JP2751519B2

JP2751519B2 - 光ディスク装置のアクセス制御回路

Info

Publication number: JP2751519B2
Application number: JP1698590A
Authority: JP
Inventors: 慎吾濱口; 靖之小澤; 晴彦和泉
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-01-25
Filing date: 1990-01-25
Publication date: 1998-05-18
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JPH03222119A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕高速なランダムアクセス機構を実現するための光ディ
スク装置のアクセス制御回路に関し、目標トラックと光スポットとの間に相対加速度が存在
していても飛び越しや暴走をせずに安定に目標トラック
に引き込める光ディスク装置のアクセス制御回路の提供
を目的とする。本発明のアクセス制御回路は、光ディス
ク上に投射された光スポットを、目標トラックに高速に
移動する移動モードと、前記光スポットの位置とトラッ
クとの相対位置ずれ量に対応したトラックエラー信号に
基づいて前記光スポットを目標トラック上に保持すべく
トラックアクチュエータを制御する追従モードとを有
し、且つ前記移動モード時に前記トラックエラー信号に
基づき前記光スポットが前記目標トラックから所定距離
離れた位置にまで接近したことを検知する突入位置検出
回路と、前記突入位置検知回路による検知時点における
前記光スポットの移動速度を前記トラックエラー信号に
基づき検出する突入速度検出回路とを有する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光ディスク装置のアクセス制御回路に係り、
特に高速なランダムアクセス機構を実現するための光デ
ィスク装置のアクセス制御回路に関する。

〔従来の技術〕

光ディスク装置のトラック制御には、目標トラックに
高速で光スポットを移動させる移動モード（以下コアー
ス制御と呼称する）と、移動後に目標トラック上に光ス
ポットを追従保持する追従モード（以下ファイン制御と
呼称する）とがある。

第５図は従来のファイン制御回路の一例を示す図であ
る。なお、構成、動作の説明を理解し易くするために全
図を通じて同一部分には同一符号を付してその重複説明
を省略する。図において、１はボイスコイルモータ（以
下VCMと記す）可動部、２はコイル、３はベアリングで
ある。VCM可動部１はベアリング３によりプリグルーブ
付の光ディスク４の半径方向に移動自在に構成されてお
り、コイル２への通電電流の方向，大きさに対応した方
向，速さで移送される。

また、５は支持バネでその一端がVCM可動部１に固定
され、その他端が対物レンズ６に固定されている。７は
コイルである。

図示しない光源からの光は、対物レンズ６により光デ
ィスク４上に集光された後、光ディスク４上で反射され
て対物レンズ６を再び透過して図示しない受光系に入射
される。この受光系の一部にトラックエラー検出器８が
設けられており、これによりトラックエラーを検出す
る。

対物レンズ６はコイル７への通電電流の方向，大きさ
に対応した変位方向，変位量で光ディスク４の半径方向
に光スポットを駆動制御する。即ち、コイル７は図示し
ない電気回路と共にトラックアクチュエータ14を構成し
ている。

ポジションセンサ13は、VCM可動部１と光ディスク４
の半径方向上の相対的な位置検出信号を出力する。

対物レンズ6,コイル7,トラックエラー検出器８を含む
光学ヘッドはVCM可動部１内に収容されており、VCM可動
部１によりその全体がポジションセンサ13,支持バネ５
と一体的に光ディスク４の半径方向へ移送される。

光ディスク４上に予め形成された位置決め用の溝（プ
リグルーブ）からの反射光に基づいて、トラックエラー
検出器８により目標トラックと光スポットとのずれ量を
示すトラックエラー信号が生成される。このトラックエ
ラー信号は誤差検出器9,位相進み回路10およびパワーア
ンプ11を順次経由してコイル７に供給され、トラックエ
ラー信号が零となるように対物レンズ６を変位制御して
前記光スポットを移動させ、目標トラック上を追従させ
る。

光学ヘッド（VCM可動部１）を駆動するためのコイル
２にトラックエラー信号をフィードバックしたのでは必
要な制御帯域が得られないため、通常は図示するよう
に、トラックエラー信号は対物レンズ６だけを駆動変位
させるトラックアクチュエータ14のコイル７へフィード
バックする。

また、これと同時にポジションセンサ13からの位置検
出信号は位相進み回路12を介してコイル２へフィードバ
ックされ、VCM可動部１を対物レンズ６に対して相対的
に最適な位置となるように駆動変位させる。

このような二重サーボ方式によりファイン制御が行わ
れる。なお、VCM可動部１はリニアスケール等の他の位
置検出手段からフィードバック制御により位置決めする
ことも可能である。

第６図は第５図のトラックエラーの信号波形例を示
す。この波形は縦軸に電圧，横軸に距離を取っている。
トラック位置はＡおよびＣ点のように零クロス点で示さ
れ、図示するように上記トラックエラー信号は通常トラ
ックピッチACを周期とする正弦波状の信号となる。トラ
ックエラー信号の検出方法には、前述のプリグルーブを
用いた方法以外にも数種の方式があるが、本発明はどの
方式であっても構わない。

第７図は従来のコアース制御回路の一例を示す図であ
る。図において、15は制御回路で外部よりアクセスした
い目標トラックが与えられ、かつ再生信号中のアドレス
信号から現在トラックが与えられると、両者を減算して
移動すべきトラック数Ｎを算出し、それをカウンタ16に
プリセットする。

そして光学ヘッドが移動を開始すると、誤差検出器９
から取り出されるトラックエラー信号がゼロクロスする
（１トラック移動する）毎に、そのゼロクロスがゼロク
ロスディテクタ17により検出される。このゼロクロス検
出信号（ゼロクロスパルス）はカウンタ16に供給され、
プリセットされた前記トラック数Ｎをカウントダウンさ
せる。

速度制御回路18は、カウンタ16が出力するカウント値
Ncと単位時間当たりのカウント値Ncの減少数とから目標
トラックまでの距離（トラック数）と移動速度（トラッ
ク／秒）とを知り、トラック数に対して予めプログラム
された移動速度と一致するようにコイル２へフィードバ
ック制御をかける。

第８図は第７図の動作説明図を示す。図において、実
線Ｉは上記の速度制御回路18による目標の移動速度を示
す。ここで、縦軸は或る時刻のカウンタ16のカウント値
NclTと時間ΔＴ経過後のカウント値NclT＋ΔＴとの差
（減少数）を時間ΔＴで除算して得られるVCM可動部１
の移動速度を示し、横軸はカウンタ16が出力する目標ま
での残りトラック数カウント値Ncを示す。

上記の目標速度の設定により、VCM可動部１は第８図
の破線IIで示す如く加速後減速され、目標トラック（カ
ウント値零の位置）へ緩やかな速度で到達する。

以上のファイン制御，コアース制御のための各回路を
有する光ディスク装置において、高速アクセスを行う場
合、従来は前記したファイン制御から上記のコアース制
御へ移行し、目標トラックに達するファイン制御へ切替
えることで行っていた。

以上のコアース，ファイン両制御において、より高速
アクセスを実現するには、前者から後者への安定な移行
を実現することが技術的に重要である。この安定性が確
保されない場合、目標トラックに引き込めず他のトラッ
クに引き込まれたり、最悪の場合は暴走を引き起こす。
この安定性を確保するにはファイン制御への突入速度を
できるだけ零に近づけるコアース制御方式が必要であ
る。その方式の一つとしてサーボ切替の少し手前から目
標トラックとの相対速度に基づき速度を調整することに
より、高速アクセスが可能な装置を実現する方式があ
る。

第９図は従来の高速アクセスの原理図を示す。この図
においても第５図，第７図と同様のファイン制御、コア
ース制御を行うための回路を有するが、ここで説明する
方式には無関係なので記載を省略する。

即ち、目標トラックの少し手前、例えば1/2トラック
手前に来たことを突入位置検知回路20にて検知し、その
検知信号によりその時点での突入速度を突入速度検出回
路21にて検出する。次にこの速度を目標トラック上で丁
度速度が零になるために＋αもしくは−αの加速度をト
ラックアクチュエータ14に生じさせる加速パルス及び減
速パルスを加減速パルス発生器22にて発生させ、これを
スイッチ23を介してパワーアンプ11に加える。この際両
方のパルスをどのような順番でどのくらいの時間加えれ
ば良いかは、前記突入速度によって一義的に決められ
る。

第10図は第９図の作用説明図を示す。この図は縦軸に
速度v,横軸に位置ｘを取り、臨界速度で突入した場合は
−αの減速パルスをスイッチ23を介してパワーアンプ11
に加えるだけで目標位置ｘ＝０で速度ｖ＝０の原点に到
達する。そして臨界速度より遅い速度で突入する場合
は、＋α→−α、速い場合は−α→＋αの一回切替で原
点に到達する。なお、図の位置での切替が最も短時間で
原点に到達することは最大原理などの制御理論によって
証明されている。そこで加減速パルス発生器22におい
て、突入後のパルスの与え方を突入速度に対してプログ
ラムしておき、プログラムに従ってトラックアクチュエ
ータ14にパルスを加え、加えた後スイッチ23をOFFと
し、スイッチ24をONとしてファイン制御に切替える。パ
ルスはオープンで加えられるから、外乱の影響で加えた
後に位置ｘ＝０で速度ｖ＝０になるとは限らないが、ほ
ぼその付近の状態となれば、その後のファイン制御で確
実に引き込める。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記の方法では、突入時点での突入速度
のみに基づいて加減速パルスを加える時間を決定してい
るので、その時点で光スポットが相対加速度（例えば偏
心加速度）を持っていれば、ファイン制御起をONとする
時点で目標位置ｘ＝０で速度ｖ＝０にならない。また、
加速度の影響は加速度の大きさだけでなく、加減速パル
スを加える時間に比例して大きくなるので、突入速度が
臨界速度よりも十分に速い場合や十分に遅い場合（加減
速パルスを加える時間が長い場合）には加速度の影響を
大きく受けるので、前述のような飛び越しや暴走をせず
に安定に引き込める速度範囲が狭くなる欠点がある。

特に最近ではディスクの高速回転化が進んでおり、偏
心加速度の影響が無視できなくなってきているので、何
らかの方法によりファイン制御をONとする時点で目標位
置ｘ＝０で速度ｖ＝０になるように制御する必要があ
る。

本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、目
標トラックと光スポットとの間に相対加速度が存在して
いても飛び越しや暴走をせずに安定に目標トラックに引
き込める光ディスク装置のアクセス制御回路の提供を目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の原理図である。光ディスク４上に
情報の記録再生のために形成された光スポットを、高速
で目標トラックへ移動する移動モードと、該光スポット
の位置とトラックとの相対位置ずれ量に対応したトラッ
クエラー信号に基づいて前記光スポットを目標トラック
上に保持すべくトラックアクチュエータ14を制御する追
従モードとを有し、且つ前記移動モード時に前記トラッ
クエラー信号に基づき前記光スポットが前記目標トラッ
クから所定距離離れた位置にまで接近したことを検知す
る突入位置検知回路と、該突入位置検知回路による検知
時点における前記光スポットの移動速度を前記トラック
エラー信号に基づき検出する突入速度検出回路とを具備
してなる光ディスク装置のアクセス制御回路において、
前記突入位置検出回路20による検知時点における前記光
スポットの移動加速度を前記トラックエラー信号に基づ
き検出する突入加速度検出回路25と、前記検出された突
入速度と、突入加速度とに応じて予め定められた時間だ
け前記光スポットを加速または減速するパルス信号を前
記トラックアクチュエータ14に加える加減速パルス発生
器26を備えてアクセス制御回路を構成する。

〔作用〕

本発明は光ディスク４の偏心回転等に起因するアクセ
ス方向の目標トラックに対する光スポットの加速度まで
考慮してトラックアクチュエータ14にコアース制御用の
パルスを加える時間を決定しているので、従来例に比べ
ファイン制御をONとする時点で光スポットは位置ｘ＝
０、速度ｖ＝０の付近にあり、ファイン制御で確実に引
き込みが可能となる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。第１図
は本発明の原理図を示す。この図においても第５図，第
７図と同様のファイン制御、コアース制御を行うための
回路を有するが、ここで説明する方式と原理には無関係
なので記載を省略する。

目標トラックの少し手前、例えば1/2トラック前に来
たことを突入位置検知回路20にて検知し、その時点での
突入速度を突入速度検出回路21にて検出し、また突入加
速度を突入加速度検出回路25にて検出する。次にこの検
出された突入速度および突入加速度に基づき光スポット
の速度を目標トラック上で丁度速度が零になるように予
め定められた＋α、もしくは−αの加速度をトラックア
クチュエータ14に生じさせる加速パルス及び減速パルス
を加減速パルス発生器26にて発生させ、これをスイッチ
23を介してパワーアンプ11に加える。

この際、両方のパルスをどのような順番でどのくらい
の時間加えれば良いかは、従来例と同様に突入速度と突
入加速度によって一義的に決められるので、予め計算等
によって求めておき、それに従ってトラックアクチュエ
ータ14にパルスを加え、加えた後スイッチ23をOFFスイ
ッチ24をONとしてファイン制御に切替える。パルスはオ
ープンづ加えられるから、外乱の影響で加えた後に第10
図における位置ｘ＝０で速度ｖ＝０になるとは限らない
が、パルスを加える時間は0.1〜0.5msと非常に短いので
殆ど等加速度と見做せることと、その加速度まで考慮し
てパルスを加える時間を決定していることで、ほぼ位置
ｘ＝０で速度ｖ＝０となる。その付近の状態となれば、
その後のファイン制御で確実に引き込める。

第２図は本発明の実施例（その１）を示す。図におい
て、20aは突入地点検知回路であって、例えば1/2トラッ
ク手前に来たことを第７図に示した従来のコアース制御
回路でも必要なカウンタ16の出力値から検知する。そし
てその時点のトラックエラー信号の微分値すなわち微分
回路27の出力である突入速度と、微分回路27の出力を再
度微分する微分回路30の出力である突入加速度とをそれ
ぞれA/Dコンバータ28,31を介してデジタル値としてマイ
クロプロセッサ29に取り込む。

そして突入速度と突入加速度との組み合わせで示され
る図示しない内部メモリに予めプログラムされた時間だ
け加減速パルスをスイッチ23aまたは23bを介してアクチ
ュエータ14に印加した後、スイッチ24をONとしてファイ
ン制御に切替える。

A/Dコンバータ28,31には６ビット程度の逐次比較型の
高速用のものを使用すれば、変換時間の遅れの問題はな
い。突入速度と突入加速度との組み合わせは2¹²通り程
度の加減速パターンをプログラムにストアすることにも
問題はない。また、前述のように完全に位置ｘ＝０、速
度ｖ＝０の状態にする必要はないから分解能の点でも問
題はない。

第３図は本発明の実施例（その２）を示す。図におい
て、20bは突入遠地点検知回路であって例えば１トラッ
ク手前に来たことを検知する。同様に20cは突入近地点
検知回路であって例えば1/2トラック手前に来たことを
検知する回路で、共にカウンタ16の出力値から検知す
る。

その各検知時点のトラックエラー信号の微分値、すな
わち突入速度をA/Dコンバータ28を介してデジタル値と
してマイクロプロセッサ32に取り込む。１トラック手前
での突入速度をV₁（m/s）とし、1/2トラック手前での突
入速度をV₀（m/s）、１トラック幅を1.6（μｍ）とすれ
ば、前述のように等加速度運動とみなせるから加速度Ａ
は、Ａ＝（V₀ ²−V₁ ²）/0.0000016（m/s²）で表すことができる。

ただし、加速度Ａを求めることが目的ではないので、
実際にはこのような計算はせずに、V₀,V₁の組み合わせ
で示される図示しない内部メモリに予めプログラムされ
た時間だけ加減速パルスをアクチュエータ14に印加した
後、ファイン制御に切替える。また、この場合はV₁と−
V₁でＡの値が同じになるのでV₀とV₁の絶対値の組み合わ
せで示してもよい。

第４図は本発明の実施例（その３）を示す。図におい
て、33はクロックカウント回路であって、１トラック手
前に来たことを検知する突入遠地点検知回路（20b）の
検知時点から1/2トラック手前に来たことを検知する突
入近地点検知回路（20c）の検知時点までの時間を計測
してマイクロプロセッサ34に取り込む。また、1/2トラ
ック手前に来た時の検知時点に対応する突入速度をA/D
コンバータ28からマイクロプロセッサ34に取り込む。ク
ロックのカウント数Ｎから1/2トラック横切るのに要し
た時間Ｔ（ｓ）が求められる。1/2トラック手前での突
入速度をV₀（m/s）、1/2トラック幅を0.8（μｍ）とす
れば、前述のように等加速度運動とみなせるから加速度
Ａは、Ａ＝２（V₀T−0.0000008）/T²（m/s²）で表すことができる。

ただし、加速度Ａを求めることが目的ではないので、
実際にはこのような計算はせずに、V₀,Tの組み合わせ、
あるいはV₀,Nの組み合わせで示される図示しない内部メ
モリに予めプログラムされた時間だけ加減速パルスをア
クチュエータ14に印加した後、ファイン制御に切替え
る。V₀については実施例（その２）と同じく６ビット程
度の逐次比較型の高速A/Dコンバータを使用すればよ
く、ＮあるいはＴは2⁶通り程度に適当にグループ化して
やり、それに併せてデータを作ってやれば実施例（その
２）と同様のプログラムで処理できる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、より
高速な突入速度が許容できるため、安定で高速なアクセ
スが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本発明の実施例（その１）第３図は本発明の実施例（その２）第４図は本発明の実施例（その３）第５図は従来のファイン制御回路の一例を示す図、第６図は第５図のトラックエラーの信号波形例、第７図は従来のコアース制御回路の一例を示す図、第８図は第７図の動作説明図を示す。第９図は従来の高速アクセスの原理図、第10図は第９図の作用説明図を示す。第１図乃至第４図において、４は光ディスク、14はトラ
ックアクチュエータ、20は突入位置検知回路、20bは突
入遠地点検知回路、20cは突入近地点検知回路、21は突
入速度検出回路、25は突入加速度検出回路、26は加減速
パルス発生器、27と30は微分回路、33はクロックカウン
ト回路をそれぞれ示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光ディスク上に投射された光スポットを、
目標トラックに高速に移動する移動モードと、前記光ス
ポットの位置とトラックとの相対位置ずれ量に対応した
トラックエラー信号に基づいて前記光スポットを目標ト
ラック上に保持すべくトラックアクチュエータを制御す
る追従モードとを有し、且つ前記移動モード時に前記ト
ラックエラー信号に基づき前記光スポットが前記目標ト
ラックから所定距離離れた位置にまで接近したことを検
知する突入位置検知回路と、前記突入位置検知回路によ
る検知時点における前記光スポットの移動速度を前記ト
ラックエラー信号に基づき検出する突入速度検出回路と
を具備してなる光ディスク装置のアクセス制御回路にお
いて、前記突入位置検知回路による検知時点における前記光ス
ポットの移動加速度を前記トラックエラー信号に基づき
検出する突入加速度検出回路と、前記検出された突入速度と、突入加速度とに応じて予め
定められた時間だけ前記光スポットを加速または減速す
るパルス信号を前記トラックアクチュエータに加える加
減速パルス発生器を備えたことを特徴とする光ディスク
装置のアクセス制御回路。
【請求項２】前記突入速度検出回路として前記トラック
エラー信号を微分する微分回路を用い、前記突入加速度
検出回路として前記微分回路の出力を再微分する微分回
路を用いたことを特徴とする請求項（１）記載の光ディ
スク装置のアクセス制御回路。
【請求項３】前記突入位置検知回路は前記光スポットが
前記目標トラックから所定の異なる距離だけ離れた位置
にまで接近したことを検知する突入遠地点検知回路と突
入近地点検知回路とを有し、前記突入遠地点検知回路お
よび前記突入近地点検知回路の各検知時点における突入
速度に基づき前記トラックアクチュエータに加えるパル
ス信号の印加時間を設定することを特徴とする請求項
（１）記載の光ディスク装置のアクセス制御回路。
【請求項４】前記突入遠地点検知回路の検知時点から前
記突入近地点検知回路の検知時点までの時間を計測する
クロックカウント回路を設け、前記クロックカウント回
路の出力と前記突入速度検出回路の出力とに基づき、前
記トラックアクチュエータに加えるパルス信号の印加時
間を設定することを特徴とする請求項（３）記載の光デ
ィスク装置のアクセス制御回路。