JP3065993B2 - 差動位相エラー検出器および位相エラーを検出してトラッキングエラー信号を生成する差分方法 - Google Patents
差動位相エラー検出器および位相エラーを検出してトラッキングエラー信号を生成する差分方法Info
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Description
置(コンパクトディスク(CD)、デジタルビデオディスク
(DVD)など)におけるサーボ制御に関し、特に、トラッ
キング用に位置エラー信号を生成しシーク用に方形信号
を生成する、差動位相エラー検出器に関する。
たはコンピュータアプリケーションなどに用いられる1
枚のディスク上に大量のデジタルデータを記憶するため
に、コンパクトディスク(CD)およびデジタルビデオディ
スク(DVD)などの光ディスクドライブが通常用いられて
いる。光ディスク上のデータは、典型的にはトラックに
並べられた一連の「ピット」として記録され、ピットの
長さによりデジタル「0」ビットまたは「1」ビットの
存在が決定される。この記録データを読むためには、サ
ーボシステムがディスク表面にレーザビームを収束さ
せ、反射ビームの特性によりデータピットの検出が可能
になる。
を行う。すなわち、(1)初期フォーカス位置の「引き込
み」のためのキャプチャ動作、(2)ビームをディスク表
面上半径方向に所望のトラックまで移動させるシーク動
作、(3)記録されたデータを読み出しながらビームを選
択されたトラックのセンターライン上に維持するセンタ
ーライントラッキング動作、および(4)ディスクがビー
ム上を回転する際に適正なフォーカスを維持するための
フォーカストラッキング動作である。
ムを発生するためのレーザダイオードからなるヘッドア
センブリを用いる。発生されたレーザビームは、対物レ
ンズを介して光ディスクの表面に収束される。図1は、
当業者に周知な動作を行う典型的な光学ヘッドアセンブ
リを示している。レーザダイオード1は、光ビーム2を
生成し、光ビーム2は偏光ビームスプリッタ3およびコ
リメータレンズ(図示せず)を通過する。光ビーム2は
プリズム4から反射され、対物レンズ(OL)5を通過
し、光ディスク表面(図示せず)に入射する。ビーム2
は光ディスクから反射してOL5を再び通過し、プリズム
4から反射して偏光プリズム3に戻り、偏光プリズム3
はビーム2を屈曲して4分割光検出器6に入射させる。
4分割光検出器6から出力された信号は、OL5をフォー
カシングするためのフォーカスエラー信号および、選択
されたトラックのセンターラインをトラッキングするた
めのトラッキングエラー信号を発生するために用いられ
る。4分割光検出器6はまた、記録データを読み出すた
めのRF読み出し信号を生成する。
されたトラック上に位置させるために、読み出しヘッド
が所望のトラック近傍に位置するまで、スレッドアセン
ブリ8が光ディスク下のリードねじ9に沿って半径方向
に摺動する。この粗位置決め(すなわち粗シーク)は、
リードねじ9を時計回りまたは反時計回り方向に回転さ
せることにより達成される。選択されたトラックの近傍
に来ると、「微シーク」動作として、OL5が所望のトラ
ックの真上に位置するまでOLボイスコイルモータ(VC
M)(10A、10B)がOLキャリッジユニット11を
プラスチックヒンジ12のまわりに回転させる。次に、
ディスクが回転しトラックが読み出しヘッド下を通過す
る際に、OL用VCM(10A、10B)は、OL5の位置を
選択されたトラックのセンターライン上に維持するよう
に「トラッキング」動作としての微調整を行い、一方で
情報がディスクから読み出されていく。
ャリッジユニット11を図示方向に上下させることによ
り、OL5フォーカス位置を「キャプチャ」および「トラ
ッキング」する。フォーカスキャプチャおよびフォーカ
ストラッキングを行うために、4分割光検出器6は、OL
5と光ディスクとの間の距離を示す非点フォーカスエラ
ー信号を発生する。キャプチャ動作の開始時において、
OLキャリッジユニット11はまずディスクから十分遠く
に位置されることによって焦点外にあるようにされる。
次に、フォーカスサーボループを開状態にしたままで、
4分割光検出器6によってOL5がフォーカス引き込み範
囲に入ったことが示されるまで、OL用VCM(10A、1
0B)がOLキャリッジユニット11をディスクに向かっ
てゆっくりと移動させる。引き込み範囲に入ると、フォ
ーカスサーボループが閉じられ、初期フォーカス位置が
キャプチャされる。次に、読み出しヘッドが選択された
トラックをシークしディスクからデータを読み出す一方
で、OL用VCM(10A、10B)が非点フォーカスエラ
ー信号に応答してイン−フォーカス位置をトラッキング
する。
換器を選択されたトラックのセンターライン上に維持す
るために使用されるトラッキングエラー信号を発生する
ために、いくつかの方法が用いられている。差動位相検
出(DPD)とよばれる方法は、図2(a)〜図2(c)
に示すように、4分割光検出器6によって発生された一
対の対角線上の信号間の位相オフセットを測定し、位置
エラーを決定する。ホログラフィック光検出器など他の
タイプの光検出器を用いて対角信号を発生してもよいこ
とに留意されたい。図2(a)は、ピットイメージが光
検出器6によって検出される3つの状況を示している。
すなわち、ピットイメージがセンターの左側、センター
上、およびセンターの右側に位置する場合である。図2
(b)は、(A+C)4分面と(B+D)4分面とを加
算することによって得られた対角信号を示しており、こ
れらの信号間の位相差が、位置エラーを表している。位
置エラー信号(PES)は、図2(c)に示すように対角
信号(A+C)および(B+D)を極性方形波(polarit
y square wave)に変換した後、方形波どうしの間のオフ
セットすなわち時間差を抽出することによって算出され
る。次に時間差を積分することによって、OL用VCM(1
0A、10B)に印加されるトラッキングエラー信号が
発生される。
トラッキングエラー信号を発生する方法の一つの問題
は、差動位相エラー検出器がディスクから読み出されて
いるデータのスペクトル成分に依存していることであ
る。その結果、記録されたデータのランダム性により、
サーボトラッキングループのゲイン変動が起こる。ゲイ
ン変動を補償するために、トラッキングサーボループは
通常は低い(最適以下の)バンド幅で作動される。従来
技術による差動位相エラー検出器のもう一つの欠点は、
連続的な時間で位置エラー信号を発生することに起因し
て実効的なスキューが対角信号中に導入されてしまう、
「レンズシフト」として知られる現象である。
タの周波数成分(frequency content)とは独立したト
ラッキングエラー信号を生成し、トラッキングサーボル
ープの帯域幅が増加して性能を向上させ得る光ディスク
記憶装置用の改良された差動位相検出器を提供すること
である。本発明の他の目的は、連続時間差動位相エラー
検出器に固有の「レンズシフト」の問題を克服すること
である。本発明のさらに他の目的は、シーク動作中にト
ラック横断をカウントするために用いられる疑似方形信
号も生成し得る差動位相エラー検出器を提供することで
ある。
ラー検出器は、デジタルデータを記録する光記憶装置に
おいて、光記憶媒体によって反射された光ビームに応答
してトラッキングエラー信号を生成する差動位相エラー
検出器であって、該光ビームは光変換器によって生成さ
れ、(a)該光ビームに応答して第1および第2の位置
信号S1およびS2を生成する光検出器と、(b)該第
1および第2の位置信号S1およびS2を相関させ、こ
れにより、選択されたトラックのセンタラインに対する
該光変換器の位置を示す位置エラー信号を生成する相関
器(correlator)とを備えており、これにより、上記目的
が達成される。
み、(b)前記第1の位置信号S1が該光検出器の第1
の2つの4分面の関数として生成され、前記第2の位置
信号S2が該光検出器の第2の2つの4分面の関数とし
て生成され、(c)前記光記憶媒体の特性を変化させ
て、該変化した媒体によって反射された光ビームが光検
出器を通過する像を生成するようにすることによって前
記デジタルデータを記録し、(d)該像が前記4つの4
分面を不均衡に通過すると、該第1および第2の位置信
号S1およびS2の間に位相オフセットが生じてもよ
い。
およびS2が離散時間信号S1(n)およびS2(n)
であり、(b)前記相関器が、
もよい(但し、Lは該相関の長さを表す整数であり、Δ
はS1(n)およびS2(n)の間の時間的オフセット
(time shift)を表す整数)。
(Δ)1および第2の相関値corr(Δ)2を計算し、
(b)前記位置エラー信号がcorr(Δ)1およびc
orr(Δ)2の関数として生成されてもよい。
よびcorr(Δ)2の差として生成されてもよい。
うにプログラム可能に調整されてもよい。
およびS2が離散時間信号S1(n)およびS2(n)
であり、(b)前記相関器が、
算し、
算してもよい(但し、Lは該相関の長さを表す整数であ
り、ΔはS1(n)およびS2(n)の間の時間的オフ
セットを表す整数)。
よびcorrN(Δ)の差として生成されてもよい。
(Δ)に対して相関値を最大化するようにプログラム可
能に調整されてもよい。
ックを横断するときを検出するために用いる方形信号(q
uadrature signal)を生成する方形信号生成器をさらに
備えていてもよい。
記トラックのセンタラインから所定距離内にあるときを
示すセンタライン信号と、(b)該トラックの該センタ
ラインに対する該光ビームの位置を示すトラック位置エ
ラー信号と含んでもよい。
orrP1(Δ+)および第2の正の相関値corrP2
(Δ−)を計算し(但し、Δ+>Δ−)、(b)該相関
器が、第1の負の相関値corrN1(Δ+)および第
2の負の相関値corrN2(Δ−)を計算し、(c)
該相関器が、corrP1(Δ+)をcorrP2(Δ
−)に加算することにより前記相関corrP(Δ)を
生成し、(d)該相関器が、corrN1(Δ+)をc
orrN2(Δ−)に加算することにより前記相関co
rrN(Δ)を生成してもよい。
よびcorrN(Δ)の差として生成されてもよい。
+)、corrP2(Δ−)、corrN1(Δ+)、c
orrN2(Δ−)、corrP(Δ)およびcorr
N(Δ)に対して相関値を最大化するようにプログラム
可能に調整されてもよい。
出器によって生成される4分面アナログ信号を合算する
ことによって生成され、(a)4分面アナログ信号をフ
ィルタリングして、フィルタリングされた4分面アナロ
グ信号を生成するアナログフィルタと、(b)該フィル
タリングされた4分面アナログ信号を4分面デジタル信
号に変換するアナログ−デジタル変換器と、(c)4分
面デジタル信号を合算する合算回路とをさらに備えてい
てもよい。
録する光記憶装置において、光記憶媒体によって反射さ
れた光ビームに応答して位相エラーを検出してトラッキ
ングエラー信号を生成する差分方法であって、該光ビー
ムは光変換器によって生成され、(a)該光ビームから
第1および第2の位置信号S1およびS2を検出するス
テップと、(b)該第1および第2の位置信号S1およ
びS2を相関させ、これにより、選択されたトラックの
センタラインに対する該光変換器の位置を示す位置エラ
ー信号を生成するステップとを包含し、これにより、上
記目的が達成される。
号S1およびS2を検出する前記ステップが、該第1の
位置信号S1を前記4分割光検出器の第1の2つの4分
面の関数として生成し、該第2の位置信号S2を該4分
割光検出器の第2の2つの4分面の関数として生成する
ステップを包含し、(b)前記光記憶媒体の特性を変化
させて、該変化した媒体によって反射された光ビームが
光検出器を通過する像を生成するようにすることによっ
て前記デジタルデータを記録し、(c)該像が前記4つ
の4分面を不均衡に通過すると、該第1および第2の位
置信号S1およびS2の間に位相オフセットが生じても
よい。
およびS2が離散時間信号S1(n)およびS2(n)
であり、(b)前記相関ステップが、
ステップを包含してもよい(但し、Lは該相関の長さを
表す整数であり、ΔはS1(n)およびS2(n)の間
の時間的オフセットを表す整数)。
corr(Δ)1および第2の相関値corr(Δ)2を
計算するステップを包含し、(b)前記位置エラー信号
がcorr(Δ)1およびcorr(Δ)2の関数として
生成されてもよい。
およびcorr(Δ)2の差として生成されてもよい。
をプログラム可能に調整するステップをさらに包含して
もよい。
面光検出器(quadrant photodetector)によって生成され
る4分面アナログ信号を合算することによって生成さ
れ、(a)4分面アナログ信号をフィルタリングして、
フィルタリングされた4分面アナログ信号を生成するス
テップと、(b)該フィルタリングされた4分面アナロ
グ信号を4分面デジタル信号に変換するステップと、
(c)4分面デジタル信号を合算するステップとをさら
に包含してもよい。
ジタルデータを記録する光記憶装置において、光記憶媒
体によって反射された光ビームに応答してトラッキング
エラー信号を生成する差動位相エラー検出器であって、
該光ビームは光変換器によって生成され、(a)該光ビ
ームに応答して第1および第2の離散時間位置信号S1
(n)およびS2(n)を生成する光検出器と、(b)
該第1および第2の離散時間位置信号S1(n)および
S2(n)を相関させ、これにより、選択されたトラッ
クのセンタラインに対する該光変換器の位置を示す位置
エラー信号を生成する相関器であって、
る相関器と(但し、Lは該相関の長さを表す整数であ
り、ΔはS1(n)およびS2(n)の間の時間的オフ
セットを表す整数)を備えており、これにより、上記目
的が達成される。
ム可能に調整されてもよい。
ックを横断するときを検出するために用いる方形信号を
生成する方形信号生成器をさらに備えていてもよい。
記トラックのセンタラインから所定距離内にあるときを
示すセンタライン信号と、(b)該トラックの該センタ
ラインに対する該光ビームの位置を示すトラック位置エ
ラー信号とを含んでもよい。
ジタルデータを記録する光記憶装置において、光記憶媒
体によって反射された光ビームに応答してトラッキング
エラー信号を生成する差動位相エラー検出器であって、
該光ビームは光変換器によって生成され、(a)該光ビ
ームに応答して4つの4分面アナログ信号を生成する光
検出器と、(b)該4つの4分面アナログ信号をサンプ
リングし、これにより、4つの4分面離散信号を生成す
る少なくとも1つのサンプリング装置と、(c)該4つ
の4分面離散信号の内の第1の2つを合算し、これによ
り、第1の離散位置信号S1(n)を生成する第1の合
算回路と、(d)該4つの4分面離散信号の内の第2の
2つを合算し、これにより、第2の離散位置信号S2
(n)を生成する第2の合算回路と、(e)該第1およ
び第2の離散位置信号S1(n)およびS2(n)の間
の位相オフセットを検出する離散時間位相オフセット検
出器とを備えており、これにより、上記目的が達成され
る。
り、前記第1および第2の合算回路がORゲートであっ
てもよい。
記第1および第2の離散位置信号を相関させ、これによ
り、前記位相オフセットを生成する相関器を含んでいて
もよい。
てもよい(但し、Lは該相関の長さを表す整数であり、
ΔはS1(n)およびS2(n)の間の時間的オフセッ
トを表す整数)。
ックを横断するときを検出するために用いる方形信号を
生成する方形信号生成器をさらに備えていてもよい。
置において、記録されたデータの周波数成分とは独立し
たトラッキングエラー信号を生成する差動位相検出器が
開示される。一対の対角信号S1とS2は、4分割光検
出器の一対のそれぞれの4分面を加えることによって生
成され、ここで、対角信号間の位相オフセットは、ピッ
ト画像が光検出器を通過するときのピット画像の位置エ
ラーを示す。位置エラー信号(PES)は、対角信号S
1およびS2の正および負の相関の差を計算することに
よって本発明において決定され、これは、以下に示すデ
ュアルアーム相関(DAC)とも呼ばれる。
は、相関長さである。好ましい実施態様において、相関
オフセットΔは、S1とS2との間の相関を最大にする
ように適用して調整される。このように、位置エラー見
積もりは、記録データの周波数成分に実質的に鈍感であ
る。さらに、この方法は、2分の1トラックプラスまた
はマイナスの範囲に位置エラーを拡張し、シーク動作中
のトラック横断をカウントするために用いられる方形信
号の生成を容易にする。
びに利点は、本発明の以下の詳細な説明を図面を参照し
ながら読むことによってより理解される。
は、図2(c)に示す4分割光検出器によって出力され
る対角信号S1およびS2のデュアルアーム相関を計算
することによって、トラッキング中に使用される位置エ
ラー信号を決定する。好適な実施形態では、対角信号S
1およびS2はサンプリングされ、2値信号S1(n)
およびS2(n)に変換される。デュアルアーム相関
(DAC)は、所定の相関オフセットでの対角信号S1
(n)およびS2(n)の正の相関と負の相関との間の
差として計算される。
は負の相関を表す。上記の等式では、Lは、2値信号S
1(n)およびS2(n)における対応するLビットの
XNORを合算することによって実行される相関の長さ
である。
よび負の相関CorrN(Δ)に対応する波形、および
その結果として得られる、正の相関と負の相関との間の
差として計算される位置エラー信号(PES)を示す。
X軸は対角信号S1とS2との間の位相オフセットを表
し、これはまた位置エラーである。この実施形態では、
相関オフセットΔは、S1およびS2の期間の約1/4
に固定された状態に維持される。この実施形態でのPE
Sの最大範囲は、僅かプラスまたはマイナス4分の1ト
ラックであることに留意されたい。相関オフセットがS
1およびS2の期間の1/4に設定されない場合、また
はS1およびS2の周波数がディスクの角速度の変動に
よりドリフトする場合は、PESの最大トラック範囲は
さらに低減される。さらに、相関オフセットΔは固定さ
れているため、正および負の相関は、記録されたデータ
の周波数成分(content)に感応し、この結果、上述の
従来の差動位相エラー検出器と同様の望ましくないゲイ
ン変動となる。
囲を2分の1トラックに増大し、また記録されたデータ
の周波数成分に感応しないようにPESを計算するため
に、本発明は、適応デュアルアーム相関器(ADAC)
を用いる。本発明のADACは、S1とS2との間の相
関を最大限にするために相関オフセットΔを適切に調節
する。このようにして、瞬間相関オフセットΔは、プラ
スまたはマイナス4分の1トラックの範囲にわたる対角
信号S1とS2との間の位相オフセットを表し、正の相
関CorrP(Δ)と負の相関CorrN(Δ)との間
の差は、図3(b)に示すように、プラスまたはマイナス
2分の1トラックまで広がる範囲にわたる位相オフセッ
ト(すなわちPES)を表す。さらに、本発明のADA
Cは、記録されたデータの周波数成分に実質的に非感応
であり、これにより、ゲイン変動が低減するためサーボ
トラッキング帯域幅をもっと高くすることが可能にな
る。
検出器のブロック概略図を示す。光検出器の4分面(qu
adrant)AおよびCが加算されて、対角信号S1が生成
され、4分面BおよびDが加算されて、対角信号S2が
生成される。対角信号S1およびS2は次に、正の相関
器CorrP(Δ)14Aおよび負の相関器CorrN
(Δ)14Bに入力される。これらの相関器は、更新相
関オフセットΔ18を計算するのに使用するため、AD
ACプロセッサ16に入力される3つの相関信号を生成
する。これについては図7のフロー図を参照して後によ
り詳しく述べる。ADACプロセッサは、PES20を
正の相関と負の相関との間の差として計算する。PES
20はローパスフィルタ22を通されて、トラッキング
エラー信号(TES)24が生成されサーボコントロー
ラ26に入力される。サーボコントローラは、読み出し
動作中に光変換器を、選択されたトラックのセンタライ
ンにわたって位置決めする。ADACプロセッサ16は
また、対角信号S1およびS2間の位相オフセットを表
す位相オフセット信号ΔΘ21を生成する。疑似方形信
号生成器28は位相オフセット信号21を処理して、シ
ーク動作中にトラック横断のカウントを行うときトラッ
クカウンタ34によって使用される位置エラー論理信号
(QPELS)30およびセンタライン論理信号(CL
S)32を生成する。
B、CおよびDをサンプリングし、対角信号S1(n)
およびS2(n)を生成するためのフロントエンド回路
の好適な実施形態が示されている。バンドパスフィルタ
36は、光検出器信号をフィルタリングして、DC成分
(トラック横断周波数を含む)を減衰し、アライアジン
グノイズを減衰する。バンドパスフィルタ36によって
出力された正弦信号38は、極性方形波信号40に変換
される。この変換は、正弦信号38を、ヒステリシスを
用いてゼロ交差付近での出力の外部からのパルスを防止
する極性比較器42に通過させることによって達成され
る。その後、極性方形波は、44でサンプリングされ、
2値方形波信号46に変換される。この2値方形波信号
46は、31ビットシフトレジスタ48にシフトされ
る。シフトレジスタ48により、ユーザは、記憶装置の
特有の性質に従ってサーボコントロールシステムを較正
するために、光検出器信号を相互に選択的に遅延させる
ことが可能となる。遅延エレメント50は、制御線52
においてアサートされる遅延値に従ってシフトレジスタ
48の適切な出力を選択するためのマルチプレクサとし
て実現される。その後、54で、遅延エレメント50に
よって出力された2値方形波信号のORをとることによ
って対角信号S1(n)およびS(n)が生成され、信
号(A+C)および(B+D)がそれぞれ生成される。
その後、対角信号S1(n)およびS2(n)は、図4
の正および負の相関器CorrP(Δ)14AおよびC
orrN(Δ)14Bに入力される。
AおよびCorrN(Δ)14Bのさらなる詳細が、図
6に示される。適応アルゴリズムの一部分は、±Cor
rPおよび±CorrNとして示される、正および負の
アームの各々についての所定のオフセットによって分離
される2つの相関を計算するものである。その後、相関
オフセットΔは、以下に説明するような正または負の相
関を最大にする方向に適応して調節される。従って、正
の相関器CorrP(Δ)14Aは、相関遅延Δ+に従
って+CorrPを計算し、相関遅延Δ−に従って正の
相関−CorrPを計算する。ここで、Δ−は、Δ+よ
りもわずかに小さい。同様に、負の相関器CorrN
(Δ)14Bは、相関オフセットΔ+およびΔ−を用い
て、負の相関+CorrNおよび−CorrNをそれぞ
れ計算する。
対角信号S1(n)は、遅延されずに第1のLビットシ
フトレジスタ62Aにシフトされ、対角信号S2(n)
は、64でΔ+だけ遅延された後、第2のLビットシフ
トレジスタ62Bにシフトされる。シフトレジスタの長
さLによって、相関の長さが決まる。相関信号+Cor
rPは、シフトレジスタ62Aおよび62Bに格納され
た対応するビットのXNOR66を合計することによっ
て生成される。
号−CorrPを生成するために、同様の回路が設けら
れる。その後、加算器68で相関信号+CorrPおよ
び−CorrPが加算され、正の相関信号CorrPが
生成される。
N、およびCorrNを計算するための負の相関器14
Bは、S1(n)が遅延せず、S2(n)が相関オフセ
ットΔ+およびΔ−の分だけ遅延することを除いては、
図7の正の相関器14Aと同じ回路機構を備える。
トレジスタにシフトされたL/4ビットに1度の頻度で
計算される。すなわち、相関頻度は、4/Lに対角信号
S1およびS2のサンプリング頻度を掛けたものであ
り、各相関が、S1(n)およびS2(n)のL/4の
新しいサンプルを用いて計算される。相関の長さおよび
頻度は、ある特定のトラックにおけるディスクの線速度
などのシステムダイナミクスに基づいて位相エラー検出
器を最適化するために、プログラム可能に調整され得
る。
P、−CorrP)60Aおよび負の相関信号(+Co
rrN、CorrN、−CorrN)60Bは、図4の
ADACプロセッサ16に転送される。ADACプロセ
ッサ16は、図7に示されるフロー図に従って更新され
た相関オフセットΔ+およびΔ−を計算する。図7のフ
ロー図は、相関オフセットΔ+およびΔ−を、正または
負の相関値CorrPまたはCorrNを最大限にする
方向に更新する。ステップ70では、ADACプロセッ
サは、次の相関期間(すなわち、サンプリング周期tS
モジュロ割るL/4が0である時)をループにおいて待
つ。次に、ステップ72において、正および負の相関信
号CorrPおよびCorrNの大きさが比較される。
CorrPがCorrNより大きい場合には、ステップ
74において、相関オフセットΔが、+CorrPと−
CorrPとの間の最大値に応じてΔ+またはΔ−に更
新される。CorrPがCorrNより小さい場合に
は、ステップ76において、相関オフセットΔが、+C
orrNと−CorrNとの間の最大値に応じてΔ+ま
たはΔ−に更新される。ステップ74および76におい
ても、対角信号S1(n)とS2(n)との間の位相オ
フセットΔΘは、保存され、下に説明されるようにシー
キングのための方形信号を計算するために使用される。
ステップ78では、相関オフセットΔ+およびΔ−が、
Δの現在値プラスおよびマイナス所定のオフセットΔ
MINにそれぞれ更新される。更新された相関オフセット
が範囲外にある場合には、ステップ80において、必要
に応じて最大または最小値に調整される。最後に、ステ
ップ82において、位置エラー信号(PES)が、Co
rrPとCorrNとの差として計算される。
ES)20に、ローパスフィルタリング22を行い、そ
れによって、読み出し動作中に選択されたトラックのセ
ンタライン上で光変換器を位置付けるためのサーボコン
トローラ26によって使用されるトラッキングエラー信
号(TES)24が生成される。ADACプロセッサ1
6はまた、S1(n)とS2(n)との間の位相オフセ
ットΔΘ21を、シーク動作中にトラックの横断をカウ
ントするための方形信号QPELS30およびCLS3
0を生成する方形信号生成器28に送信する。
トラックを横断する時の、位相オフセットΔΘ、センタ
ライン論理信号(CLS)、および前方シークおよび後
方シークに対する位置エラー論理信号(PELS)をそ
れぞれ示す図8および図9を参照することにより理解さ
れる。光変換器の速度が、最悪の場合のランナウト速度
を下回る場合には、位置エラー論理信号(PELS)
が、以下の疑似コードを実行することによって更新され
る:
2つの相関期間中、位相オフセットΔΘが、0より大き
く0.5×ΔΘMAX未満の場合には、PELSは、図8
に示されるように、1に設定される。逆に、2つの相関
期間中、位相オフセットΔΘが、0未満で−0.5×Δ
ΘMAXより大きい場合には、PELSを0に設定する。
さもなければ、PELSを以前のPELS値に設定する
ことにより、PELSを変化させずにおく。2つの相関
期間中の位相オフセットΔΘの極性、並びに±0.5×
ΔΘMAXの最大および最小限界値に対する評価を行うこ
とによって、PELS信号の生成にヒステリシスを導入
し、それによって、零交差付近で外部パルスが回避され
る。光変換器の速度が所定のしきい値を越える場合(す
なわち、シーク動作中)には、最大および最小限界値±
0.5×ΔΘMAXに対して位相オフセットをチェックす
る必要がない(すなわち、PELSが、センタライン零
交差付近を除く図8ののこぎり歯波形全体にわたって更
新される)。
ースコードを実行する。
向(すなわち、前方シークが後方シークか)を決定す
る。前方シークの間、図8に示すように位相オフセット
ΔΘが+ΔΘmaxから−ΔΘmaxに遷移したときPELS
は1となる。後方シークの間、図9に示すように位相オ
フセットΔΘが−ΔΘmaxから+ΔΘmaxに遷移したとき
PELSは0となる。
の疑似コードに従って生成される。
ラグPELS_CHANGEDは、PELS信号が変化
したか(すなわち、0→1または1→0に遷移したか)
否かを示す。前方シークの間にPELSがPELS
(i)−PELS(i−1)が1となるように変化した
場合、CLS信号は1にセットされ、光変換器がトラッ
クのセンタラインを越えたことにより位相オフセットΔ
Θがゼロを越えたことを示す。同様に、後方シークの間
にPELSがPELS(i)−PELS(i−1)が−
1となるように変化した場合、CLS信号は1に設定さ
れ、光変換器がトラックのセンタラインを越えたことに
より位相オフセットΔΘがゼロを越えたことを示す。セ
ンタラインカウント(clcnt)は、センタラインパ
ルス間で発生する時間量を計測し、センタラインを越え
たことが所定の制限時間内に検出されない場合センタラ
インパルスを強制的に発生させるために用いられる。セ
ンタラインを越えたことが検出されると、clcntは
ゼロにリセットされる。カウンタセンタライン幅(cl
width)は、センタラインパルスのパルス幅を決定
する。センタラインを越えたことが検出されると、cl
widthはゼロにリセットされる。CLS信号は、c
lwidthカウンタがインクリメントして4を超える
まで1のままである。4を超えると、CLS信号は0に
リセットされる。すなわち、センタラインパルスの幅
は、4相関時間期間である。
きにセンタラインパルスを強制的に発生させる疑似コー
ドを以下に示す。
号が変化する(PELS_CHANGED)時点間のサ
イクルをカウントすることにより、PELS信号の期間
の1/2の長さをトラックする。カウンタclcntが
1.5×pcnt(PELS信号の期間の1/2の1.
5倍)を超えた場合、CLSを1にセットしclcnt
およびclwidthカウンタをゼロにリセットするこ
とによりセンタラインパルスを強制的に発生させる。
制的なパルスの発生もない場合、clcntが単にイン
クリメントされる。方形信号(トラック横断ごとに4つ
の状態を有する信号)を発生させるために、前方シーク
および後方シークのそれぞれに関して図10および図1
1に示すように、PELS信号は2相関期間だけ遅延さ
れる。clcntをインクリメントし且つPELSを遅
延させてQPELS30を発生させる疑似コードを以下
に示す。
11に示すCLS信号32およびQPELS信号30を
発生させる。CLS信号32およびQPELS信号30
は、図4のトラックカウンタ34が、光変換器がシーク
動作中にトラックのセンタラインを越えた回数をカウン
トするために用いられる。
形態を介して十分に実現された。当業者であれば、本発
明の様々な局面が本質的な機能から逸脱することなく、
異なる実施形態を介しても達成され得ることを理解す
る。開示された特定の実施形態は本発明を説明するため
のものにすぎず、以下の請求の範囲によって適切に解釈
される本発明の範囲を限定するものではない。
されたデータの周波数成分(frequency content)とは
独立したトラッキングエラー信号を生成し、トラッキン
グサーボループの帯域幅が増加して性能を向上させ得る
光ディスク記憶装置用の改良された差動位相検出器を提
供できる。また、連続時間差動位相エラー検出器に固有
の「レンズシフト」の問題を克服できる。さらに、シー
ク動作中にトラック横断をカウントするために用いられ
る疑似方形信号も生成し得る差動位相エラー検出器を提
供できる。
スク上に放射状に配置される従来の光学ヘッドアセンブ
リを示し、トラッキングエラー信号(TES)は、4分
割光検出器の出力を用いて計算される。
算するための従来の差動位相エラー検出器の動作を示
す。
示す。(a)はトラッキング中の位置エラー信号を生成す
る場合、(b)は記録データの周波数成分に鈍感で、2分
の1トラックプラスまたはマイナスの範囲へ拡張される
場合の波形である。
図である。
号S1およびS2を生成する好ましい実施態様の詳細を
示す。
によってそれぞれの相関を計算する正および負の相関器
Corrp(Δ)およびCorrN(Δ)の詳細を示
す。
セットΔがどのように適用されて調整されるかを示すフ
ローチャートである。
れるときに、トラック横断をカウントするために方形信
号がどのように用いられるかを示す。
れるときに、トラック横断をカウントするために方形信
号がどのように用いられるかを示す。
されるときに、トラック横断をカウントするために方形
信号がどのように用いられるかを示す。
されるときに、トラック横断をカウントするために方形
信号がどのように用いられるかを示す。
Claims (27)
- 【請求項1】 デジタルデータを記録する光記憶装置に
おいて、光記憶媒体によって反射された光ビームに応答
してトラッキングエラー信号を生成する差動位相エラー
検出器(differential phase error detector)であっ
て、該光ビームは光変換器によって生成され、 (a)該光ビームに応答して第1および第2の位置信号
S1およびS2を生成する光検出器と、 (b)該第1および第2の位置信号S1およびS2を相
関させ、これにより、選択されたトラックのセンタライ
ンに対する該光変換器の位置を示す位置エラー信号を生
成する相関器と、 を備えており、 該第1および第2の位置信号S1およびS2が離散時間
信号S1(n)およびS2(n)であり、 該相関器が、 【数1】 に従って、相関corr(Δ)を計算する、 (但し、Lは該相関の長さを表す整数であり、ΔはS1
(n)およびS2(n)の間の時間的オフセット(time
shift)を表す整数) 差動位相エラー検出器。 - 【請求項2】 (a)前記光検出器が4つの4分面(qua
drant)を含み、 (b)前記第1の位置信号S1が該光検出器の第1の2
つの4分面の関数として生成され、前記第2の位置信号
S2が該光検出器の第2の2つの4分面の関数として生
成され、 (c)前記光記憶媒体の特性を変化させて、該変化した
媒体によって反射された光ビームが光検出器を通過する
(pass over)像を生成するようにすることによって前記
デジタルデータを記録し、 (d)該像が前記4つの4分面を不均衡に通過すると、
該第1および第2の位置信号S1およびS2の間に位相
オフセット(phase offset)が生じる、 請求項1に記載の差動位相エラー検出器。 - 【請求項3】 (a)前記相関器が第1の相関値cor
r(Δ)1および第2の相関値corr(Δ)2を計算
し、 (b)前記位置エラー信号がcorr(Δ)1およびc
orr(Δ)2の関数として生成される、 請求項1に記載の差動位相エラー検出器。 - 【請求項4】 前記位置エラー信号がcorr(Δ)1
およびcorr(Δ)2の差として生成される、請求項
3に記載の差動位相エラー検出器。 - 【請求項5】 Δが、相関corr(Δ)を最大化する
ようにプログラム可能に調整される、請求項1に記載の
差動位相エラー検出器。 - 【請求項6】 前記相関器が、 【数2】 に従って、正の相関corrP(Δ)を計算し、 【数3】 に従って、負の相関corrN(Δ)を計算する、 請 求項1に記載の差動位相エラー検出器。
- 【請求項7】 前記位置エラー信号がcorrP(Δ)
およびcorrN(Δ)の差として生成される、請求項
6に記載の差動位相エラー検出器。 - 【請求項8】 Δが、corrP(Δ)およびcorr
N(Δ)に対して相関値を最大化するようにプログラム
可能に調整される、請求項6に記載の差動位相エラー検
出器。 - 【請求項9】 シーク動作中において前記光ビームがト
ラックを横断する(cross over)ときを検出するために用
いる方形信号(quadrature signal)を生成する方形信号
生成器をさらに備えた、請求項8に記載の差動位相エラ
ー検出器。 - 【請求項10】 前記方形信号が、 (a)前記光ビームが前記トラックのセンタラインから
所定距離内にあるときを示すセンタライン信号と、 (b)該トラックの該センタラインに対する該光ビーム
の位置を示すトラック位置エラー信号と、 を含む、請求項9に記載の差動位相エラー検出器。 - 【請求項11】 (a)前記相関器が、第1の正の相関
値corrP1(Δ+)および第2の正の相関値cor
rP2(Δ−)を計算し(但し、Δ+>Δ−)、 (b)該相関器が、第1の負の相関値corrN1(Δ
+)および第2の負の相関値corrN2(Δ−)を計
算し、 (c)該相関器が、corrP1(Δ+)をcorrP2
(Δ−)に加算することにより前記相関corrP
(Δ)を生成し、 (d)該相関器が、corrN1(Δ+)をcorrN2
(Δ−)に加算することにより前記相関corrN
(Δ)を生成する、 請求項8に記載の差動位相エラー検出器。 - 【請求項12】 前記位置エラー信号がcorrP
(Δ)およびcorrN(Δ)の差として生成される、
請求項11に記載の差動位相エラー検出器。 - 【請求項13】 Δ+およびΔ−が、corrP1(Δ
+)、corrP2(Δ−)、corrN1(Δ+)、c
orrN2(Δ−)、corrP(Δ)およびcorr
N(Δ)に対して相関値を最大化するようにプログラム
可能に調整される、請求項11に記載の差動位相エラー
検出器。 - 【請求項14】 前記位置信号S1およびS2が、前記
光検出器によって生成される4分面アナログ信号を合算
する(summing)ことによって生成され、 (a)4分面アナログ信号をフィルタリングして、フィ
ルタリングされた4分面アナログ信号を生成するアナロ
グフィルタと、 (b)該フィルタリングされた4分面アナログ信号を4
分面デジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器
と、 (c)4分面デジタル信号を合算する合算回路と、 をさらに備えた、請求項1に記載の差動位相エラー検出
器。 - 【請求項15】 デジタルデータを記録する光記憶装置
において、光記憶媒体によって反射された光ビームに応
答して位相エラーを検出してトラッキングエラー信号を
生成する差分方法であって、該光ビームは光変換器によ
って生成され、 (a)該光ビームから第1および第2の位置信号S1お
よびS2を検出するステップと、 (b)該第1および第2の位置信号S1およびS2を相
関させ、これにより、選択されたトラックのセンタライ
ンに対する該光変換器の位置を示す位置エラー信号を生
成するステップと、 を包含し、 該第1および第2の位置信号S1およびS2が離散時間
信号S1(n)およびS2(n)であり、 該相関ステップが、 【数4】 に従って、相関corr(Δ)を計算するステップを包
含する、 (但し、Lは該相関の長さを表す整数であり、ΔはS1
(n)およびS2(n)の間の時間的オフセットを表す
整数) 位相エラーを検出してトラッキングエラー信号を
生成する差分方法。 - 【請求項16】 (a)前記第1および第2の位置エラ
ー信号S1およびS2を検出する前記ステップが、該第
1の位置信号S1を4分割光検出器の第1の2つの4分
面の関数として生成し、該第2の位置信号S2を該4分
割光検出器の第2の2つの4分面の関数として生成する
ステップを包含し、 (b)前記光記憶媒体の特性を変化させて、該変化した
媒体によって反射された光ビームが光検出器を通過する
像を生成するようにすることによって前記デジタルデー
タを記録し、 (c)該像が前記4つの4分面を不均衡に通過すると、
該第1および第2の位置信号S1およびS2の間に位相
オフセットが生じる、 請求項15に記載の位相エラーを検出してトラッキング
エラー信号を生成する差分方法。 - 【請求項17】 (a)前記相関ステップが、第1の相
関値corr(Δ)1および第2の相関値corr
(Δ)2を計算するステップを包含し、 (b)前記位置エラー信号がcorr(Δ)1およびc
orr(Δ)2の関数として生成される、 請求項15に記載の位相エラーを検出してトラッキング
エラー信号を生成する差分方法。 - 【請求項18】 前記位置エラー信号がcorr(Δ)
1およびcorr(Δ)2の差として生成される、請求項
17に記載の位相エラーを検出してトラッキングエラー
信号を生成する差分方法。 - 【請求項19】 相関corr(Δ)を最大化するよう
にΔをプログラム可能に調整するステップをさらに包含
する、請求項15に記載の位相エラーを検出してトラッ
キングエラー信号を生成する差分方法。 - 【請求項20】 前記位置信号S1およびS2が、前記
4分割光検出器によって生成される4分面アナログ信号
を合算することによって生成され、 (a)4分面アナログ信号をフィルタリングして、フィ
ルタリングされた4分面アナログ信号を生成するステッ
プと、 (b)該フィルタリングされた4分面アナログ信号を4
分面デジタル信号に変換するステップと、 (c)4分面デジタル信号を合算するステップと、 をさらに包含する、請求項15に記載の位相エラーを検
出してトラッキングエラー信号を生成する差分方法。 - 【請求項21】 デジタルデータを記録する光記憶装置
において、光記憶媒体によって反射された光ビームに応
答してトラッキングエラー信号を生成する差動位相エラ
ー検出器であって、該光ビームは光変換器によって生成
され、 (a)該光ビームに応答して第1および第2の離散時間
位置信号S1(n)およびS2(n)を生成する光検出
器と、 (b)該第1および第2の離散時間位置信号S1(n)
およびS2(n)を相関させ、これにより、選択された
トラックのセンタラインに対する該光変換器の位置を示
す位置エラー信号を生成する相関器であって、 【数5】 に従って、相関値corr(Δ)を計算する相関器と、 (但し、Lは該相関の長さを表す整数であり、ΔはS1
(n)およびS2(n)の間の時間的オフセットを表す
整数)を備えた、差動位相エラー検出器。 - 【請求項22】 Δが、相関値を最大化するようにプロ
グラム可能に調整される、請求項21に記載の差動位相
エラー検出器。 - 【請求項23】 シーク動作中において前記光ビームが
トラックを横断するときを検出するために用いる方形信
号を生成する方形信号生成器をさらに備えた、請求項2
1に記載の差動位相エラー検出器。 - 【請求項24】 前記方形信号が、 (a)前記光ビームが前記トラックのセンタラインから
所定距離内にあるときを示すセンタライン信号と、 (b)該トラックの該センタラインに対する該光ビーム
の位置を示すトラック位置エラー信号と、 を含む、請求項23に記載の差動位相エラー検出器。 - 【請求項25】 デジタルデータを記録する光記憶装置
において、光記憶媒体によって反射された光ビームに応
答してトラッキングエラー信号を生成する差動位相エラ
ー検出器であって、該光ビームは光変換器によって生成
され、 (a)該光ビームに応答して4つの4分面アナログ信号
を生成する光検出器と、 (b)該4つの4分面アナログ信号をサンプリングし、
これにより、4つの4分面離散信号を生成する少なくと
も1つのサンプリング装置と、 (c)該4つの4分面離散信号の内の第1の2つを合算
し、これにより、第1の離散位置信号S1(n)を生成
する第1の合算回路と、 (d)該4つの4分面離散信号の内の第2の2つを合算
し、これにより、第2の離散位置信号S2(n)を生成
する第2の合算回路と、 (e)該第1および第2の離散位置信号S1(n)およ
びS2(n)の間の位相オフセットを検出する離散時間
位相オフセット検出器と、 を備えており、 該離散時間位相オフセット検出器が、該第1および第2
の離散位置信号を相関させ、これにより、該位相オフセ
ットを生成する相関器を含み、 該相関器が、 【数6】 に従って、相関値corr(Δ)を計算する、 (但し、Lは該相関の長さを表す整数であり、ΔはS1
(n)およびS2(n)の間の時間的オフセットを表す
整数) 差動位相エラー検出器。 - 【請求項26】 前記4つの4分面離散信号が2値信号
であり、前記第1および第2の合算回路がORゲートで
ある、請求項25に記載の差動位相エラー検出器。 - 【請求項27】 シーク動作中において前記光ビームが
トラックを横断するときを検出するために用いる方形信
号を生成する方形信号生成器をさらに備えた、請求項2
5に記載の差動位相エラー検出器。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US08/912.916 | 1997-08-15 | ||
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