JPS6310384A - 回転記録媒体に対するサ−ボ方式 - Google Patents

回転記録媒体に対するサ−ボ方式

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JPS6310384A
JPS6310384A JP15411586A JP15411586A JPS6310384A JP S6310384 A JPS6310384 A JP S6310384A JP 15411586 A JP15411586 A JP 15411586A JP 15411586 A JP15411586 A JP 15411586A JP S6310384 A JPS6310384 A JP S6310384A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
xreff
recording medium
servo
eccentric
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP15411586A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeaki Wachi
滋明 和智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS6310384A publication Critical patent/JPS6310384A/ja
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Rotational Drive Of Disk (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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方式にかかわ
り、特に、光ディスクの情報を読み出す光学ピックアッ
プに好適なサーボ方式に関するものである。
〔発明の概要〕
この発明は、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
ングサーボ装置、スピンドルサーボ装置またはフォーカ
スサーボ装置等に対して、そのフィードバックサーボル
ープ内に一巡ループ周波数特性の位相遅れ量が回転記録
媒体の偏心基本波の周期、またはその整数分の−の周期
となるような補償回路を含ませるようにしたものである
。そのため、回転記録媒体の定常偏差を少なくすること
ができると共に、サーボ装置を省電力化し、高速回転に
対してもサーボ装置を安定に応答させることができるよ
うになる。
〔従来の技術〕
回転記録媒体としては、磁気ディスク、または光ディス
ク等が実用化されているが、特に、光ディスクの場合は
、記録面密度が非常に高く設計されており、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
をもち、かつ、定常偏差の小さいサーボ装置が必要とさ
れる。
そのため、従来の光ディスクに対するサーボ装置は高い
ループゲインと安定性を得ることを中心として設計され
1例えば光ビームを光ディスクの記録トラックに対して
照射するための7クチユエータ(2軸機構)の応答性を
改善するとともに、アクチュエータの2次特性の位相廻
りによる安定化を補償するために、複雑な位相補償回路
を使用して一巡伝達関数のゲインが零となる周波数をな
るべく高い周波数にまで拡大し、いわゆるサーボ帯域を
広くすることによって、結果的に低域におけるループ利
得を高くするように設計している。
すなわち、第8図に示すようにピックアップのトラッキ
ングサーボ装置の場合は、サーボ装置の一巡伝達関数G
を曲線Bに示すように、従来の特性Aより高くすること
によって定常偏差を圧縮し、かつ、そのサーボ帯域を高
域まで広げることによって応答性の改善をはかっている
しかし、一般的に特性Bに示すようにサーボ帯域の高域
限界を高くし、かつ、全体のループ利得を高くすること
は安定性を損なう要因となり、そのため、この高くなっ
た領域の位相廻りを補償するための補償回路が複雑にな
るとともに、サーボ信号と無関係な高い周波数成分の信
号等がサーボ装置内に漏れ込み、無駄な熱損失を発生し
てアクチュエータの温度上昇と、電源の電力損失を誘発
するという問題があった。
すなわち、従来のこのような設計手法によって構築され
たサーボ装置は、高い領域までサーボ帯域が伸びている
ので、光ディスクの場合は、その再生時に記録されてい
るRF信号成分がサーボ帯域に漏れるという問題がある
と同時に、不要なノイズがアクチュエータに注入され、
電力消費が増大する。
また、サーボ装置の応答性をよくするためには、サーボ
帯域を拡げ、かつゲインを高くして定常偏差を少なくす
ることが要求されるが、ループゲインを高くすることは
安定性を確保する点で制限され、結果的に定常偏差を圧
縮することが困難になっている。
そこで、本出願人は先に回転記録媒体の偏心等によって
発生する周期的なトラッキングエラー信号、またはフォ
ーカスエラー信号に対してループ利得を向上させるよう
なサーボ回路を設けることを提案した(特願昭60−2
48707号)。
すなわち、上述の回転記録媒体に対するサーボ方式の発
明は、回転記録媒体の偏心基本波成分に追従する高い応
答性を示すモデル(共振回路)をフィードバックサーボ
ループ内に設け、偏心基本波成分を目標値として、その
−巡フイードパックルーズのゲインを高くしたものであ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、回転記録媒体の記録トラックは微視的な
観察を行うと真円に対してかなりデコボコしたトラック
が形成されており、基本偏心周波数成分に対して多くの
高調波成分がトラッキングエラー信号として出力されて
いる。
また、ディスクの上下動偏位も、ディスク厚みむらによ
る高次の偏位成分が含まれている。
したがって、単純な基本正弦波周波数を目標値とするモ
デルをフィードバック回路内に含ませても、記録媒体の
回転数がさらに高くなると、光学ヘッドの応答性が低下
すると共に、依然として定常偏差が、特に高域側で残る
という問題があり、目標値の高周波成分に対するモデル
を設けることは回路構成が複雑となり調整作業が困難に
なる。
この発明は、かかる問題点を解消するためになされたも
ので、偏心基本成分を含む高次の制御目標値に対しても
応答することができるような補償回路を汎用されている
アナログ回路によって形成できる回転記録媒体に対する
サーボ方式を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕 この発明のサーボ方式には、偏心基本波成分を含む高次
の制御目標値に対応するモデルがフィードバック制御回
路内に含まれるようにするために、アクチュエータを含
むフィードバックループの一巡ループ周波数特性の位相
品−が偏心基本波の周期、またはその整数分の1に設定
されるような位相補償回路を設ける。
〔作用〕
回転記録媒体が光学ディスクであり、サーボ装置の対象
がトラッキングアクチュエータである場合は、制御11
標イ^の大部分の信号は光ディスクの偏心量に起因する
ものである。したがって、制御目標値は光ディスクの回
転周期の関数で表わされることになるから、この回転周
期と一致するよう位相遅れを生じるような補償回路をサ
ーボループ回路内に設けることによって偏心成分に対し
て定常偏差をきわめて小さい値に圧縮することができる
〔実施例〕
目標値に定常偏差なく応答できるサーボシステムを構成
するための条件としては、目標値の関数のモデルが制御
系のループ内に含まれていることが必要な条件とされて
いる。(内部モデル原理)「例えば、The Inte
rnal model principle forl
inear Multivaliable Regul
ators ・^PpliedMathematics
& optimization4o12* No2,1
975゜Springer−verlagJ ところで、光ディスクを記録媒体とするときのトラッキ
ングサーボでは、渦巻状に形成されている記録トラック
を追跡するための主要な目標値Xrpffは、光ディス
クの偏心の基本波成分が大部分を占めており、さらに、
光学ピックアップを光ディスクの半径方向に送るための
直流成分も含まれることになる9また、回転記録媒体で
ある光ディスクのときは、その製造工程におけるトラッ
クの歪、厚みむら等がエラー信号として検出されるから
、これらを含めると、光ディスクの回転角速度をωとし
たときに、目標値X(ef(はXreff= B t 
+ Al5inω+  t + A25inω2t+A
35inωa  t +・・・JLnSinωn t・
・・・・・(1) として表わすことができる。
通常の光デイスクプレーヤの場合は、第(1)式のBt
酸成分光学ピー7クアツプの送りモータに受は持たせる
ことができるので、アクチュエータに対しては Xreff”ΣAl5inωt  t     −−−
・−(2)+−+ を主要な目標値とすることができる。(但し、i=1.
2.3・・・・n) すなわち、第1図に示すようにフィードバック制御回路
において、ディスクの偏心量を対称とするときは制御「
1標値xrefr(t)は回転周期りの関数であり、伝
達要素G(s)の出力がy(t)であるときは、定常偏
差を示す誤差信号E(t)はE(t) = xrerr
(t) −G(s) E(t) ・・・・・−(3)で
あり、伝達要素G(8)にxrprr(t)のモデルが
含まれているとき、E(t)→0にすることが可能にな
る。
xrerr(t)はディスクの偏心量であり、回転周期
りの関数となるから1回転後の目標値Xyeffのラプ
ラス変換は L  ((xreu(t−L))  = e−[S−L
  (Xretf(t))−・・・・・(4) で示され、伝達要素G(s)が周期りだけ信号の位相を
おくらせる遅延回路の伝達関数K 11 B −LSと
なっていれば、定常偏差をOにすることができる。
第2図はこのような内部モデル原理を伝達要素がG、と
されているアクチュエータのサーボ回路に適用したブロ
ック線図で、GOは従来のアクチュエータの伝達要素(
補償回路)、aCは伝達関数がG (I+)とされてい
る偏心成分に対する伝達要素(補償回路)である。
このフィードバックループで目標値Xreffに対して
前記伝達要素G (s)に対応する伝達関数を構築する
ためには次式が成立すればよい。
K @ e−LS =G(x) * G(a)    
=・・・・(5)アクチュエータの伝達特性は一般には
2次系であって、その伝達関数は で示される。
ところで、e川−5はpAneノ表(例えばTRUXA
LL著、   Automatic  Feed  B
ack  Contorol  5yste+5Syn
thesiS、McGrow−旧I+ 1955.P5
50 )によると、次表のように展開される。
以下余白 明lll1書の浄書(内容に変更なし)明細書の浄書(
内容に変更なし) FAI)E  TABLE  FORe−×  (行−
列)’                    (1
−1)去二五                 (1
−2)明細書の浄W(内容に変更なし) □ネ□ この表はe−xの展開を有限で打ちきったときの近似式
を示しており、特に、縦行の展開は分数形式となってい
るため、前記第(5)式から伝達特性G (y)を求め
るときに有用である。
すなわち 、−LS近似式として4次で打切ったときは
、 =  (S2  + ass + ao)e  (S2
 + blS + bo)↓        ↓ G (a)        G (x)・・・・・・(
7) とすることができる。
上式は右辺、及び左辺のSの次数が一致するから、係数
b + 、 b Oはアクチュエータの機械特性を示す
定数al、afi と周期゛rによって求められる。
第3図は伝達要素Gcを具体化するためのブロック図を
示したもので、A1.A2は積分回路(1/S)、B+
、Boは係数器、cl、c?は加算回路、Kはレベル変
換器である。
係数器B + 、 B aの係a b + 、 b o
の値は前述したようにアクチュエータの伝達特性と、目
標値Xre目の周期りに関連して求められ、4次の近似
る伝達特性を形成することができる。
伝達要素Gc内の回路はアナログ回路であるアクティブ
フィルタ、加算回路、演算増幅回路等で構成されるため
、回路設計、及びIC化が容易になる。
このようなフィードバックサーボ回路は、例えば第4図
に示すように周期りを持った偏心成分が目標値Xref
fとされたときは、この目標値に対するアクチュエータ
の変位Xは周期りの整数倍だけ遅れて出力され、加算器
C2に供給される。そのため上述したサーボ回路では周
期りの偏心成分に対してのみ選択的に応答し、例えば、
時点tl における誤差は時間の経過と共に圧縮され、
定常偏差を0にすることができる。
この場合、Kは一巡のループ利得が1以下となるように
設定されるが、lに近いほど誤差信号に対する収束性を
高くすることができる。
以上の実施例では、伝達特性e−ts として4次の近
似式を採用した場合について述べたが、この近似式の次
数が高い程、精度が高くなる。
第5図は6次の近似式に合致させるようなフィードバッ
クサーボ回路を示したもので、GCI及びGc2は前述
した2次の伝達要素 を示す、そして、この場合は、 = (S2+ ass +ao)(S2+ bls +
bo)(St2+ cls +co)・・・・・・(8
) となるように各係数b1.bo、cl、coを選べば。
e−LSにより近似した伝達回路が具体化される。
また、例えば、第6図に示すような伝達要素G c ’
を構成すると、その伝達特性は、・・・・・・(8) の形となり、前述したpAntの展開式の分母が4次、
分子が2次となっている近似値を適用することができる
ようになっている。
さらに、第7図に示すように偏心成分である目標値Kr
effに2次の低調波歪成分yが含まれる場合は、目標
値Kreffの周期L′として2Lを選択することがで
きる。
そして、回転記録媒体に低調波偏心成分が含まれている
ときでも、定常偏差が小さくなるように抑圧するサーボ
回路を構築することができる。
なお、回転記録媒体の回転数が変化する場合は、前記第
3図または、第6図等の係数値bo。
bI、d+、d2を回転数を検出したクロック信号FG
によって変化し、伝達要素CCとアクチュエータの一巡
ループ周波数特性の位相おくれ量が常に回転記録媒体の
周期りに追従するように制御すればよい。
この場合は、前記係数b1.bO等に対応する値を複数
の回路網で形成しておき、回転数の変化に応じて切り換
えるようにすることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、′A:、発明の回転記録媒体にお
けるサーボ方式は、内部モデル原理によって周期的なl
]標偵に対する定常偏差を抑圧する際に、目標値の周期
のn倍のに延聞をケーえる補償回路を設けているので、
高次の偏心【1標値に対してもサーボ利得を高くするこ
となく応答することができるという効果がある。
また、アクチュエータを含めた補償回路による遅延量の
設定を有利多項式の近似によって行うようにしているの
で、補償回路が例えばアクティブフィルタ等によって構
成できるという利点がある。
さらに遅延量の設定を回転周期の整数倍に設定すること
によって、低次の目標fliに対しても定常偏差を抑圧
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の基本原理を説明するためのブ
ロック図、第3図は本発明の一実施例を示すブロック図
、第4図は11標植の−・例を示す波形図、第5図は本
発明の他の実施例を示すブロック図のブロック図、第6
図は伝達要素Gcの他の実施例を示すブロック図、第7
図は低調波を含む目標値の波形図、第8図はサーボ回路
の一般的特性を示す説明図である。 図中、CI t C2は加算回路、COは従来の補償回
路、G6はアクチュエータの伝達要素、GCは偏心成分
に対する伝達要素、Be、Bl は係数器を示す。 第3図 葛R1引イ岬Itり一春汽示すン疫垂図第5図 本傘′4田蓼6、すI6喰9リレシ1 mec   開 第7図 =W ルーフ1得り1羽図 第8図 手続7市正書(方式) 昭和61年lθ月 9日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転記録媒体に対するサーボシステムループ内に
    、アクチュエータを含む一巡ループ周波数特性の位相遅
    れ量を、偏心基本波周期にほぼ一致させるようなアナロ
    グ補償回路が含まれていることを特徴とする回転記録媒
    体に対するサーボ方式。
  2. (2)位相遅れ量が偏心基本波周期の整数分の一となる
    ように設定されることを特徴とする特許請求の範囲第(
    1)項に記載の回転記録媒体に対するサーボ方式。
JP15411586A 1986-07-02 1986-07-02 回転記録媒体に対するサ−ボ方式 Pending JPS6310384A (ja)

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