JPS58137168A - ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ディスク記憶装置に係り特にサブ建クロン精
度の位置決めとアクセス時間を短かくする光ディスク装
ｆｌｌＫ好適なアクセス方式に関する。

現在、レーザ光を、回転するディスク上に蒸着された金
属膜に照射し、１μ富程度のスポットに絞り込み、その
照射パワーを変調することによって金属膜に熱的に穴を
あける形態で情報を記−し、再生時Ｉ／ｃは、金属膜Ｋ
１１ｌｉなレーザ光を集光・照射し、その情報穴（ビッ
トと称する）からの反射光量の変化を用いて情報を読み
敗るディジタル光ディスクと称する情報処Ｓ装置が提案
されている。この種の提案としては、屡５ｐａｅｔｒｕ
ｎｌ　ＩＵＧＵＳＴ　、　　１９’Ｆ９　”Ｔａｎｂｉ
ｌｌｉｏ亀ｂｉｔｓｏｎ　ａ　ｄｉｓｋ’等がある。こ
の種のシステムは例えば典型的な構成としては、第１図
のようなものである。・すなわち、直径３Ｑｅｗｓのサ
ンドイッチ構造のディジタル光ディスクＳが回転軸重を
中心に回転モータδによって矢印の方向に回転している
。レーザ光源と光学系から構成される光ヘッド２は磁気
ディスクに使用されているスイングアームアクチェエー
タ１に搭載されて、ディスク３０半径方向に駆動される
。情報は第２ＷＪｋ示すディスクの部分拡大図の構造で
配録、再生される。

すなわち、ガラス又はプラスティックの基板１１の上に
υ′樹脂等によって案内溝１３と称する。

ある程度の幅と渫さをもつ凹断面構造を作成する。その
上に金属膜１０を蒸着する。この案内溝１３に沿って、
光ヘッドの集光スポットを案内し、上述の手段によって
ピッ）　Ｉｍを形成する。再生時にも案内溝１３に沿っ
て光スポットを照射し、反射光量を読み取る。さらに党
スポットを制御す不信号も反射光量から検出する。

この光スポットを制御する信号はディスクの上Ｙ振れに
よる焦点のずれを検出する焦点ずれ検出信号、また光ス
ポットの中心と案内溝の中心のずれを検出するトラック
ずれ検出信号の２つが主なものである。これらの信号は
すべて反射光量の中で、金属膜からの反射光量を使用し
ている。この光ディスクにはトラックピッチ１６声）と
するディスク直径３００φの片面では約５万トラツク轟
りに収納されるデータは４千バイト程度になる。これら
のトラックには豪数個の回外部からの情報を任意の位置
Ｋｌｅ銀、再生するためｋは、まず１つのトラックを捜
し出し。

その後、このトラック同上にある１つの）フタを見つけ
るというアク竜ス動作が必要となる。

従来、この種の装置としては、磁気ディスクがあるが、
トラックピッチが１５０μ菖から３０４１１程度と光デ
ィスクに比較してピッチ間隔が１桁から２桁違う。従っ
て磁気ディスクに用いられている方法では停止精度が１
０μ篇程度であるため、光ディスクには同様の位置決め
方法が採用できないという問題点がある。

本発明の目的は前述の問題点を解決し光ディスク装ｆＫ
適した高精度の位置決めを行うアクセス方式を提供する
ととＫある。

はじめに対比のため従来の磁気ディスクのアクセス方式
を第３図を用いて説明する。ヘッドは目的のトラフ□り
までディファレンスカウンタの制御で移動しくシーク動
作）、目的のトラックに違したら、そのトラックの受動
に追従しながらそのトラック上を追跡する（追従動作）
。

第３図はシーク制御回路ブロック図、第１図は追従制御
回路ブロック図である。

信号２０はシーク命令が与えられる。これにはヘッドの
現在番地とシークすべき目標番地との差（レークでジャ
ンプすべきトラックの本数）が含まれる。目標トラック
までの差の値をディファレンスカウンター２１に設定す
る。ディファレンスカウンタ２１には後述するトラック
パルス８２が入力され、設定トラック数からトラックパ
ルスが入力されるごとに順次減少していく。このカウン
トダウンされた出力２３は最適速度発生回路２４に入力
されて、速度制御を行表う目標速度カーブを出力し、速
度比較器２５に入力される。

速度比較器２５のもう１方の入力には後述される実動速
度信号２６が入力されて、自機速度と実動速度の差の値
が出力される。この出力がシーク制御と追従制御を切シ
換えるロジック回路２〒に入力されて、電流増幅＆２８
に入ってボジシ曹す２９を駆動する。ポジシ璽すとして
は例えば、ボイスコイル型リニアモータを例にとると、
コイルに流れる電流３０を積分＠３１に入力して、積分
するとこれは笑際にボジシ冒すが動いている実動速度を
宍わすことから、実動速度信号２６が検出される。一方
、ポジシ冒すの上に搭載されたサーボヘッド３２から読
み出された位置信号３５はトラックパルス２２を発生す
るトラックパルス発生回路３４に入力されて１つのトラ
ックを通過する各に１つのトラックパルスを出力する。

以上のシーク制御回路ブロック図によって。

目標のトラックまで最適速度カーブに従うて速度制御が
行なわれる。目標トラックに達すると。

第４図に示すブロックによって動作する追従制御を行な
う。ヘッドがシークしているときけ第３図のループが閉
じる様にロジック回路が働きロジック回路内に設けられ
ているスイッチが閉じられるヘッドがトラック上を追従
しているときはスイッチが切り換えられ１１ｇ４図のル
ープが閉じられる。すなわち、トラックの振れＸＴとヘ
ッドの変位ｘＨの差を位置信号再生回路３５によって検
出し、位置信号３３を発生するＯこれを位相進み回路３
６９位相遅れ回路３フからなる補償系を通して、第３図
で説明した電力増幅器２８に入力す・る。このところで
、第３図で述べたロジック回・路２フはシーク制御から
追従制御に切り換えられ、位置信号によってポジ゛シ璽
すが制御される。

位置信号は第６図のように１デイスク半径上をヘッドが
変位Ｘだけ移動するＫつれて、図のような三角波状の波
形となる。

この波形については”　Ｄａｚｉ、ｑｎ　ｏｆ　ａ　Ｄ
ｉｓｋ　Ｆｉｌｅ。

Ｈｅａｄ　−ｐｏｚｉｔｉａｎｉｎ、ｑ　Ｓｍｒｖｔｓ
　”　ＩＢｌｄ　Ｊａｕｒ’Ａｌ　４−Ｄ−シーｌａｐ
　１Ｂ　Ｎｏ、　６　Ｐ２Ｏへ　１９フ４．を参照され
たいる簡単にはサーボディスクからサーボヘッドによっ
て読み出される信号はトラック中心にサーボヘッドがあ
るときヘッドの位置信号は０でトラック中心からずれる
ことによって信号レベルは大きくなる。サーボディスク
には奇偶トラックでサーボトラックのパターンが違うた
め、奇数トラックから偶数トラック、その反対のときも
位置信号の傾きが変化し、結果的にのこぎり波形となる
。黒丸の点は奇数番のトラックを示し白丸は偶数番のト
ラックを表わす。トラックパルス再生回路３４は零点で
ある黒丸、白丸の点でトラックパルスを発生する。以上
の回路は°Ｔムー載がある。

第５図の三角波の半周期Δは大体トラック幅に等しい◇
最近の高密度磁気ディスクでは３５μ肩程度である。上
述の位置信号によってボジシ鵞すを制御するとポジシ曹
すの構成、性能によりても異るが、５μ寓〜１０μ簿程
度の定常的な偏差（目標点からのずれ）が生ずる。この
原因は摩擦等によって生じる。また、位置制御の過渡状
態では目標点に対してオーバーシェードをに己す場合が
あシ、この量も５μｖ−＠度はある。

光ディスクのトラック間隔は前述の如く、埃在飯少し６
声ｍ程度であるため９以上説明した制御では位置決めは
困難である。また、トラックピッチはＬ６μ篤と狭いた
め別の困難を生ずる。

シーク制御、追従制御のために光ヘッドからディスクを
通過するときの位置を検出するための信号を検出しなく
てはならない。この種の信号としては光スポットがトラ
ックを通過するときのトラッキング信号がある。この信
号を使用してシーク制御、追従制御を行なう場合、次の
問題が生ずる。シーク制御の終りの時には光ヘッドの移
動速度は非常に小さくなる。この速度がトラック偏心に
よって生ずる偏心最大速度より小さくなるとトラックを
通過するたびにトラック数をカウントしているとカウン
トミスを生ずるＯ すなわち、第６図において、光スポットの軌跡４０は偏
心【大速度で偏心のあるトラック群を通過した場合であ
り、一本一本の東線はトラックのディスク半径位置に対
する時間的変化を表わしている。この場合にはトラック
通過の回数と通過したトラックの数は一致する。しかし
、光スポットの軌跡４１は偏心の最大速度よシ小さな速
度でトラック群を通過した場合であり、この場合にはト
ラック通過の回数は実際に通過したトラックの数とけ一
致せず、多く数えるという問題がある。以上の開−は１
つのポジシｌすであるが、前述のよう壜定常偏差が少な
いもので、位置決めを行なう場合に問題となる。−力シ
ーク制御のはじまる前は、アクチェエータ−は、偏心に
・追従している為、シーク制御のはじ癒 まっ九時点では偏心方向の初速度四をもっている。従っ
てシーク制御のはじまシの点ではカウントミスする恐れ
はない。

本発明では、シーク制御の終りＫおける、偏心速度とア
クチェエーター速度の関係により生じるカウントミスを
なくシ、高速で高精度のアクセス方式を提供する。

以下、本発明の一実施例を第７図、第８図を用いて説明
する。第７図は光ヘッドの位置を検出するために、）□
ラックを通過したことを表わす信号を作成する方法につ
いての説明図である。

・″第１図←）において光ヘッドの光源から出射された
光線は対物レンズ（図示されない）によりて集光されデ
ィスク上の基＠１１．楽内溝１３を構成するＷ１脂を通
って金属＠１０上にスポット５０を形成する。このとき
、対物レンズのＮ　、ＡをＯ、ＳＯ，光源の訳長な８５
０ｎｍとするとスポットｔイズ（強度１／ｅ２になる＃
Ｌ極）は１６μｍ程度となる。ディスク上に作成された
案内婢のピッチを１６−ｍとすると、このスポットが矢
印の方向にディスクの半径方向に＠動するにつれて、ト
ラック中心とスポット中心とのズレを表わ丁トツシキン
グ信号５２１ま第７図（ロ）のように変化するこのｇＩ
ｇの作成方法については、ｑ！ｆＦｉＲ昭４９−５０９
５４に開示された２つのスポットを用いた方法、及び特
開昭４９−９４５０４４Ｃ開示されたスポットフォープ
ルの方法、及び特開昭４９−８１００１に開示されたト
こでは祥述しない。トラッキング信号５２はトラック中
心で零となり、光スポットがトラックの右−９左［（デ
ィスクの外周−１内周−に対応する）にあるかくよって
極性が異なる。今ここで仮に正極性にディスクの内周側
、負極性をディスクの外周側に対応させると、アクチェ
エータ−がディスクの内周から外周へ移動した場合トラ
ッキング信号は第７図９の株になり、反対に外周から内
周へ移動した場合は第７図のの様になる。黒丸で示した
零点がトラック中心である。従って第７図（６）に示す
ある電圧Ｅでトラッキング信号をパルス化すれば、この
パルス第７図（Ｃ）の数が即ち、アクチェエータ−が通
過したトラックの本数となる。内周から外周へ移動する
場合と外周から内周へ移動する場合において、パルス化
する電圧をそれぞれＥｌ、　−Ｅ。

とすると、得られたパルス（以下トラックパルスと称す
る）第１図（＃）、（Ｆ）の立下シエッジが、トラック
の中心に対して必ず少したけ前になるようＫすることが
できる。以上駅別した動作を実現する具体的回路例を第
８図、第９図に示す。第８図でアクチェエータ−をディ
スクの内周から外周に向かってシーク制御する場合、ア
ナログスイッチ９４を閉じる橡に方向指示信号９１が入
力され、トラッキング信号６２がコンパレータ９６に入
力される。このコンパレータでトラッキング信号５ｇは
ある電圧Ｅと比較されＥ、より大きい場合に正となる様
なパルスが出力される。

反対にアクチェエータが外周から内周に向かってシーク
制御される場合はアナログスイッチ９４は開き、インバ
ータ９９を通した信号によってアナログスイッチ９５が
閉じる。従ってコンパレータｆ；ｊ６１１ｃＦｉ、トラ
ッキング信号５２！を極性反転回路９２に通した信号が
入力され１１１圧Ｅ、と比較されトラックパルスが得ら
れる。もう一つの具体例を、第９図を用いて説明する。

トラッキング信号５２はコンパレータ１００　、　１０
１に入力され、それぞれ電圧レベルＥ１．−Ｅ１と比較
される。コンパレータ１００は、電圧Ｅ、より大きいと
正極性と々るように働く。コンパレータ１０１は反対に
電圧−Ｅｌより小さくなったとき正極性になるように１
１１１１１＜。

それぞれのコンパレータの出力信号をアクチェエータの
方向指示信号９１によりて論理積回路１０４１０５でゲ
ートをかける。内周から外周へ駆動する場合は論理積回
路１０４のゲートをあけ、反対に外周から内周へ駆動す
る場合は論理積回路１０５のゲートをＴｏｆｆる０それ
ぞれの論理積回路の出力の論理和をとれば、この信号が
トラックパルスとなる。以上の回路によって得られた信
号は、アクチェエータを内周から外周に駆動していると
き第１図（−）のトラックパルスが得られ、外周から内
周へ駆動しているときは、第１図Ｑ）のトラックパルス
が得られる。

一方、シーク制御において、アクチェエータが移動して
いるときは、最適な速度でアクチェエータ−を駆動する
ため、速度制御を行なう。

ここで速度制御とは、ある最適な目標速度に７クチエエ
ーターの実速度を合わせるようにフィードバックをかけ
るととである。本発明ではヘッドの移動速度がディスク
の偏心速度より小さくならないよう制御する。この速度
制御を行うためＫはアクチェエータ−の実速度を検出す
る方法が問題となる。実速度を検出する方法としては、
誘導起電力による方法◆がある。しかしディジタル光デ
ィスクにおいてはトラックピッチが１６μ隅程度と非常
に狭いため、誘導起電力による速度検出を使用した場合
シーク制御の終りでアクチェエータの速度が偏心の速度
よシ運〈なったとき、トラツクノ（ルスのカウントミス
を生じる恐れがある。従りて速度制御は、偏心の影響を
うけたいようにする必要がある０上述したトラックパル
スの間隔は、距離的にはトラックピッチに等しい０従っ
てトラックピッチをＰ、）ラックパルスの時間的間隔を
Ｔ、アクチェエータの速度をＵとすると “＝了 １／Ｔはトラックパルスの繰り返し周波数ｆに等しいか
ら Ｕ＝Ｐ＠ｆ ここで周波数ｆを電圧Ｅに変換する手段（以下Ｆ／Ｖ賢
換器と称す）を用いれば、アクチェエータの速度ＵはＦ
／Ｖ変換器の出力にある定数を掛けたものに等しくなる
。このようにして得られた速度信号は実際のトラックに
対してのものであるから、トラックが偏心していたとし
ても、速度制御されたアクチェエータ−は、偏心してい
るトラックに対して目標速度を満足するように制御され
る。従って偏心による影響は除去され、カウントミスす
る恐れはない。他の方法によって速度を検出して速度制
御を行う場合は、あらかじめ偏心を検出して、それをメ
モリに記憶しておき、速度制御のとき偏心の速度を実速
度に加えて目標速度との比較を行えば偏心によるカウン
トミスは防ける。

速度制御によってアクチェエータが目標トラックに近づ
き、ある時点で位置制御に切鯵換える。その場合、切り
換える点がトラックのどの位置かによって引き込み時間
及び、オーバーシェード量が異なる。引き込み時間を速
くし、オーバーシェード量を小さくするためには、アク
チェエータがトラックを通過する場合、トラッキング信
号において、トラックの中心より前でピーク点より後の
線形な部分で切り換えれば良いことが実験的に確かめら
れている。この点は第１図０．＆）で示したトラックパ
ルスの立下りエツジである。従ってトラックノ（ルス第
）図（−）、（ｆ）はトラックパルスを示すと同時に、
立下りエツジが速度制御から位置制御への切換えのタイ
ミングを与える。以上のタイミングの具体的回路例を第
１Ｏ図で駅別する０目的トラツクに到達したことを示す
信号２０Ｓ％具体的にはカウンタのＢｏｒｒｏｗ信号を
Ｄタイプ７リツプフロツプ２ＯＯに入力しセット状態に
する。次にトラックパルス９’Ｆの立下りエツジ６６に
よって／、ｆタイプの７リツプ７Ｅｌツブ２０１をセッ
トし速度制御から位置制御へ移るタイミング２０４が得
られる０位置制御から速度制御に移る場合はフリップフ
ロップ２０１をりセット信号２０３でリセットする０次
に第１１図に従りて全体の制御について説明する。

以上で説明した、トラックパルス、速度検出速度制御か
ら位置制御へ移るタイミングを利用して高速で高′Ｉ′
＃度のシーク制御方式が得られる。

まず、目標トラックと現トラックとの差３０１がダウン
カウンタ３０寓へ入力される。カウンタ３０２の内容は
ディジタル−アナログ変換器３０３でアナログ信号に蒙
換され最適目標速度発生回路襄で最適な目標速度３１１
が設定される。最適目標速度発生回路３０４は一般には
平方根回路が使用される。３０４の出力３１１ｔ−Ｚ、
ＤＡ変換器３０３の出力をＸとするとＺ　＝　＆−ｐす
る回路である。光学ヘッド３０５の光検出器３０６から
の電気信号からプリアンプ３０’Ｆ　ｉｃよってトラッ
キング信号５２が得られる。プリアンプ３０１は従来通
りのディスクからの反射光を光電変換した信号からトラ
ッキング信号５２を生成するためのアンプで差動増幅格
、から構成される。（４！開昭４９−５０９５４）第９
図で示したトラックパルス発生回路３０８はこの信号５
２及び方向指示信号を受けてトラックパルス９フを′４
変換器３０９に与える。ここで周波数を電圧変換しアク
チェエータ−の実速度３１０を得る。実速Ｉ１１″３１
０と目標速Ｊｉｉ　３１１を差動アンプ３１ａで引き算
し、アクチェエータ−駆動方向指示信号９１によって差
動アンプ（Ｓｌｌｉ＋の出力の極性を設定する。目標速
度と実速度との差３１５は、アナログスイッチ３１３に
入力されシーク開始信号３１４によって制御される。ア
ナログスイッチがオンになると速度の差３１５が加算器
３１６に加算され駆動回路３１フ　（電力増幅器）によ
ってコイル３１８に電流が流れマグネット３１９との間
に力を生じキャリッジを移動しシーク制御が開始される
０シークが開始されるとトラックパルス９フによってダ
ウンカウンタ３０２の内容がカウントダウンされそれＫ
つれて目標速度も変わり速度制御が行なわれる。このカ
ウントダウンするタイミングは第７図５４．５５の立ち
上がりエツジである。ダウンカウンタの内容が零になシ
ボローパルスｇｏ２が出ると第１０図で示した速度制御
信号から位置制御信号への切り換えタイミング回路３２
１が働き位置制御がオンされる一方、シーク開始信号３
１４がおちて、アナログスイッチ３１３がオフされる。

位置制御オン信号２０４はアナログスイッチ３２２に与
えられ、むれによって位置制御のアナログスイッチ３２
２がオンされトラッキング信号５２はサーボ回路（を圧
増幅器と位相進み回路と位相遅れ回路をもつ一般的回路
）３２３によって増幅およびサーボ系を安定にするため
の補償が行なわれたのち駆動回路（電力増幅４％）　　
３２４を通して光束３２６を微少に制御することのでき
るアクチェエータ−３２６に加えられ、これを駆動しト
ラッキング、トラックへの追従が行なわれる。微少に制
御することのできるアクチェエータ３２６は具体的には
ガルバノミラ−であり大きな移動はできない。従って大
きく移動するためＫＦｉ、ガルバノミラ−の位置を検出
して大きな動きについてのみ、大きく動けるアクチェエ
ータ３２０を制御する必要がある。ガルバノミラ−３２
６の動きを検出するための具体例を第１２図に示す。ガ
ルバノミラ−３２６の駆動電流３２フをバッファ４０１
で受け、ガルバノミラ−の周波数特性と同じ特性を電気
的なフィルタ４０２で実演すれば、フィルタの出力４０
３　Ｆｉガルバノミラ−の位置を示している。

第１１図でトラッキングが開始されｉラーが動き始める
と、上述したガルバノミラ−の位置検出回路３２８　Ｋ
よってガルバノミラ−の位置が機出される。トラッキン
グ開始と同時にアナログスイッチ３２９が閉じられると
サーボ回路３３０によシ増幅、補償を行ない、加算回路
３１６に加えられ駆動回路３１フでコイル３１８　Ｋ電
流を流しキャリッジｓｇｏ　Ｋついてガルバノミラ−の
位置による位置制御を行なう。

以上の説明により、ディスクから得られるトラックパル
スとトラックパルスをり↑変換して得られるアクチェエ
ータ−の実速度と、速度制御から位置制御への切換えの
タイミングを選ぶことによシ、高速で高精度のアクセス
を行なうことができる。

本発明によれば、従来の磁気ディスクに比較して　トラ
ックの半径方向の密度が２桁から１桁程度高い光ディス
クにおいて、トラックの偏心等が存在する中で目標とす
るトラックへα−程度という高精度と従来の磁気ディス
クに近づくアクセス時間を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

Ｆ、　１図はディジタル光ディスクの概念図、第２図は
ディスクの断面図、第３図、第４図は磁気ディスクのブ
ロック図、第５図は磁気ディスクのトラック誤差信号図
、第６図は偏心のト町図、第７図はトラック通過時の信
号検出説明転第８図、第９図はそれぞれトラックパルス
の作成回路図、第１０図は速度制御から位置制御への切
換タイミング作成回路駅別図、第１１図はアクセスの実
施例のブロック図、第１２図はガルバノミラ−位置検出
方法のブロック図である。 ９１：方向指示信号 ３０２：ダウンカウンタ ３０４：最適目標速度発生回路 ３０５：光学ヘッド ３０８　：　）ラックパルス発生回路 ３１２：差動アンプ ３１＼３２戊３２９：アナログスイッチ３２氏３３０：
サーボ回路 ３２０：キャリッジ 第１躬 ３ ／ｌ　３　口 ６ ５ｒＩＱ オ　　乙　　ρコ オ７凪（＾） オフ菌Ｃ洸２ オ　８１ ＪＯδ オ１０　ｍ 第１１圓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トラックを横切って情報の読み取シ及びｊまたは書き込
   み手段が所望のトラックまで移動されるディスク装置に
   おいて、前記読み取り及びまたは書き込み手段が前記ト
   ラックを通過する毎に第１の信号・を発生する第１の手
   段と、前記第１の手段に応答して、単位時間当りの前記
   第１の信号数から前記読み取り及び７または書き込み手
   段の移動速度を検出する第２の手段と、前記第２の手段
   に応答して前記読み取り及びｆ。 または書き込み手段を予じめ定められた移動速度に制御
   する第３の手段とを有するディスク装置。