JPH0664748B2 - 光学式デイスク再生装置の位置決め制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光学式ディスク、たとえばコンパクト・ディス
クやレーザ・ディスクなどの再生する装置において、特
にこの再生装置のトラッキング制御システムが対物レン
ズのみを駆動するトラッキング制御ループとピックアッ
プ全体を駆動する送り制御システムから成る２重制御シ
ステムを構成し、かつこらの制御の処理ディジタル演算
によって行う光学式ディスク再生装置の位置決め制御回
路に関する。

従来の技術 CDなどの光学式ディスクのプレーヤの特徴は、高密度記
録と高速ランダム・アクセスが可能な点にある。すなわ
ち高密度記録であるがゆえにその微細なトラック（およ
そトラック・ピッチ1.6μｍである）に追従するために
は、対物レンズの収束限界まで光ビームを絞り込むため
のフォーカス制御と、高精度なトラッキング制御を必要
とする。一方、ランダム・アクセスを可能とするため
に、再生ピックアップをディスクの径方向に高速度で移
動する必要がある。

この２つの要求を１つの可動部位のみで行うことは機構
的に極めて困難である。このため、トラックに光ビーム
を追従させるトラッキング・アクチュエータとピックア
ップ全体を移動させる送り機構の２つの部位に分割し
て、各々に関連しあう２重制御システムをもつことが一
般的である。

ランダム・アクセスを高速に行う手段としては送り機構
にヴォイス・コイル式のリニア・モータを用いられる。
このヴォイス・コイル式リニア・モータの制御を安定化
する手法としては、送り機構の速度検出を行い、この送
り機構の制御システムに速度帰還のループを設ける方法
が一般的である。

さて、近年のディジタル信号処理技術やLSI技術の進歩
にともない制御システムの信号処理を数値演算によって
行うことが一般化してきている。ところが、トラッキン
グ・アクチュエータの制御システムは、その制御帯域が
1KHz近傍と広帯域である。従来の半導体技術ではこの制
御システムをディジタル処理によって行うだけの処理速
度を得ることが困難であったために、充分な取組がなさ
れないままであった。そのため、光学ピックアップのア
クチュエータおよびピックアップ送り機構の制御システ
ムはアナログ回路によって行う再生装置のみであった。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このようなアナログ回路による制御シス
テムは本質的にアンプ回路の直流電圧にオフセットや温
度ドリフトを有する。このため、制御システムの位置決
め精度がこれらオフセットやドリフトによって誤差を生
じ易いという問題点を有する。

また、アナログ回路による制御システムでは、低域補償
フィルタや位相補償フィルタなどの処理をコンデンサや
抵抗器などを用いて行うため、制御回路のIC化などを行
ってもこれらコンデンサや抵抗器などが外付け部品とし
て必要である。このため、コスト増や小型化の妨げとな
るという問題点を有する。

本発明は上記問題点に鑑み、ディジタル演算化に好適か
つ安価な光学式ディスク再生装置の位置決め制御回路を
提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の光学式ディスク再
生装置の位置決め制御回路は、光学的再生可能な実質的
に複数個のトラックに位置認識データを含む情報が記録
された情報記録担体に対して上記トラックに放射ビーム
を照射しかつ、これによって生じる変調放射ビームから
情報を再生する再生手段と、上記変調放射ビームからト
ラッキング誤差を検出する誤差検出手段と、この誤差検
出手段の出力を数値演算してトラッキング操作データを
出力しかつ上記放射ビームと上記トラックのパス上に追
従させるトラッキング制御手段と、上記再生手段を上記
トラックを横切る方向に移動させるための移動手段と、
上記情報より位置認識データを再生して予め定められた
目標位置との位置的誤差を検出して位置補正データと検
索動作の開始を指示する検索指令信号を出力する検索制
御手段と、この検索指令信号に応じて上記トラッキング
操作データと上記位置補正データを選択する切換手段
と、上記移動手段の運動する速度を検出しかつ上記検索
指令信号に応じて利得を可変する速度検出手段と、この
速度検出手段の出力を数値化して速度データに変換する
数値化手段と、この速度データと上記切換手段の出力デ
ータを加算する加算手段と、この加算手段の出力を演算
処理して位置制御データを作る演算手段と、この位置制
御データを予め定められた係数を乗じかつ上記検索指令
信号に応じてこの係数を可変する可変係数手段と、この
可変係数手段の出力を電圧に変換する電圧化手段と、こ
の電圧化手段に応じて上記移動手段の運動に影響を与え
る駆動信号を作る駆動手段とを具備するという構成を備
えたものである。

作用 本発明は上記した構成により、ディジタル演算処理によ
って制御システムを構成しているため、制御回路内に直
流オフセットや温度ドリフトを生じにくくすることがで
きる。また、数値化手段の前段で速度検出手段の利得を
アドレス・サーチ時とプレー時で切換えているため、ダ
イナミック・レンジの必要なアドレス・サーチ・モード
時と、分解能を必要とする再生モード時において数値化
手段の語長を有効に利用することができる。また、可変
係数手段においても数値化手段と同様に利得をアドレス
・サーチ時とプレー時で切換えているため、制御システ
ムとしての安定性を確保できることとなる。

実施例 以下本発明の一実施例の光学式ディスク再生装置の位置
決め制御回路について、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の光学式ディスク再生装置の位置決め制
御回路の一実施例を示すブロック図である。第１図にお
いて、100はディスクであり、渦巻状のトラックに再生
装置を認識するためのアドレスが記録されている。101
はピックアップであり、このディスク100のトラック上
に光ビームを照射し、その結果トラック上のピットによ
って波動光学的に変調された反射光を受ける４分割もし
くは６分割されたフォト・ダイオードを有するととも
に、フォーカス方向とトラッキング方向に移動するアク
チュエータを構成する。102は再生手段であり、ピック
アップ101のフォト・ダイオードが受けた変調放射ビー
ムによる光電流の総和を電流−電圧変換し、データ・ス
ライス、誤り訂正、デコーディングなどの信号処理を行
い、ピックアップ101の再生位置のアドレスを抽出す
る。103は誤差検出手段であり、変調放射ビームの光強
度あるいは位相の差分によって放射ビームとトラックの
相対位置誤差を検出する。

104はトラッキング制御手段であり、誤差検出手段103の
出力を数値化するトラッキング数値化手段101a、トラッ
キング数値化手段104aの出力データを演算処理して位相
補償などを行ってトラッキング操作データDtを出力する
トラッキング演算手段104b、トラッキング操作データDt
を電圧に変換するトラッキング電圧化手段104c、トラッ
キング電圧化手段1004cの出力を受けて放射ビームがト
ラックのパス上に追従する運動を発生するようにピック
アップ101を駆動するトラッキング駆動手段104dから構
成される。105は移動手段であり、ピックアップ101がト
ラックを横切る方向に移動させる。106は検索制御手段
であり、再生手段102からのアドレス・データを受けて
そのアドレスが目標アドレスと一致していない場合に
は、アドレス・サーチ・モードの開始を指示する検索指
令信号Saを出力するとともにアドレス間の誤差を補正す
る位置補正データDaを出力する。107は切換手段であ
り、検索指令信号Saが出力されているときには位置補正
データDaを出力し、検索指令信号Saが出力されていない
ときにはトラッキング操作データDtを出力する。108は
速度検出手段であり、移動手段105の運動する速度を検
出して速度検出信号Svを出力する。109は数値化手段で
あり、速度検出信号SvをＡ／Ｄ変換して速度検出データ
Dvを出力する。110は加算手段であり、切換手段107の出
力と速度検出データDvを所定の比で数値加算する。111
は演算手段であり、加算手段110の出力を低域補償など
のフィルタリングを差分方程式を用いたディジタル・フ
ィルタ構成によって演算処理する。112は可変係数手段
であり、検索指令信号Saが出力されている時には係数を
大きく設定し、検索指令信号Saが出力されてない時には
係数を小さく設定する。113は電圧化手段であり、可変
係数手段112の出力データを電圧信号に変換する。114は
駆動手段であり、移動手段105に駆動電圧信号を印可し
てピックアップ101全体を動かすための加速度を発生せ
しめる。

以上のように構成された光学式ディスク再生装置の位置
決め制御回路につき、その動作を説明する。

移動手段105、速度検出手段108、数値化手段109、加算
手段110、演算手段111、可変係数手段112、電圧化手段1
13および駆動手段114から成る一連のループは、加算手
段110のＣ端子を制御入力とする速度帰還ループを構成
しており、位置決め制御回路の本体を成す。このＣ端子
からの入力に比例した定速度で移動手段105を移動させ
る。

ここで光学式ディスク再生装置は以下の２つのモードを
持つ。（１）アドレス・サーーチ・モード、（２）定常
プレー・モード、第１のアドレス・サーチ・モードは、
ピックアップ101を所望のアドレスを有するトラックに
移動させるモードである。

また、第２の定常プレー・モードはアドレス・サーチ・
モード完了後ににピックアップ101をトラックに追従さ
せるモードである。このときの位置決め制御回路の目的
は、ピックアップ101を構成するアクチュエータがディ
スク100の渦巻状のトラックに追従しているときに生じ
る動作中心からのずれを補正し、アクチュエータがその
可動範囲から逸脱しないようにすることにある。

第２図はアドレス・サーチ・モード時の概略フロー・チ
ャート図であり、以上２つのモードの切換えの状態を示
す。同図において図上の番号は、各ステップを実行する
順番を示す。以下、この第２図を参照しながらCDプレー
ヤを例にとり本実施例における光学式ディスク再生装置
のアクセス・シーケンスを説明する。

さて、再生装置のキー・ボード等から、たとかば聞きた
い曲番やインデックスなどが入力される。これら曲番や
インデックスは、マン・マシン・インターフェイスを担
当するマイクロ・プロセッサによって目標アドレスに変
換される。この目標アドレスは検索制御手段106に送信
される。以上が第２図の第１ステップに対応する。

検索制御手段106は、この目標アドレスを受信すると再
生手段102からピックアップ101の現在位置のアドレスを
受信する。以上が第２図の第２ステップに対応する。

検索制御手段106は、この現在位置のアドレスが一致し
ているか否かを判別する。

以上が第２図の第３ステップに対応する。

もしこれら２つのアドレスが一致していない場合には検
索制御手段106は、位置補正データDaを切換手段107に出
力する。以上が第２図の第４ステップに対応する。

この第４ステップとともに検索制御手段106は、検索指
令信号Saを切換手段107、速度検出手段108および可変係
数手段112に対して出力する。以上が第２図の第５ステ
ップに対応する。

この第５ステップ完了時点（すなわち検索指令信号Saが
出力された時点）で再生装置はアドレス・サーチ・モー
ドに入る。このアドレス・サーチ・モードにおいて、切
換手段107はＢ端子側に接続され、加算手段110のＣ端子
から移動手段105の速度帰還ループには位置補正データD
aが供給される。この位置補正データDaに応じて移動手
段105は定速度運動を開始する。ここで、移動手段105は
可能な限り高速で目標アドレスまで到達しなければなら
ない。このため、速度検出手段108が検出しなければな
らない速度範囲は、最内周のトラックから最外周のトラ
ックを１秒以内に移動する場合を想定すると、およそ33
mm／sec以上である。したがって、アドレス・サーチ・
モード時には数値化手段109の動作ダイナミック・レン
ジを上記速度範囲以上に設定する。これにより数値化手
段109は移動手段105の速度をアクセス中も充分に速度デ
ータDvに変換できることとなる。以上が第２図の第６ス
テップに対応する。

検索制御手段106は、再生手段102が出力する現在位置の
アドレスが目標アドレスと一致するまで以上の第２ステ
ップから第６ステップまでを繰り返す。現在位置のアド
レスが目標アドレスと一致した時点で検索制御手段106
と、検索指令信号Saを解除する。以上が第２図の第７ス
テップに対応する。

こののち、再生装置は定常プレー・モードに入る。検索
指令信号Saが解除されると、切換手段107はＡ端子側に
接続され、加算手段110のＣ端子には移動手段105の速度
帰還ループにはトラッキング制御手段104から出力され
るトラッキング操作データDtが供給される。このトラッ
キング操作データDtに応じて移動手段105は定速度運動
を開始する。また、この検索指令信号Saの解除に応じて
速度検出手段108の利得は減少され、かつ可変係数手段1
12は利得は増加される。

さて、アドレス・サーチ・モードのときの移動速度が33
mm／sec以上であったのに対して、この定常プレー・モ
ード時の移動速度は平均0.015mm／secであり、このモー
ドで数値化手段109に要求されるのは、広いダイナミッ
ク・レンジよりもむしろ分解能である。したがって、検
索指令信号Saの解除に応じてこの数値化手段109の利得
を下げることにより、数値化時の丸めによる不感帯を小
さくする。これとともに、可変係数手段112の利得を増
大し、移動手段105の速度帰還ループ全体の利得がアド
レス・サーチ・モードとはほぼ一致させる。

以上が第２図の第８ステップに対応する。

このように、再生装置に必要なモードに応じて適切な利
得を速度検出手段108および可変係数手段112に与えるこ
とができるため、数値化手段109の語長を有効に利用す
ることができる。

さて、以上説明した速度検出手段108および可変係数手
段112は容易に構成できる。第３図は、第１図の実施例
における速度検出手段の一構成例を示す回路図である。

同図において、108aは演算増幅器、 108bは可変抵抗器であり、移動手段105に取り付けら
れ、移動手段105の移動距離を検出する。108cはコンデ
ンサ、108d,108e,108fおよび108gは固定抵抗器、108hは
アナログ・スイッチである。

以上のように構成された速度検出手段の一構成例につ
き、次のその動作を説明する。

同図において、破線内はコンデンサ108cおよび固定抵抗
器108dによって決る高域通過フィルタを構成している。
これにより可変抵抗器108bから出力される移動手段105
の移動距離に対応した電圧を微分し、移動手段105の移
動速度を検出することができる。また、アナログ・スイ
ッチ108gおよび固定抵抗器108hは検索指令信号Saに応じ
て開閉し、この高域通過フィルタの利得を増減すること
ができる。

また、第４図は第１図の実施例における速度検出手段の
他の構成例を示す回路図である。

同図において、108bと可変抵抗器であり、第３図におけ
る可変抵抗器1108bと同一であり、説明は省略する。108
iは電圧−周波数変換器（Ｖ／Ｆコンバータ）、108jは
水晶発振器、108kは分周器、109aはカウンタである。

以上のように構成された速度検出手段の一構成例につ
き、次にその動作を説明する。

同図において、可変抵抗器108bから出力される移動手段
105の移動距離に対応した電圧はＶ／Ｆコンバータ108i
によって移動手段105の移動速度に比例した周波数信号
に変換される。この周波数信号のパルス幅を分周器108k
の出力するクロックを用いてカウンタ109aによって計数
することにより移動手段105の速度を数値的に検出でき
る。また、検索指令信号Saに応じて分周器108kの分周比
Ｋを増減することにより、等価的に速度検出手段の感度
を増減することができる。

また、第５図は第１図の実施例における速度検出手段の
更に他の構成例を示す回路図である。

同図において、108lは分周器であり、ここで108b,108i,
108jおよび109aは第４図の回路構成と同一であり、説明
は省略する。

以上のように構成された速度検出手段の一構成例につ
き、次のその動作を説明する。

同図において、Ｖ／Ｆコンバータ108iによって変換され
た移動手段108の移動速度は分周器108lによってＬ分周
される。この分周器108lの出力のパルス幅を水晶発振器
108jの出力するクロックを用いてカウンタ109aによって
係数することにより移動手段105の速度を数値的に検出
できる。また、検索指令信号Saに応じて分周器108lの分
周比Ｌを増減することにより、等価的に速度検出手段の
感度を増減することができる。

また、可変係数手段112はソフトウェア的にはビット・
シフトもしくはALU内の乗算によって行うことができ
る。ハードウェア的には、シフト・レジスタやディジタ
ル・マルチプライヤによって容易に構成できる。また、
電圧化手段の利得を切り換えることによっても同様の効
果を得ることができる。

以上のように、検索指令信号Saに応じて利得を可変する
速度検出手段や可変係数手段は極めて簡単な回路によっ
て構成できる。

なお、上記実施例ではCDプレーヤにおける位置決め制御
回路について述べたが、LDプレーヤやその他の光ディス
クの再生装置にも同様に実施できる。その他、この発明
は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を変えな
い範囲で種種変形実施可能なことは無論である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、数値化手段の前段で速度
検出手段の利得をアドレス・サーチ時とプレー時で切換
えているため、広いダイナミック・レンジの必要なアド
レス・サーチ・モード時と分解能を必要とする再生モー
ド時において数値化手段の語長を有効に利用することが
できる。これにより、ディジタル演算処理を行うALUやC
CUなどのハードウェア規模を必要最小限に抑えることが
できる。また、可変係数手段においても数値化手段と同
様に利得をアドレス・サーチ時とプレー時で切換えてい
るため、制御システムとしての安定性を確保できること
となる。

これにより、ディジタル演算化に好適にかつ安価とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光学的ディジタル再
生装置の位置決め制御回路のブロック図、第２図はアド
レス・サーチ・モード時の概略フローチャート図、第３
図は第１図の一実施例における速度検出手段の一構成例
を示す回路図、第４図は第１図の一実施例における速度
検出手段の他の構成例を示す回路図、第５図は第１図の
一実施例における速度検出手段の更に他の構成例を示す
回路図である。 100……ディスク、102……再生手段、103……誤差検出
手段、104……トラッキング制御手段、105……移動手
段、106……検索制御手段、107……切換手段、108……
速度検出手段、109……数値化手段、110……加算手段、
111……演算手段、112……可変係数手段、113……電圧
化手段、114……駆動手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学的に再生可能な実質的に複数個のトラ
   ックに位置認識データを含む情報が記録された情報記録
   担体に対して上記トラックに放射ビームを照射しかつ、
   それによって生じる変調放射ビームから情報を再生する
   再生手段と、上記変調放射ビームからトラッキング誤差
   を検出する誤差検出手段と、この誤差検出手段の出力を
   数値演算してトラッキング操作データを出力しかつ上記
   放射ビームと上記トラックのパス上に追従させるトラッ
   キング制御手段と、上記再生手段と上記トラックを横切
   る方向に移動させるための移動手段と、上記情報より位
   置認識データを再生して予め定められた目標位置との位
   置的誤差を検出して位置補正データと検索動作の開始を
   指示する探索指令信号を出力する検索制御手段と、この
   検索指令信号に応じて上記トラッキング操作データと上
   記位置補正データを選択する切換手段と、上記移動手段
   の運動する速度を検出しかつ上記検索指令信号に応じて
   利得を可変する速度検出手段と、この速度検出手段の出
   力を数値化して速度データに変換する数値化手段と、こ
   の速度データと上記切換手段の出力データを加算する加
   算手段と、この加算手段の出力を演算処理して位置制御
   データを作る演算手段と、この位置制御データに予め定
   められた係数を乗じかつ上記検索指令信号に応じてこの
   係数を可変する可変係数手段と、この可変係数手段の出
   力を電圧に変換する電圧化手段と、この電圧化手段に応
   じて上記移動手段の運動に影響を与える駆動信号を作る
   駆動手段とを具備することを特徴とする光学式ディスク
   再生装置の位置決め制御回路。