JP2713632B2 - ディスク媒体取付時の偏心量及び偏心方向検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディスク媒体取付時の偏心量及び偏心方向を
検出する方法に関するものである。

（従来の技術） 大量の情報を記憶するファイル記憶装置ではビット当
たりのコストを低減することが重要な課題であり、デー
タヘッドをトラックに高精度に位置決めし、高い面記録
密度を達成する必要がある。ヘッドを高精度に位置決め
するには、サーボ系を広帯域化してサーボ系の追従性能
を高めることが重要であるが、位置決めの基準となるデ
ータトラックの振れを小さくすることによっても同等の
効果が得られる。

光ディスク装置では印刷技術によって光ディスク媒体
上に高精度のトラックを形成するため、トラックの振れ
は概ねディスク媒体取付時の偏心によって決まる。この
ため、光ディスク媒体上に書き込まれたスパイラル状も
しくは同心円状のトラックの回転中心と該光ディスク媒
体を支え高速回転させているスピンドルモータの回転中
心とのずれ、即ち偏心量や偏心方向を精度良く検出し、
これを補正することができれば、より一層の高トラック
密度化が可能となる。

光ディスク装置におけるディスク媒体取付時の偏心量
や偏心方向は、光学ヘッドをベースに対してロックした
状態で得られる位置誤差信号、即ちトラック振れ信号か
ら概ね推測できる。また、該位置誤差信号は１周期分が
１トラックピッチに相当する正弦波状の信号であるた
め、位置誤差信号のゼロクロスポイントの数を計数して
位置誤差信号の波数を求めることが偏心量や偏心方向の
検出の基本となる。このため、従来は、例えば「光ディ
スクの偏心測定」（昭和59年度電子通信学会総合全国大
会予稿集、講演番号1028）に記載されているように、位
置誤差信号を微分してゼロクロスポイントに対応するパ
ルスを生成し、その数を求めていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、通常、位置誤差信号にはセクタのアド
レス情報から漏れ込むスパイク状の雑音やスピンドルモ
ータからのスイッチングノイズ等が含まれ、これが前述
したゼロクロスポイントとして計数されてしまうため、
前記従来の方法では偏心量や偏心方向を精度良く検出す
ることが困難であった。

本発明は前記従来の問題点を解決し、スパイクノイズ
やスイッチングノイズ等に拘らず偏心量及び偏心方向を
常に精度良く検出し得る方法を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 本発明では前記目的を達成するため、請求項（１）と
してベースに機械的もしくは電気的に固定されたトラッ
クアクチュエータの位置センサの出力を基準としてトラ
ックアクチュエータをベースに対して電気的に固定した
時、スピンドルモータに取付けられたディスク媒体の偏
心量に対応した位置誤差信号が得られる光ディスク装置
のディスク媒体取付時の偏心量検出方法において、トラ
ックアクチュエータの位置センサの出力に０から1/2ト
ラックピッチ（Tp）もしくは−1/2トラックピッチま
で、等微小トラックピッチΔTpでステップ状に増加する
オフセットを加え、オフセットが１ステップ増加する毎
に１回転周期に相当する位置誤差信号上のゼロクロスポ
イント数Ｎ（Ｎ≧１の整数）を逐次計数し、その平均値
Nmeanを求め、該平均値Nmeanからディスク媒体取付時の
偏心量を下記式を用いて求めるようになしたディスク媒
体取付時の偏心量検出方法、 偏心量＝（Nmean−２）＊0.5Tp/4 また、請求項（２）としてベースに機械的もしくは電気
的に固定されたトラックアクチュエータの位置センサの
出力を基準としてトラックアクチュエータをベースに対
して電気的に固定した時、スピンドルモータに取付けら
れたディスク媒体の偏心方向に対応した位置誤差信号が
得られる光ディスク装置のディスク媒体取付時の偏心方
向検出方法において、トラックアクチュエータの位置セ
ンサの出力に第１のオフセットを加えて検出したインデ
ックスと位置誤差信号上のゼロクロスポイントとの時間
間隔T₀（ｎ）と、前記位置センサの出力に第２のオフセ
ットを加えて検出したインデックスと位置誤差信号上の
ゼロクロスポイントとの時間間隔T₁（ｎ）との変化ΔＴ
（ｎ）（＝T₀（ｎ）−T₁（ｎ））を逐次求め、該時間間
隔の変化ΔＴ（ｎ）の符号が変化する位置誤差信号上の
隣接した２つのゼロクロスポイントＭ及びＭ＋１（Ｍ≧
１の整数）を検出し、該２つのゼロクロスポイントに対
するインデックスからの時間間隔T_M,T_M+1から、インデ
ックスを基準とした偏心方向を下記式を用いて算出する
ようになしたディスク媒体取付時の偏心方向検出方法を
提供する。

偏心方向＝（T_M＋T_M+1）π/T_R 又は（T_M＋T_M+1）π/T_R＋π （但し、T_Rは１回転周期） （作 用） 本発明の請求項（１）によれば、トラックアクチュエ
ータの位置センサの出力にオフセットが加わるとディス
クの偏心量に対応する位置誤差信号が変化し、所定のオ
フセット量が加わるとゼロクロスポイント数Ｎが変化す
る。該ゼロクロスポイント数による偏心量の分解能は1/
2トラックピッチであるから前記オフセットを０〜1/2ト
ラックピッチもしくは−1/2トラックピッチの間で変化
させた時の平均値はノイズ等の影響のないゼロクロスポ
イントの数となり、より正確な偏心量が求められる。

また、本発明の請求項（２）によれば、トラックアク
チュエータの位置センサの出力にオフセットが加わると
ディスクの偏心量に対応する位置誤差信号上のゼロクロ
スポイントの時間軸上の位置が変化するが、その変化は
偏心方向によって異なり、偏心が正又は負の最大値を示
す点の両側に位置するゼロクロスポイントは互いに異な
る方向に変化する。従って、インデックスからの隣接し
た２つのゼロクロスポイントに対する時間間隔の変化の
符号より偏心方向の両側に位置する２つのゼロクロスポ
イントが求められ、それらの時間間隔より偏心方向が求
められる。

（実施例） 第１図は本発明方法を実施する光ディスク装置の位置
制御系の概要を示すもので、図中、１は光ディスク媒
体、２はスピンドルモータ、３は光学ヘッド、４はベー
ス、５はポジショナ、６はデータ信号再生系回路、７は
位置誤差信号再生回路、８はトラックアクチュエータ制
御回路、９はポジショナ制御回路、10は位置誤差信号再
生回路、11はトラッキング及びシーク制御回路、12,13
はドライバである。また、光学ヘッド３はその筐体14に
レーザダイオード15、ホトディテクタ16、光学系17、ト
ラックアクチュエータ18及びその位置センサ19を内蔵
し、また、筐体14の外側のベース４との間に位置センサ
20を備えている。

ポジショナ５は位置センサ20及びベース４に取付けら
れた位置スケール（図示せず）より求められた位置誤差
信号に基づいて光学ヘッド３の大まかな位置決めを行な
い、また、トラックアクチュエータ18は光ディスク媒体
１からホトディテクタ16及びデータ信号再生系回路６を
介して再生された位置誤差信号に基づいて、レーザダイ
オード15から照射されるビームをデータトラックに精細
に位置決めしている。このように、光ディスク装置では
ポジショナ５とトラックアクチュエータ18を用いた２段
階の制御によりビームを制御しており、これにより1/10
ミクロン以下の高精度な位置決めを実現している。

また、トラックアクチュエータ18は専用の位置センサ
19を有しており、この位置センサ19の出力に基づいて光
学ヘッド３を位置決め制御すれば、光学ヘッド３はベー
ス４に対してロックされた状態になる。

第２図はこのようなロック状態における光ディスク媒
体１上の光学ヘッドの軌跡21と偏心した光ディスク媒体
１上のトラックの位置22との関係を示すものであり、ま
た、第３図はこの際、光ディスク媒体１から再生される
正弦波状の位置誤差信号23を示すものである。なお、こ
こで、Ａ点及びＢ点は偏心が正の最大値及び負の最大値
となる点である。

第４図は１回転周期に相当する前記位置誤差信号23上
におけるゼロクロスポイント24を示す（但し、光ディス
ク媒体の最内周の半径に対して偏心量は充分小さいと仮
定する。）。

位置誤差信号は１トラックピッチ（Tp）に対して１周
期となる正弦波状の信号であり、位置誤差信号上のゼロ
クロスポイント間の距離が0.5トラックピッチに相当す
る。従って、第４図に示したような位置誤差信号上のゼ
ロクロスポイント数を１回転周期に亘ってカウントすれ
ば、この時のゼロクロスポイント数、例えばＮから0.5
トラックピッチの分解能で偏心量を式（１）のように算
出できる。

偏心量＝（Ｎ−２）＊0.5Tp/4 ……（１） （但し、Ｎは偶数） ここで、トラックアクチュエータ制御回路８に正のオ
フセットを加えると、光学ヘッド３の軌跡の半径が大き
くなるため、第５図に示すようにＡ点での変位が小さ
く、Ｂ点での変位が大きい軌跡25となる。これに伴って
位置誤差信号は第６図中に点線で示す信号26のように変
化し、位置誤差信号上のゼロクロスポイントはＡ点に向
けて移動する。また、逆に負のオフセットを加えると、
光学ヘッド３の軌跡の半径が小さくなるため、第５図に
示すようにＡ点での変位が大きく、Ｂ点での変位が小さ
い軌跡27となる。これに伴って位置誤差信号は第７図中
に点線で示す信号28のように変化し、位置誤差信号上の
ゼロクロスポイントはＢ点に向けて移動する。

そして、オフセットがない状態での位置誤差信号上の
ゼロクロスポイントの位置とトラックアクチュエータ制
御回路８に加えたオフセット量との関係から、位置誤差
信号上のゼロクロスポイントがＡ点又はＢ点で消滅した
り、新たに発生したりするようになる。

第８図はオフセット量の変化に伴うゼロクロスポイン
ト数の変化のようすを示す。ここでは説明を容易にする
ため、オフセットがない状態で位置誤差信号29上の１番
目のゼロクロスポイントx1がＢ点に位置していると仮定
する。

前記状態からの正負のオフセットを与えて位置誤差信
号上の４番目のゼロクロスポイントx4をx4′からＡ点で
消滅するx4″の状態まで1/2トラックピッチに亘って移
動させるとする。この際、正のオフセットによって４番
目のゼロクロスポイントがx4からx4″の区間に位置する
場合、１番目のゼロクロスポイントx1がＢ点から離れて
２つに分離するため、位置誤差信号29上のゼロクロスポ
イント数Ｎは８個となり、逆に負のオフセットによって
４番目のゼロクロスポイントがx4からx4′の区間に位置
する場合、１番目のゼロクロスポイントx1がＢ点で消滅
するため、位置誤差信号29のゼロクロスポイント数は６
個となる。

そして、Ｎ＝８となる領域の割合は、４番目のゼロク
ロスポイントx4がＡ点で消滅するまでのオフセット量、
即ち偏心量の２倍に相当するＡ点及びＢ点間の距離を1/
2トラックピッチの分解能で計数した時の剰余に比例す
る。

この結果、位置センサ19の出力に０から1/2トラック
ピッチもしくは−1/2トラックピッチまで等微小トラッ
クピッチΔTpでステップ状に増加するオフセットを加
え、オフセットが１ステップ増加する毎に１回転周期に
相当する位置誤差信号上のゼロクロスポイント数Ｎ（Ｎ
≧１の整数）を逐次計数し、その平均値Nmeanを求めれ
ば、光ディスク媒体取付け時の偏心量を式（２）のよう
に算出できる。

偏心量＝（Nmean−２）＊0.5Tp/4 ……（２） 本発明ではオフセットにより光ディスク媒体上におけ
る光学ヘッドの軌跡の半径を変化させて１回転周期に相
当する位置誤差信号上のゼロクロスポイント数を計数
し、その平均値から偏心量を求めるため、媒体雑音や媒
体欠陥等に起因するスパイクノイズによってゼロクロス
ポイントと認識される信号が発生するような場合にも計
数結果に与える影響を軽微であり、精度良く偏心量を測
定できるという特徴がある。

第９図に本発明の偏心量検出方法を実施する位置誤差
信号再生回路の一実施例を示す。図中、31は位置誤差信
号のゼロクロス検出回路、32はゼロクロスパルスカウン
タ、33は第10図に示すプログラムの流れに従ってオフセ
ットを調整しながら１回転周期当たりのゼロクロスポイ
ント数Ｎの平均値Nmeanを求めるマイクロプロセッサ、3
4はトラックアクチュエータの制御状態を切り替えるス
イッチ、35はオフセット信号を与えるD/A変換器、36は
アナログ加算器である。本構成においては以下の手順に
従ってディスク媒体取付け時の偏心量を検出する。

まず、トラックアクチュエータ18をロックするため、
スイッチ34を位置センサ19出力側に切り替える。この状
態で光学ヘッド３から偏心に相当する正弦波状の位置誤
差信号が得られるようになり、ゼロクロス検出回路31に
よって位置誤差信号上のゼロクロスポイントに相当する
ゼロクロスパルスが生成される。ゼロクロスパルスカウ
ンタ32はインデックスパルス間のゼロクロスパルスの
数、即ちゼロクロスポイント数をカウントし、マイクロ
プロセッサ33に転送する。

次に、マイクロプロセッサ33はデータバス37を介して
トラックアクチュエータ18のオフセットデータをD/A変
換器35に送り込み、アナログ量としてトラックアクチュ
エータ制御回路８に加える。このようにオフセットした
状態で、前記同様にゼロクロスポイント数が計数され、
マイクロプロセッサ33に取り込まれる。

マイクロプロセッサ33は、オフセット量を０から1/2
トラックピッチもしくは−1/2トラックピッチまで等微
小トラックピッチΔTpで徐々に変化させながら、ゼロク
ロスポイントの数を計数しその平均値Nmeanを求め、式
（２）に従って偏心量を算出する。

一方、第５図、第６図及び第７図から明らかなよう
に、光ディスク媒体のＡ点及びＢ点を通る直径の右半周
と左半周では、オフセットを加えた時の位置誤差信号上
のゼロクロスポイントの移動方向が反対となる。従っ
て、オフセットを加えた場合に異なる方向に移動する隣
接した２つのゼロクロスポイントを見つけだせば、その
中間点がＡ点もしくはＢ点であり、インデックスと該２
つのゼロクロスポイントとの時間間隔をT_M,T_M+1とすれ
ば、インデックスを基準として偏心方向を式（３）によ
り算出することができる。

偏心方向＝（T_M＋T_M+1）π/T_R 又は（T_M＋T_M+1）π/T_R＋π ……（３） （但し、T_Rは１回転周期） さらに、式（３）において偏心の向きを特定する場合
には、光学ヘッド３が光ディスク媒体１の外周側に移動
する正のオフセットを与えた場合に位置誤差信号上のゼ
ロクロスポイントが移動する方向を確認すれば良く、例
えば第６図及び第７図の場合には正のオフセットを加え
た時にインデックスと位置誤差信号上のゼロクロスポイ
ントとの時間間隔が増加する方向にＡ点、即ち正の偏心
方向が存在する。

第11図に本発明の偏心方向検出方法を実施する位置誤
差信号再生回路の一実施例を示す。図中、41は位置誤差
信号のゼロクロス検出回路、42はゼロクロスパルスカウ
ンタ、43はインデックスとｎ番目のゼロクロスパルスと
の時間間隔Ｔ（ｎ）を測定するイベントタイマ、44は第
12図に示プログラムの流れに従って時間間隔Ｔ（ｎ）を
記憶し、オフセットの有無による時間間隔Ｔ（ｎ）の変
化ΔＴ（ｎ）を算出するマイクロプロセッサ、45はトラ
ックアクチュエータ18の制御状態を切り替えるスイッ
チ、46はオフセット信号を与えるD/A変換器、47はアナ
ログ加算器である。本構成においては以下の手順に従っ
てディスク媒体取付け時の偏心方向を検出する。

まず、トラックアクチュエータ18をロックするため、
スイッチ45を位置センサ19出力側に切り替える。この状
態で光学ヘッド３から偏心に相当する正弦波状の位置誤
差信号が得られるようになり、ゼロクロス検出回路41に
よって位置誤差信号上のゼロクロスポイントに相当する
ゼロクロスパルスが生成される。一方、ゼロクロスパル
スカウンタ42はマイクロプロセッサ44のアドレスバス48
を介して所望のゼロクロスポイント番号ｎをプリセット
値として入力するとともに、インデックスパルスが入力
された後のゼロクロスパルスの数をカウントし、カウン
ト値がプリセット値、即ち所望のゼロクロスポイント番
号ｎに一致した時点でイベントパルスを発生する。この
イベントパルスとインデックスパルスとの時間間隔T
₀（ｎ）がイベントタイマ43で測定され、マイクロプロ
セッサ44内のメモリに記憶される。

次に、マイクロプロセッサ44はデータバス49を介して
トラックアクチュエータ18のオフセットデータをD/A変
換器46に送り込み、アナログ量としてトラックアクチュ
エータ制御回路８に加える。このようにオフセットした
状態で、前記同様に時間間隔T₁（ｎ）の測定が行われ、
マイクロプロセッサ44のメモリに記憶される。なお、こ
の場合のオフセットの量はゼロクロスポイントの動きを
識別する必要上から、位置誤差信号上のゼロクロスポイ
ントの間隔の半分の1/4トラックピッチ以下が適してい
る。

この後、マイクロプロセッサ44によって時間間隔の変
化ΔＴ（ｎ）（＝T₀（ｎ）−T₁（ｎ））が逐次算出さ
れ、時間間隔の変化ΔＴ（ｎ）の符号が変化する位置誤
差信号上の隣接した２つのゼロクロスポイントＭ及びＭ
＋１が求められ、２つのゼロクロスポイントに対するイ
ンデックスからの時間間隔T_M,T_M+1から、インデックス
を基準とした偏向方向がインデックスからの遅延時間と
して算出される。

なお、本実施例において偏心が最大となるＡ点又はＢ
点が外乱等によって位置誤差信号のゼロクロス点近傍で
振らつくような場合には、時間間隔の変化ΔＴ（ｎ）の
符号が変化する位置誤差信号上の隣接した２つのゼロク
ロスポイントＭ及びＭ＋１を特定することが困難にな
る。このような場合にはＡ点又はＢ点が位置誤差信号の
ゼロクロス点近傍に位置しないように、時間間隔Ｔ
（ｎ）を測定する際に予め他のオフセットを与えて基準
測定点をシフトさせればよい。また、Ａ点及びＢ点の検
出を独立に最適なオフセット条件の下で行ない、インデ
ックスからＡ点までの時間間隔T_A及びインデックスから
Ｂ点までの時間間隔T_Bを個別に求め、例えば式（４）の
ように平均化して偏心方向を検出すれば、より確度の高
い検出が可能になる。

偏心方向＝（T_A＋（T_R/2−T_B））/2 ……（４） （発明の効果） 以上説明したように本発明の請求項（１）によれば、
光学ヘッドにステップ状に増加するオフセットを与えて
位置誤差信号上のゼロクロスポイントの位置を等微小ト
ラックピッチずつ移動させながら、１回転周期に相当す
る位置誤差信号上のゼロクロスポイント数を求めて偏心
量を算出するようになしたため、スパイクノイズ等によ
る影響を受けることなく、ディスク媒体の偏心量を簡易
な回路構成で容易に且つ精度良く演出することができ
る。

また、本発明の請求項（２）によれば、光学ヘッドに
オフセットを与えて位置誤差信号上のゼロクロスポイン
トの位置を移動させ、移動方向が異なる２つのゼロクロ
スポイントを求めて偏心方向を算出するようになしたた
め、スパイクノイズ等による影響を受けることなく、デ
ィスク媒体の偏心方向を簡易な回路構成で容易に且つ精
度良く検出することができる。

また、本発明によれば、従来の位置誤差信号を微分し
てゼロクロスポイントを検出する方法と比較して、時間
軸上でのゼロクロスポイントの位置を測定するため、マ
イクロプロセッサによる信号処理に適しており、光ディ
スク装置の小型化に必須のディジタル制御回路に適用し
やすいという特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する光ディスク装置の位置制
御系の概要を示す構成図、第２図は光学ヘッドの軌跡と
偏心したトラックの位置との関係を示す説明図、第３図
は位置誤差信号の一例を示す波形図、第４図は位置誤差
信号上のゼロクロスポイントの配置を示す説明図、第５
図は光学ヘッドの軌跡と偏心したトラックの位置との関
係を示す他の説明図、第６図は正側にオフセットした時
の位置誤差信号を示す波形図、第７図は負側にオフセッ
トした時の位置誤差信号を示す波形図、第８図は位置誤
差信号上のゼロクロスポイント数の変化のようすを示す
説明図、第９図は本発明の偏心量検出方法を実施する位
置誤差信号再生回路の一実施例を示す構成図、第10図は
偏心量検出のためのプログラムの流れ図、第11図は本発
明の偏心方向検出方法を実施する位置誤差信号再生回路
の一実施例を示す構成図、第12図は偏心方向検出のため
のプログラムの流れ図である。 １……光ディスク媒体、２……スピンドルモータ、３…
…光学ヘッド、４……ベース、７……位置誤差信号再生
回路、８……トラックアクチュエータ制御回路、18……
トラックアクチュエータ、19……位置センサ、31,41…
…ゼロクロス検出回路、32,42……ゼロクロスパルスカ
ウンタ、33,44……マイクロプロセッサ、34,45……スイ
ッチ、35,46……D/A変換器、36,47……加算器、43……
イベントタイマ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勇武 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 星谷 邦夫 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースに機械的もしくは電気的に固定され
   たトラックアクチュエータの位置センサの出力を基準と
   してトラックアクチュエータをベースに対して電気的に
   固定した時、スピンドルモータに取付けられたディスク
   媒体の偏心量に対応した位置誤差信号が得られる光ディ
   スク装置のディスク媒体取付時の偏心量検出方法におい
   て、 トラックアクチュエータの位置センサの出力に０から1/
   2トラックピッチ（Tp）もしくは−1/2トラックピッチま
   で、等微小トラックピッチΔTpでステップ状に増加する
   オフセットを加え、 オフセットが１ステップ増加する毎に１回転周期に相当
   する位置誤差信号上のゼロクロスポイント数Ｎ（Ｎ≧１
   の整数）を逐次計数し、その平均値Nmeanを求め、 該平均値Nmeanからディスク媒体取付時の偏心量を下記
   式を用いて求めるようになした ことを特徴とするディスク媒体取付時の偏心量検出方
   法。 偏心量＝（Nmean−２）＊0.5Tp/4
2. 【請求項２】ベースに機械的もしくは電気的に固定され
   たトラックアクチュエータの位置センサの出力を基準と
   してトラックアクチュエータをベースに対して電気的に
   固定した時、スピンドルモータに取付けられたディスク
   媒体の偏心方向に対応した位置誤差信号が得られる光デ
   ィスク装置のディスク媒体取付時の偏心方向検出方法に
   おいて、 トラックアクチュエータの位置センサの出力に第１のオ
   フセットを加えて検出したインデックスと位置誤差信号
   上のゼロクロスポイントとの時間間隔T₀（ｎ）と、前記
   位置センサの出力に第２のオフセットを加えて検出した
   インデックスと位置誤差信号上のゼロクロスポイントと
   の時間間隔T₁（ｎ）との変化ΔＴ（ｎ）（＝T₀（ｎ）−
   T₁（ｎ））を逐次求め、 該時間間隔の変化ΔＴ（ｎ）の符号が変化する位置誤差
   信号上の隣接した２つのゼロクロスポイントＭ及びＭ＋
   １（Ｍ≧１の整数）を検出し、 該２つのゼロクロスポイントに対するインデックスから
   の時間間隔T_M,T_M+1から、インデックスを基準とした偏
   心方向を下記式を用いて算出するようになした ことを特徴とするディスク媒体取付時の偏心方向検出方
   法。 偏心方向＝（T_M＋T_M+1）π/T_R 又は（T_M＋T_M+1）π/T_R＋π （但し、T_Rは１回転周期）