JP2009205716A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オントラック状態にあるトラックエラー信号に対してオフトラックと誤判定することを抑止する技術を提供する。
【解決手段】 トラック構造の記録媒体を再生対象とする光ディスク装置において、光ビームとトラックとの距離を示すトラックエラー信号を検出するトラックエラー信号検出手段と、トラックエラー信号の極性が反転する時間間隔を計測する計測手段と、この計測手段で得られた時間間隔の時系列ストリームの隣同士の値の差の大小によりトラックスリップかオントラックかを識別する第１の識別手段とを有し、この第１の識別手段の識別結果に基づいてオントラックを検出することを特徴とする光ディスク装置。
【選択図】 図９

Description

本発明は、光ディスク装置に係わり、特にそのトラッキング制御方法に関する。

一般に、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＷ、ＨＤ（High Definition）ＤＶＤなどの種々のＤＶＤなどの光ディスクを再生する場合、これらの光ディスク上に予め同心円またはスパイラル状のトラックに沿い形成されているピットまたはマークの列を正確にトレースするために、トラッキング制御を行うようにしている。

より具体的には、ピックアップからの出力を比較回路（コンパレータ）にてロジックレベルに変換し、位相比較器内の４つのＤタイプフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）によって、立ち上がりと立ち下り時の各エッジでの位相の進みと遅れに対応したパルス列を得て、その後、各Ｄ−ＦＦによって得られたそれぞれのパルス列をＣＲ積分した信号を、位相の進みと遅れのそれぞれの極性に応じて合成してトラッキングエラー（ＴＥ）信号として出力する。

しかし、ある光ディスクが再生できないという問題が生じることがある。この不具合は一つには、トラック捕捉検出器が“トラックを捕捉しているのにしていないと誤判定”してしまって再生モードに移行しないのがその原因である。

関連して特許文献１に記載の技術は、概要として光ビームとトラックとの距離を示すトラックエラー信号を検出するトラックエラー信号検出回路１９と、トラックエラー信号の時間的変化量を求める微分回路２１と、微分により得られたトラックエラー微分信号の大きさを基準値と比較し、トラック制御のオン・オフを判定するコンパレータ２２とを有し、光ビームの移動速度に基づいたオフトラックを検出するというものである。これにより、高速にトラックを横断していても精度良くオフトラック検出を行い、振動や衝撃によるサーボ外れから素早く復帰させることができるとある。

即ちトラックエラー信号の時間変化量を得るためにトラックエラー信号を微分しその大きさを基準値と比較し、オフトラック（状態）を判定しているが、しかしながらオントラック状態にあるトラックエラー信号に対してはオフトラックと誤判定してしまうという問題は残ったままである。
特開平１１−２１３４０６号公報

本発明は、オントラック状態にあるトラックエラー信号に対してオフトラックと誤判定することを抑止する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光ディスク装置は、トラック構造の記録媒体を再生対象とする光ディスク装置において、光ビームとトラックとの距離を示すトラックエラー信号を検出するトラックエラー信号検出手段と、トラックエラー信号の極性が反転する時間間隔を計測する計測手段と、この計測手段で得られた時間間隔の時系列ストリームの隣同士の値の差の大小によりトラックスリップかオントラックかを識別する第１の識別手段とを有し、この第１の識別手段の識別結果に基づいてオントラックを検出することを特徴とする。

本発明によれば、オントラック状態にあるトラックエラー信号に対してオフトラックと誤判定することを抑止する技術が得られる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

本発明による実施形態１を説明する。図１は、本発明に係る光ディスク装置１の内部の構成を示すブロック図である。
図１に示されるように、光ディスク装置１にはスピンドルモータ２が設けられており、スピンドルモータ２は、スピンドルモータ２に付設されるロータリエンコーダ２ａから、光ディスク３３の回転数を制御するためのＦＧパルス（回転角信号）をモータ制御回路３に出力する。モータ制御回路３は、ロータリエンコーダ２ａから入力されたＦＧパルスに基づいてスピンドルモータ２の回転数を判別し、予め設定された所定の回転数に保つように制御する。スピンドルモータ２は、モータ制御回路３の制御に従い、光ディスク３３を所定の角速度で回転させる。なお、光ディスク３３は、例えばＨＤ ＤＶＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭのような再生専用の光ディスクあるいはＨＤ ＤＶＤ−ＲＡＭやＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭのようなユーザデータを記録可能な記録媒体である。

また、光ディスク装置１は、光ディスク３３に対する情報の記録と再生を光ピックアップ４により行う。光ピックアップ４は、対物レンズ５、この対物レンズ５を駆動するための駆動コイル６、７、レーザダイオード８、フロントモニタ用のフォトダイオード９、コリメータレンズ１０、偏向プリズム１１、集光レンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、および４分割光検出器１４により構成され、レーザダイオード８から出射されるレーザ光を光ディスク３３上に照射する。

光ピックアップ４は、スレッドモータ１５と図示せぬギアで連結されており、このスレッドモータ１５はスレッドモータ制御回路１７により制御される。スレッドモータ制御回路１７には、光ピックアップ４の速度を検出する速度検出器１８が接続され、速度検出器１８から供給される光ピックアップ４の速度信号に基づいて、光ピックアップ４の速度を制御する。スレッドモータ１５の固定部には図示せぬ永久磁石が設けられており、スレッドモータ１５内部の駆動コイル１６がスレッドモータ制御回路１７によって励磁されることにより、光ピックアップ４が光ディスク３３の半径方向に移動する。

レーザ駆動回路１９は、光ピックアップ４内部のフロントモニタ用のフォトダイオード９から供給されるレーザパワー検出信号を取得し、取得されたレーザパワー検出信号に基づいて、レーザダイオード８から出射されるレーザ光のパワーを制御する。特に、後述するように記録時と再生時にそれぞれ相異なる所定のレベルに調整されて制御される。

レーザダイオード８から出射されるレーザ光は、光ピックアップ４のコリメータレンズ１０を介して光ディスク３３に照射される。光ディスク３３からの反射光は、光ピックアップ４内部の対物レンズ５、偏向プリズム１１、集光レンズ１２、およびシリンドリカルレンズ１３を介して４分割光検出器１４に照射される。

この４分割光検出器１４における検出信号は、ＲＦアンプ２０（イコライザを含む）に出力される。ＲＦアンプ２０は、４分割光検出器１４から入力された検出信号を増幅かつ整形し、フォーカスエラー信号（ＦＥ）、トラッキングエラー信号（ＴＥ）、および光検知セル信号の全加算信号（ＲＦ）をそれぞれ、フォーカシング制御回路２１、トラッキング制御回路２２、およびデータ再生回路３２に出力する。

また、光ディスク装置１は、インタフェース回路２４を介してホスト装置２５に接続される。このホスト装置２５からインタフェース回路２４を介して供給される命令に従い、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）２８に記憶されているアプリケーションプログラムからＲＡＭ（Random Access Memory）２７にロードされた各種のアプリケーションプログラムに従って各種の処理を実行するとともに、種々の制御信号を生成し、各部に供給することにより光ディスク装置１を統括的に制御する。

ＲＡＭ２７は、ＣＰＵ２６が各種の処理を実行する上において必要なデータなどを適宜記憶する。なお、ＣＰＵ２６、ＲＡＭ２７、およびＲＯＭ２８は、バス２３により相互に接続される。

さらに、光ディスク装置１は、データを連続的に入力して離散的に出力あるいはその逆の動作を行うために必要なバッファメモリ（図示せず）、信号処理によりエラー訂正を行うエラー訂正回路２９（変復調器を含む）、およびディジタル変調を行うための変調回路３０を有している。

ホスト装置２５からの記録データはインタフェース回路２４を介してエラー訂正回路２９に供給され、エラー訂正回路２９より出力される再生データはインタフェース回路２９を介してホスト装置２５に供給される。エラー訂正回路２９では、記録データに対して誤り訂正符号付加処理が行われ、データ再生回路３２で復調処理された再生データに対して誤り訂正処理が行われる。

光ディスク装置１は、さらにＰＬＬ制御回路（クロック再生回路）３１を有しており、このＰＬＬ制御回路３１には、ＲＦアンプ２０から出力された信号（ＲＦアンプ２０において周波数特性が補償されている信号）が供給される。ＰＬＬ制御回路３１は、再生データを再生する際に用いるクロックを出力する。このクロックは再生系回路（例えば、データ再生回路３２など）のシステムクロックとして用いられる。

光ディスク装置１は以上のような構成を有し、書き込みモードにおいては、第１に、ホスト装置２５から記録データがインタフェース回路２４およびバス２３を介してエラー訂正回路２９に供給され、エラー訂正回路２９において誤り訂正符号付加処理が実行され、その後、誤り訂正符号付加処理後の記録データが変調回路３０に供給され、変調処理が実行される。第２に、変調回路３０から供給される変調処理後の記録データがレーザ駆動回路１９に供給される。これにより、光ピックアップ４のレーザダイオード８より出射されるレーザ光が記録データに応じて光強度変調され、光ディスク３３上のデータ部（図示せず）に記録データが光記録される。

一方、読み出しモードにおいては、第１に、光ピックアップ４より出力される信号をＲＦアンプ２０が全加算信号（ＲＦ）としてデータ再生回路３２（復調回路を含む）に供給し、データ再生回路３２の復調回路（図示せず）において復調処理が実行され、復調処理後の全加算信号がエラー訂正回路２９に供給される。第２に、エラー訂正回路２９においては復調処理後の全加算信号に誤り訂正処理が実行される。そして、誤り訂正回路２９から供給される再生データは、バス２３およびインタフェース回路２４を介してホスト装置２５に供給される。

さて本実施形態はトラックを捕捉しているか否かを正しく判定できる新たな判定方法を提供するものある。ここで従来のトラック捕捉検出器とは次のような方法に基づいている。

１）あらかじめＴＥ信号のプラスとマイナスそれぞれに閾値（最大値の１／２くらい）を設定してカレントのトラックエラー電圧値をその閾値で３分割する、カレントのＴＥ電圧値が３分割したエリヤのいずれか１つのエリヤ内にとどまっている時間を監視して、その時間がある時間以上ならサーボがかかった（オントラック）と判断する

２）あらかじめＴＥＩ信号のプラスとマイナスそれぞれに閾値（最大値の１／２くらい）を設定してカレントのトラックエラー電圧値をその閾値で３分割する、カレントのＴＥＩ電圧値が３分割したエリヤのいずれか１つのエリヤ内にとどまっていない時間を監視して、その時間がある時間以上ならサーボがかかった（オントラック）と判断する

ここで、上記１）は、カレントのＴＥＩ電圧値が３分割したエリヤのうち隣接した２つのエリヤ間の近傍で右往左往していたとするとトラックサーボがかかったと判定しない誤動作を生じるから、２）の方法の方が好適な場合が多い。

オントラック部分で、３分割したエリヤＡ，Ｂ，Ｃのいずれか１つのエリヤ内にとどまっていない時間が一定時間以上保たれているので、サーボがかかった（オントラック）と判断する。

一方、トラックスリップ部分では、３分割したエリヤＡ，Ｂ，Ｃのいずれか１つのエリヤ内に一定時間以上とどまっていない時間は無いので、サーボはかかっっていない（トラックスリップ）と判断する。

このようにする（非滞留エリア検出法と呼ぶこととする）と比較的状態のよいトラックエラー信号に対しては充分正確にトラック捕捉検出できる。しかしこの従来のトラック捕捉検出器の問題点もある。

この方式ではオントラックしていても正しく「オントラックしている」と判定できないトラックエラー信号と判定の基準レベルとを図2に示す。図２は、従来のトラック捕捉検出器では正しくオントラック状態を判定できないトラックエラー信号を示している。

図2にて、オントラック部分でも、３分割したエリヤＡ，Ｂ，Ｃのいずれか１つのエリヤ内に一定時間以上とどまっていない時間は無いので、サーボは正常にかかっていてオントラックであるのにサーボはかかっていない（トラックスリップ）と誤判断する。このように図2のようなトラックエラー信号に対しては従来のトラック捕捉検出器は誤判定してしまい問題である。

（新判定方式の考察）
従来の方法では正しく判定できなかったトラックエラー（以下ＴＥ）信号の全容を図３に示す。0〜２５ｍＳまでオントラック、２５ｍＳ〜以降はトラックスリップを起こしている。

たしかに0〜２５ｍＳのトラックを捕捉している区間のTE残留の振幅成分が大きい。ここでTE信号の周波数ドメインに着目する。ただし、周波数ドメインを扱うためにいわゆるパワースペクトルを介在させるのは、そのハードウエア、ソフトウエアの規模の大きさからいって妥当ではない。

それにTE信号はその生成原理から図４に示すようにオフトラック部分は極めてノイジーであり、このままＴＥ信号のパワースペクトルを求めたらTE信号中に含む諸ノイズが悪影響を及ぼすのは明白である（図４：ＴＥ信号に含まれるノイズの概念）。

そこで、ＴＥ振幅をセンタ値でプラス、マイナスに切り分け極性を抽出して、その極性が反転する毎の時間（インターバルタイム）を計測することで周波数ドメインに準ずる情報を得て、その時間変化の具合を時系列でチェックすることでオントラックかトラックスリップ状態かを判定できないかということを以下のように検証した。

換言すれば、連続して計測したインターバルタイム列の隣同士の値に頻繁に差があるのは、“ノイズが有ってもオントラックしている”と判定して、頻繁に差がなければ“トラックがスリップしている”と判定（１）する、ということである。

これを計算するに当たってノイズによる誤動作を軽減する目的で、ＴＥ振幅をセンタ値でプラス、マイナスに切り分け極性を抽出するコンパレータにヒステリシス特性を付加する。

このヒステリシスレベルの最適値は入力信号の振幅に依存するから一定値ではあまり良くないであろうことは容易に推測できるので細かくは後に詰めるが、まず初期設定として検証する。ＴＥ極性が反転する毎の時間を計測し、その時間変化の時系列データを得る。

図５にて、一番上のグラフV(SH3)がＴＥ極性が反転する毎の時間（インターバルタイム）の計測値と前値との差値の時系列データである。オントラックからトラックスリップし始める２５ｍSを前後して明らかな差異が生じている。

このくらい差があれば識別は容易である可能性があるが、ただし、この処理では以下の欠点も見えているので後述のように対処を行った。
１）ビームスポットがトラック列を横切り方向が反転する瞬間ではＴＥ極性が反転する毎の時間（インターバルタイム）の計測値のカレント値と前値との差がかなり大きな値になる。

２）相対横切り速度が極端に高速であってTE信号周波数がTE検出器のLPFのカットオフ周波数以上になってTE信号振幅が極端に小さくなる領域では、ＴＥ極性が反転する毎の時間（インターバルタイム）の計測値のカレント値と前値との差が大きな値になることがある。

１）に関して、ビームスポットがトラック列を横切る方向が反転する瞬間を拡大したグラフを以下に示す。図６は、ビームスポットがトラック列を横切る方向が反転する瞬間を示したものである。

図６から、ビームスポットがトラック列を横切る方向が反転する付近ではTE極性が反転する毎の時間（インターバルタイム）の前後の値の差は、トラックスリップ時のそれと比較すればかなり大きな差が生じることが判る。つまり、この領域だけに限れば“オントラックかトラックスリップかの判定に供する有益な情報は含まれていない”

ということが判明する。
次に２）に関して考察する。図５にて、相対横切り速度が極端に高速であってTE信号周波数がTE検出器のLPFのカットオフ周波数以上になってTE信号振幅が極端に小さくなる領域では、ＴＥ極性が反転する毎の時間（インターバルタイム）の計測値のカレント値と前値との差が大きな値になるのは３５ｍS近辺である。

この部分を拡大したグラフを以下に示す。図８は、相対横切り速度が極端に高速であってTE信号周波数がTE検出器のLPFのカットオフ周波数以上になってTE信号振幅が極端に小さくなる領域での動作を示す。

この領域のTE周波数は約２００KHｚ程にも達していてTE検出器のLPFのカットオフ周波数に完全にかかっているので振幅値は減衰してDC領域の1/5〜1/10近くまで低下している。

さらにその小振幅TEに数十KHｚのノイズが重畳していてTE信号中のトラック横切りサイクルをうまくスライスできずに結果として突発的に極端に長いインターバルが出現することが前記不具合の根源と判る。これを防ぐ方法として“その時々のTE周波数を通過帯域とするBPFを用いてTE信号中のTE成分に対するノイズ成分の比率を低減させる”（２）が想定される。

具体的にはTE信号周波数成分を抽出する手段を具備し、通過周波数域を可変させられるBPFを用意し、その中心周波数を先に抽出したTE周波数に常にギャング（連動）させる（３）ことにより実現できる。

この仕組みのイメージを以下に示す。図９は、広範囲なTE信号周波数に対応できるギャングコンパレータである。各要素の特性として、VCFの条件は例えば以下のようであるのが適当である。

・外部入力電圧にてカットオフ周波数が可変できるLPFであること
・カットオフ周波数とピークレベルが独立して設定できること
・TE最低周波数であるｆｃ＝２KHｚあたりではピークの無いLPF特性
・TE最高周波数であるｆｃ＝１２８KHｚあたりではピーク＝１８ｄB程度のLPF特性
これは、トラックエラー検出器の高域特性（ＬＰＦ特性）を意識してそれを補償するものである。
このVCF特性をシミュレーションするにあたってカットオフ周波数とピークレベルが独立して設定できるフィルタが設計し易いので積分器を二つ用いた二次LPFを用いた。

このフィルタの構成とその特性を以下に示す。図１０は二重積分型VCFの構成例で、図１１はこの二重積分型VCFの周波数特性である。ＶＣＦコントロール電圧（ＶＣＦ）でカットオフ周波数とピークレベル（Ｑ値）がコントロールできている。

図１２は、二重積分型VCFのコントロール電圧 ＶＳ センタ周波数を表す。特徴としてＶＣＦコントロール電圧とセンタ周波数の関係は完全にリニヤで、ＶＣＦコントロール電圧＝１０．０Ｖのときのセンタ周波数は１００ＫＨｚである。また図１３は、二重積分型VCFのコントロール電圧 ＶＳ ピークレベルを表す。センタ周波数が高くなるとピークレベルが高くなる、という所期の性能どおりである。

以上のとおり図９に示すＶＣＦは当初の条件を満たしている。
（ＯＰＦ ＡＲＲＡＹ、 ＭＡＸＩＭＵＭ ＤETの条件）
いかなるトラック横切り周波数であっても確実にその周波数を認識できることが条件である。
このためにはＱ＝１程度の二次のＢＰＦをオクターブ分割してそのフィルタ群の出力レベルをリアルタイムでモニタし常に最大レベルを出力するチャネル（の周波数）を認識しそのチャネル周波数に対応するＤＣ値を出力せしめる仕組み（４）を有することが必要で以下のように構成する。

このフィルタ群を構成するモノユニットを以下に示す。図１４は、ｆｒ＝１２８ＫＨｚ、Ｑ＝１のＢＰＦである。
図９のＢＰＦユニットの中心周波数を1/2、1/4、1/8、・・・と変更したＢＰＦを７つ並べてＯＰＦアレイとする。その特性を以下に示す。図１５は、ＯＰＦアレイの周波数特性である。

図３のＴＥ信号をＯＰＦアレイに入力したときの各チャネルの出力応答を以下に示す。図１６は、ＯＰＦアレイ各チャネルの応答である。所期の特性どおりの出力が得られた。

つぎに、図１６の各出力を絶対値検波したのち時定数＝１ｍＳのＬＰＦにてフィルタリングしたときの各チャネル出力を以下に示す。図１７は、ＯＰＦアレイ各チャネルのＤＣ出力応答である。

図８で示した、相対横切り速度が極端に高速であってTE信号周波数がTE検出器のLPFのカットオフ周波数以上になってTE信号振幅が極端に小さくなるあたり（３４ｍＳ〜３５ｍＳ）のＯＰＦアレイ各チャネル出力（図１７）を見てみると、１２８Ｋ，６４Ｋ、３２Ｋ各出力が均衡している。

このときの本来のＴＥ信号周波数は図８から２００ＫＨｚ位なのに純粋なトラック横切り信号に対して数十ＫＨｚに分布するノイズのレベルも同等なので、ＯＰＦアレイ各チャネル出力はこのようになる。

ところでこの結果、本来１２８ＫＨｚを選択してＶＣＦの中心周波数も１２８ＫＨｚにセットされて欲しいところが６４Ｋか３２Ｋが選択されてしまう傾向にある。
従って本来ならばＯＰＦフィルタアレイにもTE検出器のLPFのカットオフ周波数による高域信号の減衰を考慮してその分を補償するような補正を各チャネルのＢＰＦに加えるべきだったことが判明する。以上の事柄を鑑みて、２Ｋ，４Ｋ，８Ｋ，１６Ｋのチャネルはそのままで３２Ｋを１．４１倍、６４Ｋを２倍、１２８Ｋを２．８倍にゲイン補償を施して各チャネルの出力中最も出力レベルが大きいチャネルを選択し（ＭＡＸＩＭＵＭＤET）そのチャネル周波数に対応したＤＣ電圧を生成出力するファンクションを組み入れてシミュレーションした。

図１８は、ＯＰＦフィルタアレイにゲイン補償を施したときの各出力応答である。結果として初期の予定通り、ノイズを含んだＴＥ信号からトラック横切り周波数成分のみを抽出してその周波数に相当するＤＣ電圧が適切にＶＣＦに出力されている。

ここでＶＣＦ信号から推察されるように、オントラック中は１６KHｚ相当の電圧（１．６V）以上には上がらず、トラックスリップ最中は３２ＫＨｚ相当の電圧（３．２Ｖ）以下には下がっていないのでＶＣＦ出力そのものからもオントラックかトラックスリップ状態かを識別できる（５）可能性が高い。

トラックスリップ中のＴＥ周波数は広範囲に変化し必ずＤＣ域を通過するが、それは一瞬の出来事であるのでＯＰＦの各出力を絶対値検波した後に入れた時定数＝１ｍＳのＬＰＦのフィルタ群はその一瞬では応答しないということを現している。

これは良い特性であり、例えば“ＶＣＦ信号電圧が３．２Ｖ以上であればトラックスリップ、３．２Ｖ以下ならオントラック”と確度のある判定ができる可能性が高い。

更に、２５ｍＳを前後してオントラック、トラックスリップを識別できそうな特徴をＯＰＦフィルタ群の各チャネルの出力レベルに認めることができる。
２５ｍＳ以前のオントラック状態では各チャネルの出力レベルは均衡しているが、２５ｍＳ以後のトラックスリップ状態での各チャネルの出力レベルには違いが生じている。

即ち、オントラック状態でのＴＥ信号パワーは広い周波数域にまんべんなく分布しているが、トラックスリップ状態のＴＥ信号パワーはどれか１つのオクターブ範囲に集中している傾向が有る。

これは、トラックスリップしていればトラック横切り周波数成分（とはＴＥ（ＤＰＤ）信号のファンダメンダル成分であり、ＴＥ信号のインターバルタイムを抽出するという処理は上手い具合に高調波を含む非正弦波信号（ＤＰＤ信号）からそのファンダメンダル周波数成分のみを抽出していることになる）がＴＥ信号中に占める割合が支配的でありその瞬時周波数はほぼ単一周波数成分であるという納得性のある傾向である。

よって、例えば、ＯＰＦフィルタ群の各チャネル間の出力レベルの最大値と最小値の比をとってその値が小さければオントラック、大きければトラックスリップと判定（６）できる可能性が高い。

あるいは、ＴＥ信号レベルがある程度正規化されているという前提が成り立てば、単純にＯＰＦフィルタ群の各チャネル出力レベルの最大値と最小値の差（７）であっても同様に判定できる。

あるいは、比や差を取らずとも、もっと単純にＯＰＦフィルタ群の各チャネルの最大出力レベルの大小（８）だけでオントラックかトラックスリップかを識別可能である可能性が高い。

ＯＰＦフィルタ群の各チャネルの最大出力レベルによればトラックスリップ状態ではその瞬間のＴＥ信号成分はいずれかの周波数範囲内に集中するからその周波数範囲内のパワーはオントラック状態にあるどのチャネル出力より確実に大きくなるはずであるから、この特徴を巧く捉えれば精度よく識別できるということを表している。

上記で、“ＴＥ極性が反転する毎のインターバルタイムを基にして識別する方法“の精度向上を図り、図１４の広範囲なTE信号周波数に対応できるギャングコンパレータを提示したが、その構成要素を検討する過程で生成したVCF信号自身もオントラック、トラックスリップを識別できそうな性質を持っていることが判明し、さらに別の方法でも素性の良さそうな識別信号が得られる可能性が高く、これについて以下より詳細な検証結果を述べる。

ＯＰＦフィルタ群の各チャネル間の出力レベルの最大値、最小値とその比を計算した。図１９にＯＰＦフィルタ群の各チャネル間の出力レベルの最大値、最小値とその比を示す。

図１９にて、上から二番目のグラフがOPFフィルタ群の各出力中から最大値と最小値を選択表示したグラフで、最上位グラフが最大値と最小値の比を求めたグラフである。

２５ｍＳ以前のオントラック状態では最大値と最小値との比は約２〜３くらいで安定しているが、２５ｍS以降のトラックスリップ状態になると急激に上昇して２０以上になる。

本発明による実施形態２を説明する。実施形態１と共通する部分は説明を省略する。
先のＶＣＦ信号を図１０のＶＣＦに入力して図９に示すギャングコンパレータ出力を用いて図５に相当するシミュレーションを実行した。
図２０は、ギャングコンパレータを用いたインターバルタイムの時系列データ応答である。
ギャングコンパレータを用いた図２０と単純にＴＥのＤＣカット信号にヒステリシスを加えて二値化して処理した図５の時系列応答とを比較する。
０〜２５ｍＳ間のオントラック状態の間を比較すると、図５は計測されたインターバルタイムに長短の差が大きいが図２０の方は短い（小さい）インターバルタイムの出現率が図１０より明らかに小さい。

これは図５が元の信号中に含まれているノイズ成分を含んだままで二値化してインターバルタイムを計測しているのに対して、図２０ではその時々のトラック横切り周波数に一致するようにセンター周波数が制御されたＶＣＦで先のノイズ成分をカットした後に二値化しているのでコンパレータのミス応答が少なくなった結果がこの差になっている。

また、インターバルタイム計測毎に連続した値で連なったストリームのＤＣパワーレベルも図５より図２０の方が高く、また連続して計測したインターバルタイム列の隣同士の値の差値も幾分おおきい。

この両者の波形処理の特徴が良く出ている部分の詳細を以下に示す。
図２１は、単純なヒステリシスコンパレータを用いたインターバルタイムの時系列データ応答であり、図２２は、ギャングコンパレータを用いたインターバルタイムの時系列データ応答である。

図２１，２２にＶＣＦフィルタの効果の具合がよく出ている。
図２１，２２から、 OPF、ＭＡＸＩＭＵＭ ＤET、VCFを用いたギャングコンパレータの効果がよく判る。
次に単純ヒステリシスコンパレータ方式の図８にて懸案の、“相対横切り速度が極端に高速であってTE信号周波数がTE検出器のLPFのカットオフ周波数以上になってTE信号振幅が極端に小さくなったところに数十KHｚのノイズが重畳しているのでTE信号中のトラック横切りサイクルをうまくスライスできずに突発的に極端に長いインターバルが出現する不具合”がOPF、ＭＡＸＩＭＵＭ ＤET、VCFを用いたギャングコンパレータではどうなるか？を、ＴＥ極性が反転する毎の時間（インターバルタイム）の計測値のカレント値と前値との差が大きな値になる３５ｍSあたりについて比較した結果を以下に示す。

図２３は、単純なヒステリシスコンパレータを用いたインターバルタイムの時系列データ応答であり、図２４は、ギャングコンパレータを用いたインターバルタイムの時系列データ応答である。

図２３，２４を比較すると、突発的に極端に長いインターバルが出現する頻度はOPF、ＭＡＸＩＭＵＭ ＤET、VCFを用いたギャングコンパレータを用いた図２４の方が小さい。

しかし、図２４をよく見るとVCF出力中のTE周波数成分が完全に抽出されているようには見えず、まだ１００％正しく二値化できているようにも見えない。
VCFフィルタの入出力波形を比較してみる。図２５は、VCFフィルタの入出力波形を示す。
このときのVCFフィルタのピーク周波数はOPF、ＭＡＸＩＭＵＭＤETの出力にて定まり１２８KHｚであるが、このときVCFに実際に入力されるトラック横切り周波数は前記したとおり約２００KHｚなのでVCFフィルタのピーク周波数と入力TE周波数とは約１．５６倍の開きが生じている。

そのため図２５のようにVCF出力波形はそれなりに歪んだ波形（真のTE横切り周期より長い周期の振動が付随する）になる。
この歪んだ波形を処理した結果が図２４ということであり、通過周波数域を適切にコントロールされたVCFを通過させることで、TEに重畳している数十KHｚのノイズを完全にリジェクトしてTE信号中のトラック横切りサイクルをうまくスライスするという目論見は完全には達成できていないが、それでもVCFの効果はそれなりに認められる。

以上のとおりオントラック、トラックスリップいずれにおいてもOPF、ＭＡＸＩＭＵＭ ＤET、VCFを用いたギャングコンパレータの効果はそれなりに認められた。

次に、以上のようにして得られたTE極性が反転するまでのインターバルタイム計測値の時系列ストリームと、インターバルタイム列の隣同士の値の差値の絶対値の時系列ストリームそれぞれから、オントラック、トラックスリップを識別する指標を得る。

それぞれの出力に時定数＝１ｍSの一次LPFを挿入してその出力を見た。
図２６は、VCFフィルタ入力とそれぞれの出力をLPFに通した結果の波形である。
図２６にて、グラフ上のＲラインがTE極性が反転するまでのインターバルタイム計測値の時系列ストリームで、Ｇラインがインターバルタイム列の隣同士の値の差値の絶対値の時系列ストリームをそれぞれについて時定数＝１ｍSの一次LPFを挿入した出力である。

ＲラインのTE極性が反転するまでのインターバルタイム計測値の時系列ストリーム
の方がＧラインのインターバルタイム列の隣同士の値の差値の絶対値の時系列ストリームよりもオントラックとトラックスリップとの差が少し大きいので判別に余裕がある。

これは当初の想定の“連続して計測したインターバルタイム列の隣同士の値に頻繁に差があるのは、“ノイズが有ってもオントラックしている”と判定して、頻繁に差がなければ“トラックがスリップしている”と判定する“という判定よりも単純に、“TE極性が反転するまでのインターバルタイム計測値の時系列ストリームの大小でオントラックとトラックスリップを判別する”（９）方が判別に余裕があるということになる。

本発明による実施形態３を説明する。実施形態１、２と共通する部分は説明を省略する。
ここまではトラックを捕捉していてもTE残留振幅成分が大きいディスクにて、オントラックとトラックスリップとを識別する方法を模索した結果それなりの信頼に足りる指標が得られたが、普通の、即ち状態の良いディスクのTE信号ではどうなるのか検証した。

普通のＨＤ ＤＶＤディスクにて、１回転毎に１トラックバックで特定トラックをトレースしているときのTE信号波形を以下に示す。図２７は、普通のディスクのTE信号（DPD）波形である。

この普通のディスクのTE信号ストリームを前記モデルに入力して図２６に相当するデータを求める。図２８は、普通のディスクでのVCFフィルタ入力とそれぞれの出力をLPFした波形である。

TE残留の振幅成分が大きい問題ディスクと普通ディスクとを比較すると、問題ディスクではTE信号のインターバルタイム列を前記のような処理をすることでオントラックとトラックスリップとを識別できる信号が得られるが、普通ディスクの場合では“TE極性が反転するまでのインターバルタイム計測値の時系列ストリーム”も“インターバルタイム列の隣同士の値の差値の絶対値の時系列ストリーム”のいずれからもオントラックで明確にオントラックであるとの指標が得られないことが判る。また、ＶＣＦ信号も同様である。

しかし、このような普通ディスクでは従来のトラック捕捉検出器によってオントラックしているという正しい判定ができるのでそれで良いはずである。
また、このような普通ディスクを図２４方式に適用したときの結果を以下に示す。図２９は、普通ディスクのTEを図２４方式に入力したときの波形である。図２９から、普通ディスクのオントラック状態では最大値と最小値との比は約２〜５くらいで安定しているので、“トラックスリップ状態ではない”と判別できる。

以上のとおり、TE信号を元にしてオントラックかトラックスリップかを識別する幾つかの指標が得られた。
まとめとして、この問題ディスクのＴＥ信号からオントラックかトラックスリップ状態かを極力リアルタイムで識別する方法を検討した結果、TE信号を元にして得られるオントラックかトラックスリップかを識別する複数個の指標を基にしてトラックスリップかオントラックかを識別する（１０）ことにより、より精度良く判定できる。

例えばΣα_i＝１となる非負の係数α_i（ｉはある自然数ｎに対し、０＜ｉ＜ｎ＋１となる整数）を、複数個ｎの指標を線形または非線形に正規化したもの（０（トラックスリップ）と１（オントラック）の間の値をとり、例えば０．５でいずれとも判定できない程度に調整）に、それぞれ乗じて和をとり、例えばこの和が０．５を超える値となればオントラックとする。

また更に、従来手法（非滞留エリア検出法と呼んだものなど）でオントラックとされなかった場合に、実施形態で述べた（１）〜（９）の指標を基にして判定することも好適である（１１）。

オントラック状態でトラックエラー信号中に残留するノイズ成分の振幅（尖頭）値が大きい場合、従来の単純な振幅情報のみからオントラックかトラックスリップ状態かを識別する方法では識別困難であったが、本発明によれば充分な精度を保って識別することが可能になる。

以上実施形態３など概要として、ＴＥ振幅をセンタ値でプラス、マイナスに切り分け極性を抽出して、その極性が反転する毎の時間（インターバルタイム）を計測し、その値の時系列ストリームの隣同士の値の差の大小でトラックスリップかオントラックかを識別する。また、この処理に付随して、その時々のTE周波数を通過帯域とするBPFを用いてTE信号中のTE成分に対するノイズ成分の比率を低減させた後にセンタ値でプラス、マイナスに切り分け極性を抽出する。

効果として、オントラック状態にあってトラックエラー信号中のノイズが大きい信号からもオントラック状態にあるという正しい判定が得られる。
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

本発明に係る光ディスク装置の内部の構成を示すブロック図。 同実施形態のトラックエラー信号と判定の基準レベルとを示す図。 同実施形態のトラックエラー信号の全容示す図。 同実施形態のＴＥ信号に含まれるノイズの概念図。 同実施形態に用いられる計測値と前値との差値の時系列データを示す図。 同実施形態のビームスポットがトラック列を横切る方向が反転する瞬間を示す図。 同実施形態に用いられる１００μSを閾値としてそれ以上のデータを無効にする処理を示す図。 同実施形態におけるTE信号振幅が極端に小さくなる領域での動作を示す図。 同実施形態に係る広範囲なTE信号周波数に対応できるギャングコンパレータの構成の一例を示す図。 同実施形態に係る二重積分型VCFの構成の一例を示す図。 同実施形態に係る二重積分型VCFの周波数特性を示す図。 同実施形態に係る二重積分型VCFのコントロール電圧 ＶＳ センタ周波数を表す図。 同実施形態に係る二重積分型VCFのコントロール電圧 ＶＳ ピークレベルを表す図。 同実施形態に係るフィルタ群を構成するモノユニットの構成の一例を示す図。 同実施形態に係るＯＰＦアレイの周波数特性を示す図。 同実施形態に係るＯＰＦアレイ各チャネルの応答を示す図。 同実施形態に係るＯＰＦアレイ各チャネルのＤＣ出力応答を示す図。 同実施形態に係るＯＰＦフィルタアレイにゲイン補償を施したときの各出力応答を示す図。 同実施形態に係るＯＰＦフィルタ群の各チャネル間の出力レベルの最大値、最小値とその比を示す図。 他の実施形態に係るギャングコンパレータを用いたインターバルタイムの時系列データ応答を示す図。 同実施形態に係るヒステリシスコンパレータを用いたインターバルタイムの時系列データ応答を示す図。 同実施形態に係るギャングコンパレータを用いたインターバルタイムの時系列データ応答を示す図。 同実施形態に係るヒステリシスコンパレータを用いたインターバルタイムの時系列データ応答を示す図。 同実施形態に係るギャングコンパレータを用いたインターバルタイムの時系列データ応答を示す図。 同実施形態に係るVCFフィルタの入出力波形の一例を示す図。 同実施形態に係るVCFフィルタ入力とそれぞれの出力をLPFに通した結果の波形の一例を示す図。 他の実施形態に係る普通のディスクのTE信号（DPD）波形の一例を示す図。 同実施形態に係る普通のディスクでのVCFフィルタ入力とそれぞれの出力をLPFした波形の一例を示す図。 同実施形態に係る普通ディスクのTEを図２４方式に入力したときの波形の一例を示す図。

符号の説明

１…光ディスク装置、２…スピンドルモータ、２ａ…ロータリエンコーダ、３…モータ制御回路、４…光ピックアップ、５…対物レンズ、６…駆動コイル、７…駆動コイル、８…レーザダイオード、９…フォトダイオード、１０…コリメータレンズ、１１…偏向プリズム、１２…集光レンズ、１３…シリンドリカルレンズ、１４…４分割検出器、１５…スレッドモータ、１６…駆動コイル、１７…スレッドモータ制御回路、１８…速度検出回路、１９…レーザ駆動回路、２０…ＲＦアンプ、２１…フォーカシング制御回路、２２…トラッキング制御回路、２３…バス、２４…インタフェース回路、２５…ホスト装置、２６…ＣＰＵ、２７…ＲＡＭ、２８…ＲＯＭ、２９…エラー訂正回路、３０…変調回路、３１…ＰＬＬ制御回路、３２…データ再生回路、３３…光ディスク。

Claims (11)

1. トラック構造の記録媒体を再生対象とする光ディスク装置において、
   光ビームスポットとトラックとのラジアル方向距離を示すトラックエラー信号を検出するトラックエラー信号検出手段と、
   トラックエラー信号の極性が反転する時間間隔を計測する計測手段と、
   この計測手段で得られた時間間隔の時系列ストリームの隣同士の値の差の大小によりトラックスリップかオントラックかを識別する第１の識別手段とを有し、
   この第１の識別手段の識別結果に基づいてオントラックを検出することを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記計測手段は、その時々のTE（トラックエラー）周波数を通過帯域とするBPFを用いてTE信号中のTE成分に対するノイズ成分の比率を低減させた後にセンタ値でプラス、マイナスに切り分け極性を抽出することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記計測手段は、TE信号周波数成分を抽出する手段と、通過周波数域を可変させられるBPFを備え、その中心周波数を前記TE信号周波数成分を抽出する手段により制御することによりBPFの中心周波数をTE周波数に常にギャングさせるこによって、その時々のTE周波数を通過帯域とするBPFを構成することを特徴とする請求項２に記載の光ディスク装置。
4. 前記計測手段は、通過周波数域が異なる複数個のBPFにTE信号を入力し各BPF出力のレベルを計測し、その最大レベルを出力するチャネル（の周波数）を認識することにより、TE信号周波数成分を抽出する手段とすることを特徴とする請求項３に記載の光ディスク装置。
5. 前記TE信号周波数成分の高低によってトラックスリップかオントラックかを識別する第２の識別手段を備え、この第２の識別手段の識別結果に基づいてオントラックを検出することを特徴とする請求項４に記載の光ディスク装置。
6. 前記各BPF出力のレベルを計測し、その最大値と最小値の比を求め、その値の大小によってトラックスリップかオントラックかを識別する第２の識別手段を備え、この第２の識別手段の識別結果に基づいてオントラックを検出することを特徴とする請求項４に記載の光ディスク装置。
7. 前記各BPF出力のレベルを計測し、その最大値と最小値の差を求め、その値の大小によってトラックスリップかオントラックかを識別する第２の識別手段を備え、この第２の識別手段の識別結果に基づいてオントラックを検出することを特徴とする請求項４に記載の光ディスク装置。
8. 前記各BPF出力のレベルを計測し、その値の大小によってトラックスリップかオントラックかを識別する第２の識別手段を備え、この第２の識別手段の識別結果に基づいてオントラックを検出することを特徴とする請求項４に記載の光ディスク装置。
9. 前記ＴＥ振幅をセンタ値でプラス、マイナスに切り分け極性を抽出して、その極性が反転する毎の時間（インターバルタイム）を計測し、その時間の大小によってトラックスリップかオントラックかを識別する第３の識別手段を備え、この第３の識別手段の識別結果に基づいてオントラックを検出することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
10. 前記第１の識別手段または第２の識別手段または第３の識別手段および非滞留エリア検出法による判定結果の複数の判定出力を用いてトラックスリップかオントラックかを識別することを特徴とする請求項１乃至４または５乃至８または９に記載の光ディスク装置。
11. 前記非滞留エリア検出法による判定結果がトラックスリップの場合に、前記第１の識別手段または第２の識別手段または第３の識別手段の複数の判定出力を用いてトラックスリップかオントラックかを識別することを特徴とする請求項１０に記載の光ディスク装置。

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