、約16.5kHzに発生している共振によるGain Peakの影響で、Gain余裕が低下し、発振の危険がある。ここで、位相が−180度のとき,Gainが0dBから何dBあるかを示したものがGain余裕である。一般に、位相が−180度のとき、Gainが0dBより大きい場合は,入力と出力が逆相になっているとフィードバック制御したとき,ポジティブフィードバックがかかってしまい発振してしまう。そのために、−180度のとき、Gainが0dBまで(発振するまで)どれだけ余裕があるかを示しているのがGain余裕である。
【0038】
このGain余裕が低下し、発振の危険を避けるために、Notch FilterA13によって、Peakを下げる必要がある。また、レンズ変位がマイナス方向で、その変位がさらに大きくなった場合、その変位量に応じてGainのPeakが変化する(変位が大きいほど、Peakが高くなる)ので、それにあわせてNotch Filterの切り替え(図3のc)の例:Notch FilterB14に切り替え)をおこない、FilterのQ値を変化させるなどの対応を実施する。
【0039】
次に、図5Bに示されるのは、Lens高さ(Focus方向変位)が、±0.0mmの場合である。
【0040】
この場合は、図3のa)の場合に該当する。このとき、Switch11をt1にし、AMPを通常Gainとする。この場合には、共振による変化がほとんど見られない高さなので、Notch Filterなどの対応は一切必要なくなる。このように、Notch FilterをOffとすることで、Servo MarginをNotch Filter Onと比べて増やすことができる。
【0041】
次に、図5Cに示されるのは、Lens高さ(Focus方向変位)が、+0.3mmの場合である。
【0042】
この場合は、図3のd)の場合に該当する。このとき、Switch11をt1(Notch Filterなし)に設定する。しかしながら、共振による位相遅れと、共振点でGainが単調減少と比較して僅かに上昇していることで、Gain余裕が減少する。したがって、Gain余裕を図5Bに示したLens高さ±0.0mmの状態と同じにするために、AMPのGainをマイナスにして、Gainを一律Downさせるなどの対応を実施する。
【0043】
次に、図6Aないし図6Eを用いてより詳細に周波数とGain余裕の関係について説明する。
なお、この図6Aないし図6Eの開ループ周波数特性を示すボード線図の横軸の周波数の目盛は、Gain余裕を得る周波数の近傍の様子をわかりやすく示すために対数目盛になっていることに留意する。
【0044】
図6Aに示されるのは、Lens高さ(Focus方向変位)が、±0.0mmの場合である(図5Bの状態)。このときのGain余裕は、約−8.5dBであり、この特性が理想状態と考えられる。
【0045】
ここで、Lens高さを、+0.3mmにすると、図6Bに示される特性になる(図5Cの状態)。このときのGain余裕は、共振の影響で約−7.0dBになり、Gain余裕が減少する。
【0046】
したがって、この場合に、AMPによりGainを一律に下げて、図6Cに示されるようにGain余裕を図6Aに示される理想的な状態と同等に保つことができる。
【0047】
また、Lens高さを、−0.3mmにすると、図6Dに示される特性になる(図5Aの状態)。このとき、共振で発生したGain Peakが、ちょうど位相交点周波数と一致し、Gain余裕が大幅に低下して、約−4.0dBになる。
【0048】
したがって、この場合に、Notch Filterを接続する。これにより、図6Eに示されるように共振で発生したGain Peakが消えて、Gain余裕を図6Aに示される理想的な状態と同等に保つことができる。
【符号の説明】
【0049】
1…光ディスク、2…Spindle Motor、3…Tracking Actuator Driver、4…Focus Actuator Driver、5…Pickup、6…システム制御マイコン、7…Tracking Error信号生成部、8…Tracking Servo Filter部、9…Focus Error信号生成部、10…Focus Servo Filter部、11…Switch、12…AMP(増幅回路、Amplifier)、13…Notch FilterA、14…Notch FilterB、15…LPF(Low-Pass Filter)、16…HPF(High-Pass Filter)、17…平均電圧測定部。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光ディスクに書き込まれた情報の再生または光ディスクに情報を記録するピックアップのアクチュエータのFocus方向の変位量、Tracking方向の変位量に応じて、それぞれFocus Servo Filter部、Tracking Focus Servo Filter部の周波数特性を変更することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項2】
前記アクチュエータのFocus方向の変位量、Tracking方向の変位量を求めるために、それぞれFocus Servo Filter部の出力平均電圧または出力平均電流、Tracking Focus Servo Filter部の出力平均電圧または出力平均電流を測定することを特徴とする請求項1記載の光ディスク装置。
【請求項3】
前記Focus方向の変位量、前記Tracking方向の変位量に応じて、それぞれ前記Focus Servo Filter部、前記Tracking Focus Servo Filter部のサーボループにNotch Filterを設定することを特徴とする請求項1記載の光ディスク装置。
【請求項4】
前記Focus Servo Filter部、前記Tracking Focus Servo Filter部のサーボループに設定されるNotch Filterは、前記Focus方向の変位量、前記Tracking方向の変位量に応じて、Q値の異なるNotch Filterであることを特徴とする請求項3記載の光ディスク装置。
【請求項5】
前記Focus方向の変位量、前記Tracking方向の変位量に応じて、それぞれ前記Focus Servo Filter部、前記Tracking Focus Servo Filter部のサーボループのGainを変化させることを特徴とする請求項1記載の光ディスク装置。
【請求項6】
光ディスクに書き込まれた情報の再生または光ディスクに情報を記録するピックアップのアクチュエータのサーボ制御をおこなう光ディスク装置において、
Focus Servo Filter部の平均出力電圧を測定して、システム制御マイコンに出力する手段と、
Tracking Servo Filter部の平均出力電圧を測定して、システム制御マイコンに出力する手段とを備え、
前記Focus Servo Filter部と前記Tracking Servo Filter部の各々は、
前記システム制御マイコンからの指示に従い、各々サーボループを構成する要素として、増幅回路と、第一のNotch Filterと、前記第一のNotch FilterよりQ値の大きい第二のNotch Filterとのいずれかに切り替えるスイッチを有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項7】
光ディスクに書き込まれた情報の再生または光ディスクに情報を記録するピックアップのアクチュエータのサーボ制御方法において、
Focus Servo Filter部の平均出力電圧を測定して、システム制御マイコンに出力する手段と、
Tracking Servo Filter部の平均出力電圧を測定して、システム制御マイコンに出力する手段とを備え、
前記Focus Servo Filter部と前記Tracking Servo Filter部の各々は、
前記システム制御マイコンの指示に従い、各々サーボループを構成する要素として、増幅回路と、第一のNotch Filterと、前記第一のNotch FilterよりQ値の大きい第二のNotch Filterとのいずれかに切り替えるスイッチを有し、
前記Focus Servo Filter部、または、前記Tracking Focus Servo Filter部の測定された平均出力電圧をV、平均出力電圧の閾値をA、B(A<B)としたときに、
a)−A≦V≦Aのときに、
前記システム制御マイコンは、前記スイッチを、サーボループを構成する要素として、増幅回路に切り替えさせて、前記増幅回路を通常Gainとさせ、
b)−B≦V<−Aのときに、
前記システム制御マイコンは、前記スイッチを、サーボループを構成する要素として、第一のNotch Filterに切り替えさせ、
c)V<−Bのときに、
前記システム制御マイコンは、前記スイッチを、サーボループを構成する要素として、第二のNotch Filterに切り替えさせ、
d)A<V≦Bのときに、
前記システム制御マイコンは、前記スイッチを、サーボループを構成する要素として、前記増幅回路をa)のときの通常Gainよりマイナスにさせ、
e)B<Vのときに、
前記システム制御マイコンは、前記スイッチを、サーボループを構成する要素として、前記増幅回路を前記d)の場合よりさらにGainをマイナスにさせることを特徴とすることを特徴とするアクチュエータのサーボ制御方法。

【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5A】
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【図5B】
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【図5C】
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【図6A】
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【図6B】
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【図6C】
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【図6D】
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【図6E】
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【公開番号】特開2011−222070(P2011−222070A)
【公開日】平成23年11月4日(2011.11.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−88607(P2010−88607)
【出願日】平成22年4月7日(2010.4.7)
【出願人】(501009849)株式会社日立エルジーデータストレージ (646)
【Fターム(参考)】