JPS58169370A - 光デイスク装置 - 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】 本発明はディジタル光ディスクに係シ、特に数μｍの高
精度の位置決めを行ない、かつアクセス時間を短くする
ために好適なアクセス方式に関する。　　□ 現在５回転するディスク上の蒸着金属膜にレーザ光を照
射して１μｍ程度のスポットに絞シ込み、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て情
報を記録し、再生時には上記金属膜に微弱なレーザ光を
集光、照射し、その情報穴（ピットと称する）からの反
射光の光量の変化を用いて情報を読み取る、ディジタル
光ディでりと称する情報処理装置が提案されている。こ
の種の提案としては、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ誌（ＮＤ
ｖ、２３　。

１　９　７８　　＃　　Ｐ　７５．−Ｔｅｎ　　Ｂ１１
１ｉｏｎ　　Ｂｉｔｓ　　Ｆｉｔｏｎ、ｔｏ　Ｔｗｏ　
５ｉｄｅｓ　ｏｆ　１２−１ｎｃｈ　ｄｉｓｃ”）等が
おる。この種のシステムの典型的な構成例を第１図に示
す〇 ここで、直径３０５＋のディジタル光ディスク（以下光
ディスクと略記する）３が回転軸４を中心に、回転モー
タ５によって矢印の方向に回転されている。レーザ光源
と光学系から構成された元ヘッド２は、従来よシ磁気デ
ィスク等に使用されているスイングアームアクチュエー
タｌに搭載され、光デイスク３０半径方向に駆動される
。

なお光ディスク３は表面をガラス等の透明な保護膜６で
おおわれてお９、同図では保護膜６をさらに一部破断し
て、後述するピッ）１２を示す。

この場合、情報は光ディスク３の図示のＡ部分を拡大し
て示した第２図の構造により記録／再生される。

すなわち、ガラスまたはプラスチックの基板ｌｌ上に、
紫外線硬化樹脂等によって、ある程度の幅と深さをもつ
凹断面構造の案内溝１３を設け、その上に金属膜１ｏを
蒸着したのち、保護膜６を設ける。記録に再しては、透
明な保護膜６上がら案内溝１３に沿って光ヘッドの集束
スポットを誘導し、上記の手段によってピッ）１２を形
成する。

また再生時には、同様に案内溝１３に沿って光スポット
を照射し、その反射光の光量を読みとる。

ここで、光スポットを制御する信号も反射光の光量から
検出される。この光スポットを制御する信号は、光ディ
スクの上下の振れによる焦点のずれを検出する焦点ずれ
検出信号と、光スポットの中心と案内溝の中心とのずれ
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
シ、これらの信号はすべて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、トラックピッチを１．６μｍとす
ると、直径が３００φの光ディスクの片面で約５万トラ
ツクが設けられ、ト７シク当シ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、それぞれデータの区切シを示す
ためのセクタが、あらかじめ各トラックごとに回転方向
に複数個ずつ設けである。外部から、の情報を任意の位
置に記録、再生するには、まずディスク面から１つのト
ラックをさかし出し、このトラック上に１つのセクタを
見つけるというアクセス動作が必賛である。従来、この
種の記録再生装置として磁気ディスクがあるが、これは
トラックピッチが１５０μｍから３０μｍｌａ度と光デ
ィスクに比較してピッチ間隔が１桁ないし２桁大きいも
のである。従って、磁気ディスクに用いられているアク
セス手段では停止精度が１０μｍ程度の極めて精度の低
いものであるため、光ディスクには磁気ディスクと同様
のアクセス動作による位置決めは用いることができない
という問題があるＯ 本発明の目的は上記の問題を解決し、光ディスクに適し
た高精度の位置決めを行なうアクセス方式を提供すると
ど銃ある。

最初に、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。同図はシーク制御回路ブロックＢおよ
び追従制御回路ブロックＣを示す〇まず、シーク制御回
路ブロックＢにおいて、現在のトラックから目標トラッ
クまでのトラック数を示す信号２０を差動カウンタ２１
に設定する・差動カウンタには後述するトラックパルス
２２が入力され、トラックパルスが入力されるごとに設
定トラック数が順次減少していく。差動カウンタのカウ
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なう目標速度曲線を出力し、速
度比較器２５に入力する。速度比較器２５の他方の入力
には後述する実動速度信号２６が入力され、目標速度と
実動速度との差が出力される。この出力が、シーク制御
と追従制御を切り換えるロジック回路２７に入力され、
電流増幅器２８を経てポジシ、すすなわち位置決め用駆
動回路２９を駆動する。

ポジショナとして、例えばボイスコイル型リニアモータ
を用いた場合、コイルに流れる電流３０を積分器３１に
入力し積分すると、これは実際にポジショナが動いてい
る実動速度を表わすことから実動速度信号２６が検出さ
れ、前述したように速度比較器２５に入力される。一方
、ポジショナ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３３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、１つのトラ
ックを通過するごとに１個のトラックパルス２２を出力
する。

以上のシーク制御回路ブロックＢによって、目標のトラ
ックまで最適速度曲線に従って速度制御が行なわれる。

目標トラックに達すると、追従側御回路ブロックＣによ
って追従制御を行なう。

ここで、トラックの中心の振れＸＴ　　と磁気ヘッドの
中心の変位ＸＨとの差を位置信号発生回路３５によって
検出し１位置信号３３′を発生する。この位置信号３３
′は位相進み回路３６および位相遅れ回路３７からなる
補償系を通して、前記シーク制御回路ブロックＢの電力
増幅器２８に入力される。同ブロックＢにおいて、差動
カウンタ２１は内容が減算され零になったとき切換信号
２１ａをロジック回路２７に加える。これによシ、ロジ
ツク回路２７はシーク制御から追従制御に切シ換えられ
、位置信号３３′によってポジショナが制御される。

この場合、磁気ディスクの半径上を磁気ヘッドが移動す
るにつれ、その移動量Ｘに対応した正。

負の出力が磁気ヘッドから出力され、位置信号３３′は
第４図に示すように三角波状の波形となる。ここで、黒
丸Ｅは奇数番目のトラック、白丸０は偶数番目のトラッ
クをそれぞれ表わす。第３図におけるトラックパルス発
生回路３４はヘッドが零点すなわちトラックの中心を示
す黒丸Ｅ、白丸０を通過するたびにトラックパルス２２
を発生スる。

なお、第４図の三角波の半周期Δは、トラックの間隔す
なわちほぼトラック幅に等しく、最近の高密度磁気ディ
スクでは３５μｍｍＷＩＬである。

上述の位置信号３３′によってポジシ、す２９を制御す
ると、ポジショナの構□成および性能によっても異なる
が、５〜ｌＯμｍｌ！［の定常的な偏差（目標位置から
のずれ）が生じる。この原因は摩擦等によるものであシ
、また位置制御の過渡状態で社、目標位置に対してオー
バーシュートを起す場合があって、この値も５μｍ程度
はある。

元ディスクのトラック間隔は前述したように。

現在のところ最少１．６μｍ程度であるため、以上説明
した磁気ディスクの制御では、光ディスクの位置決めは
困難である。これを解決するには、トラック中心の位置
決めを高精度で行なうことはできるが追従範囲の狭い、
別のアクチュエータを前記のポジショナ２９に搭載し、
前記のポジショナ２９だけでは達成不可能な位置決め精
度を、２つのアクチュエータを連動させるという手段に
よシ実現することができる。

また、上記の構成をとらずに、１個の定常偏差の少ない
ポジショナのみで位置決めを行なう場合。

さらに以下のような問題がある。すなわち、ポジショナ
が最大加速と最大減速を受ける場合には、ポジショナ自
身が・漬−オーダで振動するおそれがあシ、このためシ
ーク制御中にはディスクからの情報を読み出すことがで
きない。

本発明においては以上の問題に対し、以下の実施例にお
いて説明するように光ヘッドにスケールを設け、このス
ケールによって、ポジショナの正確な位置を検出して粗
い位置決めを行ない、その後、トラッキング信号によっ
て細い位置決めを行なう。以下本発明の実施例を第５図
および第６図を用いて説明する。

本実施例においては、シーク制御と追従制御とを１個の
ポジショナで行ない、このポジショナに搭載する光ヘッ
ドは軽量、小型のものとする。その構成は、−例として
前記第１図で説明したスイングアームのアーム部に光ヘ
ッドを搭載して用いることができる。

光ディスクは磁気ディスクと異なり１位置決め用のディ
スクとサーボヘッドとを持たないため、光ヘッドの正確
な位置を検出することができない０よって、本実施例で
は外部にスイングアームの回転角を検出するスケールを
設ける。このスケ・−ルとしては、例えばモアレ縞によ
るスケール、または磁気スケールを用いることができる
０ここでは一例として、モアレスケールを用いた場合に
つい説明する。

第５図に示すように、このモアレスケール４０はスイン
グアームｌの駆動部にとシつけられ、モアレによる位置
信号（以下モアレ信号と称する）４２（第７図（ロ）に
示す）がモアレ検出回路４１より送出される。現在の時
点で作成可能なモアレスケールのピツチザ隔はトラック
ピッチ間隔に比較して非常に粗く、例えば最小ピッチで
ｌＯμｍ程度、典型的には５０μｍ程度である０次に、
光ヘッドが現在読み取っているトラックから希望する目
標トラックに達するまでのアクセス過程を述べる。

第６図において、現在のトラックと目標のトラックとの
差を上位のコントロール部（図示せず）で演算し、その
トラック差に相当するモアレピッチの数とその方向とを
示す信号４３を得る。この信号４３はラッチ回路４４に
よって本装置にとシこまれ、ダウンカウンタ４５に設定
される。このダウンカウンタ４５の他方の入力には後述
するモアレパルス４６が入力され、ダウンカウンタ４５
の設定値が減算される。なお、モアレパルス４６は、モ
アレ信号４２をモアレバメに発生回路４７に入力し、モ
アレピッチごとに１個のノ（ルスを発生することによっ
て作成される０ ダウンカウンタ４５の出力は目標トラック付近のモアレ
位置までの残余のモアレピッチ数を表わし、これを最適
速度発生回路４８に入力して、シーク制御に最適な速度
信号を発生する。この最適速度信号は速度比較器４９の
一方の入力として加えられる。速度比較器４９の他方の
入力には実動速匿信号を入力する。この実動速度を検出
する手段は種々のものがある。が、本実施例にはモアレ
ノ（ルス４６をＦ／Ｖ　（周波数−電圧）変換器５０に
入力し、実動速度を検出する。なお、その他の手段とし
ては、スイングアームを駆動する電流を積分する方法も
ある。

速度比較器４９は最適速１信号と実動速度との差を比較
し、その差を出力するＯこの出力は、シーク制御と追従
制御との切シ換えを行なう第１の切シ換え回路５１に入
力され、後述する論理シーケンスに従って切シ換えを行
ない、電力増幅器５２を介してスイングアームｔｍ動す
る０ モアレ信号４２は、さらに第２の切り換え回路５３に入
力され、後述するｍ理シーケンスに従って選択され、位
相補償回路５４を通って加算器５５に入力されるＯ加算
器５５の他方の入力には、トラックを１本ずつ飛ばせる
ための、後述するジャンプカウンタからのジャンプ信号
（ハ）が入力されている。なお、ジャンプ動作の詳細に
ついては、　Ｐｈ１ｌｉｐｓ　　Ｔｅｃｈ／’ｎｉｃａ
ｌＲｅｖｉｅｗｓ　ＶｏＬ　３３＊Ｐ１７８に詳しいの
で、ここでは省略する。

加算器５５の出力は前記第１の切り換え回路５１の他方
の入力として加えられ、追従制御の場合に選択されて、
電力増幅器５２零介してスイングアームを駆動する。ま
た、第２の切シ換え回路５３の出力は、追従制御が行な
われた状態では追従精度を表わす信号どもなることから
、論理シーケンスのタイミングを発生するシーケンス回
路５６に入力される。

第２の切シ換え回路５３の他方の入力には、光ヘッドが
検出されるトラック中心と光スポットの中心位置とのず
れを表わすトラツ゛キング信号５７（ニ）が入力されて
おシ、第２の切シ換え回路５３によって１つのトラック
を選択的に追従する場合に用いられる。

本実施例では目標トラックまでの微少な位置決めをジャ
ンプ動作によって行なうため、モアレによる粗い位置決
めの後、一度その付近のトラックの番号を読み、目標ト
ラックまでの差を上位のコントロール部で演算し、その
差と方向とを示す信号５８をジャンプカウンタ５９に設
定する。ジャンプカウンタ５９．は上記の設定ジャンプ
本数だけ、ある特定周期のパルスを発生し、ジャンプ信
号を発生するジャンプ信号発生回路６０をこのパルスで
起動し、前述したようにその出力（）・）を前記の加算
器５５に入力する。

次に、本実施例の動作を第７図のタイムチャートと第８
図の光スポットの軌跡図とを用いて説明する。目標トラ
ックと現在のトラックとの差に相当するモアレピッチ数
が信号４３として、ラッチ回路４４に設定されると、ス
イングアームは時間ｔから最適速度曲線に沿って目標ト
ラックに最も近い竺アレ信号の零点−×。まで移動し、
この間にモアレパルス発生回路４７はモアレ信号４２を
検出してモアレパルス４６をダウンカウンタ４５に加え
る。ダウンカウンタ４５は設定値が零になると。

目標上ラックに最も近いモアレに近づいたことを知らせ
る信号４５＆を発生し、前記のシーク７７回路５６に入
力する。

シーケンス回路５６では、第２の切換回路５３を介して
入力されたモアレ信号４２と前記の信号４５ａとからモ
アレ信号による位置決めを行なう切シ換え信号（イ）を
発生し、第１の切シ換えｉ路５１に加える。この切シ換
え信号（イ）の発生タイミングは、好適にはサーボ系の
安定引き込みの条件を考慮して、モアレ信号の零点を対
称点にしてモアレ信号が線形的アある部分に突入したと
きに発生するのが最も適当である。このタイミングによ
って、第８図に示す光スポットの軌跡はモアレの目標値
ス、。に引き込まれていく。同図ではモアレピッチの半
周期をδで、また光ディスクの偏心量をηで表わしてい
る。このモアレの位置決めがある精度内に達したかどう
かは、シーケンス回路５６においてモアレ信号の電圧レ
ベルがある設定値内にあることを検出すればよい。この
時間ｔ！後にトラッキング信号による位置決めを行なう
切り換え信号（ホ）を発生し、第２の切シ換え回路５３
に加える。

すると、その瞬間に光へツ下は出会うトラック７１に引
き込まれ、このトラックに記録されたアドレス情報を読
み出す。このアドレス情報を読み出すことによシ、上位
のコントロール部は残るトラック本数と移動方向とを演
算し１．ジャンプカウンノ５９にその値を設定するｂこ
れに要する時間が１．である。次いで、光ヘッドはジャ
ンプ信号発生回路６０から出力されたジャンプ信号（ハ
）に従って、１本１本のトラックを□飛び越えながら目
標トラック７２に到達する。ζこで、ジャンプ動作にお
ける誤シを修正する゛ために、複数本のトラックを飛び
越えた時点で、現在到達しているトラックのアドレス情
報を読み出し、再度確認しながらジャンプ動作を行なう
ことが望ましい。

なお、上記実施例の説明では光スポットを一度モアレ信
号の零点に引き込ませているが、シーク制御によってダ
ウンカウンタ４５の内容が零になった時点での最終速度
が小さければ、また偏心量が小さくてトラックの偏心に
よる速度が小さけれハ、トラッキング信号の検出範囲内
でスイングアームな位置決めすることが可能となる。こ
のため。

トラッキング信号だけの追従制御にすることができる。

この場合には、整定時間ｔ　’ｓが不要となる。

さらに、本実施例ではスイングアームを用いた場合を説
明したため１等間隔のモアレスケールピッチをスイング
アームのコイル部にと９つけると、光デイスク面上の位
置とモアレピッチのカウント数との間に誤差が生じる。

この誤差を吸収するには、モアレスケールのピッチを角
度に応じて変化させておくか、上位コントロール部の演
算中に補正を行なえばよい〇 以上の問題は、リニアモータのように光ヘッドを直線的
に駆動するアクチュエータでは問題にならない。また、
本実施例はりニアモータのような直線運動をするアクチ
ュエータに光ヘッドを搭載した構造にも適することがで
きる・ 次に、第９図は本発明の他の実施例を示し、トラック中
心の位置決めを高精度で行なうことができるが追従範囲
の狭い別のアクチュエータを光ヘッド２′に取付け、こ
の光ヘッド２′を、停止精度は良くないが元ディスクの
半径全長にわたシ移動することのできるアクチュエータ
に搭載して、光デイスク全面にわたる高精度の位置決め
を行なう構成である。

この実施例ではりニアモータ８０を用い、コイル８１と
、これを支持しリニアキャリッジ８３に力を伝達する支
持部８２およびキャリッジ８３をペース８４に沿って転
がすコロ８６から構成されている。また、これに搭載さ
れる光ヘッド２′は、光ディスクに光源（図示せず）か
らの光を集光する対物レンズ８８およびレンズ視野内の
範囲で光スポットを移動するミラー８５、ならびに既知
の光学部品、光源および光検出器８７から構成されてい
る。

鷹たｂ限定された領域を追跡するアクチュエータとして
杜、対物レンズ８８を光軸に平行に移動してフォーカス
合わせを行ない、かつ、光軸に垂直に元ディスク半径方
向に動かしてトラッキングを行なう二次元アクチュエー
タのようなものもある。

第１θ図はその回路構成を示し、モアレスケールを用い
てリニアモータのシーク制′御および位置制御を行なう
構成及びアクセス手順は第６図の場合と同じである。次
に、その異なる点について説明する。

モアレ信号によってリニアキャリッジ８３を位置決めし
た後、ある精度（５〜１０μｍ）に入ったことを確認し
て、トラッキングサーボ装置を動作状態をする切シ換え
信号（ホ）をスイッチ回路８９に入力する◎なお、スイ
ッチ回路８９にはトラッキング信号を検出する光検出器
８７からトラッキング信号８７ａが入力されている。切
り換え信号（ホ）によシ、トラッキング信号８７ａはス
イッチ回路８９を介して補償回路９ｏを通シ、加算器５
５の一方の入力に加わる。加算器５５の他方の入力には
ジャンプ信号（ハ）が入力されておシ、加算器５５の出
力はミラー駆動回路９１に加わ）、その機械的出力Ｆに
よシミラー８５を偏向させてトラッキングを行なう。

以上説明したように、本発明によるときは、アクセス中
の光ヘッドの位置を、光ディスクに記録されたトラック
を読み出すむとなく外部スクールによって確実に知るこ
とがでＬ　シーク制御および追従制御を確実に行なうこ
とができる。また、停止精度がトラックピッチ以上に高
いアクチュエータを使用して、光ディスクの正確な位置
決めを正確に行なうことができる等、多くの利点を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はディジタル光ディスクのシステムを示す斜視図
、第２図は光ディスクの部分拡大斜視図、第３図は磁気
ディスクのシーク制御回路ブロックおよび追従制御回路
ブロックを示すブロック図、第４図は光ヘッドが光ディ
スクの半径に沿って移動し九場合の移動量と光ヘツド出
力との関係を示す波形図、第５図昧本発明の実施例を示
す説明図、ｌ１６図は同じく回路構成を示すブロック図
、第７図は同じく各部の信号波形を示すタイムチャート
、第８図は光スポットの軌跡を示す説明図、第９図およ
び！１０図は本発明の他の実施例を示す説明図およびそ
の回路構成を示すプロン′り図である。 ２．２′・・・光ヘッド、３・・・ディジタル光ディス
クＳ４０・・・モアレスケール、Ｂ・・・シーク制御回
路ブロック、Ｃ・・・追従制御回路ブロック。 矛Ｉ図 ２３　図 才　４　ｕ 才　夕　図 十　７　図 才　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディジタル光ディスクにおいて、外部に位置決め用スケ
   ールを用いてシーク制御を行ない、その後、光スポット
   を移動して微少な位置決めを行なうことを特徴とするア
   クセス方式。