JPH073693B2 - 光ビ−ムのアクセス制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光デイスク装置等に用いられる光ビームの
アクセス制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、粗アクセスにより光ビームを所望位置付近まで大
きく移動させ、その後は光ビームを１トラツク毎に移動
させる方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのような従来の方法は、ヘツドを１トラ
ツク移動させるのに略１ミリ秒程度要するので、例えば
５トラツクを移動させるには50ミリ秒の移動時間を要
し、アクセスが遅いという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような問題を解決するためこの発明は、粗アクセス
が終了した後は、相対速度と位置ずれ信号を用いてトラ
ツクに対する光ビームのアクセスタイムを短縮するよう
にしたものである。

〔作 用〕

複数のトラツクのアクセスが一度で行われる。

〔実施例〕

第１図は本発明の１実施例を示すブロツク図であつて、
１は光デイスク媒体を保持・回転させるスピンドルモー
タ、２は光デイスク媒体、３は光ヘツド、４は光ヘツド
３のうち光デイスク媒体２で反射した光を検出するフオ
トデテクタ、５は光ヘツド３のうちそこから射出される
光ビームを光デイスク媒体２の半径方向（トラツク方
向）に駆動するアクチユエータ、６は筐体に対するアク
チユエータ５の動きをセンスする位置センサ、７は位置
センサ６の出力を処理してアクチユエータ５の移動量を
検出する移動量検出回路、８は移動量検出回路７の出
力、９はフオトデテクタ４の出力線群、10はフオトデテ
クタ４の出力からトラツクとビームの位置ずれを検出す
る位置検出回路、11は位置検出回路10の出力、14は位置
検出回路10の出力のピークをセンスする毎に１個パルス
を出力するトラツク通過パルス発生回路、15はトラツク
通過パルス発生回路14の出力、16はトラツクとビームと
の間の相対速度を検出する相対速度検出回路、17は相対
速度検出回路16の出力、18は規準速度を発生する規準速
度発生回路、19は規準速度発生回路18の出力、20は相対
速度検出回路16の出力17と規準速度発生回路18の出力19
とをそれぞれ定数倍した後に差をとる速度誤差検出回
路、21は速度誤差検出回路20の出力、22はパワーアン
プ、23はパワーアンプ22の出力である。

この装置を動作させるには光デイスク媒体２をスピンド
ルモータ１に装着し回転させる。光デスク媒体２は第２
図の様な溝が光デスク媒体２の製造時に形成されてい
る。光ヘツド３から送出されたレーザ光は光ヘツド３の
図示しない光学系で絞られ、光デスク媒体２の面に垂直
に入射される。レーザ光は光デスク媒体２の表面で回折
反射し、フオトデテクタ４で検出される。位置ずれを検
出するための検出方法の一例として、２分割デテクタの
構成を第３図に示す。光デイスク媒体面に照射されたレ
ーザ光は光デイスク媒体面上の溝で回折反射される結
果、溝と溝以外の場所では２つのフオトダイオード4a,4
bで受光する光量にアンバランスが生じる。フオトダイ
オード4a,4bの出力は抵抗10a,10bで終端され、差動増幅
器10cで差動増幅される。これにより、第２図に示すよ
うに媒体の半径ｒ方向にアクチユエータが動いたとき、
第４図（ａ）に示す溝を通過する度に第４図（ｂ）に示
す位置ずれ信号が出力11に送出される。（以下この信号
を位置ずれ信号11と称する） アクチユエータ５の移動量を検出する位置センサ６は第
５図（ａ）に示すように、一つの発光素子と反射用のミ
ラーおよび２分割フオトデテクタで構成でき、位置セン
サ６の出力は移動量検出回路７に入力される。移動量検
出回路７は第３図と同様にしてアクチユエータ５と連動
するミラーが矢印ｘ方向に移動すると第５図（ｂ）のよ
うに移動量に比例した信号が得られる。

なお、アクチユエータ５の移動量を検出する位置センサ
はアクチユエータの駆動電流を検出する手段によつても
構成できる。

位置検出回路10の出力11、移動量検出回路７の出力８
は、相対速度検出回路16に入力される。相対速度検出回
路16は第６図に示す構成で実現できる。位置ずれ信号11
は微分回路100で微分されスイツチ102に入力されるとと
もに反転回路101を通してスイツチ102へ入力される。第
７図（ａ）に示す位置ずれ信号11が入力されると微分回
路100から第７図（ｂ）に示す信号が出力され、反転回
路101から第７図（ｃ）に示す信号が出力される。スイ
ツチ102は後述するトラツク通過パルスのカウント値が
偶数の区間は微分回路100の出力をそのまま出力し奇数
の区間は反転回路101の出力を送出するので、スイツチ1
02の出力は第７図（ｄ）のような波形を出力するように
なつている。また、位置ずれ信号11は比較回路106に入
力されるとともに反転回路107を通して比較回路108に入
力される。比較回路106、108は位置ずれ信号11およびそ
れを反転させた信号の中心とピークの間の真ん中のレベ
ル（第７図（ａ）のL1,L2）を比較レベルとして位置ず
れ信号11および、それを反転させた信号が比較レベルよ
りも大きい間は、ハイレベルとなる信号を出力するよう
になつており、それぞれオア回路109に入力する。オア
回路109は入力された２つの信号のオアをとり、第７図
（ｅ）のような波形を出力するようになつている。オア
回路109の出力がハイレベルの区間は位置ずれ信号11が
線形性を失う部分（波形のピーク部分）である。

アクチユエータ５の移動量を検出する移動量検出回路７
の出力は微分回路104によつて微分されて静止系に対す
る光ビームの移動速度を示す信号となり、第７図（ｆ）
に示す信号がスイツチ105に入力される。スイツチ105は
オア回路109の出力がハイレベルの間、微分回路104の出
力をそのまま送出し、ローレベルの間は「０」レベルを
送出するようになつているので、第７図（ｇ）に示す信
号を出力する。スイツチ102の出力は差動増幅器112の正
入力端子に加えられ、スイツチ105の出力は差動増幅器1
12の負入力端子に加えられて差動増幅され、第７図
（ｈ）に示す信号となつてサンプルホールド機能付スイ
ツチ110に入力される。サンプルホールド機能付スイツ
チ110は（ｅ）に示すオア回路109の出力がローレベルの
間は差動アンプ112の出力をそのまま送出し、ハイレベ
ルの間はハイになつた瞬間の差動アンプ112の出力をホ
ールドした値を送出する。したがつて、サンプルホール
ド機能付スイツチ110の出力は第７図（ｉ）の波形とな
り、前述の説明から明らかなように、オア回路109の出
力がローレベルの間、すなわち位置ずれ信号11が線形性
を保つ領域では位置ずれの微分値、すなわち相対速度と
なつており、ハイレベルの間はハイレベルになつた瞬間
の相対速度から光ビームの移動速度を引いた値すなわち
トラツク偏心速度となつている。サンプルホールド機能
付スイツチ110の出力は、スイツチ105の出力と共に和動
増幅器111に入力され、和動増幅され、第７図（ｊ）に
示す出力17が送出される。

その結果、位置ずれ信号11はビームとトラツクの間との
相対変位を示す信号であり、変位と出力信号の間に比例
関係が成立する区間ではこれを微分した信号、すなわち
相対速度が出力17に送出される。比例関係が成立しない
区間では、比例関係が成立する区間から成立しない区間
に移る瞬間のトラツク偏心速度をホールドした値に、ビ
ーム自体の移動速度を加えた値が出力される。

このように比例関係が成立しない区間では相対速度その
ものは正確には検出できないが、トラツクの移動速度は
偏心によつて生じるものがメインであり、したがつてデ
イスク回転数成分（3000rpmでは50Hz）で周期的に変化
する、したがつて位置ずれ信号の比例関係が成立しない
区間（1.6ミクロンピツチのデイスクでは0.4ミクロンに
相当）を移動する時間は相対速度を2cm/s程度に設定す
ると、40マイクロ秒程度であり、この程度の時間であれ
ば、この間のトラツク移動速度の変化ほぼ０であると考
えられる。したがつて、前述したように位置ずれ信号の
比例関係が成立しない区間に入つた瞬間のトラツク偏心
速度をホールドして、これにビームの移動速度を加えれ
ば、相対速度が近似的に得られることになる。

位置ずれ信号11はトラツク通過パルス発生回路14と、規
準速度発生回路18に入力される。トラツク通過パルス発
生回路14は第８図に示すように、電圧比較器200、パル
スエツジ検出回路201、積分器202、比較器203、規準電
圧204から構成されている。この回路は第９図（ａ）に
示す信号（位置ずれ信号11）が電圧比較器200に入力さ
れて０ボルトでレベル比較され、位置ずれ信号11が正に
なる度に、第９図（ｂ）に示すように第１のパルスが出
力される。電圧比較器200の出力はパルスエツジ検出回
路201に入力され、第１のパルスの立ち上がり、立ち下
がりに対応して十分幅の狭い（パルス幅は第１のパルス
の1/10以下）第９図（ｃ）に示すような第２のパルスが
送出される。

一方、相対速度である信号17は積分器202に入力される
ので、積分器202は第２のパルスがハイレベルの区間は
出力を０にし、（ｃ）に示す第２のパルスがローレベル
になつた瞬間から相対速度の積分を始め、第２のパルス
がハイレベルになるまでの区間、すなわち第２のパルス
がローレベルの区間は第９図（ｄ）に示すように相対速
度を表す信号17を積分し続ける。第２のパルスがローレ
ベルの区間はトラツクの中央からランドの中央、あるい
はランドの中央から溝の中央までの区間（トラツクピツ
チ1/2）であるから、一定の距離である。積分器202の出
力は第９図（ｄ）のようになる。その最終値はトラツク
ピツチの1/2に相当する電圧となつて、相対速度の大き
さによらず一定である。したがつて積分器202の出力を
比較器203に入力し、その最終値の1/2程度のレベルＬ
（溝とランドの境界までの距離に相当）で比較すること
により、第９図（ｅ）に示すように、第３のパルスが出
力される。第９図（ｅ）に示す第３のパルスの立ち上が
りは、レベルＬを調整することによつて、位置ずれ信号
のピーク位置にすることができる。このため比較器203
の出力はトラツク通過パルス15として出力される。なお
ピークを検出する方法に微分回路を用いる方法もある
が、光デイスク媒体のトラツク上にはアドレス用のプレ
ピツトが等間隔で配設されているので、このプレピツト
のために位置ずれ信号はピークがつぶれたり、疑似ピー
クが発生したりすることがある。このため、微分を用い
る方法は安定度を確保するうえで望ましくなく、本願の
ように積分を用いる方法であれば、安定性に問題がなく
なる。

このようにして、光ビームがトラツクを横切つたときに
得られる正弦波状位置ずれ信号のピークを検出すること
により、移動したトラツク数のカウントが可能になると
ともに規準速度発生回路の段階状信号を位置ずれ信号に
よつて滑らかにすることが可能になる。これは次のよう
にして行われる。トラツク通過パルス15は規準速度発生
回路18に入力される。規準速度発生回路18はトラツク通
過パルス15をカウントし続け、アクセス距離として与え
られたトラツク数の２倍の数から所定の数ｎ（例えば
３）を引いた値Naに対し、カウント値が低い場合は一定
直流レベルの規準速度を出力19に送出する。ここでトラ
ツク数の２倍をとつたのは、光ビームが１トラツクを移
動する間に位置ずれ信号は２つのピークを持つからであ
る。そしてカウント値がNaを越えた時点以降、位置ずれ
信号の半周期毎（カウントが１増える毎）に第９図
（ｆ）に示すように直流レベルを前記一定直流レベルの
1/4ずつ段階波状に下げるとともに、位置ずれ信号の極
性を変化させて、常に負の勾配を持ち、かつ位置ずれ信
号のピーク対ピークの間が前記一定直流レベルの1/4に
等しい値となるようにレベルを合わせる信号として、段
階波状信号に加え、第９図（ｇ）に示すようにアクセス
目標位置で０となる規準速度を出力19に送出する。

相対速度17と、規準速度19は速度誤差検出回路20に入力
され、各々k1,k2倍した後、差し引かれる。k1,k2は目標
位置までの残差距離と速度の関係を決め、かつ閉ループ
の総合ゲインを決める量である。速度誤差は出力21に送
出され、パワーアンプ22に入力されて、電圧電流変換さ
れて、信号線23を通して、アクチユエータ５に供給され
る。

以上説明したように、ビームをトラツク方向に移動する
アクチユエータは相対速度誤差で駆動され、目標トラツ
クで０となる規準速度に追従するように制御される。こ
のような構造となつているから、トラツクの偏心が存在
しても、その偏心に対するビームの相対速度を検出し
て、０から正（あるいは負）そして０となるように加
速，減速されるので、あたかも偏心が０であるような制
御が実現される。したがつてその効果としては、複数の
トラツクに移動する際に偏心の影響を受けずに１回のア
クセス動作でアクセスを完了できることになる。

第10図は相対速度検出の他の方法である。図において、
位置ずれ信号が線形性を有する区間（オア回路109の出
力信号がローレベルの区間）は、位置検出回路10の出力
信号11の微分値を絶対値化した信号であるスイツチ102
の出力をホールドした信号がサンプルホールド機能付ス
イツチ110から出力される。一方、静止系に対するヘツ
ドの移動量を検出する移動量検出回路７の出力８を微分
した信号である微分回路104の出力信号は、差動アンプ1
12aの非反転入力端子に供給されるとともに、サンプル
ホールド機能付スイツチ113を通して差動アンプ112aの
反転入力端子に供給される。サンプルホールド機能付ス
イツチ113は、オア回路109の出力信号がローレベルの間
は微分回路104の出力をそのまま送出し、ハイレベルの
間はハイレベルになつた瞬間の入力信号の値をホールド
して出力するようになつている。したがつて、差動アン
プ112aの出力はオア回路109の出力がローレベルの間、
すなわち位置ずれ信号が線形成を有する区間では０であ
り、ハイレベルの間、すなわち位置ずれ信号が線形性を
失う区間では、位置ずれ信号が線形性を失つた瞬間から
のヘツドの移動速度の変化分となつている。

サンプルホールド機能付スイツチ110の出力と、差動ア
ンプ112aの出力は和動増幅器111に供給され、加え合わ
される。したがつて、和動増幅器111の出力は位置ずれ
信号が線形性を有する区間では位置ずれ信号の微分値、
すなわちトラツクに対する光ビームの相対速度をとる。
さらに、和動増幅器111には位置ずれ信号が線形性を失
う区間では、線形性を失つた瞬間の相対速度をホールド
した値に、静止系に対する光ビームの移動速度の変化分
を加えた値が出力される。第６図に関する説明で述べた
ように、位置ずれ信号が線形性を失う区間でのトラツク
の移動速度の変化は無視でき、したがつて線形性を失う
瞬間の相対速度をホールドした値に、光ビームの移動速
度の変化分を加えることにより、位置ずれ信号が線形性
を失う区間でも、近似的にトラツクに対する光ビームの
相対速度が得られることになる。

実験により確認した結果によれば、本発明を用いること
によつて相対速度を2cm/sに加速し目標の２トラツク手
前から減速することにより、50トラツク（トラツクビツ
チ1.6ミクロン）を５ミリ秒でアクセスすることができ
た。これに対し、従来の１トラツクアクセス複数回繰り
返す方法では、50トラツクをアクセスするに要する時間
は約50ミリ秒である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、トラツクとビームとの相
対速度を検出し、アクセス目標トラツクで０となり、ア
クセス目標トラツクまでの残差距離に比例した規準信号
に相対速度を追従させるように制御するものであるか
ら、トラツク偏心の大きさと速度によらず、複数のトラ
ツクを１回の動作でアクセスでき、従来のように１トラ
ツクのアクセス動作を複数回繰り返す方法に比べて、ア
クセス時間を短縮することができるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第２図は
光デイスク媒体の一例を示す斜視図、第３図はフオトデ
テクタの一例を示す回路図、第４図は位置ずれ信号の波
形を示す波形図、第５図はアクチユエータ移動量検出回
路の構成を示す図、第６図は相対速度検出回路の構成を
示すブロツク図、第７図は相対速度検出回路の動作波形
を示す波形図、第８図はトラツク通過パルス発生回路の
動作を示すブロツク図、第９図は位置ずれ信号のピーク
を検出する動作を説明するための波形図、第10図は相対
信号を検出する回路の他の実施例を示すブロツク図であ
る。 １……スピンドルモータ、２……光デイスク媒体、３…
…光ヘツド、４……フオトデテクタ、５……アクチユエ
ータ、６……位置センサ、７……移動量検出回路、10…
…位置検出回路、14……トラツク通過パルス発生回路、
16……相対速度検出回路、18……規準速度発生回路、20
……速度誤差検出回路、22……パワーアンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】媒体上に光ビームを照射して第１のトラッ
   クに位置決めしている光ビームを任意の指定されたトラ
   ック数だけ離れた第２のトラックに移動停止させるとき
   その媒体から反射されてきた光ビームを利用して位置決
   めする光ビームのアクセス制御装置において、 光ビームの移動量を検出する移動量検出回路と、 トラックと光ビームとの位置ずれを検出する位置検出回
   路と、 位置検出回路の出力のピークをセンスする毎にパルスを
   出力するトラック通過パルス発生回路と、 位置検出回路出力が線形性を保つ領域では位置検出回路
   出力信号を微分した信号を相対速度信号として出力し、
   位置検出回路出力が線形性を保てない領域では線形性を
   保てなくなった瞬間の位置検出回路出力信号から移動量
   検出回路出力の微分値を減算した信号を相対速度信号と
   して出力する相対速度検出回路と、 トラック通過パルス発生回路からのパルス数をカウント
   しカウント値がアクセス距離として決められた所定数以
   下の時は一定レベルの直流信号を基準速度として出力
   し、前記カウント値が前記所定数を越えたときは前記一
   定レベルの直流信号がアクセス目標位置で零となるよう
   に単調減少する信号を基準速度として出力する基準速度
   発生回路と、 基準速度と相対速度との速度誤差を検出する速度誤差検
   出回路とを備えたことを特徴とする光ビームのアクセス
   制御装置。
2. 【請求項２】トラック通過パルス発生回路は、位置ずれ
   信号のレベルが零になる位置から次に零になる位置まで
   光ビームのトラックに対する相対速度を積分してその値
   が所定レベルを越えたとき出力パルスを送出することを
   特徴とする特許請求範囲第１項記載の光ビームのアクセ
   ス制御装置。