JPS63300470A - 情報再生装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は情報記録担体、特にコンパクト・ディスクやレ
ーザ・ディスクなどの光ディスクを再生する情報再生装
置に関する。

従来の技術 ］ンパクト・ディスクなどの光学的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。即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１．６ミクロンのトラック・ピンチで
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。

このようなランダム・アクセスを高速に行う手法として
は、トランキング制御系のループを開いて外部から加減
速パルスを加える手法が一般的である。

以下図面を参照しながら、上述した従来の情報再生装置
の一例について説明する。

第５図は従来の情報再生装置のブロック図を示すもので
ある。

ディスクｌには、渦巻状のトラックに再生位置を認識す
るためのアドレスが記録されている。再生ヘッド２はこ
のディスク１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分割若しくは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ェエータを構成している。

さて、再生へ７ド２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は、再生手段３に送られ
、電流−電圧変換、データ・スライス、誤り訂正および
デコーディングなどの信号処理を行われ再生ヘッド２の
再生位置のアドレスが抽出される。これと同時にこの再
生ヘッド２からの光電流出力は、トラッキング誤差検知
手段４において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測
定し、トラッキング誤差信号Ｓｔｅとして出力される。

このトラッキング誤差信号Ｓｔｅはトラッキング制御手
段５において位相補償や低域補償などのフィルタリング
処理を施され、操作信号Ｓｃとして出力される。信号切
換手段６は通常再生状態ではａ端子側に接続されており
、この状態では操作信号Ｓｃは駆動手段７に供給され再
生ヘッド２を構成するアクチェエータに駆動電流を供給
する。これにより、アクチェエータには加速度が加わり
、光ビームの運動に影響を与えることとなる。これら再
生ヘッド２、トラッキング誤差検知手段４、トラッキン
グ制御手段５、信号切換手段６および駆動手段７は一連
のトラッキング制御ループを構成する。

さて、パルス発生手段８は再生手段３から再生ヘッド２
の再生位置のアドレスが所望のアドレスと異なる場合に
は、アクセス・モードの指令を出力する。このランダム
・アクセス状態では信号切換手段６はｂ端子側に接続さ
れ、上記のトラッキング１ｉＩｉｒｊｊループは開かれ
、パルス発生手段８からのパルスが供給される。これに
より、再生ヘッド２はフル加速・フル減速され、この加
減速の時間幅により再生ヘッド２の再生位置を制御する
ことができるというものである。（たとえば、特公昭５
２−５００９８号公報） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記した構成ではランダム・アクセス状
態において無帰還となるため、充分な精度で再生ヘッド
２の再生位置を変更することができない、すなわち、ア
クチュエータの感度Ｋａと駆動手段７の感度Ｋｄは、最
大１０％から２０％のばらつきがある。

再生ヘッド２を構成するアクチュエータの移動路Ｍｘｐ
は、アクチュエータの感度Ｋａと駆動手段７の感度Ｋｄ
とすると、 ｘｐ＃Ｋａ　、Ｋｄ　−ｔ”　　　　＝＝（１）で与え
られる。ここに、ｔは加減速パルスのパルス幅である。

このばらつきのため、移動路ＮＸｐは（１）式より、最
大２０％〜４０％ばらつくことになる。上記のパルス幅
が大きくなればなるほど（すなわち、長距離のアクセス
をおこなうほど）アクセス位置の誤差が増大するという
問題点がある。また、このアクセス位置に生じる誤差を
再度アクセス動作によって補正してやることが必要とな
るため、結果としてアクセス時間が長くなるという問題
点を有する。

本発明は上記問題点に鑑み、高速かつ支定なアクセス動
作を可能とした情報再生装置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情報再生装置は、
基準周波数信号を出力する基準信号源と、実質的に複数
個のトラックを有する情報記録担体と、再生位置が所望
の位置と異なることを検出して検索の開始を指示する検
索制御手段と、上記再生ヘッドを上記トラックに従わせ
るトラッキング制御手段と、上記再生ヘッドが上記トラ
ックを横切ることに応じてトラック横断信号を出力する
トラック横断検知手段と、このトラック横断信号と上記
基準周波数信号の間の位相差を検出してこの位相差に応
じて上記再生ヘッドを制御するトラック横断制御手段と
、このトラック横断制御手段と上記トラッキング制御手
段のいずれか一方を上記検索制御手段の出力に応じて実
質的に非動作とする切換手段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、アクセス時において、基
準周波数信号とトラック横断信号を位相比較して得られ
た位相差に応じて、再生ヘッドを制御するという位相同
期ループを構成しているため、トラック横断信号と基準
周波数信号はほぼ同一の周波数となる。すなわち、再生
ヘッドのトラック横断速度を一定に保つことができるた
め、アクチュエータ感度や駆動手段の感度のばらつきに
よるアクセス距離のばらつきをなくすこととなる。

また、トラッキング′＃ＲｇＪ系とこの位相同期ループ
の制御手段を共用化することにより、回路コストを最小
に抑えることができるものである。

実施例 以下本発明の一実施例の情報再生装置について、図面を
参照しながら説明する。

第１図は本発明の情報再生装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。第１図において、ディスク１、再生ヘッド
２、再生手段３、トラッキング誤差検知手段４、制御手
段５、信号切換手段６、駆動手段７は第３図の従来例で
説明したものと同一であり、これらの動作の詳しい説明
は省略する。

また、再生ヘッド２、トラッキング誤差検知手段４、制
御手段５、信号切換手段６および駆動手段７は、従来例
と同様に一連のトラッキング制御ループを構成している
。従来例との差異は、制御手段５と信号切換手段６の位
置関係を入れ変えたにすぎない０本質的に従来例と同じ
である。

再生ヘッド２、トラッキング誤差検知手段４、波形整形
手段ｌＯ１位相比較手段１）、極性切換手段１２、制御
手段５、信号切換手段６および駆動手段７から成る一連
のループは、基準信号源９からの基準周波数信号５ｃｌ
ｋを制御目標値とする位相同期ループ（Ｐ　Ｌ　Ｌ）を
構成している。

以上のように構成された情報再生装置につき、その動作
を説明する。

以下、アクセス時の再生ヘッド２のＰＬＬ制御状態につ
き詳しく説明する。検索制御手段１４は、再生手段３か
ら再生アドレス・データを受けてその値が目標アドレス
と一敗していない場合には、アクセス・モードの開始を
指示する検索指令信号３ａを出力するとともにアクセス
の方向を指定する検索方向信号５ｄｉｒを出力する。こ
のとき、情報再生装置は、アクセス・モードに入る。

信号切換手段６は検索指令信号３ａに応じて、ｂ端子側
に接続される。これにより、上記のトラッキング制御ル
ープは切断される。トラッキング誤差検知手段３からの
トラッキング誤差信号Ｓｔｅは波形整形手段１０におい
て、ヒステリシス・コンパレータなどにより２値整形し
てトラック横断信号Ｓ　ｃｒｓに変換される。

このトラック横断信号Ｓ　ｃｒｓの周波数ｆ　ｃｒｓは
、トラック・ピンチをｄ、再生ヘッド２の連動速度をｖ
ｈとしたとき、 ｆ　ｃｒｓ　＝　Ｉ　Ｖ　ｈ　／　ｄ　ｌ　　　　　・
・・・＝ｆ２）で与えられる。

このトラック横断信号Ｓ　ｃｒｓは、位相比較手段１）
において基準信号源９から出力される基準周波数信号Ｓ
　ｃｌｋとの間の位相差を測定され位相誤差信号Ｓｐｅ
として出力される。

この位相比較手段１）の入出力伝達特性Ｐ　（３１は、
Ｐ　（３１−Ｋ　ｐ・２π／Ｓ　　　　　・・・・・・
（３）で与えられる。ここに、Ｓはラプラス演算子、Ｋ
ｐは位相比較ゲインである。ここで、（２）式より、ト
ラック横断信号Ｓ　ｃｒｓは、運動速度の極性に関する
情報が除去されている。すなわち、この位相比較手段１
）では、アクセスの方向とは無関係の周波数誤差を積分
した値が得られることとなる。

位相誤差信号Ｓｐｅは、アクセスの方向（すなわち、再
生ヘッド２が移動する向きがディスク１の内周方向かあ
るいは外周方向かの情報）を極性切換手段１２において
検索方向信号５ｄｉｒを用いて切り換える。これにより
、トラック横断信号Ｓ　ｃｒｓを周波数ｆ　ｃｒｓに変
換される際に消滅している極性を再合成することができ
る。

この極性切換手段１２の出力は、信号切換手段６を介し
て制御手段５に供給される。制御手段５において、フィ
ルタリング処理が施されて操作信号Ｓｃとして出力され
る。

この操作信号Ｓｃはこの駆動手段７は、再生ヘッド２の
アクチュエータに駆動電流を供給することにより、再生
ヘッド２のアクチュエータに加速度が加えられ、運動速
度ｖｈは影響を受けることとなる。

これにより、基準周波数信号５ｃｌｋを入力とする一連
の位相同期ループが完結する。

さて、再生ヘッド２の入力加速度から出力速度への伝達
特性Ａ　＋３１は、 Ｓ２＋２ζωＯ３＋ω０２ で与えられる。ここに、ωＯは再生ヘッド２のアクチュ
エータの共振周波数、ζは再生へフド２のアクチュエー
タのダンピング・ファクタである。

したがって、この（３）式および（２）式より、Ｐ　（
Ｓ）・Ａ　（Ｓ）は、 Ｓ２＋２ζωｏｓ＋ω０２ となり、周波数特性としては、単なる２次遅れ要素とな
る。このことは、上記のトラッキング制御ループと全く
同等のフィルタを用いて、制御系を構成できることを示
す。

すなわち、制御８手段５のフィルタ構成は、位相補償フ
ィルタＧ　ｄ　＋３１と低域補償フィルタＧｉ（ｓｌを
用いればよい、ここに、Ｇ　ｄ　（３１の伝達係数は、
位相補償フィルタの折れ魚屑波数をωｔ　〈ωｔ〉ω０
）とすると、 Ｇｄｆｓｌ−１＋ｓ／ωｔ　　　　　　　・・・・・・
（６）また、Ｇ　ｉ　ｆｓ）の伝達関数は、低域補償フ
ィルタによる低域持ち上げ量をＡ−ω１／ω２とすると
、Ｓ＋ω２ とすればよい、ここに、ω１くωｔ１かつ、ω２〈ωｔ
である。

さて、位相同期ループのゲイン交点周波数をωＣとする
と、トラック横断周波数ｆ　ｃｒｓと基準周波数信号５
ｃｌｋの周波数ｆｃｌｋの間の周波数誤差Δは、 Ａ−ωｔΦωＣ で与えられる。ただし、ωＣ〉ω０である。

ここで、トラック横断周波数ｆ　ｃｒｓの上限は、再生
信号の最低周波数のほぼ１／１０程度に制限されること
が一般的である。（ＣＤの場合には、およそ２０ｋＨｚ
である。）また、位相同期ループのゲイン交点周波数ω
Ｃは、入力周波数の１／１０〜１／２０に設定し、位相
補償フィルタの折れ点用波数ωｔは、ゲイン交点周波数
ωＣのｌ／２程度とすることが一般的な設計方法である
。

したがって、ゲイン交点周波数ωＣは、およそ、ωｃ＝
２π・１０００　（ｒａｄ／ｓｅｃ　）とすることがで
きる、なお、この値は、通常トラッキング制御ループに
用いられる定数にほぼ等しい。すなわち、制御手段５を
共用して、上記のＰＬＬを構成できるものである。

いま、アクチェエータの共振周波数ωＯを３０）１ｚと
し、ωｃ−１０００Ｈｚ、ａｒｔ−５００ｈ、Ａ＝１０
とお（と、トラック横断周波数ｆ　ｃｒｓの基準周波数
信号５ｃｌｋの周波数ｆ　ｅｌｋにたいする周波数誤差
Δは、 Δ＝０．０００１８ｆｃｌｋ （０，０１８％） となる。

このように、トラック横断周波数ｆ　ｃｒｓと基準周波
数信号５ｃｌｋの周波数の間の周波数誤差Δは実用上問
題無い値に抑えることができ、トラック横断信号Ｓ　ｃ
ｒｓは、基準周波数信号Ｓ　ｅｌｋとの間の周波数誤差
をほぼ０とするように制御されることとなる。

また、再生ヘッド２の感度や駆動手段７の感度が１０％
〜２０％程度ばらついても、周波数誤差Δはおよそ０．
０２％である。

ここで、移動距離ｘｐと運動速度ｖｈの関係は、ｘｐ−
Ｖｈ−ｔ ｍｆＣｒｓ　榔ｄ・ｔ　　　　　　…−Φ賢９）である
。したがって、（９）式より、移動距離ｘｐはトラック
横断周波数ｆ　Ｃｒ３するから、アクセス時の移動距離
の誤差は、周波数誤差Δに比例することとなる。

すなわち、上記設計例の条件下では、アクセス時の移動
距離の誤差は、およそ０．０２％とすることができる。

これは、トラック５０００本の移動に対して１本の誤差
を生じるに留めることができることを意味する。

また、トラッキング制御ループとＰＬＬの制御手段を共
用化することができるため、回路コストを最小に抑える
ことができる。

さて、以上説明した位相比較手段１）および極性切換手
段１２は容易に構成できる。第２図は、第１図の実施例
における位相比較手段１）および極性切換手段１２の一
構成例を示す回路図である。

また、第３図は、第２図の各部の動作波形を示す信号波
形図である。

第２図において、２１は排他論理和回路、２２は低域通
過フィルタであり、固定抵抗器ＲＯおよびコンデンサＣ
で決る遮断周波数で排他論理和回路２１の出力Ｓｐｄを
平滑してアナログ信号Ｓｐｅとして出力する。これら排
他論理和回路２１および低域通過フィルタ２２　（ＬＰ
Ｆ２２と略す）は位相比較手段１）を構成する。２３は
演算増幅器、２４はアナログ・スイッチであり、検索方
向信号５ｄｉｒが論理１のとき閉じ、論理０のとき開く
ものとする。演算増幅器２３、アナログ・スイッチ２４
および固定抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって極性切換手
段１２を構成している。

以上のように構成された位相比較手段１）および極性切
換手段１２の一構成例につき、第３図の信号波形図を参
照しながらその動作を説明する。

さて、トラッキング誤差検知手段３から出力されるトラ
ッキング誤差信号Ｓｔｅは、トラック横断時には第３図
に示すようにほぼ正弦波状をしている。このトラッキン
グ誤差信号Ｓｔｅは波形整形手段１０においてＯｖを中
心として２値整形されて、トラック横断信号Ｓ　ｃｒｓ
として出力される。このトラック横断信号Ｓ　ｃｒｓと
基準周波数信号５ｃｌｋは排他論理和回路２１に入力す
ることにより１３号の論理値が不一致の区間で論理“ｌ
”となる信号ｓｐｄを得る。

なお、排他論理和回路２１の出力パルスＳｐｄのデユー
ティ比と入力位相差の関係は、第４図に示すような三角
波状をおり、デユーティ比５０％をもって位相差０と定
義する。

排他論理和回路２１の出力パルスはＬＰＦ２２において
出力パルスＳｐｄの高調波成分が除去され、出力パルス
Ｓｐｄのデユーティ比に比例した電圧信号、すなわち位
相誤差信号Ｓｐｅとして出力される。

さて、演算増幅器２３の入出力ゲインＧは、アナログ・
スイッチ２４の開閉に応じて、であるから、ここで、極
性切換手段１２の固定抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値
をＲとお（と、なる検索方向信号５ｄｉｒに応じて極性
が反転する関係が成立する。

このような回路に位相誤差信号Ｓｐｅを入力することに
より、位相誤差信号Ｓｐｅの極性を等価的に切り換えた
信号５ｐｏｌを得る。

以上のように、位相比較手段１）および検索方向信号５
ｄｉｒに応じて極性を切り換える極性切換手段１２は極
めて簡単な回路によって構成できる。

なお、以上の構成例ではアナログ回路を用いて説明した
が、ディジタル回路によっても容易に構成できる。たと
えば、位相比較手段１）は、第３図における排他論理和
回路２１の出力パルス幅をカウンタなどを用いて計数し
てもよい。このときには、極性切換手段１２は、検索方
向信号５ｄｉｒとこのカウンタの各出力論理値を排他論
理和回路などを用いて、検索方向信号５ｄｉｒに応して
論理を反転することにより、容易に実現できる。

また、制御手段１３の伝達関数は、（６）式および（７
）式に示すようにアナログ・フィルタを前提としたもの
であるが、これらのフィルタ特性を台形公式、前向き矩
形公式あるいは後向き矩形公式によってディジタル・フ
ィルタ化することにより、ハード・ロジックあるいはプ
ロセッサ上にソフスウェアによって容易に実現できる。

また、以上の説明では、トラッキング制御ループと位相
同期ループにおいて制御手段を共用する例について述べ
たが、これらトラッキング制御ループおよび位相同期ル
ープに独立した制御手段を用いても、全く同様の機能を
実現できることば熱論である。

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。また、光ディ
スクのみならず、フロッピー・ディスクやハード・ディ
スクなどの磁気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植種変形実施可能なこと
は熱論である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、アクセス時において、基
準周波数信号Ｓ　ｃｌｋとトラック横断信号Ｓ　ｃｒｓ
を位相比較して得られた位相差に応じて、再生ヘッドを
制御するという閉ループ制御系を構成しているため、ト
ラック横断信号Ｓ　ｃｒｓと基準周波数信号Ｓ　ｅｌｋ
はほぼ同一の周波数となる。すなわち、再生ヘッドのト
ラック横断速度を一定に保つことができるため、アクチ
ェエータ感度や駆動手段７の感度のばらつきによるアク
セス距離のばらつきをな（すこととなる。また、トラッ
キング制御系とこの位相同期ループの制御手段を共用化
することにより、回路コストを最小に抑えることができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における情報再生装置のブロ
ック図、第２図は第１図の実施例における位相比較手段
および極性切換手段の一構成例を示す回路図、第３図は
第２図の回路図における各部の動作波形を示す信号波形
図、第４図は第２図の構成例における位相比較手段の入
出力特性図、第５図は従来の情報再生装置のブロック図
である。 １・・・・・・情報記録担体、２・・・・・・再生ヘッ
ド、３・・・・・・再生手段、４・・・・・・トラッキ
ング誤差検知手段、５・・・・・・制御手段、６・・・
・・・信号切損手段、７・・・・・・駆動手段、９・・
・・・・基準信号源、１０・・・・・・波形整形手段、
１）・・・・・・位相比較手段、１２・・・・・・極性
切換手段、１４・・・・・・検索制御手段。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準周波数信号を出力する基準信号源と、実質的
   に複数個のトラックを有する情報記録担体と、再生位置
   が所望の位置と異なることを検出して検索の開始を指示
   する検索制御手段と、上記再生ヘッドを上記トラックに
   従わせるトラッキング制御手段と、上記再生ヘッドが上
   記トラックを横切ることに応じてトラック横断信号を出
   力するトラック横断検知手段と、このトラック横断信号
   と上記基準周波数信号の間の位相差を検出してこの位相
   差に応じて上記再生ヘッドを制御するトラック横断制御
   手段と、このトラック横断制御手段と上記トラッキング
   制御手段のいずれか一方を上記検索制御手段の出力に応
   じて実質的に非動作とする切換手段とを具備することを
   特徴とする情報再生装置。
2. （２）検索制御手段は、位置認識情報を含むデータが記
   録された情報記録担体から抽出された位置認識データが
   所望の位置と異なることを検出して検索の開始を指示す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の情
   報再生装置。
3. （３）トラック横断検知手段は、トラッキング制御手段
   におけるトラッキング誤差信号を波形整形してトラック
   横断信号を得ることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の情報再生装置。
4. （４）再生ヘッドは、光学的手段によって上記情報記録
   担体より情報を再生することを特許請求の範囲第（１）
   項記載の情報再生装置。
5. （５）トラック横断制御手段は、トラック横断信号と上
   記基準周波数信号の間の位相差を検出して位相誤差信号
   を出力する位相比較手段を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の情報再生装置。
6. （６）トラッキング制御手段は、再生ヘッドとトラック
   との相対位置誤差を測定してトラッキング誤差信号を出
   力するトラッキング誤差検知手段を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の情報再生装置。
7. （７）切換手段は、位相比較手段とトラッキング誤差検
   知手段のいずれか一方を検索制御手段の出力に応じて実
   質的に非動作とすることを特徴とする特許請求の範囲第
   （６）項記載の情報再生装置。
8. （８）位相比較手段は、検索方向に応じて出力の極性を
   切り換えることを特許請求の範囲第（５）項記載の情報
   再生装置。
9. （９）位相比較手段は、排他論理和回路より構成される
   ことを特許請求の範囲第（５）項記載の情報再生装置。