KR19990054472A - Servo System of Optical Pickup Unit with Disturbance Predictor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광픽업 유니트에 대한 포커싱 및 트랙킹 서보를 수행하는 서보 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a servo system that performs focusing and tracking servo for an optical pickup unit.
통상적으로, 서보 시스템의 제어기로부터 액츄에이터에 제공되는 보상된 액츄에이터 제어 신호에는 디스크의 편심 및 흔들림(wobble) 등의 외란 성분이 가산되기 때문에 액츄에이터가 대물 렌즈의 위치 제어를 정밀 제어하지 못하게 된다.Typically, the actuator does not precisely control the position control of the objective lens because disturbed components such as eccentricity and wobble of the disk are added to the compensated actuator control signal provided from the controller of the servo system to the actuator.
따라서, 본 발명은 액츄에이터에 가해질 실질적인 외란 성분를 예측하고 이를 제어기로부터의 보상된 액츄에이터 제어 신호에 가산하여 액츄에이터로 제공함으로써 실질적으로 액츄에이터에 가해지는 외란 성분을 상쇄시켜주는 예측기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the present invention is characterized in that it includes a predictor that predicts substantial disturbance components to be applied to the actuator and adds them to the compensated actuator control signals from the controller and provides them to the actuator to substantially cancel the disturbance components applied to the actuator.
Description
본 발명은 광 디스크 플레이어의 서보 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 픽업 유니트에서 발생하는 에러를 예측하여 이를 보상할 수 있는 포커스/트랙킹 서보 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a servo system of an optical disc player, and more particularly, to a focus / tracking servo system capable of predicting and compensating for an error occurring in an optical pickup unit.
광디스크 플레이어는 디스크에 새겨진 기록 비트 신호를 레이저빔에 의해 비접촉 재생하고 이를 디지탈 신호처리하는 시스템이다. 이러한 광디스크 시스템에 있어서, 특히 광픽업 유니트는 디스크의 신호면에 레이저빔을 입사한후, 디스크의 신호면으로부터 반사되어 오는 광을 전기적 신호로 변환하는 기능을 수행한다.An optical disc player is a system for non-contact reproduction of a recording bit signal engraved on a disc by a laser beam and digital signal processing thereof. In such an optical disk system, in particular, the optical pickup unit performs a function of converting light reflected from the signal surface of the disk into an electrical signal after the laser beam is incident on the signal surface of the disk.
도 1에 도시된 광 픽업 유니트는 레이저 다이오드로 구성된 광원(10)에서 발생된 소정의 발진 파장을 갖는 레이저 빔은 콜리메이터 렌즈(12)을 통과하면서 평행광으로 발생된다. 이와 같이, 평행광으로서 직선성이 유지된 빔의 일부는 빔 스플리트(14)에서 반사되기도하고 일부는 빔 스플리트(14)를 통과하여 대물 렌즈(16)로 입사되고, 이 대물 렌즈(16)에 의해 광 디스크인 기록 매체(20)의 기록면에 포커싱되어 디스크에 기록된 정보를 읽게된다. 이때 기록 매체(20)에 포커싱된 광은 그 기록면으로부터 반사되어 빔 스플리트(14)에서 필드 렌즈(18)로 반사되고, 필드 렌즈(18)를 거쳐 광 검출기(22)로 입사된다. 광 검출기(22)는 입사된 빔을 복조하여 원래의 신호로 재생한다.In the optical pickup unit shown in FIG. 1, a laser beam having a predetermined oscillation wavelength generated from a light source 10 composed of a laser diode is generated as parallel light while passing through the collimator lens 12. In this way, a part of the beam in which linearity is maintained as parallel light is reflected by the beam split 14, and a part passes through the beam split 14 and is incident on the objective lens 16, and the objective lens 16 Is focused on the recording surface of the recording medium 20, which is an optical disk, to read information recorded on the disk. At this time, the light focused on the recording medium 20 is reflected from the recording surface, reflected by the beam split 14 to the field lens 18, and is incident on the photo detector 22 via the field lens 18. The photo detector 22 demodulates the incident beam and reproduces the original signal.
통상적으로 디스크(20)의 신호면이 레이저빔의 촛점 심도내에 위치하도록 액츄에이터(actuator) 코일(60)을 구동하는 것을 포커싱 서보라 지칭하고, 광픽업을 위한 레이저빔이 디스크의 트랙을 따라 정확하게 트레이스 할 수 있도록 액츄에이터 코일(60)을 구동하는 것을 트랙킹 서보라 지칭한다. 포커싱 서보는 디스크(20)의 신호면이 레이저빔의 초점 심도내에서 벗어난 정도를 나타내는 포커싱 에러 신호를 이용하고, 트랙킹 서보는 레이저빔이 디스크(20)의 트랙을 벗어난 정도를 나타내는 트랙킹 에러 신호를 이용한다. 상술한 포커싱 및 트랙킹을 위한 광픽업 유니트의 서보 시스템의 동작을 도 2에 도시된 등가 회로도를 이용하여 설명하면 다음과 같다.Typically driving the actuator coil 60 such that the signal surface of the disk 20 is located within the focal depth of the laser beam is referred to as focusing servo, and the laser beam for optical pickup accurately traces along the track of the disk. Driving the actuator coil 60 to do so is referred to as tracking servo. The focusing servo uses a focusing error signal that indicates the extent to which the signal plane of the disc 20 deviates within the depth of focus of the laser beam, and the tracking servo generates a tracking error signal that indicates the extent to which the laser beam deviates from the track of the disc 20. I use it. The operation of the servo system of the optical pickup unit for focusing and tracking described above will be described with reference to the equivalent circuit diagram shown in FIG. 2.
디스크(20)에는 트랙을 따라 디지탈 정보가 수록되어 있으며, 디스크(20)의 신호면에는 대물 렌즈(16)에 의해 집광된 레이저빔이 방사된다. 이때, 디스크(20)와 대물 렌즈(16)사이의 거리차에 의한 에러 신호 성분, x(t)이 입력단(24)을 통하여 제 1 감산기(26)의 일입력으로 제공된다.The disk 20 contains digital information along the track, and the laser beam focused by the objective lens 16 is radiated on the signal surface of the disk 20. At this time, an error signal component, x (t), due to the distance difference between the disk 20 and the objective lens 16 is provided to one input of the first subtractor 26 through the input terminal 24.
액츄에이터(60)는 제어기(30)로부터 제공되는 액츄에이터 제어 신호에 따라 포커싱 제어를 위하여 디스크의 신호면이 레이저빔의 초점 심도내에 위치하도록 대물 렌즈(16)를 상하 방향으로 구동시키거나, 트랙킹 제어를 위하여 레이저빔이 디스크의 트랙을 따라 정확하게 트레이스할 수 있도록 대물 렌즈(16)를 좌우 방향으로 구동 제어한다. 이때, 대물렌즈와 디스크 신호면과의 위치 신호 성분, y(t)가 생성되어 출력되고, 라인(62)을 따라 제 1 감산기(26)의 타입력으로 피드백된다.The actuator 60 drives the objective lens 16 in the vertical direction so that the signal surface of the disk is located within the depth of focus of the laser beam for focusing control according to the actuator control signal provided from the controller 30, or performs tracking control. For this purpose, the objective lens 16 is driven and controlled in the left and right directions so that the laser beam can accurately trace along the track of the disc. At this time, the position signal component y (t) between the objective lens and the disk signal surface is generated and output, and fed back to the type force of the first subtractor 26 along the line 62.
제 1 감산기(26)는 에러 신호 성분, x(t)으로부터 위치 신호 성분, y(t)를 감산하여 제어기(30)로 제공하며, 리드-래그(lead-lag) 보상기로 구현될 수 있는 제어기(30)는 제 1 감산기(26)에서 감산된 신호를 참조하여 크기와 위상이 보상된 액츄에이터 제어 신호를 액츄에이터(60)로 출력한다.The first subtractor 26 subtracts the error signal component, the position signal component from y (t), and y (t) to the controller 30, and can be implemented as a lead-lag compensator. The reference numeral 30 outputs an actuator control signal whose magnitude and phase are compensated with reference to the signal subtracted by the first subtractor 26, to the actuator 60.
액츄에이터(60)로 제공되는 액츄에이터 제어 신호는 입력단(40)을 통하여 외부 요인 및 디스크의 편심 등에 의해 발생되는 외란 성분, d(t)와 상술한 제어기(30)에서 출력된 제어 신호와의 차를 계산하여 액츄에이터(60)로 제공하여, 디스크와 대물 렌즈(16)간의 거리를 재조정하게 한다.Actuator control signal provided to the actuator 60 is the difference between the disturbance component, d (t) generated by the external factors and the disc eccentricity, etc. through the input terminal 40 and the control signal output from the controller 30 described above. A calculation is provided to the actuator 60 to readjust the distance between the disk and the objective lens 16.
그러나, 상술한 종래 기술의 서보 시스템은 그 구성은 간단하지만, 액츄에이터(60)로 제공되는 액츄에이터 제어 신호는 입력단(40)을 통하여 외부 요인 및 디스크의 편심 등에 의해 발생되는 외란 성분, d(t)와 합쳐져서 액츄에이터(60)로 공급되기 때문에 정확한 포커싱 제어와 트랙킹 제어가 불가능하다는 문제가 있었다.However, the above-described servo system of the related art is simple in configuration, but the actuator control signal provided to the actuator 60 is disturbance component generated by external factors, disc eccentricity, etc. through the input terminal 40, d (t). In combination with the supplied to the actuator 60, there was a problem that accurate focusing control and tracking control is impossible.
그러므로, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 외란 성분을 제거할 수 있도록 한 광픽업 시스템의 서보 장치를 제공하는 것을 그 목적으로한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a servo device of an optical pickup system capable of eliminating disturbance components.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 디스크의 신호면에 집광된 빔을 형성하는 대물렌즈를 갖는 광픽업 유니트에 대한 포커싱 및 트랙킹 서보를 수행하는 서보 시스템은: 액츄에이터 제어 신호에 응답하여 상기 대물 렌즈의 위치를 제어함으로써 상기 대물 렌즈와 상기 디스크와의 거리를 반복적으로 조정하는 액츄에이터; 상기 디스크와 상기 대물 렌즈사이의 거리차에 의한 에러 신호 성분, x(t)와 상기 액츄에이터에 의해 발생되는 상기 디스크와 대물 렌즈의 위치 신호 성분, y(t)과의 차만큼을 보상하여 크기와 위상이 보상된 액츄에이터 제어 신호를 생성하는 에러 보상 수단; 상기 액츄에이터 제어 신호에 가해지는 디스크 편심 등에 의한 외란을 예측하는 수단; 상기 예측 수단에 의해 예측된 외란 성분과 상기 에러 보상 수단의 출력을 가산하여 상기 액츄에이터 제어 신호를 발생하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention for achieving the above object, a servo system for performing focusing and tracking servo for an optical pickup unit having an objective lens that forms a beam focused on a signal surface of a disc comprises: in response to an actuator control signal; An actuator for repeatedly adjusting the distance between the objective lens and the disc by controlling the position of the objective lens; An error signal component x (t) due to the distance difference between the disc and the objective lens, and the difference between the position signal component y < (y) < / RTI > Error compensating means for generating a phase compensated actuator control signal; Means for predicting disturbance due to disc eccentricity or the like applied to the actuator control signal; And means for generating the actuator control signal by adding the disturbance component predicted by the predicting means and the output of the error compensating means.
도 1은 일반적인 광픽업 유니트의 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a general optical pickup unit;
도 2 는 종래 기술의 포커싱/트랙킹 서보 시스템의 등가 회로 블록 구성도,2 is an equivalent circuit block diagram of a focusing / tracking servo system of the prior art;
도 3 은 본 발명의 외란 예측기를 갖는 포커싱/트랙킹 서보 시스템의 등가 회로 블록 구성도.3 is an equivalent circuit block diagram of a focusing / tracking servo system having a disturbance predictor of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
20 : 광 디스크 30, 300 : 제어기20: optical disk 30, 300: controller
60, 600 : 액츄에이터 800 : 예측기60, 600: actuator 800: predictor
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3 에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광픽업 시스템의 서보 장치의 등가 회로도가 도시되며, 본 발명은 도 1의 광 픽업 유니트를 참조하여 설명될 것이다.FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram of the servo device of the optical pickup system according to the preferred embodiment of the present invention, and the present invention will be described with reference to the optical pickup unit of FIG.
대물 렌즈(16)에 의해 집광된 레이저빔이 방사되는 디스크(20)의 신호면으로부터 정보를 기록 및 재생중에, 액츄에이터(actuator)(600)는 제어기(300)로부터 제공되는 액츄에이터 제어 신호에 따라 포커싱 및 트랙킹 제어를 위하여 대물 렌즈(16)를 상하 방향 및 좌우 방향으로 구동 제어한다. 이때, 액츄에이터(600)에 의해 위치 조절되는 대물 렌즈(16)와 디스크(20)와의 거리 신호 성분, y(t)와 이들간의 거리차에 의한 에러 신호 성분, x(t)가 생성되며, 각기 라인(620) 및 입력단(100)을 통하여 제 1 감산기(200)의 입력으로 제공된다.While recording and reproducing information from the signal surface of the disk 20 on which the laser beam focused by the objective lens 16 is radiated, the actuator 600 focuses according to the actuator control signal provided from the controller 300. And driving control of the objective lens 16 in the vertical direction and the left and right directions for tracking control. At this time, the distance signal component between the objective lens 16 and the disk 20, which are adjusted by the actuator 600, and the error signal component x (t) by y (t) and the distance difference therebetween are generated, respectively. It is provided to the input of the first subtractor 200 via the line 620 and the input terminal 100.
제 1 감산기(200)는 거리 신호, y(t)로부터 에러 신호, x(t)를 감산한 차 신호를 제어기(300)와 제 1 가산기(700)로 제공한다.The first subtractor 200 provides the distance signal, the difference signal obtained by subtracting the error signal from the y (t), and the x (t) to the controller 300 and the first adder 700.
리드-래그(lead-lag) 보상기로 구현될 수 있는 제어기(300)는 제 1 감산기(200)에서 감산된 차 신호만큼 크기와 위상이 보상된 액츄에이터 제어 신호를 생성한다.The controller 300, which may be implemented as a lead-lag compensator, generates an actuator control signal whose magnitude and phase are compensated by the difference signal subtracted from the first subtractor 200.
제어기(300)로부터 액츄에이터(600)에 제공되는 보상된 액츄에이터 제어 신호에는 입력단(400)을 통하여 디스크의 편심 및 흔들림(wobble) 등의 외란 성분 d(t)가 가산되기 때문에 액츄에이터(600)가 대물 렌즈(16)를 정밀 제어하지 못하게 된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 발생될 외란 성분 d(t)를 추정하고 이를 제어기(300)로부터의 보상된 액츄에이터 제어 신호에 가산하여 액츄에이터(600)로 제공함으로써 실질적으로 액츄에이터(600)에 가해지는 외란 성분을 상쇄시켜준다.Since the disturbance component d (t) such as eccentricity and wobble of the disk is added to the compensated actuator control signal provided from the controller 300 to the actuator 600, the actuator 600 is added to the objective 600. It is impossible to precisely control the lens 16. Thus, according to the present invention, the disturbance applied to the actuator 600 substantially by estimating the disturbance component d (t) to be generated and adding it to the compensated actuator control signal from the controller 300 and providing it to the actuator 600. Offset the ingredients.
따라서, 제어기(300)로부터 출력된 액츄에이터 제어 신호, u(t)는 제 1 가산기(700)의 제 2 입력으로 제공되어, 제 1 감산기(200)로부터 출력된 차 신호와 합산되어 예측기(800)로 제공된다. 예측기(800)는, 하기에서 설명되는 바와 같이, 제 1 감산기(200)의 차 신호 성분과 제어기(300)의 보상된 액츄에이터 제어 신호와의 합산된 신호를 이용하여 액츄에이터(600)에 가해질 외란 성분을 예측한다.Accordingly, the actuator control signal u (t) output from the controller 300 is provided to the second input of the first adder 700, summed with the difference signal output from the first subtractor 200, and the predictor 800. Is provided. The predictor 800 uses a sum signal of the difference signal component of the first subtractor 200 and the compensated actuator control signal of the controller 300, as described below, for the disturbance component to be applied to the actuator 600. To predict.
도 3에서, 제어기(300)로부터 출력된 신호 u(t)의 라플라시안 변환 함수를 U(s), 외란 d(t)의 라플라시안 변환 함수를 D(s), 디스크와 대물 렌즈(16)사이의 거리 y(t)의 라플라시안 변환 함수를 Y(s), 액츄에이터(600)의 등가 모델링을 A(s)라고 가정하면, 이들간의 관계는 하기 수학식과 같이 정의될 수 있다.In FIG. 3, the Laplacian transform function of the signal u (t) output from the controller 300 is U (s), the Laplacian transform function of the disturbance d (t) is D (s), and the disk and the objective lens 16 are separated from each other. Assuming that the Laplacian transform function of the distance y (t) is Y (s) and the equivalent modeling of the actuator 600 is A (s), the relationship between them can be defined as in the following equation.
상술한 수학식 1을 외란 함수, D(s), 에 대하여 정리하면, 수학식 2와 같다.Equation 1 described above is summarized as Equation 2 with respect to the disturbance function, D (s).
상기 수학식 2에서 외란 함수 D(s)에 대하여 편미분하면, 하기 수학식 3의 2차 로우패스필터(LPF) 전달함수로서 표현될 수 있다.When the partial differential is solved for the disturbance function D (s) in Equation 2, it may be expressed as a second low pass filter (LPF) transfer function of Equation 3 below.
상기 수학식 3에서
상술한 수학식 4에서 s는 라플라스 연산자(Laplacian Operator), ζ는 감쇠 정수,
따라서, 상술한 수학식 4로부터 유도된 외란 예측 신호,
따라서, 제 2 감산기(500)에서 추정된 액츄에이터 제어 신호에 가해지는 외란 신호 d(t)가 상쇄되어 액츄에이터(600)로 제공된다. 따라서, 액츄에이터(600)는 제 2 감산기(500)의 출력 신호에 따라 디스크와 대물 렌즈(16)간의 거리를 정밀하게 재조정하게 한다.Accordingly, the disturbance signal d (t) applied to the actuator control signal estimated by the second subtractor 500 is canceled and provided to the actuator 600. Accordingly, the actuator 600 precisely readjusts the distance between the disk and the objective lens 16 according to the output signal of the second subtractor 500.
이상 설명한 바와같이, 본 발명에 따르면, 광 픽업 유니트에서 발생하는 외란, 예를 들면, 디스크의 편심 및 흔들림 현상 그리고 대물 렌즈의 래디얼 방향으로의 이동에 의해 발생하는 옵셋 등을 예측하고, 이를 이용하여 실질적으로 발생되는 외란을 상쇄시킴으로써 광 디스크와 대물 렌즈간의 정확한 거리 및 위치 조정을 수행할 수 있다.As described above, according to the present invention, the disturbance generated in the optical pickup unit, for example, the eccentricity and shake of the disk and the offset caused by the movement in the radial direction of the objective lens and the like are predicted and used. By canceling substantially the disturbance generated, accurate distance and position adjustment between the optical disk and the objective lens can be performed.
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1997
- 1997-12-26 KR KR1019970074293A patent/KR100258414B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100258414B1 (en) | 2000-07-01 |
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