JPH03238625A - サーボゲイン制御装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はサーボゲイン制御装置に係り、特にサーボ回路
のオープンループゲインを一定の最適値に調整するサー
ボゲイン制御装置に関する。

〈従来技術〉 ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＬＤ等のディスクを記憶媒体とす
る光デイスクプレーヤでは、フォーカスサーボ回路によ
り、光ピツクアップにおける対物レンズの位置と合焦点
位置（焦点がディスク反射面に合致する対物レンズの位
置）間の距離に応じたエラー信号ＦＥを発生し、該エラ
ー信号に基づいて対物レンズを移動させて合焦点位置に
安定するようにフォーカスサーボ制御を行っている。

第４図はかかるフォーカスサーボの概略説明図であり、
非点収差法により４分割された光検出器ＰＤを用いてフ
ォーカスエラー信号ＦＥを発生する場合の例である。（
ｉ）合焦時（対物レンズの焦点がディスク反射面に合っ
た時）には第４図（ａ）に示すように光検出器ＰＤ上の
ビーム像は円形になり、（ｉｔ）対物レンズとディスク
反射面との距離が近すぎる場合には第４図（ｂ）に示す
ように光検出器ＰＤ上のビーム像は縦長の楕円形になり
、（毘）対物レンズとディスク反射面との距離が遠すぎ
る場合には第４図（Ｑ）に示すように光検出器ＰＤ上の
ビーム像は横長の楕円形になる。

従って、第１、第３のフォトダイオードＡ、　Ｃの合成
電流Ｉ工をｒ−ｖ変換器（電流電圧変換器）１で電圧ｖ
１に変換して次段の減算回路３の十端子に入力し、第２
．第４のフォトダイオードＢ。

Ｄの合成電流■２をＩ−Ｖ変換器（電流電圧変換器）２
で電圧Ｖ２に変換して次段の減算回路３の一端子に入力
すれば、該減算回路３から第４図（ｄ）に示すようにデ
ィスク反射面と対物レンズ間の距離に応じたフォーカス
エラー信号ＦＥが出力される。そして、合焦時にはフォ
ーカスエラー信号ＦＥがゼロとなるから、ＦＥ＝Ｏとな
るように、換言すれば対物レンズの焦点をディスク反射
面に合致させるようにフォーカスサーボ制御を行う。

ところで、ディスクの反射特性のバラツキや光学ピック
アップの温度特性１回路素子の経年変化等によりフォー
カスエラー信号ＦＥのピーク値が変動すると、振動や傷
に対して容易にサーボ不能となる。このため、従来のフ
ォーカスサーボ制御装置においては、サーボゲインを一
定に固定せず、フォーカスサーボ信号ＦＥのピーク値を
検出し、該ピーク値と予め設定されている最適値との差
を演算し、誤差に基づいてゲインを決定し、以後該ゲイ
ンとなるようにサーボループ内に設けられたゲイン切換
器のゲインを調整し、フォーカスエラー信号の振幅が一
定となるように制御している。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、従来のサーボゲイン制御方法では、三角波形
のサーチ信号でフォーカスアクチュエータを駆動し、対
物レンズをして合焦点位置を横切らせ、その時のフォー
カスエラー信号を監視してピーク値を検出するようにし
ている。

しかし、サーチ信号によりアクチュエータを能動してフ
ォーカスエラー信号のピーク値を検出する方法では、サ
ーボループを形成していないため、ゲイン切換器の後段
に設けられた位相補償回路やフォーカスサーボドライバ
、フォーカスアクチュエータにおける特性のバラツキに
対処できない問題がある。すなわち、従来の方法では、
位相補償回路やフォーカスサーボドライバ、フォーカス
アクチュエータに特性上のバラツキがあると、サーボゲ
インに誤差を生じ、振動や、傷に弱くなる問題がある。

以上から本発明の目的は、閉ループ状態を維持しながら
サーボ回路のオープンループゲインを最適値（例えば０
ｄＢ）に設定して、サーボループを構成する全要素の特
性のバラツキに対応可能なサーボゲイン制御装置を提供
することである。

〈課題を解決するための手段〉 上記課題は本発明においては、サーボ回路のサーボルー
プ内に設けられたゲイン切換回路と、サーボ回路のオー
プンループゲインが０ｄＢとなる周波数で発振する発振
器と、発振器出力信号をサーボループに注入する注入手
段と、ゲイン切換回路のゲインを決定するゲイン決定手
段とにより遠戚される。

〈作用〉 サーボ制御を実行させると共に、サーボ回路のオープン
ループゲインが０ｄＢとなる周波数を有する信号を発生
し、該周波数信号をサーボループに注入し、しかる後、
信号注入部の入力側と出力側の前記周波数成分を検出し
、それらの振幅が等しくなるようにゲイン切換回路のゲ
インを決定し、ゲイン切換器は該ゲインとなるようにゲ
インを調整する。

〈実施例〉 第１図は本発明に係わるサーボゲイン制御装置を含むＣ
Ｄプレーヤの要部ブロック図である。

１１はコンパクトディスク、１２は光ピツクアップであ
り、対物レンズ１２ａや対物レンズの位置を移動させる
フォーカスアクチュエータ１２ｂ、４分割のフォトダイ
オード（図示せず）等を有している。１３は４分割フォ
トダイオードのうち、第１、第３フオトダイオードの合
成電流工、及び第２、第４フオトダイオードの合成電流
工２をそれぞれ電圧Ｖ□、■２に変換するＩ−Ｖ変換器
、１４は電圧Ｖ１．Ｖ、の差を演算してフォーカスエラ
ー信号ＦＥを出力するエラー信号生威部、１５はエラー
信号に含まれる高域成分の位相を補償する位相補償回路
、１６は位相補償回路出力に基づいてフォーカスアクチ
ュエータ１２　ｂ　！駆動して対物レンズ１２ａとディ
スク反射面間の距離を制御するアクチュエータドライバ
、１７は光学ピックアップ１２をディスク半径方向に移
動させる送りモータ、１８はスピンドルモータである。

２０はサーボゲイン制御装置であり、２１はサーボルー
プ内に設けられたゲイン切換回路、２２はオープンルー
プゲインが０ｄＢとなる周波数（ゲイン零周波数という
）で発振する発振器、２３は該発振器出力信号をサーボ
ループに注入するアナログ加算器、２４は加算器２３の
サーボループ入力側と出力側におけるゲイン零周波数成
分を取り込み、それぞれのピーク値Ｓｌ、Ｓ２をデジタ
ルに変換するＡＤ変換部、２５はディスクが交換される
毎に後述のサーボゲイン決定処理を実行するシステムコ
ントローラである。尚、システムコントローラ２５は上
記制御のほかシステム全体を制御する機能を有している
。

ＡＤ変換部２４は、所定のタイミングで位相補償回路１
５の出力信号（加算器２３の入力信号）と加算器２３の
出力信号を選択して出力する選択７回路２４ａと、ゲイ
ン零周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ２４ｂ
と、バンドパスフィルタ出力のピーク値をデジタルに変
換するＡＤ変換器２４ｃを有している。

第２図は第１図のフォーカスサーボ回路におけるオープ
ンループのボード線図であり、カットオフ周波数ｆ０を
持つ２次特性を示している。すなわち、カットオフ周波
数より高い周波数帯でループゲインは１２　ｄ　Ｂ　／
　ｏ　ｃ　ｔで減衰し、又位相は１８０１′遅れる。そ
して、ループゲインが０ｄＢのところで、位相遅れが１
８０”とならにょうに位相補償回路１５により位相余裕
αを持たされている。従って、発振器２２は第２図のゲ
イン特性が０ｄＢを横切る時の周波数ｆ１（ゲイン零周
波数）で発信するように調整されている。

以下、第３図の流れ図に従って、本発明のサーボゲイン
制御を説明する。

ゲイン決定開始の条件が満たされると、例えば新しいデ
ィスクに交換された時、システムコントローラ２５は直
ちにプレイ状態にし、サーボをオン状態にする。尚、音
はミュートされている。

（ステップ１０１）。

かかる状態で１発振器２２に発振開始を指示し、ゲイン
零周波数の正弦波信号を発生させ、加算器２３に入力す
る（ステップ１０２）。

加算器２３はゲイン零周波数の正弦波信号を外乱として
位相補償回路１５の出力信号に加算して、フォーカスサ
ーボドライバ１６に入力し、フォーカスサーボドライバ
１６はフォーカスアクチュエータ１２ｂを駆動し、対物
レンズ１２ａを合焦点位置に向けて移動させる。かかる
サーボ制御と並行して、ＡＤ変換部２４は加算器２３の
出力信号に含まれるゲイン零周波数成分のピーク値Ｓ１
をデジタルに変換して出力すると共に、ループを一巡し
た位相補償回路１５の出力信号に含まれるゲイン零周波
数成分のピーク値Ｓ２をデジタルに変換して出力する。

システムコントローラ２５はピーク値ＳＬ、Ｓ２を取り
込み（ステップ１０３，１０４）、Ｌかる後５１＝Ｓ２
かチエツクしくステップ１０５）。

ＳＬ、Ｓ２が等しくなければ、５Ｌ＝５２となるように
ゲインＧを決定してゲイン切換器２１に入力する（ステ
ップ１０６）、これにより、ゲイン切換器２１はＧに調
整する。

以後、サーボ制御と並行してステップ１０３以降の処理
が８１＝５２となる速行われ、Ｓ　Ｌ＝５２となれば、
その時のゲインＧを固定しくステップ１０７）、Ｌかる
後発振器２２の発振を停止する（ステップ１０８）。

以上により、加算器２３の出力端から位相補償回ｌ１１
１５の出力端迄（加算器の入力端迄）のオープンループ
ゲインが１　（＝０ｄＢ）となるようにゲイン切換器２
１のゲインが制御され、この時サーボ回路のゲインも最
適値になり、フォーカスエラー信号振幅はサーボ回路（
閉ループ）を構成する要素全体の特性を考慮した最適振
幅となる。

例えば、ゲイン切換器２１の後段における要素のゲイン
が一定で、ゲイン切換器２１の前段におけるゲインが所
定値より大きければ、ゲイン切換器のゲインＧはオープ
ンループゲインが１（＝０ｄＢ）となるように小に制御
され、ゲイン切換器２１の前段におけるゲインが所定値
より小さければ、同様にゲイン切換器のゲインＧは大に
制御される。

又、ゲイン切換器２１の前段における要素のゲインが一
定で、ゲイン切換器２１の後段におけるゲインが所定値
より大きければ、ゲイン切換器のゲインＧはオープンル
ープゲインが１　（＝０ｄＢ）となるように小に制御さ
れ、ゲイン切換器２１の後段におけるゲインが所定値よ
り小さければ、同様にゲイン切換器のゲインＧは大に制
御される。

一般に、ゲイン切換器２１の前後における各要素のゲイ
ンがそれぞれ一定でなくても、オープンループゲインが
１　（＝０ｄＢ）となるようにゲイン切換器２１はその
ゲインを変更し、フォーカスエラー信号振幅が最適とな
るように制御する。

尚、以上では本発明をフォーカスサーボに適用した場合
であるが１本発明はフォーカスサーボ制御に限定するも
のではなく、トラッキングサーボ制御、その他のサーボ
制御にも適用できるものである。

〈発明の効果〉 以上本発明によれば、サーボ制御を実行させると共に、
サーボ回路のオープンループゲインが０ｄＢとなる周波
数（ゲイン零周波数）を有する信号を発生し、該周波数
信号をサーボループに注入し、しかる後、信号注入部の
入力側と出力側のゲイン零周波数成分を検出し、それら
の振幅が等しくなるように、換言すればサーボ回路のオ
ープンループゲインが０ｄＢとなるようにゲイン切換回
路のゲインを決定し、ゲイン切換器は該ゲインとなるよ
うにゲインを調整するように構成したから、閉ループ状
態を維持しながらサーボ回路のオープンループゲインが
０ｄＢとなるようにゲイン切換器のゲインを切り換える
ことができ、サーボループを構成する各要素の特性がば
らついても、サーボ回路のゲインを最適にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるサーボゲイン制御装置を含むＣ
Ｄプレーヤの要部ブロック図、第２図はサーボ回路のボ
ーデ線図、 第３図はゲイン決定処理の流れ図。 第４図はフォーカスサーボ制御の説明図。 １４・・エラー信号生成回路 １５・・位相補償回路 １６・・フォーカスサーボドライバ ２０・・サーボゲイン制御装置 ２１・・ゲイン切換器、２２・・発振器２３・・加算器
、２４・・ＡＤ変換部 ２５・・システムコントローラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 目標値と実際値の誤差に応じたエラー信号を発生し、該
   エラー信号に基づいて制御対象を制御するサーボ回路に
   おけるサーボゲイン制御装置において、 サーボ回路のサーボループ内に設けられたゲイン切換回
   路と、 サーボ回路のオープンループゲインが０ｄＢとなる周波
   数で発振する発振器と、 該発振器出力信号をサーボループに注入する注入手段と
   、 サーボループにおける注入手段の入力側と出力側の前記
   周波数成分の振幅が等しくなるようにゲイン切換回路の
   ゲインを決定するゲイン決定手段を有することを特徴と
   するサーボゲイン制御装置。