JPH01303631A - Tracking controller for optical disk - Google Patents
Tracking controller for optical diskInfo
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Landscapes
- Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光ディスクのトラック上の光スポットが所
定のトラックに追従するように、光ビームを集光するた
めの対物レンズをアクチエエータを介してトラッキング
方向に移動制御させるように構成した光ディスクのトラ
ッキング制御装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention provides an objective lens for condensing a light beam through an actuator so that a light spot on a track of an optical disk follows a predetermined track. The present invention relates to a tracking control device for an optical disc configured to control movement in a tracking direction.
第９図は例えば特開昭５９−２８２５３号公報に開示さ
れた従来の光ディスクのトラッキング制御装置を示すブ
ロック図であり、同図において１は信号を記録、再生す
る光ディスク、２は光ビームａを光デイスク１上の所定
のトラックに追従させるアクチュエータ、３は光ビーム
ａを光デイスク上に集光させる対物レンズ、４はアクチ
ュエータ２の可動部に駆動力を供給するアクチュエータ
コイルである。５は光ビームａの光源であるレーザ発振
器、６はレーザ発振器５の出力を光ディスク１へ、また
光ディスク１からの反射光をフォトディテクタ７へ分配
するビームスプリフタである。フォトディテクタ７は光
ディスク１からの反射光を光量−電気変換する。８はト
ラッキング誤差信号生成回路で、フォトディテクタ７か
らの信号により光ディスク１におけるトラッキング案内
溝に対する光ビームの集光スポットの位置を電気信号に
変換して出力する。上記ビームスプリンタ６、フォトデ
ィテクタ７、トラッキング誤差信号生成回路８をもって
トラッキングセンサを構成する。９は位相補償回路で、
制御ループが閉じたときに安定性などの所定の制御性能
を確保するように働く。１０は増幅回路で、上記位相補
償回路９からの制御電圧を駆動電流に変換して、その駆
動電流を上記アクチュエータコイル４に供給する。FIG. 9 is a block diagram showing a conventional tracking control device for an optical disk disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-28253. An actuator is configured to follow a predetermined track on the optical disk 1; 3 is an objective lens that focuses the light beam a onto the optical disk; and 4 is an actuator coil that supplies a driving force to the movable portion of the actuator 2. 5 is a laser oscillator which is a light source of the light beam a; 6 is a beam splitter that distributes the output of the laser oscillator 5 to the optical disk 1 and the reflected light from the optical disk 1 to the photodetector 7. The photodetector 7 converts the amount of light reflected from the optical disc 1 into electricity. Reference numeral 8 denotes a tracking error signal generation circuit which converts the position of the focused spot of the light beam relative to the tracking guide groove on the optical disc 1 into an electrical signal based on the signal from the photodetector 7, and outputs the electrical signal. The beam splinter 6, photodetector 7, and tracking error signal generation circuit 8 constitute a tracking sensor. 9 is a phase compensation circuit,
It works to ensure predetermined control performance such as stability when the control loop is closed. Reference numeral 10 denotes an amplifier circuit which converts the control voltage from the phase compensation circuit 9 into a drive current and supplies the drive current to the actuator coil 4.
次に上記構成の動作について説明する。Next, the operation of the above configuration will be explained.
光ディスク１からの反射光がビームスプリッタ６を経て
フォトデイチクタフに入射することによって、その入射
光量が電気変換されたのちトラッキング誤差信号生成回
路８において光ディスクｌにおけるトラッキング案内溝
に対する光ビームａの集光スポットの位置が検出され、
かつそれに相当する電気信号が出力される。この出力信
号が駆動電流に変換されてアクチュエータコイル４に供
給されることによりアクチュエータ２が作動される。こ
れにともなって対物レンズ３がアクチュエータコイル４
の発生する駆動力にて動かされて、光デイスク１上の光
スポットがトラッキング案内溝に追従するように移動さ
れることになる。When the reflected light from the optical disk 1 enters the photodetector through the beam splitter 6, the amount of the incident light is electrically converted, and then the tracking error signal generation circuit 8 focuses the light beam a on the tracking guide groove in the optical disk l. The position of the light spot is detected,
And an electrical signal corresponding thereto is output. The actuator 2 is actuated by converting this output signal into a drive current and supplying it to the actuator coil 4. Accordingly, the objective lens 3 is connected to the actuator coil 4.
The light spot on the optical disc 1 is moved to follow the tracking guide groove.
上記のようなトラッキング制御動作において、その制御
ループが閉じている際に位相補償回路９の働きにより制
御の安定性、適応性などが確保されて所定どおりのトラ
ッキング制御動作をおこなう。In the tracking control operation as described above, when the control loop is closed, stability and adaptability of the control are ensured by the function of the phase compensation circuit 9, and the tracking control operation is performed as prescribed.
従来のトラッキング制御装置は、以上のように構成され
ているので、制御系の内部に、一種の微分回路である位
相補償回路が必要で、外部ノイズの影響を受けやすく、
また、サーボ引き込み時の応答が、制御系ゲインで一意
に定まってしまうため、適応性を改善すると、安定性が
悪くなってしまうなどの問題点があった。Conventional tracking control devices are configured as described above, so they require a phase compensation circuit, which is a kind of differentiating circuit, inside the control system, and are susceptible to external noise.
Furthermore, since the response during servo pull-in is uniquely determined by the control system gain, there is a problem in that stability deteriorates even if adaptability is improved.
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、一種の微分回路である位相補償回路を用い
ずに、適応性と、安定性の両方を改善できるトラッキン
グ制？Ｉ１）装置を得ることを目的とする。This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and is a tracking system that can improve both adaptability and stability without using a phase compensation circuit, which is a type of differentiator circuit. I1) The purpose is to obtain a device.
この発明に係るトラッキング制御装置は、トラッキング
アクチュエータにレンズポジションセンサを搭載すると
ともに、アクチュエータの駆動電流と、上記レンズポジ
ションセンサの出力とにより、現代制御理論のオブザー
バを使ってアクチュエータの速度を推定し、制御系を状
態フィードバック系としたものである。A tracking control device according to the present invention includes a lens position sensor mounted on a tracking actuator, and estimates the speed of the actuator using an observer based on modern control theory based on the drive current of the actuator and the output of the lens position sensor. The control system is a state feedback system.
この発明においては、オブザーバにより推定されたアク
チュエータ速度と、トラッキングセンサにより検出され
る追従目標（ディスク偏芯）と、光スポツト位置との差
をフィードバックする事により状態フィードバックを行
なう構成としたから、位相補償回路を用いずに、適応性
と、安定性の両方を改善できる。In this invention, the state feedback is performed by feeding back the difference between the actuator speed estimated by the observer, the tracking target (disc eccentricity) detected by the tracking sensor, and the optical spot position. Both adaptability and stability can be improved without using a compensation circuit.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図はこの発明の一実施例におけるトラッキング制御
装置を示すブロック図であり、図において、１）は光デ
ィスク１を回転させるためのモータ、１２は対物レンズ
３の動きを検出するためのセンサー光学系におけるレー
ザ発振器、１３はアクチュエータ回転部１５と連動する
反射ミラー、１４は反射ミラー１３からの反射光の動き
を検出するためのポジションセンサ、１５はアクチュエ
ータ可動部、１６は対物レンズ３の動きを検出するセン
サを搭載した光ヘッドである。１７はフォトディテクタ
７からの信号により、光ディスク１におけるトラッキン
グ案内溝に対する光ビームの集光スポットの位置を電気
信号に変換して出力するトラッキングセンサアンプ、１
８は状態フィードバックの一方のループである位置フィ
ードバックのループゲインを定める増幅器、１９は対物
レンズ３の動きを検出するためのポジションセンサ１４
の出力を電気信号に変換して出力するポジションセンサ
アンプ、２０はアクチュエータコイル４に流れる電流情
報と、ポジションセンサアンプ１９からの出力である対
物レンズ３の動きの情報とによりアクチュエータ２の速
度を推定するための速度推定オブザーバ、２１は状態フ
ィードバックのもう一方のループである速度フィードバ
ックのループゲインを定める増幅器、２２は速度フィー
ドバックの信号周波数帯域を低域側で制限するための低
域除去フィルタ。２３は増幅器２２．１８からの制御出
力をアクチュエータコイル４を駆動する電流に変換する
ためのドライバである。FIG. 1 is a block diagram showing a tracking control device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1) is a motor for rotating the optical disk 1, and 12 is a sensor optical system for detecting the movement of the objective lens 3. A laser oscillator in the system; 13 is a reflection mirror that operates in conjunction with the actuator rotating section 15; 14 is a position sensor for detecting the movement of the reflected light from the reflection mirror 13; 15 is an actuator movable section; 16 is a reflection mirror that detects the movement of the objective lens 3. It is an optical head equipped with a detection sensor. Reference numeral 17 denotes a tracking sensor amplifier that converts the position of the focused spot of the light beam relative to the tracking guide groove on the optical disc 1 into an electrical signal based on the signal from the photodetector 7, and outputs the electric signal.
8 is an amplifier that determines the loop gain of position feedback, which is one loop of state feedback; 19 is a position sensor 14 for detecting the movement of objective lens 3;
A position sensor amplifier 20 that converts the output of the sensor into an electrical signal and outputs it estimates the speed of the actuator 2 based on information on the current flowing through the actuator coil 4 and information on the movement of the objective lens 3 that is the output from the position sensor amplifier 19. 21 is an amplifier that determines the loop gain of the velocity feedback, which is the other loop of the state feedback; 22 is a low-pass removal filter for limiting the signal frequency band of the velocity feedback on the low frequency side. 23 is a driver for converting the control output from the amplifier 22.18 into a current for driving the actuator coil 4.
第２図は、レンズの動きを検出するセンサを搭載したア
クチュエータを示す外観図であり、図において、２４は
フォーカスマグネット、２５はフォーカスマグネット２
４によりフォーカス方向すに推力を発生させるためのフ
ォーカスコイル、２６はトラッキングマグネット、２７
はトラッキングマグネット２６によりトラッキング方向
Ｃに推力を発生させるためのトラッキングコイル、２８
はアクチュエータ可動部１５をしゅう動させるための軸
、２９は半導体レーザ１２からのレーザ光を平行光に直
すためのレンズである。FIG. 2 is an external view showing an actuator equipped with a sensor that detects lens movement. In the figure, 24 is a focus magnet, 25 is a focus magnet 2.
4 is a focus coil for generating thrust in the focus direction; 26 is a tracking magnet; 27
28 is a tracking coil for generating thrust in the tracking direction C by the tracking magnet 26;
29 is a shaft for sliding the actuator movable portion 15, and a lens for converting the laser beam from the semiconductor laser 12 into parallel light.
第３図は一般的なオブザーバの原理図であり、図におい
て、Ａは状態行列、Ｂは入力行列、Ｃは出力行列、Ｋは
ゲイン行列、α、α′は積分器である。FIG. 3 is a diagram showing the principle of a general observer. In the figure, A is a state matrix, B is an input matrix, C is an output matrix, K is a gain matrix, and α and α' are integrators.
第４図はアクチュエータの速度とオブザーバの推定速度
の変化を、横軸に時間、縦軸に状態量を取って示した図
である。FIG. 4 is a diagram showing changes in the speed of the actuator and the estimated speed of the observer, with time on the horizontal axis and state quantity on the vertical axis.
第５図は制御理論における極配置を、縦軸に虚数、横軸
に実数を取って示した図であり、図において、Ｄは制御
対象（アクチュエータ）の極、Ｅは本発明の閉ループシ
ステムの極、Ｆは速度推定オブザーバの極である。Figure 5 is a diagram showing the pole arrangement in control theory, with imaginary numbers on the vertical axis and real numbers on the horizontal axis. In the figure, D is the pole of the controlled object (actuator), and E is the pole of the closed loop system of the present invention. The pole, F, is the pole of the speed estimation observer.
第６図は本発明の一実施例における速度推定オブザーバ
の構成を示す図であり、図において、３０はある周波数
以上で積分特性を示す不完全積分器、３１はどの周波数
でも積分特性を示す完全積分器、３２は完全積分器３１
の出力を不完全積分器３０の入力に負帰還するための増
幅器、３３はアクチュエータ特性（入力端子から出力変
位ま、での特性）を等価している部分である。３４．３
５はそれぞれ積分器３１．３０の手前に負帰還し、オブ
ザーバ推定値の、真値への収束を安定にかつ早く行うた
めに設けられた増幅器である。２６はオブザーバの第１
の入力であるアクチュエータ駆動電流を等価的に表して
いる電圧、３７はオブザーバの第２の人力であるアクチ
ュエータ変位を等価的に表している電圧、３８はオブザ
ーバの出力であるアクチュエータ速度を等価的に表して
いる電圧である。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a speed estimation observer in an embodiment of the present invention. In the figure, 30 is an imperfect integrator that exhibits integral characteristics above a certain frequency, and 31 is a perfect integrator that exhibits integral characteristics at any frequency. Integrator, 32 is perfect integrator 31
An amplifier 33 for negatively feeding back the output of the integrator 30 to the input of the incomplete integrator 30 is a part that equalizes the actuator characteristics (characteristics from the input terminal to the output displacement). 34.3
Reference numerals 5 and 5 designate amplifiers that provide negative feedback before the integrators 31 and 30, respectively, and are provided to stably and quickly converge the observer estimated value to the true value. 26 is the first observer
, 37 is a voltage that equivalently represents the actuator displacement, which is the second human power of the observer, and 38 is equivalently the actuator speed, which is the output of the observer. This is the voltage it represents.
また、第７図は第１図のブロック図において低域除去フ
ィルター２２が無い場合の偏差圧縮特性（ディスク偏芯
量に対する光デイスク案内溝上の光スポットの偏差量の
比）の周波数特性を示す図、第８図は第１図のブロック
図において低域除去フィルター２２が有る場合の偏差圧
縮特性の周波数特性を示す図である。Furthermore, FIG. 7 is a diagram showing the frequency characteristic of the deviation compression characteristic (ratio of the deviation amount of the optical spot on the optical disk guide groove to the disk eccentricity amount) when the low-pass removal filter 22 is not provided in the block diagram of FIG. 1. , FIG. 8 is a diagram showing the frequency characteristic of the deviation compression characteristic when the low-pass removal filter 22 is included in the block diagram of FIG. 1.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
第１図のブロック図においてフォトデイチクタフの出力
をトラッキングセンサアンプ１７に入力すると、光ディ
スク１におけるトラッキング案内溝に対する集光スポッ
トの位置すなわち偏差が検出される。この偏差信号を増
幅器１８．ドライバ２３を介してフィードバックすれば
、光デイスク１上の光スポットがトラッキング案内溝に
追従するように制御できる。しかしこのままでは、従来
の実施例における位相補償回路９が無いため制御系がき
わめて不安定で、すぐに制御系がはずれてしまう。そこ
で光スポットの動きと連動しているアクチュエータ２の
速度を検出して、上記トラッキングセンサアンプ１７の
出力である偏差と共にフィードバックを行えば、トラッ
キングアクチュエータのすべての状態量（位置、速度）
をフィードバックしているため、現代制御理論のレギュ
レータの構成となり、制御系を安定化できる。実際には
、速度センサが無いため、レンズポジションセンサと、
アクチュエータ駆動電流とにより、オブザーバをかけ速
度を推定する。レンズポジシヲンセンサは、例えば第２
図のような構成になっており、トラッキングマグネット
２６とトラッキングコイル２７の作用により、アクチュ
エータ２の可動部１５が軸２８を中心に矢印Ｃの方向に
回転すると、反射ミラー１３も可動部１５と連動して動
く、一方、半導体レーザ１２からのレーザ光はレンズ２
９で平行光に直され、反射ミラー１３を介して、ポジシ
ョンセンサ１４に到達するため反射ミラー１３が回転す
ると、ポジションセンサ１４上の光点も移動する。ポジ
ションセンサ１４は、センサ上の光点の位置を電気信号
に変換するため、トランク方向のフレ角が小さい場合は
、フレ角に比例した信号を取り出す事が出来る。なお、
可動部１５がフォーカス方向（図中の矢印すの方向）に
移動しても、ポジションセンサ１４がフォーカス方向に
余裕のあるセンサ形状のものであれば問題はない。In the block diagram of FIG. 1, when the output of the photodetector is input to the tracking sensor amplifier 17, the position or deviation of the focused spot with respect to the tracking guide groove on the optical disc 1 is detected. This deviation signal is sent to the amplifier 18. By feeding back via the driver 23, the light spot on the optical disc 1 can be controlled to follow the tracking guide groove. However, if this continues as it is, the control system will be extremely unstable due to the absence of the phase compensation circuit 9 in the conventional embodiment, and the control system will soon become disconnected. Therefore, if the speed of the actuator 2 that is linked to the movement of the light spot is detected and fed back together with the deviation that is the output of the tracking sensor amplifier 17, all state quantities (position, speed) of the tracking actuator can be detected.
Since it is fed back, it has the configuration of a regulator according to modern control theory, and can stabilize the control system. Actually, since there is no speed sensor, there is a lens position sensor,
The speed is estimated using an observer based on the actuator drive current. The lens position sensor is, for example, the second
It has a configuration as shown in the figure, and when the movable part 15 of the actuator 2 rotates in the direction of arrow C around the shaft 28 due to the action of the tracking magnet 26 and the tracking coil 27, the reflection mirror 13 also moves in conjunction with the movable part 15. On the other hand, the laser beam from the semiconductor laser 12 moves through the lens 2.
The light is converted into parallel light at step 9 and reaches the position sensor 14 via the reflection mirror 13. When the reflection mirror 13 rotates, the light spot on the position sensor 14 also moves. Since the position sensor 14 converts the position of the light spot on the sensor into an electrical signal, if the deflection angle in the trunk direction is small, a signal proportional to the deflection angle can be extracted. In addition,
Even if the movable part 15 moves in the focus direction (in the direction of the arrow in the figure), there is no problem as long as the position sensor 14 has a sensor shape that has a margin in the focus direction.
上記ポジションセンサ１４の出力は、ポジションセンサ
アンプ１９を通し、アクチュエータ２のフレ角に比例し
た電圧に直され、速度推定オブザーバ２０に入力される
。また、アクチュエータコイル４に流れる電流量に比例
した電圧も速度推定オブザーバ２０に入力される。The output of the position sensor 14 is converted into a voltage proportional to the deflection angle of the actuator 2 through a position sensor amplifier 19, and is input to a speed estimation observer 20. Further, a voltage proportional to the amount of current flowing through the actuator coil 4 is also input to the speed estimation observer 20.
速度推定オブザーバ２０は、次のようにしてアクチュエ
ータ２の速度を推定する。The speed estimation observer 20 estimates the speed of the actuator 2 as follows.
速度推定オブザーバ２０は原理的に第３図のような構成
となっている。アクチュエータ２を現代制御理論におけ
る状態方程式表現すると次のように表わされる。The speed estimation observer 20 has a structure as shown in FIG. 3 in principle. When the actuator 2 is expressed using a state equation in modern control theory, it is expressed as follows.
ここにおいて、士は状Ｂ量の微分値、Ｘは状Ｂ量、Ａは
状態行列、Ｂは入力行列、Ｕは入力、Ｃは出力行列、ｙ
は出力である。例えばアクチュエータ２をバネ−マス−
ダンパー系と考えアクチュエータ質量をＭ、バネ定数を
Ｋ、粘性係数をＤ、アクチュエータ速度をｘ２、アクチ
ュエータ位置をＸ＋とすると、式（１）は次のように表
わされる。Here, z is the differential value of the B-like quantity, X is the B-like quantity, A is the state matrix, B is the input matrix, U is the input, C is the output matrix, y
is the output. For example, actuator 2 can be
Considering a damper system and assuming that the actuator mass is M, the spring constant is K, the viscosity coefficient is D, the actuator speed is x2, and the actuator position is X+, equation (1) is expressed as follows.
ここにおいて出力は変位Ｘ、 Ｌ／か取り出せないもの
とする。また式（２）は第３図におけるアクチュエータ
部を表している。速度推定オブザーバは、式（２）で表
わされるアクチュエータのモデルを内部に持っており、
第３図中のアクチュエータ出力ｙと速度推定オブザーバ
２０による推定出力ｙを比較し、その差をゲインにでフ
ィードバックする事により構成される。速度推定オブザ
ーバ２０の内部においては、ｙとｙが一致するようにゲ
インにのフィードバックがかかっているため、内部の状
態量Ｘも、第４図に示されるようにｔ、ｓｅｃ後にＸと
同じ値になる。このようにして本発明の速度推定オブザ
ーバ２０も、入力Ｕであるアクチュエータ２の駆動電流
に相当する電圧と、もう一つの入力であるｙすなわちア
クチュエータ変位に相当する電圧を入力する事により、
状態量の１つであるアクチュエータ２の速度を推定する
事ができる。Here, it is assumed that the output cannot be obtained by displacements X and L/. Furthermore, equation (2) represents the actuator section in FIG. The speed estimation observer has an actuator model expressed by equation (2) inside,
It is constructed by comparing the actuator output y in FIG. 3 and the estimated output y from the speed estimation observer 20, and feeding the difference back to the gain. Inside the speed estimation observer 20, feedback is applied to the gain so that y and y match, so the internal state quantity X also has the same value as X after t, sec, as shown in FIG. become. In this way, the speed estimation observer 20 of the present invention also inputs the voltage corresponding to the drive current of the actuator 2, which is the input U, and the voltage corresponding to the actuator displacement, which is another input, y, so that
The speed of the actuator 2, which is one of the state quantities, can be estimated.
この時、速度の推定値は、第４図のように推定するまで
の時間１．を要するため、この推定する速さは、トラッ
キング制御系全体が収束する速さよりも速くなければな
らない。第５図において制御系全体が収束する早さを示
す。第５図は、制御理論の極配置を示しており、より左
に極が配置されるほど収束が早い。ここにおいてトラッ
キング制御系全体の極Ｅはアクチュエータ２の極りより
も左に配置し、速度推定オブザーバ２０の極Ｆはトラッ
キング制御系全体の極Ｅよりも左に配置するように設計
されなければならない。At this time, the estimated value of the speed is calculated as shown in FIG. Therefore, this estimated speed must be faster than the speed at which the entire tracking control system converges. FIG. 5 shows how quickly the entire control system converges. FIG. 5 shows the pole arrangement of the control theory, and the farther left the pole is located, the faster the convergence. Here, the design must be such that the pole E of the entire tracking control system is placed to the left of the pole of the actuator 2, and the pole F of the speed estimation observer 20 is placed to the left of the pole E of the entire tracking control system. .
第６図は、本実施例におけるアクチュエータの速度推定
オブザーバの構成を示す図であり、図において、３３の
部分はバネ−マス−ダンパー系のアクチュエータ特性を
そのまま表現している部分である。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the actuator speed estimation observer in this embodiment. In the figure, a portion 33 directly expresses the actuator characteristics of the spring-mass-damper system.
式（２）を分解すると次のようになる。When formula (2) is decomposed, it becomes as follows.
式（３）により、信号経路における量、のポイントは、
ｘ、のポイントをに７Ｍ倍して負帰還したものと、Ｘｔ
のポイントをＤ／Ｍ倍して負帰還したものと入力Ｕを１
／Ｍ倍したものを加えたものである。またＸｔはｘ２を
積分したものであるのでこの積分器は、Ｄ／Ｍのゲイン
で負帰還しているループを含む事となり、これが第６図
中の不完全積分器となる。このようにして信号をつない
でい（と、３１は完全積分器となり、増幅器３７はに７
Ｍ倍の増幅器となる。ここで式（３）を、演算増幅器等
で実現する場合、すべての積分器を完全積分器で実現す
ると、演算増幅器の出力にオフセットが生じる場合があ
るため、積分器の入出力間にフィードバックがある場合
は、これを不完全積分器として実現した方が良い。According to equation (3), the point of quantity in the signal path is:
The negative feedback obtained by multiplying the point of x by 7M, and
The negative feedback obtained by multiplying the point by D/M and the input U are 1
/M times the value. Also, since Xt is the integral of x2, this integrator includes a negative feedback loop with a gain of D/M, and this becomes the incomplete integrator in FIG. Connecting the signals in this way (and 31 becomes a perfect integrator, and amplifier 37 becomes 7
It becomes an M-fold amplifier. Here, when formula (3) is implemented using an operational amplifier, etc., if all integrators are implemented as perfect integrators, an offset may occur in the output of the operational amplifier, so there is no feedback between the input and output of the integrator. In some cases, it is better to implement this as an imperfect integrator.
以上のようにして、オブザーバ２０内のアクチュエータ
等価部３３を構成する事ができる。またアクチュエータ
等価部３３の出力ｙと、アクチュエータ変位を計測して
、変位に比例した電圧とを比較し、その差を増幅器３５
で負帰還する事によリオプザーバを構成することができ
る。増幅器３４はオブザーバ内ループの安定化のために
挿入される。また増幅器３４．３５のゲインを調整する
事により第５図に示すように、オブザーバの極Ｆをトラ
ッキング制御系全体の閉ループ極Ｅよりも左側に設定す
る。この結果速度推定オブザーバ２０の速度推定値３８
は、これをトラッキング制御系の速度フィードバックに
おける速度情報として使用しても問題がなくなり、現代
制御理論におけるレギュレータを構成する事ができる０
以上により、速度フィードバックと、フォトディテクタ
７からの位置フィードバックにより、安定なトラッキン
グ制御系が構成できるが、ディスク偏芯量に対する光デ
イスク案内溝上の光スポットの偏差量の比、すなわち偏
差圧縮率が第７図のように（例えばディスク回転周数３
０Ｈｚにおいて）−３０ｄＢＬ、かない。光デイスク案
内溝上の光スポットの偏差は次式であたえられる。In the manner described above, the actuator equivalent section 33 within the observer 20 can be configured. Furthermore, the output y of the actuator equivalent section 33 is compared with a voltage proportional to the displacement by measuring the actuator displacement, and the difference is calculated by the amplifier 35.
A re-observer can be configured by giving negative feedback. An amplifier 34 is inserted for stabilization of the intraobserver loop. Furthermore, by adjusting the gains of the amplifiers 34 and 35, the observer pole F is set to the left of the closed loop pole E of the entire tracking control system, as shown in FIG. As a result, the speed estimation value 38 of the speed estimation observer 20
There is no problem when using this as speed information in speed feedback of a tracking control system, and it can be used to construct a regulator in modern control theory.
As described above, a stable tracking control system can be configured by speed feedback and position feedback from the photodetector 7, but the ratio of the deviation amount of the optical spot on the optical disk guide groove to the disk eccentricity, that is, the deviation compression ratio is the seventh As shown in the figure (for example, disk rotation number 3
(at 0Hz) -30dBL, no. The deviation of the optical spot on the optical disc guide groove is given by the following equation.
（偏差量）μｍ＝ （ディスク偏芯量）μｍ×１０π
・・・（４）α：偏差圧縮率
従って、ここでディスク偏芯量が２０μｍあるとすると
、
となり、０．６μｍもの偏差を生じてしまう。またディ
スク偏芯量が５０μｍ以上であるとトラックピッチが１
．６μｍの場合は、トラックピッチ〈偏差、となるため
、サーボが引き込み不可能となってしまう。これはトラ
ッキング制御系において、速度フィードバックループが
かかっていることによって、ディスク偏芯周波数におい
て位置フィードバックのループゲインを下げているため
である。(deviation amount) μm = (disc eccentricity amount) μm x 10π
(4) α: Deviation compression ratio Therefore, if the disk eccentricity is 20 μm, the following equation is obtained, which results in a deviation of 0.6 μm. Also, if the disk eccentricity is 50 μm or more, the track pitch will be 1
．． In the case of 6 μm, the track pitch becomes a deviation, and the servo becomes unable to pull in the track pitch. This is because the tracking control system uses a velocity feedback loop, which lowers the position feedback loop gain at the disk eccentricity frequency.
そこで速度フィードバックのゲインをディスク偏芯周波
数付近において小さくすると、偏差圧縮特性を第８図の
ように改善する事ができる。例えば、第８図において、
ディスク回転周波数３０Ｈｚにおける偏差圧縮率は一６
０ｄＢで、ディスク偏芯が１００μｍあっても、０．１
μｍの偏差しか生じない。−船釣な光デイスク装置にお
いては、正常な信号の録画を行うためには、トラックピ
ッチ１゜６μｍのディスクにおいて±０．１ μｍの偏
差以下にとどめる必要があり、上記のように速度フィー
ドバックループのゲインをディスク偏芯周波数付近で下
げた場合は、ディスク偏芯が１００μｍのディスクまで
使用できる事となる。第１図における低域除去フィルタ
２２は速度フィードバックループのゲインをディスク偏
芯周波数付近で下げるように動作するための一例で、第
１図のシステムは、光デイスク案内溝上の光スポットの
偏差量においても問題ないシステムとなっている。Therefore, by reducing the speed feedback gain near the disk eccentricity frequency, the deviation compression characteristics can be improved as shown in FIG. 8. For example, in Figure 8,
The deviation compression ratio at a disk rotation frequency of 30Hz is -6
At 0 dB, even if the disk eccentricity is 100 μm, it will be 0.1
Only micrometer deviations occur. - In an optical disk device used for boat fishing, in order to record normal signals, it is necessary to keep the deviation within ±0.1 μm on a disk with a track pitch of 1°6 μm, and as described above, the speed feedback loop If the gain is lowered near the disk eccentricity frequency, disks with disk eccentricity up to 100 μm can be used. The low-pass removal filter 22 in FIG. 1 is an example for operating to reduce the gain of the velocity feedback loop near the disk eccentricity frequency, and the system in FIG. It's also a problem-free system.
以上のようにして、本実施例では光ディスクのトラッキ
ング制御系において、速度推定オブザーバを用いて、現
代制御理論のレギュレータを構成し、かつ偏差の発生を
抑えたものが実現できる。As described above, in this embodiment, a speed estimation observer is used in a tracking control system for an optical disk to configure a regulator based on modern control theory and to suppress the occurrence of deviation.
ところで上記アクチュエータ２のポジションセンサー１
４は以下の目的にも利用できる。By the way, the position sensor 1 of the actuator 2 above
4 can also be used for the following purposes.
その第１は光ヘッドのトラッキングセンサ一方式がプッ
シュプル方式の場合、この方式特有のレンズの移動量に
比例したトランキングセンサオフセットの発生を上記ポ
ジションセンサ１４の出力で電気的に補正できる。その
第２は、トラッキングアクチュエータ２の可動部１５を
支えるゴムを取り除いてゴムのかわりにポジションセン
サ１４の出力からアクチエエータコイル４ヘフイードバ
ツクを行う事により、電気的ダンピングをかける事がで
き、ゴムの硬化によるアクチュエータ２の特性劣下を防
ぐ事ができる。First, when one type of tracking sensor of the optical head is a push-pull type, the output of the position sensor 14 can electrically correct the occurrence of a trunking sensor offset that is proportional to the amount of movement of the lens, which is unique to this type. Second, by removing the rubber that supports the movable part 15 of the tracking actuator 2 and performing feedback from the output of the position sensor 14 to the actuator coil 4 instead of the rubber, electrical damping can be applied. Deterioration of the characteristics of the actuator 2 due to hardening can be prevented.
以上のように、この発明によればトラッキング制御装置
を、速度推定オブザーバを用いて、現代制御理論のレギ
ュレータの構成としたため、位相補償回路に微分器を用
いる事がなく、ノイズの影響を受けに（く、速度フィー
ドバックループのゲインと、位置フィードバックループ
のゲインを調整する事によってサーボ引き込み時の応答
を最適にする事ができ、微分回路である位相補償回路を
用いずに、連応性と、安定性の両方を改善できるトラッ
キング制御装置を得ることできる効果がある。As described above, according to the present invention, the tracking control device uses a speed estimation observer and has the configuration of a regulator based on modern control theory, so there is no need to use a differentiator in the phase compensation circuit, and it is not affected by noise. (By adjusting the gain of the speed feedback loop and the gain of the position feedback loop, the response during servo pull-in can be optimized. This has the effect of providing a tracking control device that can improve both performance and performance.
第１図はこの発明の一実施例によるトラッキング制御装
置を示すブロック図、第２図は本実施例に用いるアクチ
ュエータを示す外観図、第３図は一般的なオブザーバの
原理を示す図、第４図は本実施例におけるアクチュエー
タの速度と、オブザーバの推定速度の時間的変化を示す
図、第５図は本実施例における極配置を示す図、第６図
は本実施例における速度推定オブザーバの構成を示す図
、第７図は本実施例において低域除去フィルタが無い場
合の偏差圧縮特性を示す図、第８図は本実施例における
偏差圧縮特性を示す図、第９図は従来の光ディスクのト
ラッキング制御装置を示すブロック図である。
１は光ディスク、２はアクチュエータ、３は対物レンズ
、４はアクチュエータコイル、５．１２はレーザ発振器
、６はビームスプリフタ、７はフォトディテクタ、８は
トラッキング誤差信号生成回路、９は位相補償回路、１
０．１８，２１，３２．３４．３５は増幅回路、１）は
モータ、１３は反射ミラー、１４はポジションセンサ、
１５はアクチュエータ可動部、１６は光ヘッド、１７は
トラッキングセンサアンプ、１９はポジションセンサア
ンプ、２０は速度推定オブザーバ、２２は低域除去フィ
ルタ、２３はドライバ、２４はフォーカスマグネット、
２５はフォーカスコイル、２７はトラッキングコイル、
２８は軸、２９はレンズ、３０は不完全積分器、３１は
完全積分器、３３はアクチュエータ等価部。
なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing a tracking control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external view showing an actuator used in this embodiment, FIG. 3 is a diagram showing the principle of a general observer, and FIG. The figure shows temporal changes in the speed of the actuator and the estimated speed of the observer in this example, Figure 5 shows the pole arrangement in this example, and Figure 6 shows the configuration of the speed estimation observer in this example. , FIG. 7 is a diagram showing the deviation compression characteristics in the case where there is no low-pass removal filter in this embodiment, FIG. 8 is a diagram showing the deviation compression characteristics in this embodiment, and FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a tracking control device. 1 is an optical disk, 2 is an actuator, 3 is an objective lens, 4 is an actuator coil, 5.12 is a laser oscillator, 6 is a beam splitter, 7 is a photodetector, 8 is a tracking error signal generation circuit, 9 is a phase compensation circuit, 1
0.18, 21, 32, 34, 35 are amplifier circuits, 1) is a motor, 13 is a reflecting mirror, 14 is a position sensor,
15 is an actuator movable part, 16 is an optical head, 17 is a tracking sensor amplifier, 19 is a position sensor amplifier, 20 is a speed estimation observer, 22 is a low frequency removal filter, 23 is a driver, 24 is a focus magnet,
25 is a focus coil, 27 is a tracking coil,
28 is a shaft, 29 is a lens, 30 is an incomplete integrator, 31 is a perfect integrator, and 33 is an actuator equivalent part. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
ィスクにおけるトラック上の光スポットの位置を検出し
て、トラッキング誤差信号を出力するトラッキングセン
サと、対物レンズをトラッキング方向に移動させるアク
チュエータと、光スポットが光ディスクのトラックに追
従するように構成された制御回路とを有する光ディスク
のトラッキング制御回路において、 上記対物レンズの移動を検出するポジションセンサと、
該ポジションセンサの出力および上記アクチュエータへ
のドライブ信号を入力とし対物レンズの推定速度を出力
とする速度推定オブザーバとを備えたことを特徴とする
光ディスクのトラッキング制御装置。(1) An optical disc on which signals are recorded and reproduced; a tracking sensor that detects the position of a light spot on a track on this optical disc and outputs a tracking error signal; an actuator that moves an objective lens in the tracking direction; A tracking control circuit for an optical disc having a control circuit configured such that a spot follows a track of the optical disc, a position sensor that detects movement of the objective lens;
A tracking control device for an optical disc, comprising: a speed estimation observer that receives the output of the position sensor and a drive signal to the actuator, and outputs the estimated speed of the objective lens.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63135145A JPH0736232B2 (en) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | Optical disk tracking control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63135145A JPH0736232B2 (en) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | Optical disk tracking control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01303631A true JPH01303631A (en) | 1989-12-07 |
| JPH0736232B2 JPH0736232B2 (en) | 1995-04-19 |
Family
ID=15144862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63135145A Expired - Lifetime JPH0736232B2 (en) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | Optical disk tracking control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736232B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0461671A (en) * | 1990-06-28 | 1992-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Actuator driving method for magnetic reproducing device |
| US5725168A (en) * | 1989-12-06 | 1998-03-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Magnetic recording and reproducing apparatus for controlling the tension of a magnetic tape |
| US7525883B2 (en) | 2004-07-05 | 2009-04-28 | Panasonic Corporation | Optical disk apparatus |
-
1988
- 1988-05-31 JP JP63135145A patent/JPH0736232B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5725168A (en) * | 1989-12-06 | 1998-03-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Magnetic recording and reproducing apparatus for controlling the tension of a magnetic tape |
| US5947402A (en) * | 1989-12-06 | 1999-09-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Magnetic recording and reproducing apparatus for controlling the tension of a magnetic tape |
| JPH0461671A (en) * | 1990-06-28 | 1992-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Actuator driving method for magnetic reproducing device |
| US7525883B2 (en) | 2004-07-05 | 2009-04-28 | Panasonic Corporation | Optical disk apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0736232B2 (en) | 1995-04-19 |
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