トラッキング制御装置
【課題】動作安定性を保ちつつも残留誤差が少なくなるようにトラッキング制御性能を向上させる。
【解決手段】トラッキング制御装置１は、フィードバック制御系２とフィードフォワード制御部３とに基づき光スポット位置ｘ（ｔ）を補正するものであって、補償信号生成手段３１は、メモリ数が設定された遅延手段３２により遅延させたトラッキング誤差信号を補償信号として生成し、この補償信号に対してＬＰＦとして動作する制御安定化手段３３に入力する。補正メモリ量演算手段４３は、制御サンプリング周波数ｆｓと、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃと、ディスクの回転数Ｒとに基づいて、回転数Ｒに相当する角周波数における位相遅延分Ｐlagを補償するためのメモリ量Ｄcompを算出する。補償信号生成手段３１は、メモリ量減算手段４４の指令に基づいて、遅延手段３２の使用メモリ数からメモリ量Ｄcompを減算したメモリ数を遅延手段３２に新たに設定する。
【解決手段】トラッキング制御装置１は、フィードバック制御系２とフィードフォワード制御部３とに基づき光スポット位置ｘ（ｔ）を補正するものであって、補償信号生成手段３１は、メモリ数が設定された遅延手段３２により遅延させたトラッキング誤差信号を補償信号として生成し、この補償信号に対してＬＰＦとして動作する制御安定化手段３３に入力する。補正メモリ量演算手段４３は、制御サンプリング周波数ｆｓと、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃと、ディスクの回転数Ｒとに基づいて、回転数Ｒに相当する角周波数における位相遅延分Ｐlagを補償するためのメモリ量Ｄcompを算出する。補償信号生成手段３１は、メモリ量減算手段４４の指令に基づいて、遅延手段３２の使用メモリ数からメモリ量Ｄcompを減算したメモリ数を遅延手段３２に新たに設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置のトラッキング制御技術に関する。より詳細には、光ディスクの記録および再生に用いられる光ピックアップのトラッキング制御装置において、高速回転時に光ヘッドのトラッキングアクチュエータを高精度にディスクの目標トラックに追従させるトラッキング制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、ＣＬＶ（Constant Linear Velocity）方式及びＺＣＬＶ（Zoned Constant Linear Velocity）方式のように光ディスクの半径によって１回転の周期が変化する場合を含め高速で回転する光ディスク上のトラックに対し安定で高い追従性能を持ったトラッキング制御装置が開示されている。また、特許文献１に記載の技術を改良した技術が特許文献２に記載されている。また、制御数式モデルで表現し設計しきれない実機上においては、モデル化誤差等による外乱によってトラッキング制御系が安定に動作しない場合がある。そのため、制御系を安定化させるために低域通過フィルタ（ＬＰＦ）の特性を持つ演算手段を挿入することで、特許文献１，２に記載の技術を改良した技術が非特許文献１や特許文献３に記載されている。
【０００３】
ここで、特許文献１〜３および非特許文献１に記載の技術の概要の一例として、非特許文献１に記載の従来のトラッキング制御装置の構成および動作について図１５を参照して説明する。図１５に示すトラッキング制御装置２００のフィードバック制御系は、トラッキング誤差検出手段２２０と、加算手段２２２と、安定化補償手段２２３と、トラッキングアクチュエータ２２５とによって構成されている。
【０００４】
トラッキング制御装置２００のフィードバック制御系では、時刻ｔにおいて、図示しない光ディスク上の目標値であるトラック位置ｘd（ｔ）と、トラッキングアクチュエータ２２５によって制御される光スポット位置ｘ（ｔ）と、の差をトラッキング誤差検出手段２２０によって検出し、トラッキング誤差信号ｅ1を得る。そして、加算手段２２２は、トラッキング誤差信号ｅ1と、フィードフォワード制御部２０３が入力する前置補償信号ｅff（ｋ）とを加算することで、光スポット位置ｘ（ｔ）を変化させるための駆動信号を生成し、これを安定化補償手段２２３に入力する。なお、ｋは、あるサンプリング時刻を示し、光ディスクの１回転の間には、複数のサンプリング時刻がある。
【０００５】
安定化補償手段２２３は、伝達関数（Ｃ1（ｚ-1））により、駆動信号の振幅と位相の周波数特性の補償を行い、生成される信号をトラッキングアクチュエータ２２５に入力する。したがって、安定化補償手段２２３を特にフィードバック制御部２０２と呼んでいる。
【０００６】
トラッキングアクチュエータ２２５は、安定化補償手段２２３からの入力信号に従って、伝達関数Ｐ（ｓ）として動作し、光スポット位置ｘ（ｔ）を補正する制御を行うと共に、補正された光スポット位置ｘ（ｔ）をトラッキング誤差検出手段２２０にフィードバックする。
【０００７】
また、フィードフォワード制御部２０３は、トラッキング誤差検出手段２２０と加算手段２２２との間に設けられ、加算手段２３０と、補償信号生成手段２３１と、制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３と、前置補償手段２３５と、トラッキング誤差補償信号生成手段２３７とを備えている。
【０００８】
前置補償信号ｅff（ｋ）は、前記したようにフィードバック制御系の加算手段２２２に入力すると共に、分岐してトラッキング誤差補償信号生成手段２３７にも入力する。そして、その演算手段２３８が伝達関数（Ｇclosed1（ｚ-1））によりトラッキング誤差補償信号を生成する。この生成されたトラッキング誤差補償信号とトラッキング誤差信号ｅ1とは加算手段２３０により加算され、この加算信号ｅ＾（ｋ）は補償信号生成手段２３１に入力する。なお、本明細書において、記号「＾」は、直前の文字を修飾するために真上に配置されているものとして説明する（図１５参照）。
【０００９】
補償信号生成手段２３１の遅延手段２３２は、加算信号ｅ＾（ｋ）について光ディスクの１回転周期に相当する時間の遅延を行って制御系安定化手段２３３に入力する。なお、ここでは、１回転周期前の２サンプリング時刻進んだ加算信号ｅ＾（ｋ＋２）を入力することとしている。
【００１０】
制御系安定化手段２３３は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）の特性を持つ演算手段２３４を備えている。演算手段２３４は、伝達関数（ｆout（ｚ-1））により加算信号ｅ＾（ｋ＋２）の波形を整形して前置補償手段２３５に入力する。
【００１１】
前置補償手段２３５は、その演算手段２３６の伝達関数（Ｇff（ｚ-1））により前置補償信号ｅff（ｋ）を生成し、トラッキング誤差補償信号生成手段２３７に入力する。これにより、フィードフォワード制御部２０３の閉ループを形成する。
【００１２】
なお、特許文献１に記載のトラッキング制御装置は、図１５に示したトラッキング誤差検出手段２２０と、加算手段２２２と、安定化補償手段２２３と、トラッキングアクチュエータ２２５と、補償信号生成手段２３１と、前置補償手段２３５とを備えている。また、特許文献２に記載のトラッキング制御装置は、特許文献１に記載のトラッキング制御装置の構成に加えて、トラッキング誤差補償信号生成手段２３７と、加算手段２３０とを備えている。つまり、図１５に示すトラッキング制御装置２００は、制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３を備えていることが特徴である。
【００１３】
また、特許文献３に記載のトラッキング制御装置は、図１５に示すトラッキング制御装置２００と比べると、制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３と前置補償手段２３５との配置が異なっており、前置補償手段２３５が前置補償信号を制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３に入力する。しかし、これらの構成を備えているため、特許文献３に記載のトラッキング制御装置は、図１５に示すトラッキング制御装置２００と同様な効果を奏する。なお、例えば、制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３がフィードフォワード制御部２０３の他の位置に挿入された場合においても、同様の傾向を示すものであればこの限りでない。
【００１４】
図１５に記載の従来のトラッキング制御装置２００は、ＬＰＦのカットオフ周波数（ゲインが−３［ｄＢ］となる周波数：以下、ｆｃと表記する）の設定値を上げすぎた場合、この制御系の動作が不安定になることがあるので、そのようにならないように所定値のｆｃを設定した上でＬＰＦを挿入して制御系を安定に動作させている。この従来のトラッキング制御装置２００（以下、ＺＰＥＴ-ＦＦ制御系と表記する）についてのトラッキング制御性能の調査結果が非特許文献２に記載されている。非特許文献２に記載の調査結果を図１６に示す。
【００１５】
図１６のグラフの横軸は、光ディスクの回転数（ディスク回転数［ｒｐｍ]）を示し、縦軸は、残留トラッキング誤差［ｎｍ］を示している。このグラフでは、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系による制御（ＺＰＥＴ−ＦＦ制御）として、制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３のカットオフ周波数ｆｃが５００［Ｈｚ］の場合を一点鎖線と白い正方形で示している（ＬＰＦ ｆｃ＝５００Ｈｚ）。また、このＬＰＦのｆｃを無限大にした場合（すなわちＬＰＦがない状態の場合）を実線と黒い正方形で示している（ｎｏ ＬＰＦ）。なお、従来のフィードバック（ＦＢ）制御系のトラッキング制御装置の性能をＦＢ制御として、破線と黒い菱形で示した。
【００１６】
図１６のグラフに示すように、あるディスク回転数において、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系は、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃによって、トラッキング制御性能（残留トラッキング誤差量）に違いが生じていることがわかる。ここで、制御系の動作が不安定になることを防止するために、カットオフ周波数ｆｃは、制御クロック信号の動作サンプリング周波数（制御サンプリング周波数）以下であることを前提としている。例えば、図１６に示すように、ディスク回転数が１０，８００［ｒｐｍ］である時点を想定した制御モデルにおいて、制御サンプリング周波数を１００［ｋＨｚ］の条件で動作させた場合に、ＦＢ制御のトラッキング誤差量（ＴＥ：tracking error）は１４．３［ｎｍ］である。これに対して、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御において、ＬＰＦ ｆｃ＝５００ＨｚのときのＴＥは、７［ｎｍ］であり、また、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御において、ｎｏ ＬＰＦのときのＴＥは、１［ｎｍ］以下となる。ただし、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御（ｎｏ ＬＰＦ）は、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御（ＬＰＦ ｆｃ＝５００Ｈｚ）に比べて、制御系の動作が不安定なものになってしまう。これは、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御（ｎｏ ＬＰＦ）では、カットオフ周波数ｆｃが無限大であることに起因する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第４０４１９０５号公報（段落００４０〜００５６、図１）
【特許文献２】特開２００３−０９１８４１号公報（段落００３９〜００６２、図１）
【特許文献３】特開２００５−２５９３１４号公報（段落００４６〜００６５、図１）
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】D. Koide et al:”Feed-Forward Tracking Servo System for High-Data-Rate Optical Recording”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.42, 2003, p.939-945
【非特許文献２】電気学会産業計測制御研究会資料、IIC-06-135、pp.21-26、2006、小出大一（日本放送協会）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
動作を安定化させるためにＬＰＦが挿入されたＺＰＥＴ−ＦＦ制御系では、ＬＰＦの挿入により残留トラッキング誤差が生じてしまう。例えば、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系におけるフィードフォワード制御部２０３の制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３のカットオフ周波数ｆｃの設定値を下げすぎると、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系の制御性能が低下し、ＴＥが多くなってしまうという課題がある。そこで、ＴＥを少なくするように制御性能の向上を試みようとした場合、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの設定値をある程度上げる必要がある。しかし、前記したように制御系を安定に動作させるためには、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃは、制御サンプリング周波数以下のある周波数となるように設定されていなければならない。そのため、制御系を安定に動作させ、かつ、制御性能を向上させる（ＴＥを少なくする）ためには、従来の技術には限界があった。したがって、従来の技術では、ＬＰＦのｆｃを高く設定して制御系の安定さが欠けつつもＴＥ性能が良好な状態をとるか、あるいは、ＬＰＦのｆｃを低く設定してＴＥ性能が悪くても制御系の安定性をとるか、というトレードオフの関係でＬＰＦのｆｃの設定値を決定していた。それゆえ、ＬＰＦを挿入したＺＰＥＴ−ＦＦ制御系では、制御対象に応じて両極端の二者択一の選択を行う必要があったので、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系を改良することが望まれていた。
【００２０】
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、動作安定性を保ちつつも残留誤差が少なくなるように制御性能を向上させることができるトラッキング制御技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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、目標値であるディスク上のトラック位置と光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置との誤差を示すトラッキング誤差信号に基づいて前記光スポット位置の補正を行うフィードバック制御系と、前記トラッキング誤差信号に基づいて前記フィードバック制御系で行われる補正における外乱の影響を抑制する制御系と、前記外乱の影響を抑制する制御系における信号の位相遅延を補正する遅延補正手段とを用いて、前記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、前記外乱の影響を抑制する制御系が、補償信号生成手段と、制御系安定化手段とを備え、前記フィードバック制御系が、トラッキング誤差信号生成手段と、補正操作量生成手段と、光スポット位置補正手段とを備え、前記遅延補正手段が、補正メモリ量演算手段と、メモリ量減算手段とを備える構成とした。
【００２２】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、前記外乱の影響を抑制する制御系において、前記補償信号生成手段が、所定期間の前記トラッキング誤差信号を記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに前記トラッキング誤差信号を記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を補償信号として生成する。ここで、補償信号生成手段は、後記する指示に基づいて、遅延手段のメモリ長を変更させることができるように、遅延手段は、例えば、遅延手段の全メモリ数を、分割して配置した複数の遅延手段で構成することができる。そして、トラッキング制御装置は、前記外乱の影響を抑制する制御系において、前記制御系安定化手段が、前記補償信号生成手段で生成された補償信号に対して、予め定められた高域ノイズの周波数以下の低周波数成分のみを通過させる低域通過フィルタのデジタルフィルタとして動作する。
【００２３】
そして、トラッキング制御装置は、前記フィードバック制御系において、前記トラッキング誤差信号生成手段が、前記トラック位置と前記光スポット位置との誤差を示すトラッキング誤差信号を生成する。そして、前記補正操作量生成手段が、前記制御系安定化手段を通過して前記フィードバック制御系に出力された信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで、前記光スポット位置を補正するための操作量である補正操作量を駆動信号として生成する。さらに、前記光スポット位置補正手段が、前記生成された駆動信号に基づき前記光スポット位置を補正する。
【００２４】
そして、トラッキング制御装置は、前記遅延補正手段において、補正メモリ量演算手段が、当該トラッキング制御装置の制御クロックの動作サンプリング周波数と、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数と、前記ディスクの予め定められた定常動作回転数とに基づいて、前記定常動作回転数に相当する角周波数における位相遅延分を補償するためのメモリ量を算出する。そして、メモリ量減算手段は、前記遅延手段に予め定められた使用メモリ数から、少なくとも前記補正メモリ量演算手段で算出されたメモリ量分を減算させる指示を、前記補償信号生成手段に出力する。そして、トラッキング制御装置は、前記外乱の影響を抑制する制御系において、前記補償信号生成手段が、前記メモリ量分を減算する指令に基づいて、前記予め定められた使用メモリ数から前記メモリ量分を減算したメモリ数を前記遅延手段に設定する。
【００２５】
したがって、トラッキング制御装置は、遅延補正手段によって、ディスクの定常動作回転数に相当する角周波数における位相遅延分を補償するためのメモリ量を算出し、前記外乱の影響を抑制する制御系の遅延手段の通常の使用メモリ数を減少させる。つまり、遅延補正手段は、ディスクの定常動作回転数に相当する角周波数における位相遅延分を補償するように、遅延手段の通常の使用メモリ数を減少させる。これにより、例えば、フィードバック制御系と前記外乱の影響を抑制する制御系を従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系で構成したとしても、低域通過フィルタのカットオフ周波数の設定値をある程度下げても動作安定性を確保しつつ、このように制御系に低いカットオフ周波数が設定された低域通過フィルタを挿入することに起因した制御性の低下を抑制することができる。すなわち、トラッキング制御装置は、動作安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差の増大を抑制し、制御性能を向上させることができる。
【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、前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出するトラッキング誤差検出手段と、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を前記補償信号生成手段に出力するトラッキング誤差判定手段とをさらに備えると共に、動作モードとして、前記遅延手段の使用メモリ数の設定値を順次切り換えることで前記位相遅延分を補償するメモリ量の最適値を求めるコマンドを外部から受け付ける外部コマンド受付モードを有し、この外部コマンド受付モードにおいて、前記遅延補正手段のメモリ量減算手段が、前記コマンドを受け付け、前記遅延手段に予め定められた使用メモリ数から所定のメモリ量分を減算させる指示として、減算分である、前記位相遅延分を補償するためのメモリ量の設定値を順次切り替える指示を含めて前記補償信号生成手段に出力し、前記補償信号生成手段が、前記順次出力される指示に応じて、前記予め定められた使用メモリ数から前記所定のメモリ量分を減算したメモリ数を前記遅延手段に試験的に順次設定し、前記トラッキング誤差検出手段が、前記遅延手段に試験的に順次設定されたメモリ数に対応して、前記トラッキング誤差信号生成手段で順次生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出し、前記トラッキング誤差判定手段が、前記トラッキング誤差信号の大きさが前記メモリ数において測定した中で最小となるときに試験的に設定されていたメモリ量分を判別し、当該メモリ量分を前記指令として前記補償信号生成手段に通知し、前記補償信号生成手段が、前記通知されたメモリ量分を、前記コマンドの処理結果である設定値として、前記遅延手段に設定することとした。
【００２７】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、外部コマンド受付モードで動作することにより、位相遅延分を補償するためのメモリ量を計算により求める基本動作を補完するべく、その最適値を実測により求めることができる。これにより、トラッキング制御装置の実際の動作を反映した安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差の増大を抑制し、制御性能を向上させることができる。
【００２８】
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に記載のトラッキング制御装置において、前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出するトラッキング誤差検出手段と、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を前記制御系安定化手段に出力するトラッキング誤差判定手段とをさらに備え、前記トラッキング誤差判定手段が、前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が予め定められた安定状態、増加状態または減少状態のいずれであるかを判別し、前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が安定状態である場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値に維持するように指示し、前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が増加状態となった場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値よりも低い所定値に下げるように指示し、前記トラッキング誤差信号の変動の大きさが減少状態となった場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値よりも高い所定値に上げるように指示し、前記制御系安定化手段が、前記トラッキング誤差判定手段からの指示に基づいて、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を切り替えて設定することとした。
【００２９】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、トラッキング誤差量が増加状態である場合、すなわち、トラッキング制御装置における外乱が少ない状態から多い状態に変化している場合に、カットオフ周波数を下げる。そして、制御系安定化手段に対して、カットオフ周波数を下げるように指示するタイミングは、トラッキング制御系が安定にサーボ動作しなくなるほどに外乱が多い状態になる直前であることが好ましい。また、トラッキング制御装置は、トラッキング誤差量が減少状態である場合、すなわち、トラッキング制御装置における外乱が多い状態から少ない状態に変化している場合に、カットオフ周波数を元に戻すように上げる。したがって、トラッキング制御装置は、外乱に応じて、低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を柔軟に切り替えることにより、安定した動作を継続することができる。
【００３０】
また、請求項４に記載のトラッキング制御装置は、請求項３に記載のトラッキング制御装置において、前記トラッキング誤差判定手段は、前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が、前記予め定められた安定状態、増加状態または減少状態のいずれかに変化した場合に、さらに前記補正メモリ量演算手段に対して、演算に用いているカットオフ周波数を、前記制御系安定化手段で設定された前記低域通過フィルタのカットオフ周波数の値に切り替えるように指示し、前記補正メモリ量演算手段は、前記指示に基づいて、前記カットオフ周波数の値を切り替えてから、前記位相遅延分を補償するためのメモリ量を算出することとした。
【００３１】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、トラッキング誤差量が周期的変動のみの影響を受けて比較的安定な場合に、その動作安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差の増大を抑制し、制御性能を向上できるのみならず、トラッキング制御装置における突発的な外乱に応じて低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を柔軟に切り替え、かつ、遅延手段のメモリ数を減少させることで、突発外乱に対しても、安定した動作と制御性能の向上を頑健に維持することができる。
【００３２】
また、請求項５に記載のトラッキング制御装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のトラッキング制御装置において、前記外乱の影響を抑制する制御系は、フィードフォワード制御部であり、このフィードフォワード制御部は、前置補償手段と、トラッキング誤差補償信号生成手段と、加算手段とをさらに備えることとした。
【００３３】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、フィードフォワード制御部において、前置補償手段が、前記制御系安定化手段を通過した補償信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を、第１のパルス伝達関数によって生成する。そして、トラッキング誤差補償信号生成手段が、前記光スポット位置の目標値に起因して前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の予測値としてトラッキング誤差補償信号を、前記前置補償手段で生成された前置補償信号と第２のパルス伝達関数とによって生成する。そして、加算手段は、前記生成されたトラッキング誤差補償信号と、前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号とを加算して加算信号を生成する。
【００３４】
そして、トラッキング制御装置は、前記フィードバック制御系において、前記補正操作量生成手段が、前記前置補償信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで前記駆動信号を生成する。そして、トラッキング制御装置は、フィードフォワード制御部において、前記補償信号生成手段が、前記加算手段で生成された加算信号を、前記ディスクが少なくとも１回転する期間に亘って記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を前記補償信号として生成する。これにより、トラッキング制御装置は、前記外乱の影響を抑制する制御系と、フィードバック制御系とを、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系で構成することができるので、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系を改良したトラッキング制御装置を容易に構成することができる。
【００３５】
また、請求項６に記載のトラッキング制御装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のトラッキング制御装置において、前記外乱の影響を抑制する制御系が、繰返し補償制御部であり、この繰返し補償制御部は利得調整手段をさらに備えることとした。
【００３６】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、繰返し補償制御部において、利得調整手段が、前記制御系安定化手段を通過した補償信号の大きさに所定の係数を乗じることで当該補償信号の利得を調整する。そして、トラッキング制御装置は、前記フィードバック制御系において、前記補正操作量生成手段が、前記利得が調整された補償信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで前記駆動信号を生成する。そして、トラッキング制御装置は、繰返し補償制御部において、前記補償信号生成手段が、前記補正操作量生成手段で生成された駆動信号を、前記ディスクが少なくとも１回転する期間に亘って記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を前記利得が調整される前の補償信号として生成する。これにより、トラッキング制御装置は、前記外乱の影響を抑制する制御系を、公知の繰返し補償制御系で構成することができるので、繰返し補償制御系を改良したトラッキング制御装置を容易に構成することができる。
【発明の効果】
【００３７】
請求項１に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、低域通過フィルタのカットオフ周波数の設定値をある程度下げても動作安定性を確保しつつ、このように制御系に低いカットオフ周波数が設定された低域通過フィルタを挿入することに起因した制御性の低下を、遅延手段の通常の使用メモリ数を減少させることにより抑制することができる。したがって、トラッキング制御装置は、動作安定性を保ちつつも残留誤差が少なくなるように制御性能を向上させることができる。
【００３８】
また、請求項２に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、外部コマンド受付モードで動作することにより、実際の動作を反映した安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差の増大を抑制し、制御性能を向上させることができる。
【００３９】
また、請求項３に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、外乱に応じて、低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を柔軟に切り替えることにより、安定した動作を継続することができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、突発的な外乱に応じて低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を柔軟に切り替えることで、突発外乱に対しても、安定した動作と制御性能の向上を頑健に維持することができる。
【００４０】
また、請求項５に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系と同様なフィードバック制御系およびフィードフォワード制御部に加えて、遅延補正手段を備えるので、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系を改良したトラッキング制御装置を容易に構成することができる。
また、請求項６に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、従来公知の繰返し補償制御系およびフィードバック制御系に加えて、遅延補正手段を備えるので、従来の繰返し補償制御系を改良したトラッキング制御装置を容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトラッキング制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１に示したトラッキング制御装置を備える光ディスク装置の一例を模式的に示す図である。
【図３】図１に示したトラッキング制御装置の補償信号生成手段の一例を示すブロック図である。
【図４】図１に示したトラッキング制御装置の全体処理を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した遅延補正手段による処理を示すフローチャートである。
【図６】図５に示した遅延補正の基本処理を示すフローチャートである。
【図７】トラッキング誤差安定時の遅延補正処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第５実施形態に係るトラッキング制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図９】図８に示したトラッキング制御装置の全体処理を示すフローチャートである。
【図１０】比較例３，４，５および実施例８の閉ループ応答結果の一例を示すグラフである。
【図１１】比較例６のトラッキング誤差波形を示すグラフであって、上段が測定用フィルタ有り、下段が測定用フィルタ無しをそれぞれ示している。
【図１２】実施例９のトラッキング誤差波形を示すグラフであって、上段が測定用フィルタ有り、下段が測定用フィルタ無しをそれぞれ示している。
【図１３】実施例１１のトラッキング誤差波形を示すグラフであって、上段が測定用フィルタ有り、下段が測定用フィルタ無しをそれぞれ示している。
【図１４】実施例１５のトラッキング誤差波形を示すグラフであって、上段が測定用フィルタ有り、下段が測定用フィルタ無しをそれぞれ示している。
【図１５】従来のトラッキング制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１６】従来のトラッキング制御方法による残留トラッキング誤差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照して本発明のトラッキング制御装置を実施するための形態（以下「実施形態」という）として第１ないし第５実施形態について順次詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るトラッキング制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。図２は、図１に示したトラッキング制御装置を備える光ディスク装置の一例を模式的に示す図である。
【００４３】
以下では、光スポット位置をディスク半径方向に補正するトラッキング制御を行うトラッキング制御装置１を説明するが、光スポット位置の補正方向を変更することで同様にして、光スポット位置を集光方向に補正するフォーカス制御を行うフォーカス制御装置１Ｂとして構成することも可能である。この意味で、図１に示したトラッキング制御装置１に対して、フォーカス制御装置１Ｂの符号も付した。さらに、双方を含んだ光ディスク装置１０１（図２参照）として構成することも可能である。そこで、トラッキング制御装置１の応用例として、光ディスク装置１０１の概要を説明する。
【００４４】
［光ディスク装置の概要］
図２に示す光ディスク装置１０１は、光ディスク１１０を回転させるスピンドルモータ１２０と、光ディスク制御装置１３０と、スピンドルモータ１２０を駆動する回転制御部１４０と、光ディスク制御装置１３０および回転制御部１４０を統括制御する主制御部１５０とを備えている。
【００４５】
光ディスク制御装置１３０は、光ディスク１１０上に光スポットを形成するレーザ光を照射する光ヘッド１３２と、光ヘッド１３２をディスク半径方向に移動するトラッキングアクチュエータ２５と、光ヘッド１３２を集光方向に移動するフォーカスアクチュエータ１３１と、トラッキング制御装置１と、フォーカス制御装置１Ｂと、記録再生制御部１３３とを備えている。記録再生制御部１３３は、記録信号を光ディスクに書き込む制御や光ディスクから再生信号を読み出す制御を行う。
【００４６】
トラッキング制御装置１は、目標値である光ディスク１１０上のトラック位置と光ヘッド１３２から出射されるレーザ光（光ビーム）の光スポット位置との誤差を示すトラッキング誤差信号に基づいて光スポット位置の補正を行うフィードバック制御系と、トラッキング誤差信号に基づいてフィードバック制御系で行われる補正における外乱の影響を抑制する制御系と、外乱の影響を抑制する制御系における信号の位相遅延を補正する遅延補正手段とを用いて、光スポット位置を制御するものである。このために、詳細は後記するが、トラッキング制御装置１は、主制御部１５０または回転制御部１４０から、光ディスク１１０の定常動作回転数（ディスク回転数Ｒという）と、光ディスク装置１０１の制御クロック信号の動作サンプリング周波数ｆｓとを取得し、これらに基づいて、半径方向光スポット位置補正手段であるトラッキングアクチュエータ２５の動作を制御する。
【００４７】
フォーカス制御装置１Ｂは、トラッキング制御装置１と同様にして、集光方向光スポット位置補正手段であるフォーカスアクチュエータ１３１の動作を制御する。なお、トラッキング制御装置１およびフォーカス制御装置１Ｂは、装置外部からコマンド（外部コマンド）を受け付ける外部コマンド受付モードを有し、この外部コマンドに従って、トラッキングアクチュエータ２５やフォーカスアクチュエータ１３１を動作できるように構成されているものとする。
【００４８】
［トラッキング制御装置の構成］
（第１実施形態）
第１実施形態では、フィードバック制御系で行われる補正における外乱の影響を抑制する制御系がフィードフォワード制御系であるものとした。つまり、第１実施形態のトラッキング制御装置１は、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系の改良である。図１に示すように、トラッキング制御装置１は、大別してフィードバック制御系２と、フィードフォワード制御部３と、遅延補正手段４とを備えている。このうち、フィードバック制御系２と、フィードフォワード制御部３とは、図１５に示した従来のトラッキング制御装置２００と同様な構成なので、その下２ケタの符号を付して説明を適宜省略し、相違点を説明することとする。
【００４９】
＜フィードバック制御系＞
フィードバック制御系２は、トラッキング誤差信号生成手段２０と、Ａ／Ｄ変換手段２１と、加算手段２２と、安定化補償手段２３と、Ｄ／Ａ変換手段２４と、光スポット位置補正手段２５とを備えている。
【００５０】
トラッキング誤差信号生成手段２０は、トラック位置ｘd（ｔ）と光スポット位置ｘ（ｔ）との誤差を示すトラッキング誤差信号を生成する。
Ａ／Ｄ変換手段２１は、トラッキング誤差信号生成手段２０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２１は、ある時間間隔でサンプリングするサンプラである。ここでは、デジタル信号化されたトラッキング誤差信号をｅ1と表記する。トラッキング誤差信号ｅ1は、加算手段２２および後記する加算手段３０並びにトラッキング誤差検出手段４０に入力する。
【００５１】
加算手段（補正操作量生成手段）２２は、フィードフォワード制御部３の制御系安定化手段３３を通過してフィードバック制御系２に出力された信号と、トラッキング誤差信号生成手段２０で生成したトラッキング誤差信号とを加算することで、光スポット位置ｘ（ｔ）を補正するための操作量である補正操作量を駆動信号として生成するものである。この加算手段２２は、フィードフォワード制御部３の出力デジタル信号である前置補償信号ｅff（ｋ）とトラッキング誤差信号ｅ1とを加算することで、光スポット位置ｘ（ｔ）を変化させるための駆動信号を生成し、これを安定化補償手段２３に入力する。
【００５２】
安定化補償手段２３は、伝達関数（Ｃ1（ｚ-1））により、駆動信号の振幅と位相の周波数特性の補償を行い、生成される信号をＤ／Ａ変換手段２４に入力する。この安定化補償手段２３は、例えば、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）などの電子集積回路や電子回路などによる電子デバイスによる構成、または、これら回路に実装可能なソフトウェア（プログラム）により実装される。
【００５３】
Ｄ／Ａ変換手段２４は、安定化補償手段２３で生成されたデジタル信号（駆動信号）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２４は、入力信号をサンプリング周期時間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：Zero Order Hold）である。このアナログ信号は、光スポット位置補正手段２５へ入力する。
【００５４】
光スポット位置補正手段２５は、Ｄ／Ａ変換手段２４で変換されたアナログ信号（駆動信号）に基づいて、光スポット位置ｘ（ｔ）を補正するものである。ここで、光スポット位置補正手段２５は、トラッキングアクチュエータであり、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ｘ（ｔ）が、トラッキング誤差信号生成手段２０に入力することで、フィードバック制御系２が形成される。
【００５５】
＜フィードフォワード制御部＞
フィードフォワード制御部３は、例えば、ＤＳＰなどの電子集積回路や電子回路などによる電子デバイスによる構成、または、これら回路に実装可能なソフトウェア（プログラム）により実装される。フィードフォワード制御部３は、図１に示すように、加算手段３０と、補償信号生成手段３１と、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３と、前置補償手段３５と、トラッキング誤差補償信号生成手段３７とを備えている。
【００５６】
フィードフォワード制御部３の各手段は、図１５に示したフィードフォワード制御部２０３と同様に接続および構成されている。
加算手段３０は、トラッキング誤差補償信号生成手段３７で生成されるトラッキング誤差補償信号と、トラッキング誤差信号生成手段２０で生成されるトラッキング誤差信号とを加算して加算信号ｅ＾（ｋ）を生成する。
【００５７】
補償信号生成手段３１は、遅延手段３２を有し、この遅延手段３２により遅延させた信号を補償信号として生成するものである。遅延手段３２は、所定期間のトラッキング誤差信号を記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリにトラッキング誤差信号を記憶するものである。この所定期間は、ディスクが少なくとも１回転する期間に相当する。
【００５８】
遅延手段３２のメモリ数は、あるディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に合わせたサイズであることを前提としている。すなわち、ディスク１回転分のメモリ長Ｄrot［個］は、制御サンプリング周波数をｆｓ［Ｈｚ］とすると、式（１）で表される。ここで、Ｒ［ｒｐｍ］は、主なディスク回転数（定常動作回転数）を示す。また、計算結果の小数点以下は四捨五入する。
【００５９】
【数１】
【００６０】
例えば、ディスク回転数Ｒが光ディスク装置１０１（図２参照）のように線速度一定に回転制御しつつ、逐次、角周波数に相当する回転数Ｒ［ｒｐｍ］が変化する場合でもその回転数に応じ、メモリ長Ｄrotは変化可能なものとする。
【００６１】
この遅延手段３２のメモリ数は、遅延補正手段４からの指令以前に、フィードバック制御系２とフィードフォワード制御部３とにより制御されている状態では、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系（図１５のトラッキング制御装置２００）と同様なメモリ数に設定される。この時点では、遅延手段３２のメモリ数は、ディスク１回転分のメモリ長Ｄrot［個］そのものではなく、Ｄrot［個］よりも、例えば「アクチュエータの分母の次数−分子の次数＝２［個］」だけ少ない（Ｄrot−２）［個］になっている。
【００６２】
制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３は、補償信号生成手段３１で生成された補償信号に対して、予め定められた高域ノイズの周波数以下の低周波数成分のみを通過させるＬＰＦのデジタルフィルタとして動作するものであり、演算手段３４を備える。ここで、例えば、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの値は、一例として、式（２）で表される。
ｆｃ＝１．０［ｋＨｚ］ … 式（２）
このカットオフ周波数ｆｃからＬＰＦの伝達関数Ｆ（ｚ-1）を求めることができる。例えば、１次のＬＰＦの場合の伝達関数は、式（３）にて計算される。なお、実際のデジタル制御系に実装するには、式（３）に示すＦ（ｓ）をｚ変換したＦ（ｚ-1）を求める必要がある。これにより、演算手段３４は、伝達関数（Ｆ（ｚ-1））として動作する。
【００６３】
【数２】
【００６４】
前置補償手段３５は、制御系安定化手段３３を通過した補償信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を、第１のパルス伝達関数（Ｇff（ｚ-1））によって生成するものである。前置補償手段３５は、第１のパルス伝達関数（Ｇff（ｚ-1））として動作する演算手段３６を備える。この前置補償信号は、フィードバック制御系２の加算手段２２によって、トラッキング誤差信号ｅ1と加算される。これにより、駆動信号が生成する。
【００６５】
トラッキング誤差補償信号生成手段３７は、光スポット位置の目標値に起因してトラッキング誤差信号生成手段２０で生成されるトラッキング誤差信号の予測値としてトラッキング誤差補償信号を、前置補償手段３５で生成された前置補償信号と第２のパルス伝達関数（Ｇclosed1（ｚ-1））とによって生成するものである。トラッキング誤差補償信号生成手段３７は、第２のパルス伝達関数（Ｇclosed1（ｚ-1））として動作する演算手段３８を備える。
【００６６】
補償信号生成手段３１および制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３は、図１５に示した補償信号生成手段２３１および制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３と比較すると、遅延補正手段４の動作に連動している点が異なり、さらに、補償信号生成手段３１は、その遅延手段３２の構成が異なっている。これらの相違点は、遅延補正手段４の説明と合わせて説明する。
【００６７】
＜遅延補正手段＞
遅延補正手段４は、フィードフォワード制御部３（外乱の影響を抑制する制御系）における信号の位相遅延を補正するものであり、例えば、ＤＳＰなどの電子集積回路や電子回路などによる電子デバイスによる構成、または、これら回路に実装可能なソフトウェア（プログラム）により実装される。遅延補正手段４は、図１に示すように、カットオフ周波数検出手段４２と、補正メモリ量演算手段４３と、メモリ量減算手段４４と、制御サンプリング周波数検出手段４５とを備えている。なお、図１には、トラッキング誤差検出手段４０およびトラッキング誤差判定手段４１も表示されているが、第１実施形態では、これらを備えていないものとし、これらについては第３および第４実施形態で説明することとする。
【００６８】
≪カットオフ周波数検出手段≫
カットオフ周波数検出手段４２は、トラッキング制御装置１のトラッキング制御動作を実行する前に予め、制御系安定化手段３３からＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの情報（設定値のデータ）を取得し、補正メモリ量演算手段４３に入力するものである。なお、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの情報を補正メモリ量演算手段４３に直接入力することも可能である。この場合には、カットオフ周波数検出手段４２を省略することができる。
【００６９】
≪制御サンプリング周波数検出手段≫
制御サンプリング周波数検出手段４５は、トラッキング制御装置１の制御クロック信号の動作サンプリング周波数ｆｓを検出し、補正メモリ量演算手段４３に入力するものである。なお、光ディスク装置１０１の制御クロック信号の動作サンプリング周波数ｆｓを検出するようにしてもよい。ここで、例えば、制御サンプリング周波数ｆｓの値は、一例として、式（４）で表される。
ｆｓ＝１００．０［ｋＨｚ］ … 式（４）
【００７０】
なお、トラッキング制御装置１において、カットオフ周波数ｆｃに対応したＬＰＦとして機能する制御系安定化手段３３（演算手段３４）は、制御クロック信号の動作サンプリング周波数ｆｓにより動作するため、カットオフ周波数ｆｃの値が制御サンプリング周波数ｆｓの値を上回ることはない。また、制御サンプリング周波数ｆｓの情報を補正メモリ量演算手段４３に直接入力することも可能である。この場合には、制御サンプリング周波数検出手段４５を省略することができる。
【００７１】
≪補正メモリ量演算手段≫
補正メモリ量演算手段４３は、トラッキング制御装置１の制御クロックの動作サンプリング周波数ｆｓと、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃと、光ディスクの予め定められた定常動作回転数Ｒとに基づいて、定常動作回転数Ｒに相当する角周波数における位相遅延分を補償するためのメモリ量（以下、補正メモリ量という）を算出するものである。
この補正メモリ量演算手段４３は、カットオフ周波数検出手段４２で検出されたカットオフ周波数ｆｃと、制御サンプリング周波数検出手段４５で検出された制御サンプリング周波数ｆｓとを用いて所定の規則により、補正メモリ量を求め、メモリ量減算手段４４に入力する。補正メモリ量は、位相遅れを補償する（compensate）ためのメモリ量を意味するので、補正メモリ量（メモリ進み補償量）Ｄcomp（単位は［個］）と表記する。
【００７２】
この所定の規則を細分化すると、以下の（ａ１）〜（ａ４）で表すことができる。
（ａ１）前記した式（１）により、ディスク１回転分のメモリ長Ｄrot［個］を求める。
（ａ２）前記した式（３）の伝達関数Ｆ（ｓ）を基にした伝達関数（Ｆ（ｚ-1））から、主なディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に相当する角周波数ｆR＝（Ｒ／６０）［Ｈｚ］における位相遅れ分Ｐlag［ｄｅｇ．］を求める。具体的には、この位相遅れ分Ｐlag［ｄｅｇ．］は、ディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に相当する角周波数ｆRを式（５）に示す「ｆ」に代入することで求められる。
【００７３】
【数３】
【００７４】
（ａ３）前記した式（１）および式（５）から、補正メモリ量Ｄcomp［個］は、式（６）で表されることになる。ただし、整数で割り切れない場合には、小数点以下は四捨五入し、最も近い整数とするとよい。
【００７５】
【数４】
【００７６】
（ａ４）前記した式（６）を計算することにより、位相遅れを補償するための補正メモリ量Ｄcompが求められる。本実施形態では、この補正メモリ量Ｄcompは、位相遅れを補償するために、ディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に合わせたサイズである遅延手段３２の通常のメモリ数から、減算するべきおおよそのメモリ量としている。
【００７７】
本実施形態において補正メモリ量Ｄcompが、減算するべき正確なメモリ量ではない理由は、遅延補正手段４が、遅延手段３２にメモリ量の減算を指示する前には、遅延手段３２のメモリ数が、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系（図１５のトラッキング制御装置２００）と同様なメモリ数に設定されているからである。すなわち、この時点では、既に、遅延手段３２のメモリ数は、ディスク１回転分のメモリ長Ｄrot［個］そのものではなく、Ｄrot［個］よりも、例えば「アクチュエータの分母の次数−分子の次数＝２［個］」だけ少ない（Ｄrot−２）［個］になっているからである。
【００７８】
≪メモリ量減算手段≫
メモリ量減算手段４４は、遅延手段３２に予め定められた使用メモリ数から、少なくとも補正メモリ量演算手段４３で算出されたメモリ量分を減算させる指示を、補償信号生成手段３１に出力するものである。このメモリ量減算手段４４は、フィードフォワード制御部３の補償信号生成手段３１に接続されている。本実施形態では、メモリ量減算手段４４は、補償信号生成手段３１に対して、その遅延手段３２のメモリ数から、前記した式（６）により求められた補正メモリ量Ｄcomp分を減算する指令を出す。
【００７９】
≪補償信号生成手段≫
補償信号生成手段３１は、メモリ量分を減算する指令に基づいて、予め定められた使用メモリ数からメモリ量分を減算したメモリ数を遅延手段３２に設定するものである。
本実施形態では、補償信号生成手段３１は、メモリ量減算手段４４の指令に基づいて、メモリ数（Ｄrot−２）から補正メモリ量Ｄcomp分を減らしたメモリ数の遅延手段３２の構成とする。すなわち、遅延補正手段４が補償した後の遅延手段３２のメモリ数Ｄmは、例えば、式（７）で表される。
【００８０】
【数５】
【００８１】
図３は、補償信号生成手段の一例を示すブロック図である。図３に示すように、補償信号生成手段３１は、第１小遅延手段３２1〜第ｎ小遅延手段３２nと、第１切替手段４６1〜第ｎ切替手段４６nと、信号送出手段４７とを備えている。このうち、第１小遅延手段３２1〜第ｎ小遅延手段３２nは、図１に示した遅延手段３２に相当するものであり、上流側を１番目とした順番で直列に接続されている。なお、遅延手段３２の全メモリ数に比べて１つ１つのメモリ数は小さいので小遅延手段と呼んでいる。
【００８２】
第１切替手段４６1〜第ｎ切替手段４６nは、それぞれ第１小遅延手段３２1〜第ｎ小遅延手段３２nの前段（上流側）に並列に設けられている。例えば、第ｋ切替手段４６k（ｋ＝１，…，ｎ）は、メモリ量減算手段４４または後記するトラッキング誤差判定手段４１からの指令を示す制御信号により、オン／オフを切り替えることで、後段（下流側）の第ｋ小遅延手段３２kへ入力する信号の接続を切り替える。
【００８３】
信号送出手段４７は、第１切替手段４６1〜第ｎ切替手段４６nに並列に接続されており、加算手段３０が入力する加算信号ｅ＾（ｋ）を第１切替手段４６1〜第ｎ切替手段４６nに入力するものである。
【００８４】
以下では、補償信号生成手段３１は、第ｋ切替手段４６kがオフである場合に、第ｋ小遅延手段３２kには、直列接続の前段の第（ｋ−１）小遅延手段３２k-1からの信号が入力するものとして説明する。
一方、第ｋ切替手段４６kがオンである場合、第ｋ小遅延手段３２kには、信号送出手段４７と第ｋ切替手段４６kとを経由する信号（加算信号ｅ＾（ｋ））が入力する。
したがって、第１ないし第ｎ切替手段４６1〜４６nのうち、１箇所だけ（ｋ番目）選択してオンに設定し、かつ、残りの箇所をすべてオフに設定することで、加算信号ｅ＾（ｋ）が流れる小遅延手段の個数を変化させることができる。すなわち、図１に示した遅延手段３２のメモリ数を選択的に変化させることができる。なお、初期状態では、第１ないし第ｎ切替手段４６1〜４６nはすべてオフである。
【００８５】
第１ないし第ｎ小遅延手段３２1〜３２nは、例えば、複数のメモリ素子から構成される。各メモリ素子としては、例えば、格納するデータのビット数に対応する複数のＤ−フリップ・フロップによって構成される。これによれば、サンプリングクロック毎に縦続接続されている前段のメモリ素子の出力データを取り込むと共に、１クロック前に記憶していた値を縦続接続されている後段のメモリ素子に対して入力する構成とすることができる。そして、加算手段３０から信号送出手段４７への入力信号ｅ＾（ｋ）は、第１ないし第ｎ小遅延手段３２1〜３２nのいずれかの入力端に配置されるメモリ素子に入力し、第ｎ小遅延手段３２nの出力端に配置されるメモリ素子から出力され、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に供給される。
【００８６】
第１ないし第ｎ小遅延手段３２1〜３２nに含まれるメモリ素子の総個数は、ディスク１回転分に相当する信号ｅ＾（ｋ）を格納することのできる個数（以下では、Ｄrot個という）とする。第１ないし第ｎ小遅延手段３２1〜３２nは、すべて同等に構成することも可能であるが、ここでは、第１ないし第（ｎ−１）小遅延手段３２1〜３２n-1は、１個のメモリ素子で構成し、第ｎ小遅延手段３２nは、Ｄrot個よりも（ｎ−１）個だけ少ない個数（Ｄmin個）のメモリ素子によって構成する。
【００８７】
［トラッキング制御装置の全体処理の流れ］
図１のトラッキング制御装置１の全体処理の流れについて図４を参照（適宜図１参照）して説明する。図４は、図１に示したトラッキング制御装置の全体処理を示すフローチャートである。トラッキング制御装置１は、フィードフォワード制御部３において、トラッキング誤差補償信号生成手段３７によって、前置補償手段３５で生成された前置補償信号と第２のパルス伝達関数（Ｇclosed1（ｚ-1））とによって、トラッキング誤差信号生成手段２０によって生成されるトラッキング誤差信号の予測値としてトラッキング誤差補償信号を生成する（ステップＳ１）。
【００８８】
そして、フィードフォワード制御部３は、加算手段３０によって、走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号と、トラッキング誤差補償信号とを加算し加算信号ｅ＾（ｋ）を遅延手段３２に入力する（ステップＳ２）。そして、フィードフォワード制御部３は、補償信号生成手段３１によって、遅延手段３２に設定されたメモリ数に相当する時間だけ遅延を行った信号（補償信号）を制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に入力する（ステップＳ３）。そして、フィードフォワード制御部３は、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３によって、遅延信号（補償信号）の波形を整形し、前置補償手段３５に入力し（ステップＳ４）、前置補償手段３５によって、補償信号ｅ＾（ｋ＋２）の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号ｅff（ｋ）を、第１のパルス伝達関数（Ｇff（ｚ-1））によって生成する（ステップＳ５）。
【００８９】
そして、トラッキング制御装置１は、ステップＳ５に続く処理を分岐して並列に行う。ステップＳ５に続く第１分岐処理では、トラッキング制御装置１は、フィードフォワード制御部３において閉ループを形成するため、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ５に続く第２分岐処理では、トラッキング制御装置１は、フィードバック制御系２において、加算手段２２によって、前置補償信号ｅff（ｋ）を走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号ｅ1に加算する（ステップＳ６）。ここで加算した信号は、Ｄ／Ａ変換手段２４でアナログ信号化される。そして、フィードバック制御系２は、光スポット位置補正手段２５によって、加算した信号（Ｄ／Ａ変換手段２４でアナログ信号化された駆動信号）を用いてトラッキング制御を行い（ステップＳ７）、光スポット位置をトラッキング誤差信号生成手段２０に入力する。これにより、トラッキング制御装置１は、第２分岐処理においてもステップＳ１に戻る。
【００９０】
［遅延補正手段の処理の流れ］
図５は、図１に示した遅延補正手段による処理を示すフローチャートである。第１実施形態のトラッキング制御装置１は、図５に示した遅延補正の基本処理（ステップＳ１２）だけを行うものとして、この遅延補正の基本処理について図６を参照（適宜図１参照）して説明し、図５に示す残りの処理については、第４実施形態で説明する。
【００９１】
トラッキング制御装置１の遅延補正手段４は、図６に示すように、制御サンプリング周波数検出手段４５によって、トラッキング制御装置１の制御クロック信号の動作サンプリング周波数ｆｓを検出し（ステップＳ１３）、補正メモリ量演算手段４３に入力する。また、遅延補正手段４は、カットオフ周波数検出手段４２によって、制御系安定化手段３３からＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃを検出し（ステップＳ１４）、補正メモリ量演算手段４３に入力する。なお、ステップＳ１３，Ｓ１４の処理の順序は任意であり、並列処理でも構わない。
【００９２】
遅延補正手段４は、補正メモリ量演算手段４３によって、トラッキング制御装置１の制御サンプリング周波数ｆｓと、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃと、光ディスクの定常動作回転数Ｒとに基づいて、前記した式（６）により補正メモリ量Ｄcompを演算する（ステップＳ１５）。そして、遅延補正手段４は、メモリ量減算手段４４によって、フィードフォワード制御部３の補償信号生成手段３１に対して、遅延手段３２に予め定められた使用メモリ数から、算出されたメモリ量の減算を指示する（ステップＳ１６）。そして、メモリ量分を減算する指令に基づいて、補償信号生成手段３１は、使用メモリ数からメモリ量分を減算したメモリ数を遅延手段３２に設定する（ステップＳ１７）。
【００９３】
第１実施形態によれば、トラッキング制御装置１は、遅延補正手段４によって、光ディスク１１０の定常動作回転数Ｒに相当する角周波数における位相遅延分Ｐlagを補償するための補正メモリ量Ｄcompを算出し、フィードフォワード制御部３の遅延手段３２の通常の使用メモリ数を減少させる。したがって、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系に遅延補正手段４を加えた構成としても、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの設定値をある程度下げても動作安定性を確保しつつ、このように低いカットオフ周波数が設定されたＬＰＦを挿入することに起因した制御性の低下を、遅延手段３２の使用メモリ数を減少させることにより抑制することができる。すなわち、トラッキング制御装置１は、遅延補正手段４により、位相遅延分Ｐlagを補償することで、動作安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差ＴＥの増大を抑制し、制御性能を向上することができる。
【００９４】
また、これにより、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）のカットオフ周波数を向上させ、さらに高精度な追従制御を可能とする。これは、さらに、光ディスクのトラッキング追従制御を高速回転時にも適用することができ、光ディスクの記録再生を高速化させる効果をもたらす。この高速化により、高速にデータコピーを行えるので、作業時間の効率化に寄与し、また、高ビットレートの映像信号を記録再生することを可能とする効果がある。
【００９５】
（第２実施形態）
第１実施形態では、制御系安定化手段３３のＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの情報が例えば、前記した式（２）のように既知であって、カットオフ周波数検出手段４２がそのカットオフ周波数ｆｃを取得できるものとした。これに対して、第２実施形態では、カットオフ周波数検出手段４２が、制御系安定化手段３３から、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃを取得できない場合を想定した実施形態である。このため、第２実施形態のトラッキング制御装置は、装置の外部から、予め測定された制御系安定化手段３３のＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃを取得できるように構成されている。その他の構成および動作は、第１実施形態と同様なので説明および図面を省略し、図１を参照してカットオフ周波数等の測定方法等の相違点を以下に説明する。
【００９６】
カットオフ周波数検出手段４２は、トラッキング制御動作を実行する前にＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの情報を装置外部から予め取得する。装置外部から入力される測定値の測定方法は、例えば、トラッキング制御動作を実行する前にトラッキング制御装置１から切り離したＬＰＦ単体を用いてｆｃを測定することが可能である。
【００９７】
この場合、切り離したＬＰＦを用いて、ＬＰＦへの入力信号に対してＬＰＦの出力信号の周波数応答を測定する。具体的には、入力信号の角周波数を、例えば１−１００ｋ［Ｈｚ］の間で徐々に変化させて（スイープして）、そのときの入力対出力の振幅（ゲイン）を測定する。そして、得られたボード線図（例えば、図１０参照）の位相特性から、カットオフ周波数ｆｃ、伝達関数Ｆ（ｚ-1）、ディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に相当する周波数ｆR＝（Ｒ／６０）［Ｈｚ］における位相遅れ量Ｐlagを求める。
【００９８】
カットオフ周波数検出手段４２は、このようにして測定されたカットオフ周波数ｆｃと位相遅れ量Ｐlagを外部から取得し、補正メモリ量演算手段４３に出力する。そして、第１実施形態と同様にして、補正メモリ量演算手段４３が前記した式（６）の計算を行うことで補正メモリ量Ｄcompを求め、前記した式（７）により、補償信号生成手段３１は、メモリ数（Ｄrot−２）からメモリ量Ｄcomp分を減らしたメモリ数の遅延手段３２を構成することができる。
【００９９】
ここで、ＬＰＦの周波数応答を測定する場合に、ＬＰＦ単体とする代わりに、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３と前置補償手段３５との両方を含めた周波数応答を測定することも可能である。つまり、トラッキング制御動作を実行する前にトラッキング制御装置１から、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３と前置補償手段３５とを切り離し、これらを用いてＬＰＦのｆｃを測定して検出した測定値のデータを外部からカットオフ周波数検出手段４２が取得する。このようにすることで、より正確に補正メモリ量Ｄcompを測定することができる。
【０１００】
このように制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３と前置補償手段３５との両方を含めた周波数応答を測定する場合には、補償信号生成手段３１の動作が以下の点で異なる。すなわち、前置補償手段３５は、２サンプリング進んだ加算信号ｅ＾（ｋ＋２）から、ｋサンプリング時点の前置補償信号ｅff（ｋ）を生成するように構成されているので、このような測定を行う場合には、前記した式（７）に含まれる「アクチュエータの分母の次数−分子の次数＝２［個］」をもはや考慮する必要がない。したがって、このとき、補償信号生成手段３１は、前記した式（７）に代えて式（７−２）を用いて、メモリ数（Ｄrot）から補正メモリ量Ｄcomp分を減らしたメモリ数の遅延手段３２を構成すればよい。
【０１０１】
【数６】
【０１０２】
なお、第２実施形態のトラッキング制御装置は、カットオフ周波数ｆｃの既知データの代わりにカットオフ周波数ｆｃ等の測定値のデータを外部から取得する専用の装置として構成できるだけではなく、この機能を第１実施形態のトラッキング制御装置１に、外部測定値入力モードとして付加して、内部既知データと外部測定データとのいずれか一方を選択的に利用できる装置として構成してもよい。
【０１０３】
第２実施形態によれば、制御系安定化手段３３のＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの情報が取得できない場合やそのデータが未知である場合にも、第１実施形態のトラッキング制御装置と同様な効果を奏することができる。
【０１０４】
（第３実施形態）
第３実施形態のトラッキング制御装置は、第１実施形態で説明した遅延補正の基本処理（Ｓ１２）を行う基本モードに加えて、外部コマンド受付モードを有し、基本モードとは異なる特別な動作を実行できるように、図１に示すように、遅延補正手段４にトラッキング誤差検出手段４０およびトラッキング誤差判定手段４１を備えている。その他の構成および動作は、第１実施形態と同様なので説明を適宜省略し、図１を参照して相違点および外部コマンド受付モードの動作を以下に説明する。
【０１０５】
トラッキング誤差検出手段４０は、トラッキング誤差信号生成手段２０で生成されるトラッキング誤差信号（デジタル信号）の大きさを検出し、トラッキング誤差判定手段４１に出力するものである。
【０１０６】
トラッキング誤差判定手段４１は、検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を補償信号生成手段３１に出力するものである。
【０１０７】
外部コマンド受付モードは、補償信号生成手段３１の遅延手段３２の使用メモリ数の設定値を順次切り換えることで位相遅延分（Ｐlag）を補償するメモリ量の最適値を求めるコマンドを外部から受け付ける動作モードである。つまり、外部コマンド受付モードは、位相遅延分（Ｐlag）を補償する補正メモリ量Ｄcompを計算により求める基本モードを補完するものとして、その最適値を実測により求めるためのものである。この外部コマンド受付モードでは、制御系安定化手段３３のＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃが決定されていることを前提としている。
【０１０８】
外部コマンド受付モードにおいて、遅延補正手段４のメモリ量減算手段４４は、外部からコマンドを受け付け、遅延手段３２に予め定められた使用メモリ数から所定のメモリ量を減算させる指示として、減算分である、位相遅延分（Ｐlag）を補償するためのメモリ量Ｄcompの設定値を順次切り替える指示を含めて補償信号生成手段３１に順次出力する。ここで、この指示においてメモリ量Ｄcompの設定値は、使用メモリ数からの減算分のメモリ量という意味なので、前記した式（６）で定義された補正メモリ量Ｄcompと同様の意味から同じ記号を付したが、この第３実施形態においては、メモリ量Ｄcompは前記した式（６）の計算結果ではなく、変数である。最終的に確定したメモリ量を補正メモリ量といい、それまでの途中では単にメモリ量という。ここで、メモリ量Ｄcompの初期値は、例えば、「０」とすることができる。また、順次出力される指示において、メモリ量Ｄcompは、前の指示値に、１，２，…のように１つずつ加算した値とすることができる。なお、初期値および加算値は、この値に限らない。
【０１０９】
外部コマンド受付モードにおいて、遅延補正手段４のトラッキング誤差検出手段４０は、遅延手段３２に試験的に順次設定されたメモリ量に対応して、トラッキング誤差信号生成手段２０で順次生成されるトラッキング誤差信号ｅ1の大きさを検出し、検出結果をトラッキング誤差判定手段４１に順次出力する。
【０１１０】
外部コマンド受付モードにおいて、遅延補正手段４のトラッキング誤差判定手段４１は、検出結果に基づいて、トラッキング誤差信号の大きさがメモリ数において測定した中で最小となるときに試験的に設定されていたメモリ量分を判別し、当該メモリ量分を指令として、フィードフォワード制御部３の補償信号生成手段３１に通知する。
【０１１１】
外部コマンド受付モードにおいて、補償信号生成手段３１は、メモリ量減算手段４４から順次出力される指示に応じて、予め定められた使用メモリ数から減算したメモリ数を遅延手段３２に試験的に順次設定する。
また、補償信号生成手段３１は、トラッキング誤差判定手段４１から指令として通知されたメモリ量を、外部コマンド受付モードのコマンドの処理結果である設定値として、遅延手段３２に設定する。
【０１１２】
［具体例］
具体的には、外部コマンド受付モードの動作が開始した時点において、遅延手段３２において、例えば、式（８）に示すように、もとのメモリ数Ｄmが、これまで従来制御系にて構成していたメモリ数「Ｄrot−２」と等しいものとする。
【０１１３】
【数７】
【０１１４】
補償信号生成手段３１は、遅延手段３２のメモリ数Ｄmが式（８）のように表される状態から、前記した式（７）に従い、変数であるメモリ量Ｄcompを「０」から１ずつ増やしながらスイープしていく。このとき、トラッキング誤差検出手段４０は、トラッキング誤差信号ｅ1の大きさとして、残留トラッキング誤差（ＴＥ）の振幅（ｐ−ｐ電圧値［Ｖ］）を測定する。測定結果をトラッキング誤差判定手段４１において判定に用いるために、ＴＥの時間積分値（トータルのＴＥ量）を計測してもよく、あるいは、ＴＥの時間変動を周波数スペクトル表示したときのエネルギー量［ｄＢ］を計測してもよい。なお、ｐ−ｐ電圧値を換算して残留トラッキング誤差（ＴＥ）［ｎｍ］を求めることができる。
【０１１５】
ＴＥの振幅測定の測定結果において、変数としてスイープ中のメモリ量Ｄcomp（位相遅れの補償量）が最適になったときには、ＴＥ（またはＴＥ量）は最も少なくなるはずである。そこで、トラッキング誤差判定手段４１は、補償メモリ量Ｄcompの変数の増加するにしたがって、ＴＥ（またはＴＥ量）が少なくなりまた増加する一歩手前の変数を、最適な位相遅れ補償量である補正メモリ量Ｄcompとして求めることとした。そして、このときの補正メモリ量Ｄcompを指令とすることで、補償信号生成手段３１は、遅延手段３２のメモリ数を決定する。
【０１１６】
［外部コマンド受付モードの動作］
次に、第３実施形態のトラッキング制御装置の外部コマンド受付モードの動作について図７を参照（適宜図１参照）して説明する。図７は、トラッキング誤差安定時の遅延補正処理を示すフローチャートである。ここでは、外部コマンド受付モードは、突発外乱ではなく周期的外乱のみがあるようなトラッキング誤差が安定している状態で動作するものとした。
【０１１７】
第３実施形態のトラッキング制御装置は、外部コマンド受付モードにおいて、遅延補正手段４のメモリ量減算手段４４によって、外部からコマンドを受け付け（ステップＳ３１）、補償信号生成手段３１に対してメモリ量の設定値を順次切り替える指示を出力する（ステップＳ３２）。そして、補償信号生成手段３１は、メモリ量減算手段４４から出力される最初の指示に応じて、外部コマンドに対する仮の応答結果として、メモリ量の設定値の初期値としてＤcomp＝０を遅延手段３２に設定する（ステップＳ３３）。トラッキング誤差検出手段４０は、現在のトラッキング誤差信号ｅ1の大きさとして、ＴＥの振幅を測定し（ステップＳ３４）、トラッキング誤差判定手段４１は、トータルのＴＥ量等の測定値が最小になったか否かを判別する（ステップＳ３５）。
【０１１８】
ステップＳ３５において、測定値が最小になっていない場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、第３実施形態のトラッキング制御装置は、トラッキング誤差判定手段４１によって、その旨を補償信号生成手段３１に通知し、補償信号生成手段３１によって、現在のメモリ量の設定値Ｄcompに「１」を加算して遅延手段３２に設定し（ステップＳ３６）、ステップＳ３４に戻る。
【０１１９】
一方、ステップＳ３５において、測定値が最小になった場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、第３実施形態のトラッキング制御装置は、外部コマンドに対する最終的な応答結果として、測定値が最小であるときのメモリ量の設定値（変数）を補正メモリ量Ｄcompとして遅延手段３２に設定し（ステップＳ３７）、処理を終了する。
【０１２０】
第３実施形態によれば、トラッキング制御装置は、外部コマンド受付モードで動作することにより、位相遅延分Ｐlagを補償するためのメモリ量を計算により求める基本動作を補完するべく、その最適値を実測により求めることができる。これにより、トラッキング制御装置の実際の動作を反映した安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差の増大を抑制し、制御性能を向上させることができる。
【０１２１】
（第３実施形態の変形例）
第３実施形態では、外部コマンド受付モードでは、前記した式（６）を使わずに、変数としてのメモリ量Ｄcompの最適値を求めたが、前記した式（６）を補助的に利用することも可能である。
【０１２２】
この場合、第３実施形態の変形例のトラッキング制御装置は、補助的な第１段階にて、第１および第２実施形態と同様に、遅延補正手段４の補正メモリ量演算手段４３によって、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３の伝達関数や周波数応答から前記した式（６）で、おおよそのメモリ量Ｄcompを求める。
【０１２３】
そして、第２段階にて、求めたメモリ量Ｄcompを変数の初期値として、変数としてのＤcompを増減してスイープし、トラッキング誤差検出手段４０にてＴＥ量を観測し、ＴＥが最小になるときのＤcompを求め、最終的に求められたＤcompを最適な補償量とする。この変形例によれば、最適な補償量を迅速に求めることができる。
【０１２４】
（第４実施形態）
第４実施形態のトラッキング制御装置は、第１実施形態で説明した遅延補正の基本処理（Ｓ１２）に加えて、フィードフォワード制御部３の制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３のカットオフ周波数ｆｃを変化させることができる構成としたものである。このため、図１に示すように、遅延補正手段４にトラッキング誤差検出手段４０およびトラッキング誤差判定手段４１を備えている。その他の構成および動作は、第１実施形態と同様なので説明を適宜省略し、図１を参照して相違点を以下に説明する。
【０１２５】
トラッキング誤差検出手段４０は、トラッキング誤差信号生成手段２０で生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出するものである。
トラッキング誤差判定手段４１は、検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を制御系安定化手段３３に出力するものである。出力される指令の詳細は、第４実施形態のトラッキング制御装置の動作と共に後記して説明する。
【０１２６】
［トラッキング制御装置の動作］
第４実施形態のトラッキング制御装置の遅延補正手段による処理について図５を参照（適宜図１参照）して説明する。第４実施形態のトラッキング制御装置は、遅延補正手段４において、トラッキング誤差検出手段４０によって、現在のトラッキング誤差信号ｅ1の大きさを測定する（ステップＳ１０）。そして、遅延補正手段４は、トラッキング誤差判定手段４１によって、トラッキング誤差が安定しているか否かを判別する（ステップＳ１１）。トラッキング誤差が安定している場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、遅延補正手段４は、遅延補正の基本処理を実行し（ステップＳ１２）、その後、ステップＳ１０に戻る。なお、ステップＳ１２の遅延補正の基本処理の詳細は前記した通りである。ここで、トラッキング誤差が安定しているか否かを判定するために、安定状態の基準が予め定められている。
【０１２７】
一方、ステップＳ１１において、トラッキング誤差が安定していない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、トラッキング誤差判定手段４１は、トラッキング誤差の変動を判別する（ステップＳ２１）。トラッキング誤差の変動が増加している場合、トラッキング誤差判定手段４１は、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの設定値を下げる指示を制御系安定化手段３３に出力する（ステップＳ２２）。ここで、トラッキング誤差の変動が増加している場合とは、装置における外乱が少ない状態から多い状態に変化している場合を示している。そして、本実施形態では、トラッキング誤差判定手段４１が制御系安定化手段３３に対して、カットオフ周波数ｆｃを下げるように指示するタイミングは、トラッキング制御装置が安定にサーボ動作しなくなるほどに外乱が多い状態になる直前としている。なお、このような動作は予め実験等により所定の閾値を定めることで実現できる。
【０１２８】
一方、ステップＳ２１において、トラッキング誤差の変動が減少している場合、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの設定値を上げる指示を制御系安定化手段３３に出力する（ステップＳ２３）。ここで、トラッキング誤差の変動が減少している場合とは、装置における外乱が多い状態から少ない状態に変化している場合を示している。そして、ステップＳ２２またはステップＳ２３に続いて、第４実施形態のトラッキング制御装置は、制御系安定化手段３３によって、ＬＰＦに指示通りの新たなカットオフ周波数ｆｃを設定し（ステップＳ２４）、その後、ステップＳ１０に戻る。なお、トラッキング誤差の変動が増加状態であるのか、あるいは、現象状態であるのかについて判定する基準は、安定状態と共に予め定められている。
【０１２９】
なお、第４実施形態のトラッキング制御装置は、遅延補正手段４に備えるトラッキング誤差検出手段４０およびトラッキング誤差判定手段４１等を、第３実施形態で説明した外部コマンド受付モードの動作を実行できるように構成してもよい。
【０１３０】
第４実施形態によれば、トラッキング制御装置は、トラッキング誤差の変動が増加している場合には、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃを下げることができる。このようにＬＰＦのカットオフ周波数の変動の前後で、フィードフォワード制御部３の遅延手段３２のメモリ数が変わっていないため、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃが低下した分、残留トラッキング誤差量は全体的に増加することとなるが一定の精度を保つことができる。したがって、トラッキング制御装置は、外乱に応じて、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの値を柔軟に切り替えることにより、安定した動作を継続することができる。
【０１３１】
（第４実施形態の変形例）
第４実施形態では、ＬＰＦのカットオフ周波数の変動の前後で、フィードフォワード制御部３の遅延手段３２のメモリ数が変わっていないものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、カットオフ周波数の設定変更に連動して遅延手段３２のメモリ数を変動させることができる。つまり、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃをある周波数に下げた際に、下がった周波数に応じた補正メモリ量Ｄcompを決定し、遅延手段３２のメモリ数を減少する。ここで、下がった周波数に応じた補正メモリ量Ｄcompの決定方法として、例えば下記（ｂ１）または（ｂ２）の方法を採用可能である。
【０１３２】
（ｂ１）第１〜第３実施形態のいずれかと同様に制御する。
（ｂ２）トラッキング誤差の変動の増加の程度に応じて、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃが有限な個数の設定値ｆｃ1〜ｆｃnに限られている場合には、それら周波数の設定値ｆｃ1〜ｆｃnに応じた補正メモリ量Ｄcomp1〜Ｄcompnの情報を予めテーブルとして用意し、補償信号生成手段３１やトラッキング誤差判定手段４１等において保持しておく。この場合、ＬＰＦのカットオフ周波数の設定値ｆｃ1〜ｆｃnに応じて、補正メモリ量Ｄcomp1〜Ｄcompnを選択的に切り換え、補償信号生成手段３１が遅延手段３２のメモリ数を減少させることができる。
【０１３３】
（ｂ１）または（ｂ２）の方法により、ＬＰＦのカットオフ周波数の設定値が下がっても、トラッキング制御装置の制御性能を低下させず、安定に制御系を動作させることができる。したがって、トラッキング制御装置における突発的な外乱に応じてＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの値を柔軟に切り替え、かつ、遅延手段３２のメモリ数を減少させることで、突発外乱に対しても、安定した動作と制御性能の向上を頑健に維持することができる。
【０１３４】
（第５実施形態）
本発明は、図１に示すような制御系に限らず、同様の、メモリ（遅延手段３２）と制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３を兼ね備えるフィードフォワード制御系をもつトラッキング制御系であれば、同様の効果を奏することから、第１ないし第４実施形態に限定される制御系に限らず、適用できるものである。
【０１３５】
図８は、本発明の第５実施形態に係るトラッキング制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。図８に示すように第５実施形態のトラッキング制御装置１Ｄは、繰返し補償制御部５０を、フィードバック制御系２で行われる補正における外乱の影響を抑制する制御系として採用して構成したものである。したがって、フィードバック制御系２や遅延補正手段４等の同じ構成には図１と同じ符号を付して説明を適宜省略し、相違点を以下に説明する。
【０１３６】
トラッキング制御装置１Ｄは、フィードバック制御系２による制御に加え、繰り返し制御の原理に従い、図８中の遅延手段３２が、ディスク１回転分のトラッキング誤差信号を、メモリ（遅延手段３２）に取り込み、遅延させた信号を、走査に対応したトラッキング誤差信号とあらためて加え合わせることで、高精度制御を行うものである。
【０１３７】
なお、制御系に外乱が入力した場合に、制御系が不安定になり、制御不可能になり易いことから、フィードバック制御系２の制御帯域より低いカットオフ周波数に設定している低域通過フィルタ（ＬＰＦ）や、利得調整を行って繰り返し加え合わせることで、高精度な制御系を構成することは公知である（例えば、特開平８−７７５８９号公報、特開平１１−８６３０９号公報、特開２００３−８５７８６号公報参照）。
【０１３８】
繰り返し補償制御部５０は、図８に示すように、補償信号生成手段３１および制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３の他に、利得調整手段５２を備えている。
トラッキング制御装置１Ｄにおいて、フィードバック制御系２の安定化補償手段２３に送られる前の信号（駆動信号）は、繰り返し補償制御部５０の補償信号生成手段３１中の遅延手段３２に挿入される。
【０１３９】
補償信号生成手段３１は、この駆動信号（入力信号）を遅延手段３２により遅延させた補償信号（トラッキング誤差補償信号）を生成し、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に入力する。ここで、遅延手段３２は、ディスク１回転分のトラッキング誤差信号をメモリできる長さに調整されている。
【０１４０】
繰り返し補償制御部５０の制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）により制御系を安定化させるもので、トラッキング誤差補償信号の低域成分を通過させて波形を整形する。
【０１４１】
利得調整手段５２は、制御系安定化手段３３を通過した補償信号の大きさに所定の係数を乗じることで当該補償信号の利得を調整するものである。なお、利得調整手段５２は、制御系安定化手段３３のＬＰＦに対応して調整されている。そして、利得が調整された補償信号は、フィードバック制御系２の加算手段２２に入力し、ディスク１回転前のトラッキング誤差信号として、走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号ｅ1と加算されて光スポット位置ｘ（ｔ）を操作するための駆動信号となる。この加算手段２２で生成された駆動信号は、補償信号生成手段３１に入力する。これにより、繰り返し補償制御部５０の閉ループが形成される。これを、繰り返し加算し続けることで、トラッキング誤差信号を抑圧することができる。
【０１４２】
これに加え、トラッキング制御装置１Ｄは、例えば第１実施形態と同様に、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３のカットオフ周波数ｆｃをカットオフ周波数検出手段４２により検出し、制御サンプリング周波数ｆｓを制御サンプリング周波数検出手段４５で検出し、これらを、補正メモリ量演算手段４３にて、前記した式（６）に従って用いることで、減算分の補正メモリ量Ｄcompを計算し、メモリ量減算手段４４にて、補正メモリ量分を、繰り返し補償制御部５０中の、補償信号生成手段３１中の遅延手段３２のメモリ数から減算する指令を出す。
【０１４３】
これを受けた繰り返し補償制御部５０中の補償信号生成手段３１は、これまで従来の繰り返し制御系にて構成していたメモリ量に対し、補正メモリ量Ｄcomp分を減らした分のメモリ数の遅延手段３２の構成とする。例えば、補償後の遅延手段３２のメモリ量Ｄmは、前記した式（７−２）のように計算される。
【０１４４】
ここで、遅延補正手段４の動作、すなわち、遅延補正手段４から、繰り返し補償制御部５０の補償信号生成手段３１および制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に対する指示等は、第１実施形態で説明したものと同様なので適宜説明を省略した。なお、繰り返し補償制御部５０の構成は、第２ないし第４実施形態で説明した構成にも同様に適用できる。
【０１４５】
［トラッキング制御装置の動作］
図９は、図８に示したトラッキング制御装置の全体処理を示すフローチャートである。
トラッキング制御装置１Ｄは、繰り返し補償制御部５０において、トラッキング誤差信号の予測値として制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３を通過したトラッキング誤差補償信号に基づいて、利得調整手段５２によって、利得を調整したトラッキング誤差補償信号を生成する（ステップＳ４１）。そして、トラッキング制御装置１Ｄは、フィードバック制御系２において、加算手段２２によって、走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号ｅ1と、トラッキング誤差補償信号とを加算し加算信号ｅ＾（ｋ）を生成する（ステップＳ４２）。
【０１４６】
そして、トラッキング制御装置１Ｄは、ステップＳ４２に続く処理を分岐して並列に行う。ステップＳ４２に続く第１分岐処理では、トラッキング制御装置１Ｄは、繰り返し補償制御部５０において、補償信号生成手段３１によって、加算信号ｅ＾（ｋ）を遅延手段３２に設定されたメモリ数に相当する時間だけ遅延させ（ステップＳ４３）、この遅延信号を制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に入力する。そして、繰り返し補償制御部５０は、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３によって、遅延信号（補償信号）の波形を整形し、利得調整手段５２に入力し（ステップＳ４４）、閉ループを形成するため、ステップＳ４１に戻る。
【０１４７】
一方、ステップＳ４２に続く第２分岐処理では、ステップＳ４２で加算した信号（加算信号ｅ＾（ｋ））は、Ｄ／Ａ変換手段２４でアナログ信号化される。そして、フィードバック制御系２は、光スポット位置補正手段２５によって、加算した信号（Ｄ／Ａ変換手段２４でアナログ信号化された駆動信号）を用いてトラッキング制御を行い（ステップＳ４５）、光スポット位置をトラッキング誤差信号生成手段２０に入力する。これにより、トラッキング制御装置１Ｄは、第２分岐処理においてもステップＳ４１に戻る。
【０１４８】
第５実施形態によれば、トラッキング制御装置は、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系を改良だけではなく、従来の繰返し補償制御系を改良したトラッキング制御装置を容易に構成することができる。
【０１４９】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で様々に実施することができる。例えば、各実施形態では、光ディスク装置のトラッキング制御系を例にして説明したが、フォーカス制御系についても、同様に適用可能である。また、光ディスク装置に限らず、磁気ディスク装置や光磁気ディスク装置などの、ディスク回転とサーボ制御を伴う装置にも、同様の制御系が搭載可能であれば適用可能である。
【実施例】
【０１５０】
本発明の効果を確認するために各実施形態に係るトラッキング制御装置の制御性能を測定した。
【０１５１】
（実験１）
具体的には、従来の光ディスク装置のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系をもとに、本発明を用い、第３実施形態に従い動作させた場合の、トラッキング誤差特性（シミュレーション計算結果）を測定した。計算条件は、回転数Ｒ＝１０８００［ｒｐｍ］、制御サンプリング周波数ｆｓ＝１００［ｋＨｚ］とし、光ディスクの偏心量＝３０［μｍ］とした。また、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃ＝１．６［ｋＨｚ］として計算している。結果を表１に示す。なお、表１において、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥ（Residual tracking error）は、電圧値から換算された長さで示した。また、項目「サーボ動作安定性」の欄は、制御系を実装する場合、制御対象のアクチュエータを数値モデル化して設計する際に、線形な伝達関数で近似したモデルと実際上の誤差に対し、許容しうるかしないか（安定に動作するかしないか）をそれぞれ○と×にて示したものである。
【０１５２】
【表１】
【０１５３】
表１において、比較例１は、制御系安定化手段３３のない場合（あるいはＬＰＦのカットオフ周波数を無限大（infinity）にした場合）である。この場合、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥ＝０．２７９０７［ｎｍ］となった。ただし、比較例１のサーボ動作安定性は不良（×）であった。これに対し、実施例１−７および比較例２は、ＬＰＦ（ｆｃ＝１．６［ｋＨｚ］）を挿入して測定したものである。これにより、実施例１−７および比較例２は、サーボ動作安定性が良好（○）になった。
【０１５４】
ただし、比較例２の場合には、メモリ数を減算していない、すなわち、メモリ進み補償をしていない（Ｄcomp＝０）。このため、比較例２の場合には、残留トラッキング誤差（Ｒ＿ＴＥ）＝１．９６９１［ｎｍ］となり、比較例１よりも、Ｒ＿ＴＥ量が増えて追従性能（サーボ動作安定性）が悪くなっている。これは、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃが低くなれば低くなるほど、同じディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］におけるＲ＿ＴＥの値は悪くなり、制御性能が悪くなる傾向にあるためである（実験３の表３参照）。
【０１５５】
これに対し、実施例１−７のようにメモリの補償を行った場合、表１に示すように、メモリ進み補償量Ｄcompによって、制御性能が変化する。すなわち、｜Ｄcomp｜を「０」から増やしていくと、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥは除々に減る。特に、実施例５のメモリ進み補償量Ｄcomp＝−１１のとき、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥは最も低くなり、その値は０．１６７８５［ｎｍ］となった。なお、実施例４−６は、比較例２よりも制御性能が高い。従来、メモリの補償を行っていない比較例２と比べて最も制御性能がよいと考えられていたのは、比較例１（ＬＰＦなし）の方法である。しかしながら、本発明による手法によれば、その比較例１（ＬＰＦなし）の方法と同等か、更にその制御性能を上回るような非常に制御精度の高い結果となった。これより本発明の有用性は自明である。
【０１５６】
（実験２）
また、従来技術と、本発明による回転数７２００［ｒｐｍ］におけるトラッキング制御系の開ループ応答（ゲイン特性）のシミュレーション計算を行った。計算結果を表２および図１０に示す。なお、表２には、計算条件と、７２００［ｒｐｍ］相当の周波数１２０［Ｈｚ］におけるゲインとを比較して示した。図１０は、表２の比較例３−５および実施例８の制御系に対応している。
【０１５７】
【表２】
【０１５８】
図１０および表２の周波数応答の結果から分かるように、従来技術によるＺＰＥＴ−ＦＦ制御系（比較例４：ＬＰＦを挿入していないもの）ではディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に相当する周波数１２０［Ｈｚ］とその高調波付近に、急激にゲインのピークが表れる。
従来技術のＦＢ制御（比較例３）が１２０［Ｈｚ］付近で６７．１［ｄＢ］であるのに対し、比較例４は、１１０［ｄＢ］となり、誤差抑圧性能が高くなる。
一般に、トラッキング誤差信号の波形のスペクトル成分は、ディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］やその高調波の周波数付近にほとんどのスペクトル成分をもつため、それぞれの周波数でゲインが高く誤差抑圧能力が高くなるのがわかる。
【０１５９】
ここで、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３を挿入した従来技術のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系（比較例５）の周波数応答を厳密に見ると、ゲインのピークは、所望の１２０［Ｈｚ］から４［Ｈｚ］ほど低い周波数付近にピークがきてしまい、所望の１２０［Ｈｚ］付近では７９．２［ｄＢ］と、十分に誤差抑圧していないため、誤差抑圧能力が下がることがわかる。
【０１６０】
これに対し、本発明による制御系（実施例８：以下、ＺＰＥＴｍ−ＦＦ制御系という）は、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に対するメモリ補償により、周波数のピークが１２０［Ｈｚ］に移動し、１２０［Ｈｚ］におけるゲインは１０１［ｄＢ］と、従来ＺＰＥＴ−ＦＦ制御（比較例５）の７９．２［ｄＢ］から大幅にゲインが向上し、ＬＰＦなしの比較例４とほぼ同等の誤差抑圧効果が得られる。これにより、周波数応答からも本発明の効果は明らかであり、本発明の有用性も自明である。
【０１６１】
前記した表１の結果では、ほぼ同等の性能が得られつつも、本発明によるトラッキング制御系がわずかに従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系の値を上回った例であった。それに対し、表２の開ループのゲインでは、ほぼ同等の性能が得られつつも、本発明による制御系の結果が少し低くなっている例である。これは、カットオフ周波数ｆｃやディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］により、わずかにＴＥ値の差が変わることもあることに起因している。
【０１６２】
いずれにせよ、表１に示すように、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３を挿入した制御系という枠組みにおいては、本発明によるメモリ補償を行った制御系のＴＥ値は、従来技術の制御系のＴＥ値と比較相対したときに、ＬＰＦのない従来技術と同等の高精度な性能が得られていることを特記する。
【０１６３】
また、表１に示すように、｜Ｄcomp｜を「０」から増やして、実施例５のＤcomp＝−１１のときから、さらに増やしていくと、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥの特性は徐々に悪くなっていく傾向にある。つまり、表１において比較例２，実施例７，実施例６，実施例５，…，実施例１と｜Ｄcomp｜を増やしていき、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥの観測結果が最も少なくなった実施例５にすることで、最もトラッキング性能のよい状態にし、トラッキング制御装置１を動作させることにより、第３実施形態で説明した外部コマンド受付モードの動作が可能となる。
【０１６４】
（実験３）
光ディスク装置を用いて、第３実施形態のトラッキング制御装置のトラッキング誤差量を測定した。使用した光ディスク装置には、青紫色レーザ（レーザ波長４０５［ｎｍ］）を搭載したブルーレイ（登録商標）ディスクと同様の光学系（トラックピッチ０．３２［μｍ］，２５．０［ＧＢ］）を搭載した。また、測定条件として、制御サンプリング周波数を１００［ｋＨｚ］、次数を２次としたＬＰＦを実装した。実験結果の一例を表３に示す。なお、表３において、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥは、電圧値で示した。
【０１６５】
【表３】
【０１６６】
表３において、比較例６が従来のフィードバック制御（ＦＢ制御）による実験結果である。また、実施例９−１５が本発明に係る制御系（ＺＰＥＴｍ−ＦＦ制御）による実験結果である。実施例９，実施例１０，実施例１１と、補償メモリ量Ｄcompを変えずに、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３のｆｃを上げていくと、カットオフ周波数ｆｃの増加によって、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥが低下し、制御性能が向上するのがわかる。
【０１６７】
また、ＬＰＦのカットオフ周波数をｆｃ＝８００［Ｈｚ］の一定値として行った実施例１１−１５の実験では、第３実施形態で説明した外部コマンド受付モードの動作のように、変数としてＤcompを変化させると、実施例１２−１５は、実施例９−１１よりもさらに制御性能を向上させることができる。特に、実施例１５のときに制御性能が高いことがわかる。
【０１６８】
ちなみに、表３において、「Ｒ＿ＴＥ」の項目は、トラッキング誤差信号の波形の測定時に測定用フィルタ（ＬＰＦmeas）を挿入しなかった場合を示す。また、表３において、「Ｒ＿ＴＥ２」の項目は、トラッキング誤差信号の波形の測定時に測定用のフィルタ（ＬＰＦmeas、ｆｃ＝１．８［ｋＨｚ］）を挿入して測定した場合を示すものである。
【０１６９】
実験３により測定した閉ループ応答結果としてのトラッキング誤差信号の波形の一部を、図１１−１４に示す。なお、図１１−１４のグラフにおいて、上段が「測定用フィルタ有り」、下段が「測定用フィルタ無し」をそれぞれ示している。
【０１７０】
比較例６（ＦＢ制御）におけるトラッキング誤差信号の波形：図１１
実施例９（ＺＰＥＴｍ−ＦＦ制御，５００［Ｈｚ］，Ｄcomp＝２４）におけるトラッキング誤差信号の波形：図１２
実施例１１（ＺＰＥＴｍ−ＦＦ制御，８００［Ｈｚ］，Ｄcomp＝２４）におけるトラッキング誤差信号の波形：図１３
実施例１５（ＺＰＥＴｍ−ＦＦ制御，８００［Ｈｚ］，Ｄcomp＝４４）におけるトラッキング誤差信号の波形：図１４
【０１７１】
実験３の結果の一例は、必ずしも、計算モデルと同様の性能改善の結果が得られているとは限らないが、これは、対象の外乱やモデル化誤差を含むためである。しかしながら、補正メモリ量Ｄcompの設定により、本発明による制御系が高性能に動作していることが見て取れる。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は、光ディスクの記録や再生に用いられる光ピックアップのトラッキング制御装置だけではなく、光磁気ディスク装置、磁気ディスク装置等の他のディスク装置に関するトラッキング制御装置にも適用できる。また、同様な制御を行うことにより、光ディスク装置等のディスク装置に関するフォーカス制御装置に適用できる。さらに、これらトラッキング制御装置およびフォーカス制御装置を備えた光ディスク再生装置、記録装置などのディスク再生装置、記録装置にも適用できる。
【符号の説明】
【０１７３】
１，１Ｄ トラッキング制御装置
１Ｂ フォーカス制御装置
２ フィードバック制御系
２０ トラッキング誤差信号生成手段
２１ Ａ／Ｄ変換手段
２２ 加算手段（補正操作量生成手段）
２３ 安定化補償手段
２４ Ｄ／Ａ変換手段
２５ 光スポット位置補正手段（半径方向光スポット位置補正手段、トラッキングアクチュエータ）
３ フィードフォワード制御部
３０ 加算手段
３１ 補償信号生成手段
３２ 遅延手段
３２1〜３２n 第１小遅延手段〜第ｎ小遅延手段
３３ 制御系安定化手段（ＬＰＦ）
３４ 演算手段
３５ 前置補償手段
３６ 演算手段
３７ トラッキング誤差補償信号生成手段
３８ 演算手段
４ 遅延補正手段
４０ トラッキング誤差検出手段
４１ トラッキング誤差判定手段
４２ カットオフ周波数検出手段
４３ 補正メモリ量演算手段
４４ メモリ量減算手段
４５ 制御サンプリング周波数検出手段
４６1〜４６n 第１切換手段〜第ｎ切換手段
４７ 信号送出手段
１Ｄ トラッキング制御装置
５０ 繰り返し補償制御部
５２ 利得調整手段
１０１ 光ディスク装置
１１０ 光ディスク
１２０ スピンドルモータ
１３０ 光ディスク制御装置
１３１ 集光方向光スポット位置補正手段（フォーカスアクチュエータ）
１３２ 光ヘッド
１３３ 記録再生制御部
１４０ 回転制御部
１５０ 主制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置のトラッキング制御技術に関する。より詳細には、光ディスクの記録および再生に用いられる光ピックアップのトラッキング制御装置において、高速回転時に光ヘッドのトラッキングアクチュエータを高精度にディスクの目標トラックに追従させるトラッキング制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、ＣＬＶ（Constant Linear Velocity）方式及びＺＣＬＶ（Zoned Constant Linear Velocity）方式のように光ディスクの半径によって１回転の周期が変化する場合を含め高速で回転する光ディスク上のトラックに対し安定で高い追従性能を持ったトラッキング制御装置が開示されている。また、特許文献１に記載の技術を改良した技術が特許文献２に記載されている。また、制御数式モデルで表現し設計しきれない実機上においては、モデル化誤差等による外乱によってトラッキング制御系が安定に動作しない場合がある。そのため、制御系を安定化させるために低域通過フィルタ（ＬＰＦ）の特性を持つ演算手段を挿入することで、特許文献１，２に記載の技術を改良した技術が非特許文献１や特許文献３に記載されている。
【０００３】
ここで、特許文献１〜３および非特許文献１に記載の技術の概要の一例として、非特許文献１に記載の従来のトラッキング制御装置の構成および動作について図１５を参照して説明する。図１５に示すトラッキング制御装置２００のフィードバック制御系は、トラッキング誤差検出手段２２０と、加算手段２２２と、安定化補償手段２２３と、トラッキングアクチュエータ２２５とによって構成されている。
【０００４】
トラッキング制御装置２００のフィードバック制御系では、時刻ｔにおいて、図示しない光ディスク上の目標値であるトラック位置ｘd（ｔ）と、トラッキングアクチュエータ２２５によって制御される光スポット位置ｘ（ｔ）と、の差をトラッキング誤差検出手段２２０によって検出し、トラッキング誤差信号ｅ1を得る。そして、加算手段２２２は、トラッキング誤差信号ｅ1と、フィードフォワード制御部２０３が入力する前置補償信号ｅff（ｋ）とを加算することで、光スポット位置ｘ（ｔ）を変化させるための駆動信号を生成し、これを安定化補償手段２２３に入力する。なお、ｋは、あるサンプリング時刻を示し、光ディスクの１回転の間には、複数のサンプリング時刻がある。
【０００５】
安定化補償手段２２３は、伝達関数（Ｃ1（ｚ-1））により、駆動信号の振幅と位相の周波数特性の補償を行い、生成される信号をトラッキングアクチュエータ２２５に入力する。したがって、安定化補償手段２２３を特にフィードバック制御部２０２と呼んでいる。
【０００６】
トラッキングアクチュエータ２２５は、安定化補償手段２２３からの入力信号に従って、伝達関数Ｐ（ｓ）として動作し、光スポット位置ｘ（ｔ）を補正する制御を行うと共に、補正された光スポット位置ｘ（ｔ）をトラッキング誤差検出手段２２０にフィードバックする。
【０００７】
また、フィードフォワード制御部２０３は、トラッキング誤差検出手段２２０と加算手段２２２との間に設けられ、加算手段２３０と、補償信号生成手段２３１と、制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３と、前置補償手段２３５と、トラッキング誤差補償信号生成手段２３７とを備えている。
【０００８】
前置補償信号ｅff（ｋ）は、前記したようにフィードバック制御系の加算手段２２２に入力すると共に、分岐してトラッキング誤差補償信号生成手段２３７にも入力する。そして、その演算手段２３８が伝達関数（Ｇclosed1（ｚ-1））によりトラッキング誤差補償信号を生成する。この生成されたトラッキング誤差補償信号とトラッキング誤差信号ｅ1とは加算手段２３０により加算され、この加算信号ｅ＾（ｋ）は補償信号生成手段２３１に入力する。なお、本明細書において、記号「＾」は、直前の文字を修飾するために真上に配置されているものとして説明する（図１５参照）。
【０００９】
補償信号生成手段２３１の遅延手段２３２は、加算信号ｅ＾（ｋ）について光ディスクの１回転周期に相当する時間の遅延を行って制御系安定化手段２３３に入力する。なお、ここでは、１回転周期前の２サンプリング時刻進んだ加算信号ｅ＾（ｋ＋２）を入力することとしている。
【００１０】
制御系安定化手段２３３は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）の特性を持つ演算手段２３４を備えている。演算手段２３４は、伝達関数（ｆout（ｚ-1））により加算信号ｅ＾（ｋ＋２）の波形を整形して前置補償手段２３５に入力する。
【００１１】
前置補償手段２３５は、その演算手段２３６の伝達関数（Ｇff（ｚ-1））により前置補償信号ｅff（ｋ）を生成し、トラッキング誤差補償信号生成手段２３７に入力する。これにより、フィードフォワード制御部２０３の閉ループを形成する。
【００１２】
なお、特許文献１に記載のトラッキング制御装置は、図１５に示したトラッキング誤差検出手段２２０と、加算手段２２２と、安定化補償手段２２３と、トラッキングアクチュエータ２２５と、補償信号生成手段２３１と、前置補償手段２３５とを備えている。また、特許文献２に記載のトラッキング制御装置は、特許文献１に記載のトラッキング制御装置の構成に加えて、トラッキング誤差補償信号生成手段２３７と、加算手段２３０とを備えている。つまり、図１５に示すトラッキング制御装置２００は、制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３を備えていることが特徴である。
【００１３】
また、特許文献３に記載のトラッキング制御装置は、図１５に示すトラッキング制御装置２００と比べると、制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３と前置補償手段２３５との配置が異なっており、前置補償手段２３５が前置補償信号を制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３に入力する。しかし、これらの構成を備えているため、特許文献３に記載のトラッキング制御装置は、図１５に示すトラッキング制御装置２００と同様な効果を奏する。なお、例えば、制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３がフィードフォワード制御部２０３の他の位置に挿入された場合においても、同様の傾向を示すものであればこの限りでない。
【００１４】
図１５に記載の従来のトラッキング制御装置２００は、ＬＰＦのカットオフ周波数（ゲインが−３［ｄＢ］となる周波数：以下、ｆｃと表記する）の設定値を上げすぎた場合、この制御系の動作が不安定になることがあるので、そのようにならないように所定値のｆｃを設定した上でＬＰＦを挿入して制御系を安定に動作させている。この従来のトラッキング制御装置２００（以下、ＺＰＥＴ-ＦＦ制御系と表記する）についてのトラッキング制御性能の調査結果が非特許文献２に記載されている。非特許文献２に記載の調査結果を図１６に示す。
【００１５】
図１６のグラフの横軸は、光ディスクの回転数（ディスク回転数［ｒｐｍ]）を示し、縦軸は、残留トラッキング誤差［ｎｍ］を示している。このグラフでは、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系による制御（ＺＰＥＴ−ＦＦ制御）として、制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３のカットオフ周波数ｆｃが５００［Ｈｚ］の場合を一点鎖線と白い正方形で示している（ＬＰＦ ｆｃ＝５００Ｈｚ）。また、このＬＰＦのｆｃを無限大にした場合（すなわちＬＰＦがない状態の場合）を実線と黒い正方形で示している（ｎｏ ＬＰＦ）。なお、従来のフィードバック（ＦＢ）制御系のトラッキング制御装置の性能をＦＢ制御として、破線と黒い菱形で示した。
【００１６】
図１６のグラフに示すように、あるディスク回転数において、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系は、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃによって、トラッキング制御性能（残留トラッキング誤差量）に違いが生じていることがわかる。ここで、制御系の動作が不安定になることを防止するために、カットオフ周波数ｆｃは、制御クロック信号の動作サンプリング周波数（制御サンプリング周波数）以下であることを前提としている。例えば、図１６に示すように、ディスク回転数が１０，８００［ｒｐｍ］である時点を想定した制御モデルにおいて、制御サンプリング周波数を１００［ｋＨｚ］の条件で動作させた場合に、ＦＢ制御のトラッキング誤差量（ＴＥ：tracking error）は１４．３［ｎｍ］である。これに対して、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御において、ＬＰＦ ｆｃ＝５００ＨｚのときのＴＥは、７［ｎｍ］であり、また、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御において、ｎｏ ＬＰＦのときのＴＥは、１［ｎｍ］以下となる。ただし、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御（ｎｏ ＬＰＦ）は、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御（ＬＰＦ ｆｃ＝５００Ｈｚ）に比べて、制御系の動作が不安定なものになってしまう。これは、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御（ｎｏ ＬＰＦ）では、カットオフ周波数ｆｃが無限大であることに起因する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第４０４１９０５号公報（段落００４０〜００５６、図１）
【特許文献２】特開２００３−０９１８４１号公報（段落００３９〜００６２、図１）
【特許文献３】特開２００５−２５９３１４号公報（段落００４６〜００６５、図１）
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】D. Koide et al:”Feed-Forward Tracking Servo System for High-Data-Rate Optical Recording”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.42, 2003, p.939-945
【非特許文献２】電気学会産業計測制御研究会資料、IIC-06-135、pp.21-26、2006、小出大一（日本放送協会）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
動作を安定化させるためにＬＰＦが挿入されたＺＰＥＴ−ＦＦ制御系では、ＬＰＦの挿入により残留トラッキング誤差が生じてしまう。例えば、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系におけるフィードフォワード制御部２０３の制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３のカットオフ周波数ｆｃの設定値を下げすぎると、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系の制御性能が低下し、ＴＥが多くなってしまうという課題がある。そこで、ＴＥを少なくするように制御性能の向上を試みようとした場合、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの設定値をある程度上げる必要がある。しかし、前記したように制御系を安定に動作させるためには、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃは、制御サンプリング周波数以下のある周波数となるように設定されていなければならない。そのため、制御系を安定に動作させ、かつ、制御性能を向上させる（ＴＥを少なくする）ためには、従来の技術には限界があった。したがって、従来の技術では、ＬＰＦのｆｃを高く設定して制御系の安定さが欠けつつもＴＥ性能が良好な状態をとるか、あるいは、ＬＰＦのｆｃを低く設定してＴＥ性能が悪くても制御系の安定性をとるか、というトレードオフの関係でＬＰＦのｆｃの設定値を決定していた。それゆえ、ＬＰＦを挿入したＺＰＥＴ−ＦＦ制御系では、制御対象に応じて両極端の二者択一の選択を行う必要があったので、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系を改良することが望まれていた。
【００２０】
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、動作安定性を保ちつつも残留誤差が少なくなるように制御性能を向上させることができるトラッキング制御技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
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、目標値であるディスク上のトラック位置と光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置との誤差を示すトラッキング誤差信号に基づいて前記光スポット位置の補正を行うフィードバック制御系と、前記トラッキング誤差信号に基づいて前記フィードバック制御系で行われる補正における外乱の影響を抑制する制御系と、前記外乱の影響を抑制する制御系における信号の位相遅延を補正する遅延補正手段とを用いて、前記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、前記外乱の影響を抑制する制御系が、補償信号生成手段と、制御系安定化手段とを備え、前記フィードバック制御系が、トラッキング誤差信号生成手段と、補正操作量生成手段と、光スポット位置補正手段とを備え、前記遅延補正手段が、補正メモリ量演算手段と、メモリ量減算手段とを備える構成とした。
【００２２】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、前記外乱の影響を抑制する制御系において、前記補償信号生成手段が、所定期間の前記トラッキング誤差信号を記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに前記トラッキング誤差信号を記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を補償信号として生成する。ここで、補償信号生成手段は、後記する指示に基づいて、遅延手段のメモリ長を変更させることができるように、遅延手段は、例えば、遅延手段の全メモリ数を、分割して配置した複数の遅延手段で構成することができる。そして、トラッキング制御装置は、前記外乱の影響を抑制する制御系において、前記制御系安定化手段が、前記補償信号生成手段で生成された補償信号に対して、予め定められた高域ノイズの周波数以下の低周波数成分のみを通過させる低域通過フィルタのデジタルフィルタとして動作する。
【００２３】
そして、トラッキング制御装置は、前記フィードバック制御系において、前記トラッキング誤差信号生成手段が、前記トラック位置と前記光スポット位置との誤差を示すトラッキング誤差信号を生成する。そして、前記補正操作量生成手段が、前記制御系安定化手段を通過して前記フィードバック制御系に出力された信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで、前記光スポット位置を補正するための操作量である補正操作量を駆動信号として生成する。さらに、前記光スポット位置補正手段が、前記生成された駆動信号に基づき前記光スポット位置を補正する。
【００２４】
そして、トラッキング制御装置は、前記遅延補正手段において、補正メモリ量演算手段が、当該トラッキング制御装置の制御クロックの動作サンプリング周波数と、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数と、前記ディスクの予め定められた定常動作回転数とに基づいて、前記定常動作回転数に相当する角周波数における位相遅延分を補償するためのメモリ量を算出する。そして、メモリ量減算手段は、前記遅延手段に予め定められた使用メモリ数から、少なくとも前記補正メモリ量演算手段で算出されたメモリ量分を減算させる指示を、前記補償信号生成手段に出力する。そして、トラッキング制御装置は、前記外乱の影響を抑制する制御系において、前記補償信号生成手段が、前記メモリ量分を減算する指令に基づいて、前記予め定められた使用メモリ数から前記メモリ量分を減算したメモリ数を前記遅延手段に設定する。
【００２５】
したがって、トラッキング制御装置は、遅延補正手段によって、ディスクの定常動作回転数に相当する角周波数における位相遅延分を補償するためのメモリ量を算出し、前記外乱の影響を抑制する制御系の遅延手段の通常の使用メモリ数を減少させる。つまり、遅延補正手段は、ディスクの定常動作回転数に相当する角周波数における位相遅延分を補償するように、遅延手段の通常の使用メモリ数を減少させる。これにより、例えば、フィードバック制御系と前記外乱の影響を抑制する制御系を従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系で構成したとしても、低域通過フィルタのカットオフ周波数の設定値をある程度下げても動作安定性を確保しつつ、このように制御系に低いカットオフ周波数が設定された低域通過フィルタを挿入することに起因した制御性の低下を抑制することができる。すなわち、トラッキング制御装置は、動作安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差の増大を抑制し、制御性能を向上させることができる。
【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、前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出するトラッキング誤差検出手段と、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を前記補償信号生成手段に出力するトラッキング誤差判定手段とをさらに備えると共に、動作モードとして、前記遅延手段の使用メモリ数の設定値を順次切り換えることで前記位相遅延分を補償するメモリ量の最適値を求めるコマンドを外部から受け付ける外部コマンド受付モードを有し、この外部コマンド受付モードにおいて、前記遅延補正手段のメモリ量減算手段が、前記コマンドを受け付け、前記遅延手段に予め定められた使用メモリ数から所定のメモリ量分を減算させる指示として、減算分である、前記位相遅延分を補償するためのメモリ量の設定値を順次切り替える指示を含めて前記補償信号生成手段に出力し、前記補償信号生成手段が、前記順次出力される指示に応じて、前記予め定められた使用メモリ数から前記所定のメモリ量分を減算したメモリ数を前記遅延手段に試験的に順次設定し、前記トラッキング誤差検出手段が、前記遅延手段に試験的に順次設定されたメモリ数に対応して、前記トラッキング誤差信号生成手段で順次生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出し、前記トラッキング誤差判定手段が、前記トラッキング誤差信号の大きさが前記メモリ数において測定した中で最小となるときに試験的に設定されていたメモリ量分を判別し、当該メモリ量分を前記指令として前記補償信号生成手段に通知し、前記補償信号生成手段が、前記通知されたメモリ量分を、前記コマンドの処理結果である設定値として、前記遅延手段に設定することとした。
【００２７】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、外部コマンド受付モードで動作することにより、位相遅延分を補償するためのメモリ量を計算により求める基本動作を補完するべく、その最適値を実測により求めることができる。これにより、トラッキング制御装置の実際の動作を反映した安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差の増大を抑制し、制御性能を向上させることができる。
【００２８】
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に記載のトラッキング制御装置において、前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出するトラッキング誤差検出手段と、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を前記制御系安定化手段に出力するトラッキング誤差判定手段とをさらに備え、前記トラッキング誤差判定手段が、前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が予め定められた安定状態、増加状態または減少状態のいずれであるかを判別し、前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が安定状態である場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値に維持するように指示し、前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が増加状態となった場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値よりも低い所定値に下げるように指示し、前記トラッキング誤差信号の変動の大きさが減少状態となった場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値よりも高い所定値に上げるように指示し、前記制御系安定化手段が、前記トラッキング誤差判定手段からの指示に基づいて、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を切り替えて設定することとした。
【００２９】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、トラッキング誤差量が増加状態である場合、すなわち、トラッキング制御装置における外乱が少ない状態から多い状態に変化している場合に、カットオフ周波数を下げる。そして、制御系安定化手段に対して、カットオフ周波数を下げるように指示するタイミングは、トラッキング制御系が安定にサーボ動作しなくなるほどに外乱が多い状態になる直前であることが好ましい。また、トラッキング制御装置は、トラッキング誤差量が減少状態である場合、すなわち、トラッキング制御装置における外乱が多い状態から少ない状態に変化している場合に、カットオフ周波数を元に戻すように上げる。したがって、トラッキング制御装置は、外乱に応じて、低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を柔軟に切り替えることにより、安定した動作を継続することができる。
【００３０】
また、請求項４に記載のトラッキング制御装置は、請求項３に記載のトラッキング制御装置において、前記トラッキング誤差判定手段は、前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が、前記予め定められた安定状態、増加状態または減少状態のいずれかに変化した場合に、さらに前記補正メモリ量演算手段に対して、演算に用いているカットオフ周波数を、前記制御系安定化手段で設定された前記低域通過フィルタのカットオフ周波数の値に切り替えるように指示し、前記補正メモリ量演算手段は、前記指示に基づいて、前記カットオフ周波数の値を切り替えてから、前記位相遅延分を補償するためのメモリ量を算出することとした。
【００３１】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、トラッキング誤差量が周期的変動のみの影響を受けて比較的安定な場合に、その動作安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差の増大を抑制し、制御性能を向上できるのみならず、トラッキング制御装置における突発的な外乱に応じて低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を柔軟に切り替え、かつ、遅延手段のメモリ数を減少させることで、突発外乱に対しても、安定した動作と制御性能の向上を頑健に維持することができる。
【００３２】
また、請求項５に記載のトラッキング制御装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のトラッキング制御装置において、前記外乱の影響を抑制する制御系は、フィードフォワード制御部であり、このフィードフォワード制御部は、前置補償手段と、トラッキング誤差補償信号生成手段と、加算手段とをさらに備えることとした。
【００３３】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、フィードフォワード制御部において、前置補償手段が、前記制御系安定化手段を通過した補償信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を、第１のパルス伝達関数によって生成する。そして、トラッキング誤差補償信号生成手段が、前記光スポット位置の目標値に起因して前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の予測値としてトラッキング誤差補償信号を、前記前置補償手段で生成された前置補償信号と第２のパルス伝達関数とによって生成する。そして、加算手段は、前記生成されたトラッキング誤差補償信号と、前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号とを加算して加算信号を生成する。
【００３４】
そして、トラッキング制御装置は、前記フィードバック制御系において、前記補正操作量生成手段が、前記前置補償信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで前記駆動信号を生成する。そして、トラッキング制御装置は、フィードフォワード制御部において、前記補償信号生成手段が、前記加算手段で生成された加算信号を、前記ディスクが少なくとも１回転する期間に亘って記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を前記補償信号として生成する。これにより、トラッキング制御装置は、前記外乱の影響を抑制する制御系と、フィードバック制御系とを、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系で構成することができるので、ＺＰＥＴ−ＦＦ制御系を改良したトラッキング制御装置を容易に構成することができる。
【００３５】
また、請求項６に記載のトラッキング制御装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のトラッキング制御装置において、前記外乱の影響を抑制する制御系が、繰返し補償制御部であり、この繰返し補償制御部は利得調整手段をさらに備えることとした。
【００３６】
かかる構成によれば、トラッキング制御装置は、繰返し補償制御部において、利得調整手段が、前記制御系安定化手段を通過した補償信号の大きさに所定の係数を乗じることで当該補償信号の利得を調整する。そして、トラッキング制御装置は、前記フィードバック制御系において、前記補正操作量生成手段が、前記利得が調整された補償信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで前記駆動信号を生成する。そして、トラッキング制御装置は、繰返し補償制御部において、前記補償信号生成手段が、前記補正操作量生成手段で生成された駆動信号を、前記ディスクが少なくとも１回転する期間に亘って記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を前記利得が調整される前の補償信号として生成する。これにより、トラッキング制御装置は、前記外乱の影響を抑制する制御系を、公知の繰返し補償制御系で構成することができるので、繰返し補償制御系を改良したトラッキング制御装置を容易に構成することができる。
【発明の効果】
【００３７】
請求項１に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、低域通過フィルタのカットオフ周波数の設定値をある程度下げても動作安定性を確保しつつ、このように制御系に低いカットオフ周波数が設定された低域通過フィルタを挿入することに起因した制御性の低下を、遅延手段の通常の使用メモリ数を減少させることにより抑制することができる。したがって、トラッキング制御装置は、動作安定性を保ちつつも残留誤差が少なくなるように制御性能を向上させることができる。
【００３８】
また、請求項２に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、外部コマンド受付モードで動作することにより、実際の動作を反映した安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差の増大を抑制し、制御性能を向上させることができる。
【００３９】
また、請求項３に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、外乱に応じて、低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を柔軟に切り替えることにより、安定した動作を継続することができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、突発的な外乱に応じて低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を柔軟に切り替えることで、突発外乱に対しても、安定した動作と制御性能の向上を頑健に維持することができる。
【００４０】
また、請求項５に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系と同様なフィードバック制御系およびフィードフォワード制御部に加えて、遅延補正手段を備えるので、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系を改良したトラッキング制御装置を容易に構成することができる。
また、請求項６に記載の発明によれば、トラッキング制御装置は、従来公知の繰返し補償制御系およびフィードバック制御系に加えて、遅延補正手段を備えるので、従来の繰返し補償制御系を改良したトラッキング制御装置を容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトラッキング制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】図１に示したトラッキング制御装置を備える光ディスク装置の一例を模式的に示す図である。
【図３】図１に示したトラッキング制御装置の補償信号生成手段の一例を示すブロック図である。
【図４】図１に示したトラッキング制御装置の全体処理を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した遅延補正手段による処理を示すフローチャートである。
【図６】図５に示した遅延補正の基本処理を示すフローチャートである。
【図７】トラッキング誤差安定時の遅延補正処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第５実施形態に係るトラッキング制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図９】図８に示したトラッキング制御装置の全体処理を示すフローチャートである。
【図１０】比較例３，４，５および実施例８の閉ループ応答結果の一例を示すグラフである。
【図１１】比較例６のトラッキング誤差波形を示すグラフであって、上段が測定用フィルタ有り、下段が測定用フィルタ無しをそれぞれ示している。
【図１２】実施例９のトラッキング誤差波形を示すグラフであって、上段が測定用フィルタ有り、下段が測定用フィルタ無しをそれぞれ示している。
【図１３】実施例１１のトラッキング誤差波形を示すグラフであって、上段が測定用フィルタ有り、下段が測定用フィルタ無しをそれぞれ示している。
【図１４】実施例１５のトラッキング誤差波形を示すグラフであって、上段が測定用フィルタ有り、下段が測定用フィルタ無しをそれぞれ示している。
【図１５】従来のトラッキング制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１６】従来のトラッキング制御方法による残留トラッキング誤差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照して本発明のトラッキング制御装置を実施するための形態（以下「実施形態」という）として第１ないし第５実施形態について順次詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るトラッキング制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。図２は、図１に示したトラッキング制御装置を備える光ディスク装置の一例を模式的に示す図である。
【００４３】
以下では、光スポット位置をディスク半径方向に補正するトラッキング制御を行うトラッキング制御装置１を説明するが、光スポット位置の補正方向を変更することで同様にして、光スポット位置を集光方向に補正するフォーカス制御を行うフォーカス制御装置１Ｂとして構成することも可能である。この意味で、図１に示したトラッキング制御装置１に対して、フォーカス制御装置１Ｂの符号も付した。さらに、双方を含んだ光ディスク装置１０１（図２参照）として構成することも可能である。そこで、トラッキング制御装置１の応用例として、光ディスク装置１０１の概要を説明する。
【００４４】
［光ディスク装置の概要］
図２に示す光ディスク装置１０１は、光ディスク１１０を回転させるスピンドルモータ１２０と、光ディスク制御装置１３０と、スピンドルモータ１２０を駆動する回転制御部１４０と、光ディスク制御装置１３０および回転制御部１４０を統括制御する主制御部１５０とを備えている。
【００４５】
光ディスク制御装置１３０は、光ディスク１１０上に光スポットを形成するレーザ光を照射する光ヘッド１３２と、光ヘッド１３２をディスク半径方向に移動するトラッキングアクチュエータ２５と、光ヘッド１３２を集光方向に移動するフォーカスアクチュエータ１３１と、トラッキング制御装置１と、フォーカス制御装置１Ｂと、記録再生制御部１３３とを備えている。記録再生制御部１３３は、記録信号を光ディスクに書き込む制御や光ディスクから再生信号を読み出す制御を行う。
【００４６】
トラッキング制御装置１は、目標値である光ディスク１１０上のトラック位置と光ヘッド１３２から出射されるレーザ光（光ビーム）の光スポット位置との誤差を示すトラッキング誤差信号に基づいて光スポット位置の補正を行うフィードバック制御系と、トラッキング誤差信号に基づいてフィードバック制御系で行われる補正における外乱の影響を抑制する制御系と、外乱の影響を抑制する制御系における信号の位相遅延を補正する遅延補正手段とを用いて、光スポット位置を制御するものである。このために、詳細は後記するが、トラッキング制御装置１は、主制御部１５０または回転制御部１４０から、光ディスク１１０の定常動作回転数（ディスク回転数Ｒという）と、光ディスク装置１０１の制御クロック信号の動作サンプリング周波数ｆｓとを取得し、これらに基づいて、半径方向光スポット位置補正手段であるトラッキングアクチュエータ２５の動作を制御する。
【００４７】
フォーカス制御装置１Ｂは、トラッキング制御装置１と同様にして、集光方向光スポット位置補正手段であるフォーカスアクチュエータ１３１の動作を制御する。なお、トラッキング制御装置１およびフォーカス制御装置１Ｂは、装置外部からコマンド（外部コマンド）を受け付ける外部コマンド受付モードを有し、この外部コマンドに従って、トラッキングアクチュエータ２５やフォーカスアクチュエータ１３１を動作できるように構成されているものとする。
【００４８】
［トラッキング制御装置の構成］
（第１実施形態）
第１実施形態では、フィードバック制御系で行われる補正における外乱の影響を抑制する制御系がフィードフォワード制御系であるものとした。つまり、第１実施形態のトラッキング制御装置１は、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系の改良である。図１に示すように、トラッキング制御装置１は、大別してフィードバック制御系２と、フィードフォワード制御部３と、遅延補正手段４とを備えている。このうち、フィードバック制御系２と、フィードフォワード制御部３とは、図１５に示した従来のトラッキング制御装置２００と同様な構成なので、その下２ケタの符号を付して説明を適宜省略し、相違点を説明することとする。
【００４９】
＜フィードバック制御系＞
フィードバック制御系２は、トラッキング誤差信号生成手段２０と、Ａ／Ｄ変換手段２１と、加算手段２２と、安定化補償手段２３と、Ｄ／Ａ変換手段２４と、光スポット位置補正手段２５とを備えている。
【００５０】
トラッキング誤差信号生成手段２０は、トラック位置ｘd（ｔ）と光スポット位置ｘ（ｔ）との誤差を示すトラッキング誤差信号を生成する。
Ａ／Ｄ変換手段２１は、トラッキング誤差信号生成手段２０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２１は、ある時間間隔でサンプリングするサンプラである。ここでは、デジタル信号化されたトラッキング誤差信号をｅ1と表記する。トラッキング誤差信号ｅ1は、加算手段２２および後記する加算手段３０並びにトラッキング誤差検出手段４０に入力する。
【００５１】
加算手段（補正操作量生成手段）２２は、フィードフォワード制御部３の制御系安定化手段３３を通過してフィードバック制御系２に出力された信号と、トラッキング誤差信号生成手段２０で生成したトラッキング誤差信号とを加算することで、光スポット位置ｘ（ｔ）を補正するための操作量である補正操作量を駆動信号として生成するものである。この加算手段２２は、フィードフォワード制御部３の出力デジタル信号である前置補償信号ｅff（ｋ）とトラッキング誤差信号ｅ1とを加算することで、光スポット位置ｘ（ｔ）を変化させるための駆動信号を生成し、これを安定化補償手段２３に入力する。
【００５２】
安定化補償手段２３は、伝達関数（Ｃ1（ｚ-1））により、駆動信号の振幅と位相の周波数特性の補償を行い、生成される信号をＤ／Ａ変換手段２４に入力する。この安定化補償手段２３は、例えば、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）などの電子集積回路や電子回路などによる電子デバイスによる構成、または、これら回路に実装可能なソフトウェア（プログラム）により実装される。
【００５３】
Ｄ／Ａ変換手段２４は、安定化補償手段２３で生成されたデジタル信号（駆動信号）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２４は、入力信号をサンプリング周期時間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：Zero Order Hold）である。このアナログ信号は、光スポット位置補正手段２５へ入力する。
【００５４】
光スポット位置補正手段２５は、Ｄ／Ａ変換手段２４で変換されたアナログ信号（駆動信号）に基づいて、光スポット位置ｘ（ｔ）を補正するものである。ここで、光スポット位置補正手段２５は、トラッキングアクチュエータであり、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ｘ（ｔ）が、トラッキング誤差信号生成手段２０に入力することで、フィードバック制御系２が形成される。
【００５５】
＜フィードフォワード制御部＞
フィードフォワード制御部３は、例えば、ＤＳＰなどの電子集積回路や電子回路などによる電子デバイスによる構成、または、これら回路に実装可能なソフトウェア（プログラム）により実装される。フィードフォワード制御部３は、図１に示すように、加算手段３０と、補償信号生成手段３１と、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３と、前置補償手段３５と、トラッキング誤差補償信号生成手段３７とを備えている。
【００５６】
フィードフォワード制御部３の各手段は、図１５に示したフィードフォワード制御部２０３と同様に接続および構成されている。
加算手段３０は、トラッキング誤差補償信号生成手段３７で生成されるトラッキング誤差補償信号と、トラッキング誤差信号生成手段２０で生成されるトラッキング誤差信号とを加算して加算信号ｅ＾（ｋ）を生成する。
【００５７】
補償信号生成手段３１は、遅延手段３２を有し、この遅延手段３２により遅延させた信号を補償信号として生成するものである。遅延手段３２は、所定期間のトラッキング誤差信号を記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリにトラッキング誤差信号を記憶するものである。この所定期間は、ディスクが少なくとも１回転する期間に相当する。
【００５８】
遅延手段３２のメモリ数は、あるディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に合わせたサイズであることを前提としている。すなわち、ディスク１回転分のメモリ長Ｄrot［個］は、制御サンプリング周波数をｆｓ［Ｈｚ］とすると、式（１）で表される。ここで、Ｒ［ｒｐｍ］は、主なディスク回転数（定常動作回転数）を示す。また、計算結果の小数点以下は四捨五入する。
【００５９】
【数１】
【００６０】
例えば、ディスク回転数Ｒが光ディスク装置１０１（図２参照）のように線速度一定に回転制御しつつ、逐次、角周波数に相当する回転数Ｒ［ｒｐｍ］が変化する場合でもその回転数に応じ、メモリ長Ｄrotは変化可能なものとする。
【００６１】
この遅延手段３２のメモリ数は、遅延補正手段４からの指令以前に、フィードバック制御系２とフィードフォワード制御部３とにより制御されている状態では、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系（図１５のトラッキング制御装置２００）と同様なメモリ数に設定される。この時点では、遅延手段３２のメモリ数は、ディスク１回転分のメモリ長Ｄrot［個］そのものではなく、Ｄrot［個］よりも、例えば「アクチュエータの分母の次数−分子の次数＝２［個］」だけ少ない（Ｄrot−２）［個］になっている。
【００６２】
制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３は、補償信号生成手段３１で生成された補償信号に対して、予め定められた高域ノイズの周波数以下の低周波数成分のみを通過させるＬＰＦのデジタルフィルタとして動作するものであり、演算手段３４を備える。ここで、例えば、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの値は、一例として、式（２）で表される。
ｆｃ＝１．０［ｋＨｚ］ … 式（２）
このカットオフ周波数ｆｃからＬＰＦの伝達関数Ｆ（ｚ-1）を求めることができる。例えば、１次のＬＰＦの場合の伝達関数は、式（３）にて計算される。なお、実際のデジタル制御系に実装するには、式（３）に示すＦ（ｓ）をｚ変換したＦ（ｚ-1）を求める必要がある。これにより、演算手段３４は、伝達関数（Ｆ（ｚ-1））として動作する。
【００６３】
【数２】
【００６４】
前置補償手段３５は、制御系安定化手段３３を通過した補償信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を、第１のパルス伝達関数（Ｇff（ｚ-1））によって生成するものである。前置補償手段３５は、第１のパルス伝達関数（Ｇff（ｚ-1））として動作する演算手段３６を備える。この前置補償信号は、フィードバック制御系２の加算手段２２によって、トラッキング誤差信号ｅ1と加算される。これにより、駆動信号が生成する。
【００６５】
トラッキング誤差補償信号生成手段３７は、光スポット位置の目標値に起因してトラッキング誤差信号生成手段２０で生成されるトラッキング誤差信号の予測値としてトラッキング誤差補償信号を、前置補償手段３５で生成された前置補償信号と第２のパルス伝達関数（Ｇclosed1（ｚ-1））とによって生成するものである。トラッキング誤差補償信号生成手段３７は、第２のパルス伝達関数（Ｇclosed1（ｚ-1））として動作する演算手段３８を備える。
【００６６】
補償信号生成手段３１および制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３は、図１５に示した補償信号生成手段２３１および制御系安定化手段（ＬＰＦ）２３３と比較すると、遅延補正手段４の動作に連動している点が異なり、さらに、補償信号生成手段３１は、その遅延手段３２の構成が異なっている。これらの相違点は、遅延補正手段４の説明と合わせて説明する。
【００６７】
＜遅延補正手段＞
遅延補正手段４は、フィードフォワード制御部３（外乱の影響を抑制する制御系）における信号の位相遅延を補正するものであり、例えば、ＤＳＰなどの電子集積回路や電子回路などによる電子デバイスによる構成、または、これら回路に実装可能なソフトウェア（プログラム）により実装される。遅延補正手段４は、図１に示すように、カットオフ周波数検出手段４２と、補正メモリ量演算手段４３と、メモリ量減算手段４４と、制御サンプリング周波数検出手段４５とを備えている。なお、図１には、トラッキング誤差検出手段４０およびトラッキング誤差判定手段４１も表示されているが、第１実施形態では、これらを備えていないものとし、これらについては第３および第４実施形態で説明することとする。
【００６８】
≪カットオフ周波数検出手段≫
カットオフ周波数検出手段４２は、トラッキング制御装置１のトラッキング制御動作を実行する前に予め、制御系安定化手段３３からＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの情報（設定値のデータ）を取得し、補正メモリ量演算手段４３に入力するものである。なお、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの情報を補正メモリ量演算手段４３に直接入力することも可能である。この場合には、カットオフ周波数検出手段４２を省略することができる。
【００６９】
≪制御サンプリング周波数検出手段≫
制御サンプリング周波数検出手段４５は、トラッキング制御装置１の制御クロック信号の動作サンプリング周波数ｆｓを検出し、補正メモリ量演算手段４３に入力するものである。なお、光ディスク装置１０１の制御クロック信号の動作サンプリング周波数ｆｓを検出するようにしてもよい。ここで、例えば、制御サンプリング周波数ｆｓの値は、一例として、式（４）で表される。
ｆｓ＝１００．０［ｋＨｚ］ … 式（４）
【００７０】
なお、トラッキング制御装置１において、カットオフ周波数ｆｃに対応したＬＰＦとして機能する制御系安定化手段３３（演算手段３４）は、制御クロック信号の動作サンプリング周波数ｆｓにより動作するため、カットオフ周波数ｆｃの値が制御サンプリング周波数ｆｓの値を上回ることはない。また、制御サンプリング周波数ｆｓの情報を補正メモリ量演算手段４３に直接入力することも可能である。この場合には、制御サンプリング周波数検出手段４５を省略することができる。
【００７１】
≪補正メモリ量演算手段≫
補正メモリ量演算手段４３は、トラッキング制御装置１の制御クロックの動作サンプリング周波数ｆｓと、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃと、光ディスクの予め定められた定常動作回転数Ｒとに基づいて、定常動作回転数Ｒに相当する角周波数における位相遅延分を補償するためのメモリ量（以下、補正メモリ量という）を算出するものである。
この補正メモリ量演算手段４３は、カットオフ周波数検出手段４２で検出されたカットオフ周波数ｆｃと、制御サンプリング周波数検出手段４５で検出された制御サンプリング周波数ｆｓとを用いて所定の規則により、補正メモリ量を求め、メモリ量減算手段４４に入力する。補正メモリ量は、位相遅れを補償する（compensate）ためのメモリ量を意味するので、補正メモリ量（メモリ進み補償量）Ｄcomp（単位は［個］）と表記する。
【００７２】
この所定の規則を細分化すると、以下の（ａ１）〜（ａ４）で表すことができる。
（ａ１）前記した式（１）により、ディスク１回転分のメモリ長Ｄrot［個］を求める。
（ａ２）前記した式（３）の伝達関数Ｆ（ｓ）を基にした伝達関数（Ｆ（ｚ-1））から、主なディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に相当する角周波数ｆR＝（Ｒ／６０）［Ｈｚ］における位相遅れ分Ｐlag［ｄｅｇ．］を求める。具体的には、この位相遅れ分Ｐlag［ｄｅｇ．］は、ディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に相当する角周波数ｆRを式（５）に示す「ｆ」に代入することで求められる。
【００７３】
【数３】
【００７４】
（ａ３）前記した式（１）および式（５）から、補正メモリ量Ｄcomp［個］は、式（６）で表されることになる。ただし、整数で割り切れない場合には、小数点以下は四捨五入し、最も近い整数とするとよい。
【００７５】
【数４】
【００７６】
（ａ４）前記した式（６）を計算することにより、位相遅れを補償するための補正メモリ量Ｄcompが求められる。本実施形態では、この補正メモリ量Ｄcompは、位相遅れを補償するために、ディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に合わせたサイズである遅延手段３２の通常のメモリ数から、減算するべきおおよそのメモリ量としている。
【００７７】
本実施形態において補正メモリ量Ｄcompが、減算するべき正確なメモリ量ではない理由は、遅延補正手段４が、遅延手段３２にメモリ量の減算を指示する前には、遅延手段３２のメモリ数が、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系（図１５のトラッキング制御装置２００）と同様なメモリ数に設定されているからである。すなわち、この時点では、既に、遅延手段３２のメモリ数は、ディスク１回転分のメモリ長Ｄrot［個］そのものではなく、Ｄrot［個］よりも、例えば「アクチュエータの分母の次数−分子の次数＝２［個］」だけ少ない（Ｄrot−２）［個］になっているからである。
【００７８】
≪メモリ量減算手段≫
メモリ量減算手段４４は、遅延手段３２に予め定められた使用メモリ数から、少なくとも補正メモリ量演算手段４３で算出されたメモリ量分を減算させる指示を、補償信号生成手段３１に出力するものである。このメモリ量減算手段４４は、フィードフォワード制御部３の補償信号生成手段３１に接続されている。本実施形態では、メモリ量減算手段４４は、補償信号生成手段３１に対して、その遅延手段３２のメモリ数から、前記した式（６）により求められた補正メモリ量Ｄcomp分を減算する指令を出す。
【００７９】
≪補償信号生成手段≫
補償信号生成手段３１は、メモリ量分を減算する指令に基づいて、予め定められた使用メモリ数からメモリ量分を減算したメモリ数を遅延手段３２に設定するものである。
本実施形態では、補償信号生成手段３１は、メモリ量減算手段４４の指令に基づいて、メモリ数（Ｄrot−２）から補正メモリ量Ｄcomp分を減らしたメモリ数の遅延手段３２の構成とする。すなわち、遅延補正手段４が補償した後の遅延手段３２のメモリ数Ｄmは、例えば、式（７）で表される。
【００８０】
【数５】
【００８１】
図３は、補償信号生成手段の一例を示すブロック図である。図３に示すように、補償信号生成手段３１は、第１小遅延手段３２1〜第ｎ小遅延手段３２nと、第１切替手段４６1〜第ｎ切替手段４６nと、信号送出手段４７とを備えている。このうち、第１小遅延手段３２1〜第ｎ小遅延手段３２nは、図１に示した遅延手段３２に相当するものであり、上流側を１番目とした順番で直列に接続されている。なお、遅延手段３２の全メモリ数に比べて１つ１つのメモリ数は小さいので小遅延手段と呼んでいる。
【００８２】
第１切替手段４６1〜第ｎ切替手段４６nは、それぞれ第１小遅延手段３２1〜第ｎ小遅延手段３２nの前段（上流側）に並列に設けられている。例えば、第ｋ切替手段４６k（ｋ＝１，…，ｎ）は、メモリ量減算手段４４または後記するトラッキング誤差判定手段４１からの指令を示す制御信号により、オン／オフを切り替えることで、後段（下流側）の第ｋ小遅延手段３２kへ入力する信号の接続を切り替える。
【００８３】
信号送出手段４７は、第１切替手段４６1〜第ｎ切替手段４６nに並列に接続されており、加算手段３０が入力する加算信号ｅ＾（ｋ）を第１切替手段４６1〜第ｎ切替手段４６nに入力するものである。
【００８４】
以下では、補償信号生成手段３１は、第ｋ切替手段４６kがオフである場合に、第ｋ小遅延手段３２kには、直列接続の前段の第（ｋ−１）小遅延手段３２k-1からの信号が入力するものとして説明する。
一方、第ｋ切替手段４６kがオンである場合、第ｋ小遅延手段３２kには、信号送出手段４７と第ｋ切替手段４６kとを経由する信号（加算信号ｅ＾（ｋ））が入力する。
したがって、第１ないし第ｎ切替手段４６1〜４６nのうち、１箇所だけ（ｋ番目）選択してオンに設定し、かつ、残りの箇所をすべてオフに設定することで、加算信号ｅ＾（ｋ）が流れる小遅延手段の個数を変化させることができる。すなわち、図１に示した遅延手段３２のメモリ数を選択的に変化させることができる。なお、初期状態では、第１ないし第ｎ切替手段４６1〜４６nはすべてオフである。
【００８５】
第１ないし第ｎ小遅延手段３２1〜３２nは、例えば、複数のメモリ素子から構成される。各メモリ素子としては、例えば、格納するデータのビット数に対応する複数のＤ−フリップ・フロップによって構成される。これによれば、サンプリングクロック毎に縦続接続されている前段のメモリ素子の出力データを取り込むと共に、１クロック前に記憶していた値を縦続接続されている後段のメモリ素子に対して入力する構成とすることができる。そして、加算手段３０から信号送出手段４７への入力信号ｅ＾（ｋ）は、第１ないし第ｎ小遅延手段３２1〜３２nのいずれかの入力端に配置されるメモリ素子に入力し、第ｎ小遅延手段３２nの出力端に配置されるメモリ素子から出力され、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に供給される。
【００８６】
第１ないし第ｎ小遅延手段３２1〜３２nに含まれるメモリ素子の総個数は、ディスク１回転分に相当する信号ｅ＾（ｋ）を格納することのできる個数（以下では、Ｄrot個という）とする。第１ないし第ｎ小遅延手段３２1〜３２nは、すべて同等に構成することも可能であるが、ここでは、第１ないし第（ｎ−１）小遅延手段３２1〜３２n-1は、１個のメモリ素子で構成し、第ｎ小遅延手段３２nは、Ｄrot個よりも（ｎ−１）個だけ少ない個数（Ｄmin個）のメモリ素子によって構成する。
【００８７】
［トラッキング制御装置の全体処理の流れ］
図１のトラッキング制御装置１の全体処理の流れについて図４を参照（適宜図１参照）して説明する。図４は、図１に示したトラッキング制御装置の全体処理を示すフローチャートである。トラッキング制御装置１は、フィードフォワード制御部３において、トラッキング誤差補償信号生成手段３７によって、前置補償手段３５で生成された前置補償信号と第２のパルス伝達関数（Ｇclosed1（ｚ-1））とによって、トラッキング誤差信号生成手段２０によって生成されるトラッキング誤差信号の予測値としてトラッキング誤差補償信号を生成する（ステップＳ１）。
【００８８】
そして、フィードフォワード制御部３は、加算手段３０によって、走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号と、トラッキング誤差補償信号とを加算し加算信号ｅ＾（ｋ）を遅延手段３２に入力する（ステップＳ２）。そして、フィードフォワード制御部３は、補償信号生成手段３１によって、遅延手段３２に設定されたメモリ数に相当する時間だけ遅延を行った信号（補償信号）を制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に入力する（ステップＳ３）。そして、フィードフォワード制御部３は、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３によって、遅延信号（補償信号）の波形を整形し、前置補償手段３５に入力し（ステップＳ４）、前置補償手段３５によって、補償信号ｅ＾（ｋ＋２）の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号ｅff（ｋ）を、第１のパルス伝達関数（Ｇff（ｚ-1））によって生成する（ステップＳ５）。
【００８９】
そして、トラッキング制御装置１は、ステップＳ５に続く処理を分岐して並列に行う。ステップＳ５に続く第１分岐処理では、トラッキング制御装置１は、フィードフォワード制御部３において閉ループを形成するため、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ５に続く第２分岐処理では、トラッキング制御装置１は、フィードバック制御系２において、加算手段２２によって、前置補償信号ｅff（ｋ）を走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号ｅ1に加算する（ステップＳ６）。ここで加算した信号は、Ｄ／Ａ変換手段２４でアナログ信号化される。そして、フィードバック制御系２は、光スポット位置補正手段２５によって、加算した信号（Ｄ／Ａ変換手段２４でアナログ信号化された駆動信号）を用いてトラッキング制御を行い（ステップＳ７）、光スポット位置をトラッキング誤差信号生成手段２０に入力する。これにより、トラッキング制御装置１は、第２分岐処理においてもステップＳ１に戻る。
【００９０】
［遅延補正手段の処理の流れ］
図５は、図１に示した遅延補正手段による処理を示すフローチャートである。第１実施形態のトラッキング制御装置１は、図５に示した遅延補正の基本処理（ステップＳ１２）だけを行うものとして、この遅延補正の基本処理について図６を参照（適宜図１参照）して説明し、図５に示す残りの処理については、第４実施形態で説明する。
【００９１】
トラッキング制御装置１の遅延補正手段４は、図６に示すように、制御サンプリング周波数検出手段４５によって、トラッキング制御装置１の制御クロック信号の動作サンプリング周波数ｆｓを検出し（ステップＳ１３）、補正メモリ量演算手段４３に入力する。また、遅延補正手段４は、カットオフ周波数検出手段４２によって、制御系安定化手段３３からＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃを検出し（ステップＳ１４）、補正メモリ量演算手段４３に入力する。なお、ステップＳ１３，Ｓ１４の処理の順序は任意であり、並列処理でも構わない。
【００９２】
遅延補正手段４は、補正メモリ量演算手段４３によって、トラッキング制御装置１の制御サンプリング周波数ｆｓと、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃと、光ディスクの定常動作回転数Ｒとに基づいて、前記した式（６）により補正メモリ量Ｄcompを演算する（ステップＳ１５）。そして、遅延補正手段４は、メモリ量減算手段４４によって、フィードフォワード制御部３の補償信号生成手段３１に対して、遅延手段３２に予め定められた使用メモリ数から、算出されたメモリ量の減算を指示する（ステップＳ１６）。そして、メモリ量分を減算する指令に基づいて、補償信号生成手段３１は、使用メモリ数からメモリ量分を減算したメモリ数を遅延手段３２に設定する（ステップＳ１７）。
【００９３】
第１実施形態によれば、トラッキング制御装置１は、遅延補正手段４によって、光ディスク１１０の定常動作回転数Ｒに相当する角周波数における位相遅延分Ｐlagを補償するための補正メモリ量Ｄcompを算出し、フィードフォワード制御部３の遅延手段３２の通常の使用メモリ数を減少させる。したがって、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系に遅延補正手段４を加えた構成としても、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの設定値をある程度下げても動作安定性を確保しつつ、このように低いカットオフ周波数が設定されたＬＰＦを挿入することに起因した制御性の低下を、遅延手段３２の使用メモリ数を減少させることにより抑制することができる。すなわち、トラッキング制御装置１は、遅延補正手段４により、位相遅延分Ｐlagを補償することで、動作安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差ＴＥの増大を抑制し、制御性能を向上することができる。
【００９４】
また、これにより、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）のカットオフ周波数を向上させ、さらに高精度な追従制御を可能とする。これは、さらに、光ディスクのトラッキング追従制御を高速回転時にも適用することができ、光ディスクの記録再生を高速化させる効果をもたらす。この高速化により、高速にデータコピーを行えるので、作業時間の効率化に寄与し、また、高ビットレートの映像信号を記録再生することを可能とする効果がある。
【００９５】
（第２実施形態）
第１実施形態では、制御系安定化手段３３のＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの情報が例えば、前記した式（２）のように既知であって、カットオフ周波数検出手段４２がそのカットオフ周波数ｆｃを取得できるものとした。これに対して、第２実施形態では、カットオフ周波数検出手段４２が、制御系安定化手段３３から、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃを取得できない場合を想定した実施形態である。このため、第２実施形態のトラッキング制御装置は、装置の外部から、予め測定された制御系安定化手段３３のＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃを取得できるように構成されている。その他の構成および動作は、第１実施形態と同様なので説明および図面を省略し、図１を参照してカットオフ周波数等の測定方法等の相違点を以下に説明する。
【００９６】
カットオフ周波数検出手段４２は、トラッキング制御動作を実行する前にＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの情報を装置外部から予め取得する。装置外部から入力される測定値の測定方法は、例えば、トラッキング制御動作を実行する前にトラッキング制御装置１から切り離したＬＰＦ単体を用いてｆｃを測定することが可能である。
【００９７】
この場合、切り離したＬＰＦを用いて、ＬＰＦへの入力信号に対してＬＰＦの出力信号の周波数応答を測定する。具体的には、入力信号の角周波数を、例えば１−１００ｋ［Ｈｚ］の間で徐々に変化させて（スイープして）、そのときの入力対出力の振幅（ゲイン）を測定する。そして、得られたボード線図（例えば、図１０参照）の位相特性から、カットオフ周波数ｆｃ、伝達関数Ｆ（ｚ-1）、ディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に相当する周波数ｆR＝（Ｒ／６０）［Ｈｚ］における位相遅れ量Ｐlagを求める。
【００９８】
カットオフ周波数検出手段４２は、このようにして測定されたカットオフ周波数ｆｃと位相遅れ量Ｐlagを外部から取得し、補正メモリ量演算手段４３に出力する。そして、第１実施形態と同様にして、補正メモリ量演算手段４３が前記した式（６）の計算を行うことで補正メモリ量Ｄcompを求め、前記した式（７）により、補償信号生成手段３１は、メモリ数（Ｄrot−２）からメモリ量Ｄcomp分を減らしたメモリ数の遅延手段３２を構成することができる。
【００９９】
ここで、ＬＰＦの周波数応答を測定する場合に、ＬＰＦ単体とする代わりに、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３と前置補償手段３５との両方を含めた周波数応答を測定することも可能である。つまり、トラッキング制御動作を実行する前にトラッキング制御装置１から、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３と前置補償手段３５とを切り離し、これらを用いてＬＰＦのｆｃを測定して検出した測定値のデータを外部からカットオフ周波数検出手段４２が取得する。このようにすることで、より正確に補正メモリ量Ｄcompを測定することができる。
【０１００】
このように制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３と前置補償手段３５との両方を含めた周波数応答を測定する場合には、補償信号生成手段３１の動作が以下の点で異なる。すなわち、前置補償手段３５は、２サンプリング進んだ加算信号ｅ＾（ｋ＋２）から、ｋサンプリング時点の前置補償信号ｅff（ｋ）を生成するように構成されているので、このような測定を行う場合には、前記した式（７）に含まれる「アクチュエータの分母の次数−分子の次数＝２［個］」をもはや考慮する必要がない。したがって、このとき、補償信号生成手段３１は、前記した式（７）に代えて式（７−２）を用いて、メモリ数（Ｄrot）から補正メモリ量Ｄcomp分を減らしたメモリ数の遅延手段３２を構成すればよい。
【０１０１】
【数６】
【０１０２】
なお、第２実施形態のトラッキング制御装置は、カットオフ周波数ｆｃの既知データの代わりにカットオフ周波数ｆｃ等の測定値のデータを外部から取得する専用の装置として構成できるだけではなく、この機能を第１実施形態のトラッキング制御装置１に、外部測定値入力モードとして付加して、内部既知データと外部測定データとのいずれか一方を選択的に利用できる装置として構成してもよい。
【０１０３】
第２実施形態によれば、制御系安定化手段３３のＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの情報が取得できない場合やそのデータが未知である場合にも、第１実施形態のトラッキング制御装置と同様な効果を奏することができる。
【０１０４】
（第３実施形態）
第３実施形態のトラッキング制御装置は、第１実施形態で説明した遅延補正の基本処理（Ｓ１２）を行う基本モードに加えて、外部コマンド受付モードを有し、基本モードとは異なる特別な動作を実行できるように、図１に示すように、遅延補正手段４にトラッキング誤差検出手段４０およびトラッキング誤差判定手段４１を備えている。その他の構成および動作は、第１実施形態と同様なので説明を適宜省略し、図１を参照して相違点および外部コマンド受付モードの動作を以下に説明する。
【０１０５】
トラッキング誤差検出手段４０は、トラッキング誤差信号生成手段２０で生成されるトラッキング誤差信号（デジタル信号）の大きさを検出し、トラッキング誤差判定手段４１に出力するものである。
【０１０６】
トラッキング誤差判定手段４１は、検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を補償信号生成手段３１に出力するものである。
【０１０７】
外部コマンド受付モードは、補償信号生成手段３１の遅延手段３２の使用メモリ数の設定値を順次切り換えることで位相遅延分（Ｐlag）を補償するメモリ量の最適値を求めるコマンドを外部から受け付ける動作モードである。つまり、外部コマンド受付モードは、位相遅延分（Ｐlag）を補償する補正メモリ量Ｄcompを計算により求める基本モードを補完するものとして、その最適値を実測により求めるためのものである。この外部コマンド受付モードでは、制御系安定化手段３３のＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃが決定されていることを前提としている。
【０１０８】
外部コマンド受付モードにおいて、遅延補正手段４のメモリ量減算手段４４は、外部からコマンドを受け付け、遅延手段３２に予め定められた使用メモリ数から所定のメモリ量を減算させる指示として、減算分である、位相遅延分（Ｐlag）を補償するためのメモリ量Ｄcompの設定値を順次切り替える指示を含めて補償信号生成手段３１に順次出力する。ここで、この指示においてメモリ量Ｄcompの設定値は、使用メモリ数からの減算分のメモリ量という意味なので、前記した式（６）で定義された補正メモリ量Ｄcompと同様の意味から同じ記号を付したが、この第３実施形態においては、メモリ量Ｄcompは前記した式（６）の計算結果ではなく、変数である。最終的に確定したメモリ量を補正メモリ量といい、それまでの途中では単にメモリ量という。ここで、メモリ量Ｄcompの初期値は、例えば、「０」とすることができる。また、順次出力される指示において、メモリ量Ｄcompは、前の指示値に、１，２，…のように１つずつ加算した値とすることができる。なお、初期値および加算値は、この値に限らない。
【０１０９】
外部コマンド受付モードにおいて、遅延補正手段４のトラッキング誤差検出手段４０は、遅延手段３２に試験的に順次設定されたメモリ量に対応して、トラッキング誤差信号生成手段２０で順次生成されるトラッキング誤差信号ｅ1の大きさを検出し、検出結果をトラッキング誤差判定手段４１に順次出力する。
【０１１０】
外部コマンド受付モードにおいて、遅延補正手段４のトラッキング誤差判定手段４１は、検出結果に基づいて、トラッキング誤差信号の大きさがメモリ数において測定した中で最小となるときに試験的に設定されていたメモリ量分を判別し、当該メモリ量分を指令として、フィードフォワード制御部３の補償信号生成手段３１に通知する。
【０１１１】
外部コマンド受付モードにおいて、補償信号生成手段３１は、メモリ量減算手段４４から順次出力される指示に応じて、予め定められた使用メモリ数から減算したメモリ数を遅延手段３２に試験的に順次設定する。
また、補償信号生成手段３１は、トラッキング誤差判定手段４１から指令として通知されたメモリ量を、外部コマンド受付モードのコマンドの処理結果である設定値として、遅延手段３２に設定する。
【０１１２】
［具体例］
具体的には、外部コマンド受付モードの動作が開始した時点において、遅延手段３２において、例えば、式（８）に示すように、もとのメモリ数Ｄmが、これまで従来制御系にて構成していたメモリ数「Ｄrot−２」と等しいものとする。
【０１１３】
【数７】
【０１１４】
補償信号生成手段３１は、遅延手段３２のメモリ数Ｄmが式（８）のように表される状態から、前記した式（７）に従い、変数であるメモリ量Ｄcompを「０」から１ずつ増やしながらスイープしていく。このとき、トラッキング誤差検出手段４０は、トラッキング誤差信号ｅ1の大きさとして、残留トラッキング誤差（ＴＥ）の振幅（ｐ−ｐ電圧値［Ｖ］）を測定する。測定結果をトラッキング誤差判定手段４１において判定に用いるために、ＴＥの時間積分値（トータルのＴＥ量）を計測してもよく、あるいは、ＴＥの時間変動を周波数スペクトル表示したときのエネルギー量［ｄＢ］を計測してもよい。なお、ｐ−ｐ電圧値を換算して残留トラッキング誤差（ＴＥ）［ｎｍ］を求めることができる。
【０１１５】
ＴＥの振幅測定の測定結果において、変数としてスイープ中のメモリ量Ｄcomp（位相遅れの補償量）が最適になったときには、ＴＥ（またはＴＥ量）は最も少なくなるはずである。そこで、トラッキング誤差判定手段４１は、補償メモリ量Ｄcompの変数の増加するにしたがって、ＴＥ（またはＴＥ量）が少なくなりまた増加する一歩手前の変数を、最適な位相遅れ補償量である補正メモリ量Ｄcompとして求めることとした。そして、このときの補正メモリ量Ｄcompを指令とすることで、補償信号生成手段３１は、遅延手段３２のメモリ数を決定する。
【０１１６】
［外部コマンド受付モードの動作］
次に、第３実施形態のトラッキング制御装置の外部コマンド受付モードの動作について図７を参照（適宜図１参照）して説明する。図７は、トラッキング誤差安定時の遅延補正処理を示すフローチャートである。ここでは、外部コマンド受付モードは、突発外乱ではなく周期的外乱のみがあるようなトラッキング誤差が安定している状態で動作するものとした。
【０１１７】
第３実施形態のトラッキング制御装置は、外部コマンド受付モードにおいて、遅延補正手段４のメモリ量減算手段４４によって、外部からコマンドを受け付け（ステップＳ３１）、補償信号生成手段３１に対してメモリ量の設定値を順次切り替える指示を出力する（ステップＳ３２）。そして、補償信号生成手段３１は、メモリ量減算手段４４から出力される最初の指示に応じて、外部コマンドに対する仮の応答結果として、メモリ量の設定値の初期値としてＤcomp＝０を遅延手段３２に設定する（ステップＳ３３）。トラッキング誤差検出手段４０は、現在のトラッキング誤差信号ｅ1の大きさとして、ＴＥの振幅を測定し（ステップＳ３４）、トラッキング誤差判定手段４１は、トータルのＴＥ量等の測定値が最小になったか否かを判別する（ステップＳ３５）。
【０１１８】
ステップＳ３５において、測定値が最小になっていない場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、第３実施形態のトラッキング制御装置は、トラッキング誤差判定手段４１によって、その旨を補償信号生成手段３１に通知し、補償信号生成手段３１によって、現在のメモリ量の設定値Ｄcompに「１」を加算して遅延手段３２に設定し（ステップＳ３６）、ステップＳ３４に戻る。
【０１１９】
一方、ステップＳ３５において、測定値が最小になった場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、第３実施形態のトラッキング制御装置は、外部コマンドに対する最終的な応答結果として、測定値が最小であるときのメモリ量の設定値（変数）を補正メモリ量Ｄcompとして遅延手段３２に設定し（ステップＳ３７）、処理を終了する。
【０１２０】
第３実施形態によれば、トラッキング制御装置は、外部コマンド受付モードで動作することにより、位相遅延分Ｐlagを補償するためのメモリ量を計算により求める基本動作を補完するべく、その最適値を実測により求めることができる。これにより、トラッキング制御装置の実際の動作を反映した安定性を確保しつつ、残留トラッキング誤差の増大を抑制し、制御性能を向上させることができる。
【０１２１】
（第３実施形態の変形例）
第３実施形態では、外部コマンド受付モードでは、前記した式（６）を使わずに、変数としてのメモリ量Ｄcompの最適値を求めたが、前記した式（６）を補助的に利用することも可能である。
【０１２２】
この場合、第３実施形態の変形例のトラッキング制御装置は、補助的な第１段階にて、第１および第２実施形態と同様に、遅延補正手段４の補正メモリ量演算手段４３によって、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３の伝達関数や周波数応答から前記した式（６）で、おおよそのメモリ量Ｄcompを求める。
【０１２３】
そして、第２段階にて、求めたメモリ量Ｄcompを変数の初期値として、変数としてのＤcompを増減してスイープし、トラッキング誤差検出手段４０にてＴＥ量を観測し、ＴＥが最小になるときのＤcompを求め、最終的に求められたＤcompを最適な補償量とする。この変形例によれば、最適な補償量を迅速に求めることができる。
【０１２４】
（第４実施形態）
第４実施形態のトラッキング制御装置は、第１実施形態で説明した遅延補正の基本処理（Ｓ１２）に加えて、フィードフォワード制御部３の制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３のカットオフ周波数ｆｃを変化させることができる構成としたものである。このため、図１に示すように、遅延補正手段４にトラッキング誤差検出手段４０およびトラッキング誤差判定手段４１を備えている。その他の構成および動作は、第１実施形態と同様なので説明を適宜省略し、図１を参照して相違点を以下に説明する。
【０１２５】
トラッキング誤差検出手段４０は、トラッキング誤差信号生成手段２０で生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出するものである。
トラッキング誤差判定手段４１は、検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を制御系安定化手段３３に出力するものである。出力される指令の詳細は、第４実施形態のトラッキング制御装置の動作と共に後記して説明する。
【０１２６】
［トラッキング制御装置の動作］
第４実施形態のトラッキング制御装置の遅延補正手段による処理について図５を参照（適宜図１参照）して説明する。第４実施形態のトラッキング制御装置は、遅延補正手段４において、トラッキング誤差検出手段４０によって、現在のトラッキング誤差信号ｅ1の大きさを測定する（ステップＳ１０）。そして、遅延補正手段４は、トラッキング誤差判定手段４１によって、トラッキング誤差が安定しているか否かを判別する（ステップＳ１１）。トラッキング誤差が安定している場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、遅延補正手段４は、遅延補正の基本処理を実行し（ステップＳ１２）、その後、ステップＳ１０に戻る。なお、ステップＳ１２の遅延補正の基本処理の詳細は前記した通りである。ここで、トラッキング誤差が安定しているか否かを判定するために、安定状態の基準が予め定められている。
【０１２７】
一方、ステップＳ１１において、トラッキング誤差が安定していない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、トラッキング誤差判定手段４１は、トラッキング誤差の変動を判別する（ステップＳ２１）。トラッキング誤差の変動が増加している場合、トラッキング誤差判定手段４１は、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの設定値を下げる指示を制御系安定化手段３３に出力する（ステップＳ２２）。ここで、トラッキング誤差の変動が増加している場合とは、装置における外乱が少ない状態から多い状態に変化している場合を示している。そして、本実施形態では、トラッキング誤差判定手段４１が制御系安定化手段３３に対して、カットオフ周波数ｆｃを下げるように指示するタイミングは、トラッキング制御装置が安定にサーボ動作しなくなるほどに外乱が多い状態になる直前としている。なお、このような動作は予め実験等により所定の閾値を定めることで実現できる。
【０１２８】
一方、ステップＳ２１において、トラッキング誤差の変動が減少している場合、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの設定値を上げる指示を制御系安定化手段３３に出力する（ステップＳ２３）。ここで、トラッキング誤差の変動が減少している場合とは、装置における外乱が多い状態から少ない状態に変化している場合を示している。そして、ステップＳ２２またはステップＳ２３に続いて、第４実施形態のトラッキング制御装置は、制御系安定化手段３３によって、ＬＰＦに指示通りの新たなカットオフ周波数ｆｃを設定し（ステップＳ２４）、その後、ステップＳ１０に戻る。なお、トラッキング誤差の変動が増加状態であるのか、あるいは、現象状態であるのかについて判定する基準は、安定状態と共に予め定められている。
【０１２９】
なお、第４実施形態のトラッキング制御装置は、遅延補正手段４に備えるトラッキング誤差検出手段４０およびトラッキング誤差判定手段４１等を、第３実施形態で説明した外部コマンド受付モードの動作を実行できるように構成してもよい。
【０１３０】
第４実施形態によれば、トラッキング制御装置は、トラッキング誤差の変動が増加している場合には、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃを下げることができる。このようにＬＰＦのカットオフ周波数の変動の前後で、フィードフォワード制御部３の遅延手段３２のメモリ数が変わっていないため、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃが低下した分、残留トラッキング誤差量は全体的に増加することとなるが一定の精度を保つことができる。したがって、トラッキング制御装置は、外乱に応じて、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの値を柔軟に切り替えることにより、安定した動作を継続することができる。
【０１３１】
（第４実施形態の変形例）
第４実施形態では、ＬＰＦのカットオフ周波数の変動の前後で、フィードフォワード制御部３の遅延手段３２のメモリ数が変わっていないものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、カットオフ周波数の設定変更に連動して遅延手段３２のメモリ数を変動させることができる。つまり、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃをある周波数に下げた際に、下がった周波数に応じた補正メモリ量Ｄcompを決定し、遅延手段３２のメモリ数を減少する。ここで、下がった周波数に応じた補正メモリ量Ｄcompの決定方法として、例えば下記（ｂ１）または（ｂ２）の方法を採用可能である。
【０１３２】
（ｂ１）第１〜第３実施形態のいずれかと同様に制御する。
（ｂ２）トラッキング誤差の変動の増加の程度に応じて、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃが有限な個数の設定値ｆｃ1〜ｆｃnに限られている場合には、それら周波数の設定値ｆｃ1〜ｆｃnに応じた補正メモリ量Ｄcomp1〜Ｄcompnの情報を予めテーブルとして用意し、補償信号生成手段３１やトラッキング誤差判定手段４１等において保持しておく。この場合、ＬＰＦのカットオフ周波数の設定値ｆｃ1〜ｆｃnに応じて、補正メモリ量Ｄcomp1〜Ｄcompnを選択的に切り換え、補償信号生成手段３１が遅延手段３２のメモリ数を減少させることができる。
【０１３３】
（ｂ１）または（ｂ２）の方法により、ＬＰＦのカットオフ周波数の設定値が下がっても、トラッキング制御装置の制御性能を低下させず、安定に制御系を動作させることができる。したがって、トラッキング制御装置における突発的な外乱に応じてＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃの値を柔軟に切り替え、かつ、遅延手段３２のメモリ数を減少させることで、突発外乱に対しても、安定した動作と制御性能の向上を頑健に維持することができる。
【０１３４】
（第５実施形態）
本発明は、図１に示すような制御系に限らず、同様の、メモリ（遅延手段３２）と制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３を兼ね備えるフィードフォワード制御系をもつトラッキング制御系であれば、同様の効果を奏することから、第１ないし第４実施形態に限定される制御系に限らず、適用できるものである。
【０１３５】
図８は、本発明の第５実施形態に係るトラッキング制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。図８に示すように第５実施形態のトラッキング制御装置１Ｄは、繰返し補償制御部５０を、フィードバック制御系２で行われる補正における外乱の影響を抑制する制御系として採用して構成したものである。したがって、フィードバック制御系２や遅延補正手段４等の同じ構成には図１と同じ符号を付して説明を適宜省略し、相違点を以下に説明する。
【０１３６】
トラッキング制御装置１Ｄは、フィードバック制御系２による制御に加え、繰り返し制御の原理に従い、図８中の遅延手段３２が、ディスク１回転分のトラッキング誤差信号を、メモリ（遅延手段３２）に取り込み、遅延させた信号を、走査に対応したトラッキング誤差信号とあらためて加え合わせることで、高精度制御を行うものである。
【０１３７】
なお、制御系に外乱が入力した場合に、制御系が不安定になり、制御不可能になり易いことから、フィードバック制御系２の制御帯域より低いカットオフ周波数に設定している低域通過フィルタ（ＬＰＦ）や、利得調整を行って繰り返し加え合わせることで、高精度な制御系を構成することは公知である（例えば、特開平８−７７５８９号公報、特開平１１−８６３０９号公報、特開２００３−８５７８６号公報参照）。
【０１３８】
繰り返し補償制御部５０は、図８に示すように、補償信号生成手段３１および制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３の他に、利得調整手段５２を備えている。
トラッキング制御装置１Ｄにおいて、フィードバック制御系２の安定化補償手段２３に送られる前の信号（駆動信号）は、繰り返し補償制御部５０の補償信号生成手段３１中の遅延手段３２に挿入される。
【０１３９】
補償信号生成手段３１は、この駆動信号（入力信号）を遅延手段３２により遅延させた補償信号（トラッキング誤差補償信号）を生成し、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に入力する。ここで、遅延手段３２は、ディスク１回転分のトラッキング誤差信号をメモリできる長さに調整されている。
【０１４０】
繰り返し補償制御部５０の制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）により制御系を安定化させるもので、トラッキング誤差補償信号の低域成分を通過させて波形を整形する。
【０１４１】
利得調整手段５２は、制御系安定化手段３３を通過した補償信号の大きさに所定の係数を乗じることで当該補償信号の利得を調整するものである。なお、利得調整手段５２は、制御系安定化手段３３のＬＰＦに対応して調整されている。そして、利得が調整された補償信号は、フィードバック制御系２の加算手段２２に入力し、ディスク１回転前のトラッキング誤差信号として、走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号ｅ1と加算されて光スポット位置ｘ（ｔ）を操作するための駆動信号となる。この加算手段２２で生成された駆動信号は、補償信号生成手段３１に入力する。これにより、繰り返し補償制御部５０の閉ループが形成される。これを、繰り返し加算し続けることで、トラッキング誤差信号を抑圧することができる。
【０１４２】
これに加え、トラッキング制御装置１Ｄは、例えば第１実施形態と同様に、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３のカットオフ周波数ｆｃをカットオフ周波数検出手段４２により検出し、制御サンプリング周波数ｆｓを制御サンプリング周波数検出手段４５で検出し、これらを、補正メモリ量演算手段４３にて、前記した式（６）に従って用いることで、減算分の補正メモリ量Ｄcompを計算し、メモリ量減算手段４４にて、補正メモリ量分を、繰り返し補償制御部５０中の、補償信号生成手段３１中の遅延手段３２のメモリ数から減算する指令を出す。
【０１４３】
これを受けた繰り返し補償制御部５０中の補償信号生成手段３１は、これまで従来の繰り返し制御系にて構成していたメモリ量に対し、補正メモリ量Ｄcomp分を減らした分のメモリ数の遅延手段３２の構成とする。例えば、補償後の遅延手段３２のメモリ量Ｄmは、前記した式（７−２）のように計算される。
【０１４４】
ここで、遅延補正手段４の動作、すなわち、遅延補正手段４から、繰り返し補償制御部５０の補償信号生成手段３１および制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に対する指示等は、第１実施形態で説明したものと同様なので適宜説明を省略した。なお、繰り返し補償制御部５０の構成は、第２ないし第４実施形態で説明した構成にも同様に適用できる。
【０１４５】
［トラッキング制御装置の動作］
図９は、図８に示したトラッキング制御装置の全体処理を示すフローチャートである。
トラッキング制御装置１Ｄは、繰り返し補償制御部５０において、トラッキング誤差信号の予測値として制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３を通過したトラッキング誤差補償信号に基づいて、利得調整手段５２によって、利得を調整したトラッキング誤差補償信号を生成する（ステップＳ４１）。そして、トラッキング制御装置１Ｄは、フィードバック制御系２において、加算手段２２によって、走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号ｅ1と、トラッキング誤差補償信号とを加算し加算信号ｅ＾（ｋ）を生成する（ステップＳ４２）。
【０１４６】
そして、トラッキング制御装置１Ｄは、ステップＳ４２に続く処理を分岐して並列に行う。ステップＳ４２に続く第１分岐処理では、トラッキング制御装置１Ｄは、繰り返し補償制御部５０において、補償信号生成手段３１によって、加算信号ｅ＾（ｋ）を遅延手段３２に設定されたメモリ数に相当する時間だけ遅延させ（ステップＳ４３）、この遅延信号を制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に入力する。そして、繰り返し補償制御部５０は、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３によって、遅延信号（補償信号）の波形を整形し、利得調整手段５２に入力し（ステップＳ４４）、閉ループを形成するため、ステップＳ４１に戻る。
【０１４７】
一方、ステップＳ４２に続く第２分岐処理では、ステップＳ４２で加算した信号（加算信号ｅ＾（ｋ））は、Ｄ／Ａ変換手段２４でアナログ信号化される。そして、フィードバック制御系２は、光スポット位置補正手段２５によって、加算した信号（Ｄ／Ａ変換手段２４でアナログ信号化された駆動信号）を用いてトラッキング制御を行い（ステップＳ４５）、光スポット位置をトラッキング誤差信号生成手段２０に入力する。これにより、トラッキング制御装置１Ｄは、第２分岐処理においてもステップＳ４１に戻る。
【０１４８】
第５実施形態によれば、トラッキング制御装置は、従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系を改良だけではなく、従来の繰返し補償制御系を改良したトラッキング制御装置を容易に構成することができる。
【０１４９】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で様々に実施することができる。例えば、各実施形態では、光ディスク装置のトラッキング制御系を例にして説明したが、フォーカス制御系についても、同様に適用可能である。また、光ディスク装置に限らず、磁気ディスク装置や光磁気ディスク装置などの、ディスク回転とサーボ制御を伴う装置にも、同様の制御系が搭載可能であれば適用可能である。
【実施例】
【０１５０】
本発明の効果を確認するために各実施形態に係るトラッキング制御装置の制御性能を測定した。
【０１５１】
（実験１）
具体的には、従来の光ディスク装置のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系をもとに、本発明を用い、第３実施形態に従い動作させた場合の、トラッキング誤差特性（シミュレーション計算結果）を測定した。計算条件は、回転数Ｒ＝１０８００［ｒｐｍ］、制御サンプリング周波数ｆｓ＝１００［ｋＨｚ］とし、光ディスクの偏心量＝３０［μｍ］とした。また、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃ＝１．６［ｋＨｚ］として計算している。結果を表１に示す。なお、表１において、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥ（Residual tracking error）は、電圧値から換算された長さで示した。また、項目「サーボ動作安定性」の欄は、制御系を実装する場合、制御対象のアクチュエータを数値モデル化して設計する際に、線形な伝達関数で近似したモデルと実際上の誤差に対し、許容しうるかしないか（安定に動作するかしないか）をそれぞれ○と×にて示したものである。
【０１５２】
【表１】
【０１５３】
表１において、比較例１は、制御系安定化手段３３のない場合（あるいはＬＰＦのカットオフ周波数を無限大（infinity）にした場合）である。この場合、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥ＝０．２７９０７［ｎｍ］となった。ただし、比較例１のサーボ動作安定性は不良（×）であった。これに対し、実施例１−７および比較例２は、ＬＰＦ（ｆｃ＝１．６［ｋＨｚ］）を挿入して測定したものである。これにより、実施例１−７および比較例２は、サーボ動作安定性が良好（○）になった。
【０１５４】
ただし、比較例２の場合には、メモリ数を減算していない、すなわち、メモリ進み補償をしていない（Ｄcomp＝０）。このため、比較例２の場合には、残留トラッキング誤差（Ｒ＿ＴＥ）＝１．９６９１［ｎｍ］となり、比較例１よりも、Ｒ＿ＴＥ量が増えて追従性能（サーボ動作安定性）が悪くなっている。これは、ＬＰＦのカットオフ周波数ｆｃが低くなれば低くなるほど、同じディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］におけるＲ＿ＴＥの値は悪くなり、制御性能が悪くなる傾向にあるためである（実験３の表３参照）。
【０１５５】
これに対し、実施例１−７のようにメモリの補償を行った場合、表１に示すように、メモリ進み補償量Ｄcompによって、制御性能が変化する。すなわち、｜Ｄcomp｜を「０」から増やしていくと、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥは除々に減る。特に、実施例５のメモリ進み補償量Ｄcomp＝−１１のとき、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥは最も低くなり、その値は０．１６７８５［ｎｍ］となった。なお、実施例４−６は、比較例２よりも制御性能が高い。従来、メモリの補償を行っていない比較例２と比べて最も制御性能がよいと考えられていたのは、比較例１（ＬＰＦなし）の方法である。しかしながら、本発明による手法によれば、その比較例１（ＬＰＦなし）の方法と同等か、更にその制御性能を上回るような非常に制御精度の高い結果となった。これより本発明の有用性は自明である。
【０１５６】
（実験２）
また、従来技術と、本発明による回転数７２００［ｒｐｍ］におけるトラッキング制御系の開ループ応答（ゲイン特性）のシミュレーション計算を行った。計算結果を表２および図１０に示す。なお、表２には、計算条件と、７２００［ｒｐｍ］相当の周波数１２０［Ｈｚ］におけるゲインとを比較して示した。図１０は、表２の比較例３−５および実施例８の制御系に対応している。
【０１５７】
【表２】
【０１５８】
図１０および表２の周波数応答の結果から分かるように、従来技術によるＺＰＥＴ−ＦＦ制御系（比較例４：ＬＰＦを挿入していないもの）ではディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］に相当する周波数１２０［Ｈｚ］とその高調波付近に、急激にゲインのピークが表れる。
従来技術のＦＢ制御（比較例３）が１２０［Ｈｚ］付近で６７．１［ｄＢ］であるのに対し、比較例４は、１１０［ｄＢ］となり、誤差抑圧性能が高くなる。
一般に、トラッキング誤差信号の波形のスペクトル成分は、ディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］やその高調波の周波数付近にほとんどのスペクトル成分をもつため、それぞれの周波数でゲインが高く誤差抑圧能力が高くなるのがわかる。
【０１５９】
ここで、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３を挿入した従来技術のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系（比較例５）の周波数応答を厳密に見ると、ゲインのピークは、所望の１２０［Ｈｚ］から４［Ｈｚ］ほど低い周波数付近にピークがきてしまい、所望の１２０［Ｈｚ］付近では７９．２［ｄＢ］と、十分に誤差抑圧していないため、誤差抑圧能力が下がることがわかる。
【０１６０】
これに対し、本発明による制御系（実施例８：以下、ＺＰＥＴｍ−ＦＦ制御系という）は、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３に対するメモリ補償により、周波数のピークが１２０［Ｈｚ］に移動し、１２０［Ｈｚ］におけるゲインは１０１［ｄＢ］と、従来ＺＰＥＴ−ＦＦ制御（比較例５）の７９．２［ｄＢ］から大幅にゲインが向上し、ＬＰＦなしの比較例４とほぼ同等の誤差抑圧効果が得られる。これにより、周波数応答からも本発明の効果は明らかであり、本発明の有用性も自明である。
【０１６１】
前記した表１の結果では、ほぼ同等の性能が得られつつも、本発明によるトラッキング制御系がわずかに従来のＺＰＥＴ−ＦＦ制御系の値を上回った例であった。それに対し、表２の開ループのゲインでは、ほぼ同等の性能が得られつつも、本発明による制御系の結果が少し低くなっている例である。これは、カットオフ周波数ｆｃやディスク回転数Ｒ［ｒｐｍ］により、わずかにＴＥ値の差が変わることもあることに起因している。
【０１６２】
いずれにせよ、表１に示すように、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３を挿入した制御系という枠組みにおいては、本発明によるメモリ補償を行った制御系のＴＥ値は、従来技術の制御系のＴＥ値と比較相対したときに、ＬＰＦのない従来技術と同等の高精度な性能が得られていることを特記する。
【０１６３】
また、表１に示すように、｜Ｄcomp｜を「０」から増やして、実施例５のＤcomp＝−１１のときから、さらに増やしていくと、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥの特性は徐々に悪くなっていく傾向にある。つまり、表１において比較例２，実施例７，実施例６，実施例５，…，実施例１と｜Ｄcomp｜を増やしていき、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥの観測結果が最も少なくなった実施例５にすることで、最もトラッキング性能のよい状態にし、トラッキング制御装置１を動作させることにより、第３実施形態で説明した外部コマンド受付モードの動作が可能となる。
【０１６４】
（実験３）
光ディスク装置を用いて、第３実施形態のトラッキング制御装置のトラッキング誤差量を測定した。使用した光ディスク装置には、青紫色レーザ（レーザ波長４０５［ｎｍ］）を搭載したブルーレイ（登録商標）ディスクと同様の光学系（トラックピッチ０．３２［μｍ］，２５．０［ＧＢ］）を搭載した。また、測定条件として、制御サンプリング周波数を１００［ｋＨｚ］、次数を２次としたＬＰＦを実装した。実験結果の一例を表３に示す。なお、表３において、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥは、電圧値で示した。
【０１６５】
【表３】
【０１６６】
表３において、比較例６が従来のフィードバック制御（ＦＢ制御）による実験結果である。また、実施例９−１５が本発明に係る制御系（ＺＰＥＴｍ−ＦＦ制御）による実験結果である。実施例９，実施例１０，実施例１１と、補償メモリ量Ｄcompを変えずに、制御系安定化手段（ＬＰＦ）３３のｆｃを上げていくと、カットオフ周波数ｆｃの増加によって、残留トラッキング誤差Ｒ＿ＴＥが低下し、制御性能が向上するのがわかる。
【０１６７】
また、ＬＰＦのカットオフ周波数をｆｃ＝８００［Ｈｚ］の一定値として行った実施例１１−１５の実験では、第３実施形態で説明した外部コマンド受付モードの動作のように、変数としてＤcompを変化させると、実施例１２−１５は、実施例９−１１よりもさらに制御性能を向上させることができる。特に、実施例１５のときに制御性能が高いことがわかる。
【０１６８】
ちなみに、表３において、「Ｒ＿ＴＥ」の項目は、トラッキング誤差信号の波形の測定時に測定用フィルタ（ＬＰＦmeas）を挿入しなかった場合を示す。また、表３において、「Ｒ＿ＴＥ２」の項目は、トラッキング誤差信号の波形の測定時に測定用のフィルタ（ＬＰＦmeas、ｆｃ＝１．８［ｋＨｚ］）を挿入して測定した場合を示すものである。
【０１６９】
実験３により測定した閉ループ応答結果としてのトラッキング誤差信号の波形の一部を、図１１−１４に示す。なお、図１１−１４のグラフにおいて、上段が「測定用フィルタ有り」、下段が「測定用フィルタ無し」をそれぞれ示している。
【０１７０】
比較例６（ＦＢ制御）におけるトラッキング誤差信号の波形：図１１
実施例９（ＺＰＥＴｍ−ＦＦ制御，５００［Ｈｚ］，Ｄcomp＝２４）におけるトラッキング誤差信号の波形：図１２
実施例１１（ＺＰＥＴｍ−ＦＦ制御，８００［Ｈｚ］，Ｄcomp＝２４）におけるトラッキング誤差信号の波形：図１３
実施例１５（ＺＰＥＴｍ−ＦＦ制御，８００［Ｈｚ］，Ｄcomp＝４４）におけるトラッキング誤差信号の波形：図１４
【０１７１】
実験３の結果の一例は、必ずしも、計算モデルと同様の性能改善の結果が得られているとは限らないが、これは、対象の外乱やモデル化誤差を含むためである。しかしながら、補正メモリ量Ｄcompの設定により、本発明による制御系が高性能に動作していることが見て取れる。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は、光ディスクの記録や再生に用いられる光ピックアップのトラッキング制御装置だけではなく、光磁気ディスク装置、磁気ディスク装置等の他のディスク装置に関するトラッキング制御装置にも適用できる。また、同様な制御を行うことにより、光ディスク装置等のディスク装置に関するフォーカス制御装置に適用できる。さらに、これらトラッキング制御装置およびフォーカス制御装置を備えた光ディスク再生装置、記録装置などのディスク再生装置、記録装置にも適用できる。
【符号の説明】
【０１７３】
１，１Ｄ トラッキング制御装置
１Ｂ フォーカス制御装置
２ フィードバック制御系
２０ トラッキング誤差信号生成手段
２１ Ａ／Ｄ変換手段
２２ 加算手段（補正操作量生成手段）
２３ 安定化補償手段
２４ Ｄ／Ａ変換手段
２５ 光スポット位置補正手段（半径方向光スポット位置補正手段、トラッキングアクチュエータ）
３ フィードフォワード制御部
３０ 加算手段
３１ 補償信号生成手段
３２ 遅延手段
３２1〜３２n 第１小遅延手段〜第ｎ小遅延手段
３３ 制御系安定化手段（ＬＰＦ）
３４ 演算手段
３５ 前置補償手段
３６ 演算手段
３７ トラッキング誤差補償信号生成手段
３８ 演算手段
４ 遅延補正手段
４０ トラッキング誤差検出手段
４１ トラッキング誤差判定手段
４２ カットオフ周波数検出手段
４３ 補正メモリ量演算手段
４４ メモリ量減算手段
４５ 制御サンプリング周波数検出手段
４６1〜４６n 第１切換手段〜第ｎ切換手段
４７ 信号送出手段
１Ｄ トラッキング制御装置
５０ 繰り返し補償制御部
５２ 利得調整手段
１０１ 光ディスク装置
１１０ 光ディスク
１２０ スピンドルモータ
１３０ 光ディスク制御装置
１３１ 集光方向光スポット位置補正手段（フォーカスアクチュエータ）
１３２ 光ヘッド
１３３ 記録再生制御部
１４０ 回転制御部
１５０ 主制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標値であるディスク上のトラック位置と光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置との誤差を示すトラッキング誤差信号に基づいて前記光スポット位置の補正を行うフィードバック制御系と、前記トラッキング誤差信号に基づいて前記フィードバック制御系で行われる補正における外乱の影響を抑制する制御系と、前記外乱の影響を抑制する制御系における信号の位相遅延を補正する遅延補正手段とを用いて、前記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、
前記外乱の影響を抑制する制御系は、
所定期間の前記トラッキング誤差信号を記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに前記トラッキング誤差信号を記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を補償信号として生成する補償信号生成手段と、
前記補償信号生成手段で生成された補償信号に対して、予め定められた高域ノイズの周波数以下の低周波数成分のみを通過させる低域通過フィルタのデジタルフィルタとして動作する制御系安定化手段とを備え、
前記フィードバック制御系は、
前記トラック位置と前記光スポット位置との誤差を示すトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段と、
前記制御系安定化手段を通過して前記フィードバック制御系に出力された信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで、前記光スポット位置を補正するための操作量である補正操作量を駆動信号として生成する補正操作量生成手段と、
前記生成された駆動信号に基づき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、
前記遅延補正手段は、
当該トラッキング制御装置の制御クロックの動作サンプリング周波数と、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数と、前記ディスクの予め定められた定常動作回転数とに基づいて、前記定常動作回転数に相当する角周波数における位相遅延分を補償するためのメモリ量を算出する補正メモリ量演算手段と、
前記遅延手段に予め定められた使用メモリ数から、少なくとも前記補正メモリ量演算手段で算出されたメモリ量分を減算させる指示を、前記補償信号生成手段に出力するメモリ量減算手段とを備え、
前記補償信号生成手段は、前記メモリ量分を減算する指令に基づいて、前記予め定められた使用メモリ数から前記メモリ量分を減算したメモリ数を前記遅延手段に設定することを特徴とするトラッキング制御装置。
【請求項２】
前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出するトラッキング誤差検出手段と、
前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を前記補償信号生成手段に出力するトラッキング誤差判定手段とをさらに備えると共に、
動作モードとして、前記遅延手段の使用メモリ数の設定値を順次切り換えることで前記位相遅延分を補償するメモリ量の最適値を求めるコマンドを外部から受け付ける外部コマンド受付モードを有し、
この外部コマンド受付モードにおいて、
前記遅延補正手段のメモリ量減算手段は、前記コマンドを受け付け、前記遅延手段に予め定められた使用メモリ数から所定のメモリ量分を減算させる指示として、減算分である、前記位相遅延分を補償するためのメモリ量の設定値を順次切り替える指示を含めて前記補償信号生成手段に出力し、
前記補償信号生成手段は、前記順次出力される指示に応じて、前記予め定められた使用メモリ数から前記所定のメモリ量分を減算したメモリ数を前記遅延手段に試験的に順次設定し、
前記トラッキング誤差検出手段は、前記遅延手段に試験的に順次設定されたメモリ数に対応して、前記トラッキング誤差信号生成手段で順次生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出し、
前記トラッキング誤差判定手段は、前記トラッキング誤差信号の大きさが前記メモリ数において測定した中で最小となるときに試験的に設定されていたメモリ量分を判別し、当該メモリ量分を前記指令として前記補償信号生成手段に通知し、
前記補償信号生成手段は、前記通知されたメモリ量分を、前記コマンドの処理結果である設定値として、前記遅延手段に設定す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】
前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出するトラッキング誤差検出手段と、
前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を前記制御系安定化手段に出力するトラッキング誤差判定手段とをさらに備え、
前記トラッキング誤差判定手段は、
前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が予め定められた安定状態、増加状態または減少状態のいずれであるかを判別し、
前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が安定状態である場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値に維持するように指示し、
前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が増加状態となった場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値よりも低い所定値に下げるように指示し、
前記トラッキング誤差信号の変動の大きさが減少状態となった場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値よりも高い所定値に上げるように指示し、
前記制御系安定化手段は、前記トラッキング誤差判定手段からの指示に基づいて、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を切り替えて設定す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４】
前記トラッキング誤差判定手段は、
前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が、前記予め定められた安定状態、増加状態または減少状態のいずれかに変化した場合に、さらに前記補正メモリ量演算手段に対して、演算に用いているカットオフ周波数を、前記制御系安定化手段で設定された前記低域通過フィルタのカットオフ周波数の値に切り替えるように指示し、
前記補正メモリ量演算手段は、前記指示に基づいて、前記カットオフ周波数の値を切り替えてから、前記位相遅延分を補償するためのメモリ量を算出することを特徴とする請求項３に記載のトラッキング制御装置。
【請求項５】
前記外乱の影響を抑制する制御系は、フィードフォワード制御部であり、
このフィードフォワード制御部は、
前記制御系安定化手段を通過した補償信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を、第１のパルス伝達関数によって生成する前置補償手段と、
前記光スポット位置の目標値に起因して前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の予測値としてトラッキング誤差補償信号を、前記前置補償手段で生成された前置補償信号と第２のパルス伝達関数とによって生成するトラッキング誤差補償信号生成手段と、
前記生成されたトラッキング誤差補償信号と、前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号とを加算して加算信号を生成する加算手段とをさらに備え、
前記補正操作量生成手段は、前記前置補償信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで前記駆動信号を生成し、
前記補償信号生成手段は、前記加算手段で生成された加算信号を、前記ディスクが少なくとも１回転する期間に亘って記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を前記補償信号として生成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のトラッキング制御装置。
【請求項６】
前記外乱の影響を抑制する制御系は、繰返し補償制御部であり、
この繰返し補償制御部は、前記制御系安定化手段を通過した補償信号の大きさに所定の係数を乗じることで当該補償信号の利得を調整する利得調整手段をさらに備え、
前記補正操作量生成手段は、前記利得が調整された補償信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで前記駆動信号を生成し、
前記補償信号生成手段は、前記補正操作量生成手段で生成された駆動信号を、前記ディスクが少なくとも１回転する期間に亘って記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を前記利得が調整される前の補償信号として生成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のトラッキング制御装置。
【請求項１】
目標値であるディスク上のトラック位置と光ヘッドから出射される光ビームの光スポット位置との誤差を示すトラッキング誤差信号に基づいて前記光スポット位置の補正を行うフィードバック制御系と、前記トラッキング誤差信号に基づいて前記フィードバック制御系で行われる補正における外乱の影響を抑制する制御系と、前記外乱の影響を抑制する制御系における信号の位相遅延を補正する遅延補正手段とを用いて、前記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、
前記外乱の影響を抑制する制御系は、
所定期間の前記トラッキング誤差信号を記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに前記トラッキング誤差信号を記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を補償信号として生成する補償信号生成手段と、
前記補償信号生成手段で生成された補償信号に対して、予め定められた高域ノイズの周波数以下の低周波数成分のみを通過させる低域通過フィルタのデジタルフィルタとして動作する制御系安定化手段とを備え、
前記フィードバック制御系は、
前記トラック位置と前記光スポット位置との誤差を示すトラッキング誤差信号を生成するトラッキング誤差信号生成手段と、
前記制御系安定化手段を通過して前記フィードバック制御系に出力された信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで、前記光スポット位置を補正するための操作量である補正操作量を駆動信号として生成する補正操作量生成手段と、
前記生成された駆動信号に基づき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、
前記遅延補正手段は、
当該トラッキング制御装置の制御クロックの動作サンプリング周波数と、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数と、前記ディスクの予め定められた定常動作回転数とに基づいて、前記定常動作回転数に相当する角周波数における位相遅延分を補償するためのメモリ量を算出する補正メモリ量演算手段と、
前記遅延手段に予め定められた使用メモリ数から、少なくとも前記補正メモリ量演算手段で算出されたメモリ量分を減算させる指示を、前記補償信号生成手段に出力するメモリ量減算手段とを備え、
前記補償信号生成手段は、前記メモリ量分を減算する指令に基づいて、前記予め定められた使用メモリ数から前記メモリ量分を減算したメモリ数を前記遅延手段に設定することを特徴とするトラッキング制御装置。
【請求項２】
前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出するトラッキング誤差検出手段と、
前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を前記補償信号生成手段に出力するトラッキング誤差判定手段とをさらに備えると共に、
動作モードとして、前記遅延手段の使用メモリ数の設定値を順次切り換えることで前記位相遅延分を補償するメモリ量の最適値を求めるコマンドを外部から受け付ける外部コマンド受付モードを有し、
この外部コマンド受付モードにおいて、
前記遅延補正手段のメモリ量減算手段は、前記コマンドを受け付け、前記遅延手段に予め定められた使用メモリ数から所定のメモリ量分を減算させる指示として、減算分である、前記位相遅延分を補償するためのメモリ量の設定値を順次切り替える指示を含めて前記補償信号生成手段に出力し、
前記補償信号生成手段は、前記順次出力される指示に応じて、前記予め定められた使用メモリ数から前記所定のメモリ量分を減算したメモリ数を前記遅延手段に試験的に順次設定し、
前記トラッキング誤差検出手段は、前記遅延手段に試験的に順次設定されたメモリ数に対応して、前記トラッキング誤差信号生成手段で順次生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出し、
前記トラッキング誤差判定手段は、前記トラッキング誤差信号の大きさが前記メモリ数において測定した中で最小となるときに試験的に設定されていたメモリ量分を判別し、当該メモリ量分を前記指令として前記補償信号生成手段に通知し、
前記補償信号生成手段は、前記通知されたメモリ量分を、前記コマンドの処理結果である設定値として、前記遅延手段に設定す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】
前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の大きさを検出するトラッキング誤差検出手段と、
前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動を監視し、前記検出されたトラッキング誤差信号の大きさの変動に基づいた指令を前記制御系安定化手段に出力するトラッキング誤差判定手段とをさらに備え、
前記トラッキング誤差判定手段は、
前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が予め定められた安定状態、増加状態または減少状態のいずれであるかを判別し、
前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が安定状態である場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値に維持するように指示し、
前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が増加状態となった場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値よりも低い所定値に下げるように指示し、
前記トラッキング誤差信号の変動の大きさが減少状態となった場合に、前記カットオフ周波数を現在の設定値よりも高い所定値に上げるように指示し、
前記制御系安定化手段は、前記トラッキング誤差判定手段からの指示に基づいて、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数の値を切り替えて設定す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４】
前記トラッキング誤差判定手段は、
前記トラッキング誤差信号の大きさの変動が、前記予め定められた安定状態、増加状態または減少状態のいずれかに変化した場合に、さらに前記補正メモリ量演算手段に対して、演算に用いているカットオフ周波数を、前記制御系安定化手段で設定された前記低域通過フィルタのカットオフ周波数の値に切り替えるように指示し、
前記補正メモリ量演算手段は、前記指示に基づいて、前記カットオフ周波数の値を切り替えてから、前記位相遅延分を補償するためのメモリ量を算出することを特徴とする請求項３に記載のトラッキング制御装置。
【請求項５】
前記外乱の影響を抑制する制御系は、フィードフォワード制御部であり、
このフィードフォワード制御部は、
前記制御系安定化手段を通過した補償信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を、第１のパルス伝達関数によって生成する前置補償手段と、
前記光スポット位置の目標値に起因して前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号の予測値としてトラッキング誤差補償信号を、前記前置補償手段で生成された前置補償信号と第２のパルス伝達関数とによって生成するトラッキング誤差補償信号生成手段と、
前記生成されたトラッキング誤差補償信号と、前記トラッキング誤差信号生成手段で生成されるトラッキング誤差信号とを加算して加算信号を生成する加算手段とをさらに備え、
前記補正操作量生成手段は、前記前置補償信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで前記駆動信号を生成し、
前記補償信号生成手段は、前記加算手段で生成された加算信号を、前記ディスクが少なくとも１回転する期間に亘って記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を前記補償信号として生成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のトラッキング制御装置。
【請求項６】
前記外乱の影響を抑制する制御系は、繰返し補償制御部であり、
この繰返し補償制御部は、前記制御系安定化手段を通過した補償信号の大きさに所定の係数を乗じることで当該補償信号の利得を調整する利得調整手段をさらに備え、
前記補正操作量生成手段は、前記利得が調整された補償信号と、前記生成したトラッキング誤差信号とを加算することで前記駆動信号を生成し、
前記補償信号生成手段は、前記補正操作量生成手段で生成された駆動信号を、前記ディスクが少なくとも１回転する期間に亘って記憶する容量に対応した予め定められた使用メモリ数に設定されたメモリに記憶する遅延手段を有し、この遅延手段により遅延させた信号を前記利得が調整される前の補償信号として生成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のトラッキング制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１９８６５４（Ｐ２０１０−１９８６５４Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３９１２９（Ｐ２００９−３９１２９）
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（５９１０５３９２６）財団法人エヌエイチケイエンジニアリングサービス (169)
【出願人】（３０４０２１２８８）国立大学法人長岡技術科学大学 (458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【出願人】（５９１０５３９２６）財団法人エヌエイチケイエンジニアリングサービス (169)
【出願人】（３０４０２１２８８）国立大学法人長岡技術科学大学 (458)
【Ｆターム（参考）】
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