(57)【要約】  本発明は、光学ピックアップユニットと、該光学ピックアップユニットを光学ディスクの所望の位置に対して大まかに移動するための位置決め手段と、前記光学ピックアップユニットを前記位置決め手段に対して光学ディスクの径方向に移動するためのアクチュエータと、前記光学ピックアップユニットから供給される測定されたラジアルエラー信号（ｘ（ｋ））から制御信号（ｕ（ｋ））を供給するためのサーボプロセッサとを有する光学記録・再生装置に関する。当該サーボプロセッサは、更に、−前記測定されたラジアルエラー信号（ｘ（ｋ））及び前記制御信号（ｕ（ｋ））に基づいて、推定されたラジアルエラー信号及び予測されたラジアルエラー信号を供給するための状態推定器（ＳＥＳＴ）と、−前記推定されたラジアルエラー信号と、前記予測されたラジアルエラー信号と、前記光学センサの前記少なくとも２つの区域によって供給される信号の合計（ＣＡ（ｋ））とに基づいてショック表示（Ｓ＿ｏｕｔ）を供給するためのショック検出器（ＳＤＥＴ）とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−少なくとも２つの区域に分割された光学センサを含む光学ピックアップユニットと、
−前記光学ピックアップユニットによって供給される測定されたラジアルエラー信号から制御信号を供給するためのサーボプロセッサと、
を有する光学記録・再生装置であって、前記サーボプロセッサは、更に、
−前記測定されたラジアルエラー信号及び前記制御信号に基づいて、推定されたラジアルエラー信号及び予測されたラジアルエラー信号を供給するための状態推定器と、
−前記推定されたラジアルエラー信号と、前記予測されたラジアルエラー信号と、前記光学センサの前記少なくとも２つの区域によって供給される信号の合計とに基づいてショック表示を供給するためのショック検出器と、
を有する、光学記録・再生装置。
【請求項２】
光学記録・再生装置に用いられるサーボプロセッサであって、当該サーボプロセッサは、光学ピックアップユニットによって供給される測定されたラジアルエラー信号から制御信号を供給するように構成され、当該サーボプロセッサは、
−前記測定されたラジアルエラー信号及び前記制御信号に基づいて、推定されたラジアルエラー信号及び予測されたラジアルエラー信号を供給するための状態推定器と、
−前記推定されたラジアルエラー信号と、前記予測されたラジアルエラー信号と、前記光学センサの前記少なくとも２つの区域によって供給される前記信号の合計とに基づいてショック表示を供給するためのショック検出器と、
を有する、サーボプロセッサ。
【請求項３】
請求項２に記載のサーボプロセッサにおいて、前記ショック検出器は、前記推定されたラジアルエラー信号及び前記予測されたラジアルエラー信号をフィルタリングするための２つのバンドパスフィルタを有し、これらバンドパスフィルタは、低周波数域のショックの影響をフィルタリングするとともに高周波雑音をフィルタリングするように設計される、サーボプロセッサ。
【請求項４】
請求項３に記載のサーボプロセッサにおいて、前記バンドパスフィルタは無限インパルス応答型である、サーボプロセッサ。
【請求項５】
請求項３に記載のサーボプロセッサにおいて、前記ショック検出器は、２つのメモリループを更に有し、前記各メモリループは、前記バンドパスフィルタのうちの１つと直列に接続されており。前記各メモリループは、対応する前記バンドパスフィルタによって供給される連続的なフィルタリングされたラジアルエラー信号の組から累積的なラジアルエラー信号を供給するように構成される、サーボプロセッサ。
【請求項６】
請求項５に記載のサーボプロセッサにおいて、前記ショック検出器は、２つのコンパレータを更に有し、前記各コンパレータは、前記メモリループのうちの１つと直列に接続されており、前記各コンパレータは、外乱に起因する前記ラジアルエラー信号の突然の増加を示すために、前記累積的なラジアルエラー信号を所定の閾値と比較するように構成される、サーボプロセッサ。
【請求項７】
請求項６に記載のサーボプロセッサにおいて、前記ショック検出器は、ディスク欠陥によって生じる光強度偏差を示すために前記合計信号の変化を計算するための追加のコンパレータを更に有し、前記追加のコンパレータがディスク欠陥を示す場合、及び、前記２つのコンパレータのうちの１つが前記ラジアルエラー信号の突然の増加を示す場合、ショックが検出される、サーボプロセッサ。
【請求項８】
光学記録・再生装置に用いられる処理方法において、
−前記測定されたラジアルエラー信号及び前記制御信号に基づいて、推定されたラジアルエラー信号及び予測されたラジアルエラー信号を供給するように適応された、状態推定のステップと、
−前記推定されたラジアルエラー信号と、前記予測されたラジアルエラー信号と、前記光学センサの前記少なくとも２つの区域によって供給される前記信号の合計とに基づいてショック表示を供給するように構成されるショック検出のステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学記録・再生装置に関する。
【０００２】
本発明は、更に、光学記録・再生装置において用いられるサーボプロセッサ及び光学記録・再生装置において用いられる処理方法に関する。
【０００３】
本発明は、例えば、アンチショックの性能が非常に重要である、光学データドライブ、携帯型及び移動型のアプリケーション並びにレコーダブルドライブ（ＣＤＲＷ、ＤＶＤＲＷ））において用いられることができる。
【背景技術】
【０００４】
従来、光学ドライブのアンチショック性能を改良する２つの手段があり、第１の手段は、機構サスペンションを通じてのものであり、第２の手段は、サーボシステムのショック堅牢性の改良を通じてのものである。従来型のサスペンション設計は、低周波数域（通常１００Ｈｚ以下）のショックの影響を効率的に吸収することができる。しかし、比較的高い周波数域におけるトラッキング性能に対する外乱（disturbance）の影響も、追加のサーボコントローラ装置を通じて抑制されなければならず、これは、従来から、サーボループ帯域幅を増加させることによって行われている。しかし、サーボループ帯域幅を増やすことは、低周波数域におけるディスク欠陥等のノイズへのループ感度を増加させる。このことが、ショックを正確に且つ素早く検出することが、アンチショック測定に基づくアプリケーションにとって重要である理由である。
【０００５】
米国特許第６，１６３，４２９号は、光学ディスクドライブにおいて用いられるショック検出方法を開示する。このショック検出方法は、レーザビームのラジアルエラー信号の使用に基づくものである。このラジアルエラー信号は、相関フィルタにおいてフィルタリングされ、コンパレータに供給される。該コンパレータは、エラー信号を所定の値と比較して、ショックが検出されたか否かを示すバイナリ出力を生成する。
【０００６】
しかし、この方法は、ディスク欠陥等の外乱によって生じるラジアルエラー信号の急上昇を適切に検出することが可能ではない。更に、これは、サーボコントローラを反応させるのには十分速くない可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従来技術の光学記録・再生装置よりも再生及び記録の最中のショックに影響されない光学記録・再生装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このために、本発明による光学記録・再生装置は、
−少なくとも２つの区域に分割された光学センサを含む光学ピックアップユニットと、
−前記光学ピックアップユニットによって供給される測定されたラジアルエラー信号から制御信号を供給するためのサーボプロセッサと、
を有し、前記サーボプロセッサは、更に、
−前記測定されたラジアルエラー信号及び前記制御信号に基づいて、推定されたラジアルエラー信号及び予測されたラジアルエラー信号を供給するための状態推定器と、
−前記推定されたラジアルエラー信号と、前記予測されたラジアルエラー信号と、前記光学センサの前記少なくとも２つの区域によって供給される信号の合計とに基づいてショック表示を供給するためのショック検出器と、
を有する。
【０００９】
本発明は、光学センサから導かれる合計信号が、ショックの間及びショックがない間、同じレベルに留まるという事実に基づく。しかし、ディスク欠陥の間、前記合計信号は、ディスク欠陥によって生じる、ディスクによって反射される光の強度の減少又は増加によって、それぞれ低下又は増加する。結果として、ショックの発生は、推定されたラジアルエラー信号、予測されたラジアルエラー信号及び前記合計信号のため、正確に且つ素早く検出されることができる。
【００１０】
本発明は、この種の光学記録・再生装置における使用のためのサーボプロセッサにも関する。本発明は、更に、上記光学記録・再生装置における使用のための処理方法にも関する。
【００１１】
本発明のこれらの及び他の側面は、以下で説明される実施例を参照して説明され明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、ここで、添付の図面を参照して例示によってより詳細に説明される。
【００１３】
本発明は、ショックに対してより堅牢である光学記録・再生装置（例えば光学ドライブ）を提案する。
【００１４】
本発明による光学記録・再生装置の実施例において、該装置は、光学ピックアップユニットをディスクの所望の位置に対して大まかに位置決めするための位置決め手段に可動的に載置される光学ピックアップユニットを有する。位置決め手段は、通常スレッジによって実現される。光学ピックアップユニットは、レーザビームを供給するための半導体レーザと、ディスク上にレーザビームを集束する対物レンズと、該ディスクから反射された光を検出する光学センサ（例えばレーザダイオード）とを含む。光学センサは、少なくとも２つの区域（前半区域及び後半区域）に分けられる。例えば、光学センサは４つの区域に分けられ、２つの区域は、ディスクに形成されるレーザスポットの前半部から反射する光を受けるように構成される一方で、他の２つの区域は、レーザスポットの後半部から反射される光を受けるように構成される。加算器は、このとき、反射された光ビームに応答して４つの区域のうちの１つによって生成される各信号の合計から合計信号を生成するように構成される。
【００１５】
装置の動作の間、光学ピックアップユニットは、該光学ピックアップユニットに対してディスクの所望の位置を微調整するように、光学ピックアップユニットを位置決め手段に対してディスクの径方向に移動するためのアクチュエータによって制御される。
【００１６】
図において示されたように、アクチュエータは記録・再生装置のアンチショック制御のためのサーボトラッキングコントローラを有する。このサーボトラッキングコントローラＳＣは、デジタルサーボプロセッサＤＳＰ内で実現される。
【００１７】
デジタルサーボプロセッサは、アクチュエータの推定された径方向のエラー
【数１】
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及び推定された速度
【数２】
2007519158.tif 000004
を推定するための状態推定器ＳＥＳＴを有する。前記状態推定器は、光学ピックアップユニットから導かれる測定された径方向のエラーｘ（ｋ）に応答する入力及び制御信号ｕ（ｋ）に応答する他の入力を有する。測定された径方向のエラーｘ（ｋ）は、当業者に知られている３ビーム方法によって生成され、例えば、Sorin G. Stanによる「CD-ROM Drive-A Brief System Description」（Kluwer Academic Publishers、1998）という題の本に説明されている。
【００１８】
前記デジタルサーボプロセッサは、状態推定器によってショック検出器の入力に供給される情報の制御下でショック割込み信号を供給するためのショック検出器ＳＤＥＴを有する。このショック検出器は、複数の入力及び単一の出力を有する。最後に、デジタルサーボプロセッサは、状態推定器から情報を受け取るショック検出器から導かれる情報に基づいて、アクチュエータに制御信号ｕ（ｋ）を供給するためのサーボコントローラＳＣを有し、サーボコントローラもまた、状態推定器に前記制御信号をフィードバックする。
【００１９】
状態推定器及びショック検出器は、２２ｋＨｚのサーボプロセッサクロック周波数で動作する。状態推定器は、状態要素のうちの１つの測定に基づいて、全状態を推定するように構成される。デジタルサーボプロセッサのために、状態推定器は、ラジアルエラー信号の測定に基づいて、アクチュエータ位置、速度及び制御信号を推定する。図２は、従来型の状態推定器を表す。
【００２０】
状態推定器は、径方向のレーザビーム位置偏差信号を時間ｋ、
【数３】
2007519158.tif 000005
及び対応する推定された速度
【数４】
2007519158.tif 000006
で推定する。このとき、推定された状態は、ショックの発生を予測するためにショック検出器に供給される。
状態推定器は、主に、オブザーバＯＢＳ及び状態予測手段ＰＲＥＤの２つのブロックを有する。時間ｋにおける測定されたラジアルエラー信号ｘ（ｋ）は、状態オブザーバブロックに提供され、該ブロックは、アクチュエータの推定されたラジアルエラー信号
【数５】
2007519158.tif 000007
及び推定された速度
【数６】
2007519158.tif 000008
を含むアクチュエータの電流状態を以下のように推定する。
【数７】
2007519158.tif 000009
ここで、Ｌｒｅｓ及びＬｖは、当業者に知られた原理に従って、線形２次レギュレータＬＱＲ法によって提供される推定器ゲインである。推定された状態は、現在の制御信号ｕ（ｋ）と合わせて、次の時間ｋ＋１におけるアクチュエータの状態
【数８】
2007519158.tif 000010
及び
【数９】
2007519158.tif 000011
を以下のように予測するように状態予測手段に供給される。
【数１０】
2007519158.tif 000012
ここで、ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２及びｂ１は、アクチュエータの特性から算出される定数である。状態推定器の使用は、ショックの発生を素早く検出することを許可する。
【００２１】
ショック検出器は、２つのバンドパスフィルタの組、２つのメモリループの組及び３つのコンパレータの組の主に４つの部分を有する。図３は、この種のショック検出器の実施態様を示す。
【００２２】
バンドパスフィルタＩＩＲ１及びＩＩＲ２は、好適には、無限インパルス応答ＩＩＲ型である。前記フィルタは、例えば、以下の式Ｈで定義される４次楕円フィルタである。
【数１１】
2007519158.tif 000013
ここで、ａ１〜ａ５、ｂ１〜ｂ５は、光学ドライブの動特性に従って調整されることができる設計係数である。
【００２３】
各バンドパスフィルタは、推定されたラジアルエラー信号
【数１２】
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又は予測されたラジアルエラー信号
【数１３】
2007519158.tif 000015
を受信して、対応するフィルタリングされたラジアルエラー信号ＦＩＬを供給するように構成される。これは、低周波数範囲（例えば１００Ｈｚ未満）のショックの影響をフィルタリングし、高周波雑音（例えば１０００Ｈｚを超える）をフィルタリングするように設計される。Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｍｅｒｃｕｒｙ  ２  ＤＶＤドライブの場合、低周波数域のラジアルエラー信号に対するショックの影響は、サスペンション設計によって吸収されることができる。アクチュエータを刺激して、位置エラーの急上昇を引き起こしたのは、より高い周波数範囲のショックエネルギーである。図５は、異なったレベルのショックが起こったときのラジアルエラー信号の周波数応答スペクトルを示す。径方向のレーザビームがトラックを外れることに至るショックの主な影響は中周波数範囲（より正確には２０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ）にあることが分かる。フィルタ係数は、例えば次のようにセットされる：
a1 = 1.0, a2 =-2.0981, a3 = 1.6417, a4 =-0.8443, a5 = 0.3130
b1 = 0.2796, b2 =-0. b3 =-0.2637, b4 =-0. b5 = 0.2796
これにより、１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚに存在する周波数範囲の径方向のエラー情報が抽出される。
【００２４】
メモリループＬＯＯＰ１及びＬＯＯＰ２は、それぞれ、バンドパスフィルタＩＩＲ１及びＩＩＲ２と直列に接続される。各メモリループは、フィルタリングされたラジアルエラー信号ＦＩＬを受信して、累積的なラジアルエラー信号ＳＵＭを供給するように構成される。これは、例えば、３−タップＦＩＦＯである。この種のメモリループは、ラジアルエラー信号の急激な変化の発生の良好で信頼性ある検出のための４つの連続的なフィルタリングされたラジアルエラー信号を記憶して加えることが可能である。図４はこの種のメモリループの実施態様を示す。ここで、ブロックＤは遅延線を表す。メモリループが４つよりも多い又は少ない連続的なラジアルエラー信号を使用することができることは、当業者にとって明らかである。メモリループオーダー（即ち、加えられるべき連続的なフィルタリングされたエラー信号の数）の選択は、ショックと比較して使用される信号処理頻度に依存する。
【００２５】
メモリループはまた、位置エラー信号がショックの間、あまりに多く振動するときにショックアウトフラグ振動を予防するように設計される（即ち、ラジアルエラー信号が１回のショックの間にゼロと交差するとき、ショック検出フラグは頻繁にオンオフする）。メモリループの使用は、ショックによって刺激される高周波振動によって生じるフラグへの動揺したハイ‐ロー‐ハイ‐ローショックの代わりに、ショックインジケータ信号をショックの間、安定に保つことを許可する。
【００２６】
メモリループＬＯＯＰ１及びＬＯＯＰ２と直列に接続した第１の及び第２のコンパレータＣＯＭＰ１及びＣＯＭＰ２は、２つの以下の条件（１）及び（２）に示すように累積的なラジアルエラー信号ＳＵＭを所定の値と比較する：
【数１４】
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又は
【数１５】
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ここで、Ｖｈｉｇｈ  ｌｉｍｉｔ  １、Ｖｈｉｇｈ  ｌｉｍｉｔ  ２及びＶｌｏｗ  ｌｉｍｉｔは、バンドパスフィルタの、そして、アクチュエータ信号感度の設定に従う設計パラメータである。
【００２７】
２つのコンパレータＣＯＭＰ１及びＣＯＭＰ２から出る出力は、ロジックＯＲ演算子に供給される。以下の２つの条件の１つが満たされるときは、ＯＲ演算子の出力でバイナリ出力１が生成され、外乱に起因する、位置エラー信号の突然の増加を示す。
【００２８】
パラメータＶｈｉｇｈ  ｌｉｍｉｔ１はトラックピッチ値の２０％に等しく、パラメータＶｈｉｇｈ  ｌｉｍｉｔ２はトラックピッチ値の約２５％であるように、設計パラメータは決定される。これらの値は、累積的なラジアルエラー信号が、４つの連続的なフィルタリングされたラジアルエラー信号の合計に対応する特定の場合において、実験的に決定された。パラメータＶｌｏｗ  ｌｉｍｉｔは、コンパレータの最低値である。前記パラメータは、メモリループと共に、ラジアルエラー信号がゼロを貫通するときのバイナリ出力０の誤ったトリガーを予防するために使われ、同時に、レーザスポットが正確なトラッキングに戻ったことを示す。パラメータは、トラックピッチ値の１％に等しい。これらの値は、調整されることができて、同一型の限られた数の光学ドライブの試験を通じて完成することができる。
【００２９】
第３のコンパレータＣＯＭＰ３は、次に光学センサの合計信号ＣＡ（ｋ）の偏差を算出する。従来は、以下の条件
【数１６】
2007519158.tif 000018
が満たされたら、ディスク欠陥によって生じた光強度偏差があるということを意味する。この場合、第３のコンパレータは、０に等しい二進値を出力する。そうでなければ、１のバイナリ出力が生成される。
【００３０】
このとき、ロジックＯＲ演算子からの、そして、第３のコンパレータの、出力は、出力信号Ｓ＿ｏｕｔを供給するロジックＡＮＤ演算子に、提供される。ＡＮＤ演算子の出力がバイナリ１（即ち条件（１）又は（２）が満たされる）であり、条件（３）が満たされる、即ち、欠陥が第３のコンパレータによって検出される場合、ショック検出器は、最終的に、ショックの検出を示すバイナリ１を出力する。結果として、合計信号は、ディスク欠陥又はショックによって生じるラジアルエラー信号の急上昇を区別するために用いられる。
【００３１】
請求項のいかなる引用符号も、請求項を制限するように解釈されてはならない。動詞「有する（to comprise）」及びその活用形が、いかなる請求項におけるステップ又は以外のものの存在を排除しないことは明らかであろう。要素又はステップの前の用語「a」又は「an」は、複数のこのような要素又はステップの存在を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるサーボプロセッサのアーキテクチャのブロック図である。
【図２】状態推定器のブロック図である。
【図３】本発明によるショック検出器のブロック図である。
【図４】メモリループのブロック図である。
【図５】ショックのある場合及びショックのない場合のラジアルエラー信号の周波数応答スペクトルを表す曲線である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2007519158.tif 000025