JP2004362728A - ピックアップの記録読取点位置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 安定性が高く、高速な制御が可能な高性能な記録読取点位置制御装置等を提供する。
【解決手段】 ピックアップの記録読取点位置の誤差信号を生成する誤差信号生成器と、記録読取点位置を変化せしめるアクチュエータと、誤差信号に基づいて非線形制御及び線形制御をなしてアクチュエータを駆動するサーボ制御器と、当該誤差信号に基づいてサーボオープンからサーボクローズへ切替える切替部と、非線形制御及び線形制御の利得を調整する調整部と、を有する。調整部は、当該切替え時において非線形制御成分が線形制御成分よりも大であり、当該切替え時から所定時間経過後において線形制御成分が非線形制御成分よりも大となるように利得を調整する。また、調整部は、記録媒体上のディフェクトが消失したことを検出した時点から所定期間において非線形制御成分が線形制御成分よりも大であるように上記非線形制御及び線形制御の利得を調整する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、記録媒体への記録又は記録媒体からの読取をなすピックアップの記録読取点位置の制御装置等に関する。

近年の情報通信技術の進展に伴い、高密度・大容量の情報記録媒体の研究開発が活発に進められている。このような記録媒体としては、光学式記録媒体、磁気記録媒体等がある。例えば、光学式記録媒体としては、ＣＤ（Compact disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクが知られている。また、光ディスクのさらなる大容量化のため、複数の記録層を同一記録面（サイド）に設けることにより１記録面当たりの記録容量を増大させることが可能な多層光ディスクが知られている。

さらに、次世代大容量光ディスクとして、青紫色レーザを光源に用いた光ディスク、例えばBlu-ray Discの研究開発が精力的に進められている。

上記した記録媒体の高密度化に応じて、記録再生装置の高性能化が必要とされている。特に、記録位置及び読取位置の制御を行うためのサーボ制御を含む記録読取位置制御装置の高性能化が重要である。

位置制御を行う装置としては、非線形制御（スライディングモード制御）を用いた制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この制御装置は、プリンタ等の記録媒体（記録用紙）の搬送系制御に用いられ、当該記録媒体の目標位置への搬送停止直前における残余振動を防止することを目的としてスライディングモード制御が用いられている。そして、記録媒体の搬送停止によって目標位置制御も終了する。

なお、非線形制御は、制御入力がチャタリング（高周波振動）し易いという欠点がある。また、電力消費が大きいという欠点がある。

前述のように、高記録密度化の進展に対応して、情報の記録、及び当該記録された情報の読取が可能な記録ディスク等の記録媒体に用いられる制御装置の高性能化が重要となっている。例えば、光記録ディスクを用いる記録・読取装置においては、記録及び読取に用いられる光ビームを目標とする記録位置又は読取位置へ移動及びフォーカシングし、その後もトラッキング制御及びフォーカシング制御を行いつつ記録又は読取を行う必要がある。すなわち、トラッキング制御、フォーカシング制御等のサーボ制御を含む、ピックアップの記録読取位置制御装置の高速化、高精度化、高安定化などが求められている。

上記したように、高記録密度の記録媒体においては、サーボオープン状態として光ビームを目標位置付近へ移動（トラッキングジャンプ、フォーカスジャンプ）させた後、高速かつ安定にサーボ引き込みを行う必要がある。さらに、同様に高速かつ安定にサーボ引き込みを行う必要がある場合として、記録媒体の欠陥（ディフェクト）等によるサーボ制御不安定を回避するためのアクチュエータ駆動制御後におけるサーボ引き込みがある。

例えば、通常、光ディスクにはディスクの製造時及びディスクを使用する際に形成される種々の傷、汚れ、指紋などの欠陥（ディフェクト）が存在し、上記したサーボ制御を安定に動作させる際の障害となる。このようなディフェクトが存在する場合、トラッキングエラーやフォーカスエラーなどが正しい値を示さないため、これらに従いアクチュエータを駆動するとサーボ制御が乱されることになる。

従来のサーボ制御においては、誤差信号に線形位相補償を施し、駆動するといった線形制御が用いられていた。そして、このようなディフェクトによるサーボ制御への悪影響を回避する方法として、ディフェクトを検出した場合には、例えば、ディフェクトの検出前のエラー値（前値ホールド）や、誤差信号の低域成分（積分信号）をサーボ制御信号として用いて、ディフェクトにより発生する偽の（目標値からの正しいずれ量を表さない）誤差信号によるサーボ不良を低減する方法が採られていた（例えば、特許文献２参照）。

また、このようなディフェクト検出を行う場合であっても、ディフェクトの発生からディフェクトが検出されるまでには時間遅れ（検出遅れ時間、又は単に遅れ時間）が生じる。この遅れ時間の間はディフェクトの影響を受けた偽の誤差信号に基づいて制御が実行され、サーボ制御が乱される原因となっていた（例えば、特許文献２参照）。さらに、ディフェクト検出の前後で線形制御器の特性を変更させる処理が行われていた（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、上記したホールド値を用いた従来のサーボ制御においては、ホールド値が示す偏倚量と実際の偏倚量とがディフェクト発生中においてかけ離れることにより、ディフェクト終了後において過度現象が生じ、誤差信号の正常値への収束が遅れてサーボ制御が不安定になるという問題があった。また、ディフェクト終了後に線形制御器の特性を変更させることによる収束の改善には限界があり、不十分であった。さらに、例えば、指紋のように繰り返しディフェクトが現れるような場合は、ディフェクトとディフェクトの間隔が非常に短く、その間の有効区間内でサーボを安定な状態に引き込むことは困難であった。例えば、ディフェクトが繰り返し現れるような場合、通常の線形制御のみの場合では、１のディフェクト終了後、確実に引き込み動作が行われる前に次のディフェクトによってサーボ制御が乱されてしまう。これが連続的に繰り返されることにより位置ずれが徐々に積み重なって拡大されることにより安定なサーボ制御が困難になるという問題があった。
特開平１０−１０６０１２号公報（第２−３頁、図３） 特開２００２−８２５３号公報（第２−３頁、図３） 特開２００１−３０７３４６号公報（第５頁、図９）

本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、安定性が高く、高速な制御が可能な高性能な記録読取点位置制御装置等を提供することにある。

本発明による制御装置は、記録媒体への記録又は記録媒体からの読取をなすピックアップの記録読取点位置及び記録媒体の記録読取目標位置を相対的に移動させつつ記録読取をなすピックアップの記録読取点位置の制御装置であって、ピックアップの記録読取点位置及び記録媒体の記録読取目標位置間の誤差を表す位置誤差信号を生成する誤差信号生成器と、ピックアップを駆動してピックアップの記録読取点位置を変化せしめるアクチュエータと、位置誤差信号に基づいてピックアップの記録読取点位置の非線形制御及び線形制御をなし、アクチュエータを駆動するサーボ制御器と、位置誤差信号に基づいてサーボ制御器をサーボオープンからサーボクローズへ切替える切替部と、サーボ制御器のサーボオープンからサーボクローズへの切替え時においては非線形制御成分が線形制御成分よりも大であり、切替え時から所定時間経過後において線形制御成分が非線形制御成分よりも大となるように非線形制御及び線形制御の利得を調整する調整部と、を有することを特徴としている。

また、本発明による制御装置は、複数の記録層を有する光記録媒体への記録又は光記録媒体からの読取をなすピックアップの記録読取点位置及び光記録媒体の記録読取目標位置を相対的に移動させつつ記録読取をなすピックアップの記録読取点位置の制御装置であって、ピックアップの記録読取点位置及び光記録媒体の記録読取目標位置間の誤差を表す位置誤差信号を生成する誤差信号生成器と、ピックアップを駆動してピックアップの記録読取点位置を変化せしめるアクチュエータと、位置誤差信号に基づいてピックアップの記録読取点位置の非線形制御及び線形制御をなし、アクチュエータを駆動するサーボ制御器と、光記録媒体の１の記録層から他の記録層への記録読取点位置のジャンプを指令するジャンプ指令信号を受信する受信部と、ジャンプ指令信号に基づいて、サーボ制御器をオープン状態に移行せしめると共に、記録読取点位置を上記他の記録層に移送する記録読取点位置ジャンプ部と、位置誤差信号に基づいて、サーボ制御器を上記他の記録層に対するサーボクローズ状態に切替える切替部と、サーボ制御器の上記他の記録層に対するサーボクローズ状態への切替え時においては非線形制御成分が線形制御成分よりも大であり、切替え時から所定時間経過後において線形制御成分が非線形制御成分よりも大となるように非線形制御及び線形制御の利得を調整する調整部と、を有することを特徴としている。

また、本発明による制御装置は、記録媒体への記録又は記録媒体からの読取をなすピックアップの記録読取点位置及び記録媒体の記録読取目標位置を相対的に移動させつつ記録読取をなすピックアップの記録読取点位置の制御装置であって、ピックアップの記録読取点位置及び光記録媒体の記録読取目標位置間の誤差を表す位置誤差信号を生成する誤差信号生成器と、ピックアップを駆動してピックアップの記録読取点位置を変化せしめるアクチュエータと、位置誤差信号に基づいてピックアップの記録読取点位置の非線形制御及び線形制御をなし、アクチュエータを駆動するサーボ制御器と、記録媒体の１の記録トラックから他の記録トラックへの記録読取点位置のジャンプを指令するジャンプ指令信号を受信する受信部と、ジャンプ指令信号に基づいて、サーボ制御器をオープン状態に移行せしめると共に、記録読取点位置を上記他の記録トラックに移送する記録読取点位置ジャンプ部と、位置誤差信号に基づいて、サーボ制御器を上記他の記録トラックに対するサーボクローズ状態に切替える切替部と、サーボ制御器の上記他の記録トラックに対するサーボクローズ状態への切替え時においては非線形制御成分が線形制御成分よりも大であり、切替え時から所定時間経過後において線形制御成分が非線形制御成分よりも大となるように非線形制御及び線形制御の利得を調整する調整部と、を有することを特徴としている。

さらに、本発明による制御装置は、ピックアップの記録読取位置を移動させつつピックアップの記録読取目標位置からの偏倚量に基づいてピックアップの記録読取位置のサーボ制御をなす制御装置であって、当該目標位置からの偏倚量を表す誤差信号を生成する誤差信号生成器と、ピックアップを駆動してピックアップの記録読取位置を変化せしめるアクチュエータと、記録媒体上のディフェクトを検出するディフェクト検出部と、上記位置誤差信号に基づいてピックアップの記録読取位置の非線形制御及び線形制御をなし、上記アクチュエータを駆動するサーボ制御器と、上記ディフェクト検出部がディフェクトが消失したことを検出した時点から所定期間において非線形制御成分が線形制御成分よりも大であるように上記非線形制御及び線形制御の利得を調整する調整部と、を有することを特徴としている。

また、本発明による制御方法は、ピックアップの記録読取位置を移動させつつピックアップの記録読取目標位置からの偏倚量に基づいてピックアップの記録読取位置のサーボ制御をなす制御方法であって、当該目標位置からの偏倚量を表す誤差信号を生成する誤差信号生成ステップと、ピックアップを駆動してピックアップの記録読取位置を変化せしめるステップと、記録媒体上のディフェクトの発生及び消失を検出するディフェクト検出ステップと、誤差信号に基づいてピックアップの記録読取位置の非線形制御及び線形制御をなし、アクチュエータを駆動するサーボ制御ステップと、上記ディフェクト検出ステップにおいてディフェクトが消失したことを検出した時点から所定期間において非線形制御成分が線形制御成分よりも大であるように上記非線形制御及び線形制御の利得を調整する利得調整ステップと、を有することを特徴としている。

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に示す実施例において、等価な構成要素には同一の参照符を付している。

図１は、本発明の実施例である記録読取位置制御装置１０の構成を示すブロック図である。記録読取位置制御装置１０は、光ディスク１１への記録又は光ディスク１１からの読取に用いられる光ビームのフォーカシング位置及びトラッキング位置の制御（すなわち、記録読取点位置の制御）をなす。記録読取位置制御装置１０の構成について以下に詳細に説明する。

光ディスク１１は、スピンドルモータ１７によって回転される。スピンドルモータ１７はスピンドルモータ制御器２７によって制御され、またスピンドルモータ制御器２７は、後述するコントローラ（ＣＰＵ）２５によって制御される。また、スピンドルモータ１７のスピンドルの回転速度、回転角等の回転信号は回転検出器１８によって検出され、当該検出信号は、スピンドルモータ制御器２７及び中央コントローラ（ＣＰＵ）２５に供給される。

ピックアップ光学系１２は、光ビーム(ＬＢ)を発するレーザ光源及び対物レンズを有する。なお、ピックアップ光学系１２の各構成要素については図示しない。当該レーザ光源からの光ビームは対物レンズにより光ディスク１１の記録層にフォーカシングされる。光ディスク１１で反射された反射光は対物レンズにより集光され、光検出器１５によって受光される。

ピックアップ光学系１２は、ピックアップ駆動部１４によって駆動される。後述するように、ピックアップ駆動部１４には、図示しないフォーカスアクチュエータ１４Ａ、トラッキングアクチュエータ１４Ｂ、及びスライダモータ１４Ｃが設けられている。ピックアップ駆動部１４は、駆動信号生成器２６によって生成される駆動信号によって動作する。なお、スライダモータ１４Ｃは、駆動信号に応じてピックアップ光学系１２を記録又は読取トラック位置にスライドせしめるよう動作する。

光検出器１５は、例えば、複数の受光部を有する受光素子を備えている。例えば、４分割受光素子が用いられる。すなわち、当該４分割受光素子は、上記光ディスク１１の記録トラックに沿った方向（タンジェンシャル方向）と、記録トラックに直交する方向（ラジアル方向）とによって４分割された４つの受光部を有する。光ディスク１１から反射された反射光はこれら４つの受光部の各々によって受光され、夫々が個別に電気信号に変換されて出力される。

光電変換により得られた各信号は、電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換器２１によって電圧信号に変換され、これら変換後の信号は検出信号としてフォーカス／トラッキングエラー信号生成器（以下、単に誤差信号生成器という）２２に供給される。誤差信号生成器２２は、フォーカスエラー信号(ＦＥ)及びトラッキングエラー信号(ＴＥ)を生成する。すなわち、フォーカスエラー信号(ＦＥ)及びトラッキングエラー信号(ＴＥ)は、光記録媒体上の記録読取目標位置及び光ピックアップの記録読取点位置間の誤差を表している。

フォーカス信号ＦＥは、例えば非点収差法によって生成される。すなわち、光学系の非点収差によって生じる対物レンズの焦点位置からのずれとして生成される。また、トラッキングエラー信号ＴＥは、例えばＤＰＤ（Differential Phase Detection）法によって生成される。すなわち、上記４分割受光素子の対角位置の受光部による受光信号の位相差から生成される。

誤差信号生成器２２において生成されたフォーカスエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥは、ピックアップ駆動制御部２３に供給される。ピックアップ駆動制御部２３は、装置全体の制御をなす中央コントローラ（以下、ＣＰＵと称する）２５の制御の下、フォーカシング制御、トラッキング制御及びスライダ制御を行う。ピックアップ駆動制御部２３は、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥ、及びＣＰＵ２５からのトラック位置制御信号に基づいて、フォーカシング制御信号ＦＤＣ、トラッキング制御信号ＴＤＣ及びスライダ制御信号ＳＤＣを生成し、駆動信号生成器２６に供給する。前述のように、駆動信号生成器２６は、フォーカシング駆動信号ＦＤ、トラッキング駆動信号ＴＤ、及びスライダ駆動信号ＳＤを生成し、ピックアップ駆動部１４に供給する。

以下に、図面を参照して、本発明の実施例１であるフォーカスサーボ制御装置の構成、及び引き込み動作について詳細に説明する。

図２は、記録読取位置制御装置１０の構成のうち、特に、ピックアップ駆動制御部２３の構成について詳細に示すブロック図である。本実施例においては、図２に示すように、第１の制御系（非線形制御系）及び第２の制御系（線形制御系）が設けられている。

より詳細には、誤差信号生成器２２からのフォーカスエラー信号ＦＥは、非線形スライディングモード制御器（以下、単にスライディングモード制御器ともいう）３１に供給され、非線形制御信号ＳＬＭが生成される。非線形制御信号ＳＬＭは第１の増幅器３３（利得Ｋ１）に供給され、増幅される。

また、誤差信号生成器２２からのフォーカスエラー信号ＦＥは、線形位相補償器３２によって位相補償される。当該位相補償後の信号ＥＱは第２の増幅器３４（利得Ｋ２）に供給され、増幅される。

第１の増幅器３３及び第２の増幅器３４により増幅された非線形系及び線形系の制御信号は加算器３５において加算され、当該加算信号は制御入力ＦＵとしてループスイッチ３６に供給される。なお、第１の増幅器３３及び第２の増幅器３４の利得Ｋ１及びＫ２は、後述する利得設定回路からの利得制御信号(K1CNT,K2CNT)によって制御される。

ループスイッチ３６には、のこぎり波発生器３８からの鋸歯状信号が供給される。のこぎり波発生器３８は、ＣＰＵ２５からのフォーカスサーボ開始信号ＦＯＮに基づいて当該鋸歯状信号を生成する。

さらに、誤差信号生成器２２からのフォーカスエラー信号ＦＥは、ピーク検出器４１に供給され、そのピーク（例えば、負のピーク）が検出される。当該ピーク検出信号ＦＰはコンパレータ４２に供給され、所定の基準値又は閾値と比較される。当該比較結果を表す信号ＦＣは、コンパレータ４２からループ選択信号生成器４３に供給される。また、誤差信号生成器２２からのフォーカスエラー信号ＦＥは、ゼロクロス検出器４５においてゼロクロス検出がなされ、その検出信号ＦＺがループ選択信号生成器４３に供給される。ループ選択信号生成器４３は、信号ＦＣ、ＦＺ及びＦＯＮに基づいてループ選択信号ＳＷを生成し、ループスイッチ３６及び利得設定回路４７に供給する。

ループスイッチ３６は、ループ選択信号ＳＷに基づいて、加算器３５からの制御入力ＦＵとのこぎり波発生器３８からの鋸歯状信号とを切替え、駆動信号生成器２６に供給する。駆動信号生成器２６は、ループスイッチ３６から供給された信号を駆動信号ＦＤに変換し、ピックアップ駆動部１４内のフォーカスアクチュエータ１４Ａに供給する。

ここで、本実施例におけるスライディングモード制御器の１例を図３及び図４を参照して説明する。

図３に示すように、フォーカスエラー信号ＦＥは、切換え面演算器５１及び等価制御系演算器５３の両者に供給される。切換え面演算器５１は、切換え面演算を実行し、切換え面SIGMAを出力する。非線形化演算器５２は当該切換え面SIGMAを非線形化し、非線形出力ＮＬを出力する。等価制御系演算器５３は、等価制御系の演算を実行し、線形出力ＬＩＮを出力する。非線形出力ＮＬ及び線形出力ＬＩＮは、加算器５４により加算され、スライディングモード制御器の出力ＳＬＭが得られる。

図４を参照し、スライディングモード制御器及び線形位相補償器についてより具体的な例に基づいて詳細に説明する。フォーカスエラー信号ＦＥは、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）５５Ａにより量子化され、デジタル値としてフォーカス位置誤差（Ｘ１）が得られる。当該位置誤差は微分演算器５６により微分され、速度誤差（Ｘ２）が得られる。切換え面演算器５１は、
SIGMA＝Ｓ・Ｘ ； Ｓ＝〔Ｓ１ Ｓ２〕； Ｘ＝〔Ｘ１ Ｘ２〕
なる行列演算又はベクトル演算等の演算を実行し、切換え面SIGMAを得る。

非線形化演算器５２は、
ＮＬ＝Ｋ・ｓｇｎ（SIGMA）
なる演算を実行し、非線形出力ＮＬを得る。

等価制御系演算器５３は、
ＬＩＮ＝Ｌ・Ｘ ； Ｌ＝〔Ｌ１ Ｌ２〕
なる演算を実行し、線形出力ＬＩＮを得る。

第１加算器５７は、
ＳＬＭ＝ＮＬ＋ＬＩＮ
なる演算を実行し、スライディングモード制御出力ＳＬＭを得る。

線形位相補償演算器３２は、
ＥＱ＝Ｋｐ・Ｘ１＋Ｋｄ・Ｘ２＋Ｋｉ・Ｘ１／（１−ｚ^-1）
なる演算を実行し、線形位相補償演算出力ＥＱを得る。

スライディングモード制御出力ＳＬＭ及び線形位相補償演算出力ＥＱから次式の演算によってＦＵが得られる。

ＦＵ＝Ｋ１・ＳＬＭ＋Ｋ２・ＥＱ
すなわち、ＳＬＭ及びＥＱは、それぞれ増幅器３３、３４により利得Ｋ１、Ｋ２で増幅され、第２加算器５８において加算される。第２加算器５８の演算結果はデジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ）によりアナログ値に変換され、上記アナログ量ＦＵが得られる。

次に、図５に示すように、上記した各信号についてのタイミングチャートを参照してフォーカスサーボ制御の引き込み動作について詳細に説明する。

まず、フォーカスサーボの開始指令がＣＰＵ２５から発せられると、フォーカスサーボ開始信号ＦＯＮが低レベル（以下、「Ｌレベル」と記す。）から高レベル（以下、「Ｈレベル」と記す。）に変化する。フォーカスサーボ開始信号ＦＯＮがＨレベルになると、ループ選択信号生成器４３はループ選択信号ＳＷをＬレベルとし、ループスイッチ３６の入力をのこぎり波発生器３８側に切り替え、サーボループをオープン状態とする。

ループ選択信号ＳＷがＬレベルのとき、利得設定回路４７は初期利得として非線形制御系（すなわち、非線形スライディングモード制御器側）の増幅器３３の利得Ｋ１を高利得Ｋ１Ｈに設定し、線形制御系（線形位相補償器側）の増幅器３４の利得Ｋ２を低利得Ｋ２Ｌに設定する。

次に、のこぎり波発生器３８は、対物レンズを一旦光ディスク１１から離すためにフォーカシング駆動信号ＦＤを下降せしめる電圧を発生する。その後、のこぎり波発生器３８は、対物レンズを光ディスク１１に近接させるためにフォーカシング駆動信号ＦＤを上昇せしめる電圧を発生する。対物レンズ及び光ディスク１１の距離が焦点位置に近接すると、Ｓ字形状を有するフォーカスエラー信号ＦＥが発生し始める。ピーク検出器４１は、フォーカスエラー信号ＦＥの負のピークの検出を行い、検出信号ＦＰを生成する。ピーク検出器４１の検出信号ＦＰは、コンパレータ４２において所定の基準値ＴＨと比較され、検出信号ＦＰの大きさが所定の基準値ＴＨに達したとき（本実施例の場合では、検出信号ＦＰの大きさが基準値ＴＨ以下となったとき）、コンパレータ４２の出力ＦＣは、ＨレベルからＬレベルに変化する。

ゼロクロス検出器４５において、フォーカスエラー信号ＦＥのゼロクロスが検出されると、ゼロクロス検出器４５のゼロクロス検出信号ＦＺはＬレベルからＨレベルに変化する。ループ選択信号生成器４３は、コンパレータ４２の出力ＦＣがＬレベルであり、かつ、ゼロクロス検出信号ＦＺの立ち上がりエッジを検出すると、ループ選択信号ＳＷをＬレベルからＨレベルに変化させる。ループスイッチ３６は、このループ選択信号ＳＷの変化に応じてサーボループをオープン状態からクローズ状態に切り替える。すなわち、ループ選択信号生成器４３及びループスイッチ３６は、フォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、サーボクローズ状態への切替えタイミングを判別してサーボオープン状態からサーボクローズ状態への切替えを行う切替部として動作する。

利得設定回路４７は、ループ選択信号ＳＷがＬレベルからＨレベルに変化したことに応答して、非線形制御系の増幅器３３の利得Ｋ１が所定のタイミングで初期設定利得Ｋ１Ｈ（すなわち、高利得）から徐々に低下し、所定時間の経過の後に低利得Ｋ１Ｌになるような利得制御信号(K1CNT)を生成すると共に、線形制御系の増幅器３４の利得Ｋ２が初期設定利得Ｋ２Ｌ（すなわち、低利得）から徐々に増加し、所定時間の経過の後に高利得Ｋ２Ｈとなるような利得制御信号(K2CNT)を生成する。

すなわち、より詳細には、サーボクローズへの切替え時においては、非線形制御（スライディングモード制御）が優勢であるように制御がなされている。サーボ引き込みの初期状態においては、つまり、サーボクローズへの切替え時から所定時間（第１所定時間）の期間（以下、「第１期間（ＰＲ１）」という。）においては、非線形制御の成分が線形制御の成分に比べて大であるように、あるいは非線形制御成分の線形制御成分に対する比が所定値以上であるように制御されている。当該第１期間が経過後、線形制御成分を増加させるとともに、非線形制御成分を減少させ、線形制御成分が非線形制御成分に対して相対的に大となるように利得調整がなされる（以下、この期間を「遷移期間（Ｐtr）」という。）。さらに、線形制御成分及び非線形制御成分が所定の大きさ（線形制御及び非線形制御のそれぞれの利得がＫ２Ｈ，Ｋ１Ｌ）、あるいは線形制御成分の非線形制御成分に対する比が所定値に達した後は、線形制御成分及び非線形制御成分がそれぞれ一定であるように利得調整がなされる（以下、この期間を「第２期間（ＰＲ２）」という。）。

なお、上記第１期間において、非線形制御が支配的、つまり、非線形制御成分が線形制御成分に対して十分大であるように制御してもよい。あるいは、線形制御成分がゼロであってもよい。また、同様に、定常状態である第２期間においては、線形制御成分が支配的、つまり、線形制御成分が非線形制御成分に対して十分大であるように制御してもよい。あるいは、非線形制御成分がゼロであってもよい。なお、以下の説明において、非線形制御成分（又は線形制御成分）が優勢であることは当該非線形制御成分（又は線形制御成分）が支配的であることをも含むものとする。

さらに、第１期間の長さはゼロであってもよい。すなわち、図６に示すように、サーボクローズへの切替え直後に、線形制御成分を徐々に増加させるとともに、非線形制御成分を徐々に減少させ、線形制御成分が非線形制御成分に対して大となるように利得調整がなされてもよい。あるいは、後述するように、遷移期間の長さはゼロであってもよい。すなわち、第１期間の経過後に線形制御及び非線形制御の利得を第２期間の利得（それぞれ、Ｋ２Ｈ，Ｋ１Ｌ）に切り換えてもよい。

なお、図７に示すように、サーボオープン時における線形制御利得及び非線形制御利得はどのように設定されていてもよい。

従来の線形位相補償器のみを用いた制御においては、ループ選択信号ＳＷがＬレベルからＨレベルに変化し、サーボがクローズした直後は不安定になり易い。従って、かかる線形位相補償器のみを用いた制御において、速応性を高めるには、線形位相補償器の利得を高くし、フィードバック制御の制御帯域を高帯域まで拡大する必要がある。しかし、制御対象であるアクチュエータの高次共振による位相遅れにより、線形位相補償器の制御帯域を高くするのには限界があり、速応性を高めるのは困難であった。

しかしながら、本実施例によれば、非線形制御によって高速なサーボ引き込みが可能であり、サーボ引き込み後においてもチャタリング等の不安定性が抑制される。また、利得の変更による外乱が加わることもないので安定した制御が可能である。すなわち、サーボクローズ状態に移行後のフィードバック制御開始時点から定常状態に移行するまでのサーボ引き込み期間では非線形制御を大きくしているため、高速性及び安定性に優れたサーボ引き込みが可能である。さらに線形制御が優勢な状態に移行してサーボ制御を実行しつつ安定な記録動作又は読取動作を行なうことが可能なのである。従って、高速かつ安定な記録読取位置制御が可能である。また、上記したように、電力消費も低減させることが可能である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施例２であるトラッキングサーボ制御装置の構成、及びサーボ引き込み動作について詳細に説明する。なお、実施例１と同様又は等価な構成要素及び動作については説明を省略する。

図８に示すように、本実施例においても、第１の制御系（非線形制御系）及び第２の制御系（線形制御系）が設けられている点は実施例１の場合と同様である。すなわち、誤差信号生成器２２からのトラッキングエラー信号ＴＥは、非線形スライディングモード制御器３１及び線形位相補償器３２に供給され、それぞれ利得Ｋ１、Ｋ２を有する増幅器３３、３４により増幅される。増幅された非線形系及び線形系の制御信号は加算器３５において加算され、当該加算信号は位置制御入力ＴＵとしてループスイッチ３６に供給される。

位置制御入力ＴＵは、ループスイッチ３６を介して駆動信号生成器２６に供給され、駆動信号ＴＤが得られる。駆動信号ＴＤによってピックアップ駆動部１４内のトラッキングアクチュエータ１４Ｂが駆動され、制御対象である対物レンズのトラッキング位置が制御される。

なお、駆動信号ＴＤはスライダ制御部２６Ｃにも供給される。スライダ制御部２６Ｃは、ＣＰＵ２５の制御の下、駆動信号ＴＤに基づいてスライダモータ１４Ｃを駆動する。

以下に、図９に示すタイミングチャートを参照してトラッキングサーボ制御の引き込み動作について詳細に説明する。

トラッキング位置が移動すると、ディスクに形成されたピットによる回折により分割ディテクタに入射する光量が変化する。これにより、トラッキングエラー信号ＴＥが変化する。トラッキングサーボの開始指令がＣＰＵ２５から発せられると、トラッキングサーボ開始信号ＴＯＮが低レベル（Ｌレベル）から高レベル（Ｈレベル）に変化する。トラッキングサーボ開始信号ＴＯＮがＬレベルのときは、ループ選択信号生成器４３は、オンオフトラック検出器５９の検出信号ＲＣのレベルによらずループ選択信号ＳＷをＬレベルとし、サーボループをオープン状態とする。

トラッキングサーボ開始信号ＴＯＮがＨレベルになると、ループ選択信号生成器４３はオンオフトラック検出器５９の検出信号ＲＣに従い、検出信号ＲＣがＬレベルのときはループ選択信号ＳＷをＬレベルとする。一方、検出信号ＲＣがＨレベルのときはループ選択信号ＳＷをＨレベルとし、サーボループをクローズ状態とする。

利得設定回路４７は、ループ選択信号ＳＷがＬレベルからＨレベルに変化したことに応答して、非線形制御系（非線形スライディングモード制御器側）の増幅器３３の利得Ｋ１を初期利得Ｋ１Ｈ（すなわち、高利得）から徐々に減少せしめ、所定時間の経過の後に低利得Ｋ１Ｌになるような利得制御信号(K1CNT)を生成すると共に、線形制御系（線形位相補償器側）の増幅器３４の利得Ｋ２を初期設定利得Ｋ２Ｌ（すなわち、低利得）から徐々に上昇せしめ、所定時間の経過の後に高利得Ｋ２Ｈとなるような利得制御信号(K2CNT)を生成する。

すなわち、サーボクローズへの切替え時においては、非線形制御（スライディングモード制御）が優勢であるように制御がなされている。つまり、サーボクローズへの切替え後の第１期間（ＰＲ１）においては、非線形制御の成分が線形制御の成分に比べて大であるように制御されている。当該第１期間が経過後の遷移期間（Ｐtr）において、線形制御成分が非線形制御成分に対して徐々に大となるように利得調整がなされる。さらに、線形制御成分及び非線形制御成分が所定の大きさ（線形制御及び非線形制御のそれぞれの利得がＫ２Ｈ，Ｋ１Ｌ）に達した後の第２期間（ＰＲ２）においては、線形制御成分及び非線形制御成分がそれぞれ一定であるように利得調整がなされる。

従って、本実施例によれば、非線形制御によって高速なサーボ引き込みが可能であり、サーボ引き込み後においてもチャタリング等の不安定性が抑制される。また、利得の変更による外乱が加わることもないので安定した制御が可能である。すなわち、サーボクローズ状態に移行後のフィードバック制御開始時点から定常状態に移行するまでのサーボ引き込み期間では非線形制御を大きくしているため、高速性及び安定性に優れたサーボ引き込みが可能である。さらに線形制御が優勢な状態に移行してサーボ制御を実行しつつ安定な記録動作又は読取動作を行なうことが可能なのである。従って、高速かつ安定な記録読取位置制御が可能である。また、上記したように、電力消費も低減させることが可能である。

以下に、フォーカスジャンプ制御に適用される位置制御装置の構成、及び制御動作について、図１０に示すブロック図及び図１１に示すタイミングチャートを参照しつつ詳細に説明する。なお、上記した実施例と同様又は等価な構成要素及び動作については説明を省略する。

例えば、２つの記録層を有する多層ディスクの記録時、又は読取時において、光ビームのフォーカス位置を第１記録層（Ｌ０層）から第２記録層（Ｌ１層）に変更する必要が生じる。このように、光ビームのフォーカス位置を記録層間で移送することを、一般にフォーカスジャンプと称する。

図１０は、フォーカスジャンプを行う場合の構成、特に、ピックアップ駆動制御部２３の構成について詳細に示すブロック図である。上記した実施例１においては、のこぎり波を用いることによって対物レンズの位置をサーボオープンの状態で制御した。また、ゼロクロスを検出してサーボ制御をオープン状態からクローズ状態に変更するタイミングを検出する場合について説明した。本実施例においては、加速パルス及び減速パルスを用いて対物レンズを駆動し、光ビームのフォーカス位置を変更する。また、本実施例においては、レベル検出を用いてサーボ制御をオープン状態からクローズ状態に変更するタイミングを検出する場合について説明する。

まず、ＣＰＵ２５は、フォーカスジャンプを行う目標の記録層がいずれの記録層であるか、すなわち、より浅い側（ディスク表面側）の記録層であるか、より深い側の記録層であるかを判別し、フォーカシング位置の変更方向を指示する方向指示信号（ＤＦ）を加速／減速パルス生成器６２に供給する。また、ＣＰＵ２５は、フォーカスジャンプを行うことを示すトリガ信号（FJTRG）を発する。ループ選択信号生成器４３は、トリガ信号（FJTRG）が発せられると、ループ選択信号ＳＷをＨレベルからＬレベルに変更し、一旦サーボ制御をオープン状態にする。ループスイッチ３６は、加速／減速パルス生成器６２の出力を駆動信号生成器２６に接続する。

加速／減速パルス生成器６２は、方向指示信号（ＤＦ）に応じた極性を設定する。加速／減速パルス生成器６２は、トリガ信号（FJTRG）が発せられると、まず加速パルス（ＰＡ）を生成し、出力する。この加速パルス（ＰＡ）に基づいて対物レンズが加速され、フォーカスエラー信号ＦＥはＳ字状のエラー波形を呈する。ピーク検出器４１は、フォーカスエラー信号ＦＥのピークを検出し、検出信号ＦＰをコンパレータ４２に供給する。コンパレータ４２は、当該検出信号ＦＰの値を所定の基準値（ＴＨ１）と比較し、比較信号ＦＣを出力する。レベル検出器６１は、フォーカスエラー信号ＦＥのレベルを所定の基準値（ＴＨ２）と比較し、レベル検出信号ＦＬを出力する。

比較信号ＦＣがＨレベルからＬレベルに変化（すなわち、検出信号ＦＰが基準値ＴＨ１以下となったことを検出）し、かつ、レベル検出信号ＦＬがＬレベルからＨレベルに変化（ＦＥがＴＨ２以上となったことを検出）したとき、ループ選択信号生成器４３は、加速／減速パルス生成器６２に対して減速パルス（ＰＤ）を出力すべく指令する。加速／減速パルス生成器６２は、当該指令に応答して、方向指示信号（ＤＦ）に応じた極性の減速パルスＰＤを出力する。減速パルスＰＤが出力された後、ループ選択信号生成器４３は、ループ選択信号ＳＷをＬレベルからＨレベルに変更し、サーボ制御をオープン状態からクローズ状態に変更する。

利得設定回路４７は、ループ選択信号ＳＷがＬレベルのとき、非線形スライディングモード制御器側の増幅器３３の利得Ｋ１を高利得Ｋ１Ｈに設定し、線形位相補償器側の増幅器３４の利得Ｋ２を低利得Ｋ２Ｌに設定する。利得設定回路４７は、ループ選択信号ＳＷがＬレベルからＨレベルに変化したことを検出して、非線形スライディングモード制御器側の増幅器３３の利得Ｋ１を初期値Ｋ１Ｈから徐々に低下せしめ、所定時間の経過後に低利得Ｋ１Ｌになるような利得制御信号(K1CNT)を生成すると共に、線形制御系の増幅器３４の利得Ｋ２を初期値Ｋ２Ｌから徐々に上昇せしめ、所定時間の経過後に高利得Ｋ２Ｈとなるような利得制御信号(K2CNT)を生成する。

すなわち、サーボクローズへの切替え時においては、非線形制御（スライディングモード制御）が優勢あるいは支配的であるように制御がなされている。つまり、サーボクローズへの切替え後、線形制御が徐々に優勢あるいは支配的となるように制御している。

従って、本実施例によれば、非線形制御によって高速かつ安定なサーボ引き込みが可能である。また、サーボ引き込み後の定常状態においては、線形制御が優勢な状態において低消費電力で安定したフォーカスサーボ制御を継続することが可能である。

本実施例の改変例としては、図１０に示す加速／減速パルス生成器６２を加速パルス（ＰＡ）を生成する加速パルス生成器に置き換えることができる。この場合、図１２のタイミングチャートに示すように、フォーカスエラー信号ＦＥのピーク検出信号ＦＰがＬレベルで、かつ、レベル検出信号ＦＬがＬレベルからＨレベルに変化すると減速パルスを発生させることなく、ループ選択信号ＳＷはＬレベルからＨレベルに変更され、サーボはクローズ状態に移行する。

すなわち、フィードバック制御開始時点から定常状態に移行するまでの期間では非線形制御を線形制御よりも大きくし、高速性に優れたサーボ引き込みが可能である。さらに線形制御が優勢な状態に移行してサーボ制御を実行している。従って、目標位置に高速でフォーカスジャンプ及びフォーカシングし、目標位置に到達後、サーボ制御によって安定かつ高精度に記録又は読取動作を開始、実行することが可能なのである。

以下に、トラックジャンプ制御に適用される位置制御装置の構成、及び制御動作について、図１３に示すブロック図及び図１４に示すタイミングチャートを参照しつつ詳細に説明する。なお、上記した実施例と同様又は等価な構成要素及び動作については説明を省略する。

図１３は、トラックジャンプを行う場合の構成、特に、ピックアップ駆動制御部２３の構成について詳細に示すブロック図である。

まず、ＣＰＵ２５は、トラックジャンプを行う方向が光ディスク１１の内周方向であるか、外周方向であるかを判別し、当該判別結果に応じた方向指示信号（ＤＴ）を加速／減速パルス生成器６２に供給する。また、ＣＰＵ２５は、トラックジャンプを行うことを示すトリガ信号（TJTRG）を発する。ループ選択信号生成器４３は、トリガ信号（TJTRG）が発せられると、ループ選択信号ＳＷをＨレベルからＬレベルに変更し、一旦サーボ制御をオープン状態にする。ループスイッチ３６は、加速／減速パルス生成器６２の出力を駆動信号生成器２６に接続する。

加速／減速パルス生成器６２は、方向指示信号（ＤＴ）に応じた極性を設定する。加速／減速パルス生成器６２は、トリガ信号（TJTRG）が発せられると、まず加速パルス（ＰＡ）を生成し、出力する。この加速パルス（ＰＡ）に基づいて対物レンズが加速され、トラッキングエラー信号ＴＥはＳ字状のエラー波形を呈する。レベル検出器６３は、トラッキングエラー信号ＴＥのレベルと所定の基準値（ＴＨ１）とを比較し、比較信号ＴＣ１を出力する。レベル検出器６４は、トラッキングエラー信号ＴＥのレベルと所定の基準値（ＴＨ２）とを比較し、比較信号ＴＣ２を出力する。比較信号ＴＣ１がＨレベルからＬレベルに変化し、かつ、比較信号ＴＣ２がＬレベルからＨレベルに変化したとき、ループ選択信号生成器４３は、加速／減速パルス生成器６２に対して減速パルス（ＰＤ）を出力すべく指令する。加速／減速パルス生成器６２は、当該指令に応答して、方向指示信号（ＤＴ）に応じた極性の減速パルスＰＤを出力する。減速パルスＰＤが出力された後、ループ選択信号生成器４３は、ループ選択信号ＳＷをＬレベルからＨレベルに変更し、サーボ制御をオープン状態からクローズ状態に変更する。

利得設定回路４７は、ループ選択信号ＳＷがＬレベルのとき、非線形スライディングモード制御器側の増幅器３３の利得Ｋ１を高利得Ｋ１Ｈに設定し、線形位相補償器側の増幅器３４の利得Ｋ２を低利得Ｋ２Ｌに設定する。利得設定回路４７は、ループ選択信号ＳＷがＬレベルからＨレベルに変化したことを検出して、非線形スライディングモード制御器側の増幅器３３の利得Ｋ１を初期値Ｋ１Ｈから徐々に低下せしめ、所定時間の経過後に低利得Ｋ１Ｌになるような利得制御信号(K1CNT)を生成すると共に、線形制御系の増幅器３４の利得Ｋ２を初期値Ｋ２Ｌから徐々に上昇せしめ、所定時間の経過後に高利得Ｋ２Ｈとなるような利得制御信号(K2CNT)を生成する。

すなわち、フィードバック制御開始時点から定常状態に移行するまでの期間では非線形制御を線形制御よりも大きくし、高速性に優れたサーボ引き込みが可能である。さらに線形制御が優勢な状態に移行してサーボ制御を実行し、低消費電力で安定したフォーカスサーボ制御を継続することが可能である。また、利得の変更による外乱が加わることもないので安定した制御が可能である。

なお、本実施例のトラックジャンプ制御に、上記した実施例３のフォーカスジャンプ制御を組み合わせて適用することができる。

本実施例の改変例としては、図１３に示す加速／減速パルス生成器６２を加速パルス（ＰＡ）を生成する加速パルス生成器に置き換えることができる。この場合、図１５のタイミングチャートに示すように、トラックエラー信号ＴＥについての比較信号ＴＣ１がＬレベルで、かつ、比較信号ＴＣ２がＬレベルからＨレベルに変化したとき、減速パルスを発生させることなく、ループ選択信号ＳＷはＬレベルからＨレベルに変更され、サーボはクローズ状態に移行する。

かかる構成によっても、サーボ引き込みの初期状態では、非線形制御によって速応性が高く、サーボ引き込み後においてもチャタリング等の不安定性が抑制される。従って、目標位置に高速でトラックジャンプ及びトラッキングし、目標位置に到達後、線形制御が優勢なサーボ制御によって安定かつ高性能な記録又は読取動作を開始、実行することが可能なのである。

以下に、サーボ引き込みの実施例について説明する。図１６は、フォーカスサーボ制御に適用される位置制御装置の構成を示し、図１７はその制御動作について示すタイミングチャートである。なお、上記した実施例と同様又は等価な構成要素及び動作については説明を省略する。

実施例１においては、非線形制御系（スライディングモード制御器）の利得Ｋ１、及び線形制御系（線形位相補償器）の利得Ｋ２を、利得設定回路４７を用いて段階的又は徐々に変更する場合について説明した。しかしながら、利得Ｋ１及び利得Ｋ２の変更方法はこれに限られない。

例えば、図１６及び１７に示すように、利得選択回路４７Ａは、非線形制御系の利得Ｋ１を利得値Ｋ１Ａ及びＫ１Ｂのいずれかを選択的に設定するようにしてもよい。また、同様に、利得選択回路４７Ａは、線形制御系の利得Ｋ２を利得値Ｋ２Ａ及びＫ２Ｂのいずれかを選択的に設定するようにしてもよい。すなわち、非線形制御系の利得Ｋ１及び／又は線形制御系の利得Ｋ２を急峻に切り替えるようにしてもよい。

より具体的には、ループ選択信号ＳＷがＬレベルのとき、利得選択回路４７Ａは、非線形制御系（非線形スライディングモード制御器側）の増幅器３３Ａの初期利得として高利得Ｋ１Ａを設定し、線形制御系（線形位相補償器側）の増幅器３４Ａの初期利得として低利得Ｋ２Ａを設定する。利得選択回路４７Ａは、ループ選択信号ＳＷがＬレベルからＨレベルに変化したことを検出して、検出後、所定時間の経過の後に、非線形制御系の利得として低利得Ｋ１Ｂを選択し、線形制御系の利得として高利得Ｋ２Ｂを選択する選択制御信号(K1SEL,K2SEL)を送出して増幅器３３Ａ，３４Ａを制御する。その結果、第１期間（ＰＲ１）では、非線形スライディングモード制御が優勢に動作し、第２期間（ＰＲ２）では、線形位相補償器による線形制御が優勢に動作する。

上記した実施例５においては、フォーカスサーボ制御について説明したが、トラッキングサーボ制御においても同様にして非線形制御系及び線形制御系の利得選択による引き込み制御が可能である。

図１８は、トラッキングサーボ制御に適用される位置制御装置の構成を示し、図１９はその制御動作について示すタイミングチャートである。なお、上記した実施例と同様又は等価な構成要素及び動作については説明を省略する。

トラッキングサーボの開始指令がＣＰＵ２５から発せられると、トラッキングサーボ開始信号ＴＯＮがＬレベルからＨレベルに変化する。トラッキングサーボ開始信号ＴＯＮがＬレベルのときは、ループ選択信号生成器４３は、オンオフトラック検出器５９の検出信号ＲＣのレベルによらずループ選択信号ＳＷをＬレベルとし、サーボループをオープン状態とする。

トラッキングサーボ開始信号ＴＯＮがＨレベルになると、ループ選択信号生成器４３はオンオフトラック検出器５９の検出信号ＲＣに従い、検出信号ＲＣがＬレベルのときはループ選択信号ＳＷをＬレベルとする。一方、検出信号ＲＣがＨレベルのときはループ選択信号ＳＷをＨレベルとし、サーボループをクローズ状態とする。

図１９に示すように、ループ選択信号ＳＷがＬレベルのとき、利得選択回路４７Ａは、非線形制御系（非線形スライディングモード制御器側）の増幅器３３Ａの初期利得として高利得Ｋ１Ａを設定し、線形制御系（線形位相補償器側）の増幅器３４Ａの初期利得として低利得Ｋ２Ａを設定する。利得選択回路４７Ａは、ループ選択信号ＳＷがＬレベルからＨレベルに変化したことを検出して、検出後、所定時間の経過の後に、非線形制御系の利得として低利得Ｋ１Ｂを選択し、線形制御系の利得として高利得Ｋ２Ｂを選択する選択制御信号(K1SEL,K2SEL)を送出して増幅器３３Ａ，３４Ａを制御する。その結果、区間Ａでは、非線形スライディングモード制御が優勢に動作し、区間Ｂでは、線形位相補償器による線形制御が優勢に動作する。

なお、上記した実施例において、非線形制御成分及び線形制御成分をそれぞれ減少及び増加させるタイミングが同時である場合について説明したが、必ずしも同時でなくともよい。また、線形制御成分が一定となるタイミングは必ずしも非線形制御成分が一定となるタイミングと同時でなくともよい。すなわち、サーボクローズ状態への切替え後、非線形制御が線形制御に対して優勢な状態から、線形制御が非線形制御に対して優勢な状態に切り替わるように非線形制御及び線形制御の利得が調整されればよい。

以下に、図面を参照して、本発明の実施例７であるサーボ制御装置の構成、及びサーボ引き込み動作について詳細に説明する。本実施例において、このサーボ制御装置はトラッキングサーボ制御及びフォーカスサーボ制御をなす。また、上記した実施例と同様な又は等価な構成要素及び動作については詳細な説明を省略する。

図２０に示すように、本実施例のサーボ制御装置においても、第１の制御系（非線形制御系）及び第２の制御系（線形制御系）が設けられている点は上記した実施例の場合と同様である。以下に、詳細に本実施例のサーボ制御装置について説明する。

Ｉ−Ｖ変換器２１は、光検出器１５からの受光信号を電圧信号に変換し、変換後の読取電圧信号は誤差信号生成器２２に供給される。誤差信号生成器２２は、フォーカスエラー信号(ＦＥ)及びトラッキングエラー信号(ＴＥ)を生成する。誤差信号生成器２２からの誤差信号（ＴＥ，ＦＥ)は、非線形スライディングモード制御器３１に供給され、非線形制御信号ＳＬＭが生成される。非線形制御信号ＳＬＭは第１の増幅器３３（利得Ｋ１）に供給され、増幅される。また、誤差信号（ＴＥ，ＦＥ)は、線形位相補償器３２及び後述するディフェクト処理器７２にも供給される。

一方、Ｉ−Ｖ変換器２１からの読取ＲＦ信号はディフェクト検出器７１に供給される。ディフェクト検出器７１は、読取ＲＦ信号を用いてディフェクトを検出し、ディフェクト検出信号(ＤＦ)を出力する。図２１は、読取ＲＦ信号及びディフェクト検出信号について説明する図である。ディフェクトによりＲＦ信号にはドロップアウト（Ｄ．Ｏ．）が生じる。図に示すように、例えば、指紋等のディフェクトによりＲＦ信号の上側レベルが落ち込み、ＲＦ信号は上側が欠落した形状を有する。

より詳細には、ディフェクト検出器７１は、例えば、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）など（図示しない）によって所定の高域成分を除去し包絡線信号を得る。ディフェクト検出器７１は、包絡線信号レベル（エンベロープレベル）が所定の基準値以下になったことを検出することによりディフェクト検出を行う。図示するように、例えば、ディフェクト検出信号（ＤＦ）はディフェクト検出により「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化する。また、エンベロープレベルが所定の基準値以上に復帰した場合には、ディフェクト検出信号レベルは、「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変化する。

従って、エンベロープレベルの低下が始まってから当該基準値に達するまでの間は、実際にディフェクトが生じているにも拘わらず、ディフェクト検出が行われていない状態が起こる。すなわち、ディフェクト検出信号（ＤＦ）は、ディフェクトが生じている期間（ディフェクト期間）に対して時間遅れ（検出遅れ時間）が生じる。かかる検出遅れは、ディフェクト検出時（検出遅れ時間：ＴＤ１）、及び、ディフェクトが消失して誤差信号が有効となる復帰時（検出遅れ時間：ＴＤ２）の両者において生じる。

前述のように、ディフェクトが繰り返し発生し、その発生間隔が短い（すなわち、有効期間が短い）場合には、ディフェクトが発生する間の有効期間内にサーボを安定な状態に高速かつ確実に引き込むことが必要となる。

ディフェクト処理器７２は、ディフェクト検出器７１からのディフェクト検出信号（ＤＦ）に応答してディフェクト処理用のサーボ制御信号を出力する。例えば、ディフェクトの検出前のエラー値（前値ホールド）や、誤差信号の低域成分（積分信号）をサーボ制御信号として信号選択器７３に出力する。また、信号選択器７３には、線形位相補償器３２からの線形位相補償信号（ＥＱ）も供給される。

信号選択器７３は、ディフェクト検出信号（ＤＦ）に応答して、線形位相補償信号（ＥＱ）及びディフェクト処理器７２からのディフェクト処理信号（例えば、前値ホールド信号）の何れかを選択し、第２の増幅器３４（利得Ｋ２）に供給する。当該選択された信号は第２の増幅器３４により増幅され、加算器３５において、増幅器３３により増幅された非線形制御信号と加算される。加算器３５における加算信号は駆動信号生成器２６に供給され、フォーカシング駆動信号（ＦＤ）、トラッキング駆動信号（ＴＤ）が生成される。なお、第１の増幅器３３及び第２の増幅器３４の利得Ｋ１及びＫ２は、利得設定回路４７からの利得制御信号(K1CNT,K2CNT)によって制御される。利得設定回路４７は、ディフェクト検出器７１からのディフェクト検出信号（ＤＦ）に応答して利得制御信号(K1CNT,K2CNT)を生成する。

次に、図２２に示す、上記した各信号についてのタイミングチャートを参照してサーボ制御の引き込み動作について詳細に説明する。

ディフェクトの発生により、ディフェクト検出器７１からのディフェクト検出信号（ＤＦ）は「Ｌ」レベルに変化する。当該ディフェクト検出信号に応答して、信号選択器７３は、ディフェクト処理器７２からのディフェクト処理信号を選択する。例えば、ディフェクト処理信号としてディフェクト検出前のエラー値を用いた前値ホールドによるディフェクト処理が行われる。なお、この際、利得設定回路４７は、非線形制御系（すなわち、非線形スライディングモード制御器側）の増幅器３３の利得Ｋ１をゼロ、又は極めて小さな値に設定する。また、線形制御系の増幅器３４の利得Ｋ２は、上記ディフェクト処理を行う前の利得を保つことが好ましい。

ディフェクト期間から有効期間への復帰（すなわち、ディフェクトの終了・消失）により、ディフェクト検出信号（ＤＦ）が「Ｈ」レベルに変化する。信号選択器７３は、ディフェクト検出信号（ＤＦ）の変化に応答して、線形位相補償器３２からの位相補償後の信号ＥＱを選択し、増幅器３４に供給する。また、利得設定回路４７は、ディフェクト検出信号（ＤＦ）の変化に応答して、利得制御信号(K1CNT,K2CNT)により非線形制御系の増幅器３３の利得Ｋ１を高利得Ｋ１Ｈに設定し、線形制御系の増幅器３４の利得Ｋ２を低利得Ｋ２Ｌに設定するよう指定する。これによりディフェクト処理から非線形スライディングモード制御への切換がなされる。

利得設定回路４７は、ディフェクト処理から非線形スライディングモード制御への切換時から所定時間（第１期間：ＰＲ１）の経過後に、非線形制御系の増幅器３３の利得Ｋ１が初期設定利得Ｋ１Ｈ（すなわち、高利得）から徐々に低下し、所定時間（遷移期間：Ｐtr）の経過後に低利得Ｋ１Ｌになるような利得制御信号(K1CNT)を生成すると共に、線形制御系の増幅器３４の利得Ｋ２が初期設定利得Ｋ２Ｌ（すなわち、低利得）から徐々に増加し、所定時間（遷移期間：Ｐtr）の経過の後に高利得Ｋ２Ｈとなるような利得制御信号(K2CNT)を生成する。これにより、遷移期間の経過後において（第２期間：ＰＲ２）、線形制御がなされることになる。

すなわち、当該第１期間（ＰＲ１）においては、サーボ制御における非線形制御成分が線形制御成分に比べて十分大であり、実質的にスライディングモード制御がなされる。また、遷移期間（Ｐtr）に移行後において、線形制御成分が非線形制御成分に比べて大となり線形制御が優勢となる。かかる制御によりディフェクト期間から有効期間への復帰後、スライディングモード制御によってすばやく引き込みがなされ、極めて短時間に不安定な状態を脱し、線形制御に移行して安定なサーボ制御をなすことができる。

本実施例においては、遷移期間（Ｐtr）において非線形制御が優勢な状態（Ｔ_SLM）から線形制御が優勢な状態（Ｔ_LIN）に切り替わるが（図２２参照）、非線形制御成分が線形制御成分に比べて大である期間（Ｔ_SLM）は、ディフェクト検出信号（ＤＦ）の「Ｈ」レベルへの立ち上がり（有効期間への復帰）時点から有効な誤差信号が持続する期間に設定される。つまり、当該期間（Ｔ_SLM）は、１のディフェクトの消失から次のディフェクトの発生までの時間よりも短い期間であるように定められている。当該期間（Ｔ_SLM）は、指紋等のディフェクトの種類に応じて予め経験的に知得、あるいは予測することができる。例えば、利得設定回路４７内に設けたテーブルやメモリ（図示しない）等に格納して適宜利用するように構成することができる。あるいは、上記有効期間を計測する手段を設け、その計測値に基づいて当該期間（Ｔ_SLM）を定めるようにしてもよい。

なお、上記第１期間（ＰＲ１）及び遷移期間（Ｐtr）、並びに、非線形制御系、線形制御系の利得（Ｋ１、Ｋ２）は、ディフェクト期間から有効期間への復帰時点後、次のディフェクトが現れる前に実質的にスライディングモード制御によって引き込みがなされ、線形制御が優勢な状態への移行がなされるように適宜定めればよい。すなわち、非線形制御成分が線形制御成分に比べて大である期間（Ｔ_SLM）における非線形制御成分の線形制御成分に対する比が所定値以上であるように制御してもよい。例えば、非線形制御成分の線形制御成分に対する比が１００、又は、１０等のように、非線形制御成分が線形制御成分に比べて十分大（支配的）であるように制御してもよい。あるいは線形制御成分がゼロであるように制御してもよい。

さらに、第１期間の長さはゼロであってもよい。すなわち、有効期間への復帰直後に、線形制御成分を徐々に増加させるとともに、非線形制御成分を高利得から徐々に減少させ、線形制御成分が非線形制御成分に対して大となるように利得調整がなされてもよい。あるいは、遷移期間はゼロであってもよい。すなわち、第１期間の経過後に線形制御及び非線形制御の利得を第２期間の利得（それぞれ、Ｋ２Ｈ，Ｋ１Ｌ）に切り換えてもよい。

従って、本実施例によれば、ディフェクトの終了後、非線形制御によって短時間でサーボ引き込みが可能であり、安定なサーボ制御が可能である。また、ディフェクトが繰り返し発生し、その発生間隔が短い場合であっても、ディフェクトが発生する間の有効期間内にサーボを安定な状態に高速かつ確実に引き込むことが可能である。また、前述したように、位置ずれが徐々に積み重なってサーボ制御が乱されてしまい、サーボ制御が困難になるという問題も回避することができる。

従って、ディフェクトが発生し、誤差信号が乱されるような場合であっても高速かつ安定な記録読取位置制御が可能である。また、上記したように、電力消費も低減させることが可能である。

なお、上記した実施例において、非線形制御成分及び線形制御成分をそれぞれ減少又は増加させるタイミングが同時である場合について説明したが、必ずしも同時でなくともよい。また、線形制御成分が一定となるタイミングは必ずしも非線形制御成分が一定となるタイミングと同時でなくともよい。すなわち、有効期間への復帰（ディフェクトの終了・消失）後に、非線形制御が線形制御に対して支配的又は優勢な状態から、線形制御が非線形制御に対して支配的又は優勢な状態に切り替わるように非線形制御及び線形制御の利得が調整されればよい。

また、上記した実施例においては、光記録媒体の記録読取制御装置について説明したが、磁気的あるいは他の方法を用いたピックアップの制御装置についても適用することができる。

本発明の実施例である記録読取位置制御装置の構成を示すブロック図である。 記録読取位置制御装置の構成のうち、特に、ピックアップ駆動制御部の構成について詳細に示すブロック図である。 本発明の実施例におけるスライディングモード制御器の１例を示すブロック図である。 スライディングモード制御系及び線形制御系についてより具体的に示すブロック図である。 図４に示すスライディングモード制御系及び線形制御系の各信号についてのタイミングチャートである。 第１期間の長さがゼロである場合のタイミングチャートである。 サーボオープン時における線形制御利得及び非線形制御利得の設定について示すタイミングチャートである。 本発明の実施例２であるトラッキングサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２であるトラッキングサーボ制御装置の引き込み動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例３であるフォーカスジャンプ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例３であるフォーカスジャンプ制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施例３の改変例であるフォーカスジャンプ制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例４であるトラックジャンプ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例４であるトラックジャンプ制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 実施例４の改変例であるトラックジャンプ制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例５であるフォーカスサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例５であるフォーカスサーボ制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例６であるトラッキングサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例６であるトラッキングサーボ制御装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施例７であるサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。 図２０に示す制御装置における読取信号及びディフェクト検出信号について説明する図である。 本発明の実施例７のサーボ制御装置の動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０ 記録読取位置制御装置
１１ 光ディスク
１２ ピックアップ光学系
１４ アクチュエータ
１５ 光検出器
１７ スピンドルモータ
２２ 誤差信号生成器
２３ ピックアップ駆動制御部
２５ ＣＰＵ
２６ 駆動信号生成器
２７ スピンドルモータ制御器
３１ 非線形スライディングモード制御器
３２ 線形位相補償器
３３，３４ 増幅器
３５ 加算器
３６ ループスイッチ
３８ のこぎり波発生器
４１ ピーク検出器
４２ コンパレータ
４３ ループ選択信号生成器
４５ ゼロクロス検出器
４７ 利得設定回路
５１ 切換え面演算器
５２ 非線形化演算器
５３ 等価制御系演算器
５９ オンオフトラック検出器
７１ ディフェクト検出器
７２ ディフェクト処理器
７３ 信号選択器

Claims (29)

1. 記録媒体への記録又は記録媒体からの読取をなすピックアップの記録読取点位置及び前記記録媒体の記録読取目標位置を相対的に移動させつつ記録読取をなす前記ピックアップの記録読取点位置の制御装置であって、
   前記ピックアップの記録読取点位置及び前記記録媒体の記録読取目標位置間の誤差を表す位置誤差信号を生成する誤差信号生成器と、
   前記ピックアップを駆動して前記ピックアップの記録読取点位置を変化せしめるアクチュエータと、
   前記位置誤差信号に基づいて前記ピックアップの記録読取点位置の非線形制御及び線形制御をなし、前記アクチュエータを駆動するサーボ制御器と、
   前記位置誤差信号に基づいて前記サーボ制御器をサーボオープンからサーボクローズへ切替える切替部と、
   前記サーボ制御器のサーボオープンからサーボクローズへの切替え時においては非線形制御成分が線形制御成分よりも大であり、前記切替え時から所定時間経過後において線形制御成分が非線形制御成分よりも大となるように前記非線形制御及び線形制御の利得を調整する調整部と、を有することを特徴とする制御装置。
2. 前記調整部は、前記切替え時において非線形制御成分が線形制御成分に対して十分大であるように利得調整をなすことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 前記調整部は、前記所定時間経過後において線形制御成分が非線形制御成分に対して十分大であるように利得調整をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記調整部は、線形制御成分が非線形制御成分に対して徐々に大となるように利得調整をなすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の制御装置。
5. 前記調整部は、前記切替え時から第１所定時間経過するまでの第１期間において非線形制御成分が線形制御成分に対して十分大であり、前記第１期間後の第２期間において線形制御成分が非線形制御成分に対して十分大であるように利得調整をなすことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
6. 前記第１期間及び前記第２期間の間に、線形制御成分を非線形制御成分に対して相対的に増加せしめる遷移期間を設けたことを特徴とする請求項５記載の制御装置。
7. 前記非線形制御はスライディングモード制御であることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
8. 前記記録媒体は光記録媒体であり、前記位置誤差信号はフォーカスエラー信号及び／又はトラッキングエラー信号であることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
9. 複数の記録層を有する光記録媒体への記録又は前記光記録媒体からの読取をなすピックアップの記録読取点位置及び前記光記録媒体の記録読取目標位置を相対的に移動させつつ記録読取をなす前記ピックアップの記録読取点位置の制御装置であって、
   前記ピックアップの記録読取点位置及び前記光記録媒体の記録読取目標位置間の誤差を表す位置誤差信号を生成する誤差信号生成器と、
   前記ピックアップを駆動して前記ピックアップの記録読取点位置を変化せしめるアクチュエータと、
   前記位置誤差信号に基づいて前記ピックアップの記録読取点位置の非線形制御及び線形制御をなし、前記アクチュエータを駆動するサーボ制御器と、
   前記光記録媒体の１の記録層から他の記録層への記録読取点位置のジャンプを指令するジャンプ指令信号を受信する受信部と、
   前記ジャンプ指令信号に基づいて、前記サーボ制御器をオープン状態に移行せしめると共に、前記記録読取点位置を前記他の記録層に移送する記録読取点位置ジャンプ部と、
   前記位置誤差信号に基づいて、前記サーボ制御器を前記他の記録層に対するサーボクローズ状態に切替える切替部と、
   前記サーボ制御器の前記他の記録層に対するサーボクローズ状態への切替え時においては非線形制御成分が線形制御成分よりも大であり、前記切替え時から所定時間経過後において線形制御成分が非線形制御成分よりも大となるように前記非線形制御及び線形制御の利得を調整する調整部と、を有することを特徴とする制御装置。
10. 前記調整部は、前記他の記録層に対するサーボクローズ状態への切替え時においては非線形制御成分が線形制御成分に対して十分大であるように利得調整をなすことを特徴とする請求項９記載の制御装置。
11. 前記調整部は、前記所定時間経過後において線形制御成分が非線形制御成分に対して十分大であるように利得調整をなすことを特徴とする請求項９又は１０に記載の制御装置。
12. 前記調整部は、線形制御成分が非線形制御成分に対して徐々に大となるように利得調整をなすことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１に記載の制御装置。
13. 前記非線形制御はスライディングモード制御であることを特徴とする請求項９記載の制御装置。
14. 記録媒体への記録又は前記記録媒体からの読取をなすピックアップの記録読取点位置及び前記記録媒体の記録読取目標位置を相対的に移動させつつ記録読取をなす前記ピックアップの記録読取点位置の制御装置であって、
    前記ピックアップの記録読取点位置及び前記光記録媒体の記録読取目標位置間の誤差を表す位置誤差信号を生成する誤差信号生成器と、
    前記ピックアップを駆動して前記ピックアップの記録読取点位置を変化せしめるアクチュエータと、
    前記位置誤差信号に基づいて前記ピックアップの記録読取点位置の非線形制御及び線形制御をなし、前記アクチュエータを駆動するサーボ制御器と、
    前記記録媒体の１の記録トラックから他の記録トラックへの記録読取点位置のジャンプを指令するジャンプ指令信号を受信する受信部と、
    前記ジャンプ指令信号に基づいて、前記サーボ制御器をオープン状態に移行せしめると共に、前記記録読取点位置を前記他の記録トラックに移送する記録読取点位置ジャンプ部と、
    前記位置誤差信号に基づいて、前記サーボ制御器を前記他の記録トラックに対するサーボクローズ状態に切替える切替部と、
    前記サーボ制御器の前記他の記録トラックに対するサーボクローズ状態への切替え時においては非線形制御成分が線形制御成分よりも大であり、前記切替え時から所定時間経過後において線形制御成分が非線形制御成分よりも大となるように前記非線形制御及び線形制御の利得を調整する調整部と、を有することを特徴とする制御装置。
15. 前記調整部は、前記他の記録トラックに対するサーボクローズ状態への切替え時においては非線形制御成分が線形制御成分に対して十分大であるように利得調整をなすことを特徴とする請求項１４記載の制御装置。
16. 前記調整部は、前記所定時間経過後において線形制御成分が非線形制御成分に対して十分大であるように利得調整をなすことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の制御装置。
17. 前記調整部は、線形制御成分が非線形制御成分に対して徐々に大となるように利得調整をなすことを特徴とする請求項１４記載の制御装置。
18. ピックアップの記録読取目標位置からの偏倚量に基づいて前記ピックアップの記録読取位置のサーボ制御をなす制御装置であって、
    前記目標位置からの偏倚量を表す誤差信号を生成する誤差信号生成器と、
    前記ピックアップを駆動して前記ピックアップの記録読取位置を変化せしめるアクチュエータと、
    前記記録媒体上のディフェクトの発生及び消失を検出するディフェクト検出部と、
    前記誤差信号に基づいて前記ピックアップの記録読取位置の非線形制御及び線形制御をなし、前記アクチュエータを駆動するサーボ制御器と、
    前記ディフェクト検出部がディフェクトが消失したことを検出した時点から所定期間において非線形制御成分が線形制御成分よりも大であるように前記非線形制御及び前記線形制御の利得を調整する調整部と、を有することを特徴とする制御装置。
19. 前記調整部は、前記所定期間経過後において線形制御成分が非線形制御成分よりも大となるように前記非線形制御及び前記線形制御の利得を調整することを特徴とする請求項１８記載の制御装置。
20. 前記所定期間は、１のディフェクトの消失から次のディフェクトの発生までの時間よりも短い期間であるように定められていることを特徴とする請求項１８記載の制御装置。
21. 前記サーボ制御器は、前記ディフェクト検出部がディフェクトの発生を検出した場合に、所定の誤差値に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項１８記載の制御装置。
22. 前記所定の誤差値は、ディフェクトの検出前の誤差値及びディフェクトの検出前の誤差信号の積分値のいずれかであることを特徴とする請求項１８記載の制御装置。
23. 前記調整部は、前記所定期間において非線形制御成分の線形制御成分に対する比が所定値以上であるように利得調整をなすことを特徴とする請求項１８記載の制御装置。
24. 前記調整部は、前記所定期間経過後において線形制御成分の非線形制御成分に対する比が所定値以上であるように利得調整をなすことを特徴とする請求項１９記載の制御装置。
25. 前記調整部は、線形制御成分の非線形制御成分に対する比が徐々に大となるように利得調整をなすことを特徴とする請求項１８乃至２４のいずれか１に記載の制御装置。
26. 前記非線形制御はスライディングモード制御であることを特徴とする請求項１８記載の制御装置。
27. ピックアップの記録読取位置を移動させつつ前記ピックアップの記録読取目標位置からの偏倚量に基づいて前記ピックアップの記録読取位置のサーボ制御をなす制御方法であって、
    前記目標位置からの偏倚量を表す誤差信号を生成する誤差信号生成ステップと、
    前記ピックアップを駆動して前記ピックアップの記録読取位置を変化せしめるステップと、
    前記記録媒体上のディフェクトの発生及び消失を検出するディフェクト検出ステップと、
    前記誤差信号に基づいて前記ピックアップの記録読取位置の非線形制御及び線形制御をなし、前記アクチュエータを駆動するサーボ制御ステップと、
    前記ディフェクト検出ステップにおいてディフェクトが消失したことを検出した時点から所定期間において非線形制御成分が線形制御成分よりも大であるように前記非線形制御及び前記線形制御の利得を調整する利得調整ステップと、を有することを特徴とする制御方法。
28. 前記利得調整ステップは、前記所定期間経過後において線形制御成分が非線形制御成分よりも大となるように前記非線形制御及び前記線形制御の利得を調整することを特徴とする請求項２７記載の制御方法。
29. 前記サーボ制御ステップは、前記ディフェクト検出ステップにおけるディフェクト発生の検出に応答して、所定の誤差値に基づいて前記アクチュエータを駆動することを特徴とする請求項２７記載の制御方法。
    
    

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