(57)【要約】【課題】  光ディスク装置に作用する振動や衝突時の衝撃外乱、あるいは偏心面振れ等のディスク物理歪を有する光ディスクを再生する際、制御偏差が増大する場合においても、制御の安定性を失うことなく制御偏差を抑圧し、常に安定な記録再生を可能にする。【解決手段】  位置制御偏差を評価する手段と評価結果を基にキック・ブレーキ機能信号がセットとなった補正信号をアクチュエータに対して出力する手段を設け、位置偏差信号が所定値を越えないように制御を行う。【選択図】        図１
2006252627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに光スポットを形成するために光を照射する光照射手段と、
駆動制御信号に基づき対物レンズを前記光ディスクに関して所定の操作を行う駆動手段と、
前記光ディスクからの反射光に関連した反射光情報を検出する光電変換手段と、
前記反射光情報を基に前記対物レンズと前記光ディスクとの相対位置誤差を検出する位置偏差信号検出手段と、
前記位置偏差信号検出手段から得た位置偏差信号に基づき、前記所定の操作における制御量を規定した制御信号を発生する制御信号発生手段と、
前記位置偏差信号を評価する位置制御偏差評価手段と、
前記位置制御偏差評価手段の評価結果に基づいて前記駆動手段に対してキック信号とそれに連続したブレーキ信号とから構成される補正用キック・ブレーキセット信号を出力する補正用キック・ブレーキセット信号発生手段と、
前記補正用キック・ブレーキセット信号と前記制御信号を加算する加算手段と、
前記補正用キック・ブレーキセット信号発生手段と前記加算手段の間に設けられた前記制御信号に対して前記補正用キック・ブレーキセット信号の加算をオン／オフするスイッチ手段と
を具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
前記位置制御偏差評価手段は、前記を入力とし、判定閾値として前記位置偏差信号の基準電位に対し所定のプラス側閾値と所定のマイナス側閾値を持ち、前記入力に対して、
前記入力が前記マイナス側閾値と前記プラス側閾値の間にある第１の状態、
前記入力が前記プラス側閾値以上である第２の状態、
前記入力が前記マイナス側閾値以下である第３の状態のいずれであるかを判定する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記補正用キック・ブレーキセット信号発生手段は、前記第位置制御偏差評価結果を入力とし、前記判定結果が前記第２の状態あるいは前記第３の状態であれば、前記駆動手段に対して、前記位置偏差信号で表される位置制御偏差が小さくなる方向に所定高さの補正キック信号を前記判定結果が前記第１の状態になるまで印加し、さらに前記第２の状態或いは前記第３の状態であった期間を記憶し、前記第１の状態になった直後に前記駆動手段に対して位置偏差速度を零とする機能を有する所定高さの補正ブレーキ信号を、前記記憶された期間以下の期間印加する機能を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記位置制御偏差評価手段が、前記位置偏差信号を５段階に評価するものである
ことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記位置制御偏差評価手段は、前記位置偏差信号を入力とし、判定閾値として前記位置偏差信号の基準電位に対し、第１のプラス側閾値と、前記第１のプラス側閾値よりも大きい第２のプラス側閾値と、第１のマイナス側閾値と、前記第１のマイナス側閾値よりも小さい第２のマイナス側閾値とを持ち、
前記入力に対して、
前記入力が前記第１のプラス側閾値と前記第１のマイナス側閾値との間にある第１の状態、
前記入力が前記第１のプラス側閾値以上で前記第２のプラス側閾値よりも小さい第２の状態、
前記入力が前記第１のマイナス側閾値以下で前記第２のマイナス側閾値よりも大きい第３の状態、
前記入力が前記第２のプラス側閾値以上である第４の状態、
前記入力が前記第２のマイナス側閾値以下である第５の状態
のいずれであるかを判定する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記補正用キック・ブレーキセット信号発生手段は、前記位置制御偏差評価結果を入力とし、前記判定結果が前記第２の状態あるいは前記第３の状態であれば、前記駆動手段に対して位置制御偏差が小さくなる方向に第１の所定高さの補正キック信号を前記判定結果が前記第１の状態になるまで印加し、さらに前記第２の状態或いは前記第３の状態であった第１の期間を記憶し、前記第１の状態になった直後に前記駆動手段に対して位置偏差速度を零とする機能を有する前記第１の所定高さの補正ブレーキ信号を、前記記憶された第１の期間以下の期間印加する機能を有し、
前記判定結果が前記第４の状態あるいは前記第５の状態であれば、前記駆動手段に対して
前記位置偏差信号で表される位置制御偏差が小さくなる方向に、その振幅が前記第１の所定高さの補正キック信号以上に設定された第２の所定高さの補正キック信号を、前記判定結果がそれぞれ前記第２の状態又は前記第３の状態になるまで印加し、さらに前記第４の状態あるいは前記第５の状態であった第２の期間を記憶し、それぞれ第２の状態と第３の状態になった直後に前記駆動手段に対して
位置偏差速度を零とする機能を有する前記第２の所定高さの補正ブレーキ信号を前記記憶された第２の期間以下の期間印加する機能を有することを特徴とする請求項５に記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記位置制御偏差評価手段の前段に設けられ、離散化された位置偏差信号の離散化周波数付近の高域成分を増幅する機能を持った位相進み手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項８】
前記位相進み手段は、式
ｏｕｔ（ｋ）＝ｉｎ（ｋ）＋ｋ｛ｉｎ（ｋ）−ｉｎ（ｋ−１）｝
（ここで、
ｏｕｔ（ｎ）は出力、
ｉｎ（ｎ）は入力、
（ｎは任意の自然数）
Ｋは時間予測係数
である。）
で示される演算を行う予測型ホールド手段であることを特徴とする請求項７に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ディスク装置に関し、特に光ディスク装置に作用する振動外乱に対する制御偏差の増大、あるいは物理歪（ここではフォーカス方向の面振れ、トラック方向の偏心を指す。以下物理歪と略称する。）の大きい光ディスクに対する残留位置偏差の増大に対して、これらの位置制御偏差の増大を防止し、光ピックアップの制御外れを抑圧する位置制御偏差抑圧制御方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ディスク装置において、振動条件下での光ディスク上の情報の記録あるいは読み込の際、再生信号の連続性を保つ方策は種々考えられている。例えば特許文献１では、再生された信号を格納するメモリを増設し、高速読み出しを行い、再生信号を一旦メモリに記憶させた後、順次に読み出す構成であり、振動等によって光ピックアップのサーボが外れても、外れている期間はメモリに貯めた情報を読み、メモリの情報が無くなるまでに制御のリトライ動作を行うことで、振動時においても連続な再生を可能としている。また、特許文献２には、加速度センサを増設して振動を検出し、検出振動情報を光ピックアップのサーボループに加算することで外乱振動が光ピックアップ制御に及ぼす影響をキャンセルさせる方法が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１０１５６５号公報（第１―７頁、第１図）
【特許文献２】特開平９−２７１６４号公報（第１−５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のような従来の振動対策では、例えば特許文献１では、半導体メモリを必要とし、さらに特許文献２においても、加速度センサを必要とするので装置が高価になるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、光ディスクに光スポットを形成するために光を照射する光照射手段と、駆動制御信号に基づき対物レンズを前記光ディスクに関して所定の操作を行う駆動手段と、前記光ディスクからの反射光に関連した反射光情報を検出する光電変換手段と、前記反射光情報を基に前記対物レンズと前記光ディスクとの相対位置誤差を検出する位置偏差信号検出手段と、前記位置偏差信号検出手段から得た位置偏差信号に基づき、前記所定の操作における制御量を規定した制御信号を発生する制御信号発生手段と、前記位置偏差信号を評価する位置制御偏差評価手段と、前記位置制御偏差評価手段の評価結果に基づいて前記駆動手段に対してキック信号とそれに連続したブレーキ信号とから構成される補正用キック・ブレーキセット信号を出力する補正用キック・ブレーキセット信号発生手段と、前記補正用キック・ブレーキセット信号と前記制御信号を加算する加算手段と、前記補正用キック・ブレーキセット信号発生手段と前記加算手段の間に設けられた前記制御信号に対して前記補正用キック・ブレーキセット信号の加算をオン／オフするスイッチ手段とを具備することを特徴とする光ディスク装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光ディスク装置は、偏心面振れ等のディスク物理歪に起因する残留偏差のみならずシステム外部から作用する衝撃波を含む加速度外乱に起因する残留偏差を小さく抑圧するように機能し、結果として信号の記録再生を安定に行うことができる。また、本発明は、所定サンプリング周波数のディジタルロジック回路にて機能が実現されるので、制御ＬＳＩ内部でハードロジック回路として機能を実現することが可能で、また汎用マイコンのＦ／Ｗ（ファームウエア）としても構成することも可能であり、ハード的なコストアップ無しに効果的に位置制御偏差を抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の光ディスクの特徴部分である位置制御偏差抑圧制御装置を、ディジタル演算回路としてディジタル演算機能素子内に実現した例について述べる。
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の光ディスク装置を示すブロック図である。
【０００９】
データ記録時あるいはデータ再生時に半導体レーザを含む光照射手段２から出射されるレーザ光はハーフミラー５及び対物レンズ３を介して光ディスク１上で集光される。データ再生時にはまた、ディスク１から反射される光はハーフミラー５を経て光電変換素子４に入力される。
【００１０】
対物レンズ３にアクチュエータ駆動コイル１０が剛体接続（一体的に動くようにしっかりと接続）され、駆動コイル１０は磁気回路中に設置されており、駆動コイル１０によって対物レンズ３をディスク１に対して垂直方向あるいは水平方向に移動させることができる。対物レンズ３とアクチュエータ駆動コイル１０は上記のように剛体接続され一体になっているため、以下総称して、単に駆動手段と呼ぶことがある。駆動手段は光ディスクに対して所定の操作を行う。
【００１１】
位置偏差信号検出手段６は、光電変換素子４から得られる光電変換信号（反射光情報）に基づき、対物レンズ３の目標追従位置である光ディスク１と実際の対物レンズ３の位置との相対位置誤差である位置偏差信号Ｓ６を位相補償手段７と第１の位置制御偏差評価手段１０１ａに出力する。その検出特性は、フォーカスエラー検出系ならびにトラックエラー検出系ともに非線形な特性をしている。一例として、図２にフォーカスエラー検出系の検出特性を示す。同図で横軸は、実際の位置偏差（×１０−５ｍ）、縦軸は位置偏差検出系出力（Ｖ）である。位相補償手段７は入力される信号に基づき駆動手段制御信号Ｓ７を加算手段８に出力する。加算手段８は駆動手段制御信号Ｓ７と後述する選択スイッチ１０３出力とを加算した信号を出力する。加算手段８の出力は、ドライバアンプ９に入力され、その出力はアクチュエータ駆動コイル１０に供給され、これにより上記所定の操作が行われる。上記のうち、符号１乃至１０で示される機能ブロックは、一般的な位置制御ループを構成するものである。
【００１２】
本実施の形態の光ディスク装置は、上記の一般的な位置制御ループに以下の構成要素を付加したものである。
【００１３】
第１の位置制御偏差評価手段１０１ａは、位置偏差信号Ｓ６の振幅情報を評価する機能を持ち、詳しくはＳ６の振幅の絶対値が所定値未満であるか否かについて判定・評価を行う。なお評価結果は、Ｓ６の振幅絶対値が所定値以上の場合、プラス側（正側）の閾値を超えたのか、マイナス側（負側）の閾値を超えたのかの識別も可能である。
【００１４】
第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ａは、第１の位置制御偏差評価手段１０１ａの評価結果に基づいて、位置制御偏差評価手段１０１ａの評価結果がＳ６の振幅の絶対値が所定値未満になる方向に、かつ位置制御偏差評価手段１０１ａの評価結果がＳ６の振幅の絶対値が所定値未満となるまでの期間、所定の振幅で補正キック信号を出力するとともに、補正キック信号の印加時間を測定する。さらに補正キック信号の印加終了直後、逆極性の所定振幅の補正ブレーキ信号を補正キック信号の印加時間以下の期間印加する。
【００１５】
選択スイッチ１０３は、位置偏差抑圧制御ＯＮ／ＯＦＦ（オン／オフ）制御信号に基づいて、既に説明した加算手段８に第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ａ出力である補正用キック・ブレーキセット信号の供給を制御する。この選択スイッチ１０３の機能は、従来の位置制御ループが閉じていない場合において、補正用キック・ブレーキセット信号が駆動手段に供給されるのを防止することにある。位置偏差抑圧制御ＯＮ／ＯＦＦ制御信号は、少なくとも機能ブロック１〜１０にて構成される一般的な位置制御ループが閉じ、位置制御ループが機能しているときにスイッチオンを指示する内容のものとなるものであり、図示しない全体制御部から供給される。以上説明した機能ブロック１０１ａ〜１０３をまとめて、単に位置制御偏差抑圧制御手段１００と呼ぶことがある。
【００１６】
図３に、第１の位置制御偏差評価手段１０１ａの動作機能を説明する図を、図４に第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ａにおけるモード遷移を示すバブルチャートを、図５に第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ａの各状態における動作を説明する機能表を示す。
【００１７】
図３は、第１の位置制御偏差評価手段１０１ａの動作機能を説明する図であり、入力信号である位置偏差信号Ｓ６を３つの状態に分類、判定する機能を持つ。同図は、位置偏差信号Ｓ６の時間変化の一例を示した図である。第１の位置制御偏差評価手段１０１ａは、基準電位（位置制御系の制御偏差が零になる電位）に対して高い値に設定されたプラス側閾値と、前記基準電位に対して低い値に設定されたマイナス側閾値を持つ。第１の位置制御偏差評価手段１０１ａは、図３の最下の判定結果が示すように、
Ｓ６がプラス側閾値未満で、かつマイナス側閾値より大きい場合は第１の状態（以下「状態“０”」と言う）と判定し、状態“０”を示す判定結果“ＳＴ０”を出力する。
Ｓ６がプラス側閾値以上の場合は第２の状態（以下「状態“＋”」と言う）と判定し、状態“＋”を示す判定結果“ＳＴ１＋”を出力する。
Ｓ６がマイナス側閾値以下の場合は第３の状態（以下「状態“−”」と言う）と判定し、状態“−”を示す判定結果“ＳＴ１−”を出力する。
【００１８】
図４は、第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ａにおけるモード遷移を示すバブルチャートである。モードは全部で５つあり、この５つのモード遷移には、第１の位置制御偏差評価手段１０１ａの判定結果と、内部カウンタ１０４のカウント値“ＣＯＵＮＴＥＲ１”が用いられる。この内部カウンタ１０４の動作は、後に図５を参照して説明するが、その前にモード遷移の動作について述べる。
【００１９】
初期モードはアイドル・モード（以下、“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”と言う）である。このモードでは、第１の位置制御偏差評価手段１０１ａの判定結果が“ＳＴ１＋”となれば１＋キック・モード（以下、“１＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”と言う）に、“ＳＴ１−”となれば１−キック・モード（以下、“１−ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”と言う）にモード遷移する。
【００２０】
“１＋ｋｉｃｋ_ｍｏｄｅ”では、第１の位置制御偏差評価手段１０１ａの判定結果が“ＳＴ０”となれば１＋ブレーキ・モード（以下、“１＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”と言う）にモード遷移する。
【００２１】
“１―ｋｉｃｋ_ｍｏｄｅ”では、第１の位置制御偏差評価手段１０１ａの判定結果が“ＳＴ０”となれば１−ブレーキ・モード（以下、“１−ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”と言う）にモード遷移する。
【００２２】
“１＋ｂｒａｋｅ_ｍｏｄｅ”では、“ＣＯＵＮＴＥＲ１”が零以下になれば“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”にモード遷移する。
【００２３】
“１―ｂｒａｋｅ_ｍｏｄｅ”では、“ＣＯＵＮＴＥＲ１”が零以下になれば“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”にモード遷移する。
【００２４】
図５は、第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ａの動作説明表である。各遷移モードにおける内部ＣＯＵＮＴＥＲ１の動作と出力を示している。ＣＯＵＮＴＥＲ１は、“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”ではリセット（ＲＥＳＥＴ）され、初期化され、“１＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”では１サンプリング周期毎に１ずつカウントアップ、“１＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”では１サンプリング周期毎にｎ（ｎは１以上の定数）ずつカウントダウンする。また、ＣＯＵＮＴＥＲ１は、“１―ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”では１サンプリング周期毎に１ずつカウントアップ、“１―ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”では１サンプリング周期毎にｎ（ｎは１以上の定数）ずつカウントダウンする。
【００２５】
第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ａの出力は、“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”では出力せず、“１＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”ならびに“１−ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”では所定振幅の信号ｎｌ＿ｏｕｔを出力し、“１＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”ならびに“１―ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”では−ｎｌ＿ｏｕｔを出力する。
【００２６】
上記のような構成によって、位置偏差信号Ｓ６の振幅が所定の閾値（ここではプラス側閾値とマイナス側閾値）を超えると、直ちにそのＳ６の振幅を小さくする方向に補正用キック信号（振幅ｎｌ＿ｏｕｔ）をＳ６が閾値未満になるまで出力し、さらにＳ６が閾値未満になった直後、補正用キック信号と逆極性の補正用ブレーキ信号（この例では振幅−ｎｌ＿ｏｕｔ）を補正用キック信号の印加時間以下の所定時間印加することが可能となる。なお、補正用ブレーキ信号の機能は、補正用キック信号にて加速された位置偏差速度を零にすることにあり、補正用ブレーキ信号は、補正用キック信号と振幅が同じで極性が逆である本実施の形態の場合、その印加時間は、補正用キック信号印加時間の１／２（ｎ＝２）となる。
【００２７】
図６に、本発明の動作波形を示す。同図（ａ）は、本発明の位置制御偏差抑圧制御をオフ（ＯＦＦ）した従来の位置制御系の場合であり、同図（ｂ）は本発明の位置制御偏差抑圧制御をオン（ＯＮ）した場合である。同図上から印加加速度（Ｇ）、位置偏差信号Ｓ６（Ｖ）、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００（Ｖ）である。本データは、位置制御の一例としてフォーカス制御の例であり、印加加速度はフォーカス制御系にとって外乱として作用する目的で印加され、周波数６００Ｈｚ振幅１０Ｇ（Ｇは重力加速度）であり、位置偏差信号Ｓ６はフォーカスエラー信号を表す。また、本発明の位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数は、６００ｋＨｚである。本発明の位置制御偏差抑圧制御が無い場合は、印加加速度に対して±１Ｖの偏差が生じている。図２に、位置偏差信号検出手段６の検出特性を示す。同図より、実際の位置偏差に対し、位置偏差信号検出手段６の位置検出特性は、検出範囲が限られた非線形な特性をしており、この例では、約１２ミクロンの検出可能範囲を持っており、約６μｍの偏差で１Ｖの最大出力が得られる特性となっている。この特性から、実際の制御系で用いることができる位置偏差の範囲は−６ミクロンから＋６ミクロンまでであり、これを超えると位置制御偏差検出手段６の検出感度が低くなり、制御ループゲインが低くなるため制御外れなどの破綻を起こす。したがって、図６の従来例では、制御偏差量が大きく結果として再生信号品質の劣化や記録時については記録信号の劣化が引き起こされだけではなく、制御系が破綻を起こす（制御外れ）限界状態となっていることが判る。同条件において本発明の位置制御偏差抑圧制御を動作させれば、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００が位置偏差信号Ｓ６を小さくするように作用することがわかる。結果として偏差信号の振幅を±０．０５Ｖ程度に抑えることができる。これは実際の偏差量に換算すれば±０．１９１μｍ以下にしていることになる。この効果は図６に示した例だけでなく、位置制御ループのクロスオーバ周波数より低い任意の周波数における印加加速度について同様に作用する。印加加速度は、振動等の加速度外乱のみならずディスクの物理歪によって発生するディスク加速度についても同様である。
【００２８】
図７は、本発明の動作を、さらにわかりやすく説明するための図であり、図６の真中のデータである位置制御偏差Ｓ６の図の縦軸を拡大したものである。同図中、位置制御偏差Ｓ６のグラフ中に、プラス側閾値とマイナス側閾値が実線で記入してあり、さらに両閾値を越えた時間タイミングが同図下に示した補正信号グラフ側に点線で記入してある。同図中、真中の位置制御偏差Ｓ６がマイナス側閾値以下になると、その期間中、同図下の補正用キック信号が所定振幅（図中ではＢ）マイナス側に出力され、その結果、瞬時に位置制御偏差Ｓ６の増加を抑えていることが判る。さらに、補正用キック信号の直後の所定振幅（図中ではＡ）の補正用ブレーキ信号によって、位置偏差信号Ｓ６の時間微分である位置偏差速度が零となり（補正用ブレーキ信号印加後の、同図位置偏差信号の傾きが零となっている）、補正用キック信号によって生じた速度によるオーバシュートを防止する機能が確認できる。一方位置制御偏差Ｓ６がプラス側閾値以上になると、その期間中、補正用キック信号が所定振幅（図中ではＢ）プラス側に出力され、その結果、瞬時に位置制御偏差Ｓ６の増加を抑えていることが判る。さらに、補正用キック信号の直後の所定振幅（図中ではＡ）の補正用ブレーキ信号によって、位置偏差信号Ｓ６の時間微分である位置偏差速度が零となり（補正用ブレーキ信号印加後の、同図位置偏差信号の傾きが零となっている）、補正用キック信号によって生じた速度によるオーバシュートを防止する機能が確認できる。さらに位置制御偏差Ｓ６がマイナス側閾値とプラス側閾値の間にある場合、補正用キック・ブレーキ信号Ｓ１００は出力されず、通常の従来からある安定な位置制御系の動作となる。
【００２９】
このように本発明は、位置制御偏差Ｓ６がマイナス側閾値とプラス側閾値の間にある場合は機能せず、従来の位置制御と変わりない動作となる。過大なディスク物理歪や、過大な外乱加速度など、従来の位置制御系では抑圧不可能な条件で、結果として位置制御偏差Ｓ６が増大し、閾値を越えた場合にのみ本発明の制御偏差抑圧制御は機能し、位置制御偏差が閾値を越えないように補正用キック信号を、さらに補正用キック信号による位置偏差速度を零にするように補正用ブレーキ信号を補正用キック信号の直後に印加するので、位置制御偏差Ｓ６は安定に閾値を越えないように動作する。結果として、過大なディスク物理歪や、過大な外乱加速度など、従来の位置制御系では抑圧不可能な条件においても、本発明によれば、位置偏差の増大を防止することが可能となり、安定した記録再生が実現する。
【００３０】
図８は、光ディスク装置が外部剛体と衝突したときに生じる衝撃加速度を模擬し、この衝撃が加わった場合の位置制御偏差の挙動を調べた解析結果である。同図（ａ）は従来の位置制御方式による衝撃印加時の時間挙動、（ｂ）は本発明による衝撃印加時の時間挙動である。（動作サンプリング周波数は６００ｋＨｚである。）図中上から印加加速度（Ｇ）、位置偏差信号Ｓ６（Ｖ），実際の位置制御偏差（ｍ）、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００（Ｖ）である。この解析は、一例として、印加加速度は振幅２００Ｇ、時間幅２０μｓｅｃの矩形波を想定、位置制御系として、フォーカス制御を想定している。従来の位置制御系では、衝撃が印加されることによって位置制御偏差が増え、その偏差が位置制御偏差検出系の検出限界を越えてしまうために制御が外れる事が解る。同図（ｂ）に示すように、同図（ａ）と印加加速度を同条件で、本発明の実施の形態１による制御偏差抑圧制御を施した場合においては、衝撃印加後の位置制御偏差は、従来と比較して減少し、位置制御偏差検出系の検出限界範囲以内に収まっている。
【００３１】
このように、衝撃による外乱加速度が過大であって、従来の位置制御系では制御不能となる条件においても本発明の制御偏差抑圧制御は機能し、位置制御偏差が位置偏差検出系の検出限界を越えないように動作する。結果として、従来の位置制御系では抑圧不可能な衝撃外乱が印加された条件においても、本発明によれば、位置偏差の増大を防止することが可能となり、安定した記録再生が実現する。なお、本説明では、位置制御偏差抑圧制御手段１００の構成を、図３〜図５に示すような事例としたが、これに限定されるものではない。本説明と同様の出力形態が得られる構成であれば、いかなる手段・構成でも良いことは言うまでもない。
【００３２】
実施の形態２．
実施の形態１では、位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数が６００ｋＨｚと、比較的高い周波数に選択した例であった。６００ｋＨｚのサンプリング周波数は、制御ＬＳＩのハードロジック回路にて本発明の機能を実現した場合、十分実現可能な値であるが、汎用マイコンのファームウェアとして本発明の機能を実現する場合、このサンプリング周波数は１００ｋＨｚ程度が限界となる場合が多い。そこで、実施の形態２では、位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数を低く設定しても、効果を発揮できる構成について説明する。
【００３３】
図９は、本発明の実施の形態２における、制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数を低く設定した場合におけるブロック図である。制御偏差抑圧制御手段１００の入力信号は位置偏差信号Ｓ６、出力信号は補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００である。入力信号である位置制御偏差Ｓ６は、所定のサンプリング周期で所定の量子化分解能にてＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換手段（例えば、位置制御偏差抑圧制御手段１００の入力端に設けてあるものであり、図示していない）にてディジタルデータとして変換され、変換されたデータは、位相進み手段１０７にて離散化による時間遅れを補償する。なお、機能ブロック１０１〜１０３は、本発明の実施の形態１で説明した機能と同一なので、その説明を省略する。
【００３４】
要するに実施の形態２においては、実施の形態１における制御偏差抑圧制御手段１００のサンプリングによる時間遅れを補償するため、新たに位相進み手段１０７を増設した構造となっている。図１０は、位相進み手段１０７を実現する一例として、予測型ホールドを用いた例について示したものである。位相進み手段１０７の入力をＩＮ（ｋ）、出力をＯＵＴ（ｋ）、時間予測係数をＫと定義し、位相進み手段１０７を予測型ホールドとすると、位相進み手段１０７は以下のように定式化できる。
ｏｕｔ（ｋ）＝ｉｎ（ｋ）＋ｋ｛ｉｎ（ｋ）−ｉｎ（ｋ−１）｝
（ここで、
ｏｕｔ（ｎ）は出力、
ｉｎ（ｎ）は入力、
（ｎは任意の自然数）
Ｋは時間予測係数
である。）
である。
上式をサンプリングタイミング毎に逐次計算していくことで、入力信号の位相が進んで出力される。
【００３５】
図１０の構成要素は、以下の通りである。Ａ／Ｄ変換手段（図示しない）の出力であるディジタルデータとなった位置制御偏差Ｓ６が入力信号であり、入力信号はシフトレジスタ１０７ａと、減算手段１０７ｂのプラス演算側に入力、ならびに加算手段１０７ｄに入力される。シフトレジスタ１０７ａ出力は、減算手段１０７ｂのマイナス演算側に入力、減算手段１０７ｂの出力は増幅手段１０７ｃによって時間予測係数倍されて加算手段１０７ｄに入力される。加算手段１０７ｄ出力は、位相進み手段１０７の出力となる。
【００３６】
図１１に、位相進み手段１０７の効果について説明したデータを示す。本データは、サンプリング周波数が１０ｋＨｚの場合の事例である。図中（ａ）は、制御偏差抑圧制御手段１００の入力信号であり、Ａ／Ｄ変換手段の入力、すなわち位置偏差Ｓ６である。同図（ｂ）は、時間予測係数が零、すなわち位相進み手段１０７を機能させず、これを無視した場合の波形である。同図（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、それぞれ時間予測係数を０．５、１．０、１．５に設定した場合の波形である。なお、比較対照のため、（ｂ）〜（ｅ）には、入力信号が点線で記入してある。（ｂ）を見ると、Ａ／Ｄ変換によって、入力信号は零次ホールドされるので、出力信号の位相は入力に対してサンプリング周期の１／２程度遅れているが、（ｃ）を見れば、上記位相遅れは解消されている。（ｄ）、（ｅ）と、時間予測係数を大きくしすぎると、入力信号に対して位相が進み、振幅も大きくなることが解る。このように時間予測係数の設定は、適用するシステムのサンプリング周波数等によって最適な所定値に設定すれば良いことが判る。
【００３７】
図１２に、本発明の動作波形を示す。図１２は、光ディスク装置が外部剛体と衝突したときに生じる衝撃加速度を模擬し、この衝撃が加わった場合の位置制御偏差の挙動を調べた解析結果である。衝撃は擬似インパルス波形なので、全ての帯域の外乱印加条件となるため、外乱として印加された制御ループにとって外乱に対してもっとも弱い周波数成分が残留偏差として現れる。したがって外乱に対する安定性の評価として、衝撃応答を用いるのが簡便である。同図（ａ）は実施の形態１のシステム構成で位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数を１００ｋＨｚに設定した場合の衝撃印加時の時間挙動、（ｂ）は本発明の実施の形態２（Ｋ＝０．５）による衝撃印加時の時間挙動である。図中上から印加加速度（Ｇ）、位置偏差信号Ｓ６（Ｖ），実際の位置制御偏差（ｍ）、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００（Ｖ）である。この解析は、一例として、実施の形態１の図８と同じ条件である、印加加速度は振幅２００Ｇ、時間幅２０μｓｅｃの矩形波を想定、位置制御系として、フォーカス制御を想定している。実施の形態１のシステムでは、衝撃が印加されることによって位置制御偏差Ｓ６が発振し、その偏差が位置制御偏差検出系の検出限界を越えてしまうために制御が外れる事が解る。同図（ｂ）に示すように、同図（ａ）と印加加速度を同条件で、本発明の実施の形態２による制御偏差抑圧制御を施した場合においては、衝撃印加後の位置制御偏差は、位置制御偏差検出系の検出限界範囲以内に収まり、最終的には零に収束している。このように、本発明の実施の形態２において追加した機能ブロックである位相進み手段１０７の効果によって、動作サンプリング周波数を小さくしても安定な位置制御偏差抑圧制御手段１００の制御動作が可能となる。
【００３８】
図１３に本発明の実施の形態１における図６と同じ条件による、本発明の実施の形態２の動作波形を示す。なお、時間予測係数の値はＫ＝０．５である。同図（ａ）が本発明の位置制御偏差抑圧制御をＯＦＦした従来の位置制御系の場合であり、同図（ｂ）が本発明の位置制御偏差抑圧制御をＯＮした場合である。同図上から印加加速度（Ｇ）、位置偏差信号Ｓ６（Ｖ）、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００（Ｖ）である。本データは、位置制御の一例としてフォーカス制御の例であり、印加加速度はフォーカス制御系にとって外乱として作用する目的で印加され、周波数６００Ｈｚ振幅１０Ｇ（Ｇは重力加速度）であり、位置偏差信号Ｓ６はフォーカスエラー信号を表す。また、本発明の位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数は、１００ｋＨｚである。本発明の位置制御偏差抑圧制御が無い場合は、印加加速度に対して±１Ｖの偏差が生じている。同条件において本発明の位置制御偏差抑圧制御を動作させれば、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００が位置偏差信号Ｓ６を小さくするように作用することがわかる。結果として偏差信号の振幅を±０．０５Ｖ程度に抑えることができる。これは実際の偏差量に換算すれば±０．１９１μｍ以下にしていることになる。この効果は図１３に示した例だけでなく、位置制御ループのクロスオーバ周波数より低い任意の周波数における印加加速度について同様に作用する。印加加速度は、振動等の加速度外乱のみならずディスクの物理歪によって発生するディスク加速度についても同様である。
【００３９】
上記の説明のように、実施の形態２では、位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数が低い場合においても、位置制御偏差抑圧制御手段１００の入力段に設置した位相進み手段１０７によって、サンプリングによる位相遅れを補償し、実施の形態１で説明した効果と同様な効果が得られる。なお、本説明では、位置制御偏差抑圧制御手段１００の構成を、図３〜図５、さらに位相進み手段の構成を図１０に示すような事例としたが、これに限定されるものではない。本説明と同様の出力形態や機能が得られる構成であれば、いかなる手段・構成でも良いことは言うまでもない。
【００４０】
実施の形態３．
実施の形態１および実施の形態２では、駆動手段の（位置）／（駆動電圧）の周波数特性が、１０ｋＨｚ以上の帯域において位相廻り量が１８０度（ＤＥＧ）となるような例であった。実際の駆動手段は、１０ｋＨｚ以上の高次共振特性による２次ローパスフィルタ特性によって、高域動作特性が劣化する場合がある。そこで実施の形態３では、このような高次共振特性による高域動作特性が劣化した駆動手段を用いても、効果を発揮できる構成について説明する。
【００４１】
図１４は、駆動手段における高次共振を有する機構要素の（位置）/（力）の周波数特性である。同図、（ａ）、（ｂ）ともに１０ｋＨｚ以上の帯域において高次共振を有していることが確認できる。同図（ａ）は、高次共振と１次共振の間に反共振があるタイプの特性であり、（ｂ）はそれが無いタイプの特性である。ここでは（ａ）のタイプを反共振型、（ｂ）のタイプを順共振型と呼ぶ。
【００４２】
反共振型は、高次共振周波数近傍で局所的にゲインと位相特性が変化するだけで、高次共振周波数より高い帯域においては、高次共振が無い特性と等価となる。したがって高次共振の無い、理想的な駆動手段と動特性がほぼ等しく、１０ｋＨｚ以上の帯域においても劣化なく高速駆動が可能である。一方、順共振型は、高次共振周波数以上の帯域において高次共振の無い理想的な駆動手段の特性に対して２次のＬＰＦを直列接続した特性となる。したがって高次共振以上の帯域において、動特性が著しく劣化し、高速駆動が不可能となる。
【００４３】
順共振型の駆動手段を用いた場合、従来の位置制御系ではループ帯域が高次共振未満に設定されるため、問題にならないが、本発明の場合はインパルス状の補正用キック・ブレーキ信号によって駆動手段を高速駆動することによって機能を実現するので、これが性能劣化の大きな要因の一つとなる。
【００４４】
図１５は、図８（ｂ）で示した実施の形態１と同条件で、駆動手段が図１４（ｂ）で示した順共振型の場合の結果である。駆動手段が反共振型の場合は、図８（ｂ）と同様な結果となるが、順共振型の場合は、衝撃外乱が印加された後、図１５（ａ）のように位置偏差が収束せず、発振していることがわかる。これは駆動手段の周波数特性によって、高域において時間遅れが生じたことが原因である。発振は補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００が過制御となり、ハンチングを起こしているからであり、これを防止するには補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００の振幅を小さく設定すればよい。図１５（ｂ）に、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００の振幅絶対値を同図（ａ）の６４％（０．６４Ｖ）に設定した場合の結果を示す。発振は無くなり、安定に収束しているが、図８（ｂ）に比べ、衝撃印加後の位置偏差量が２．１μｍから４μｍと大きくなっている。このように、駆動手段に順共振型のものを用いた場合は、反共振型に比べ、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００の振幅が制限されるため、位置制御偏差抑圧効果が劣化する問題がある。本発明の実施の形態３は、順共振型の駆動手段を用いた場合においても、位置制御偏差抑圧効果の劣化が小さい構成の実現を目的にする。
【００４５】
図１６は、本発明の実施の形態３におけるブロック図である。図１で示した本発明の実施の形態１における第１の位置制御偏差評価手段１０１ａが第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂに置き換わり、第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ａが第２の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ｂに置き換わった構成となっている。なお、その他の機能ブロックは、実施の形態１で説明した機能と同一なので、その説明を省略する。
【００４６】
図１７は、第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂの動作機能を説明する図であり、入力信号である位置偏差信号Ｓ６を５つの状態に分類、判定する機能を持つ。同図は、位置偏差信号Ｓ６の時間変化の一例を示した図である。第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂは、基準電位（位置制御系の制御偏差が零になる電位）に対して高い値に設定された第１のプラス側閾値（以下、「プラス側閾値１」と言う）と、前記プラス側閾値１よりも高い値に設定された第２のプラス側閾値（以下、「プラス側閾値２」と言う）と、前記基準電位に対して低い値に設定された第１のマイナス側閾値（以下、「マイナス側閾値１」と言う）、さらに前記マイナス側閾値１よりも低い値に設定された第２のマイナス側閾値（以下、「マイナス側閾値２」と言う）を持つ。第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂは、図１７の最下の判定結果が示すように、
Ｓ６がプラス側閾値１未満で、かつマイナス側閾値１より大きい場合は第１の状態（以下、「状態“０”」と言う）と判定し、状態“０”を示す判定結果“ＳＴ０”を出力する。
Ｓ６がプラス側閾値１以上でかつプラス側閾値２未満の場合は第２の状態（以下、「状態“＋”」と言う）と判定し、状態“＋”を示す判定結果“ＳＴ１＋”を出力する。
Ｓ６がマイナス側閾値１以下でかつマイナス側閾値２より大きい場合は第３の状態（以下、「状態“−”」と言う）と判定し、状態“−”を示す判定結果“ＳＴ１−”を出力する。
Ｓ６がプラス側閾値２以上の場合は第４の状態（以下、「状態“＋＋”」と言うと判定し、状態“＋＋”を示す判定結果“ＳＴ２＋”を出力する。
Ｓ６がマイナス側閾値２以下の場合は第５の状態（以下、「状態“――”」と言う）と判定し、状態“――”を示す判定結果“ＳＴ２−”を出力する。
【００４７】
図１８は、第２の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ｂにおけるモード遷移を示すバブルチャートである。モードは全部で９つあり、この９つのモード遷移には、第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂの判定結果と、第１の内部カウンタ１０４のカウント値“ＣＯＵＮＴＥＲ１”と第２の内部カウンタ１０５のカウント値
“ＣＯＵＮＴＥＲ２”が用いられる。第１及び第２の内部カウンタ１０４及び１０５の動作は、後に図１９を参照して説明するが、その前にモード遷移の動作について述べる。
【００４８】
初期モードは“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”である。このモードでは、第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂの判定結果が“ＳＴ１＋”または“ＳＴ２＋”となれば“１＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”に、“ＳＴ１−”または“ＳＴ２−”となれば“１−ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”にモード遷移する。
【００４９】
“１＋ｋｉｃｋ_ｍｏｄｅ”では、第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂの判定結果が“ＳＴ０”となれば“１＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”に、判定結果が“ＳＴ２＋”となれば２＋キック・モード（以下、“２＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”と言う）にモード遷移する。
【００５０】
“２＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”では、第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂの判定結果が“ＳＴ１＋”または“ＳＴ０”となれば２＋ブレーキ・モード（以下、“２＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”と言う）にモード遷移する。
【００５１】
“１―ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”では、第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂの判定結果が“ＳＴ０”となれば“１―ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”に、判定結果が“ＳＴ２−”となれば２−キック・モード（以下、“２−ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”と言う）にモード遷移する。
【００５２】
“２−ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”では、第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂの判定結果が“ＳＴ１−”または“ＳＴ０”となれば２−ブレーキ・モード（以下、“２−ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”と言う）にモード遷移する。
【００５３】
“１＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”では、“ＣＯＵＮＴＥＲ１”が零以下になれば“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”にモード遷移する。
【００５４】
“２＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”では、“ＣＯＵＮＴＥＲ２”が零以下になれば“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”にモード遷移する。
【００５５】
“１―ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”では、“ＣＯＵＮＴＥＲ１”が零以下になれば“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”にモード遷移する。
【００５６】
“２−ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”では、“ＣＯＵＮＴＥＲ２”が零以下になれば“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”にモード遷移する。
【００５７】
図１９は、第２の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ｂの動作説明表である。各遷移モードにおける内部ＣＯＵＮＴＥＲ１ならびに内部ＣＯＵＮＴＥＲ２の動作と出力を示している。ＣＯＵＮＴＥＲ１は、“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”または“２＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”または“２＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”または“２−ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”または“２−ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”でリセット（ＲＥＳＥＴ）され、初期化され、“１＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”または“１−ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”で１サンプリング周期毎に１ずつカウントアップ、“１＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”または“１−ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”で１サンプリング周期毎にｎ（ｎは１以上の定数）ずつカウントダウンする。
ＣＯＵＮＴＥＲ２は、“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”または“１＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”または“１＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”または“１−ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”または“１−ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”でリセット（ＲＥＳＥＴ）され、初期化され、“２＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”または“２−ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”で１サンプリング周期毎に１ずつカウントアップ、“２＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”または“２−ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”で１サンプリング周期毎にｎ（ｎは１以上の定数）ずつカウントダウンする。
【００５８】
第２の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ｂの出力は、“ｉｄｌｅ＿ｍｏｄｅ”では出力せず、“１＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”ならびに“１−ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”では所定振幅ｎｌ＿ｏｕｔを出力し、“１＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”ならびに“１―ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”では−ｎｌ＿ｏｕｔを出力する。さらに“２＋ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”ならびに“２−ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”では所定振幅ｎｌ＿ｏｕｔ＊Ｂを出力し、“２＋ｂｒａｋｅ＿ｍｏｄｅ”ならびに“２―ｋｉｃｋ＿ｍｏｄｅ”では−ｎｌ＿ｏｕｔ＊Ｂを出力する。なお、Ｂは１以上の定数である。
【００５９】
上記のような構成によって、位置偏差信号Ｓ６の振幅が第１の所定の閾値（ここではプラス側閾値１とマイナス側閾値１）を超えると、直ちにそのＳ６の振幅を小さくする方向に第１の補正用キック信号（振幅ｎｌ＿ｏｕｔ）をＳ６が閾値未満になるまで出力し、さらにＳ６が閾値未満になった直後、第１の補正用キック信号と逆極性の第１の補正用ブレーキ信号（この例では振幅−ｎｌ＿ｏｕｔ）を第１の補正用キック信号の印加時間以下の所定時間印加することが可能となる。なお、第１の補正用ブレーキ信号の機能は、第１の補正用キック信号にて加速された位置偏差速度を零にすることにあり、第１の補正用ブレーキ信号は、第１の補正用キック信号と振幅が同じで極性が逆である本実施の形態の場合、その印加時間は、第１の補正用キック信号印加時間の１／ｎ（ｎ＝２なら１／２）となる。ここまでの動作は実施の形態１と同様であるが、以下の機能の追加によって駆動手段等の高域特性劣化を補償する。
【００６０】
位置偏差信号Ｓ６の振幅が第２の所定の閾値（ここではプラス側閾値２とマイナス側閾値２）を超えると、直ちにそのＳ６の振幅を小さくする方向に第２の補正用キック信号（振幅ｎｌ＿ｏｕｔ＊Ｂ）をＳ６が閾値未満になるまで出力する。Ｂは１以上の定数であるから、Ｓ６の振幅が大きくなったときは、それに対応した大きな第２の補正用キック信号にて対応し、Ｓ６の振幅がこれ以上大きくなるのを防止することができる。もちろん、Ｂを１に選択すれば、実施の形態１における補正用キック信号と同じ動作となる。さらにＳ６が閾値未満になった直後、第２の補正用キック信号と逆極性の第２の補正用ブレーキ信号（この例では振幅−ｎｌ＿ｏｕｔ＊Ｂ）を第２の補正用キック信号の印加時間以下の所定時間印加する。なお、この第２の補正用ブレーキ信号の機能は、第２の補正用キック信号にて加速された位置偏差速度を零にすることにあり、第２の補正用ブレーキ信号は第２の補正用キック信号と振幅が同じで極性が逆である本実施の形態の場合、その印加時間は、第２の補正用キック信号印加時間の１／ｎ（ｎ＝２なら１／２）となる。さらにこの第２のブレーキ信号の機能は、実施の形態１に対して、早い時間タイミングでブレーキ処理に移行できることにある。実施の形態１では、制御対象である駆動手段の高域特性劣化により、１０ｋＨｚ以上の帯域において位相が廻り、かつ動きにくくなる。したがってパルス状の駆動力を与えても、高周波域では時間遅れが生じ、結果としてブレーキタイミングが遅れて、いわゆるハンチング状態に陥る可能性がある。本実施の形態では、第２のブレーキ信号が第１のブレーキ信号よりも早いタイミングで動作するので、実施の形態１よりも安定に動作させることができる。
【００６１】
図２０に、本発明の実施の形態３の動作波形を示す。同図は、図１５と同じ印加加速度条件における位置制御偏差の挙動を調べた結果である。図２０（ａ）は、図１と同じ構成、すなわち実施の形態１と同じ構成（但し、ｎｌ＿ｏｕｔ、−ｎｌ＿ｏｕｔに対応する補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００の振幅が実施の形態１の６４％）の場合の挙動であり、図１５の（ｂ）と同じ波形である。図２０（ｂ）は、同じ加速度印加条件における本発明の実施の形態３の挙動である。補正用キック・ブレーキセット信号の振幅は、前述の通り同図（ａ）の場合絶対値は０．６４Ｖであったが、同図（ｂ）は第１のキック・ブレーキセット信号の振幅絶対値を０．４４Ｖ、さらに第２のキック・ブレーキセット信号の振幅絶対値を０．８８にすることが可能となる。この結果、（ａ）に比べて補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００の信号の振幅を大きく設定できるので、衝撃印加後の位置制御偏差Ｓ６の値は、（ａ）に比べて小さくなっていることが確認できる。
【００６２】
図２１に本発明の実施の形態１における図６と同じ条件による、本発明の実施の形態３の動作波形を示す。なお、駆動手段の特性は図１４（ｂ）のような順共振型である。図２１（ａ）が本発明実施の形態１の位置制御系を使用した場合であり、図２１（ｂ）が本発明の実施の形態３における位置制御偏差抑圧制御をＯＮした場合である。同図上から印加加速度（Ｇ）、位置偏差信号Ｓ６（Ｖ）、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００（Ｖ）である。本データは、位置制御の一例としてフォーカス制御の例であり、印加加速度はフォーカス制御系にとって外乱として作用する目的で印加され、周波数６００Ｈｚ振幅１０Ｇ（Ｇは重力加速度）であり、位置偏差信号Ｓ６はフォーカスエラー信号を表す。また、本発明の位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数は、６００ｋＨｚである。本発明の実施の形態１の位置制御偏差抑圧制御では、印加加速度に対して±０．３Ｖの位置偏差が生じている。同条件において本発明の位置制御偏差抑圧制御を動作させれば、全４値からなる補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００が位置偏差信号Ｓ６を小さくするように作用することがわかる。結果として偏差信号の振幅を±０．２５Ｖ程度に抑えることができる。これは実際の偏差量に換算すれば±０．９５５μｍ以下にしていることになる。この効果は図２１に示した例だけでなく、位置制御ループのクロスオーバ周波数より低い任意の周波数における印加加速度について同様に作用する。印加加速度は、振動等の加速度外乱のみならずディスクの物理歪によって発生するディスク加速度についても同様である。
【００６３】
上記の説明のように、実施の形態３では、駆動手段の周波数特性が、高速動作が難しい順共振型の高次共振特性を有している場合においても、位置制御偏差評価手段ならびに補正用キック・ブレーキセット信号発生手段を、実施の形態１の３段階評価２値制御に対して、５段階評価４値制御としたことにより、駆動手段の位相遅れによる性能劣化を防止する効果が得られる。なお、本説明では、位置制御偏差抑圧制御手段１００の構成を、図１７〜図１９に示すような事例としたが、これに限定されるものではない。本説明と同様の出力形態や機能が得られる構成であれば、いかなる手段・構成でも良いことは言うまでもない。
【００６４】
実施の形態４．
実施の形態３では、高速動作が難しい構成の駆動手段を用いた事例であったが、位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数が６００ｋＨｚと、比較的高い周波数に選択していた。６００ｋＨｚのサンプリング周波数は、制御ＬＳＩのハードロジック回路にて本発明の機能を実現した場合、十分実現可能な値であるが、汎用マイコンのファームウェアとして本発明の機能を実現する場合、このサンプリング周波数は１００ｋＨｚ程度が限界となる場合が多い。そこで、実施の形態４では、実施の形態３と同じ駆動手段を用い、さらに位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数を低く設定しても、効果を発揮できる構成について説明する。
【００６５】
図２２は、本発明の実施の形態４における、高速動作が難しい構成の駆動手段を用い、さらに制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数を低く設定した場合におけるブロック図である。入力信号である位置制御偏差Ｓ６は、所定のサンプリング周期で所定の量子化分解能にてＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換手段（図示しない）にてディジタルデータとして変換され、変換されたデータは、位相進み手段１０７にて離散化による時間遅れを補償する。なお、機能ブロック１０１ｂ〜１０３は、本発明の実施の形態３で説明した機能と同一なので、その説明を省略する。
【００６６】
要するに実施の形態４においては、実施の形態３における制御偏差抑圧制御手段１００のサンプリングによる時間遅れを補償するため、新たに実施の形態２で示した位相進み手段１０７を増設した構造となっている。位相進み手段１０７の構成と動作、機能については、実施の形態２と同様なので、その説明を省略する。
【００６７】
図２３に、本発明の実施の形態４の動作波形を示す。同図は、図２０と同じ印加加速度条件で、位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数を１００ｋＨｚに設定した場合における位置制御偏差の挙動を調べた結果である。図２３（ａ）は、図１６と同じ構成、すなわち実施の形態３と同じ構成の場合の挙動である。図２３（ｂ）は、同じ加速度印加条件における本発明の実施の形態４の挙動である。なお、同図（ｂ）は時間予測係数（Ｋ＝１．２）による衝撃印加時の時間挙動である。図中上から印加加速度（Ｇ）、位置偏差信号Ｓ６（Ｖ），実際の位置制御偏差（ｍ）、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００（Ｖ）である。この解析は、一例として、実施の形態３の図２０と同じ条件である、印加加速度は振幅２００Ｇ、時間幅２０μｓｅｃの矩形波を想定、位置制御系として、フォーカス制御を想定している。実施の形態３のシステムでは、衝撃が印加されることによって位置制御偏差Ｓ６が発振し、その偏差が位置制御偏差検出系の検出限界を越えてしまうために制御が外れる事が解る。同図（ｂ）に示すように、同図（ａ）と印加加速度を同条件で、本発明の実施の形態４による制御偏差抑圧制御を施した場合においては、衝撃印加後の位置制御偏差は、位置制御偏差検出系の検出限界範囲以内に収まり、最終的には零に収束している。このように、本発明の実施の形態４において追加した機能ブロックである位相進み手段１０７の効果によって、動作サンプリング周波数を小さくしても安定な位置制御偏差抑圧制御手段１００の制御動作が可能となる。
【００６８】
図２４に本発明の実施の形態３における図２１と同じ条件による、本発明の実施の形態４の動作波形を示す。なお、時間予測係数の値はＫ＝１．２である。図２４（ａ）が本発明の実施の形態３における位置制御系の場合であり、図２４（ｂ）が本発明の実施の形態４における位置制御偏差抑圧制御をＯＮした場合である。同図上から印加加速度（Ｇ）、位置偏差信号Ｓ６（Ｖ）、補正用キック・ブレーキセット信号Ｓ１００（Ｖ）である。本データは、位置制御の一例としてフォーカス制御の例であり、印加加速度はフォーカス制御系にとって外乱として作用する目的で印加され、周波数６００Ｈｚ振幅１０Ｇ（Ｇは重力加速度）であり、位置偏差信号Ｓ６はフォーカスエラー信号を表す。また、位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数は、右図は６００ｋＨｚ、左図は１００ｋＨｚである。本発明の実施の形態４では、左図の実施の形態３に対して、動作サンプリング周波数を低く設定しているにもかかわらず、位置偏差信号の振幅を±０．２５Ｖ程度と同等に抑えることができる。これは実際の偏差量に換算すれば±０．９５５μｍ以下にしていることになる。この効果は図２４に示した例だけでなく、位置制御ループのクロスオーバ周波数より低い任意の周波数における印加加速度について同様に作用する。印加加速度は、振動等の加速度外乱のみならずディスクの物理歪によって発生するディスク加速度についても同様である。
【００６９】
上記の説明のように、実施の形態４では、実施の形態３と同じ駆動手段を用い、さらに位置制御偏差抑圧制御手段１００の動作サンプリング周波数が低い場合においても、位置制御偏差抑圧制御手段１００の入力段に設置した位相進み手段１０７によって、サンプリングによる位相遅れを補償し、実施の形態３で説明した効果と同様な効果が得られる。なお、本説明では、位置制御偏差抑圧制御手段１００の構成を、図１７〜図１９、さらに位相進み手段の構成を図１０に示すような事例としたが、これに限定されるものではない。本説明と同様の出力形態や機能が得られる構成であれば、いかなる手段・構成でも良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の活用例として、光ディスク装置の光ピックアップ制御だけでなく、ハードディスク装置のトラッキング制御装置等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態における位置偏差信号検出手段６の位置偏差検出特性を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１及び２における第１の位置制御偏差評価手段１０１ａの動作状態を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１及び２における第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ａのモード遷移を示すバブルチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１及び２における第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ａの動作機能を示す動作表である。
【図６】この発明の実施の形態１における効果を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１における動作と効果を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１における効果を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２を示すブロック図である。
【図１０】この発明の位相進手段１０７を示すブロック図である。
【図１１】この発明の位相進み手段１０７の効果を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態２における効果を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態２における効果を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態における駆動手段の周波数特性を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態３における効果を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態３を示すブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態３及び４における第２の位置制御偏差評価手段１０１ｂの動作状態を説明する図である。
【図１８】この発明の実施の形態３及び４における第２の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ｂのモード遷移を示すバブルチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態３及び４における第２の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段１０２ｂの動作機能を示す動作表である。
【図２０】この発明の実施の形態３における効果を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態３における効果を示す図である。
【図２２】この発明の実施の形態４を示すブロック図である。
【図２３】この発明の実施の形態４における効果を示す図である。
【図２４】この発明の実施の形態４における効果を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  光ディスク、  ２  光照射手段、  ３  対物レンズ、  ４  光電変換素子、  ５  ハーフミラー、  ６  位置偏差信号検出手段、  ７  位相補償手段、  ８  加算手段、  ９  ドライバアンプ、  １０  アクチュエータ駆動コイル、  １００  位置制御偏差抑圧制御手段、  １０１ａ  第１の位置制御偏差評価手段、  １０１ｂ  第２の位置制御偏差評価手段、  １０２ａ  第１の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段、  １０２ｂ  第２の補正用キック・ブレーキセット信号発生手段、  １０３  スイッチ手段、  １０４  内部カウンタ、  １０５  内部カウンタ、  １０７  位相進み手段、  １０７ａ  レジスタ、  １０７ｂ  減算手段、  １０７ｃ  増幅手段、  １０７ｄ  加算手段。
【図１】
2006252627.tif 000003
【図２】
2006252627.tif 000004
【図３】
2006252627.tif 000005
【図４】
2006252627.tif 000006
【図５】
2006252627.tif 000007
【図６】
2006252627.tif 000008
【図７】
2006252627.tif 000009
【図８】
2006252627.tif 000010
【図９】
2006252627.tif 000011
【図１０】
2006252627.tif 000012
【図１１】
2006252627.tif 000013
【図１２】
2006252627.tif 000014
【図１３】
2006252627.tif 000015
【図１４】
2006252627.tif 000016
【図１５】
2006252627.tif 000017
【図１６】
2006252627.tif 000018
【図１７】
2006252627.tif 000019
【図１８】
2006252627.tif 000020
【図１９】
2006252627.tif 000021
【図２０】
2006252627.tif 000022
【図２１】
2006252627.tif 000023
【図２２】
2006252627.tif 000024
【図２３】
2006252627.tif 000025
【図２４】
2006252627.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月11日(2006.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに光スポットを形成するために光を照射する光照射手段と、
駆動制御信号に基づき対物レンズを前記光ディスクに関して所定の操作を行う駆動手段と、
前記光ディスクからの反射光に関連した反射光情報を検出する光電変換手段と、
前記反射光情報を基に前記対物レンズと前記光ディスクとの相対位置誤差を検出する位置偏差信号検出手段と、
前記位置偏差信号検出手段から得た位置偏差信号に基づき、前記所定の操作における制御量を規定した制御信号を発生する制御信号発生手段と、
前記位置偏差信号を評価する位置制御偏差評価手段と、
前記位置制御偏差評価手段の評価結果に基づいて前記駆動手段に対してキック信号とそれに連続したブレーキ信号とから構成される補正用キック・ブレーキセット信号を出力する補正用キック・ブレーキセット信号発生手段と、
前記補正用キック・ブレーキセット信号と前記制御信号を加算する加算手段と、
前記補正用キック・ブレーキセット信号発生手段と前記加算手段の間に設けられた前記制御信号に対して前記補正用キック・ブレーキセット信号の加算をオン／オフするスイッチ手段と
を具備することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
前記位置制御偏差評価手段は、前記を入力とし、判定閾値として前記位置偏差信号の基準電位に対し所定のプラス側閾値と所定のマイナス側閾値を持ち、前記入力に対して、
前記入力が前記マイナス側閾値と前記プラス側閾値の間にある第１の状態、
前記入力が前記プラス側閾値以上である第２の状態、
前記入力が前記マイナス側閾値以下である第３の状態のいずれであるかを判定する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項３】
前記補正用キック・ブレーキセット信号発生手段は、前記第位置制御偏差評価結果を入力とし、前記判定結果が前記第２の状態あるいは前記第３の状態であれば、前記駆動手段に対して、前記位置偏差信号で表される位置制御偏差が小さくなる方向に所定高さの補正キック信号を前記判定結果が前記第１の状態になるまで印加し、さらに前記第２の状態或いは前記第３の状態であった期間を記憶し、前記第１の状態になった直後に前記駆動手段に対して位置偏差速度を零とする機能を有する所定高さの補正ブレーキ信号を、前記記憶された期間以下の期間印加する機能を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ディスク装置。
【請求項４】
前記位置制御偏差評価手段が、前記位置偏差信号を５段階に評価するものである
ことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項５】
前記位置制御偏差評価手段は、前記位置偏差信号を入力とし、判定閾値として前記位置偏差信号の基準電位に対し、第１のプラス側閾値と、前記第１のプラス側閾値よりも大きい第２のプラス側閾値と、第１のマイナス側閾値と、前記第１のマイナス側閾値よりも小さい第２のマイナス側閾値とを持ち、
前記入力に対して、
前記入力が前記第１のプラス側閾値と前記第１のマイナス側閾値との間にある第１の状態、
前記入力が前記第１のプラス側閾値以上で前記第２のプラス側閾値よりも小さい第２の状態、
前記入力が前記第１のマイナス側閾値以下で前記第２のマイナス側閾値よりも大きい第３の状態、
前記入力が前記第２のプラス側閾値以上である第４の状態、
前記入力が前記第２のマイナス側閾値以下である第５の状態
のいずれであるかを判定する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク装置。
【請求項６】
前記補正用キック・ブレーキセット信号発生手段は、前記位置制御偏差評価結果を入力とし、前記判定結果が前記第２の状態あるいは前記第３の状態であれば、前記駆動手段に対して位置制御偏差が小さくなる方向に第１の所定高さの補正キック信号を前記判定結果が前記第１の状態になるまで印加し、さらに前記第２の状態或いは前記第３の状態であった第１の期間を記憶し、前記第１の状態になった直後に前記駆動手段に対して位置偏差速度を零とする機能を有する前記第１の所定高さの補正ブレーキ信号を、前記記憶された第１の期間以下の期間印加する機能を有し、
前記判定結果が前記第４の状態あるいは前記第５の状態であれば、前記駆動手段に対して
前記位置偏差信号で表される位置制御偏差が小さくなる方向に、その振幅が前記第１の所定高さの補正キック信号以上に設定された第２の所定高さの補正キック信号を、前記判定結果がそれぞれ前記第２の状態又は前記第３の状態になるまで印加し、さらに前記第４の状態あるいは前記第５の状態であった第２の期間を記憶し、それぞれ第２の状態と第３の状態になった直後に前記駆動手段に対して
位置偏差速度を零とする機能を有する前記第２の所定高さの補正ブレーキ信号を前記記憶された第２の期間以下の期間印加する機能を有することを特徴とする請求項５に記載の光ディスク装置。
【請求項７】
前記位置制御偏差評価手段の前段に設けられ、離散化された位置偏差信号の離散化周波数付近の高域成分を増幅する機能を持った位相進み手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ディスク装置。
【請求項８】
前記位相進み手段は、式
ｏｕｔ（ｋ）＝ｉｎ（ｋ）＋Ｋ｛ｉｎ（ｋ）−ｉｎ（ｋ−１）｝
（ここで、
ｏｕｔ（ｋ）は出力、
ｉｎ（ｋ）は入力、
（ｋは任意の自然数）
Ｋは時間予測係数
である。）
で示される演算を行う予測型ホールド手段であることを特徴とする請求項７に記載の光ディスク装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
要するに実施の形態２においては、実施の形態１における制御偏差抑圧制御手段１００のサンプリングによる時間遅れを補償するため、新たに位相進み手段１０７を増設した構造となっている。図１０は、位相進み手段１０７を実現する一例として、予測型ホールドを用いた例について示したものである。位相進み手段１０７の入力をｉｎ（ｋ）、出力をｏｕｔ（ｋ）、時間予測係数をＫと定義し、位相進み手段１０７を予測型ホールドとすると、位相進み手段１０７は以下のように定式化できる。
ｏｕｔ（ｋ）＝ｉｎ（ｋ）＋Ｋ｛ｉｎ（ｋ）−ｉｎ（ｋ−１）｝
（ここで、
ｏｕｔ（ｋ）は出力、
ｉｎ（ｋ）は入力、
（ｋは任意の自然数）
Ｋは時間予測係数
である。）
である。
上式をサンプリングタイミング毎に逐次計算していくことで、入力信号の位相が進んで出力される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2006252627.tif 000027
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2006252627.tif 000028