JP2004355718A - ディスク装置、およびトラッキング制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク装置のトラッキングの安定性を向上させる
【解決手段】トラッキングの状態を表すトラッキング誤差信号を出力する信号出力部と、ディスクに対する記録再生部の相対運動を模擬し、模擬運動結果を表わす模擬運動信号を出力するモデルとを有し、トラッキング誤差信号または模擬運動信号のいずれかに対応して、ディスクへのトラッキング制御を行う。即ち、トラッキング誤差信号と模擬運動信号とを使い分けることで、目標トラックへの引き込み処理をより安定して行える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光、磁気等を用いてディスクに情報を記録、再生するディスク装置及びトラッキング制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク（ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）などの光ディスク、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）などの磁気ディスク、光磁気ディスク等）への情報の記録、再生を行うディスク装置がある。情報の記録、再生はディスクのトラックに対して行われることから、ディスクへの情報の記録、再生の際に、ディスクへの記録再生を行う記録再生部とトラックとのディスク半径方向の相対距離を一定に保つ、いわゆるトラッキングが行われる。
例えば、光ディスクでは、対物レンズによってディスク記録面上にレーザ光を集光させてビームスポットを形成している。そして、ディスクからの戻り光から生成されるトラッキング誤差信号を用いてビームスポットとトラック中心との相対距離を検知して、トラッキングを行っている。即ち、ビームスポットが目標とするトラックに近づくと、トラッキング誤差信号に基づくサーボ動作が開始され、ビームスポットが目標トラックの中心に近づいて行く（引き込み処理）。
【０００３】
ところで、この引き込み処理が正常に行われない場合がある。これは、トラックに対するビームスポットの相対速度が大きく、ビームスポットが目標トラックを大きく通り過ぎ（オーバーシュートが大きい）、隣のトラックに突入するような場合に発生する。このとき、ビームスポットは目標トラックに戻ろうとするが、戻りすぎて、逆方向のオーバーシュートが発生し、逆方向の隣のトラックへ突入する。このように、ビームスポットが目標トラックに対して正逆方向にオーバーシュートを繰り返すと引き込み処理が正常に行われない。
引き込み処理が正常に行われないと、対物レンズが暴走し、ディスクへのアクセスに大きな時間を要する可能性がある。また、最悪の場合には対物レンズを駆動するアクチュエータが破損したり、ディスクに衝突したりするおそれもある。
引き込み処理の失敗を回避するために、ビームスポットとトラック中心との相対速度が一定値以下であることを確認してから引き込み処理を開始することが多い。なお、引き込み処理に用いる信号についての技術開発も進められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−９２９０１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディスクに対する記録再生部の相対速度を精度良く検出するのは必ずしも容易ではない。また、近年のディスクアクセスの高速化への要求からディスクの回転速度の増加が、ディスクの記録密度の高密度化への要求からトラック間隔の狭小化が、それぞれ進められている。従い、トラックへの引き込みが可能な速度範囲が狭められる傾向にあり、サーボ引き込み動作失敗の危険が増してきている。このため、記録再生部がトラックをオーバーシュートしたときの影響を低減することが求められている。
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、より安定にトラッキングを行えるディスク装置およびトラッキング方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
Ａ．上記目的を達成するために本発明に係るディスク装置は、情報を記録、再生するディスクを回転させるディスク回転部と、前記ディスク回転部で回転されるディスクへの情報の記録または再生の少なくともいずれかを行う記録再生部と、前記記録再生部を前記ディスクの半径方向に移動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するドライバ回路と、前記ディスクに対する前記記録再生部のトラッキングの状態を表すトラッキング誤差信号を出力する信号出力部と、前記ディスクに対する前記記録再生部の相対運動を模擬し、模擬運動結果を表わす模擬運動信号を出力するモデルと、前記信号発生部から出力されたトラッキング誤差信号または前記モデルから出力された模擬運動信号のいずれかに対応して、前記ドライバ回路を制御する制御信号を出力し、前記記録再生部に前記ディスクへのトラッキングを行わせる制御フィルタと、を具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るディスク装置は、トラッキングの状態を表すトラッキング誤差信号を出力する信号出力部と、ディスクに対する記録再生部の相対運動を模擬し、模擬運動結果を表わす模擬運動信号を出力するモデルとを有し、トラッキング誤差信号または模擬運動信号のいずれかに対応して、ディスクへのトラッキング制御を行うことができる。即ち、トラッキング誤差信号と模擬運動信号とを使い分けることで、記録再生部のディスクのトラックへの引き込み処理をより安定して行うことができる。例えば、トラッキング誤差信号が非線形領域のときに、モデルを用いてより安定に制御を行える。
【０００８】
（１）ディスク装置が、前記トラッキング誤差信号に基づいて、前記ディスクに対する前記記録再生部の変位および速度の少なくともいずれかを算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記変位および速度の少なくともいずれかに基づいて、前記モデルの状態を更新するモデル更新部と、をさらに具備してもよい。
トラッキング誤差信号に基づいてモデルの状態を更新して、モデルを実態と一致させることができる。
このときに、記録再生部が前記ディスクのトラックを横切るときのトラッキング誤差信号を用いることで、記録再生部の変位および速度を精密に算出することができる
【０００９】
（２）ディスク装置が、ディスクに対する前記記録再生部の変位または速度の少なくともいずれかに基づいて、前記制御フィルタに入力される信号を前記トラッキング誤差信号と前記模擬運動信号とで切り換える信号切換部、をさらに具備してもよい。
変位または速度の少なくともいずれかに基づいて、トラッキング誤差信号が線形領域であるか、トラッキング誤差信号に基づいて引き込み処理を行えるか否かを判断し、用いる信号を的確に切り換えることができる。
この変位または速度の算出は、トラッキング誤差信号あるいはモデルからの模擬運動信号のいずれかにより行える。
【００１０】
Ｂ．本発明に係るトラッキング制御方法は、ディスクへの情報の記録または再生の少なくともいずれかを行う記録再生部の移動を開始する移動開始ステップと、前記ディスクに対する前記記録再生部のトラッキングの状態を表すトラッキング誤差信号を出力する誤差信号出力ステップと、前記ディスクに対する前記記録再生部の相対運動を模擬し、模擬運動結果を表わす模擬運動信号を出力する模擬運動信号出力ステップと、前記誤差信号出力ステップで出力されたトラッキング誤差信号または前記模擬運動信号出力ステップで出力された模擬運動信号のいずれかに対応して、前記記録再生部に前記ディスクへのトラッキングを行わせる制御ステップと、を具備することを特徴とする。
【００１１】
トラッキングの状態を表すトラッキング誤差信号と、ディスクに対する記録再生部の相対運動の模擬運動結果を表わす模擬運動信号のいずれかに対応して、ディスクへのトラッキング制御を行うことができる。これらの信号を使い分けることで、記録再生部のディスクのトラックへの引き込み処理をより安定して行うことができる。
【００１２】
ここで、トラッキング制御方法が、前記トラッキング誤差信号に基づいて、前記ディスクに対する前記記録再生部の変位および速度の少なくともいずれかを算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された前記変位および速度の少なくともいずれかに基づいて、前記モデルの状態を更新するモデル更新ステップと、をさらに具備してもよい。
トラッキング誤差信号に基づいてモデルの状態を更新して、モデルを実態と一致させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置１００の構成を表すブロック図である。
光ディスク装置１００は、光ディスク１１０に情報を記録、再生する装置であり、ディスク保持部１２１，スピンドルモータ１２２，ヘッド１３０，プリアンプ１４１，増幅・演算回路１４２，Ａ／Ｄ変換器１４３，ディジタルコントローラ１５０，Ｄ／Ａ変換器１４４，ドライバ回路１４５を有する。
【００１４】
光ディスク１１０は、ディスク表面１１１の下層に情報を記録、再生する記録層１１２を有する。この記録層１１２には、光ディスク１１０の回転中心を中心とするリング状のトラックが形成され、情報の記録再生はこのトラックに対して行われる。
ディスク保持部１２１は，光ディスク１１０を保持する。
スピンドルモータ１２２は，ディスク保持部１２１ひいては光ディスク１１０を回転させるモータであり、ディスクを回転させるディスク回転部として機能する。
【００１５】
ヘッド１３０は、対物レンズ１３１、アクチュエータ１３２、発光素子１３３、ビームスプリッタ１３４，受光素子１３５を有し、光ディスク１１０の半径方向に全体として図示しない移動機構により移動できる。この移動は発光素子１３３から光ディスク１１０に照射されるレーザ光のビームスポットの位置の粗調に用いられる。本実施形態では、この粗調についての詳細は省略するが、粗調は後述するビームスポットの位置の微調とほぼ同様の機構を利用することができる。
【００１６】
対物レンズ１３１は，光ディスク１１０を対向し、光ディスク１１０に発光素子１３３からのレーザ光を集光し、また光ディスク１１０から反射されたレーザ光を受光素子１３５に導くためのレンズであり、ディスクへの情報の記録または再生の少なくともいずれかを行う記録再生部として機能する。対物レンズ１３１から出射したレーザ光が光ディスク１１０上にビームスポットを形成することで、ディスクへの情報の記録、再生を行える。
アクチュエータ１３２は，対物レンズ１３１をヘッド１３０に対して移動することで、対物レンズ１３１ひいてはビームスポットを光ディスク１１０の半径方向（トラックを横切る方法）に移動するための移動機構である。これは前述のヘッド１３０全体の移動に対して、ビームスポットの位置の微調として位置づけることができる。本実施形態では、この微調についてのトラッキング制御を後述する。
発光素子１３３には、レーザダイオード（ＬＤ）等のレーザ光源を利用できる。
ビームスプリッタ１３４は、発光素子１３３からのレーザ光を透過すると共に、光ディスク１１０からの反射光を反射して光路を変換する。
受光素子１３５は、フォトディテクタ等の光電変換素子を利用できる。
【００１７】
プリアンプ１４１は，受光素子１３５から出力された光信号を増幅するアンプである。
増幅・演算回路１４２は，プリアンプ１４１で増幅された光信号を増幅、および演算処理することで、光ディスク１１０上のトラックとビームスポットとの相対距離を表すトラッキング誤差信号を生成する回路であり、トラッキングの状態を表すトラッキング誤差信号を出力する信号出力部として機能する。なお、トラッキング誤差信号の詳細は後述する。
Ａ／Ｄ変換器１４３は，増幅・演算回路１４２から出力されたトラッキング誤差信号をディジタル信号へと変換する。
ディジタルコントローラ１５０は，ディジタル化されたトラッキング誤差信号を入力して、アクチュエータ１３２を動作するための制御信号をディジタル出力する制御装置である。なお、この詳細は後述する。
Ｄ／Ａ変換器１４４は，ディジタルコントローラ１５０から出力された制御信号をアナログの電圧値に変換する。
ドライバ回路１４５は、Ｄ／Ａ変換器１４４から出力された電圧値に応じた電流値をアクチュエータ１３２に出力する。
【００１８】
（トラッキング誤差信号の詳細）
ここでは、ディジタルコントローラ１５０の詳細を説明するに先だって、トラッキング誤差信号（「トラッキングエラー信号」、「サーボ誤差信号」ともいう）の詳細を説明する。
光ディスク装置１００では、光ディスク１１０からの反射光から生成されたトラッキング誤差信号を用いて、トラッキングサーボを行う。この結果、光ディスク１１０の偏心などに起因して、トラックがディスク半径方向に変位した場合でも、光ディスク１１０上のトラックと対物レンズ１３１との相対距離が一定誤差範囲内に保たれる。
【００１９】
トラッキング誤差信号は、位相差検出法あるいはプッシュプル法などを用いて生成できる。位相差検出法（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）では、受光素子１３５を４分割し、４分割された受光素子１３５からの信号出力を演算することで、トラッキング誤差信号が生成される。また、プッシュプル法では、受光素子１３５を２分割して、プッシュプル演算処理することで、トラッキング誤差信号が生成される。
【００２０】
図２は、光ディスク１１０のトラックの中心Ｃとトラッキング誤差信号の対応関係を表す模式図である。
トラッキング誤差信号は、一般にトラックの中心ＣとビームスポットＢＳとの相対距離に対してサイン関数の形状となる。ビームスポットＢＳがトラック中心Ｃの近傍にあるとき、トラッキング誤差信号はこの相対距離に比例する（線形領域）。しかし、ビームスポットＢＳがトラック中心Ｃから半トラック離れると、光学干渉の関係で、トラッキング誤差信号はビームスポットＢＳとの相対距離との変化とは逆の傾きを持つ（非線形領域）。ビームスポットＢＳが隣接するトラックに至ると、再び線形なトラッキング誤差信号が得られる。
このように、トラッキング誤差信号は、トラック中心Ｃからある範囲内の線形領域でのみビームスポットＢＳとの相対距離を正しく反映する。このため、基本的には、この線形領域内で目標トラックへのサーボ引き込みを完結させることが求められる。
【００２１】
図３はサーボ動作中における、ビームスポットＢＳの変位とトラッキング誤差信号の関係を表す図である。時間と共にビームスポットＢＳが移動し、各トラックのトラック中心Ｃに近づく。なお、本来は光ディスク１１０の偏心の影響で絶対位置も変動するが、この例では話しを判りやすくするために、光ディスク１１０の中心からトラックまでの距離を固定している。
トラッキング誤差信号はビームスポットＢＳが光ディスク１１０のトラックを横切るごとに位相が３６０°変化するサイン波で表される。このサイン波は、ビームスポットＢＳがトラックを横切る速度が速いときは周波数が高く、遅いときは周波数が低くなる。即ち、トラッキング誤差信号の強度でビームスポットＢＳの相対変位をトラッキング誤差信号の周波数でビームスポットＢＳの相対速度が表される。
【００２２】
以上から判るように、トラッキング誤差信号からビームスポットＢＳ（対物レンズ１３１）の変位ｙ、速度ｖを求めることができる。
変位ｙは、式（１）に示すようにトラッキング誤差信号の強度Ｐから算出できる。
ｙ＝ Ｐ／Ｐ０・Ｄ／２ ……式（１）
ここで、
Ｐ０：トラッキング誤差信号の振幅（最大強度）
Ｄ：トラック間の距離
である。
また、ビームスポットＢＳが複数のトラックを横切って移動するときの変位ｙは、次の式（２）により算出
ｙ＝ｍ・Ｄ ＋ Ｐ／Ｐ０・Ｄ／２ ……式（２）
ここで、 ｍ：ビームスポットＢＳがトラックを横切った数 である。
【００２３】
図２，３から判るように、式（１）、（２）は、トラッキング誤差信号が線形領域にあるときにのみ適用できる。特にビームスポットＢＳがトラックの中心近傍のときに（トラッキング誤差信号がゼロ近傍のときに）、式（１）、（２）から算出される変位ｙの精度が良好となる。ビームスポットＢＳがトラックの中心近傍のときに、トラッキング誤差信号の形状が直線に近いからである。
【００２４】
ビームスポットＢＳ（対物レンズ１３１）の速度ｖは、次の式（３）に基づき、トラッキング誤差信号の周波数ｆ、トラック間距離Ｄから算出できる。
ｖ＝Ｄ・ｆ ……式（３）
また、変位ｙ_ｎの測定が連続的に行われる場合、速度ｖは次の式（４）に基づき、今回測定された変位ｙ_ｎと前回測定された変位ｙ_{（ｎ−１）}との差から算出することも可能である。
ｖ＝［ｙ_ｎ−ｙ_{（ｎ−１）}］／Δｔ ……式（４）
ここで、 Δｔ：前回と今回の時刻の差 である。
式（１）、（２）と同様に、ビームスポットＢＳがトラックの中心近傍のときに、式（３）、（４）から算出される速度ｖの精度が良好となる。
【００２５】
なお、ビームスポットＢＳが、目標トラックを越えて線形領域外に出た場合に対物レンズ１３１に逆方向への力を加えるＢａｎｇ−Ｂａｎｇ的な動作を行って、非線形領域での抑止力とすることが考えられる。しかし、ビームスポットＢＳが目標トラックに近接する時の相対速度が大きい場合には、十分なブレーキをかけることができない。これは、線形領域とブレーキ領域である非線形領域の混在する制御系において、相対的に非線形領域の占める割合が大きくなることにより起こる。すなわち、線形領域で、変位、速度、加速度の情報履歴が十分に蓄積できないため、効果的なブレーキをかけることができない。
【００２６】
非線形領域でもうまく減速をかけるために、飛び出した速度に応じてブレーキをかける方法がある。具体的には、ブレーキパルス幅や振幅を速度の関数として与えるなどである。この方法は調整によっては効果的であるが、パルス状のブレーキでは計測速度の変動に対してロバストでなく、また、非パルス状の任意波形を用いたブレーキでは、調整のための指針が得にくく、調整が困難である。
【００２７】
（ディジタルコントローラ１５０の詳細）
前述のように、トラッキング誤差信号には、トラックとビームスポットとの相対距離と信号の強度とが対応しない非線形領域がある。ディジタルコントローラ１５０は、この非線形領域のダイナミクスを模擬するモデルを有し、トラッキング誤差信号が非線形領域の場合（あるいは、トラッキング誤差信号による引き込み処理が行えない場合）には、実際のトラッキング誤差信号に換えてそのモデルからの出力に基づくトラッキング制御（いわば、疑似的なセンサ出力に基づくトラッキング制御）を可能とする。
【００２８】
ディジタルコントローラ１５０は、スイッチ１５１，制御フィルタ１５３，モデル１５４，帰還部１５５を有する。
スイッチ１５１は、ディジタルコントローラ１５０の動作を実測制御側、モデル制御側とで切換える切換手段である。即ち、スイッチ１５１は、Ａ／Ｄ変換器１４３から入力されるトラッキング誤差信号が線形領域、非線形領域のいずれであるか（あるいはトラッキング誤差信号に基づく引き込み処理が可能か否か）を判定する判定手段１５２を有する。そして、この判定手段１５２の判定結果に基づき、制御フィルタ１５３への入力の切換を行う。
【００２９】
トラッキング誤差信号が線形領域であると判定されたときには、制御フィルタ１５３への入力はＡ／Ｄ変換器１４３からのトラッキング誤差信号となる。トラッキング誤差信号が非線形領域と判定されたときには、制御フィルタ１５３への入力はモデル１５４から帰還部１５５を経由するモデル帰還信号（模擬運動信号に対応）となる。トラッキング誤差信号が線形領域では制御フィルタ１５３と制御対象たる対物レンズ１３１が閉ループを構成し、トラッキング誤差信号が非線形領域においては、制御フィルタ１５３とモデル１５４とが閉ループを構成する。
【００３０】
判定手段１５２は、実測制御からモデル制御への切換、モデル制御から実測制御への切換を異なる基準に基づいて行うこともできる。例えば、トラッキング誤差信号が線形領域から外れたときに実測制御からモデル制御への切換を行い、実測制御による引き込み処理が可能と判断したときにモデル制御から実測制御への切換を行うことができる。
【００３１】
既述のように、線形領域であるか否かはビームスポットＢＳとトラックの中心との距離、即ち変位ｙによって判断できる。例えば、変位ｙが目標トラックの中心からトラック間距離Ｄの１／２以内のときに線形領域と判断し、変位ｙが目標トラックの中心からトラック間距離Ｄの１／２を越えたときに非線形領域と判断することができる。
また、トラッキング誤差信号の傾きとビームスポットの移動方向との対応関係によって、線形領域か否かを判断することもできる。ビームスポットの移動方向が同一の場合、線形領域と非線形領域では、トラッキング誤差信号の傾きの正負が異なるからである。
【００３２】
引き込み処理が可能か否かは、線形領域であることに加えて、速度ｖの大きさが所定値ｖ０より小さいか否かによって判断できる。ビームスポットの速度ｖが大きいと、引き込み処理中にビームスポットが線形領域を越え、大きなオーバーシュートが生じ易くなる。この場合には、ビームスポットが目標トラックの付近で振動し、目標トラックに到達できない（引き込み処理が失敗する）可能性が生じる。
以上のように、線形領域であり、かつ速度ｖが所定値ｖ０以下である場合に引き込み処理可能と判断することができる。
【００３３】
線形領域から外れたとき（非線形領域のとき）にモデル制御を開始し、引き込み処理可能と判断したときに実測制御を開始する場合を示したが、これに換えて他の基準を採用することも可能である。例えば、引き込み処理不能と判断したときにモデル制御を開始し、引き込み処理可能と判断したときに実測制御を開始することもできる。また、線形領域から外れたときにモデル制御を開始し、線形領域に入ったときに実測制御を開始することもできる。
以上のように、ビームスポットの変位ｙ、速度ｖ、さらには他のパラメータを用いて、実測制御とモデル制御の切換条件を種々に設定することができる。また、この変位ｙ、速度ｖには、トラッキング誤差信号を用いて計測された変位、速度、モデル１５４で算出された変位、速度を適宜に切り換えて用いることができる。
【００３４】
制御フィルタ１５３は、これらの閉ループによるサーボ制御の安定化のための演算手段である。例えば、トラッキング誤差信号（あるいは、モデル１５４からの出力）から必要な周波数成分を抽出（強調）し、減衰することで、アクチュエータ１３２による対物レンズ１３１の駆動に適した制御信号を出力する。トラッキング誤差信号がゼロ、すなわちビームスポットが光ディスク１１０の目標トラックの中心Ｃに追従するように制御される。
周波数成分の抽出としては、トラッキング誤差信号から高周波成分（ノイズ）を除去するためのローパスフィルタリング処理が挙げられる。
【００３５】
制御フィルタ１５３はＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ： Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いたデジタルフィルタ回路として構成できる。ＤＳＰによる数値演算によって制御フィルタ演算が実行される。
なお、制御フィルタ１５３による処理は、実測制御、モデル制御それぞれに適するように、切換の際に変更することも可能であるが、実測制御、モデル制御で同様の処理を行わせても差し支えない。
【００３６】
モデル１５４は、アクチュエータ１３２により対物レンズ１３１が駆動されるときの実際の動作（実ダイナミクス）をシミュレーションし、その結果（ビームスポットＢＳの変位）を出力する。
モデル１５４はＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ： Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いたデジタルフィルタ回路として構成できる。ＤＳＰによる数値演算によってモデル演算が実行される。
【００３７】
モデル１５４でのモデル演算の内容は例えば、次の式（１０）のような数式で表現できる。
Ｙ（Ｓ）＝［Ｋ／（Ｓ^２＋２・ξ・ω_ｎ・Ｓ＋ω_ｎ ^２）］・Ｕ（Ｓ）……式（１０）
ここで、
ｙ：変位（ビームスポットＢＳと目標トラック中心Ｃの相対距離）
Ｋ：入力感度
ξ：減衰係数
ω_ｎ：固有振動数
Ｓ：ラプラス変数
ｕ：入力（例えば、アクチュエータ１３２に印加される電流）
Ｙ（Ｓ）：ｙをラプラス変換したもの
Ｕ（Ｓ）：ｕをラプラス変換したもの
である。
【００３８】
入力感度Ｋ、減衰係数ξ、固有振動数ω_ｎは、定数であり、例えば、対物レンズ１３１の実際の動作に基づいて定めることができる。入力ｕは、例えば、アクチュエータ１３２に印加される電流ないし、制御信号として制御フィルタ１５３からＤ／Ａ変換器１４４に出力される電圧値である。入力感度Ｋは、この入力ｕが変位ｙに与える影響を表すファクタであり、アクチュエータ１３２によって対物レンズ１３１を移動させたときの移動状態に基づいて定めることができる。以上のように、入力感度Ｋ、減衰係数ξ、固有振動数ω_ｎ、入力感度Ｋは、対物レンズ１３１の実際の動作に合致するように、適宜に変更、調整することが可能である。
【００３９】
ラプラス変数Ｓが微分演算を意味することから、式（１）は変位ｙの２階微分方程式（Ｓ・ｙ、Ｓ^２・ｙがそれぞれ、速度、加速度）を意味する。この２階微分方程式では、初期値として変位、速度を与えることで、時間に応じて変化する変位を算出できる。即ち、モデル１５４は変位・速度を状態量として持つフィルタである。変位、速度の初期値は既述のようにトラッキング誤差信号から求めることができる。
【００４０】
（光ディスク装置１００のトラッキング動作）
図４は光ディスク装置１００でのトラッキング動作の手順を表すフロー図である。また、図５は光ディスク装置１００のトラッキング動作の際のビームスポットの軌跡（図５（Ａ））、トラッキング誤差信号（図５（Ｂ））、制御フィルタ１５３への入力（図５（Ｃ））を対比して表す図である。以下、図４，５に基づき光ディスク装置１００のトラッキング動作を説明する。
【００４１】
（１）ヘッド１３０の移動開始（ステップＳ１０１）
目標トラックの中心に向かいヘッド１３０が移動を開始する。ヘッド１３０が移動することは、対物レンズ１３１、ひいてはビームスポットＢＳの移動を意味する。既述のように、この移動はビームスポットの位置の粗調に対応する。このヘッド１３０の移動もトラッキングのためのものであり、トラッキング中にサーボ制御が行われる。
本実施形態では、ヘッド１３０の全体的な移動についてはこれ以上説明しないが、以下のステップにおいてもヘッド１３０は適宜にサーボ制御で移動されているものとする。
【００４２】
（２）対物レンズ１３１の移動開始（ステップＳ１０２）
アクチュエータ１３２により、目標トラックの中心に向かい対物レンズ１３１が移動を開始する。対物レンズ１３１の移動に伴って、ビームスポットＢＳも移動する。既述のように、この対物レンズ１３１の移動は、ヘッド１３０の全体的な移動に対して、位置の微調を意味する。
以後のサーボ制御の説明は、この微調のための制御を意味するものとする。
【００４３】
（３）サーボ動作の開始（ステップＳ１０３、図５の時刻ｔ１）
ビームスポットが、目標トラックの中心を通過することで、対物レンズ１３１の移動のサーボ制御が開始される。即ち、Ａ／Ｄ変換器１４３から入力されるトラッキング誤差信号に基づくフィードバック処理が開始される。
【００４４】
（４）トラッキング誤差信号が線形領域か否かが判断される（ステップＳ１０４）。
この判断は、既述のように、変位ｙがトラック間距離Ｄの１／２以内か否かによって行える。また、「線形領域か否か」に換えて他の基準、例えば、「引き込み処理が可能か否か」を適用してもよい。
【００４５】
（５）ステップＳ１０３で線形領域でないと判断された場合、スイッチ１５１がモデル制御側に切り替わりモデル１５４によるフィードバック処理が開始される（ステップＳ１０５、図５の時刻ｔ２）。図５では、時刻ｔ２でオーバーシュートが発生することで、線形領域から外れている。
この切換の際に、トラッキング誤差信号から算出された変位ｙ、速度ｖが初期値としてモデル１５４に入力され、モデル１５４によるビームスポットの変位の経時的な算出が可能となる。なお、モデル１５４が動作を開始した後は、モデル１５４自身で算出した変位ｙ、速度ｖに基づき、変位の時間的な変化が算出される。
【００４６】
（６）モデル１５４による処理が行われているときには、モデル１５４によるモデル演算（ステップＳ１０６）、モデル１５４からの出力に基づく制御フィルタ１５３による制御フィルタ演算（ステップＳ１０７）が繰り返し行われる（図５の時刻ｔ２〜ｔ３）。
このときのモデル１５４からの出力は図５（Ｂ）に示すように、実際のビームスポットＢＳの軌跡と対応する。制御フィルタ１５３への入力はトラッキング誤差信号から、モデル１５４からの出力に切り替わっている。この入力は、図５（Ｃ）に示すように、トラッキング誤差信号の出力範囲を仮想的に広げた（相対変位の測定範囲を広げた）挙動を示す。
モデル１５４からの出力に基づく制御フィルタ１５３からの制御フィルタ演算出力によって、アクチュエータ１３２が駆動され、一旦オーバーシュートしたビームスポットＢＳが再び目標トラックの中心Ｃに近づいて行くことになる。
【００４７】
１）モデル制御処理中に、引き込み処理が可能か否かが判断される（ステップＳ１０９）。既述のように、この判断は、トラッキング誤差信号に基づく制御によってビームスポットＢＳの位置を目標トラックの中心に収束してゆくことが可能か否かであり、変位ｙおよび速度ｖによって引き込み可能か否かを判断できる。なお、「引き込み処理が可能か否か」に換えて他の基準、例えば、「線形領域か否か」を適用してもよい。
【００４８】
２）モデル制御処理中に、モデル制御が一定時間を越えて行われているかが判断される（ステップＳ１０８）。これは、何らかの理由でいつまでもステップＳ１１０での判断が「引き込み可能」とならない場合に、退避・リトライ処理を行うためである（ステップＳ１１０）。
退避・リトライ処理では、例えばサーボ動作を一旦解除して、ステップＳ１０３から再開される。なお、退避・リトライ処理では、モデル１５４への実測値の再入力等の他の処理も可能である。
【００４９】
（７）ステップＳ１０９で「引き込み可能」と判断された場合、スイッチ１５１が実測制御側に切り替わり、トラッキング誤差信号によるフィードバック処理（引き込み処理）が開始される（ステップＳ１１１、図５の時刻ｔ３）。
このときには、「引き込み可能」と判断されていることから、速度ｖが時刻ｔ１のときよりも小さく、従いオーバーシュートを生じにくいことが期待できる。
【００５０】
（８）実測制御による引き込み処理が行われているときには、トラッキング誤差信号に基づく制御フィルタ１５３の制御フィルタ演算（ステップＳ１１３）が繰り返し行われる（図５の時刻ｔ３〜ｔ４）。トラッキング誤差信号に基づく制御フィルタ１５３の出力によって、アクチュエータ１３２を駆動し、ビームスポットＢＳを目標トラックの中心Ｃに近づけて行く。
【００５１】
１）実測制御による引き込み処理中、一定時間毎に引き込みが成功したか否かがが判断される（ステップＳ１１４，Ｓ１１５）。引き込み処理が失敗した場合に、退避・リトライ処理を行うためである（ステップＳ１１１）。
引き込み処理の成功、不成功は、例えば、変位ｙ（目標トラックの中心とビームスポットとの距離）が所定範囲（制御誤差）以内か否かで判断できる。
退避・リトライ処理では、例えばサーボ動作が一旦解除された後にステップＳ１０３からサーボ動作が再開される。
【００５２】
２）実測制御による引き込み処理中に、線形領域内か否かが判断される（ステップＳ１０４）。そして、このステップＳ１０４で、線形領域を出たと判断された場合、スイッチ１５１がモデル制御側に切り替わりモデル１５４によるフィードバック処理が再開される（ステップＳ１０５）。
【００５３】
以上説明したように本実施形態によれば、ヘッド１３０（対物レンズ１３１）とメディア（光ディスク１１０）におけるサーボ引き込み動作において、トラッキング誤差信号の非線形領域でのビームスポットの挙動をモデル１５４による内部演算で補間している。その結果、サーボ動作が開始されるとき（時刻ｔ１）での相対速度範囲が大きくても引き込み処理が可能となり、リミットサイクル（ビームスポットの振動、暴走）を回避できる。また、より短時間でサーボ引き込み動作を完了することが可能となる。
【００５４】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光ディスク装置２００の構成を表すブロック図である。
光ディスク装置１００のようなモデル１５４に基づく制御手法は、モデルと実物との偏差がある場合に安定性を保証できない可能性がある。このため、本実施形態ではモデルと実物との偏差を最小化するようなフィードバックを用いる。
【００５５】
光ディスク装置２００では、ディジタルコントローラ２５０にモデル状態再設定部２５１が設けられている。
モデル状態再設定部２５１は、トラッキング誤差信号から得られた変位ｙ、速度ｖに基づき、モデル１５４の状態の再設定を行うものであり、モデルの状態を更新するモデル更新部およびトラッキング誤差信号に基づき変位ｙ、速度ｖを算出する算出部として機能する。なお、トラッキング誤差信号に基づく変位ｙ、速度ｖの算出は、他で行っても差し支えない。
【００５６】
モデル１５４の状態の再設定は、必ずしも変位ｙ、速度ｖの双方について行う必要はなく、どちらか一方のみをフィードバックすることも可能である。一方のみのフィードバックでもモデル１５４の状態を実際の動作に近づけることが可能となる。
既述のように、変位ｙ、速度ｖはトラッキング誤差信号から式（１）〜（４）に基づき算出可能である。この算出には、トラックをビームスポットが横切るときのトラッキング誤差信号を用いるのが、変位ｙ、速度ｖを正確に算出する上で好ましい。
その他の構成は、第１の実施形態と本質的に相違する訳ではないので説明を省略する。
【００５７】
（光ディスク装置２００のトラッキング動作）
図７は光ディスク装置２００でのトラッキング動作の手順を表すフロー図である。以下、図７に基づき光ディスク装置２００のトラッキング動作を説明する。
ここでは、モデル１５４による処理が行われているときに、モデル状態再設定部２５１によりモデル１５４の状態の再設定が行われる（ステップＳ２０１〜Ｓ２０３）。
即ち、トラッキング誤差信号から変位、速度を算出し（ステップＳ２０１）、ビームスポットＢＳがトラックの中心を横切ったと判断されたときに（ステップＳ２０２）、モデル１５４への変位、速度の再設定が行われる（ステップＳ２０３）。これは、トラックを横切る瞬間に最も信頼のおける変位、速度が測定できるためである。
モデル１５４に正確な変位、速度が設定されるため、モデル１５４からの出力の信頼性を確保することができる。なお、変位、速度のいずれかのみを再設定してもよい。
その他の動作では、第１の実施形態と本質的に相違する訳ではないので説明を省略する。
【００５８】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は既述の実施形態には限られず、拡張、変更できる。拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、上記実施形態では、光ディスクの対物レンズの移動についてモデルによる制御を適用したが、ヘッド全体の移動についてモデルによる制御を適用することが可能である。
また、光ディスクのトラッキングサーボ引き込みに限らず、磁気ディスク、光磁気ディスク等種々のディスク（メディア）へのトラッキング引き込み動作にモデルによる制御を適用できる。メディアに対するヘッドの相対速度、初期変位、さらには変位検出の非線形性等の関係で、サーボ引き込みに困難性が生じる場合に、モデル制御を適用して、サーボ引き込みを容易にすることが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、より安定にトラッキングを行えるディスク装置およびトラッキング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置の構成を表すブロック図である。
【図２】光ディスクのトラックの中心とトラッキング誤差信号の対応関係を表す模式図である。
【図３】サーボ動作中における、ビームスポットの変位とトラッキング誤差信号の関係を表す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置でのトラッキング動作の手順を表すフロー図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る光ディスク装置のトラッキング動作の際のビームスポットの軌跡、トラッキング誤差信号、制御フィルタへの入力を対比して表す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光ディスク装置の構成を表すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光ディスク装置でのトラッキング動作の手順を表すフロー図である。
【符号の説明】
１００…光ディスク装置、１１０…光ディスク、１１１…ディスク表面、１１２…記録層、１２１…ディスク保持部、１２２…スピンドルモータ、１３０…ヘッド、１３１…対物レンズ、１３２…アクチュエータ、１３３…発光素子、１３４…ビームスプリッタ、１３５…受光素子、１４１…プリアンプ、１４２…増幅・演算回路、１４３…Ａ／Ｄ変換器、１４４…Ｄ／Ａ変換器、１４５…ドライバ回路、１５０…ディジタルコントローラ、１５１…スイッチ、１５２…判定手段、１５３…制御フィルタ、１５４…モデル、１５５…帰還部

Claims (9)

1. 情報を記録、再生するディスクを回転させるディスク回転部と、
   前記ディスク回転部で回転されるディスクへの情報の記録または再生の少なくともいずれかを行う記録再生部と、
   前記記録再生部を前記ディスクの半径方向に移動させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを駆動するドライバ回路と、
   前記ディスクに対する前記記録再生部のトラッキングの状態を表すトラッキング誤差信号を出力する信号出力部と、
   前記ディスクに対する前記記録再生部の相対運動を模擬し、模擬運動結果を表わす模擬運動信号を出力するモデルと、
   前記信号発生部から出力されたトラッキング誤差信号または前記モデルから出力された模擬運動信号のいずれかに対応して、前記ドライバ回路を制御する制御信号を出力し、前記記録再生部に前記ディスクへのトラッキングを行わせる制御フィルタと、
   を具備することを特徴とするディスク装置。
2. 前記トラッキング誤差信号に基づいて、前記ディスクに対する前記記録再生部の変位および速度の少なくともいずれかを算出する算出部と、
   前記算出部によって算出された前記変位および速度の少なくともいずれかに基づいて、前記モデルの状態を更新するモデル更新部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
3. 前記算出部が、前記記録再生部が前記ディスクのトラックを横切るときのトラッキング誤差信号に基づいて、前記ディスクに対する前記記録再生部の変位および速度の少なくともいずれかを算出する
   ことを特徴とする請求項２記載のディスク装置。
4. 前記ディスクに対する前記記録再生部の変位または速度の少なくともいずれかに基づいて、前記制御フィルタに入力される信号を前記トラッキング誤差信号と前記模擬運動信号とで切り換える信号切換部、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
5. 前記記録再生部の変位または速度が、前記信号出力部から出力されたトラッキング誤差信号に基づいて算出される
   ことを特徴とする請求項４記載のディスク装置。
6. 前記トラッキング誤差信号が、前記記録再生部が前記ディスクのトラックを横切るときのトラッキング誤差信号である
   ことを特徴とする請求項５記載のディスク装置。
7. 前記記録再生部の変位または速度が、前記モデルから出力された模擬運動信号に基づいて算出される
   ことを特徴とする請求項４記載のディスク装置。
8. ディスクへの情報の記録または再生の少なくともいずれかを行う記録再生部の移動を開始する移動開始ステップと、
   前記ディスクに対する前記記録再生部のトラッキングの状態を表すトラッキング誤差信号を出力する誤差信号出力ステップと、
   前記ディスクに対する前記記録再生部の相対運動を模擬し、模擬運動結果を表わす模擬運動信号を出力する模擬運動信号出力ステップと、
   前記誤差信号出力ステップで出力されたトラッキング誤差信号または前記模擬運動信号出力ステップで出力された模擬運動信号のいずれかに対応して、前記記録再生部に前記ディスクへのトラッキングを行わせる制御ステップと、
   を具備することを特徴とするトラッキング制御方法。
9. 前記トラッキング誤差信号に基づいて、前記ディスクに対する前記記録再生部の変位および速度の少なくともいずれかを算出する算出ステップと、
   前記算出ステップで算出された前記変位および速度の少なくともいずれかに基づいて、前記モデルの状態を更新するモデル更新ステップと、
   をさらに具備することを特徴とする請求項８記載のトラッキング制御方法。

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