JP2697109B2

JP2697109B2 - 光ピックアップ制御装置

Info

Publication number: JP2697109B2
Application number: JP1083804A
Authority: JP
Inventors: 明樹夫平井
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1998-01-14
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JPH02263368A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、光ピックアップの位置決めを行うサーボ
系に用いて好適な光ピックアップ制御装置に関する。

「従来の技術」光ディスクの光ピックアップの位置決めを行うサーボ
系において、高速ランダムアクセスを実現させるには、
ディスク偏心等で振動する光ディスクと光ピックアップ
との相対速度関係を正確に把握し、対処することが必要
となる。

従来は、光ピックアップに専用の速度センサ、あるい
はリニアエンコーダ等を設け、これにより絶対速度を検
出する一方、トラッキング誤差信号、ピックアップ駆動
電流等からトラック周回情報、すなわちディスク偏心等
に関係する周回変化成分を求め、これにより前述の絶対
速度を補正することにより光ピックアップと光ディスク
との相対速度を求める方式が主流であった。

また、光ピックアップからのトラック誤差信号からト
ラッククロスを検出し、このトラッククロスの周期を計
測し演算することにより、光ピックアップと光ディスク
との相対速度を直接的に求める方式も提案されている。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上述した従来の光ピックアップ制御装置で
は、以下に示す問題を生じる。

まず、前者の補正方式では、速度センサ，リニアエン
コーダおよび電流検出回路などのハードウェアを必要と
し、さらに制御量を演算するためのソフトウェアまたは
ハードウェアが複雑化するという問題が生じる。

また、後者の計測方式では、光ピックアップの移動速
度が低速の場合、相対速度の確定が著しく遅れ、速度制
御系の安定性が損なわれる。

この発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、ハ
ードウェアを複雑化することなく、かつ、ソフトウェア
に負担をかけずに、適切な制御量を導出することのでき
る光ピックアップ制御装置を提供することを目的として
いる。

「課題を解決するための手段」このような問題点を解決するために、この発明では、
光ピックアップから出力されるトラッキング誤差信号に
基づいて得られたトラッククロスの情報を、過去から現
在までの所定期間の速度および加速度の変化を示す時系
列パターンとして保持する保持手段と、前記光ピックア
ップの加速または減速の制御動作を指定し、かつ、前記
時系列パターンの各パターンに対応する制御データを、
あらかじめテーブルに記憶し、前記時系列パターンを該
テーブルのアドレスデータとすることで、前記時系列パ
ターンに対応した制御データを出力する制御データ出力
手段と、前記制御データによって指定された制御動作に
従って前記光ピックアップを駆動する駆動手段とを具備
することを特徴とする。

なお、望ましい実施態様としては、記憶手段に記憶さ
れる制御データはファジィ理論を用いて導出するとよ
い。

「作用」光ピックアップから出力されるトラッキング誤差信号
に基づいて得られたトラッククロスの情報が、過去から
現在までの所定期間の速度および加速度の変化を示す時
系列パターンとして保持手段に保持される。そして、時
系列パターンをアドレスデータとし、予め時系列パター
ンの各パターンに対応した制御データを記憶したテーブ
ルから、上記保持された時系列パターンに対応する制御
データ出力手段から出力され、出力された制御データに
よって指定される加速または減速の制御動作に従って、
光ピックアップが駆動される。

「実施例」次に図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。この図において、１は光ピックアップであり、
レーザ光源，ビームスプリッタ，対物レンズ，光検出器
などの光学素子，フォーカシング誤差信号，トラッキン
グ誤差信号などを検出する光学系および対物レンズを駆
動するアクチュエータなどから構成されている（図示
略）。この光ピックアップ１は、直線変位をするモータ
８の駆動部（図示略）に取り付けられており、光ディス
クの半径方向に移動するようになっている。光ピックア
ップ１は、光ディスクのトラックに沿いながら半径方向
に移動して、記録された情報を読み込むようになってい
る。この場合、光ピックアップ１がトラックから外れる
と、この外れた度合いに応じた電圧値のトラッキング誤
差信号TEが出力されるようになっている。このトラッキ
ング誤差信号TEは、トラッククロス検出回路２へ供給さ
れるようになっている。トラッククロス検出回路２は、
上記トラッキング誤差信号TEを２値化して、トラックク
ロス信号TCとして出力するようになっている。３はサン
プリング回路であり、上記トラッククロス信号TCを所定
の周波数でサンプリングして、シフトレジスタ４へ供給
するようになっている。このシフトレジスタ４は８ビッ
トで構成されており、先に格納されたデータが先に出て
いくFIFO（first in first out）方式がとられている。
すなわち、サンプリングのタイミングに合わせて、順
次、下位ビットから上位ビットへ内容を移動するととも
に、MSB（最上位ビット）を捨て、サンプリングされた
データをシフトレジスタ４のLSB（最下位ビット）に取
り込むようになっている。このシフトレジスタ４のビッ
トパターン（時系列パターン）は、光ピックアップ１の
速度情報および加速度情報を表している。

次にそれらの情報の算出方法について述べる。例え
ば、第２図に示すシフトレジスタ４に取り込まれたビッ
トパターンにおいて、“1"から“0"、あるいは“0"から
“1"へ変化する点の個数をk,サンプリング周期をT,シフ
トレジスタ４のビット数をn,光ディスクのトラックピッ
チをλ（およそ1.6μｍ）とした場合、ｎ回サンプリン
グする間に移動した距離は、λ・k/2となる。したがっ
て、この間の平均速度ｖは、となり、ｋに比例するので、このビットの変化点の個数
であるｋを測定することによって、平均速度ｖを検出す
ることができる。

また、上述したビットの変化点が第３図（ａ）に示す
ようにMSB側（古い情報）へ集まっている場合は、現
在、光ピックアップ１は減速中であることを表している
（第３図（ｂ）参照）。また、第４図（ａ）に示すよう
に、ビットの変化点がLSB側（新しい情報）へ集まって
いる場合は、現在、光ピックアップ１は加速中であるこ
とを表している（第４図（ｂ）参照）。すなわち、シフ
トレジスタ４のビットパターンにおけるビットの変化点
の分布の重心は、光ピックアップ１の加速、減速に対応
している。したがって、加速度ａは、となる。ただし、この場合、Piはｉ番目の変化点の位置
（ｉはMSB側から数える）、ｍは変化点の個数である。
なお、ビットの変化点の分布の重心と光ピックアップ１
の加速、減速との上記関係が成立するのは、加速、減速
がサンプリング周期に対して十分にゆるやかな変化をす
る場合に限られる。

このように、シフトレジスタ４のビットパターン（時
系列パターン）は、光ピックアップ１の速度ｖおよび加
速度ａを表している。

また同時に、制御テーブルのアドレスとしても使用さ
れる。すなわち、上述したシフトレジスタ４の内容は、
パラレルデータPDとして出力され、アドレスオフセット
（定数）が加えられた後、テーブル５のアドレスバスへ
供給されるようになっている。このアドレスオフセット
は、必要とされるレーブル５を絶対番地のどこに置いた
かによって、パラレルデータPDの値を補正する補正値で
ある。これによりテーブル５を複数種類用意し、必要に
応じて切換ることも可能であるが、ここではテーブル５
のアドレスとパラレルデータPDとは、直接、対応してい
るものとしアドレスオフセットの値は「０」としてお
く。このテーブル５は、８ビット,256バイトの記憶装置
である。このテーブル５は、パラレルデータPDのビット
パターンに応じて、テーブル５のアドレスがアクセスさ
れるようになっている。このテーブル５の各アドレスに
は、速度ｖおよび加速度ａに基づき後述するファジィ理
論によって算出された制御データDAが記憶されている。
この制御データDAは、光ピックアップ１の動作を制御す
るデータであり、ドライブ回路７に供給されるようにな
っている。このドライブ回路７は、制御データDAに基づ
き、モータ電流を発生するようになっており、このモー
タ電流は、モータ８に供給されるようになっている。

次に、上述した制御データDAの算出方法について説明
する。

まず、光ピックアップ１に対して、どのような制御動
作を行うかを決める。等速制御の場合、制御動作とし
て、第１の制御は、「もし、速度ｖが『大』で、かつ、
加速度ａが『大』ならば、減速する。」、第２の制御
は、「もし、速度ｖが『小』で、かつ、加速度ａが
『小』ならば、加速する」、そして、第３の制御は、
「もし、上述した２つの条件以外ならば、駆動制御を停
止する。」と設定する。これらを以下に箇条書に示す。

If（速度v:大＆加速度a:大）then減速する。

If（速度v:小＆加速度a:小）then加速する。

If（その他）then駆動制御をOFFにする。

上述した，およびは、ファジィ推論ではレール
と呼ばれる。すなわち、この実施例では、光ピックアッ
プ１の制御則として、ルール，ルールおよびルール
を設定する。

次に、ルールで用いられる『大』または『小』と、実
際のデータとの対応を決める。すなわち、第５図
（ａ），（ｂ）に各々、光ピックアップの速度ｖおよび
加速度ａについて上記ルールからルールのカッコ内
（前件部）のマッチング度合いを表すメンバーシップ関
数を示す。この場合、速度ｖおよび加速度ａは、ｎ＝８
（シフトレジスタ４のビット数）の場合、v,a∈｛1,2,
3,4,5,6,7｝となる。図示の横軸には、各々、上記速度
ｖおよび加速度ａがとられており、縦軸にはマッチング
度合いを示す尺度がとられている。このマッチング度合
いは、０から1.0までの値をとり、与えられた値（この
場合、速度ｖおよび加速度ａ）とあらかじめ設定してお
いたルールがどの程度マッチしているかを示す値であ
る。最もよいマッチングする場合には1.0、マッチング
しない場合には０になる。第５図（ａ）において、関数
Rvbは、「速度ｖが大きい」についてのマッチング度合
いを示している。すなわち、速度ｖが“1"では、「速度
ｖが大きい」についてのマッチング度合いは「０」、ま
た、速度ｖが“7"では、「速度ｖが大きい」についての
マッチング度合いは「1.0」となる。

次に、同図において、関数Rvsは、「速度ｖが小さ
い」についてのマッチング度合いを示している。すなわ
ち、速度ｖが“1"では、「速度ｖが小さい」についての
マッチング度合いは「1.0」、また、速度ｖが“7"で
は、「速度ｖが小さい」についてのマッチング度合いは
「０」となる。

同様に、第５図（ｂ）において、関数Rabは「加速度
ａが大きい（加速中）」についてのマッチング度合い、
また、関数Rasは「加速度ａが小さい（減速中）」につ
いてのマッチング度合いを示している。これらの関数の
式を以下に示す。

Rvs（ｖ）＝１−0.1429・ｖ ……（３） Rvb（ｖ）＝0.1429・ｖ ……（４） Ras（ａ）＝１−0.1429・ａ ……（５） Rab（ａ）＝0.1429・ａ ……（６）次に、これらの関数を用いて上述したルール〜ルー
ルの重みM1〜M3を求めると、 M1＝Min｛Rvb（ｖ）,Rab（ａ）｝ ……（７） M2＝Min｛Rvs（ｖ）,Ras（ａ）｝ ……（８） M3＝Min［Max｛Rvb（ｖ）,Rab（ａ）｝， Max｛Rvs（ｖ）,Ras（ａ）｝］ ……（９）となる。これらの重みは、ある時系列パターンにどのル
ールが最も適するかを示す指標となる。上記（７）式で
は、（１）および（２）式によって求めた速度v,加速度
ａから（４）式，（６）式によって、Rvb（ｖ）およびR
ab（ａ）を求め、どちらか小さいほうの値をM1の値とす
ることを示している。同様に（８）式では、（３）式，
（５）式によって、Rvs（ｖ）およびRas（ａ）を求め、
どちらか小さいほうの値をM2の値とすることを示してい
る。また、（９）式では、Rvb（ｖ）およびRab（ａ）の
うち大きいほうの値と、Rvs（ｖ）およびRas（ａ）の大
きいほうの値とを求め、この求めた２つの値のうち小さ
いほうの値をM3の値とすることを示している。

そして、最終結論としては、上述の求めたM1〜M3の値
のうち、最も大きな値をもつもの、すなわちマッチング
度合いの最も大きいものを制御則として採用するように
なっている。

ここで、一例として、シフトレジスタ４のビットパタ
ーンが「01110010」の場合についての制御則を求めてみ
る。まず、（１）式に基づいて速度ｖを求めると、速度
ｖは、変化点の個数ｋであるから速度ｖ＝４となる。次
に、（２）式に基づいて加速度ａを求めると、加速度ａ
＝18/4、すなわち加速度ａ＝4.5となる。そして、これ
ら速度ｖおよび加速度ａから（３）式〜（６）式によっ
て、Rvs（ｖ）,Rvb（ｖ）,Ras（ａ）およびRab（ａ）を
求めると、各々、Rvs（ｖ）＝0.428,Rvb（ｖ）＝0.571
6,Ras（ａ）＝0.3569およびRab（ａ）＝0.6431となる。
次に、これらの値から（７），（８）および（９）式に
よって、各ルールの重みM1,M2および重みM3を求めと、
各々、M1＝0.5716,M2＝0.3569およびM3＝0.4284とな
る。

したがって、この場合、M1が最も大きい値であるの
で、最終結論の制御則として、ルールが採用される。
この結果、シフトレジスタ４のビットパターン「011100
10」に対応するテーブル５の72₁₆番地には、「減速す
る」ための制御データDAが記憶されることになる（第６
図、参照）。

このようにして、シフトレジスタ４が採りうるビット
パターンについて、制御データDAをファジィ理論によっ
て求め、この制御データDAをあらかじめテーブル５に記
憶しておくようになっている（第６図、参照）。

なお、このテーブル５には、前述した等速制御の場合
以外にも加速制御、減速制御のものを設け、必要に応じ
て切換えられるようになっている。

次に、上記構成によるこの実施例の動作について説明
する。

所定の加速制御のテーブルから加速制御データがドラ
イブ回路７に供給されると、モータ８にモータ駆動電流
が供給される。このモータ８の駆動部は、供給される上
記モータ駆動電流の時間に応じて加速され、その後等速
制御状態に入る。この状態では、駆動部に取り付けられ
た光ピックアップ１が光ディスクの半径方向に移動する
と、この光ピックアップ１からは、例えば、第４図
（ｂ）に示すトラッキング誤差信号TEが出力される。こ
のトラッキング誤差信号TEは、トラッククロック検出回
路２でトラッククロス信号TCに変換され、サンプリング
回路３によって、所定の周波数でサンプリングされる。
サンプリングされたサンプリングデータSDは、シフトレ
ジスタ４に供給され、新たなLSBとして取り込まれる。
したがって、シフトレジスタ４の内容は、第４図（ａ）
に示すビットパターンをとる。このシフトレジスタ４の
内容は、テーブル５のアドレスバスに供給されるので、
テーブル５では、パラレルデータPD（この実施例ではア
ドレスオフセット「０」）のビットパターン「0011010
1」に基づいて、所定のアドレスがアクセスされる。す
なわち、第６図に示す等速制御用のテーブル５の上記ビ
ットパターンに対応するアドレス,35₁₆番地からは「減
速する」ための制御データDAが出力される。この制御デ
ータDAはドライブ回路７に供給され、このドライブ回路
７からは「減速する」ためのモータ駆動電流が出力され
る。この結果、光ピックアップ１は、上記モータ駆動電
流が供給されたモータ８によって減速させられる。

次に光ピックアップ１が次第に速度を落とし、例え
ば、第３図（ｂ）に示すトラッキング誤差信号TEが出力
されると、シフトレジスタ４の内容は、第３図（ａ）に
示すビットパターンをとる。このシフトレジスタ４の内
容はパラレルデータPDとして出力され、テーブル５のア
ドレスバスに供給される。

テーブル５では、パラレルデータPDのビットパターン
「10101100」に基づいて、AC₁₆番地がアクセスされる。
アクセスされた35₁₆番地の制御データDAは「駆動制御を
OFFする」ためのデータである。したがって、ドライブ
回路７からはモータ駆動電流が出力されず、光ピックア
ップ１は慣性移動をする。

このように、シフトレジスタ４には、光ピックアップ
１の移動状態に応じたビットパターンが保持され、この
ビットパターンに基づいて上述した制御動作が連続して
行われる。

以上のように、この実施例では、シフトレジスタ４で
光ピックアップ１の速度ｖおよび加速度ａを検出するこ
とによって、回路構成を簡素化することができる。ま
た、制御データDAは、あらかじめ算出されてテーブル５
に記憶されているため、ソフトウェアにとって、ほとん
ど負担にならない。また、制御データDAの算出は、ファ
ジィ理論に基づいて行ったので、光ピックアップの移動
に対して極めの細かい制御ができるようになる。

なお、この実施例のサンプリンク回路3,シフトレジス
タ５は、個々の回路に限定されず、マイクロコンピュー
タを用いてもよい。また、テーブル５は、独立した記憶
装置に限定されず、上記マイクロコンピュータ内の記憶
部でもよい。また、ファジィ理論のルール，および
ルールは、３つに限定されず、さらに増やして、メン
バーシップ関数を細分化し、制御能力を高めてもよい。

「発明の効果」以上説明したように、この発明は、過去から現在まで
の所定期間の速度および加速度の変化を示す時系列パタ
ーンのそれぞれについて対応すべき制御データをあらか
じめ計算して上記時系列パターンの各パターンをアドレ
スデータとするテーブルに記憶しておくため、ハードウ
ェアおよびソフトウェアのいずれにとってもほとんど負
担にならず、また、それにもかかわらず、光ピックアッ
プの移動に対して極めの細かい正確な制御ができる利点
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例のシフトレジスタ４のビットパターン
を説明するためのブロック図、第３図（ａ），（ｂ）お
よび第４図（ａ），（ｂ）はビットパターンが加速度情
報を表すことを説明するための概念図、第５図は同実施
例に用いたファジィ理論によるメンバーシップ関数の概
念図、第６図はテーブル５に記憶された制御データの概
念図である。１……光ピックアップ、２……トラッククロス検出回
路、３……サンプリング回路、４……シフトレジスタ
（保持手段）、５……テーブル（記憶手段）、７……ド
ライブ回路（駆動手段）、８……モータ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光ピックアップから出力されるトラッキン
グ誤差信号に基づいて得られたトラッククロスの情報
を、過去から現在までの所定期間の速度および加速度の
変化を示す時系列パターンとして保持する保持手段と、前記光ピックアップの加速または減速の制御動作を指定
し、かつ、前記時系列パターンの各パターンに対応する
制御データを、あらかじめテーブルに記憶し、前記時系
列パターンを該テーブルのアドレスデータとすること
で、前記時系列パターンに対応した制御データを出力す
る制御データ出力手段と、前記制御データによって指定された制御動作に従って前
記光ピックアップを駆動する駆動手段とを具備することを特徴とする光ピックアップ制御装置。