JPH02304718A - 光デイスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は外部スケールを設けた光ディスク装置における
光ヘッドの位置検出方法及び光ヘッドの移動速度検出方
法に関する。

〔従来の技術〕

光ディスク装置のシーク方式は、一般に次のように行な
われる。光ヘッドの位置検出をする外部スケールを使用
して目標トラックに一番近い外部スケール用目標位置を
定める。そして目標位置まで速度制御で進み、目標位置
に到達したら外部スケールによる位置制御を行なって光
ヘッドを静止させる（以上をマクロシークと呼ぶことに
する）。

その後、光ディスク上の溝と光ヘッドから出射する光ス
ポットの位置ずれ信号（以下、トラッキング信号）を用
いて光ヘッド内のファインアクチュエータと光ヘッドを
動かして光スポットと光ディスク上の溝の位置制御を行
う。そして、ディスクからトラック番地を読み取り、目
標トラックと異なればファインアクチュエータを駆動し
て目標トラックへ到達する（ミクロジャンプと呼ぶ）。

短時間でシークを完了するためには目標位置を正確に定
め、速度制御を理想的な速度パターンで制御する必要が
ある。

光ディスクには数十〜数百μｍ”程度のディスク回転に
同期した偏心がある。そのため、外部スケールの目標位
置を正確に定めるためには偏心量を考慮する必要がある
６ 偏心を考慮した従来の光ディスク装置には、特開昭６０
−５２９７１号、特開昭６０−１３１６４０号に記載の
ように、ディスク回転に同期したシークによって偏心の
影響を小さくしている。

また、光ヘッドの速度検出に関しては、特開昭５８−１
６９３７０号に記載のように外部スケールパルスをＦ／
Ｖ変換する方法と、駆動電流を積分する方法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ディスク回転に同期したシークは、ディス回転時間より
短い時間のシークの場合、同期させるために遅くなる場
合が考えられる。そして外部スケールピッチが光ヘッド
の位置決め分解能となり、ミクロジャンプが減らせない
問題がある。

本発明の目的は、外部スケールピッチより細い位置決め
を行なうことと偏心量の影響を小さくすることにある。

また、上記従来技術では光ヘッドの速度検出を行うため
に電流積分や外部スケールパルスのＦ／Ｖ変換を行って
いる。そのためアナログ部品の点数が多くなり、コスト
がかかる問題がある６本発明の他の目的はアナログ部品
を取り除くために外部スケール出力からディジタル処理
により速度検出を行うことにある。

〔課題を解決するための手段〕

外部スケールピッチより細かい位置検出を行うために、
２相の外部スケールを設け、それらの出力を加減剰の演
算をする演算器と、前記の２相の外部スケール出力値と
前記演算器出力値から特定の規則に従って選択する選択
部を設ける。選択部は第３図及び第４図で示すように選
択値ＶｓＥｐｉ及び領域値ＡＲＥＡを出力する。

また偏心量の影響を小さくするために偏心量を検出する
ための手段と、検出した偏心量から目標位置を決定する
ための手段を設ける。

偏心量を検出するために、フォローイング中の前記選択
部出力を一定期間保管する保管部と、前記保管部出力と
前記選択部出力の差をそれぞれ算出する減算器と、特定
条件に前記減算器出力が成立するか否を判別し、前記特
定条件が不成立の場合は、前記領域値に補正値を加減し
て再び前記減算器の演算を行なわせる判別部と、前記減
算器出力に異ったゲインを剰算して加算する剰加算器と
、前記剰加算器出力をディスク１回転分保管するＲＡＭ
で構成されたテーブル部を設ける。

目標位置を決定するために、ＲＯＭテーブル部と、引き
算器と、加算器と乗算器を新たに設ける。

速度検出をするために、前記減算器の領域値の差分があ
る特定条件になるように前記領域値の差分を補正する判
断部を設ける。

〔作用〕

２相の外部スケール出力値をそれぞれ出力Ｖ＾、出力Ｖ
Ｂと呼ぶことにし、式で表わせばとなる、Ｘ：コースの
変位、Ｐ：外部スケールピッチ、φ：位相差 演算器出力より、出力Ｖｃ、Ｖｏを求めると。

となる。

φ 本発明では位相差φの２つの波形があれば、−の位相差
の波形が算出でき、算出値を用いればφ ＝１．２，３．・・・） 位相差φ＝−のときの出力ＶＡＴ　ＶＢ？　ＶＣＩ　Ｖ
Ｂを第３図に示す。１ピツチ（Ｐ）内を破腺で示すよう
に８領域に分けることができる。０領域のときは出力Ｖ
＾、１領域のときは出力Ｖｏ、２領域のときは出力−Ｖ
ｓ、３領域のときは出力−Ｖｃ、４領域のときは出力−
Ｖ＾、５領域のときは出力−Ｖｏ、６領域のときは出力
Ｖａ、７領域のときは出力Ｖｃを選択部で選択する。以
下、選択する出力を選択値Ｖ　ＳＥＮと呼び、領域を領
域値ＡＲＥＡと呼ぶ。そして、選択値ＶＳＥＮを位置信
号として用いれば外部スケールピッチの１／８の位置検
出ができる。

次に領域値ＡＲＥＡの判別方法を第１表を用いて説明す
る。第１表は各領域での各出力±Ｖ＾、第１表 ±Ｖ　Ｂ　、±ＶＣ，±ＶＤを大きい順に４つまで述べ
たものである。

各領域値と各出力値の順番に規則性があることがわかる
。最大値だけで領域判別はできるが、ノイズ等により最
大値の読み誤りが考えられるため各出力の順番を確認し
て領域値を定めるほうが安定する。

第３図、第１表かられかるように方向は、選択値の極性
変化における最大値を示す出力値を確認することで判別
できる。

次に偏心量検出について述べる。フローイング時には光
ヘッドの移動量が偏心量とほぼ一致している。そのため
、本発明ではフォローイング中の光ヘッド位置を外部ス
ケール出力値から算出する。

次にフォローイング中における偏心量は選択部の出力で
ある領域値ＡＲＥＡと、選択値ＶＳＥＮから換算でき、
第４図を用いて説明する。第４図は横軸に実際の偏心に
よる光ヘッドの移動量、縦軸に算出した移動量を示して
いる。

領域の移動より、検出できる移動量は。

Ｌ工＝（ＡＲＥＡ−Ｚ−’−ＡＲＥＡ）・−＝（５）た
だしＺ−１は１サンプル前の値を示す。具体的には保管
部にはいっている値を示す。

第４図で示した実線部分のように量子誤差が大きい。ま
た、領域が７からＯへ移動した場合、（５）式だけでは
誤検出となる。

偏心の変化に比べてサンプリング周波数が十分高いとす
れば、 ＩＡＲＥＡ−Ｚ″″工・ＡＲＥＡＩ≦１　　・・・（６
）の条件が成立する。そのため、（６）式が不成立の場
合にはＡＲＥＡ＝ＡＲＥＡ±８とし、（６）式が成立す
るほうを選択することで誤検出が防止できる。

第４図より、領域検出だけでは量子誤差が大きいので選
択値ＶＳＥＮで量子誤差を補正すると、ただしＡＣは外
部スケールの出力値の片振巾値となり、減算器と剰加算
器から第４図の砿線部のように算出できる。

そして偏心値ＬＨをディスク１回転分保管することによ
り、常にＲＡＭで構成したテーブル部を読み取ることで
偏心の検出ができる。

次に目標位置の決定方法について述べる。外部スケール
による量子誤差を低減するために、シーにより距離に換
算して、目標トラックまでの距離との和を加算器で算出
して外部スケールの量子誤差を低減した目標トラックま
での距離ＸＴＦＩを得る。

目標トラックまでの距離ＸＴＲからマクロシーク時間が
定まるので、ＲＯＭテーブル部を利用してマクロシーク
時間を算出する。マクロシーク時間によって偏心の影響
が生じる。そのため、偏心値を保管しているＲＡＭで構
成したテーブル部からシーク直前の偏心値とマクロシー
ク直後の予想偏心値を算出してそれらの差を引き算器で
得ることより、偏心によるずれ量を算出する。偏心によ
るずれ址と目標トラックまでの距離ＸＴＲの和を加算器
で求める。この値が目標位置となる。

以上のようにすればシーク直前に偏心の影響が少ない目
標位置を決定できる。

次に外部スケールから速度を検出する方法について述べ
る。一定サンプリング周波数ｆｓで光ヘッドの位置を検
出できれば、前回のサンプリングしたときの光ヘッド位
置と現在のサンプリングしたときの光ヘッド位置の差が
速度となる。

シーク中は（６）式が必ずしも成立しないので光ヘッド
の最大加速度ＧＭ＾Ｘと外部スケールピッチＰの間に特
定の条件を設けることで位置検出ができるようにする。

第３図で示すように初期速度零で加速度によりサンプリ
ング周期１　／　ｆ　ｓの間にＰＯからＰｌへ移動した
場合とＰＯからＰＩＯへ移動した場合を考える。Ｐｌと
ＰＩＯは選択部の出力である領域値と選択値が等しいの
で区別がつかない、このことかられかるように加速度の
変化による移＃１景が１ピツチの長さより短ければ加速
度による位置検出誤差は取り除くことができる。式で表
わせばとなる。（８）式の条件のもとでは、下記に示す
（９）式から求められる。

・・・（９） （９）式は偏心を求める式にゲインｆｓがかかつている
点が異っている。これより、基本的には偏心を求めた各
種演算器でそのまま求めることができる。異なる点は領
域値を判断することであり、シーク中は基本的には一定
方向に進むことから。

ＡＲＥＡ−Ｚ−１・ＡＲＥＡ≧０　　　　・・・（１０
）の条件になるようにＡＲＥＡの値を補正することで（
９）式を算出できる。

また、速度がシーク途中で逆向きになった場合も上式で
小さな範囲ならば算出できる。速度が小さくなってから
逆向きなるため、ＡＲＥＡ−Ｚ−ＩＡＲＥＡ＝Ｏの条件
となる。これより（９）式は負の検出ができることがわ
かる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図、第５図、第
６図を用いて説明する。

第１図は光ディスク装置のフォローイング動作を説明す
るための構成図である。光ディスク８をスピンドルモー
タ４３で回転し、光ヘッド１が光ディスク８上へデータ
の読み書きをする。ディスク８には通常１００μｍ”程
度の偏心がある６光ヘッド１は多数の光学部品から構成
され、コースアクチュエータ９によりディスク半径方向
へ駆動される。レーザ部２から出射した光ビームは偏光
ビームスプリッタ３．１／４波長板４．ガルバノミラ−
５、及び対物レンズ６を通り、光ディスク８に入射する
。光ディスク８にて反射された光ビームは対物レンズ６
、ガルバノミラ−５，１／４波長板４、偏光ビームスプ
リッタ３を通り、検出光学系７に入射する。

検出光学系７と差動増巾器１０からトラッキング信号を
得る。トラッキング信号は光ディスク上の溝と対物レン
ズ６で絞られた光（光スポット）のずれを示す信号であ
る。

ガルバノミラ−５は微小変位であるが高帯域の動作がで
き、コースアクチュエータ９は低帯域であるが大きな変
位がかせげるアクチュエータである。そのため、コース
アクチュエータ９を駆動する回路は低減ゲインは高くシ
、カットオフ周波数は低くなるように２次のローパスフ
ィルタ１１と位相補償回路１３とアンプ１５を設けであ
る。ガルバノミラ−５は高いカットオフ周波数になるよ
うにガルバノミラ−用位相補償回路１２とアンプ１４を
設けである。

フォローイングはトラッキング信号が零になるように上
記で示した各種回路を通してガルバノミラ−５とコース
アクチュエータ９を駆動して実現される。

フォローイング中に偏心足を検出して偏心テーブルが作
製され、シーク時は偏心テーブルを利用してシーク直前
に外部スケールの目標カウント値を決定する。そして、
外部スケールより算出した速度制御を行って移動する。

外部スケールから算出した目標カウント値に到達すると
、外部スケールから位置信号を算出しながらマルチプレ
クサ６０がディジタルフィルタ６５の出力に切り換わり
、位置制御を行う。コースアクチュエータが静止すると
上記で説明したフォローイング動作に移り、ディスクか
らトラックを読み取る。目標トラックと異なればガルバ
ノミラ−５を動かし目標トラックに到達してシークが完
了する。

本実施例ではコースアクチュエータ９のフォローイング
動作以外は全てディジタル処理により動作させている。

第１図にディジタル部４５の一部を、第２図にディジタ
ル部７２の全体を示している。ディジタル部７２はワン
チップマイコンで構成できるが、説明の都合上機能で説
明することにする。

次に偏心テーブルの作製について説明する。

フォローイング中にディスク偏心量を検出するために光
ヘッド１にモアレスケール１６を設け、ベース１８にモ
アレ検出部１７が設けである。モアレ縞を利用した外部
スケールは特開昭５４−３６９０６号の実施例で説明さ
れているのでここでは省略する。モアレ検出部１７がら
は第１図に示す出力ＶＡ１９．出力Ｖａ２０が得られる
。出力Ｖ＾１９は出力Ｖａ２０より位相が一部れている
。サンプリング周波数ｆｓ２１に同期して出カＶ＾１９
．出力Ｖａ２０をサンプル＆ホールド回路２２．２３で
保管し、それぞれの出力をＡ／Ｄコンバータ２４゜２５
でディジタル値に変換する。Ａ／Ｄコンバータ２４，２
５を８　ｂｉｔとし、ピッチをＰ　＝０．１０２４■と
すれば１　ｂｉｔ当り０．２５μｍの感度になる。

トラックピッチを１．６μｍ　とすればＡ／Ｄ変換によ
る量子誤差は小さいものと考えられ、量子誤差は無視で
きる。

加減剰演算回路２６により、第３図に示すようなＶＡ２
７．ＶＢ２８．ＶＣ３１，ＶＤ３３．−ＶＡ２９゜−Ｖ
Ｂ３０．−Ｖｃ３２．−Ｖｏ３４が算出できる。

領域値ＡＲＥＡは入力値の最大値から決定し、選択部３
５、では第１表で示すように領域値ＡＲＥＡ３６と選択
値ＶＳＥＮ３７が出力する。ＡＲＥＡ３６とＶＳＥＮ３
７を偏心量検出部３８に入力する。（第１図参照） 第５図は選択部３５の出力から偏心量を算出するフロー
チャートである。偏心量検出部３８では（６）式の条件
が成立するときは（５）式と（７）式の演算を行う。

（６）式が不成立の場合は、領域が０から７か７か６０
に移ったときと、ノイズによる誤検出が考えられる。フ
ローチャートでは７から０に移ったときは領域値に８を
加えることで処理し、０から７に移ったときは領域値に
８を減算することで処理する。それ以外でも（６）式が
不成立ならばノイズによる誤検出としてフラグＦを立て
る。

ディスク−回転分上記に示した偏心量検出を行ない、フ
ラグＦがリセット状態のままならば、偏心量検出を完了
とし、フラグＦがセットされれば再度行なう。

ディスク偏心量ＬＨはディスク回転位置に同期し、ディ
スク回転角はスピンドル回転角に等しい。

そのため、光ディスク８の回転角を検出するためにスピ
ンドルモータ４３の任意の角度にマーカ４０を付け、フ
ォトインタラプタ４１でスピンドルモータ４３のマーカ
４０の付いた回転角を検出する。

フォトインタラプタ４１の出力をカウンタ４２のリセッ
ト端子に入力することにより、マーカ４０の付いた角度
でカウンタ値をリセットする。

クロックＣＫ４４をカウンタ４２に入力し、ディスク角
度に同期してカウンタ４２の出力を得る。

ディスク８は等連日運動であるので、カウンタ４２の出
力がディスク８の回転角及び時間に相当する。

偏心テーブル３９はＲＡＭで構成し、マルチプレクサ４
６でアドレスにカウンタ４２の出力をつなぎ、データに
偏心量検出部３８の出力ＬＨを人力する。このようにし
て、フォローイング中にディスク回転に同期した偏心を
偏心テーブル３９に記録する。

ここで８＝ＡＣ・πの条件を成立すれば乗算を減らすこ
とができる。

次に、第２図を用いて目標トラックが与えられたときの
目標カウント値６６の決定方法について述べる。

現在トラック４９はフォーイング中に読み取られレジス
タ４８に記録されている。目標トラック４７と現在トラ
ック４９からシーク距離に相当するトラック本数が、変
換部５０によって算出される。

現在位置の外部スケールの量子誤差を少なくするために
、選択部３５の出力ＶＳＥＮ３７に剰算器ＰＴＲＡＣ・
π ツク本数に変換して変換部５０との加算により光ヘッド
１の位置を補正したトラック本数５６を得る。ただしＰ
丁Ｒはトラックピッチを示す。

トラック本数５６を移動するための所要時間を時間変換
テーブル５２により算出する。時間変換テーブル５２は
ＲＯＭで構成され、あらかじめシーク距離に対応した所
要時間値を記録しておく。

カウンタ４２の出力時間のときの値を偏心テーブル３９
からラッチ５１にシーク直前の偏心量を保管する。

次に１時間変換テーブル５２の出力とカウンタ４２の出
力和を剰余部５３に入力する。剰余部５３はディスク１
回転の時間で割った余りを算出する。マルチプレクサ４
６により剰余部５３をマルチプレクサ４６の出力とし、
偏心テーブル３９に入力する。偏心テーブル３９の出力
はラッチ５４に保管され、予想シーク後の偏心量が算出
されることになる。

ラッチ５４とラッチ５１の差から、シーク直前の偏心量
を零としたときのシーク直後の予想偏心量を変換部５５
（剰算器５８と同じもの）に入力し、トラック数に変換
される。トラック本数５６に加算され、実質的なシーク
本数が算出でき、乗算器５７で−を掛けて目標カウント
値６６がシーり直前に決定される。

次に速度検出方法について述べる。（８）式を計算する
ことで基本的には速度検出ができる。速度検出は領域値
から算出する部分と選択値から算出する部分に分けられ
る。ここでは、領域値からの速度検出について述べる。

ここで、コースアクチュエータの最大加速度を２Ｇ、最
高速度を０．５ｍ／ｓ、サンプリング周波数を２　Ｋ　
Ｈｚ　、モアレスケールピッチを１０２．４μｍとすれ
ば、１領域の距離を変化させる加速度は −＊　（ｆｓ）”４５　Ｇ となる。つまり、加速度による領域変化が８以上（１ピ
ッチ以上）ならば領域検出が算出できない。

しかし本実施例では加速度による領域変化が１以下なの
で速度状態をはあくしていれば十分に領域検出ができる
。

最高速度のときのサンプリング内で進む距離はＶに＾Ｘ
・−＝０．２５ｍ ｆｓ となる。領域数にして２ｏ領域、モアレピッチに対して
２．４倍である。即ち、いままでの１ピツチ内の領域検
出では不可能である。そこで、移動量が１ピッチ以上に
なったら桁上げするレジスタを設けることにより最高速
度時での領域検出を可能にする。

桁上げ用のレジスタをＴＯＢＩとし、第６図を用いて算
出方法を説明する。

フローチャートではサンプリング時間内に移動した領域
値の差分をＤＥＬＴＡとして算出する。（１０）式より
ＤＥＬＴ≧０の条件にし、加速度ＤＬＴを算出する。加
速度ＤＬＴが（８）式で示した条件になるようにｌ　Ｄ
ＬＴ　ｌ≦１にしている０条件が成立すれば正しいと判
断してＶに＝　Ｔ　ＯＢ　Ｉ　十ＤＥＬＴＡが実行され
る。ここでＳＫ　＝Ｖｇ＋５ｘ−Ｚ−１としているのは
目標カウント値をカウントするためである。Ｓにが目標
カウント値に一致したら目標位置に到達したことを意味
する。また、目標カウント値とＳＫの差をテーブル６２
に入力することで速度指令値を発生させている。

Ｉ　ＤＬＴ　＋≦１が成立しない場合は、桁上げま　。

たは桁下げもしくはノイズによる誤検出と判断される。

領域値ＡＲＥＡが０．１．７であることを判定すること
でＴＯＢＩの値を変化させて正しい判別を行ない、それ
以外は誤検出とみなし１サンプル前の値をそのまま用い
ることで安定化させている。

本実施例ではマクロシークをワンチップマイコン７２で
構成でき装置の小形化ができる効果がある。

また、本実施例では時間換算テーブルをＲＯＭで構成し
たが、ＲＡＭで構成してシークするたびに値を最適値に
変更してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外部スケールピッチよりも細かい位置
決めができ、偏心による目標位置のずれがないので短時
間でシークが実現できる効果がある。

また、本発明では速度検出を外部スケールから算出でき
るのでコストがかからない効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光ディスク装置のフォロー
イング時の説明図、第２図は同じくシーク時の説明図、
第３図は外部スケール出力値と演算器出力の関係を示し
た図、第４図は本発明の光ディスク装置の偏心速度の検
出精度を示す図、第５図は同じく偏心検出のフローチャ
ート、第６図は同じく速度検出のフローチャートである
６１・・・光ヘッド、９・・・コースアクチュエータ、
１６・・・モアレスケール、１７・・・２相モアレ検出
器、２６・・・演算部、３５・・・選択部、３６・・・
領域値。 ３７・・・選択値、３８・・・偏心量検出部、３９・・
・テーブル、４５・・・ディジタル部、４７・・・目標
トラック値、４９・・・現在トラック値、６６・・・目
標カウント第　ｌ　記 第　２　因 手　３　図 ｏ１２３４’５６７　０ 囁　４　記 境　５″　記

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外部に位置決め用スケールを用いて目標トラックの
   近傍に外部スケール用目標位置を定め、光ヘッドを移動
   し、その後、光スポットを移動して前記目標トラツクへ
   到達するシーク方式の光ディスク装置において、前記外
   部スケールを２相の外部スケールとし、前記２相外部ス
   ケール出力値の加減剰を行う演算器を設け、前記外部ス
   ケールピッチより細い光ヘッドの位置検出及び位置決め
   を行なうことを特徴とする光ディスク装置。 ２、請求項１記載の光ディスク装置において、前記演算
   器の出力を偏心量に変換する手段と、前記偏心量変換手
   段の算出値を記録するＲＡＭで構成したテーブル部と、
   前記目標トラックまでの距離から移動時間を算出するＲ
   ＯＭテーブル部と、前記ＲＯＭテーブル部の出力から前
   記ＲＡＭで構成したテーブル部より予想光ヘッド移動時
   間後の偏心量を算出してシーク直前の偏心量にの差を求
   める減算器と、前記減算器の出力と前記目標トラックま
   での距離の和を求める加算器を設け、前記加算器出力か
   ら前記外部スケール用目標位置を定めることを特徴とす
   る光ディスク装置。 ３、請求項１記載の光ディスク装置において、シーク直
   前の前記演算器出力と前記目標トラックまでの距離との
   和から前記外部スケール用目標位置を定めることを特徴
   とする光ディスク装置。 ４、請求項１記載の光ディスク装置において、前記外部
   スケールピッチと前記光ヘッドの最大加速度にある特定
   条件を持たせることで前記演算器出力から前記光ヘッド
   の速度を検出することを特徴とする光ディスク装置。