JP2596013B2

JP2596013B2 - 光ディスク記録再生装置

Info

Publication number: JP2596013B2
Application number: JP27861187A
Authority: JP
Inventors: 富弥宮崎; 裕志赤堀
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-11-04
Filing date: 1987-11-04
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPH01119968A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、光情報処理に関連した光ディスク記録再生
装置に関するものである。

従来の技術近年、大容量の情報記録再生装置としてレーザ光を応
用した光ディスク記録再生装置が開発されている。

第４図は、従来の光ディスク記録再生装置の構成図で
ある。第４図において、１は半導体レーザ等のレーザ光
源、２は光源１からの光を平行光にするコリメータレン
ズ、３はハーフミラー、４はこのハーフミラーを介して
与えられた光をディスク５上のトラック5nに集光する対
物レンズ、６は対物レンズ４をトラック5nに追従させる
トラッキング・サーボ系のアクチュエータで、例えばボ
イスコイル・モータが用いられる。これによって、対物
レンズ４をディスク面の内外方向に移動させディスク５
上に光ビームのトラッキング制御を行う。

７はディスク５からの反射光をトラッキング・サーボ
回路Ａ側及びフォーカス・サーボ回路Ｂ側に振り分ける
ハーフミラー、８はこのハーフミラーからの光を集光す
る集光レンズ、９は光検出器で、受光面は少なくとも二
つ以上の領域に分割され（本例の場合２つ）、検出スポ
ットの位置に対応した信号が読み出せるようになってい
る。尚、本具体例では、フォーカス誤差信号とトラッキ
ング誤差信号とをハーフミラー７で分けて別々の光検出
器で取り出すようにしているが、４分割センサを用いた
同一の光検出器で両信号を取り出せるようにしても良
い。

10は光検出器９の受光面を構成する二つの光検出素子
9a、9bからの信号の和を検出する加算器で、トラック5n
からの反射光の信号成分を検出する。11はフォーカス・
サーボ回路Ｂからの与えられたアクチュエータで、例え
ば、ボイスコイル・モータを用い、対物レンズ４を上下
方向に動かし光ビームの焦点制御を行う。

トラッキング・サーボ回路Ａは、光検出素子9a、9bか
らの信号の差を検出する誤差信号増幅器、増幅器13、ト
ラッキング・アクチュエータ６の特性を補償する位相補
償回路14、サーボ・ループを開閉するスイッチ15、入力
に後述するトラック・ジャンプ・パルス発生回路からの
出力、並びにスイッチ15を介して位相補償回路14の出力
が与えられた増幅器16と、トラック・ジャンプ・パルス
発生回路17と、増幅器13のトラッキング誤差信号からト
ラック・ジャンプ時の零クロスを検出する零クロス検出
回路18と、トラッキング・アクチュエータ６のボイス・
コイルに駆動電流を流すパワー増幅器19より構成され
る。

定常状態では、スイッチ15を閉じ負帰還ループを形成
し、誤差信号増幅器12のトラッキング誤差信号が零にな
るようにトラッキング・サーボを行い、対物レンズ４を
トラック5nに追従させる。

所望するトラックを検索するとき、また、スパイラル
のトラックで、そのトラックを保持するときに、光ビー
ムが位置するトラックより隣接した他のトラックに飛び
移すジャンピングが必要となる。このために、スイッチ
15を開き、サーボ・ループをオープンにし、後述のトラ
ック・ジャンプ・パルスをアクチュエータ６のコイルに
印加し、対物レンズ４をトラック方向に駆動することに
より光ビームをトラックから他のトラックにジャンピン
グする。第５図は、このような従来装置におけるジャン
ピングの具体例を示す回路図で、第５図において、17a
は反転入力端子に基準電圧−Vref、Vrefがスイッチ17
b、17cならびに入力抵抗を介して与えられ、出力端子と
反転入力端子とが帰還抵抗を介して接続され、非反転入
力端子が基準点に接続された反転増幅器であり、減速パ
ルスのタイミングは、トラッキング誤差信号から零クロ
スを検出する零クロス検出回路18の出力にて行う。この
ような構成の定距離加速によるジャンピングの動作を第
６図の波形図によって説明する。定距離加速によるジャ
ンピング方式は、隣接トラックの中間点即ち、トラッキ
ング誤差信号の零クロス検出点まで加速し、ただちに一
定時間減速する方法である。ジャンピング指令によりス
イッチ15を図（ｈ）のように開にすることでトラッキン
グOFF状態にして、外部から加速パルスが発生し、17bを
図（ａ）に示すように開にし、図（ｇ）に示すように零
クロス検出回路18が零クロス信号を検出すると閉じ、図
（ｃ）のような時間T1、高さ即ち加速度H1の正の電流パ
ルスを発生させる。この電流パルスをアクチュエータ６
のコイルに流すと、対物レンズ４は図（ｄ）のような速
度で移動し、図（ｅ）のような対物レンズ４の移動距離
となる。この対物レンズ４の移動によって増幅器13のト
ラックキング誤差信号は図（ｆ）のような信号波形とな
る。ここで、対物レンズ４が移動し、移動距離がトラッ
ク間距離Ｄの1/2移動した時に、増幅器13のトラッキン
グ誤差信号は零レベルとなり、この零レベルを図（g2）
に示すように零レベル検出回路18にて検出して外部から
減速パルス信号が発生し、17cを図（ｂ）に示すように
開閉し、図（ｃ）のような加速パルスと同様の時間T1
で、陰性が逆の加速度−H1の負の電流パルスを発生し、
この電流パルスをアクチュエータ６のコイルに流すと、
対物レンズ４は図（ｄ）のように減速され、図（ｅ）の
ようにトラック間距離Ｄまで移動することでジャンピン
グ動作を終了し、スイッチ15を図（ｈ）のように閉じる
ことで、トラッキングON状態にして前述のトラッキング
・サーボ・ループ制御を行う。

しかしながら、この方式では、トラッキング誤差信号
の零クロス信号より減速パルスを発生して安定なジャン
ピングを行っているが、制御系を安定に、また、低価格
にするためにトラッキング・サーボ系をディジタル化し
た場合、または、ISO規格TC97/SC23で提案されているサ
ンプル・フォーマットのようにトラッキング信号が離散
的信号である場合にトラッキング誤差信号の零クロス信
号の検出がずれる。第７図は、ディジタル化または、サ
ンプル・フォーマットのジャンピングの動作の波形図で
ある。第６図と同様に加速パルス図（a2）が発生し、対
物レンズ４が移動することでトラッキング誤差信号は図
（f2）の破線となるがディジタル化されて検出される信
号は実線となる。このときのサンプリング・タイムＴと
するとトラッキング誤差信号の零クロスの検出は最大
で、図（g2）のように時間Ｔだけずれて検出された信号
となり、この検出された零クロス信号によって最大Ｔだ
けずれて、加速パルスは加速度H1、時間T2の区間出力
し、減速パルス図（b2）は加速度−H1で一定時間T1の区
間出力して対物レンズ４は減速する。この時の対物レン
ズ４の速度は図（d2）に示す実線であり、ジャンピング
動作終了時点で△V1の速度となる。図（d2）の破線は、
零クロス信号がずれなかった場合の速度を示し、ジャン
ピング動作終了時点での速度は零である。また、対物レ
ンズ４の位置は、図（e2）となり、ジャンピング動作終
了時点において隣接トラック間隔Ｄより△Ｄずれた位置
となる。即ち、ジャンピング動作終了時において、トラ
ック間距離Ｄより△Ｄずれた位置となり、また、速度も
零ではなく△V1の速度となり、トラッキング・サーボ・
ループ状態に入ったとき、過渡応答が悪く、安定時間が
長くなる問題が発生する。

また、トラッキング・サーボ・ループの応答を考慮し
て、ジャンピングの移動距離をトラック間隔Ｄより小さ
くするジャンピング駆動方法の場合について第８図の波
形図で説明する。第７図と同様に加速パルス図（a3）が
発生し、対物レンズ４が移動することでトラッキング誤
差信号は図（f3）の破線となるがディジタル化されて検
出される信号は実線となる。このときのサンプリング・
タイムＴとするとトラッキング誤差信号の零クロスの検
出は最大で、図（g3）のように時間Ｔだけずれて検出さ
れた信号となり、この検出された零クロス信号によって
最大Ｔだけずれて、加速パルスは加速度H2、時間T3の区
間出力し、減速パルス図（b3）は加速度−H1で一定時間
T4の区間出力して対物レンズ４は減速する。この時の対
物レンズ４の速度は図（d3）に示す実線であり、ジャン
ピング動作終了時点で△V2の速度となる。また、対物レ
ンズ４の位置は、図（e3）となり、ジャンピング動作終
了時点において隣接トラック間隔Ｄより△D2ずれた位置
となる。即ち、ジャンピング動作終了時において、トラ
ック間距離Ｄより△D2ずれた位置となり、また、速度も
零ではなく△V2の速度となり、トラッキング・サーボ・
ループ状態に入ったとき、過渡応答が悪く、安定時間が
長くなる問題が発生する。なお、図（d3）の破線は、零
クロス信号がずれなかった場合の速度を示し、ジャンピ
ング動作終了時点での速度は零であり、図（e3）の破線
は同様に零クロスがずれなかった場合の位置を示し、ジ
ャンピング終了時点においては目的トラックの移動距離
Ｄまで到達していないが、トラッキング・サーボ・ルー
プ状態に入った時に速度が零であることから安定に目的
位置まで高速に移動する、発明が解決しようとする問題点本発明が解決しようとする問題点は、トラッキング・
サーボ系をディジタル化、または、サンプル・フォーマ
ットにおいて、ジャンピング時にトラックキングの零ク
ロス信号を正確に検出することが出来ず、トラック・ジ
ャンプ終了時に光ビームの移動距離が変化し、また、速
度が零でないことからジャンプ後の整定時間が長くなる
点であった。本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
でトラック・ジャンプの移動距離が変化せず、速度を零
とすることでジャンプ後の整定時間が速いジャンピング
制御する光ディスク記録再生装置を提供することを目的
とする。

問題点を解決するための手段本発明は、上記問題点を解決するため、光ディスクの
トラックに記録再生するための変換手段と、その変換手
段の記録再生する走査位置を前記トラック方向に移動さ
せるための走査移動手段と、前記走査移動手段を駆動す
る加速パルス発生手段と減速パルス発生手段と、前記ト
ラックから得られるトラッキング誤差信号から他のトラ
ックへの移動時間を演算する移動時間演算手段と、前記
移動時間演算手段から減速パルスの発生波形を演算する
減速パルス発生演算手段を有し、前記トラックの走査位
置を他のトラックに移動させる場合に、前記加速パルス
発生手段を動作させ前記走査移動手段を駆動し、前記変
換手段が他のトラックへ移動することによって零クロス
付近のトラッキング誤差信号が検出された時点で、トラ
ッキング誤差信号の振幅を利用して加速パルス発生から
トラッキング誤差信号が零クロスとなるまでの時間を前
記移動時間演算手段で演算し、前記減速パルス発生演算
手段で減速パルスの幅と高さを前記移動時間演算手段に
より演算された移動時間と加速パルス発生から減速パル
スを発生するまでの時間から演算し、前記減速パルス発
生演算手段にて演算されたパルス幅と高さに基づいて減
速パルス発生手段を動作させ前記走査移動手段を駆動す
る光ディスク記録再生装置である。

作用本発明は前記した構成により、光ディスクのトラック
の走査位置を他のトラックに移動させる場合に、前記ト
ラックから得られるトラッキング誤差信号から他のトラ
ックまでの移動時間を演算し、前記移動時間演算手段か
ら減速パルスの発生波形を演算して減速パルスを発生す
ることで、ジャンプ後の整定時間が速く安定したジャン
ピングを行う光ディスク記録再生装置を提供できる。

実施例第１図は、本発明における一実施例の光ディスク記録
再生装置を説明する構成図である。なお、第１図におい
て、第４図と同一番号または同一記号は従来の構成と同
一であり説明は省略する。第１図において、20は増幅器
13のアナログのトラッキング誤差信号をサンプリング・
タイムＴでディジタル化するA/D変換器、21は20で得ら
れたディジタルのトラッキング誤差信号から位相補償の
演算を行いデータを出力し、また、ジャンピングの指令
によってジャンピングの制御信号を出力する信号処理回
路でマイクロ・コンピューターまたは、デイタル・シグ
ナル・プロセッサー等で構成する。22は21のディジタル
信号をアナログ信号に変換するD/A変換器である。第２
図は、第１図の信号処理回路21の具体的処理内容を示す
ブロック図であり、トラッキング制御ループとジャンピ
ング制御ループからなる。

ここで、トラッキング制御について第１図、第２図で
説明する。光ディスク5nからの反射光を光検出素子9a、
9bで検出し、その信号の差を誤差信号増幅器12で得て増
幅器13で増幅し、A/D変換器20でディジタル化される。
このトラックキング誤差信号を201のA/Dデータ入力にて
取り込み、取り込んだデータをディジタル・フィルタで
構成した位相補償演算を202の位相補償演算部で行い、2
03のD/Aデータ出力にて位相補償されたデータをD/A変換
器22に出力する。その出力がD/A変換器22でアナログ信
号に変換され、パワー増幅器19にてトラッキング・アク
チェータ６をトラック方向に駆動することで光ディスク
5nのトラックにトラッキング制御を行う。

次に、ジャンピング動作について第３図の波形図によ
って説明する。第３図において、ｉは第１図のトラッキ
ング・アクチェータ６を駆動する加速パルスと減速パル
スの駆動波形であり、H1は加速パルスの高さ即ち加速度
で、T101は加速時間で、H102は減速パルスの加速度で、
T102は減速時間である。波形図d101は、第１図の対物レ
ンズ４の速度で、V101は時間T101における速度である。
波形図e101は対物レンズ４の位置で、Ｄは隣接トラック
までの移動距離である。波形図f101の破線は、第１図の
増幅器13のトラッキング誤差信号で、実線はA/D変換器2
0で得られる離散化された信号である。波形図g101は後
述するトラックキング誤差信号の零クロスを検出するタ
イミングで、T103は加速パルス発生から零クロス検出ま
での時間である。波形図j101は減速パルスを発生するタ
イミングで、T104は加速パルス発生から減速パルスを発
生するまでの時間である。

ここで、光ビームから得られる第１図の増幅器13のト
ラッキング誤差信号と光ビーム（対物レンズ）の位置の
関係は、次式で示される。

TE＝Ｑ＊SIN（２π＊X/L） …… TEはトラッキング誤差信号振幅、Ｑは光ビームの位置
とトラッキング誤差信号振幅の変換係数、Ｘは光ビーム
の位置、Ｌは光ディスク５のトラック・ピッチＤ（例え
ば1.6μｍ）である。ところで、式において、トラッ
クと隣接トラックの中間点付近、即ち零クロス付近にお
けるトラッキング誤差信号を線形化すると、 TE＝at＋ｂ …… となる。ここで、トラックキング誤差信号の零クロス付
近における加速パルス発生からの時間t1後でのトラッキ
ング誤差信号振幅をTE1、１サンプリング後の時間t2で
の振幅をTE2とすると、式に代入すれば、 TE1＝at1＋ｂ …… TE2＝at2＋ｂ …… となる。式、よりａ＝（TE2−TE1）／（t2−t1） …… となり、式で得られたａの値からｂは、ｂ＝TE1−at1 …… となる。トラッキング誤差信号が零クロスとなる時間T1
03は式において、TE＝０であるから式でもとめた
ａ、ｂの値より、 T103＝−b/a …… となる。

ここで、加速時において、一定の加速パルスを発生す
るが、その時の加速度α＝H1とすると、時間ｔにおける
対物レンズ４の速度Ｖは、Ｖ＝∫αdt ＝H1＊ｔ …… であり、距離Ｘは、Ｘ＝∫Vdt ＝1/2＊H1＊t² …… である。トラックキング誤差信号が零クロスとなる時
間、即ち、隣接トラックとの距離Ｄが1/2となる中間点
までの時間は、式よりT103が求まるから、中間点まで
の距離D/2は、式より、 D/2＝1/2＊H1＊T103² …… である。また、零クロス後の時間t104における対物レン
ズ４の位置X101は式より、 X101＝1/2＊H1＊t104² …… である。

ここで、目的の移動距離をトラック間隔Ｄとすると、
残りの移動距離X0は、式、より X0＝２＊D/2−X101 ＝H1＊（T103²−1/2＊T104²） …… となる。また、零クロス後の時間t104における対物レン
ズ４の速度V101は式より、V101＝H1＊t104である。こ
の速度を一定の減速パルスで減速させた速度が零となる
時間をT102とすると X0＝1/2＊V101＊T102 であるから、前述のX0とV101から減速パルスを出力する
時間T102は、 T102＝（２＊T103²−T104²）/T104 …… となる。そして、出力する減速パルスの加速度をH102と
すると式から、 V101＝H102＊T102 であるから、式の減速時間T102から出力する加速度H1
02は、 H102＝H1＊T104²/（２＊T103²−T104²） …… となる。即ち、トラックキング誤差信号の振幅から隣接
トラックまでの中間点（トラッキング誤差信号の零クロ
スが発生する点）までの移動時間T103を演算し、式に
よって減速パルスを発生する加速度H102と式によって
発生時間T103を演算して減速パルスを出力すればよい。

具体的実施例について第１図、第２図、第３図で説明
する。第１図の信号処理回路21に外部からジャンピング
指令が入力されると、第２図のジャンピング制御ループ
が動作する。第２図のジャンピング制御ループにおい
て、204で加速度H1の加速パルスをD/A変換器22に出力し
正の電流パルスを発生する（第３図ｉ）。この電流パル
スをアクチェータ６に流すと対物レンズ４は第３図d101
のような速度で移動し、第３図e101のように移動する。
この対物レンズ４の移動によって第１図の増幅器13のト
ラッキング誤差信号出力は第３図f101の破線となり、第
１図の20のA/D変換器で得られたディジタルのトラック
キング誤差信号は第３図f101の実線となる。このディジ
タルの信号を第２図の205で入力し、206の零クロス検出
部で、得られたトラッキング誤差信号が負であるかどう
かで零クロスの判別を行う。206の零クロス検出部にお
いて、トラッキング誤差信号が正の時は204の加速パル
スD/Aデータ出力部へ、また、負の時は207の零クロス時
間演算部の処理を行う動作となる。加速パルス出力で第
１図の対物レンズ４が隣接トラックの中間点を通過する
と、206の零クロス検出部においてトラッキング誤差信
号は負であることことから207の零クロス時間演算部の
処理を行う。207の零クロス時間演算部では、零クロス
後のトラックキング誤差信号振幅と１サンプリング前に
得られたトラックキング誤差信号振幅から前述の式、
、より零クロスとなる時間T103（第３図g101）を演
算する。そして、208の減速パルス発生波形演算部で
は、207で得られた零クロスとなる時間T103と減速パル
スを出力する時間T104から式より減速パルスの加速度
H102と減速パルスの発生時間T102を演算して209減速パ
ルスD/Aデータ出力部にて−H102の減速パルス（第３図
ｉ）を22のD/A変換器に出力することでアクチェータ６
を駆動する。また、210の減速終了部では、減速パルス
出力時間T102（第３図ｉ）以内の時には、減速パルスを
出力し、時間T102以上で減速動作を停止することでジャ
ンピング制御を終了し、トラッキング制御ループの動作
を行うことで安定したジャンピング制御が可能となる。

また、逆方向のトラックへのジャンピングにおいて
は、加減速パルスを逆に出力し、206の零クロス検出部
の極性をかえれば可能なことは言うまでもない。そし
て、ジャンピング動作終了時の目的移動距離を隣接トラ
ック間隔Ｄとして、減速パルスの発生時間を演算するよ
うに説明を行ってきたが、トラッキング・サーボ・ルー
プの応答特性を考慮して目的移動距離を例えば隣接トラ
ック間隔Ｄの7/8とするには、式を X0＝２＊D/2＊7/8−X101 ＝H1＊（7/8＊T103²−1/2＊T104²）に変更することで、式は、 T102＝（7/8＊２＊T103²−T104²）/T104 となり、式は、 H102＝H1＊T104²/（7/8＊２＊T103²−T104²）として演算することで容易に可能である。

さらに、これまで、隣接トラックへのワン・トラック
・ジャンピングについて説明したが、一度に複数トラッ
クのジャンピングを行う場合には、横切りトラック数を
カウントし、目的トラックへのワン・トラック前からの
零クロスまで時間を演算して、同様に減速パルスを発生
する加速度と出力時間を演算して減速パルスを発生する
ことで可能である。

また、従来のアナログのトラッキング・サーボのディ
ジタル化について説明してきたが、ISO規格のサンプル
・フォーマットについても、第１図の10の光検出器の和
を検出する加算器の出力からトラッキング用の離散的な
サンプル・マーク信号よりトラッキングキング誤差信号
を得る構成にすることで同様のジャンピング制御が可能
である。

さらに、これまで、零クロスまでの演算時間の演算に
零クロス前後の２点のトラッキング誤差信号振幅をもち
いて行うように説明してきたが、さらに多くの時間での
トラッキング誤差信号振幅をもちいて、その平均値で零
クロスまでの時間を演算してもよいし、信号処理回路21
の処理内容をハードウェアで構成してもよい。また、式
を式に線形化して、トラッキング誤差信号の零クロ
スとなる時間T103を求めてきたが、式を TE＝Ｑ＊SIN（θｔ）としてもとめることは可能であるそして、零クロス付近のトラッキング誤差信号から零
クロス時間を演算して、目的移動距離を演算しているこ
とから、トラックと隣接トラック距離Ｄが変化しても安
定したジャンピング動作が可能となる。

発明の効果以上説明したように、本発明によれば、光ディスクの
トラックの走査位置を他のトラックに移動させる場合
に、前記トラックから得られるトラッキング誤差信号か
ら他のトラックまでの移動時間を演算し、移動時間から
減速パルスの発生波形を演算して減速パルスを発生する
ことで、ジャンプ後の整定時間が速く安定したジャンピ
ングを行なえる光ディスク記録再生装置を提供すること
ができ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における光ディスク記録装置の構成図、
第２図は処理内容を示すブロック図、第３図はジャンピ
ング動作を説明する波形図、第４図は従来の光ディスク
記録装置の構成図、第５図は第４図の従来装置において
用いられるトラック・ジャンプ・パルス発生回路の具体
例を示す回路図、第６図、第７図及び第８図は、トラッ
ク・ジャンプの動作を説明するための波形図である。５……光ディスク、5n……トラック、６……アクチェー
タ、９……光検出器、20……A/D変換器、21……信号処
理回路、22……D/A変換器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光ディスクのトラックに記録再生するため
の変換手段と、その変換手段の記録再生する走査位置を
前記トラック方向に移動させるための走査移動手段と、
前記走査移動手段を駆動する加速パルス発生手段と減速
パルス発生手段と、前記トラックから得られるトラッキ
ング誤差信号から他のトラックへの移動時間を演算する
移動時間演算手段と、前記移動時間演算手段から減速パ
ルスの発生波形を演算する減速パルス発生演算手段を有
し、前記トラックの走査位置を他のトラックに移動させ
る場合に、前記加速パルス発生手段を動作させ前記走査
移動手段を駆動し、前記変換手段が他のトラックへ移動
することによって零クロス付近のトラッキング誤差信号
が検出された時点で、トラッキング誤差信号の振幅を利
用して加速パルス発生からトラッキング誤差信号が零ク
ロスとなるまでの時間を前記移動時間演算手段で演算
し、前記減速パルス発生演算手段で減速パルスの幅と高
さを前記移動時間演算手段により演算された移動時間と
加速パルス発生から減速パルスを発生するまでの時間か
ら演算し、前記減速パルス発生演算手段にて演算された
パルス幅と高さに基づいて減速パルス発生手段を動作さ
せ前記走査移動手段を駆動することを特徴とする光ディ
スク記録再生装置。
【請求項２】光ディスクのトラックの走査位置を隣接ト
ラックに移動させる場合に、加速パルス発生手段にて前
記走査位置を移動し、前記トラックから得られるトラッ
キング誤差信号から前記隣接トラックの中間点までの移
動時間を演算し、前記中間点までの移動時間と加速パル
ス発生から減速パルス発生までの時間より減速パルスの
発生時間間隔と発生パルスの大きさを演算して、前記減
速パルスを発生することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光ディスク記録再生装置。