JPS63300471A - 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。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、高情度な
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、再生ピンクアンプをディスク
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、トラッ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１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。再生へフド２はこ
のディスクｌのトラック上に光ビームを照射し、その結
果トラック上のビ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ュエータを構成している。

さて、再生ヘッド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５ｔｅＬ、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、トラッキング操作信号Ｓｔｄ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、この状態ではトラッキング操作信号Ｓ
ｔｄは駆動手段７に供給され再生ヘッド２を構成するア
クチュエータに駆動電流を供給する。これにより、アク
チュ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
プを構成し、トラックに対して従わせしめている。

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制でｎ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５２−５０
０９８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、充分な精度で再生へフド
２の再生位置を変更することができない、すなわち、ア
クチェエータの感ｒＸＫａ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を構成するアクチェエータの移動路Ｍｘｐ
は、アクチェエータの感度Ｋａと駆動手段７の感度Ｋｄ
とすると、 ｘｐｌ＊Ｋａ−Ｋｄ−ｔ２　　　　・−・−（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Ｍｘｐ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（なるという問
題点を有する。

本発明は上記問題点に鑑み、高速かつ安定なアクセス動
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、このトラックか
ら情報を読み出す再生ヘッドと、この再生ヘッドが上記
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位相誤差信
号を出力する位相比較手段と、この位相比較手段の出力
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閉ルー
プ制御系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（すこととなる。

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、再生へフド
２、再生手段３、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、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、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、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、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ｌｌ、極性切換手段１
２、トラック横断制御手段１３、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Ｓ　ｃｌｋを制御目標値とする位相同
期ループ（ＰＬＬ）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ＰＬＬ１ｉｌｌｌ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
ドレスと一致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Ｓａ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Ｓａ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波形整形手段ｌＯ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　Ｃｒ３は
、トラック・ピンチをｄ、再生ヘッド２の運動速度をｖ
ｈとしたとき、 ｆ　ｃｒｓ　＝　ｌ　Ｖ　ｈ　／　ｄ　ｌ　　　　　−
（２）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（３）は、Ｐ
（３）−Ｋｐ・２π／Ｓ　　　　・・・・・・（３）で
与えられる。ここに、３はラプラス演算子、Ｋｐは位相
比較ゲインである。ここで、（支））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ｌ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５ｄｌｒ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、トラック横断制御手段
１３において、フィルタリング処理が施されてトラック
横断操作信号Ｓｃｄとして出力される。このトラック横
断操作信号Ｓｃｄは信号切換手段６を介して駆動手段７
に供給される。この駆動手段７は、再生へラド２のアク
チェエータに駆動電流を供給することにより、再生ヘッ
ド２のアクチェエータに加速度が加えられ、運動速度ｖ
ｈ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、再生へラド２の入力加速度から出力速度への伝達
特性Ａ　＋３１は、 で与えられる。ここに、ω０は再生へ７ド２のアクチュ
エータの共振周波数、ζは再生ヘッド２のアクチェエー
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、 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・ノキング制御ループと全
く同等の手法によって、制御系を構成できることを示す
。

すなわち、トラック横断制御手段１３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
ｃ　ｉ　ｉｓ）を用いればよい、ここに、Ｇ　ｄ　（ｓ
ｌの伝達関数は、位相補償フィルタの折れ点用波数をω
ｔ　（ωｔ〉ω０）とすると、 Ｇｄ（ｓｌ＝　ｌ　＋　ｓ　／（１）　ｔ　　　　　　
　・＝＝１６１また、Ｇ　ｔ　（３１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、３＋ω２ とすればよい、ここに、ω１くωｔ１かつ、ω２く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ｆ　ｃｌｋの間の周波数誤差Δは、 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１ｚ１０程度に′＠限されるこ
とが一般的である。（ＣＤの場合には、およそ２０ｋＨ
ｚである。）また、位相同期ループのゲイン交点周波数
ωＣは、入力周波数の１７１Ｏ〜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１ｚ２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／ｓｅｅ　）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。

いま、アクチェエータの共振周波数ω０を３０ｂとし、
ωｃ＝１０００）１ｚ、ωｔ＝５００ｔｌｚ、、Ａ＝１
０とおくと、トラック横断周波数ｆｃｒｓの基準周波数
信号Ｓ　ｃｌｋの周波数ｆ　ｃｌｋ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５ｃｌｋ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、再生へラド２の感度や駆動手段７の感度がｌθ％
〜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 ＝　　ｆ　ｃｒｓ　　−ｄ　　−ｔ　　　　　　　　　
　・・・・・・＋９１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　ｃｒｓ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。

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（
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０■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
ることにより信号の論理値が不一致の区間で論理１）１
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のデエー
ティ比と人力位相差の関係は、第４図に示すような三角
波状をおり、デエーティ比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のデエ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とおくと、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Ｓｐａ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Ｉ２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Ｓ　ｄｉｒ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Ｓ　ｄｉｒに応
じて論理を反転することにより、容易に実現できる。

また、トラック横断制御手段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トウェアによって容易に
実現できる。

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。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、この発明の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々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　ｃｌｋ
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。

【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・・・・・・トラッキング制御Ｂ
手段、６・・・・・・信号切換手段、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、１３・・・・・・トラック横
断制御ｎ手段、１４・・・・・・検索制御手段。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名凶　　　　
　　　　　摺 ■ Ｃ嗜

Claims (5)

【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、このトラ
   ックから情報を読み出す再生ヘッドと、この再生ヘッド
   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位相
   誤差信号を出力する位相比較手段と、この位相比較手段
   の出力に応じて上記再生ヘッドを制御するトラック横断
   制御手段とを具備することを特徴とする情報再生装置。
2. （２）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。
3. （３）位相比較手段は、再生ヘッドを移動する方向に応
   じて出力の極性を切り換え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）位相比較手段は、排他論理和回路より構成される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の情報
   再生装置。
5. （５）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徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の情報再生装置。