(57)【要約】【課題】トラッキング誤差信号が大きくなり操作量飽和が発生しても、光スポット位置を速やかにトラック位置に追従させることを可能にするトラッキング制御装置、トラッキング制御方法及びトラッキング制御プログラムを提供する。【解決手段】トラッキング制御装置１は、光ディスクの回転に伴う周期的なトラック位置と光スポット位置との誤差を補正するフィードバック制御系のフィードバック制御手段１２で生成される第一操作量と、光ディスクの偏心や外部からの振動等の外乱による誤差を補正するフィードフォワード制御系のフィードフォワード制御手段２２で生成される第二操作量とから、各操作量毎に制限値を超える超過量を検出し、その超過量に基づいて、フィードフォワード制御系における次回のトラッキング誤差の予測を行うことを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004095123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク媒体上のトラック位置に基づいて、光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置を制御するトラッキング制御装置であって、
前記トラック位置と前記光スポット位置との差分をトラッキング誤差信号として生成するトラッキング誤差信号生成手段と、
このトラッキング誤差信号生成手段で生成された前記トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正するための第一操作量を生成するフィードバック制御手段と、
前記トラッキング誤差信号と前記ディスク媒体の少なくとも１回転周期前のトラッキング誤差補正信号とを加算した補正トラッキング誤差信号を生成する補正トラッキング誤差信号生成手段と、
この補正トラッキング誤差信号生成手段で生成された前記補正トラッキング誤差信号を記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶された前記補正トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正するための第二操作量を生成するフィードフォワード制御手段と、
前記第二操作量に基づいて、前記トラッキング誤差信号を補正するための前記トラッキング誤差補正信号を生成するトラッキング誤差補正信号生成手段と、
前記第一操作量と前記第二操作量とを加算して、前記光スポット位置の補正操作量を生成する補正操作量生成手段と、
この補正操作量生成手段で生成された前記補正操作量に基づいて、前記光スポット位置を補正する光スポット位置補正手段と、
を備えていることを特徴とするトラッキング制御装置。
【請求項２】
前記フィードバック制御手段で生成された前記第一操作量を、予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量に基づいて前記第二操作量を補正するための第一補正量を生成して、前記第二操作量を補正する第一補正量生成手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のトラッキング制御装置。
【請求項３】
前記補正操作量生成手段で生成された前記補正操作量を、予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量に基づいて前記第二操作量を補正するための第二補正量を生成して、前記第二操作量を補正する第二補正量生成手段を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトラッキング制御装置。
【請求項４】
ディスク媒体上のトラック位置に基づいて、光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置を制御するトラッキング制御方法であって、
前記トラック位置と前記光スポット位置との差分となるトラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正する第一操作量を生成する第一操作量生成ステップと、
記憶手段に記憶された前記ディスク媒体の少なくとも１回転周期前に記憶された補正トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正する第二操作量を生成する第二操作量生成ステップと、
前記第一操作量生成ステップで生成された前記第一操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量に基づいて前記第二操作量を補正するための第一補正量を生成する第一補正量生成ステップと、
この第一補正量生成ステップで制限された前記第一操作量と、前記第二操作量生成ステップで生成された前記第二操作量とを加算した操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量に基づいて前記第二操作量を補正するための第二補正量を生成する第二補正量生成ステップと、
前記第一操作量及び前記第二操作量に基づいて、前記光スポット位置を補正する光スポット位置補正ステップと、
前記第一補正量及び前記第二補正量に基づいて、前記第二操作量を補正したトラッキング誤差補正信号を生成し、前記トラッキング誤差信号と加算して前記記憶手段に記憶する補正トラッキング誤差信号記憶ステップと、
を含んでいることを特徴とするトラッキング制御方法
【請求項５】
ディスク媒体上のトラック位置に基づいて、光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置を制御するために、コンピュータを、
前記トラック位置と前記光スポット位置との差分をトラッキング誤差信号として生成するトラッキング誤差信号生成手段、
このトラッキング誤差信号生成手段で生成された前記トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正する第一操作量を生成するフィードバック制御手段、
前記第一操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量を第一補正量として生成する第一補正量生成手段、
前記トラッキング誤差信号と前記ディスク媒体の少なくとも１回転周期前のトラッキング誤差補正信号とを加算した補正トラッキング誤差信号を生成して、記憶手段に記憶する補正トラッキング誤差信号生成手段、
前記記憶手段に記憶された前記補正トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正する第二操作量を生成するフィードフォワード制御手段、
前記第一操作量と前記第二操作量とを加算した操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量を第二補正量として生成する第二補正量生成手段、
前記第一操作量と前記第二操作量とを加算して、前記光スポット位置の補正操作量を生成する補正操作量生成手段、
前記第二操作量、前記第一補正量及び前記第二補正量に基づいて、前記トラッキング誤差信号を補正するための前記トラッキング誤差補正信号を生成するトラッキング誤差補正信号生成手段、
として機能させることを特徴とするトラッキング制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラッキング制御技術に関し、より詳細には、光ディスクの記録又は再生に用いられるトラッキング制御装置、トラッキング制御方法及びトラッキング制御プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ディスクの記録・再生装置は、光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置を、光ディスク上の目的トラック位置に高速で、かつ安定して追従させるために、大きく分けて２つの動作を行っている。１つは、トラッキングサーボをオフにしてリニアモータによって目標トラック位置近傍まで光ヘッドのピックアップを移動する粗動作であり、もう１つは、トラッキングサーボをオンにしてボイスコイルモータによって目標トラック位置にピックアップを追従させる微動作である。
【０００３】
従来、この微動作におけるトラッキングは、光スポット位置をフィードバックさせることで、光ディスクの偏心や振動等の外乱によって生じるトラック位置と光スポット位置との誤差を補正するフィードバック制御によって実現されている。さらに、このフィードバック制御に、光ディスクの１回転周期後の誤差を特定の伝達関数によって予測するフィードフォワード制御を付加することで、光スポット位置を高速で、かつ安定した状態でトラック位置に追従させる技術が存在する（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
ここで、図７を参照して、従来のトラッキング制御装置について説明する。図７は、従来のデジタル制御によるトラッキング制御装置の構成を示すブロック図である。
図７に示すように、トラッキング制御装置１Ｃは、フィードバック制御系としてトラッキング誤差信号生成手段１０Ｂと、Ａ／Ｄ変換手段１１Ｂと、補正操作量生成手段（加算手段）１４Ｂと、フィードバック制御手段１２Ｂと、Ｄ／Ａ変換手段１６Ｂと、光スポット位置補正手段１７Ｂとを備え、フィードフォワード制御系として、補正トラッキング誤差信号生成手段（加算手段）２０Ｂと、記憶手段２１Ｂと、フィードフォワード制御手段２２Ｂと、トラッキング誤差補正信号生成手段２４Ｂとを備えて構成されている。
【０００５】
なお、ここで、フィードバック制御手段（Ｃ（ｚ−１））１２Ｂはロバスト制御器であり、光スポット位置補正手段（Ｐ（ｓ））１７Ｂはアクチュエータの電流駆動のボイスコイルモータであり、フィードフォワード制御手段（Ｇｆｆ（ｚ−１））２２Ｂは零位相誤差トラッキング（Ｚｅｒｏ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｒｒｏｒ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ：ＺＰＥＴ）制御を適用した前置補償器である。
【０００６】
このトラッキング制御装置１Ｃは、フィードバック制御系におけるトラッキング誤差信号生成手段１０Ｂによって、光ディスク上のトラック位置と、光スポット位置補正手段１７Ｂにより補正された光スポット位置との差分に対応するトラッキング誤差信号を生成し、Ａ／Ｄ変換手段１１Ｂでデジタル信号に変換する。このデジタル信号に変換されたトラッキング誤差信号ｅｔは、補正操作量生成手段１４Ｂによって、フィードフォワード制御系のフィードフォワード制御手段２２Ｂにより生成される前置補償信号ｅｆｆに加算される。
【０００７】
そして、トラッキング制御装置１Ｃは、フィードバック制御手段１２Ｂによって、トラッキング誤差信号ｅｔと前置補償信号ｅｆｆとを加算した加算信号の振幅及び位相の補償を行い、光スポット位置を操作する操作量を生成し、その操作量をＤ／Ａ変換手段１６Ｂによってアナログ信号に変換する。このアナログ信号に変換された光スポット位置の操作量に基づいて、光スポット位置補正手段１７Ｂが光スポット位置を制御する。この光スポット位置が、トラッキング誤差信号生成手段１０Ｂに入力されることで、フィードバック制御系が形成される。
【０００８】
また、トラッキング制御装置１Ｃは、フィードフォワード制御系における補正トラッキング誤差信号生成手段２０Ｂによって、トラッキング誤差信号生成手段１０Ｂで生成され、Ａ／Ｄ変換手段１１Ｂでデジタル信号に変換されたトラッキング誤差信号ｅｔと、光ディスクの１回転周期前のトラッキング誤差補正信号ｅｈとを加算した補正トラッキング誤差信号ｅｔ´を生成する。そして、この補正トラッキング誤差信号ｅｔ´を記憶手段２１Ｂに記憶する。
【０００９】
そして、トラッキング制御装置１Ｃは、フィードフォワード制御手段２２Ｂによって、記憶手段２１Ｂに記憶されている光ディスクの１回転周期前の補正トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前置補償信号ｅｆｆとしてフィードバック制御系の補正操作量生成手段１４Ｂに出力する。また、前置補償信号ｅｆｆは、同時にトラッキング誤差補正信号生成手段２４Ｂに出力され、トラッキング誤差補正信号生成手段２４Ｂによって、トラッキング誤差信号ｅｔを補正するためのトラッキング誤差補正信号ｅｈが生成される。このトラッキング誤差補正信号ｅｈが、補正トラッキング誤差信号生成手段２０Ｂに入力されることで、フィードフォワード制御系が形成される。
【００１０】
ここで、目標トラック位置をｘｒｅｆ、光スポット位置をｘＺＰＥＴとすると、トラッキング誤差信号ｅｔは、（１）式で表される。
【００１１】
【数１】
2004095123.tif 000003
【００１２】
また、フィードバック制御手段１２Ｂの伝達関数をＣ（ｓ）、光スポット位置補正手段１７Ｂの伝達関数をＰ（ｓ）とし、その各々の離散時間表現をＣ（ｚ−１）及びＰ（ｚ−１）とすると、前置補償信号ｅｆｆにより、光スポット位置ｘＺＰＥＴは、（２）式で表すことができる。
【００１３】
【数２】
2004095123.tif 000004
【００１４】
この（１）式及び（２）式に基づいて、（３）式が導き出され、さらに（３）式を変形することで（４）式を得る。
【００１５】
【数３】
2004095123.tif 000005
【００１６】
【数４】
2004095123.tif 000006
【００１７】
図７のトラッキング制御装置１Ｃの構成は、この（４）式を実現するための構成を示している。
このように、従来のトラッキング制御装置は、光ディスクの１回転周期後のトラッキング誤差を予測することによって、光スポット位置を高速で、かつ安定した状態でトラック位置に追従させることができる。
【００１８】
【非特許文献１】
早川義法、他５名，「光ディスク記録システムの高速ロバストトラッキングサーボ系のシンプル化」，平成１３年電気学会全国大会講演論文集，社団法人電気学会，平成１３年３月２１日，第４分冊，ｐ．１５５５−１５５６
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の技術は、光ディスクのトラッキング誤差を予測することで、光スポット位置を高速で、かつ安定した状態でトラック位置に追従させることに関しては有効な技術であるが、以下に示すような問題点がある。
すなわち、図７に示した従来のトラッキング制御装置１Ｃでは、誤差量の大きいトラッキング誤差信号が発生したとき、光スポット位置を補正するための操作量が、そのトラッキング誤差信号の大きさに対応して大きくなってしまう。このとき、その操作量がそのまま電気信号として、トラッキングの制御対象に伝えられることになるが、トラッキング制御装置１Ｃでは、電源電圧を超える電気信号を生成することができず、操作量に相当する電気信号が電源電圧によってクリッピングされ、あるいは、トラッキングを行う制御対象の電気特性の許容値によって、操作量を示す電気信号が制限されてしまう場合がある。（以下この現象を操作量飽和と呼ぶこととする。）
【００２０】
このトラッキング制御装置１Ｃにおいて、フィードバック制御手段１２Ｂで操作量飽和が発生すると、演算上得られる操作量と実際の操作量とが異なることになる。このため、トラッキング誤差補正信号生成手段２４Ｂで生成されたトラッキング誤差補正信号ｅｈは、実際の操作量から得られる信号とは異なってしまう。さらに、トラッキング誤差信号ｅｔとトラッキング誤差補正信号ｅｈとを加算した補正トラッキング誤差信号ｅｔ´が、光ディスク１回転毎に記憶手段２１Ｂに記憶されるため、次の回転時におけるフィードフォワード制御手段２２Ｂの出力に影響を与えてしまう。このように、従来のトラッキング制御装置１Ｃでは、操作量飽和発生以降、トラッキング誤差が増大してしまうという問題があった。
【００２１】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、トラッキング誤差信号が大きくなり操作量飽和が発生しても、光スポット位置を速やかにトラック位置に追従させることを可能にするトラッキング制御装置、トラッキング制御方法及びトラッキング制御プログラムを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載のトラッキング制御装置は、ディスク媒体上のトラック位置に基づいて、光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置を制御するトラッキング制御装置であって、前記トラック位置と前記光スポット位置との差分をトラッキング誤差信号として生成するトラッキング誤差信号生成手段と、このトラッキング誤差信号生成手段で生成された前記トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正するための第一操作量を生成するフィードバック制御手段と、前記トラッキング誤差信号と前記ディスク媒体の少なくとも１回転周期前のトラッキング誤差補正信号とを加算した補正トラッキング誤差信号を生成する補正トラッキング誤差信号生成手段と、この補正トラッキング誤差信号生成手段で生成された前記補正トラッキング誤差信号を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された前記補正トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正するための第二操作量を生成するフィードフォワード制御手段と、前記第二操作量に基づいて、前記トラッキング誤差信号を補正するための前記トラッキング誤差補正信号を生成するトラッキング誤差補正信号生成手段と、前記第一操作量と前記第二操作量とを加算して、前記光スポット位置の補正操作量を生成する補正操作量生成手段と、この補正操作量生成手段で生成された前記補正操作量に基づいて、前記光スポット位置を補正する光スポット位置補正手段と、を備える構成とした。
【００２３】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、トラッキング誤差信号生成手段によって、光ディスクのトラック位置と光スポット位置との差分を求め、その差分量をトラッキングの誤差を示すトラッキング誤差信号として生成する。なお、デジタル制御系としてトラッキング制御を行う場合は、このトラッキング誤差信号をデジタル信号に変換する。そして、フィードバック制御手段によって、トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、光スポット位置を補正するための第一操作量を生成する。この第一操作量は、光ディスクの回転に伴う周期的なトラック位置と光スポット位置との誤差を補正するための操作量として作用する。
【００２４】
また、トラッキング制御装置は、補正トラッキング誤差信号生成手段によって、トラッキング誤差信号と、ディスク媒体の少なくとも１回転周期前のトラッキング誤差補正信号とを加算した補正トラッキング誤差信号を生成し、記憶手段に記憶する。そして、フィードフォワード制御手段によって、記憶手段に記憶された補正トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、光スポット位置を補正する第二操作量を生成（予測）する。この第二操作量は、光ディスクの偏心や外部からの振動等の外乱による誤差を補正するための操作量として作用する。なお、記憶手段に記憶されている補正トラッキング誤差信号は、フィードフォワード制御手段が、第二操作量を予測するために用いられる。
【００２５】
そして、トラッキング制御装置は、トラッキング誤差補正信号生成手段によって、第二操作量からトラッキング誤差信号を補正するトラッキング誤差補正信号を生成する。このトラッキング誤差補正信号は、補正トラッキング誤差信号生成手段で使用される信号である。
そして、トラッキング制御装置は、補正操作量生成手段によって、第一操作量と第二操作量とを加算して、光スポット位置の補正操作量を生成し、光スポット位置補正手段によって、その補正操作量分、光スポット位置を補正する。
【００２６】
また、請求項２に記載のトラッキング制御装置は、請求項１に記載のトラッキング制御装置において、前記フィードバック制御手段で生成された前記第一操作量を、予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量に基づいて前記第二操作量を補正するための第一補正量を生成して、前記第二操作量を補正する第一補正量生成手段を備えていることを特徴とする。
【００２７】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、第一補正量生成手段によって、フィードバック制御手段で生成された第一操作量を、予め定められた許容量に制限する。例えば、電源電圧等の制限によって操作できない第一操作量が発生した場合は、その第一操作量を電源電圧等の制限値（許容値）内に制限（クリッピング）する。そして、光ディスクの周期的な外乱によって、第一操作量が許容量を超える場合は、その超過量を、第二操作量を補正するための第一補正量として使用する。
【００２８】
これによって、光ディスクの周期的な外乱による光スポット位置の操作量が、許容値を超える場合であっても、実際の光スポット位置の操作量を把握することができ、その操作量を用いることで、フィードフォワード制御手段が第二操作量を精度良く予測することが可能になる。
【００２９】
また、請求項３に記載のトラッキング制御装置は、請求項１又は請求項２に記載のトラッキング制御装置において、前記補正操作量生成手段で生成された前記補正操作量を、予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量に基づいて前記第二操作量を補正するための第二補正量を生成して、前記第二操作量を補正する第二補正量生成手段を備えていることを特徴とする。
【００３０】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、第二補正量生成手段によって、補正操作量生成手段で生成された前記補正操作量を、予め定められた許容量に制限する。例えば、電源電圧等の制限によって操作できない補正操作量が発生した場合は、その補正操作量を電源電圧等の制限値（許容値）内に制限（クリッピング）する。そして、光ディスクの偏心や外部からの振動等の外乱によって、補正操作量が許容量を超える場合は、その超過量を、第二操作量を補正するための第二補正量として使用する。
【００３１】
これによって、光ディスクの偏心や外部からの振動等の外乱による光スポット位置の操作量が、許容値を超える場合であっても、実際の光スポット位置の操作量を把握することができ、その操作量を用いることで、フィードフォワード制御手段が第二操作量を精度良く予測することが可能になる。
【００３２】
また、請求項４に記載のトラッキング制御方法は、ディスク媒体上のトラック位置に基づいて、光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置を制御するトラッキング制御方法であって、前記トラック位置と前記光スポット位置との差分となるトラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正する第一操作量を生成する第一操作量生成ステップと、記憶手段に記憶された前記ディスク媒体の少なくとも１回転周期前に記憶された補正トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正する第二操作量を生成する第二操作量生成ステップと、前記第一操作量生成ステップで生成された前記第一操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量に基づいて前記第二操作量を補正するための第一補正量を生成する第一補正量生成ステップと、この第一補正量生成ステップで制限された前記第一操作量と、前記第二操作量生成ステップで生成された前記第二操作量とを加算した操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量に基づいて前記第二操作量を補正するための第二補正量を生成する第二補正量生成ステップと、前記第一操作量及び前記第二操作量に基づいて、前記光スポット位置を補正する光スポット位置補正ステップと、前記第一補正量及び前記第二補正量に基づいて、前記第二操作量を補正したトラッキング誤差補正信号を生成し、前記トラッキング誤差信号と加算して前記記憶手段に記憶する補正トラッキング誤差信号記憶ステップと、を含むことを特徴とする。
【００３３】
この方法によれば、トラッキング制御方法は、第一操作量生成ステップで、光ディスクのトラック位置と光スポット位置との差分を求め、その差分量をトラッキングの誤差を示すトラッキング誤差信号として生成し、このトラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、光スポット位置を補正するための第一操作量を生成する。この第一操作量は、光ディスクの回転に伴う周期的なトラック位置と光スポット位置との誤差を補正するための操作量として作用する。
【００３４】
そして、トラッキング制御方法は、第二操作量生成ステップで、記憶手段に記憶されているディスク媒体の少なくとも１回転周期前に記憶された補正トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、光スポット位置を補正する第二操作量を生成（予測）する。この第二操作量は、光ディスクの偏心や外部からの振動等の外乱による誤差を補正するための操作量として作用する。
【００３５】
さらに、トラッキング制御方法は、第一補正量生成ステップで第一操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量に基づいて前記第二操作量を補正するための第一補正量を生成する。例えば、電源電圧等の制限によって操作できない第一操作量が発生した場合は、その第一操作量を電源電圧等の制限値（許容値）内に制限（クリッピング）する。
そして、第二補正量生成ステップで、第一操作量と第二操作量とを加算した操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量に基づいて前記第二操作量を補正するための第二補正量を生成する。
【００３６】
そして、光スポット位置補正ステップで、第一操作量及び第二操作量に基づいて、光スポット位置を補正し、補正トラッキング誤差信号記憶ステップで、第一補正量及び第二補正量に基づいて、第二操作量を補正したトラッキング誤差補正信号を生成し、トラッキング誤差信号と加算することで、補正トラッキング誤差信号を生成して記憶手段に記憶する。
この記憶手段に記憶された補正トラッキング誤差信号は、第二操作量生成ステップで、第二操作量を予測するために用いられる。
【００３７】
また、請求項５に記載のトラッキング制御プログラムは、ディスク媒体上のトラック位置に基づいて、光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置を制御するために、コンピュータを、以下の手段によって機能させる構成とした。
【００３８】
すなわち、前記トラック位置と前記光スポット位置との差分をトラッキング誤差信号として生成するトラッキング誤差信号生成手段、このトラッキング誤差信号生成手段で生成された前記トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正する第一操作量を生成するフィードバック制御手段、前記第一操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量を第一補正量として生成する第一補正量生成手段、前記トラッキング誤差信号と前記ディスク媒体の少なくとも１回転周期前のトラッキング誤差補正信号とを加算した補正トラッキング誤差信号を生成して、記憶手段に記憶する補正トラッキング誤差信号生成手段、前記記憶手段に記憶された前記補正トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、前記光スポット位置を補正する第二操作量を生成するフィードフォワード制御手段、前記第一操作量と前記第二操作量とを加算した操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量を超過した超過量を第二補正量として生成する第二補正量生成手段、前記第一操作量と前記第二操作量とを加算して、前記光スポット位置の補正操作量を生成する補正操作量生成手段、前記第二操作量、前記第一補正量及び前記第二補正量に基づいて、前記トラッキング誤差信号を補正するための前記トラッキング誤差補正信号を生成するトラッキング誤差補正信号生成手段、とした。
【００３９】
かかる構成によれば、トラッキング制御プログラムは、トラッキング誤差信号生成手段によって、トラッキングの誤差を示すトラッキング誤差信号を生成し、フィードバック制御手段によって、トラッキング誤差信号の振幅及び位相の補償を行い、光スポット位置を補正するための第一操作量を生成する。
【００４０】
一方、トラッキング制御プログラムは、補正トラッキング誤差信号生成手段によって、トラッキング誤差信号とディスク媒体の少なくとも１回転周期前のトラッキング誤差補正信号とを加算した補正トラッキング誤差信号を記憶手段に記憶し、その記憶された補正トラッキング誤差信号に基づいて、フィードフォワード制御手段が光スポット位置を補正するための第二操作量を生成（予測）する。
【００４１】
そして、第一補正量生成手段によって、第一操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量に対する超過量を第一補正量とし、第二補正量生成手段によって、第一操作量と第二操作量とを加算した操作量を予め定められた許容量に制限するとともに、その許容量に対する超過量を第二補正量として生成する。そして、トラッキング誤差補正信号生成手段が、第一補正量及び第二補正量に基づいて、トラッキング誤差信号を補正するためのトラッキング誤差補正信号を生成する。
これによって、フィードフォワード制御手段は、実際に操作された光スポットの位置に基づいて、第二操作量を予測することが可能になる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（トラッキング制御装置の構成）
図１は、本発明における第一の実施の形態であるトラッキング制御装置１の構成を示したブロック図である。トラッキング制御装置１は、光ディスクの記録・再生装置において、光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置を、光ディスク上の目的トラック位置に追従させるものである。
【００４３】
このトラッキング制御装置１は、フィードバック制御系として、トラッキング誤差信号生成手段１０と、Ａ／Ｄ変換手段１１と、フィードバック制御手段１２と、第一補正量生成手段１３と、補正操作量生成手段１４と、第二補正量生成手段１５と、Ｄ／Ａ変換手段１６と、光スポット位置補正手段１７とを備え、フィードフォワード制御系として、補正トラッキング誤差信号生成手段２０と、記憶手段２１と、フィードフォワード制御手段２２と、操作量補正手段２３と、トラッキング誤差補正信号生成手段２４とを備える構成とした。
【００４４】
ここで、フィードバック制御系は、光ディスクの回転に伴う周期的なトラック位置と光スポット位置との誤差を補正するように作用し、フィードフォワード制御系は、光ディスクの回転の周波数が高くなることで、フィードバック制御系では取りきれない、光ディスクの偏心や外部からの振動等の外乱による誤差を補正するように作用するものである。
【００４５】
まず、フィードバック制御系の構成について説明する。
トラッキング誤差信号生成手段１０は、現在のトラック位置と、光スポット位置補正手段１７から出力される補正された光スポット位置との差分（誤差）を検出し、その差分量（誤差量）をトラッキング誤差信号として生成するものである。
【００４６】
Ａ／Ｄ変換手段１１は、トラッキング誤差信号生成手段１０で生成されたアナログ信号であるトラッキング誤差信号をデジタル信号に変換するものである。例えば、Ａ／Ｄ変換手段１１は、時間間隔Ｔｓでサンプリングするサンプラである。このデジタル信号化されたトラッキング誤差信号（ｅｔ（ｋ））は、フィードバック制御手段１２及び補正トラッキング誤差信号生成手段２０に出力される。
【００４７】
フィードバック制御手段（Ｃ（ｚ−１））１２は、一般的なロバスト制御器であるが、古典的な位相進み、遅れによる制御器でもよく、位相の遅れを補正したり、共振周波数が大きくならないように作用する伝達関数Ｃ（ｓ）として動作し、トラッキング誤差信号（ｅｔ（ｋ））から光スポット位置を補正する第一操作量（ｕｔ（ｋ））を生成するものである。なお、ここでは、デジタル信号を扱うため伝達関数Ｃ（ｓ）は、離散時間表現であるＣ（ｚ−１）で表す。この第一操作量（ｕｔ（ｋ））は、光ディスクの回転に伴う周期的なトラック位置と光スポット位置との誤差を補正するための操作量となる。
【００４８】
第一補正量生成手段１３は、フィードバック制御手段１２で生成される第一操作量（ｕｔ（ｋ））を、予め定められた許容量（リミッタ値：例えば電源電圧）に制限（クリッピング）して、補正操作量生成手段１４へ出力するとともに、その許容量に対する超過分である第一補正量（Ｃ（ｚ−１）ｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｋ））を操作量補正手段２３へ出力するものである。なお、この第一補正量生成手段１３と操作量補正手段２３とが特許請求の範囲の請求項に記載した第一補正量生成手段に該当する。
【００４９】
補正操作量生成手段１４は、第一補正量生成手段１３で生成される光ディスクの回転に伴う周期的なトラック位置と光スポット位置との誤差を補正する第一操作量（ｕｔ（ｋ））と、後記するフィードフォワード制御手段２２で生成される光ディスクの偏心や外部からの振動等の外乱による誤差を補正する第二操作量（ｕｆ（ｋ））とを加算するものである。ここで生成された補正操作量（ｕ（ｋ））は、第二補正量生成手段１５へ出力される。
【００５０】
第二補正量生成手段１５は、補正操作量生成手段１４で生成される補正操作量（ｕ（ｋ））を、予め定められた許容量（リミッタ値：例えば電源電圧）に制限（クリッピング）して、Ｄ／Ａ変換手段１６へ出力するとともに、その許容量に対する超過分である第二補正量（Δｕ（ｋ））を操作量補正手段２３へ出力するものである。なお、この第二補正量生成手段１５と操作量補正手段２３とが特許請求の範囲の請求項に記載した第二補正量生成手段に該当する。
【００５１】
Ｄ／Ａ変換手段１６は、第二補正量生成手段１５で生成されたデジタル信号である補正操作量（ｕ（ｋ））を、アナログ信号に変換するものである。例えば、Ｄ／Ａ変換手段１６は、入力信号をサンプリング周期時間Ｔｓの間で区分的に線形にすることでアナログ信号を生成するゼロ次ホールド（ＺＯＨ）である。このアナログ信号化された補正操作量は、光スポット位置補正手段１７へ出力される。
【００５２】
光スポット位置補正手段（Ｐ（ｓ））１７は、第二補正量生成手段１５で生成され、Ｄ／Ａ変換手段１６でアナログ信号に変換された補正操作量に基づいて、光スポット位置を補正するものである。ここでは、光スポット位置補正手段（Ｐ（ｓ））１７は、アクチュエータの電流駆動のボイスコイルモータであり、アクチュエータの伝達関数Ｐ（ｓ）として動作するものとする。ここで生成された光スポット位置が、トラッキング誤差信号生成手段１０に入力されることで、フィードバック制御系が形成される。
【００５３】
次に、フィードフォワード制御系の構成について説明する。
補正トラッキング誤差信号生成手段２０は、トラッキング誤差信号生成手段１０で生成され、Ａ／Ｄ変換手段１１でデジタル信号に変換されたトラッキング誤差信号（ｅｔ（ｋ））と、後記するトラッキング誤差補正信号生成手段２４で生成される光ディスクの１回転周期前のトラッキング誤差補正信号とを加算するものである。ここで生成された補正トラッキング誤差信号は、記憶手段２１に記憶される。
【００５４】
記憶手段２１は、一般的なメモリ等で構成され、補正トラッキング誤差信号生成手段２０で生成される、光ディスクの少なくとも１回転周期に相当する時間の補正トラッキング誤差信号を記憶しておくものである。
【００５５】
フィードフォワード制御手段（Ｇｆｆ（ｚ−１））２２は、零位相誤差トラッキング（Ｚｅｒｏ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｒｒｏｒ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ：ＺＰＥＴ）制御を適用した前置補償器であり、記憶手段２１に記憶されている補正トラッキング誤差信号に基づいて、光スポット位置を補正する第二操作量（ｕｆ（ｋ））を生成するものである。ここで生成された第二操作量（ｕｆ（ｋ））は、操作量補正手段２３及び補正操作量生成手段１４に出力される。この第二操作量（ｕｆ（ｋ））は、フィードバック制御系では取りきれない、光ディスクの偏心や外部からの振動等の外乱による誤差を補正するための操作量となる。
【００５６】
ここで、図６を参照して、このフィードフォワード制御手段２２の伝達関数Ｇｆｆ（ｚ−１）について説明する。図６は、フィードバック制御系にフィードフォワード制御を適用した一般的な制御システム３の構成を示した構成図である。この制御システム３は、フィードバックコントローラＦＢと、Ｄ／Ａ変換器ＤＡＣと、制御対象ＴＡと、Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣと、減算器ＤＥとを含んだ閉ループシステムＣＬと、フィードフォワードコントローラＦＦとで構成されている。
【００５７】
ここで、閉ループシステムＣＬへの入力をｒ（ｋ）、出力をｘ（ｋ）としたとき、ｒ（ｋ）からｘ（ｋ）への伝達関数Ｇｃｌｏｓｅｄ（ｚ−１）は、（５）式で表され、出力ｘ（ｋ）は（６）式で表すことができる。また、フィードフォワードコントローラＦＦの入力をｘｒｅｆ（ｋ）としたとき、その出力ｒ（ｋ）は、（７）式で表すことができる。
【００５８】
【数５】
2004095123.tif 000007
【００５９】
【数６】
2004095123.tif 000008
【００６０】
【数７】
2004095123.tif 000009
この（６）式及び（７）式により（８）式が算出され、ｘ（ｋ）とｘｒｅｆ（ｋ）を一致させるには、（９）式を満たせばよいことになる。つまり、伝達関数Ｇｆｆ（ｚ−１）は（１０）式で表現することができる。
【００６１】
【数８】
2004095123.tif 000010
【００６２】
【数９】
2004095123.tif 000011
【００６３】
【数１０】
2004095123.tif 000012
【００６４】
なお、零位相誤差トラッキング（ＺＰＥＴ）法では、Ｂｃ（ｚ−１）を（１１）式に示すように、不安定零点（Ｂ−ｃ（ｚ−１））及び安定零点（Ｂ＋ｃ（ｚ−１））に分解することで、伝達関数Ｇｆｆ（ｚ−１）を（１２）式としている。
【００６５】
【数１１】
2004095123.tif 000013
【００６６】
【数１２】
2004095123.tif 000014
【００６７】
図１に戻って説明を続ける。
フィードフォワード制御手段２２は、前記（１２）式の伝達関数Ｇｆｆ（ｚ−１）を持つが、この伝達関数はｚｄを分子に含んでいる。すなわち、ある時間軸上のｋ時点における出力がｋ＋ｄ時点の入力に依存することとなる。そこで、このフィードフォワード制御手段２２では、フィードバック制御手段１２の伝達関数Ｃ（ｓ）を（１３）式、光スポット位置補正手段１７の伝達関数Ｐ（ｓ）を（１４）式とすることで、予測サンプリング数を２とし、２サンプリング未来のトラッキング誤差信号である記憶手段２１に記憶されている補正トラッキング誤差信号（ｅｔ´（ｋ＋２））に基づいて第二操作量（ｕｆ（ｋ））の予測を行う。
【００６８】
【数１３】
2004095123.tif 000015
【００６９】
【数１４】
2004095123.tif 000016
【００７０】
なお、この予測サンプリング数は、コントローラやモデルの次数、前置補償器の設計方法によっても変わり、例えば、ＺＰＥＴを安定極ゼロ相殺法に変えた場合は１となる。
【００７１】
操作量補正手段２３は、フィードフォワード制御手段２２で生成される第二操作量（ｕｆ（ｋ））から、第一補正量生成手段１３で生成される第一補正量（ｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｋ））と第二補正量生成手段１５で生成される第二補正量（Δｕ（ｋ））とを減算するものである。これによって、操作量補正手段２３は、実際に光スポット位置を操作した実操作量を得ることができる。この実操作量はトラッキング誤差補正信号生成手段２４に出力される。
【００７２】
トラッキング誤差補正信号生成手段２４は、フィードフォワード制御手段２２で生成され、操作量補正手段２３で補正された光スポット位置の実操作量に、Ｐ（ｚ−１）／（１＋Ｃ（ｚ−１）Ｐ（ｚ−１））の演算を行うことで、トラッキング誤差信号を補正するためのトラッキング誤差補正信号を生成する。ここで生成されたトラッキング誤差補正信号が、補正トラッキング誤差信号生成手段２０に入力されることで、フィードフォワード制御系が生成される。
【００７３】
以上、一実施形態に基づいて、トラッキング制御装置１の構成について説明したが、トラッキング制御装置１は、コンピュータにおいて各手段を各機能プログラムとして実現することも可能であり、各機能プログラムを結合してトラッキング制御プログラムとして動作させることも可能である。
【００７４】
［挿入点の移動について］
トラッキング制御装置１は、従来のトラッキング制御装置１Ｃ（図７）において、フィードフォワード制御系におけるフィードフォワード制御手段２２の出力（前置補償信号）をフィードバック制御系におけるフィードバック制御手段１２の後段に挿入（挿入点の移動）する構成とした。ここで、目標トラック位置をｘｒｅｆ、光スポット位置をｘＺＰＥＴ、トラッキング誤差信号をｅｔ、前置補償信号（第二操作量）をｕｆとすると、前記（１）式及び（２）式は、（１５）式及び（１６）式で表される。
【００７５】
【数１５】
2004095123.tif 000017
【００７６】
【数１６】
2004095123.tif 000018
【００７７】
この（１６）式を変形することで（１７）式を得る。
【００７８】
【数１７】
2004095123.tif 000019
【００７９】
トラッキング制御装置１の構成は、この（１７）式を実現するための構成となっている。
このように、トラッキング制御装置１は、フィードフォワード制御系におけるフィードフォワード制御手段２２の出力をフィードバック制御系におけるフィードバック制御手段１２の後段に挿入することで、従来、フィードバック制御手段１２では、フィードフォワード制御手段２２の出力である前置補償信号とトラッキング誤差信号とを加算した信号に対して信号補償を行っていたものを、前置補償信号のみの信号補償を行うこととした。これによって、フィードフォワード制御系における光ディスクの偏心や外部からの振動等の外乱による光スポット位置の操作量を分離することができ、フィードバック制御手段１２における操作量飽和を低減させることができる。
【００８０】
なお、この挿入点の移動のみを行ったトラッキング制御装置の構成（第二の実施の形態）を図２に示す。図２のトラッキング制御装置１Ｂは、従来のトラッキング制御装置１Ｃ（図７）に対して、挿入点を移動させて、補正操作量生成手段１４をフィードバック制御手段１２の後段に配置して構成したものである。この挿入点の移動に伴い、トラッキング誤差補正信号生成手段２４の演算内容は前記（７）式に対応したものとなっている。これによって、トラッキング制御装置１Ｂは、従来のトラッキング制御装置１Ｃ（図７）よりも操作量飽和を低減させることができる。
【００８１】
［操作量飽和対策について］
図１に示したトラッキング制御装置１は、従来のトラッキング制御装置１Ｃ（図７）に対して、前記した挿入点の移動に加え、第一補正量生成手段１３、第二補正量生成手段１５及び操作量補正手段２３を付加することで、操作量飽和の対策を行っている。以下、トラッキング制御装置１における操作量飽和の対策について説明する。
【００８２】
一般に、デジタルシステムにおける伝達関数は、（１８）式の形で表すことができる。
【００８３】
【数１８】
2004095123.tif 000020
【００８４】
また、フィードバック制御手段１２のような１つの入力（トラッキング誤差信号ｅｔ（ｋ））と、１つの出力（第一操作量ｕｔ（ｋ））を持つデジタルシステムは、（１９）式の状態方程式と（２０）式の出力方程式で表現することができる。
【００８５】
【数１９】
2004095123.tif 000021
【００８６】
【数２０】
2004095123.tif 000022
【００８７】
なお、フィードバック制御手段１２の伝達関数を前記（１８）式のように変形したときのｄ１が前記（２０）式のｄに相当する。
ここで、第一操作量（ｕｔ（ｋ））の制限値をｕｌｉｍとし、その制限値（ｕｌｉｍ）になるトラッキング誤差信号をｅｔｌｉｍ（ｋ）とすると、トラッキング誤差信号の補正量（ｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｋ））は、（２１）式で表される。
【００８８】
【数２１】
2004095123.tif 000023
【００８９】
第一補正量生成手段１３は、この（２１）式に基づいて、補正量（ｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｋ））を算出し、Ｃ（ｚ−１）を乗算することで第一補正量を生成し操作量補正手段２３へ出力（通知）する。
また、フィードバック制御手段１２で生成される第一操作量（ｕｔ（ｋ））と操作量補正手段２３で生成される第二操作量（ｕｆ（ｋ））とを加算した操作量（ｕ（ｋ））の制限値をｕｌｉｍとしたとき、第二補正量生成手段１５は、第二補正量（Δｕ（ｋ））を（２２）式で算出する。
【００９０】
【数２２】
2004095123.tif 000024
【００９１】
この第一補正量生成手段１３で生成される第一補正量（Ｃ（ｚ−１）ｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｋ））と、第二補正量生成手段１５で生成される第二補正量（Δｕ（ｋ））を操作量補正手段２３で加算し、その加算値をフィードフォワード制御手段２２から出力される第二操作量（ｕｆ（ｋ））から減算することで、操作量飽和が発生した場合でも、光ディスクの１回転周期後におけるフィードフォワード制御手段２２の出力に影響を与えることがなくなる。
【００９２】
（トラッキング制御装置の動作）
次に、図１及び図３を参照して、トラッキング制御装置１の動作について説明する。図３は、トラッキング制御装置１の動作を示すフローチャートである。
【００９３】
［第一操作量生成ステップ］
トラッキング制御装置１は、トラッキング誤差信号生成手段１０によって、トラック位置と光スポット位置との差分を検出して、その差分量（誤差量）をトラッキング誤差信号として生成し（ステップＳ１）、Ａ／Ｄ変換手段１１によって、そのトラッキング誤差信号をデジタル信号に変換する。
【００９４】
このデジタル信号化されたトラッキング誤差信号を、フィードバック制御手段１２によって、伝達関数Ｃ（ｚ−１）による演算を行い、第一操作量（ｕｔ（ｋ））を生成する（ステップＳ２）。
【００９５】
［第二操作量生成ステップ］
また、トラッキング制御装置１は、記憶手段２１に記憶されている光ディスクの１回転周期前の補正トラッキング誤差信号を読み出して、フィードフォワード制御手段２２によって、伝達関数Ｇｆｆ（ｚ−１）による演算を行い、第二操作量（ｕｆ（ｋ））を生成する（ステップＳ３）。
【００９６】
［第一補正量生成ステップ］
そして、トラッキング制御装置１は、第一補正量生成手段１３によって、ステップＳ２で生成された第一操作量が予め定められた許容量を超える操作量飽和を発生しているかどうかを判定し（ステップＳ４）、操作量飽和を発生している場合（Ｙｅｓ）は、第一操作量をその許容量で制限し、その許容量を超過した超過量を第一補正量（Ｃ（ｚ−１）ｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｋ））として生成して（ステップＳ５）、ステップＳ６へ進む。一方、ステップＳ４で操作量飽和を発生していない場合は、そのままステップＳ６へ進む。
【００９７】
［第二補正量生成ステップ］
そして、トラッキング制御装置１は、第二補正量生成手段１５によって、ステップＳ２で生成された第一操作量（操作量飽和が発生している場合は、許容量で制限された操作量）と、ステップＳ３で生成された第二操作量とを加算して補正操作量（ｕ（ｋ））を生成する（ステップＳ６）。そして、この補正操作量（ｕ（ｋ））が予め定められた許容量を超える操作量飽和を発生しているかどうかを判定し（ステップＳ７）、操作量飽和を発生している場合（Ｙｅｓ）は、第二操作量をその許容量で制限し、その許容量を超過した超過量を第二補正量（Δｕ（ｋ）＝ｕ（ｋ）−ｕｌｉｍ）として生成して（ステップＳ８）、ステップＳ９へ進む。一方、ステップＳ７で操作量飽和を発生していない場合は、そのままステップＳ９へ進む。
【００９８】
［光スポット位置補正ステップ］
そして、トラッキング制御装置１は、Ｄ／Ａ変換手段１６によって、ステップＳ６で生成された補正操作量（ｕ（ｋ））をアナログ信号に変換した後に、光スポット位置補正手段１７によって、アナログ信号化された補正操作量分だけ、光スポット位置を補正する（ステップＳ９）。なお、この補正操作量（ｕ（ｋ））は、操作量飽和が発生している場合は、許容量で制限された操作量となる。
【００９９】
［補正トラッキング誤差信号記憶ステップ］
さらに、トラッキング制御装置１は、ステップＳ１で生成されたトラッキング誤差信号と、トラッキング誤差補正信号生成手段２４で生成されたトラッキング誤差補正信号とを加算し、補正トラッキング誤差信号として、記憶手段（メモリ）２１に記憶する（ステップＳ１０）。ここで記憶された補正トラッキング誤差信号は、光ディスクの１回転周期後にステップＳ５で読み出される。
【０１００】
ここで、図４（適宜図１）を参照して記憶手段２１に記憶される補正トラッキング誤差信号について説明する。図４は、操作量飽和の発生に伴う記憶手段２１に記憶される補正トラッキング誤差信号を生成するための演算内容を説明するための説明図である。
【０１０１】
図４に示すように、記憶手段２１に記憶される補正トラッキング誤差信号は、第一補正量生成手段１３及び第二補正量生成手段１５における操作量飽和の有無によって演算内容が異なる。
【０１０２】
この操作量補正手段２３は、第一補正量生成手段１３から入力される第一補正量（Ｃ（ｚ−１）ｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｋ））によって、フィードバック制御手段１２で生成される第一操作量（ｕｔ（ｋ））の操作量飽和の発生を知り、第二補正量生成手段１５から入力される第二補正量（Δｕ（ｋ））によって、補正操作量生成手段１４で生成される第一操作量（ｕｔ（ｋ））と第二操作量（ｕｆ（ｋ））との加算による操作量飽和の発生を知る。
そこで、操作量補正手段２３は、操作量飽和が無かった場合は、図４（Ａ）に示すように、第二操作量（ｕｆ（ｋ））をそのまま実操作量（ｕｍ（ｋ））として出力する。
【０１０３】
また、操作量補正手段２３は、第一操作量（ｕｔ（ｋ））で操作量飽和が発生した場合は、図４（Ｂ）に示すように、第二操作量（ｕｆ（ｋ））から第一補正量（Ｃ（ｚ−１）ｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｋ））を減算して、実操作量（ｕｍ（ｋ））として出力する。また、操作量補正手段２３は、第一操作量（ｕｔ（ｋ））では操作量飽和が無く、第一操作量（ｕｔ（ｋ））と第二操作量（ｕｆ（ｋ））との加算によって操作量飽和が発生した場合は、図４（Ｃ）に示すように、第二操作量（ｕｆ（ｋ））から第二補正量（Δｕ（ｋ））を減算して、実操作量（ｕｍ（ｋ））として出力する。
【０１０４】
また、操作量補正手段２３は、第一操作量（ｕｔ（ｋ））で操作量飽和が発生し、さらに、操作量飽和後の第一操作量（ｕｔ（ｋ））と第二操作量（ｕｆ（ｋ））との加算によっても操作量飽和が発生する場合は、図４（Ｄ）に示すように、第二操作量（ｕｆ（ｋ））から第一補正量（Ｃ（ｚ−１）ｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｋ））と第二補正量（Δｕ（ｋ））とを減算して、実操作量（ｕｍ（ｋ））として出力する。
【０１０５】
なお、ここでは演算内容をより具体的に説明するため、操作量飽和の有無によって演算内容を図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように分けて説明したが、実際には、操作量飽和が無い場合は、第一補正量及び第二補正量は「０」で入力されるため、操作量補正手段２３では操作量飽和の有無を判定せずに図４（Ｄ）によって演算を行えばよい。
【０１０６】
このように生成された実操作量（ｕｍ（ｋ））は、トラッキング誤差補正信号生成手段２４で、Ｐ（ｚ−１）／（１＋Ｃ（ｚ−１）Ｐ（ｚ−１））を乗算され、補正トラッキング誤差信号生成手段２０でトラッキング誤差信号（ｅｔ（ｋ））を加算されることで、補正トラッキング誤差信号となる。この補正トラッキング誤差信号が逐次記憶手段２１に記憶される。
【０１０７】
以上説明したように、第一操作量生成ステップ、第二操作量生成ステップ、第一補正量生成ステップ、第二補正量生成ステップ、光スポット位置補正ステップ及び補正トラッキング誤差信号記憶ステップを連続して動作させることで、トラッキング制御装置１は、操作量が飽和するような誤差量の大きいトラッキング誤差信号が発生したときでも、その飽和した量を判定することができるため、実際の光スポット位置を操作させる操作量を正確に把握することができ、光スポット位置を速やかにトラック位置に追従させることが可能になる。
【０１０８】
（操作量飽和対策の評価）
次に、図５を参照して、本発明における操作量飽和対策の評価結果を説明する。図５（ａ）は、従来のトラッキング制御装置１Ｃ（図７）における操作量飽和対策を施さないトラッキング応答を示したグラフ図である。図５（ｂ）は、トラッキング制御装置１（図１）における操作量飽和対策を施したトラッキング応答を示したグラフ図である。ここでは、光ディスクの回転数を１０００［ｒｐｍ］、トラッキング誤差の許容範囲を±０．１［μｍ］とする。
【０１０９】
図５（ａ）に示すように、操作量飽和対策を施さずにトラッキング制御を行った場合、トラッキング誤差信号（ｅｔ（ｋ））は、不安定な振動を行い時々大きく揺れ、許容範囲を超えた信号を生成する場合がある（ｔ１）。このトラッキング誤差信号は、記憶手段２１（図１）に記憶される補正トラッキング誤差信号にも反映されるため、記憶手段２１から読み出される補正トラッキング誤差信号（ｅｔ´（ｋ＋２））も大きく変動することになる。このように、従来は、トラッキング制御におけるトラッキング誤差が安定したものではなかった。
【０１１０】
それに対し、図５（ｂ）に示すように、操作量飽和対策を施した場合、外乱等によってトラッキング誤差信号（ｅｔ（ｋ））が大きく振動することがあるが（ｔ２）、トラッキング誤差の許容範囲に収まり、また、通常の振動時にもトラッキング誤差信号（ｅｔ（ｋ））は、安定でかつ偏差も少ない。これにより、トラッキング誤差信号が大きくなり操作量飽和が発生しても、光スポット位置を速やかにトラック位置に追従させることことが可能になる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係るトラッキング制御装置、トラッキング制御方法及びトラッキング制御プログラムでは、以下に示す優れた効果を奏する。
【０１１２】
請求項１に記載の発明によれば、フィードバック制御系によって得られる光ディスクの周期的な外乱による光スポット位置の操作量と、フィードフォワード制御系によって得られる光ディスクの偏心等に伴う外乱による光スポット位置の操作量とを分離することで、操作量が電源電圧等によって制限される操作量飽和を低減することができる。これによって、フィードバック制御によってトラッキング制御を行う制御系に、トラッキング誤差の予測を行うフィードフォワード制御を付加した制御系において、光スポット位置を高速で、かつ安定した状態でトラック位置に追従させることができる。
【０１１３】
請求項２に記載の発明によれば、フィードフォワード制御系におけるトラッキング誤差を予測した操作量を補正することができるので、例えば、操作量飽和が発生した場合は、操作量にその飽和した分の補正を行うことで、予測の精度を高めることができる。これによって、光スポット位置を高速で、かつ安定した状態でトラック位置に追従させることができる。
【０１１４】
請求項３に記載の発明によれば、フィードバック制御系によって得られる光ディスクの周期的な外乱による光スポット位置の操作量を、予め設定した許容値で制限（クリッピング）し、その制限された操作量を正確に把握できるため、フィードフォワード制御系におけるトラッキング誤差の予測精度を高めることができる。これによって、操作量飽和が発生するようなトラッキング誤差が発生しても、光スポット位置を高速で、かつ安定した状態でトラック位置に追従させることができる。
【０１１５】
請求項４に記載の発明によれば、フィードフォワード制御系によって得られる光ディスクの偏心等に伴う外乱による光スポット位置の操作量を、予め設定した許容値で制限（クリッピング）し、その制限された操作量を正確に把握できるため、フィードフォワード制御系におけるトラッキング誤差の予測精度を高めることができる。これによって、操作量飽和が発生するようなトラッキング誤差が発生しても、光スポット位置を高速で、かつ安定した状態でトラック位置に追従させることができる。
【０１１６】
請求項５及び請求項６に記載の発明によれば、フィードバック制御系によって得られる光ディスクの周期的な外乱による光スポット位置の操作量を、予め設定した許容値で制限（クリッピング）し、その制限された操作量を正確に把握できるため、フィードフォワード制御系におけるトラッキング誤差の予測精度を高めることができる。また、フィードフォワード制御系によって得られる光ディスクの偏心等に伴う外乱による光スポット位置の操作量を、予め設定した許容値で制限（クリッピング）し、その制限された操作量を正確に把握できるため、フィードフォワード制御系におけるトラッキング誤差の予測精度を高めることができる。これによって、操作量飽和が発生するようなトラッキング誤差が発生しても、光スポット位置を高速で、かつ安定した状態でトラック位置に追従させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係るトラッキング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態に係るトラッキング制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明のトラッキング制御の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明のトラッキング制御における補正トラッキング誤差信号を生成するための演算内容を説明するための説明図である。
【図５】本発明の操作量飽和対策の評価結果を示すグラフ図である。
【図６】フィードフォワード制御手段の伝達関数を説明するためのフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】従来のトラッキング制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１Ｂ、１Ｃ……トラッキング制御装置
１０……トラッキング誤差信号生成手段
１１……Ａ／Ｄ変換手段
１２……フィードバック制御手段
１３……第一補正量生成手段
１４……補正操作量生成手段
１５……第二補正量生成手段
１６……Ｄ／Ａ変換手段
１７……光スポット位置補正手段
２０……補正トラッキング誤差信号生成手段
２１……記憶手段
２２……フィードフォワード制御手段
２３……操作量補正手段
２４……トラッキング誤差補正信号生成手段
【図１】
2004095123.tif 000025
【図２】
2004095123.tif 000026
【図３】
2004095123.tif 000027
【図４】
2004095123.tif 000028
【図５】
2004095123.tif 000029
【図６】
2004095123.tif 000030
【図７】
2004095123.tif 000031