JP3622818B2 - ディスクドライブ装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスク、光磁気ディスク等のディスク状記録媒体に対応するディスクドライブ装置(記録装置又は再生装置)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディスクドライブ装置では、光スポットのトラッキング状態を制御するため、ピット列やグルーブ等のトラックガイド情報から得られたトラッキングエラー信号によって光学ヘッドの対物レンズを駆動させる二軸機構を備え、また、光学ヘッド全体とディスク盤面の相対位置をディスク半径方向に変位させるスライド機構が備えられている。
【0003】
スライド機構としては、ディスクに対して光学ヘッド全体を移動させる方式のものと、位置固定された光学ヘッドに対してディスクが搭載されたターンテーブルを移動させる方式のものが知られている。
例えばCDシステムとしてはギア系やリニアモータなどの移動機構により光学ヘッドをスライド移動させる方式が多く、これは一般にスレッド機構と呼ばれている。このスレッド機構については、サーボループが形成され、誤差情報に応じて駆動される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図7に従来のスレッドサーボ系を示す。
ディスク1はスピンドルモータ61により回転駆動されながら、光学ヘッド62により記録/再生のためのレーザ照射が行われる。そしてディスク1からの反射光情報が検出され、RFアンプ64に供給される。
RFアンプ64は反射光情報(光量に応じた電流信号)を電圧値に変換するとともに、マトリクス演算を行い、反射光情報から各種サーボ動作や再生動作のための必要な情報を抽出する。
【0005】
スレッドサーボループで用いるスレッドエラー信号に関しては、例えばトラッキングサーボに用いるトラッキングエラー信号をローパスフィルタを通して低域成分を抽出することによって生成する方式がある。スレッドエラー信号は光学ヘッド62全体と、その光学ヘッド62内の2軸機構によりトラッキング駆動されている対物レンズのオフセット量を示す信号となればよいためである。
従って例えば図7のスレッドサーボ系としては、RFアンプ64から出力されるトラッキングエラー信号が位置エラー信号生成部65に供給され、ここでトラッキングエラー信号の低域成分抽出が行われてスレッド位置エラー信号SLEpが生成される。
このスレッド位置エラー信号SLEpは位置制御信号生成部66に供給され、スレッド機構63の駆動を行うためのスレッド位置制御信号CSLpが生成される。スレッド位置制御信号CSLpはスレッドドライバ67において実際のスレッド機構63におけるスレッドモータに印加するスレッドドライブ信号SLDとされ、これによってスレッド機構63が駆動され、光学ヘッド62がディスク1の半径方向の所要位置に移動される。
【0006】図8に信号波形例を示す。図8(c)はトラッキングエラー信号であり、これをローパスフィルタに供給して図8(b)のようにスレッド位置エラー信号SLEpを生成する。なお、図8(b)のスレッド位置エラー信号SLEpは、ローパスフィルタでの低域成分抽出とともに、トラッキングエラー信号に対して位相遅れが生じている信号となる。
そしてこのスレッド位置エラー信号SLEpは、光学ヘッド62から照射されるレーザビームのディスク盤面に対する照射角を表わすものとなるため、スライド機構63はこの照射角が垂直となるように、スレッド位置エラー信号SLEpがゼロとなる方向にスライド移動を行なうものである。
このために、位置制御信号生成部66は、スレッド位置エラー信号SLEpに応じた、図8(a)に示すようなスレッド位置エラー信号SLEpを出力する。このスレッド位置制御信号SLEpにもとづいてスレッドドライブ信号SLDが生成される。
【0007】
ところがこのようなスレッドサーボ系でスレッド移動動作が不安定になりやすく、頻繁に制御がはずれて暴走状態になるという問題がある。
このようなスレッド位置エラー信号SLEpに応じたスレッド位置制御信号SLEpを生成し、それに応じてスレッド駆動を行う場合、理論上は微少なスレッド位置エラー信号SLEpにも対応してスレッド駆動が行われるはずであるが、実際には約1V前後のスレッド系での不感帯があり、スレッドドライブ信号SLDがその不感帯電圧を越えなければスレッド機構63の駆動は行われない。
そしてその不感帯電圧は特定できないため、実際には不感帯を十分に越えるような或る程度大きな電圧印加が必要になる。
図8の信号波形例にみられるように、トラッキングエラー信号のレベルも図の高さ方向のピーク部分の位置がばらついているが、これは不感帯(スレッド系や駆動機構の電気的及び機械的特性やスレッド位置によって変化する不感帯電圧)の影響で不定となっているものである。
このような不感帯の影響によりリニアな駆動系でも実際にはそのとおりのリニアな制御は困難であるとともに、動作が不安定になりやすいことになる。
【0008】
スレッド位置制御に関し最も暴走が起こりやすいのはスレッドオン時である。これは現在のスレッド位置から、いきなり異なる位置に制御目標値を設定されるためである。
図9に位置制御のステップ応答の一例を示す。
図示するようにスレッドオン時点からスレッド機構は所定の収束値に対して駆動されるが、制御ループの位相遅れのため、破線で示すようにオーバーシュート、リンギングが発生し、制御がはずれて暴走状態に入ることが多発する。
【0009】
そこでより安定したスレッドサーボを実現するために、図10のようなスレッドサーボ系が提案されていた。
この図10のスレッドサーボ系は、スレッド機構63の移動速度を検出する速度センサ68を有する。そして速度制御信号生成部69としての回路部にスレッド位置エラー信号SLEpと速度センサ68からの速度情報が供給される。
速度制御信号生成部69は、スレッド位置エラー信号SLEpから目標位置までの移動量に応じた目標速度を設定するとともに、その目標速度と現在速度の差分をとってスレッド速度エラー信号を得る。
そしてそのスレッド速度エラー信号に応じたスレッド速度制御信号CSLvを生成し、スレッドドライバ67に供給する。
即ちこのスレッドサーボ系は、位置エラーによるループと速度エラーによるループの2重ループ形態となっており、位置エラーがゼロになる時点で速度エラーもゼロになり、そこが収束ポイントとなる。
【0010】
このような位置エラー及び速度エラーの2重ループ構成としてスレッドサーボ系を構築することで、スレッド動作は速度的にも制御されて暴走が防止され、サーボ安定化を計ることができる。
ところが、このようなサーボ系では、速度情報を得ることができるようにするために、リニアモータを使用した速度センサを用いたスレッド機構とするか、もしくはギアによるスレッド機構を用いる場合は2相センサ及び速度信号生成回路を必要とすることになる。つまり高価な部品が必要になるとともに、機構、回路構成が複雑になるという問題があった。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような問題点にかんがみて、簡易かつ安価な構成であり、かつ不安定な動作を防止できるスライド機構を実現することを目的とする。
【0012】
このためにディスクドライブ装置において、スライド機構のエラー信号を得、そのエラー信号に応じてスライドドライブ信号を発生させてスライド機構を駆動するスライドサーボ手段と、スライド機構の位置を検出する位置センサと、位置センサの出力の低域成分をカットするハイパスフィルタと、ハイパスフィルタの出力信号が所定の閾値を上回るか、若しくは下回るかを検出することにより、スライド機構の動作が不安定化する兆候を検出し、その検出時にスライドサーボ手段によるスライド機構の駆動動作をオフとすることができる駆動解除手段とを備えるようにする。
スレッド移動状況などを監視していることにより、オーバーシュートやリンギングなどによる暴走の可能性が高い状態を検出できるが、そのような場合に、駆動解除手段がスライドサーボ手段の駆動動作をオフとしスレッド機構を慣性走行状態とすれば、暴走を回避できる。そして、その後所定時点で再びサーボオンとすれば、安定して収束していくことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態としてのディスクドライブ装置について説明していく。
図3はディスクドライブ装置の再生系及びサーボ系の概略的な構成を示している。
図3において、ディスク1は例えばCD方式の光ディスクであり、スピンドルモータ2によって回転駆動される。ディスク1に記録された情報は光学ヘッド3によって読み取られる。光学ヘッド3においては例えば半導体レーザ3bから出力された光ビームを、回析格子、ビームスプリッタ、λ/4波長板等から成る光学系3cを介して、対物レンズ3aからディスク1の記録面に対してビームスポットとして照射する。そして、その反射光を光学系3bによってディテクタ3dに導入し、データ再生やサーボ動作に用いる情報を得る。
対物レンズ3aは二軸機構4によって支持される。二軸機構4はビームスポットのフォーカス制御及びトラッキング制御を行なうために、対物レンズ3aをディスク1に対して接離する方向及びディスク半径方向に変位させることができる。また光学ヘッド3全体はスレッド機構4によりディスク1の半径方向にスライド移動されるように構成されている。
スレッド機構4はラック/ピニオンギア機構やリードスクリュー機構などで光学ヘッド3をスライド可能に支持している。そしてスレッド機構内部のスレッドモータが駆動されると、その駆動力がギア系に伝達され、光学ヘッド3を移動させる動作を行う。もしくはスレッド機構4としては、光学ヘッド3を移動させるためのリニアモータ機構を採用してもよい。
【0014】
光学ヘッド3においてディテクタ3dで検出され光量に応じた電流信号として出力された情報はRFアンプ5において電流電圧変換、演算、増幅等の処理が行われ、主データの再生情報とともに、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等が抽出される。
【0015】
再生情報はデータデコーダ6に供給されてエラー訂正処理、復調処理等が行われて再生出力される。
また、再生情報をPLL回路に注入して生成したパルスにより復調処理のための再生クロックやスピンドルモータ2の回転速度情報が生成される。スピンドルモータ2の回転速度情報は基準速度情報と比較されてスピンドルエラー信号が生成され、サーボ回路7に供給される。
サーボ回路7はスピンドルエラー信号にもとづいてスピンドルドライバ11の動作を制御し、スピンドルモータ2に例えばCLV(一定線速度)方式のスピンドル回転を実行させる。
【0016】
RFアンプ5から出力されるトラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号はサーボ回路7に供給される。そして、位相補償等の処理がなされた後、トラッキング制御信号、フォーカス制御信号として二軸機構4を駆動する二軸ドライバ10に供給される。二軸ドライバ10から出力されるドライブ信号は光学ヘッド3における二軸機構4のトラッキングコイル、フォーカスコイルに印加され、対物レンズ3aがトラッキング方向及びフォーカス方向に、それぞれエラー信号がゼロとなる方向に移動制御される。
【0017】
さらに、サーボコントローラ8において、トラッキングエラー信号の低域成分が抽出され、スレッドエラー信号とされる。
そして後述するようにスレッドエラー信号に基づいてスレッド位置制御CSLpが生成され、スレッドドライバ9からスレッドドライブ信号SLDが出力される。このスレッドドライブ信号SLDがスレッド機構4内のスレッドモータに印加され、スレッド移動動作が行われる。
また、スレッド機構4の位置を検出するために、光センサなどによる位置センサ12が設けられ、この位置センサ12の出力はサーボ回路7に供給されて、後述する暴走防止動作に用いられる。
【0018】
マイクロコンピュータによって形成されるシステム制御部8は、各部に対して動作制御信号を出力する。例えばサーボ回路7に対して各サーボ系のループ開閉制御、スピンドル加速パルス/減速パルス等の印加制御を行なう。これらの制御により再生動作全体の制御を行う。
【0019】
このようなディスクドライブ装置におけるスレッドサーボ系を図1に示す。
サーボ回路7におけるスレッドサーボのための構成としては、スレッド位置エラー信号生成部21、スイッチ22、スレッド位置制御信号生成部23、スイッチ24、暴走防止回路25を有する。
スレッド位置エラー信号生成部21は、例えばRFアンプ5から供給されるトラッキングエラー信号の低域成分を抽出してスレッド位置エラー信号SLEpを出力する。スレッド位置エラー信号SLEpはスイッチ22を介してスレッド位置制御信号生成部23に供給される。
【0020】
スレッド位置制御信号生成部23は例えばデジタルサーボプロセッサで構成され、例えば図2に示すように、A/D変換器40、位相補償回路41、PWM回路(パルス幅変調回路)42、ローパスフィルタ43を有する。
そして入力されたスレッド位置エラー信号SLEpは、A/D変換器40でデジタルデータとされた後、位相補償回路41で位相補償処理され、PWM回路でパルス幅変調信号とされる。即ち位置エラー量に応じたパルス幅の信号とされる。このPWM信号がローパスフィルタ43によりアナログ電圧値としてのスレッド位置制御信号CSLpとされて出力される。
【0021】
なお、説明上ローパスフィルタ43を位置制御信号生成部23内のブロックとしているが、デジタルサーボプロセッサを用いる場合は、そのサーボプロセッサとしてのDSPチップ内にはA/D変換器40、位相補償回路41、PWM回路42が形成され、ローパスフィルタ43はそのDSPチップ後段の回路として接続されることが多い。
また、スレッド位置制御信号生成部23はアナログ方式でも構成可能であり、その場合、図2のブロックにおけるA/D変換器40及びPWM回路42は不要となる。
【0022】
位置制御信号生成部23から出力されるスレッド位置制御信号CSLpはスイッチ24を介してスレッドドライバ9に供給され、スレッドドライバ9はスレッド位置制御信号CSLpの電圧値に応じたドライブ信号SLDを発生し、スレッド機構4に印加する。
【0023】
このようなフィードバック構成の本例のスレッドサーボ系は、図10で説明したようなスレッド移動速度を検出してフィードバックするループを持たず、基本的には図7のように位置エラーによるフィードバックループのみとなっている。このため図9で説明したように暴走が発生しやすいものとなるが、暴走を防止しサーボ制御の安定化を実現するために暴走防止回路25が設けられている。
【0024】
本例のスレッドサーボ系では、通常はスイッチ22,24はオンとされており、これによりスレッドサーボループが機能することになるが、暴走防止回路25がスレッド動作としてのオーバーシュートやリンギングの前兆を検出したら、スイッチ22,24をオフにする制御信号CSを出力する。この制御信号CSによりスイッチ22,24がオフとされると、スレッドサーボループが解放されることになり、つまりスレッド機構4に対するサーボ駆動動作が停止される。このときスレッド機構4は慣性のみで光学ヘッド3を移動させることになる。
【0025】
暴走防止回路25は図2に示すように、例えばハイパスフィルタ31、ヒステリシスコンパレータ32、分周器33、カウンタ34、エンコーダ35から構成される。
そしてこの暴走防止回路25には、位置センサ12からの出力SPが供給される。位置センサ12は、スレッド機構4による光学ヘッド3の移動位置に応じた信号を出力する単純な光センサであり、例えばスレッド移動時のセンサ出力SPは、図4(a)に示すようになる。つまりスレッド動作として光学ヘッド3が緩やかに移動した場合は低周波数、高速に移動した場合は高周波数の信号波形となる。暴走防止回路25は暴走の前兆を検出する必要があるが図9のように暴走が発生する場合とは、スレッド移動が急激に行われて収束できなくなる場合である。そこで、暴走防止回路25では、まずセンサ出力SPをハイパスフィルタ31において低域成分をカットする。つまりスレッド移動が急激に行われた際に観測されるセンサ出力SPを抽出する。例えば図4(a)のセンサ出力SPに対して図4(b)のような高域抽出波形を得る。
【0026】
このハイパスフィルタ31の出力はヒステリシスコンパレータ32で例えばスレッショルド値TH1、TH2と比較される。これによって図4(c)のような比較結果信号が形成される。
振幅上昇時及び下降時の各スレッショルド値TH1、TH2が適正に設定されていることにより、この比較結果信号において連続的にパルスが発生する場合とは、スレッド移動が急加速されているときなどで、移動速度が所定速度以上となっている場合であり、つまりそのままいけば暴走が発生する可能性が高い状態にある場合である。
分周器33はヒステリシスコンパレータ32の出力をm分周するが、この分周器33の出力は比較結果信号としてパルスがm回連続して発生した場合に、それは暴走の前兆であると検出する信号となる。
例えば説明上、分周器33を2分周回路であるとすると、分周器33の出力は図4(d)のように、ヒステリシスコンパレータ32の出力として2連続のパルスが発生された際に、立ち上がりが得られる信号となる。
【0027】
この分周器33の出力はカウンタ34のリセット/カウントスタートを指示する信号となる。
つまりカウンタ34は図4(e)に示すように、分周器33の出力の立ち上がりによってカウントを開始し、カウント値をエンコーダ35に出力する。
エンコーダ35は図4(f)のように、例えばカウント値が「0」から「n」となる期間において、「H」レベルとなる制御信号CSを出力する。
即ち制御信号CSが「H」レベルとなるのは、暴走の前兆が検出された時点からカウント値が「n」となる所定期間である。
【0028】
この制御信号CSはスイッチ22,24に供給され、つまり暴走の前兆が検出された時点からカウント値が「n」となる所定期間、スイッチ22,24はオフとなる。この間サーボループが開放され、スレッド移動は慣性で行われる。そしてその所定期間が過ぎ、制御信号CSが「L」レベルに戻ると、スイッチ22,24は再びオンとなり、サーボループが機能して、サーボループによるスレッド駆動が再開される。
【0029】
本例のスレッドサーボの応答を図5に示す。
例えば破線で示すような暴走の前兆が、スレッド移動が急激となっていることなどから検出されたら、図示するように制御信号CSのHレベル期間においてスレッドサーボ駆動が停止される。この間慣性移動となるため、スレッド移動は暴走状態まではならず、収束ポイント近辺にとどまる(つまり暴走する可能性はきわめて小さくなる)。そしてその後再度スレッドサーボオンとされることで、良好に収束ポイントに収束する。つまり暴走の可能性が高くなった時点でサーボ動作がオフとされることで暴走が回避され、その後再度サーボ動作がオンとされて目的位置への移動が完了するものである。
初期値と収束目標値が非常に離れている場合は、この図5のような動作を数回繰り返すことにより同様に暴走回避が実現される。
【0030】
本例ではこのように、図10のように速度ループを備えた2重ループ構成をとらなくても暴走発生を回避でき、簡単な構成及び速度センサ等の高価なデバイスを用いなくても安定したスレッドサーボ系を構築できる。
また、暴走回避のためにサーボゲインを下げるといった手段をとる必要もないため、適切なサーボゲインでのスレッド駆動を実現できる。
【0031】
なお、ハイパスフィルタ31でのカットオフ周波数、ヒステリシスコンパレータ32でのスレッショルド値、分周器33の分周比、エンコーダ35が制御信号CSを「L」レベルに戻すときのカウンタ34のカウント値は、それぞれサーボ系の設計時に最適な値が選択されるものである。
もちろん暴走防止回路25としての構成も図2以外にも考えられる。
また本例ではスイッチ22,24の2ヶ所でサーボループが遮断されるようにしているが、少なくともサーボループ内に一ヶ所にスイッチが設けられて、制御信号CSによりそのスイッチがオン・オフされるようにすればよい。
【0032】
図6に本発明としての他の実施の形態のスレッドサーボ系を示す。なお図1と同一部分は同一符号を付し、説明を省略する。
この場合、位置センサ12は設けられず、暴走防止回路25はスレッド位置エラー信号SLEpから暴走の前兆を検出するようにしている。
スレッド位置エラー信号SLEpは目的位置への誤差情報であるが、例えばスレッド移動動作が急加速されている場合は、そのスレッド位置エラー信号SLEpの変化も急速なものとなる。
【0033】
従って例えば単位時間毎のスレッド位置エラー信号SLEpの変化量を検出し、その変化量がある規定値より大きくなったら(もしくは規定値より大きくなった状態が連続して観測されたら)、それを暴走の前兆と判断して、図2の場合と同様にカウンタを動作させ、エンコーダによって所定期間「H」レベルとなる制御信号CSを発生させればよい。これによって暴走の可能性が非常に高くなった際にスイッチ22,24がオフとされ、スレッド移動は慣性によるものとなる。そして暴走の可能性がきわめて低くなった所定期間後に再度スレッドサーボ駆動がオンとされ、目的位置に良好に収束される。
【0034】
このようにスレッド位置エラー信号SLEpを用いて暴走前兆を検出するようにすれば、図1のような位置センサは不要となり、より簡易かつ低コストな構成とすることができる。
なおスレッド位置エラー信号SLEp以外にも、トラッキングエラー信号や対物レンズ3aの視野位置に相当する視野信号などからも暴走前兆を検出できる。
【0035】
ところで、上記例では光学ヘッド3が移動されることでディスク1と光学ヘッド3の相対位置をディスク半径方向に移動させるスレッド機構について述べたが、光学ヘッドが固定され、ディスクが例えばラックギアが設けられターンテーブルに搭載され、スライドモータの回転力がラックギアに伝達されてターンテーブルがスライドされるようにすることで、ディスク1と光学ヘッド3の相対位置をディスク半径方向に移動させる機構も存在するが、このようなスライド機構でも本発明を適用できる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、スライド機構の動作が不安定化する兆候を検出し、その検出時にスライドサーボ手段によるスライド機構の駆動動作をオフとするようにしているため、サーボ系の構成として特にスライド移動速度検出に基づくフィードバック構成を設けなくても、安定した動作を確保できる。即ちスライドサーボ系の構成は簡略化かつ低コストで実現できるうえ、暴走の発生しにくい安定した系とすることができるという効果がある。
また、駆動解除手段はスライドサーボ手段による駆動動作をオフとした後、所定時間経過したら駆動動作をオンに復帰させることで、暴走を回避した後、効率よく収束に向かうべき動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のスレッドサーボ系のブロック図である。
【図2】実施の形態のサーボ回路のブロック図である。
【図3】実施の形態のディスクドライブ装置の構成のブロック図である。
【図4】実施の形態の暴走前兆検出及び制御信号生成の説明のための波形図である。
【図5】実施の形態の暴走回避の説明図である。
【図6】本発明の他の実施の形態のスレッドサーボ系のブロック図である。
【図7】従来のスレッドサーボ系のブロック図である。
【図8】スレッド制御信号の説明図である。
【図9】従来のスレッドサーボ系の暴走状態の説明図である。
【図10】従来のスレッドサーボ系のブロック図である。
【符号の説明】
1 ディスク、3 光学ヘッド、4 スレッド機構、7 サーボ回路、9 スレッドドライバ、12 位置センサ、21 位置エラー信号生成部、22,24スイッチ、23 スレッド位置制御信号生成部、25 暴走防止回路、31 ハイパスフィルタ、32 ヒステリシスコンパレータ、33 分周器、34 カウンタ、35 エンコーダ

Claims (2)

  1. ディスク状記録媒体に対して情報の記録又は再生を行なうことができるように、光学ヘッド部とディスク状記録媒体の相対位置をディスク半径方向に変位させることのできるスライド機構を有するディスクドライブ装置において、
    前記スライド機構のエラー信号を得、そのエラー信号に応じてスライドドライブ信号を発生させて前記スライド機構を駆動するスライドサーボ手段と、
    前記スライド機構の位置を検出する位置センサと、
    前記位置センサの出力の低域成分をカットするハイパスフィルタと、
    前記ハイパスフィルタの出力信号が所定の閾値を上回るか、若しくは下回るかを検出することにより、前記スライド機構の動作が不安定化する兆候を検出し、その検出時に前記スライドサーボ手段による前記スライド機構の駆動動作をオフとすることができる駆動解除手段と、
    することを特徴とするディスクドライブ装置。
  2. 前記駆動解除手段は、前記スライドサーボ手段による駆動動作をオフとした後、所定時間経過したら駆動動作をオンに復帰させることを特徴とする請求項1に記載のディスクドライブ装置。
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