JP2595559B2 - Focus servo circuit - Google Patents

Focus servo circuit

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JP2595559B2
JP2595559B2 JP62226005A JP22600587A JP2595559B2 JP 2595559 B2 JP2595559 B2 JP 2595559B2 JP 62226005 A JP62226005 A JP 62226005A JP 22600587 A JP22600587 A JP 22600587A JP 2595559 B2 JP2595559 B2 JP 2595559B2
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友二 小幡
淳 岸
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ディスク装置に用いられるフォーカスサー
ボ回路に関する。
The present invention relates to a focus servo circuit used in an optical disk device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は従来のフォーカスサーボ回路を示すブロック
図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional focus servo circuit.

誤差信号演算回路3は、光ビームを記録材料薄膜上に
正確に収束させるために用いられるディスク・レンズ間
変動量ΔX(以降ディスク・レンズ間変動量ΔXと記
す)を感度Sdで演算し、Sd・ΔXを出力する。アナログ
フィルタ14は、ゲインGfを有し、Sd・ΔXを入力し、フ
ィルタ出力Gf・Sd・ΔXを出力する。制御回路16は、感
度Saを有し、フィルタ出力Gf・Sd・ΔXを入力し、光学
系追従量X2を出力する。減算器2は、入力端子1から入
力したディスク変動量X1から光学系追従量X2を減算し、
結果をディスク・レンズ間変動量ΔXとして出力する。
ここで光学系追従量X2は式(1)で示される。
The error signal calculation circuit 3 calculates a disc-lens variation ΔX (hereinafter referred to as a disc-lens variation ΔX) used for accurately converging the light beam on the recording material thin film with the sensitivity Sd.・ Output ΔX. The analog filter 14 has a gain Gf, receives Sd · ΔX, and outputs a filter output Gf · Sd · ΔX. The control circuit 16 has a sensitivity Sa, enter the filter output Gf · Sd · ΔX, and outputs the optical system following amount X 2. Subtracter 2 subtracts the optical system following amount X 2 from the disc variation X 1 input from the input terminal 1,
The result is output as a disc-lens variation ΔX.
Here an optical system following amount X 2 is represented by Formula (1).

X2=Sa・Gf・Sd・ΔX ‥‥(1) また、減算器2により式(2)が成立する。X 2 = Sa · Gf · Sd · ΔX (1) Further, the subtractor 2 satisfies the expression (2).

X1−X2=ΔX ‥‥(2) 式(1),(2)より式(3)が成立する。X 1 −X 2 = ΔX ‥‥ (2) Equation (3) holds from equations (1) and (2).

式(3)はSa・Gf・Sd≫1であるから式(4)が成立
する。
Since Equation (3) is Sa ・ Gf ・ Sd≫1, Equation (4) holds.

したがって、光ディスクの変動量(面振れ量)を±50
0μmとして、これを相対距離の変動量ΔX=±0.5μm
にするためには、ループゲイン(Sa・Gf・Sd)を1000以
上に設定する必要がある。しかしながら、感度Sd,Sdは
機構部分によって決定されるカットオフ周波数以上の入
力変動に対しては急激に低下し(−12dB/DCt)、位相が
遅れる。位相が180゜まわった周波数でループゲイン(S
a・Gf・Sd)が1以上であれば、安定な動作は望めな
い。そのためアナログフィルタ14により位相補償を行な
っている。
Therefore, the variation of the optical disc (the amount of runout) is
0 μm, this is the variation ΔX of the relative distance = ± 0.5 μm
, It is necessary to set the loop gain (Sa, Gf, Sd) to 1000 or more. However, the sensitivities Sd and Sd sharply decrease (-12 dB / DCt ) with respect to an input fluctuation equal to or higher than the cutoff frequency determined by the mechanism, and the phase is delayed. Loop gain (S
If a · Gf · Sd) is 1 or more, stable operation cannot be expected. Therefore, the analog filter 14 performs phase compensation.

第6図は第5図のアナログフィルタ14を詳細に示す回
路図、第7図はアナログフィルタ14の周波数特性を示す
特性図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing the analog filter 14 of FIG. 5 in detail, and FIG. 7 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of the analog filter 14.

演算増幅器49は、非反転入力端子が入力端子42を介し
て基準電圧を入力し、出力端が出力端子43に接続されて
いる。入力端子41は、直列接続された抵抗44とコンデン
サ47とを介して演算増幅器49の反転入力端に接続されて
おり、抵抗45を介しても反転入力端に接続されている。
抵抗46とコンデンサ48とはそれぞれ演算増幅器49の出力
端と反転入力端とを接続している。抵抗44,45,46の抵抗
値をそれぞれ470KΩ,10KΩ,150KΩとし、コンデンサ47,
48の容量をそれぞれ0.33μF,10pFとすると、周波数22KH
z以下において、ゲインは約25dBから49dBの範囲で変化
し、位相は約0度から+60度の範囲で変化する。
Operational amplifier 4-9, a non-inverting input terminal receives a reference voltage through an input terminal 4 2, an output terminal connected to the output terminal 4 3. Input terminals 4 1 connected in series resistor 4 4 and via a capacitor 4 7 is connected to the inverting input of the operational amplifier 4 9, is also connected to the inverting input terminal via the resistor 4 5 .
Respectively resistor 4 6 and the capacitor 4 8 is connected to the output terminal of the operational amplifier 4 9 and an inverting input terminal. The resistances of the resistors 4 4 , 4 5 , and 4 6 are 470 KΩ, 10 KΩ, and 150 KΩ, respectively, and the capacitors 4 7 ,
0.33μF 4 8 volume respectively, when 10 pF, the frequency 22KH
Below z, the gain varies from about 25 dB to 49 dB, and the phase varies from about 0 degrees to +60 degrees.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来のフォーカスサーボ回路は、アナログフ
ィルタ14を使用しており、安定動作のためにアナログフ
ィルタ14に位相補償を行なわなければならず、大容量の
コンデンサ47,48を必要とするので、集積回路化に不向
きで低価格化,小型化,無調整化を困難にしているとい
う欠点がある。
Conventional focus servo circuit described above is using the analog filter 14 must perform phase compensation analog filter 14 for stability, because it requires a capacitor 4 7, 4 8 large capacity However, there is a disadvantage that it is not suitable for integration into a circuit, and makes it difficult to reduce the cost, reduce the size, and make no adjustment.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、光ディスク装置の対物レンズを移動させて
光ビームを、回転する光ディスク上に正確に収束させる
フォーカスサーボ回路であって、 基準位置からの光ディスクのズレを示す信号であるデ
ィスク変動量を入力し、対物レンズを移動させる制御信
号である光学系追従量との差であるディスク・レンズ間
変動量を演算する演算部と、演算部で演算されたディス
ク・レンズ間変動量に対応した誤差信号を出力する誤差
信号演算部と、 誤差信号をA/D変換するA/D変換器と、 A/D変換器の出力を濾波するディジタルフィルタと、 ディジタルフィルタの出力をパルス幅変調するPWM変
換器と、PWM変換器の出力を増幅する増幅器と、増幅器
の出力に基づいて前記光学系追従量を出力する制御回路
とを有するフォーカスサーボ回路である。
The present invention relates to a focus servo circuit that moves an objective lens of an optical disk device to accurately converge a light beam on a rotating optical disk, and inputs a disk fluctuation amount that is a signal indicating a deviation of the optical disk from a reference position. A calculation unit for calculating a disc-lens variation which is a difference from an optical system following amount which is a control signal for moving the objective lens; and an error signal corresponding to the disc-lens variation calculated by the calculation unit. , An A / D converter for A / D converting the error signal, a digital filter for filtering the output of the A / D converter, and a PWM converter for pulse width modulation of the output of the digital filter A focus servo circuit comprising: an amplifier that amplifies the output of the PWM converter; and a control circuit that outputs the optical system following amount based on the output of the amplifier.

〔作用〕[Action]

このように、従来のアナログフィルタの代りにディジ
タルフィルタを使用しているので、大きな容量のコンデ
ンサは必要とせず、集積回路化が容易である。
As described above, since a digital filter is used in place of a conventional analog filter, a large-capacity capacitor is not required, and integration into an integrated circuit is easy.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明のフォーカスサーボ回路の一実施例を
示すブロック図、第2図は第1図の制御回路6部分をよ
り具体的に示すブロック図、第3図は第1図,第2図で
示されているディジタルフィルタ5を詳細に示すブロッ
ク図、第4図はディジタルフィルタ5の周波数特性を示
す特性図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a focus servo circuit according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the control circuit 6 of FIG. 1 more specifically, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the digital filter 5 shown in detail, and FIG. 4 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of the digital filter 5.

減算器2は、入力端子1から入力したディスク変動量
X1から光学系追従量X2を減算して、ディスク・レンズ間
変動量ΔXを出力する。誤差信号演算回路3は、ディス
ク・レンズ間変動量ΔXを入力し、増幅して誤差出力を
出力する。アナログ/ディジタル変換器4(以降A/D変
換器4と記す)は、誤差出力を入力しA/D変換する。デ
ィジタルフィルタ5は、A/D変換器4の出力を入力し、
所定の位相補償を行なう。制御回路6は、位相補償され
たディジタルフィルタ5の出力を入力し、パルス幅変調
を行なうPWMコンバータ61と、PWMコンバータ61の出力を
増幅するドライバ62と、ドライバ62の出力で駆動され、
光ビームを記録材料薄膜上に正確に収束するようにレン
ズを含む光学系を制御し、光学系追従量X2を出力するア
クチュエータ63とからなっている。
Subtractor 2 calculates the disc variation input from input terminal 1
By subtracting the optical system following amount X 2 of X 1, and outputs the variation ΔX between disk lens. The error signal calculation circuit 3 receives the disc-lens variation amount ΔX, amplifies it, and outputs an error output. The analog / digital converter 4 (hereinafter referred to as A / D converter 4) receives the error output and performs A / D conversion. The digital filter 5 receives the output of the A / D converter 4 and
A predetermined phase compensation is performed. The control circuit 6 receives the output of the digital filter 5 which is phase-compensated, the PWM converter 61 for performing a pulse width modulation, a driver 6 2 for amplifying an output of the PWM converter 61, driven by a driver 6 and second output And
And controlling the optical system including a lens so as to accurately converge the light beam onto the recording material thin film, which is an actuator 6 3 for outputting an optical system following amount X 2.

本実施例のディジタルフィルタ5は、第5図により示
されたアナログフィルタ14をデジタル化したものであ
り、ディジタルフィルタ5の回路設定のための計算式に
ついて説明する。
The digital filter 5 of this embodiment is a digital version of the analog filter 14 shown in FIG. 5, and a calculation formula for setting the circuit of the digital filter 5 will be described.

アナログフィルタ14のS関数は式(1)で与えられ
る。
The S function of the analog filter 14 is given by equation (1).

ここで、a1,a2,b1,b2は抵抗、容量素子によって決ま
る定数である。
Here, a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 are constants determined by the resistance and the capacitance element.

制御されるアクチュエータ63の感度の周波数特性が0
dBとなる周波数が2〜3KHzであるのに対し、サンプリン
グ周波数を44.1KHzと十分高い周波数を用いるので式
(1)を差分法によりZ変換できる。また、式(1)
は、使用される周波数が低いため式(2)で示されるよ
うな1次のS関数に置き換えられる。
Frequency characteristic of the sensitivity of the actuator 6 3 controlled 0
Since the sampling frequency is a sufficiently high frequency of 44.1 KHz while the frequency of dB is 2 to 3 KHz, the equation (1) can be Z-transformed by the difference method. Equation (1)
Is replaced by a first-order S function as shown in equation (2) because the frequency used is low.

これをZ変換すると式(3)となる。 When this is Z-transformed, Equation (3) is obtained.

ここで、A,B,Gは定数である。 Here, A, B, and G are constants.

式(3)に基づいたディジタルフィルタ5について第
3図,第4図を参照して説明する。
The digital filter 5 based on the equation (3) will be described with reference to FIGS.

単位遅延素子32は、入力端子31を介してA/D変換部4
の出力を入力し、単位遅延Z-1を行なう。乗算器33は、
単位遅延素子32の出力に定数Aを掛ける。加算器34は、
A/D変換器4の出力と乗算器33の出力とを加算する。乗
算器35は、加算器34の出力に定数Gを掛ける。減算器36
は乗算器35の出力から乗算器38の出力を減算し、出力端
子39に出力する。単位遅延素子37は、減算器36の出力を
入力し、単位遅延Z-1を行なう。乗算器38は、単位遅延
素子37の出力に定数Bを掛ける。
The unit delay element 32 is connected to the A / D converter 4 via the input terminal 31.
And outputs a unit delay Z- 1 . The multiplier 33 is
The output of the unit delay element 32 is multiplied by a constant A. The adder 34
The output of the A / D converter 4 and the output of the multiplier 33 are added. The multiplier 35 multiplies the output of the adder 34 by a constant G. Subtractor 36
Subtracts the output of the multiplier 38 from the output of the multiplier 35 and outputs the result to the output terminal 39. The unit delay element 37 receives the output of the subtractor 36 and performs a unit delay Z- 1 . The multiplier 38 multiplies the output of the unit delay element 37 by a constant B.

式(2)のa1,b1の値をそれぞれ−3×103,−6.45×1
04とすると、式(3)のA,B,Gはそれぞれ−0.9347,−0.
4062,4となる。この設定によりディジタルフィルタ5の
周波数特性は、第4図に示すように周波数22KHz以下に
おいて、ゲイン約−7dBから14.5dBの範囲で変化し、位
相は0度から+60度の範囲で変化する。したがって、第
7図の従来例の周波数特性とほぼ相似していることが明
らかである。
The values of a 1 and b 1 in the equation (2) are -3 × 10 3 and −6.45 × 1 respectively.
0 4 and when, A of formula (3), B, G respectively -0.9347, -0.
4062,4. With this setting, the frequency characteristic of the digital filter 5 changes in the range of about -7 dB to 14.5 dB and the phase changes in the range of 0 to +60 degrees at a frequency of 22 KHz or less as shown in FIG. Therefore, it is clear that the frequency characteristic is almost similar to that of the conventional example shown in FIG.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、フォーカスサーボ回路
において従来アナログフィルタで信号を処理していたも
のをディジタルフィルタで処理することにより、容量値
の大きなコンデンサは必要としないので、フォーカスサ
ーボ回路全体の集積回路化が容易になり、結果的に光デ
ィスク装置の低価格化,小型化,無調整化,高品質化が
できる効果があり、ディジタルフィルタは外部から任意
に係数を設定可能に構成できるので、光学系を含む機構
部の変更に伴うフォーカスサーボ回路の変更を容易にで
き、光デイスク装置の設計・製造上のフレキシビリティ
を高めるという効果もある。
As described above, according to the present invention, a signal having a large capacitance value is not required by processing a signal which has been conventionally processed by an analog filter in a focus servo circuit by a digital filter. The circuit can be easily formed, and as a result, there is an effect that the price of the optical disc device can be reduced, the size can be reduced, no adjustment can be made, and the quality can be improved. The change of the focus servo circuit accompanying the change of the mechanism including the system can be easily performed, and there is also an effect that the flexibility in designing and manufacturing the optical disk device is enhanced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明のフォーカスサーボ回路の一実施例を示
すブロック図、第2図は第1図の制御回路6部分を具体
的に示すブロック図、第3図は第1図のディジタルフィ
ルタ5を詳細に示すブロック図、第4図はディジタルフ
ィルタ5の周波数特性を示す特性図、第5図は従来例を
示すブロック図、第6図は第5図従来例のアナログフィ
ルタ14を示す回路図、第7図はアナログフィルタ14の周
波数特性を示す特性図である。 1……入力端子、 2……減算器、 3……誤差信号演算回路、 4……A/D変換器、 5……ディジタルフィルタ、 6……制御回路、 61……PWMコンバータ、 62……ドライバ、 63……アクチュエータ。
1 is a block diagram showing an embodiment of a focus servo circuit according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram specifically showing a control circuit 6 in FIG. 1, and FIG. 3 is a digital filter 5 in FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of the digital filter 5, FIG. 5 is a block diagram showing a conventional example, and FIG. 6 is a circuit diagram showing an analog filter 14 of the conventional example in FIG. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the frequency characteristic of the analog filter 14. FIG. 1 ... input terminal, 2 ... subtractor, 3 ... error signal operation circuit, 4 ... A / D converter, 5 ... digital filter, 6 ... control circuit, 6 1 ... PWM converter, 6 2 …… Driver, 6 3 …… Actuator.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光ディスク装置の対物レンズを移動させて
光ビームを、回転する光ディスク上に正確に収束させる
フォーカスサーボ回路であって、 基準位置からの光ディスクのズレを示す信号であるディ
スク変動量を入力し、対物レンズを移動させる制御信号
である光学系追従量との差であるディスク・レンズ間変
動量を演算する演算部と、前記演算部で演算されたディ
スク・レンズ間変動量に対応した誤差信号を出力する誤
差信号演算部と、 誤差信号をA/D変換するA/D変換器と、 A/D変換器の出力を濾波するディジタルフィルタと、 ディジタルフィルタの出力をパルス幅変調するPWM変換
器と、PWM変換器の出力を増幅する増幅器と、増幅器の
出力に基づいて前記光学系追従量を出力する制御回路と
を有するフォーカスカーボ回路。
1. A focus servo circuit for moving an objective lens of an optical disk device so as to accurately converge a light beam on a rotating optical disk, wherein the focus servo circuit detects a disk fluctuation amount which is a signal indicating a deviation of the optical disk from a reference position. A calculation unit for calculating a disc-lens variation, which is a difference from an optical system following amount, which is a control signal for moving the objective lens, and a disc-lens variation calculated by the calculation unit. An error signal calculation unit that outputs an error signal, an A / D converter that A / D converts the error signal, a digital filter that filters the output of the A / D converter, and a PWM that pulse-modulates the output of the digital filter A focus carbo circuit comprising: a converter; an amplifier for amplifying an output of a PWM converter; and a control circuit for outputting the optical system following amount based on the output of the amplifier.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6015872A (en) * 1983-06-30 1985-01-26 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション Track following servo device
JPS6344384A (en) * 1986-08-12 1988-02-25 Toshiba Corp Servo circuit for disk reproducing device

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