JP4521541B2 - Tracking control device - Google Patents
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Description
本発明は、光ディスクの記録・再生に用いられるトラッキング制御装置に関する。 The present invention relates to a tracking control apparatus used for recording / reproducing of an optical disc.
[発明の概要]
本発明は、光ディスクの記録・再生に用いられるトラッキング制御装置に関するものである。本発明は、トラッキング制御装置を構成するフィードバック制御系内のトラッキング誤差信号を光ディスク1周分の周期に相当する時間遅延させた信号を、前記フィードバック制御系の入力に対する出力の閉ループ伝達関数の逆数の伝達関数を持つ前置補償手段を介して前記フィードバック制御系内のトラッキング誤差信号に加算する。
[Summary of Invention]
The present invention relates to a tracking control apparatus used for recording / reproducing of an optical disc. According to the present invention, a signal obtained by delaying a tracking error signal in a feedback control system constituting a tracking control device for a time corresponding to a period corresponding to one round of an optical disc is an inverse number of a closed loop transfer function of an output with respect to an input of the feedback control system. It is added to the tracking error signal in the feedback control system via a precompensation means having a transfer function.
または、本発明は、前記トラッキング信号を光ディスクの複数回の回転周期に相当する時間に渡って記憶したトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った信号を、前記フィードバック制御系の入力に対する出力の閉ループ伝達関数の逆数の伝達関数を持つ前置補償手段を介して前記フィードバック制御系内のトラッキング誤差信号に加算する。 Alternatively, the present invention provides a closed loop of an output with respect to an input of the feedback control system, wherein a signal obtained by performing arithmetic processing on the tracking error signal stored for a time corresponding to a plurality of rotation cycles of the optical disc is recorded. It is added to the tracking error signal in the feedback control system via a precompensation means having a transfer function that is the reciprocal of the transfer function.
これにより、トラッキング制御装置の安定性を低下させることなく光ディスク及び光ディスク回転機構などに起因する偏心による追従誤差を減少させるとともに、追従可能な光ディスク回転数を向上させるものである。 As a result, the tracking error due to eccentricity caused by the optical disk and the optical disk rotation mechanism and the like is reduced without reducing the stability of the tracking control device, and the followable optical disk rotation speed is improved.
光ディスクの記録・再生に用いられるトラッキング制御装置は、フィードバック制御系で構成される。図17は、従来のトラッキング制御装置の構成ブロック図である。図17に示すように、このトラッキング制御装置のフィードバック制御系は、トラッキング誤差検出手段1、伝達関数G1を持つ安定化補償手段2、伝達関数G2を持つトラッキングアクチュエータ3によって構成される。
A tracking control device used for recording / reproducing of an optical disc is configured by a feedback control system. FIG. 17 is a configuration block diagram of a conventional tracking control device. As shown in FIG. 17, the feedback control system of the tracking control system, a tracking error detecting means 1, the transfer function G 1 Stabilizing means 2 with, constituted by a
このトラッキング制御装置のフィードバック制御系では、光ディスク上のトラック位置t1とトラッキングアクチュエー夕3によって制御される光スポット位置s1との差をトラッキング誤差検出手段1によって検出し、トラッキング誤差信号e1を得た後、これを安定化補償手段2に入力する。
In the feedback control system of this tracking control device, the tracking error detection means 1 detects the difference between the track position t 1 on the optical disc and the light spot position s 1 controlled by the
安定化補償手段2は、トラッキング制御装置が所望の応答特性を持ち、かつ安定な動作を行うように、トラッキング誤差信号e1の振幅と位相の周波数特性の補償を行い、出力する。安定化補償手段2の出力信号は、トラッキングアクチュエー夕3を駆動し、光スポット位置s1を制御する。
The
このようなフィードバック制御系の追従性能を上げる技術としては、例えば文献1『日本機械学会編、養賢堂発行「情報機器のダイナミックスと制御」の4.10節』に述べられているような繰り返しトラッキング制御の方法が知られている。
As a technique for improving the follow-up performance of such a feedback control system, for example, as described in
図18は、この繰り返しトラッキング制御の方法を用いたトラッキング制御装置の構成ブロック図である。図18に示すように、このトラッキング制御装置のフィードバック制御系では、図17に示す構成において、トラッキング誤差検出手段1と安定化補償手段2との間に加算手段7を設けるとともに、加算手段7の出力を伝達関数e−Lsでもって加算手段7の入力へ帰還する遅延手段72を設けたものである。
FIG. 18 is a block diagram showing the configuration of a tracking control apparatus using this repetitive tracking control method. As shown in FIG. 18, in the feedback control system of this tracking control device, in the configuration shown in FIG. 17, an addition means 7 is provided between the tracking error detection means 1 and the stabilization compensation means 2, and the addition means 7
この繰り返しトラッキング制御の方法では、トラッキング誤差信号e1は、加算手段7によって遅延手段72の出力と加算され、制御信号f1が出力される。
In this repetitive tracking control method, the tracking error signal e 1 is added to the output of the delay means 72 by the adding
制御信号f1は、遅延手段72及び安定化補償手段2に入力される。
The control signal f 1 is input to the
遅延手段72は、制御信号f1を光ディスクの回転周期Lに相当する時間の遅延を行い、加算手段7にトラッキング誤差信号e1と加算させ、制御信号f1を出力させる。
The delay means 72 delays the control signal f 1 by a time corresponding to the rotation period L of the optical disc, causes the adding
安定化補償手段2は、トラッキング制御装置が所望の応答特性を持ち、かつ安定な動作を行うように、制御信号f1の振幅と位相の周波数特性の補償を行い、出力する。安定化補償手段2の出力信号は、トラッキングアクチュエータ3を駆動し光スポット位置s1を制御する。
The stabilization compensation means 2 compensates and outputs the frequency characteristics of the amplitude and phase of the control signal f 1 so that the tracking control device has a desired response characteristic and performs a stable operation. The output signal of the stability compensation means 2 drives the
これにより、光ディスクの1回転前に修正しきれなかったトラッキング誤差が予め補正されるので、追従性能が改善される。 As a result, the tracking error that could not be corrected before one rotation of the optical disk is corrected in advance, so that the follow-up performance is improved.
ところで、光ディスク媒体に高品質の画像データを長時間記録するためには、光ディスクの記録密度を高めることとデータ転送レートを上げることが求められる。 Incidentally, in order to record high-quality image data on an optical disk medium for a long time, it is required to increase the recording density of the optical disk and increase the data transfer rate.
記録密度を高めるためには、短波長の光源を用いるとともに、対物レンズの開口数を大きくすることによって光スポット径を小さくすることが必要である。これにより、光ディスク上に記録されるマーク長を縮小するとともに、狭いトラックピッチを使用し、1ビットあたりのデータが占める面積を小さくする。 In order to increase the recording density, it is necessary to use a short wavelength light source and to reduce the light spot diameter by increasing the numerical aperture of the objective lens. This reduces the mark length recorded on the optical disc and uses a narrow track pitch to reduce the area occupied by data per bit.
この狭いトラックピッチに対応するために、トラッキング制御装置はその追従誤差がトラックピッチに比較して充分に小さいことが求められる。例えば、CD−ROMの場合、1.6μmのトラックピッチに対して追従誤差の許容値は±0.1μm以下であり、DVD−ROMでは、0.74μmのトラックピッチに対して±0.02μm以下の追従誤差でなければならない。 In order to cope with this narrow track pitch, the tracking control device is required to have a sufficiently small tracking error compared to the track pitch. For example, in the case of a CD-ROM, the allowable value of the tracking error is ± 0.1 μm or less for a track pitch of 1.6 μm, and in the case of a DVD-ROM, it is ± 0.02 μm or less for a track pitch of 0.74 μm. The following error must be
また、光ディスク記録装置においてデータの転送レートを上げるためには、光ディスク上に記録されるビット長を小さくすると同時に光ディスクの回転数を上げることが求められる。 In order to increase the data transfer rate in the optical disk recording apparatus, it is required to reduce the bit length recorded on the optical disk and simultaneously increase the rotation speed of the optical disk.
ところで、光ディスク上のトラックは、同心円状あるいは螺旋状となっている。また、光ディスクには、製造工程において発生する偏心がある。さらに、光ディスクを回転させるためのスピンドルモータ及び光ディスクをスピンドルモータに取り付ける取付部分にも偏心がある。偏心の最悪値は、これらの総和となるので、光ヘッドの光スポットから光ディスク上のトラックを見ると±100μm程度の偏心となる。この偏心によってトラッキング制御装置の目標値であるトラック位置は、光ディスクの回転に伴って変化する周期的な関数となる。 By the way, the tracks on the optical disk are concentric or spiral. Further, the optical disc has an eccentricity that occurs in the manufacturing process. Further, the spindle motor for rotating the optical disc and the mounting portion for attaching the optical disc to the spindle motor are also eccentric. Since the worst value of the eccentricity is the sum of these, when the track on the optical disk is viewed from the light spot of the optical head, the eccentricity is about ± 100 μm. Due to this eccentricity, the track position, which is the target value of the tracking control device, becomes a periodic function that changes as the optical disk rotates.
したがって、光ディスクの高速回転に対応するためには、前述のように偏心している光ディスク上のトラック位置に対して光スポット位置を高速に追従させなければならない。このためには光ヘッドに使用されるトラッキングアクチュエータの機械的共振周波数を上げると同時にトラッキング制御装置の帯域を広げることが必要である。 Therefore, in order to cope with the high-speed rotation of the optical disk, the light spot position must follow the track position on the eccentric optical disk as described above at a high speed. For this purpose, it is necessary to increase the mechanical resonance frequency of the tracking actuator used in the optical head and simultaneously increase the bandwidth of the tracking control device.
トラッキングアクチュエータの機械的共振周波数を上げる方法には、可動部の質量の低減、弾性係数の増加があるが、いずれの方法でも限界があり、現在実現されているトラッキングアクチュエータの機械的共振周波数の上限は100Hz程度である。 There are methods to increase the mechanical resonance frequency of the tracking actuator, such as reducing the mass of the moving part and increasing the elastic modulus. However, both methods have limitations, and the upper limit of the mechanical resonance frequency of the tracking actuator that is currently realized. Is about 100 Hz.
一方、トラッキング制御装置の帯域を広げることで光ディスクの高速回転に対する追従性能は向上するが、雑音、振動などの外乱に対する抑圧特性が低下する。 On the other hand, widening the bandwidth of the tracking control device improves the follow-up performance with respect to high-speed rotation of the optical disc, but reduces the suppression characteristics against disturbances such as noise and vibration.
上記の理由によって図17に示すようなフィードバック制御系のみを用いたトラッキング制御装置においては、要求される追従誤差の許容値を満たしつつ、高速で回転する光ディスク上のトラックに対して高速で光スポット位置を追従させることは困難であった。 For the above reason, in the tracking control apparatus using only the feedback control system as shown in FIG. 17, the light spot is high-speed with respect to the track on the optical disk rotating at high speed while satisfying the required tolerance of the tracking error. It was difficult to follow the position.
一方、文献1に述べられているような図18に示した繰り返し制御の手法を用いたトラッキング制御装置においては、周期的に変化する入力に対しては優れた追従性能を示す。しかし、周期的な成分であれば無限に高い周波数まで誤差を抑圧しようとする性質があるため、トラッキング制御装置内部の安定性に問題が生じること、及び非周期的な外乱に対して弱いことが広く知られている。
On the other hand, the tracking control apparatus using the repetitive control method shown in FIG. 18 as described in
また、光ディスクが一定の角速度で回転する方式(CAV方式:Constant Angular Velocity或いは、ZCAV方式:Zoned Constant Angular Velocity)では、図18に示すように一定の遅延量を持つ遅延手段72を用いた繰り返し制御で良い。しかし、CDのように一定の線速度で回転する方式(CLV方式:Constant Linear Velocity)、あるいはDVD−RAMのように光ディスクの半径をいくつかの領域に分割し、その領域内でほぼ一定の線速度で回転する方式(ZCLV方式:Zoned Constant Linear Velocity)では、光ディスクの半径によって1回転の周期が変化するため、図18に示した方法では繰り返し制御を行うことができない。 Further, in a method in which an optical disk rotates at a constant angular velocity (CAV method: Constant Angular Velocity or ZCAV method: Zoned Constant Angular Velocity), repetitive control using delay means 72 having a constant delay amount as shown in FIG. Good. However, a method of rotating at a constant linear velocity as in a CD (CLV method: Constant Linear Velocity), or a radius of an optical disk as in a DVD-RAM is divided into several regions, and a substantially constant line in the region. In the method of rotating at a speed (ZCLV method: Zoned Constant Linear Velocity), the cycle of one rotation changes depending on the radius of the optical disk, and therefore it is not possible to perform repetitive control by the method shown in FIG.
本発明は、このような問題を解決すべく創作されたもので、トラッキング制御装置の安定性を確保するとともに、高速で回転する光ディスク上のトラックに対する追従性能の向上を図り、CLV方式及びZCLV方式のように光ディスクの半径によって1回転の周期が変化する場合においても安定で高い追従性能を持ったトラッキング制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been created to solve such problems. The stability of the tracking control device is ensured, and the follow-up performance with respect to the track on the optical disk rotating at high speed is improved. The CLV method and the ZCLV method are provided. Thus, it is an object of the present invention to provide a tracking control device that is stable and has high tracking performance even when the period of one rotation changes depending on the radius of the optical disk.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明に係るトラッキング制御装置は、光ディスク上のトラック位置と光ヘッドから出射される光スポット位置との差に対応したトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段と、前記トラッキング誤差信号と前置補償信号を入力してそれぞれに第1のパルス伝達関数と第2のパルスによる演算を施した後加算することで仮想的なトラック位置である補正信号を生成し記憶する補正信号生成手段と、前記補正信号生成手段の出力の振幅及び位相を第3のパルス伝達関数でもって補償した信号から該補正信号生成手段の出力を遅延させた信号を減算することで前置補償信号を生成するとともに、前記補正信号生成手段入力へのフィードバックと加算手段に出力する前置補償手段と、前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、前記補正信号生成手段は、前記制御手段のパルス伝達関数をG 1 (z −1 )G 2 (z −1 )としたとき、前記第1のパルス伝達関数が 1+G 1 (z −1 )G 2 (z −1 )であり、前記第2のパルス伝達関数が G 1 (z −1 )G 2 (z −1 )であって、前記前置補償手段は、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系の前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl(z −1 )としたとき、前記第3のパルス伝達関数が以下の式(18)で表されるP 1 (z −1 )であって、
P 1 (z −1 )=Ac(z −1 )/{Bc + (z −1 )Bc − (1)}…(18)
ここで、 Gcl(z −1 )=z −d Bc + (z −1 )Bc − (z −1 )/Ac(z −1 )
Ac(z −1 ):Gcl(z −1 )の極の項
Bc + (z −1 ):Gcl(z −1 )の安定零点の項
Bc − (z −1 ):Gcl(z −1 )の不安定零点の項
Bc − (1):Gcl(z −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数化した
もの、
d:等価的な進みサンプリング数
前記第3のパルス伝達関数の演算結果を前記仮想的なトラック位置である補正信号を用いて光スポット位置に対する補償量からトラッキング誤差信号への補償量に変換するための遅延手段および減算手段により演算することで、P 1 (z −1 )−z −d のパルス伝達関数を有し、前記光スポット位置の応答を前記補正信号から、Gcl(z −1 )・P 1 (z −1 )の乗算で求めるときに、パルス伝達関数P 1 (z −1 )がGcl(z −1 )の極及び安定な零点を相殺し、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl(z −1 )の直流ゲインの逆数に一致させることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a tracking control apparatus according to
P 1 (z −1 ) = Ac (z −1 ) / {Bc + (z −1 ) Bc − (1)} (18)
Here, Gcl (z −1 ) = z −d Bc + (z −1 ) Bc − (z −1 ) / Ac (z −1 )
Ac (z −1 ): term of the pole of Gcl (z −1 )
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl (z −1 )
Bc − (z −1 ): term of unstable zero of Gcl (z −1 )
Bc − (1): The unstable zero of Gcl (z −1 ) is made constant as z −1 = 1.
thing,
d: Equivalent lead sampling number
The calculation result of the third pulse transfer function is calculated by a delay unit and a subtraction unit for converting the compensation amount for the light spot position into the compensation amount for the tracking error signal using the correction signal which is the virtual track position. Thus, the pulse transfer function of P 1 (z −1 ) −z −d is obtained, and the response of the light spot position is obtained from the correction signal as Gcl (z −1 ) · P 1 (z −1 ) When obtaining by multiplication, the pulse transfer function P 1 (z −1 ) cancels the pole and stable zero point of Gcl (z −1 ), and the DC gain of the pre-compensation means is the direct current of Gcl (z −1 ). It is characterized by matching the reciprocal of the gain .
請求項2に記載の発明に係るトラッキング制御装置は、光ディスク上のトラック位置と光ヘッドから出射される光スポット位置との差に対応したトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段と、前記トラッキング誤差信号と前置補償信号を入力してそれぞれに第1のパルス伝達関数と第2のパルス伝達関数による演算を施した後加算することで仮想的なトラック位置である補正信号を生成し記憶する補正信号生成手段と、前記補正信号生成手段の出力の振幅及び位相を第3のパルス伝達関数でもって補償した信号から該補正信号生成手段の出力を遅延させた信号を減算することで前置補償信号を生成するとともに、前記補正信号生成手段入力へのフィードバックと加算手段に出力する前置補償手段と、前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、前記補正信号生成手段は、前記制御手段のパルス伝達関数をG 1 (z −1 )G 2 (z −1 )としたとき、前記第1のパルス伝達関数が 1+G 1 (z −1 )G 2 (z −1 )であり、前記第2のパルス伝達関数が G 1 (z −1 )G 2 (z −1 ) であって、
前記前置補償手段は、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系の前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl(z −1 )としたとき、前記第3のパルス伝達関数が以下の式(21)で表されるP 1 (z −1 )であって、
P 1 (z −1 )=Ac(z −1 )Bc − (z)/[Bc + (z −1 ){Bc − (1)} 2 ]
…(21)
ここで、 Gcl(z −1 )=z −d Bc + (z −1 )Bc − (z −1 )/Ac(z −1 )
Ac(z −1 ):Gcl(z −1 )の極の項
Bc + (z −1 ):Gcl(z −1 )の安定零点の項
Bc − (1):Gcl(z −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数化した
もの、
d:等価的な進みサンプリング数
前記第3のパルス伝達関数の演算結果を前記仮想的なトラック位置である補正信号を用いて光スポット位置に対する補償量からトラッキング誤差信号への補償量に変換するための遅延手段および減算手段により演算することで、P 1 (z −1 )−z −d のパルス伝達関数を有し、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl(z −1 )・P 1 (z −1 )の乗算で求めるときに、パルス伝達関数P 1 (z −1 )がGcl(z −1 )の極及び安定な零点を相殺し、さらに前記パルス伝達関数Gcl(z −1 )との積がすべての周波数において位相差を零とし、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl(z −1 )の直流ゲインの逆数に一致させることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a tracking control device for generating a tracking error signal corresponding to a difference between a track position on an optical disc and a light spot position emitted from an optical head, and the tracking error signal generating means. An error signal and a pre-compensation signal are input, and calculation is performed using the first pulse transfer function and the second pulse transfer function, respectively, and then added to generate and store a correction signal that is a virtual track position. Correction signal generating means and precompensation by subtracting a signal obtained by delaying the output of the correction signal generating means from a signal obtained by compensating the amplitude and phase of the output of the correction signal generating means with a third pulse transfer function A pre-compensation unit that generates a signal and outputs feedback to the correction signal generation unit input and output to the addition unit; and the tracking error An addition means for generating a drive signal obtained by adding a signal and the pre-compensation signal; and a control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal, and the correction signal. When the pulse transfer function of the control means is G 1 (z −1 ) G 2 (z −1 ) , the generating means has the first pulse transfer function of 1 + G 1 (z −1 ) G 2 (z − 1 ), and the second pulse transfer function is G 1 (z −1 ) G 2 (z −1 ),
The pre-compensation unit includes the tracking error signal generation unit, the correction signal generation unit, the pre-compensation unit, the addition unit, and the control unit. When the transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between them is disconnected is Gcl (z −1 ), the third pulse transfer function is P 1 (z −1 ) represented by the following formula (21) ,
P 1 (z −1 ) = Ac (z −1 ) Bc − (z) / [Bc + (z −1 ) {Bc − (1)} 2 ]
... (21)
Here, Gcl (z −1 ) = z −d Bc + (z −1 ) Bc − (z −1 ) / Ac (z −1 )
Ac (z −1 ): term of the pole of Gcl (z −1 )
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl (z −1 )
Bc − (1): The unstable zero of Gcl (z −1 ) is made constant as z −1 = 1.
thing,
d: Equivalent lead sampling number
The calculation result of the third pulse transfer function is calculated by a delay unit and a subtraction unit for converting the compensation amount for the light spot position into the compensation amount for the tracking error signal using the correction signal which is the virtual track position. By doing so, it has a pulse transfer function of P 1 (z −1 ) −z −d , and the response of the light spot position is multiplied by Gcl (z −1 ) · P 1 (z −1 ) to the correction signal. when seeking to, the pulse transfer function P 1 (z -1) is offset poles and stable zeros of Gcl (z -1), further the pulse transfer function Gcl (z -1) and the product all frequencies , The phase difference is set to zero, and the DC gain of the pre-compensation means is made to coincide with the reciprocal of the DC gain of Gcl (z −1 ) .
請求項3に記載の発明に係るトラッキング制御装置は、光ディスク上のトラック位置と光ヘッドから出射される光スポット位置との差に対応したトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段と、前記トラッキング誤差信号を前記光ディスクの少なくとも1周分の回転周期に相当する時間に渡って記憶手段に記憶するとともに、その記憶した信号から1回転周期前のトラッキング誤差信号を演算して補正信号を出力する補正信号生成手段と、生成された補正信号の振幅及び位相が所定のパルス伝達関数でもって補償された前置補償信号を生成する前置補償手段と、前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl(z −1 )としたとき、以下の式(18)で表されるパルス伝達関数P 1 (z −1 )を持ち、
P 1 (z −1 )=Ac(z −1 )/{Bc + (z −1 )Bc − (1)}…(18)
ここで、Gcl(z −1 )=z −d Bc + (z −1 )Bc − (z −1 )/Ac(z −1 )
Ac(z −1 ):Gcl(z −1 )の極の項
Bc + (z −1 ):Gcl(z −1 )の安定零点の項
Bc − (z −1 ):Gcl(z −1 )の不安定零点の項
Bc − (1):Gcl(z −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの、
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl(z −1 )・P 1 (z −1 )の乗算で求めるときにGcl(z −1 )の極及び安定な零点を相殺し、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl(z −1 )の直流ゲインの逆数に一致させることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a tracking control apparatus for generating a tracking error signal corresponding to a difference between a track position on an optical disk and a light spot position emitted from an optical head, and the tracking error signal generating means. An error signal is stored in the storage means for a time corresponding to a rotation period of at least one rotation of the optical disc, and a correction signal is output by calculating a tracking error signal one rotation period before from the stored signal. A signal generating unit; a pre-compensating unit that generates a pre-compensation signal in which the amplitude and phase of the generated correction signal are compensated by a predetermined pulse transfer function; and the tracking error signal and the pre-compensation signal. An adding means for generating an added drive signal; and on the optical spot on the optical spot based on the generated drive signal Control means for scanning a target track, and the pre-compensation means uses the tracking error signal generation means, correction signal generation means, pre-compensation means, addition means, and control means as the predetermined pulse transfer function. The output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the addition means when the connection between the pre-compensation means and the addition means in the feedback control system constituting a closed loop is disconnected. When the transfer function is Gcl (z −1 ), it has a pulse transfer function P 1 (z −1 ) expressed by the following equation (18) ,
P 1 (z −1 ) = Ac (z −1 ) / {Bc + (z −1 ) Bc − (1)} (18)
Here, Gcl (z -1) = z -d Bc + (z -1) Bc - (z -1) / Ac (z -1)
Ac (z −1 ): term of the pole of Gcl (z −1 )
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl (z −1 )
Bc − (z −1 ): term of unstable zero of Gcl (z −1 )
Bc − (1): Constant where the unstable zero of Gcl (z −1 ) is z −1 = 1
,
d: Equivalent lead sampling number
The pulse transfer function determines the pole and stable zero of Gcl (z −1 ) when the response of the light spot position is obtained by multiplying the correction signal by Gcl (z −1 ) · P 1 (z −1 ). It is characterized by canceling and making the DC gain of the pre-compensation means coincide with the inverse of the DC gain of Gcl (z −1 ) .
請求項4に記載の発明に係るトラッキング制御装置は、光ディスク上のトラック位置と光ヘッドから出射される光スポット位置との差に対応したトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段と、前記トラッキング誤差信号を前記光ディスクの少なくとも1周分の回転周期に相当する時間に渡って記憶手段に記憶するとともに、その記憶した信号から1回転周期前のトラッキング誤差信号を演算して補正信号を出力する補正信号生成手段と、生成された補正信号の振幅及び位相が所定のパルス伝達関数でもって補償された前置補償信号を生成する前置補償手段と、前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl(z −1 )としたとき、以下の式(21)で表されるパルス伝達関数P 1 (z −1 )を持ち、
P 1 (z −1 )=Ac(z −1 )Bc − (z)/[Bc + (z −1 ){Bc − (1)} 2 ] …(21)
ここで、Gcl(z −1 )=z −d Bc + (z −1 )Bc − (z −1 )/Ac(z −1 )
Ac(z −1 ):Gcl(z −1 )の極の項
Bc + (z −1 ):Gcl(z −1 )の安定零点の項
Bc − (z −1 ):Gcl(z −1 )の不安定零点の項
Bc − (1):Gcl(z −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの、
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl(z −1 )・P 1 (z −1 )の乗算で求めるときにGcl(z −1 )の極及び安定な零点を相殺し、さらに前記パルス伝達関数Gcl(z −1 )との積がすべての周波数において位相差を零とし、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl(z −1 )の直流ゲインの逆数に一致させることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a tracking control device for generating a tracking error signal corresponding to a difference between a track position on an optical disc and a light spot position emitted from an optical head, and the tracking error signal generating means. An error signal is stored in the storage means for a time corresponding to a rotation period of at least one rotation of the optical disc, and a correction signal is output by calculating a tracking error signal one rotation period before from the stored signal. A signal generating unit; a pre-compensating unit that generates a pre-compensation signal in which the amplitude and phase of the generated correction signal are compensated by a predetermined pulse transfer function; and the tracking error signal and the pre-compensation signal. adding means for generating an addition drive signal, on the optical disk to the light spot based on the generated drive signals Control means for scanning a target track, and the pre-compensation means uses the tracking error signal generation means, correction signal generation means, pre-compensation means, addition means, and control means as the predetermined pulse transfer function. The output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the addition means when the connection between the pre-compensation means and the addition means in the feedback control system constituting a closed loop is disconnected. When the transfer function is Gcl (z −1 ), it has a pulse transfer function P 1 (z −1 ) represented by the following equation (21) ,
P 1 (z -1) = Ac (z -1) Bc - (z) / [Bc + (z -1) {Bc - (1)} 2] ... (21)
Here, Gcl (z -1) = z -d Bc + (z -1) Bc - (z -1) / Ac (z -1)
Ac (z −1 ): term of the pole of Gcl (z −1 )
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl (z −1 )
Bc − (z −1 ): term of unstable zero of Gcl (z −1 )
Bc − (1): Constant where the unstable zero of Gcl (z −1 ) is z −1 = 1
,
d: Equivalent lead sampling number
The pulse transfer function determines the pole and stable zero of Gcl (z −1 ) when the response of the light spot position is obtained by multiplying the correction signal by Gcl (z −1 ) · P 1 (z −1 ). Furthermore , the product with the pulse transfer function Gcl (z −1 ) is zero in phase difference at all frequencies, and the DC gain of the pre-compensation means matches the reciprocal of the DC gain of Gcl (z −1 ). It is characterized by letting .
本発明によれば、少なくとも光ディスクの1周前のトラッキング誤差信号に振幅と位相の補償をした信号を生成し、それとトラッキング誤差信号とを加算した信号により、光スポット位置を制御することができる。したがって、装置の安定性を確保しつつ光ディスクの回転数全般にわたって追従誤差を低減することができる。また、記憶手段に学習機能を持たせることができる。したがって、追従誤差を一層小さくすることができる。さらに、光ディスク上に傷やゴミなどがあってトラッキング誤差信号が得られない期間が生じても、トラッキング外れを生じる可能性を低くできる。さらに、CLV方式、ZCLV方式などを用いた光ディスクの記録・再生において、追従誤差を低減することが可能となる。 According to the present invention , it is possible to control the light spot position by generating a signal obtained by compensating the amplitude and phase of the tracking error signal at least one round before the optical disc and adding the tracking error signal. Accordingly, it is possible to reduce the tracking error over the entire number of rotations of the optical disk while ensuring the stability of the apparatus. In addition, the storage means can have a learning function. Therefore, the tracking error can be further reduced. Furthermore, even if there is a period in which a tracking error signal cannot be obtained due to scratches or dust on the optical disk, the possibility of causing tracking loss can be reduced. Furthermore, it is possible to reduce the tracking error in recording / reproducing of an optical disc using the CLV method, the ZCLV method, or the like.
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも光ディスクの1周前のトラッキング誤差信号に振幅と位相の補償をした信号を生成し、それとトラッキング誤差信号とを加算した信号により、光スポット位置を制御するようにしたので、装置の安定性を確保しつつ光ディスクの回転数全般に渡って追従誤差を低減することができる。また、記憶手段に学習機能を持たせることができるので、追従誤差を一層小さくすることができる。さらに、
光ディスク上に傷やゴミなどがあってトラッキング誤差信号が得られない期間が生じても、トラッキング外れを生じる可能性を低くできる。さらに、CLV方式、ZCLV方式などを用いた光ディスクの記録・再生において、追従誤差を低減することが可能となる。
As described above, according to the present invention , a signal obtained by compensating the amplitude and phase of the tracking error signal at least one round before the optical disc is generated, and the signal obtained by adding the tracking error signal is used to determine the position of the light spot. Since the control is performed, it is possible to reduce the tracking error over the entire number of rotations of the optical disk while ensuring the stability of the apparatus. Further, since the storage unit can have a learning function, the tracking error can be further reduced. further,
Even if there is a period in which a tracking error signal cannot be obtained due to scratches or dust on the optical disk, the possibility of occurrence of off-tracking can be reduced. Furthermore, it is possible to reduce the tracking error in recording / reproducing of an optical disc using the CLV method, the ZCLV method, or the like.
したがって、本発明に係るトラッキング制御装置によれば、狭いトラックピッチを持つ大容量の光ディスクに対しての安定した記録・再生が可能となる。また、高速で回転する光ディスクに対してもトラッキング制御が可能となりデータ転送レートの向上が行える。 Therefore, according to the tracking control device of the present invention, stable recording / reproduction can be performed on a large-capacity optical disk having a narrow track pitch. Also, tracking control can be performed on an optical disk rotating at high speed, and the data transfer rate can be improved.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るトラッキング制御装置の構成ブロック図である。第1の実施形態は、本発明に係るトラッキング制御装置の原理構成を示すものであり、以下に示す第2の実施形態〜第9の実施形態は、第1の実施形態を基本としている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a tracking control apparatus according to the first embodiment of the present invention. 1st Embodiment shows the principle structure of the tracking control apparatus which concerns on this invention , and 2nd Embodiment-9th Embodiment shown below is based on 1st Embodiment.
図1に示すように、第1の実施形態のトラッキング制御装置は、図17に示す構成において、トラッキング誤差検出手段1と安定化補償手段2との間に加算手段7を設けるとともに、加算手段7の一方の入力(トラッキング誤差検出手段1の出力)を加算手段7の他方の入力へ導入する経路に、補正信号生成手段5と伝達関数P1を持つ前置補償手段6をこの順序に配置したものである。
As shown in FIG. 1, the tracking control apparatus of the first embodiment is provided with an adding
補正信号生成手段5は、トラッキング誤差検出手段1によって検出されたトラッキング誤差信号e1を取り込み、光ディスクの少なくとも1回転前において検出されたトラッキング誤差信号e1に基づいた補正信号c1を生成する。 The correction signal generation means 5 takes in the tracking error signal e 1 detected by the tracking error detection means 1 and generates a correction signal c 1 based on the tracking error signal e 1 detected at least before one rotation of the optical disc.
前置補償手段6は、補正信号c1に基づき前置補償信号h1を生成し、加算手段7の他方の入力へ出力する。
The
なお、第1の実施形態においても、トラッキング誤差検出手段1、加算手段7、安定化補償手段2及びトラッキングアクチュエータ3によって横成されるフィードバック制御系に対し、安定化補償手段2によって振幅および位相の周波数特性の補償が行われており、安定なフィードバック制御が実現されている。この点は、以下の第2〜第9の各実施形態においても同様である。
Also in the first embodiment, the
以上の構成と請求項1との対応関係は、次のようになっている。トラッキング誤差検出手段には、トラッキング誤差検出手段1が対応する。制御手段には、安定化補償手段2及びトラッキングアクチュエータ3が対応する。加算手段には、加算手段7が対応する。補正信号生成手段には、補正信号生成手段5が対応する。前置補償手段には、前置補償手段6が対応する。
The correspondence between the above configuration and
次に、図1を参照して第1の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作を説明する。 Next, the basic operation of the tracking control apparatus of the first embodiment will be described with reference to FIG.
図1において、トラック位置t1と光スポット位置s1の差をトラッキング誤差検出手段1によって検出し、トラッキング誤差信号e1を得る。トラッキング誤差信号e1は2つに分岐され、一方は加算手段7に入力され、他方は補正信号生成手段5に入力される。 In Figure 1, it detects the difference between the track positions t 1 and the light spot position s 1 by the tracking error detection means 1, to obtain a tracking error signal e 1. The tracking error signal e 1 is branched into two, one being input to the adding means 7 and the other being input to the correction signal generating means 5.
補正信号生成手段5は、光ディスクの少なくとも1回転前において検出されたトラッキング誤差信号e1を用いた補正信号c1を出力する。前置補償手段6は、伝達関数P1でもって補正信号c1の振幅及び位相の周波数特性の補償を行い、前置補償信号h1として出力する。 The correction signal generation means 5 outputs a correction signal c 1 using the tracking error signal e 1 detected at least before one rotation of the optical disk. The pre-compensation means 6 compensates the frequency characteristics of the amplitude and phase of the correction signal c 1 with the transfer function P 1 and outputs the pre-compensation signal h 1 .
この前置補償信号h1は、加算手段7によってトラッキング誤差信号e1と加算され、その結果得られた信号(駆動信号)が安定化補償手段2によって振幅と位相の周波数特性が補償され、トラッキングアクチュエータ3に入力されて、これを駆動し、光スポット位置s1を制御する。
This pre-compensation signal h 1 is added to the tracking error signal e 1 by the adding means 7, and the resulting signal (driving signal) is compensated for frequency characteristics of amplitude and phase by the stabilizing compensation means 2, and tracking is input to the
このように、第1の実施形態では、光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号の他に、光ディスクの少なくとも1回転前において検出されたトラッキング誤差信号を用いて前置補償信号を生成し、この前置補償信号とトラッキング誤差信号とを用いて演算を行った結果得られた信号を用いてトラッキング制御を行うので、追従誤差を減少させることができる。以下、具体的に説明する。 As described above, in the first embodiment, in addition to the tracking error signal for the track on which the optical head is scanning, the pre-compensation signal is generated using the tracking error signal detected at least one rotation before the optical disk. In addition, since tracking control is performed using a signal obtained as a result of calculation using the pre-compensation signal and the tracking error signal, the tracking error can be reduced. This will be specifically described below.
まず、安定化補償手段2、トラッキングアクチュエータ3の伝達関数をそれぞれG1,G2と定める。図1から、トラッキング誤差検出手段1の入出力の関係は、
t1−s1=e1 ・・・(1)
である。また、トラッキングアクチュエータ3が制御するスポット位置s1は、
(e1+h1)G1G2=s1 ・・・(2)
である。
First, the transfer functions of the
t 1 −s 1 = e 1 (1)
It is. The spot position s 1 controlled by the tracking
(E 1 + h 1 ) G 1 G 2 = s 1 (2)
It is.
前述したように光ディスクやスピンドルモータ及び光ディスク取付部に偏心があるため、光ヘッドの光スポットに対して回転中の光ディスク上のトラック位置は、周期的に変化する関数となる。さらに、互いに隣接するトラック同士は、位置的な相関関係が大きい。 As described above, since the optical disk, the spindle motor, and the optical disk mounting portion are decentered, the track position on the rotating optical disk with respect to the light spot of the optical head is a function that changes periodically. Furthermore, adjacent tracks have a large positional correlation.
そこで、少なくとも1回転前で抑えきれなかった追従誤差を基にして前置補償信号h1を生成する。さらにこの信号を用いて、次の回転において補正を行うことによって、追従誤差を減少させることが可能であることが理解できる。 Therefore, to produce a pre-compensation signal h 1 based on the tracking error which could not suppressed at least before one rotation. Further, it can be understood that the follow-up error can be reduced by performing correction in the next rotation using this signal.
ここで、光ディスクのm回転目でのトラック位置をt1,m、光スポット位置をs1,m、トラッキング誤差信号をe1,m、前置補償信号をh1,mと記述する。光ディスクの(m−1)回転目以前におけるトラッキング誤差信号e1,m−1を用いて得られた前置補償信号h1,m−1を用いると、m回転目での光スポット位置s1,mは、
s1,m=(e1,m+h1,m-1)G1G2 ・・・(3)
となる。この動作を繰り返すことによって、t1,m=s1,mを実現することができる。以下の第2〜第9の各実施形態では、これを高速かつ安定に実現するための具体的な手段・構成を説明している。これらの実施形態により、図2に示すような追従誤差特性が得られる。
Here, the track position at the m-th rotation of the optical disk is described as t 1, m , the light spot position as s 1, m , the tracking error signal as e 1, m , and the pre-compensation signal as h 1, m . When the pre-compensation signals h 1 and m−1 obtained by using the tracking error signals e 1 and m−1 before the (m−1) th rotation of the optical disk are used, the light spot position s 1 at the mth rotation. , M is
s 1, m = (e 1, m + h 1, m-1 ) G 1 G 2 (3)
It becomes. By repeating this operation, t 1, m = s 1, m can be realized. In the following second to ninth embodiments, specific means and configurations for realizing this at high speed and stably are described. According to these embodiments, a tracking error characteristic as shown in FIG. 2 is obtained.
図2は、本発明により得られる光ディスクの回転数に対するトラッキング制御装置の追従誤差特性の比較図である。図2において、(イ)は本発明のトラッキング制御装置で得られる追従誤差特性であり、(ロ)は、従来のトラッキング制御装置で得られる追従誤差特性である。 FIG. 2 is a comparison diagram of the tracking error characteristics of the tracking control apparatus with respect to the rotational speed of the optical disk obtained by the present invention. In FIG. 2, (a) is a tracking error characteristic obtained by the tracking control apparatus of the present invention, and (b) is a tracking error characteristic obtained by a conventional tracking control apparatus.
図2に示すように、追従誤差が許容値e0以下となる回転数が、従来のトラッキング制御装置では、同図(ロ)に示すように、回転数N1以下であったが、本発明の各実施形態のトラッキング制御装置では、同図(イ)に示すように、回転数N2まで拡大される。つまり、本発明の各実施形態によれば、光ディスクの回転数全般に渡って追従誤差の低減が実現されることが解る。 As shown in FIG. 2, the rotation speed at which the tracking error is less than or equal to the allowable value e 0 is less than the rotation speed N 1 in the conventional tracking control apparatus as shown in FIG. in the tracking control apparatus of the embodiment of, as shown in FIG. (b), is expanded to the rotational speed N 2. That is, according to each embodiment of the present invention, it can be understood that the tracking error can be reduced over the entire rotation speed of the optical disc.
[第2の実施形態]
図3は、本発明の第2の実施形態に係るアナログ制御によるトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the tracking control device by analog control according to the second embodiment of the present invention .
図3に示すように、第2の実施形態では、補正信号生成手段5として遅延手段10を備え、前置補償手段6として補償手段11を備える。その他は、第1の実施形態と同様である。
As shown in FIG. 3, the second embodiment includes a
遅延手段10は、トラッキング誤差信号e1を光ディスクの1回転周期に相当する時間遅延させた補正信号c1を出力する。補償手段11は、補正信号c1に対して振幅と位相の補償を行った前置補償信号h1を出力する。 The delay means 10 outputs a correction signal c 1 obtained by delaying the tracking error signal e 1 by a time corresponding to one rotation period of the optical disc. The compensating means 11 outputs a pre-compensation signal h 1 obtained by performing amplitude and phase compensation on the correction signal c 1 .
次に、図3,図4を参照して第2の実施形態の動作を説明する。なお、図4は、第2の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作のフローチャートである。 Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart of the basic operation of the tracking control device of the second embodiment.
まず、図3を用いて第2の実施形態のトラッキング制御装置の動作原理を説明する。補償手段11の伝達関数をP1(s)、安定化補償手段2及びトラッキングアクチュエータ3の伝達関数をそれぞれG1(s)、G2(s)で表す。
First, the operation principle of the tracking control device of the second embodiment will be described with reference to FIG. The transfer function of the compensation means 11 is represented by P 1 (s), and the transfer functions of the stabilization compensation means 2 and the
トラッキング誤差検出手段1、加算手段7、安定化補償手段2及びトラッキングアクチュエータ3によって横成されるフィードバック制御系に関して補償手段11と加算手段7との間の接続を切ると、加算手段7への入力信号h1に対する光スポット位置s1の伝達関数Gcl(s)は、以下の式(4)によって求められる。
〔数1〕
Gcl(s)=G1(s)G2(s)/{1+G1(s)G2(s)} ・・・(4)
そこで、前置補償手段6は、補償手段11の伝達関数P1(s)が
〔数2〕
P1(s)={1+G1(s)G2(s)}/G1(s)G2(s) ・・・(5)
を満たすように実現される。つまり、前置補償手段6は、当該フィードバック制御系の入力に対する出力の閉ループ伝達関数の逆数の伝達関数を持つ。
When the connection between the
[Equation 1]
G cl (s) = G 1 (s) G 2 (s) / {1 + G 1 (s) G 2 (s)} (4)
Therefore, the precompensation means 6 has a transfer function P 1 (s) of the compensation means 11 of [Equation 2].
P 1 (s) = {1 + G 1 (s) G 2 (s)} / G 1 (s) G 2 (s) (5)
It is realized to satisfy. That is, the precompensation means 6 has a transfer function that is the inverse of the closed-loop transfer function of the output with respect to the input of the feedback control system.
そして、前置補償手段6の補償手段11は、式(5)に示した伝達関数P1(s)によって、補正信号c1に対して振幅と位相の周波数特性を補正し、加算手段7に出力し、トラッキング制御を行う。 Then, the compensation means 11 of the pre-compensation means 6 corrects the frequency characteristics of the amplitude and phase with respect to the correction signal c 1 by the transfer function P 1 (s) shown in Expression (5), Output and perform tracking control.
このとき、補正信号c1に対して光スポット位置s1は、式(4)、式(5)から次の式(6)で表される。
即ち、補正信号c1は、振幅差及び時間遅れを生じることなく光スポット位置s1を直接制御し、補正を行うことができる。 In other words, the correction signal c 1 can be corrected by directly controlling the light spot position s 1 without causing an amplitude difference and a time delay.
次に、図3を適宜参照しつつ図4に沿って第2の実施形態のトラッキング制御装置の基本的な動作を説明する。図において、トラッキング誤差検出手段1は、光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号e1を検出した後、このトラッキング誤差信号e1を補正信号生成手段5中の遅延手段10に入力する(ステップS1)。遅延手段10は、トラッキング誤差信号e1について光ディスクの1回転周期に相当する時間の遅延を行い、それを補正信号c1として出力する(ステップS2)。 Next, the basic operation of the tracking control apparatus of the second embodiment will be described along FIG. 4 with reference to FIG. 3 as appropriate. In the figure, the tracking error detection means 1 detects a tracking error signal e 1 for the track on which the optical head is scanning, and then inputs this tracking error signal e 1 to the delay means 10 in the correction signal generation means 5. (Step S1). The delay means 10 delays the tracking error signal e 1 for a time corresponding to one rotation period of the optical disc, and outputs it as a correction signal c 1 (step S2).
そして、前置補償手段6中の補償手段11は、補正信号c1から前置補償信号h1を生成する(ステップS3)、加算手段7は、この前置補償信号h1を光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号e1に加算する(ステップS4)。 Then, the compensation means 11 in the pre-compensation means 6 generates a pre-compensation signal h 1 from the correction signal c 1 (step S3), and the adding means 7 scans this pre-compensation signal h 1 with the optical head. is added to the tracking error signal e 1 for the track is performed (step S4).
次に、安定化補償手段2は、この加算した信号によってトラッキングアクチュエータ3を駆動し、トラッキング制御を行わせる(ステップS5)。回転中の光ディスクに対して継続してトラッキング制御を行うために再びステップS1に戻り、前述の動作を繰り返す。
Next, the
これにより、光ディスクの回転数全般に渡っての追従誤差の低減が実現される。 As a result, it is possible to reduce the tracking error over the entire number of rotations of the optical disk.
[第3の実施形態]
図5は、本発明の第3の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a tracking control device by digital control according to the third embodiment of the present invention .
図5において、第3の実施形態では、加算手段18及び安定化補償手段19をそれぞれデジタル信号処理回路で構成し、トラッキング誤差信号e1をA/D変換器(ADC)15によってデジタル信号e1(k)に変換して加算手段18の一方の入力に与え、安定化補償手段19の出力デジタル信号をD/A変換器(DAC)20によってアナログ信号に変換してトラッキングアクチュエータ3に与えるように構成してある。
In FIG. 5, in the third embodiment, the
即ち、このデジタル制御によるトラッキング制御装置では、トラッキング誤差信号e1をデジタル信号e1(k)に変換した後、トラッキング制御装置としての処理を実行する。 That is, in this tracking control device by digital control, the tracking error signal e 1 is converted into the digital signal e 1 (k), and then the processing as the tracking control device is executed.
図5に示すように、トラッキング誤差検出手段1によって検出されたトラッキング誤差信号e1は、A/D変換器(ADC)15にてデジタル信号e1(k)に変換され、補正信号生成手段5及び加算手段18に入力される。
As shown in FIG. 5, the tracking error signal e 1 detected by the tracking
ここに、補正信号生成手段5は、記憶手段16を備える。記憶手段16は、光ディスクの少なくとも1回転周期に相当する時間のトラッキング誤差信号e1のデジタルデータe1(k)を記憶する。そして、記憶手段16は、光ディスクの1周前のトラッキング誤差信号e1(k)を用いて、サンプリング時刻kにおいてdサンプリング周期に相当する時間だけ進んだ時刻でのトラッキング誤差信号を補正信号c1(k+d)として前置補償手段6へ出力する。 Here, the correction signal generation means 5 includes a storage means 16. The storage means 16 stores digital data e 1 (k) of the tracking error signal e 1 for a time corresponding to at least one rotation period of the optical disc. Then, the storage means 16 uses the tracking error signal e 1 (k) one round before the optical disk, and corrects the tracking error signal at the time advanced by the time corresponding to the d sampling period at the sampling time k as the correction signal c 1. Output to the precompensation means 6 as (k + d).
また、前置補償手段6は、パルス伝達関数P1(z−1)を持つ補償手段17を備える。補償手段17は、記憶手段16から入力する補正信号c1(k+d)をデジタル的に処理し、前置補償信号h1(k)を出力する。
The
加算手段18は、デジタル化されたトラッキング誤差信号e1(k)と前置補償信号h1(k)を加算し、その加算結果を安定化補償手段19に入力する。安定化補償手段19の出力は、D/A変換器(DAC)20によってアナログ信号に変換され、トラッキングアクチュエータ3を駆動し、光スポット位置s1を変化させることによりトラッキング制御を行う。
The adding means 18 adds the digitized tracking error signal e 1 (k) and the pre-compensation signal h 1 (k), and inputs the addition result to the
なお、安定化補償手段19は、トラッキング制御装置のフィードバック制御系が安定に動作するように振幅と位相の周波数特性の補償を行うと同時に、所望の応答特性を実現するためのパルス伝達関数G1(z−1)を持つ。また、D/A変換器(DAC)20とトラッキングアクチュエータ3を縦続接続した系は、パルス伝達関数G2(z−1)を持つ。
The
次に、図5〜図8を参照して第3の実施形態の基本動作を説明する。なお、図6は、第1次の共振モードを持つムービングコイル型トラッキングアクチュエータの回路/運動モデル図である。図7は、記憶手段に記憶された補正信号のデータとサンプリングクロックとの関係模式図である。図8は、第3の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作のフローチャートである。 Next, the basic operation of the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a circuit / motion model diagram of the moving coil type tracking actuator having the first resonance mode. FIG. 7 is a schematic view of the relationship between the correction signal data stored in the storage means and the sampling clock. FIG. 8 is a flowchart of the basic operation of the tracking control device of the third embodiment.
まず、図5〜図7を用いて第3の実施形態のトラッキング制御装置の動作原理を説明する。このデジタル制御系では、補償手段17のパルス伝達関数P1(z−1)を、トラッキングアクチュエータ3のパルス伝達関数が不安定な零点を持つ場合と持たない場合とに分けて決定する。
First, the operation principle of the tracking control apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. In this digital control system, the pulse transfer function P 1 (z −1 ) of the compensating
いずれの場合も連続系でトラッキングアクチュエータ3の伝達関数を求めた後、それを離散系に変換することによりデジタル制御系における閉ループのパルス伝達関数を得る。さらに、閉ループのパルス伝達関数に基づいて補償手段17のパルス伝達関数P1(z−1)を決定する。
In any case, after obtaining the transfer function of the tracking
光ヘッドに用いられる一般的なムービングコイル型のトラッキングアクチュエータは、例えば、文献2『ラジオ技術社、ラジオ技術選書「光ディスク技術」134頁』で述べられているように、第1次の共振モードを持つ図6のモデルで表される。図6(a)はトラッキングアクチュエータの回路モデルであり、vは駆動電圧、iは駆動電流、Rは抵抗分、Lはリアクタンス分である。図6(b)は運動モデルであり、KT,DT,mT,f(t)およびx(t)は、それぞれ弾性係数、粘性係数、可動部70の質量、駆動力及び位置を表す。図6(a)(b)から、駆動電圧v(t)、駆動力f(t)は、
f(t)=Kii(t) ・・・ (9)
となる。
A general moving coil type tracking actuator used for an optical head has a first resonance mode as described in, for example,
f (t) = K i i (t) (9)
It becomes.
そして、式(8)、式(9)を用いて、初期値を0としてラプラス変換を行うことにより、トラッキングアクチュエータ3を電流で駆動した場合の伝達関数G2i(s)は、
次に、トラッキングアクチュエータ3を駆動する信号を出力するD/A変換器(DAC)20は、0次ホールダとして機能することを考慮して、連続系での伝達関数をデジタル制御系のパルス伝達関数G2(z−1)に変換すると、例えば、文献3『コロナ社「基礎デジタル制御」59頁、表3.5』が示すように、分母と分子の次数差に応じて不安定零点が生じることが知られている。ここで、z=exp(jωTs)である。但し、Tsはサンプリング周期である。
表1は、文献3の表3.5を示している。この文献3の表3.5において、トラッキングアクチュエータ3を電流で駆動した場合はk=2となる。電圧で駆動した場合は電圧から電流に変化する過度現象のためにkの値は1つ増えてk=3となる。そして、いずれの場合も不安定零点が1個以上生じる。一方、図5の安定化補償手段19のパルス伝達関数G1(z−1)については、不安定零点、不安定極のいずれも持たないように設計を行う。ここで、表1におけるkは連続系の伝達関数の分母の次数から分子の次数を減じた数値であり、サンプリング時刻を表すkとは異なる。
Table 1 shows Table 3.5 of
前置補償信号h1(k)に対する光スポット位置s1の閉ループのパルス伝達関数Gcl(z−1)は、
そこで、式(12)に基づいて補償手段17のパルス伝達関数P1(z−1)を下記の手順により定める。まず、閉ループのパルス伝達関数Gcl(z−1)を用いて、P1’(z−1),P1(z−1)をそれぞれ式(13)、式(14)のように定める。
ここで、式(13)において、分子のzdは、入力に対して出力がdサンプリング周期分進んだ時刻となることを示す。そこで、P1(z−1)の入力は、dサンプリング周期分進んだ時刻における補正信号c1(k+d)を用いる。これを図7を用いて説明する。図7において、例えば、光ディスクの1周についてn回のサンプリングを行って制御しているものとする。m周目のサンプリングクロックkに相当する時刻において、(m−1)周目のサンプリングクロック(k+d)に相当する時刻において記憶された信号を用いる。その他の時刻においても同様の処理を行う。 Here, in the equation (13), numerator z d indicates that the output is advanced by d sampling periods with respect to the input. Therefore, the input of P 1 (z −1 ) uses the correction signal c 1 (k + d) at the time advanced by d sampling periods. This will be described with reference to FIG. In FIG. 7, for example, it is assumed that sampling is controlled n times for one round of the optical disk. The signal stored at the time corresponding to the sampling clock (k + d) of the (m−1) th cycle is used at the time corresponding to the sampling clock k of the mth cycle. Similar processing is performed at other times.
互いに隣接するトラックは、位置的な相関関係が大きいので、この方法によって等価的にdサンプリング周期分進んだ時刻における補正信号c1(k+d)が得られる。式(12)と式(14)によって、補正信号c1(k+d)に対する光スポット位置s1は、
(A)このように、デジタル制御系においてトラッキングアクチュエータが不安定零点を持たない場合には、式(14)によりパルス伝達関数P1(z−1)を定めれば、安定な制御系を実現できる。即ち、パルス伝達関数P1(z−1)として、当該フィードバック制御系の入力に対する出力の閉ループのパルス伝達関数Gcl(z−1)の逆数から導出したパルス伝達関数を採用する。 (A) As described above, when the tracking actuator does not have an unstable zero point in the digital control system, a stable control system is realized by determining the pulse transfer function P 1 (z −1 ) according to the equation (14). it can. That is, as the pulse transfer function P 1 (z −1 ), a pulse transfer function derived from the inverse of the closed-loop pulse transfer function G cl (z −1 ) of the output with respect to the input of the feedback control system is employed.
しかし、前述のようにムービングコイル型のトラッキングアクチュエータを使用したトラッキング制御装置では、閉ループのパルス伝達関数Gcl(z−1)は不安定な零点を持つため、式(12)から直接式(14)を利用してパルス伝達関数P1(z−1)を定めると、パルス伝達関数P1(z−1)は、不安定な極を持つことになり安定な制御系を構成できない。 However, in the tracking control device using the moving coil type tracking actuator as described above, the closed-loop pulse transfer function G cl (z −1 ) has an unstable zero point, and therefore the direct expression (14) from the expression (12). ) Is used to determine the pulse transfer function P 1 (z −1 ), the pulse transfer function P 1 (z −1 ) has an unstable pole and cannot constitute a stable control system.
(B)そこで、トラッキングアクチュエータ3のパルス伝達関数が不安定な零点を持つ場合は、次のようにしてデジタル制御系におけるパルス伝達関数P1(z−1)を定める。
(B) Therefore, when the pulse transfer function of the tracking
式(12)のパルス伝達関数Gcl(z−1)において、零点を安定な零点及び不安定な零点に分けて次の式(16)のように記述する。なお、式(16)において、Bc +(Z−1)は安定な零点、Bc −(Z−1)は不安定な零点を含むz−1の多項式である。
そして、この式(16)を用いて以下に説明する第1及び第2の2つの方法でパルス伝達関数P1(z−1)を定めて、安定な制御系を構成する。 Then, using this equation (16), the pulse transfer function P 1 (z −1 ) is determined by the first and second methods described below to constitute a stable control system.
第1の方法では、パルス伝達関数Gcl(z−1)の安定な零点のみをパルス伝達関数P1(z−1)の極で相殺する。また、不安定な零点を含むBc−(z−1)にはz−1=1を代入して定数とする。即ち、P1’(z−1),P1(z−1)をそれぞれ
補償手段17のパルス伝達関数P1(z−1)を式(18)の形にすることで、パルス伝達関数Gcl(z−1)の安定な零点のみをパルス伝達関数P1(z−1)の極で相殺し、補正信号c1(k+d)に対する光スポット位置s1の応答において安定な制御系が構成される。 By making the pulse transfer function P 1 (z −1 ) of the compensating means 17 into the form of the equation (18), only the stable zero of the pulse transfer function G cl (z −1 ) is converted to the pulse transfer function P 1 (z − 1 ), and a stable control system is configured in response to the light spot position s 1 with respect to the correction signal c 1 (k + d).
即ち、第1の方法では、式(12)、式(16)及び式(18)により、補正信号c1(k+d)に対する光スポット位置s1の応答は、
次に、第2の方法では、パルス伝達関数P1’(z−1),P1(z−1)は、それぞれ下記の式(20)、式(21)のように定める。なお、式(20)、式(21)において、Bc −(Z)は、多項式Bc −(Z−1)においてz−1をzによって置き換えたものである。
この第2の方法では、式(12)、式(16)及び式(21)によって補正信号c1(k+d)に対する光スポット位置s1の応答は、
ここで、Bc −(Z)とBc −(Z−1)は、互いに複素共役となることから、光スポット位置s1は補正信号c1(k)に対してすべての周波数で時間遅れを生じることなく追従する。また、トラッキング制御装置の安定性も保たれる。 Here, since B c − (Z) and B c − (Z −1 ) are complex conjugates, the light spot position s 1 is time-delayed at all frequencies with respect to the correction signal c 1 (k). Follow up without producing. In addition, the stability of the tracking control device is maintained.
次に、図5を適宜参照しつつ図8に沿って動作を詳細に説明する。図において、トラッキング誤差検出手段1は、光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号e1を検出する。このトラッキング誤差信号e1は、A/D変換器(ADC)15によってデジタル信号e1(k)に変換された後、補正信号生成手段5及び加算手段18に入力される。
Next, the operation will be described in detail with reference to FIG. In the figure, a tracking error detection means 1 detects a tracking error signal e 1 for a track on which an optical head is scanning. The tracking error signal e 1 is converted into a digital signal e 1 (k) by an A / D converter (ADC) 15 and then input to the correction
補正信号生成手段5は、例えばメモリを使用した記憶手段16の所定記憶領域にトラッキング誤差信号e1(k)を逐一格納するとともに、光ディスクの1周前のトラッキング誤差信号e1(k)を用いて、時刻kにおいてd・Tsに相当する時間だけ進んだ時刻でのトラッキング誤差信号を演算し(ステップS11)、それを補正信号c1(k+d)として記憶手段16の別の記憶領域に格納する(ステップS12)。 Correction signal generating means 5, for example, used in a predetermined store area of the memory means 16 using the memory stores the tracking error signal e 1 (k) of one by one, before one rotation of the optical disc tracking error signal e 1 (k) of Then, a tracking error signal at a time advanced by a time corresponding to d · Ts at time k is calculated (step S11) and stored as a correction signal c 1 (k + d) in another storage area of the storage means 16. (Step S12).
そして、補正信号生成手段5は、光ディスクの1回転前に記憶された補正信号c1(k+d)があるかどうかを判断し(ステップS13)、なければ補正信号=0とし(ステップS14)、記憶された補正信号c1(k+d)があればそれを読み出し(ステップS15)、前置補償手段6に与えて前置補償信号h1(k)を出力させる(ステップ16)。 Then, the correction signal generation means 5 determines whether or not there is a correction signal c 1 (k + d) stored before one rotation of the optical disc (step S13), and if not, sets the correction signal = 0 (step S14) and stores it. If there is the corrected signal c 1 (k + d), it is read (step S15) and given to the pre-compensation means 6 to output the pre-compensation signal h 1 (k) (step 16).
ここに、前置補償手段6を構成する補償手段17は、上記第1及び第2の方法で定めたパルス伝達関数P1(z−1)を持つように構成される。即ち、D/A変換器(DAC)20の0次ホールド機能とトラッキングアクチュエータ3の伝達関数によって得られるパルス伝達関数G2(z−1)が不安定な零点を持たない場合、補償手段17は、そのパルス伝達関数P1(z−1)が式(14)となるように構成される。また、パルス伝達関数G2(z−1)が不安定な零点を持つ場合、補償手段17は、そのパルス伝達関数P1(z−1)が式(18)あるいは式(21)となるように構成される。
Here, the compensation means 17 constituting the pre-compensation means 6 is configured to have the pulse transfer function P 1 (z −1 ) determined by the first and second methods. That is, when the pulse transfer function G 2 (z −1 ) obtained by the zero-order hold function of the D / A converter (DAC) 20 and the transfer function of the tracking
次いで、加算手段18では、補償手段17の出力から得られる前置補償信号h1(k)とトラッキング誤差信号e1(k)とを加算し、安定化補償手段19に出力する(ステップ17)。
Next, the adding means 18 adds the pre-compensation signal h 1 (k) obtained from the output of the compensating
安定化補償手段19は、フィードバック制御系を安定化すると同時に所望の応答特性を実現するためのパルス伝達関数G1(z−1)を持つ。安定化補償手段19の出力は、D/A変換器(DAC)20によってアナログ信号に変換されトラッキングアクチュエータを駆動することによって光スポット位置s1を制御する(ステップ18)。 The stabilization compensation means 19 has a pulse transfer function G 1 (z −1 ) for stabilizing the feedback control system and realizing a desired response characteristic. The output of the stability compensation means 19 controls the light spot position s 1 by driving the tracking actuator is converted into an analog signal by a D / A converter (DAC) 20 (step 18).
回転中の光ディスクに対して継続してトラッキング制御を行うためには再びステップS11に戻り、以上の動作を繰り返す。これにより、光ディスクの回転数全般に渡っての追従誤差の低減が実現される。 In order to continuously perform the tracking control on the rotating optical disk, the process returns to step S11 and the above operation is repeated. As a result, it is possible to reduce the tracking error over the entire number of rotations of the optical disk.
[第4の実施形態]
図9は、本発明の第4の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a tracking control apparatus based on digital control according to the fourth embodiment of the present invention .
第4の実施形態のデジタル制御によるトラッキング制御装置では、第3の実施形態において、補正信号生成手段5を、パルス伝達関数Q1(z−1)を持つ第1の演算手段25、パルス伝達関数Q2(z−1)を持つ第2の演算手段26、加算手段27及び記憶手段16によって構成し、前置補償手段6をパルス伝達関数P1(z−1)を持つ補償手段29、遅延量z−dを持つ遅延手段30及び減算手段31によって構成してある。
In the tracking control apparatus by digital control of the fourth embodiment, in the third embodiment, the correction signal generation means 5 is replaced with the first calculation means 25 having the pulse transfer function Q 1 (z −1 ), the pulse transfer function. The second calculating means 26 having Q 2 (z −1 ), the adding means 27 and the storage means 16 are configured, and the precompensation means 6 is a compensating
補正信号生成手段5では、第1の演算手段25には、A/D変換器(ADC)15が出力するトラッキング誤差信号e1(k)が入力され、第2の演算手段26には、前置補償信号h1(k)が入力される。また、加算手段27は、2つの演算手段25,26の出力を受けて仮想的なトラック位置を記憶手段16に出力する。記憶手段16は、補正信号c1(k+d)を前置補償手段6に出力する。
In the correction signal generation means 5, the first calculation means 25 receives the tracking error signal e 1 (k) output from the A / D converter (ADC) 15, and the second calculation means 26 receives the
前置補償手段6では、補正信号c1(k+d)が補償手段29と遅延手段30とに入力され、補償手段29と遅延手段30の出力が減算手段31に入力され、減算手段31から前置補償信号h1(k)が出力される。 In the precompensation means 6, the correction signal c 1 (k + d) is input to the compensation means 29 and the delay means 30, and the outputs of the compensation means 29 and delay means 30 are input to the subtraction means 31, A compensation signal h 1 (k) is output.
要するに、第4の実施形態では、A/D変換後のトラッキング誤差信号e1(k)及び前置補償手段6の出力h1(k)を補正信号生成手段5に入力して補正信号c1(k+d)を生成し、それを前置補償手段6に入力して前置補償信号h1(k)を得る。加算手段18は、前置補償信号h1(k)をトラッキング誤差信号e1(k)と加算して安定化補償手段19に入力する。D/A変換器(DAC)20は、安定化補償手段19の出力をアナログ信号に変換し、トラッキングアクチュエータ3を駆動する。
In short, in the fourth embodiment, the tracking error signal e 1 (k) after A / D conversion and the output h 1 (k) of the
次に、図9を参照して第4の実施形態の基本動作を説明する。第4の実施形態は、上記第3の実施形態において説明したトラッキングアクチュエータ3のパルス伝達関数が不安定な零点を持つ場合と持たない場合のデジタル制御系におけるパルス伝達関数P1(z−1)を定める方法の他の例(第3の方法)を実現するものである。
Next, the basic operation of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the pulse transfer function P 1 (z −1 ) in the digital control system in the case where the pulse transfer function of the tracking
A/D変換器(ADC)15によってデジタル化されたトラッキング誤差信号e1(k)は、第1の演算手段25及び加算手段18に入力される。また、第2の演算手段26には、前置補償信号h1(k)が入力される。
The tracking error signal e 1 (k) digitized by the A / D converter (ADC) 15 is input to the first calculating means 25 and the adding
第1の演算手段25は、入力されたトラッキング誤差信号e1(k)に対して次の式(23)で表されるパルス伝達関数Q1(z−1)の出力を求め、この結果を加算手段27の一方の入力に与える。
〔数18〕
Q1(z-1)=1+G1(z-1)G2(z-1) ・・・ (23)
また、第2の演算手段26は、入力された前置補償信号h1(k)に対して次の式(24)で表されるパルス伝達関数Q2(z−1)の出力を求め、この結果を加算手段27の他方の入力に与える。
〔数19〕
Q2(z-1)=G1(z-1)G2(z-1) ・・・ (24)
加算手段27は、第1及び第2演算手段25、26の出力を加算し、次の式
[Equation 18]
Q 1 (z −1 ) = 1 + G 1 (z −1 ) G 2 (z −1 ) (23)
The second computing means 26 obtains the output of the pulse transfer function Q 2 (z −1 ) represented by the following equation (24) with respect to the input precompensation signal h 1 (k), This result is given to the other input of the adding means 27.
[Equation 19]
Q 2 (z −1 ) = G 1 (z −1 ) G 2 (z −1 ) (24)
The adding means 27 adds the outputs of the first and second calculating means 25 and 26, and
記憶し、光ディスクの1周前に記憶された信号を用いて、時刻kにおいてd・Ts進んだ時刻に相当する信号を補正信号c1(k+d)として補償手段29及び遅延手段30に出力する。 The signal corresponding to the time advanced by d · T s at time k is output to the compensation means 29 and the delay means 30 as the correction signal c 1 (k + d) using the signal stored and stored one round before the optical disk. .
具体的には、記憶手段16は、図7に示したように、m周目のサンプリングクロックkに相当する時刻においては、(m−1)周目のサンプリングクロックk+dに相当する時刻において記憶された信号を補正信号c1(k+d)として出力する。 Specifically, as shown in FIG. 7, the storage means 16 is stored at the time corresponding to the sampling clock k + d in the (m−1) th cycle at the time corresponding to the sampling clock k in the mth cycle. The corrected signal is output as the correction signal c 1 (k + d).
この補正信号c1(k+d)に対して、補償手段29は、式(14)、式(18)あるいは式(21)のいずれかで表されるパルス伝達関数P1(z−1)の演算を行う一方、遅延手段30は、d・Tsに相当するdサンプリング周期分の時間遅延を行う。減算手段31は、補償手段29の出力から遅延手段30の出力を減算し、次の式(26)によって表される前置補償信号h1(k)を発生し、加算手段18及び第2の演算手段26に対して出力する。
〔数21〕
h1(k)=P1(z-1)c1(k+d)−z-dc1(k+d) ・・・ (26)
加算手段18は、この前置補償信号h1(k)とトラッキング誤差信号e1(k)を加算し、安定化補償手段19に出力する。安定化補償手段19の出力は、D/A変換器(DAC)20を介してトラッキングアクチュエー夕3を駆動し、光スポット位置s1の制御を行う。
For this correction signal c 1 (k + d), the compensation means 29 calculates the pulse transfer function P 1 (z −1 ) expressed by any one of the equations (14), (18), or (21). On the other hand, the delay means 30 performs a time delay for d sampling periods corresponding to d · T s . The subtracting means 31 subtracts the output of the delay means 30 from the output of the compensating means 29 to generate a precompensation signal h 1 (k) represented by the following equation (26). It outputs to the calculating means 26.
[Formula 21]
h 1 (k) = P 1 (z −1 ) c 1 (k + d) −z −d c 1 (k + d) (26)
The adding means 18 adds the pre-compensation signal h 1 (k) and the tracking error signal e 1 (k) and outputs the result to the
これにより、以上の各実施形態と同様に、光ディスクの回転数全般にわたっての追従誤差の低減が実現される。 As a result, the tracking error can be reduced over the entire number of rotations of the optical disk, as in the above embodiments.
[第5の実施形態]
図10は、本発明の第5の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 10 is a block diagram of the storage means used in the tracking control device by digital control according to the fifth embodiment of the present invention .
図10では、説明を容易にするため、図5または図9に示したトラッキング制御装置における記憶手段16に関係する部分のみを取り出してある。その他の部分は、それぞれ図5または図9と共通である。 In FIG. 10, only parts related to the storage means 16 in the tracking control apparatus shown in FIG. 5 or 9 are taken out for easy explanation. Other parts are the same as those in FIG. 5 or FIG.
図10に示すように、第5の実施形態では、第2〜第4の実施形態における記憶手段16を、n個のメモリ素子40と加算手段41および乗算手段39によって構成するものである。メモリ素子40は、例えば演算を行うデータのビット数に対応する複数のD−フリップ・フロップによって構成し、サンプリングクロック毎に縦続接続されている前段のメモリ素子の出力データを取り込むと共に、1クロック前に記憶していた値を縦続接続されている後段のメモリ素子に対して出力する。n番目のメモリ素子40の出力は乗算手段39に入力される。乗算手段39は入力されたデータに対して、|w|<1であり、w=0を含む適切な係数を乗算する。乗算手段39の出力は加算手段41に接続されており、入力信号と加算された信号を1番目のメモリ素子に入力する。補正信号c1(k+d)は、(n−d)番目のメモリ素子40の出力から取り出す。
As shown in FIG. 10, in the fifth embodiment, the storage means 16 in the second to fourth embodiments is constituted by
第5の実施形態によれば、記憶手段16に学習効果を持たせることができるので、追従誤差をより小さくすることが可能となる。
According to the fifth embodiment, since the
[第6の実施形態]
図11は、本発明の第6の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。
[Sixth Embodiment]
FIG. 11 is a block diagram of the storage means used in the tracking control apparatus by digital control according to the sixth embodiment of the present invention .
図11では、説明を容易にするため、図5または図9に示したトラッキング制御装置における記憶手段16に関係する部分のみを取り出してある。その他の部分は、それぞれ図5または図9と共通である。 In FIG. 11, only parts related to the storage means 16 in the tracking control apparatus shown in FIG. 5 or 9 are taken out for easy explanation. Other parts are the same as those in FIG. 5 or FIG.
図11に示すように、第6の実施形態では、第2〜第4の実施形態における記憶手段16を、高速のCPUまたはデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)などの演算素子43及びこの演算素子43とデータバス44、アドレスバス45を介して接続されたメモリ46によって構成したものである。
As shown in FIG. 11, in the sixth embodiment, the storage means 16 in the second to fourth embodiments is replaced with an
演算素子43は、トラッキング制御装置のクロックに同期して入力信号を時系列的に取り込んでメモリ46上に記憶し、その記憶した入力信号に対して光ディスク1回転分の遅延を行った後、補正信号c1(k+d)を出力する。
The
または、演算素子43は、トラッキング制御装置のクロックに同期して入力信号を時系列的に取り込んでメモリ46上に記憶し、その記憶した入力信号に対して、例えば移動平均処理、最小二乗法などの統計的な信号処理を行った後、補正信号c1(k+d)を出力する。
Alternatively, the
第6の実施形態によれば、光ディスク上に傷やゴミなどがあってトラッキング誤差信号が得られない期間が生じても、トラッキング外れが生じる可能性を低くすることができる。 According to the sixth embodiment, even when there is a period in which a tracking error signal cannot be obtained due to scratches or dust on the optical disk, the possibility of occurrence of tracking failure can be reduced.
なお、メモリ46に記憶するデータは、光ディスク1周分に相当する入力信号でも、光ディスクの複数回の回転によって得られた入力信号でも良い。
The data stored in the
[第7の実施形態]
図12は、本発明の第7の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。なお、第7の実施形態は、CLV方式、ZCLV方式、CAV方式、ZCAV方式に対応するトラッキング制御装置の原理構成を示し、具体的には、例えば第8、第9の各実施形態のように構成される。
[Seventh Embodiment]
FIG. 12 is a block diagram of the storage means used in the tracking control device by digital control according to the seventh embodiment of the present invention . Note that the seventh embodiment, CLV method, ZCLV scheme, CAV method, shows the principle configuration of the tracking controller corresponding to the ZCAV system, specifically, for example 8, as in each of Embodiments 9 Composed.
図12では、説明を容易にするため、図5または図9に示したトラッキング制御装置における記憶手段16に関係する部分のみを取り出してある。その他の部分は、それぞれ図5または図9と共通である。 In FIG. 12, only parts related to the storage means 16 in the tracking control apparatus shown in FIG. 5 or 9 are taken out for easy explanation. Other parts are the same as those in FIG. 5 or FIG.
図12に示すように、第7の実施形態の記憶手段16では、入力信号やトラッキング制御装置のクロックに加え、光ディスクの半径方向における光ヘッド位置情報と光ディスク回転角度情報が入力される。 As shown in FIG. 12, in the storage means 16 of the seventh embodiment, optical head position information and optical disk rotation angle information in the radial direction of the optical disk are input in addition to the input signal and the tracking control device clock.
次に、第7の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作を説明する。まず、走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号を用いて演算した補正信号を入力信号として、光ヘッド位置情報、光ディスク回転角度情報と共にトラッキング制御装置のクロックに同期して記憶手段16に記憶する。光ヘッド位置情報は、光ヘッドが走査を行っているトラックの光ディスク上での半径位置を知るために用いる。
Next, the basic operation of the tracking control device of the seventh embodiment will be described. First, the correction signal calculated using the tracking error signal for the track being scanned is stored as an input signal in the
次に、光ディスクの少なくとも1回転前の時刻において記憶手段16に記憶された補正信号のうち、現在の光ヘッド位置及び光ディスクの回転角度に対応した補正信号を出力信号として読み出す。 Next, the correction signal corresponding to the current optical head position and the rotation angle of the optical disk among the correction signals stored in the storage means 16 at the time before at least one rotation of the optical disk is read as an output signal.
この補正信号を前置補償手段6に入力して前置補償信号を出力し、前置補償信号を走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号に加算し、加算後の信号を用いてトラッキング制御を行う。 This correction signal is input to the pre-compensation means 6 to output a pre-compensation signal, the pre-compensation signal is added to the tracking error signal for the track being scanned, and tracking control is performed using the signal after the addition.
[第8の実施形態]
図13は、本発明の第8の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。なお、第8の実施形態は、CLV方式、ZCLV方式、CAV方式、ZCAV方式の対応するトラッキング制御装置の具体的構成例を示す。
[Eighth Embodiment]
FIG. 13 is a block diagram of the storage means used in the tracking control device by digital control according to the eighth embodiment of the present invention . Note that the eighth embodiment, shown CLV method, ZCLV scheme, CAV method, a specific configuration of the corresponding tracking control apparatus ZCAV system.
図13では、説明を容易にするため、図5または図9に示したトラッキング制御装置における記憶手段16に関係する部分のみを取り出してある。その他の部分は、それぞれ図5または図9と共通である。 In FIG. 13, only parts related to the storage means 16 in the tracking control apparatus shown in FIG. Other parts are the same as those in FIG. 5 or FIG.
図13に示すように、第8の実施形態では、第2〜第4の実施形態における記憶手段16を、高速のCPUまたはデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)などの演算素子47及びこの演算素子47とデータバス44、アドレスバス45を介して接続されたメモリ48によって構成したものである。
As shown in FIG. 13, in the eighth embodiment, the storage means 16 in the second to fourth embodiments is replaced with an
図13に示すように、第8の実施形態の記憶手段16における演算素子47には、入力信号やトラッキング制御装置のクロックに加え、光ディスクの半径方向における光ヘッド位置情報と光ディスク回転角度情報が入力される。
As shown in FIG. 13, the
次に、図13,図14を参照して第8の実施形態のトラッキング制御装置の動作を説明する。なお、図14は、第8の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作のフローチャートである。 Next, the operation of the tracking control apparatus of the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a flowchart of the basic operation of the tracking control apparatus of the eighth embodiment.
図において、演算素子47には、光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号が入力信号として入力されるとともに、光ディスクの半径方向における光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報が入力される。
In the figure, the tracking error signal for the track on which the optical head is scanning is input as an input signal to the
演算素子47は、光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号を検出した後、この信号を用いて補正信号を演算し(ステップS31)、補正信号を光ヘッド位置情報と光ディスク回転角度情報と共にメモリ48に記憶する(ステップS32)。光ヘッド位置情報は光ヘッドが走査を行っているトラックが光ディスク上で半径上のいずれの位置にあるかを知るために用いる。
The
具体的には、演算素子47は、光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を用いてメモリアドレスを一意に決定し、そのアドレスにトラッキング制御装置のクロックに同期して入力信号を時系列的に取り込んでメモリ48上に記憶し、その記憶した入力信号に対して光ディスク1回転分の遅延を行い、光ヘッド位置情報と光ディスク回転情報と共にメモリ48に記憶する。
Specifically, the
または、演算素子47は、光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を用いてメモリアドレスを一意に決定し、そのアドレスにトラッキング制御装置のクロックに同期して入力信号を時系列的に取り込んでメモリ48上に記憶し、その記憶した入力信号に対して、例えば移動平均処理、最小二乗法などの統計的な信号処理を行い、光ヘッド位置情報と光ディスク回転情報と共にメモリ48に記憶する。
Alternatively, the
次に、演算素子47は、現在の光ヘッド位置情報と光ディスク回転角度情報に対応する補正信号がメモリ48に記憶されているかを判断し(ステップS33)、記憶されていなければ補正信号=0とし(ステップS34)、記憶されていれば、メモリ48から現在の光ヘッド位置と光ディスク回転角度に対応する補正信号c1(k+d)を読み出す(ステップS35)。
Next, the
このとき、ステップ35では、読み出すべき補正信号の光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報と記憶されている補正信号の光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報が一致しない場合は、一番近い光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を持つ補正信号を用いて補間処理を行った後、それを補正信号c1(k+d)として出力する。 At this time, in step 35, when the optical head position information and optical disk rotation angle information of the correction signal to be read does not match the optical head position information and optical disk rotation angle information of the stored correction signal, the closest optical head position is determined. After performing an interpolation process using a correction signal having information and optical disk rotation angle information, it is output as a correction signal c 1 (k + d).
そして、補正信号c1(k+d)を前置補償手段に入力して前置補償信号を加算手段に出力し(ステップS36)、この前置補償信号を光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号に加算させる(ステップS37)。 Then, the correction signal c 1 (k + d) is input to the pre-compensation unit and the pre-compensation signal is output to the addition unit (step S36), and the pre-compensation signal is tracked for the track on which the optical head is scanning. The error signal is added (step S37).
次に、この加算された信号を用いてトラッキング制御を行う(ステップS38)。回転中の光ディスクに継続してトラッキング制御を行うためには再びステップS31へ戻り、前述の動作を繰り返す。 Next, tracking control is performed using the added signal (step S38). In order to perform tracking control continuously on the rotating optical disk, the process returns to step S31 again, and the above-described operation is repeated.
なお、メモリ48に記憶するデータは、光ディスク1周分に相当する入力信号でも、光ディスクの複数回の回転によって得られた入力信号でも良い。
The data stored in the
次に、図15は、光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を検出する方法を説明する図である。図15において、スピンドルモータ51に取り付けられて回転する光ディスク50を光ヘッド53から出射される光スポット54が走査する。光ヘッド53は、リニアモータなどの光ヘッド移動機構55に取り付けられており、光ディスク50の半径方向に移動する。
Next, FIG. 15 is a diagram for explaining a method for detecting optical head position information and optical disk rotation angle information. In FIG. 15, a
例えば、DVD−RAMを用いた光ディスク記録装置においては、光ディスク50上に予め記録されているヘッダを光学的に読み出し、アドレス復号手段57によってアドレス信号を生成する。クロック再生手段58は、光ディスク50上に形成されているグルーブの蛇行信号を光学的に読み出し、例えばPLL回路を用いてクロック信号を再生する。 For example, in an optical disk recording apparatus using a DVD-RAM, a header recorded in advance on the optical disk 50 is optically read and an address signal is generated by the address decoding means 57. The clock reproducing means 58 optically reads the meandering signal of the groove formed on the optical disc 50 and reproduces the clock signal using, for example, a PLL circuit.
このように得られたアドレス信号を用いると、光ヘッド53が光ディスク50上で走査しているトラックの位置がわかるので、それを光ヘッド位置情報検出手段59を用いて光ヘッド位置情報に変換し出力する。また、光ディスク回転角度検出手段60は、アドレス信号を回転角度の原点信号として用いてクロック信号を計測し、光ディスク回転角度情報を出力する。
By using the address signal obtained in this way, the position of the track scanned by the optical head 53 on the optical disk 50 can be known, and this is converted into optical head position information using the optical head position
これらの手段のほか、光ヘッド位置情報は、例えば、光ヘッド移動機構55に取り付けられたリニアエンコーダなどの位置検出手段56によっても得られる。 In addition to these means, the optical head position information can also be obtained by position detecting means 56 such as a linear encoder attached to the optical head moving mechanism 55, for example.
また、光ディスク回転角度情報は、例えば、スピンドルモータ51に取り付けられたロータリーエンコーダなどの回転角度検出手段52によっても得られる。上記第7、第8の各実施形態で用いる光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報は、前述のいずれの手段を用いて取得しても良い。 The optical disk rotation angle information can also be obtained by a rotation angle detection means 52 such as a rotary encoder attached to the spindle motor 51, for example. The optical head position information and the optical disc rotation angle information used in the seventh and eighth embodiments may be obtained using any of the above-described means.
第8の実施形態によれば、光ヘッド位置情報と光ヘッド回転速度情報を用いるので、光ディスクの半径によって1回転の周期が変化するCLV方式や、ZCLV方式を用いた記録・再生の装置において追従誤差を低減できる。 According to the eighth embodiment, since the optical head position information and the optical head rotational speed information are used, the tracking is performed in a recording / reproducing apparatus using the CLV method in which the period of one rotation changes according to the radius of the optical disk or the ZCLV method. Error can be reduced.
[第9の実施形態]
図16は、本発明の第9の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる光ディスクの概念図である。なお、第9の実施形態は、CLV方式、ZCLV方式、CAV方式、ZCAV方式の対応するトラッキング制御装置の具体的構成例を示す。
[Ninth Embodiment ]
FIG. 16 is a conceptual diagram of an optical disk used in a tracking control apparatus by digital control according to the ninth embodiment of the present invention . Incidentally, the ninth embodiment, shown CLV method, ZCLV scheme, CAV method, a specific configuration of the corresponding tracking control apparatus ZCAV system.
第9の実施形態は、第8の実施形態において、光ヘッド位置情報をその数値に従って複数の範囲に分類し、同一の範囲内では1種類の補正信号c1(k+d)を用いるものである。 In the ninth embodiment, the optical head position information is classified into a plurality of ranges according to the numerical values in the eighth embodiment, and one type of correction signal c1 (k + d) is used within the same range.
図16に示すように、第9の実施形態の光ディスク50は、中心からの半径によってn個の領域に分割される。中心からの半径rは、
〔数22〕
rj≦r≦rj+1 (j=1,2,・・,n) ・・・ (27)
によって表される。
As shown in FIG. 16, the optical disk 50 of the ninth embodiment is divided into n regions by a radius from the center. The radius r from the center is
[Equation 22]
r j ≦ r ≦ r j + 1 (j = 1, 2,..., n) (27)
Represented by
光ディスク50では、近接したトラック同士は偏心及びトラックの蛇行の傾向などが類似している。したがって、このように領域を分割して式(27)で表される各領域内では、光ディスク1周分の補正信号c1(k+d)のみを用いることで、補正信号c1(k+d)のデー夕を記憶するためのメモリ容量を減らすことができる。
In the optical disc 50, the adjacent tracks are similar in the tendency of eccentricity and track meandering. Therefore, in each region represented by this equation by dividing the area (27), by using only the
なお、第8、第9の各実施形態において、光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を用いてメモリアドレスを一意に決定する方法は、これら2つの情報を用いてアドレスを決定する方法でも、これら2つの情報を用いて対応するメモリアドレスを割り当てるための変換テーブルを予めメモリ48に記憶しておき、この変換テーブルを用いる方法でも同様の動作が得られる。
In each of the eighth and ninth embodiments, the method for uniquely determining the memory address using the optical head position information and the optical disk rotation angle information is the same as the method for determining the address using these two pieces of information. A conversion table for assigning a corresponding memory address using two pieces of information is stored in the
また、第1〜第9の各実施形態において、トラッキング誤差を検出する方法は、一般に広く使われている3ビーム法、プッシュプル法、ヘテロダイン法、位相差検出法でも良い。さらには、光ディスク上に予め形成されたピットの反射光を用いて検出する方法、グルーブからの回折光を用いて検出する方法、予め記録されたトラッキング誤差検出用の信号を用いて検出する方法のいずれを用いても良い。 In each of the first to ninth embodiments, a method for detecting a tracking error may be a generally used three-beam method, push-pull method, heterodyne method, or phase difference detection method. Furthermore, a detection method using reflected light of a pit formed in advance on an optical disc, a detection method using diffracted light from a groove, and a detection method using a tracking error detection signal recorded in advance. Either may be used.
さらに、第3の実施形態(図5)、第4の実施形態(図9)では、補正信号生成手段5、前置補償手段6、加算手段18及び安定化補償手段19をそれぞれ個別のブロックとして示したが、これらは高速のCPUまたはデジタル・シグナル・プロセッサなどの演算ユニットとメモリの組み合わせで実現できることはもちろんである。 Further, in the third embodiment (FIG. 5) and the fourth embodiment (FIG. 9), the correction signal generation means 5, the pre-compensation means 6, the addition means 18 and the stabilization compensation means 19 are each made into individual blocks. Although shown, it goes without saying that these can be realized by a combination of an arithmetic unit such as a high-speed CPU or a digital signal processor and a memory.
また、安定化補償手段19の出力をD/A変換器(DAC)20によってアナログ信号に変換しトラッキングアクチュエータ3を駆動する構成としているが、安定化補償手段19の出力をパルス幅変調手段(PWM)に入力し、その出力パルスによってトラッキングアクチュエータ3を駆動しても全く同様な動作を実現できる。
Further, the output of the
また、第1〜第9の各実施形態において使用する安定化補償手段2あるいは安定化補償手段19は、ロバスト安定化補償器を使用できることはもちろんのこと、一般に広く使われている位相進み遅れ補償型の補償器、PI型の補償器あるいはPID型の補償器でも良いことは当然である。
In addition, the
さらに、第1〜第9の各実施形態において使用するトラッキングアクチュエータ3は、図6に示した第1次の共振モードを持つムービングコイル型のアクチュエータの他に、例えば第2次、第3次など高次の共振モードを持つムービングコイル型のアクチュエータも使用できるのはもちろんである。また、ムービングコイル型以外にも、例えば圧電型、リニアモータ型、スイングアーム型、あるいはこれら複数のものを組み合わせた複合型のアクチュエータでも良いことは当然である。これらのいずれの形式のトラッキングアクチュエータを用いたトラッキング制御装置に対しても同様に本発明を実施できることはいうまでもない。
Furthermore, the tracking
そして、上記各実施形態は、光ディスク記録装置のみならず、光ディスク再生装置、光ディスク記録再生装置及び光テープ記録装置のトラッキング制御系にも適用可能である。また、フォーカス制御装置にも同様の構成で適用可能である。 The above embodiments can be applied not only to the optical disk recording apparatus but also to the tracking control system of the optical disk reproducing apparatus, the optical disk recording / reproducing apparatus, and the optical tape recording apparatus. Further, the present invention can be applied to the focus control device with the same configuration.
その場合、トラッキング誤差検出手段、トラッキングアクチュエータに代えて、それぞれフォーカス誤差検出手段、フォーカスアクチュエータを用いる。 In that case, instead of the tracking error detection means and the tracking actuator, a focus error detection means and a focus actuator are used, respectively.
1 トラッキング誤差検出手段
2 安定化補償手段
3 トラッキングアクチュ工一夕
5 補正信号生成手段
6 前置補償手段
7 加算手段
10 遅延手段
11 補償手段
15 A/D変換器(ADC)
16 記憶手段
17 補償手段
18 加算手段
19 安定化補償手段
20 D/A変換器(DAC)
25 第1の演算手段
26 第2の演算手段
27 加算手段
29 補償手段
30 遅延手段
31 減算手段
39 乗算手段
40 メモリ素子
41 加算手段
43 演算素子
44 データバス
45 アドレスバス
46 メモリ
47 演算素子
48 メモリ 50 光ディスク
51 スピンドルモータ
52 回転角度検出手段
53 光ヘッド
54 光スポット
55 光ヘッド移動機構
56 位置検出手段
57 アドレス復号手段
58 クロック再生手段
59 光ヘッド位置情報検出手段
60 光ディスク回転角度検出手段
70 可動部
72 遅延手段
DESCRIPTION OF
16 Storage means 17 Compensation means 18 Addition means 19 Stabilization compensation means 20 D / A converter (DAC)
25 first computing means 26 second computing means 27 adding means 29 compensating
Claims (4)
前記トラッキング誤差信号と前置補償信号を入力してそれぞれに第1のパルス伝達関数と第2のパルス伝達関数による演算を施した後加算することで仮想的なトラック位置である補正信号を生成し記憶する補正信号生成手段と、
前記補正信号生成手段の出力の振幅及び位相を第3のパルス伝達関数でもって補償した信号から該補正信号生成手段の出力を遅延させた信号を減算することで前置補償信号を生成するとともに、前記補正信号生成手段入力へのフィードバックと加算手段に出力する前置補償手段と、
前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、
生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記補正信号生成手段は、前記制御手段のパルス伝達関数をG 1 (z −1 )G 2 (z −1 )としたとき、前記第1のパルス伝達関数が 1+G 1 (z −1 )G 2 (z −1 )であり、前記第2のパルス伝達関数が G 1 (z −1 )G 2 (z −1 )であって、
前記前置補償手段は、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系の前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl(z −1 )としたとき、前記第3のパルス伝達関数が以下の式(18)で表されるP 1 (z −1 )であって、
P 1 (z −1 )=Ac(z −1 )/{Bc + (z −1 )Bc − (1)}…(18)
ここで、 Gcl(z −1 )=z −d Bc + (z −1 )Bc − (z −1 )/Ac(z −1 )
Ac(z −1 ):Gcl(z −1 )の極の項
Bc + (z −1 ):Gcl(z −1 )の安定零点の項
Bc − (z −1 ):Gcl(z −1 )の不安定零点の項
Bc − (1):Gcl(z −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数化した
もの、
d:等価的な進みサンプリング数
前記第3のパルス伝達関数の演算結果を前記仮想的なトラック位置である補正信号を用いて光スポット位置に対する補償量からトラッキング誤差信号への補償量に変換するための遅延手段および減算手段により演算することで、P 1 (z −1 )−z −d のパルス伝達関数を有し、
前記光スポット位置の応答を前記補正信号から、Gcl(z −1 )・P 1 (z −1 )の乗算で求めるときに、パルス伝達関数P 1 (z −1 )がGcl(z −1 )の極及び安定な零点を相殺し、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl(z −1 )の直流ゲインの逆数に一致させる、
ことを特徴とするトラッキング制御装置。 Tracking error signal generating means for generating a tracking error signal corresponding to the difference between the track position on the optical disc and the position of the light spot emitted from the optical head;
The tracking error signal and the pre-compensation signal are input, and calculation is performed using the first pulse transfer function and the second pulse transfer function, respectively, and then added to generate a correction signal that is a virtual track position. Correction signal generation means for storing ;
A precompensation signal is generated by subtracting a signal obtained by delaying the output of the correction signal generation means from a signal obtained by compensating the amplitude and phase of the output of the correction signal generation means with a third pulse transfer function; Feedback to the correction signal generating means input and precompensation means for outputting to the adding means ;
Adding means for generating a drive signal obtained by adding the tracking error signal and the pre-compensation signal;
Control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal, and
When the pulse transfer function of the control means is G 1 (z −1 ) G 2 (z −1 ) , the correction signal generation means has the first pulse transfer function of 1 + G 1 (z −1 ) G 2. (Z −1 ), and the second pulse transfer function is G 1 (z −1 ) G 2 (z −1 ),
The pre-compensation unit includes the tracking error signal generation unit, the correction signal generation unit, the pre-compensation unit, the addition unit, and the control unit. When the transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between them is disconnected is Gcl (z −1 ), the third pulse transfer function is P 1 (z −1 ) represented by the following formula (18) ,
P 1 (z −1 ) = Ac (z −1 ) / {Bc + (z −1 ) Bc − (1)} (18)
Here, Gcl (z −1 ) = z −d Bc + (z −1 ) Bc − (z −1 ) / Ac (z −1 )
Ac (z −1 ): term of the pole of Gcl (z −1 )
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl (z −1 )
Bc − (z −1 ): term of unstable zero of Gcl (z −1 )
Bc − (1): The unstable zero of Gcl (z −1 ) is made constant as z −1 = 1.
thing,
d: Equivalent lead sampling number
The calculation result of the third pulse transfer function is calculated by a delay unit and a subtraction unit for converting the compensation amount for the light spot position into the compensation amount for the tracking error signal using the correction signal which is the virtual track position. To have a pulse transfer function of P 1 (z −1 ) −z −d ,
When the response of the light spot position is obtained from the correction signal by multiplication of Gcl (z −1 ) · P 1 (z −1 ), the pulse transfer function P 1 (z −1 ) becomes Gcl (z −1 ). And the DC gain of the pre-compensation means are made to match the reciprocal of the DC gain of Gcl (z −1 ).
A tracking control device characterized by that.
前記トラッキング誤差信号と前置補償信号を入力してそれぞれに第1のパルス伝達関数と第2のパルス伝達関数による演算を施した後加算することで仮想的なトラック位置である補正信号を生成し記憶する補正信号生成手段と、
前記補正信号生成手段の出力の振幅及び位相を第3のパルス伝達関数でもって補償した信号から該補正信号生成手段の出力を遅延させた信号を減算することで前置補償信号を生成するとともに、前記補正信号生成手段入力へのフィードバックと加算手段に出力する前置補償手段と、
前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、
生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記補正信号生成手段は、前記制御手段のパルス伝達関数をG 1 (z −1 )G 2 (z −1 )としたとき、前記第1のパルス伝達関数が 1+G 1 (z −1 )G 2 (z −1 )であり、前記第2のパルス伝達関数が G 1 (z −1 )G 2 (z −1 ) であって、
前記前置補償手段は、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系の前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl(z −1 )としたとき、前記第3のパルス伝達関数が以下の式(21)で表されるP 1 (z −1 )であって、
P 1 (z −1 )=Ac(z −1 )Bc − (z)/[Bc + (z −1 ){Bc − (1)} 2 ] …(21)
ここで、 Gcl(z −1 )=z −d Bc + (z −1 )Bc − (z −1 )/Ac(z −1 )
Ac(z −1 ):Gcl(z −1 )の極の項
Bc + (z −1 ):Gcl(z −1 )の安定零点の項
Bc − (z −1 ):Gcl(z −1 )の不安定零点の項
Bc − (1):Gcl(z −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数化した
もの、
d:等価的な進みサンプリング数
前記第3のパルス伝達関数の演算結果を前記仮想的なトラック位置である補正信号を用いて光スポット位置に対する補償量からトラッキング誤差信号への補償量に変換するための遅延手段および減算手段により演算することで、P 1 (z −1 )−z −d のパルス伝達関数を有し、
前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl(z −1 )・P 1 (z −1 )の乗算で求めるときに、パルス伝達関数P 1 (z −1 )がGcl(z −1 )の極及び安定な零点を相殺し、さらに前記パルス伝達関数Gcl(z −1 )との積がすべての周波数において位相差を零とし、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl(z −1 )の直流ゲインの逆数に一致させる、
ことを特徴とするトラッキング制御装置。 Tracking error signal generating means for generating a tracking error signal corresponding to the difference between the track position on the optical disc and the position of the light spot emitted from the optical head;
The tracking error signal and the pre-compensation signal are input, and calculation is performed using the first pulse transfer function and the second pulse transfer function, respectively, and then added to generate a correction signal that is a virtual track position. Correction signal generation means for storing;
A precompensation signal is generated by subtracting a signal obtained by delaying the output of the correction signal generation means from a signal obtained by compensating the amplitude and phase of the output of the correction signal generation means with a third pulse transfer function; Feedback to the correction signal generating means input and precompensation means for outputting to the adding means;
Adding means for generating a drive signal obtained by adding the tracking error signal and the pre-compensation signal;
Control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal, and
When the pulse transfer function of the control means is G 1 (z −1 ) G 2 (z −1 ) , the correction signal generation means has the first pulse transfer function of 1 + G 1 (z −1 ) G 2. (Z -1 ), and the second pulse transfer function is G 1 (z -1 ) G 2 (z -1 ),
The pre-compensation unit includes the tracking error signal generation unit, the correction signal generation unit, the pre-compensation unit, the addition unit, and the control unit. When the transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between them is disconnected is Gcl (z −1 ), the third pulse transfer function is P 1 (z −1 ) represented by the following formula (21) ,
P 1 (z -1) = Ac (z -1) Bc - (z) / [Bc + (z -1) {Bc - (1)} 2] ... (21)
Here, Gcl (z −1 ) = z −d Bc + (z −1 ) Bc − (z −1 ) / Ac (z −1 )
Ac (z −1 ): term of the pole of Gcl (z −1 )
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl (z −1 )
Bc − (z −1 ): term of unstable zero of Gcl (z −1 )
Bc − (1): The unstable zero of Gcl (z −1 ) is made constant as z −1 = 1.
thing,
d: Equivalent lead sampling number
The calculation result of the third pulse transfer function is calculated by a delay unit and a subtraction unit for converting the compensation amount for the light spot position into the compensation amount for the tracking error signal using the correction signal which is the virtual track position. To have a pulse transfer function of P 1 (z −1 ) −z −d ,
When the response of the light spot position is obtained by multiplying the correction signal by Gcl (z −1 ) · P 1 (z −1 ), the pulse transfer function P 1 (z −1 ) is Gcl (z −1 ) The pole and the stable zero are canceled out, and the product of the pulse transfer function Gcl (z −1 ) makes the phase difference zero at all frequencies, and the DC gain of the pre-compensation means is Gcl (z −1 ) Match the reciprocal of the DC gain,
A tracking control device characterized by that.
前記トラッキング誤差信号を前記光ディスクの少なくとも1周分の回転周期に相当する時間に渡って記憶手段に記憶するとともに、その記憶した信号から1回転周期前のトラッキング誤差信号を演算して補正信号を出力する補正信号生成手段と、
生成された補正信号の振幅及び位相が所定のパルス伝達関数でもって補償された前置補償信号を生成する前置補償手段と、
前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、
生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl(z −1 )としたとき、以下の式(18)で表されるパルス伝達関数P 1 (z −1 )を持ち、
P 1 (z −1 )=Ac(z −1 )/{Bc + (z −1 )Bc − (1)}…(18)
ここで、Gcl(z −1 )=z −d Bc + (z −1 )Bc − (z −1 )/Ac(z −1 )
Ac(z −1 ):Gcl(z −1 )の極の項
Bc + (z −1 ):Gcl(z −1 )の安定零点の項
Bc − (z −1 ):Gcl(z −1 )の不安定零点の項
Bc − (1):Gcl(z −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの、
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl(z −1 )・P 1 (z −1 )の乗算で求めるときにGcl(z −1 )の極及び安定な零点を相殺し、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl(z −1 )の直流ゲインの逆数に一致させる、
ことを特徴とするトラッキング制御装置。 Tracking error signal generating means for generating a tracking error signal corresponding to the difference between the track position on the optical disc and the position of the light spot emitted from the optical head;
The tracking error signal is stored in the storage means for a time corresponding to at least one rotation period of the optical disk, and a correction signal is output by calculating the tracking error signal one rotation period before from the stored signal. Correction signal generating means for performing,
Pre-compensation means for generating a pre-compensation signal in which the amplitude and phase of the generated correction signal are compensated with a predetermined pulse transfer function;
Adding means for generating a drive signal obtained by adding the tracking error signal and the pre-compensation signal;
Control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal, and
The pre-compensation means uses the tracking error signal generation means, correction signal generation means, pre-compensation means, addition means, and control means as the predetermined pulse transfer function as a feedback control system that forms a closed loop. When the transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between the pre-compensation means and the adding means is disconnected is Gcl (z −1 ) , Having a pulse transfer function P 1 (z −1 ) represented by the following equation (18) ,
P 1 (z −1 ) = Ac (z −1 ) / {Bc + (z −1 ) Bc − (1)} (18)
Here, Gcl (z -1) = z -d Bc + (z -1) Bc - (z -1) / Ac (z -1)
Ac (z −1 ): term of the pole of Gcl (z −1 )
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl (z −1 )
Bc − (z −1 ): term of unstable zero of Gcl (z −1 )
Bc − (1): Constant where the unstable zero of Gcl (z −1 ) is z −1 = 1
,
d: Equivalent lead sampling number
The pulse transfer function determines the poles and stable zeros of Gcl (z −1 ) when the response of the light spot position is obtained by multiplying the correction signal by Gcl (z −1 ) · P 1 (z −1 ). Cancel, and make the DC gain of the pre-compensation means coincide with the inverse of the DC gain of Gcl (z −1 ),
A tracking control device characterized by that.
前記トラッキング誤差信号を前記光ディスクの少なくとも1周分の回転周期に相当する時間に渡って記憶手段に記憶するとともに、その記憶した信号から1回転周期前のトラッキング誤差信号を演算して補正信号を出力する補正信号生成手段と、
生成された補正信号の振幅及び位相が所定のパルス伝達関数でもって補償された前置補償信号を生成する前置補償手段と、
前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、
生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl(z −1 )としたとき、以下の式(21)で表されるパルス伝達関数P 1 (z −1 )を持ち、
P 1 (z −1 )=Ac(z −1 )Bc − (z)/[Bc + (z −1 ){Bc − (1)} 2 ] …(21)
ここで、Gcl(z −1 )=z −d Bc + (z −1 )Bc − (z −1 )/Ac(z −1 )
Ac(z −1 ):Gcl(z −1 )の極の項
Bc + (z −1 ):Gcl(z −1 )の安定零点の項
Bc − (z −1 ):Gcl(z −1 )の不安定零点の項
Bc − (1):Gcl(z −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの、
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl(z −1 )・P 1 (z −1 )の乗算で求めるときにGcl(z −1 )の極及び安定な零点を相殺し、さらに前記パルス伝達関数Gcl(z −1 )との積がすべての周波数において位相差を零とし、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl(z −1 )の直流ゲインの逆数に一致させる、
ことを特徴とするトラッキング制御装置。 Tracking error signal generating means for generating a tracking error signal corresponding to the difference between the track position on the optical disc and the position of the light spot emitted from the optical head;
The tracking error signal is stored in the storage means for a time corresponding to at least one rotation period of the optical disk, and a correction signal is output by calculating the tracking error signal one rotation period before from the stored signal. Correction signal generating means for performing,
Pre-compensation means for generating a pre-compensation signal in which the amplitude and phase of the generated correction signal are compensated with a predetermined pulse transfer function;
Adding means for generating a drive signal obtained by adding the tracking error signal and the pre-compensation signal;
Control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal, and
The pre-compensation means uses the tracking error signal generation means, correction signal generation means, pre-compensation means, addition means, and control means as the predetermined pulse transfer function as a feedback control system that forms a closed loop. When the transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between the pre-compensation means and the adding means is disconnected is Gcl (z −1 ) And a pulse transfer function P 1 (z −1 ) represented by the following equation (21) ,
P 1 (z -1) = Ac (z -1) Bc - (z) / [Bc + (z -1) {Bc - (1)} 2] ... (21)
Here, Gcl (z -1) = z -d Bc + (z -1) Bc - (z -1) / Ac (z -1)
Ac (z −1 ): term of the pole of Gcl (z −1 )
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl (z −1 )
Bc − (z −1 ): term of unstable zero of Gcl (z −1 )
Bc − (1): Constant where the unstable zero of Gcl (z −1 ) is z −1 = 1
,
d: Equivalent lead sampling number
The pulse transfer function determines the poles and stable zeros of Gcl (z −1 ) when the response of the light spot position is obtained by multiplying the correction signal by Gcl (z −1 ) · P 1 (z −1 ). Furthermore , the product with the pulse transfer function Gcl (z −1 ) is zero in phase difference at all frequencies, and the DC gain of the pre-compensation means matches the reciprocal of the DC gain of Gcl (z −1 ). Let
A tracking control device characterized by that.
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