JPS6320726A

JPS6320726A - 光デイスク装置

Info

Publication number: JPS6320726A
Application number: JP16464686A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Tsuyoshi; 敏明津吉; Kazuo Takasugi; 高杉　和夫; Masatoshi Otake; 大竹　正利; Seiji Yonezawa; 米沢　成二
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1988-01-28
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2592445B2

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〕本発明は光ディスク装置に係り、特に光スポットのフォ
ーカス及びトラッキング借制御を間欠的に得られるサー
ボ信号により行なう場合に適した高周波サンプリングサ
ーボ方式を用いた光ディスク′装置に関する。

〔従来の技術〕

光デ、（スフ上の任意の記録領域にデータをライトし、
任意の領域からデータをリードする光ディスク装置に関
して、ディスク面とリード、ライト用光ビームスポット
との関係を正しく＃御すること、すなわちオート・フォ
ーカス制御およびトラッキング制御において、トラック
上の特定領域に間欠的に上記制御のためのサーボ信号領
域を設け、この信号に基づいてサンプリング的に上記制
御を実施する方式が堤案されている。たとえば特公昭５
８−２１３３６号、１９８４　（昭５９）年、第４５回
応用物理学会学術講演会　１３ｐ−Ｅ−８および１３Ｐ
−Ｅ−９’″セクタサ一ボ方式データファイル光ディス
ク″そのＩ、その２等である。

これらの方式の特徴は、光ディスクのフォーカス及びト
ラッキングサーボにおいて、サーボ信号の検出を、トラ
ック上から連続的に得るのではなく。

間欠的に得、これを基いサンプリングサーボ方式とする
点である。このためサンプル点以外の部分からの影響を
受けないという利点がある。

たとえば、データビット記録時には一般に読み出し時の
１０倍程度の強度のパルスが光検出器に入射するため、
連続制御の場合にはこれらのパルスによりフォーカスお
よびトラッキングのサーボ系が乱される恐れがあるが、
サンプリングサーボ方式では、サンプル点以外の信号を
使用しないので記録パルスの影響は受けない。また、一
般に光ディスクではデータのピットの記録の前後で反射
率などが変化するため、連続制御の場合、制御系の特性
が変化することがあるが、サンプリングサーボ系では、
このような、変化の影響も受けず、サーボ系を安定化で
きる利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記従来技術においては、光ディスクのフォーカ
ス及びトラッキング制御をサンプリング・サーボ方式で
実施する問題が論じられているが、サーボ信号が正しく
検出された場合を前提としており、実際のディスクに多
数存在する欠かんや、あるいはサーボ系の何らかのエラ
にもとづくサーボ信号の検出誤りについては配慮されて
いない。

したがってサーボ信号に検出エラがあると、その誤りは
少なくとも次にサンプルされるサーボ信号まで修正され
ることはなく、制御特性が乱九、所定の性能をもつ制御
系を構成できないという問題があった。

本発明の目的は、サーボ信号に検出誤りが存在する場合
にも、その影響を最少限におさえ、安定な制ｍ特性が保
証されるような光ディスク装置を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、第テにはサーボ信号の検出誤りの発生がそ
れ程高頻度には起らないこと、すなわち通常の制御状態
に於ける上記エラの発生はまれであるという性質を基と
し、正常な制御状態におけるサーボ信号の取り得る偏差
範囲を、連続した過去の−７または複数のサンプル値か
ら、あるいはこれに偏心情報あるいは隣接トラックの情
報等を総合して推定し、所定の判定基準に従ってサンプ
ルしたサーボ信号が誤りであるか否かを判定し、誤りの
場合には上記推定値により誤りのある上記サンプル値を
胃代えることによって達成される９一方、第２としては
、上記サンプル値の適否の判定してサーボ系にそのサン
プル値、または代替データを送りこむまでに要する時間
を一定時閣内に終了することによって達成される。なぜ
なら、これらの判定に要する時間はサーボ系のむだ時間
として作用するため、この時間を長くとりすぎるとサー
ボ系の位相余有が減少し、安定性が低下するからである
。

〔作用〕

本発明に於ては、検出したサーボ信号についてその信号
をサーボ系への入力信号とする前に、まずその信号が誤
りであるか否かを判定する。それには、時間的に連続し
たサーボ信号から次のサンプル時点でのサーボ信号の取
りうる範囲を推定し、通常の制御状態におけるノイズや
偏差等を考慮して設定した限界値をもって、検出サーボ
信号を評価する。すなわち上記限界の内か外かを判定し
、内であればそ′！１．を新しいサンプルデータとして
扱い、外であればこれを使わず上記推定値をサンプルデ
ータとして用いる。このためディスクの欠陥などにより
墨常なサーボ信号が検出されてもこれに影響されること
なく良好な制御特性を得ることができる。

通常のデータ・リードライト状態ではなく、アクセス時
、シーク時、あるいは連続して一つのトラック上に留ま
るような状態においては、トラック間を移動（トラック
・ジャンプ）する状態が生ずる。この時のトラッキング
信号には、上記移動に対応して当然大きな偏差信号が加
わる。あるいはサーボ信号が途中のある期間で見出せな
い場合も起り得る。すなわち、このような状態では上記
サーボ信号の誤り判定が不可能になる場合が生じる。そ
こで上記誤り判定の動作は、装置の動作状態によってそ
の適用、不適用を使いわけすることによりどのような場
合においても良好な動作を得ることができる。

上記判定で連続的にあるいは極めて高頻度で誤りと判定
される場合が起る。たとえば大きな欠陥等の場合である
。欠陥に対しては装置の性能から対応できる最大欠陥は
あらかじめ想定できる。したがって、上記誤りの状態の
継続状況から装置の制御や動作方法を決定することがで
きる。また、このような異常状Ｍ（たとえば欠陥部）か
らの脱出の判定は、上記判定結果の誤りが連続して無く
なったことを検知するなどにより可能である。このため
上記判定の限界値は必ずしも一定ではなく、状態に応じ
て可変とすることができる。

次に本発明の第２のポイントである、上記判定に要する
時間の設定法について説明する。第４図（ａ）のΔＸ　
（ｔ）はフォーカスまたはトラッキングサーボ系におけ
る目標点からの真のずれ量の時間的変化を表わし、具体
的にはフォーカスサーボ系においては光スポットの焦点
ずれ量、トラッキングサーボ系においては、トラック中
心と光スポツト間の距離を示す。サーボ系はΔＸ→０と
なるように動作する。さて、サンプリングサーボ系にお
いては、得られる誤差（２号は、ΔＸ　（ｔ）を時間間
隔ＴでサンプルホールドしたΔＸ　（ｔ）で示される階
段状の波形となる。サンプルホールド回路の周波数伝達
関数Ｇｈ（ｊｗ）は −Ｊ　ｗ　ＴＧｈ　Ｕ　ｗ）　＝　（１−ｅ　　　　　）　／ｊ　ｗ
Ｔ　　　　　　　（１）で示さ九、その位置特性　（ρ
ｈ　（ｗ）は’＃ｈ　（ｗ）　＝−Ｔ／＝ｗとなる。なおここで、ｆ　＝　２　Ｋ　ｖ　、　　ｆ　
ｓ　＝　１　／　Ｔである。したがってサンプルホール
ド要素は一種のローパスフィルタとて働き、その位相遅
れ量は周波数に対して線形で、サンプリング周波数（ｆ
ｓ）と等しい周波数成分に対してπ（１８０”）遅れ、
ｆ＝ｆｓ／１０という周波数成分に対しては１８０”の
位相遅れを発生させる。

一方、前述のように本発明ではサーボ系に誤サンプルに
よる信号が入り、サーボ系が乱されるのを防ぐためサン
プルしたデータをチェックするが、チェックに要する時
間をΔｔとすると、実際にサーボ系に送り込まわる信号
は第４図（ｂ）に示すようなΔＸ　（ｔ）となり、これ
はΔＸ　（ｔ）をΔｔだけ遅らせた信号となる。信号を
Δｔだけ遅らせることは、周波数伝達関数的には、−Ｊ
　　ｗ　　Δ　ｔＧ　ａ　（ｊ　ｗ）　＝　ｃ　　　　　　　　　　　（
３）で表わされ、その位相特性’Ｐ、＋　　（ｗ）は（
ρ、ｓ（ｗ）＝−ｗ・Δｔ＝−２πｆ・Δｔ（４）である。したがってサンプルホールドとチェック時間Δ
ｔによって発生するトータルの位相遅れＣρ（ｆ）は（
２Ｌ　（４）式から ψ（ｆ）＝ψ）、（ｗ）＋ψ、＋（ｗ）となる。ここで
サンプル間隔ＴとΔｔの比をηで表わし、 η＝Δｔ／Ｔ　　　　　　　　　　　　（６）とすると
、Δし＝η・Ｔ＝η／　ｆ　ｓよりとなる。

一般にサーボ系で位相遅れ量が問題とされるのは、サー
ボ系のゲイン交叉周波数（ｆｏ）においてであり、これ
は、サーボ系の開ループ伝達関数のゲインが１となる周
波数と定義される。このｆ６における開ループ系の位相
は−π （−１８０°）以下であることが、サーボ系の安定条件
であり、−１８０°に達するまでの余裕が、位相含有Ｃ
ｐｍとして定義される。一般に安定性の指標として（ρ□〉４５°　　　　　　　　　　（８）程度が必要
とされるとされている。

一方、光ディスクのフォーカスやトラッキングのサーボ
系において、ゲイン交叉周波数ｆ。は３ＫＨｚ以下であ
る場合が多い。これは、サーボループの中で光スポット
の位置を修正する機能をもつアクチュエータは機械系で
あるので、２０Ｋ　Ｈｚ付近の周波数で複共振と呼ばれ
る有害な共振点を有するため、ｆｃを３　ＫＨｚＦ４度
より太くすると、複共振点でサーボ系がゲインを有する
ことになり、サーボ系が不安定となりやすくなるためで
ある。

したがって光ディスクサーボ系は、ｆ、＝ＩＫ〜３Ｋ）
ｌｚにおいて位相余有（ｐｃ＝４５°稈度を有するもの
が一般的となっている。

しかるに、サンプリングサーボ系では（７）式で示され
るような位相おくれが加わるため、連続サーボ系に単純
にサンプルホールド要素を加えると位相余有Ｃｐｍが減
少し、サーボ系が不安定となることがある。ｆｓ／ｆｃ
、Δｔ／Ｔと位相遅れ（Ｐとの関係をプロットしたもの
が第５図である。

例えば、ｆ　ｓ　＝　３０　Ｋ　Ｈｚ　、　ｆ　ｃ　＝
　３　Ｋ　Ｈｚ　。

Δｔ／Ｔ＝０．１とした場合では、トータルの位相遅れ
ｐは−２１，６’となり、位相余有を２１．６°だけ減
少させてしまうため、安定性が減少することになる。

位相余有の減少分は、位相進め回路という一種の微分回
路により補うことが可能である。しかし位相すすめ量を
あまり多くすると、同時に高周波領域の利得が高くなる
ため、結果的にｆｃが高くなり、複共振によってかえっ
て系が不安定となってしまう。したがって位相すすめ回
路によって補うことのできる量は実際には限度があり、
出願人らの検討によれば、サーボ帯域ｆｃをあまり拡げ
ることなく、補償可能な位相すすめ量は最大でも４０’
程度、位相余有を４０°以上確保するためには、実用的
には２０°程度までが望ましいことがわかった。したが
って、サンプリングサーボ系で生じる位置おくれ量（ｐ
（ｆｃ）は（７）式を用いてＣＰ（ｆ　ｃ）＝−１８０°（１＋２ｙ＋）・”＞−４
０°　（９）ｓを満足し、実用的には左辺が一２０°稈度となるなお、
以上はサンプルホールドとして零次ホールドとして計算
をしたが、零次ホールド以外、例えば１次ホールドを用
いることによりホールド回路による位相遅れは（２）式
より小さくすることは可能である。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は本発明における光ディスク装置のブロック図を
示す。ｌはリード・ライト光学ヘッドであり、１０．１
１．〜１４からなる系統はフォーカス制御系、２０，２
１．〜２４はトラッキング制御系を示す。サンプリング
・サーボ方式による従来技術のブロック図と比較すると
、本発明では信号の検出誤りに対する保護機能を持っ１
１および２１なる保護回路手段をイイすることが特徴で
ある。従って保護回路手段１１．２１以外の部分につい
ては構成的には従来技術におけるサンプリングサーボ方
式の光ディスク装置と変らない。すなわち光学ヘッド１
は、ディスク上のサーボ信号及びデータ信号を読み取り
、またデータのライト動作をする。ディスク上の信号か
らサーボ信号領域を抜取り、フォーカス及びトラッキン
グ制御信号をサーボ信号検出回路１０．２０で得る。た
とえばフォーカス信号検出回路１０では非点収差方式を
、トラッキング（Ｗ呼検出回路２０ではブリ・ウオーブ
ル・ピット（Ｐｒｅ−Ｗｏｂｂｌｅｄ　ｐｉｔｓ）方式
が使用できる。これらサーボ信号は、サーボ信号領域以
外ではホールドしてデータのリード・ライトを行なう。

いま上記サーボ信号のサンプル値を零次ホールドを行な
い、かつ誤サンプルのチェックにΔｔだけの時間を要す
るとすると、サーボ系には（７）式であられされる位相
おくれ（ρ（ｆ　ｃ）が発生する。従って連続制御系に
くらベゾ・（ｆ　ｃ）が追加さ九るから、その８九を補
償するため、連続制御系での補償要素に加えて、上記サ
ンプリング制御に基づく補償を行なう必要がある。図の
１２．２２はこの間者の位相補償をかねた補償回路であ
る。ドライバ１３．２３およびアクチュエータ１４．２
４はそれぞれ上記補償回路１２゜２２の出力により光ス
ポットを制御して、フォーカス及びトラッキング制御を
遂行する。上記サンプリング・サーボ方式の光ディスク
の従来装置に於て、サーボ信号の検出に誤りがあると、
少なくとも次のサンプル時までは修正されることがない
から大きな制御誤差が生じる。たとえばトラッキング制
御において１サンプルだけ真の誤差信号よりδ　（μｍ
）分だけ誤ってサンプルしたとすると、その時のトラッ
クずれΔＸはその誤サンプルδによって第２図のような
応答を示し、その最大値ａ（μｍ）は第３図の如き特性
を示す、ここでパラメータＮはｌトラック当りのサンプ
ル数である。

本発明は検出誤りδがあったとき、δ→０とすることが
できるような保護手段に特徴がある。以下この保護回路
の例を説明する。

第６図はこの保護回路の一例を示すブロック図である。

破線で囲んだ部分が保護回路１１　（または２２）を示
し、この入力はサンプルホールドされた信号ΔＸ　（ｔ
）であり、出力はチニツクを完了した信号であるΔＸ’
＜ｔ）である。本例では保護回路に入力されたΔＸ　（
ｔ）は１サンプル前のサンプル値と比較して、その差が
一定の範囲±ΔＷ、であれば、正規の値であると判断し
て。

そのサンプル値を使用するが、差が±ΔＷ、を越える場
合には誤サンプルであると判定し、１つ館のサンプル値
を引き続き使用するものである。１サンプル前の値と現
在値を比較するために、１サンプル時間Ｔだけ信号ΔＸ
　（ｔ）を遅延させる遅延回路１１１と±ΔＷのウィン
ド幅を有するウィンドコンパレータ１１２を用いる。ト
ラックホールド回路１１３はウィンドコンパレータ１１
２により、現在値が誤りであると判定さ九た期間のみ、
入力をホールドし、その他の場合は信号をそのまま通過
させる機能を有する。また遅延回路１１６は、以上の判
定に要する時間Δｔだけ信号を遅らせて、誤りがある場
合に判定中に誤データがトラックホールド回２８１１３
を通過するのを防τヒする二二でウィンドコンパレータ
のウィンド幅ΔＷ、は、例えば、サーボ系が許容できる
外乱としての加速度をａとすると、ｌサンプル時間Ｔの
間に外乱によって生じる変位ΔＹは ΔＹ＝−ａＴ２で与えられるので、この値をもとにその他の要因を考慮
して決めてもよい。仮にａ　＝　０　、５　Ｇ　。

Ｔ”３０ｔｔｓｃｃとすればΔＹ＝０．００２μｍとな
り、ΔＷ、としては、この程度の値が目安となる。

なお、第６図の例は前サンプル値との比較を行なうため
にアナログ型の遅延素子を用いて保護回路１１を実現し
たが、同様の考え方をもつ保ｊ回路は、Ａ／Ｄ変換、Ｄ
／Ａ変換およびメモリ素子を用いてディジタル的に行な
うことも可能である。

この場合もその判定に要する時間がΔｔとなる。

第７図は保護回路１１の他の例を示すものである。この
例では、ｎサンプル前−までのｎ個の値を用いて現在、
得られるべきサンプル値の推定値を発生させ、その推定
値と実際に得られる現在値を比較する。比較の結果、そ
の差が±ΔＷ２内であれば、正しい値であると判断し、
その値を採用するが、差が±ΔＷを越える場合は誤りと
して、その推定値をその期間使用するようにする。ｎサ
ンプル前までの値によって推定値を作成するために。

時間遅れがＴからｎＴまでの遅延回路１１１と。

現在値推定回路１１４を用い、ウィンド幅Δｗ２゜のコ
ンパレータ１１７で現在値と推定値が比較される。そし
てウィンドコンパレータ１１７の判定によってスイッチ
１１５で現在値と推定値の切換が行なわれる。この例の
保護回路も前例と同様、ディジタル回路的な構成でも実
現可能であり、現在値推定回路１１４の機能を高度化す
る場合には。

むしろディジタル化した方が望ましい場合がある。

第７図の保護回路は、推定回路１１４を工夫することに
より、第６図の保護回路よりもより確度の高い保ｆｆｎ
能をもたせることが可能となる。

遅延回路のΔｔ、すなわち誤サンプルチェックに要する
時間は、ホールド回路として零次ホールドを用いる場合
（９）式を充分に満足するようにη＝Δｔ／Ｔを設定す
る。サンプリング周波数ｆ　５＝３０ＫＨｚ、ゲイン交
叉周波数ｆｃ＝３　Ｋ　Ｈｚとすれば、第５図より、ｆ
ｓ／ｆｃ：１０より、第５図のグラフがらΔｔ　／Ｔ＝
　０．１程度とすれば、ｆｃでの位相ＢｔＬ量（ｐ（ｆ
　ｃ）は２０’程度となり、（９）式を充分に満足でき
、サーボ的に安定な系を構成できる。なお、Δｔ／Ｔ＝
０．１とすれば、Ｔ＝３３μ５ｅｃ１’あるため。

Δｔ＜３．３μｓｃｃとなるように、誤サンプルチェックのアルゴリズムおよ
びハードウェアを設計すればよいことになる。

なお、本例の現在値推定回路はｎサンプル前までの値か
ら現在値を算出する構成としたが、必ずしも連続するサ
ンプルを用いなくてもよく、例えばディスクｎ回転前ま
での同じ位置の誤差信号を用いて推定を行なうことも可
能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光ディスクファイル装置におけるフォ
ーカス、トラッキングなどサンプリング方式で行なう場
合、サンプルした誤差信号をチェックすることができる
ので、ディスクに多少の欠陥等があって正しい誤差信号
を検出できなかった場合でも、その欠陥の影響をサーボ
系に及ぼすことがなく正しい制御を行なうことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を説明する図、第２図は
、サーボ系が１サンプル誤サンプルをしたときのサーボ
系の応答を説明する図、第３図はサーボ系がδだけ誤サ
ンプルしたときのサーボ系の最大応答量ａをプロットし
たグラフ、第４図はサンプルホールドおよび判定時間Δ
ｔの及ぼす効果を説明する図、第５図はサンプルホール
ドと遅延Δｔによって発生する位相遅れψの量を説明す
るグラフ、Ｆ６図は本発明の保護回路の一実施例を説明
する図、第７図は本発明の保護回路のもう１つの実施例
を説明する図である。〔符号の説明〕１・・・光学ヘッド、１０．２０・・・検出回路。１１．２１・・・保護回路、１２．２２・・・位相補償
回路、１３．２３・・・ドライバ、１４．２４・・・ア
クチュエータ、ａ・・・最大トラックずれ量、δ・・・
誤サンプル量、Ｎ・・・ディスク−周当りのサンプリン
グ数、Ｔ・・サンプリング周期、ΔＸ　（ｔ）・・・誤
差信号の零次ホールド信号、ｆｓ・・・サンプリング周
波数、ｆｃ・・・ゲイン交叉周波数、Δｔ・・・判定時
間、１１１・・・遅延回路、１１２，１１７・・・ウィ
ンドコンパレータ、１１３・・・トランクホールド回路
、１１４・・・現在値推定回路、１１５・・・切換スイ
ッチ、１１６・・・Δを遅延回路。第２目　　　　　　第３図Ｓ＜、、帆）第４．囚第夕圀ｊｓ／ｆｃ　　（ｆ、３・＋ジ！乙のＬ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｊ第
７目

Claims

【特許請求の範囲】

１、フォーカシング、トラッキングなどの制御をサンプ
リング制御で行なう光ディスク装置において、サンプル
した誤差信号値が適正な値か否かをチェックする手段を
有し、適正でないと判断した場合は、その誤差信号を一
定期間、以前のサンプル値を用いて作成した値に代用す
るような保護手段を有することを特徴とする光ディスク
装置。