JP2685909B2 - 光ディスク装置におけるアクセス制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ディスク装置において、光ヘッドを光デ
ィスク上の目標トラックまで移動させるためのアクセス
制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、半導体レーザによって光ディスクに情報を
記録し、或いは記録された情報を再生する光ディスク装
置が知られている。かかる光ディスク装置において、光
ディスク上の目標トラックに光ヘッドを移動させるトラ
ック・アクセスは、粗アクセスと密アクセスの二つのシ
ーケンス動作により構成される。

即ち、目標トラックが現在トラックから大きく離れて
いる場合、まず、光ヘッドを、リニアモータ等のヘッド
移動手段により、所定の速度プロファイルに従って速度
制御を行いながら目標トラック近傍位置、即ち、密アク
セスへの移行に必要な許容範囲内（以下、許容目標トラ
ックと称する）に位置決めし（粗アクセス）、そして、
光ヘッドをトラックからトラックへとジャンプさせなが
ら、目標トラックへと移動させる（密アクセス）ように
なっている。

従来の粗アクセス方式としては、光ヘッドを駆動する
リニアモータとその制御回路によって、第８図（ａ）に
示すように、光ヘッドの実速度が減速加速度一定となる
ような速度プロファイル20により、目標トラックに光ヘ
ッドをアクセスさせる方式が採られていた。なお、速度
プロファイルに完全に追従して光ヘッドの実速度が変化
すれば、この実速度と速度プロファイルとは合致するこ
とになる。

しかしながら、このような速度プロファイル20を用い
ると、一般の速度制御系においては減速加速度に比例し
た速度偏差（実速度と速度プロファイルとの差異）が発
生して所望の減速がなされず、光ヘッドの停止時間もそ
れだけ遅くなって距離誤差が生じ、光ヘッドを許容目標
トラック上に位置決め（以下、トラック引き込みと称す
る）することが不確実になり、トラック引き込み時間が
長くなってしまう。また、光ヘッドの停止時には急激な
加速度変化が生じるので、光ヘッドが落ち着かず、対物
レンズ駆動装置によるトラッキングサーボも不安定とな
る。なお、上記速度偏差を小さくするためには速度制御
系のループゲインを上げればよいが、機械共振等のため
に制御系が不安定になるので、ループゲインを上げるこ
とができない。

このような欠点を改善するため、同図（ｂ）に示すよ
うに、光ヘッドの実速度において減速加速度が目標トラ
ックに近づくにつれて小さくなるような速度プロファイ
ル21により、目標トラックに光ヘッドをアクセスさせる
ようにしたものがある。これによれば、速度制御系のル
ープゲインを極端に大きくすることなしに許容目標トラ
ックに到達したときの速度偏差を小さくして距離誤差を
減少させ、トラック引き込み制御を安定させることがで
きる。また、光ヘッド停止時の急激な加速度変化が防止
されるので、トラッキングサーボも安定する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の速度プロファイル21を用いたので
は、目標トラックに近づくにつれて低速度で制御される
時間が長くなり、シーク時間が長くなってしまう。ま
た、目標トラックに到達する前の速度がかなり遅いた
め、摩擦等の影響により許容目標トラック手前で光ヘッ
ドが止まってしまうことがある。粗アクセスから密アク
セス制御への移行は、光ヘッドが許容目標トラックに到
達してから行われるので、前記の場合には密アクセスに
切り替わらないことになる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る光ディスク装置におけるアクセス制御装
置は、上記の課題を解決するために、光ヘッドを光ディ
スクの半径方向へ移動する移動手段と、光ヘッドの位置
を検出する位置検出手段と、光ヘッドの速度を検出する
速度検出手段と、前記位置検出手段にて検出された移動
中の光ヘッドの各位置検出時点における現在位置から目
標トラックまでの位置誤差を演算する演算手段と、目標
トラックに近づくにつれて減速加速度が小さくなると共
に目標トラック手前の速度切替位置で所定の切替時点速
度を持つ速度プロファイルに基づいて前記の位置誤差に
対応した基準速度を発生する速度発生手段と、光ヘッド
が前記の速度切替位置に到達したことを前記位置検出手
段にて検出したときから、前記の基準速度に代えて速度
「０」を前記速度発生手段より出力させる速度切替手段
と、前記速度検出手段による出力と前記速度発生手段に
よる出力との誤差信号に基づいて前記の移動手段を駆動
させる駆動手段とを備えていることを特徴としている。

〔作用〕

上記の構成によれば、目標トラックに近づくにつれて
減速加速度が小さくなる速度プロファイルを用いるの
で、速度偏差を抑止して光ヘッドを許容目標トラック上
に安定して引き込むことができる。

そして、上記の速度プロファイルを用いた場合に問題
となるシーク時間の増大は、幾分高速で光ヘッドを移動
させると共に目標トラック手前の速度切替位置で速度
「０」の基準速度を出力して急減速させることにより、
アクセスに必要な走行距離を得つつシーク時間の短縮を
図ることができる。

また、前記の速度切替位置、切替時点速度、および速
度発生手段より速度「０」を出力させ続ける時間の指定
を、制御系のゲイン特性を考慮して設定すれば、粗アク
セス精度の向上を図ることができ、さらに、上記の各指
定を光ヘッドが許容目標トラックに到達したときに光ヘ
ッドの実速度がトラッキングサーボ可能速度以下になる
ように制御系のゲイン特性を考慮して設定すれば、前記
の急減速の影響を抑止して、トラッキングサーボも安定
になってアクセス時間の大幅な短縮を図ることができ
る。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第７図に基づいて説
明すれば、以下の通りである。

本発明に係る光ディスク装置におけるアクセス制御装
置において、第１図に示すように、速度プロファイル
は、例えば、ROM1内に、目標トラックまでの位置誤差Xe
に対応した速度データのかたちで格納されているもので
あり、その内容は、目標トラックに近づくにつれて減速
加速度が小さくなると共に目標トラック手前の速度切替
位置で所定の切替時点速度を持つものである。速度プロ
ファイルに基づく基準速度Vrefと位置誤差Xeとの関係を
示せば、第３図の通りとなる。ここに、Xoは速度切替位
置、Voは切替時点速度を示しており、位置誤差Xeが速度
切替位置Xoの時、基準速度Vrefが切替時点速度Voとな
る。

CPU2は、光ヘッド（図示せず）の位置を検出する位置
検出手段10の出力に基づいて、光ヘッドの現在位置から
目標トラックまでの位置誤差Xeを演算する演算手段をな
すと共に、前記の速度切替位置Xoを判断してこの速度切
替位置Xoに到達したときに、所定の待ち時間Toの間、後
述の基準速度信号Ｖ′refに代えて速度「０」を生成さ
せるための固定基準速度信号を出力させる速度切替手段
を兼ねる他、各種制御を行うものである。

基準速度信号出力手段（速度発生手段）12は、速度プ
ロファイルに基づいて位置誤差Xeに対応した基準速度Vr
efを生成させるための基準速度信号Ｖ′refを出力する
ものであり、CPU2からの速度データを電圧信号に変換す
るD/Aコンバータ３と、光ヘッドの移動方向に応じたCPU
2からの信号により前記電圧信号の極性を設定する極性
設定回路４とを備えて構成されている。

比較回路５は前記の基準速度信号Ｖ′refを入力する
と共に、後述する速度検出手段11にて検出された光ヘッ
ド実速度信号Ｖ′detとの差をとり、速度誤差信号Verr
を生成するようになっている。

比較回路５からの速度誤差信号Verrは、増幅アンプ６
によって増幅された後、駆動手段７に出力されるように
なっている。駆動手段７は、速度誤差信号Verrに基づい
て後述のリニアモータ（移動手段）８を駆動させるもの
であり、増幅された速度誤差信号Verrに応じた駆動電流
を生成し、これをリニアモータ８に供給するようになっ
ている。

リニアモータ８は、前記の駆動手段７からの駆動電流
を得て図示しない光ヘッドを光ディスクの半径方向へ移
動させるものである。

位置センサ９は、光ヘッドの現在位置に関した信号を
出力するものであり、例えば、光ヘッドに付設された光
学スケールが用いられる。そして、位置検出手段10は、
位置センサ９からの位置パルスをカウントすることで光
ヘッドの現在位置を検出するようになっている。

速度検出手段11は、例えば、位置センサ９からの位置
パルスをF/V変換することにより実速度信号Ｖ′detを生
成し、これを前記の比較回路５に出力するようになって
いる。なお、実速度信号Ｖ′detは、前記光学スケール
からの位置に対応した位相差が90度の２つのアナログ信
号を微分することによっても生成することが可能であ
る。

上記の構成において、第２図を参照しながら目標トラ
ックに対する光ヘッドのアクセス動作を説明する。

目標トラックに対する光ヘッドのアクセス命令が入力
されると、CPU2は光ヘッドの現在トラック（位置）から
目標トラックまでのトラック数Trを計算し（S1）、その
トラック数Trが例えば100本より大か否かを判断する（S
2）。100本より大ならば、目標トラックと現在トラック
から光ヘッドの移動方向を判断する（S3）。そして、CP
U2は判断された移動方向に応じた制御信号を極性設定回
路４に出力する。極性設定回路４は上記の制御信号によ
り基準速度信号Ｖ′refの極性を設定する（S4）。

次に、速度制御ループの回数ｎを図示しないメモリに
セットした後（S5）、速度制御ループに移行する。この
速度制御ループでは、まず、CPU2は光ヘッドの現在位置
を位置検出手段10から読み込み（S6）、目標トラックま
での位置誤差Xeの計算を行う（S7）。そして、算出した
位置誤差Xeと速度切替位置Xoとの大小判断を行い（S
8）、位置誤差Xeが速度切替位置Xoよりも大きいなら
ば、つまり、まだ光ヘッドが速度切替位置Xoに到達して
いなければ、位置誤差Xeに対応した速度プロファイルを
読み込む（S9）。そして、この速度プロファイルに基づ
いて基準速度信号出力手段12が基準速度信号Ｖ′refを
出力する（S10）。次に、メモリから速度制御ループ回
数ｎを読み込み、「１」を減じる（S11）。この時、ｎ
が「０」か否かを判断し（S12）、「０」ならばアクセ
スエラーと判断する一方、「０」でなければ再びステッ
プ６に戻って速度制御ループを続行する。

なお、前記のステップ２において、目標トラックまで
のトラック数Trが100本以下、即ち光ヘッドが許容目標
トラック上にあるならば、ジャンプアクセスにより、目
標トラックまで密アクセスを行う（S18）。

また、ステップ８において、位置誤差Xeが速度切替位
置Xo以下、つまり光ヘッドが速度切替位置Xoに到達した
ならば、基準速度信号出力手段12が基準速度Vrefに代え
て速度「０」に対応した固定基準速度信号を出力するよ
うに、CPU2は、D/Aコンバータ３に所定信号を送出す
る。それにより、基準速度信号出力手段12からは速度
「０」に対応した固定基準速度信号が出力される（S1
3）。次に、光ヘッドが停止するまでの時間である待ち
時間Toを設定する（S14）。この待ち時間Toが経過して
光ヘッドが落ち着いたら、光ヘッドにおける図示しない
対物レンズ駆動装置によるトラッキングサーボを行う
（S15）。トラッキングサーボにおいて引き込んだトラ
ックのID部よりトラックナンバーを読み取り（S16）、
光ヘッドが追従しているトラックが目標トラックである
かどうかを判断し（S17）、目標トラックならばアクセ
スを正常終了する一方、目標トラックでないならば、ス
テップ１に戻る。

以上の制御内容において、速度切替位置Xo、切替時点
速度Vo、および待ち時間Toについての設定について以下
に詳述する。

第４図に示すように、アクセス制御装置における制御
系の伝達関数において、Vrefは基準速度、Ｖは実速度、
Ａは位置センサ９および速度検出手段11からなる速度セ
ンサーの感度、K₁は増幅アンプ６の増幅度、Rsは電流制
御による駆動手段７の電流帰還抵抗、K_Fはリニアモータ
８の力定数、Ｍは光ヘッド質量、ｓはラプラス演算子で
ある。

前記速度切替位置Xoにおいて、基準速度Vrefが切替時
点速度Voから速度「０」に切り替わった時の実速度Ｖの
応答は、切替時からの時間をｔとすると、以下の第１式
で表される。

また、基準速度Vrefが切替時点速度Voから速度「０」
に切り替わった時から光ヘッドが移動する距離Xvは、切
替時からの時間をｔとすると、以下の第２式で表され
る。

従って、速度切替時からの実速度Ｖは、第５図に示す
ように、時間の経過とともに「０」に収束する応答を示
し、また、速度切替時からの光ヘッドの移動距離Xvは、
第６図に示すように、一定の値に収束する応答を示す。

速度切替位置Xo、切替時点速度Vo、および光ヘッド停
止時間である待ち時間Toの設定は、まず、切替時点速度
Voを決定し、その時の光ヘッド移動距離Xvの収束値を求
め、これを速度切替位置Xoとする。そして、光ヘッド移
動距離Xvがほぼ収束している範囲に待ち時間Toを仮に選
び、この時の実速度Ｖが対物レンズ駆動装置によるトラ
ッキングサーボ可能速度以下ならば、前記の待ち時間To
を採用し、もしそうでなければ、さらに長いToを選び、
実速度Ｖがトラッキングサーボ可能速度以下となるよう
にする。

以上に説明したトラック・アクセス制御について、基
準速度Vrefと実速度Vdetとの関係を第７図に示し、この
図に基づいて光ヘッドの一連の移動の様子を説明する。
t₁区間では、基準速度Vrefと実速度Vdetとの差異が大き
いため、光ヘッドはリニアモータ８によりフル加速さ
れ、t₂区間では、光ヘッドは基準速度Vrefに従いながら
減速される。そして、t₃区間では、目標トラック手前の
速度切替位置Xoの位置に光ヘッドが来ると、つまり、基
準速度Vrefが切替時点速度Voに等しくなると、基準速度
Vrefが速度「０」に切り替わり、待ち時間Toの間これが
維持され、この時間の経過後に光ヘッドはほぼ停止す
る。次に、t₄区間では、t₃区間を経ることで光ヘッドの
移動速度はトラッキングサーボ可能速度以下に制御され
ているで、安定にトラッキングサーボが行われ、このサ
ーボで引き込まれたトラックが目標トラックならばアク
セスは終了し、もし、目標トラックでないなら、t₅区間
でジャンプアクセスにより、目標トラックに到達させて
アクセスを終了する。

以上のように、目標トラックに近づくにつれて減速加
速度が小さくなる速度プロファイルを用いるので、速度
偏差を抑えて光ヘッドを許容目標トラック上に安定して
引き込むことができる。

そして、上記の速度プロファイルを用いた場合に問題
となる粗アクセス時間の増大は、幾分高速で光ヘッドを
移動させると共に目標トラック手前の速度切替位置Xoで
基準速度Vrefに代えて速度「０」の固定基準速度を出力
して急減速させることにより、アクセスに必要な走行距
離を得つつ粗アクセス時間の短縮を図ることができる。

また、本実施例のように、前記の速度切替位置Xo、切
替時点速度Vo、および待ち時間Toの指定を、制御系のゲ
イン特性を考慮して設定すれば、粗アクセス精度の向上
を図ることができ、さらに、上記の各指定を、光ヘッド
が許容目標トラックに到達したときに光ヘッドの実速度
がトラッキングサーボ可能速度以下になるように制御系
のゲイン特性を考慮して設定すれば、前記の急減速の影
響を抑止して、トラッキングサーボも安定になってアク
セス時間の大幅な短縮を図ることができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る光ディスク装置におけるアクセス制御装
置は、以上のように、光ヘッドを光ディスクの半径方向
へ移動する移動手段と、光ヘッドの位置を検出する位置
検出手段と、光ヘッドの速度を検出する速度検出手段
と、前記位置検出手段にて検出された移動中の光ヘッド
の各位置検出時点における現在位置から目標トラックま
での位置誤差を演算する演算手段と、目標トラックに近
づくにつれて減速加速度が小さくなると共に目標トラッ
ク手前の速度切替位置で所定の切替時点速度を持つ速度
プロファイルに基づいて前記の位置誤差に対応した基準
速度を発生する速度発生手段と、光ヘッドが前記の速度
切替位置に到達したことを前記位置検出手段にて検出し
たときから、前記の基準速度に代えて速度「０」を前記
速度発生手段より出力させる速度切替手段と、前記速度
検出手段による出力と前記速度発生手段による出力との
誤差信号に基づいて前記の移動手段を駆動させる駆動手
段とを備えている構成である。

これにより、トラック引き込み制御を安定に行いつつ
シーク時間の短縮が可能になり、アクセス時間の短縮が
図れるという効果を奏する。また、前記の速度切替位
置、切替時点速度、および速度発生手段より速度「０」
を出力させ続ける時間の指定を好適に行えば、粗アクセ
ス精度の向上並びにトラッキングサーボの安定等を図る
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示すものであ
る。 第１図はアクセス制御装置の制御系を示すブロック図で
ある。 第２図はアクセス制御を示すフローチャートである。 第３図は位置誤差と基準速度との関係で速度プロファイ
ルを示したグラフである。 第４図はアクセス制御装置における制御系の伝達関数を
示す説明図である。 第５図は光ヘッド実速度が「０」に収束する様子を示す
グラフである。 第６図は光ヘッド移動距離が一定値に収束する様子を示
すグラフである。 第７図は時間の経過に伴う基準速度と実速度との関係を
示すグラフである。 第８図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来のアクセス制
御装置において用いられていた速度プロファイルを示し
たグラフである。 １はROM（速度プロファイル）、２はCPU（演算手段・速
度切替手段）、３はD/Aコンバータ、４は極性設定回
路、５は比較回路、６は増幅アンプ、７は駆動手段、８
はリニアモータ（移動手段）、９は位置センサ、10は位
置検出手段、11は速度検出手段、12は基準速度信号出力
手段（速度発生手段）である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ヘッドを光ディスクの半径方向へ移動す
   る移動手段と、光ヘッドの位置を検出する位置検出手段
   と、光ヘッドの速度を検出する速度検出手段と、前記位
   置検出手段にて検出された移動中の光ヘッドの各位置検
   出時点における現在位置から目標トラックまでの位置誤
   差を演算する演算手段と、目標トラックに近づくにつれ
   て減速加速度が小さくなると共に目標トラック手前の速
   度切替位置で所定の切替時点速度を持つ速度プロファイ
   ルに基づいて前記の位置誤差に対応した基準速度を発生
   する速度発生手段と、光ヘッドが前記の速度切替位置に
   到達したことを前記位置検出手段にて検出したときか
   ら、前記の基準速度に代えて速度「０」を前記速度発生
   手段より出力させる速度切替手段と、前記速度検出手段
   による出力と前記速度発生手段による出力との誤差信号
   に基づいて前記の移動手段を駆動させる駆動手段とを備
   えていることを特徴とする光ディスク装置におけるアク
   セス制御装置。