JPH05282679A - 相対速度検出装置 - Google Patents

相対速度検出装置

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JPH05282679A
JPH05282679A JP4103687A JP10368792A JPH05282679A JP H05282679 A JPH05282679 A JP H05282679A JP 4103687 A JP4103687 A JP 4103687A JP 10368792 A JP10368792 A JP 10368792A JP H05282679 A JPH05282679 A JP H05282679A
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beam spot
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speed
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Tomoyuki Shirai
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    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/36Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
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  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
  • Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ビームスポットと検出部の相対移動速度を
より正確に検出する。 【構成】 ビームスポットの移動によって正弦波状に変
化するトラッキングエラー差信号を変換し、第1の鋸歯
状信号S1と、これに対して1/2周期だけ位相がずれ
た第2の鋸歯状信号S2とを得る。第1の鋸歯状信号S
1から第1の微分信号D1を得、また第2の鋸歯状信号
S2から第2の微分信号D2を得る。トラッキングエラ
ー和信号をレベルシフトした信号Tsから、極性信号S
gを得る。極性信号Sgが正の時、第1の微分信号D1
を選択し、極性信号Sgが負の時、第2の微分信号D2
を選択する。これによりビームスポットの速度をより正
確に示す速度信号V3が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光ディスク装置
に設けられ、光ビームスポットの光ディスク上のトラッ
クに対する移動速度を検出する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光ディスク装置では、高速かつ正確なシ
ーク動作が要求される。このシーク動作の安定性は、光
ビームスポットとトラックとの間の相対速度信号の質に
依存するところが大きい。この光ビームスポットとトラ
ックとの相対速度の従来の検出方法を、図4および図5
を参照して説明する。
【0003】図4に示すように、光ディスク11のラン
ド(トラック)12に記録された信号を再生するため、
光ディスク11の面には光ビームスポットSが照射され
る。この光ビームスポットの光ディスク11による反射
光は、隣接して設けられた2つの受光素子(図示せず)
によって検出される。光ビームスポットSはシーク動作
において、光ディスク11の半径方向に沿って移動し、
ランド12とグルーブ13とを交互に横切る。この移動
が一定速度で行われる時、2つの受光素子のトラッキン
グエラー差信号Teおよびトラッキングエラー和信号T
fはそれぞれ正弦波状に変化する。そして光ビームスポ
ットがランド12上に位置する時、差信号Teが0で、
和信号Tfがピーク値をとり、また光ビームスポットが
グルーブ13上に位置する時、差信号Teが0で、和信
号Tfが最小値をとる。
【0004】ここで光ビームスポットSの移動速度V0
が、図5に示すように加速状態から減速状態に変化する
場合、トラッキングエラー差信号Teは図示のように変
化する。すなわち、移動速度Vが大きいと正弦波状信号
の周期は短くなり、移動速度Vが小さいと正弦波状信号
の周期は長くなる。差信号Teの波形の時々刻々の傾斜
は、その時の移動速度に比例した大きさを有しており、
すなわちこの差信号を時間に関して微分することより得
られる信号Te’の値は、その時の移動速度に比例して
いる。なお、比例定数は光ビームスポットとトラックの
位置関係によって変化する。
【0005】微分信号Te’の波形は、移動速度の方向
が変化しなくても正負に変化しており、このままでは移
動速度を求めることは困難である。そこで、トラッキン
グエラー和信号を、その変化分の中央が比較レベルEc
に等しくなるようレベルシフトした信号Tsを求めると
ともに、このレベルシフト信号Tsの比較レベルEcに
対する極性を検出する。この極性を示す信号Sgが正の
時、微分信号Te’の波形をそのまま選択し、また信号
Sgが負の時、微分信号Te’の波形を反転したものを
選択すると、速度信号波形V1が得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述のように、
微分信号Te’の値と移動速度との間の比例定数は光ビ
ームスポットとトラックの位置関係によって変化し、速
度信号波形V1は移動速度を直接示しているわけではな
い。また、例えば速度信号波形V1の包絡線を抽出する
ことにより、ビームスポットSの速度を比較的忠実に表
した速度信号V2が求められるが、時々刻々の変化が大
きい速度信号波形V1から包絡線を正確に抽出すること
は困難である。本発明は、以上の問題点に鑑みてなされ
たものであり、スポットと検出部との相対移動速度を、
従来に比べてより正確に得ることができるスポットの相
対速度検出装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る相対速度検
出装置は、被検出部と検出部の相対移動による両者の位
置関係の変化に応じて正弦波状信号を出力する手段と、
この正弦波状信号を、この信号と同じ周期で変化する第
1の鋸歯状信号に変換する手段と、第1の鋸歯状信号に
対して位相がずれた第2の鋸歯状信号を生成する手段
と、前記第1および第2の鋸歯状信号を微分して第1お
よび第2の微分信号を生成する手段と、前記第1および
第2の微分信号を交互に選択することにより、被検出部
と検出部の相対速度を示す速度信号を生成する手段とを
備えたことを特徴としている。
【0008】
【実施例】以下図示実施例により本発明を説明する。図
1は、ビームスポットSが光ディスク11のランド12
およびグルーブ13に対して等速で変位する時の信号を
示している。
【0009】本実施例では、時々刻々のビームスポット
の移動速度を正確に反映した信号を得るため、正弦波状
に変化するトラッキングエラー差信号が、この信号と同
じ周期で変化する第1の鋸歯状信号S1に変換され、ま
た第1の鋸歯状信号S1とは1/2周期だけ位相がずれ
た第2の鋸歯状信号S2が生成されている。なおトラッ
キングエラー和信号Tfは、差信号のように鋸歯状信号
には変換されず、正弦波状信号のままである。
【0010】第1および第2の鋸歯状信号S1、S2
は、トラッキングエラー差信号を変形処理することによ
って得られる。第1の鋸歯状信号S1は、ビームスポッ
トSがひとつのグルーブ13からこれに隣接する他のグ
ルーブに移動するに従って単調増加する部分S3を有す
る、位置信号である。この単調増加部分S3は、ビーム
スポットSの位置に直接対応しており、鋸歯状信号S1
の全体に対して比較的広い範囲にわたっているため、鋸
歯状信号S1を時間に関して微分して得られる速度信号
は、ビームスポットSの相対速度をかなり正確に示して
いる。また第2の鋸歯状信号S2についても同様に、時
間に関して微分することにより、ビームスポットSの相
対速度をかなり正確に示す信号が得られる。
【0011】次に図2を参照して、光ビームスポットS
の移動速度V0が加速状態から減速状態に山状に変化す
る場合について、速度信号の検出について説明する。
【0012】移動速度V0がこのように変化する時、第
1および第2の鋸歯状信号S1、S2は図示のように変
化する。すなわち鋸歯状信号S1、S2は、移動速度V
0の変化が比較的小さい部分では鋸歯状に変化するが、
移動速度V0の変化が比較的大きい部分では鋸歯状から
大きく外れた波形となる。これらの第1および第2の鋸
歯状信号S1、S2を時間に関して微分すると、第1お
よび第2の微分信号D1、D2がそれぞれ得られる。
【0013】これらの微分信号D1、D2において、大
きく立ち上がり、あるいは立ち下がっているリップルR
は、鋸歯状信号S1、S2が急激に変化する部分Lに対
応しており、この部分LはビームスポットSとトラック
の相対位置を表していない。また第1および第2の微分
信号D1、D2は、位相が相互にずれているため、リッ
プルRは異なる位置に生じる。したがって、第1および
第2の微分信号D1、D2を交互に選択することによ
り、リップルRの影響のない、すなわちビームスポット
Sの移動速度V0をより正確に反映した信号を得ること
ができる。
【0014】この選択のため、トラッキングエラー和信
号Tf(図1)は、その変換分の中央が比較レベルEc
と等しくなるようレベルシフトされ、このレベルシフト
された信号Tsの比較レベルEcに対する極性が検出さ
れる。この極性を示す信号Sgが正の時、第1の微分信
号D1の波形を、また信号Sgが負の時、第2の微分信
号D2の波形をそれぞれ選択することにより、ビームス
ポットSの移動速度をかなり正確に示す速度信号V3が
得られる。なお図2では、分かりやすくするため、速度
信号V3の大きさは拡大してある。
【0015】図3は本実施例の回路構成を示す。この回
路において、第1の入力端子21には、トラッキングエ
ラー差信号Te(sinθ)が入力され、第2の入力端
子22には、トラッキングエラー和信号Tf(cos
θ)が入力される。これらのトラッキングエラー差信号
Teおよび和信号Tfは、ビームスポットSが一定速度
で移動する時、正弦波あるいは余弦波状に変化するが、
この例では図2のように移動速度V0が山状に変化して
いるため、トラッキングエラー差信号Teおよび和信号
Tfの周期は、ビームスポットの速度変化に応じて変化
している。
【0016】第1の微分信号D1を求める構成を説明す
る。トラッキングエラー差信号Teは鋸歯状信号に変換
されるため、除算回路23に入力される。この除算回路
23には、トラッキングエラー差信号Teに対して除算
を実行する時の分母に対応する信号も入力される。この
信号は第2の入力端子22から入力される和信号Tfに
よって生成される。すなわち和信号Tfは、レベルシフ
ト回路24において、そのピーク値が2になるようにレ
ベルシフトされる。換言すれば、和信号Tfはレベルシ
フト回路24において1を加算される。このレベルシフ
トされた信号Ts(cosθ+1)は、係数乗算回路2
5において所定の係数Kを乗じられ、また平方根演算回
路26において、その平方根が求められる。この係数乗
算回路25の出力信号(K(cosθ+1))と平方根
演算回路26の出力信号((cosθ+1)1/2 )は、
加算器27によって相互に加算され、除算回路23に入
力される。
【0017】除算回路23の出力信号、すなわち sinθ/((cosθ+1)1/2 +K(cosθ+
1)) は、第1の鋸歯状信号S1(図2)である。この鋸歯状
信号S1は微分回路28に入力され、第1の微分信号D
1としてスイッチ29に出力される。
【0018】次に第2の微分信号D2を求める構成を説
明する。この構成は、上述した第1の微分信号D1を求
める構成と、基本的に同じである。トラッキングエラー
差信号Teは反転アンプ31に入力され、符号を反転さ
れて出力される。この負のトラッキングエラー差信号T
e(−sinθ)は、鋸歯状信号に変換されるため、除
算回路32に入力される。この除算回路32には、負の
トラッキングエラー差信号Teに対して除算を実行する
時の分母に対応する信号も入力される。この信号は、上
述した除算回路23の場合と同様に、第2の入力端子2
2から入力される和信号Tfによって生成される。すな
わち和信号Tfは、レベルシフト回路24において、そ
のピーク値が2になるようにレベルシフトされた後、反
転アンプ33において1を基準として反転される。反転
アンプ33の出力信号(−cosθ+1)は、係数乗算
回路34において所定の係数Kを乗じられ、また平方根
演算回路35において、その平方根が求められる。この
係数乗算回路34の出力信号(K(−cosθ+1))
と平方根演算回路35の出力信号((−cosθ+1)
1/2 )は、加算器36によって相互に加算され、除算回
路32に入力される。
【0019】除算回路32の出力信号、すなわち −sinθ/((−cosθ+1)1/2 +K(−cos
θ+1)) は、第2の鋸歯状信号S2(図2)である。この鋸歯状
信号S2は微分回路37に入力され、第2の微分信号D
2としてスイッチ29に出力される。
【0020】一方、レベルシフト回路24の出力信号T
s(cosθ+1)は、比較器38に入力される。比較
器38は信号Tsが1よりも大きい時、正の極性信号S
g(+1)を出力し、信号Tsが1よりも小さい時、負
の極性信号Sg(−1)を出力する。スイッチ29は、
この極性信号Sgによって切り換えられ、極性信号Sg
が正の時第1の微分回路28に接続し、極性信号Sgが
負の時第2の微分回路37に接続する。したがって、こ
の回路の出力端子39からは、図2に示されるような、
第1および第2の微分信号D1、D2を交互に選択して
得られた速度信号V3が出力される。
【0021】以上のように本実施例は、ビームスポット
Sと光ディスク11のトラックとの相対位置を示す正弦
波状信号から、相互に位相の異なる第1および第2の鋸
歯状信号S1、S2を生成し、これらの鋸歯状信号か
ら、ビームスポットSの移動速度を比較的忠実に示す第
1および第2の微分信号D1、D2を生成している。そ
してこれらの微分信号D1、D2からリップルRの影響
を含まない方の信号を選択し、ビームスポットSの移動
速度をより正確に示す速度信号V3を求めている。
【0022】このように本実施例は、従来のように正弦
波状に変化する位置信号から得られた速度信号の包絡線
を求めるものではなく、第1および第2の微分信号D
1、D2を交互に選択することにより、ビームスポット
Sの移動速度を検出するものである。したがって時々刻
々変化するビームスポットSの移動速度は、より正確に
求められ、ひいては光ディスク11に対するヘッドの位
置決め性能を向上させることが可能になる。
【0023】なお、上記実施例は本発明を光ディスク装
置に適用したものであるが、本発明はこれに限定され
ず、例えばロータリエンコーダにおいて、回転円板に形
成したスリットを通過する光の検出にも適用することが
できる。また本発明は磁気ヘッドの相対移動速度の検出
にも適用できる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、スポット
と検出部との相対移動速度をより正確に得ることができ
るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例において、ビームスポットが
光ディスクに対して径方向の等速で変位する時の信号を
示す図である。
【図2】本発明の一実施例における速度信号の検出を説
明する図である。
【図3】実施例装置の回路構成を示すブロック図であ
る。
【図4】従来例において、ビームスポットが光ディスク
に対して径方向の等速で変位する時の信号を示す図であ
る。
【図5】従来例における速度信号の検出を説明する図で
ある。
【符号の説明】
11 光ディスク 12 ランド 13 グルーブ D1 第1の微分信号 D2 第2の微分信号 S 光ビームスポット S1 第1の鋸歯状信号 S2 第2の鋸歯状信号 Sg 極性信号 V0 移動速度 V3 速度信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検出部と検出部の相対速度を検出する
    装置であって、被検出部と検出部の相対移動による両者
    の位置関係の変化に応じて正弦波状信号を出力する手段
    と、この正弦波状信号を、この信号と同じ周期で変化す
    る第1の鋸歯状信号に変換する手段と、第1の鋸歯状信
    号に対して位相がずれた第2の鋸歯状信号を生成する手
    段と、前記第1および第2の鋸歯状信号を微分して第1
    および第2の微分信号を生成する手段と、前記第1およ
    び第2の微分信号を交互に選択することにより、被検出
    部と検出部の相対速度を示す速度信号を生成する手段と
    を備えたことを特徴とする相対速度検出装置。
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