JP3769813B2

JP3769813B2 - 光ディスク駆動方法及び光ディスク駆動装置

Info

Publication number: JP3769813B2
Application number: JP11871696A
Authority: JP
Inventors: 圭祐梅田; 泰三草野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: JPH09306094A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置など、ＣＬＶ（線速度一定）制御により回転数制御を行う光ディスク駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下に従来のディスク駆動装置について説明する。ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置などＣＬＶ制御により回転数制御を行う光ディスク駆動装置は光ディスクより読み出される信号によりサーボをかけ、所定の回転数を保持するように制御されている。この場合、サーボ特性はループゲインの高い、高精度な制御を行っている。
【０００３】
しかし近年、ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置などでは、ＣＬＶ制御のループゲインを低く設定して回転制御をラフに行うと共に、光ディスクからデータを再生するときのＰＬＬキャプチャーレンジを広く取ってデータ読み出し位置の移動に伴うスピンドルモータの加減速を軽減する、といった可変速再生技術が用いられている。この再生手法により、高速動作を行う光ディスク駆動装置であっても、低トルクのスピンドルモーターを使用することが出来、又低消費電力化にも有用である。
【０００４】
以下、ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置を例に、光ディスク駆動装置に関する説明を行う。図６は従来のＣＤ−ＲＯＭ駆動装置のスピンドル制御に関するブロック図である。図において、１は情報が記録された光ディスク、２は光ディスク１より信号を読み取るためのピックアップ部であって、レーザ発光素子、受光素子、レンズおよびアクチュエータ等から構成され、後述する制御信号によりディスクの半径方向へ移動する。３はＲＦアンプであって、ピックアップ部２より得られた電気信号をデータ信号、制御信号に分配し、増幅を行う。４はＤＳＰであって、ＲＦアンプ３より得られたデータ信号、制御信号に基づいて同期再生と、エラー訂正とを行うと共に、光ディスク１とピックアップ部２との位置制御を行うためのサーボ制御と、光ディスク１の回転数制御を行うためのスピンドルサーボ制御とを司っている。５はスピンドルドライバであって、ＤＳＰ４から出力されるスピンドルサーボ制御信号に応じてスピンドルモータ６を加減速および定速回転制御を行う。
【０００５】
ところで、上述の可変速再生技術は従来のＣＬＶ制御に比べ、スピンドルモータ６の回転数が多少変動しても、ＤＳＰ４のデータ処理可能な範囲内で回転制御をラフに行い、データ処理可能な範囲外に陥らない程度の範囲で回転数が変動している。その結果、ＣＤ−ＲＯＭ駆動装置から出力されるデータ速度もスピンドルの回転変動に同期して変動している。
【０００６】
また、光ディスク駆動装置の消費電力を削減するために、スピンドル制御のサーボゲインを低めに設定することにより光ディスク１の回転速度を低めに制御することも可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
光ディスク駆動装置から出力される読み出しデータは、データ転送レートとして定義された基準性能（単位時間当たりのデータ読み出し量）を満たすことが要求される。
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成における光ディスク駆動装置においては、光ディスクを駆動するスピンドルモーターのサーボ系の感度ばらつきや、機器を連続使用した場合の温度上昇の影響によるモーターの性能の変化などに起因して、所要の回転制御に対して誤差を生じることが起こり得る。例えば、光ディスクの回転制御が本来の回転制御どうりに制御できない場合データ転送レートが低下し、光ディスク駆動装置全体の性能低下を引き起こす原因となる。
【０００９】
また、消費電力削減のためスピンドルゲインを低めに設定したことにより、データ読み出し時にスピンドルの回転数が所望の値まで上昇しきれず、所定のデータ転送レートが得られないことも起こりうる。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、光ディスク駆動装置の個体差や温度等の変化によってデータ転送レートに影響を受けることのない光ディスク駆動装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
ＣＬＶ制御を行うためのスピンドル制御信号に対し、ピックアップの位置、スピンドルモータの回転数、読み出し信号の速度等を勘案して、所定のデータ転送レートを得るレベルまでオフセット信号を重畳する。
【００１２】
例えば、スピンドルモータのホール素子により得られた現状の回転数と、アドレス情報より計算される回転数とを比較し、現状の回転数が低いときには、ＤＳＰよりスピンドルドライバに与えられる本来の制御信号に、オフセット成分を加算することにより実際の回転数を上昇させるように構成したものである。
【００１３】
以上の構成により、スピンドルモータの回転数を上昇させ、所定のデータ転送レートを得る事ができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１及び請求項２に記載の発明は、光ディスクを回転駆動するスピンドルモータ手段と、光ディスクから光学的に信号を読み出し増幅して記録情報を再生する光学的読み取り手段とを有する光ディスク駆動装置であって、
スピンドルモータ手段を回転制御信号に基づいて所定の回転数に回転制御するモータ駆動手段と、光学的読み取り手段により再生された信号から再生信号の周期または記録情報のアドレスを生成すると共に、光ディスクを所要の回転数に制御するための回転制御信号を生成する再生情報処理手段と、光ディスクの回転の状態を検出する回転状態検出手段と、検出された回転の状態に応じて所定のオフセット信号を生成するオフセット制御手段と、回転制御信号にオフセット信号を加算する加算手段とを有することとしたものであり、
加算手段により、光ディスクの回転数を所定の回転数よりも高めに保持することにより再生信号のデータ転送レートを所定の値以上に保つと言う作用及び効果を有するものである。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２記載の光ディスク駆動装置において回転状態検出手段が、スピンドルモータ手段の回転数を検出することとしたものであり、その回転数より現状のデータ読取り位置を類推し、ディスクの内周側で大きく、外周側で小さくなるようにオフセット信号を付加することにより、必要なデータ転送レートを得るように制御すると言う作用を有するものである。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項２記載の光ディスク駆動装置において回転状態検出手段が、再生情報処理手段により生成された記録情報のアドレスを検出することとしたものであり、光ディスクより読み出される信号中に含まれるアドレス信号を見ることにより、現状の信号読取り用ピックアップの位置を算出する。その際ディスクの内周側で大きく、外周側で小さくなるようにオフセット信号を付加することにより、必要なデータ転送レートを得るように制御すると言う作用を有するものである。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項２記載の光ディスク駆動装置において回転状態検出手段が、再生情報処理手段により生成された再生信号の周期と内部論理処理用の基準信号とを比較してその周期のずれ量を算出することとしたものであり、光ディスクより読み出される同期信号の周期を計測することにより、所定の周期とのズレを算出する。そのズレを０又は読み出し信号よりの同期信号の方が早くなるようにオフセット信号を付加することにより、必要なデータ転送レートを得るように制御すると言う作用を有するものである。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
（実施の形態）
図１は本発明におけるＣＤ−ＲＯＭ駆動装置のスピンドル制御に関するブロック図である。図１（ａ）において、１は光ディスク、２はピックアップ部、３はＲＦアンプ、４はＤＳＰ、５はスピンドルドライバ、６はスピンドルモータである。以上の各構成要素は従来のＣＤ−ＲＯＭ駆動装置の構成要素と同一であるから同一の符号を付し説明の重複を省略する。
【００１９】
７は検出手段であって、後に詳述する。８はスイッチ手段を含むオフセット成分制御手段であって、オフセット成分を生成してスイッチ手段を介してスピンドルドライバ５に与えるものである。９は加算器であって、ＤＳＰ４の再生信号とオフセット成分制御手段８の生成したオフセット成分とを加算する。
【００２０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）における加算器９に関する部分詳細ブロック図である。図において、オフセット成分制御手段８は次の要素で構成される。１１はＡＤ変換器、１２は変換テーブル、１３はＤＡ変換器、１４はスイッチ、及び１５はＣＰＵである。
【００２１】
そして、検出手段７で検出された検出信号は、一旦ＡＤ変換器１１によりデジタルデータに変換し、変換テーブル１２を参照することにより検出信号に対応する補正用オフセット電圧のデータ（オフセット成分）を求める。この補正用オフセット電圧のデータはＤＡ変換器１３によりアナログ電圧に変換される。さらに、ＣＰＵ１５により、この補正用オフセット電圧を印加することが必要であると判断されれば、スイッチ１４をアクティブに作動させる。次に、ＤＳＰ４により出力される本来のスピンドルドライバ５用制御信号に対して、ＤＡ変換器１３の補正用オフセット電圧が抵抗器を介して加算される。以上のようにして、本発明の検出手段７とオフセット成分制御手段８とにより得られたオフセット信号を従来のＣＬＶ制御用信号に重畳する。
【００２２】
図２は可変速再生時のデータ転送レートの変動を表す図である。図に示すように、可変速再生技術を用いたディスク駆動装置において、回転制御の同期許容範囲を広くとっており、回転数は時間とともに変動している。その回転数の変動に比例して、ディスク駆動装置により再生されるデータの転送レートも変動する。
【００２３】
そこで、現状の回転数と再生データのアドレス情報より計算される回転数との差をどのように制御するかにより、消費電力は変動する。実際の回転数が高いほどデータ転送レートは向上させることができるが、逆に消費電力は増加してしまう。両者のバランスをとることにより、高転送レートと、低消費電力とを両立させることが出来る。
【００２４】
図３はオフセット加算によるデータ転送レートの改善を表す図である。図において、点線はオフセットの加算をしない場合、実線はオフセットの加算をした場合のそれぞれ回転数、データ転送レートを表している。図に示すように、スピンドル制御サーボのループゲインを低めに設定していたときには、図中点線で示すように、ディスク回転数が所定の回転数より低めになり、データ転送レートもそれに従い低下する。
【００２５】
そこで、図１（ｂ）のスイッチ１４をオンにして、オフセット付加に切り替えることにより、オフセット電圧が従来のサーボ制御ループに重畳され、図３の実線のように回転数が上昇し、それに伴い図３の実線のようにデータ転送レートも所定の値を越え、装置としての所定の性能を満たすことが出来る。
【００２６】
次に、回転数の検出に関し、検出手段の実施態様について、可変速再生技術を用いたＣＤ−ＲＯＭドライブ装置を例にして以下に説明する。
【００２７】
光ディスク１の回転数に基づいてオフセットを制御する場合の回転数の検出方法について説明する。図４は回転数検出波形とその検出手段を示す図である。そして、図４（ａ）はスピンドルモータ６に配置されたホール素子の検出波形を表す。例えば、スピンドルモータ６に、一般的な３相８極モータを使用した場合、ディスクの回転数を検知するためのホール素子は各相のステータコイルに配置される。さらに、ステータコイルは正負の両コイルが物理的に１８０度（本例の場合は電気角２回転）の相互位置に配置される。そして、各ホール素子はロータマグネットの磁界を検出して、図に示すように電気角６０度の位相を有する検出波形が得られる。
【００２８】
図４（ｂ）は回転数検出パルスを表す図である。例えば、比較器を用いて第１相のホール素子の出力と所定の基準電圧とを比較することにより、図に示すパルス波形が得られる。
【００２９】
図４（ｃ）は比較器の例を示す回路図である。図において、１６はコンパレータである。ホール素子の出力はコンパレータ１６の反転及び非反転の各入力端子に供給される。さらに非反転入力端子には所定の基準電圧が供給される。その結果、初段のコンパレータ１６の動作は、ホール素子の出力が基準電圧を超過する期間に、負のパルス波形を出力する。
【００３０】
次に、第２段のコンパレータ１６は、反転入力端子に初段の出力が接続され、非反転入力端子に前述の基準電圧が供給され正帰還接続されている。従って、基準電圧を中心にヒステリシスを有するシュミットトリガとして動作する。その結果、第２段のコンパレータ１６により波形整形されてオフセット成分制御手段８に供給される。こうして、生成されたパルス波形は、ＣＰＵ１５のタイマー機能等を利用して所定の期間監視しかつ、カウントされ、現状のスピンドルモータ６の回転数を求めることができる。さらに、回転数の時間的経過を把握することにより、検出された回転数の他にそのデータ読みとり位置における本来のＣＬＶ制御における回転数をも導出することができる。
【００３１】
そして、シーク動作等による回転数遷移期間中でなければ、ＣＰＵ１５はそのプログラムに従って、回転数対オフセット信号の変換テーブルを参照し、求められたスピンドルモータ６の回転数に対して予め設定されたオフセットの値を決定する。特に、光ディスク駆動装置のスピンドルモータ６の実際の回転数と、所定の性能を確保するためのスピンドルモータの回転数とのずれは、光ディスク内周側、即ちディスクの回転数の高い側で大きくなることが経験的にわかっている。従って、オフセットの値は内周になるほど大きくすることにより、より効果的なデータの読み出し（データ転送レート）を設定することができる。
【００３２】
以上のようにして、図１（ｂ）で説明した検出信号にスピンドルモータ６の回転数を用いることができる。なお、本実施の形態の場合には比較器がＡＤ変換器１１を兼用するので、ＡＤ変換器１１を省略することができる。
【００３３】
一方、光ディスク１の物理的位置に関し、検出手段の他の実施態様について以下に説明する。光ディスク１から読み取ったデータ中に含まれるアドレス情報（ＣＤ−ＲＯＭではＳｕｂＱデータと呼ばれる）により、現状のデータ読み取り部がアクセスしているデータの位置（光ディスク１上に格納されている物理的位置）をほぼ特定することが出来る。
【００３４】
そこで、光ディスク１からデータを再生し、ＤＳＰ４の機能によりデータ中に含まれるアドレス情報を抽出する。さらに、再生データ中のアドレス情報から現在読み取り位置のアドレスを特定する。
【００３５】
次に、特定されたアドレスに基づいて、ディスク上の位置対オフセット信号の変換テーブルを参照し、特定されたアドレス（即ち、光ディスク１上の物理的位置）に対して予め設定されたオフセットの値を決定する。特に、光ディスク駆動装置のスピンドルモータ６の実際の回転数と、所定の性能を確保するためのスピンドルモータの回転数とのずれは、光ディスク内周側、即ちディスクの回転数の高い側で大きくなることが経験的にわかっている。従って、オフセットの値は内周になるほど大きくすることにより、より効果的なデータの読み出し（データ転送レート）を設定することができる。
【００３６】
また、データの位置に応じてそのデータを読み出すのに適当な回転数を計算により求めることができ、現状の回転数をモニターすること無しにデータの位置に対応したオフセット信号を設定することができる。
【００３７】
さらに、光ディスク１の回転周期に関し、また他の検出手段の実施態様について以下に説明する。光ディスク１に記録されている信号を読み出し、ＤＳＰ４により読み出しデータ中に含まれる同期パルスを抽出し、同期信号を生成する。さらにＤＳＰ４は、同期信号と内部論理処理用のクロックとを比較し、ＣＰＵ１５はその周期のずれ量を算出する。
【００３８】
そして、算出された周期のずれ量に基づいて、周期のずれ量対オフセット信号の変換テーブルを参照し、算出された周期のずれ量に対して予め設定されたオフセットの値を決定する。そのオフセットの値は、ずれがゼロになるように、あるいは再生データから生成した同期信号がクロックよりも早く（周期が短く）なるように設定される。
【００３９】
例えば、図５は周期のずれ量を算出しオフセット信号を求める関係を表す図である。図において、再生データから生成した同期パルスの周期をｔ，クロックの周期をＴとすると、
周期のずれはｔ−Ｔ、として求められ、図の例では同期パルスの遅れを表す。以上の条件でデータを読み出した場合のデータ転送レートは、点線で表すずれゼロに対し、実線で表す正のずれ量となる。
【００４０】
そこで、関数ｆ（ｔ−Ｔ）で求められるオフセットの値を予め算出し変換テーブルとして記憶しておく。即ち、関数ｆの選択により、オフセットの値は、ずれがゼロになるように、あるいは再生データから生成した同期信号がクロックよりも早く（周期が短く）なるように設定される。
【００４１】
なお、以上に説明したオフセット信号の設定動作は、光ディスク装置の起動時に一回のみ所定のオフセット信号を設定しても良いし、あるいは、光ディスクが装着（新しい光ディスクに交換）される毎に所定のオフセット信号を設定しても良いし、あるいはまた、所定の周期毎にオフセット信号を設定しても良い。いずれの設定動作にするかは、光ディスク装置の動作特性に応じて選択される。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の光ディスク駆動装置は、ＣＬＶ制御を行うためのスピンドル制御信号に対し、ピックアップの位置、スピンドルモータの回転数、読み出し信号の速度等を勘案して、所望のデータ転送レートを得るレベルまでオフセット信号を重畳するものである。
【００４３】
上記構成により、データ転送レートに個体差や温度等の影響を受けることのない光ディスク駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるＣＤ−ＲＯＭ駆動装置のスピンドル制御に関するブロック図
【図２】可変速再生時のデータ転送レートの変動を表す図
【図３】オフセット加算によるデータ転送レートの改善を表す図
【図４】回転数検出波形とその検出手段を示す図
【図５】周期のずれ量を算出しオフセット信号を求める関係を表す図
【図６】従来のＣＤ−ＲＯＭ駆動装置のスピンドル制御に関するブロック図
【符号の説明】
１光ディスク
２ピックアップ部
３ＲＦアンプ
４ＤＳＰ
５スピンドルドライバ
６スピンドルモータ
７検出手段
８オフセット成分制御手段
９加算器
１１ＡＤ変換器
１２変換テーブル
１３ＤＡ変換器
１４スイッチ
１５ＣＰＵ
１６コンパレータ

Claims

光ディスクを回転制御信号に基づいて所定の回転数に回転させるディスク回転ステップと、光学的読み取り手段により光ディスクの記録情報を再生する再生ステップと、再生された信号から再生信号の周期または記録情報のアドレスを生成すると共に、光ディスクを所要の回転数に制御する回転制御信号を生成する再生情報処理ステップと、光ディスクの回転の状態を検出する回転状態検出ステップと、検出された回転の状態に応じて所定のオフセット信号を生成するオフセット制御ステップと、前記回転制御信号に前記オフセット信号を加算する加算ステップとを有し、前記加算ステップにより光ディスクの回転数を所定の回転数よりも高めに保持し、前記再生信号のデータ転送レートを所定の値以上に保つことを特徴とする光ディスク駆動方法。
光ディスクを回転駆動するスピンドルモータ手段と、光ディスクから光学的に信号を読み出し増幅して記録情報を再生する光学的読み取り手段とを有する光ディスク駆動装置であって、前記スピンドルモータ手段を回転制御信号に基づいて所定の回転数に回転制御するモータ駆動手段と、前記光学的読み取り手段により再生された信号から再生信号の周期または記録情報のアドレスを生成すると共に、光ディスクを所要の回転数に制御するための回転制御信号を生成する再生情報処理手段と、光ディスクの回転の状態を検出する回転状態検出手段と、検出された回転の状態に応じて所定のオフセット信号を生成するオフセット制御手段と、前記回転制御信号に前記オフセット信号を加算する加算手段とを有し、前記加算手段により、光ディスクの回転数を所定の回転数よりも高めに保持し、前記再生信号のデータ転送レートを所定の値以上に保つことを特徴とする光ディスク駆動装置。
前記回転状態検出手段は、前記スピンドルモータ手段の回転数を検出することを特徴とする請求項２記載の光ディスク駆動装置。
前記回転状態検出手段は、前記再生情報処理手段により生成された前記記録情報のアドレスを検出することを特徴とする請求項２記載の光ディスク駆動装置。
前記回転状態検出手段は、前記再生情報処理手段により生成された前記再生信号の周期と内部論理処理用の基準信号とを比較してその周期のずれ量を算出することを特徴とする請求項２記載の光ディスク駆動装置。