JP4041905B2 - Tracking control device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクの記録・再生に用いられるトラッキング制御装置に関する。
【0002】
[発明の概要]
本発明は、光ディスクの記録・再生に用いられるトラッキング制御装置に関するものである。本発明は、トラッキング制御装置を構成するフィードバック制御系内のトラッキング誤差信号を光ディスク1周分の周期に相当する時間遅延させた信号を、前記フィードバック制御系の入力に対する出力の閉ループ伝達関数の逆数の伝達関数を持つ前置補償手段を介して前記フィードバック制御系内のトラッキング誤差信号に加算する。
【0003】
または、本発明は、前記トラッキング信号を光ディスクの複数回の回転周期に相当する時間に渡って記憶したトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った信号を、前記フィードバック制御系の入力に対する出力の閉ループ伝達関数の逆数の伝達関数を持つ前置補償手段を介して前記フィードバック制御系内のトラッキング誤差信号に加算する。
【0004】
これにより、トラッキング制御装置の安定性を低下させることなく光ディスク及び光ディスク回転機構などに起因する偏心による追従誤差を減少させるとともに、追従可能な光ディスク回転数を向上させるものである。
【0005】
【従来の技術】
光ディスクの記録・再生に用いられるトラッキング制御装置は、フィードバック制御系で構成される。図17は、従来のトラッキング制御装置の構成ブロック図である。図17に示すように、このトラッキング制御装置のフィードバック制御系は、トラッキング誤差検出手段1、伝達関数Gを持つ安定化補償手段2、伝達関数Gを持つトラッキングアクチュエータ3によって構成される。
【0006】
このトラッキング制御装置のフィードバック制御系では、光ディスク上のトラック位置tとトラッキングアクチュエー夕3によって制御される光スポット位置sとの差をトラッキング誤差検出手段1によって検出し、トラッキング誤差信号eを得た後、これを安定化補償手段2に入力する。
【0007】
安定化補償手段2は、トラッキング制御装置が所望の応答特性を持ち、かつ安定な動作を行うように、トラッキング誤差信号eの振幅と位相の周波数特性の補償を行い、出力する。安定化補償手段2の出力信号は、トラッキングアクチュエー夕3を駆動し、光スポット位置sを制御する。
【0008】
このようなフィードバック制御系の追従性能を上げる技術としては、例えば文献1『日本機械学会編、養賢堂発行「情報機器のダイナミックスと制御」の4.10節』に述べられているような繰り返しトラッキング制御の方法が知られている。
【0009】
図18は、この繰り返しトラッキング制御の方法を用いたトラッキング制御装置の構成ブロック図である。図18に示すように、このトラッキング制御装置のフィードバック制御系では、図17に示す構成において、トラッキング誤差検出手段1と安定化補償手段2との間に加算手段7を設けるとともに、加算手段7の出力を伝達関数e−Lsでもって加算手段7の入力へ帰還する遅延手段72を設けたものである。
【0010】
この繰り返しトラッキング制御の方法では、トラッキング誤差信号eは、加算手段7によって遅延手段72の出力と加算され、制御信号fが出力される。制御信号fは、遅延手段72及び安定化補償手段2に入力される。
【0011】
遅延手段72は、制御信号fを光ディスクの回転周期Lに相当する時間の遅延を行い、加算手段7にトラッキング誤差信号eと加算させ、制御信号fを出力させる。
【0012】
安定化補償手段2は、トラッキング制御装置が所望の応答特性を持ち、かつ安定な動作を行うように、制御信号fの振幅と位相の周波数特性の補償を行い、出力する。安定化補償手段2の出力信号は、トラッキングアクチュエータ3を駆動し光スポット位置sを制御する。
【0013】
これにより、光ディスクの1回転前に修正しきれなかったトラッキング誤差が予め補正されるので、追従性能が改善される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ディスク媒体に高品質の画像データを長時間記録するためには、光ディスクの記録密度を高めることとデータ転送レートを上げることが求められる。
【0015】
記録密度を高めるためには、短波長の光源を用いるとともに、対物レンズの開口数を大きくすることによって光スポット径を小さくすることが必要である。これにより、光ディスク上に記録されるマーク長を縮小するとともに、狭いトラックピッチを使用し、1ビットあたりのデータが占める面積を小さくする。
【0016】
この狭いトラックピッチに対応するために、トラッキング制御装置はその追従誤差がトラックピッチに比較して充分に小さいことが求められる。例えば、CD−ROMの場合、1.6μmのトラックピッチに対して追従誤差の許容値は±0.1μm以下であり、DVD−ROMでは、0.74μmのトラックピッチに対して±0.02μm以下の追従誤差でなければならない。
【0017】
また、光ディスク記録装置においてデータの転送レートを上げるためには、光ディスク上に記録されるビット長を小さくすると同時に光ディスクの回転数を上げることが求められる。
【0018】
ところで、光ディスク上のトラックは、同心円状あるいは螺旋状となっている。また、光ディスクには、製造工程において発生する偏心がある。さらに、光ディスクを回転させるためのスピンドルモータ及び光ディスクをスピンドルモータに取り付ける取付部分にも偏心がある。偏心の最悪値は、これらの総和となるので、光ヘッドの光スポットから光ディスク上のトラックを見ると±100μm程度の偏心となる。この偏心によってトラッキング制御装置の目標値であるトラック位置は、光ディスクの回転に伴って変化する周期的な関数となる。
【0019】
したがって、光ディスクの高速回転に対応するためには、前述のように偏心している光ディスク上のトラック位置に対して光スポット位置を高速に追従させなければならない。このためには光ヘッドに使用されるトラッキングアクチュエータの機械的共振周波数を上げると同時にトラッキング制御装置の帯域を広げることが必要である。
【0020】
トラッキングアクチュエータの機械的共振周波数を上げる方法には、可動部の質量の低減、弾性係数の増加があるが、いずれの方法でも限界があり、現在実現されているトラッキングアクチュエータの機械的共振周波数の上限は100Hz程度である。
【0021】
一方、トラッキング制御装置の帯域を広げることで光ディスクの高速回転に対する追従性能は向上するが、雑音、振動などの外乱に対する抑圧特性が低下する。
【0022】
上記の理由によって図17に示すようなフィードバック制御系のみを用いたトラッキング制御装置においては、要求される追従誤差の許容値を満たしつつ、高速で回転する光ディスク上のトラックに対して高速で光スポット位置を追従させることは困難であった。
【0023】
一方、文献1に述べられているような図18に示した繰り返し制御の手法を用いたトラッキング制御装置においては、周期的に変化する入力に対しては優れた追従性能を示す。しかし、周期的な成分であれば無限に高い周波数まで誤差を抑圧しようとする性質があるため、トラッキング制御装置内部の安定性に問題が生じること、及び非周期的な外乱に対して弱いことが広く知られている。
【0024】
また、光ディスクが一定の角速度で回転する方式(CAV方式:Constant Angular Velocity或いは、ZCAV方式:Zoned Constant Angular Velocity)では、図18に示すように一定の遅延量を持つ遅延手段72を用いた繰り返し制御で良い。しかし、CDのように一定の線速度で回転する方式(CLV方式:Constant Linear Velocity)、あるいはDVD−RAMのように光ディスクの半径をいくつかの領域に分割し、その領域内でほぼ一定の線速度で回転する方式(ZCLV方式:Zoned Constant Linear Velocity)では、光ディスクの半径によって1回転の周期が変化するため、図18に示した方法では繰り返し制御を行うことができない。
【0025】
本発明は、このような問題を解決すべく創作されたもので、トラッキング制御装置の安定性を確保するとともに、高速で回転する光ディスク上のトラックに対する追従性能の向上を図り、CLV方式及びZCLV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においても安定で高い追従性能を持ったトラッキング制御装置を提供することを目的としている。
【0026】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明に係るトラッキング制御装置は、光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スポット位置との差に対応した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、前記トラッキング誤差信号を前記光ディスクの複数回の回転周期に相当する時間に渡って記憶手段に記憶し、記憶された信号について移動平均処理または最小二乗法の少なくともいずれかの統計的手法を適用し、1回転周期前のトラッキング誤差信号に相当する信号を抽出する演算処理を行い補正信号を生成する補正信号生成手段と、生成された補正信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を所定のパルス伝達関数によって生成する前置補償手段と、前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl ( z−1)としたとき、以下の式(18)で表されるパルス伝達関数を持ち
( −1 ) =Ac(z −1 )/{Bc (z −1 )Bc (1)}…(18)
ここで、Gcl ( −1 )=z −d Bc (z −1 )Bc (z −1 )/Ac(z −1
Ac(z −1 ):Gcl ( −1 )の極の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の安定零点の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の不安定零点の項
Bc (1):Gcl ( −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl ( z−1)・P1 ( z−1 ) の乗算で求めるときにGcl ( z−1 ) の極及び安定な零点を相殺し、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl ( −1 )の直流ゲインの逆数に一致させることを特徴としている。
【0027】
請求項2に記載の発明に係るトラッキング制御装置は、光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スポット位置との差に対応した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、前記光ヘッドが光ディスク上のトラックに追従している状態での光ヘッドの位置情報及び光ディスクの回転角度情報をトラッキング誤差信号またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号と共に記憶手段に記憶し、少なくとも光ディスクの1周分の回転周期に対応する時間を経た後、記憶されていた光ヘッドの位置情報と光ディスクの回転角度情報が、いずれも光ヘッドが光ディスク上を走査している現在の時点におけるこれら2つの情報と一致する時、既に記憶されていたトラッキング誤差信号、またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号を補正信号として出力する補正信号生成手段と、
生成された補正信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を所定のパルス伝達関数によって生成する前置補償手段と、前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl ( z−1)としたとき、以下の式(18)で表されるパルス伝達関数を持ち、
( −1 ) =Ac(z −1 )/{Bc (z −1 )Bc (1)}…(18)
ここで、Gcl ( −1 )=z −d Bc (z −1 )Bc (z −1 )/Ac(z −1
Ac(z −1 ):Gcl ( −1 )の極の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の安定零点の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の不安定零点の項
Bc (1):Gcl ( −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの、
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl ( z−1)・P1 ( z−1 ) の乗算で求めるときにGcl ( z−1 ) の極及び安定な零点を相殺し、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl ( −1 )の直流ゲインの逆数に一致させることを特徴としている。
【0028】
請求項3に記載の発明に係るトラッキング制御装置は、光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スポット位置との差に対応した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、前記トラッキング誤差信号を前記光ディスクの複数回の回転周期に相当する時間に渡って記憶手段に記憶し、記憶された信号について移動平均処理または最小二乗法の少なくともいずれかの統計的手法を適用し、1回転周期前のトラッキング誤差信号に相当する信号を抽出する演算処理を行い補正信号を生成する補正信号生成手段と、生成された補正信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を所定のパルス伝達関数によって生成する前置補償手段と、前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl ( z−1)としたとき、以下の式(21)で表されるパルス伝達関数を持ち
( −1 ) =Ac(z −1 )Bc (z)/[Bc (z −1 ){Bc (1)} ] …(21)
ここで、Gcl ( −1 )=z −d Bc (z −1 )Bc (z −1 )/Ac(z −1
Ac(z −1 ):Gcl ( −1 )の極の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の安定零点の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の不安定零点の項
Bc (1):Gcl ( −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl ( −1 )・P ( −1 ) の乗算で求めるときにGcl ( −1 ) の極及び安定な零点を相殺しさらに前記閉ループのパルス伝達関数との積がすべての周波数において位相差を零とし、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl ( −1 )の直流ゲインの逆数に一致させることを特徴としている。
【0029】
請求項4に記載の発明に係るトラッキング制御装置は、光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スポット位置との差に対応した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、前記光ヘッドが光ディスク上のトラックに追従している状態での光ヘッドの位置情報及び光ディスクの回転角度情報をトラッキング誤差信号またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号と共に記憶手段に記憶し、少なくとも光ディスクの1周分の回転周期に対応する時間を経た後、記憶されていた光ヘッドの位置情報と光ディスクの回転角度情報が、いずれも光ヘッドが光ディスク上を走査している現在の時点におけるこれら2つの情報と一致する時、既に記憶されていたトラッキング誤差信号、またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号を補正信号として出力する補正信号生成手段と、生成された補正信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を所定のパルス伝達関数によって生成する前置補償手段と、前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl ( z−1)としたとき、以下の式(21)で表されるパルス伝達関数を持ち
( −1 ) =Ac(z −1 )Bc (z)/[Bc (z −1 ){Bc (1)} ] …(21)
ここで、Gcl ( −1 )=z −d Bc (z −1 )Bc (z −1 )/Ac(z −1
Ac(z −1 ):Gcl ( −1 )の極の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の安定零点の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の不安定零点の項
Bc (1):Gcl ( −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl ( −1 )・P ( −1 ) の乗算で求めるときにGcl ( −1 ) の極及び安定な零点を相殺し、さらに前記閉ループのパルス伝達関数との積がすべての周波数において位相差を零とし、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl ( −1 )の直流ゲインの逆数に一致させることを特徴としている。
【0030】
請求項5に記載の発明に係るトラッキング制御装置は、請求項3または4に記載のトラッキング制御装置において、前記補正信号生成手段は、光ヘッドの位置情報を光ディスクの半径に応じて複数の領域に分け、光ヘッドが光ディスク上のトラックに追従している際の光ヘッドの位置が属する領域の情報及びその時点での光ディスクの回転角度情報を光ディスクの1回転周期に相当する時間のトラッキング誤差信号、またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号と共に記憶手段に記憶し、光ヘッドが走査を行っている現在の時点において、光ヘッドの位置が前記分割されたいずれの領域に属するかを判断し、その領域における光ディスクの回転角度情報に対応するトラッキング誤差信号、またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号を記憶手段から補正信号として読み出すことを特徴としている。
【0032】
請求項に記載の発明に係るトラッキング制御装置は、請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のトラッキング制御装置において、前記記憶手段に記憶される信号は、光ディスクの回転に従って逐次更新されることを特徴としている。
【0036】
本発明によれば、少なくとも光ディスクの1周前のトラッキング誤差信号に振幅と位相の補償をした信号を生成し、それとトラッキング誤差信号とを加算した信号により、光スポット位置を制御することができる。したがって、装置の安定性を確保しつつ光ディスクの回転数全般にわたって追従誤差を低減することができる。また、記憶手段に学習機能を持たせることができる。したがって、追従誤差を一層小さくすることができる。また、光ディスク上に傷やゴミなどがあってトラッキング誤差信号が得られない期間が生じても、トラッキング外れを生じる可能性を低くできる。また、CLV方式、ZCLV方式などを用いた光ディスクの記録・再生において、追従誤差を低減することが可能となり、メモリ容量も低減できる。
【0040】
【発明の実施形態】
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るトラッキング制御装置の構成ブロック図である。第1の実施形態は、本発明に係るトラッキング制御装置の原理構成を示すものであり、以下に示す第2の実施形態〜第9の実施形態は、第1の実施形態を基本としている。
【0041】
図1に示すように、第1の実施形態のトラッキング制御装置は、図17に示す構成において、トラッキング誤差検出手段1と安定化補償手段2との間に加算手段7を設けるとともに、加算手段7の一方の入力(トラッキング誤差検出手段1の出力)を加算手段7の他方の入力へ導入する経路に、補正信号生成手段5と伝達関数P1を持つ前置補償手段6をこの順序に配置したものである。
【0042】
補正信号生成手段5は、トラッキング誤差検出手段1によって検出されたトラッキング誤差信号eを取り込み、光ディスクの少なくとも1回転前において検出されたトラッキング誤差信号eに基づいた補正信号cを生成する。
【0043】
前置補償手段6は、補正信号cに基づき前置補償信号hを生成し、加算手段7の他方の入力へ出力する。
【0044】
なお、第1の実施形態においても、トラッキング誤差検出手段1、加算手段7、安定化補償手段2及びトラッキングアクチュエータ3によって横成されるフィードバック制御系に対し、安定化補償手段2によって振幅および位相の周波数特性の補償が行われており、安定なフィードバック制御が実現されている。この点は、以下の第2〜第9の各実施形態においても同様である。
【0046】
次に、図1を参照して第1の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作を説明する。
【0047】
図1において、トラック位置tと光スポット位置sの差をトラッキング誤差検出手段1によって検出し、トラッキング誤差信号eを得る。トラッキング誤差信号eは2つに分岐され、一方は加算手段7に入力され、他方は補正信号生成手段5に入力される。
【0048】
補正信号生成手段5は、光ディスクの少なくとも1回転前において検出されたトラッキング誤差信号eを用いた補正信号cを出力する。前置補償手段6は、伝達関数Pでもって補正信号cの振幅及び位相の周波数特性の補償を行い、前置補償信号hとして出力する。
【0049】
この前置補償信号hは、加算手段7によってトラッキング誤差信号eと加算され、その結果得られた信号(駆動信号)が安定化補償手段2によって振幅と位相の周波数特性が補償され、トラッキングアクチュエータ3に入力されて、これを駆動し、光スポット位置sを制御する。
【0050】
このように、第1の実施形態では、光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号の他に、光ディスクの少なくとも1回転前において検出されたトラッキング誤差信号を用いて前置補償信号を生成し、この前置補償信号とトラッキング誤差信号とを用いて演算を行った結果得られた信号を用いてトラッキング制御を行うので、追従誤差を減少させることができる。以下、具体的に説明する。
【0051】
まず、安定化補償手段2、トラッキングアクチュエータ3の伝達関数をそれぞれG,Gと定める。図1から、トラッキング誤差検出手段1の入出力の関係は、
1−s1=e1 ・・・(1)
である。また、トラッキングアクチュエータ3が制御するスポット位置sは、
(e1+h1)G12=s1 ・・・(2)
である。
【0052】
前述したように光ディスクやスピンドルモータ及び光ディスク取付部に偏心があるため、光ヘッドの光スポットに対して回転中の光ディスク上のトラック位置は、周期的に変化する関数となる。さらに、互いに隣接するトラック同士は、位置的な相関関係が大きい。
【0053】
そこで、少なくとも1回転前で抑えきれなかった追従誤差を基にして前置補償信号hを生成する。さらにこの信号を用いて、次の回転において補正を行うことによって、追従誤差を減少させることが可能であることが理解できる。
【0054】
ここで、光ディスクのm回転目でのトラック位置をt1,m、光スポット位置をs1,m、トラッキング誤差信号をe1,m、前置補償信号をh1,mと記述する。光ディスクの(m−1)回転目以前におけるトラッキング誤差信号e1,m−1を用いて得られた前置補償信号h1,m−1を用いると、m回転目での光スポット位置s1,mは、
1,m=(e1,m+h1,m-1)G12 ・・・(3)
となる。この動作を繰り返すことによって、t1,m=s1,mを実現することができる。以下の第2〜第9の各実施形態では、これを高速かつ安定に実現するための具体的な手段・構成を説明している。これらの実施形態により、図2に示すような追従誤差特性が得られる。
【0055】
図2は、本発明により得られる光ディスクの回転数に対するトラッキング制御装置の追従誤差特性の比較図である。図2において、(イ)は本発明のトラッキング制御装置で得られる追従誤差特性であり、(ロ)は、従来のトラッキング制御装置で得られる追従誤差特性である。
【0056】
図2に示すように、追従誤差が許容値e以下となる回転数が、従来のトラッキング制御装置では、同図(ロ)に示すように、回転数N以下であったが、本発明の各実施形態のトラッキング制御装置では、同図(イ)に示すように、回転数Nまで拡大される。つまり、本発明の各実施形態によれば、光ディスクの回転数全般に渡って追従誤差の低減が実現されることが解る。
【0057】
[第2の実施形態]
図3は、本発明の第2の実施形態に係るアナログ制御によるトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
【0058】
図3に示すように、第2の実施形態では、補正信号生成手段5として遅延手段10を備え、前置補償手段6として補償手段11を備える。その他は、第1の実施形態と同様である。
【0059】
遅延手段10は、トラッキング誤差信号eを光ディスクの1回転周期に相当する時間遅延させた補正信号cを出力する。補償手段11は、補正信号cに対して振幅と位相の補償を行った前置補償信号hを出力する。
【0060】
次に、図3,図4を参照して第2の実施形態の動作を説明する。なお、図4は、第2の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作のフローチャートである。
【0061】
まず、図3を用いて第2の実施形態のトラッキング制御装置の動作原理を説明する。補償手段11の伝達関数をP(s)、安定化補償手段2及びトラッキングアクチュエータ3の伝達関数をそれぞれG(s)、G(s)で表す。
【0062】
トラッキング誤差検出手段1、加算手段7、安定化補償手段2及びトラッキングアクチュエータ3によって横成されるフィードバック制御系に関して補償手段11と加算手段7との間の接続を切ると、加算手段7への入力信号hに対する光スポット位置sの伝達関数Gcl(s)は、以下の式(4)によって求められる。
【0063】
【数1】
cl(s)=G1(s)G2(s)/{1+G1(s)G2(s)} ・・・(4)
そこで、前置補償手段6は、補償手段11の伝達関数P(s)が
【0064】
【数2】
1(s)={1+G1(s)G2(s)}/G1(s)G2(s) ・・・(5)
を満たすように実現される。つまり、前置補償手段6は、当該フィードバック制御系の入力に対する出力の閉ループ伝達関数の逆数の伝達関数を持つ。
【0065】
そして、前置補償手段6の補償手段11は、式(5)に示した伝達関数P(s)によって、補正信号cに対して振幅と位相の周波数特性を補正し、加算手段7に出力し、トラッキング制御を行う。
【0066】
このとき、補正信号cに対して光スポット位置sは、式(4)、式(5)から次の式(6)で表される。
【0067】
【数3】

Figure 0004041905
即ち、補正信号cは、振幅差及び時間遅れを生じることなく光スポット位置sを直接制御し、補正を行うことができる。
【0068】
次に、図3を適宜参照しつつ図4に沿って第2の実施形態のトラッキング制御装置の基本的な動作を説明する。図において、トラッキング誤差検出手段1は、光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号eを検出した後、このトラッキング誤差信号eを補正信号生成手段5中の遅延手段10に入力する(ステップS1)。遅延手段10は、トラッキング誤差信号e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い、それを補正信号cとして出力する(ステップS2)。
【0069】
そして、前置補償手段6中の補償手段11は、補正信号cから前置補償信号hを生成する(ステップS3)、加算手段7は、この前置補償信号hを光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号eに加算する(ステップS4)。
【0070】
次に、安定化補償手段2は、この加算した信号によってトラッキングアクチュエータ3を駆動し、トラッキング制御を行わせる(ステップS5)。回転中の光ディスクに対して継続してトラッキング制御を行うために再びステップS1に戻り、前述の動作を繰り返す。
【0071】
これにより、光ディスクの回転数全般に渡っての追従誤差の低減が実現される。
【0072】
[第3の実施形態]
図5は、本発明の第3の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
【0073】
図5において、第3の実施形態では、加算手段18及び安定化補償手段19をそれぞれデジタル信号処理回路で構成し、トラッキング誤差信号eをA/D変換器(ADC)15によってデジタル信号e(k)に変換して加算手段18の一方の入力に与え、安定化補償手段19の出力デジタル信号をD/A変換器(DAC)20によってアナログ信号に変換してトラッキングアクチュエータ3に与えるように構成してある。
【0074】
即ち、このデジタル制御によるトラッキング制御装置では、トラッキング誤差信号eをデジタル信号e(k)に変換した後、トラッキング制御装置としての処理を実行する。
【0075】
図5に示すように、トラッキング誤差検出手段1によって検出されたトラッキング誤差信号eは、A/D変換器(ADC)15にてデジタル信号e(k)に変換され、補正信号生成手段5及び加算手段18に入力される。
【0076】
ここに、補正信号生成手段5は、記憶手段16を備える。記憶手段16は、光ディスクの少なくとも1回転周期に相当する時間のトラッキング誤差信号eのデジタルデータe(k)を記憶する。そして、記憶手段16は、光ディスクの1周前のトラッキング誤差信号e(k)を用いて、サンプリング時刻kにおいてdサンプリング周期に相当する時間だけ進んだ時刻でのトラッキング誤差信号を補正信号c(k+d)として前置補償手段6へ出力する。
【0077】
また、前置補償手段6は、パルス伝達関数P(z−1)を持つ補償手段17を備える。補償手段17は、記憶手段16から入力する補正信号c(k+d)をデジタル的に処理し、前置補償信号h(k)を出力する。
【0078】
加算手段18は、デジタル化されたトラッキング誤差信号e(k)と前置補償信号h(k)を加算し、その加算結果を安定化補償手段19に入力する。安定化補償手段19の出力は、D/A変換器(DAC)20によってアナログ信号に変換され、トラッキングアクチュエータ3を駆動し、光スポット位置sを変化させることによりトラッキング制御を行う。
【0079】
なお、安定化補償手段19は、トラッキング制御装置のフィードバック制御系が安定に動作するように振幅と位相の周波数特性の補償を行うと同時に、所望の応答特性を実現するためのパルス伝達関数G(z−1)を持つ。また、D/A変換器(DAC)20とトラッキングアクチュエータ3を縦続接続した系は、パルス伝達関数G(z−1)を持つ。
【0080】
次に、図5〜図8を参照して第3の実施形態の基本動作を説明する。なお、図6は、第1次の共振モードを持つムービングコイル型トラッキングアクチュエータの回路/運動モデル図である。図7は、記憶手段に記憶された補正信号のデータとサンプリングクロックとの関係模式図である。図8は、第3の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作のフローチャートである。
【0081】
まず、図5〜図7を用いて第3の実施形態のトラッキング制御装置の動作原理を説明する。このデジタル制御系では、補償手段17のパルス伝達関数P(z−1)を、トラッキングアクチュエータ3のパルス伝達関数が不安定な零点を持つ場合と持たない場合とに分けて決定する。
【0082】
いずれの場合も連続系でトラッキングアクチュエータ3の伝達関数を求めた後、それを離散系に変換することによりデジタル制御系における閉ループのパルス伝達関数を得る。さらに、閉ループのパルス伝達関数に基づいて補償手段17のパルス伝達関数P(z−1)を決定する。
【0083】
光ヘッドに用いられる一般的なムービングコイル型のトラッキングアクチュエータは、例えば、文献2『ラジオ技術社、ラジオ技術選書「光ディスク技術」134頁』で述べられているように、第1次の共振モードを持つ図6のモデルで表される。図6(a)はトラッキングアクチュエータの回路モデルであり、vは駆動電圧、iは駆動電流、Rは抵抗分、Lはリアクタンス分である。図6(b)は運動モデルであり、K,D,m,f(t)およびx(t)は、それぞれ弾性係数、粘性係数、可動部70の質量、駆動力及び位置を表す。図6(a)(b)から、駆動電圧v(t)、駆動力f(t)は、
【0084】
【数4】
Figure 0004041905
となる。また、推力定数をKとおけば、駆動力f(t)は、
f(t)=Ki(t) ・・・ (9)
となる。
【0085】
そして、式(8)、式(9)を用いて、初期値を0としてラプラス変換を行うことにより、トラッキングアクチュエータ3を電流で駆動した場合の伝達関数G2i(s)は、
【0086】
【数5】
Figure 0004041905
となる。また、トラッキングアクチュエータ3を電圧で駆動した場合の伝達関数G2v(s)は、式(7)、式(8)、式(9)を用いて
【0087】
【数6】
Figure 0004041905
となる。即ち、連続系におけるトラッキングアクチュエータ3のモデルは、電流駆動では2次、電圧駆動では3次の低域フィルタ型になる。
【0088】
次に、トラッキングアクチュエータ3を駆動する信号を出力するD/A変換器(DAC)20は、0次ホールダとして機能することを考慮して、連続系での伝達関数をデジタル制御系のパルス伝達関数G(z−1)に変換すると、例えば、文献3『コロナ社「基礎デジタル制御」59頁、表3.5』が示すように、分母と分子の次数差に応じて不安定零点が生じることが知られている。ここで、z=exp(jωT)である。但し、Tはサンプリング周期である。
【0089】
【表1】
Figure 0004041905
【0090】
表1は、文献3の表3.5を示している。この文献3の表3.5において、トラッキングアクチュエータ3を電流で駆動した場合はk=2となる。電圧で駆動した場合は電圧から電流に変化する過度現象のためにkの値は1つ増えてk=3となる。そして、いずれの場合も不安定零点が1個以上生じる。一方、図5の安定化補償手段19のパルス伝達関数G(z−1)については、不安定零点、不安定極のいずれも持たないように設計を行う。ここで、表1におけるkは連続系の伝達関数の分母の次数から分子の次数を減じた数値であり、サンプリング時刻を表すkとは異なる。
【0091】
前置補償信号h(k)に対する光スポット位置sの閉ループのパルス伝達関数Gcl(z−1)は、
【0092】
【数7】
Figure 0004041905
によって表される。なお、式(12)において、A(z−1)、B(z−1)は、いずれもz−1の多項式である。また、z−dは、d・T、即ちdサンプリング周期分の時刻の遅れに相当する。
【0093】
そこで、式(12)に基づいて補償手段17のパルス伝達関数P(z−1)を下記の手順により定める。まず、閉ループのパルス伝達関数Gcl(z−1)を用いて、P’(z−1),P(z−1)をそれぞれ式(13)、式(14)のように定める。
【0094】
【数8】
Figure 0004041905
【0095】
【数9】
Figure 0004041905
ここで、式(13)において、分子のzは、入力に対して出力がdサンプリング周期分進んだ時刻となることを示す。そこで、P(z−1)の入力は、dサンプリング周期分進んだ時刻における補正信号c(k+d)を用いる。これを図7を用いて説明する。図7において、例えば、光ディスクの1周についてn回のサンプリングを行って制御しているものとする。m周目のサンプリングクロックkに相当する時刻において、(m−1)周目のサンプリングクロック(k+d)に相当する時刻において記憶された信号を用いる。その他の時刻においても同様の処理を行う。
【0096】
互いに隣接するトラックは、位置的な相関関係が大きいので、この方法によって等価的にdサンプリング周期分進んだ時刻における補正信号c(k+d)が得られる。式(12)と式(14)によって、補正信号c(k+d)に対する光スポット位置sは、
【0097】
【数10】
Figure 0004041905
となり、補正信号c(k)に対して光スポット位置sは、振幅差及び時間遅れを生じることなく追従する。
【0098】
(A)このように、デジタル制御系においてトラッキングアクチュエータが不安定零点を持たない場合には、式(14)によりパルス伝達関数P(z−1)を定めれば、安定な制御系を実現できる。即ち、パルス伝達関数P(z−1)として、当該フィードバック制御系の入力に対する出力の閉ループのパルス伝達関数Gcl(z−1)の逆数から導出したパルス伝達関数を採用する。
【0099】
しかし、前述のようにムービングコイル型のトラッキングアクチュエータを使用したトラッキング制御装置では、閉ループのパルス伝達関数Gcl(z−1)は不安定な零点を持つため、式(12)から直接式(14)を利用してパルス伝達関数P(z−1)を定めると、パルス伝達関数P(z−1)は、不安定な極を持つことになり安定な制御系を構成できない。
【0100】
(B)そこで、トラッキングアクチュエータ3のパルス伝達関数が不安定な零点を持つ場合は、次のようにしてデジタル制御系におけるパルス伝達関数P(z−1)を定める。
【0101】
式(12)のパルス伝達関数Gcl(z−1)において、零点を安定な零点及び不安定な零点に分けて次の式(16)のように記述する。なお、式(16)において、B (Z−1)は安定な零点、B (Z−1)は不安定な零点を含むz−1の多項式である。
【0102】
【数11】
Figure 0004041905
そして、この式(16)を用いて以下に説明する第1及び第2の2つの方法でパルス伝達関数P(z−1)を定めて、安定な制御系を構成する。
【0103】
第1の方法では、パルス伝達関数Gcl(z−1)の安定な零点のみをパルス伝達関数P(z−1)の極で相殺する。また、不安定な零点を含むB (Z−1)にはz−1=1を代入して定数とする。即ち、P’(z−1),P(z−1)をそれぞれ
【0104】
【数12】
Figure 0004041905
【0105】
【数13】
Figure 0004041905
と定める。
【0106】
補償手段17のパルス伝達関数P(z−1)を式(18)の形にすることで、パルス伝達関数Gcl(z−1)の安定な零点のみをパルス伝達関数P(z−1)の極で相殺し、補正信号c(k+d)に対する光スポット位置sの応答において安定な制御系が構成される。
【0107】
即ち、第1の方法では、式(12)、式(16)及び式(18)により、補正信号c(k+d)に対する光スポット位置sの応答は、
【0108】
【数14】
Figure 0004041905
となり、低周波領域において光スポット位置sは補正信号c(k)に時間遅れを生じることなく追従する。また、トラッキング制御装置の安定性も保たれる。
【0109】
次に、第2の方法では、パルス伝達関数P’(z−1),P(z−1)は、それぞれ下記の式(20)、式(21)のように定める。なお、式(20)、式(21)において、B (Z)は、多項式B (Z−1)においてz−1をzによって置き換えたものである。
【0110】
【数15】
Figure 0004041905
【0111】
【数16】
Figure 0004041905
この第2の方法では、式(12)、式(16)及び式(21)によって補正信号c(k+d)に対する光スポット位置sの応答は、
【0112】
【数17】
Figure 0004041905
となる。
【0113】
ここで、B (Z)とB (Z−1)は、互いに複素共役となることから、光スポット位置sは補正信号c(k)に対してすべての周波数で時間遅れを生じることなく追従する。また、トラッキング制御装置の安定性も保たれる。
【0114】
次に、図5を適宜参照しつつ図8に沿って動作を詳細に説明する。図において、トラッキング誤差検出手段1は、光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号eを検出する。このトラッキング誤差信号eは、A/D変換器(ADC)15によってデジタル信号e(k)に変換された後、補正信号生成手段5及び加算手段18に入力される。
【0115】
補正信号生成手段5は、例えばメモリを使用した記憶手段16の所定記憶領域にトラッキング誤差信号e(k)を逐一格納するとともに、光ディスクの1周前のトラッキング誤差信号e(k)を用いて、時刻kにおいてd・Tsに相当する時間だけ進んだ時刻でのトラッキング誤差信号を演算し(ステップS11)、それを補正信号c(k+d)として記憶手段16の別の記憶領域に格納する(ステップS12)。
【0116】
そして、補正信号生成手段5は、光ディスクの1回転前に記憶された補正信号c(k+d)があるかどうかを判断し(ステップS13)、なければ補正信号=0とし(ステップS14)、記憶された補正信号c(k+d)があればそれを読み出し(ステップS15)、前置補償手段6に与えて前置補償信号h(k)を出力させる(ステップ16)。
【0117】
ここに、前置補償手段6を構成する補償手段17は、上記第1及び第2の方法で定めたパルス伝達関数P(z−1)を持つように構成される。即ち、D/A変換器(DAC)20の0次ホールド機能とトラッキングアクチュエータ3の伝達関数によって得られるパルス伝達関数G(z−1)が不安定な零点を持たない場合、補償手段17は、そのパルス伝達関数P(z−1)が式(14)となるように構成される。また、パルス伝達関数G(z−1)が不安定な零点を持つ場合、補償手段17は、そのパルス伝達関数P(z−1)が式(18)あるいは式(21)となるように構成される。
【0118】
次いで、加算手段18では、補償手段17の出力から得られる前置補償信号h(k)とトラッキング誤差信号e(k)とを加算し、安定化補償手段19に出力する(ステップ17)。
【0119】
安定化補償手段19は、フィードバック制御系を安定化すると同時に所望の応答特性を実現するためのパルス伝達関数G(z−1)を持つ。安定化補償手段19の出力は、D/A変換器(DAC)20によってアナログ信号に変換されトラッキングアクチュエータを駆動することによって光スポット位置sを制御する(ステップ18)。
【0120】
回転中の光ディスクに対して継続してトラッキング制御を行うためには再びステップS11に戻り、以上の動作を繰り返す。これにより、光ディスクの回転数全般に渡っての追従誤差の低減が実現される。
【0121】
[第4の実施形態]
図9は、本発明の第4の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
【0122】
第4の実施形態のデジタル制御によるトラッキング制御装置では、第3の実施形態において、補正信号生成手段5を、パルス伝達関数Q(z−1)を持つ第1の演算手段25、パルス伝達関数Q(z−1)を持つ第2の演算手段26、加算手段27及び記憶手段16によって構成し、前置補償手段6をパルス伝達関数P(z−1)を持つ補償手段29、遅延量z−dを持つ遅延手段30及び減算手段31によって構成してある。
【0123】
補正信号生成手段5では、第1の演算手段25には、A/D変換器(ADC)15が出力するトラッキング誤差信号e(k)が入力され、第2の演算手段26には、前置補償信号h(k)が入力される。また、加算手段27は、2つの演算手段25,26の出力を受けて仮想的なトラック位置を記憶手段16に出力する。記憶手段16は、補正信号c(k+d)を前置補償手段6に出力する。
【0124】
前置補償手段6では、補正信号c(k+d)が補償手段29と遅延手段30とに入力され、補償手段29と遅延手段30の出力が減算手段31に入力され、減算手段31から前置補償信号h(k)が出力される。
【0125】
要するに、第4の実施形態では、A/D変換後のトラッキング誤差信号e(k)及び前置補償手段6の出力h(k)を補正信号生成手段5に入力して補正信号c(k+d)を生成し、それを前置補償手段6に入力して前置補償信号h(k)を得る。加算手段18は、前置補償信号h(k)をトラッキング誤差信号e(k)と加算して安定化補償手段19に入力する。D/A変換器(DAC)20は、安定化補償手段19の出力をアナログ信号に変換し、トラッキングアクチュエータ3を駆動する。
【0126】
次に、図9を参照して第4の実施形態の基本動作を説明する。第4の実施形態は、上記第3の実施形態において説明したトラッキングアクチュエータ3のパルス伝達関数が不安定な零点を持つ場合と持たない場合のデジタル制御系におけるパルス伝達関数P(z−1)を定める方法の他の例(第3の方法)を実現するものである。
【0127】
A/D変換器(ADC)15によってデジタル化されたトラッキング誤差信号e(k)は、第1の演算手段25及び加算手段18に入力される。また、第2の演算手段26には、前置補償信号h(k)が入力される。
【0128】
第1の演算手段25は、入力されたトラッキング誤差信号e(k)に対して次の式(23)で表されるパルス伝達関数Q(z−1)の出力を求め、この結果を加算手段27の一方の入力に与える。
【0129】
【数18】
1(z-1)=1+G1(z-1)G2(z-1) ・・・ (23)
また、第2の演算手段26は、入力された前置補償信号h(k)に対して次の式(24)で表されるパルス伝達関数Q(z−1)の出力を求め、この結果を加算手段27の他方の入力に与える。
【0130】
【数19】
2(z-1)=G1(z-1)G2(z-1) ・・・ (24)
加算手段27は、第1及び第2演算手段25、26の出力を加算し、次の式
【外1】
Figure 0004041905
【0131】
【数20】
Figure 0004041905
【外2】
Figure 0004041905
記憶し、光ディスクの1周前に記憶された信号を用いて、時刻kにおいてd・T進んだ時刻に相当する信号を補正信号c(k+d)として補償手段29及び遅延手段30に出力する。
【0132】
具体的には、記憶手段16は、図7に示したように、m周目のサンプリングクロックkに相当する時刻においては、(m−1)周目のサンプリングクロックk+dに相当する時刻において記憶された信号を補正信号c(k+d)として出力する。
【0133】
この補正信号c(k+d)に対して、補償手段29は、式(14)、式(18)あるいは式(21)のいずれかで表されるパルス伝達関数P(z−1)の演算を行う一方、遅延手段30は、d・Tに相当するdサンプリング周期分の時間遅延を行う。減算手段31は、補償手段29の出力から遅延手段30の出力を減算し、次の式(26)によって表される前置補償信号h(k)を発生し、加算手段18及び第2の演算手段26に対して出力する。
【0134】
【数21】
1(k)=P1(z-1)c1(k+d)−z-d1(k+d) ・・・ (26)
加算手段18は、この前置補償信号h(k)とトラッキング誤差信号e(k)を加算し、安定化補償手段19に出力する。安定化補償手段19の出力は、D/A変換器(DAC)20を介してトラッキングアクチュエー夕3を駆動し、光スポット位置sの制御を行う。
【0135】
これにより、以上の各実施形態と同様に、光ディスクの回転数全般にわたっての追従誤差の低減が実現される。
【0136】
[第5の実施形態]
図10は、本発明の第5の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。
【0137】
図10では、説明を容易にするため、図5または図9に示したトラッキング制御装置における記憶手段16に関係する部分のみを取り出してある。その他の部分は、それぞれ図5または図9と共通である。
【0138】
図10に示すように、第5の実施形態では、第2〜第4の実施形態における記憶手段16を、n個のメモリ素子40と加算手段41および乗算手段39によって構成するものである。メモリ素子40は、例えば演算を行う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し、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出力する。n番目のメモリ素子40の出力は乗算手段39に入力される。乗算手段39は入力されたデータに対して、|w|<1であり、w=0を含む適切な係数を乗算する。乗算手段39の出力は加算手段41に接続されており、入力信号と加算された信号を1番目のメモリ素子に入力する。補正信号c(k+d)は、(n−d)番目のメモリ素子40の出力から取り出す。
【0139】
第5の実施形態によれば、記憶手段16に学習効果を持たせることができるので、追従誤差をより小さくすることが可能となる。
【0140】
[第6の実施形態]
図11は、本発明の第6の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。
【0141】
図11では、説明を容易にするため、図5または図9に示したトラッキング制御装置における記憶手段16に関係する部分のみを取り出してある。その他の部分は、それぞれ図5または図9と共通である。
【0142】
図11に示すように、第6の実施形態では、第2〜第4の実施形態における記憶手段16を、高速のCPUまたはデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)などの演算素子43及びこの演算素子43とデータバス44、アドレスバス45を介して接続されたメモリ46によって構成したものである。
【0143】
演算素子43は、トラッキング制御装置のクロックに同期して入力信号を時系列的に取り込んでメモリ46上に記憶し、その記憶した入力信号に対して光ディスク1回転分の遅延を行った後、補正信号c(k+d)を出力する。
【0144】
または、演算素子43は、トラッキング制御装置のクロックに同期して入力信号を時系列的に取り込んでメモリ46上に記憶し、その記憶した入力信号に対して、例えば移動平均処理、最小二乗法などの統計的な信号処理を行った後、補正信号c(k+d)を出力する。
【0145】
第6の実施形態によれば、光ディスク上に傷やゴミなどがあってトラッキング誤差信号が得られない期間が生じても、トラッキング外れが生じる可能性を低くすることができる。
【0146】
なお、メモリ46に記憶するデータは、光ディスク1周分に相当する入力信号でも、光ディスクの複数回の回転によって得られた入力信号でも良い。
【0147】
[第7の実施形態]
図12は、本発明の第7の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。なお、第7の実施形態は、CLV方式、ZCLV方式、CAV方式、ZCAV方式に対応するトラッキング制御装置の原理構成を示し、具体的には、例えば第8、第9の各実施形態のように構成される。
【0148】
図12では、説明を容易にするため、図5または図9に示したトラッキング制御装置における記憶手段16に関係する部分のみを取り出してある。その他の部分は、それぞれ図5または図9と共通である。
【0149】
図12に示すように、第7の実施形態の記憶手段16では、入力信号やトラッキング制御装置のクロックに加え、光ディスクの半径方向における光ヘッド位置情報と光ディスク回転角度情報が入力される。
【0150】
次に、第7の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作を説明する。まず、走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号を用いて演算した補正信号を入力信号として、光ヘッド位置情報、光ディスク回転角度情報と共にトラッキング制御装置のクロックに同期して記憶手段16に記憶する。光ヘッド位置情報は、光ヘッドが走査を行っているトラックの光ディスク上での半径位置を知るために用いる。
【0151】
次に、光ディスクの少なくとも1回転前の時刻において記憶手段16に記憶された補正信号のうち、現在の光ヘッド位置及び光ディスクの回転角度に対応した補正信号を出力信号として読み出す。
【0152】
この補正信号を前置補償手段6に入力して前置補償信号を出力し、前置補償信号を走査中のトラックに対するトラッキング誤差信号に加算し、加算後の信号を用いてトラッキング制御を行う。
【0153】
[第8の実施形態]
図13は、本発明の第8の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。なお、第8の実施形態は、CLV方式、ZCLV方式、CAV方式、ZCAV方式の対応するトラッキング制御装置の具体的構成例を示す。
【0154】
図13では、説明を容易にするため、図5または図9に示したトラッキング制御装置における記憶手段16に関係する部分のみを取り出してある。その他の部分は、それぞれ図5または図9と共通である。
【0155】
図13に示すように、第8の実施形態では、第2〜第4の実施形態における記憶手段16を、高速のCPUまたはデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)などの演算素子47及びこの演算素子47とデータバス44、アドレスバス45を介して接続されたメモリ48によって構成したものである。
【0156】
図13に示すように、第8の実施形態の記憶手段16における演算素子47には、入力信号やトラッキング制御装置のクロックに加え、光ディスクの半径方向における光ヘッド位置情報と光ディスク回転角度情報が入力される。
【0157】
次に、図13,図14を参照して第8の実施形態のトラッキング制御装置の動作を説明する。なお、図14は、第8の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作のフローチャートである。
【0158】
図において、演算素子47には、光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号が入力信号として入力されるとともに、光ディスクの半径方向における光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報が入力される。
【0159】
演算素子47は、光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号を検出した後、この信号を用いて補正信号を演算し(ステップS31)、補正信号を光ヘッド位置情報と光ディスク回転角度情報と共にメモリ48に記憶する(ステップS32)。光ヘッド位置情報は光ヘッドが走査を行っているトラックが光ディスク上で半径上のいずれの位置にあるかを知るために用いる。
【0160】
具体的には、演算素子47は、光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を用いてメモリアドレスを一意に決定し、そのアドレスにトラッキング制御装置のクロックに同期して入力信号を時系列的に取り込んでメモリ48上に記憶し、その記憶した入力信号に対して光ディスク1回転分の遅延を行い、光ヘッド位置情報と光ディスク回転情報と共にメモリ48に記憶する。
【0161】
または、演算素子47は、光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を用いてメモリアドレスを一意に決定し、そのアドレスにトラッキング制御装置のクロックに同期して入力信号を時系列的に取り込んでメモリ48上に記憶し、その記憶した入力信号に対して、例えば移動平均処理、最小二乗法などの統計的な信号処理を行い、光ヘッド位置情報と光ディスク回転情報と共にメモリ48に記憶する。
【0162】
次に、演算素子47は、現在の光ヘッド位置情報と光ディスク回転角度情報に対応する補正信号がメモリ48に記憶されているかを判断し(ステップS33)、記憶されていなければ補正信号=0とし(ステップS34)、記憶されていれば、メモリ48から現在の光ヘッド位置と光ディスク回転角度に対応する補正信号c(k+d)を読み出す(ステップS35)。
【0163】
このとき、ステップ35では、読み出すべき補正信号の光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報と記憶されている補正信号の光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報が一致しない場合は、一番近い光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を持つ補正信号を用いて補間処理を行った後、それを補正信号c(k+d)として出力する。
【0164】
そして、補正信号c(k+d)を前置補償手段に入力して前置補償信号を加算手段に出力し(ステップS36)、この前置補償信号を光ヘッドが走査を行っているトラックに対するトラッキング誤差信号に加算させる(ステップS37)。
【0165】
次に、この加算された信号を用いてトラッキング制御を行う(ステップS38)。回転中の光ディスクに継続してトラッキング制御を行うためには再びステップS31へ戻り、前述の動作を繰り返す。
【0166】
なお、メモリ48に記憶するデータは、光ディスク1周分に相当する入力信号でも、光ディスクの複数回の回転によって得られた入力信号でも良い。
【0167】
次に、図15は、光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を検出する方法を説明する図である。図15において、スピンドルモータ51に取り付けられて回転する光ディスク50を光ヘッド53から出射される光スポット54が走査する。光ヘッド53は、リニアモータなどの光ヘッド移動機構55に取り付けられており、光ディスク50の半径方向に移動する。
【0168】
例えば、DVD−RAMを用いた光ディスク記録装置においては、光ディスク50上に予め記録されているヘッダを光学的に読み出し、アドレス復号手段57によってアドレス信号を生成する。クロック再生手段58は、光ディスク50上に形成されているグルーブの蛇行信号を光学的に読み出し、例えばPLL回路を用いてクロック信号を再生する。
【0169】
このように得られたアドレス信号を用いると、光ヘッド53が光ディスク50上で走査しているトラックの位置がわかるので、それを光ヘッド位置情報検出手段59を用いて光ヘッド位置情報に変換し出力する。また、光ディスク回転角度検出手段60は、アドレス信号を回転角度の原点信号として用いてクロック信号を計測し、光ディスク回転角度情報を出力する。
【0170】
これらの手段のほか、光ヘッド位置情報は、例えば、光ヘッド移動機構55に取り付けられたリニアエンコーダなどの位置検出手段56によっても得られる。また、光ディスク回転角度情報は、例えば、スピンドルモータ51に取り付けられたロータリーエンコーダなどの回転角度検出手段52によっても得られる。上記第7、第8の各実施形態で用いる光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報は、前述のいずれの手段を用いて取得しても良い。
【0171】
第8の実施形態によれば、光ヘッド位置情報と光ヘッド回転速度情報を用いるので、光ディスクの半径によって1回転の周期が変化するCLV方式や、ZCLV方式を用いた記録・再生の装置において追従誤差を低減できる。
【0172】
[第9の実施形態]
図16は、本発明の第9の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる光ディスクの概念図である。なお、第9の実施形態は、CLV方式、ZCLV方式、CAV方式、ZCAV方式の対応するトラッキング制御装置の具体的構成例を示す。
【0173】
第9の実施形態は、第8の実施形態において、光ヘッド位置情報をその数値に従って複数の範囲に分類し、同一の範囲内では1種類の補正信号c1(k+d)を用いるものである。
【0174】
図16に示すように、第9の実施形態の光ディスク50は、中心からの半径によってn個の領域に分割される。中心からの半径rは、
【0175】
【数22】
j≦r≦rj+1 (j=1,2,・・,n) ・・・ (27)
によって表される。
【0176】
光ディスク50では、近接したトラック同士は偏心及びトラックの蛇行の傾向などが類似している。したがって、このように領域を分割して式(27)で表される各領域内では、光ディスク1周分の補正信号c(k+d)のみを用いることで、補正信号c(k+d)のデー夕を記憶するためのメモリ容量を減らすことができる。
【0177】
なお、第8、第9の各実施形態において、光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を用いてメモリアドレスを一意に決定する方法は、これら2つの情報を用いてアドレスを決定する方法でも、これら2つの情報を用いて対応するメモリアドレスを割り当てるための変換テーブルを予めメモリ48に記憶しておき、この変換テーブルを用いる方法でも同様の動作が得られる。
【0178】
また、第1〜第9の各実施形態において、トラッキング誤差を検出する方法は、一般に広く使われている3ビーム法、プッシュプル法、ヘテロダイン法、位相差検出法でも良い。さらには、光ディスク上に予め形成されたピットの反射光を用いて検出する方法、グルーブからの回折光を用いて検出する方法、予め記録されたトラッキング誤差検出用の信号を用いて検出する方法のいずれを用いても良い。
【0179】
さらに、第3の実施形態(図5)、第4の実施形態(図9)では、補正信号生成手段5、前置補償手段6、加算手段18及び安定化補償手段19をそれぞれ個別のブロックとして示したが、これらは高速のCPUまたはデジタル・シグナル・プロセッサなどの演算ユニットとメモリの組み合わせで実現できることはもちろんである。
【0180】
また、安定化補償手段19の出力をD/A変換器(DAC)20によってアナログ信号に変換しトラッキングアクチュエータ3を駆動する構成としているが、安定化補償手段19の出力をパルス幅変調手段(PWM)に入力し、その出力パルスによってトラッキングアクチュエータ3を駆動しても全く同様な動作を実現できる。
【0181】
また、第1〜第9の各実施形態において使用する安定化補償手段2あるいは安定化補償手段19は、ロバスト安定化補償器を使用できることはもちろんのこと、一般に広く使われている位相進み遅れ補償型の補償器、PI型の補償器あるいはPID型の補償器でも良いことは当然である。
【0182】
さらに、第1〜第9の各実施形態において使用するトラッキングアクチュエータ3は、図6に示した第1次の共振モードを持つムービングコイル型のアクチュエータの他に、例えば第2次、第3次など高次の共振モードを持つムービングコイル型のアクチュエータも使用できるのはもちろんである。また、ムービングコイル型以外にも、例えば圧電型、リニアモータ型、スイングアーム型、あるいはこれら複数のものを組み合わせた複合型のアクチュエータでも良いことは当然である。これらのいずれの形式のトラッキングアクチュエータを用いたトラッキング制御装置に対しても同様に本発明を実施できることはいうまでもない。
【0183】
そして、上記各実施形態は、光ディスク記録装置のみならず、光ディスク再生装置、光ディスク記録再生装置及び光テープ記録装置のトラッキング制御系にも適用可能である。また、フォーカス制御装置にも同様の構成で適用可能である。その場合、トラッキング誤差検出手段、トラッキングアクチュエータに代えて、それぞれフォーカス誤差検出手段、フォーカスアクチュエータを用いる。
【0184】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも光ディスクの1周前のトラッキング誤差信号に振幅と位相の補償をした信号を生成し、それとトラッキング誤差信号とを加算した信号により、光スポット位置を制御するようにしたので、装置の安定性を確保しつつ光ディスクの回転数全般に渡って追従誤差を低減することができる。また、記憶手段に学習機能を持たせることができるので、追従誤差を一層小さくすることができる。また、CLV方式、ZCLV方式などを用いた光ディスクの記録・再生において、追従誤差を低減することが可能となり、メモリ容量も低減できる。
【0188】
したがって、本発明に係るトラッキング制御装置によれば、狭いトラックピッチを持つ大容量の光ディスクに対しての安定した記録・再生が可能となる。また、高速で回転する光ディスクに対してもトラッキング制御が可能となりデータ転送レートの向上が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るフィードバック制御装置としてのトラッキング制御装置の原理構成ブロック図である。
【図2】光ディスクの回転数に対するトラッキング制御装置の追従誤差特性の比較図である。
【図3】本発明の第2の実施形態に係るアナログ制御によるトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
【図4】本発明の第2の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作のフローチャートである。
【図5】本発明の第3の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
【図6】第1次の共振モードを持つムービングコイル型トラッキングアクチュエータの回路モデル/運動モデルを示す図である。
【図7】記憶手段に記憶された補正信号のデータとサンプリングクロックとの関係模式図である。
【図8】本発明の第3の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作フローチャートである。
【図9】本発明の第4の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
【図10】本発明の第5の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。
【図11】本発明の第6の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。
【図12】本発明の第7の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。
【図13】本発明の第8の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる記憶手段の構成図である。
【図14】本発明の第8の実施形態のトラッキング制御装置の基本動作フローチャートである。
【図15】光ヘッド位置情報及び光ディスク回転角度情報を検出する方法を説明する図である。
【図16】本発明の第9の実施形態に係るデジタル制御によるトラッキング制御装置で用いる光ディスクの概念図である。
【図17】従来の一般的に用いられているトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
【図18】繰り返しトラッキング制御により追従性能を改善する従来のトラッキング制御装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
1 トラッキング誤差検出手段
2 安定化補償手段
3 トラッキングアクチュ工一夕
5 補正信号生成手段
6 前置補償手段
7 加算手段
10 遅延手段
11 補償手段
15 A/D変換器(ADC)
16 記憶手段
17 補償手段
18 加算手段
19 安定化補償手段
20 D/A変換器(DAC)
25 第1の演算手段
26 第2の演算手段
27 加算手段
29 補償手段
30 遅延手段
31 減算手段
39 乗算手段
40 メモリ素子
41 加算手段
43 演算素子
44 データバス
45 アドレスバス
46 メモリ
47 演算素子
48 メモリ
50 光ディスク
51 スピンドルモータ
52 回転角度検出手段
53 光ヘッド
54 光スポット
55 光ヘッド移動機構
56 位置検出手段
57 アドレス復号手段
58 クロック再生手段
59 光ヘッド位置情報検出手段
60 光ディスク回転角度検出手段
70 可動部
72 遅延手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tracking control apparatus used for recording / reproducing of an optical disc.
[0002]
[Summary of Invention]
The present invention relates to a tracking control apparatus used for recording / reproducing of an optical disc. According to the present invention, a signal obtained by delaying a tracking error signal in a feedback control system constituting a tracking control device for a time corresponding to a period corresponding to one round of an optical disc is an inverse number of a closed loop transfer function of an output with respect to an input of the feedback control system. It is added to the tracking error signal in the feedback control system via a precompensation means having a transfer function.
[0003]
Alternatively, the present invention provides a closed loop of an output with respect to an input of the feedback control system, wherein a signal obtained by performing arithmetic processing on the tracking error signal stored for a time corresponding to a plurality of rotation cycles of the optical disc is recorded. It is added to the tracking error signal in the feedback control system via a precompensation means having a transfer function that is the reciprocal of the transfer function.
[0004]
As a result, the tracking error due to eccentricity caused by the optical disk and the optical disk rotation mechanism and the like is reduced without reducing the stability of the tracking control device, and the followable optical disk rotation speed is improved.
[0005]
[Prior art]
A tracking control device used for recording / reproducing of an optical disc is configured by a feedback control system. FIG. 17 is a configuration block diagram of a conventional tracking control device. As shown in FIG. 17, the feedback control system of this tracking control device includes a tracking error detection means 1, a transfer function G1Stabilization compensation means 2 with a transfer function G2The tracking actuator 3 having
[0006]
In the feedback control system of this tracking control device, the track position t on the optical disk1And the light spot position s controlled by the tracking actuator evening 3.1Is detected by the tracking error detection means 1, and the tracking error signal e1Is input to the stabilization compensator 2.
[0007]
The stabilization compensator 2 has a tracking error signal e so that the tracking controller has a desired response characteristic and performs a stable operation.1Compensates the frequency characteristics of the amplitude and phase of the signal and outputs it. The output signal of the stabilization compensation means 2 drives the tracking actuator evening 3, and the light spot position s1To control.
[0008]
As a technique for improving the follow-up performance of such a feedback control system, for example, as described in Reference 1 “Section 4.10 of“ Dynamics and Control of Information Equipment ”published by Yokendo, edited by the Japan Society of Mechanical Engineers”. A method of repeated tracking control is known.
[0009]
FIG. 18 is a block diagram showing the configuration of a tracking control apparatus using this repetitive tracking control method. As shown in FIG. 18, in the feedback control system of this tracking control device, in the configuration shown in FIG. 17, an addition means 7 is provided between the tracking error detection means 1 and the stabilization compensation means 2, and the addition means 7 Output the transfer function e-LsAccordingly, a delay means 72 for returning to the input of the adding means 7 is provided.
[0010]
In this repetitive tracking control method, the tracking error signal e1Is added to the output of the delay means 72 by the adding means 7 and the control signal f1Is output. Control signal f1Are input to the delay means 72 and the stabilization compensation means 2.
[0011]
The delay means 72 receives the control signal f1Is delayed by a time corresponding to the rotation period L of the optical disk, and the tracking error signal e is sent to the adding means 7.1And the control signal f1Is output.
[0012]
The stabilization compensation means 2 controls the control signal f so that the tracking control device has a desired response characteristic and performs a stable operation.1Compensates the frequency characteristics of the amplitude and phase of the signal and outputs it. The output signal of the stabilization compensation means 2 drives the tracking actuator 3 and the light spot position s.1To control.
[0013]
As a result, the tracking error that could not be corrected before one rotation of the optical disk is corrected in advance, so that the follow-up performance is improved.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in order to record high-quality image data on an optical disk medium for a long time, it is required to increase the recording density of the optical disk and increase the data transfer rate.
[0015]
In order to increase the recording density, it is necessary to use a short wavelength light source and to reduce the light spot diameter by increasing the numerical aperture of the objective lens. This reduces the mark length recorded on the optical disc and uses a narrow track pitch to reduce the area occupied by data per bit.
[0016]
In order to cope with this narrow track pitch, the tracking control device is required to have a sufficiently small tracking error compared to the track pitch. For example, in the case of a CD-ROM, the allowable value of the tracking error is ± 0.1 μm or less for a track pitch of 1.6 μm, and in the case of a DVD-ROM, it is ± 0.02 μm or less for a track pitch of 0.74 μm. The following error must be
[0017]
In order to increase the data transfer rate in the optical disk recording apparatus, it is required to reduce the bit length recorded on the optical disk and simultaneously increase the rotation speed of the optical disk.
[0018]
By the way, the tracks on the optical disk are concentric or spiral. Further, the optical disc has an eccentricity that occurs in the manufacturing process. Further, the spindle motor for rotating the optical disc and the mounting portion for attaching the optical disc to the spindle motor are also eccentric. Since the worst value of the eccentricity is the sum of these, when the track on the optical disk is viewed from the light spot of the optical head, the eccentricity is about ± 100 μm. Due to this eccentricity, the track position, which is the target value of the tracking control device, becomes a periodic function that changes as the optical disk rotates.
[0019]
Therefore, in order to cope with the high-speed rotation of the optical disk, the light spot position must follow the track position on the eccentric optical disk as described above at a high speed. For this purpose, it is necessary to increase the mechanical resonance frequency of the tracking actuator used in the optical head and simultaneously increase the bandwidth of the tracking control device.
[0020]
There are methods to increase the mechanical resonance frequency of the tracking actuator, such as reducing the mass of the moving part and increasing the elastic modulus. However, either method has its limitations, and the upper limit of the mechanical resonance frequency of the tracking actuator that is currently realized. Is about 100 Hz.
[0021]
On the other hand, widening the bandwidth of the tracking control device improves the follow-up performance with respect to high-speed rotation of the optical disc, but reduces the suppression characteristics against disturbances such as noise and vibration.
[0022]
For the above reason, in the tracking control apparatus using only the feedback control system as shown in FIG. 17, the light spot is high-speed with respect to the track on the optical disk rotating at high speed while satisfying the required tolerance of the tracking error. It was difficult to follow the position.
[0023]
On the other hand, the tracking control apparatus using the repetitive control method shown in FIG. 18 as described in Document 1 shows excellent tracking performance for periodically changing inputs. However, if it is a periodic component, it has the property of trying to suppress the error to an infinitely high frequency, which may cause problems in the stability of the tracking control device and may be vulnerable to non-periodic disturbances. Widely known.
[0024]
Further, in a method in which an optical disk rotates at a constant angular velocity (CAV method: Constant Angular Velocity or ZCAV method: Zoned Constant Angular Velocity), iterative control using delay means 72 having a constant delay amount as shown in FIG. Good. However, a method of rotating at a constant linear velocity as in a CD (CLV method: Constant Linear Velocity), or a radius of an optical disk as in a DVD-RAM is divided into several regions, and a substantially constant line in the region. In the method of rotating at a speed (ZCLV method: Zoned Constant Linear Velocity), the cycle of one rotation changes depending on the radius of the optical disk, and therefore it is not possible to perform repetitive control by the method shown in FIG.
[0025]
The present invention has been created to solve such problems. The stability of the tracking control device is ensured, and the follow-up performance with respect to the track on the optical disk rotating at high speed is improved. The CLV method and the ZCLV method are provided. Thus, it is an object of the present invention to provide a tracking control device that is stable and has high tracking performance even when the period of one rotation changes depending on the radius of the optical disk.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a tracking control apparatus according to claim 1 generates a tracking error signal corresponding to a difference between a track position on an optical disc and a light spot position emitted from an optical head. An error signal generating means, and the tracking error signal is stored in the storage means over a time corresponding to a plurality of rotation cycles of the optical disc, and at least one of a moving average process and a least squares method is used for the stored signal A correction signal generation means for generating a correction signal by performing a calculation process for extracting a signal corresponding to a tracking error signal before one rotation period, and compensating for the amplitude and phase of the generated correction signalPrefacePrecompensation means for generating a compensation signal by a predetermined pulse transfer function; the tracking error signal;PrefaceAdding means for generating a drive signal obtained by adding the compensation signal, and control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal;
  The pre-compensation unit includes the tracking error signal generation unit, the correction signal generation unit, the pre-compensation unit, the addition unit, and the control unit as the predetermined pulse transfer function as a feedback control system that forms a closed loop. The transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between the pre-compensation means and the adding means is cut off. ( z-1), it has a pulse transfer function represented by the following equation (18).,
    P 1 ( z -1 ) = Ac (z -1 ) / {Bc + (Z -1 ) Bc (1)}... (18)
  Where Gcl ( z -1 ) = Z -D Bc + (Z -1 ) Bc (Z -1 ) / Ac (z -1 )
            Ac (z -1 ): Gcl ( z -1 ) Pole term
            Bc + (Z -1 ): Gcl ( z -1 ) Stable zero term
            Bc (Z -1 ): Gcl ( z -1 ) Unstable zero term
            Bc (1): Gcl ( z -1 ) Z -1 = 1 and constant
              Turned into
            d: Equivalent lead sampling number
  The pulse transfer function uses the response of the light spot position as the correction signal to Gcl. ( z-1) P1 ( z-1 ) Gcl when calculating by multiplication ( z-1 ) And the DC gain of the pre-compensation means is set to Gcl. ( z -1 ) To match the inverse of DC gainIt is characterized by that.
[0027]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided a tracking control device that generates a tracking error signal corresponding to a difference between a track position on an optical disc and a light spot position emitted from an optical head, and the light The position information of the optical head and the rotation angle information of the optical disk in a state where the head follows the track on the optical disk are stored in the storage means together with the tracking error signal or the signal obtained as a result of performing the arithmetic processing on the tracking error signal. The stored optical head position information and optical disk rotation angle information are both stored after the time corresponding to the rotation period of at least one rotation of the optical disk is stored, and the optical head is currently scanning the optical disk. When these two pieces of information coincide with each other, the tracking error signal already stored, And correction signal generating means for outputting a resultant signal subjected to arithmetic processing to the tracking error signal as a correction signal,
  Compensation of amplitude and phase of generated correction signalPrefacePrecompensation means for generating a compensation signal by a predetermined pulse transfer function; the tracking error signal;PrefaceAdding means for generating a drive signal obtained by adding the compensation signal; and control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal;
  The pre-compensation unit includes the tracking error signal generation unit, the correction signal generation unit, the pre-compensation unit, the addition unit, and the control unit as the predetermined pulse transfer function as a feedback control system that forms a closed loop. The transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between the pre-compensation means and the adding means is cut off. ( z-1), it has a pulse transfer function represented by the following equation (18),
    P 1 ( z -1 ) = Ac (z -1 ) / {Bc + (Z -1 ) Bc (1)} ... (18)
  Where Gcl ( z -1 ) = Z -D Bc + (Z -1 ) Bc (Z -1 ) / Ac (z -1 )
            Ac (z -1 ): Gcl ( z -1 ) Pole term
            Bc + (Z -1 ): Gcl ( z -1 ) Stable zero term
            Bc (Z -1 ): Gcl ( z -1 ) Unstable zero term
            Bc (1): Gcl ( z -1 ) Z -1 = 1 and constant
              ,
            d: Equivalent lead sampling number
  The pulse transfer function uses the response of the light spot position as the correction signal to Gcl. ( z-1) P1 ( z-1 ) Gcl when calculating by multiplication ( z-1 ) And the DC gain of the pre-compensation means is set to Gcl. ( z -1 ) To match the inverse of DC gainIt is characterized by that.
[0028]
  The tracking control device according to the invention described in claim 3 is:Tracking error signal generating means for generating a tracking error signal corresponding to the difference between the track position on the optical disk and the light spot position emitted from the optical head, and the tracking error signal corresponds to a plurality of rotation cycles of the optical disk An operation for storing in the storage means over time and applying a statistical method of moving average processing or least square method to the stored signal to extract a signal corresponding to the tracking error signal before one rotation period Correction signal generating means for performing processing to generate a correction signal, pre-compensation means for generating a pre-compensation signal that has compensated the amplitude and phase of the generated correction signal by a predetermined pulse transfer function, and the tracking error Adding means for generating a drive signal obtained by adding the signal and the pre-compensation signal; And control means for scanning the target track on the optical disk to the light spot,
  The pre-compensation unit includes the tracking error signal generation unit, the correction signal generation unit, the pre-compensation unit, the addition unit, and the control unit as the predetermined pulse transfer function as a feedback control system that forms a closed loop. The transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between the pre-compensation means and the adding means is cut off. ( z-1), it has a pulse transfer function represented by the following equation (21).,
    P 1 ( z -1 ) = Ac (z -1 ) Bc (Z) / [Bc + (Z -1 ) {Bc (1)} 2 ] (21)
  Where Gcl ( z -1 ) = Z -D Bc + (Z -1 ) Bc (Z -1 ) / Ac (z -1 )
            Ac (z -1 ): Gcl ( z -1 ) Pole term
            Bc + (Z -1 ): Gcl ( z -1 ) Stable zero term
            Bc (Z -1 ): Gcl ( z -1 ) Unstable zero term
            Bc (1): Gcl ( z -1 ) Z -1 = 1 and constant
              Turned into,
            d: Equivalent lead sampling number
  The pulse transfer function uses the response of the light spot position as the correction signal to Gcl. ( z -1 ) ・ P 1 ( z -1 ) Gcl when calculating by multiplication ( z -1 ) Cancel the poles and stable zeros of,Furthermore, the product of the closed-loop pulse transfer function makes the phase difference zero at all frequencies, and the DC gain of the pre-compensation means is expressed as Gcl. ( z -1 ) To match the inverse of DC gainIt is characterized by that.
[0029]
  The tracking control device according to the invention of claim 4Tracking error signal generating means for generating a tracking error signal corresponding to the difference between the track position on the optical disk and the light spot position emitted from the optical head, and the optical head in a state of following the track on the optical disk The position information of the optical head and the rotation angle information of the optical disk are stored in a storage means together with a tracking error signal or a signal obtained as a result of performing arithmetic processing on the tracking error signal, and corresponds to at least one rotation period of the optical disk. When the stored optical head position information and optical disk rotation angle information both coincide with these two pieces of information at the present time when the optical head is scanning on the optical disk, the information is already stored. The tracking error signal, or the result of performing arithmetic processing on the tracking error signal A correction signal generating means for outputting the obtained signal as a correction signal, a pre-compensation means for generating a pre-compensation signal that has compensated the amplitude and phase of the generated correction signal by a predetermined pulse transfer function, and Adding means for generating a drive signal obtained by adding a tracking error signal and the pre-compensation signal; and control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal;
  The pre-compensation unit includes the tracking error signal generation unit, the correction signal generation unit, the pre-compensation unit, the addition unit, and the control unit as the predetermined pulse transfer function as a feedback control system that forms a closed loop. The transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between the pre-compensation means and the adding means is cut off. ( z-1), it has a pulse transfer function represented by the following equation (21).,
    P 1 ( z -1 ) = Ac (z -1 ) Bc (Z) / [Bc + (Z -1 ) {Bc (1)} 2 ] (21)
  Where Gcl ( z -1 ) = Z -D Bc + (Z -1 ) Bc (Z -1 ) / Ac (z -1 )
            Ac (z -1 ): Gcl ( z -1 ) Pole term
            Bc + (Z -1 ): Gcl ( z -1 ) Stable zero term
            Bc (Z -1 ): Gcl ( z -1 ) Unstable zero term
            Bc (1): Gcl ( z -1 ) Z -1 = 1 and constant
              Turned into,
            d: Equivalent lead sampling number
  The pulse transfer function uses the response of the light spot position as the correction signal to Gcl. ( z -1 ) ・ P 1 ( z -1 ) Gcl when calculating by multiplication ( z -1 ) And the product of the closed-loop pulse transfer function makes the phase difference zero at all frequencies, and the DC gain of the precompensation means is Gcl. ( z -1 ) To match the inverse of DC gainIt is characterized by that.
[0030]
  The tracking control device according to the invention described in claim 5 is:Claim 3 or 4In the tracking control device described inThe correction signal generating means divides the optical head position information into a plurality of areas according to the radius of the optical disk, information on the area to which the position of the optical head belongs when the optical head follows a track on the optical disk, and The rotation angle information of the optical disk at the time is stored in a storage means together with a tracking error signal for a time corresponding to one rotation period of the optical disk or a signal obtained as a result of performing arithmetic processing on the tracking error signal. At the present time when scanning is performed, it is determined to which of the divided areas the position of the optical head belongs, and the tracking error signal corresponding to the rotation angle information of the optical disk in that area, or the tracking error signal Reading out the signal obtained as a result of the arithmetic processing from the storage means as a correction signalIt is characterized by that.
[0032]
  Claim6The tracking control device according to the invention described in claim 1 to claim 15In the tracking control device according to any one of the above, the signal stored in the storage means is sequentially updated according to the rotation of the optical disk.
[0036]
  The present inventionAccording to the above, it is possible to control the light spot position by generating a signal obtained by compensating the amplitude and phase of the tracking error signal at least one round before the optical disc and adding the tracking error signal. Accordingly, it is possible to reduce the tracking error over the entire number of rotations of the optical disk while ensuring the stability of the apparatus.In addition, the storage means can have a learning function. Therefore, the tracking error can be further reduced. In addition, even when there is a period in which a tracking error signal cannot be obtained due to scratches or dust on the optical disk, the possibility of occurrence of tracking failure can be reduced. Further, in the recording / reproducing of an optical disc using the CLV method, the ZCLV method, etc., it becomes possible to reduce the tracking error and also reduce the memory capacity.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  [First Embodiment]
  FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a tracking control apparatus according to the first embodiment of the present invention. First embodimentThe present inventionIt shows the principle configuration of the tracking control device according toYes,The second to ninth embodiments shown below are based on the first embodiment.
[0041]
As shown in FIG. 1, the tracking control apparatus of the first embodiment is provided with an adding means 7 between the tracking error detecting means 1 and the stabilization compensating means 2 in the configuration shown in FIG. The correction signal generating means 5 and the precompensation means 6 having the transfer function P1 are arranged in this order on the path for introducing one input (the output of the tracking error detecting means 1) to the other input of the adding means 7. It is.
[0042]
The correction signal generation means 5 is a tracking error signal e detected by the tracking error detection means 1.1Tracking error signal e detected at least before one rotation of the optical disk1Correction signal c based on1Is generated.
[0043]
The pre-compensation means 6 receives the correction signal c1Precompensation signal h based on1Is output to the other input of the adding means 7.
[0044]
Also in the first embodiment, the stabilization compensator 2 has the amplitude and phase of the feedback control system that is formed by the tracking error detector 1, the adder 7, the stabilization compensator 2 and the tracking actuator 3. Frequency characteristics are compensated for, and stable feedback control is realized. This also applies to the following second to ninth embodiments.
[0046]
Next, the basic operation of the tracking control apparatus of the first embodiment will be described with reference to FIG.
[0047]
In FIG. 1, the track position t1And light spot position1Is detected by the tracking error detection means 1, and the tracking error signal e is detected.1Get. Tracking error signal e1Is branched into two, one being input to the adding means 7 and the other being input to the correction signal generating means 5.
[0048]
The correction signal generation means 5 is a tracking error signal e detected at least before one rotation of the optical disk.1Correction signal c using1Is output. The precompensation means 6 has a transfer function P1Therefore, the correction signal c1Compensation of the frequency characteristics of the amplitude and phase of the pre-compensation signal h1Output as.
[0049]
This pre-compensation signal h1Is the tracking error signal e by the adding means 7.1And the frequency characteristic of the amplitude and phase of the signal (drive signal) obtained as a result is compensated by the stabilization compensator 2 and input to the tracking actuator 3 to drive the light spot position s.1To control.
[0050]
As described above, in the first embodiment, in addition to the tracking error signal for the track on which the optical head is scanning, the pre-compensation signal is generated using the tracking error signal detected at least before one rotation of the optical disk. In addition, since tracking control is performed using a signal obtained as a result of calculation using the pre-compensation signal and the tracking error signal, the tracking error can be reduced. This will be specifically described below.
[0051]
First, the transfer functions of the stabilization compensation means 2 and the tracking actuator 3 are respectively expressed as G1, G2It is determined. From FIG. 1, the input / output relationship of the tracking error detecting means 1 is
t1-S1= E1              ... (1)
It is. Further, the spot position s controlled by the tracking actuator 31Is
(E1+ H1) G1G2= S1    ... (2)
It is.
[0052]
As described above, since the optical disk, the spindle motor, and the optical disk mounting portion are decentered, the track position on the rotating optical disk with respect to the light spot of the optical head is a function that changes periodically. Furthermore, adjacent tracks have a large positional correlation.
[0053]
Therefore, the precompensation signal h is based on the tracking error that cannot be suppressed at least before one rotation.1Is generated. Further, it can be understood that the follow-up error can be reduced by performing correction in the next rotation using this signal.
[0054]
Here, the track position at the m-th rotation of the optical disk is expressed as t.1, mS1, m, Tracking error signal e1, m, H1, mIs described. Tracking error signal e before the (m−1) th rotation of the optical disk1, m-1Precompensation signal h obtained using1, m-1Is used, the light spot position s at the m-th rotation1, mIs
s1, m= (E1, m+ H1, m-1) G1G2 ... (3)
It becomes. By repeating this operation, t1, m= S1, mCan be realized. In the following second to ninth embodiments, specific means and configurations for realizing this at high speed and stably are described. According to these embodiments, a tracking error characteristic as shown in FIG. 2 is obtained.
[0055]
FIG. 2 is a comparison diagram of the tracking error characteristics of the tracking control apparatus with respect to the rotational speed of the optical disk obtained by the present invention. In FIG. 2, (a) is a tracking error characteristic obtained by the tracking control apparatus of the present invention, and (b) is a tracking error characteristic obtained by a conventional tracking control apparatus.
[0056]
As shown in FIG. 2, the tracking error is an allowable value e.0In the conventional tracking control device, the following rotation speed is the rotation speed N as shown in FIG.1Although the following, in the tracking control device of each embodiment of the present invention, as shown in FIG.2Is expanded to. That is, according to each embodiment of the present invention, it can be understood that the tracking error can be reduced over the entire rotation speed of the optical disk.
[0057]
  [Second Embodiment]
  FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the tracking control device by analog control according to the second embodiment of the present invention.It is.
[0058]
As shown in FIG. 3, the second embodiment includes a delay unit 10 as the correction signal generation unit 5 and a compensation unit 11 as the pre-compensation unit 6. Others are the same as in the first embodiment.
[0059]
The delay means 10 includes a tracking error signal e1Correction signal c obtained by delaying time corresponding to one rotation period of the optical disk1Is output. Compensation means 11 provides a correction signal c1Precompensation signal h with amplitude and phase compensation applied to1Is output.
[0060]
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart of the basic operation of the tracking control device of the second embodiment.
[0061]
First, the operation principle of the tracking control apparatus of the second embodiment will be described with reference to FIG. The transfer function of the compensation means 11 is P1(s), the transfer functions of the stabilization compensation means 2 and the tracking actuator 3 are respectively represented by G1(s), G2This is represented by (s).
[0062]
When the connection between the compensation unit 11 and the addition unit 7 is disconnected with respect to the feedback control system formed by the tracking error detection unit 1, the addition unit 7, the stabilization compensation unit 2 and the tracking actuator 3, the input to the addition unit 7 is performed. Signal h1Light spot position with respect to1Transfer function Gcl(s) is obtained by the following equation (4).
[0063]
[Expression 1]
Gcl(s) = G1(s) G2(s) / {1 + G1(s) G2(s)} (4)
Therefore, the pre-compensation means 6 has a transfer function P of the compensation means 11.1(s) is
[0064]
[Expression 2]
P1(s) = {1 + G1(s) G2(s)} / G1(s) G2(s) ... (5)
It is realized to satisfy. That is, the pre-compensation means 6 has a transfer function that is the inverse of the closed-loop transfer function of the output with respect to the input of the feedback control system.
[0065]
And the compensation means 11 of the pre-compensation means 6 is the transfer function P shown in the equation (5).1According to (s), the correction signal c1The frequency characteristics of the amplitude and the phase are corrected with respect to the signal and output to the adding means 7 for tracking control.
[0066]
At this time, the correction signal c1Light spot position s1Is expressed by the following equation (6) from the equations (4) and (5).
[0067]
[Equation 3]
Figure 0004041905
That is, the correction signal c1Is the light spot position s without causing an amplitude difference and time delay.1Can be directly controlled and corrected.
[0068]
Next, the basic operation of the tracking control apparatus of the second embodiment will be described along FIG. 4 with reference to FIG. 3 as appropriate. In the figure, a tracking error detection means 1 is a tracking error signal e for a track scanned by an optical head.1After detecting the tracking error signal e1Is input to the delay means 10 in the correction signal generating means 5 (step S1). The delay means 10 includes a tracking error signal e1Is delayed for a time corresponding to one rotation period of the optical disk, and the correction signal c1(Step S2).
[0069]
The compensation means 11 in the pre-compensation means 6 receives the correction signal c1To precompensation signal h1(Step S3), the adding means 7 sends the pre-compensation signal h1The tracking error signal e for the track on which the optical head is scanning1(Step S4).
[0070]
Next, the stabilization compensator 2 drives the tracking actuator 3 with the added signal to perform tracking control (step S5). In order to continuously perform tracking control on the rotating optical disk, the process returns to step S1 again, and the above-described operation is repeated.
[0071]
As a result, it is possible to reduce the tracking error over the entire number of rotations of the optical disk.
[0072]
  [Third Embodiment]
  FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a tracking control apparatus using digital control according to the third embodiment of the present invention.is there.
[0073]
In FIG. 5, in the third embodiment, the adder 18 and the stabilization compensator 19 are each constituted by a digital signal processing circuit, and a tracking error signal e1Is converted into a digital signal e by an A / D converter (ADC) 15.1(k) is converted and given to one input of the adding means 18, and the output digital signal of the stabilization compensating means 19 is converted into an analog signal by the D / A converter (DAC) 20 and given to the tracking actuator 3. It is configured.
[0074]
That is, in this tracking control device by digital control, the tracking error signal e1The digital signal e1After the conversion to (k), processing as a tracking control device is executed.
[0075]
As shown in FIG. 5, the tracking error signal e detected by the tracking error detecting means 11Is a digital signal e in an A / D converter (ADC) 15.1It is converted into (k) and input to the correction signal generating means 5 and the adding means 18.
[0076]
Here, the correction signal generation means 5 includes a storage means 16. The storage means 16 stores a tracking error signal e for a time corresponding to at least one rotation period of the optical disk.1Digital data1Store (k). Then, the storage means 16 stores the tracking error signal e one round before the optical disk.1Using (k), the tracking error signal at the time advanced by the time corresponding to the d sampling period at the sampling time k is corrected signal c.1Output to the precompensation means 6 as (k + d).
[0077]
Further, the pre-compensation means 6 has a pulse transfer function P1(z-1) Is provided. The compensation unit 17 receives the correction signal c input from the storage unit 16.1(k + d) is processed digitally and the pre-compensation signal h1Output (k).
[0078]
The adding means 18 is a digitized tracking error signal e.1(k) and precompensation signal h1(k) is added, and the addition result is input to the stabilization compensator 19. The output of the stabilization compensator 19 is converted into an analog signal by a D / A converter (DAC) 20 to drive the tracking actuator 3, and the light spot position s.1Tracking control is performed by changing.
[0079]
The stabilization compensator 19 compensates the frequency characteristics of the amplitude and phase so that the feedback control system of the tracking controller operates stably, and at the same time, a pulse transfer function G for realizing a desired response characteristic.1(z-1)have. In addition, a system in which the D / A converter (DAC) 20 and the tracking actuator 3 are connected in cascade has a pulse transfer function G2(z-1)have.
[0080]
Next, the basic operation of the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a circuit / motion model diagram of the moving coil type tracking actuator having the first resonance mode. FIG. 7 is a schematic view of the relationship between the correction signal data stored in the storage means and the sampling clock. FIG. 8 is a flowchart of the basic operation of the tracking control device of the third embodiment.
[0081]
First, the operation principle of the tracking control device of the third embodiment will be described with reference to FIGS. In this digital control system, the pulse transfer function P of the compensating means 171(z-1) Is determined depending on whether the pulse transfer function of the tracking actuator 3 has an unstable zero point or not.
[0082]
In any case, after obtaining the transfer function of the tracking actuator 3 in a continuous system, it is converted into a discrete system to obtain a closed-loop pulse transfer function in the digital control system. Furthermore, the pulse transfer function P of the compensation means 17 based on the closed-loop pulse transfer function.1(z-1).
[0083]
A general moving coil type tracking actuator used for an optical head has a first resonance mode as described in, for example, Reference 2 “Radio Technology Company, Radio Technology Selection“ Optical Disc Technology ”page 134”. It is represented by the model shown in FIG. FIG. 6A shows a circuit model of the tracking actuator, where v is a drive voltage, i is a drive current, R is a resistance component, and L is a reactance component. FIG. 6B shows a motion model, and KT, DT, MT, F (t) and x (t) represent the elastic coefficient, the viscosity coefficient, the mass of the movable part 70, the driving force and the position, respectively. 6 (a) and 6 (b), the drive voltage v (t) and the drive force f (t) are
[0084]
[Expression 4]
Figure 0004041905
It becomes. Also, the thrust constant is KiThen, the driving force f (t) is
f (t) = Kii (t) (9)
It becomes.
[0085]
Then, by using the equations (8) and (9), the Laplace transform is performed with the initial value set to 0, so that the transfer function G when the tracking actuator 3 is driven with a current is used.2i(s) is
[0086]
[Equation 5]
Figure 0004041905
It becomes. Further, the transfer function G when the tracking actuator 3 is driven by voltage.2v(s) is calculated using Equation (7), Equation (8), and Equation (9).
[0087]
[Formula 6]
Figure 0004041905
It becomes. That is, the model of the tracking actuator 3 in the continuous system is a secondary low-pass filter type for current driving and a tertiary for voltage driving.
[0088]
Next, considering that the D / A converter (DAC) 20 that outputs a signal for driving the tracking actuator 3 functions as a zero-order holder, the transfer function in the continuous system is changed to the pulse transfer function of the digital control system. G2(z-1), It is known that an unstable zero occurs depending on the difference between the denominator and the numerator, as shown in, for example, Document 3 “Corona“ Basic Digital Control ”, page 59, Table 3.5”. . Where z = exp (jωTs). However, TsIs the sampling period.
[0089]
[Table 1]
Figure 0004041905
[0090]
Table 1 shows Table 3.5 of Document 3. In Table 3.5 of Document 3, k = 2 when the tracking actuator 3 is driven with current. When driven by voltage, the value of k increases by one and becomes k = 3 due to an excessive phenomenon that changes from voltage to current. In either case, one or more unstable zeros are generated. On the other hand, the pulse transfer function G of the stabilization compensator 19 of FIG.1(z-1) Is designed so that it does not have unstable zeros or unstable poles. Here, k in Table 1 is a numerical value obtained by subtracting the order of the numerator from the order of the denominator of the transfer function of the continuous system, and is different from k representing the sampling time.
[0091]
Precompensation signal h1Light spot position s with respect to (k)1Closed-loop pulse transfer function Gcl(z-1)
[0092]
[Expression 7]
Figure 0004041905
Represented by In formula (12), Ac(z-1), Bc(z-1) Are all z-1Is a polynomial. Z-DIs d · TsThat is, this corresponds to a time delay of d sampling periods.
[0093]
Therefore, the pulse transfer function P of the compensation means 17 based on the equation (12)1(z-1) Is determined by the following procedure. First, the closed-loop pulse transfer function Gcl(z-1), P1’(Z-1), P1(z-1) Are defined as shown in equations (13) and (14), respectively.
[0094]
[Equation 8]
Figure 0004041905
[0095]
[Equation 9]
Figure 0004041905
Here, in the formula (13), z of the moleculedIndicates that the output has advanced by d sampling periods relative to the input. So P1(z-1) Is input as a correction signal c at a time advanced by d sampling periods.1(k + d) is used. This will be described with reference to FIG. In FIG. 7, for example, it is assumed that sampling is controlled n times for one round of the optical disk. The signal stored at the time corresponding to the sampling clock (k + d) of the (m−1) th cycle is used at the time corresponding to the sampling clock k of the mth cycle. Similar processing is performed at other times.
[0096]
Since adjacent tracks have a large positional correlation, the correction signal c at a time equivalently advanced by d sampling periods by this method.1(K + d) is obtained. From the equations (12) and (14), the correction signal c1Light spot position s with respect to (k + d)1Is
[0097]
[Expression 10]
Figure 0004041905
And the correction signal c1Light spot position s with respect to (k)1Tracks without amplitude differences and time delays.
[0098]
(A) As described above, when the tracking actuator does not have an unstable zero point in the digital control system, the pulse transfer function P is expressed by the equation (14).1(z-1), A stable control system can be realized. That is, the pulse transfer function P1(z-1) As a closed-loop pulse transfer function G of the output with respect to the input of the feedback control systemcl(z-1The pulse transfer function derived from the reciprocal of) is adopted.
[0099]
However, in the tracking control device using the moving coil type tracking actuator as described above, the closed-loop pulse transfer function Gcl(z-1) Has an unstable zero, so the pulse transfer function P is directly obtained from the equation (12) using the equation (14).1(z-1), The pulse transfer function P1(z-1) Has an unstable pole and cannot constitute a stable control system.
[0100]
(B) Therefore, when the pulse transfer function of the tracking actuator 3 has an unstable zero, the pulse transfer function P in the digital control system is as follows.1(z-1).
[0101]
Pulse transfer function G of equation (12)cl(z-1), The zero point is divided into a stable zero point and an unstable zero point, and is described as the following equation (16). In Equation (16), Bc +(Z-1) Is a stable zero, Bc (Z-1) Is z with unstable zeros-1Is a polynomial.
[0102]
## EQU11 ##
Figure 0004041905
Then, using this equation (16), the pulse transfer function P can be obtained by the first and second methods described below.1(z-1) To establish a stable control system.
[0103]
In the first method, the pulse transfer function Gcl(z-1Only the stable zero of the pulse transfer function P1(z-1) In addition, B including unstable zerosc (Z-1) Is z-1= 1 is substituted for a constant. That is, P1’(Z-1), P1(z-1) Each
[0104]
[Expression 12]
Figure 0004041905
[0105]
[Formula 13]
Figure 0004041905
It is determined.
[0106]
Pulse transfer function P of compensation means 171(z-1) In the form of equation (18), the pulse transfer function Gcl(z-1Only the stable zero of the pulse transfer function P1(z-1) To cancel the correction signal c1Light spot position s with respect to (k + d)1A stable control system is configured in response.
[0107]
That is, in the first method, the correction signal c is obtained by the equations (12), (16), and (18).1Light spot position s with respect to (k + d)1Is the response
[0108]
[Expression 14]
Figure 0004041905
The light spot position s in the low frequency region1Is the correction signal c1Follow (k) without any time delay. In addition, the stability of the tracking control device is maintained.
[0109]
Next, in the second method, the pulse transfer function P1’(Z-1), P1(z-1) Are defined as in the following equations (20) and (21). In the formula (20) and the formula (21), Bc (Z) is the polynomial Bc (Z-1) In z-1Is replaced by z.
[0110]
[Expression 15]
Figure 0004041905
[0111]
[Expression 16]
Figure 0004041905
In the second method, the correction signal c is expressed by the equations (12), (16), and (21).1Light spot position s with respect to (k + d)1Is the response
[0112]
[Expression 17]
Figure 0004041905
It becomes.
[0113]
Where Bc (Z) and Bc (Z-1) Are complex conjugates with each other, so that the light spot position s1Is the correction signal c1Follow (k) at all frequencies without any time delay. In addition, the stability of the tracking control device is maintained.
[0114]
Next, the operation will be described in detail with reference to FIG. In the figure, a tracking error detection means 1 is a tracking error signal e for a track scanned by an optical head.1Is detected. This tracking error signal e1Is converted into a digital signal e by an A / D converter (ADC) 15.1After being converted to (k), it is input to the correction signal generating means 5 and the adding means 18.
[0115]
For example, the correction signal generation unit 5 stores a tracking error signal e in a predetermined storage area of the storage unit 16 using a memory.1(k) is stored one by one and the tracking error signal e one round before the optical disk is stored.1Using (k), a tracking error signal at a time advanced by a time corresponding to d · Ts at time k is calculated (step S11), and the correction signal c is calculated.1(k + d) is stored in another storage area of the storage means 16 (step S12).
[0116]
Then, the correction signal generation means 5 is a correction signal c stored before one rotation of the optical disk.1It is determined whether or not (k + d) is present (step S13). If not, the correction signal = 0 is set (step S14), and the stored correction signal c is stored.1If there is (k + d), it is read (step S15) and given to the pre-compensation means 6 to give a pre-compensation signal h.1(k) is output (step 16).
[0117]
Here, the compensation means 17 constituting the pre-compensation means 6 is the pulse transfer function P defined by the first and second methods.1(z-1). That is, the pulse transfer function G obtained by the zero-order hold function of the D / A converter (DAC) 20 and the transfer function of the tracking actuator 3.2(z-1) Does not have an unstable zero, the compensation means 17 uses the pulse transfer function P1(z-1) Is configured as in equation (14). The pulse transfer function G2(z-1) Has an unstable zero, the compensation means 17 uses the pulse transfer function P1(z-1) Is configured to be expression (18) or expression (21).
[0118]
Next, in the adding means 18, the pre-compensation signal h obtained from the output of the compensating means 17.1(k) and tracking error signal e1(k) is added and output to the stabilization compensator 19 (step 17).
[0119]
The stabilization compensation means 19 stabilizes the feedback control system and at the same time a pulse transfer function G for realizing a desired response characteristic.1(z-1)have. The output of the stabilization compensator 19 is converted into an analog signal by a D / A converter (DAC) 20 and drives a tracking actuator to drive the light spot position s.1Is controlled (step 18).
[0120]
In order to continuously perform the tracking control on the rotating optical disk, the process returns to step S11 and the above operation is repeated. As a result, it is possible to reduce the tracking error over the entire number of rotations of the optical disk.
[0121]
  [Fourth Embodiment]
  FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a tracking control apparatus using digital control according to the fourth embodiment of the present invention.It is.
[0122]
In the tracking control apparatus by digital control of the fourth embodiment, in the third embodiment, the correction signal generating means 5 is connected to the pulse transfer function Q.1(z-1) Having a first calculation means 25 and a pulse transfer function Q2(z-1), The second calculating means 26, the adding means 27, and the storage means 16, and the precompensation means 6 is connected to the pulse transfer function P.1(z-1) Compensation means 29 having a delay amount z-DThe delay means 30 and the subtraction means 31 having
[0123]
In the correction signal generation means 5, the first calculation means 25 has a tracking error signal e output from the A / D converter (ADC) 15.1(k) is input, and the second computing means 26 receives the pre-compensation signal h.1(k) is input. The adding means 27 receives the outputs of the two calculating means 25 and 26 and outputs a virtual track position to the storage means 16. The storage means 16 stores the correction signal c1(k + d) is output to the pre-compensation means 6.
[0124]
In the pre-compensation means 6, the correction signal c1(k + d) is input to the compensation unit 29 and the delay unit 30, and outputs of the compensation unit 29 and the delay unit 30 are input to the subtraction unit 31, and the precompensation signal h is output from the subtraction unit 31.1(k) is output.
[0125]
In short, in the fourth embodiment, the tracking error signal e after A / D conversion.1(k) and output h of the pre-compensation means 61(k) is input to the correction signal generating means 5 to input the correction signal c1(k + d) is generated and input to the precompensation means 6 to input a precompensation signal h1(k) is obtained. The adding means 18 is a precompensation signal h1(k) is the tracking error signal e1Add to (k) and input to stabilization compensation means 19. The D / A converter (DAC) 20 converts the output of the stabilization compensator 19 into an analog signal and drives the tracking actuator 3.
[0126]
Next, the basic operation of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the pulse transfer function P in the digital control system in the case where the pulse transfer function of the tracking actuator 3 described in the third embodiment has an unstable zero point and does not have the zero point.1(z-1) To determine another example (third method).
[0127]
Tracking error signal e digitized by an A / D converter (ADC) 151(k) is input to the first calculating means 25 and the adding means 18. Further, the second calculation means 26 has a precompensation signal h.1(k) is input.
[0128]
The first calculating means 25 receives the input tracking error signal e1The pulse transfer function Q expressed by the following equation (23) with respect to (k)1(z-1) And the result is given to one input of the adding means 27.
[0129]
[Expression 18]
Q1(z-1) = 1 + G1(z-1) G2(z-1(23)
Further, the second calculating means 26 receives the input precompensation signal h.1The pulse transfer function Q expressed by the following equation (24) with respect to (k)2(z-1) And the result is given to the other input of the adding means 27.
[0130]
[Equation 19]
Q2(z-1) = G1(z-1) G2(z-1(24)
The adding means 27 adds the outputs of the first and second calculating means 25 and 26, and
[Outside 1]
Figure 0004041905
[0131]
[Expression 20]
Figure 0004041905
[Outside 2]
Figure 0004041905
D · T at time k using the signal stored and stored one revolution before the optical disksA signal corresponding to the advanced time is corrected signal c1It is output to the compensation means 29 and the delay means 30 as (k + d).
[0132]
Specifically, as shown in FIG. 7, the storage means 16 is stored at the time corresponding to the sampling clock k + d in the (m−1) th cycle at the time corresponding to the sampling clock k in the mth cycle. The corrected signal c1Output as (k + d).
[0133]
This correction signal c1With respect to (k + d), the compensation means 29 has a pulse transfer function P expressed by any one of the equations (14), (18), or (21).1(z-1), While the delay means 30 is d · TsA time delay corresponding to d sampling period is performed. The subtracting means 31 subtracts the output of the delay means 30 from the output of the compensating means 29, and the precompensation signal h expressed by the following equation (26).1(k) is generated and output to the adding means 18 and the second calculating means 26.
[0134]
[Expression 21]
h1(k) = P1(z-1) c1(k + d) -z-dc1(k + d) (26)
The adding means 18 sends the pre-compensation signal h1(k) and tracking error signal e1(K) is added and output to the stabilization compensator 19. The output of the stabilization compensator 19 drives the tracking actuator 3 via a D / A converter (DAC) 20, and the light spot position s.1Control.
[0135]
As a result, the tracking error can be reduced over the entire number of rotations of the optical disk, as in the above embodiments.
[0136]
  [Fifth Embodiment]
  FIG. 10 is a block diagram of the storage means used in the tracking control device by digital control according to the fifth embodiment of the present invention.is there.
[0137]
In FIG. 10, only parts related to the storage means 16 in the tracking control apparatus shown in FIG. 5 or 9 are taken out for easy explanation. Other parts are the same as those in FIG. 5 or FIG.
[0138]
As shown in FIG. 10, in the fifth embodiment, the storage means 16 in the second to fourth embodiments is constituted by n memory elements 40, an adding means 41, and a multiplying means 39. The memory element 40 is composed of, for example, a plurality of D-flip flops corresponding to the number of bits of data to be operated. The memory element 40 takes in the output data of the preceding memory element connected in cascade for each sampling clock and one clock before The value stored in is output to the subsequent memory element connected in cascade. The output of the nth memory element 40 is input to the multiplication means 39. Multiplication means 39 multiplies the input data by an appropriate coefficient that satisfies | w | <1 and includes w = 0. The output of the multiplication means 39 is connected to the addition means 41, and the signal added with the input signal is input to the first memory element. Correction signal c1(k + d) is taken from the output of the (n−d) th memory element 40.
[0139]
According to the fifth embodiment, since the storage unit 16 can have a learning effect, the tracking error can be further reduced.
[0140]
  [Sixth Embodiment]
  FIG. 11 is a block diagram of the storage means used in the tracking control device by digital control according to the sixth embodiment of the present invention.It is.
[0141]
In FIG. 11, only parts related to the storage means 16 in the tracking control apparatus shown in FIG. 5 or 9 are taken out for easy explanation. Other parts are the same as those in FIG. 5 or FIG.
[0142]
As shown in FIG. 11, in the sixth embodiment, the storage means 16 in the second to fourth embodiments is replaced with an arithmetic element 43 such as a high-speed CPU or a digital signal processor (DSP) and the arithmetic element 43. And a memory 46 connected via a data bus 44 and an address bus 45.
[0143]
The arithmetic element 43 takes the input signal in time series in synchronization with the clock of the tracking control device and stores it in the memory 46, and after correcting the stored input signal for one rotation of the optical disk, the correction is performed. Signal c1Output (k + d).
[0144]
Alternatively, the arithmetic element 43 takes in the input signal in time series in synchronization with the clock of the tracking control device and stores it in the memory 46. For the stored input signal, for example, moving average processing, least square method, etc. After performing the statistical signal processing, the correction signal c1Output (k + d).
[0145]
According to the sixth embodiment, even when there is a period in which a tracking error signal cannot be obtained due to scratches or dust on the optical disk, the possibility of occurrence of tracking failure can be reduced.
[0146]
The data stored in the memory 46 may be an input signal corresponding to one rotation of the optical disc or an input signal obtained by a plurality of rotations of the optical disc.
[0147]
  [Seventh Embodiment]
  FIG. 12 is a block diagram of the storage means used in the tracking control device by digital control according to the seventh embodiment of the present invention.It is. In addition,The seventh embodiment shows a principle configuration of a tracking control apparatus corresponding to the CLV method, the ZCLV method, the CAV method, and the ZCAV method. Specifically, the seventh embodiment is configured as in the eighth and ninth embodiments, for example. The
[0148]
In FIG. 12, only parts related to the storage means 16 in the tracking control apparatus shown in FIG. Other parts are the same as those in FIG. 5 or FIG.
[0149]
As shown in FIG. 12, in the storage means 16 of the seventh embodiment, optical head position information and optical disk rotation angle information in the radial direction of the optical disk are input in addition to the input signal and the tracking control device clock.
[0150]
Next, the basic operation of the tracking control device of the seventh embodiment will be described. First, the correction signal calculated using the tracking error signal for the track being scanned is stored as an input signal in the storage unit 16 together with the optical head position information and the optical disk rotation angle information in synchronization with the clock of the tracking control device. The optical head position information is used to know the radial position of the track on which the optical head is scanning on the optical disk.
[0151]
Next, the correction signal corresponding to the current optical head position and the rotation angle of the optical disk among the correction signals stored in the storage means 16 at the time before at least one rotation of the optical disk is read as an output signal.
[0152]
This correction signal is input to the pre-compensation means 6 to output a pre-compensation signal, the pre-compensation signal is added to the tracking error signal for the track being scanned, and tracking control is performed using the signal after the addition.
[0153]
  [Eighth Embodiment]
  FIG. 13 is a block diagram of the storage means used in the tracking control device by digital control according to the eighth embodiment of the present invention.It is. In addition,The eighth embodiment shows a specific configuration example of the tracking control device corresponding to the CLV method, the ZCLV method, the CAV method, and the ZCAV method.
[0154]
In FIG. 13, only parts related to the storage means 16 in the tracking control apparatus shown in FIG. Other parts are the same as those in FIG. 5 or FIG.
[0155]
As shown in FIG. 13, in the eighth embodiment, the storage means 16 in the second to fourth embodiments is replaced with an arithmetic element 47 such as a high-speed CPU or a digital signal processor (DSP) and the arithmetic element 47. And a memory 48 connected via a data bus 44 and an address bus 45.
[0156]
As shown in FIG. 13, the arithmetic element 47 in the storage means 16 of the eighth embodiment inputs optical head position information and optical disk rotation angle information in the radial direction of the optical disk in addition to the input signal and the tracking control device clock. Is done.
[0157]
Next, the operation of the tracking control apparatus of the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a flowchart of the basic operation of the tracking control apparatus of the eighth embodiment.
[0158]
In the figure, the tracking error signal for the track on which the optical head is scanning is input as an input signal to the arithmetic element 47, and optical head position information and optical disk rotation angle information in the radial direction of the optical disk are input.
[0159]
The arithmetic element 47 detects a tracking error signal for the track on which the optical head is scanning, calculates a correction signal using this signal (step S31), and uses the correction signal as optical head position information and optical disk rotation angle information. At the same time, it is stored in the memory 48 (step S32). The optical head position information is used to know which position on the radius of the track on which the optical head is scanning is on the optical disk.
[0160]
Specifically, the arithmetic element 47 uniquely determines the memory address using the optical head position information and the optical disk rotation angle information, and takes the input signal in time series in synchronization with the clock of the tracking control device. Is stored in the memory 48, and the stored input signal is delayed by one rotation of the optical disk and stored in the memory 48 together with the optical head position information and the optical disk rotation information.
[0161]
Alternatively, the arithmetic element 47 uniquely determines a memory address using the optical head position information and the optical disk rotation angle information, and takes in the input signal in time series in synchronization with the clock of the tracking control device to the memory 48. The stored input signal is subjected to statistical signal processing such as moving average processing and least square method, and stored in the memory 48 together with optical head position information and optical disk rotation information.
[0162]
Next, the computing element 47 determines whether or not a correction signal corresponding to the current optical head position information and optical disk rotation angle information is stored in the memory 48 (step S33), and if not stored, the correction signal = 0. (Step S34) If stored, the correction signal c corresponding to the current optical head position and the optical disk rotation angle is stored from the memory 48.1(k + d) is read (step S35).
[0163]
At this time, in step 35, when the optical head position information and optical disk rotation angle information of the correction signal to be read does not match the optical head position information and optical disk rotation angle information of the stored correction signal, the closest optical head position is determined. After performing an interpolation process using a correction signal having information and optical disk rotation angle information, the correction signal c1Output as (k + d).
[0164]
And the correction signal c1(k + d) is input to the pre-compensation means and the pre-compensation signal is output to the addition means (step S36), and this pre-compensation signal is added to the tracking error signal for the track on which the optical head is scanning ( Step S37).
[0165]
Next, tracking control is performed using the added signal (step S38). In order to perform tracking control continuously on the rotating optical disk, the process returns to step S31 again, and the above-described operation is repeated.
[0166]
The data stored in the memory 48 may be an input signal corresponding to one rotation of the optical disc or an input signal obtained by a plurality of rotations of the optical disc.
[0167]
Next, FIG. 15 is a diagram for explaining a method for detecting optical head position information and optical disk rotation angle information. In FIG. 15, a light spot 54 emitted from an optical head 53 scans an optical disk 50 attached to a spindle motor 51 and rotating. The optical head 53 is attached to an optical head moving mechanism 55 such as a linear motor, and moves in the radial direction of the optical disc 50.
[0168]
For example, in an optical disk recording apparatus using a DVD-RAM, a header recorded in advance on the optical disk 50 is optically read and an address signal is generated by the address decoding means 57. The clock reproducing means 58 optically reads the meandering signal of the groove formed on the optical disc 50 and reproduces the clock signal using, for example, a PLL circuit.
[0169]
By using the address signal obtained in this way, the position of the track scanned by the optical head 53 on the optical disk 50 can be known, and this is converted into optical head position information using the optical head position information detecting means 59. Output. Further, the optical disk rotation angle detection means 60 measures the clock signal using the address signal as the rotation angle origin signal and outputs optical disk rotation angle information.
[0170]
In addition to these means, the optical head position information can also be obtained by position detecting means 56 such as a linear encoder attached to the optical head moving mechanism 55, for example. The optical disk rotation angle information can also be obtained by a rotation angle detection means 52 such as a rotary encoder attached to the spindle motor 51, for example. The optical head position information and the optical disc rotation angle information used in the seventh and eighth embodiments may be obtained using any of the above-described means.
[0171]
According to the eighth embodiment, since the optical head position information and the optical head rotational speed information are used, the tracking is performed in a recording / reproducing apparatus using the CLV method in which the period of one rotation changes according to the radius of the optical disk or the ZCLV method. Error can be reduced.
[0172]
  [Ninth Embodiment]
  FIG. 16 is a conceptual diagram of an optical disk used in a tracking control device by digital control according to the ninth embodiment of the present invention.It is. In addition,The ninth embodiment shows a specific configuration example of the tracking control device corresponding to the CLV method, the ZCLV method, the CAV method, and the ZCAV method.
[0173]
In the ninth embodiment, the optical head position information is classified into a plurality of ranges according to the numerical values in the eighth embodiment, and one type of correction signal c1 (k + d) is used within the same range.
[0174]
As shown in FIG. 16, the optical disk 50 of the ninth embodiment is divided into n regions by a radius from the center. The radius r from the center is
[0175]
[Expression 22]
rj≦ r ≦ rj + 1   (J = 1, 2,..., N) (27)
Represented by
[0176]
In the optical disc 50, the adjacent tracks are similar in the tendency of eccentricity and track meandering. Therefore, the correction signal c for one round of the optical disk is obtained in each area represented by the equation (27) by dividing the area in this way.1By using only (k + d), the correction signal c1The memory capacity for storing the data of (k + d) can be reduced.
[0177]
In each of the eighth and ninth embodiments, the method for uniquely determining the memory address using the optical head position information and the optical disk rotation angle information is the same as the method for determining the address using these two pieces of information. A conversion table for assigning a corresponding memory address using two pieces of information is stored in the memory 48 in advance, and the same operation can be obtained by using this conversion table.
[0178]
In each of the first to ninth embodiments, a method for detecting a tracking error may be a generally used three-beam method, push-pull method, heterodyne method, or phase difference detection method. Furthermore, a detection method using reflected light of a pit formed in advance on an optical disc, a detection method using diffracted light from a groove, and a detection method using a tracking error detection signal recorded in advance. Either may be used.
[0179]
Further, in the third embodiment (FIG. 5) and the fourth embodiment (FIG. 9), the correction signal generation means 5, the pre-compensation means 6, the addition means 18 and the stabilization compensation means 19 are each made into individual blocks. Although shown, it goes without saying that these can be realized by a combination of an arithmetic unit such as a high-speed CPU or a digital signal processor and a memory.
[0180]
Further, the output of the stabilization compensator 19 is converted into an analog signal by the D / A converter (DAC) 20 and the tracking actuator 3 is driven. The output of the stabilization compensator 19 is converted to a pulse width modulation means (PWM). ), And the tracking actuator 3 is driven by the output pulse, the same operation can be realized.
[0181]
In addition, the stabilization compensator 2 or the stabilization compensator 19 used in each of the first to ninth embodiments can use a robust stabilization compensator as well as a generally used phase lead / lag compensation. Of course, a type compensator, a PI type compensator, or a PID type compensator may be used.
[0182]
Furthermore, the tracking actuator 3 used in each of the first to ninth embodiments is, for example, a second order, a third order, etc. in addition to the moving coil type actuator having the first order resonance mode shown in FIG. Of course, a moving coil type actuator having a higher-order resonance mode can also be used. In addition to the moving coil type, for example, a piezoelectric type, a linear motor type, a swing arm type, or a composite type that combines a plurality of these may be used. It goes without saying that the present invention can be similarly applied to a tracking control apparatus using any of these types of tracking actuators.
[0183]
The above embodiments can be applied not only to the optical disk recording apparatus but also to the tracking control system of the optical disk reproducing apparatus, the optical disk recording / reproducing apparatus, and the optical tape recording apparatus. Further, the present invention can be applied to the focus control device with the same configuration. In that case, instead of the tracking error detection means and the tracking actuator, a focus error detection means and a focus actuator are used, respectively.
[0184]
【The invention's effect】
  As explained above,The present inventionAccording to the present invention, the optical spot position is controlled by generating a signal obtained by compensating the amplitude and phase of the tracking error signal at least one round before the optical disk and adding the tracking error signal to the tracking error signal. The tracking error can be reduced over the entire number of rotations of the optical disc while ensuring the stability of the optical disc.Further, since the storage unit can have a learning function, the tracking error can be further reduced. Further, in the recording / reproducing of an optical disc using the CLV method, the ZCLV method, etc., it becomes possible to reduce the tracking error and also reduce the memory capacity.
[0188]
Therefore, according to the tracking control device of the present invention, stable recording / reproduction can be performed on a large-capacity optical disk having a narrow track pitch. Also, tracking control can be performed on an optical disk rotating at high speed, and the data transfer rate can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the principle configuration of a tracking control device as a feedback control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a comparison diagram of tracking error characteristics of a tracking control device with respect to the rotation speed of an optical disc.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an analog control tracking control apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart of a basic operation of a tracking control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a tracking control apparatus based on digital control according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a circuit model / motion model of a moving coil tracking actuator having a first-order resonance mode.
FIG. 7 is a schematic diagram of a relationship between correction signal data stored in a storage unit and a sampling clock.
FIG. 8 is a basic operation flowchart of a tracking control apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a tracking control apparatus by digital control according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of storage means used in a tracking control device by digital control according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of storage means used in a tracking control device by digital control according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of storage means used in a tracking control apparatus by digital control according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram of storage means used in a tracking control apparatus by digital control according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a basic operation flowchart of a tracking control apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram for explaining a method of detecting optical head position information and optical disc rotation angle information.
FIG. 16 is a conceptual diagram of an optical disk used in a tracking control device by digital control according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a conventional tracking control device that is generally used.
FIG. 18 is a configuration block diagram of a conventional tracking control apparatus that improves tracking performance by repetitive tracking control.
[Explanation of symbols]
1 Tracking error detection means
2 Stabilization compensation means
3 Tracking Actu Engineering Overnight
5 Correction signal generation means
6 Pre-compensation means
7 Addition means
10 Delay means
11 Compensation means
15 A / D converter (ADC)
16 Memory means
17 Compensation means
18 Adding means
19 Stabilization compensation means
20 D / A converter (DAC)
25 First calculation means
26 Second computing means
27 Adding means
29 Compensation means
30 Delay means
31 Subtraction means
39 Multiplying means
40 memory elements
41 Adding means
43 arithmetic elements
44 data bus
45 Address bus
46 memory
47 arithmetic elements
48 memory
50 optical disc
51 spindle motor
52 Rotation angle detection means
53 Optical head
54 Light Spot
55 Optical head moving mechanism
56 Position detection means
57 Address decoding means
58 Clock recovery means
59 Optical head position information detecting means
60 Optical disk rotation angle detection means
70 Moving parts
72 Delay means

Claims (6)

光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スポット位置との差に対応した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、
前記トラッキング誤差信号を前記光ディスクの複数回の回転周期に相当する時間に渡って記憶手段に記憶し、記憶された信号について移動平均処理または最小二乗法の少なくともいずれかの統計的手法を適用し、1回転周期前のトラッキング誤差信号に相当する信号を抽出する演算処理を行い補正信号を生成する補正信号生成手段と、
生成された補正信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を所定のパルス伝達関数によって生成する前置補償手段と、
前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、
生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl ( z−1)としたとき、以下の式(18)で表されるパルス伝達関数を持ち
( −1 ) =Ac(z −1 )/{Bc (z −1 )Bc (1)}…(18)
ここで、Gcl ( −1 )=z −d Bc (z −1 )Bc (z −1 )/Ac(z −1
Ac(z −1 ):Gcl ( −1 )の極の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の安定零点の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の不安定零点の項
Bc (1):Gcl ( −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl ( z−1)・P1 ( z−1 ) の乗算で求めるときにGcl ( z−1 ) の極及び安定な零点を相殺し、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl ( −1 )の直流ゲインの逆数に一致させる
ことを特徴とするトラッキング制御装置。
Tracking error signal generating means for generating a tracking error signal corresponding to the difference between the track position on the optical disc and the position of the light spot emitted from the optical head;
The tracking error signal is stored in a storage unit over a time corresponding to a plurality of rotation periods of the optical disc, and at least one of a statistical method of moving average processing or least square method is applied to the stored signal, Correction signal generation means for generating a correction signal by performing arithmetic processing for extracting a signal corresponding to the tracking error signal before one rotation period;
A precompensation means the amplitude and phase predistortion signal before performing the compensation of the generated correction signal generated by a predetermined pulse transfer function,
Adding means for generating a drive signal obtained by adding the tracking error signal and the pre- compensation signal;
Control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal, and
The pre-compensation unit includes the tracking error signal generation unit, the correction signal generation unit, the pre-compensation unit, the addition unit, and the control unit as the predetermined pulse transfer function as a feedback control system that forms a closed loop. When the transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between the pre-compensation means and the adding means is cut is Gcl ( z-1) And a pulse transfer function represented by the following equation (18) :
P 1 ( z −1 ) = Ac (z −1 ) / {Bc + (z −1 ) Bc (1)} (18)
Here, Gcl (z -1) = z -d Bc + (z -1) Bc - (z -1) / Ac (z -1)
Ac (z −1 ): Gcl ( z −1 ) pole term
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl ( z −1 )
Bc (z −1 ): An unstable zero term of Gcl ( z −1 )
Bc (1): Gcl ( z −1 ) is a constant with z −1 = 1 as the unstable zero
Turned into
d: Equivalent lead sampling number
The pulse transfer function cancels the pole of Gcl ( z-1 ) and a stable zero when the response of the light spot position is obtained by multiplying the correction signal by Gcl ( z-1) · P1 ( z-1 ). And the DC gain of the pre-compensation means is matched with the reciprocal of the DC gain of Gcl ( z −1 ) ,
A tracking control device characterized by that.
光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スポット位置との差に対応した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、
前記光ヘッドが光ディスク上のトラックに追従している状態での光ヘッドの位置情報及び光ディスクの回転角度情報をトラッキング誤差信号またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号と共に記憶手段に記憶し、少なくとも光ディスクの1周分の回転周期に対応する時間を経た後、記憶されていた光ヘッドの位置情報と光ディスクの回転角度情報が、いずれも光ヘッドが光ディスク上を走査している現在の時点におけるこれら2つの情報と一致する時、既に記憶されていたトラッキング誤差信号、またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号を補正信号として出力する補正信号生成手段と、
生成された補正信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を所定のパルス伝達関数によって生成する前置補償手段と、
前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、
生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl ( z−1)としたとき、以下の式(18)で表されるパルス伝達関数を持ち、
( −1 ) =Ac(z −1 )/{Bc (z −1 )Bc (1)}…(18)
ここで、Gcl ( −1 )=z −d Bc (z −1 )Bc (z −1 )/Ac(z −1
Ac(z −1 ):Gcl ( −1 )の極の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の安定零点の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の不安定零点の項
Bc (1):Gcl ( −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの、
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl ( z−1)・P1 ( z−1 ) の乗算で求めるときにGcl ( z−1 ) の極及び安定な零点を相殺し、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl ( −1 )の直流ゲインの逆数に一致させる、
ことを特徴とするトラッキング制御装置。
Tracking error signal generating means for generating a tracking error signal corresponding to the difference between the track position on the optical disc and the position of the light spot emitted from the optical head;
The position information of the optical head and the rotation angle information of the optical disk in a state where the optical head follows the track on the optical disk are stored together with the tracking error signal or the signal obtained as a result of performing arithmetic processing on the tracking error signal. After the time corresponding to the rotation period of at least one rotation of the optical disk has passed, the stored optical head position information and optical disk rotation angle information are both scanned by the optical head over the optical disk. A correction signal generating means for outputting, as a correction signal, a tracking error signal that has already been stored or a signal obtained as a result of performing arithmetic processing on the tracking error signal when the two information coincide with each other at the present time When,
A precompensation means the amplitude and phase predistortion signal before performing the compensation of the generated correction signal generated by a predetermined pulse transfer function,
Adding means for generating a drive signal obtained by adding the tracking error signal and the pre- compensation signal;
Control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal, and
The pre-compensation means uses the tracking error signal generation means, correction signal generation means, pre-compensation means, addition means, and control means as the predetermined pulse transfer function as a feedback control system that forms a closed loop. When the transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between the pre-compensation means and the adding means is cut is Gcl ( z-1). And a pulse transfer function represented by the following equation (18):
P 1 ( z −1 ) = Ac (z −1 ) / {Bc + (z −1 ) Bc (1)} (18)
Here, Gcl (z -1) = z -d Bc + (z -1) Bc - (z -1) / Ac (z -1)
Ac (z −1 ): Gcl ( z −1 ) pole term
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl ( z −1 )
Bc (z −1 ): An unstable zero term of Gcl ( z −1 )
Bc (1): Gcl ( z −1 ) is a constant with z −1 = 1 as the unstable zero
,
d: Equivalent lead sampling number
The pulse transfer function cancels the pole and stable zero of Gcl ( z-1 ) when the response of the light spot position is obtained by multiplying the correction signal by Gcl ( z-1) · P1 ( z-1 ). And the DC gain of the pre-compensation means is matched with the reciprocal of the DC gain of Gcl ( z −1 ).
A tracking control device characterized by that.
光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スポット位置との差に対応した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、
前記トラッキング誤差信号を前記光ディスクの複数回の回転周期に相当する時間に渡って記憶手段に記憶し、記憶された信号について移動平均処理または最小二乗法の少なくともいずれかの統計的手法を適用し、1回転周期前のトラッキング誤差信号に相当する信号を抽出する演算処理を行い補正信号を生成する補正信号生成手段と、
生成された補正信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を所定のパルス伝達関数によって生成する前置補償手段と、
前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、
生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl ( z−1)としたとき、以下の式(21)で表されるパルス伝達関数を持ち
( −1 ) =Ac(z −1 )Bc (z)/[Bc (z −1 ){Bc (1)} ] …(21)
ここで、Gcl ( −1 )=z −d Bc (z −1 )Bc (z −1 )/Ac(z −1
Ac(z −1 ):Gcl ( −1 )の極の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の安定零点の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の不安定零点の項
Bc (1):Gcl ( −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl ( −1 )・P ( −1 ) の乗算で求めるときにGcl ( −1 ) の極及び安定な零点を相殺しさらに 前記閉ループのパルス伝達関数との積がすべての周波数において位相差を零とし、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl ( −1 )の直流ゲインの逆数に一致させる
ことを特徴とするトラッキング制御装置。
Tracking error signal generating means for generating a tracking error signal corresponding to the difference between the track position on the optical disc and the position of the light spot emitted from the optical head;
The tracking error signal is stored in a storage unit over a time corresponding to a plurality of rotation periods of the optical disc, and at least one of a statistical method of moving average processing or least square method is applied to the stored signal, Correction signal generation means for generating a correction signal by performing arithmetic processing for extracting a signal corresponding to the tracking error signal before one rotation period;
Pre-compensation means for generating a pre-compensation signal that has been compensated for the amplitude and phase of the generated correction signal by a predetermined pulse transfer function;
Adding means for generating a drive signal obtained by adding the tracking error signal and the pre-compensation signal;
Control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal, and
The pre-compensation unit includes the tracking error signal generation unit, the correction signal generation unit, the pre-compensation unit, the addition unit, and the control unit as the predetermined pulse transfer function as a feedback control system that forms a closed loop. When the transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between the pre-compensation means and the adding means is cut is Gcl ( z-1) , Having a pulse transfer function represented by the following equation (21) :
P 1 ( z −1 ) = Ac (z −1 ) Bc (z) / [Bc + (z −1 ) {Bc (1)} 2 ] (21)
Here, Gcl (z -1) = z -d Bc + (z -1) Bc - (z -1) / Ac (z -1)
Ac (z −1 ): Gcl ( z −1 ) pole term
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl ( z −1 )
Bc (z −1 ): An unstable zero term of Gcl ( z −1 )
Bc (1): Gcl ( z −1 ) is a constant with z −1 = 1 as the unstable zero
That turned into,
d: Equivalent lead sampling number
When the pulse transfer function obtains the response of the light spot position by multiplying the correction signal by Gcl ( z −1 ) · P 1 ( z −1 ) , the pole of Gcl ( z −1 ) and a stable zero point are obtained. offset, and further wherein the phase difference is set to zero in the product all the frequencies of the pulse transfer function of the closed loop, to match the DC gain of the pre-compensation means to the inverse of the DC gain of Gcl (z -1),
A tracking control device characterized by that.
光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スポット位置との差に対応した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、
前記光ヘッドが光ディスク上のトラックに追従している状態での光ヘッドの位置情報及び光ディスクの回転角度情報をトラッキング誤差信号またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号と共に記憶手段に記憶し、少なくとも光ディスクの1周分の回転周期に対応する時間を経た後、記憶されていた光ヘッドの位置情報と光ディスクの回転角度情報が、いずれも光ヘッドが光ディスク上を走査している現在の時点におけるこれら2つの情報と一致する時、既に記憶されていたトラッキング誤差信号、またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号を補正信号として出力する補正信号生成手段と、
生成された補正信号の振幅及び位相の補償を行った前置補償信号を所定のパルス伝達関数によって生成する前置補償手段と、
前記トラッキング誤差信号と前記前置補償信号とを加算した駆動信号を生成する加算手段と、
生成された駆動信号に基づき前記光スポットに前記光ディスク上の目的のトラックを走査させる制御手段とを備え、
前記前置補償手段は、前記所定のパルス伝達関数として、前記トラッキング誤差信号生成手段、補正信号生成手段、前置補償手段、加算手段、および制御手段で閉ループを構成するフィードバック制御系での前記前置補償手段と前記加算手段との間の接続を切ったときの前記加算手段への前置補償手段側からの入力に対する前記光スポット位置の出力の伝達関数をGcl ( z−1)としたとき、以下の式(21)で表されるパルス伝達関数を持ち
( −1 ) =Ac(z −1 )Bc (z)/[Bc (z −1 ){Bc (1)} ] …(21)
ここで、Gcl ( −1 )=z −d Bc (z −1 )Bc (z −1 )/Ac(z −1
Ac(z −1 ):Gcl ( −1 )の極の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の安定零点の項
Bc (z −1 ):Gcl ( −1 )の不安定零点の項
Bc (1):Gcl ( −1 )の不安定零点をz −1 =1として定数
化したもの
d:等価的な進みサンプリング数
該パルス伝達関数は、前記光スポット位置の応答を前記補正信号にGcl ( −1 )・P ( −1 ) の乗算で求めるときにGcl ( −1 ) の極及び安定な零点を相殺し、さらに前記閉ループのパルス伝達関数との積がすべての周波数において位相差を零とし、当該前置補償手段の直流ゲインをGcl ( −1 )の直流ゲインの逆数に一致させる
ことを特徴とするトラッキング制御装置。
Tracking error signal generating means for generating a tracking error signal corresponding to the difference between the track position on the optical disc and the position of the light spot emitted from the optical head;
The position information of the optical head and the rotation angle information of the optical disk in a state where the optical head follows the track on the optical disk are stored together with the tracking error signal or the signal obtained as a result of performing the arithmetic processing on the tracking error signal. After the time corresponding to the rotation period of at least one rotation of the optical disk is stored, the stored optical head position information and optical disk rotation angle information are both scanned by the optical head over the optical disk. A correction signal generating means for outputting, as a correction signal, a tracking error signal that has already been stored or a signal obtained as a result of performing arithmetic processing on the tracking error signal when the two pieces of information coincide with each other at the present time When,
Pre-compensation means for generating a pre-compensation signal that has been compensated for the amplitude and phase of the generated correction signal by a predetermined pulse transfer function;
Adding means for generating a drive signal obtained by adding the tracking error signal and the pre-compensation signal;
Control means for causing the light spot to scan a target track on the optical disk based on the generated drive signal, and
The pre-compensation unit includes the tracking error signal generation unit, the correction signal generation unit, the pre-compensation unit, the addition unit, and the control unit as the predetermined pulse transfer function as a feedback control system that forms a closed loop. When the transfer function of the output of the light spot position with respect to the input from the pre-compensation means side to the adding means when the connection between the pre-compensation means and the adding means is cut is Gcl ( z-1) , Having a pulse transfer function represented by the following equation (21) :
P 1 ( z −1 ) = Ac (z −1 ) Bc (z) / [Bc + (z −1 ) {Bc (1)} 2 ] (21)
Here, Gcl (z -1) = z -d Bc + (z -1) Bc - (z -1) / Ac (z -1)
Ac (z −1 ): Gcl ( z −1 ) pole term
Bc + (z −1 ): A stable zero term of Gcl ( z −1 )
Bc (z −1 ): An unstable zero term of Gcl ( z −1 )
Bc (1): Gcl ( z −1 ) is a constant with z −1 = 1 as the unstable zero
That turned into,
d: Equivalent lead sampling number
When the pulse transfer function obtains the response of the light spot position by multiplying the correction signal by Gcl ( z −1 ) · P 1 ( z −1 ) , the pole of Gcl ( z −1 ) and a stable zero point are obtained. Canceling, and the product of the closed-loop pulse transfer function makes the phase difference zero at all frequencies, and makes the DC gain of the pre-compensation means coincide with the reciprocal of the DC gain of Gcl ( z −1 ) .
A tracking control device characterized by that.
請求項3または4に記載のトラッキング制御装置において、
前記補正信号生成手段は、光ヘッドの位置情報を光ディスクの半径に応じて複数の領域に分け、光ヘッドが光ディスク上のトラックに追従している際の光ヘッドの位置が属する領域の情報及びその時点での光ディスクの回転角度情報を光ディスクの1回転周期に相当する時間のトラッキング誤差信号、またはトラッキング誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号と共に記憶手段に記憶し、光ヘッドが走査を行っている現在の時点において、光ヘッドの位置が前記分割されたいずれの領域に属するかを判断し、その領域における光ディスクの回転角度情報に対応するトラッキング誤差信号、またはトラッキング 誤差信号に対して演算処理を行った結果得られた信号を記憶手段から補正信号として読み出す
ことを特徴とするトラッキング制御装置。
The tracking control device according to claim 3 or 4 ,
The correction signal generating means divides the optical head position information into a plurality of areas according to the radius of the optical disk, information on the area to which the position of the optical head belongs when the optical head follows a track on the optical disk, and The rotation angle information of the optical disk at the time is stored in a storage means together with a tracking error signal for a time corresponding to one rotation period of the optical disk or a signal obtained as a result of performing arithmetic processing on the tracking error signal. At the present time when scanning is performed, it is determined to which of the divided areas the position of the optical head belongs, and the tracking error signal corresponding to the rotation angle information of the optical disk in that area, or the tracking error signal Read out the signal obtained as a result of performing arithmetic processing from the storage means as a correction signal ,
A tracking control device characterized by that.
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のトラッキング制御装置において、
前記記憶手段に記憶される信号は、光ディスクの回転に従って逐次更新される
ことを特徴とするトラッキング制御装置。
The tracking control device according to any one of claims 1 to 5,
The signal stored in the storage means is sequentially updated according to the rotation of the optical disc .
A tracking control device characterized by that.
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