JPH05334818A - Control loop and optical information recording and reproducing device - Google Patents

Control loop and optical information recording and reproducing device

Info

Publication number
JPH05334818A
JPH05334818A JP14031592A JP14031592A JPH05334818A JP H05334818 A JPH05334818 A JP H05334818A JP 14031592 A JP14031592 A JP 14031592A JP 14031592 A JP14031592 A JP 14031592A JP H05334818 A JPH05334818 A JP H05334818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resonance
control
control loop
frequency
spot position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14031592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyoshi Otsuki
徳義 大槻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP14031592A priority Critical patent/JPH05334818A/en
Publication of JPH05334818A publication Critical patent/JPH05334818A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To perform a stable position control even to a control object which includes a mechanical resonance by inserting a resonance suppression means in a control loop. CONSTITUTION:A position control detection means 3 (G0) compares a position 9 of a control object and a target position 8 outputs a signal corresponding to the deviation. A gain block 4 gives a DC gain required by a control loop. A characteristic compensation means 5 (G1) is designed so as to obtain a sufficient phase margin for a gain zero cross frequency of the loop at the vicinity of 4kHz to 5kHz and compensates for a phase characteristic. G1 is defined to be the transfer function. A resonance suppression means 6 (G2) consists of a second order low pass filter which has the same resonance frequency of a control object 7 and makes the second order mechanical resonance as an apparent fourth order resonance to stablilize the control loop. G2 is defined to be the transfer function. The control object 7 (G3) controls the position of the object 7 so that it coincides with a target position. G3 is defined to be the transfer function.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】光学式情報記録再生装置、FA機
器等に用いられる制御ループの安定性の向上に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement of stability of a control loop used in an optical information recording / reproducing device, FA equipment and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の制御ループのブロック図を図10
に示す。制御対象7に大きな機械的な共振がある場合、
図11で示すオープンループ特性が得られ、ステップ応
答波形は図12で示すように共振周波数で発振する波形
となる。そのため、低域通過型フィルタ、ノッチフィル
タ等を用いて共振周波数でのゲインを小さくする方法が
とられた。
2. Description of the Related Art A block diagram of a conventional control loop is shown in FIG.
Shown in. When the controlled object 7 has a large mechanical resonance,
The open loop characteristic shown in FIG. 11 is obtained, and the step response waveform becomes a waveform oscillating at the resonance frequency as shown in FIG. Therefore, a method of reducing the gain at the resonance frequency by using a low pass filter, a notch filter or the like has been adopted.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のこ
の方法では、低域通過型フィルタ挿入のために位相余裕
が減少し制御ループが不安定になることがあった。ま
た、ノッチフィルタのカットオフ周波数がずれたため
に、かえって安定性に悪影響を与えることがあった。
However, in this conventional method, the phase margin is reduced due to the insertion of the low-pass filter, and the control loop may become unstable. In addition, the cutoff frequency of the notch filter is deviated, which may adversely affect the stability.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためのもので、 (1) 制御対象の位置と目標位置との誤差を制御対象
にフィードバックして精密な位置制御を行う制御ループ
において、前記制御対象と前記目標位置とのずれ量を検
出する位置誤差検出手段と、前記位置誤差検出手段の出
力の位相特性を補償する特性補償手段と、制御対象の固
有振動と同じ周波数で共振する共振抑圧手段を有するこ
とを特徴とする。
The present invention is intended to solve such problems. (1) An error between the position of a controlled object and a target position is fed back to the controlled object to perform precise position control. In the control loop, a position error detecting unit that detects a deviation amount between the control target and the target position, a characteristic compensating unit that compensates a phase characteristic of an output of the position error detecting unit, and a frequency that is the same as the natural vibration of the control target. It is characterized by having a resonance suppressing means that resonates at.

【0005】(2) レーザ光を光ディスク上に集光し
情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置におい
て、前記レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射
された前記レーザ光を前記光ディスク上に集光する対物
レンズと、前記光ディスク上に前記対物レンズによって
生成された光の焦点の位置を制御するスポット位置制御
手段と、前記スポット位置制御手段によって制御された
前記光の焦点と目標位置とのずれ量を検出するスポット
位置誤差検出手段と、前記スポット位置誤差検出手段の
出力信号の周波数特性を補償する進み補償と、前記スポ
ット位置制御手段の可動部を駆動する電流を生成するド
ライバと、前記スポット位置制御手段に生じる機械的な
共振周波数と同じ周波数にピークを持たせた2次低域通
過型フィルタを有することを特徴とする。
(2) In an optical information recording / reproducing apparatus for condensing laser light on an optical disk to record / reproduce information, a light source for emitting the laser light, and the laser light emitted from the light source for the optical disk An objective lens for concentrating light on the top, spot position control means for controlling the position of the focus of the light generated by the objective lens on the optical disc, and the focus and target position of the light controlled by the spot position control means. A spot position error detecting means for detecting a deviation amount between the spot position error detecting means, a lead compensation for compensating a frequency characteristic of an output signal of the spot position error detecting means, and a driver for generating a current for driving a movable part of the spot position controlling means. A second-order low-pass filter having a peak at the same frequency as the mechanical resonance frequency generated in the spot position control means It is characterized by

【0006】[0006]

【作用】位置誤差検出手段によって制御対象の位置と目
標位置とのずれ量を検出し、そのずれ量に応じた信号を
安定化のために特性補償手段によって位相特性を補償し
てから制御対象にフィードバックすることによって、制
御対象を正確に目標位置へ移動させることができる。制
御対象に大きな機械的な共振がある場合は、制御ループ
は非常に不安定になるが、共振周波数と同じ周波数のピ
ークを持つ2次低域通過型フィルタ等で構成した共振抑
圧手段を挿入することによって、2次の機械的な共振を
見かけ上4次共振にすることができ、制御ループを安定
化できる。以上の構成を光学式情報記録再生装置のスポ
ット位置制御で実施すれば、非常に動作が安定した光学
式情報記録再生装置を提供することができる。
The position error detecting means detects the amount of deviation between the position of the controlled object and the target position, and the phase compensation is compensated for by the characteristic compensating means to stabilize the signal corresponding to the amount of deviation before being controlled. By feeding back, the controlled object can be accurately moved to the target position. When the controlled object has a large mechanical resonance, the control loop becomes very unstable, but a resonance suppressing means composed of a second-order low-pass filter having a peak at the same frequency as the resonance frequency is inserted. As a result, the second-order mechanical resonance can be apparently set to the fourth-order resonance, and the control loop can be stabilized. If the above configuration is performed by spot position control of the optical information recording / reproducing apparatus, it is possible to provide an optical information recording / reproducing apparatus with extremely stable operation.

【0007】[0007]

【実施例】【Example】

(実施例1)図1に30kHzの機械的な共振を持った
制御対象を位置制御するためのオープンループ特性を示
す。1の曲線がゲイン曲線を示し、2の曲線が位相曲線
を示している。本明細書で使用するオープンループ特性
を示すボード線図では、すべて1の曲線がゲイン曲線を
示し、2の曲線が位相曲線を示す。また、一点鎖線がゲ
イン0dBを示し、破線が位相の−180°を示してい
る。一点鎖線と破線の示す意味もすべてのボード線図に
共通である。制御対象が30kHzの機械的な共振を持
っているため、その影響で位相が180゜以上遅れてい
る30kHzにおいてゲインが0dBとなっている。こ
のような状態になると、制御ループが不安定になり発振
してしまうことが考えられる。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows open loop characteristics for position control of a controlled object having a mechanical resonance of 30 kHz. The curve 1 shows the gain curve, and the curve 2 shows the phase curve. In the Bode plots showing open loop characteristics used herein, all 1 curves show gain curves and 2 curves show phase curves. The alternate long and short dash line shows the gain of 0 dB, and the broken line shows the phase of -180 °. The meanings of the alternate long and short dash line and the broken line are also common to all Bode diagrams. Since the controlled object has a mechanical resonance of 30 kHz, the gain is 0 dB at 30 kHz where the phase is delayed by 180 ° or more due to the influence. In such a state, the control loop may become unstable and oscillate.

【0008】図2に図1で示した制御ループでのステッ
プ応答波形を示す。図2は、大きさ1のステップ入力を
した場合の時間応答を示している。立ち上がり時に30
kHzの振動波形が生じているが、300μsec程度
でその波形も消え目標値に収束している様子が示されて
いる。制御ループの安定性が悪く発振してしまう場合
は、図12のようにステップ応答波形が目標値に収束せ
ず発振周波数の正弦波が徐々に大きくなって発散してし
まう。また、発散しない場合でもゲインが0dBとなる
周波数で長時間振動してしまう。すなわち、図2は図1
で示した制御ループが安定であることを示している。
FIG. 2 shows a step response waveform in the control loop shown in FIG. FIG. 2 shows a time response when a step input of size 1 is performed. 30 when rising
Although a vibration waveform of kHz is generated, the waveform disappears in about 300 μsec and converges to the target value. When the control loop is unstable and oscillates, the step response waveform does not converge to the target value as shown in FIG. 12, and the sine wave of the oscillation frequency gradually increases and diverges. In addition, even if it does not diverge, it vibrates for a long time at a frequency where the gain is 0 dB. That is, FIG.
It shows that the control loop shown by is stable.

【0009】なぜ安定なのか理由を述べる。図1の位相
曲線2に注目すると、30kHz付近で位相が急激に遅
れはじめ、高周波域では360°遅れていることがわか
る。すなわち、30kHzの共振は4次の共振であるこ
とが示されている。これが2次共振ならば、図11,図
12で示した制御ループのように不安定になってしま
う。すなわち、ゲインが0dBとなる30kHzの周波
数で図12で示したステップ応答波形のように発散して
しまうことになる。しかし、図1,図2で示した制御ル
ープは共振が4次共振であるため不安定とはならない。
The reason why it is stable will be described. Focusing on the phase curve 2 in FIG. 1, it can be seen that the phase starts to be rapidly delayed in the vicinity of 30 kHz and is delayed by 360 ° in the high frequency region. That is, it is shown that the resonance of 30 kHz is the fourth-order resonance. If this is secondary resonance, it becomes unstable like the control loops shown in FIGS. 11 and 12. That is, it diverges like the step response waveform shown in FIG. 12 at the frequency of 30 kHz where the gain becomes 0 dB. However, the control loop shown in FIGS. 1 and 2 is not unstable because the resonance is the fourth resonance.

【0010】以上の観点から、2次の機械的な共振を持
った制御対象を安定に制御するためのブロック図を図3
に示す。3は位置誤差検出手段であり、制御対象の位置
9と目標位置8を比較してずれ量に応じた信号を出力し
ている。(以下、制御対象の位置と目標位置とのずれ量
を残差と呼ぶ。)4はゲインブロックであり、制御ルー
プで必要とするDCゲインを与えている。ゲインブロッ
ク4でループに与えるゲインが大きければ、残差は小さ
くなる。しかし、必要以上に大きくすると制御ループの
不安定要素になるため、目標とする残差を設定しその目
標を達成できる程度のゲインに設定する必要がある。5
は特性補償手段であり、図3に示した制御ループのゲイ
ン0クロス周波数で十分な位相余裕ができるように位相
特性を補償している。本実施例で用いた特性補償手段5
は、ゲイン0クロス周波数が4kHzから5kHzにな
ることを考慮し、4kHzから5kHz付近で十分な位
相余裕がとれるように設計した。特性補償手段5の伝達
関数を数1に示す。
From the above viewpoint, FIG. 3 is a block diagram for stably controlling a controlled object having a secondary mechanical resonance.
Shown in. Reference numeral 3 is a position error detecting means, which compares the position 9 of the controlled object with the target position 8 and outputs a signal corresponding to the amount of deviation. (Hereinafter, the amount of deviation between the position of the controlled object and the target position is called the residual.) 4 is a gain block, which gives the DC gain required in the control loop. If the gain given to the loop in the gain block 4 is large, the residual is small. However, if it is made larger than necessary, it becomes an unstable element of the control loop. Therefore, it is necessary to set the target residual and set the gain to the extent that the target can be achieved. 5
Is a characteristic compensating means for compensating the phase characteristic so that a sufficient phase margin can be obtained at the gain 0 cross frequency of the control loop shown in FIG. Characteristic compensation means 5 used in this embodiment
In consideration of the fact that the gain 0 cross frequency is changed from 4 kHz to 5 kHz, was designed so that a sufficient phase margin can be secured in the vicinity of 4 kHz to 5 kHz. The transfer function of the characteristic compensation means 5 is shown in Equation 1.

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】7は制御対象である。図3で示した制御ル
ープは、制御対象7の位置が目標位置と一致するように
制御している。制御対象7の伝達関数は数2で示され
る。
Reference numeral 7 is a control target. The control loop shown in FIG. 3 controls so that the position of the controlled object 7 coincides with the target position. The transfer function of the controlled object 7 is expressed by Equation 2.

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】数2で示された伝達関数は30kHzで共
振を持っているものであり、通常の方法で何も対策をと
らずに前述の要素だけで制御ループを構成すると図1
1、図12で示した制御ループとなり、非常に不安定に
なってしまう。
The transfer function expressed by the equation (2) has a resonance at 30 kHz, and if a control loop is formed only by the above-mentioned elements without taking any measures in the usual way, the result shown in FIG.
1 becomes the control loop shown in FIG. 12, and becomes very unstable.

【0015】そこで本発明では、共振抑圧手段6を制御
ループに挿入した。共振抑圧手段6は数3で示す伝達関
数で構成した。
Therefore, in the present invention, the resonance suppressing means 6 is inserted in the control loop. The resonance suppressing means 6 is composed of the transfer function shown in Equation 3.

【0016】[0016]

【数3】 [Equation 3]

【0017】数3は30kHzで3dBのピークを持つ
2次低域通過型フィルタを示している。共振抑圧手段6
を挿入することによって、制御対象7が持っている機械
的な共振が4次の共振と同じ特性になる。図3で示した
制御ループのオープンループ特性を図4に示し、ステッ
プ応答波形を図5に示す。図4と図11を比較すると、
30kHz付近で位相が急激に遅れ高周波域で180゜
の位相遅れだったものが360゜の位相遅れになってい
ることがわかる。これは、30kHzの共振が4次共振
であることを示している。共振周波数におけるゲインが
0dBを越えているが、4次共振とみなせるため、前述
の説明により実使用上は無視できる。図5と図12を比
較すると、図5は図12のように発振を示すステップ応
答波形ではなく、目標値に収束する波形が得られた。こ
の結果からも図3の制御ループが安定であることがわか
る。これらの結果は、共振抑圧手段6が制御ループの安
定化に大きな効果があることを示している。
Equation 3 shows a second-order low-pass filter having a peak of 3 dB at 30 kHz. Resonance suppressing means 6
Is inserted, the mechanical resonance of the controlled object 7 has the same characteristic as the fourth-order resonance. The open loop characteristic of the control loop shown in FIG. 3 is shown in FIG. 4, and the step response waveform is shown in FIG. Comparing FIG. 4 and FIG. 11,
It can be seen that the phase is abruptly delayed in the vicinity of 30 kHz and is 180 ° in the high frequency range, but is 360 ° in the high frequency range. This indicates that the resonance at 30 kHz is the fourth resonance. Although the gain at the resonance frequency exceeds 0 dB, it can be regarded as a fourth-order resonance, and can be ignored in practical use according to the above description. When FIG. 5 and FIG. 12 are compared, FIG. 5 does not have a step response waveform indicating oscillation as in FIG. 12, but a waveform that converges to a target value is obtained. This result also shows that the control loop in FIG. 3 is stable. These results show that the resonance suppressing means 6 has a great effect on the stabilization of the control loop.

【0018】一般的に、高周波域に機械的な共振があり
ゲイン余裕が小さいときは、共振周波数より低い周波数
にカットオフ周波数を持つ低域通過型フィルタを制御ル
ープに挿入し、共振周波数におけるゲインを小さくして
ゲイン余裕を大きくする対策がとられる。しかしそのよ
うな対策をとると、低周波域から位相が遅れ始めること
になり、制御ループの位相余裕の減少という悪影響を及
ぼすことになる。本発明は、制御対象7の共振点と全く
同じ周波数にピークを持つ2次低域通過型フィルタで共
振抑圧手段6を構成しているため、位相遅れが始まる周
波数をより高周波域に移動することができ、ゲイン0ク
ロス点となる周波数における位相遅れは実使用上全く問
題のないレベルにすることができた。その結果、制御ル
ープ全体の位相余裕が十分確保できるようになった。
Generally, when there is mechanical resonance in the high frequency range and the gain margin is small, a low-pass filter having a cutoff frequency at a frequency lower than the resonance frequency is inserted in the control loop to obtain the gain at the resonance frequency. Is taken to increase the gain margin. However, if such a measure is taken, the phase will start to be delayed from the low frequency region, and this will have an adverse effect of reducing the phase margin of the control loop. According to the present invention, since the resonance suppressing means 6 is constituted by the second-order low-pass filter having a peak at the same frequency as the resonance point of the controlled object 7, the frequency at which the phase delay starts is moved to a higher frequency range. Therefore, the phase delay at the frequency at which the gain becomes zero crossing point could be set to a level with no problem in practical use. As a result, the phase margin of the entire control loop can be sufficiently secured.

【0019】共振抑圧手段6や特性補償手段5の伝達関
数は本発明を実施するための1例である。他の制御対象
に対して実施する際には、制御ループの特性,制御対象
の特性に応じて最適な伝達関数で表される要素を用いる
必要がある。
The transfer functions of the resonance suppressing means 6 and the characteristic compensating means 5 are examples for carrying out the present invention. When performing on another control target, it is necessary to use an element represented by an optimum transfer function according to the characteristics of the control loop and the characteristics of the control target.

【0020】(実施例2)制御ループを構成すると、発
振することはないが、制御対象の機械的な共振のために
ゲイン余裕が小さくなり、わずかな外乱によって機械的
な共振の周波数で制御対象が振動してしまうことがあ
る。その様子を図13,図14に示す。図13,図14
は、図10で示したブロック線図の制御対象7の伝達関
数が数4で示される場合の特性図である。
(Embodiment 2) When a control loop is configured, no oscillation occurs, but the gain margin is reduced due to the mechanical resonance of the control target, and the control target is at the frequency of the mechanical resonance due to slight disturbance. May vibrate. This is shown in FIGS. 13 and 14. 13 and 14
FIG. 11 is a characteristic diagram when the transfer function of the controlled object 7 in the block diagram shown in FIG.

【0021】[0021]

【数4】 [Equation 4]

【0022】図13からわかるように、制御ループに2
0kHzの共振が含まれている。この場合は、ゲイン余
裕が7dB程度あるため発振することはない。しかし、
何らかの外乱が制御ループに加えられると制御対象が振
動してしまうことになる。その様子を図14に示す。大
きさ1のステップ波形が加えられると300μsec程
度の時間、振動してしまうことがわかる。制御ループの
目的によっては、200μsec程度の時間で制御対象
を整定させる必要があるものもある。そのようなものに
対して、この制御ループは使用できない。その改善策と
して、本発明は実施できる。
As can be seen from FIG. 13, the control loop has two
A resonance of 0 kHz is included. In this case, since the gain margin is about 7 dB, no oscillation occurs. But,
If some disturbance is applied to the control loop, the controlled object will vibrate. This is shown in FIG. It can be seen that when a step waveform of size 1 is added, the vibration occurs for about 300 μsec. Depending on the purpose of the control loop, it may be necessary to settle the controlled object within a time of about 200 μsec. For such things, this control loop cannot be used. As a remedy for this, the present invention can be implemented.

【0023】図3で示した共振抑圧手段6として、伝達
関数が数5で示される要素を用いれば良い。
As the resonance suppressing means 6 shown in FIG. 3, an element whose transfer function is expressed by Equation 5 may be used.

【0024】[0024]

【数5】 [Equation 5]

【0025】伝達関数が数5で示される共振抑圧手段6
を用いることによって、図6で示すボード線図が得られ
る。共振周波数である20kHzでゲイン余裕は5dB
程度に減少しているが、高周波域での位相遅れが360
゜になっていることがわかる。その結果、ステップ応答
波形は図7で示した波形に変化する。20kHzの振動
が立ち上がり時に残っているが、150μsec程度で
振動波形はなくなっている。図6,図7は本発明が発振
防止だけではなく、振動抑圧対策としても大きな効果が
あることを示している。
Resonance suppressing means 6 whose transfer function is expressed by the equation 5
By using, the Bode diagram shown in FIG. 6 is obtained. Gain margin is 5 dB at the resonance frequency of 20 kHz
Although it is reduced to some extent, the phase delay in the high frequency range is 360
You can see that it is becoming °. As a result, the step response waveform changes to the waveform shown in FIG. The vibration of 20 kHz remains at the time of rising, but the vibration waveform disappears at about 150 μsec. 6 and 7 show that the present invention has a great effect not only for preventing oscillation but also for suppressing vibration.

【0026】本実施例のように機械的な共振周波数が2
0kHzまで低くなると、低域通過型フィルタでゲイン
余裕を大きくする共振抑圧方法を採用すると、十分な効
果を出すためにはカットオフ周波数を10kHz以下に
しなければならない。それでは、ゲイン0クロス周波数
が1kHz程度の制御ループにしか実施できない。しか
し、本発明は20kHz付近に機械的な共振があって
も、ゲイン0クロス周波数が4kHzから5kHz程度
の制御ループに実施できる。
The mechanical resonance frequency is 2 as in this embodiment.
When the resonance suppression method is adopted in which the gain margin is increased with a low-pass filter when the frequency is lowered to 0 kHz, the cutoff frequency must be 10 kHz or less in order to obtain a sufficient effect. Then, it can be implemented only in the control loop in which the gain 0 cross frequency is about 1 kHz. However, the present invention can be implemented in a control loop having a gain 0 cross frequency of about 4 kHz to 5 kHz even if there is mechanical resonance near 20 kHz.

【0027】(実施例3)本発明を光学式情報記録再生
装置に応用する方法を説明する。構成図を図8に示す。
光学式情報記録再生装置は、一般に光ディスク上に集光
された光の焦点(以下、光の焦点をスポットと呼ぶ。)
の位置制御として、トラッキングとフォーカシングの2
方向の位置制御を行っている。図8は、トラッキング方
向の位置制御を行うための構成図を示している。
(Embodiment 3) A method of applying the present invention to an optical information recording / reproducing apparatus will be described. The block diagram is shown in FIG.
An optical information recording / reproducing apparatus generally has a focus of light condensed on an optical disc (hereinafter, the focus of light is referred to as a spot).
Tracking and focusing for position control of
Directional position control is performed. FIG. 8 shows a configuration diagram for performing position control in the tracking direction.

【0028】10は光源であり、光学式情報記録再生装
置の情報記録再生の手段となるレーザ光を出射してい
る。図中、破線が出射された光の経路を示している。1
1はスポット位置制御手段であり光源10から出射され
たレーザ光を対物レンズ17に入射している。対物レン
ズ17を通過したレーザ光は光ディスク12上の情報記
録案内溝(以下、情報記録案内溝をトラックと呼ぶ。)
上に焦点を結びスポットが形成される。このスポットを
正確にトラック上に位置させなければならない。スポッ
ト位置制御手段11は内部にミラーを有していて、その
ミラーの傾きを変えることによって対物レンズ17への
レーザ光の入射角を変えることができる。16はドライ
バであり、スポット位置制御手段11のミラーの傾きを
変えるために必要な駆動電流を生成している。
Reference numeral 10 denotes a light source, which emits a laser beam which serves as information recording / reproducing means of the optical information recording / reproducing apparatus. In the figure, the broken line indicates the path of the emitted light. 1
Reference numeral 1 denotes a spot position control means, which causes the laser light emitted from the light source 10 to enter the objective lens 17. The laser light that has passed through the objective lens 17 is an information recording guide groove on the optical disc 12 (hereinafter, the information recording guide groove is referred to as a track).
A focused spot is formed on the top. This spot must be located exactly on the track. The spot position control means 11 has a mirror inside, and the incident angle of the laser light to the objective lens 17 can be changed by changing the inclination of the mirror. Reference numeral 16 denotes a driver, which generates a drive current necessary to change the tilt of the mirror of the spot position control means 11.

【0029】光ディスク12からの反射光は対物レンズ
17、スポット位置制御手段11を通過してスポット位
置誤差検出手段13に入射される。スポット位置誤差検
出手段13は複数の光センサを有し、それぞれが独立し
て光量に応じた電気信号を出力している。光センサから
出力された電気信号はスポット位置誤差検出手段13内
で演算され、スポット位置と目標位置であるトラック位
置とのずれ量を示すエラー信号を出力する。スポット位
置誤差検出手段13から出力されたエラー信号をドライ
バ16を通してスポット位置制御手段11へフィードバ
ックすることによって、正確なスポット位置制御が可能
になる。14は進み補償でありエラー信号の位相特性を
補償している。進み補償14は図3における特性補償手
段3に対応するが、特性補償手段は進み補償だけではな
く、低域ゲインを大きくするために用いる遅れ補償など
も含まれる。本実施例では、低域ゲインは十分だったた
め、特性補償手段としては進み補償14だけを用いた。
低域ゲインが不足している場合は、遅れ補償によって特
性改善ができる。以上の要素によって、スポット位置制
御ループが構成される。
The reflected light from the optical disk 12 passes through the objective lens 17 and the spot position control means 11 and enters the spot position error detection means 13. The spot position error detecting means 13 has a plurality of optical sensors, each of which independently outputs an electric signal according to the amount of light. The electric signal output from the optical sensor is calculated in the spot position error detection means 13 and an error signal indicating the amount of deviation between the spot position and the track position which is the target position is output. By feeding back the error signal output from the spot position error detection means 13 to the spot position control means 11 through the driver 16, accurate spot position control becomes possible. Reference numeral 14 is lead compensation, which compensates the phase characteristic of the error signal. The lead compensation 14 corresponds to the characteristic compensating means 3 in FIG. 3, but the characteristic compensating means includes not only lead compensation but also delay compensation used for increasing the low-frequency gain. In this embodiment, since the low frequency gain was sufficient, only the lead compensation 14 was used as the characteristic compensation means.
When the low frequency gain is insufficient, delay compensation can improve the characteristics. A spot position control loop is configured by the above elements.

【0030】光学式情報記録再生装置のスポット位置制
御手段11は非常に小型軽量化されていて、機械的な共
振が起こりやすい。形が大きく、ブロックで構成できる
ものは機械的に共振が起こらない構成にすることは容易
であるが、小型軽量化が要求される光学式情報記録再生
装置のスポット位置制御手段は機械的な共振を起こさな
い構造にすることはむずかしい。一般に、機械的な共振
を解析すると、2次共振であることが多い。
The spot position control means 11 of the optical information recording / reproducing apparatus is extremely small and lightweight, and mechanical resonance is likely to occur. It is easy to make a structure that is large in shape and can be configured with blocks so that mechanical resonance does not occur, but the spot position control means of the optical information recording / reproducing apparatus, which is required to be small and lightweight, has a mechanical resonance. It is difficult to create a structure that does not cause Generally, when mechanical resonance is analyzed, it is often secondary resonance.

【0031】本発明では、そのような機械的な共振によ
る悪影響を低減するために、2次低域通過型フィルタ1
5をスポット位置制御ループに挿入した。2次低域通過
型フィルタ15はスポット位置制御手段11の機械的な
共振の周波数と同じ周波数にピークを持たせた。その結
果、スポット位置制御手段11の機械的な共振が見かけ
上4次の共振と同様高周波域における位相が360゜遅
れ、発振防止策として大きな効果を示した。
In the present invention, in order to reduce the adverse effects of such mechanical resonance, the secondary low-pass filter 1 is used.
5 was inserted in the spot position control loop. The secondary low-pass filter 15 has a peak at the same frequency as the mechanical resonance frequency of the spot position control means 11. As a result, the mechanical resonance of the spot position control means 11 apparently lags the phase in the high frequency region by 360 ° similarly to the fourth-order resonance, showing a great effect as an oscillation preventing measure.

【0032】光学式情報記録再生装置に機械的な共振が
あり、その共振周波数が低い場合、ノッチフィルタを用
いて共振周波数付近の狭い周波数帯域のゲインを小さく
する方法がとられた。しかし、ノッチフィルタのカット
オフ周波数と機械的な共振周波数を一致させることが非
常に難しかった。また、ノッチフィルタの場合、機械的
な共振の周波数とカットオフ周波数が少しずれただけで
も悪影響を及ぼしてしまった。図9に、30kHzの機
械的な共振による発振を防止するために挿入した2次低
域通過型フィルタ15のピーク周波数が何らかの原因で
25kHzになってしまった際のステップ応答波形を示
す。図9から、2次低域通過型フィルタ15のピーク周
波数が10%以上ずれてしまっても、発振防止に大きな
効果があることがわかる。
When the optical information recording / reproducing apparatus has mechanical resonance and the resonance frequency is low, a method of reducing the gain in a narrow frequency band near the resonance frequency by using a notch filter has been adopted. However, it was very difficult to match the cutoff frequency of the notch filter with the mechanical resonance frequency. Further, in the case of the notch filter, even a slight deviation between the mechanical resonance frequency and the cutoff frequency has an adverse effect. FIG. 9 shows a step response waveform when the peak frequency of the second-order low-pass filter 15 inserted to prevent oscillation due to mechanical resonance of 30 kHz becomes 25 kHz for some reason. From FIG. 9, it can be seen that even if the peak frequency of the second-order low-pass filter 15 deviates by 10% or more, there is a great effect in preventing oscillation.

【0033】ノッチフィルタは、ゲインを小さくして発
振を防止するものであり、本発明の2次低域通過型フィ
ルタ15は位相を遅らして、見かけ上の位相余裕を大き
くすることによって安定性を向上させている。ノッチフ
ィルタの場合、カットオフ周波数がずれると共振周波数
でのゲインが小さくならないため、効果が出ないばかり
か、かえって悪影響を与えることになる。しかし、本発
明の2次低域通過型フィルタ15は、多少位相がずれて
も共振周波数での位相遅れは発振防止のために十分な遅
れ量であるため、見かけ上の位相余裕が大きくなり、安
定性が向上する。
The notch filter serves to reduce the gain to prevent oscillation, and the second-order low-pass filter 15 of the present invention delays the phase to increase the apparent phase margin, thereby improving stability. Is improving. In the case of a notch filter, if the cutoff frequency shifts, the gain at the resonance frequency does not become small, so that not only the effect is not exerted, but it is rather adversely affected. However, in the second-order low-pass filter 15 of the present invention, the phase delay at the resonance frequency is a sufficient delay amount for preventing oscillation even if the phases are slightly shifted, so the apparent phase margin becomes large, Improves stability.

【0034】従来のノッチフィルタ等により発振防止を
していた光学式情報記録再生装置は、温度変化等の環境
の変化ために機械的な共振の周波数が変わり不安定にな
ってしまうことがあったが、そのような光学式情報記録
再生装置の品質安定策として本発明は非常に有効だっ
た。
In the conventional optical information recording / reproducing apparatus in which oscillation is prevented by a notch filter or the like, the frequency of mechanical resonance may change and become unstable due to environmental changes such as temperature changes. However, the present invention was very effective as a quality stabilizing measure for such an optical information recording / reproducing apparatus.

【0035】トラッキング方向のスポット位置制御は、
本実施例で示したミラーを用いたスポット位置制御手段
11だけではなく、対物レンズをトラッキング方向に移
動させる方法を用いたスポット位置制御も行われてい
る。本実施例は、その場合にも応用できる。また、フォ
ーカシング方向の位置制御ループ、トラッキング方向の
位置制御を粗位置制御と精密位置制御の組み合わせで行
う場合にはその双方の位置制御ループにも実施できる。
The spot position control in the tracking direction is
Not only the spot position control means 11 using the mirror shown in this embodiment, but also the spot position control using the method of moving the objective lens in the tracking direction is performed. This embodiment can be applied to that case as well. When the position control loop in the focusing direction and the position control in the tracking direction are performed by a combination of the coarse position control and the fine position control, both position control loops can be implemented.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は機械的な共振を含む制御対象を
制御するために、共振抑圧手段を制御ループに挿入する
ことによって制御ループが非常に安定した。また、温度
変化等の条件変化による機械特性の変化にも対応できる
ため、動作範囲を広く設定でき、高品質の制御ループが
構成できた。
According to the present invention, in order to control the controlled object including mechanical resonance, the resonance suppressing means is inserted into the control loop, so that the control loop is very stable. Moreover, since it is possible to cope with changes in mechanical characteristics due to changes in conditions such as temperature changes, a wide operating range can be set and a high quality control loop can be constructed.

【0037】光学式情報記録再生装置に応用することに
よって、記録再生のデータ品質が大幅に向上した。ま
た、共振防止に注意が集中していた光学式情報記録再生
装置の部品の設計製造が、耐久性やコストダウンを中心
に考えることができるようになり、部品の耐久性が上が
り、大きなコストダウンが実現できた。環境の変化に対
しても安定させることができたため、装置の使用環境条
件を緩くすることができた。
By applying it to the optical information recording / reproducing apparatus, the data quality of recording / reproducing was significantly improved. In addition, the design and manufacture of parts for optical information recording / reproducing devices, where attention has been focused on preventing resonance, can now be focused on durability and cost reduction, increasing the durability of parts and greatly reducing costs. Was realized. Since it was possible to stabilize it against changes in the environment, it was possible to relax the environmental conditions under which the device was used.

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

【図1】本発明の構成による制御ループのボード線図。FIG. 1 is a Bode diagram of a control loop according to the configuration of the present invention.

【図2】本発明の構成による制御ループのステップ応答
波図。
FIG. 2 is a step response wave diagram of a control loop according to the configuration of the present invention.

【図3】本発明の構成による制御ループのブロック図。FIG. 3 is a block diagram of a control loop according to the configuration of the present invention.

【図4】本発明の構成による制御ループを発振防止のた
めに実施した際のボード線図。
FIG. 4 is a Bode diagram when a control loop according to the present invention is implemented to prevent oscillation.

【図5】本発明の構成による制御ループを発振防止のた
めに実施した際のステップ応答波形図。
FIG. 5 is a step response waveform diagram when a control loop according to the configuration of the present invention is implemented to prevent oscillation.

【図6】本発明の構成による制御ループを振動抑圧のた
めに実施した際のボード線図。
FIG. 6 is a Bode diagram when a control loop according to the configuration of the present invention is implemented for suppressing vibration.

【図7】本発明の構成による制御ループを振動抑圧のた
めに実施した際のステップ応答波形図。
FIG. 7 is a step response waveform diagram when a control loop according to the configuration of the present invention is implemented for vibration suppression.

【図8】本発明の構成による光学式情報記録再生装置の
ブロック図。
FIG. 8 is a block diagram of an optical information recording / reproducing apparatus according to the configuration of the present invention.

【図9】本発明の2次低域通過型フィルタのピーク周波
数がずれた際のステップ応答波形図。
FIG. 9 is a step response waveform diagram when the peak frequency of the second-order low-pass filter of the present invention is shifted.

【図10】従来の制御ループのブロック図。FIG. 10 is a block diagram of a conventional control loop.

【図11】従来の制御ループにゲインが0dBを越える
共振点が存在する場合のボード線図。
FIG. 11 is a Bode diagram in the case where there is a resonance point where the gain exceeds 0 dB in the conventional control loop.

【図12】従来の制御ループにゲインが0dBを越える
共振点が存在する場合のステップ応答波形図。
FIG. 12 is a step response waveform diagram in the case where there is a resonance point where the gain exceeds 0 dB in the conventional control loop.

【図13】従来の機械的な共振のためにゲイン余裕が小
さい制御ループのボード線図。
FIG. 13 is a Bode diagram of a conventional control loop having a small gain margin due to mechanical resonance.

【図14】従来の機械的な共振のためにゲイン余裕が小
さい制御ループのステップ応答波形図。
FIG. 14 is a step response waveform diagram of a conventional control loop having a small gain margin due to mechanical resonance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ゲイン曲線 2 位相曲線 3 位置誤差検出手段 4 ゲインブロック 5 特性補償手段 6 共振抑圧手段 7 制御対象 10 光源 11 スポット位置制御手段 12 光ディスク 13 スポット位置誤差検出手段 14 進み補償 15 2次低域通過型フィルタ 16 ドライバ 17 対物レンズ 1 gain curve 2 phase curve 3 position error detection means 4 gain block 5 characteristic compensation means 6 resonance suppression means 7 control target 10 light source 11 spot position control means 12 optical disk 13 spot position error detection means 14 advance compensation 15 second low pass type Filter 16 Driver 17 Objective lens

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象の位置と目標位置との誤差を制
御対象にフィードバックして精密な位置制御を行う制御
ループにおいて、前記制御対象と前記目標位置とのずれ
量を検出する位置誤差検出手段と、前記位置誤差検出手
段の出力の位相特性を補償する特性補償手段と、制御対
象の固有振動と同じ周波数で共振する共振抑圧手段を有
することを特徴とする制御ループ。
1. A position error detecting means for detecting a deviation amount between the control target and the target position in a control loop for feeding back an error between the position of the control target and the target position to the control target for precise position control. And a characteristic compensation means for compensating the phase characteristic of the output of the position error detection means, and a resonance suppression means for resonating at the same frequency as the natural vibration of the controlled object.
【請求項2】 レーザ光を光ディスク上に集光し情報の
記録再生を行う光学式情報記録再生装置において、前記
レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射された前
記レーザ光を前記光ディスク上に集光する対物レンズ
と、前記光ディスク上に前記対物レンズによって生成さ
れた光の焦点の位置を制御するスポット位置制御手段
と、前記スポット位置制御手段によって制御された前記
光の焦点と目標位置とのずれ量を検出するスポット位置
誤差検出手段と、前記スポット位置誤差検出手段の出力
信号の周波数特性を補償する進み補償と、前記スポット
位置制御手段の可動部を駆動する電流を生成するドライ
バと、前記スポット位置制御手段に生じる機械的な共振
周波数と同じ周波数にピークを持たせた2次低域通過型
フィルタを有することを特徴とする光学式情報記録再生
装置。
2. An optical information recording / reproducing apparatus for condensing laser light on an optical disk to record / reproduce information, wherein a light source for emitting the laser light and the laser light emitted from the light source are on the optical disk. An objective lens for converging light, a spot position control means for controlling the position of the focal point of the light generated by the objective lens on the optical disc, and a focal point and a target position of the light controlled by the spot position controlling means. A spot position error detecting means for detecting a shift amount of the spot position, a lead compensation for compensating a frequency characteristic of an output signal of the spot position error detecting means, and a driver for generating a current for driving a movable part of the spot position controlling means. A second-order low-pass filter having a peak at the same frequency as the mechanical resonance frequency generated in the spot position control means; A characteristic optical information recording / reproducing device.
JP14031592A 1992-06-01 1992-06-01 Control loop and optical information recording and reproducing device Pending JPH05334818A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14031592A JPH05334818A (en) 1992-06-01 1992-06-01 Control loop and optical information recording and reproducing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14031592A JPH05334818A (en) 1992-06-01 1992-06-01 Control loop and optical information recording and reproducing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05334818A true JPH05334818A (en) 1993-12-17

Family

ID=15265951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14031592A Pending JPH05334818A (en) 1992-06-01 1992-06-01 Control loop and optical information recording and reproducing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05334818A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012138997A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 On Semiconductor Trading Ltd Motor drive circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012138997A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 On Semiconductor Trading Ltd Motor drive circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6028826A (en) Optical disk apparatus performing correction of phase difference tracking error signal, adjustment of focus position and process of gain adjustment
US7835236B2 (en) Servo control apparatus and method, and disk recording or playback apparatus
US4975895A (en) Track servo control system for optical disk apparatus
US6442112B1 (en) Method of and apparatus for detecting and compensating deviation in servo control systems
US4627040A (en) Optical disk tracking apparatus
JPH05334818A (en) Control loop and optical information recording and reproducing device
JPH08249678A (en) Optical data-recording/reproducing apparatus
KR101120782B1 (en) Optical disk device
JP4287842B2 (en) Optical disk device
JP2002015446A (en) Tilt controller and optical disk device
US5268885A (en) Method and means for detecting and stablizing control loop parameters of apparatus for scanning a record carrier
US20030012094A1 (en) Apparatus and method for focusing light beam and exposure apparatus
JPH1031828A (en) Focus servo device
JPS61217939A (en) Optical information recording and reproducing device
JPH06187655A (en) Optical disk device
US20060092797A1 (en) Optical disk reproducing apparatus
JPH0770068B2 (en) Optical information recording / reproducing device
JP2605914B2 (en) Focus control device
US20020186625A1 (en) Method of rapidly adjusting optical drive focus error level
JPH01179230A (en) Optical information recording and reproducing device
JP2001209950A (en) Focusing or tracking servo controller
JPS63152030A (en) Tracking control method for optical disk
JP2003272187A (en) Focus control device and master optical disk exposure device
JPS60229242A (en) Tracking control circuit
JPH10149550A (en) Optical disk device