(57)【要約】  制御の安定性を確保しつつ、制御帯域として高い周波数帯域を使用可能とすることができるサーボ制御装置及び方法を提供する。サーボ制御方法を実施可能なサーボ制御装置（１０，１１）であり、この装置（１０，１１）は、可動支持された制御対象（２０）の位置を示す信号である制御対象位置信号を生成する信号検出部（５０）と、信号検出部（５０）で生成された制御対象位置信号ＳＩＧ０に基づいて、前記制御対象を駆動する駆動機構（３０）を制御する制御信号ＳＩＧ２を生成する中央制御部（６０）とを備え、中央制御部（６０）は、信号検出部（５０）と駆動機構（３０）とを含む開ループの開ループ特性において、予め決められた特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタ（６２）を含む。
2016067741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象を駆動する駆動機構を制御するサーボ制御装置であって、
可動支持された前記制御対象の位置を示す信号である制御対象位置信号を生成する信号検出部と、
前記信号検出部で生成された前記制御対象位置信号に基づいて、前記駆動機構を制御するための制御信号を生成する中央制御部と、
を備え、
前記中央制御部は、前記信号検出部と前記駆動機構とを含む開ループの開ループ特性において、予め決められた特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタを含む
ことを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項２】
前記利得増加フィルタは、前記利得周波数特性において振幅の利得が最大となる周波数であるピーク周波数を持つことを特徴とする請求項１に記載のサーボ制御装置。
【請求項３】
前記ピーク周波数は、前記開ループ特性における振幅の利得が０［ｄＢ］となる周波数以上であり、および、前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含まない場合の開ループ特性における位相が−１８０［度］となる周波数以上であることを特徴とする請求項２に記載のサーボ制御装置。
【請求項４】
前記駆動機構が共振点を有し、
前記ピーク周波数は、前記共振点の周波数である共振周波数より大きい
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のサーボ制御装置。
【請求項５】
前記利得増加フィルタは、前記特定の周波数未満の周波数範囲において位相を進める周波数領域を有し、前記特定の周波数を超える周波数範囲において位相を遅らせる周波数領域を有する位相周波数特性を持つことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のサーボ制御装置。
【請求項６】
前記利得増加フィルタは、双２次フィルタを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のサーボ制御装置。
【請求項７】
前記制御対象は、光ディスク上を走査する光ピックアップに備えられた対物レンズであり、前記駆動機構は、前記対物レンズを駆動するアクチュエータである、または、
前記制御対象は、磁気ディスク上を走査する磁気ヘッドであり、前記駆動機構は、前記磁気ヘッドを駆動するアクチュエータである、または、
前記駆動機構は、モータであり、前記制御対象は、前記モータの回転に応じて動く被駆動体である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のサーボ制御装置。
【請求項８】
制御対象を駆動する駆動機構を制御するサーボ制御方法であって、
中央制御部から供給された制御信号に基づいて、可動支持された制御対象を駆動するステップと、
前記制御対象の位置を示す信号である制御対象位置信号を信号検出部で生成するステップと、
前記中央制御部が、前記駆動機構と前記信号検出部とを含む開ループの開ループ特性において、予め決められた特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタを用いて、前記信号検出部で生成された前記制御対象位置信号から前記制御信号を生成するステップと、
を有することを特徴とするサーボ制御方法。
【請求項９】
前記利得増加フィルタは、前記利得周波数特性において振幅の利得が最大となる周波数であるピーク周波数を持つことを特徴とする請求項８に記載のサーボ制御方法。
【請求項１０】
前記ピーク周波数は、前記開ループ特性における振幅の利得が０［ｄＢ］となる周波数以上であり、および、前記信号検出部の伝達関数と前記中央制御部が備える位相補償フィルタとしての制御フィルタの伝達関数と前記駆動機構の伝達関数との積で表わされる開ループ特性における位相が−１８０［度］となる周波数以上であることを特徴とする請求項９に記載のサーボ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御対象を駆動する駆動機構を制御する駆動機構制御部を有するサーボ制御装置、及びサーボ制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、制御対象の位置を示す信号に基づいて、この制御対象を駆動する駆動機構を制御する駆動機構制御部を含む制御系においては、制御対象の位置を目標位置に追従させるフィードバック制御が用いられる。このようなフィードバック制御では、制御対象の位置の高精度な制御と、駆動機構が発振を起こさないための安定な制御（制御の安定性）とが要求される。一般に、高精度な制御を実現するためには、制御系が使用する周波数帯域である制御帯域として高い周波数帯域を使用する必要がある。しかし、制御帯域として高い周波数帯域を使用する制御系では、ゲイン余裕が小さくなり、制御の安定性が損なわれる。これは、制御帯域として高い周波数帯域を使用する制御系に含まれる制御フィルタの演算遅れ等により位相遅れが発生するためである。また、駆動機構が共振点（共振周波数）を有する場合には、共振周波数で位相遅れが発生する。このように、一般に、フィードバック制御において、制御の精度と制御の安定性とはトレードオフの関係にある。よって、一般に、制御の安定性を高めるためには、制御帯域として低い周波数帯域を使用していた。【０００３】
この対策として、特許文献１では、駆動機構の共振周波数付近に反共振点を持ち、反共振周波数付近に共振点を持つフィルタを追加した位置決め制御装置が提案されている。これにより、開ループ特性における共振点を高域側に移動させ、制御の安定性を損なわずに制御帯域を高くしている。【０００４】
また、特許文献２では、特定の周波数成分の振幅を減衰させるノッチフィルタを備え、このノッチフィルタのゲイン（利得）が極小となる周波数を、駆動機構の共振周波数に合わせる制御回路が提案されている。これにより、開ループ特性における共振周波数付近の成分だけを大きく減衰させて、大きなゲイン余裕を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９５８５０号公報（請求項２、段落００１５、図２から図４）
【特許文献２】特開平９−４４８６３号公報（段落００１２及び００２２、図１、図５及び図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、駆動機構の共振周波数は、個々の駆動機構ごとにばらつきがある。また、駆動機構の共振周波数は、駆動機構の温度によってもばらつきが発生する。特許文献１の制御装置においては、駆動機構ごとの共振周波数のばらつきにより、駆動機構の共振周波数が、追加されたフィルタの共振点の周波数と一致する状態が発生し得る。このような状態が発生した場合には、開ループ特性における共振点での振幅が更に大きくなり、ゲイン余裕が小さくなり、制御の安定性が損なわれる問題がある。【０００７】
また、特許文献２の制御回路においては、ノッチフィルタのゲインが極小となる周波数以下で位相遅れが発生するため、開ループ特性における位相遅れが増加し、制御の安定性が損なわれる問題がある。【０００８】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、本発明においては、開ループ特性における特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得増加フィルタを追加することで、高い周波数帯域において位相遅れが改善されるので、サーボ制御に用いられる制御帯域として高い周波数帯域を使用可能であり、このため、高精度な制御を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るサーボ制御装置は、制御対象を駆動する駆動機構を制御するサーボ制御装置であって、可動支持された前記制御対象の位置を示す信号である制御対象位置信号を生成する信号検出部と、前記信号検出部で生成された前記制御対象位置信号に基づいて、前記駆動機構を制御するための制御信号を生成する中央制御部と、を備え、前記中央制御部は、前記信号検出部と前記駆動機構とを含む開ループの開ループ特性において、予め決められた特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタを含むことを特徴とする。【００１０】
また、本発明に係るサーボ制御方法は、制御対象を駆動する駆動機構を制御するサーボ制御方法であって、中央制御部から供給された制御信号に基づいて、可動支持された制御対象を駆動するステップと、前記制御対象の位置を示す信号である制御対象位置信号を信号検出部で生成するステップと、前記中央制御部が、前記駆動機構と前記信号検出部とを含む開ループの開ループ特性において、予め決められた特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタを用いて、前記信号検出部で生成された前記制御対象位置信号から前記制御信号を生成するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、制御の安定性を確保しつつ、制御帯域として従来よりも高い周波数帯域を使用可能とすることができるサーボ制御装置及びサーボ制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るサーボ制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るサーボ制御装置の他の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係るサーボ制御装置の要部の構成要素を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に係るサーボ制御装置の要部の他の構成要素を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１に係るサーボ制御装置の利得増加フィルタの伝達関数の一例を示す図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係るサーボ制御装置の利得増加フィルタの周波数特性を示す図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係るサーボ制御装置の開ループ特性を示す図である。
【図８】実施の形態１に係るサーボ制御装置の利得増加フィルタとしてのデジタルフィルタの構成の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るサーボ制御装置である光ディスク装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るサーボ制御装置である磁気ディスク装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るサーボ制御装置であるモータ制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明においては、開ループ特性における特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得増加フィルタを追加することで、位相遅れを改善し、ゲイン余裕を確保し、制御の安定性を維持することができる。
【００１４】
また、本発明においては、利得増加フィルタの特定の周波数として、共振周波数付近における利得の増加を抑制する周波数を選択することができる。このため、駆動機構が共振点を有し、駆動機構ごとに共振周波数のばらつきがある場合でも、制御の安定性を維持することができる。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るサーボ制御装置１０の構成を概略的に示すブロック図である。サーボ制御装置１０は、実施の形態１に係るサーボ制御方法を実施することができる装置である。
【００１６】
図１に示されるように、実施の形態１に係るサーボ制御装置１０は、信号検出部５０及び中央制御部６０を備える。また、サーボ制御装置１０は、試料ＳＡ、制御対象２０、駆動機構３０又は駆動機構制御部４０を備えることができる。
【００１７】
信号検出部５０は、可動支持された制御対象２０の位置を示す信号である制御対象位置信号ＳＩＧ０を生成する。中央制御部６０は、信号検出部５０で生成された制御対象位置信号ＳＩＧ０に基づいて、制御対象２０を駆動する駆動機構３０を制御するための制御信号ＳＩＧ２を生成する。
【００１８】
中央制御部６０は、信号検出部５０と駆動機構３０とを含む開ループの開ループ特性において、予め決められた特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタ（後述の図３及び図４に示される６２）を含む。
【００１９】
また、実施の形態１に係るサーボ制御方法は、駆動機構制御部４０が、中央制御部６０から供給された制御信号ＳＩＧ２に基づいて、可動支持された制御対象２０を駆動する駆動機構３０を制御するステップと、信号検出部５０が、制御対象２０の位置を示す信号である制御対象位置信号ＳＩＧ０を生成するステップと、中央制御部６０が、信号検出部５０と駆動機構３０とを含む開ループの開ループ特性において、信号検出部５０で生成された制御対象位置信号ＳＩＧ０から駆動機構３０を制御するための制御信号ＳＩＧ２を生成するステップとを含む。前記制御信号ＳＩＧ２を生成するステップにおいて、中央制御部６０は、特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタ（後述の図３及び図４に示される６２）を用いる。
【００２０】
制御対象２０は、例えば、試料ＳＡに向かい合う位置に配置される。制御対象２０は、例えば、試料ＳＡ上を３次元で走査するための装置又は部材であり、サーボ制御装置１０の本体に移動可能に支持されている。ここで、「走査」とは、移動しながら試料ＳＡの所望の位置（被検出位置ＳＡ０）の状態を検出又はこの位置に記録されている情報を検出することを言う。試料ＳＡは、例えば、薄板状の形状を持つ。また、「３次元」とは、試料ＳＡの被検出位置を含む被検出面（図１における試料ＳＡの下面）に平行なｘ軸方向及びｙ軸方向（すなわち、ｘｙ直交座標系で表現可能なｘｙ平面）と、試料ＳＡの被検出面に垂直なｚ軸方向（すなわち、ｘｙ直交座標系で表現可能なｘｙ平面に直交する方向）とからなる。
【００２１】
制御対象２０が光ピックアップの対物レンズである場合には、光ピックアップは、試料ＳＡに光ビームを照射し、この光ビームの試料ＳＡからの反射光（光信号）を受光し、受光した反射光に応じた電気信号（検出信号）を生成し、生成された電気信号を信号検出部５０に供給する。なお、制御対象２０が光ピックアップの対物レンズである場合の詳細は、実施の形態２において説明される。
【００２２】
駆動機構３０は、例えば、駆動機構３０の共振点（共振周波数）で駆動することにより高効率な動作を実現する共振型アクチュエータである。駆動機構３０は、試料ＳＡを３次元で走査する制御対象２０を、試料ＳＡと制御対象２０との間の相対的位置関係に応じて移動させる。ただし、駆動機構３０は、共振点を持たない構成のアクチュエータであってもよい。
【００２３】
駆動機構制御部４０は、中央制御部６０から与えられる制御信号ＳＩＧ２に応じた指令信号を駆動機構３０に与えて、駆動機構３０の動作を制御する。駆動機構制御部４０は、中央制御部６０の一部であってもよい。
【００２４】
中央制御部６０は、信号検出部５０から与えられた制御対象位置信号ＳＩＧ０に基づいて駆動機構３０を制御するための制御信号ＳＩＧ２を生成する。中央制御部６０は、駆動機構制御部４０に対し、制御信号ＳＩＧ２を出力する。
【００２５】
信号検出部５０は、制御対象２０から出力された前記電気信号（検出信号）を受け取り、制御対象２０の位置を示す信号である制御対象位置信号ＳＩＧ０を中央制御部６０に与える。制御対象位置信号ＳＩＧ０は、例えば、試料ＳＡと制御対象２０との間の相対的位置関係を示す信号である。
【００２６】
サーボ制御装置１０の構成は、図１の例に限定されない。これは、後に図２を用いて説明する。また、図１においては、ｘ軸方向とｙ軸方向とｚ軸方向とに制御対象２０が変位する場合の制御例を示した。しかし、本発明が適用されるサーボ制御装置１０は、このような形態に限定されない。本発明は、例えば、ある軸を基準軸とし、この基準軸に対し予め決められた角度を成す方向（ある角度方向）に制御対象２０が変位する場合にも適用可能である。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態１に係るサーボ制御装置の他の構成を概略的に示すブロック図である。サーボ制御装置１１は、実施の形態１に係るサーボ制御方法を実施することができる装置である。
【００２８】
図２は、制御対象２０と、駆動機構３０と、駆動機構制御部４０とが、サーボ制御装置１１に含まれない点で、図１とは異なる。すなわち、実施の形態１に係るサーボ制御装置１１は、信号検出部５０、中央制御部６０を備える場合もある。図２において、試料ＳＡはサーボ制御装置１１に含まれていないが、含んでもよい。
【００２９】
図１に示すサーボ制御装置１０の構成例は、光ピックアップのように、制御対象２０（レンズ）及び駆動機構３０（ボイスコイルモータ）が単体で動作できない構成を示している。そのため、例えば、制御対象２０、駆動機構３０、駆動機構制御部４０及び試料ＳＡ（光ディスク）を、サーボ制御装置１０に含めている。
【００３０】
一方、図２に示すサーボ制御装置１０の構成例は、例えば、駆動機構３０がモータ等の場合を示している。例えば、モータは、オープンループ制御でも駆動することができるため、図２では、サーボ制御装置１０の構成要素から外している。
【００３１】
図２における制御対象２０、駆動機構３０、駆動機構制御部４０、信号検出部５０、中央制御部６０、及び試料ＳＡは、図１で示すものと同様のため、説明を省略する。
【００３２】
図３は、実施の形態１に係るサーボ制御装置１０の要部の構成要素を示すブロック図である。すなわち、図１におけるサーボ制御装置１０の要部の構成要素を示すブロック図である。図３に示されるように、中央制御部６０は、例えば、制御フィルタ６１と、利得増加フィルタ６２とを備える。また、図３において、図１における駆動機構３０及び駆動機構制御部４０に対応する構成を１つのブロック（３０，４０）で示している。
【００３３】
図３に示されるサーボ制御装置１０において、信号検出部５０は、制御対象２０の位置を示す制御対象位置信号ＳＩＧ０を制御フィルタ６１に供給する。
【００３４】
制御フィルタ６１は、フィードバック制御を実現するためのフィルタを構成要素として備えている。制御フィルタ６１は、例えば、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御フィルタを備えている。
【００３５】
実施の形態１に係るサーボ制御装置１０において、制御フィルタ６１は、制御対象位置信号ＳＩＧ０から制御信号ＳＩＧ１を生成する。そして、制御フィルタ６１は、制御信号ＳＩＧ１を利得増加フィルタ６２に供給する。
【００３６】
利得増加フィルタ６２は、特定の周波数での振幅の利得（ゲイン）［ｄＢ］を局所的に増加しているフィルタである。利得増加フィルタ６２は、入力される制御信号ＳＩＧ１に対し、特定の周波数での振幅を局所的に増加させる機能を持つ。すなわち、利得増加フィルタ６２は、入力された制御信号ＳＩＧ１の振幅を局所的に大きくした制御信号ＳＩＧ２を生成する。そして、利得増加フィルタ６２は、この制御信号ＳＩＧ２を出力する。
【００３７】
駆動機構３０は、駆動機構制御部４０によって制御される。駆動機構３０は、利得増加フィルタ６２から出力された制御信号ＳＩＧ２に従い、制御対象２０を駆動する。
【００３８】
制御対象２０は、例えば、制御対象２０の位置を示す信号を出力する。信号検出部５０は、制御対象２０から出力された制御対象の位置を示す信号と制御対象２０の目標位置信号との差分信号（偏差）を受け取る。信号検出部５０は、この差分信号に応じた制御対象位置信号ＳＩＧ０を生成する。
【００３９】
なお、信号検出部５０は、次に示す処理を行っても良い。信号検出部５０は、制御対象２０から出力された制御対象２０の位置を示す信号と制御対象２０の目標位置信号とを受け取る。信号検出部５０は、これらの差分信号（偏差）を算出する。信号検出部５０は、この算出された差分信号に応じた制御対象位置信号ＳＩＧ０を生成する。
【００４０】
中央制御部６０は、制御対象位置信号ＳＩＧ０に基づいて、制御対象２０を目標位置に追従させるフィードバック制御を行う。
【００４１】
図３の例では、利得増加フィルタ６２は、制御フィルタ６１と制御対象２０との間に挿入されている。すなわち、利得増加フィルタ６２は、制御フィルタ６１の後段に配置されている。しかし、利得増加フィルタ６２は、信号検出部５０と制御フィルタ６１との間に挿入されてもよい。すなわち、利得増加フィルタ６２は、制御フィルタ６１の前段に配置されてもよい。
【００４２】
利得増加フィルタ６２は、抵抗、コンデンサ、コイル又はオペアンプ等を用いたアナログフィルタを構成要素として備えてもよい。また、利得増加フィルタ６２は、汎用マイコン又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）等によるデジタルフィルタを構成要素として備えてもよい。
【００４３】
図４は、図３とは別の、実施の形態１に係るサーボ制御装置１１の要部の構成要素を示すブロック図である。すなわち、図２におけるサーボ制御装置１１の要部の構成要素を示すブロック図である。図４は、制御対象２０と、駆動機構３０と、駆動機構制御部４０とが、サーボ制御装置１１に含まれない点で、図３とは異なる。すなわち、実施の形態１に係るサーボ制御装置１１は、信号検出部５０、中央制御部６０を備える場合もである。
【００４４】
図４における構成要素は、図３で示すものと同様のため、説明を省略する。
【００４５】
アナログフィルタを構成要素とした利得増加フィルタ６２の例について説明する。図５は、実施の形態１に係るサーボ制御装置１０及びサーボ制御装置１１の利得増加フィルタ６２として、アナログフィルタであるピーキングフィルタを採用した例を示す図である。
【００４６】
図５には、利得増加フィルタ６２としてのピーキングフィルタの伝達関数の一例が示されている。利得増加フィルタ６２は、特定の周波数範囲の振幅の利得（ゲイン）が局所的に大きく、特定の周波数範囲の振幅の利得を局所的に増加させることができるフィルタであれば、ピーキングフィルタ以外のものであってもよい。
【００４７】
利得増加フィルタ６２としてのピーキングフィルタは、一般的な双２次フィルタ（Ｂｉｑｕａｄｒａｔｉｃ  Ｆｉｌｔｅｒ）を構成要素とすることができる。「双２次フィルタ」とは、伝達関数の分母及び分子がともに２次のフィルタであり、その伝達関数は、例えば、次式（１）で記述される。
【００４８】
【数１】
2016067741.tif 000003
【００４９】
ここで、ｓは複素変数である。ω０はピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］をラジアン単位［ｒａｄ／ｓｅｃ］で表現したものである。ピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］は、利得増加フィルタ６２の振幅の利得が最大となる周波数である。Ａ０は利得増加フィルタ６２の振幅の利得を決める定数である。Ｑ０は利得増加フィルタ６２から出力される信号のピークの幅を決める定数である。
【００５０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施の形態１に係る利得増加フィルタ６２の利得周波数特性及び位相周波数特性を示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示された利得増加フィルタ６２は、式（１）で示される伝達関数が示す伝達特性を持つピーキングフィルタである。
【００５１】
図６（ａ）は、周波数［Ｈｚ］に対する振幅の利得［ｄＢ］の特性（利得周波数特性）を示している。図６（ｂ）は、周波数［Ｈｚ］に対する位相［度］の特性（位相周波数特性）を示している。
【００５２】
図６（ａ）及び図６（ｂ）において、ピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］をラジアン単位［ｒａｄ／ｓｅｃ］で示すω０と、定数Ａ０と、定数Ｑ０とを、以下の値に設定している。
ω０＝７５３９８２．２４［ｒａｄ／ｓｅｃ］
（すなわち、ＰＫｆ０＝１．２×１０５［Ｈｚ］）
Ａ０＝２．５
Ｑ０＝１．４１３
【００５３】
図６（ａ）において、横軸は利得増加フィルタ６２から出力される信号の周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸は利得増加フィルタ６２としてのピーキングフィルタの振幅の利得［ｄＢ］を示す。図６（ｂ）において、横軸は利得増加フィルタ６２としてのピーキングフィルタから出力される信号の周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸は利得増加フィルタ６２としてのピーキングフィルタから出力される信号の位相［度］を示す。
【００５４】
図６（ａ）において、振幅の利得は、次式（２）で算出される。
振幅の利得［ｄＢ］＝２０・ｌｏｇ１０Ｘ              式（２）
【００５５】
ここで、Ｘは実数値である。例えば、Ｘ＝（出力振幅）／（入力振幅）とする。すなわち、図６（ａ）における振幅の利得［ｄＢ］は、実数値Ｘをデシベル値に換算した値である。図６（ａ）に示される利得増加フィルタ６２は、ピーク周波数ＰＫｆ０を持つことが望ましい。ピーク周波数ＰＫｆ０は、利得周波数特性において振幅の利得が最大（極大）となる周波数である。また、図６（ａ）に示される利得増加フィルタ６２は、ピーク周波数ＰＫｆ０（すなわち、図６（ａ）においてＰＫｆ０）から離れるほど徐々に振幅の利得が低下する利得分布を持つ。
【００５６】
また、利得増加フィルタ６２は、特定の周波数未満の周波数範囲において位相を進める周波数領域ＦＤ１を有し、特定の周波数を超える周波数範囲において位相を遅らせる周波数領域ＦＤ２を有する位相周波数特性を持つことができる。
【００５７】
図６（ｂ）から理解できるように、利得増加フィルタ６２としてのピーキングフィルタでは、特定の周波数であるピーク周波数ＰＫｆ０未満の周波数で位相が進む（位相が０度より大きい）。また、利得増加フィルタ６２としてのピーキングフィルタでは、特定の周波数であるピーク周波数ＰＫｆ０を超える周波数では位相が遅れる（位相が０度より小さい）。
【００５８】
なお、利得増加フィルタ６２としてのピーキングフィルタにおけるピーク周波数ＰＫｆ０の決定方法は、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて説明する。
【００５９】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施の形態１に係るサーボ制御装置１０及びサーボ制御装置１１の開ループ特性を示す図である。図７（ａ）において、横軸は利得増加フィルタ６２から出力される信号の周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸は利得増加フィルタ６２の振幅の利得［ｄＢ］を示す。図７（ｂ）において、横軸は利得増加フィルタ６２から出力される信号の周波数［Ｈｚ］を示し、縦軸は利得増加フィルタ６２から出力される信号の位相［度］を示す。図７（ａ）及び図７（ｂ）における横軸と縦軸は、それぞれ図６（ａ）及び図６（ｂ）において説明したものと同じである。
【００６０】
図７（ａ）において、利得周波数特性曲線７０ａは、比較例の開ループ特性としての振幅の利得［ｄＢ］を示している。図７（ｂ）において、位相周波数特性曲線７１ａは、比較例の開ループ特性としての位相［度］を示している。
【００６１】
比較例の開ループ特性は、利得増加フィルタ（図２に示される利得増加フィルタ６２）を含んでいない。比較例の開ループは、図３及び図４の信号検出部５０と制御フィルタ６１と駆動機構３０とを含み、利得増加フィルタ６２を含まない。つまり、ここで比較例とは、制御対象２０を制御フィルタ６１で制御する、一般的なフィードバック制御を指す。比較例の開ループは、例えば、図３及び図４に示す信号検出部５０の伝達関数と制御フィルタ６１の伝達関数と駆動機構３０の伝達関数との積で表わされる。
【００６２】
制御フィルタ６１は、フィードバック制御を実現するための位相補償フィルタを構成要素として備えている。制御フィルタ６１は、フィードバック制御を行うために、位相補償の機能を備えている。
【００６３】
利得周波数特性曲線７０ａ及び位相周波数特性曲線７１ａは、それぞれ破線で示されている。
【００６４】
図７（ａ）において、利得周波数特性曲線７０ｂは、実施の形態１における開ループ特性としての振幅の利得［ｄＢ］を示している。図７（ｂ）において、位相周波数特性曲線７１ｂは、実施の形態１における開ループ特性としての位相［度］を示している。実施の形態１における開ループ特性は、利得増加フィルタを含む。この利得増加フィルタは、図３及び図４に示される利得増加フィルタ６２であって、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示される特性を持つ。実施の形態１の開ループは、信号検出部５０と中央制御部６０と駆動機構３０とを含む。利得周波数特性曲線７０ｂ及び位相周波数特性曲線７１ｂは、それぞれ実線で示されている。
【００６５】
また、図７（ａ）及び図７（ｂ）において、ＧＡｆ０［Ｈｚ］は、比較例及び実施の形態１において、振幅の利得が０［ｄＢ］となる周波数を示す。ＴＨｆ０［Ｈｚ］は、比較例において、位相が−１８０［度］となる周波数を示す。ＴＨｆ１［Ｈｚ］は、実施の形態１において、位相が−１８０［度］となる周波数を示す。ＲＥｆ０［Ｈｚ］は、比較例及び実施の形態１において、駆動機構３０の共振周波数（共振点）を示す。
【００６６】
ここで、図６（ａ）及び図６（ｂ）のピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］の決定方法について説明する。
【００６７】
図７（ｂ）において、比較例の位相周波数特性曲線７１ａを実施の形態１の位相周波数特性曲線７１ｂに変えるためには、以下の第１条件と第２条件との両方を満たすように、ピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］を決定することが望ましい。すなわち、第１条件及び第２条件により、振幅の利得が０［ｄＢ］となる周波数ＧＡｆ０［Ｈｚ］近傍の位相を進ませることができる。
第１条件：  ＰＫｆ０≧ＧＡｆ０
第２条件：  ＰＫｆ０≧ＴＨｆ０
【００６８】
第１条件は、ピーク周波数ＰＫｆ０が、周波数ＧＡｆ０［Ｈｚ］以上であるという条件である。信号検出部５０と駆動機構３０とを含む開ループの開ループ特性において、周波数ＧＡｆ０［Ｈｚ］は、振幅の利得が０［ｄＢ］となる周波数である。図７（ａ）中の破線は、利得が０［ｄＢ］となる位置を示している。
【００６９】
第２条件は、ピーク周波数ＰＫｆ０が、周波数ＴＨｆ０［Ｈｚ］以上であるという条件である。信号検出部５０と駆動機構３０とを含む開ループの開ループ特性において、周波数ＴＨｆ０［Ｈｚ］は、図７（ｂ）中の破線の位相が−１８０［度］となる周波数である。
【００７０】
比較例（図７（ｂ）中の破線）において、周波数ＴＨｆ０［Ｈｚ］は、位相が−１８０［度］となる周波数である。また、信号検出部５０と駆動機構３０とを含む開ループの開ループ特性（実施の形態１）において、周波数ＴＨｆ１［Ｈｚ］は、位相が−１８０［度］となる位置を示している。
【００７１】
駆動機構３０が共振点を有する場合には、共振周波数ＲＥｆ０［Ｈｚ］での振幅の利得を増加させるとゲイン余裕が小さくなる。このため、以下の第３条件を満たすように、ピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］を決定することが望ましい。
第３条件：  ＰＫｆ０＞ＲＥｆ０
【００７２】
第３条件は、ピーク周波数ＰＫｆ０が、共振周波数ＲＥｆ０［Ｈｚ］より大きい周波数であるという条件である。駆動機構３０は、共振点を有している。共振周波数ＲＥｆ０［Ｈｚ］は、駆動機構３０の共振点の周波数である。
【００７３】
なお、駆動機構３０が共振点を有さない場合には、第１条件と第２条件とを満足すればよい。
【００７４】
図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）及び図７（ｂ）の場合では、次に示す条件を満たしている。周波数ＧＡｆ０＝４．１×１０３［Ｈｚ］である。周波数ＧＡｆ０は、振幅の利得が０［ｄＢ］となる周波数である。周波数ＴＨｆ０＝１．０×１０４［Ｈｚ］である。周波数ＴＨｆ０は、比較例において、位相が−１８０［度］となる周波数である。共振周波数ＲＥｆ０＝２．０×１０４［Ｈｚ］である。共振周波数ＲＥｆ０は、駆動機構３０の共振周波数である。ピーク周波数ＰＫｆ０＝１．２×１０５［Ｈｚ］である。そして、第１条件、第２条件、及び第３条件を全て満足している。
【００７５】
これにより、図７（ａ）に示されるように、利得増加フィルタ６２によって、共振点（共振周波数ＲＥｆ０）における振幅の変化を小さくすることが可能である。例えば、図７（ａ）では、利得増加フィルタ６２によって、共振点における振幅の利得は変化していない。
【００７６】
また、図７（ｂ）に示されるように、利得増加フィルタ６２によって、周波数ＧＡｆ０［Ｈｚ］の位相の進み量を大きくすることが可能である。周波数ＧＡｆ０［Ｈｚ］は、振幅の利得が０［ｄＢ］となる周波数である。例えば、領域７２は、利得増加フィルタ６２によって、位相遅れが改善された領域である。図７（ｂ）で、領域７２は、周波数ＧＡｆ０から周波数ＴＨｆ１までの周波数領域である。
【００７７】
次に、デジタルフィルタを構成要素とした利得増加フィルタ６２の例について説明する。
【００７８】
図８は、実施の形態１に係るサーボ制御装置１０の利得増加フィルタ６２で、デジタルフィルタを構成要素とした場合の演算ブロックの一例を示すブロック図である。
【００７９】
図８において、８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ及び８０ｆは、各々が所定の乗算係数を持つ乗算器である。つまり、図６に示す利得増加フィルタ６２は、乗算器８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ，８０ｅ，８０ｆを備える。
【００８０】
また、８０ｇ及び８０ｈは、１サンプル時間の遅延要素としての遅延器（ｚ−１）である。つまり、図６に示す利得増加フィルタ６２は、遅延器８０ｇ，８０ｈを備える。遅延器８０ｇ，８０ｈは、例えば、シフトレジスタを構成要素としている。
【００８１】
８０ｉ、８０ｊ、８０ｋ及び８０ｌは、加算器として機能する演算ブロックである。つまり、図６に示す利得増加フィルタ６２は、加算器８０ｉ，８０ｊ，８０ｋ，８０ｌを備える。
【００８２】
制御フィルタ６１及び利得増加フィルタ６２において、デジタルフィルタを構成要素とすることで、任意の双２次フィルタの特性を実現できる。これにより、図６（ａ）及び図６（ｂ）で示した利得増加フィルタ６２と同様の利得周波数特性及び位相周波数特性を持つフィルタを実現することができる。
【００８３】
以上に説明したように、実施の形態１に係るサーボ制御装置１０、サーボ制御装置１１及びサーボ制御方法においては、利得増加フィルタ６２を追加することで、位相遅れを改善し、ゲイン余裕を確保し、制御の安定性を維持することができる。利得増加フィルタ６２は、開ループ特性における特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる。ここで、特定の周波数は、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）におけるピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］である。また、位相遅れの改善は、例えば、図７（ｂ）における領域７２における位相遅れの改善である。
【００８４】
また、実施の形態１に係るサーボ制御装置１０、サーボ制御装置１１及びサーボ制御方法においては、高い周波数帯域において位相遅れが改善される。このため、サーボ制御に用いられる制御帯域として高い周波数帯域を使用できる。ここで、高い周波数帯域は、例えば、図７（ｂ）における領域７２のように、周波数ＴＨｆ０［Ｈｚ］より大きく、周波数ＴＨｆ１［Ｈｚ］以下の領域である。このため、制御帯域として低い周波数帯域を使用していた比較例の場合よりも、高精度な制御を実現することができる。ここで、低い周波数帯域は、例えば、図７（ｂ）における周波数ＴＨｆ０［Ｈｚ］以下の領域である。
【００８５】
ここで、周波数ＴＨｆ１［Ｈｚ］は、実施の形態１に係るサーボ制御装置１０及びサーボ制御装置１１において、位相遅れが−１８０［度］となる周波数である。周波数ＴＨｆ１［Ｈｚ］以下の周波数では、位相遅れが−１８０［度］より小さい。
【００８６】
さらに、実施の形態１に係るサーボ制御装置１０、サーボ制御装置１１及びサーボ制御方法においては、特定の周波数として共振周波数における利得を増減させない周波数を選択することができる。つまり、サーボ制御装置１０、サーボ制御装置１１及びサーボ制御方法は、共振周波数における利得の変動を抑えることができる。ここで、特定の周波数は、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）におけるピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］である。また、共振周波数は、例えば、図７（ａ）における共振周波数ＲＥｆ０［Ｈｚ］である。
【００８７】
このため、駆動機構３０が共振点を有する場合であって、製品ばらつきのように、駆動機構３０ごとに共振周波数ＲＥｆ０［Ｈｚ］のばらつきがあったとしても、制御の安定性を維持することができる。
【００８８】
実施の形態２．
実施の形態１においては、一般的なサーボ制御装置１０及びサーボ制御装置１１について説明した。実施の形態２に係るサーボ制御装置９０は、制御対象２０を光ピックアップの対物レンズとする、光ディスク装置である。
【００８９】
図９は、実施の形態２に係るサーボ制御装置９０である光ディスク装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【００９０】
図９に示されるように、実施の形態２に係るサーボ制御装置９０は、スピンドルモータ９１と、スピンドル制御部９２と、スレッドモータ９３と、スレッド制御部９４と、レーザ制御部９５と、光ピックアップ１００と、アクチュエータ制御部１１０と、信号検出部１２０と、中央制御部１３０とを備える。スピンドルモータ９１は、光ディスクＯＤを回転させる。アクチュエータ制御部１１０は、実施の形態１で示した駆動機構制御部４０に相当する。
【００９１】
光ディスクＯＤは、再生専用型ディスク、追記型ディスク及び書き換え型ディスクを含む。再生専用型ディスクは、再生のみを行うことができる。追記型ディスクは、再生と追加記録とを行うことができて、書き換えを行うことができない。書き換え型ディスクは、再生、追加記録及び書き換えを行うことができる。また、光ディスクＯＤは、例えば、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）（登録商標）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）等である。光ディスクＯＤは、実施の形態１に示す試料ＳＡに相当する。
【００９２】
スピンドルモータ９１は、光ディスクＯＤを回転させる。スピンドルモータ９１の回転方式には、角速度一定のＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ａｎｇｕｌａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式又は線速度一定のＣＬＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式等の方式がある。スピンドル制御部９２は、スピンドルモータ９１を制御する。
【００９３】
スレッドモータ９３は、光ピックアップ１００を光ディスクＯＤのトラッキング方向に移動させる。トラッキング方向は、光ディスクＯＤの半径方向である。また、図９において、トラッキング方向は、ｘ軸方向である。
【００９４】
スレッド制御部９４は、スレッドモータ９３を制御する。
【００９５】
レーザ制御部９５は、レーザ光源１０２を制御する。
【００９６】
光ピックアップ１００は、レーザ光源１０２と、ビームスプリッタ１０３と、対物レンズ１０４と、光検出部１０５と、レンズユニット１０１と、弾性支持部材と、アクチュエータ１０６とを備える。ビームスプリッタ１０３は、このレーザ光源１０２からのレーザ光を反射させる。対物レンズ１０４は、このビームスプリッタ１０３で反射したレーザ光を光ディスクＯＤの情報記録面上に集光させる。対物レンズ１０４は、実施の形態１に示す制御対象２０に相当する。光検出部１０５は、光ディスクＯＤで反射し、対物レンズ１０４及びビームスプリッタ１０３を透過した反射光を受光して電気信号に変換する受光素子を含む。レンズユニット１０１は、これらの構成要素１０２〜１０５を備えるユニットである。弾性支持部材１０７は、レンズユニット１０１内に対物レンズ１０４を移動可能に支持する。アクチュエータ１０６は、この弾性支持部材１０７の弾性力に抗して、対物レンズ１０４をトラッキング方向及びフォーカシング方向（ｚ軸方向）に移動させる駆動機構である。アクチュエータ１０６は、実施の形態１に示す駆動機構３０に相当する。
【００９７】
駆動機構制御部としてのアクチュエータ制御部１１０は、中央制御部１３０からの指令信号に応じて、アクチュエータ１０６を制御する。アクチュエータ制御部１１０は、実施の形態１に示す駆動機構制御部４０に相当する。中央制御部１３０は、実施の形態１に示す中央制御部６０に相当する。アクチュエータ制御部１１０は、中央制御部１３０の一部であってもよい。
【００９８】
信号検出部１２０は、光検出部１０５からの電気信号を入力する。つまり、信号検出部１２０は、光検出部１０５からの電気信号を受け取る。そして、信号検出部１２０は、生成された信号を出力する。信号検出部１２０は、実施の形態１に示す信号検出部５０に相当する。
【００９９】
信号検出部１２０で生成される信号は、対物レンズ位置信号、フォーカスエラー信号又はトラッキングエラー信号等である。対物レンズ位置信号は、対物レンズ１０４の位置を示す信号である。フォーカスエラー信号は、対物レンズ１０４が光ディスクＯＤの情報記録面にレーザ光の焦点を合わせるための制御信号である。トラッキングエラー信号は、対物レンズ１０４が光ディスクＯＤの情報記録面上のトラックに追従するための制御信号である。
【０１００】
図９において、方向Ｆは、フォーカシング方向である。方向Ｔはトラッキング方向である。方向Ｔは、光ディスクの半径方向である。
【０１０１】
フォーカスエラー信号の生成方式としては、例えば、非点収差法等の公知の方法を用いることができる。また、トラッキングエラー信号の生成方式としては、例えば、プッシュプル法、ＤＰＰ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ）法又はＤＰＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）法等の公知の方法を用いることができる。
【０１０２】
中央制御部１３０は、アクチュエータ制御部１１０に対し、アクチュエータ１０６を制御するための指令を出す。また、中央制御部１３０は、図３において説明された制御フィルタ６１と、利得増加フィルタ６２とを含む。
【０１０３】
実施の形態２において、制御フィルタ６１は、実施の形態１で示したものと同様に、フィードバック制御を実現するためのフィルタを構成要素としている。制御フィルタ６１は、例えば、ＰＩＤ制御フィルタを構成要素としている。
【０１０４】
実施の形態２において、利得増加フィルタ６２は、実施の形態１で示したものと同様に、例えば、ピーキングフィルタである。利得増加フィルタ６２の振幅の利得が最大となる周波数であるピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］は、実施の形態１において、図６（ａ）及び図６（ｂ）並びに図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて説明したものと同様である。
【０１０５】
なお、対物レンズ１０４を目標の位置に追従させたい場合には、信号検出部１２０から出力される信号のうち、対物レンズ位置信号を用いる。また、対物レンズ１０４を光ディスクＯＤの情報記録面上の目標トラックに追従させて記録及び再生を行いたい場合には、信号検出部１２０から出力される信号のうち、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を用いる。
【０１０６】
なお、実施の形態２に係るサーボ制御装置９０の構成は、図９の構成に限定されない。
【０１０７】
以上に説明したように、実施の形態２に係るサーボ制御装置９０及びサーボ制御方法によれば、実施の形態１の場合と同様に、利得増加フィルタを含むことで、アクチュエータの共振点における振幅の変化を従来よりも小さくし、開ループ特性の振幅の利得が０［ｄＢ］となる周波数における位相の進み量を従来よりも大きくすることができる。このため、サーボ制御装置９０及びサーボ制御方法は、制御帯域を従来よりも高くすることができる。これにより、サーボ制御装置９０及びサーボ制御方法は、制御の安定性を確保しつつ、制御帯域を従来よりも高くすることで高精度な制御を実現することができる。
【０１０８】
実施の形態３．
実施の形態２においては、制御対象２０が光ピックアップの対物レンズである場合を説明したが、実施の形態３においては、制御対象２０が磁気ディスク装置の磁気ヘッドである場合を説明する。実施の形態３における磁気ディスク装置は、サーボ制御を行うサーボ制御装置の一例であり、例えば、ハードディスク装置（ＨＤＤ）である。
【０１０９】
図１０は、実施の形態３に係るサーボ制御装置１４０である磁気ディスク装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【０１１０】
図１０に示されるように、実施の形態３に係るサーボ制御装置１４０は、磁気ディスクＭＤと、制御対象１５０と、アクチュエータ１６０と、アクチュエータ制御部１７０と、信号検出部１８０と、中央制御部１９０とを備える。制御対象１５０は、磁気ディスク装置の磁気ヘッドである。制御対象（磁気ヘッド）１５０は、実施の形態１の制御対象２０に相当する。アクチュエータ１６０は、磁気ヘッドの駆動機構である。アクチュエータ１６０は、実施の形態１の駆動機構３０に相当する。アクチュエータ制御部１７０は、駆動機構制御部である。アクチュエータ制御部１７０は、実施の形態１の駆動機構制御部４０に相当する。アクチュエータ制御部１７０は、中央制御部１９０の一部であってもよい。
【０１１１】
また、サーボ制御装置１４０は、スピンドルモータ１４１と、スピンドルモータ制御部１４２とを備える。スピンドルモータ１４１は、試料としての磁気ディスクＭＤを回転させる。磁気ディスクＭＤは、実施の形態１の試料ＳＡに相当する。スピンドルモータ制御部１４２は、スピンドルモータ１４１を制御する。
【０１１２】
実施の形態３において、制御対象１５０は、磁化パターン検出部を含む。アクチュエータ１６０は、磁化パターン検出部を支持するアームを備える。アクチュエータ制御部１７０は、アームを移動させるアーム制御部を備える。
【０１１３】
信号検出部１８０は、磁気ヘッドとしての制御対象１５０の位置を示す磁気ヘッド位置信号を生成する。そして、信号検出部１８０は、生成された信号を出力する。信号検出部１８０は、実施の形態１の信号検出部５０に相当する。
【０１１４】
中央制御部１９０は、アクチュエータ制御部１７０に対し、アクチュエータ１６０を制御するための制御信号ＳＩＧ２を与える。また、中央制御部１９０は、図３において説明された制御フィルタ６１と、利得増加フィルタ６２とを備える。
【０１１５】
実施の形態３において、制御フィルタ６１は、実施の形態１で示したものと同様に、フィードバック制御を実現するためのフィルタを構成要素としている。制御フィルタ６１は、例えば、ＰＩＤ制御フィルタを構成要素としている。
【０１１６】
実施の形態３において、利得増加フィルタ６２は、実施の形態１で示したものと同様に、ピーキングフィルタである。利得増加フィルタ６２の振幅の利得が最大となる周波数であるピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］は、実施の形態１において、図６（ａ）及び図６（ｂ）並びに図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて説明したものと同様の条件を満たすように設定される。
【０１１７】
なお、実施の形態３に係るサーボ制御装置１４０の構成は、図１０の構成に限定されない。
【０１１８】
以上に説明したように、実施の形態３に係るサーボ制御装置１４０及びサーボ制御方法によれば、実施の形態１の場合と同様に、利得増加フィルタを含むことで、アクチュエータの共振点における振幅の変化を従来よりも小さくし、開ループ特性の振幅の利得が０［ｄＢ］となる周波数における位相の進み量を従来よりも大きくすることができる。このため、サーボ制御装置１４０及びサーボ制御方法は、制御帯域を従来よりも高くすることができる。これにより、サーボ制御装置１４０及びサーボ制御方法は、制御の安定性を確保しつつ、制御帯域を従来よりも高くすることで高精度な制御を実現することができる。
【０１１９】
実施の形態４．
実施の形態４においては、制御対象２０がミラー、駆動機構３０がモータである場合を説明する。すなわち、実施の形態４は、ミラーが所望の角度となるよう、モータによるミラー位置の制御を行うサーボ制御装置の一例である。
【０１２０】
図１１は、実施の形態４に係るサーボ制御装置２００であるモータ制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【０１２１】
図１１に示されるように、実施の形態４に係るサーボ制御装置２００は、信号検出部２４０と、中央制御部２５０とを備える。なお、図１１には、制御対象２１０と、アクチュエータ２２０と、アクチュエータ制御部２３０とが示されている。
【０１２２】
制御対象２１０は、ミラーである。制御対象２１０は、実施の形態１の制御対象２０に相当する。アクチュエータ２２０は、モータである。アクチュエータ（モータ）２２０は、実施の形態１の駆動機構３０に相当する。
【０１２３】
アクチュエータ制御部２３０は、中央制御部２５０からの指令信号に応じて、アクチュエータ２２０を制御する。アクチュエータ制御部２３０は、実施の形態１の駆動機構制御部４０に相当する。アクチュエータ制御部２３０は、中央制御部２５０の一部であってもよい。
【０１２４】
信号検出部２４０は、ミラーとしての制御対象２１０の角度を示すミラー角度検出信号を生成する。そして、信号検出部２４０は、生成された信号を出力する。信号検出部２４０は、実施の形態１の信号検出部５０に相当する。
【０１２５】
中央制御部２５０は、アクチュエータ制御部２３０に対し、アクチュエータ２２０を制御するための制御信号ＳＩＧ２を与える。また、中央制御部２５０は、図４において説明された制御フィルタ６１と、利得増加フィルタ６２とを備える。中央制御部２５０は、実施の形態１の中央制御部６０に相当する。
【０１２６】
実施の形態４において、制御フィルタ（図４における６１）は、実施の形態１で示したものと同様に、フィードバック制御を実現するためのフィルタを構成要素としている。
制御フィルタ６１は、例えば、ＰＩＤ制御フィルタを構成要素としている。
【０１２７】
実施の形態４において、利得増加フィルタ（図４における６２）は、実施の形態１で示したものと同様に、ピーキングフィルタである。利得増加フィルタ６２の振幅の利得が最大となる周波数であるピーク周波数ＰＫｆ０［Ｈｚ］は、実施の形態１において、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）及び図７（ｂ）を用いて説明したものと同様の条件を満たすように設定される。
【０１２８】
なお、実施の形態４に係るサーボ制御装置２００の構成は、図１１の構成に限定されない。例えば、制御対象２１０として、ミラーの代わりに、モータ（アクチュエータ２２０）の回転に応じて動くテーブル等でもよい。この場合には、信号検出部２４０は、テーブルとしての制御対象２１０の位置を示す位置検出信号を生成する。一般的に、制御対象２１０は、モータ（アクチュエータ２２０）の回転に応じて動く被駆動体である。つまり、モータ２２０の回転に応じて動く被駆動体（制御対象）２１０は、実施の形態１の制御対象２０に相当する。
【０１２９】
以上に説明したように、実施の形態４に係るサーボ制御装置２００及びサーボ制御方法によれば、実施の形態１の場合と同様に、利得増加フィルタを含むことで、アクチュエータの共振点における振幅の変化を従来よりも小さくし、開ループ特性の振幅の利得が０［ｄＢ］となる周波数における位相の進み量を従来よりも大きくすることができる。このため、サーボ制御装置２００及びサーボ制御方法は、制御帯域を従来よりも高くすることができる。これにより、サーボ制御装置２００及びサーボ制御方法は、制御の安定性を確保しつつ、制御帯域を従来よりも高くすることで高精度な制御を実現することができる。
【０１３０】
変形例．
以上で説明した実施の形態１から４に係るサーボ制御装置及びサーボ制御方法は、電子回路等のハードウェア資源のみにより実現されてもよいし、又は、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現されてもよい。ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現される場合には、サーボ制御装置及びサーボ制御方法は、例えば、コンピュータプログラムがコンピュータにより実行されることによって実現される。より具体的には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記録媒体に記録されたコンピュータプログラムが主記憶装置に読み出されて中央制御装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）により実行されることによって実現される。コンピュータプログラムは、光ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されてもよいし、インターネット等の通信回線を介して提供されてもよい。
【０１３１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明に係るサーボ制御装置及びサーボ制御方法は、駆動機構を用いて制御対象の位置（特に、試料と制御対象との間の相対的位置）を制御する装置であれば、光ディスク装置、磁気ディスク装置、及びモータ制御装置以外の各種の装置、例えば、アクチュエータによる精密な位置制御を行う制御対象を有するロボット等の生産設備、又は、アクチュエータによる精密な位置制御を行う制御対象を有する自動車、船舶、航空機等の輸送機器のような各種の装置、に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０  サーボ制御装置、  １１  サーボ制御装置、  ２０  制御対象、  ３０  駆動機構、  ４０  駆動機構制御部、  ５０  信号検出部、  ６０  中央制御部、  ６１  制御フィルタ、  ６２  利得増加フィルタ、  ７０ａ  比較例における利得周波数特性曲線、  ７０ｂ  利得周波数特性曲線、  ７１ａ  比較例における位相周波数特性曲線、  ７１ｂ  位相周波数特性曲線、  ８０ａ〜８０ｆ  乗算器、  ８０ｇ，８０ｈ  遅延器（シフトレジスタ）、  ８０ｉ〜８０ｌ  加算器、  ９０  サーボ制御装置、  ９１  スピンドルモータ、  ９２  スピンドル制御部、  ９３  スレッドモータ、  ９４  スレッド制御部、  ９５  レーザ制御部、  １００  光ピックアップ、  １０１  レンズユニット、  １０２  レーザ光源、  １０３  ビームスプリッタ、  １０４  対物レンズ、  １０５  光検出部、  １０６  アクチュエータ、  １０７  弾性支持部材、  １１０  アクチュエータ制御部、  １２０  信号検出部、  １３０  中央制御部、  １４０  サーボ制御装置、  １４１  スピンドルモータ、  １４２  スピンドルモータ制御部、  １５０  制御対象、  １６０  アクチュエータ、  １７０  アクチュエータ制御部、  １８０  信号検出部、  １９０  中央制御部、  ２００  サーボ制御装置、  ２１０  制御対象、  ２２０  アクチュエータ、  ２３０  アクチュエータ制御部、  ２４０  信号検出部、  ２５０  中央制御部、  ＳＡ  試料、  ＯＤ  光ディスク、  ＭＤ  磁気ディスク、  ＦＤ１  位相を進める周波数領域、  ＦＤ２  位相を遅らせる周波数領域、  Ｆ，Ｔ  方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月25日(2015.12.25)
【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】
制御対象を駆動する駆動機構を制御するサーボ制御装置であって、
可動支持された前記制御対象の位置を示す信号である制御対象位置信号を生成する信号検出部と、
前記制御対象位置信号に基づいて、前記駆動機構を制御するための制御信号を生成する中央制御部と、
を備え、
前記中央制御部は、前記信号検出部と前記駆動機構とを含む開ループの開ループ特性において、予め決められた特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタを含み、
前記利得周波数特性において振幅の利得が最大となる周波数であるピーク周波数は、前記開ループ特性における振幅の利得が０ｄＢとなる周波数以上であり、および、前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含まない場合の開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数以上であり、
前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含む場合の開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数は、前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含まない場合の開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数より大きい
ことを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項２】
前記駆動機構が共振点を有し、
前記ピーク周波数は、前記共振点の周波数である共振周波数より大きい
ことを特徴とする請求項１に記載のサーボ制御装置。
【請求項３】
前記利得増加フィルタは、前記特定の周波数未満の周波数範囲において位相を進める周波数領域を有し、前記特定の周波数を超える周波数範囲において位相を遅らせる周波数領域を有する位相周波数特性を持つことを特徴とする請求項１または２に記載のサーボ制御装置。
【請求項４】
前記利得増加フィルタは、双２次フィルタを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のサーボ制御装置。
【請求項５】
前記制御対象は、光ディスク上を走査する光ピックアップに備えられた対物レンズであり、前記駆動機構は、前記対物レンズを駆動するアクチュエータである、または、
前記制御対象は、磁気ディスク上を走査する磁気ヘッドであり、前記駆動機構は、前記磁気ヘッドを駆動するアクチュエータである、または、
前記駆動機構は、モータであり、前記制御対象は、前記モータの回転に応じて動く被駆動体である
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のサーボ制御装置。
【請求項６】
制御対象を駆動する駆動機構を制御するサーボ制御方法であって、
中央制御部から供給された制御信号に基づいて、可動支持された制御対象を駆動するステップと、
前記制御対象の位置を示す信号である制御対象位置信号を信号検出部で生成するステップと、
前記中央制御部が、前記駆動機構と前記信号検出部とを含む開ループの開ループ特性において、予め決められた特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタを用いて、前記信号検出部で生成された前記制御対象位置信号から前記制御信号を生成するステップと、
を有し、
前記利得周波数特性において振幅の利得が最大となる周波数であるピーク周波数は、前記開ループ特性における振幅の利得が０ｄＢとなる周波数以上であり、および、前記信号検出部の伝達関数と前記中央制御部が備える位相補償フィルタとしての制御フィルタの伝達関数と前記駆動機構の伝達関数との積で表わされる開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数以上であり、
前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含む場合の開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数は、前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含まない場合の開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数より大きい
ことを特徴とするサーボ制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係るサーボ制御装置は、制御対象を駆動する駆動機構を制御するサーボ制御装置であって、可動支持された前記制御対象の位置を示す信号である制御対象位置信号を生成する信号検出部と、前記信号検出部で生成された前記制御対象位置信号に基づいて、前記駆動機構を制御するための制御信号を生成する中央制御部と、を備え、前記中央制御部は、前記信号検出部と前記駆動機構とを含む開ループの開ループ特性において、予め決められた特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタを含み、前記利得周波数特性において振幅の利得が最大となる周波数であるピーク周波数は、前記開ループ特性における振幅の利得が０ｄＢとなる周波数以上であり、および、前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含まない場合の開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数以上であり、前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含む場合の開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数は、前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含まない場合の開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数より大きいことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明に係るサーボ制御方法は、制御対象を駆動する駆動機構を制御するサーボ制御方法であって、中央制御部から供給された制御信号に基づいて、可動支持された制御対象を駆動するステップと、前記制御対象の位置を示す信号である制御対象位置信号を信号検出部で生成するステップと、前記中央制御部が、前記駆動機構と前記信号検出部とを含む開ループの開ループ特性において、予め決められた特定の周波数での振幅の利得を局所的に増加させる利得周波数特性を持つ利得増加フィルタを用いて、前記信号検出部で生成された前記制御対象位置信号から前記制御信号を生成するステップと、を有し、前記利得周波数特性において振幅の利得が最大となる周波数であるピーク周波数は、前記開ループ特性における振幅の利得が０ｄＢとなる周波数以上であり、および、前記信号検出部の伝達関数と前記中央制御部が備える位相補償フィルタとしての制御フィルタの伝達関数と前記駆動機構の伝達関数との積で表わされる開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数以上であり、前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含む場合の開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数は、前記中央制御部が前記利得増加フィルタを含まない場合の開ループ特性における位相が−１８０度となる周波数より大きいことを特徴とする。
【国際調査報告】
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