【手続補正書】
【提出日】平成18年12月14日(2006.12.14)
【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】
ディスクドライブ装置において、
−  光ディスクの記録トラックを走査すると共に、読取信号を発生する走査手段と、
−  前記ディスクに対する前記走査装置の少なくとも１つの読取／書込エレメントの位置を制御するアクチュエータ手段と、
−  前記読取信号を入力すると共に、少なくとも１つのアクチュエータ制御信号を前記読取信号の少なくとも１つの信号成分に基づいて発生する制御回路と、
を有し、前記制御回路は、
−  少なくとも１つのエラー信号を前記読取信号に基づいて計算する手段と、
−  前記少なくとも１つのエラー信号を入力すると共に、導出された信号を出力するエラー信号処理手段と、
−  前記エラー信号処理手段から前記導出された信号のうちの第１の導出信号を入力すると共に、該第１の導出信号に基づいて衝撃指示信号を発生する衝撃検出器手段と、
−  少なくとも１つの可変制御パラメータを有し、前記エラー信号処理手段から前記導出された信号のうちの第２の導出信号を入力すると共に、この導出信号を処理してアクチュエータ信号を発生するアクチュエータ制御信号発生器手段と、
を有し、
前記アクチュエータ制御信号発生器手段は前記衝撃検出器手段から前記衝撃指示信号を入力するように結合され、前記アクチュエータ制御信号発生器手段は通常動作の間においては前記可変制御パラメータに対して第１の値を設定する一方、前記衝撃指示信号が衝撃の発生を示す場合は前記可変制御パラメータに対して第２の値を設定するように構成され、
前記エラー信号処理手段は状態推定器を有していることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスクドライブ装置において、前記状態推定器は予測位置信号
2006511028.tif 000001
を計算するように構成され、ここで前記第１の導出信号は前記予測位置信号
2006511028.tif 000002
を有し、前記衝撃検出器手段は前記衝撃指示信号を前記予測位置信号
2006511028.tif 000003
に基づいて発生するように構成されていることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のディスクドライブ装置において、前記衝撃検出器手段は、
−  前記予測位置信号
2006511028.tif 000004
を入力するローパスフィルタと、
−  前記ローパスフィルタからの出力信号を入力すると共に、前記衝撃指示信号を供給する比較器と、
を有することを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のディスクドライブ装置において、前記ローパスフィルタは約８５０Ｈｚのオーダーの遮断周波数を有していることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項５】
請求項３に記載のディスクドライブ装置において、前記比較器は前記ローパスフィルタからの出力信号を所定の閾値と比較するように構成され、該閾値はラジアル制御の場合にトラックピッチの約２５％に対応することを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項６】
請求項３に記載のディスクドライブ装置において、前記比較器は前記ローパスフィルタからの出力信号を所定の閾値と比較するように構成され、該閾値はラジアル制御の場合にトラックピッチの約２０％から該トラックピッチの約２５％までの範囲内の値に対応することを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のディスクドライブ装置において、前記状態推定器は前記アクチュエータ制御信号発生器手段から前記アクチュエータ信号を入力するように結合されていることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のディスクドライブ装置において、前記状態推定器は予測位置信号
2006511028.tif 000005
を、
【数１】
2006511028.tif 000006
なる式に基づいて計算するように構成され、ここで、Ａd(2x2)及びＢd(2x1)は前記アクチュエータの離散モデルに関する定数マトリクス及びベクトルであり、
2006511028.tif 000007
及び
2006511028.tif 000008
は、各々、前記アクチュエータの現位置及び現速度に関する推定値であることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のディスクドライブ装置において、前記状態推定器は予測速度信号
2006511028.tif 000009
を、
【数２】
2006511028.tif 000010
なる式に基づいて計算するように構成されていることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のディスクドライブ装置において、前記状態推定器は
2006511028.tif 000011
及び
2006511028.tif 000012
を、
【数３】
2006511028.tif 000013
なる式に基づいて計算するように構成され、ここで、Ｌres及びＬｖは好ましくは線形二次レギュレータ（ＬＱＲ）方法により決定される推定器利得であることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のディスクドライブ装置において、前記アクチュエータ制御信号発生器手段は滑りモード制御（ＳＭＣ）を実行するように構成されていることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のディスクドライブ装置において、前記アクチュエータ制御信号発生器手段は前記状態推定器から前記推定された現アクチュエータ位置及び速度信号
2006511028.tif 000014
及び
2006511028.tif 000015
を入力するように結合され、前記アクチュエータ制御信号発生器手段は出力信号ｕ(k)を、
【数４】
2006511028.tif 000016
なる式に基づいて計算するように構成され、ここで、kk1及びkk2並びにｋは前記アクチュエータの動的特性及びＳＭＣコントローラ利得により決定される係数であり、Ｓ(k)＝ｇres・ｘ(k)＋ｇｖ・ｖ(k)＝０は状態空間における時間不変表面を記述し、"ｇres"及び"ｇｖ"はＳ(k)＝０が安定した滑り面を規定するように選択された定数であり、sat(ｇres・ｘ(k)＋ｇｖ・ｖ(k)/Φ)は飽和関数を規定し、εは前記ＳＭＣアクチュエータ制御信号発生器手段の前記可変制御パラメータであるような利得係数であることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のディスクドライブ装置において、前記制御回路は前記アクチュエータ制御信号発生器手段から前記アクチュエータ信号を入力すると共に前記エラー信号処理手段から第３の導出信号を入力する妨害推定器手段を更に有し、該妨害推定器手段は推定妨害信号
2006511028.tif 000017
を前記アクチュエータ信号及び前記第３の導出信号に基づいて発生するように構成され、前記アクチュエータ制御信号発生器手段は前記推定妨害信号
2006511028.tif 000018
を前記妨害推定器手段から入力するように結合され、前記アクチュエータ制御信号発生器手段は出力信号を前記推定妨害信号
2006511028.tif 000019
にも基づいて計算するように構成されていることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項１４】
請求項１０及び請求項１３に記載のディスクドライブ装置において、前記アクチュエータ制御信号発生器手段は前記状態推定器から前記推定された現アクチュエータ位置及び速度信号
2006511028.tif 000020
及び
2006511028.tif 000021
を入力するように結合され、前記アクチュエータ制御信号発生器手段は出力信号ｕ(k)を、
【数５】
2006511028.tif 000022
なる式に基づいて計算するように構成され、ここでkk1及びkk2並びにｋは前記アクチュエータの動的特性及びＳＭＣコントローラ利得により決定される係数であり、Ｓ(k)＝ｇres・ｘ(k)＋ｇｖ・ｖ(k)＝０は状態空間における時間不変表面を記述し、"ｇres"及び"ｇｖ"はＳ(k)＝０が安定した滑り面を規定するように選択された定数であり、sat(ｇres・ｘ(k)＋ｇｖ・ｖ(k)/Φ)は飽和関数を規定し、εは前記ＳＭＣアクチュエータ制御信号発生器手段の前記可変制御パラメータであるような利得係数であることを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項１５】
請求項１に記載のディスクドライブ装置において、前記アクチュエータ制御信号発生器手段により発生される前記アクチュエータ信号はデジタルアクチュエータ信号であり、前記制御回路は、
−  前記アクチュエータ制御信号発生器手段から前記デジタルアクチュエータ信号を入力すると共にアナログアクチュエータ信号を発生するＤ／Ａ信号処理手段と、
−  好ましくは、前記Ｄ／Ａ信号処理手段から前記アナログアクチュエータ信号を入力すると共にフィルタ処理されたアクチュエータ信号を発生するノイズフィルタ手段と、
−  前記Ｄ／Ａ信号処理手段から前記アナログアクチュエータ信号を入力するか又は前記フィルタ処理されたアクチュエータ信号を入力すると共に、アクチュエータ駆動信号を発生するアクチュエータドライバ手段と、
を更に有することを特徴とするディスクドライブ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】機械的衝撃に対して改善された耐性を備えるディスクドライブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは光記憶ディスクへ／から情報を書き込む／読み取る光ディスクドライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に知られているように、光記憶ディスクは、情報をデータパターンの形態で記憶することができる記憶空間の少なくとも１つのトラック（連続的螺旋の形態又は複数の同心円の形態のいずれか）を有している。光ディスクは、情報が製造の間に記録され、情報をユーザにより読み取ることのみができるような読取専用タイプであり得る。光記憶ディスクは、情報をユーザにより記憶することが可能な書込可能タイプでもあり得る。情報を光記憶ディスクの記憶空間に書き込むため、又は斯かるディスクから情報を読み取るために、光ディスクドライブは、一方においては光ディスクを受け入れると共に回転させる回転手段を有し、他方においては光ビーム（典型的にはレーザビーム）を発生すると共に記憶トラックを該レーザビームで走査する光学手段を有している。光ディスクの一般的な技術、即ち情報を光ディスクに記憶することができる方法及び光データを光ディスクから読み取ることができる方法は広く知られているので、ここでは、このような技術を詳細に説明することは要しないであろう。
【０００３】
光ディスクを回転させるために、光ディスクドライブは典型的にはモータを有し、該モータは光ディスクの中心部に係合するハブを駆動する。通常、斯かるモータはスピンドルモータとして実施化され、モータにより駆動されるハブはモータのスピンドル軸上に直に配設することができる。
【０００４】
回転するディスクを走査するために、光ディスクドライブは光ビーム発生器デバイス（典型的には、レーザダイオード）、斯かる光ビームをディスク上の焦点スポットに収束させる対物レンズ、及びディスクから反射された反射光を入力すると共に電気検出器出力信号を発生する光検出器を有している。該光検出器は複数の検出器セグメントを有し、各セグメントは個々のセグメント出力信号を供給する。
【０００５】
動作の間において、光ビームはディスク上に収束されたままでなければならない。この目的のために、対物レンズは軸方向に変位可能に配設され、光ディスクドライブは斯かる対物レンズの軸方向位置を制御するための焦点アクチュエータ手段を有する。更に、焦点スポットはトラックに整列されたままとならなければならず、また、新たなトラックに対して位置決めされ得なければならない。この目的のため、少なくとも上記対物レンズは半径方向に変位可能に取り付けられ、光ディスクドライブは該対物レンズの半径方向位置を制御するための半径方向アクチュエータ手段を有する。
【０００６】
多くのディスクドライブにおいて、対物レンズは傾動可能に配設され、斯かる光ディスクドライブは対物レンズの傾き角を制御するための傾動アクチュエータ手段を有する。
【０００７】
これらのアクチュエータを制御するために、光ディスクドライブは、前記光検出器からの出力信号を入力するコントローラを有している。この信号（以下、読取信号とも呼ぶ）から、上記コントローラは例えば焦点エラー信号及びラジアル（半径方向）エラー信号等の１以上のエラー信号を導出し、これらのエラー信号に基づいて該コントローラは、位置誤差を低減又は除去するように前記アクチュエータを制御するためのアクチュエータ制御信号を発生する。
【０００８】
アクチュエータ制御信号を発生する過程において、コントローラは特定の制御特性を示す。このような制御特性は該コントローラのフィーチャであり、斯かるフィーチャは当該コントローラが位置誤差の検出に対する反応として振る舞う態様として説明することができる。
【０００９】
位置誤差は、実際には、種々のタイプの妨害により生じ得る。妨害のうちの２つの最も重要な分類は：
１）ディスクの欠陥
２）外部的衝撃及び（周期的）振動
である。
【００１０】
第１の分類は、黒点のような内部的ディスク欠陥、汚損的な指紋、損傷的な傷等を含む。第２の分類は、物体が当該ディスクドライブに衝突することにより生ずる衝撃を含むが、衝撃及び振動は、主に、携帯型ディスクドライブ及び自動車用途において予測されるべきものである。発生源の差は別として、一方におけるディスク欠陥と、他方における衝撃及び振動との間の重要な区別は、信号妨害の周波数範囲であり、ディスク欠陥による信号妨害は典型的には高周波数であるのに対し、衝撃及び振動は典型的には低周波数である。
【００１１】
この点に関する問題は、衝撃を充分に処理するには、通常の動作条件とは異なる制御特性を要する点にある。
【００１２】
従来、ディスクドライブのコントローラは固定の制御特性を有し、該制御特性は、第１分類の妨害を充分に処理するように固有に適合されているか（この場合、第２分類の妨害の場合においてはエラー制御が最適とならない）、又は第２分類の妨害を充分に処理するように固有に適合されているか（この場合、第１分類の妨害の場合においてはエラー制御が最適とならない）、又は制御特性が妥協であるか（この場合、エラー制御は第１分類の妨害の場合においても、第２分類の妨害の場合においても最適とならない）である。コントローラが線形制御技術を適用する限り、低周波数妨害の除去率とノイズに対する高周波数感度との間に常に妥協が存在する。例えば、現在の市販製品において充分な衝撃耐性を得る一般的な方法は、低周波数側に高いサーボ利得を持つ低減衰サスペンションを使用することである。しかしながら、サスペンションの設計は、ドライブの動作衝撃感度に依存するのみならず、作動、扱い及び移送の間の全ての状況、並びに材料コスト及び機械的設計誤差等の下での当該サスペンションの性能及びダイナミックレンジにも依存する。衝撃耐性レベルを増加させるためのサスペンション減衰率の低下は、システムの観点から非常に大幅に制限される。更に、サーボ利得を増加させることによる外部衝撃に対する強度も、システムの安定性要件により制限される。測定ノイズ除去率（measurement noise rejection）の設計規準を満たすため、又は再生の間における特定のディスク欠陥に対する少ない感度を得るためにも、より低い利得が好まれる。
【００１３】
現状技術においては、切り換え制御技術が既に提案されている。例えば、米国特許第4,722,079号を参照されたい。衝撃が発生すると、大きな遅れフィルタによる大きなサーボループ利得が使用される。位置誤差が或る閾より小さい場合、上記サーボループ利得及び遅れフィルタは通常の再生値に戻るように切り換えられる。
【００１４】
衝撃の影響を抑制する切り換え制御技術の効果的適用は、衝撃の正確な検出を必要とする。
【００１５】
可変利得を有するコントローラを動作させることができるためには、衝撃を正確に検出することが必要である。衝撃センサを使用することが正確な衝撃検出のための直接的方法であるが、これは製造コストを増加させるであろう。また、安定性のシステム要件も衝撃の性能の改善を制限するであろう。前記米国特許第4,722,079号は光読取信号が妨害の分類を決定するように処理されるシステムを記載しているが、このシステムは３ビーム光学システムを必要とする。
【００１６】
米国特許第5,867,461号も、妨害の分類を決定するために光読取信号が処理されるようなシステムを記載している。この既知のシステムにおいて、高周波信号内容の包絡線が決定される。この方法の１つの欠点は、該方法がディスクに書き込まれたデータに依存する点にある。即ち、空の（ブランク）ディスクの場合には適用することができない。他の欠点は、とりわけ、上側ピーク及び下側ピークを検出し、上側包絡線及び下側包絡線を検出するためにフィルタ処理をし、これらの包絡線を解析し、メモリに信号を記憶するために複雑な回路を要する点にある。
【００１７】
上述した方法の共通の欠点は、相対的に長い応答時間にある。即ち、衝撃が発生した後、当該システムが衝撃が発生したことを検出すると共に応答することができるまでに幾らかの時間が掛かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の大きな目的は、ディスクドライブ装置の衝撃耐性を、当該装置のコストの増加なしで又は限られた増加のみで改善することにある。
【００１９】
詳細には、本発明の目的はディスクドライブ装置のための信頼性のある衝撃検出方法であって、大きなコストを要せずに比較的容易に実施化することができるような方法を提供することにある。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、衝撃に対する改善された応答特性を備えるディスクドライブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の重要な態様によれば、衝撃は読取信号の適切な解析により検出される。有利には、本発明はソフトウェアで実施化される。
【００２２】
本発明の特定の態様によれば、衝撃は状態推定器の出力信号に基づいて検出される。重要な利点は、該状態推定器が衝撃を早く検出することができ、従って応答時間を減少させることができるという事実にある。本発明の更に特定的態様によれば、コントローラは推定器に基づく滑りモード制御（ＳＭＣ）を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の上記及び他の態様、フィーチャ及び利点を図面を参照した下記の記載により説明するが、図面において同一の符号は同一又は同様の部分を示している。
【００２４】
以下においては、本発明は特にはＤＶＤ等の光ディスクの半径方向（ラジアル）制御に関して特定的に説明されるが、これは本発明の範囲を制限する意図ではない。というのは、本発明は焦点制御及び傾動制御に対しても同様に適用可能であるからである。
【００２５】
図１Ａは、典型的にはＤＶＤ又はＣＤであるような光ディスク２に情報を記憶し、又は斯かるディスクから情報を読み取るのに適した光ディスクドライブ装置１を概念的に示している。ディスク２を回転させるために、ディスクドライブ装置１は、回転軸５を規定するフレーム（簡略化のために図示されていない）に固定されたモータ４を有している。
【００２６】
該ディスクドライブ装置１は、更に、ディスク２のトラックを光ビームにより走査する光学システム３０を有している。更に詳細には、図１Ａに示す例示的構成においては、光学システム３０は、光ビーム３２を発生するように配設された典型的にはレーザダイオード等のレーザのような光ビーム発生手段３１を有している。以下においては、光経路３９に従う光ビーム３２の異なる区域が、符号３２に付加された文字ａ、ｂ、ｃ等により示される。
【００２７】
光ビーム３２はビームスプリッタ３３、コリメータレンズ３７及び対物レンズ３４を通過してディスク２に到達する（ビーム３２ｂ）。対物レンズ３４は、光ビーム３２ｂを当該ディスクの記録層（簡略化のために図示せず）上の焦点スポットＦに収束させるように設計されている。光ビーム３２ｂはディスク２から反射し（反射光ビーム３２ｃ）、対物レンズ３４、コリメータレンズ３７及びビームスプリッタ３３を通過して光検出器３５に到達する（ビーム３２ｄ）。図示の場合においては、例えばプリズム等の光学エレメント３８がビームスプリッタ３３と光検出器３５との間に介挿されている。
【００２８】
ディスクドライブ装置１は更にアクチュエータシステム５０を有し、該アクチュエータシステムは対物レンズレンズ３４をディスク２に対して半径方向に変位させるラジアルアクチュエータ５１を有している。ラジアルアクチュエータ自体は既知である一方、本発明は斯様なラジアルアクチュエータの設計及び機能には関係がないので、ここではラジアルアクチュエータの設計及び機能について詳細に説明する必要はないであろう。
【００２９】
ディスク２の所望の位置上への正確な正しい収束を達成及び維持するために、上記対物レンズ３４は軸方向に変位可能に取り付けられる一方、アクチュエータシステム５０は対物レンズ３４をディスク２に対して軸方向に変位させるように構成された焦点アクチュエータ５２も更に有している。焦点アクチュエータ自体は既知である一方、斯様な焦点アクチュエータの設計及び機能は本発明の主題ではないので、ここでは斯かる焦点アクチュエータの設計及び機能について詳細に説明する必要はないであろう。半径方向に沿ったシーク動作を主に実行する半径方向位置決めシステムは、通常は、レーザスポットを半径方向に沿って大きく変位させる（粗位置決め）ためのスレッジ（橇）を有するような２段又はスレッジ／アクチュエータサーボシステムとして設計されることに注意されたい。他の例として、旋回アームを使用することもできる。光ピックアップユニットが、精細位置決めのために上記焦点アクチュエータ及びラジアルアクチュエータ（スレッジ上に乗る）により制御することができるように当該位置決め手段上に移動可能に取り付けられる。この点に関しては、１９９８年のKluwer Academic Publishers のSorin G. Stanによる"The CD-ROM Drive - A Brief System Description"を参照されたい。ラジアルループと焦点ループとの間の動的相互作用は比較的低い。ラジアルループ及び焦点ループは、通常は、実際的な応用において別々に設計及び調査される。微細な変位のために、焦点及びラジアルアクチュエータは通常は２つの別個のＰＩＤコントローラにより制御され、かくして２つの別個のＳＩＳＯ（単入力及び単出力）システムを形成する。
【００３０】
対物レンズ３４の正しい傾動位置を達成及び維持するために、対物レンズ３４は回動可能に取り付けることができ、その様な場合、図示のようにアクチュエータシステム５０は対物レンズ３４をディスク２に対して回動するように構成された傾動アクチュエータ５３も有する。傾動アクチュエータ自体は既知である一方、斯様な傾動アクチュエータの設計及び機能は本発明の主題ではないので、ここでは斯かる傾動アクチュエータの設計及び機能について詳細に説明する必要はないであろう。
【００３１】
更に、上記対物レンズを装置フレームに対して支持する手段、上記対物レンズを軸方向及び半径方向に変位させる手段、及び上記対物レンズを回動させる手段は、それら自体が広く知られていることに注意されたい。このような支持及び変位手段の設計及び動作は本発明の主題ではないので、これらの設計及び動作をここで詳細に説明する必要はないであろう。
【００３２】
更に、ラジアルアクチュエータ５１、焦点アクチュエータ５２及び傾動アクチュエータ５３は１つの統合されたアクチュエータとして実施化することができることにも注意されたい。
【００３３】
ディスクドライブ装置１は、更に、制御回路９０を有し、該制御回路はモータ４の制御入力端子に接続された第１出力端子９２を有し、ラジアルアクチュエータ５１の制御入力端子に結合された第２出力端子９３を有し、焦点アクチュエータ５２の制御入力端子に結合された第３出力端子９４を有し、傾動アクチュエータ５３の制御入力端子に結合された第４出力端子９５を有している。該制御回路９０は、第１出力端子９２にモータ４を制御するための制御信号ＳCMを発生し、第２出力端子９３にラジアルアクチュエータ５１を制御するための制御信号ＳCRを発生し、第３出力端子９４に焦点アクチュエータ５２を制御するための制御信号ＳCFを発生し、第４出力端子９５に傾動アクチュエータ５３を制御するための制御信号ＳCTを発生するように設計されている。
【００３４】
制御回路９０は、更に、光検出器３５から読取信号ＳＲを入力するための読取信号入力端子９１を有している。
【００３５】
図１Ｂは、光検出器３５が複数の検出器セグメントを有することができることを示している。図１Ｂに図示した場合においては、光検出器３５は個々の検出器信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｓ１及びＳ２を供給することができる６個の検出器セグメント３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅ及び３５ｆを有し、上記信号は、これら６個の検出器セグメントの各々に入力する光の量を示す。中央開口検出器セグメントとしても示される４つの検出器セグメント３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは四象限構成で配設されている。第１及び第４セグメント３５ａ及び３５ｄを第２及び第３セグメント３５ｂ及び３５ｃから分離する中心線３６は、トラック方向に対応する方向を有している。衛星検出器セグメントとしても示され、それら自体がサブセグメントにも副分割することが可能な２つの検出器セグメント３５ｅ及び３５ｆは、上記中央の検出器象限の側部に、上記中心線３６の両側に対称に配置されている。この様な６セグメント検出器自体は一般に知られているので、斯かる検出器の設計及び機能をここで詳細に説明する必要はないであろう。
【００３６】
光検出器３５に関しては異なる設計も可能であることに注意されたい。例えば、それ自体既知であるように、衛星セグメントは省略することができる。
【００３７】
図１Ｂは、制御回路９０の読取信号入力端子９１が実際には全ての個々の検出器信号を入力するための複数の入力端子を有していることも示している。かくして、六象限検出器の図示の場合においては、制御回路９０の読取信号入力端子９１は実際には前記個々の検出器信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｓ１及びＳ２を各々入力するための６個の入力端子９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ及び９１ｆを有している。当業者にとり自明なように、制御回路９０は上記個々の検出器信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｓ１及びＳ２を処理して、データ信号及び１以上のエラー信号を導出するように設計されている。以下では単にＲＥと呼ぶラジアルエラー信号は、トラックと焦点スポットとの間の半径方向距離を示す。また、以下では単にＦＥと呼ぶ焦点エラー信号は、記憶層と焦点スポットＦとの間の軸方向距離を示す。光検出器の設計に依存して、エラー信号計算のために異なる式を使用することができることに注意されたい。一般的に言って、斯様なエラー信号は、各々、検出器３５上の中央の光スポットの或る種の非対称性に関する尺度であり、従ってディスクに対する光走査スポットの変位に対して敏感である。
【００３８】
以下の説明においては、現時点の信号値は信号（ｋ）として示され、次の時点の信号値は信号（ｋ＋１）として示され、前の時点の信号値は信号（ｋ−１）として示されるであろう。更に、信号ｘの実際の値は付加記号のない文字ｘにより示され、この信号ｘの予測値は
2006511028.tif 000023
により示され、この信号ｘの推定値は
2006511028.tif 000024
（バー）により示されるであろう。
【００３９】
図２は制御回路９０をより詳細に示すブロック図である。制御回路９０は、ＯＰＵ３０から光読取信号ＳＲを入力して個々のダイオード信号Ｄ１〜Ｄ５を出力する信号前処理ブロック１１１を有している。ダイオード信号の数は検出器３５のセグメントの数に依存することに注意されたい。
【００４０】
制御回路９０は、更に、信号前処理ブロック１１１からの出力信号Ｄ１〜Ｄ５を入力して、ｅ(k)としても示すラジアルエラー信号ＲＥＳを出力するＡ／Ｄ信号処理ブロック１１２も有している。
【００４１】
制御回路９０は更にエラー信号処理ブロック１２０も有し、該ブロックはＡ／Ｄ信号処理ブロック１１２からラジアルエラー信号ｅ(k)を入力する第１入力端子１２１を有している。エラー信号処理ブロック１２０は、ラジアルエラー信号ｅ(k)からの導出信号を計算するように設計されており、第１導出信号σ１を出力するための第１出力端子１２３、第２導出信号σ２を出力するための第２出力端子１２４及び第３導出信号σ３を出力するための第３出力端子１２５を有している。
【００４２】
制御回路９０は更に衝撃検出器ブロック１３０を有し、該ブロックはエラー信号処理ブロック１２０から第１導出信号σ１を入力する入力端子１３１を有すると共に、衝撃指示信号ＳＩＳを出力するための出力端子１３２を有している。衝撃検出器ブロック１３０は、エラー信号処理ブロック１２０からの第１導出信号σ１を所定の条件に関して解析し、斯様な所定の条件が満たされた場合に衝撃の発生を示すものとして衝撃指示信号ＳＩＳを発生するように設計されている。
【００４３】
制御回路９０は更にアクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０を有し、該ブロックはエラー信号処理ブロック１２０から第２導出信号σ２を入力する第１入力端子１９２を有すると共に、衝撃検出器ブロック１３０から衝撃指示信号ＳＩＳを入力する第２入力端子１９３を有している。
【００４４】
制御回路９０は更に妨害推定器ブロック１４０を有し、該ブロックはエラー信号処理ブロック１２０から第３導出信号σ３を入力する第１入力端子１４１を有している。該妨害推定器ブロック１４０は、推定された妨害信号
2006511028.tif 000025
を供給する出力端子１４３を有している。前記アクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０は、この推定妨害信号
2006511028.tif 000026
を入力する第３入力端子１９４を有している。
【００４５】
アクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０は、更に、上述した入力信号に基づいてｕ(k)としても示すデジタルラジアルアクチュエータ信号ＲＡＤを計算するように設計されており、該デジタルラジアルアクチュエータ信号ＲＡＤは第１出力端子１９１及び第２出力端子１９２に供給される。
【００４６】
アクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０は、更に、前述した入力信号に基づいて前の時点のデジタルラジアルアクチュエータ信号ｕ(k-1)も計算するように設計されており、該デジタルラジアルアクチュエータ信号ｕ(k-1)は第３出力端子１９１ａに供給される。妨害推定器ブロック１４０は、このデジタルラジアルアクチュエータ信号ｕ(k-1)を入力する第２入力端子１４２を有している。
【００４７】
制御回路９０は更にＤ／Ａ信号処理ブロック１９６を更に有し、該ブロックはアクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０からデジタルラジアルアクチュエータ信号ＲＡＤを入力すると共に、ｕ(s)としても示すアナログラジアルアクチュエータ信号ＲＡＡを出力する。制御回路９０は更にノイズフィルタブロック１９７を有することができ、該ブロックはＤ／Ａ信号処理ブロック１９６からアナログラジアルアクチュエータ信号ｕ(s)を入力すると共に、フィルタ処理されたアクチュエータ信号ＳＡＦを出力する。
【００４８】
制御回路９０は更にアクチュエータドライバブロック１９８を有し、該ブロックはノイズフィルタブロック１９７から上記のフィルタ処理されたアクチュエータ信号ＳＡＦを入力すると共に、ラジアルアクチュエータ５１用のアクチュエータドライブ信号ＳＡＤを出力する。
【００４９】
アクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０は、デジタルラジアルアクチュエータ出力信号ＲＡＤをエラー信号処理ブロック１２０から入力された第２出力信号σ２に基づいて計算するように設計されている。この計算において、アクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０は可変特性（典型的には可変利得）を示し、該アクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０は上記可変特性（即ち、利得）を衝撃検出器ブロック１３０から入力された衝撃指示信号ＳＩＳに基づいて設定するように設計されている。更に詳細には、衝撃検出器ブロック１３０から入力された衝撃指示信号ＳＩＳが衝撃の発生を示す場合は、アクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０は自身の可変特性を衝撃の場合における動作に一層適した値に設定し（即ち、前記利得が増加され）、衝撃検出器ブロック１３０から入力される衝撃指示信号ＳＩＳが衝撃が過ぎたことを示す場合は、アクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０は自身の可変特性を通常の動作に一層適した値に設定する（即ち、前記利得が低下される）。アクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０は原理的に如何なる好適な制御信号発生器とすることもできるが、好ましくは、該アクチュエータ制御信号発生器ブロック１９０は滑りモード制御（ＳＭＣ）を実施するように設計されるものとし、下記の説明は、この例についてなされる。
【００５０】
滑りモード制御自体は既知であることに注意されたい。この点に関しては、"J.J.E. Slotine and W. Li, "Applied Nonlinear Control", Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1991"なる文献を参照されたい。この技術の重要な利点は、妨害及び不確定なシステムに対する自身の不感性にある。
【００５１】
本発明の重要な態様によれば、エラー信号処理ブロック１２０は状態推定器として実施化される。
【００５２】
状態推定器１２０は、光ディスクドライブデジタルサーボの全体の状態を状態要素のうちの１つの測定値に基づいて推定するように設計されている。図示の好ましい実施例においては、状態推定器１２０はラジアルエラー信号ＲＥＳの測定値に基づいてラジアルアクチュエータの位置及び半径方向速度を推定する。
【００５３】
更に詳細には、状態推定器１２０は現エラー信号ｅ(k)を入力し、現アクチュエータ位置に関する推定値
2006511028.tif 000027
及び現アクチュエータ速度に関する推定値
2006511028.tif 000028
を計算する。次いで、これらの推定された状態はアクチュエータ制御信号発生器ブロック（ＳＭＣコントローラ）１９０において使用され、デジタルラジアルアクチュエータ信号ｕ(k)を発生する。
【００５４】
図３は、状態推定器１２０の好ましい実施例を詳細に示す。この好ましい実施例において、状態推定器１２０は、基本的に、相互に密に作用し合う２つの部分、即ち状態観察器２１０及び状態予測器２３０に分割することができる。状態観察器２１０は第１入力端子１２１において現エラー信号ｅ(k)を入力し、現アクチュエータ位置に関する推定値
2006511028.tif 000029
及び現アクチュエータ速度に関する推定値
2006511028.tif 000030
を計算する。
【００５５】
状態予測器２３０は、第２入力端子１２２において現アクチュエータ信号ｕ(k)を入力し、現アクチュエータ位置及び速度に各々関する前記推定値
2006511028.tif 000031
及び
2006511028.tif 000032
を状態観察器２１０から入力し、次の時点ｋ＋１におけるアクチュエータ位置及びアクチュエータ速度に各々関する予測値
2006511028.tif 000033
及び
2006511028.tif 000034
を下記式：
【数６】
2006511028.tif 000035
に従って計算するが、ここでＡd(2x2)及びＢd(2x1)は、各々、ラジアルアクチュエータの離散モデルに対する定数マトリクス（constant matrix）及び定数ベクトル（constant vector）である。これらは当該ドライブのアクチュエータの仕様から計算することができる。Ｂd(2)＝０であることに注意されたい。
【００５６】
予測アクチュエータ位置
2006511028.tif 000036
及び予測アクチュエータ速度
2006511028.tif 000037
は、下記の式により推定アクチュエータ位置
2006511028.tif 000038
及び推定アクチュエータ速度
2006511028.tif 000039
を計算するために、状態観察器２１０に渡され：
【数７】
2006511028.tif 000040
ここで、Ｌres及びＬｖは線形二次レギュレータ（ＬＱＲ）方法により決定される推定器利得である。
【００５７】
図３に示す実施例において、観察器２１０は、予測器２３０からアクチュエータの予測／推定位置
2006511028.tif 000041
を入力する第１単位遅延ブロック４０１と、予測器２３０からアクチュエータの予測／推定速度
2006511028.tif 000042
を入力する第２単位遅延ブロック４０２とを有している。第１単位遅延ブロック４０１の出力信号は減算器４１１の反転入力端子と第１加算器４３１の入力端子とに伝達される。第２単位遅延ブロック４０２の出力信号は、第２加算器４３２の入力端子に伝達される。
【００５８】
入力端子１２１において入力されたエラー信号ｅ(k)はインバータ４０３に伝達される。該インバータ４０３の出力信号は、現位置ｘ(k)を構成し、減算器４１１の非反転入力端子に伝達される。
【００５９】
この点に関して、エラー信号ｅ(k)はｅ(k)＝Ｘ(k)−ｘ(k)と定義され、ここでＸ(k)は所望の位置を示す一方、ｘ(k)は実際の位置を示すことに注意されたい。トラッキングの間において、所望の位置Ｘ(k)＝０であるので、実際の位置ｘ(k)はｘ(k)＝−ｅ(k)と計算することができる。
【００６０】
減算器４１１の出力信号は、減算器４１１の反転入力端子に伝達されると共に利得Ｌresにより乗算されるべく第１増幅器４２１に伝達され、且つ、利得Ｌｖにより乗算されるべく第２増幅器４２２に伝達される。第１増幅器４２１の出力信号は第１加算器４３１の第２入力端子に伝達される。第２増幅器４２２の出力信号は第２加算器４３２の第２入力端子に伝達される。当該状態推定器１２０の第２出力端子１２４には、第１加算器４３１の出力信号が出力信号
2006511028.tif 000043
｛推定された現位置｝として供給される一方、第２加算器４３２の出力信号が出力信号
2006511028.tif 000044
｛推定された現速度｝として供給される。
【００６１】
第１加算器４３１の出力信号は第２単位遅延ブロック４３３に伝達され、第２加算器４３２の出力信号は第３単位遅延ブロック４３４に伝達される。当該状態推定器１２０の第３出力端子１２５には、第２単位遅延ブロック４３３の出力信号が出力信号
2006511028.tif 000045
｛前時点における推定位置｝として供給される一方、第３単位遅延ブロック４３４の出力信号が出力信号
2006511028.tif 000046
｛前時点における推定速度｝として供給される。
【００６２】
第１加算器４３１の出力信号（推定された現位置
2006511028.tif 000047
）は、利得Ａd(2,1)により乗算されるべく第３増幅器４４３に伝達され、利得Ａd(1,1)により乗算されるべく第４増幅器４４４に伝達される。第３増幅器４４３の出力信号は第３加算器４５１の入力端子に伝達される。第４増幅器４４４の出力信号は第４加算器４５２の入力端子に伝達される。
【００６３】
第２加算器４３２の出力信号（推定された現速度
2006511028.tif 000048
）は、利得Ａd(2,2)により乗算されるべく第５増幅器４４５に供給され、利得Ａd(1,2)により乗算されるべく第６増幅器４４６に供給される。第５増幅器４４５の出力信号は第３加算器４５１の第２入力端子に供給される。第６増幅器４４６の出力信号は第４加算器４５２の第２入力端子に供給される。
【００６４】
入力端子１２２における信号ｕ(k)は利得Ｂd(1)により乗算されるべく第７増幅器４４７に供給される。第７増幅器４４７の出力信号は、第５加算器４６２の入力端子に供給される。第４加算器４５２の出力信号は該第５加算器４６２の第２入力端子に供給される。
【００６５】
第３加算器４５１の出力信号は、観察器２１０の第２単位遅延ブロック４０２に予測速度
2006511028.tif 000049
として供給される。第５加算器４６２の出力信号は、観察器２１０の第１単位遅延ブロック４０１に予測位置
2006511028.tif 000050
として供給されると共に、第１出力端子１２３に第１出力信号σ１として供給される。
【００６６】
妨害的外部衝撃及び振動が制限され、ＳＭＣコントローラのコンポーネントのサンプリング周波数（典型的には、２２ｋＨｚ）より大幅に遅いと仮定する。この場合、時点ｋにおける妨害の推定値
2006511028.tif 000051
は、時点ｋ−１における位置、速度及びアクチュエータ信号の履歴値に対して考察することができ、
【数８】
2006511028.tif 000052
と計算することができる。
【００６７】
図４は、妨害推定器１４０の可能性のある実施例を示すブロック図である。信号
2006511028.tif 000053
、
2006511028.tif 000054
及び
2006511028.tif 000055
が第１入力端子１４１において入力される（エラー信号処理ブロック１２０からの第３出力信号σ３）。
【００６８】
信号ｕ(k-1)は第２入力端子１４２において入力される（ＳＭＣコントローラ１９０からの出力信号ｕ(k-1)）。信号
2006511028.tif 000056
は加算器／減算器１４７の非反転入力端子に供給される。信号
2006511028.tif 000057
は利得Ａd(1,1)により乗算されるべく第１増幅器１４４に供給され、該第１増幅器１４４の出力信号は加算器／減算器１４７の第１反転入力端子に供給される。信号
2006511028.tif 000058
は利得Ａd(1,2)により乗算されるべく第２増幅器１４５に供給され、該第２増幅器１４５の出力信号は加算器／減算器１４７の第２反転入力端子に供給される。信号ｕ(k-1)は利得Ｂd(1)により乗算されるべく第３増幅器１４６に供給され、該第３増幅器１４６の出力信号は加算器／減算器１４７の第３反転入力端子に供給される。加算器／減算器１４７の出力信号は、出力信号
2006511028.tif 000059
として該妨害推定器１４０の出力端子１４３に供給される。
【００６９】
滑りモード制御は、それ自体が既知の技術である。従って、この技術の詳細な説明はここでは必要ないであろう。以下の事項に言及するだけで充分であろう。
【００７０】
滑りモード制御は、Ｎ次の問題を等価な一次の問題により置換する強固な非線形制御技術である。半径方向トラッキングに関しては、設計の目的は、完全なトラッキングのためにｘ(k)＝ｘd(k)に維持することである。（ここで、ｘ(k)＝[ｘ(k)Ｖ(k)]Ｔはラジアルアクチュエータの状態ベクトルである。精細なアクチュエータ制御ループに関するトラッキングの間のアクチュエータ／レーザスポットの所望の状態はｘd(k)＝[0 0]Ｔである。ラジアルエラー信号はｅ(k)＝ｘd(k)−ｘ(k)と定義される。）これは、全てのｋ＞０に対して表面Ｓ(k)＝ｇresｘ(k)＋ｇｖｖ(k)＝０に留まるものと等価であり、この表面は滑り面と呼ばれる。かくして、二次元ベクトルｘd(k)をトラッキングする問題は、Ｓにおける一次安定化問題により置換される。目標は、制御法則を、当該システムを滑り面Ｓ(k)に強制的に収束させ、次いで該面上に留まらせるように設計することである。実用的な実施化に関しては、滑り面への有限時間到達フェーズが、当該状態の不整合な初期条件ｘd(0)≠ｘ(0)により存在した。不正確さ及び妨害のモデル化（システムは完全には分からない）、及び不連続な制御法則の平滑化を考慮するために、上記滑り面の周りの境界層は、当該システム状態は如何なる初期状態からも上記滑り面又は該滑り面の近傍に移動し、最終的に該表面又はその近傍に収束しなければならないように定義される。リアプノフの安定性理論により、光ディスクドライブのラジアルトラッキング制御システムに対する滑り面の存在を保証するための到達条件は：
【数９】
2006511028.tif 000060
である。ここで、ηは到達段階における応答を決定する正の定数であり、恐らくはアクチュエータの感度に従って決定されるべきである。Φは正の定数であって、境界層厚と呼ばれ、トラッキングを維持するための許容可能な最大ラジアルエラー（通常、トラックピッチ値の１／４に設定される）により決定される。εはＳＭＣの制御利得である。アクチュエータを如何なる初期状態からも滑り面まで操るための制御法則（到達条件及びドライブモデルから推定することができる）は：
【数１０】
2006511028.tif 000061
であり、ここで、kk1及びkk2及びｋはアクチュエータの動的特性及びＳＭＣコントローラの利得により決定される係数である。
【００７１】
滑り面（Ｓ(k)＝ｇres・ｘ(k)＋ｇｖ・ｖ(k)＝０）は、状態空間における時間不変表面である。定数"ｇres"及び"ｇｖ"は、Ｓ(k)＝０が安定した滑り面を規定するように選択され、ここで、アクチュエータの所望のトラック位置は妨害又は動的不確定性に対して不変である。これは、制御力の適切な選択により、妨害及び動的不確定性に対する総合的不変性を、可変構造システムの理論により該滑り面上で達成することができることを意味する。
【００７２】
境界層とは、滑り面の周りの周囲領域を指す。即ち、アクチュエータの所望のトラッキング位置の近傍領域である。これは、アクチュエータを何れかの初期状態又は妨害された状態から滑り面に戻すための不連続な（sat()の関数による）制御力が一層滑らかとなるように定義される。
【００７３】
ＳＭＣコントローラの設計におけるキーポイントは、境界層において動作している場合に当該ＳＭＣコントローラに対し伝統的なＰＩＤコントローラのものと同じクロスオーバ周波数を維持することにより、位相マージン、利得マージン及びセンサノイズ除去等の特定の性能特性を線形領域内に維持することである。境界層の外側で動作する場合は、より高いＳＭＣ利得が使用される。
【００７４】
図５は、デジタルサーボブロックで実施化されたモデルのＳＭＣコントローラ１９０の一実施例示すブロック図である。信号
2006511028.tif 000062
及び
2006511028.tif 000063
は第１入力端子１９２において入力される（エラー信号処理ブロック１２０からの第２出力信号σ２）。信号
2006511028.tif 000064
は第３入力端子１９４で入力される（妨害推定器１４０からの出力信号
2006511028.tif 000065
）。信号
2006511028.tif 000066
は、利得kk1により乗算されるべく第１増幅器３０１に供給され、該第１増幅器３０１の出力信号は加算器３４０の第１入力端子に供給される。信号
2006511028.tif 000067
は、利得kk1により乗算されるべく第２増幅器３０２に供給され、該第２増幅器３０２の出力信号は加算器３４０の第２入力端子に供給される。信号
2006511028.tif 000068
は加算器３４０の第３入力端子に供給される。
【００７５】
また、信号
2006511028.tif 000069
は、利得ｇresにより乗算されるべく第３増幅器３０３に供給されると共に、関数ｚ/(z-1)を実行する離散伝達関数ブロック３０４の入力端子にも供給される。該離散伝達関数ブロック３０４の出力信号は利得ｇｖにより乗算されるべく第４増幅器３０５に供給される。第３増幅器３０３及び第４増幅器３０５の出力信号は第２加算器３０６の対応する入力端子に供給される。第２加算器３０６の出力信号は、関数sat(ξ/Φ)を計算する飽和計算器３０７の入力端子に供給されるが、ここで、ξは飽和計算器３０７に対する入力信号を表し、Φは上記境界層の厚さである。飽和計算器３０７の出力信号はドット積計算器３３０の第１入力端子に供給される。
【００７６】
第２入力端子１９３において入力される衝撃指示信号ＳＩＳは、可制御スイッチ３２０の制御入力端子に供給される。第１信号入力端子において、該スイッチ３２０は、通常動作において使用されるべき第１利得値ε１を入力する。第２信号入力端子において、該スイッチ３２０は、ε１より高い第２利得値ε２を入力する。該可制御スイッチ３２０の出力信号はドット積計算器３３０の第２入力端子に供給される。該ドット積計算器３３０の出力信号は、加算器３４０の第４入力端子に供給される。
【００７７】
加算器３４０の出力信号は、利得Ｋにより乗算されるべく第５増幅器３４１に供給される。該第４増幅器３４１の出力信号は、当該ＳＭＣコントローラ１９０の出力端子１９１に出力信号ｕ(k)として供給される。第５増幅器３４１の出力信号は遅延ブロック３４２に供給され、該遅延ブロック３４２の出力信号は当該ＳＭＣコントローラ１９０の出力端子１９１ａに出力信号ｕ(k-1)として供給される。
【００７８】
通常の動作の間において、可制御スイッチ３２０は第１信号入力端子に入力される信号ε１を出力する。衝撃指示信号ＳＩＳが衝撃の発生を示すと、可制御スイッチ３２０は第２信号入力端子に入力される高い信号ε２を出力する。
【００７９】
図６は、衝撃検出器１３０の一実施例を示すブロック図である。
【００８０】
衝撃検出器１３０は、ローパスフィルタ１３３及び比較器１３４を有している。状態推定器１２０から入力端子１３１において入力された次の時点ｋ＋１の予測位置信号
2006511028.tif 000070
｛エラー信号処理ブロック１２０からの第１出力信号σ１｝は、ローパスフィルタ（８５０Ｈｚの）１３３の入力端子に供給される。該ローパスフィルタ１３３の出力信号は閾値と比較されるべく比較器１３４に供給されるが、本実施例では該閾値はトラックピッチの１／４に設定された。比較器１３４の出力信号は当該衝撃検出器１３０の出力端子１３２に衝撃指示信号ＳＩＳとして供給される。
【００８１】
ラジアルエラー情報がトラックピッチの１／４より大きい場合、衝撃検出器１３０は衝撃の発生を示すような振幅を持つ衝撃指示信号ＳＩＳを出力し、該信号はＳＭＣコントローラ１９０の可制御スイッチ３２０により、該可制御スイッチ３２０が高利得ε２を選択して（前記第２利得の設定）該ＳＭＣコントローラがアクチュエータを当該トラックの中心に引き戻すように解釈される。衝撃検出器１３０がラジアルエラー信号がトラックピッチ値の１／４より小さいことを検出した場合、ラジアルアクチュエータ制御はＳＭＣコントローラに対して通常の利得ε１に戻す（前記第１利得の設定）。
【００８２】
図６における実施化ブロックは、リアプノフの安定性理論に基づく安定した滑り面の存在を保証する到達条件から演繹された制御法則である。これは、
【数１１】
2006511028.tif 000071
と数学的に表すことができ、ここで、ｂｄ及びＡｄは当該アクチュエータの動的特性により決定される定数マトリクスである。ラジアルアクチュエータの下記の状態空間式：
【数１２】
2006511028.tif 000072
に表されるように、低利得から高利得への切り換えは、実際に当該コントローラがアクチュエータを滑り面に、即ち所望のトラッキング位置に、より高速に戻すような大きなパワーを有するようにさせる。
【００８３】
当該システムが常に高利得を使用したとしたら、より多くの電力消費が生じ、これはチップ及びアクチュエータの寿命を短縮させる。過度に高い利得のサーボ制御システムは、該サーボを指紋のようなディスクの欠陥に対して非常に敏感にさせる。
【００８４】
上記高利得は、ラジアルエラー信号が２５％ピークトラック外れ値（即ち、トラックピッチの１／４）未満に減少されるまで維持されるであろう。ＨＦ情報信号は、レーザスポットが１／４トラックピッチ値より大きい場合は、最早、信頼がおけない。従って、ＳＭＣコントローラにおいては、衝撃検出器閾をトラックピッチの１／４以下（即ち、約２５％以下のピークトラック外れ値）に設定し、該コントローラを高利得に切り換えて、ラジアルエラーを即座（１サンプル時間遅延）に零に向かわせる。
【００８５】
上記の利得切り換えは、２５％ピークトラック外れより大きなラジアルエラーの増加傾向を当該時点の１ステップ前に予測し、該エラーが増加する前に当該アクチュエータをトラックに戻すように即座に作用することができるような観察に基づく衝撃検出器により起動される。
【実施例１】
【００８６】
一例として、ＤＶＤプレーヤに対して実験的シミュレーションが実行された。図７は、当該ドライブ用のラジアルアクチュエータのボードプロットを示す。推定器利得の初期値はＬＱＲ方法により決定され、当該ＤＶＤプレーヤドライブのラジアルアクチュエータ用の最終利得値は極配置について試行錯誤により：
Ｌres＝1.3e4；  Ｌｖ＝1.7241e6
と決定された。
【００８７】
当該ＤＶＤプレーヤドライブのトラッキングの間におけるラジアルアクチュエータに対する線形コントローラ利得は：
ｇres＝1.e2；  ｇｖ＝1.6e4；  ε＝600
であり、ここで、ＳＭＣコントローラの制御利得εは、ラジアルエラーが境界領域内である場合、全体のシステムがオリジナルのＰＩＤコントローラのクロスオーバ周波数と略同じクロスオーバ周波数（即ち、２.２ｋＨｚ）を示すように決定される。ここでは、１０００なる境界が使用され、これは２０％ピークトラック外れ（トラックピッチ値の１／５）なる閾値に対応する。当該システムが、衝撃／衝突を受けた場合のように境界層の外側で動作し、ラジアルエラーが通常のＰＩＤコントローラの制御範囲外であるような１／５トラックピッチより大きくなりそうな場合、前記衝撃検出器は該状況を前記状態推定器から１サンプル時間前に即座に検出するであろう。この場合、ＳＭＣコントローラは高ＳＭＣ制御利得に切り換え、当該トラッキングエラーを制限された領域に戻す。
【００８８】
オーディオ／ビデオ用途における典型的な衝撃を表すために、半正弦波の形式化された加速プロファイルが選択される。
【００８９】
図８は、衝撃の場合におけるラジアルエラー信号トラック外れ（オフトラック）値のシミュレーション結果を示すグラフである。縦軸はオフトラック値（％）を表し、横軸は時間を表している。オリジナルのＰＩＤコントローラのピークオフトラック値は３４.６％であり、当該ＳＭＣコントローラが使用された場合は該値は１７.７％に低減された。
【００９０】
図９は、実験的データによる７gm／３００ms下での、ＳＭＣコントローラを用いた場合（中間のグラフ）及び用いない場合（下側のグラフ）のラジアルエラー信号ＲＥＳを示すグラフである。測定されたラジアルアクチュエータ感度は、１.２Ｘ ＤＶＤで再生する間において約０.６５μｍ／Ｖである。ＤＶＤディスクの典型的なトラックピッチは０.７４μｍである。当該プロットから分かるように、ＳＭＣコントローラを用いない及び用いた場合のピークオフトラック値は２８.１％から８.７％に減少された。
【００９１】
ＤＶＤドライバに対してなされた上記シミュレーション及び実験的結果から、大きな振動及び衝撃を保証するために異なる制御利得を用いる当該推定器型ＳＭＣは、予期せぬ外部妨害に対する高レベルの耐性を示した。半径方向における再生可能性テスト結果は、衝撃性能仕様を４gm／３００msから７gm／３００msに改善することができることを示した。この方法は、材料及び工程コストの如何なる増加もなしで、携帯型ＣＤ／ＤＶＤプレーヤ及びカーＣＤ／ＤＶＤプレーヤ等の特に耐衝撃性能に対する高い要件を持つもののような、小型ディスクシステムを改善するであろう。
【００９２】
当業者にとっては、本発明が上述した例示的実施例に限定されるものではなく、添付請求項に記載された本発明の保護範囲内で幾つかの変形例及び修正例が可能であることは明であろう。
【００９３】
例えば、サーボＤＳＰ内でのラジアルトラッキング用の推定器型ＳＭＣコントローラブロックは、２２ｋＨｚ、即ちサーボプロセッサクロック周波数で動作することに注意されたい。しかしながら、他のクロック周波数も同様に可能である。
【００９４】
更に、前記閾値は調整可能とするか、及び／又は約２０％トラックピッチから約２５％トラックピッチまでの範囲内の別の値に設定することもできる。また、本発明は例示としてラジアルエラー処理に関して詳細に記載及び説明したが、本発明は焦点及び傾動制御にも等しく適用可能である。その場合には、前記衝撃検出器に対する前記閾値は、典型的には、トラックピッチに対する関係は有さないであろう。斯かる閾値は、衝撃により誘導される変位の問題が当該ドライブの不良な再生につながらないような所定のレベルに設定され、通常、斯様な閾レベルは製品の実験的テストにより決定される。
【００９５】
上記においては、本発明は、本発明による装置の機能ブロックを図示するブロック図を参照して説明された。これら機能ブロックの１以上はハードウェアにより実施化することができると理解すべきであり、その場合において斯様な機能ブロックの機能は個々のハードウェア構成要素により実行されるが、これら機能ブロックの１以上をソフトウェアで実施化することも可能である。かくして、この場合、この斯様な機能ブロックの機能は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ及びデジタル信号プロセッサ等のプログラマブル装置又はコンピュータプログラムの１以上のプログラムラインにより実行される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１Ａ】図１Ａは、光ディスクドライブ装置の関連構成要素を概念的に示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、光検出器を示す。
【図２】図２は、制御回路を概念的に示すブロック図である。
【図３】図３は、状態推定器の好ましい実施例を概念的に示すブロック図である。
【図４】図４は、妨害推定器の一実施例を概念的に示すブロック図である。
【図５】図５は、ＳＭＣコントローラの一実施例を概念的に示すブロック図である。
【図６】図６は、衝撃検出器の一実施例を概念的に示すブロック図である。
【図７】図７は、実験的シミュレーションにおけるラジアルアクチュエータのボードプロットを示すグラフである。
【図８】図８は、衝撃の場合のラジアルエラー信号のシミュレーションされた結果を示すグラフである。
【図９】図９は、ＳＭＣコントローラの効果を示すためのラジアルエラー信号を図示するグラフである。