JP2757357B2 - Servo circuit for rotating recording media - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、回転記録媒体に対するサーボ回路にかか
わり、特に、ディスクから情報を読み出し，または記録
するようなピックアップのサーボ回路に関するものであ
る。 〔発明の概要〕 本発明は、例えば光ディスク等の回転記録媒体に記録
されている情報を読み出すときに必要とされるトラッキ
ングサーボ回路，またはフォーカスサーボ回路等におい
て、そのフィードバックループ内にアクチュエータの機
械的な特性の補償を行う第１の伝達要素と，回転記録媒
体の偏心誤差成分に対して、高い伝達ゲインを有するよ
うな第２の伝達要素とを少なくとも備え、前記第１の伝
達要素をアナログ回路によって構成し、前記第２の伝達
要素をデジタル回路によって構成したものである。 〔従来の技術〕 回転記録媒体としては、磁気ディスクや光ディスク等
が実用化されているが、特に、光ディスクの場合は、記
録面密度がきわめて高いから、かかる記録情報を読み出
す光学ピックアップとしては高い応答性と，残留偏差の
小さいサーボ系が必要になる。 そのため、従来は光ディスクに対するサーボ系は、高
いループゲインと安定性を得ることを目的としてなさ
れ、例えば、レーザ光を照射するアクチュエータ（２軸
機構）の応答性を改善すると共に、アクチュエータの２
次特性による位相廻りを補償するために複雑な位相補償
回路を使用してなるべく広帯域で高利得のサーボ特性が
得られるように設計していた。 しかしながら、一般的にサーボ回路において、サーボ
帯域を広くし、かつ、全体のループゲインを高くするこ
とは、制御理論で知られているように安定性を損なう要
因となると同時に、無駄な熱損失を発生してアクチュエ
ータの温度上昇，及び消費電力の増大を招くという問題
があった。 そこで、本出願人は先にかかる問題点を軽減するサー
ボ方式（特願昭61−129125号）を提案した。 このサーボ方式の概要は、第１の伝達要素として、光
ディスクの回転偏心誤差成分に対して高い伝達利得を有
する回路を設けると共に、第２の伝達要素としてアクチ
ュエータの機械的な伝達特性を補償することができる回
路を使用し、サーボエラー信号に対して選択的にフィー
ドバック回路を構成することにより、応答性を高くし、
かつ、残留偏差の少ないサーボ装置を構成するものであ
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、ディスクの偏心による例えばトラッキ
ングエラー信号は、ディスクの回転周期に比例する基本
的な周波数f₀の成分の外にその高調波成分が含まれてお
り、かつ、CLV方式（Constant Velocity Angulan）で
は、ディスク内周側と外周側で回転周期が変化するた
め、このような偏心によるトラッキングエラー成分に追
従して伝達特性が変化するような回路をアナログ回路で
構成することはきわめて困難であった。 すなわち、ｎ個の偏心周波数成分f₁…f_i…f_nに対して
ループゲインの高いサーボ系を形成する場合は、第３図
に示すように入力−出力端子間に４個の演算増幅器A₁,A
₂,A₃,A₄からなるステートバリアブルフィルタ（状態変
数フィルタ）をｎ個並列接続し、各ステートバリアブル
フィルタの共振周波数をそれぞれf₁…f_i…f_nに設定す
る。そして、回転ディスクの駆動モータ等から出力され
る回転周期に比例したクロック信号FGを分周回路Ｄ
_（１）…Ｄ_（ｉ）…Ｄ_（ｎ）を介して1/n（ｎ＝１・２
・３…ｎ）に分周し、各ステートバリアブルフィルタの
バントパス周波数ｆ_（ｎ）を決定するスイッチドキャパ
シタCS_（１）…CS_（ｉ）…CS_（ｎ）に供給することによ
り各周波数がωd₁,ωd₂,ωd₃……で利得が無限大となる
ような伝達回路を構成している。そのため回路構成が複
雑になり、このような伝達回路の調整及び構成は取り扱
う周波数が低いにもかかわらず実現が困難であった。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、かかる問題点にかんがみてなされたもの
で、回転記録媒体に対するサーボ回路において、比較的
低い周波数からなる偏心成分に基づくサーボエラー信号
に応答するサーボループはデジタル回路によって形成
し、比較的高い周波数に応答し伝達特性がアクチュエー
タの機械的な特性によって固定されるアクチュエータに
対するサーボ系回路はアナログ回路によって形成するよ
うにしたものである。 〔作用〕 偏心成分に対するサーボ系はデジタル回路で構成され
ているから、ディスクの種類，及びその回転周期が変化
したときにも、その偏心エラー信号に対応して伝達特性
を可変にすることが容易になり、また、アクチュエータ
に対するサーボ系はアクチュエータの機械的な伝達特性
によって、その補償回路は一定とすることができるか
ら、取り扱う周波数が比較的高くてもアナログ回路で容
易に実現することができる。 〔実施例〕 第１図は本発明の一実施例を示す回転記録媒体に対す
るサーボ回路を示したもので、一点鎖線で囲った10の部
分はデジタル回路で構成されているサーボ目標値に対す
る第１の補償回路、同じく20の部分はアナログ回路で構
成されているアクチュエータの機械的な伝達特性に対す
る第２の補償回路である。 第１の補償回路10は加算回路11と，サーボエラー信号
をサンプル化してデジタル信号に変換するA/D変換器12
と、スピンドルモータ等の回転周期に比例するクロック
信号FGによって駆動されるシフトレジスタ13,D/A変換器
14,及び係数回路15によって構成されている。 16はディスク制御目標値X_reffと，アクチュエータの
制御量ｘの比較を行い、トラッキングエラー信号TEを出
力する比較器、17はローパスフィルタ、18は係数回路を
示す。 第２の補償回路20にはアクチュエータの機械的な応答
特性を補償するために低域の位相おくれ補償を行う演算
増幅器21,高域で位相の進み補償を行う２段の演算増幅
器22,23が設けられており、これらの位相補償はアクチ
ュエータの伝達要素30の応答特性によって所定のサーボ
帯域内でサーボ特性が安定になるように設定されるもの
である。 本発明の一実施例を示すトラッキングサーボ回路は、
比較器16から出力されるトラッキングエラー信号TEを、
デジタル回路で形成されている第１の補償回路10,及び
アナログ回路で形成されている第２の補償回路20に分配
するようになされている。 加算器11,A/D変換器12,シフトレジスタ13,D/A変換器1
4からなる閉ループにはディスクの回転周期Ｌで一巡す
るような遅延量がクロック信号FGによって与えられる。
したがって、その伝達関数Ｇ_（ｓ）は とされ、第２図（ａ）に示すように、ディスクの回転角
速度ωが となる点で、ピーク点を有し、高域側でそのピーク点が
低くなるクシ型のバンドパスフィルタを構成する。 したがって、この第１の補償回路10はディスクの回転
周期Ｌを基本波ω_０とする偏心エラー成分及び偏心エラ
ーの高調波成分に対して、高い伝達ゲインを有する伝達
要素となり、このサーボループによってディスクの偏心
に基づくトラッキングエラーに対して定常偏差の少ない
制御を行わせることができる。 なお、係数回路15はその伝達ゲインK₀を１以下に設定
し、ピーク点の減衰量を設定するものである。 また、演算増幅器21,22,23からなる第２の補償回路20
は、一般に２次系の伝達関数 で示されるアクチュエータの伝達要素30の位相補償を行
うものであって、その伝達特性は、例えば第２図（ｂ）
に示すように、主に外乱成分に対してアクチュエータが
有効な応答特性を示すように設定される。 したがって、この回路はアクチュエータの機械的な伝
達特性によって一義的に設定され、高域の周波数成分が
含まれるアナログ回路で容易に形成することができる。 なお、係数回路18,24は偏心成分に対するサーボ利得
と，外乱成分に対するサーボ利得の割合を適当に設定
し、加算器19を介してアクチュエータに供給することに
より、このサーボ回路の全体のサーボ特性を決定するも
のである。 以上はトラッキングサーボを実施例としたが、回転記
録媒体に対するサーボ回路は、目標値の大部分が偏心成
分とみなされるから、このようなサーボ回路はフォーカ
スサーボ，スピンドルサーボ等にも有用である。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の回転記録媒体に対する
サーボ回路は、サーボエラー信号をデジタル信号に変換
するとともに、このデジタル信号をシフトレジスタに供
給し、このシフトレジスタを回転記録媒体の回転周期に
対応して駆動させる手段を備えたデジタル回路により回
転記録媒体に対する偏心成分に対して高いループゲイン
を設定することができるサーボ系が構成され、アナログ
回路によってアクチュエータの応答特性の補償に対する
サーボ回路を構成しているから、偏心に対して定常偏差
を抑圧し、かつ、外乱に対しても高い応答性を示すサー
ボ回路が構築できるという効果がある。 また、このようなサーボ回路の設計及び調整が容易に
なるという利点がある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo circuit for a rotary recording medium, and more particularly to a servo circuit of a pickup for reading or recording information from a disk. [Summary of the Invention] The present invention relates to a tracking servo circuit or a focus servo circuit required for reading information recorded on a rotary recording medium such as an optical disk. And a second transmission element having a high transmission gain with respect to the eccentricity error component of the rotary recording medium, wherein the first transmission element is an analog circuit. And the second transmission element is constituted by a digital circuit. [Prior art] As a rotary recording medium, a magnetic disk, an optical disk, or the like has been put to practical use. And a servo system with small residual deviation are required. Conventionally, therefore, a servo system for an optical disc is designed to obtain a high loop gain and stability. For example, the response of an actuator (two-axis mechanism) that irradiates a laser beam is improved,
In order to compensate for phase rotation due to the following characteristics, a complicated phase compensation circuit is used to design a servo characteristic with high gain in a wide band as much as possible. However, generally, in a servo circuit, widening the servo band and increasing the overall loop gain not only cause a loss of stability as is known in control theory, but also cause unnecessary heat loss. This causes a problem that the temperature of the actuator increases and the power consumption increases. Therefore, the present applicant has proposed a servo method (Japanese Patent Application No. 61-129125) for reducing the above problem. The outline of this servo system is to provide a circuit having a high transmission gain with respect to the rotational eccentric error component of the optical disk as a first transmission element, and to compensate for a mechanical transmission characteristic of an actuator as a second transmission element. By using a circuit that can generate a feedback circuit selectively with respect to the servo error signal,
Further, a servo device with a small residual deviation is constituted. [Problems to be Solved by the Invention] However, for example, a tracking error signal due to the eccentricity of the disk includes a harmonic component in addition to a component of a basic frequency f ₀ proportional to the rotation cycle of the disk, In addition, in the CLV method (Constant Velocity Angulan), the rotation cycle changes between the inner and outer sides of the disk. It was extremely difficult to construct. That is, when a servo system having a high loop gain is formed for _n eccentric frequency components f ₁ ... F _i ... F _n , as shown in FIG. ₁ , A
_2, A _3-state variable filter comprising, A ₄ (a state variable filter) and the n parallel-connected sets the resonance frequency of each state variable filter f ₁ ... f _i ... f _n, respectively. Then, a clock signal FG proportional to the rotation cycle output from a drive motor of the rotating disk or the like is divided by a frequency dividing circuit D.
₍₁₎ ... D _(i) ... 1 / n (n = _1.2) via D _(n)
... N) and supply them to the switched capacitors CS ₍₁₎ ... CS _(i) ... CS _(n) that determine the band pass frequency f _(n) of each state variable filter so that each frequency becomes ωd ₁ , ωd ₂ , ωd ₃ ... Constitute a transmission circuit in which the gain becomes infinite. Therefore, the circuit configuration becomes complicated, and it is difficult to realize such adjustment and configuration of the transmission circuit even though the frequency to be handled is low. Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above problems, and a servo circuit responding to a servo error signal based on an eccentric component having a relatively low frequency in a servo circuit for a rotary recording medium. The loop is formed by a digital circuit, and the servo system circuit for the actuator, which responds to a relatively high frequency and the transfer characteristics are fixed by the mechanical characteristics of the actuator, is formed by an analog circuit. [Operation] Since the servo system for the eccentric component is constituted by a digital circuit, even when the type of disk and its rotation cycle change, it is easy to make the transmission characteristics variable in accordance with the eccentric error signal. In addition, the compensation system of the servo system for the actuator can be made constant by the mechanical transmission characteristics of the actuator, so that it can be easily realized by an analog circuit even if the frequency handled is relatively high. Embodiment FIG. 1 shows a servo circuit for a rotary recording medium according to an embodiment of the present invention. A portion 10 surrounded by a dashed line is a first circuit for a servo target value constituted by a digital circuit. The compensating circuit 20 is also a second compensating circuit for mechanical transmission characteristics of an actuator constituted by an analog circuit. The first compensation circuit 10 includes an adder circuit 11 and an A / D converter 12 that samples a servo error signal and converts the sampled signal into a digital signal.
And a shift register 13, a D / A converter driven by a clock signal FG proportional to the rotation cycle of a spindle motor or the like
14, and a coefficient circuit 15. _{Reference numeral} 16 denotes a comparator that compares the disk control target value _Xreff with the control amount x of the actuator and outputs a tracking error signal TE, 17 denotes a low-pass filter, and 18 denotes a coefficient circuit. The second compensating circuit 20 includes an operational amplifier 21 for compensating a phase shift in a low frequency band to compensate for a mechanical response characteristic of the actuator, and two-stage operational amplifiers 22 and 23 for compensating a phase advance in a high frequency band. The phase compensation is provided so that the servo characteristics are stabilized within a predetermined servo band by the response characteristics of the transmission element 30 of the actuator. A tracking servo circuit according to an embodiment of the present invention includes:
The tracking error signal TE output from the comparator 16 is
The signal is distributed to a first compensation circuit 10 formed of a digital circuit and a second compensation circuit 20 formed of an analog circuit. Adder 11, A / D converter 12, shift register 13, D / A converter 1
The closed loop consisting of 4 is given a delay amount by the clock signal FG so as to make a round with the rotation period L of the disk.
Therefore, its transfer function G _(s) is As shown in FIG. 2 (a), the rotational angular velocity ω of the disk is Thus, a comb-type band-pass filter having a peak point and having a lower peak point on the high frequency side is constructed. Therefore, the first compensation circuit 10 becomes a transmission element having a high transmission gain with respect to an eccentric error component and a harmonic component of the eccentric error with the rotation period L of the disk as the fundamental wave ω _0, and the servo loop makes the disk Control with a small steady-state error can be performed with respect to the tracking error based on the eccentricity. The coefficient circuit 15 sets the transfer gain K ₀ to 1 or less, is to set the attenuation of the peak point. Also, a second compensation circuit 20 composed of operational amplifiers 21, 22, and 23
Is generally the transfer function of the second order system The phase compensation of the transmission element 30 of the actuator shown in FIG.
As shown in (1), the actuator is set so as to mainly exhibit an effective response characteristic to a disturbance component. Therefore, this circuit is uniquely set by the mechanical transmission characteristic of the actuator, and can be easily formed by an analog circuit including a high-frequency component. The coefficient circuits 18 and 24 appropriately set the ratio of the servo gain to the eccentric component and the ratio of the servo gain to the disturbance component, and supply the ratio to the actuator via the adder 19, so that the servo characteristics of the entire servo circuit are improved. To decide. In the above, the tracking servo has been described as an example. However, in a servo circuit for a rotary recording medium, most of the target value is regarded as an eccentric component, and thus such a servo circuit is also useful for focus servo, spindle servo and the like. [Effects of the Invention] As described above, the servo circuit for a rotary recording medium of the present invention converts a servo error signal into a digital signal, supplies the digital signal to a shift register, and A servo system capable of setting a high loop gain for an eccentric component with respect to a rotary recording medium is constituted by a digital circuit having means for driving corresponding to the rotation cycle of the actuator. Since the servo circuit is configured, there is an effect that a steady-state error can be suppressed with respect to eccentricity and a servo circuit having high responsiveness to disturbance can be constructed. Further, there is an advantage that the design and adjustment of such a servo circuit becomes easy.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の回転記録媒体に対するサーボ回路の一
実施例を示すブロック図、第２図（ａ），（ｂ）は第１
の補償回路，及び第２の補償回路の周波数応答特性を示
すデータ図、第３図は本発明の先行技術の一部分を示す
回路図である。 図中、10はデジタル回路からなる第１の補償回路、20は
アナログ回路からなる第２の補償回路、30はアクチュエ
ータの伝達要素、X_reffは制御目標値、ｘは制御量を示
す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a servo circuit for a rotary recording medium according to the present invention, and FIGS.
FIG. 3 is a data diagram showing the frequency response characteristics of the compensating circuit and the second compensating circuit. FIG. 3 is a circuit diagram showing a part of the prior art of the present invention. In the drawing, reference numeral 10 denotes a first compensation circuit formed of a digital circuit, reference numeral 20 denotes a second compensation circuit formed of an analog circuit, reference _numeral 30 denotes a transmission element of an actuator, _Xreff denotes a control target value, and x denotes a control amount.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．回転記録媒体に対して情報を記録、または情報の読
み出しを行うアクチュエータと、上記情報の記録または
読み出しの際に出力されるサーボエラー信号に基づいて
上記アクチュエータの目標値追従制御を行うサーボ回路
において、 上記サーボエラー信号をデジタル信号に変換し、そのデ
ータをシフトレジスタに供給すると共に、該シフトレジ
スタを上記回転記録媒体の回転周期に対応するクロック
信号によって動作させ、かつ、帰還量が１以下に設定さ
れている帰還回路を設けて、上記回転記録媒体の偏心周
波数の低域側の周波数になるほど高いピークゲインを与
える櫛形のフイルタ特性を有するデジタル回路により構
成された第１の補償回路と、 上記アクチュエータの機械的な応答特性を補償するため
に、所定の周波数帯域における位相補償を行うアナログ
回路で構成された第２の補償回路と、 を備え、 上記第１の補償回路の出力をローパスフイルタを介して
上記第２の補償回路の出力と共に、上記アクチュエータ
に与えることによりサーボループを構成することを特徴
する回転記録媒体に対するサーボ回路。(57) [Claims] An actuator that records information on a rotating recording medium, or reads information, and a servo circuit that performs target value tracking control of the actuator based on a servo error signal output when recording or reading the information, The servo error signal is converted into a digital signal, the data is supplied to a shift register, the shift register is operated by a clock signal corresponding to the rotation cycle of the rotary recording medium, and the feedback amount is set to 1 or less. A first compensation circuit comprising a digital circuit having a comb-shaped filter characteristic that provides a higher peak gain as the frequency becomes lower than the eccentric frequency of the rotary recording medium. Phase in a given frequency band to compensate for the mechanical response characteristics of And a second compensating circuit comprising an analog circuit for compensating the servo. The output of the first compensating circuit is supplied to the actuator together with the output of the second compensating circuit via a low-pass filter. A servo circuit for a rotating recording medium, which forms a loop.