JPH0748258B2 - Optical disk drive - Google Patents
Optical disk driveInfo
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- JPH0748258B2 JPH0748258B2 JP14703387A JP14703387A JPH0748258B2 JP H0748258 B2 JPH0748258 B2 JP H0748258B2 JP 14703387 A JP14703387 A JP 14703387A JP 14703387 A JP14703387 A JP 14703387A JP H0748258 B2 JPH0748258 B2 JP H0748258B2
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- signal
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- track
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- Moving Of Head For Track Selection And Changing (AREA)
- Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は,光ディスク駆動装置,特に光スポットを光
ディスク上の任意のトラックにアクセスさせるためのア
クセス制御を行う光ディスク駆動装置に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical disk drive device, and more particularly to an optical disk drive device that performs access control for allowing an optical spot to access an arbitrary track on an optical disk.
[従来の技術] 第7図は,例えば昭和60年5月15日に「光ディスク駆動
装置」と題して出願された同一出願人による特願昭60−
101439号明細書に記載の従来の光ディスク駆動装置の構
成を示すブロック図である。図において、光ディスク10
1は,多数のトラックに高密度のピット例の記録トラッ
クを同心円状または螺旋状に多数有している。ディスク
モータ102は,光ディスク101をスピンドルに接着して回
転させる。[Prior Art] FIG. 7 shows a Japanese Patent Application No. 60- by the same applicant filed on May 15, 1985, entitled "Optical disk drive".
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical disc drive device described in 101439 specification. In the figure, the optical disk 10
1 has a large number of recording tracks of high-density pits in a large number of concentric circles or spirals. The disk motor 102 adheres the optical disk 101 to a spindle and rotates it.
一方、光学ヘッド104は,光スポットを光ディスク101に
形成し,その半径方向に移動するもので,枠体105,半導
体レーザーのような光源106,コリメータレンズ107,偏光
ビームスプリッタ108,λ/4板109,光路変更用ミラー110,
光源106からの光ビームを光ディスク101の媒体面上に集
束させて光スポット115を形成する対物レンズ111,光ス
ポット115を光ディスク101の記録トラック上に正確に位
置させるために対物レンズ111を光ディスク101の半径方
向に微少に動かすトラッキングアクチュエータ112およ
び光ディスク101により反射された戻り光を検出する2
分割の分割光検出器113とから構成されている。On the other hand, the optical head 104 forms a light spot on the optical disc 101 and moves it in the radial direction, and includes a frame 105, a light source 106 such as a semiconductor laser, a collimator lens 107, a polarization beam splitter 108, and a λ / 4 plate. 109, optical path changing mirror 110,
The objective lens 111 that focuses the light beam from the light source 106 on the medium surface of the optical disc 101 to form a light spot 115, and the objective lens 111 to accurately position the light spot 115 on the recording track of the optical disc 101. Of the return light reflected by the tracking actuator 112 and the optical disc 101, which are slightly moved in the radial direction of 2
It is composed of a split photodetector 113 for splitting.
加減算増幅回路114は,分割光検出器113の出力の和をと
って情報信号となる和信号を出力したり,分割検出器11
3の出力を減算してトラッキング誤差信号をトラック横
断数カウンタ118に出力すると共に速さ検出回路120に出
力するようにしている。The adder / subtractor amplifier circuit 114 outputs the sum signal as an information signal by taking the sum of the outputs of the split photodetector 113, and the split detector 11
The output of 3 is subtracted to output the tracking error signal to the track crossing number counter 118 and the speed detection circuit 120.
このトラック横断数カウンタ118は,加減算増幅回路114
の出力を入力して光学ヘッド104が横断したトラック数
を検出するもので,その出力は目標速度発生回路119に
送出するようにしている。The track crossing number counter 118 includes an addition / subtraction amplifier circuit 114.
Is input to detect the number of tracks traversed by the optical head 104, and the output is sent to the target speed generation circuit 119.
この目標速度発生回路119は,トラック横断数カウンタ1
18の出力を入力し,アクセス時に光スポット115の目標
速度信号を発生してヘッドアクチュエータ駆動制御回路
117に出力するようにしている。This target speed generation circuit 119 is provided with a track crossing number counter 1
18 outputs are input and the target speed signal of the light spot 115 is generated at the time of access to drive the head actuator drive control circuit.
I am trying to output to 117.
このヘッドアクチュエータ駆動制御回路117には,極性
切り換え回路2の出力も入力されるようになっており,
これらの出力に基づき,ヘッドアクチュエータ駆動制御
回路117はヘッドアクチュエータ116を駆動制御するよう
になっている。The output of the polarity switching circuit 2 is also input to the head actuator drive control circuit 117,
Based on these outputs, the head actuator drive control circuit 117 drives and controls the head actuator 116.
ヘッドアクチュエータ116は,このヘッドアクチュエー
タ駆動制御回路117により駆動され,光学ヘッド104を光
ディスク101の半径方向に移動させるようになってい
る。The head actuator 116 is driven by the head actuator drive control circuit 117, and moves the optical head 104 in the radial direction of the optical disc 101.
速度検出回路120は,光スポット115が光ディスク101上
のトラックを横断する速さを検出するもので,その出力
は極性切り換え回路2に出力するようになっている。こ
の速さ検出回路120と極性切り換え回路2とから,速度
検出回路124が構成されている。The speed detection circuit 120 detects the speed at which the light spot 115 crosses the track on the optical disc 101, and the output thereof is output to the polarity switching circuit 2. The speed detection circuit 120 and the polarity switching circuit 2 constitute a speed detection circuit 124.
極性切り換え回路2には,アクセス方向指令発生回路12
3の出力が入力されるようになっており,このアクセス
方向指令発生回路123の出力により極性切り換え回路2
は,速さ検出回路120の出力の極性を切り換えるように
なっている。即ち,検出された速さ(スカラ量)に方向
を持たせたものが,検出速度(ベクトル量)になるよう
に切り換えるようにしている。The polarity switching circuit 2 includes an access direction command generating circuit 12
The output of 3 is input, and the polarity switching circuit 2 is output by the output of the access direction command generating circuit 123.
Switches the polarity of the output of the speed detection circuit 120. That is, the detected speed (scalar amount) having a direction is switched so as to become the detected speed (vector amount).
また,第8図は第7図を伝達関数で表現した速度制御系
の伝達関数ブロック図である。図において,前記目標速
度発生回路119の出力Vrと速度検出回路120からの検出速
度Vs*との減算結果をゲイン補償回路5に入力するよう
にしている。ゲイン補償回路5は速度制御系の帯域を決
定するものである。Further, FIG. 8 is a transfer function block diagram of the speed control system in which FIG. 7 is expressed by a transfer function. In the figure, the subtraction result of the output Vr of the target speed generation circuit 119 and the detected speed Vs * from the speed detection circuit 120 is input to the gain compensation circuit 5. The gain compensating circuit 5 determines the band of the speed control system.
このゲイン補償回路5と,ノッチフィルタ122とヘッド
アクチュエータ駆動回路6とはヘッドアクチュエータ駆
動制御回路117に含まれるもので,ノッチフィルタ122は
ヘッドアクチュエータ116内のブロック8で示すヘッド
アクチュエータの機械共振特性GL(s)を補償するもの
である。The gain compensation circuit 5, the notch filter 122, and the head actuator drive circuit 6 are included in the head actuator drive control circuit 117. The notch filter 122 is a mechanical resonance characteristic G of the head actuator shown by block 8 in the head actuator 116. It compensates L (s).
また,ヘッドアクチュエータ駆動回路6は,通常は電流
駆動方式を採用しているので,駆動電流検出回路をも内
臓している。Further, since the head actuator drive circuit 6 normally adopts a current drive system, it also incorporates a drive current detection circuit.
ヘッドアクチュエータ116はブロック7とブロック8と
からなり,このブロック7はヘッドアクチュエータの力
定数,また前記ブロック8は加速度を入力とし,ヘッド
アクチュエータ116の伝達特性を示すブロックであり,M
は可動部質量,GL(s)はヘッドアクチュエータ116の機
械共振特性,Sはラプラス演算子である。その他の構成は
第7図と同じであるから説明を省略するが,目標速度発
生回路119および速度検出回路124のKVは速度検出感度,
また,τは光スポット115のトラック横断周期を意味し
ている。The head actuator 116 is composed of a block 7 and a block 8. The block 7 is a block that receives the force constant of the head actuator and the block 8 receives the acceleration as an input and shows the transfer characteristic of the head actuator 116.
Is the mass of the movable part, G L (s) is the mechanical resonance characteristic of the head actuator 116, and S is the Laplace operator. Description of other configurations is omitted because it is the same as that of FIG. 7, but K V of the target speed generation circuit 119 and the speed detection circuit 124 is the speed detection sensitivity,
Further, τ means the track crossing period of the light spot 115.
第9図は第8図のブロック8におけるGL(s)のゲイン
特性の一例を示したもので,周波数ωL(通常はKHZ)
において大きな共振ピークを持っている。FIG. 9 shows an example of the gain characteristic of G L (s) in the block 8 of FIG. 8, which shows the frequency ω L (usually KH Z )
Has a large resonance peak at.
これに対して,第10図は第8図のノッチフィルタ122の
ゲイン特性|GN(s)|を示したもので,ωN=ωLと
し,|GN(s)||1/GL(s)|となるようにGN(s)
を設計する。On the other hand, FIG. 10 shows the gain characteristic | G N (s) | of the notch filter 122 of FIG. 8, where ω N = ω L, and | G N (s) || 1 / G G N (s) so that L (s) |
To design.
第11図および第12図は第8図の開ループ特性であり,第
11図はGN(s)=1/GL(s)とした場合,第12図はG
N(s)≠1/GL(s)とした場合を意味している。Figures 11 and 12 show the open-loop characteristics of Figure 8.
Figure 11 shows G N (s) = 1 / GL (s), and Figure 12 shows G
This means a case where N (s) ≠ 1 / GL (s).
従来の光ディスク駆動装置は上記のように構成され,第
7図において,まず,ディスクモータ駆動制御回路103
によってディスクモータ102,即ち,光ディスク101が回
転を始め,定常回転数に達した後,光学ヘッド104の周
知の動作により光検出器113と加減算増幅回路114によっ
て検出されたトラッキング誤差信号に基づいて,トラッ
キングアクチュエータ112を駆動制御することにより,
光スポット115は光ディスク101上のあるトラックの中心
に追従する。The conventional optical disk drive device is configured as described above. In FIG. 7, first, the disk motor drive control circuit 103
Based on the tracking error signal detected by the photodetector 113 and the addition / subtraction amplification circuit 114 by the well-known operation of the optical head 104 after the disk motor 102, that is, the optical disk 101, starts to rotate and reaches the steady rotation speed by By controlling the tracking actuator 112,
The light spot 115 follows the center of a track on the optical disc 101.
また,トラックアクセス時には,光スポット115が横断
した光ディスク101のトラック数をトラック横断数カウ
ンタ118によって計数しておくと同時に,目的トラック
までの残りトラック数に応じて目標速度発生回路119か
ら出力される目標速度と速度検出回路124によって光ス
ポット115のトラック横断速度とを入力したヘッドアク
チュエータ駆動制御回路117によって光スポット115が目
標トラックに近付くにつれて,その速度が零に近付くよ
うに速度制御が行われる。Further, at the time of track access, the number of tracks of the optical disk 101 which the optical spot 115 has traversed is counted by the track traversing counter 118, and at the same time, the target speed generation circuit 119 outputs it according to the number of remaining tracks up to the target track. The head actuator drive control circuit 117, which has input the target speed and the track crossing speed of the light spot 115 by the speed detection circuit 124, controls the speed so that the speed approaches zero as the light spot 115 approaches the target track.
さらに、第8図において,トラックアクセス時の速度制
御系の動作を詳細に説明する。目標速度発生回路119か
ら出力された目標速度信号Vrと速度検出器124から出力
された検出速度信号Vs*との差である速度偏差信号Ve
は,ゲイン補償回路5とノッチフィルタ122を介してヘ
ッドアクチュエータ駆動回路6に伝達され,ヘッドアク
チュエータ116に駆動電流が加えられる。その結果,ヘ
ッドアクチュエータ116が速度VLで動き出し,光スポッ
ト115は光ディスク101上のトラックを横断する。Further, referring to FIG. 8, the operation of the speed control system during track access will be described in detail. The speed deviation signal Ve, which is the difference between the target speed signal Vr output from the target speed generation circuit 119 and the detected speed signal Vs * output from the speed detector 124.
Is transmitted to the head actuator drive circuit 6 via the gain compensation circuit 5 and the notch filter 122, and a drive current is applied to the head actuator 116. As a result, the head actuator 116 starts moving at the speed V L , and the light spot 115 crosses the track on the optical disc 101.
一方,光ディスク101が回転することによって生じるト
ラック振れ速度をVdとすると,ヘッドアクチュエータ11
6の速度とトラック振れ速度Vdとの差が速さ検出回路120
で検出速度信号Vs*として検出され,この検出速度信号
Vs*をフィードバックすることにより,速度制御系全体
は検出速度信号Vs*が目標速度信号Vrに一致するように
動作する。On the other hand, assuming that the track shake velocity generated by the rotation of the optical disc 101 is Vd, the head actuator 11
The difference between the speed of 6 and the track runout speed Vd is the speed detection circuit 120.
Detected as the detected speed signal Vs *, and this detected speed signal
By feeding back Vs *, the entire speed control system operates so that the detected speed signal Vs * matches the target speed signal Vr.
この速度制御系速度偏差信号Veから検出速度信号Vs*ま
での一巡伝達関数(開ループ特性)は, G01(s)=Vs*(s)/Ve(s)=KCKAKFKV /MS・GN(s)GL(s)・(1−e−sτ)/Sτ ……
(1) となる。The loop transfer function (open loop characteristic) from the speed deviation signal Ve to the detected speed signal Vs * is G 01 (s) = Vs * (s) / Ve (s) = K C K A K F K V / MS · G N (s ) G L (s) · (1-e -sτ) / Sτ ......
(1)
GN(s)=1/GL(s)と設計できた場合は,第11図に示
すように,高域におけるヘッドアクチュエータ116の機
械共振特性は現れないが,装置間のばらつきなどにより
GN(s)≠1/GL(s)となった場合は,第12図に示され
るように,高域にヘッドアクチュエータ116の機械共振
特性が現れ,そのピークがOdBを越えるものがあると,
速度制御系は不安定になってしまう。When G N (s) = 1 / G L (s) can be designed, as shown in FIG. 11, the mechanical resonance characteristics of the head actuator 116 in the high range do not appear, but due to variations between devices, etc.
When G N (s) ≠ 1 / G L (s), as shown in FIG. 12, the mechanical resonance characteristic of the head actuator 116 appears in the high frequency range, and the peak of the mechanical resonance characteristic exceeds O dB. If there,
The speed control system becomes unstable.
また,速度検出回路124の零次ホールド特性の無駄時間
により,トラック横断周波数付近で,位相が大きく遅れ
ている。Also, due to the dead time of the zero-order hold characteristic of the speed detection circuit 124, the phase is greatly delayed near the track crossing frequency.
[発明が解決しようとする問題点] 上記のような従来の光ディスク駆動装置では,下記に列
挙するような問題点があつた。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional optical disk drive apparatus as described above has the following problems.
(1)光スポット115がトラックを横断する速度をトラ
ック横断周期をもとに検出しているため,低速時,トラ
ックをゆっくりと横断すると,速度検出に時間遅れ(無
駄時間)が発生し,速度制御系が不安定になりやすいた
め,速度制御系の遮断周波数を低く設計しなければなら
ず,速度偏差が大きくなりやすい。(1) Since the speed at which the light spot 115 crosses the track is detected based on the track crossing cycle, if the track is slowly crossed at low speed, a time delay (dead time) occurs in speed detection, and Since the control system tends to be unstable, the cutoff frequency of the speed control system must be designed low, and speed deviation tends to increase.
(2)光スポット115が光ディスク101のドロップアウト
部あるいはデータアドレス記録部分を通過した際,ドロ
ップアウトあるいはデータアドレス記録周期をトラック
横断周期と誤検出した場合,実際には光スポット115が
低速移動中であるにもかかわらず,あたかも高速である
かのように速度検出回路124が誤動作するため速度制御
系が乱される。(2) When the light spot 115 passes through the dropout portion or the data address recording portion of the optical disc 101 and the dropout or data address recording period is erroneously detected as the track crossing period, the light spot 115 is actually moving at a low speed. However, since the speed detection circuit 124 malfunctions as if the speed is high, the speed control system is disturbed.
(3)ヘッドアクチュエータ116には,普通数KHz付近に
大きな機械共振が存在し,これを除去するためノッチフ
ィルタ122をヘッドアクチュエータ駆動制御回路117内に
挿入するが,共振周波数が複数個存在すれば,回路規模
が大きくなるうえ,共振周波数が装置毎にばらついて,
ノッチフィルタ122の周波数がずれると,速度制御系は
不安定になる。(3) The head actuator 116 usually has a large mechanical resonance in the vicinity of several KHz, and the notch filter 122 is inserted in the head actuator drive control circuit 117 to remove this, but if there are a plurality of resonance frequencies. , The circuit scale becomes large, and the resonance frequency varies from device to device.
If the frequency of the notch filter 122 shifts, the speed control system becomes unstable.
(4)光スポット115がトラックを横断する方向を検出
する機能がなく,単に本来アクセスすべき方向(内周方
向または外周方向)によって速さの極性を切り換えて速
度としているため,低速時,トラック振れや外乱速度に
よって横断方向がアクセスすべき方向に対して反転する
と,速度制御系に正帰還がかかり,光学ヘッド104が暴
走するおそれがある。(4) Since the light spot 115 does not have a function of detecting the direction in which the light beam crosses the track, and the speed polarity is simply switched depending on the direction (inner circumferential direction or outer circumferential direction) to be originally accessed, the track speed is low at low speed. If the transverse direction reverses to the direction to be accessed due to shake or disturbance speed, positive feedback is applied to the speed control system, and the optical head 104 may run away.
この発明は,かかる問題点を解決するためになされたも
ので,速度検出回路の無駄時間を補償し,速度制御系の
安定性を向上すると共に,系の帯域を広げ,速度偏差を
小さくでき,光ディスク上のドロップアウト,アドレス
データ部分で速度検出回路が誤動作した場合にも速度制
御系の乱れが小さくなるようにでき,ノッチフィルタを
除去して回路を簡素化すると共に,任意の周波数におけ
る機械共振の影響を抑圧できるばかりか,外乱速度によ
って光スポットのトラック横断方向が反転しても光学ヘ
ッドが暴走しないようにできる光ディスク駆動装置を得
ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and compensates the dead time of the speed detection circuit, improves the stability of the speed control system, widens the band of the system, and reduces the speed deviation, Disturbance of the speed control system can be reduced even if the speed detection circuit malfunctions in the dropout or address data section on the optical disk, the notch filter is removed to simplify the circuit, and mechanical resonance at any frequency is achieved. It is an object of the present invention to provide an optical disk drive device that can suppress the influence of the above, and can prevent the optical head from running away even if the track crossing direction of the light spot is reversed due to the disturbance speed.
[問題点を解決するための手段] この発明に係る光ディスク駆動装置は、多数のトラック
を有する光ディスク上に光スポットを形成する対物レン
ズ及び前記光ディスクからの反射光を受光する光検出器
を少なくとも具備する光学ヘッドと、前記光ディスクの
トラックに対してトラックアクセスを行うときに前記光
学ヘッドの少なくとも一部分を前記光ディスクの半径方
向に移動させるヘッドアクチュエータと、前記光ディス
クの半径方向に移動する光スポットのトラック横断速度
信号を前記光検出器の受光出力から検出する速度検手段
と、前記ヘッドアクチュエータの駆動信号から前記光学
ヘッドの加速度信号を検出する加速度検出手段と、前記
速度検出手段からのトラック横断速度信号及び前期加速
度検出手段からの加速度信号を入力とし、前記光学ヘッ
ドの移動速度に対応する周波数が所定の基準周波数より
も低い場合には上記速度検出手段が出力するトラック横
断速度信号に一致するトラック横断推定速度信号を生成
し、前記光学ヘッドの移動速度に対応する周波数が前記
基準周波数よりも高い場合には前記加速度検出手段から
の加速度信号を積分した信号に一致するトラック横断推
定速度信号を生成する状態観測手段と、前記光学ヘッド
のトラック横断数からトラック横断目標速度信号を演算
する目標速度発生手段と、前記目標速度発生手段からの
トラック横断目標速度信号と前記状態観測手段からのト
ラック横断推定速度信号とに基づき前記ヘッドアクチュ
エータを制御するヘッドアクチュエータ駆動制御手段と
を備えたものである。[Means for Solving Problems] An optical disk drive apparatus according to the present invention includes at least an objective lens that forms a light spot on an optical disk having a large number of tracks, and a photodetector that receives reflected light from the optical disk. Optical head, a head actuator for moving at least a part of the optical head in the radial direction of the optical disk when performing track access to the track of the optical disk, and a track crossing of a light spot moving in the radial direction of the optical disk. Speed detecting means for detecting a speed signal from the light receiving output of the photodetector; acceleration detecting means for detecting an acceleration signal of the optical head from a drive signal of the head actuator; track crossing speed signal from the speed detecting means; The acceleration signal from the acceleration detection means is input If the frequency corresponding to the moving speed of the optical head is lower than a predetermined reference frequency, a track crossing estimated speed signal matching the track crossing speed signal output from the speed detecting means is generated, and the movement of the optical head is performed. When the frequency corresponding to the speed is higher than the reference frequency, state observing means for generating an estimated track crossing speed signal that matches the integrated signal of the acceleration signal from the acceleration detecting means, and the track crossing number of the optical head. Target speed generating means for calculating a track crossing target speed signal from the head actuator, and a head actuator for controlling the head actuator based on the track crossing target speed signal from the target speed generating means and the track crossing estimated speed signal from the state observing means. And a drive control means.
[作用] この発明においては,トラックアクセス時,速度検出回
路の出力の極性を光スポットのトラック横断方向によっ
て切り換えた信号とヘッドアクチュエータの駆動電流検
出回路の出力信号とにより状態観測器で光スポットのト
ラック横断速度を推定し,光スポットのトラック横断速
度制御を行う。[Operation] In the present invention, at the time of track access, the state observing unit detects the light spot by the signal obtained by switching the polarity of the output of the speed detection circuit depending on the track crossing direction of the light spot and the output signal of the drive current detection circuit of the head actuator. The track crossing speed is estimated and the track crossing speed of the light spot is controlled.
[実施例] 第1図はこの発明による光ディスク駆動装置の一実施例
を示すブロック図である。図において,第7図と同一部
分には同一符号を付してさの重複説明を避け,第7図と
は異なる部分を主体に述べる。符号101〜120は前記従来
装置と同様のものである。[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical disk drive according to the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals to avoid redundant description, and the parts different from those in FIG. 7 will be mainly described. Reference numerals 101 to 120 are the same as those of the conventional device.
方向検出回路1は,その入力側には,加減算増幅回路11
4の差信号および和信号出力が入力され,光スポット115
が光ディスク101のトラックを横断する方向を検出す
る。極性切り換え回路2は,方向検出回路1の出力によ
って速さ検出回路120の出力の極性を切り換える。速度
検出回路20は,方向検出回路1と速さ検出回路120と極
性切り換え回路2とで構成される。The direction detection circuit 1 has an addition / subtraction amplifier circuit 11 on its input side.
The difference signal and sum signal output of 4 are input, and the light spot 115
Detects the direction crossing the track of the optical disc 101. The polarity switching circuit 2 switches the polarity of the output of the speed detection circuit 120 according to the output of the direction detection circuit 1. The speed detection circuit 20 is composed of a direction detection circuit 1, a speed detection circuit 120, and a polarity switching circuit 2.
状態観測器3は,ヘッドアクチュエータ116の駆動電流
を検出する駆動電流検出回路121によって検出された駆
動電流信号と極性切り換え回路2から出力される極性を
持った速度検出信号とを入力とし,より真の値に近い速
度を推定するものである。この状態観測器3の出力はヘ
ッドアクチュエータ駆動制御回路117に送出するように
なっている。The state observer 3 receives the drive current signal detected by the drive current detection circuit 121 that detects the drive current of the head actuator 116 and the speed detection signal having the polarity output from the polarity switching circuit 2 as input, It estimates the speed close to the value of. The output of the state observer 3 is sent to the head actuator drive control circuit 117.
また、制御モード検出回路4は,光スポット115がトラ
ック中心を追従している間は,状態観測器3の中にある
積分器をリセットする指令を出力するものである。Further, the control mode detection circuit 4 outputs a command to reset the integrator in the state observer 3 while the light spot 115 is following the track center.
第2図は第1図を伝達関数で表現した速度制御系の伝達
関数ブロック図である。図において、状態観測器3,制御
モード検出回路4,速度検出回路20は第1図と同じであ
り,ゲイン補償回路5,ヘッドアクチュエータの力定数7
およびブロック8は,第8図と同じである。FIG. 2 is a transfer function block diagram of the speed control system expressing FIG. 1 by a transfer function. In the figure, the state observer 3, the control mode detecting circuit 4, and the speed detecting circuit 20 are the same as those in FIG. 1, and the gain compensating circuit 5 and the force constant 7 of the head actuator are shown.
And block 8 is the same as in FIG.
状態観測器3は,ゲイン要素9,10,13,フィードゲイン要
素11と積分器12とで構成されている。The state observer 3 is composed of gain elements 9, 10, 13 and a feed gain element 11 and an integrator 12.
ゲイン要素9は,ヘッドアクチュエータ116の力定数7
と等しいゲインKFを持ち,ヘッドアクチュエータ駆動回
路6内で検出された駆動電流信号を入力とし,駆動力の
推定値を出力とするゲイン要素,ゲイン要素10は,ヘッ
ドアクチュエータ116および光学ヘッド104などのアクセ
ス時における可動部質量の逆数と等しいゲイン1/Mを持
ったゲイン要素であり,さらに,フィードバックゲイン
要素11は,速度検出回路20で検出された検出速度信号Vs
*とゲイン要素13の出力である推定速度信号sとの差
を入力とするフィードバックゲイン要素である。The gain element 9 is the force constant 7 of the head actuator 116.
Is a gain element that has a gain K F equal to, and receives a drive current signal detected in the head actuator drive circuit 6 as an input, and outputs an estimated value of the drive force as a gain element 10, a head actuator 116, an optical head 104, and the like. Is a gain element having a gain 1 / M equal to the reciprocal of the moving part mass at the time of access, and the feedback gain element 11 is a detection speed signal Vs detected by the speed detection circuit 20.
It is a feedback gain element that receives the difference between * and the estimated speed signal s that is the output of the gain element 13.
積分器12は,ゲイン要素10から出力された加速度にフィ
ードバックゲイン11の出力を加算することによって得ら
れるより正確な加速度信号の推定値を入力とする積分器
であり,制御モード検出回路4の出力によってリセット
することができる。The integrator 12 is an integrator that receives an accurate estimated value of the acceleration signal obtained by adding the output of the feedback gain 11 to the acceleration output from the gain element 10, and outputs the output of the control mode detection circuit 4. It can be reset by.
ゲイン要素13は,速度検出回路20を模擬したゲイン要素
で,推定速度信号sを出力する。The gain element 13 is a gain element simulating the speed detection circuit 20 and outputs the estimated speed signal s.
第3図は速度制御中の各部の波形を示す図である。図に
おいて,符号14は,第1図における加減算増幅回路114
の出力でトラック横断センサ信号,符号15は速度検出回
路20の出力信号(検出速度信号)Vs*,符号16は状態観
測器3の出力である推定速度信号s,符号17は第2図に
おいてフィードバックゲイン要素11のゲインL=0とし
た場合の状態観測器3から出力される推定速度信号s
である。FIG. 3 is a diagram showing waveforms at various parts during speed control. In the figure, reference numeral 14 is the addition / subtraction amplifier circuit 114 in FIG.
Is a track crossing sensor signal, reference numeral 15 is an output signal (detection speed signal) Vs * of the speed detection circuit 20, reference numeral 16 is an estimated speed signal s output from the state observer 3, and reference numeral 17 is feedback in FIG. Estimated velocity signal s output from the state observer 3 when the gain L of the gain element 11 is 0
Is.
第4図はトラック溝と検出信号との関係を示した図であ
る。第4図(a)は光ディスク断面図で,図中の符号18
はトラック溝部,符号19は溝間部である。第4図(b)
は第1図の加減算増幅回路114の減算出力信号(トラッ
キング誤差信号),第4図(c)は同じく加算出力信号
(和信号),第4図(d),第4図(e)はそれぞれ第
4図(b),第4図(c)のコンパレート信号である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the track groove and the detection signal. FIG. 4 (a) is a cross-sectional view of the optical disc, designated by reference numeral 18
Is a track groove portion, and reference numeral 19 is an inter-groove portion. Fig. 4 (b)
Is a subtraction output signal (tracking error signal) of the addition / subtraction amplifier circuit 114 of FIG. 1, FIG. 4 (c) is also an addition output signal (sum signal), and FIGS. 4 (d) and 4 (e) are respectively It is the comparison signal of FIG. 4 (b) and FIG. 4 (c).
第5図は第2図で示したそれぞれ制御系の開ループ伝達
特性であり,ゲインと位相の周波数特性を表わす図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing open-loop transfer characteristics of the respective control systems shown in FIG. 2 and showing frequency characteristics of gain and phase.
上記のように構成された光ディスク駆動装置において,
光源106からの光は,コリメータレンズ107により平行光
とされ,偏光ビームスプリッタ108を通って直線偏光と
され,λ/4板を通過してミラー110により反射され,対
物レンズ111により定常回転している光ディスク101上に
光スポット115を形成する。In the optical disk drive configured as described above,
The light from the light source 106 is collimated by the collimator lens 107, is linearly polarized through the polarization beam splitter 108, passes through the λ / 4 plate, is reflected by the mirror 110, and is steadily rotated by the objective lens 111. A light spot 115 is formed on the existing optical disc 101.
光ディスク101から反射された光は対物レンズ111から偏
光ビームスプリッタ108まで戻り,偏光ビームスプリッ
タ108により反射されて分割光検出器113に入射する。The light reflected from the optical disc 101 returns from the objective lens 111 to the polarization beam splitter 108, is reflected by the polarization beam splitter 108, and enters the split photodetector 113.
分割光検出器113に入射した光は分割光検出器113により
光電変換され,この光電変換信号は加減算増幅回路114
により和信号およびトラッキング誤差信号とされる。The light incident on the split photodetector 113 is photoelectrically converted by the split photodetector 113, and this photoelectrically converted signal is added / subtracted by an amplification circuit 114.
To be a sum signal and a tracking error signal.
トラックアクセス時には,和信号およびトラッキング誤
差信号はトラック横断数カウンタ118,速さ検出回路120
および方向検出回路1に入力される。At the time of track access, the sum signal and the tracking error signal are the track crossing number counter 118 and the speed detection circuit 120.
And the direction detection circuit 1.
速さ検出回路120から出力される検出速度信号を方向検
出回路1の検出結果に基づき,光スポット115が光ディ
スク101の外周方向へ移動中か,内周方向へ移動中かに
よって極性切り換え回路2において極性を切り換えた
後,検出速度として状態観測器3に入力する。これと同
時に,駆動電流検出回路121によって検出されたヘッド
アクチュエータ116の駆動電流信号をも状態観測器3に
入力する。Based on the detection result of the direction detection circuit 1, the detected speed signal output from the speed detection circuit 120 is used in the polarity switching circuit 2 depending on whether the light spot 115 is moving in the outer peripheral direction or the inner peripheral direction of the optical disc 101. After switching the polarity, the detected speed is input to the state observer 3. At the same time, the drive current signal of the head actuator 116 detected by the drive current detection circuit 121 is also input to the state observer 3.
これと同時に,駆動電流検出回路121によって検出され
たヘッドアクチュエータ116の駆動電流信号をも状態観
測器3に入力する。At the same time, the drive current signal of the head actuator 116 detected by the drive current detection circuit 121 is also input to the state observer 3.
さらに,この時,制御モータ検出回路4の出力によって
状態観測器3の内部にある積分器12のリセットを解除し
ておき,状態観測器3が動作するようにしておく。Further, at this time, the reset of the integrator 12 inside the state observing device 3 is released by the output of the control motor detecting circuit 4 so that the state observing device 3 operates.
一方,トラック横断数カウンタ118の出力は目標速度発
生回路119に伝達され,残りトラック数に応じた目標速
度が目標速度発生回路119から出力される。On the other hand, the output of the track crossing number counter 118 is transmitted to the target speed generation circuit 119, and the target speed according to the number of remaining tracks is output from the target speed generation circuit 119.
ヘッドアクチュエータ駆動制御回路117はこの目標速度
発生回路119の出力と,状態観測器3の出力と,駆動電
流検出回路121の出力とに基づいてヘッドアクチュエー
タ116を駆動制御することにより,光スポット115のトラ
ック横断速度を制御する。The head actuator drive control circuit 117 drives and controls the head actuator 116 based on the output of the target speed generation circuit 119, the output of the state observer 3 and the output of the drive current detection circuit 121, so that the light spot 115 Controls track crossing speed.
第2図および第3図では,状態観測器3の動作を中心に
説明する。速度制御系の帯域を決定するゲイン補償回路
5の出力は,ヘッドアクチュエータ116の駆動指令信号
であり,ヘッドアクチュエータ駆動回路6にて駆動電流
に変換され,ヘッドアクチュエータ116では,力定数KF
〔N/A〕によって駆動力となり,質量の逆数である1/M倍
されて加速度になり,加速度が積分され,高周波では,
さらにヘッドアクチュエータ116の高域共振特性G
L(s)の影響も受け,速度VLでヘッドアクチュエータ1
16が移動する。2 and 3, the operation of the state observer 3 will be mainly described. The output of the gain compensation circuit 5 that determines the band of the speed control system is a drive command signal for the head actuator 116, which is converted into a drive current by the head actuator drive circuit 6, and the head actuator 116 outputs a force constant K F.
It becomes the driving force by [N / A], and is multiplied by 1 / M which is the reciprocal of mass to become the acceleration, and the acceleration is integrated.
Further, the high-range resonance characteristic G of the head actuator 116
Also affected by L (s), head actuator 1 at speed V L
16 moves.
また,光ディスク101の偏心などに起因するトラック振
れ速度をVdとすると,VLのVdとの差が光スポット115のト
ラック横断速度となり,これを速度検出回路20にて検出
し,速度検出感度KV〔V/m/s〕なるゲインで電気信号に
変換する。Further, if the track deflection speed due to eccentricity of the optical disc 101 is Vd, the difference between V L and V d becomes the track crossing speed of the light spot 115, which is detected by the speed detection circuit 20 and the speed detection sensitivity K Converted to an electric signal with a gain of V [V / m / s].
この時,第3図に示すように加減算増幅回路114の出力
であるトラック横断センサ信号14のトラック横断周期か
ら検出された検出速度信号15はトラック横断が検出され
て初めて,直前の半トラックの平均横断速度として得ら
れるので,減速時には検出速度信号15のように階段波形
となり,速さ検出回路120に示すような零次ホールド特
性を持つ。しかも,低速になるに従ってトラック横断周
期が長くなるので,τは,高速時は小さな値をとり,低
速時は大きな値をとる。At this time, as shown in FIG. 3, the detected speed signal 15 detected from the track crossing cycle of the track crossing sensor signal 14 which is the output of the addition / subtraction amplifier circuit 114 is the average of the immediately preceding half tracks only after the track crossing is detected. Since it is obtained as the traverse speed, it has a staircase waveform like the detected speed signal 15 during deceleration, and has a zero-order hold characteristic as shown in the speed detection circuit 120. Moreover, since the track crossing period becomes longer as the speed becomes lower, τ has a small value at the high speed and a large value at the low speed.
状態観測器3は,基本的にはヘッドアクチュエータ116
および速度検出回路20の伝達特性を電子回路で模擬した
ものであり,ヘッドアクチュエータ116の高域共振特性G
L(s)および速度検出回路20の零次ホールド特性(1
−e−sτ)/Sτは含んでいない。The state observer 3 basically has a head actuator 116.
The transfer characteristic of the speed detection circuit 20 and the transfer characteristic of the speed detection circuit 20 are simulated by an electronic circuit.
L (s) and zero-order hold characteristic of the speed detection circuit 20 (1
-E-sτ ) / Sτ is not included.
状態観測器3では,まず駆動電流検出回路6にて検出さ
れたヘッドアクチュエータ116の駆動電流信号iLをゲイ
ン要素9,10にて加速度情報とする。In the state observer 3, first, the drive current signal i L of the head actuator 116 detected by the drive current detection circuit 6 is used as acceleration information by the gain elements 9 and 10.
さらに,ゲイン要素13でゲインKV倍した推定速度信号
sと速度検出回路20の出力信号(検出速度信号)Vs*と
の差をとり,フィードバックゲイン要素11にてL/KV倍し
て積分器12への入力加速度情報に加算することにより,
加算速度情報に修正を加え,推定速度信号sを検出速
度信号Vs*に収束させる構成を採っている。Further, the difference between the estimated speed signal s multiplied by the gain K V in the gain element 13 and the output signal (detection speed signal) Vs * of the speed detection circuit 20 is calculated, and the feedback gain element 11 multiplies by L / K V and integrated. By adding to the input acceleration information to the device 12,
The addition speed information is modified so that the estimated speed signal s converges to the detected speed signal Vs *.
ところで,状態観測器3の二つの入力であるヘッドアク
チュエータ116の駆動電流信号iLおよび検出速度信号Vs
*から状態観測器3の出力である推定速度sまでの伝
達特性は, s=1/(S+L)・KFKV/M・iL+L/(S+L)・Vs* ……
(2) となる。By the way, the drive current signal i L of the head actuator 116, which is the two inputs of the state observer 3, and the detected speed signal Vs
The transfer characteristic from * to the estimated speed s which is the output of the state observer 3 is s = 1 / (S + L) ・ K F K V / M ・ i L + L / (S + L) ・ Vs *… …
(2)
即ち,駆動電流信号iLから推定速度信号s,検出速度信
号Vs*から推定速度信号sへの伝達特性は共に一次遅
れとなり,その時定数は1/Lであるか,L>0である限り
状態観測器3は安定である。つまり,Lは推定速度信号
sの収束の速さを決定するパラメータであり,例えば,1
msの時定数で収束させるとすれば,L=1000と選ぶ。That is, the transfer characteristics from the drive current signal i L to the estimated speed signal s and the detected speed signal Vs * to the estimated speed signal s both have a first-order lag, and the time constant is 1 / L or L> 0 Observer 3 is stable. That is, L is a parameter that determines the speed of convergence of the estimated speed signal s, for example, 1
If it is converged with a time constant of ms, select L = 1000.
以下に,(2)式の意味を帯域を分離して考える。ま
ず,KFiL/Mはヘッドアクチュエータ116の加速度に相当す
るから,光ディスクのトラック振れ速度Vdがヘッドアク
チュエータ116の速度VLより十分小さいとすると,オー
ダ的には, |Vs*||1/S・KFKV/M・iL| ……(3) となる。S=jωとおくと, (i)ω≪Lの時(|S|≪L) s1/L・KFKV/M・iL+Vs* ……(4) L1000とすれば,(3)式より |Vs*||1/S・KFKV/M・iL|≫|1/L・KFKV/M・iL| ……
(5) 故に, sVs* ……(6) となる。Below, the meaning of Eq. (2) is considered by separating the bands. First, since K F i L / M corresponds to the acceleration of the head actuator 116, if the track runout speed Vd of the optical disk is sufficiently smaller than the speed V L of the head actuator 116, in order, | Vs * || 1 / S ・ K F K V / M ・ i L | …… (3) If S = jω, (i) when ω << L (| S | << L) s1 / L ・ K F K V / M ・ i L + Vs * …… (4) If L1000, then (3) From the formula | Vs * || 1 / S ・ K F K V / M ・ i L | ≫ | 1 / L ・ K F K V / M ・ i L | ……
(5) Therefore, sVs * (6).
(ii)ω≫Lの時(|S|≫L) s1/S・KFKV/M・iL+L/S・Vs* ……(7) (3)式より, |L/S・Vs*|≪|Vs*||1/S・KFKV/M・iL|……(8) 故に, s1/S・KFKV/M・iL ……(9) となる。(Ii) When ω >> L (| S | >> L) s1 / S ・ K F K V / M ・ i L + L / S ・ Vs * …… (7) From equation (3), | L / S ・Vs * | << | Vs * || 1 / S ・ K F K V / M ・ i L | …… (8) Therefore, s1 / S ・ K F K V / M ・ i L …… (9) .
(6),(9)式より状態観測器3の出力である光スポ
ットのトラック横断推定速度信号Vsは低周波領域では検
出速度信号Vs*に一致し,高周波領域ではヘッドアクチ
ュエータ駆動電流iLの積分に一致することがわかる。そ
して,その分かれ目となる周波数はL〔rad/sec〕であ
り,状態観測器3の帯域と一致する。ここで,仮にL=
∞とすると,(2)式より, s=Vs* ……(10) となって状態観測器3がない従来の速度制御系(第8
図)と同じ構成となり推定速度信号Vsの時間応答は第3
図の出力信号15と一致するため,速度検出回路20で発生
する無駄時間を補償できない。逆にL=0とすると
(2)式より, s=1/S・KFKV/M・iL ……(11) となって,推定速度信号sの時間応答は第3図の推定
速度信号17と一致するので,速度検出回路120の無駄時
間,ヘッドアクチュエータ116の高域共振特性の影響を
全く受けないが,駆動電流iLにわずかなオフセットが重
畳されていると推定速度信号Vsの推定誤差が増大する。From equations (6) and (9), the track crossing estimated velocity signal Vs of the light spot which is the output of the state observer 3 matches the detected velocity signal Vs * in the low frequency region, and the head actuator drive current i L It turns out that it agrees with the integral. The frequency at which the division occurs is L [rad / sec], which coincides with the band of the state observer 3. Here, if L =
If ∞, then from equation (2), s = Vs * (10) and the conventional speed control system (8th
(Fig.) And the time response of the estimated velocity signal Vs is the third
Since it matches the output signal 15 in the figure, the dead time generated in the speed detection circuit 20 cannot be compensated. On the other hand, if L = 0, from Eq. (2), s = 1 / S · K F K V / M · i L (11), and the time response of the estimated speed signal s is estimated as shown in FIG. Since it matches the speed signal 17, it is not affected by the dead time of the speed detection circuit 120 and the high frequency resonance characteristic of the head actuator 116 at all, but it is estimated that a slight offset is superimposed on the drive current i L The estimation error of is increased.
また,この時,推定速度信号sには,トラック振れ速
度Vdが全く含まれておらず,推定速度信号sは光スポ
ット115のトラック横断速度ではなく,ヘッドアクチュ
エータ116の移動速度VLの推定値となり,低速時,トラ
ック振れ速度Vdが無視できない程度に移動速度VLが小さ
くなると,トラック横断速度の推定速度信号(推定値)
sの誤差が大きくなる。At this time, the estimated speed signal s does not include the track swing speed Vd at all, and the estimated speed signal s is not the track crossing speed of the light spot 115 but the estimated value of the moving speed VL of the head actuator 116. Therefore, at low speeds, when the moving speed V L becomes so small that the track runout speed Vd cannot be ignored, the estimated speed signal of the track crossing speed (estimated value)
The error of s becomes large.
従って,フィードバック要素11のゲインLをヘッドアク
チュエータ116の高域共振周波数や,光スポット115のト
ラック横断周波数より十分低く,かつ光ディスク101の
トラック振れ基本周波数より十分高く設定しておくこと
により,推定速度信号sの時間応答は第3図の破線16
で示されるように出力信号15と17の中間的な波形とな
り,速度検出回路120で発生する無駄時間をある程度補
償することができる。Therefore, the estimated speed is set by setting the gain L of the feedback element 11 sufficiently lower than the high-frequency resonance frequency of the head actuator 116 and the track crossing frequency of the light spot 115 and sufficiently higher than the track deflection basic frequency of the optical disc 101. The time response of the signal s is the broken line 16 in FIG.
As shown by, the waveform becomes an intermediate waveform between the output signals 15 and 17, and the dead time generated in the speed detection circuit 120 can be compensated to some extent.
また,(2)式により,検出速度信号Vs*から推定速度
信号sへの伝達特性が1/(1+S/L)なる1次のロー
パスフィルタ特性で表わせるので,光ディスク101上の
ドロップアウトあるいは記録ピットによって出力信号
(検出速度信号)Vs*が乱された場合でも推定速度信号
sは殆ど乱されることはない。In addition, since the transfer characteristic from the detected speed signal Vs * to the estimated speed signal s can be expressed by the first-order low-pass filter characteristic that is 1 / (1 + S / L) by the formula (2), dropout or recording on the optical disc 101 is performed. Even if the output signal (detection speed signal) Vs * is disturbed by the pits, the estimated speed signal s is hardly disturbed.
さらに,光スポット115がトラック上をトラッキングし
ている間は制御モード検出回路4からの指令により積分
器12をリセットし,速度制御モードに切り換えると同時
にリセットを解除すれば,トラッキング中のトラック横
断速度は明らかにゼロであるから,速度制御モードに移
行した直後の状態観測器3からの推定速度出力の初期値
に誤差はない。また,誤差が生じても,その誤差は1/L
の時定数で0に収束する。Further, while the light spot 115 is tracking on the track, the integrator 12 is reset by a command from the control mode detection circuit 4, and the speed is switched to the speed control mode. Is obviously zero, there is no error in the initial value of the estimated velocity output from the state observer 3 immediately after the transition to the velocity control mode. Even if an error occurs, the error is 1 / L
It converges to 0 with the time constant of.
次に,第2図で示した速度制御系の開ループ伝達関数を
計算すると, G02(s) =KCKAKFKV/MS・(S+L・GL(S)・(1-e−sτ))/Sτ/(S+
L) =KCKAKFKV/MS・(1+L/S・GL(S)(1-e−sτ))/Sτ/(1
+L/S) ……(12) となり,ヘッドアクチュエータ116の高域共振特性G
L(s)がピークを持つ周波数をωLとすれば,L≪ωL
となるようにLを設定しておくことで, |L/S・GL(s)|S=jωLL/ωL|GL(JωL)|……
(13) であることから,(12)式の開ループ特性に与えるヘッ
ドアクチュエータ116の高域共振ピークの大きさによる
影響はL/ωL倍に抑圧され,第5図に示すように,第12
図と比較してゲイン特性における高域のピークが小さく
なる。Next, when calculating the open-loop transfer function of the speed control system shown in FIG. 2, G 02 (s) = K C K A K F K V / MS ・ (S + L ・ G L (S) ・ ( 1-e −sτ )) / Sτ / (S +
L) = K C K A K F K V / MS ・ (1 + L / S ・ G L (S) (1-e −sτ )) / Sτ / (1
+ L / S) (12), and the high-range resonance characteristics G of the head actuator 116
If L (s) has a peak frequency of ω L , L << ω L
By setting the L in such a way that, | L / S · G L (s) | S = jωL L / ω L | G L (Jω L) | ......
From (13), the effect of the size of the high-frequency resonance peak of the head actuator 116 on the open-loop characteristic of Eq. (12) is suppressed to L / ω L times, and as shown in FIG. 12
The high frequency peak in the gain characteristic is smaller than that in the figure.
また,第10図のノッチフィルタ122の周波数特性とは異
なり,高域共振周波数ωLは特定の周波数である必要が
なく,ωL≫Lなる周波数でありさえすれば,任意の周
波数において抑圧効果があり,たとえ複数のピークが存
在しても一様に抑圧される。機械共振特性GL(s)と同
様に(12)式における速度検出回路20の零次ホールド特
性による位相遅れ,ゲイン降下も緩和され,開ループ特
性の位相は高域まで伸び,系の安定性が改善される。Also, unlike the frequency characteristic of the notch filter 122 of FIG. 10, the high-frequency resonance frequency ω L does not have to be a specific frequency, and if the frequency is ω L >> L , the suppression effect at any frequency is obtained. And even if there are multiple peaks, they are suppressed uniformly. Like the mechanical resonance characteristic G L (s), the phase delay and gain drop due to the zero-order hold characteristic of the speed detection circuit 20 in Eq. (12) are alleviated, the phase of the open loop characteristic extends to the high range, and the system stability is improved. Is improved.
第4図(a)にて,光スポット115が光ディスク101上の
トラック溝を横断する際に得られる加減算増幅回路114
の減算出力信号(第4図(b))と加算出力信号(第4
図(c))とが90゜の位相差を持っていることを利用
し,第4図(d)の波形の立ち上がり時に第4図(e)
のレベルが「H」レベルあるいは第4図(d)の波形の
立ち上がり時に第4図(e)の「L」レベルであれば,
光スポット115は左から右へ,また第4図(e)のレベ
ルが逆であれば,光スポット115は右から左へ移動して
いることがわかる。In FIG. 4A, an adder / subtractor amplifier circuit 114 obtained when the light spot 115 crosses the track groove on the optical disc 101.
Subtraction output signal (Fig. 4 (b)) and addition output signal (Fig. 4 (b))
Utilizing the fact that there is a 90 ° phase difference between Fig. 4 (c)) and Fig. 4 (e) when the waveform of Fig. 4 (d) rises.
If the level of “H” level or the “L” level of FIG. 4 (e) at the time of rising of the waveform of FIG. 4 (d),
It can be seen that the light spot 115 moves from left to right, and if the level of FIG. 4 (e) is reversed, the light spot 115 moves from right to left.
上述のように光スポット115のトラック横断方向を方向
検出回路1によって検出し,速さ検出回路120の出力の
極性を光スポット115のトラック横断方向によって切り
換えれば,速度制御系は正帰還になることなく,安定し
て動作する。As described above, if the direction crossing direction of the light spot 115 is detected by the direction detecting circuit 1 and the polarity of the output of the speed detecting circuit 120 is switched depending on the direction crossing the track of the light spot 115, the speed control system becomes positive feedback. Stable operation.
第6図はこの発明の他の実施例であり,第2図を等価変
換したものである。従って,検出速度信号Vs*,駆動電
流信号iLから推定速度信号sへの伝達関数,および開
ループ伝達関数は,それぞれ(2)式,(12)式と一致
する。FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, which is an equivalent conversion of FIG. Therefore, the detected speed signal Vs *, the transfer function from the drive current signal i L to the estimated speed signal s, and the open-loop transfer function coincide with the expressions (2) and (12), respectively.
また,第1図において,極性切り換え回路2を速さ検出
回路120の直後に設けてあるが,速度制御系が常に負帰
還になるように極性を切り換えれば良いのであって,例
えば駆動電流検出回路121の直後および状態観測器3の
後段に設けてもよい。Further, in FIG. 1, the polarity switching circuit 2 is provided immediately after the speed detection circuit 120, but the polarity may be switched so that the speed control system always becomes negative feedback. It may be provided immediately after the circuit 121 and after the state observer 3.
また,上記実施例では,分割光検出器出力を加減増幅し
た信号に基づいて光スポット115のトラック横断速さあ
るいは方向を検出しているが,必ずしも分割光検出器出
力の加減算増幅信号である必要はなく,例えばトラック
溝のない光ディスクを使用するサンプルサーボ方式を採
用した場合等では,トラッキング信号(トラックずれ信
号)検出手段またはトラック横断数検出手段と総反射光
量信号に相当する信号を検出する手段の出力に基づいて
トラック横断速さあるいは方向を検出しても良い。Further, in the above-mentioned embodiment, the track crossing speed or direction of the light spot 115 is detected based on the signal obtained by adding / subtracting and amplifying the output of the divided photodetector, but it is not necessarily the addition / subtraction amplified signal of the output of the divided photodetector. However, for example, when a sample servo system using an optical disk having no track groove is adopted, a tracking signal (track deviation signal) detecting means or a track crossing number detecting means and a signal corresponding to the total reflected light amount signal are detected. The track crossing speed or direction may be detected on the basis of the output of.
あるいは,光ディスクのアドレス情報等から方向検出し
ても良い。Alternatively, the direction may be detected from the address information of the optical disk or the like.
また,上記実施例では方向検出回路において検出された
方向検出結果に基づき,速さ検出回路120の出力の極性
を切り換えているが,基本的には速度制御中に方向反転
することはなく,仮に方向反転しても短時間であれば,
状態観測器3の出力である推定速度信号sは(9)式
によりほぼ駆動電流信号iLのみから決定されるので,速
度制御系が正帰還になることはなく,方向検出回路のな
い構成とし,アクセス方向指令に基づき速さ検出回路の
出力の極性を切り換え,状態観測器3に入力しても良
い。Further, in the above embodiment, the polarity of the output of the speed detection circuit 120 is switched based on the direction detection result detected by the direction detection circuit, but basically the direction is not reversed during speed control, and If the direction is reversed for a short time,
Since the estimated speed signal s which is the output of the state observing device 3 is determined almost only from the drive current signal i L by the equation (9), the speed control system does not become a positive feedback, and the configuration without the direction detection circuit is adopted. Alternatively, the polarity of the output of the speed detection circuit may be switched based on the access direction command and input to the state observing device 3.
また,第2図ではヘッドアクチュエータとして,直線的
に駆動されるリニアモータを使用した場合について詳述
しているが,例えば回転型のアクチュエータでも良く,
その場合,第2図,第3図および第4図における可動部
質量Mは可動部の慣性モーメントJで置き換えられる。
即ちヘッドを駆動するアクチュエータであればその種類
はなんでも良い。更に,ヘッドアクチュエータはヘッド
全体を駆動する必要はなく,例えば分離型アクチュエー
タを用いた場合等,ヘッドの一部だけを駆動しても良
く,トラック検索時に光スポットをディスクの半径方向
に大きく移動させるアクチュエータであれば良く,第1
図におけるトラッキングアクチュエータ112と兼ねても
良い。Further, in FIG. 2, the case where a linearly driven linear motor is used as the head actuator is described in detail, but a rotary actuator may be used, for example.
In that case, the mass M of the movable part in FIGS. 2, 3, and 4 is replaced by the moment of inertia J of the movable part.
That is, any type of actuator may be used as long as it is an actuator that drives the head. Further, the head actuator does not need to drive the entire head, and only a part of the head may be driven, for example, when a separate type actuator is used, and the light spot is largely moved in the radial direction of the disk during track search. Any actuator will do, first
It may also serve as the tracking actuator 112 in the figure.
[発明の効果] この発明は以上説明したとおり,トラックアクセス時光
ディスク駆動装置の速度制御系に状態観測器を付加し
て,速度検出回路の出力とヘッドアクチュエータの駆動
電流とを状態観測器に入力して光スポットのトラック横
断速度を推定して光スポット横断速度を制御するように
したので,速度制御系の安定性が向上し,長距離はもと
より非常に短距離のアクセス時にも速度制御可能とな
り,光ディスク装置のアクセス時間を大幅に短縮でき,
また,速度制御系の性能がヘッドアクチュエータあるい
は光学ヘッドの機械共振周波数のばらつき,共振点の個
数に依存しないため,ヘッドアクチュエータおよび光学
ヘッドの組み立てが容易になる効果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a status observing device is added to the speed control system of the optical disk drive at the time of track access, and the output of the speed detection circuit and the drive current of the head actuator are input to the status observing device. Since the track crossing speed of the light spot is estimated and the light spot crossing speed is controlled, the stability of the speed control system is improved, and the speed can be controlled not only for long distances but also for very short distances. , The access time of the optical disk device can be greatly shortened,
Further, since the performance of the speed control system does not depend on the variation of the mechanical resonance frequency of the head actuator or the optical head and the number of resonance points, there is an effect that the head actuator and the optical head can be easily assembled.
第1図はこの発明の一実施例を示す光ディスク駆動装置
の全体構成のブロック図,第2図は第1図の光ディスク
駆動装置における速度制御系のブロック図,第3図は第
1図の光ディスク駆動装置における状態観測器の動作説
明図,第4図は第1図の光ディスク駆動装置における方
向検出回路の動作説明図,第5図は第2図に示した速度
制御系の開ループ伝達特性図,第6図はこの発明の光デ
ィスク駆動装置の他の実施例による速度制御系のブロッ
ク図,第7図は従来の光ディスク駆動装置の構成を示す
ブロック図,第8図は従来の光ディスク駆動装置におけ
る速度制御系の速度制御系のブロック図,第9図は機械
系の高域共振周波数特性図,第10図は第8図の速度制御
系におけるノッチフィルタの周波数特性図,第11図およ
び第12図は第8図に示した速度制御系の開ループ伝達特
性図である。 図において,1……方向検出回路,2……極性切り換え回
路,3……状態観測器,4……制御モード検出回路,20……
速度検出回路,101……光ディスク,104……光学ヘッド,1
14……加減算増幅器,115……光スポット,116……ヘッド
アクチュエータ,117……ヘッドアクチュエータ駆動制御
回路,120……速さ検出回路である。 なお,各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram of the overall configuration of an optical disk drive device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a speed control system in the optical disk drive device of FIG. 1, and FIG. 3 is an optical disk of FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the state observing device in the drive device, FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the direction detection circuit in the optical disc drive device of FIG. 1, and FIG. 5 is an open loop transfer characteristic diagram of the speed control system shown in FIG. FIG. 6 is a block diagram of a speed control system according to another embodiment of the optical disc driving apparatus of the present invention, FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical disc driving apparatus, and FIG. 8 is a conventional optical disc driving apparatus. Block diagram of the speed control system of the speed control system, Fig. 9 is the high frequency resonance frequency characteristic diagram of the mechanical system, Fig. 10 is the frequency characteristic diagram of the notch filter in the speed control system of Fig. 8, Fig. 11 and Fig. 12 Fig. 8 An open-loop transfer characteristic diagram of a speed control system that. In the figure, 1 ... Direction detection circuit, 2 ... Polarity switching circuit, 3 ... State observer, 4 ... Control mode detection circuit, 20 ...
Speed detection circuit, 101 …… Optical disk, 104 …… Optical head, 1
14 ... Add / subtract amplifier, 115 ... Optical spot, 116 ... Head actuator, 117 ... Head actuator drive control circuit, 120 ... Speed detection circuit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (4)
スポットを形成する対物レンズ及び前記光ディスクから
の反射光を受光する光検出器を少なくとも具備する光学
ヘッドと、 前記光ディスクのトラックに対してトラックアクセスを
行うときに前記光学ヘッドの少なくとも一部分を前記光
ディスクの半径方向に移動させるヘッドアクチュエータ
と、 前記光ディスクの半径方向に移動する光スポットのトラ
ック横断速度信号を前記光検出器に受光出力から検出す
る速度検出手段と、 前記ヘッドアクチュエータの駆動信号から前記光学ヘッ
ドの加速度信号を検出する加速度検出手段と、 前記速度検出手段からのトラック横断速度信号及び前期
加速度検出手段からの加速度信号を入力とし、前記光学
ヘッドの移動速度に対応する周波数が所定の基準周波数
よりも低い場合には上記速度検出手段が出力するトラッ
ク横断速度信号に一致するトラック横断推定速度信号を
生成し、前記光学ヘッドの移動速度に対応する周波数が
前記基準周波数よりも高い場合には前記加速度検出手段
からの加速度信号を積分した信号に一致するトラック横
断推定速度信号を生成する状態観測手段と、 前記光学ヘッドのトラック横断数からトラック横断目標
速度信号を演算する目標速度発生手段と、 前記目標速度発生手段からのトラック横断目標速度信号
と前記状態観測手段からのトラック横断推定速度信号と
に基づき前記ヘッドアクチュエータを制御するヘッドア
クチュエータ駆動制御手段とを備えた光ディスク駆動装
置。1. An optical head comprising at least an objective lens for forming a light spot on an optical disc having a large number of tracks and a photodetector for receiving reflected light from the optical disc, and track access to the tracks of the optical disc. And a head actuator that moves at least a part of the optical head in the radial direction of the optical disk when performing the above, and a speed at which a track crossing speed signal of a light spot moving in the radial direction of the optical disk is detected from a light reception output to the photodetector. Detecting means, acceleration detecting means for detecting an acceleration signal of the optical head from a drive signal of the head actuator, inputting a track crossing speed signal from the speed detecting means and an acceleration signal from the previous period acceleration detecting means, The frequency corresponding to the moving speed of the head is When the frequency is lower than the reference frequency, a track crossing estimated speed signal that coincides with the track crossing speed signal output by the speed detecting means is generated, and when the frequency corresponding to the moving speed of the optical head is higher than the reference frequency. Is a state observing means for generating a track crossing estimated speed signal that matches the signal obtained by integrating the acceleration signal from the acceleration detecting means; and a target speed generating means for calculating a track crossing target speed signal from the track crossing number of the optical head. An optical disk drive device comprising: a head actuator drive control means for controlling the head actuator based on a track crossing target speed signal from the target speed generating means and a track crossing estimated speed signal from the state observing means.
前記光学ヘッドの駆動に係る構成の機械的共振周波数及
び前記光学ヘッドの光スポットのトラック横断周波数の
いずれの周波数に対しても低く、かつ、前記光ディスク
の回転に伴うトラック振れ基本周波数より高く設定した
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光ディス
ク駆動装置。2. A predetermined reference frequency of the state observing means,
It is set to be lower than both the mechanical resonance frequency of the configuration related to the driving of the optical head and the cross-track frequency of the optical spot of the optical head, and higher than the track deflection basic frequency due to the rotation of the optical disc. The optical disk drive device according to claim 1, wherein:
スクのトラックを追尾動作しているときは、前記状態観
測手段による前記光学ヘッドの加速度信号の積分処理を
停止させることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の光ディスク駆動装置。3. The method according to claim 1, wherein when the light spot of the optical head is tracking the track of the optical disk, the integration processing of the acceleration signal of the optical head by the state observing means is stopped. The optical disk drive device according to claim 1.
ュエータの駆動電流に基づき前記光学ヘッドの加速度信
号を検出する構成としたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の光ディスク駆動装置。4. The optical disk drive according to claim 1, wherein the acceleration detecting means is configured to detect an acceleration signal of the optical head based on a drive current of the head actuator.
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JP2637609B2 (en) * | 1990-06-28 | 1997-08-06 | 三菱電機株式会社 | Tracking control system for magnetic reproducing device |
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