JPH09274505A - サーボ装置 - Google Patents

サーボ装置

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JPH09274505A
JPH09274505A JP9025061A JP2506197A JPH09274505A JP H09274505 A JPH09274505 A JP H09274505A JP 9025061 A JP9025061 A JP 9025061A JP 2506197 A JP2506197 A JP 2506197A JP H09274505 A JPH09274505 A JP H09274505A
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JP
Japan
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servo
servo system
gain
signal
arithmetic processing
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Application number
JP9025061A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Arai
浩 新井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理能力が低いDSPでサーボゲインを設定
し直す。 【解決手段】 信号切替器1は、センサから出力された
フォーカスエラー信号FE、トラッキングエラー信号T
E、スレッドエラー信号SEを切り替える。DSP3は
A/D変換器2の出力から駆動指示信号を演算する。各
駆動指示信号の出力によりアクチュエータ6、9、12
が時分割で駆動される。ゲイン測定時、DSP3は、あ
るサーボに印加した正弦波信号とサーボを一巡した信号
との位相差を検出して、そのサーボのゲインを測定す
る。そして、この測定の間、それ以外のサーボ系につい
ては制御帯域を落とすか、オフ又はホールドする。こう
して、DSP3の処理能力をゲイン測定のための処理に
振り分ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、DSP等の演算処
理装置を使って複数のサーボ系を同時に制御するサーボ
装置に関し、特に各サーボを維持したままサーボのゲイ
ンを設定する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】サーボ(閉ループの自動制御系)は、目
標値と制御対象からの制御量を比較して操作量を制御対
象に与えることにより、目標値と制御量とが一致するよ
うに制御をするものである。サーボ系は、目標値に対し
てどれだけ速く(以下、速応性という)、かつどれだけ
安定(以下、安定性という)に制御できるかで性能が決
定する。特に、速応性を決定するのは制御系のループゲ
インの大きさであり、安定性を決定するのは制御系の位
相余裕及びゲイン余裕である。このようなことから、一
般には制御量を検出するセンサや制御対象等の感度を正
確に計算してループゲイン、位相余裕及びゲイン余裕の
3つのパラメータを決定することで、制御系の性能を向
上させていた。
【0003】ところが、例えば光ディスク装置に用いる
アクチュエータの制御において、アクチュエータの持つ
共振及び各部の感度を正確に決定してゲインを設定して
も、光ディスクの交換に伴うディスクの光学的特性の違
いにより許容できない感度のばらつきが発生すると、あ
らかじめ設定したループゲインが変動する。すなわち、
制御の安定性を示す位相余裕、ゲイン余裕が変動して、
制御が不安定になり、アクチュエータの制御における所
定の精度を維持できなくなる。このようになると、所定
の読み出し性能が得られなくなるので、光ディスクの交
換ごとに各部の感度を計算してゲインを設定し直さなけ
ればならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、DSP(Digita
l Signal Processor)等の演算処理装置を使って複数の
サーボを同時に制御するサーボ装置では、各サーボのゲ
インが設定された演算処理プログラムを実行させて複数
のサーボを制御している。上記のようにゲインが適正で
ない場合、ゲイン設定値を変えた演算処理プログラムに
入れ換えてゲイン調整を行わなければならない。
【0005】しかしながら、複数のサーボを同時に実行
する必要最少限度の能力をもったDSPを使ってサーボ
装置を構成していると、新たにサーボゲインを測定して
設定し直す処理を行うときに、その処理の負荷が、その
DSPの処理能力の限界を越え、ゲインを設定すること
ができないことがという問題点があった。また、この問
題は処理能力の高いDSPを使用すれば解決するが、こ
のような処理能力の高いDSPは非常に高価であるとい
う問題点があった。本発明は、上記課題を解決するため
になされたもので、処理能力が低いDSPであってもサ
ーボゲインを設定し直すことができるサーボ装置を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のサーボ装置は、
請求項1に記載のように、複数のサーボ系と、複数の制
御対象と、前記制御対象のそれぞれの制御量を検出する
複数のセンサと、検出された前記制御量から前記制御対
象のそれぞれの操作量を求める演算処理装置とを有し、
前記演算処理装置は、前記サーボ系のゲインを測定し、
あるサーボ系のゲイン測定の間、他のサーボ系の制御帯
域を落とすか、他のサーボ系をオフ又はホールド状態と
するものである。このように演算処理装置は、ゲイン測
定の対象外となるサーボ系について、制御が完全には外
れない範囲で、制御帯域を落とすか、オフ又はホールド
し、限られた処理能力をゲイン測定のための処理に振り
分ける。また、請求項2に記載のように、それぞれのサ
ーボ系のサンプリング周波数に応じて、前記演算処理装
置に送る各サーボ系に対応する前記制御量を切り替えて
出力する信号切り替え手段を備えた構成としてもよい。
また、請求項3に記載のように、前記演算処理装置は、
ゲインの計測を行なうサーボ系のサンプリング周波数を
上げ、かつ、他のサーボ系のサンプリング周波数を下げ
る構成としてもよい。
【0007】また、本発明のサーボ装置は、請求項4に
記載のように、複数の制御対象に対応した複数のアクチ
ュエータと、これらアクチュエータを同時又は時分割駆
動した結果である各制御対象からの制御量を検出する複
数のセンサと、これらセンサから出力された信号を切り
替える信号切替器と、この信号切替器の出力信号をディ
ジタル信号に変換するA/D変換器と、このA/D変換
器の出力に基づいて操作量を演算し、これを対応するア
クチュエータへ出力する演算処理装置とを有し、前記制
御対象をそれぞれ含む複数のサーボ系を構成するサーボ
装置であって、前記演算処理装置は、あるサーボ系に印
加した基準周波数信号とサーボ系を一巡した信号との位
相差を検出して、そのサーボのゲインを測定し、このゲ
イン測定の間、それ以外のサーボ系については制御帯域
を落とすか、他のサーボ系をオフ又はホールドするもの
である。
【0008】また、請求項5に記載のように、前記信号
切替器は、前記演算処理装置に送る各サーボ系に対応す
る前記制御量をそれぞれのサーボ系のサンプリング周波
数に応じて切り替えて出力する構成としてもよい。ま
た、請求項6に記載のように、前記演算処理装置は、ゲ
インの計測を行なうサーボ系のサンプリング周波数を上
げ、かつ、他のサーボ系のサンプリング周波数を下げる
構成としてもよい。また、請求項7に記載のように、前
記複数のサーボ系は、光ディスクに照射する光ビームの
焦点を前記光ディスクの記録面上に合わせるフォーカシ
ングサーボ系と、前記光ビームを前記光ディスク上の記
録トラックに追従させるトラッキングサーボ系としても
よい。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を示す
サーボ装置のブロック図である。本実施の形態では光デ
ィスクドライブ装置におけるサーボ装置の例で説明す
る。光ディスクドライブ装置は、データが記録されてい
る光ディスクに対して光ビームを照射し、その反射光の
強弱を検出してデータを読み取る装置である。
【0010】このため、光ディスクドライブ装置では、
オートフォーカスサーボ、トラッキングサーボ、スレッ
ドサーボの各制御が同時に行なわれる。オートフォーカ
スサーボは、光ビームの焦点を光ディスクの記録面上に
合わせ、その状態を維持するための制御である。トラッ
キングサーボは、光ビームの照射位置を光ディスク上に
形成された情報記録トラックに追従させる制御である。
光ピックアップを含む可動部(キャリッジ)が目標位置
に移動した後、スレッドサーボ制御によって、目標位置
に達したキャリッジがその位置から動かないように制御
される。
【0011】そして、後述するアクチュエータを駆動し
た結果である各制御対象からの制御量に相当する信号と
して、フォーカスエラー信号FE、トラッキングエラー
信号TE、スレッドエラー信号SEが図示しない光ピッ
クアップ内の各センサによって得られる。信号切替器1
は、これらのセンサから出力された信号を後述するサン
プリング周波数に応じて選択し、A/D変換器2は、信
号切替器1の出力信号をディジタル信号に変換する。
【0012】DSP3は、A/D変換器2の出力から操
作量に相当する駆動指示信号を各サーボ系に応じて演算
し、これを対応するD/A変換器へ出力する。つまり、
DSP3は、信号切替器1の選択によりフォーカスエラ
ー信号FEのディジタルデータが入力されると、オート
フォーカスサーボの駆動指示信号を演算してD/A変換
器4に出力する。そして、アナログ信号に変換された駆
動指示信号に従って駆動回路5はフォーカスアクチュエ
ータ6を駆動する。
【0013】また、DSP3は、トラッキングエラー信
号TEのディジタルデータが入力されると、トラッキン
グサーボの駆動指示信号を演算してD/A変換器7に出
力する。そして、アナログ信号に変換された駆動指示信
号に従って駆動回路8はトラッキングアクチュエータ9
を駆動する。同様に、DSP3は、スレッドエラー信号
SEのディジタルデータが入力されると、スレッドサー
ボの駆動指示信号を演算してD/A変換器10に出力す
る。アナログ信号に変換された駆動指示信号に従って駆
動回路11はスレッドアクチュエータ12を駆動する。
【0014】このサーボ装置において、通常、オートフ
ォーカスサーボの制御帯域は2kHz、トラッキングサ
ーボの制御帯域は5kHz、スレッドサーボの制御帯域
は200Hzに設定されている。これに応じて、フォー
カスエラー信号FEのサンプリングはサンプリング周波
数50kHzで実施され、トラッキングエラー信号TE
のサンプリングは100kHz、スレッドエラー信号S
Eのサンプリングは25kHzで実施される。
【0015】したがって、信号切替器1は、このような
周波数でサンプリングが行われるように、フォーカスエ
ラー信号FEを20μsごとに選択し、トラッキングエ
ラー信号TEを10μsごとに選択し、スレッドエラー
信号SEを40μsごとに選択する動作をDSP3の処
理に同期して行う。
【0016】図2は、通常時(すなわち、光ディスクド
ライブ装置が光ディスクに記録されたデータを再生して
いるとき)のDSP3の時分割処理を示すフローチャー
ト図である。各エラー信号を取り込んで駆動指示信号を
演算し、これをD/A変換器に出力する1処理(図2の
各ステップ)は5μsごとに行われ、計8処理が繰り返
される。本実施の形態のDSP3は、1処理の処理時間
が5μsかかる、最大で200kHzのサンプリングが
可能なDSPである。なお、図2のステップ103にお
けるCPUコマンド処理は、図示しないCPU(ホス
ト)との通信を行うための処理である。
【0017】以上のようなサーボ装置において、例えば
オートフォーカスサーボ系の制御帯域、すなわちゲイン
を計測する手法としては、特開平5−233006号公
報に開示された手法が知られている。この手法は、図3
に示すように、正弦波の基準周波数信号S1を制御ルー
プに付加し(ここでは、アクチュエータに出力される操
作量に付加している)、この信号S1と系を一巡した後
の信号S2の位相差を求める。そして、この位相差が目
標位相差になるようにゲインを変えることで、サーボの
ゲインを求めるものである。なお、図3において、rは
目標値、yは制御量である。
【0018】ところが、上記位相差を求めるためには、
通常時のオートフォーカスサーボのサンプリング周波数
50kHzでは処理を行うことができない。例えば、1
kHzの基準周波数信号S1を付加する場合、位相差を
2°の誤差(分解能)で求めようとすると、1周期(3
60°:1ms)を2°ごとに分解することになるか
ら、(2°/360°)×1ms=1/180kHz、
すなわち180kHzのサンプリング周波数が必要とな
る。
【0019】そこで、本実施の形態では、オートフォー
カスサーボの制御帯域(すなわちゲイン)を計測すると
き、DSP3は、図4に示すような時分割処理を行な
う。そして、オートフォーカスサーボの制御帯域を上述
した手法によって測定する。このため、フォーカスエラ
ー信号FEのサンプリングを125kHz以上に上げ、
トラッキングエラー信号TEのサンプリングを25kH
zに落とし、スレッドエラー信号SEのサンプリングを
停止する。DSP3の処理に同期した信号切替器1は、
このDSP3の処理変更に伴って選択動作を変更する。
【0020】このようにオートフォーカスサーボの制御
帯域を求める数msの間、図4のシーケンスでDSP3
を動作させる。こうして、ゲイン測定の対象外となるサ
ーボ系については、制御帯域を落とすか、あるいは、対
象外となるサーボ系を一定時間オフ又はホールド状態に
し、DSP3の処理能力をオートフォーカスサーボのゲ
イン測定のための処理に振り分ける。
【0021】サーボ系のオフ状態とは、エラー信号の状
態にかかわらず、DSP3から駆動指示信号が出力され
ない状態をいう。これは、サーボループを開状態にする
ことによって実現可能である。また、サーボ系のホール
ド状態とは、エラー信号の状態にかかわらず、出力され
る駆動信号が一定のレベルである状態をいう。これは、
ある時点(ここでは、ゲイン計測開始時)の出力値をそ
の後も保持し続けることで実現可能である。
【0022】なお、図4の時分割処理にはCPUコマン
ド処理がないが、これはDPS3がCPUからサーボゲ
イン測定コマンドを受信したときに、図4の処理に移る
からである。そして、DSP3は、図4の処理の終了後
に図3の通常の時分割処理に復帰し、このときにCPU
コマンド処理も再開される。
【0023】本実施の形態では、トラッキングサーボの
制御帯域を落とし(トラッキングエラー信号TEをサン
プルする間隔を間引く)、スレッドサーボをホールド状
態(ゲイン測定直前に演算した駆動指示信号の値を出力
し続ける状態)としているが、これらゲイン測定の対象
外となるサーボ系のサンプリング周波数は、各制御が外
れることなく動作できる範囲で決定される。したがっ
て、各サーボは外れることなく動作できる状態にある。
【0024】以上のように本実施の形態によれば、ゲイ
ン測定の際は、ゲイン測定の対象外となるサーボ系に対
して、制御が外れない範囲で制御帯域を落とすか、オフ
又はホールド状態とし、その処理能力をゲイン測定のた
めの処理に振り分ける。したがって、高い処理能力の高
い高価なDSP等の演算処理装置を用いることなく、複
数のサーボを維持したままサーボのゲインを測定して設
定することができる。
【0025】なお、本実施の形態ではオートフォーカス
サーボのゲインを測定しているが、図3の制御系はその
他のサーボについても同様であり、その他のサーボのゲ
インも同様に測定できることは言うまでもない。また、
図3の制御系において、DSP3に相当するのは13の
部分である。したがって、ゲイン測定の際に印加する基
準周波数信号S1は、DSP3の演算処理プログラムに
よって発生するようにしてもよいし、図示しない基準周
波数信号発生手段を設けてもよい。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、演算処理装置が、ゲイ
ン測定の対象外となるサーボ系について、制御が外れな
い範囲で制御帯域を落とすか、オフ又はホールドし、そ
の処理能力をゲイン測定のための処理に振り分けるの
で、処理能力の高い高価なDSP等の演算処理装置を用
いることなく、複数のサーボを維持したままサーボのゲ
インを測定して設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態を示すサーボ装置のブロ
ック図である。
【図2】 DSPの通常時の時分割処理を示すフローチ
ャート図である。
【図3】 ゲイン測定時のサーボ系を説明するブロック
図である。
【図4】 DSPのゲイン測定時の時分割処理を示すフ
ローチャート図である。
【符号の説明】
1…信号切替器、2…A/D変換器、3…DSP、4、
7、10…D/A変換器、5、8、11…駆動回路、6
…フォーカスアクチュエータ、9…トラッキングアクチ
ュエータ、12…スレッドアクチュエータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 3/12 305 G05D 3/12 305V G11B 7/09 G11B 7/09 A // G11B 21/10 21/10 R

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のサーボ系と、複数の制御対象と、
    前記制御対象のそれぞれの制御量を検出する複数のセン
    サと、検出された前記制御量から前記制御対象のそれぞ
    れの操作量を求める演算処理装置とを有し、 前記演算処理装置は、前記サーボ系のゲインを測定し、
    あるサーボ系のゲイン測定の間、他のサーボ系の制御帯
    域を落とすか、他のサーボ系をオフ又はホールド状態と
    することを特徴とするサーボ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のサーボ装置において、 それぞれのサーボ系のサンプリング周波数に応じて、前
    記演算処理装置に送る各サーボ系に対応する前記制御量
    を切り替えて出力する信号切り替え手段を備えたことを
    特徴とするサーボ装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のサーボ装置において、 前記演算処理装置は、ゲインの計測を行なうサーボ系の
    サンプリング周波数を上げ、かつ、他のサーボ系のサン
    プリング周波数を下げることを特徴とするサーボ装置。
  4. 【請求項4】 複数の制御対象に対応した複数のアクチ
    ュエータと、 これらアクチュエータを同時又は時分割駆動した結果で
    ある各制御対象からの制御量を検出する複数のセンサ
    と、 これらセンサから出力された信号を切り替える信号切替
    器と、 この信号切替器の出力信号をディジタル信号に変換する
    A/D変換器と、 このA/D変換器の出力に基づいて操作量を演算し、こ
    れを対応するアクチュエータへ出力する演算処理装置と
    を有し、前記制御対象をそれぞれ含む複数のサーボ系を
    構成するサーボ装置であって、 前記演算処理装置は、あるサーボ系に印加した基準周波
    数信号とサーボ系を一巡した信号との位相差を検出し
    て、そのサーボのゲインを測定し、このゲイン測定の
    間、それ以外のサーボ系については制御帯域を落とす
    か、他のサーボ系をオフ又はホールドするものであるこ
    とを特徴とするサーボ装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のサーボ装置において、 前記信号切替器は、前記演算処理装置に送る各サーボ系
    に対応する前記制御量をそれぞれのサーボ系のサンプリ
    ング周波数に応じて切り替えて出力することを特徴とす
    るサーボ装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載のサーボ装置において、 前記演算処理装置は、ゲインの計測を行なうサーボ系の
    サンプリング周波数を上げ、かつ、他のサーボ系のサン
    プリング周波数を下げることを特徴とするサーボ装置。
  7. 【請求項7】 請求項1又は請求項4記載のサーボ装置
    において、 前記複数のサーボ系は、光ディスクに照射する光ビーム
    の焦点を前記光ディスクの記録面上に合わせるフォーカ
    シングサーボ系と、前記光ビームを前記光ディスク上の
    記録トラックに追従させるトラッキングサーボ系である
    ことを特徴とするサーボ装置。
JP9025061A 1996-02-07 1997-02-07 サーボ装置 Pending JPH09274505A (ja)

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JP9025061A JPH09274505A (ja) 1996-02-07 1997-02-07 サーボ装置

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JP8-20997 1996-02-07
JP2099796 1996-02-07
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6301206B1 (en) 1997-10-11 2001-10-09 Nec Corporation Optical disc drive apparatus and optical disc drive control method
JP2007102990A (ja) * 2005-09-12 2007-04-19 Sony Corp 制御回路及び光ディスク装置

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US6301206B1 (en) 1997-10-11 2001-10-09 Nec Corporation Optical disc drive apparatus and optical disc drive control method
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