(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ピックアップを駆動するアクチュエータの可動部の位置を目標位置に追従させる制御方法であって、
前記可動部に働く加速度外乱と前記可動部の質量との積から、前記目標位置と前記アクチュエータの機構特性の逆特性との積を差し引いた値を外乱力と定義し、当該外乱力を求める外乱オブザーバにより、前記外乱力の推定値を、前記目標位置に対する前記可動部の位置偏差、および前記アクチュエータの制御信号に基づいて求めるとともに、前記外乱オブザーバにより前記可動部の速度推定値を求め、当該速度推定値を前記外乱力の推定値とともに前記アクチュエータの力／電気変換部に帰還し、
前記外乱オブザーバは、光ディスクの欠陥領域においては、当該欠陥領域入口における前記可動部の位置偏差、および前記欠陥領域入口における前記アクチュエータの制御信号の低域成分に基づいて、前記外乱力の推定値、および前記アクチュエータの速度推定値を求め、前記アクチュエータに帰還することを特徴とする位置制御方法。
【請求項２】
光ディスクの欠陥領域においては、当該欠陥領域入口における前記可動部の速度推定値の低域成分と、前記速度推定値との差分に基づく値を前記アクチュエータの電気−力変換部に帰還することを特徴とする請求項１に記載の位置制御方法。
【請求項３】
前記アクチュエータの制御信号に含まれるノイズ成分を除去し、当該ノイズ成分が除去された信号を前記アクチュエータの制御信号として用いることを特徴とする請求項２に記載の位置制御方法。
【請求項４】
光ディスク上に光スポットを集光するための光ピックアップと、
前記光ピックアップの位置を目標位置に追従させるための制御信号に基づいて、前記光ピックアップを駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータの可動部に作用する加速度外乱と前記可動部の質量との積から、前記目標位置と前記アクチュエータの機構特性の逆特性との積を差し引いた値により定義される外乱力を求める外乱オブザーバであって、前記目標位置に対する前記可動部の位置偏差、および前記制御信号に基づいて前記外乱力の推定値を求める前記外乱オブザーバと
を備え、
前記外乱オブザーバは、前記可動部の速度推定値をさらに求め、当該速度推定値を前記外乱力の推定値とともに前記アクチュエータに帰還し、
光ディスクの欠陥領域入口における前記制御信号の低域成分を求める第１の対処処理ブロックと、
前記欠陥領域入口における前記可動部の位置偏差を求める第２の対処処理ブロックと
をさらに備え、
前記外乱オブザーバは、光ディスクの欠陥領域においては、前記第１の対処処理ブロックにより求められる前記欠陥領域入口における前記制御信号の低域成分、および前記第２の対処ブロックにより求められる前記可動部の位置偏差に基づいて、前記外乱力の推定値、および前記アクチュエータの速度推定値を求め、前記アクチュエータに帰還することを特徴とするディスク装置。
【請求項５】
光ディスクの欠陥領域入口における前記可動部の速度推定値の低域成分と、当該速度推定値との差分を求める第３の対処処理ブロックをさらに備え、
光ディスクの欠陥領域においては、前記第３の対処処理ブロックにより求められる前記差分に基づく値を前記アクチュエータに帰還することを特徴とする請求項４に記載のディスク装置。
【請求項６】
前記アクチュエータの制御信号に含まれるノイズ成分を除去するローパスフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載のディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は追従制御に関する。例えば光ディスク装置における光スポットのフォーカス制御あるいはトラック制御を行う制御システムに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
まず一般的な光ディスク装置におけるフォーカス制御あるいはトラック制御について簡単に説明する。光ディスクはスピンドルモータにチャッキングされ、光ディスクが所定の線速度になるようにスピンドルモータの回転が制御される。
【０００３】
光ディスク装置において正確な記録再生を実現するためには、光ディスク面上に螺旋状に形成された記録トラックに、光ピックアップからの光スポットを高精度に集光・位置決めする必要がある。光ディスクのセンターホールとスピンドルモータの回転軸とを完全に一致させることは困難であるため、光ディスクの回転に数百μｍもの偏心が生じる。また、光ディスク面の機械工作精度の関係から、光ディスクの回転には数百μｍの面振れが生じる。なお、偏芯及び面振れといった光ディスクに固有の物理的歪を、以後「ディスク物理歪み」と総称する場合がある。
【０００４】
光ディスクの回転に偏心が生じると、光ディスクの記録トラックは蛇行するため、記録トラックに対して追従制御するトラック制御を行う必要がある。また、光ディスクの回転に伴う面振れに応じて、記録トラックに対して光スポットを追従集光制御するフォーカス制御が必要となる。本件で言う位置制御とは、トラック制御及びフォーカス制御のいずれをも含む概念である。かかる位置制御は、対物レンズが取り付けられているアクチュエータの可動部の位置を追従制御することで実現可能である。
【０００５】
Ａ１．第１の従来技術．
図４３は、制御対象の位置を制御する従来の制御システム３０１の構成を示すブロック図であって、例えば車載用あるいは携帯用光ディスク装置における光スポットのフォーカス制御あるいはトラック制御を行う位置制御システムのブロック図である。
【０００６】
制御システム３０１においては、制御対象位置ｘが追従目標位置d_pに追従する。減算器１は追従目標位置d_pから制御対象位置ｘを差し引き、位置偏差d_p_eを得る。そして位置偏差d_p_eを略零に収束させる制御が行われる。例えば制御対象位置ｘは機械的な中点での値を零とする。
【０００７】
但し、光ディスク装置に制御システム３０１が適用される場合、制御対象位置ｘ及び追従目標位置d_pを各々個別に直接検出する手段は無い。光ピックアップが備える光学的手段によって検出された信号を電気的に演算することによって、電気信号として位置偏差d_p_eが得られるに過ぎない。またアクチュエータには通常は、速度を検出するセンサが設けられていない。この故、制御対象位置ｘ及び追従目標位置d_pが、模式的に示された減算器１に入力する、直結フィードバックシステムが構成されている。
【０００８】
位相補償ブロック２は位置偏差d_p_eに対して位相補償を行い、位置制御信号p_contを得る。位置制御信号p_contは電気量であって、例えば電圧である。力／電気変換ブロック３は位置制御信号p_contを力に変換して位置制御力ｚ２を出力する。制御対象位置ｘを与えるアクチュエータには位置制御力ｚ２のみならず、制御対象に加わる加速度外乱Di_accに基づく加速度外乱力z_accも重畳される。この重畳は加算器５で表されている。加速度外乱力z_accの発生は、加速度外乱Di_accに制御対象の質量ｍを乗じる乗算器９で表されている。
【０００９】
加算器５からの出力、即ち加速度外乱力z_accと位置制御力ｚ２との重畳した結果が外力ｚ１としてアクチュエータ機構ブロック４に与えられる。アクチュエータ機構ブロック４は外力ｚ１を制御対象位置ｘに変換する。言い換えれば、制御対象位置ｘは、アクチュエータに外力ｚ１が加わった際のアクチュエータの可動部の位置である。
【００１０】
制御対象位置ｘは例えば光ディスク装置における光ピックアップのアクチュエータの可動部の位置である。また、追従目標位置d_pは、制御対象位置ｘの目標値、つまりアクチュエータの可動部の位置の目標値である。そして、制御システム３０１が例えばフォーカス制御を行う制御システムであれば、位置偏差d_p_eはいわゆる「フォーカスエラー信号」である。また、制御システム３０１が例えばトラック制御を行う制御システムであれば、位置偏差d_p_eはいわゆる「トラックエラー信号」である。
【００１１】
位相補償ブロック２は位置偏差d_p_eに対して位相補償特性Ｆ（ｓ）に基づいて位相補償を行う。位相補償特性Ｆ（ｓ）は、制御システム３０１のクロスオーバ周波数付近の位相を進ませて位相余裕を確保する安定化補償と、当該クロスオーバ周波数より低い帯域で部分的にゲインを増加させる低域補償特性とを併せ持った特性である。かかる安定化並びに低域補償によって、位置制御信号p_contが得られる。
【００１２】
力／電気変換特性Ｈ（ｓ）は力／電気変換ブロック３の特性を示し、ドライバゲインと、アクチュエータの駆動磁気回路における電流と力との関係を示す力／電流特性とを含めた特性として定義される。
【００１３】
アクチュエータ機構特性Ｇ（ｓ）は、アクチュエータ機構ブロック４の特性を示し、例えば２次系で表現される。具体的には、質量と、ばねと、ダッシュポットとを用いたモデルで表現されるアクチュエータにおいて、アクチュエータに加えられる力とアクチュエータの可動部の位置との関係を示す。
【００１４】
図４４は制御システム３０１におけるオープンループ特性の一例を示すグラフである。同図（ａ）はゲイン特性を、同図（ｂ）は位相特性を、それぞれ示している。図４４に示すように、ＣＤプレーヤーの最大回転周波数付近である８Ｈｚ以下のゲインを上げ、更にゲインが０ｄＢを示すクロスオーバ周波数（１ｋＨｚ）付近の帯域の位相を進ませ、所定の位相余裕を確保している。
【００１５】
制御システム３０１をＣＤプレーヤーに適用した場合のオープンループ特性は、一般的に、低域では６０ｄＢ以上のゲインと、１ｋ〜３ｋＨｚの制御帯域と、位相余裕４０〜６０ｄｅｇと、ゲイン余裕１０〜２０ｄＢとを確保できるようにループシェイピングされる。かかるオープンループ特性は、アクチュエータ機構特性Ｇ（ｓ）及び位相補償特性Ｆ（ｓ）を適宜に設計して実現することができる。
【００１６】
図４５は、図４４に示したオープンループ特性を有し、トラック制御を行う制御システム３０１の動作を示すグラフである。ここでは加速度外乱Di_accが制御対象に加わっていない場合、つまりDi_acc＝０の場合が示されている。図４５（ａ）は、追従目標位置d_pの変化の様子を示しており、光ディスクの偏心量を示している。ここでは、追従目標位置d_pは、ＣＤプレーヤーにおける最大回転周波数付近の８Ｈｚで変化し、その振幅が規格限界の１４０μｍｐｐである場合を想定している。つまり、図４５（ａ）は、ＣＤプレーヤーが最悪条件で動作した際の追従目標位置d_pの値を示している。
【００１７】
図４５（ｂ）は、追従目標位置d_pが図４５（ａ）に示すように変化した場合の位置偏差d_p_eの変化の様子を示しており、制御システム３０１が定常状態となった場合の値が示されている。以後、制御システムが定常状態となったときの位置偏差d_p_eを「残留偏差」と呼ぶ。
【００１８】
図４５に示すように、ＣＤプレーヤーが最悪条件で動作した場合であっても、加速度外乱Di_accの影響が無視できれば、残留偏差は約０．０９μｍｐｐまでに抑え込まれる。一般的に、残留偏差が０．１μｍｐｐ以上になると再生信号の劣化が生じるため、制御システム３０１が図４４に示すオープンループ特性を有すれば、最悪条件下においても再生信号の劣化は無く正常な再生を保証することができる。
【００１９】
しかし実際には車載用あるいは携帯用光ディスク装置には振動などが加わる。例えば携帯用コンピュータ搭載ＯＤＤ装置や携帯用ＣＤプレーヤー・ＭＤプレーヤーにおいては、持ち歩くことによる外部振動や、乗り物に取り付けるとき又はテーブル等に置いたときの外部振動が光ピックアップのアクチュエータに加わる。
【００２０】
そして図４３に示されたように、アクチュエータ機構ブロック４には、位置制御力ｚ２のみならず、加速度外乱Di_accに基づく加速度外乱力z_accもが入力する。加速度外乱Di_accの影響を受け、制御対象位置ｘが追従目標位置d_pから大きく逸脱し、その結果、位置偏差d_p_eが増大することがあった。
【００２１】
図４６は、図４４に示すオープンループ特性を有する制御システム３０１の感度特性を示すグラフである。図４６（ａ）はゲイン特性を、図４６（ｂ）は位相特性を、それぞれ示している。
【００２２】
図４７は、図４４に示すオープンループ特性を有する制御システム３０１の動作を示すグラフである。図４７（ａ）は、加速度外乱Di_accを示しており、周波数３０Ｈｚ、振幅５Ｇｐｐの波形を呈している。図４７（ｂ）は図４７（ａ）に示す加速度外乱Di_accを与えた際の残留偏差を示している。但しこれらのグラフにおいて追従目標位置d_pは零とした。
【００２３】
制御システム３０１に加速度外乱Di_accが与えられたとき、図４７（ｂ）に示されるように、残留偏差は１．５μｍｐｐとなる。このような大きさの残留偏差は光ディスクの再生信号の劣化を引き起こし、情報の読み出しのデータ誤り率が増加してしまう。また、光ディスク装置が記録機である場合、加速度外乱Di_accの影響によって、適正な情報記録が不可能となることもある。
【００２４】
Ａ２．第２の従来技術．
実際の光ディスク装置においては、傷あるいは汚れ等の欠陥を有する光ディスクを再生あるいは記録することがある。
【００２５】
光ディスクの表面において欠陥が発生している領域（以後、「欠陥領域」と仮称する）では、ディスクでの光の反射が正常に行われず、光学的情報が欠落する。従って欠陥領域において位置偏差d_p_eを使用する追従制御を行うと、制御対象位置ｘと、その目標値d_pとの現実の差が大きくなり、フォーカス制御であればフォーカス外れ、トラック制御であれば隣接トラックに引き込まれるという問題が生じることがあった。
【００２６】
かかる問題に対処するため、欠陥が発生していない領域（以下「無欠陥領域」と仮称する）から欠陥領域に遷移しても、連続して位置制御を可能とする機能（以後、「欠陥補償機能」と仮称する）を用いて制御システムを構築することが望ましい。
【００２７】
図４８はかような欠陥補償機能を有する従来の制御システム３０２の構成を示すブロック図である。制御システム３０２は光ディスク装置における光スポットのフォーカス制御あるいはトラック制御を行う位置制御システムとして採用することができる。
【００２８】
図４８に示すように、制御システム３０２は、制御システム３０１の位相補償ブロック２と力／電気変換ブロック３との間に欠陥補償機能を得るための対処処理ブロック１０３を介在させた構成を採っている。
【００２９】
対処処理ブロック１０３は選択回路１０２及びこれによって選択される第１及び第２の経路を有している。選択回路１０２は第１の事象及びこれと相補的な第２の事象に対応して、それぞれ第１及び第２の経路に載る信号をアクチュエータ制御信号contとして出力する。制御システム３０２では、制御システム３０１と異なり、力／電気変換ブロック３に入力するアクチュエータ制御信号contは、位置制御信号p_contと一致するとは限らない。
【００３０】
第１の事象及び第２の事象はそれぞれ例えばアクチュエータが無欠陥領域に遭遇しているか、欠陥領域に遭遇しているかに相当する。第１の事象及び第２の事象は別途に与えられる欠陥検出信号DEFECTによって識別され、例えばそれぞれ欠陥検出信号DEFECTの信号レベル“Ｌ”、“Ｈ”が対応する。
【００３１】
欠陥検出信号DEFECTは、アクチュエータが欠陥領域に遭遇しているか（この期間を「欠陥期間」と仮称する。）、無欠陥領域に遭遇しているか（この期間を「無欠陥期間」と仮称する。）に応じて、それぞれ“Ｈ”，“Ｌ”の信号レベルを採る。欠陥検出信号DEFECTは、例えばディスクで反射された光の量に基づいて生成される。
【００３２】
第１の経路は位相補償ブロック２から出力される位置制御信号p_contをそのまま選択回路１０２に入力する。第２の経路にはローパスフィルタ１００と、サンプルホールド回路１０１とが設けられている。そしてローパスフィルタ１００は位置制御信号p_contからディスク回転周波数を含む低域成分を抽出して出力する。ローパスフィルタ１００の出力は、サンプルホールド回路１０１に与えられる。サンプルホールド回路１０１は欠陥検出信号DEFECTの信号レベルが“Ｌ”から“Ｈ”に遷移するタイミングでサンプルホールド動作を行う。
【００３３】
アクチュエータが無欠陥領域に遭遇している場合には第１の経路が選択されるので、実質的には制御システム３０２においても制御システム３０１と同様に、位置制御信号p_contが力／電気変換ブロック３に入力する。しかしながら、アクチュエータが欠陥領域に遭遇している場合には第２の経路が選択されるので、制御システム３０２では、現在の第２の事象が生じる直前での第１の事象から第２の事象への遷移の際の、即ち無欠陥領域から欠陥領域への移行（以下、「欠陥入口」と仮称する）の際の、位置制御信号p_contがアクチュエータ制御信号contとして力／電気変換ブロック３に入力する。しかも当該位置制御信号p_contは上述の通り低域成分が抽出されている。
【００３４】
サンプルホールド回路１０１の入力はローパスフィルタ１００の出力であるので、重畳していた高周波ノイズの影響が除去された位置制御信号p_contのサンプルホールドを行うことができる。このようなサンプルホールド回路１０１の出力は、無欠陥領域における位置制御信号p_contのいわば平均値であって、ディスク物理歪みを補正するディスク物理歪み補正信号として捉えることができる。そして欠陥領域におけるアクチュエータ制御信号contとしてこのディスク物理歪み補正信号を採用することにより、力／電気変換ブロック３への入力の連続性を図り、以て欠陥補償機能を実現している。
【００３５】
このように欠陥期間中に、無欠陥期間での位相補償ブロックの出力の低域成分を利用する技術については、例えば特開平１１−２５０４７８号公報に開示された技術を利用することができる。
【００３６】
次に、安定で確実な欠陥補償を実現するためには、欠陥領域から無欠陥領域へと遷移した時点（以下「欠陥出口」と仮称する）において位置制御ループへの引き込みが正常に行われることが必要条件となる。
【００３７】
位置制御ループが正常に引き込むための条件は、引き込み動作時の位置偏差d_p_eが零付近であることと、制御対象の速度を示す制御対象位置ｘの時間微分ｘ’と、制御対象の追従目標の速度を示す追従目標位置d_pの時間微分d_p’との差が零に近いことである。
【００３８】
上記の２つの条件は、欠陥期間中においても、追従目標位置d_pと制御対象位置ｘとの差が大きくならずにあり続けることを意味している。これを実現するには、位置偏差d_p_eが欠落する欠陥期間中においても、あたかも無欠陥領域における制御が行われているかの如く、制御対象の駆動信号、具体的には力／電気変換ブロック３への入力するアクチュエータ制御信号contを適切に生成する必要がある。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
Ｂ１．第１の従来技術の問題点．
第１の従来技術の問題を解決するためには、例えば位相補償ブロック２の低域補償特性を広帯域にすることも考えられる。図４９は、制御システム３０１において、図４４に示すオープンループ特性（図中“normal”として示す）よりも低域補償を強く利かせた場合のオープンループ特性を示す。図４９（ａ）はゲイン特性を、図４９（ｂ）は位相特性を、それぞれ示している。
【００４０】
このように低域補償を強く利かせた場合、制御システム３０１の感度特性は、図５０に示されるグラフで表される。図５０（ａ）はゲイン特性を、図５０（ｂ）は位相特性を、それぞれ示している。なお、図４６に示された感度特性は図５０において“normal”として示している。
【００４１】
図４９（ａ）に示すようにオープンループ特性においてゲインが増加した周波数帯域で、図５０（ａ）に示すように感度特性を低下させることができる。しかしながら、図５０（ａ）の部分Ａに示すように、感度特性がクロスオーバー周波数付近でのゲイン特性が高感度化されてしまうという問題があった。更に、図４９（ｂ）に示されるように位相余裕は減少する。そのため、低域補償を強く利かせると、位置制御の安定性が損なわれ、制御対象位置ｘが振動し易いという問題があった。
【００４２】
また低域補償を行ったことに伴い、制御システムの低域補償を強く利かせることによって生じた問題を解決するためには、位相補償ブロック２において、位相を進ませる安定化補償器を増設すればよい。例えば位相補償特性Ｆ（ｓ）の次数を上げてやればよいが、実際の制御システムでは、通常位相補償ブロック２はＬＳＩ化され、所定の次数のフィルタで定義されている場合が多く、設計尤度が低いため、任意に位相補償特性Ｆ（ｓ）の次数を上げることが困難である。
【００４３】
Ｂ２．第２の従来技術の問題点．
第２の従来技術では、ディスク物理歪み量が小さい場合においては有効な技術であるが、ディスク物理歪み量がディスクの規格限界以上である場合には問題が生じる虞がある。以下に、かかる問題について説明する。
【００４４】
ディスク物理歪みに応じて変化する追従目標位置d_pは、ディスクの回転に同期した正弦波状の周期パターンである。これに制御対象位置ｘを追従させるためには、アクチュエータ制御信号contの波形もディスクの回転に同期した正弦波状の周期波形パターンとなる。そしてディスク物理歪みが大きくなると、アクチュエータ制御信号contの周期波形パターンの振幅も大きくなる。
【００４５】
一方、欠陥期間中ではアクチュエータ制御信号contは一定値となるため、欠陥出口においてアクチュエータ制御信号contは上記一定値から周期波形パターンへと遷移することになる。よって原理的に欠陥出口の前後でアクチュエータ制御信号contの値は一致しない。かかる不一致は、無欠陥期間中のアクチュエータ制御信号contの周期波形パターンの振幅が大きいほど、大きくなる。
【００４６】
そして、アクチュエータ制御信号contに対する制御対象位置ｘの変化の感度は力／電気変換ブロック３とアクチュエータ機構ブロック４とで決まるため、アクチュエータ制御信号contの欠陥出口の前後での不一致が大きいほど、欠陥出口における位置誤差が大きくなる。
【００４７】
上述のように大きくなった位置誤差が、制御システム３０２における位置制御のダイナミックレンジを超えてしまうと、フォーカス制御であればフォーカス外れ、トラック制御であれば隣接トラックに引き込まれるという問題が生じる。
【００４８】
この問題をシミュレーションによる解析結果を用いて具体的に示す。ここでは制御システムをＣＤプレーヤーのトラック制御に適用した場合を例にとって説明する。図５１は制御システム３０２が行うトラック制御の動作を示すグラフである。偏芯量が±７０μｍのＣＤディスクを想定し、ディスクの記録トラックが形成されている領域の最内周である半径２４ｍｍの部分を線速１．２ｍ／ｓで再生した場合の解析結果である。欠陥領域の長さは３ｍｍを想定しているが、実際のＣＤディスクにおいて、欠陥領域の長さが３ｍｍを超えることは殆ど無い。
【００４９】
図５１（ａ）は追従目標位置d_pの時間変化を示しており、ディスクの偏芯量に相当する。本シミュレーションでは、ディスクの偏芯量を示す偏芯パターンは、振幅±７０μｍ、周期約８Ｈｚの正弦波である。ここでは最悪条件でシミュレーションするために、追従目標の速度が最大になる位置、即ち正弦波状の偏芯パターンがゼロクロスする領域付近に欠陥領域が存在する場合を想定している。但し図５１（ａ）では下りのゼロクロス付近を時間軸拡大して示しているので、偏芯パターンは右下がりの直線状の波形になっている。
【００５０】
図５１（ｂ）は残留偏差、図５１（ｃ）はアクチュエータ制御信号cont、図５１（ｄ）は欠陥検出信号DEFECTの波形を示している。図５１（ｄ）に示すように、図５１（ａ）に示す偏芯パターンがゼロクロスした時間付近から欠陥期間が始まり、欠陥期間の長さは約２．５ｍｓｅｃとなっている。また図５１（ｃ）に示すように、欠陥検出信号DEFECTが”Ｈ”レベルになっている間はアクチュエータ制御信号contは一定であり、欠陥入口直前の位置制御信号p_contが保持されていることが判る。欠陥入口に対応する時刻においてアクチュエータ制御信号contが若干上昇しているのは、ローパスフィルタ１００における遅延時間だけ当該時刻から遡った時刻のアクチュエータ制御信号contが保持されたからである。
【００５１】
上記のような第２の従来技術によれば、図５１（ｂ）に示すように、欠陥期間中の残留偏差は２次関数的にその絶対値が増加し、欠陥領域が長いほど大きくなる。この例では欠陥出口において残留偏差が０．７５μｍ程度となっている。制御対象の位置を隣接トラックに引き込む限界点が、ＣＤにおける半トラックピッチ０．８μｍであることに鑑みれば、この残留偏差の大きさは不安定な欠陥補償を招来してしまう。
【００５２】
このように第２の従来技術によれば、偏芯等のディスク物理歪が大きい場合において、言い変えれば、追従目標位置d_pの変化が大きい場合において、欠陥出口において残留偏差が大きくなり、制御の連続性が損なわれる危険性があるという第１の問題点があった。
【００５３】
更に、第２の従来技術において、アクチュエータ制御信号contに含まれるノイズ成分が欠陥補償動作に与える影響について説明する。一般に位置偏差d_p_eには、ディスク回転周波数と比べて高周波の観測ノイズが含まれるため、位置偏差d_p_eが入力する位相補償ブロック２の出力たる位相制御信号p_contにもノイズが重畳している。そのため、無欠陥期間中においてアクチュエータ制御信号contにもノイズが重畳されている。このノイズの振幅は位置偏差d_p_eに重畳されているノイズの振幅に依存する。
【００５４】
アクチュエータ制御信号contに重畳されているノイズがランダムノイズである場合、制御対象位置ｘに影響を及ぼすことは殆ど無い。既述のようにアクチュエータ機構特性Ｇ（ｓ）は、質量と、ばねと、ダッシュポットとを用いた２次系モデルで表現される積分器として機能する。よってランダムノイズが入力しても定常状態では積分値が零となり、ランダムノイズの影響は非常に小さいからである。
【００５５】
しかし欠陥入口においては、アクチュエータ機構ブロック４でのそれまでのノイズの積分値が零である保証は無く、直流成分を持つ可能性がある。ノイズの積分値が直流成分を持つ場合には、これが欠陥期間中にアクチュエータにパルス状の外乱として作用することと等価となる。かかる現象がアクチュエータの速度についての偏差を、ひいては位置偏差d_p_eの増大を招来する可能性がある。
【００５６】
また近年では、位相補償ブロック２は所定のサンプリング周波数で動作するＬＳＩ（large-scale integrated circuit）で構成され、その内部ではディジタル演算処理が実行されていることが多い。その場合、位置制御信号p_contにはサンプリング周波数を含むノイズが重畳されている。かかるノイズがアクチュエータ機構ブロック４に入力され積分されると、その積分値は直流成分となり、しかもその長さがサンプル周期の数倍の長さにも及ぶことがある。
【００５７】
この問題を明確化するために、ＣＤのトラック制御を想定したシミュレーションによる解析結果を図５２に示す。図５２に示すグラフは、制御システム３０２をＣＤプレーヤーのトラック制御に適用した場合の一例として、ディスク偏芯が無く、欠陥領域の長さ３ｍｍであって、線速１．２ｍ／ｓで再生した場合の解析結果である。そして一例として、位相補償ブロック２が、サンプリング周波数８０ｋＨｚで動作するディジタル回路にて構成されている場合を想定している。そしてノイズの振幅を０．４Ｖ、その幅が２５μｓｅｃ（これはサンプリング周期２つ分に相当する）とし、欠陥入口の直前に印加された場合を想定している。この場合について欠陥補償の機能を解析することは、ノイズの積分値として得られるパルスがアクチュエータ制御信号contに重畳される場合について欠陥補償の機能を解析することと等価である。このパルスは具体的には、欠陥検出信号DEFECTの立ち上がりまでの２サンプル周期の期間中、つまり２５μｓｅｃにおいて０．４Ｖの振幅を持つ。
【００５８】
図５２（ａ）は追従目標位置d_pを示しており、本シミュレーションでは、これに対応するディスクの偏芯量を零としている。図５２（ｂ）は残留偏差、図５２（ｃ）はアクチュエータ制御信号cont、図５２（ｄ）は欠陥検出信号DEFECTの波形を示している。図５２（ｄ）に示すように、欠陥期間の長さは約２．５ｍｓｅｃとなっている。図５２（ｃ）に示すように、欠陥検出信号DEFECTが”Ｈ”レベルになっている間、アクチュエータ制御信号contは、無欠陥期間のアクチュエータ制御信号cont、即ち位相制御信号p_contの値である零を保持している。
【００５９】
そして図５２（ｂ）に示すように、欠陥期間中の残留偏差は２次関数的にその絶対値が増加し、欠陥長が長いほど大きくなる。この例では、欠陥出口において残留偏差が５μｍ程度となっており、この値は制御対象の位置を隣接トラックに引き込む限界点であるＣＤにおける半トラックピッチ０．８μｍを遥かに超える値になっており、不安定な欠陥補償となる。
【００６０】
このように第２の従来技術によれば、アクチュエータ制御信号contに重畳するノイズによって、欠陥出口において残留偏差が大きくなり、制御の連続性が損なわれる危険性があるという第２の問題点もあった。
【００６１】
以上の問題点に鑑みて、本発明の第１の目的は、システムの安定性を維持しつつ、振動等の加速度外乱に対する感度を低下することである。第１の目的を達成することにより、車載や携帯機器など、振動や加速度外乱が作用する環境下においても位置偏差が増大せず、正確な信号の記録再生を行う光ディスク装置を得ることができる。
【００６２】
また本発明の第２の目的は、偏芯や面振れ等のディスク物理歪みが大きくても、あるいはアクチュエータ制御信号にノイズが大きい場合においても、更に両者が複合した場合においても、欠陥検出期間の前後の制御の連続性を失うこと無く安定した位置制御を実現することである。第２の目的を達成することにより、再生などの操作が安定した駆動制御が可能な光ディスク装置を得ることができる。
【００６３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る位置制御方法は、光ピックアップを駆動するアクチュエータの可動部の位置を目標位置に追従させる制御方法であって、前記可動部に働く加速度外乱と前記可動部の質量との積から、前記目標位置と前記アクチュエータの機構特性の逆特性との積を差し引いた値を外乱力と定義し、当該外乱力を求める外乱オブザーバにより、前記外乱力の推定値を、前記目標位置に対する前記可動部の位置偏差、および前記アクチュエータの制御信号に基づいて求めるとともに、前記外乱オブザーバにより前記可動部の速度推定値を求め、当該速度推定値を前記外乱力の推定値とともに前記アクチュエータの力／電気変換部に帰還し、前記外乱オブザーバは、光ディスクの欠陥領域においては、当該欠陥領域入口における前記可動部の位置偏差、および前記欠陥領域入口における前記アクチュエータの制御信号の低域成分に基づいて、前記外乱力の推定値、および前記アクチュエータの速度推定値を求め、前記アクチュエータに帰還するものである。
【００６４】
また、本発明に係るディスク装置は、光ディスク上に光スポットを集光するための光ピックアップと、前記光ピックアップの位置を目標位置に追従させるための制御信号に基づいて、前記光ピックアップを駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータの可動部に作用する加速度外乱と前記可動部の質量との積から、前記目標位置と前記アクチュエータの機構特性の逆特性との積を差し引いた値により定義される外乱力を求める外乱オブザーバであって、前記目標位置に対する前記可動部の位置偏差、および前記制御信号に基づいて前記外乱力の推定値を求める前記外乱オブザーバとを備え、前記外乱オブザーバは、前記可動部の速度推定値をさらに求め、当該速度推定値を前記外乱力の推定値とともに前記アクチュエータに帰還し、光ディスクの欠陥領域入口における前記制御信号の低域成分を求める第１の対処処理ブロックと、前記欠陥領域入口における前記可動部の位置偏差を求める第２の対処処理ブロックとをさらに備え、前記外乱オブザーバは、光ディスクの欠陥領域においては、前記第１の対処処理ブロックにより求められる前記欠陥領域入口における前記制御信号の低域成分、および前記第２の対処ブロックにより求められる前記可動部の位置偏差に基づいて、前記外乱力の推定値、および前記アクチュエータの速度推定値を求め、前記アクチュエータに帰還するものである。
【００７８】
【発明の実施の形態】
Ｃ１．実施の形態１．
図１は実施の形態１にかかる制御システム２０１の構成を示すブロック図である。制御システム２０１は、例えば車載用あるいは携帯用光ディスク装置における光スポットのフォーカス制御あるいはトラック制御を行う位置制御システムに採用できる。
【００７９】
制御システム２０１は、図４３に示した従来の制御システム３０１に対して、外乱オブザーバ６と、アンプ７，１６と、減算器８とを有する帰還路を更に備えることによって、後述する外乱抑圧ループを増設した構成を有している。
【００８０】
以下ではまず、従来の制御システム３０１を等価変換した構成に対して外乱抑圧ループを増設する考え方について説明し、その後に更に等価変換を行って制御システム２０１を得ることを説明する。
【００８１】
図２は、従来の制御システム３０１が備える各機能ブロック間の繋がりはそのままで、配置する場所だけを並び替えたブロック図である。力／電気変換ブロック３に入力するアクチュエータ制御信号contとして、位相補償ブロック２が出力する位置制御信号p_contが入力される。
【００８２】
図３は図２に示す制御システムに対して等価変換を行った制御システム３０３の構成を示すブロック図である。簡単に言えば、図２においてアクチュエータ機構ブロック４の出力側での演算に採用されていた追従目標位置d_pを、アクチュエータ機構ブロック４の入力側での演算に採用されるように等価変換が行われている。その結果、加算器５には加速度外乱力z_accの代わりに、新たに定義された外乱力Ｄｉが入力される。そしてアクチュエータ機構ブロック４には外力ｚ１１が入力する。
【００８３】
図４は外乱力Ｄｉの定義を示すブロック図である。外乱力Ｄｉは、アクチュエータの可動部に働く加速度Di_accと可動部の質量ｍとの積である加速度外乱力z_accから、追従目標位置d_pとアクチュエータ機構特性Ｇ（ｓ）の逆特性である１／Ｇ（ｓ）との積として得られる位置外乱力ｚ３を差し引いた値として定義される。
【００８４】
つまり制御システム３０３では、ディスク物理歪みに応じて変化する追従目標位置d_pも、加速度外乱Di_accと共に、外乱として捉えられている。このように追従目標位置d_pを外乱として捉えなおすことに対応して、制御システム３０３での追従目標の値は零と把握しなおすことになる。このようにして新たに導入された制御対象の位置を零追従位置ｘ0と仮称し、その追従目標を零追従目標位置d_p0と仮称する。零追従目標位置d_p0の値は常に零である。
【００８５】
図３に示すように、加算器５は位置制御力ｚ２と外乱力Ｄｉとを加算し、外力ｚ１１を出力する。そして、外力ｚ１１はアクチュエータ機構ブロック４によって零追従位置ｘ0に変換される。
【００８６】
外乱力Ｄｉを数式で示すと、以下のように定義される。
【００８７】
【数１】
0003885639.tif 000002
【００８８】
零追従位置ｘ0は位置偏差d_p_eの符号を変えた値と等しくなって以下の式で表される。
【００８９】
【数２】
0003885639.tif 000003
【００９０】
さて、上述のように位置偏差d_p_eは観測可能な値であり、よって零追従位置ｘ0も観測可能な値となる。つまり外乱力という概念を導入して追従目標位置d_pを外乱として捉えなおすことにより、零追従目標位置d_p0に追従し、しかも観測可能な零追従位置ｘ0を制御対象とする制御システム３０３を想定することができる。かかるシステムではシステム操作量であるアクチュエータ制御信号cont（図２及び図３では位置制御信号p_contと等しい）と制御対象の状態量の一つである零追従位置ｘ0とがともに観測可能となるので、外乱力Ｄｉを一つの状態量として定義する拡大系オブザーバである外乱オブザーバを構成することができる。
【００９１】
図５は、制御システム３０３に対して外乱オブザーバ６を含む外乱抑圧ループを付加した制御システム３０４の構成を示すブロック図である。制御システム３０４では、力／電気変換ブロック３には位相補償ブロック２の出力たる位置制御信号p_contではなく、アクチュエータ制御信号contが入力する。ここでアクチュエータ制御信号contは、アンプ７の出力を位置制御信号p_contから差し引いた値であり、この減算は減算器８によって行われる。
【００９２】
外乱オブザーバ６は、零追従位置ｘ0とアクチュエータ制御信号contとに基づいて外乱力推定値Ｄｉ＾及び速度推定値ｘ0'^を出力する。記号“＾”は、その左側に記載された記号で示される量の推定値であることを表現する。そしてアンプ７は、外乱力推定値Ｄｉ＾及び速度推定値ｘ0'^のそれぞれに所定の係数を乗じ、両者の和を採って出力する。
【００９３】
外乱力推定値Ｄｉ＾によって、制御システム３０４に作用する外乱力Ｄｉを見積ることができるため、外乱力推定値Ｄｉ＾を力／電気変換特性Ｈ（ｓ）に帰還することによって外乱力Ｄｉの影響を抑圧することが可能となる。式（１）に示すように、外乱力Ｄｉは、加速度外乱Di_accのみならず追従目標位置d_pの情報をも備えている。従ってディスク物理歪みが存在している場合であっても、外乱力Ｄｉの影響を抑圧することによって、アクチュエータに外乱として与えられる加速度に対する感度を低くすることができる。
【００９４】
制御対象位置ｘの時間微分ｘ’と零追従位置ｘ0の時間微分ｘ0’とは、目標値が異なるにすぎず、両者は等しい値を採る。以後、制御対象位置ｘの時間微分ｘ’と、零追従位置ｘ0の時間微分ｘ0’とをまとめて「速度ｘ0’」と呼ぶ。
【００９５】
次に、各機能ブロックについて詳細に説明する。上述の位相補償ブロック２の特性を示す位相補償特性Ｆ（ｓ）は、例えば以下の式で表される。
【００９６】
【数３】
0003885639.tif 000004
【００９７】
【数４】
0003885639.tif 000005
【００９８】
【数５】
0003885639.tif 000006
【００９９】
ここで、Ｆ１（ｓ）は制御システム３０４のクロスオーバ周波数より低い帯域で部分的にゲインを増加させる低域補償特性、Ｆ２（ｓ）はクロスオーバ周波数付近の位相を進ませて位相余裕を確保する安定化補償特性、ＧFはゲインを示している。また、低域補償開始周波数をｆ１、低域補償終了周波数をｆ２、安定化補償開始周波数をｆ３、安定化補償終了周波数をｆ４とすると、Ｔ１〜Ｔ４は以下の式で表される。
【０１００】
【数６】
0003885639.tif 000007
【０１０１】
【数７】
0003885639.tif 000008
【０１０２】
【数８】
0003885639.tif 000009
【０１０３】
【数９】
0003885639.tif 000010
【０１０４】
また、上述の力／電気変換ブロック３の特性を示す力／電気変換特性Ｈ（ｓ）は、例えば以下の式で表される。
【０１０５】
【数１０】
0003885639.tif 000011
【０１０６】
ここで、Ｒは光ピックアップのアクチュエータ磁気回路におけるアクチュエータ駆動コイルの抵抗値、Ｌはアクチュエータ駆動コイルのインダクタンス、Ｋτはアクチュエータ磁気回路における電流−力変換係数、Ｇｄはアクチュエータ磁気回路におけるドライバ増幅率である。つまり、力／電気変換ブロック３では、アクチュエータ制御信号contに係数Ｇｄ・Ｋτ／（Ｒ＋ＬS）を乗じて、位置制御力ｚ２を得ている。
【０１０７】
力／電気変換ブロック３は式（１０）に則ると、図６に示すブロック図で表現される。具体的には力／電気変換ブロック３は、光ピックアップのアクチュエータ磁気回路におけるドライバ増幅率Ｇｄを表す機能ブロック３Ａと、同じくアクチュエータ磁気回路のインピーダンス特性を表す機能ブロック３Ｂと、同じくアクチュエータ磁気回路における電流−力変換係数Ｋτを表す機能ブロック３Ｃとで表現できる。そして入力されたアクチュエータ制御信号contを機能ブロック３ＡでＧｄ倍し、機能ブロック３Ａの出力を機能ブロック３Ｂで１／（Ｒ＋ＬS）倍し、機能ブロック３Ｂの出力を機能ブロック３ＣでＫτ倍して、位置制御力ｚ２を得る。アクチュエータ駆動コイルのインダクタンスＬSが無視できる場合には力／電気変換特性Ｈ（ｓ）を表現する式として以下の式を採用してもよい。
【０１０８】
【数１１】
0003885639.tif 000012
【０１０９】
以後本実施の形態では簡単のために、力／電気変換特性Ｈ（ｓ）として式（１１）を採用した際の制御システムについて説明する。
【０１１０】
アクチュエータ機構ブロック４の特性を示すアクチュエータ機構特性Ｇ（ｓ）は、アクチュエータに加えられる力とアクチュエータの位置との関係を示す。制御対象であるアクチュエータをばね・マス・ダンパでモデル表現し、制御対象の質量ｍ、弾性係数ｋ、粘性係数ｃを導入すると、アクチュエータ機構特性Ｇ（ｓ）は以下の式で表される。
【０１１１】
【数１２】
0003885639.tif 000013
【０１１２】
図７は、図５に示す力／電気変換ブロック３及びアクチュエータ機構ブロック４を、上述の式（１１）及び式（１２）を使用して表したブロック図である。アクチュエータ機構ブロック４は、減算器４Ａと、制御対象の質量ｍの逆数を表す機能ブロック４Ｂと、積分器４Ｃ，４Ｄと、粘性係数ｃを表す機能ブロック４Ｅと、弾性係数ｋを表す機能ブロック４Ｆとで表現できる。
【０１１３】
力／電気変換ブロック３では、入力されたアクチュエータ制御信号contをＧｄ・Ｋτ／Ｒ倍し、位置制御力ｚ２を得る。加算器５では位置制御力ｚ２と外乱力Ｄｉとを加算し、外力ｚ１１を得る。減算器４Ａは、外力ｚ１１から、零追従位置ｘ0をｋ倍した値と、速度ｘ0’をｃ倍した値とを差し引く。減算器４Ａの出力は１／ｍ倍され、積分器４Ｃに入力される。積分器４Ｃでは、入力された値を積分し、速度ｘ0’を得る。積分器４Ｄでは速度ｘ0’を積分し、零追従位置ｘ0を得る。
【０１１４】
図７に示すシステムを状態方程式を用いて表示すると以下となる。
【０１１５】
【数１３】
0003885639.tif 000014
【０１１６】
【数１４】
0003885639.tif 000015
【０１１７】
【数１５】
0003885639.tif 000016
【０１１８】
ここで、ベクトルＡ〜Ｃ，ｕは以下の式で表される。
【０１１９】
【数１６】
0003885639.tif 000017
【０１２０】
【数１７】
0003885639.tif 000018
【０１２１】
【数１８】
0003885639.tif 000019
【０１２２】
【数１９】
0003885639.tif 000020
【０１２３】
行列Ｂは列ベクトルとして、行列Ｃは行ベクトルとして、行列ｕはスカラー（アクチュエータ制御信号cont）として把握できる。
【０１２４】
外乱オブザーバ６の機能を以下の式で定義する。なお、零追従位置ｘ0の推定値として位置推定値ｘ0＾を導入する。
【０１２５】
【数２０】
0003885639.tif 000021
【０１２６】
【数２１】
0003885639.tif 000022
【０１２７】
ここで、フィードバックゲインベクトルＫは以下の式で表される。
【０１２８】
【数２２】
0003885639.tif 000023
【０１２９】
図８は、上述の式（２０）〜式（２２）で定義された外乱オブザーバ６の構成を例示するブロック図である。外乱オブザーバ６は、Ｇｄ’・Ｋτ’／Ｒ’を乗じる機能ブロック６Ａと、加減算器６Ｂ，６Ｄ，６Ｆ，６Ｊと、質量ｍ’の逆数を乗じる機能ブロック６Ｃと、積分器６Ｅ，６Ｇ，６Ｎと、弾性係数ｋ’を乗じる機能ブロック６Ｉと、粘性係数ｃ’を乗じる機能ブロック６Ｈと、フィードバックゲインｋ１〜ｋ３を乗じる機能ブロック６Ｋ〜６Ｍとを有しており、これらによって所定の推定特性を実現する。
【０１３０】
ここで、値ｍ’，ｋ’，ｃ’，Ｇｄ’・Ｋτ’／Ｒ’は、アクチュエータの製品規格に基づいて決定され（これらに用いられている記号“’”は時間微分を意味しない）、実際に使用するアクチュエータの値ｍ，ｋ，ｃ，Ｇｄ・Ｋτ／Ｒと対応している。なおフィードバックゲインベクトルの要素ｋ１〜ｋ３の決定については後述する。
【０１３１】
機能ブロック６Ａでは、入力されたアクチュエータ制御信号contをＧｄ’・Ｋτ’／Ｒ’倍し、その値を加減算器６Ｂに出力する（力／電気変換ブロック３に対応）。そして、加減算器６Ｂでは、機能ブロック６Ａの出力と外乱力推定値Ｄｉ＾とを加算し、その加算結果から、位置推定値ｘ0＾を機能ブロック６Ｉでｋ’倍した値と、加算器６Ｆの出力を機能ブロック６Ｈでｃ’倍した値とを差し引く（減算器４Ａに対応）。加減算器６Ｂの出力は機能ブロック６Ｃで１／ｍ’倍され（機能ブロック４Ｂに対応）、加算器６Ｄで、減算器６Ｊの出力をｋ１倍した値と加算される。積分器６Ｅは加算器６Ｄの出力を積分し、速度推定値ｘ0'^を得る（積分器４Ｄに対応）。ここで得られた速度推定値ｘ0'^はアンプ７へ出力される。
【０１３２】
加算器６Ｆは、速度推定値ｘ0'^と、減算器６Ｊの出力をｋ２倍した値とを加算する。積分器６Ｇは加算器６Ｆの出力を積分し、位置推定値ｘ0＾を得る。減算器６Ｊは、零追従位置ｘ0から位置推定値ｘ0＾を減算する。積分器６Ｎは、減算器６Ｊの出力をｋ３倍した値を積分し、外乱力推定値Ｄｉ＾を得る。そして、この外乱力推定値Ｄｉ＾はアンプ７へ出力される。
【０１３３】
式（２０）〜式（２２）で定義された外乱オブザーバ６を図８に示されたブロック図に基づいて電気回路あるいはディジタル演算手段により実現することによって、外乱力Ｄｉ及びアクチュエータの速度ｘ0’の推定が可能となる。
【０１３４】
図９は、アンプ７の構成を示すブロック図である。アンプ７は、増幅器７Ａ，７Ｂ，７Ｄと、加算器７Ｃとを有している。増幅器７Ａでα倍された外乱力推定値Ｄｉ＾と、増幅器７Ｂでβ倍された速度推定値ｘ0'^とは加算器７Ｃで加算される。加算器７Ｃの出力は増幅器７ＤにてＲ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’）倍されて、減算器８へ出力される。ここで、増幅器７Ｄの特性を示す「Ｒ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’）」は、力／電気変換ブロック３を模擬的に示す機能ブロック６Ａの逆特性である。また、α，βは正数に設定され、後述するようにαは発振を防ぐべく１以下に設定される。
【０１３５】
図１０は外乱力抑圧ループの構成を示すブロック図であって、外乱力抑圧ループは、制御システム３０４から位相補償ブロック２が設けられた経路を排除したものとして表現される。言い変えれば、外乱抑圧ループは、位相補償ブロック２の出力が零の場合を制御システム３０４を示している。よって減算器８の機能は、アンプ７の出力に係数（−１）を乗じるアンプ１７として表現できる。
【０１３６】
さて、図５で示された制御システム３０４を変形して図１１に示される制御システムが得られる。当該制御システムでは零追従目標位置d_p0を追従目標とする零追従位置ｘ0が出力されている。
【０１３７】
更に、図１１に示された制御システムに対して、外乱オブザーバ６に入力する零追従位置ｘ0を、式（２）に基づき、位置偏差d_p_eに係数（−１）を乗じて求める。図１２はかかる変形を行って得られる制御システムを示すブロック図であり、係数（−１）の乗算はアンプ１６の機能として表現される。
【０１３８】
更に、図１２に示された制御システムに対して、図２から図３を得た変形と逆の変形を施すことにより、図１に示された制御システム２０１を得ることができる。従って制御システム２０１においても制御システム３０４と同様に外乱抑圧ループが機能する。このようにして、現実の制御対象である制御対象位置ｘを追従目標位置d_pに追従させるに際して、外乱力の推定値Ｄｉ＾を−αＲ’／Ｋτ’倍して、また速度の推定値ｘ0'^を−βＲ’／Ｋτ’倍して、いずれもアクチュエータの力／電気変換特性Ｈ（ｓ）へ帰還することにより、アクチュエータに外乱として与えられる加速度の影響をシステムの安定性を維持しつつ低感度化させることができる。
【０１３９】
次に、改めて制御システム２０１について詳細に説明する。制御システム２０１は、アクチュエータの可動部の位置である制御対象位置ｘを追従目標位置d_pに追従させる制御を行う。追従目標位置d_pから制御対象位置ｘを差し引いた値である位置偏差d_p_eは、上述の通り、零追従位置ｘ0の符号を替えたもの（即ち係数（−１）を乗じたもの）に相当し、これを常に略零に収束させる制御ループを構成している。
【０１４０】
追従目標位置d_pは光ディスクの記録トラックに対応しており、ディスク物理歪みに応じて変化する。そして、制御システム２０１が例えばフォーカス制御を行う制御システムであれば、位置偏差d_p_eはいわゆる「フォーカスエラー信号」である。また、図１に示す制御システムが例えばトラック制御を行う制御システムであれば、位置偏差d_p_eはいわゆる「トラックエラー信号」である。
【０１４１】
位相補償ブロック２は位置偏差d_p_eを入力し、これに式（３）〜（５）で表された低域補償及び安定化補償を行って位置制御信号p_contを出力する。
【０１４２】
力／電気変換ブロック３は、アクチュエータ制御信号contを入力し、これに対して式（１０）で表された変換を行って位置制御力ｚ２を出力する。
【０１４３】
アクチュエータ機構ブロック４は、外力ｚ１を入力し、これに対して式（１１）で表された変換を行って制御対象位置ｘを出力する。
【０１４４】
制御対象に外乱として加わる加速度外乱力z_accを、加速度外乱Di_accに基づいて表現するために、制御対象の質量ｍを乗じる機能ブロック９が模式的に示される。また位置制御力ｚ２と加速度外乱力z_accとの合成として制御対象に加わる外力ｚ１を得る加算器５も模式的に示される。また、光ディスク装置に適用される実際の位置制御システムでは、制御対象位置ｘ及び追従目標位置d_pを各々個別に直接検出する手段は無く、光ピックアップが備える光学的手段によって検出された信号を電気的に演算することによって、電気信号として位置偏差d_p_eのみが得られる。よって追従目標位置d_pから制御対象位置ｘを差し引いて位置偏差d_p_eを得る減算器１も模式的なものである。
【０１４５】
外乱力の推定値Ｄｉ＾及び速度推定値ｘ0'^が外乱オブザーバ６によって得られ、これらがアンプ７及び減算器８を経由して力／電気変換ブロック３へ帰還する。減算器８は位置制御信号p_contから、アンプ７が出力する帰還量を差し引いてアクチュエータ制御信号contを出力する。外乱力の推定値Ｄｉ＾及び速度ｘ0’の推定値ｘ0'^を求めるために、外乱オブザーバ６はアンプ１６から零追従位置ｘ0を、減算器８からアクチュエータ制御信号contを、それぞれ入力する。
【０１４６】
図９において、アンプ７は増幅器７Ａ，７Ｂ，７Ｄと加算器７Ｃで構成されている場合が例示された。しかしながら、外乱力推定値Ｄｉ＾に係数α・Ｒ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’）を乗じ、速度推定値ｘ0'^に係数β・Ｒ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’）を乗じ、両者を位置制御信号p_contから差し引いてアクチュエータ制御信号contを求めてもよい。図１３はかかる変形を行って得られる制御システム２０２の構成を示すブロック図である。アンプ７の替わりに、外乱力推定値Ｄｉ＾に係数Ｇａ（＝α・Ｒ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’））を乗じて外乱帰還量を出力するアンプ２７と、速度推定値ｘ0'^に係数Ｇｂ（＝β・Ｒ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’））を乗じて速度帰還量を出力するアンプ３７が採用されている。また減算器８の代わりに減算器８１が設けられ、位置制御信号p_contから外乱帰還量と速度帰還量とを差し引いてアクチュエータ制御信号contを出力する。
【０１４７】
図１４及び図１５は、それぞれアンプ２７，３７の構成を例示するブロック図である。図１４に示すように、アンプ２７は増幅器２７Ａ，２７Ｂを有している。増幅器２７Ａでα倍された外乱力推定値Ｄｉ＾は増幅器２７ＢでＲ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’）倍され、減算器８１へ出力される。また図１５に示すように、アンプ３７は増幅器３７Ａ，３７Ｂを有している。増幅器３７Ａでβ倍された速度推定値ｘ0'^は増幅器３７ＢでＲ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’）倍され、減算器８１へ出力される。
【０１４８】
次に、外乱オブザーバ６の望ましい形態について説明する。式（２１）において状態量Ｘ＾の係数行列（Ａ−ＫＣ）の固有値が安定であれば、零追従位置ｘ0及び速度ｘ0’について、推定値と実際の値とが一致するように集束する。例えば上記固有値が極となるように、フィードバックゲインベクトルＫが決定される。
【０１４９】
本実施の形態では外乱オブザーバ６が積分器６Ｅ，６Ｇ，６Ｎを有するので、その極（外乱オブザーバの推定特性の極と呼ぶことにする）は３つある。それぞれをλ１，λ２，λ３とする。この極の複素平面上の配置によって、外乱オブザーバの推定特性が決定される。なお本明細書では、外乱オブザーバ６の複数個の極のうち複素平面上において原点に一番近い極（以下「最小極」と呼ぶ）をλ１とし、λ１を周波数で表現したものを外乱オブザーバ６の推定帯域ｆovsとして定義する。
【０１５０】
外乱オブザーバ６の極λ１〜λ３と、フィードバックゲインｋ１〜ｋ３との関係は次式の通りである。
【０１５１】
【数２３】
0003885639.tif 000024
【０１５２】
図１６は外乱オブザーバ６の極を三重根とし、その値を９００Ｈｚとした場合の外乱オブザーバ６の外乱推定特性を示すグラフである。図１６（ａ）の縦軸は、外乱力Ｄｉに対する外乱力推定値Ｄｉ＾の大きさの比を示しており、図１６（ｂ）の縦軸は、外乱力Ｄｉに対する外乱力推定値Ｄｉ＾の位相の差を示している。図１６（ａ）を参照すると、０ｄＢから３ｄＢ低下する周波数が約３００Ｈｚであり、外乱オブザーバ６の推定帯域ｆovsが約３００Ｈｚであることが判る。
【０１５３】
外乱力Ｄｉは式（１）で定義されているため、追従目標位置d_pの情報を含んでいる。そして外乱力推定値Ｄｉ＾を帰還することによって、制御システム２０１のオープンループ特性（以下、特に断らない限り、位置ｘを追従目標位置d_pに追従制御させる系のオープンループ特性を指す：但し外乱力Ｄｉの導入による等価変換は図２と図３に示されるようにオープンループ特性を変えないので、零追従位置ｘ0を零追従目標位置d_p0に追従制御させる系のオープンループ特性と一致する）はゲイン特性が推定帯域ｆovs以下で向上する。よって残留偏差を小さくするためには、推定帯域ｆovsを広帯域化することが望まれる。そこで推定帯域ｆovsの望ましい範囲について検討する。
【０１５４】
外乱オブザーバ６は外乱力Ｄｉを検出するセンサの機能を持ち、外乱力抑圧ループ（図１０参照）は、推定帯域ｆovs以下の外乱力Ｄｉを抑圧する機能を有している。従って、外乱オブザーバ６の推定帯域ｆovsは少なくとも抑圧したい外乱力Ｄｉの帯域以上に設定することが望ましい。外乱力Ｄｉは追従目標位置d_pの情報を有しており、ディスク物理歪みの影響をキャンセルするためには、ディスク物理歪みが推定できるように推定帯域ｆovsを設定する必要がある。光ディスク物理歪みはディスク回転周波数を基本周波数とした周期関数で表現される。従って、推定帯域ｆovsは少なくともディスク回転周波数より高い周波数に設定することが望ましい。
【０１５５】
但し、外乱オブザーバ６が採用される制御システム２０１のオープンループ特性のクロスオーバ周波数よりも推定帯域ｆovsを高く設定すると、クロスオーバ周波数を増加させてしまう。
【０１５６】
そこで外乱抑圧効果を発揮したい周波数をｆａ、制御システム２０１のオープンループ特性のクロスオーバ周波数をｆｂとして式（２４）が成立することが望ましい。例えば、周波数ｆａ，ｆｂはそれぞれ３０Ｈｚ，１ｋＨｚに選択される。
【０１５７】
【数２４】
0003885639.tif 000025
【０１５８】
推定帯域ｆovsの定義から、外乱オブザーバ６の最小極λ１が周波数ｆａとクロスオーバ周波数ｆｂとの間に設定されることになる。
【０１５９】
さて、次にフィードバックゲインα，βについて検討する。フィードバックゲインαは外乱力推定値Ｄｉ＾のフィードバック量を決定するため、外乱オブザーバ６による外乱力抑圧効果を高めるためには、フィードバックゲインαはできる限り大きい値が望まれる。但し既述のように、外乱力推定値Ｄｉ＾はα・Ｒ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’）を乗じて力／電気変換特性Ｈ（ｓ）に帰還される。そして力／電気変換特性Ｈ（ｓ）が式（１１）で表されることに鑑みれば、フィードバックゲインαは１以下に設定されることが望ましい。
【０１６０】
また、フィードバックゲインβは速度推定値ｘ0'^のフィードバック量を決定している。速度推定値ｘ0'^のフィードバック量は後述するように制御システム２０１の安定性に寄与する。
【０１６１】
図１７は、制御システム２０１のオープンループ特性を示すグラフである。ここでは制御システム２０１をＣＤプレーヤーのトラック制御に適用する場合を想定し、下式のように各値が設定された。
【０１６２】
【数２５】
0003885639.tif 000026
【０１６３】
図１７（ａ）はゲイン特性、図１７（ｂ）は位相特性を示している。図１８は、制御システム２０１の感度特性を示すグラフであり、図１８（ａ），（ｂ）はゲイン特性を、図１８（ｃ）は位相特性を、それぞれ示している。図１８（ｂ）は図１８（ａ）の部分的な拡大図となっている。これらのグラフにおいて太線のカーブはα＝０，β＝０の場合を示しており、外乱力推定値Ｄｉ＾及び速度推定値ｘ0'^をフィードバックしない場合のグラフである。この場合には従来の制御システム３０１と同様に、外乱抑圧ループを備えない場合と等価であり、アクチュエータ制御信号p_contが位置制御信号contと一致する場合である。
【０１６４】
まずフィードバック量βが零の場合にフィードバック量αの影響について調べる。フィードバック量αを増大させると、オープンループ特性における低域のゲインが増大し（図１７（ａ））、感度特性が低下し（図１８（ａ））、位置偏差d_p_eを抑制できる。図１８（ａ）に示されるように、フィードバック量αを０．９５にまで高めることにより、フィードバック量αが零の場合と比較して、外乱オブザーバ６の推定帯域ｆovs以下において、つまりここでの例では３００Ｈｚより低い帯域において、外乱に対する低感度化が実現されている。このことから外乱力推定値Ｄｉ＾をフィードバックすることにより、ディスク物理歪みが大きなディスクにおいても、ディスク物理歪みが小さなディスクとして扱えることが判る。
【０１６５】
しかし、β＝０ではクロスオーバ周波数での位相余裕が減少するため、追従制御が振動的になる不具合が生じる可能性がある（図１７（ｂ））。またβ＝０ではフィードバック量αを増加させるとクロスオーバ周波数での感度が増大するという不具合もある（図１８（ｂ））。そこでフィードバック量βを増大させることにより、位相余裕を補償する。図１７（ｂ）で示されたグラフでは、α＝０．９５であっても、β＝２に設定した場合には、外乱力推定値Ｄｉ＾及び速度推定値ｘ0'^をフィードバックしない場合の値にまで、位相余裕が回復している。そしてβ＝２程度に設定しても、クロスオーバー周波数は若干上昇するものの、推定帯域ｆovs以下でのゲインの減少はさほど大きくない。また図１８（ｂ）に示されるように、βを増加させることにより、クロスオーバ周波数近傍での外乱剛性を高めつつ、低域感度特性を改善することができる。そしてβ＝２程度に設定しても、低域での感度特性が若干上昇するものの、その上昇量はさほど大きくない。
【０１６６】
よって、以下の例では、例えばフィードバック量α，βの典型例として、それぞれの値を０．９５，２に設定する。
【０１６７】
図１９は、制御システム２０１をトラック制御に適用した場合の動作を示すグラフである。ここでは加速度外乱Di_accが零である場合を想定している。図１９（ａ）は、追従目標位置d_pの変化の様子を示しており、光ディスクの偏心量に相当する。
【０１６８】
図１９（ａ）に示すように、追従目標位置d_pは、ＣＤプレーヤーにおける最大回転周波数付近の８Ｈｚで変化し、その振幅は規格限界の１４０μｍｐｐである。つまり、図１９（ａ）は、ＣＤプレーヤーが最悪条件で動作した際の追従目標位置d_pの値を示している。
【０１６９】
図１９（ｂ）は、追従目標位置d_pが図１９（ａ）に示すように変化した場合の位置偏差d_p_eの変化の様子を示しており、制御システム２０１の残留偏差を示している。図１９（ｂ）に示すように、ＣＤプレーヤーが最悪条件で動作した場合であっても、残留偏差を約０．０２μｍｐｐまでに抑え込むことができる。外乱力推定値Ｄｉ＾及び速度推定値ｘ0'^をフィードバックしていない従来の制御システム３０１の結果（図４５）と比較して、残留偏差が低減されている。これはディスク物理歪みに対する追従性能が向上したことを示している。
【０１７０】
図２０は加速度外乱Di_accが与えられた場合の制御システム２０１の動作を示すグラフである。図２０（ａ）は加速度外乱Di_accを、図２０（ｂ）は図２０（ａ）に示された加速度外乱Di_accを与えた際の残留偏差を、それぞれ示している。なお、図２０に示される動作は、追従目標位置d_pが零である場合を例示している。
【０１７１】
図２０（ａ）に示すように周波数３０Ｈｚ、振幅５Ｇｐｐの加速度外乱Di_accを従来の制御システムに与えても、図２０（ｂ）に示すように残留偏差は約０．２μｍｐｐまでに抑え込むことが可能となる。
【０１７２】
以上のように、本実施の形態にかかる制御システム２０１によれば、従来の制御システム３０１よりも、正常な記録あるいは再生が可能となる。
【０１７３】
Ｃ２．実施の形態２．
実施の形態２では、第２の従来技術での一つ目の問題点である、ディスク物理歪が大きい場合に欠陥出口において残留偏差が大きくなるという問題を解決するための制御システムを提案する。
【０１７４】
図２１は本発明の実施の形態２にかかる制御システム２０３の構成を示すブロック図である。制御システム２０３は例えば据え置き用、車載用あるいは携帯用光ディスク装置における光スポットのフォーカス制御あるいはトラック制御を行う位置制御システムに採用できる。
【０１７５】
制御システム２０３は、基本的には、図４８に示された制御システム３０２に対して、第１の対処処理ブロック２３で対処処理ブロック１０３を置換し、帰還部４００を追加した構成を有している。詳細には、制御対象に加わる加速度外乱Di_accに基づく加速度外乱力z_accを考慮するため、加算器５が模式的に示されている。また加速度外乱力z_accの発生は、加速度外乱Di_accに制御対象の質量ｍを乗じる乗算器９で模式的に示されている。
【０１７６】
帰還部４００は、第２の対処処理ブロック２８と、実施の形態１で図１３を用いて説明された制御システム２０２で用いられた外乱オブザーバ６、アンプ１６，２７，３７、減算器８１とを備えている。
【０１７７】
制御システム２０２と同様にして、アンプ１６は減算器１の出力に（−１）を乗じて零追従位置ｘ0を出力する。そしてアンプ２７は外乱オブザーバ６から得られる外乱力推定値Ｄｉ＾に係数Ｇａ（＝α・Ｒ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’））を乗じて、またアンプ３７は外乱オブザーバ６から得られる速度推定値ｘ0'^に係数Ｇｂ（＝β・Ｒ’／（Ｇｄ’・Ｋτ’））を乗じて、それぞれ減算器８１に出力する。
【０１７８】
しかし、本実施の形態において特徴的なことには、減算器８１においてアンプ２７，３７の出力が差し引かれる対象となるのは位置制御信号p_contではなく、第１の対処処理ブロック２３の出力である。また外乱オブザーバ６の一方の入力はアクチュエータ制御信号contであるものの、他方の入力は零追従位置ｘ0ではなく、第２の対処処理ブロック２８の出力である。つまり制御システム２０３では、外乱オブザーバ６は図８に示された構成において、減算器６Ｊは第２の対処処理ブロック２８の出力から位置推定値ｘ0＾を差し引くことになる。
【０１７９】
図２２及び図２３は、それぞれ第１の対処処理ブロック２３及び第２の対処処理ブロック２８の構成を例示するブロック図である。図２２に示すように、第１の対処処理ブロック２３は、ローパスフィルタ２３ａと、サンプルホールド回路２３ｂと、選択回路２３ｃとを有している。また図２３に示すように、第２の対処処理ブロック２８は、ローパスフィルタ２８ａと、サンプルホールド回路２８ｂと、選択回路２８ｃとを有している。第１の対処処理ブロック２３及び第２の対処処理ブロック２８の構成及び動作は、従来の制御システム３０２における対処処理ブロック１０３の構成及び動作と同様である。第１の対処処理ブロック２３及び第２の対処処理ブロック２８はいずれも、第１の事象に対応してその入力をそのまま出力し、第１の事象と相補的な第２の事象に対応して、第１の事象から当該第２の事象に遷移する直前の入力の高域成分を除去して出力する機能を果たしていると言える。
【０１８０】
但し、第１の対処処理ブロック２３には位置制御信号p_contが入力し、既述のように第１の対処処理ブロック２３の出力は減算器８１に与えられる。また第２の対処処理ブロック２８には位置偏差d_p_eの符号を変えた値、つまり零追従位置ｘ0が入力し、既述のように第２の対処処理ブロック２８の出力は外乱オブザーバ６に入力する。かかる観点から望まれるローパスフィルタ２３ａ，２８ａのカットオフ周波数については後述する。
【０１８１】
第１の対処処理ブロック２３は、無欠陥領域では位置制御信号p_contをそのまま出力する。そして欠陥領域では、欠陥入口の直前での位置制御信号p_contの低域成分を出力する。また第２の対処処理ブロック２８は、無欠陥領域では零追従位置ｘ0をそのまま出力する。そして欠陥領域では、欠陥入口の直前での零追従位置ｘ0の低域成分を出力する。
【０１８２】
ローパスフィルタ２３ａ，２８ａは入力された信号に対して遅延を与えるため、選択回路２３ｃ，２８ｃの動作が欠陥検出信号DEFECTの立ち上がりを契機としていても、欠陥期間中での位置制御信号p_contの低域成分や零追従位置ｘ0の低域成分がサンプリングされることは無い。
【０１８３】
以上のことから、制御システム２０３は、無欠陥領域においては制御システム２０２と同様に動作し、従って実施の形態１で示された効果を得ることができる。
【０１８４】
外乱オブザーバ６の推定帯域ｆovsについても実施の形態１と同様に設定される。追従目標位置d_pの情報を含む外乱力Ｄｉの推定値である推定値Ｄｉ＾がアンプ２７，減算器８を介して力／電気変換ブロック３の入力へ帰還される。これにより、ディスク回転周波数以下で追従目標位置d_pを抑圧することになり、残留偏差を低下させることができる。これは推定帯域ｆovsのゲイン特性が向上することを意味する。従って、減算器１を介して零追従位置ｘ0を位相補償ブロック２の入力へフィードバックすることによって残留偏差を低下させるためには、推定帯域ｆovsの帯域を広くすることが望ましい。
【０１８５】
しかし実施の形態１で述べたように、外乱オブザーバ６が採用される制御システム２０３のオープンループ特性のクロスオーバ周波数よりも推定帯域ｆovsを高く設定すると、当該クロスオーバ周波数を増加させてしまう。
【０１８６】
そこで外乱抑圧効果を発揮したい周波数ｆａとしてディスク回転周波数を採用し、クロスオーバ周波数ｆｂとして制御システム２０３のオープンループ特性のクロスオーバ周波数ｆｂを採用して、式（２４）が成立することが望ましい。より具体的には、外乱オブザーバ６の最小極λ１がディスク回転周波数ｆａとクロスオーバ周波数ｆｂとの間に設定することが望ましい。但しここで言うオープンループ特性とは、無欠陥期間中のオープンループ特性を示している。
【０１８７】
制御システム２０３の動作を説明するため、等価変換を行ってブロック図を変形する。まず外乱力Ｄｉを導入して、制御対象を零追従位置ｘ0に変更する。これにより追従目標は零追従目標位置d_p0となる（図２４）。更にアンプ１６の機能と式（２）とに鑑みて、アンプ１６を省略し、第２の対処処理ブロック２８には直接に零追従位置ｘ0を入力する。このようにして得られた制御システム２０４の構成は制御システム２０３の構成と等価である（図２５）。実施の形態１で述べたように、外乱力を導入して追従目標位置d_pを外乱として捉えなおすことにより、制御システム２０４は観測可能な零追従位置ｘ0が制御対象となっている。
【０１８８】
欠陥領域においては位置偏差d_p_eが偽の信号となる。これにより位置制御信号p_cont、零追従位置ｘ0も偽の信号となる。従って欠陥補償においては、欠陥領域に達すれば位置偏差d_p_eに基づく制御は行わず、かつ無欠陥領域に達すれば即時に制御の連続性を保ちながら、通常の制御へと引き込む動作が要求される。そしてこのような欠陥出口での安定かつ連続して制御へと引き込む動作を得るためには、欠陥期間中であってもディスク物理歪みに対して追従動作するように、位置偏差d_p_eには基づかずに制御を行う必要がある。
【０１８９】
本実施の形態では欠陥期間中は欠陥入口の直前の零追従位置ｘ0に基づきつつ、外乱力推定値Ｄｉ＾をフィードバックする。式（１）から明確な通り、加速度外乱Di_accが作用しない環境下、例えば据え置き型の光ディスク装置においては、外乱力Ｄｉはディスク物理歪みを力の次元で表現したものである。換言すればアクチュエータがディスク物理歪みを位置偏差が零となるようにトレースするための力が表現されている。従って、外乱力推定値Ｄｉ＾を得ることにより、欠陥期間中でもディスク物理歪みに対する制御を行うことができる。
【０１９０】
更に外乱オブザーバ６は、アクチュエータ制御信号contと位置偏差d_p_eとに基づいて、外乱力の推定値Ｄｉ＾と速度推定値ｘ0'^を推定するために通常は複数の積分器から構成されている（図８）。そしてこの積分器の機能が、過去の履歴、具体的には過去の状態量を累加する。位置偏差d_p_eを欠陥領域において用いなくても、第１の対処処理ブロック２３によって欠陥入口の直前での位置制御信号p_contの低域成分が、第２の対処処理ブロック２８によって欠陥入口の直前での零追従位置ｘ0の低域成分が、それぞれ得られる。
【０１９１】
よって外乱オブザーバ６は上記の履歴と欠陥入口の直前での零追従位置ｘ0及びアクチュエータ制御信号contとに基づいて補間を行って、欠陥期間中の外乱力の推定値Ｄｉ＾と速度推定値ｘ0'^とをほぼ正確に推定することができる。
【０１９２】
このようにして本実施の形態にかかる制御システム２０３では、欠陥期間中であっても、外乱オブザーバ６にて外乱力Ｄｉをほぼ正確に推定することができるため、外乱力Ｄｉの推定値である外乱力推定値Ｄｉ＾をフィードバックすることによって、上述の第２の従来技術よりも、欠陥期間中において、ディスク物理歪の影響を低減することができる。そのため欠陥期間中であっても、制御対象位置ｘを追従目標位置d_pに追従させることができる。その結果、欠陥出口での残留偏差を低減することができ、位置制御の連続性を維持することができる。
【０１９３】
また実施の形態１でも述べたように、外乱力推定値Ｄｉ＾に加えて、制御対象の速度の推定値である速度推定値ｘ0'^がフィードバックされているため、制御システム２０３，２０４の安定性を確保できる。
【０１９４】
次に、第１の対処処理ブロック２３のローパスフィルタ２３ａと、第２の対処処理ブロック２８のローパスフィルタ２８ａとのカットオフ周波数の望ましい範囲について検討する。上述のように、ディスク物理歪みはディスク回転周波数を基本周波数とした周期関数で表現されるため、追従目標位置d_pにはディスク回転周波数成分が含まれている。よって位置偏差d_p_eや位置制御信号p_contにもディスク回転周波数成分が含まれており、これらは制御に必要な周波数成分であるため、カットオフ周波数はディスク回転周波数より高くすることが望ましい。特にローパスフィルタ２８ａは、位置偏差d_p_eが減算器１で得られる際に付随する高周波ノイズを抑圧できる程度にそのカットオフ周波数を設定することが望ましい。
【０１９５】
このようなカットオフ周波数を有するローパスフィルタ２３ａ，２８ａをそれぞれ備える第１の対処処理ブロック２３及び第２の対処処理ブロック２８において、位置制御信号p_contや位置偏差d_p_eに重畳されている高周波ノイズを除去することができ、高周波ノイズに影響されること無く、追従制御を実現することができる。
【０１９６】
なお、ローパスフィルタ２３ａには位相補償ブロック２によって数百乃至数千Ｈｚの帯域で位相が補償された位置制御信号p_contが入力するため、この帯域で増幅されたノイズを抑圧することが望ましい。従ってそのカットオフ周波数を制御システム２０３のオープンループ特性のクロスオーバ周波数以下に設定することが望ましい。結局、ローパスフィルタ２３ａのカットオフ周波数は、ディスク回転周波数より大きく、制御システム２０３のオープンループ特性におけるクロスオーバ周波数以下に設定することが望ましい。
【０１９７】
図２６は制御システム２０３の効果をシミュレーションによって示すグラフである。図２６（ａ）は追従目標位置d_pの変化の様子を示しているが、外乱加速度Di_accが零である場合を想定しており、ディスクの偏芯量に相当する。図２６（ｂ）は残留偏差d_p_eを、図２６（ｃ）はアクチュエータ制御信号contを、図２６（ｄ）は欠陥検出信号DEFECTを、図２６（ｅ）は外乱力推定値Ｄｉ＾を、それぞれを示している。
【０１９８】
本シミュレーションでは、制御システム２０３のオープンループ特性におけるクロスオーバ周波数を１ｋＨｚ、外乱オブザーバ６の推定帯域を３００Ｈｚ、ローパスフィルタ２３ａ，２８ａのカットオフ周波数を８０Ｈｚに設定している。その他の条件については、第２の従来技術で説明した図５１のグラフを得たシミュレーションと同じ解析条件である。従って、図２６（ａ），（ｄ）のグラフは図５１（ａ），（ｄ）のグラフと同一である。また図２６（ｂ），（ｃ）のグラフには図５１（ｂ），（ｃ）のグラフを破線で追記している。但し、図２６（ｃ）のグラフは図５１（ｃ）のグラフよりも縦軸のレンジを縮小している。
【０１９９】
図２６に示すように、制御システム２０３では欠陥期間中に残留偏差が変動することが無い。欠陥出口における残留偏差は第２の従来技術における制御システム３０２と比較して非常に小さく、ほぼ零に抑えられている。よって欠陥領域から無欠陥領域へ遷移する際にも、制御の連続性が保たれる。
【０２００】
かかる効果は、トラッキング制御のみならず、フォーカス制御についても同様に得られることは言うまでも無い。また図２１では帰還部４００において外乱力推定値Ｄｉ＾と速度推定値ｘ0'^を帰還させるための構成として、アンプ２７，３７及び減算器８１を採用したが、図１に示された制御システム２０１において採用されたアンプ７（図９参照）及び減算器８を採用してもよい。さらに減算器８１を除いた帰還部４００をマイクロコンピュータあるいはＤＳＰ等のディジタル演算素子を用いてディジタル演算によって実現しても良い。
【０２０１】
Ｃ３．実施の形態３．
本実施の形態及び後述する実施の形態４においては、第２の従来技術での二つ目の問題点である、アクチュエータ制御信号contに含まれるノイズによって欠陥出口において残留偏差が大きくなるという問題を解決するための制御システムを提案する。
【０２０２】
既述の通り、上記の問題は、欠陥入口においてノイズ成分がパルス状の外乱となり、アクチュエータが不定な速度を持つことが原因となる。従って、欠陥領域においても、速度を制御することで上記の問題を解決できる。
【０２０３】
外乱オブザーバ６は速度推定値ｘ0'^を出力するので、欠陥期間中は速度推定値ｘ0'^を欠陥入口の直前の値の低域成分に保持するように制御を行う閉ループを構成することができる。これにより、欠陥領域におけるアクチュエータの速度ｘ0’の制御が可能となり、欠陥入口においてノイズの影響で不要に変動した速度ｘ0’を、ノイズの影響を受けない値に戻すことができる。その結果、欠陥出口での位置偏差d_p_eを抑圧し、安定な欠陥補償が実現できる。
【０２０４】
図２７は実施の形態３にかかる制御システム２０５の構成を示すブロック図である。制御システム２０５は例えば据え置き用、車載用あるいは携帯用光ディスク装置における光スポットのフォーカス制御あるいはトラック制御を行う位置制御システムに採用できる。制御システム２０５は、基本的には、実施の形態２で説明されたかかる制御システム２０３において、アンプ３７の替わりに第３の対処処理ブロック２９を備えるものである。
【０２０５】
制御システム２０５の動作を説明するため、等価変換を行ってブロック図を変形する。実施の形態２において、制御システム２０３から制御システム２０４を導出したのと同様に、外乱力Ｄｉを導入して制御対象を零追従位置ｘ0に変更し、追従目標は零追従目標位置d_p0となる。アンプ１６の機能と式（２）とに鑑みて、アンプ１６を省略し、第２の対処処理ブロック２８には直接に零追従位置ｘ0を入力する。このようにして得られた制御システム２０６の構成は制御システム２０５の構成と等価である（図２８）。実施の形態１で述べたように、外乱力を導入して追従目標位置d_pを外乱として捉えなおすことにより、制御システム２０６は観測可能な零追従位置ｘ0が制御対象となっている。
【０２０６】
図２９は第３の対処処理ブロック２９の構成を示すブロック図である。図２９に示すように、第３の対処処理ブロック２９は、ローパスフィルタ２９ａと、サンプルホールド回路２９ｂと、減算器２９ｃと、アンプ２９ｄ，２９ｅと、選択回路２９ｆとを有している。
【０２０７】
選択回路２９ｆは、欠陥検出信号DEFECTが“Ｈ”のときはアンプ２９ｄの出力を、“Ｌ”のときはアンプ２９ｅの出力を、それぞれ減算器８に出力している。
【０２０８】
ローパスフィルタ２９ａには外乱オブザーバ６から速度推定値ｘ0'^が入力されており、サンプルホールド回路２９ｂは、欠陥検出信号DEFECTの立ち上がりで、ローパスフィルタ２９ａの出力を保持し、減算器２９ｃに出力する。速度推定値ｘ0'^はローパスフィルタ２９ａを通過することによって遅延するため、欠陥検出信号DEFECTの立ち上がりでローパスフィルタ２９ａの出力を保持することによって、欠陥入口の直前での速度推定値ｘ0'^の低域成分ｖinを保持することができる。
【０２０９】
速度推定値ｘ0'^は減算器２９ｃにも入力されている。減算器２９ｃは、速度推定値ｘ0'^からサンプルホールド回路２９ｂの出力ｖinを差し引いてアンプ２９ｄに出力している。アンプ２９ｄは、減算器２９ｃの出力に係数gain_defを乗じて選択回路２９ｆに出力している。
【０２１０】
速度推定値ｘ0'^はアンプ２９ｅにも入力されている。アンプ２９ｅは、速度推定値ｘ0'^に係数gainを乗じて選択回路２９ｆに出力する。無欠陥期間中はアンプ２９ｅの出力が減算器８１に与えられるので、アンプ２９ｅはアンプ３７（図１３）に対応しており、係数gainは例えばアンプ３７で乗じられる係数Ｇｂと同じ値に選定される。換言すれば、係数gainの大きさの調整は、フィードバックゲインβを調整することに相当する。
【０２１１】
このように第３の対処処理ブロック２９では、無欠陥領域に対応して（第１の事象）速度推定値ｘ0'^と係数gainの積を出力し、欠陥領域に対応して（第２の事象）、速度推定値ｘ0'^から、欠陥入口の直前の速度推定値ｘ0'^の高域成分を除去した値ｖinを減じた結果に対して係数gain_defを乗じて出力する。係数gain_defの値を調整することによって、減算器８１に与えられる速度帰還量を調整することができる。
【０２１２】
選択回路２９ｆの選択機能により、制御システム２０６では無欠陥期間中であるか欠陥期間中であるかに依存して、速度推定値ｘ0'^について異なる目標値が設定された閉ループが構成されると把握することができる。図３０及び図３１はそれぞれ無欠陥期間中及び欠陥期間中で速度推定値ｘ0'^を制御する閉ループの構成を示すブロック図である。
【０２１３】
図３０において、無欠陥期間中は外乱オブザーバ６にはアクチュエータ制御信号cont及び零追従位置ｘ0が入力する。減算器８１へ入力するのはアンプ２９ｅの出力であり、外乱オブザーバ６からアンプ２９ｅへと速度推定値ｘ0'^が入力する。アンプ２９ｅの入力と外乱オブザーバ６の出力の間に介挿する減算器２９ｇを仮想的に想定する。減算器２９ｇには外乱オブザーバ６からの出力された速度推定値ｘ0'^と、値が零である速度目標値ｖtが入力する。そして減算器２９ｇは速度推定値ｘ0'^から値が零である速度目標値ｖtを差し引いてアンプ２９ｅに出力する。このように仮想的な減算器２９ｇを導入することにより、無欠陥期間に対応して、目標値が零である速度推定値ｘ0'^の制御を行う直結フィードバック系の閉ループを構成することができる。
【０２１４】
図３０に示された動作は、選択回路２９ｆの動作に鑑みれば、実施の形態２で示された制御システム２０３，２０４にも妥当する。そして選択回路２３ｃ，２８ｃの動作に鑑みれば、実施の形態１で示された制御システム２０２にも妥当する。即ち、速度推定値ｘ0'^にアンプ３７で係数Ｇｂを乗じて速度帰還量を求める制御では、速度推定値ｘ0'^の目標値を零とした閉ループが構成されていると把握することもできる。
【０２１５】
図３１において、欠陥期間中は外乱オブザーバ６にはアクチュエータ制御信号contが入力するものの、零追従位置ｘ0は入力しない。第２の対処処理ブロック図２８の機能により、欠陥入口直前での零追従位置ｘ0の低域成分ｘ0_inが零追従位置ｘ0の代わりに外乱オブザーバ６に入力する。これにより、図３１に示された速度推定値ｘ0'^を制御する閉ループは、欠陥領域において偽の信号となる位置偏差d_p_eの影響を免れる。
【０２１６】
欠陥期間中は減算器８１へ入力するのはアンプ２９ｄの出力であり、外乱オブザーバ６から減算器２９ｃへと速度推定値ｘ0'^が入力する。減算器２９ｃは、速度推定値ｘ0'^から欠陥入口の直前の速度推定値ｘ0'^の高域成分を除去した値ｖinを減じてアンプ２９ｄに出力する。このような減算器２９ｃの機能により、欠陥期間に対応して、欠陥入口の直前の速度推定値ｘ0'^を、より詳細にはその低域成分ｖinを目標値とする速度推定値ｘ0'^を制御を行う直結フィードバック系の閉ループを構成することができる。
【０２１７】
そしてローパスフィルタ２９ａのカットオフ周波数を調整することによって、欠陥入口の直前の速度推定値ｘ0'^の低域成分ｖinから、アクチュエータ制御信号contに重畳しているノイズ（図５２（ｃ）参照）の影響を排除することができる。その結果、ノイズに起因する欠陥期間中の制御対象の速度の変動を抑えることができ、欠陥出口における残留偏差を低減することができる。
【０２１８】
ローパスフィルタ２９ａのカットオフ周波数の望ましい範囲について検討する。ローパスフィルタ２９ａは、速度推定値ｘ0'^のディスク回転周波数成分をノイズ無く抜き出す機能が必要である。そのため、そのカットオフ周波数はディスク回転周波数より高い周波数に設定する必要がある。
【０２１９】
また、速度推定値ｘ0'^を出力するのは外乱オブザーバ６であるため、速度推定値ｘ0'^の帯域は、外乱オブザーバ６の推定帯域ｆovsである。従って、ローパスフィルタ２９ａのカットオフ周波数を外乱オブザーバ６の推定帯域よりも高い周波数に設定しても、外乱オブザーバ６の推定帯域ｆovsより高い周波数においては、制御対象の速度の情報が含まれておらず、更にノイズが増加することになって望ましくない。ローパスフィルタ２９ａのカットオフ周波数は外乱オブザーバ６の推定帯域ｆovs以下に設定することが望ましい。
【０２２０】
外乱オブザーバ６の推定帯域ｆovsは、上述の通り、複素平面上において原点に一番近い極（最小極）を周波数で表現したものとして定義される。従って、ローパスフィルタ２９ａのカットオフ周波数は、ディスク回転周波数より大きく、外乱オブザーバ６の最小極以下に設定することが望ましい。
【０２２１】
このようにローパスフィルタ２９ａのカットオフ周波数を設定することによって、欠陥期間中の制御対象の速度の変動を抑圧し、欠陥出口における残留偏差をに低減することができる。
【０２２２】
図３２は本実施の形態の制御システム２０５の効果をシミュレーションによって示すグラフである。図３２（ａ）は追従目標位置d_pを、図３２（ｂ）は残留偏差d_p_eを、図３２（ｃ）はアクチュエータ制御信号contを、図３２（ｄ）は欠陥検出信号DEFECTを、図３２（ｅ）は外乱力推定値Ｄｉ＾を、それぞれを示している。
【０２２３】
本シミュレーションでは、制御システム２０５のオープンループ特性におけるクロスオーバ周波数を１ｋＨｚ、外乱オブザーバ６の推定帯域を３００Ｈｚ、ローパスフィルタ２３ａ，２８ａ，２９ａのカットオフ周波数を８０Ｈｚに設定している。その他の条件については、第２の従来技術で説明した図５２のグラフを得たシミュレーションと同じ解析条件である。従って、図３２（ａ），（ｄ）のグラフは図５２（ａ），（ｄ）のグラフと同一である。また図３２（ｂ），（ｃ）のグラフでは実線で制御システム２０５の結果を、破線で制御システム３０２の結果を、それぞれ示している。
【０２２４】
図３３は、図３２に結果を示すシミュレーションでのノイズ条件に、更に図２６（ａ）に示されたディスク偏心条件を加えた場合のシミュレーション結果である。図３３（ａ）は追従目標位置d_pを、図３３（ｂ）は残留偏差d_p_eを、図３３（ｃ）はアクチュエータ制御信号contを、図３３（ｄ）は欠陥検出信号DEFECTを、図３３（ｅ）は外乱力推定値Ｄｉ＾を、それぞれ示している。また図３３（ｂ），（ｃ）のグラフでは実線で制御システム２０５の結果を、破線で制御システム３０２の結果を、それぞれ示している。
【０２２５】
図３２及び図３３から見て取れるように、実施の形態３にかかる制御システム２０５では、欠陥出口における残留偏差が、第２の従来技術にかかる制御システム３０２よりも小さく抑えられている。これは第３の対処処理ブロック２９の機能により、欠陥期間中において外乱オブザーバ６が、アクチュエータ制御信号contに重畳するノイズに起因した速度変動を所定値に制御できるからである。
【０２２６】
以上のようにして、欠陥領域においても、外乱力推定値Ｄｉ＾を帰還することによりディスク物理歪みを補間し、速度推定値ｘ0'^を帰還することによりアクチュエータ制御信号contに重畳するノイズを抑圧することができる。従って欠陥領域においても安定した制御が可能となり、また欠陥出口での制御の連続性が得られる。
【０２２７】
かかる効果は、トラッキング制御のみならず、フォーカス制御についても同様に得られることは言うまでも無い。また本実施の形態にかかる制御システム２０５は、無欠陥領域においては実施の形態２にかかる制御システム２０３と同様に機能する。従って無欠陥領域において制御システム２０３の効果を得ることができる。さらに実施の形態２と同様に、外乱オブザーバ６、第２の対処処理ブロック２８、アンプ１６、第３の対処処理ブロック２９、アンプ２７を、マイクロコンピュータあるいはＤＳＰ等のディジタル演算素子を用いてディジタル演算によって実現しても良い。
【０２２８】
Ｃ４．実施の形態４．
図３４は実施の形態４にかかる制御システム２０７の構成を示すブロック図である。制御システム２０７も例えば据え置き用、車載用あるいは携帯用光ディスク装置における光スポットのフォーカス制御あるいはトラック制御を行う位置制御システムに採用できる。制御システム２０７は、基本的には、実施の形態３で説明された制御システム２０５に対して、第１の対処処理ブロック２３と減算器８との間に、ローパスフィルタ２４を挿入した構成を有している。
【０２２９】
制御システム２０７の動作を説明するため、等価変換を行ってブロック図を変形する。実施の形態２において、制御システム２０３から制御システム２０４を導出したのと同様に、外乱力Ｄｉを導入して制御対象を零追従位置ｘ0に変更し、追従目標は零追従目標位置d_p0となる。アンプ１６の機能と式（２）とに鑑みて、アンプ１６を省略し、第２の対処処理ブロック２８には直接に零追従位置ｘ0を入力する。このようにして得られた制御システム２０８の構成は制御システム２０７の構成と等価である（図３５）。実施の形態１で述べたように、外乱力を導入して追従目標位置d_pを外乱として捉えなおすことにより、制御システム２０６は観測可能な零追従位置ｘ0が制御対象となっている。
【０２３０】
本実施の形態にかかる制御システム２０７，２０８では、第１の対処処理ブロック２３の出力から低域成分を取り出すローパスフィルタ２４を更に備えている。ローパスフィルタ２４のカットオフ周波数を調整することによって、位置制御信号p_contに重畳している高周波ノイズを除去することができ、アクチュエータ制御信号contに重畳するパルス状のノイズを除去することができる。その結果、アクチュエータ制御信号contに重畳するノイズに起因する欠陥期間中の制御対象の速度の変動を、実施の形態３にかかる制御システム２０５，２０６よりも更に抑えることができ、欠陥出口における残留偏差を更に低減することができる。
【０２３１】
ローパスフィルタ２４のカットオフ周波数の設定方法について説明する。ローパスフィルタ２４の機能は、位置制御信号p_cont、より詳細には無欠陥期間の位置制御信号p_contに含まれるノイズを低減することにある。例えば、追従制御を行う制御システム２０７，２０８に含まれる位相補償ブロック２が、所定のサンプリング周波数で動作するディジタル回路で構成されている場合、少なくともそのサンプリングノイズを抑えることが望ましい。従って、位相補償ブロック２が、所定のサンプリング周波数で動作するディジタル回路で構成されている場合には、ローパスフィルタ２４のカットオフ周波数は、少なくともサンプリング周波数未満に設定されることが望ましい。
【０２３２】
さて、ローパスフィルタ２４のノイズ低減効果を向上させるためには、そのカットオフ周波数をできるだけ低く設定することが望ましい。しかしながら、例えばカットオフ周波数を数ＫＨｚに設定すると、ローパスフィルタ２４が位相をいシフトさせるため、制御システム２０７のオープンループ特性における位相余裕が減少し、その結果、制御システム２０７，２０８の安定性が損なわれる虞がある。
【０２３３】
さて、ローパスフィルタ２４のノイズ低減効果を向上させるためには、そのカットオフ周波数をできるだけ低く設定することが望ましい。しかしながら、例えばカットオフ周波数を数ＫＨｚに設定すると、ローパスフィルタ２４が位相をシフトさせるため、制御システム２０７のオープンループ特性における位相余裕が減少し、その結果、制御システム２０７，２０８の安定性が損なわれる虞がある。
【０２３４】
このローパスフィルタ２４の挿入による位相余裕の減少は、速度帰還量を得るためのゲインを増加させることによって回復することができる。具体的には例えば、速度推定値ｘ0'^に対して乗算を行うアンプ２９ｅ（図２９参照）の係数gainを増加させることによって実現できる。
【０２３５】
図３７は制御システム２０７のオープンループ特性を示すグラフであり、図３７（ａ）はゲイン特性を、図３７（ｂ）は位相特性を、それぞれ示している。また、図中の実線はローパスフィルタ２４を挿入する前、破線はローパスフィルタ２４（カットオフ周波数８ｋＨｚ）を挿入した場合である。但し図３６に示された場合よりも速度帰還量を得るためのゲインを増加した場合が示されている。図３７（ｂ）に示されるように、速度帰還量を得るためのゲインを増加させることによって、ローパスフィルタ２４の挿入によって生じる位相余裕の減少をほぼ無くすことができる。
【０２３６】
更に無欠陥期間においては、外乱力推定値Ｄｉ＾を帰還することによって、実施の形態１で述べたように、制御システム２０７のオープンループ特性のゲイン特性における低域特性を向上させることができる。図３８は、外乱力推定値Ｄｉ＾及び速度推定値ｘ0'^をフィードバックした際の、制御システム２０７のオープンループ特性を示すグラフであって、図３８（ａ）はゲイン特性を、図３８（ｂ）は位相特性を、それぞれ示している。また、図中の実線はローパスフィルタ２４を挿入する前、破線はローパスフィルタ２４（カットオフ周波数８ｋＨｚ）を挿入した場合の特性である。なお速度帰還量は、外乱力推定値Ｄｉ＾の帰還によって位相余裕が減少しないように、図３７の破線が示す特性よりも大きくしている。
【０２３７】
図３８（ａ）に示すように、外乱力推定値Ｄｉ＾を帰還することによって、オープンループ特性のゲイン特性における低域特性が向上している。更に、速度帰還量を得るためのゲインを増加させることによって、ローパスフィルタ２４の挿入によって生じる位相余裕の減少も、外乱力推定値Ｄｉ＾の帰還による位相余裕の減少もほぼ無くなっている。
【０２３８】
本実施の形態の制御システム２０７の効果をシミュレーションによって確認した結果を図３９にグラフとして示す。本シミュレーションは、上述の図３２に結果を示すシミュレーションと同じ解析条件で行っている。図３９（ａ）は追従目標位置d_pを、図３９（ｂ）は残留偏差を、図３９（ｃ）はアクチュエータ制御信号contを、図３９（ｄ）は欠陥検出信号DEFECTの波形を、図３９（ｅ）は外乱力推定値Ｄｉ＾を、それぞれ示している。そして、図中の破線は、本実施の形態にかかる制御システム２０７を使用した場合のシミュレーション結果を示しており、実線は実施の形態３にかかる制御システム２０５を使用した場合のシミュレーション結果を示している。従って図３９（ａ），（ｄ）は図３２（ａ），（ｄ）と同一である。また図３９（ｂ），（ｃ），（ｄ）中の実線のグラフは、それぞれ図３２（ｂ），（ｃ），（ｄ）中の実線のグラフと一致する。但し図３９（ｂ），（ｃ），（ｄ）のグラフは、図３２（ｂ），（ｃ），（ｄ）のグラフよりも縦軸のレンジを拡大している。
【０２３９】
図４０は、図３９に結果を示すシミュレーションでのノイズ条件に、更に図２６に示されたシミュレーションで採用されたディスク偏心条件を加えた条件において、シミュレーションを行った結果である。図４０（ａ）は追従目標位置d_pを、図４０（ｂ）は残留偏差を、図４０（ｃ）はアクチュエータ制御信号contを、図４０（ｄ）は欠陥検出信号DEFECTの波形を、図４０（ｅ）は外乱力推定値Ｄｉ＾を、それぞれ示している。図中の破線は、本実施の形態にかかる制御システム２０７を使用した場合のシミュレーション結果を示しており、実線は実施の形態３にかかる制御システム２０５を使用した場合のシミュレーション結果を示している。従って図４０（ａ），（ｄ）は図３３（ａ），（ｄ）と同一である。また図４０（ｂ），（ｃ），（ｄ）中の実線のグラフは、それぞれ図３３（ｂ），（ｃ），（ｄ）中の実線のグラフと一致する。但し図４０（ｂ），（ｃ），（ｄ）のグラフは、図３３（ｂ），（ｃ），（ｄ）のグラフよりも縦軸のレンジを拡大している。
【０２４０】
図３９（ｂ）及び図４０（ｂ）に示されるように、本実施の形態にかかる制御システム２０７では、欠陥出口での残留偏差が、実施の形態３にかかる制御システム２０５よりも小さく抑えられている。
【０２４１】
かかる効果は、トラッキング制御のみならず、フォーカス制御についても同様に得られることは言うまでも無い。
【０２４２】
ローパスフィルタ２４は、位相補償ブロック２と第１の対処処理ブロック２３との間に挿入してもよい。図４１は本実施の形態にかかる他の制御システム２０９の構成を示すブロック図である。また図４２は制御システム２０９に対して等価変換を行って得られる制御システム２１０の構成を示すブロック図である。制御システム２０９に対して外乱力Ｄｉを導入し、追従目標位置d_pを外乱として捉えなおすことにより、制御システム２１０は観測可能な零追従位置ｘ0が制御対象となっている。
【０２４３】
制御システム２０９，２１０では、第１の対処処理ブロック２３には位置制御信号p_contではなく、ローパスフィルタ２４の出力が入力されている。ローパスフィルタ２４は自身に入力するノイズを抑圧する機能を有し、第１の対処処理ブロック２３は欠陥期間中に、欠陥入口直前で自身に入力した値を保持する機能を有する。従って、両者の順序が入れ替わった関係にある制御システム２０７，２０９（あるいは制御システム２０８，２１０）は、互いに動特性は殆ど変わらない。従って制御システム２０９，２１０によっても制御システム２０７，２０８と同様の効果を得ることができる。
【０２４４】
制御システム２０９においても、位相補償ブロック２が、所定のサンプリング周波数で動作するディジタル回路で構成されている場合には、ローパスフィルタ２４のカットオフ周波数は、少なくともサンプリング周波数未満に設定されることが望ましい。
【０２４５】
また、ローパスフィルタ２４に起因する制御システム２０９のオープンループ特性の位相余裕の減少が、速度帰還量を得るためのゲインの増加によって改善できることも制御システム２０７と同様である。
【０２４６】
第１の対処処理ブロック２３はローパスフィルタ２４をも含めて第１の対処処理を行うと把握することができる。即ち制御システム２０７，２０８では第１の対処処理はその最終段において高域成分の除去を行い、制御システム２０９，２１０では第１の対処処理はその最初段において高域成分の除去を行うと把握できる。
【０２４７】
【発明の効果】
本発明に係る位置制御方法によれば、外乱オブザーバによって求められる外乱力の推定値をアクチュエータに帰還することにより、外乱力を抑圧することができる。また、当該外乱力は、加速度外乱のみならず追従目標位置の情報をも備えているため、ディスク物理歪みによる外乱の影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１にかかる制御システム２０１の構成を示すブロック図である。
【図２】  従来の制御システム３０１が備える各機能ブロックを並び替えたブロック図である。
【図３】  制御システム３０３の構成を示すブロック図である。
【図４】  外乱力の定義を示す図である。
【図５】  制御システム３０４の構成を示すブロック図である。
【図６】  力／電気変換ブロック３を示すブロック図である。
【図７】  力／電気変換ブロック３及びアクチュエータ機構ブロック４を表すブロック図である。
【図８】  外乱オブザーバ６の構成を例示するブロック図である。
【図９】  アンプ７の構成を示すブロック図である。
【図１０】  外乱力抑圧ループの構成を示すブロック図である。
【図１１】  制御システム３０４に変形を行って得られる制御システムを示すブロック図である。
【図１２】  図１１に示された制御システムに基づく制御システムを示すブロック図である。
【図１３】  制御システム２０２の構成を示すブロック図である。
【図１４】  アンプ２７の構成を例示するブロック図である。
【図１５】  アンプ３７の構成を例示するブロック図である。
【図１６】  外乱オブザーバ６の外乱推定特性を示すグラフである。
【図１７】  制御システム２０１のオープンループ特性を示すグラフである。
【図１８】  制御システム２０１の感度特性を示すグラフである。
【図１９】  制御システム２０１の動作を示すグラフである。
【図２０】  制御システム２０１の動作を示すグラフである。
【図２１】  本発明の実施の形態２にかかる制御システム２０３の構成を示すブロック図である。
【図２２】  第１の対処処理ブロック２３の構成を例示するブロック図である。
【図２３】  第２の対処処理ブロック２８の構成を例示するブロック図である。
【図２４】  制御システム２０３に等価変換を行った制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２５】  制御システム２０４の構成を示すブロック図である。
【図２６】  制御システム２０３の効果を示すグラフである。
【図２７】  本発明の実施の形態３にかかる制御システム２０５の構成を示すブロック図である。
【図２８】  制御システム２０６の構成を示すブロック図である。
【図２９】  第３の対処処理ブロック２９の構成を示すブロック図である。
【図３０】  速度推定値ｘ0'^を制御する閉ループの構成を示すブロック図である。
【図３１】  速度推定値ｘ0'^を制御する閉ループの構成を示すブロック図である。
【図３２】  制御システム２０５の効果を示すグラフである。
【図３３】  制御システム２０５の効果を示すグラフである。
【図３４】  本発明の実施の形態４にかかる制御システム２０７の構成を示すブロック図である。
【図３５】  制御システム２０８の構成を示すブロック図である。
【図３６】  制御システム２０７のオープンループ特性を示すグラフである。
【図３７】  制御システム２０７のオープンループ特性を示すグラフである。
【図３８】  制御システム２０７のオープンループ特性を示すグラフである。
【図３９】  制御システム２０７の効果を示すグラフである。
【図４０】  制御システム２０７の効果を示すグラフである。
【図４１】  本発明の実施の形態４にかかる他の制御システム２０９の構成を示すブロック図である。
【図４２】  制御システム２１０の構成を示すブロック図である。
【図４３】  第１の従来技術にかかる制御システム３０１の構成を示すブロック図である。
【図４４】  制御システム３０１におけるオープンループ特性を示すグラフである。
【図４５】  制御システム３０１の動作を示すグラフである。
【図４６】  制御システム３０１の感度特性を示すグラフである。
【図４７】  制御システム３０１の動作を示すグラフである。
【図４８】  第２の従来技術にかかる制御システム３０２の構成を示すブロック図である。
【図４９】  制御システム３０１のオープンループ特性を示すグラフである。
【図５０】  制御システム３０１の感度特性を示すグラフである。
【図５１】  制御システム３０２が行うトラック制御の動作を示すグラフである。
【図５２】  制御システム３０２の解析結果を示すグラフである。
【符号の説明】
２  位相補償ブロック、３  力／電気変換ブロック、４  アクチュエータ機構ブロック、６  外乱オブザーバ、７，２７，２９ｅ，２９ｄ，３７  アンプ、２３  第１の対処処理ブロック、２３ａ，２４，２８ａ，２９ａ  ローパスフィルタ、２８  第２の対処処理ブロック、２９  第３の対処処理ブロック、d_p  追従目標位置、d_p_e  位置偏差、ｘ0  零追従位置、DEFECT  欠陥検出信号、Di_acc  加速度外乱、Ｄｉ＾  外乱力推定値、p_cont  位置制御信号、ｘ0'^  速度推定値、comp  アクチュエータ制御信号、ｚ１，ｚ１１  外力、ｚ２  位置制御力、z_acc  加速度外乱力。
【図１】
0003885639.tif 000027
【図２】
0003885639.tif 000028
【図３】
0003885639.tif 000029
【図４】
0003885639.tif 000030
【図５】
0003885639.tif 000031
【図６】
0003885639.tif 000032
【図７】
0003885639.tif 000033
【図８】
0003885639.tif 000034
【図９】
0003885639.tif 000035
【図１０】
0003885639.tif 000036
【図１１】
0003885639.tif 000037
【図１２】
0003885639.tif 000038
【図１３】
0003885639.tif 000039
【図１４】
0003885639.tif 000040
【図１５】
0003885639.tif 000041
【図１６】
0003885639.tif 000042
【図１７】
0003885639.tif 000043
【図１８】
0003885639.tif 000044
【図１９】
0003885639.tif 000045
【図２０】
0003885639.tif 000046
【図２１】
0003885639.tif 000047
【図２２】
0003885639.tif 000048
【図２３】
0003885639.tif 000049
【図２４】
0003885639.tif 000050
【図２５】
0003885639.tif 000051
【図２６】
0003885639.tif 000052
【図２７】
0003885639.tif 000053
【図２８】
0003885639.tif 000054
【図２９】
0003885639.tif 000055
【図３０】
0003885639.tif 000056
【図３１】
0003885639.tif 000057
【図３２】
0003885639.tif 000058
【図３３】
0003885639.tif 000059
【図３４】
0003885639.tif 000060
【図３５】
0003885639.tif 000061
【図３６】
0003885639.tif 000062
【図３７】
0003885639.tif 000063
【図３８】
0003885639.tif 000064
【図３９】
0003885639.tif 000065
【図４０】
0003885639.tif 000066
【図４１】
0003885639.tif 000067
【図４２】
0003885639.tif 000068
【図４３】
0003885639.tif 000069
【図４４】
0003885639.tif 000070
【図４５】
0003885639.tif 000071
【図４６】
0003885639.tif 000072
【図４７】
0003885639.tif 000073
【図４８】
0003885639.tif 000074
【図４９】
0003885639.tif 000075
【図５０】
0003885639.tif 000076
【図５１】
0003885639.tif 000077
【図５２】
0003885639.tif 000078