JP4609735B2 - 情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録再生装置 - Google Patents

情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録再生装置 Download PDF

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Description

本発明は、情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録再生装置に関し、特に、制御対象の角度又は位置を目標値へ向けて動作制御する制御系においてより適切な初期値補償を行うことができるようにした情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録再生装置に関する。
従来、光ディスク記録再生装置においては、レーザ光を一定位置に集光するために、サーボ制御が行われる。具体的には、ディスク垂直方向の集光位置ずれを補正するフォーカスサーボ制御、およびディスク半径方向の集光位置ずれを補正するトラッキングサーボ制御が行われる。サーボ制御器は一般に低周波成分の強調と高周波での位相進み遅れ補償を行う次のフィルタで実現される。具体的には、誤差信号の低周波成分を強調して低周波の位置ずれを抑圧し、高周波では位相進み遅れ補償を行い、制御系を安定に動作させる。
この誤差信号は光ディスクからの反射光をもとに生成されるが、正常な誤差信号を検出することができる検出領域は限られている。そのため、例えばフォーカスサーボ制御では、アクチュエータに搭載されたレンズが検出領域まで駆動され、検出領域中にあることが確認された上でサーボ制御動作が開始される。またトラッキングサーボ制御では、ディスク偏心のため、静止しているレンズに対し検出領域が相対的に揺動しているので、相対速度の小さい時点を見計らってサーボ制御動作が開始される。
以上のように、サーボ制御動作が開始される時点において、目標位置に対するアクチュエータの相対位置、相対速度は０でないことが多い。このとき、相対位置もしくは相対速度が十分に小さければ、アクチュエータ位置は過渡応答を経て目標位置に収束する。しかしながら、相対位置もしくは相対速度が大きい（十分に小さくない）と、アクチュエータ位置は、過渡応答中のアクチュエータ推力の飽和等により検出領域外に出てしまい、目標位置に収束することができない場合もある。
このような事態の発生を抑制するために、相対位置のなるべく小さいところでサーボ制御動作を開始する、もしくは相対速度を小さくするためにサーボ制御動作を開始する以前に速度サーボ制御を行う、などの手法が一般的に用いられている。
また、サーボ制御の開始前にサーボ制御器の積分器中のコンデンサに過渡応答補正値を充電し、これを積分器の初期値としてサーボ制御を開始することにより過渡応答を小さくする手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。さらに、制御対象の特性に対応した補償量を求めることにより、若しくは、係数を求めて初期値を演算してサーボ制御器の初期設定を行うことにより、位置決め動作を安定して行う手法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
このように、サーボ制御系の制御器の初期値を好適に設定して初期値補償を行うことにより、安定した過渡応答を得る手法が提案されている。
特開平１−１３８６６６号公報 特許２６８５６２２号
しかしながら、相対位置や相対速度は誤差信号に基づいて設定されるが、光ディスクドライブの場合、光学素子の特性により、検出範囲全域において誤差信号が相対位置と比例するとは限らない。具体的には、検出範囲の限界付近では相対位置に対し誤差信号は小さめに検出されることが多い。このため、誤差信号の値を相対位置として、何ら補正を行わずに初期値補償法を適用した場合、実際の相対位置よりも小さく検出された誤差信号に基づいて初期値補償が行われるため、想定した効果が得られない恐れがあった。このような事態の発生を抑制するために、検出された誤差信号を補正して初期値補償を行うようにすることが考えられるが、その補正のための演算に時間がかかり、初期値補償が間に合わなくなる恐れがあった。また、補正用の回路が新たに必要になるので、回路規模が増大し、開発コスト、製造コスト、および運用コスト等が増大する恐れがあった。
本発明はこのような問題を解決するためのものであり、制御対象の角度又は位置を目標値へ向けて動作制御する制御系の初期値補償を、より容易かつ適切に行うことができるようにするものである。
本発明の一側面は、制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と、前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数を保持する補正係数保持手段と、前記補正係数保持手段により保持されている前記補正係数を乗算することにより、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度を補正する補正手段と、前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列を保持する初期値補償行列保持手段と、前記補正手段により補正された前記制御動作開始時の制御対象の位置および速度に、前記初期値補償行列保持手段により保持されている前記初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値生成手段とを備える情報処理装置である。
制御動作開始時の前記制御対象の位置から、前記制御対象の、前記制御動作開始時の速度を生成する速度生成手段をさらに備え、前記補正手段は、前記速度生成手段により生成された前記速度を補正することができる。
前記速度生成手段は、制御動作開始時の前記制御対象の位置、および、前記制御動作開始時から１サンプル前の前記制御対象の位置に基づいて、前記速度を生成することができる。
前記速度生成手段は、制御動作開始時の前記制御対象の位置、および、前記制御動作開始時から複数サンプル前の前記制御対象の位置に基づいて、前記速度を生成することができる。
前記補正係数保持手段は、前記制御対象の位置を補正する位置用補正係数、および、前記制御対象の速度を補正する速度用補正係数を保持し、前記補正手段は、前記位置用補正係数を乗算することにより、前記制御動作開始時の制御対象の位置を補正し、前記速度用補正係数を乗算することにより、前記制御動作開始時の制御対象の速度を補正することができる。
本発明の一側面は、また、補正係数保持手段が、制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と、前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数を保持し、補正手段が、前記補正係数を乗算することにより、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度を補正し、初期値補償行列保持手段が、前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列を保持し、初期値生成手段が、補正された前記制御動作開始時の制御対象の位置および速度に、前記初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する情報処理方法である。
本発明の一側面は、さらに、情報を処理するためにコンピュータを、制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と、前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数を保持する補正係数保持手段、前記補正係数保持手段により保持されている前記補正係数を乗算することにより、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度を補正する補正手段、前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列を保持する初期値補償行列保持手段、前記補正手段により補正された前記制御動作開始時の制御対象の位置および速度に、前記初期値補償行列保持手段により保持されている前記初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値生成手段として機能させるためのプログラムである。
本発明の他の側面は、ディスク状記録媒体に対してデータの書き込みまたは読み取りを行う記録再生素子と、前記ディスク状記録媒体の記録面に対して前記記録再生素子を水平方向又は垂直方向へ駆動させるための駆動手段と、前記記録再生素子が記録再生を行なうべき位置と実際の位置の差分に比例する誤差信号を検出する誤差信号検出手段と、前記誤差信号検出手段により検出された誤差信号に対し、制御パラメータを用いて制御演算を行ない、前記誤差信号の絶対値を低減させるための制御出力を算出する制御演算手段と、前記駆動手段、前記誤差信号検出手段、および前記制御演算手段を含むサーボ制御系において、制御動作開始時の前記制御演算手段の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値補償値生成手段とを備え、前記初期値補償値生成手段は、制御動作開始時の前記記録再生素子の位置と、前記誤差信号との比である補正係数を保持する補正係数保持手段と、前記補正係数保持手段により保持されている前記補正係数を乗算することにより、制御動作開始時の前記記録再生素子の位置および速度を補正する補正手段と、前記制御演算手段の初期値補償を、制御動作開始時の前記記録再生素子の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列を保持する初期値補償行列保持手段と、前記補正手段により補正された前記制御動作開始時の前記記録再生素子の位置および速度に、前記初期値補償行列保持手段により保持されている前記初期値補償行列を乗算することにより、前記初期値補償値を生成する初期値生成手段とを備える記録再生装置である。
本発明の他の側面は、また、制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数、および、前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列の乗算結果である修正初期値補償行列を保持する修正初期値補償行列保持手段と、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に、前記修正初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値生成手段とを備える情報処理装置である。
制御動作開始時の前記制御対象の位置から、前記制御対象の、前記制御動作開始時の速度を生成する速度生成手段をさらに備え、前記初期値生成手段は、前記速度生成手段により生成された前記速度を用いて、前記初期値補償値を生成することができる。
前記速度生成手段は、制御動作開始時の前記制御対象の位置、および、前記制御動作開始時から１サンプル前の前記制御対象の位置に基づいて、前記速度を生成することができる。
前記速度生成手段は、制御動作開始時の前記制御対象の位置、および、前記制御動作開始時から複数サンプル前の前記制御対象の位置に基づいて、前記速度を生成することができる。
前記修正初期値補償行列保持手段は、前記制御対象の位置を補正する位置用補正係数、および、前記制御対象の速度を補正する速度用補正係数を、前記初期値補償行列に乗算した乗算結果を前記修正初期値補償行列として保持することができる。
本発明の他の側面は、さらに、修正初期値補償行列保持手段が、制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数、および、前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列の乗算結果である修正初期値補償行列を保持し、初期値生成手段が、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に、前記修正初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する情報処理方法である。
本発明の他の側面は、また、情報を処理するためにコンピュータを、制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数、および、前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列の乗算結果である修正初期値補償行列を保持する修正初期値補償行列保持手段、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に、前記修正初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値生成手段として機能させるためのプログラムである。
本発明の他の側面は、さらに、ディスク状記録媒体に対してデータの書き込みまたは読み取りを行う記録再生素子と、前記ディスク状記録媒体の記録面に対して前記記録再生素子を水平方向又は垂直方向へ駆動させるための駆動手段と、前記記録再生素子が記録再生を行なうべき位置と実際の位置の差分に比例する誤差信号を検出する誤差信号検出手段と、前記誤差信号検出手段により検出された誤差信号に対し、制御パラメータを用いて制御演算を行ない、前記誤差信号の絶対値を低減させるための制御出力を算出する制御演算手段と、前記駆動手段、前記誤差信号検出手段、および前記制御演算手段を含むサーボ制御系において、制御動作開始時の前記制御演算手段の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値補償値生成手段とを備え、前記初期値補償値生成手段は、制御動作開始時の記録再生素子の位置と前記誤差信号との比である補正係数、および、前記制御演算手段の初期値補償を制御動作開始時の前記記録再生素子の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列の乗算結果である修正初期値補償行列を保持する修正初期値補償行列保持手段と、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に、前記修正初期値補償行列を乗算することにより、前記初期値補償値を生成する初期値生成手段とを備える記録再生装置である。
本発明の一側面においては、制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と、制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数が保持され、その保持されている補正係数が乗算されることにより、制御動作開始時の制御対象の位置および速度が補正され、検出信号から制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を、制御動作開始時の制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列が保持され、制御動作開始時の制御対象の位置および速度が補正係数により補正され、その補正された制御動作開始時の制御対象の位置および速度に、保持されている初期値補償行列が乗算されることにより、制御演算部の初期値を補償する初期値補償値が生成される。
本発明の他の側面においては、ディスク状記録媒体に対してデータの書き込みまたは読み取りを行う記録再生素子と、ディスク状記録媒体の記録面に対して記録再生素子を水平方向又は垂直方向へ駆動させるための駆動手段と、記録再生素子が記録再生を行なうべき位置と実際の位置の差分に比例する誤差信号を検出する誤差信号検出手段と、誤差信号検出手段により検出された誤差信号に対し、制御パラメータを用いて制御演算を行ない、誤差信号の絶対値を低減させるための制御出力を算出する制御演算手段と、駆動手段、誤差信号検出手段、および制御演算手段を含むサーボ制御系において、制御動作開始時の制御演算手段の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値補償値生成手段とが備えられ、制御動作開始時の記録再生素子の位置と、誤差信号との比である補正係数が保持され、その保持されている補正係数が乗算されることにより、制御動作開始時の記録再生素子の位置および速度が補正され、制御演算手段の初期値補償を、制御動作開始時の記録再生素子の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列が保持され、補正された制御動作開始時の記録再生素子の位置および速度に、保持されている初期値補償行列が乗算されることにより、初期値補償値が生成される。
本発明のさらに他の側面においては、制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数、および、検出信号から制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を制御動作開始時の制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列の乗算結果である修正初期値補償行列が保持され、制御動作開始時の制御対象の位置および速度に、修正初期値補償行列が乗算されることにより、制御演算部の初期値を補償する初期値補償値が生成される。
本発明のさらに他の側面においては、ディスク状記録媒体に対してデータの書き込みまたは読み取りを行う記録再生素子と、ディスク状記録媒体の記録面に対して記録再生素子を水平方向又は垂直方向へ駆動させるための駆動手段と、記録再生素子が記録再生を行なうべき位置と実際の位置の差分に比例する誤差信号を検出する誤差信号検出手段と、誤差信号検出手段により検出された誤差信号に対し、制御パラメータを用いて制御演算を行ない、誤差信号の絶対値を低減させるための制御出力を算出する制御演算手段と、駆動手段、誤差信号検出手段、および制御演算手段を含むサーボ制御系において、制御動作開始時の制御演算手段の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値補償値生成手段とが備えられ、制御動作開始時の記録再生素子の位置と誤差信号との比である補正係数、および、制御演算手段の初期値補償を制御動作開始時の記録再生素子の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列の乗算結果である修正初期値補償行列が保持され、制御動作開始時の制御対象の位置および速度に、修正初期値補償行列が乗算されることにより、初期値補償値が生成される。
本発明によれば、制御系を安定的に動作させることができる。特に、制御対象の角度又は位置を目標値へ向けて動作制御する制御系の初期値補償を、より容易かつ適切に行うことができる。
以下において、本発明の詳細を、光ディスク記録再生装置におけるトラッキングサーボ制御を例に説明する。まず、そのトラッキングサーボ制御について説明する。
図１は、従来の光ディスク記録再生装置のトラッキングサーボ制御系の主な構成例を示すブロック図である。図１に示される光ディスク記録再生装置１０は、光ディスク２１に対してデータの読み出しや書き込みを行う装置である。この光ディスク記録再生装置１０のトラッキングサーボ制御系は、光ディスク２１の表面に形成される円周状のトラックが、ディスク偏心などにより揺動するのに追従して記録再生素子１１のレンズ部３３を電磁アクチュエータ１３Ａおよび電磁アクチュエータ１３Ｂにより水平方向に駆動し、トラック上でレーザが集光するようにサーボ制御を行う。
図１に示されるように、記録再生素子１１、制御部１２、並びに、電磁アクチュエータ１３Ａおよび電磁アクチュエータ１３Ｂを有する。
制御対象となる記録再生素子１１は、記録媒体である光ディスク２１に対してデータの書き込みや読み出しを行う素子である。記録再生素子１１は、レーザ光源３１、光分離部３２、レンズ部３３、および受光部３４を有する。記録再生素子１１は、回転操作される光ディスク２１の各記録層にレーザ光を合焦させることによりデータの書き込みや読み出しを行う。記録再生素子１２１より出力されるレーザ光の集光位置は、制御部１２の制御に従って駆動する電磁アクチュエータ１３Ａおよび電磁アクチュエータ１２３Ｂにより制御される。
レーザ光源３１より出射されたレーザ光は、光分離部３２により屈折され、レンズ部３３によって光ディスク２１の記録面上に合焦する。また、そのレーザ光は光ディスク２１において反射する。その反射光は、レンズ部３３により平行光とされ、光分離部３２を介して受光部１３４に導かれる。受光部３４は、その戻り光を受光してこれを光電変換し、得られた誤差信号を制御部１２に供給する。
制御部１２は、誤差信号検出回路４１、AD変換器４２、制御演算回路４３、DA変換器４４、およびアクチュエータ駆動回路４５を有する。受光部３４より供給された誤差信号は、誤差信号検出回路４１により検出され、レーザ集光位置とトラック中心とのズレ量に比例するトラッキングエラー信号としてAD変換器４２に供給され、A/D（Analog / Digital）変換される。ディジタル化されたトラッキングエラー信号（以下、ディジタルトラッキングエラー信号とも称する）は、トラッキングサーボ制御演算回路４３に供給される。トラッキングサーボ制御演算回路４３は、そのディジタルトラッキングエラー信号について所定の制御演算を行い、トラッキングエラーが小さくなるように制御するディジタル信号の制御信号（以下、ディジタル制御信号と称する）を生成する。生成されたディジタル制御信号はDA変換器４４においてD/A（Digital / Analog）変換され、アナログ化された制御信号（以下、アナログ制御信号と称する）としてアクチュエータ駆動回路４５に供給される。アクチュエータ駆動回路４５は、そのアナログ制御信号に基づいて、電磁アクチュエータ１３Ａおよび電磁アクチュエータ１３Ｂを駆動させ、光ディスク２１の記録面に対して水平方向に、レンズ部３３の位置制御を行う。
レンズ部３３は、電磁アクチュエータ１３Ａおよび電磁アクチュエータ１３Ｂにより、誤差信号が小さくなるように、光ディスク２１の記録面に対して水平方向に移動させられる。レンズ部は軽量で高速に駆動可能なので、光ディスク記録再生装置１０は、基本的にはこのトラッキングサーボでディスク偏心などによるトラック方向位置ずれに集光位置を追従させることができる。
以下において、図１に示されるような制御系において、誤差信号として、レーザ光が光ディスク２１の記録面上で反射するときに、記録面に設けられたトラックにより発生した±１次光と０次光が重なり合う部分から得られるプッシュプル信号を用い、トラックジャンプ時に初期値補償を行う例について説明する。
まずプッシュプル信号について説明する。レンズ部３３により集光されたスポットが複数トラックを横切るときのプッシュプル信号は一般に図２のようになる。図２中のＡ0で示される範囲が検出領域として用いられる。検出領域に隣接する領域Ａ1とＡ-1では極性が反対になり信号の傾きが逆になる。さらにその外側Ａ2とＡ-2は、隣接トラックの検出領域となる。
現在トラック５１上に位置するスポット５２が両矢印５３のように水平方向に移動すると、プッシュプル信号５４は、図２に示されるように、正弦関数のような振動波となる。図３は、その検出領域Ａ0内でのプッシュプル信号５４を拡大したものである。トラック５１とスポット５２の相対位置ｓとプッシュプル信号５４の出力pとを比較すると、検出領域中央部ではプッシュプル信号５４の波形は、略直線と見なすことができる。つまり、スポット５２の移動距離とプッシュプル信号出力ｐの値が略比例している。これに対して、両矢印Ｂで示されるような検出領域の端近傍の領域では、スポット５２の移動距離とプッシュプル信号出力ｐの差が大きくなる。つまり、スポット５２の移動距離とプッシュプル信号出力ｐの値が比例しているとみなせなくなる。一般にプッシュプル信号pは以下の式（１）のように相対位置sの正弦関数で近似される。
Figure 0004609735
プッシュプル信号pから相対位置ｓの正確な値を算出する必要がある場合には、例えば、以下の式（２）のように逆算される。
Figure 0004609735
次にトラックジャンプについて説明する。光ディスク２１は、通常、図４に示されるように、トラック５１が内周から外周にスパイラル状に形成される。したがって、同一トラック（１周分のトラック）を繰り返し再生するスティル動作においては一周に１回、トラックジャンプを行い内周にスポット５２を移動させる（トラックジャンプさせる）必要がある。図５は、そのトラックジャンプ時の、誤差信号e、および制御器出力uの様子の例を示す図である。図５に示されるように、両矢印Ｃにより示されるトラックジャンプ期間において、サーボ制御器は、サーボ制御動作を行わず、期間６１においてジャンプパルスを出力し、期間６２においてブレーキパルスを出力する。これによりスポット５２は内周側に隣接するトラックに強制的に移動される。このときスポット５２は検出領域外を通過し、誤差信号ｅは逆の傾きをもつので、誤差信号ｅの波形は、図５に示されるようにように、上下にピークを持つ双峰性の波形となる。隣接トラックに移ったところで再度サーボ制御動作が開始される。サーボ制御動作の開始は、スポット５２が検出領域中央に至ってからではオーバーシュートが大きいので、一般的には、図５に示されるように、誤差信号eがある程度大きな値をとる位置で行われることが多い。つまり、相対位置sとの誤差が大きい領域においてサーボ制御動作が開始されることになる。
以上のように、同一トラックを再生するスティル動作時にはトラックジャンプ毎にサーボ制御動作が開始され、誤差信号としてプッシュプル信号が用いられる場合、相対位置sとの誤差の大きい領域でサーボ制御動作が開始されることが多い。
次に初期値補償について説明する。
図１に示されるような光ディスク記録再生装置１０のディジタル制御系は、一般に図６に示されるブロック図により表される。図６において、Ｋ（ｚ）は、サーボ制御器を表し、Ｐ（ｚ）は制御対象（アクチュエータ）の動作を表す。図７は、この制御系の制御器Ｋ（ｚ）および制御対象Ｐ（ｚ）をそれぞれ状態空間表現で表した図である。この制御系全体を状態空間表現式で表わすと、以下の式（３）および式（４）のようになる。
Figure 0004609735
制御器の初期値をＸcz（０）とし、制御対象の初期値をＸpz（０）として、制御器と制御対象の初期値を表わす初期値ベクトルを式（５）のように表わす。つまり、初期値ベクトルは、この制御系の初期値補償値となる。
Figure 0004609735
このとき、制御系のアクチュエータ位置yと初期値ベクトルとの伝達関数は式（６）のように表される。
Figure 0004609735
初期値補償では制御器の初期値Ｘcz（０）を以下の式（７）のように制御対象の初期値Ｘpz（０）の関数で与える。
Figure 0004609735
これにより、式（６）の伝達関数を変化させることができ、上記制御系に所望の初期値応答を持たせることができる。
一般にディスク装置の制御器は、図６に示されるように、低域強調フィルタと高域位相進みフィルタからなる２次フィルタが用いられる。そこで、低域強調フィルタのレジスタ値をｘL（ｋ）とし、高域位相進みフィルタのレジスタ値をｘH（ｋ）とし、また制御対象であるアクチュエータの状態を位置ｘ（ｋ）および速度ｖ（ｋ）で表わすと、上述した式（７）は式（８）のように具体的に表現される。
Figure 0004609735
式（８）に示されるように式（７）のαは、行列により表わすことができるので、このαのことを初期値補償行列と称する。
さらに、式（６）中の｛Ｃz・（ｚＩ−Ａz）-1・ｚ｝を以下の式（９）のように具体的に書き換える。
Figure 0004609735
上述した式（７）乃至式（９）より、伝達関数は以下の式（１０）のように表わすことができる。
Figure 0004609735
式（１０）より、初期値応答yは、制御系の極である分母式の根と、式（１０）の零点に相当する分子式の根で決まることがわかる。よって、これらの式の係数ｋ11，ｋ12，ｋ21、およびｋ22の値を変更することにより零点の位置を調整することで、良好な初期値応答ｙを得ることができる。
一般的には、遅い極、もしくは振動的な極を零点で相殺するよう係数ｋ11，ｋ12，ｋ21、およびｋ22を予め決定しておき、サーボオン時のアクチュエータ位置ｘ（０）と速度ｖ（０）から上述した式（８）に従って算出されるｘL（０）、ｘH（０）を制御器初期値としてサーボ制御動作を行う。
なお、一般的な光ディスク記録再生装置１０では、目標位置とアクチュエータ位置のディジタル化誤差信号ｅ（ｋ）が検出されるものの、アクチュエータ位置ｘ（ｋ）および速度ｖ（ｋ）そのものを検出することは困難である。
そこで、目標位置とアクチュエータ位置の相対位置に対応するディジタル化誤差信号ｅ（ｋ）をアクチュエータ位置ｘ（ｋ）の代わりに用いるようにする。また、目標位置とアクチュエータ位置のディジタル化相対速度ｅv（ｋ）を、サンプリング時間をＴとして式（１１）のように表わす。
Figure 0004609735
この目標位置とアクチュエータ位置のディジタル化相対速度ｅv（ｋ）をアクチュエータ速度ｖ（ｋ）の代わりに用いるようにすると、上述した式（８）は、以下の式（１２）のように表わすことができる。この式（１２）を用いることにより、目標位置とアクチュエータ位置のディジタル化誤差信号ｅ（ｋ）から初期値補償値を算出することができるようになる。
Figure 0004609735
図８は、このような初期値補償を実現するための初期値補償値生成部を備えた制御系のブロック図である。つまり、図８に示される制御系は、図６に示される制御系に初期値補償値生成部９１を追加したものである。この制御系の動作を説明する。初期値補償値生成部９１にはディジタル化誤差信号ｅ（ｋ）が入力され、式（１１）にしたがってディジタル化相対速度ｅv（ｋ）が生成される。サーボ制御開始要求が来たときの、ディジタル化誤差信号の値をｅ（０）とし、ディジタル化相対速度の値をｅv（０）として、式（１２）にしたがって初期値補償値が算出されて制御器Ｋ（ｚ）に設定される。同時にサーボ制御開始要求に従って制御器出力に接続されたスイッチがオンにされ、算出された初期値補償値を制御器初期値としてサーボ制御動作が開始される。
トラックジャンプ後のサーボ制御開始時にこのような初期値補償を行う場合、上述したように誤差信号eがある程度大きな値をとる位置でサーボ制御動作が開始されることが多い。図３のグラフに示されるように、誤差信号eとして用いられるプッシュプル信号pがある程度大きな値をとると、相対位置sとの誤差が大きくなる場合がある。このような領域においてサーボ制御動作が開始されると、プッシュプル信号ｐより検出されるスポットの目標位置に対する相対位置および相対速度が、実際よりも小さくなり、初期値補償の効果が十分得られない場合がある。
このような事態の発生を抑制するためには、得られたプッシュプル信号の値ｐに上述した式（２）の補正を１サンプリング時間内に行うことが考えられる。しかしながら、式（２）の逆三角関数の演算は負荷が大きく、この演算を１サンプリング時間内に行うのは困難である。また、回路規模も増大する恐れがあり、開発コストや製造コストが増大する恐れがある。
そこで本発明では、サーボ制御動作を開始する位置での相対位置sとプッシュプル信号pとの比Ｋpを予め算出しておき、この補正係数Ｋpを用いてディジタル化誤差信号ｅ（０）およびディジタル化相対速度ｅｖ（０）を簡易的に補正するようにする。これにより、簡易的に補正された初期値補償値が算出され、より想定に近い効果を得ることができる。
以下に具体的に説明する。
図９は、本発明を適用した光ディスク記録再生装置の主な構成例を示すブロック図である。図９に示される光ディスク記録再生装置１００は、所定の位置に装着された光ディスク１０７に対して、情報の読み出しや書き込みを行う装置である。光ディスク記録再生装置１００は、システムコントローラ１０１、スピンドルモータ駆動回路１０２、スピンドルモータ１０３、サーボ制御部１０４、データプロセッサ１０５、および光学ヘッド部１０６を有している。
システムコントローラ１０１は、光ディスク記録再生装置１００内の各部の動作を制御する制御部である。システムコントローラ１０１のCPU（Central Processing Unit）１１１は、ROM（Read Only Memory）１１２に記憶されているプログラム、またはRAM（Random Access Memory）１１３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM１１３にはまた、CPU１１１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
スピンドルモータ駆動回路１０２は、システムコントローラ１０１に制御されて、光ディスク１０７を回転させるためのスピンドルモータ１０３の回転駆動を制御する。サーボ制御部１０４は、システムコントローラ１０１に制御されて、光ピックアップ（光学ヘッド部１０６）の集光位置の制御を行う。データプロセッサ１０５は、システムコントローラ１０１に制御されて、光ディスク１０７より読み出された情報や光ディスク１０７に書き込む情報を処理対象とする情報処理を行う。光学ヘッド部１０６は、システムコントローラ１０１に制御されて、光ディスク１０７に対してレーザ光を照射し、情報を読み出したり書き込んだりする。
図１０は、図９の光ディスク記録再生装置１００の各構成のうち、ピックアップの位置制御に関する構成の詳細な例を示すブロック図である。図１０に示されるように、光ディスク記録再生装置１００は、記録再生素子１２１、制御部１２２、電磁アクチュエータ１２３Ａおよび電磁アクチュエータ１２３Ｂ、並びに、初期値補償値生成部１２４を有する。
記録再生素子１２１は、記録媒体である光ディスク１０７に対してデータの書き込みや読み出しを行う素子である。記録再生素子１２１は、回転操作される光ディスク１０７の各記録層にレーザ光を合焦させることによりデータの書き込みや読み出しを行う。そのため、制御部１２２は、電磁アクチュエータ１２３Ａおよび電磁アクチュエータ１２３Ｂを用いて、記録再生素子１２１より出力されるレーザ光の集光位置を、光ディスク１０７の記録面に対して水平方向に制御する。
記録再生素子１２１は、レーザ光を光ディスク１０７に照射することにより、データの読み書きを行うとともに、光ディスク１０７の記録面にて反射した戻り光を検出することにより、誤差信号を生成し、これを制御部１２２に供給する。制御部１２２は、その誤差信号に基づいて、電磁アクチュエータ１２３Ａおよび電磁アクチュエータ１２３Ｂを制御する。
記録再生素子１２１は、レーザ光源１３１、光分離部１３２、レンズ部１３３、および受光部１３４を有する。レーザ光源１３１は、所定の波長のレーザ光を光分離部１３２に向けて出射する。光分離部１３２は、レーザ光源１３１から出射されたレーザ光を屈折させて光ディスク１０７側（レンズ部１３３）へ導くとともに、光ディスク１０７において反射したレーザ光を透過させて受光部１３４へと導く。レンズ部１３３は、光分離部１３２からのレーザ光を集光して光ディスク１０７の各記録層に合焦させるとともに、光ディスク１０７からの戻り光を平行光にし、光分離部１３２に供給する。受光部１３４は、例えばCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサやCCD（Charge Coupled Device）等を用いた光電変換素子よりなる。受光部１３４は、光分離部１３２を介して供給される光ディスク１０７からの戻り光を受光してこれを光電変換し、得られた誤差信号を制御部１２２に供給する。
なお、図１０において、レーザ光源１３１、光分離部１３２、レンズ部１３３、および受光部１３４をそれぞれ１つずつ示しているが、いずれも複数設けられるようにしてもよい。また、図１０に示される各部の位置関係は一例であり、どのように配置されてもよい。もちろん、各部の形状や大きさも任意である。
制御部１２２は、誤差信号検出回路１４１、AD変換器１４２、制御演算回路１４３、DA変換器１４４、およびアクチュエータ駆動回路１４５を有する。誤差信号検出回路１４１は、受光部１３４において生成される誤差信号を検出することにより、トラッキングエラー信号を生成し、それをAD変換器１４２に供給する。AD変換器１４２は、誤差信号検出回路１４１において生成されるトラッキングエラー信号をA/D変換し、ディジタル化されたトラッキングエラー信号（以下、ディジタルトラッキングエラー信号とも称する）を制御演算回路１４３に供給する。
制御演算回路１４３は、AD変換部１４２より供給されるディジタルトラッキングエラー信号について、所定の制御演算を行い、トラッキングエラーが小さくなるように制御するディジタル信号の制御信号（以下、ディジタル制御信号と称する）を生成する。制御演算回路１４３は、初期値補償値生成部１２４より供給される初期値補償値を用いてこの制御演算を行い、ディジタル制御信号を生成し、それをDA変換器１４４に供給する。DA変換部１４４は、制御演算回路１４３より供給されるディジタル制御信号をD/A変換し、アナログ化された制御信号（以下、アナログ制御信号と称する）をアクチュエータ駆動回路１４５に供給する。アクチュエータ駆動回路１４５は、DA変換器１４４より供給されたアナログ制御信号に基づいて電磁アクチュエータ１２３Ａおよび電磁アクチュエータ１２３Ｂを駆動させる。
電磁アクチュエータ１２３Ａおよび電磁アクチュエータ１２３Ｂは、制御部１２２より供給される制御信号に応じて、記録再生素子１２１の、光ディスク１０７の記録面に対する水平方向の位置を制御する。以下において、電磁アクチュエータ１２３Ａおよび電磁アクチュエータ１２３Ｂを互いに区別して説明する必要が無い場合、これらをまとめて電磁アクチュエータ１２３と称する。
初期値補償値生成部１２４は、トラッキングサーボ制御回路１４３に提供する初期値補償値を生成する処理部である。初期値補償値生成部１２４は、初期値生成部１５１、相対速度生成部１５２、補正係数保持部１５３、および初期値補償行列保持部１５４を有する。
初期値生成部１５１は、トラッキングサーボ制御回路１４３より供給される、サーボ制御開始要求が来たときのディジタル化誤差信号ｅ（０）、相対速度生成部１５２より供給される、サーボ制御開始要求が来たときのディジタル化相対速度ｅv（０）、補正係数保持部１５３より供給される補正係数Ｋｐ、および初期値補償行列保持部１５４より供給される初期値補償行列αに基づいて、初期値補償値を１サンプリング時間内に算出し、それをトラッキングサーボ制御演算回路１４３に供給する。
相対速度生成部１５２は、トラッキングサーボ制御回路１４３より供給される、サーボ制御開始要求が来たときのディジタル化誤差信号ｅ（０）に基づいて、ディジタル化相対速度ｅv（０）を算出し、それを初期値生成部１５１に供給する。
補正係数保持部１５３は、予め算出された、サーボ制御動作が開始される位置での相対位置ｓとプッシュプル信号ｐとの比Ｋｐを保持しており、初期値生成部１５１の要求に基づいて、その比Ｋｐを初期値生成部１５１に供給する。初期値補償行列保持部１５４は、初期値補償行列αを予め保持しており、初期値生成部１５１の要求に基づいて、その初期値補償行列αを初期値生成部１５１に供給する。
動作について具体的に説明する。
トラックジャンプ時にサーボ制御動作を開始するときの誤差信号の大きさをサーボ制御動作開始信号レベルｐsとする。実際のトラックジャンプ波形は毎回の微妙な条件の違いによりバラつくので、実際のサーボ制御動作開始信号レベルｐ（０）は毎回異なる値となるが、ここでのサーボ制御動作開始信号レベルｅsは、実際のサーボ制御動作開始信号レベルｐ（０）の平均値のような実測値に基づく代表値、若しくは、理論的に導き出される代表値とする。式（２）より、このサーボ制御動作開始レベルｐsに対応する本来の相対位置ｓsは、以下の式（１３）式のように求めることができる。
Figure 0004609735
ここで、以下の式（１４）のようにｓsとｐsの比をＫｐとする。
Figure 0004609735
このときｐｓ近傍では式（１５）のようにプッシュプル信号を近似的に補正することができる。
Figure 0004609735
本来、式（１２）に基づく初期値補償値算出時には、ｅ（０）＝ｓ（０）とするのが望ましいが、実際には相対位置ｓそのものを計測する手段がないので、プッシュプル信号ｐを用いてｅ（０）＝ｐ（０）としている。相対位置ｓ（０）とプッシュプル信号ｐ（０）との誤差を抑えるためには、理論的には、上述した式（２）を適用して補正を行えば良いが、実際には、上述したように回路規模や演算時間の点から困難である。
そこで初期値生成部１５１は、近似式である式（１５）を適用し、ｅ（０）＝Ｋpｐ（０）として誤差を抑制する。同様に式（１５）を適用すると、相対速度ｅv（０）は、以下の式（１６）のように表わすことができる。
Figure 0004609735
この式（１６）を上述した式（１２）に適用することにより、初期値補償値は、以下の式（１７）のように表わすことができる。
Figure 0004609735
つまり、初期値生成部１５１は、式（１７）に示されるように、サーボ制御開始要求が来たときのプッシュプル信号ｐ（０）と、相対速度生成部１５２において、そのプッシュプル信号ｐ（０）より算出された相対速度ｐv（０）を、補正係数保持部１５３より取得した補正係数Ｋpで補正し、ディジタル化誤差信号ｅ（０）およびディジタル化相対速度ｅv（０）を算出する。そして、初期値生成部１５１は、式（１７）に示されるように、初期値補償行列保持部１５４より取得した初期値補償行列αを用いて、算出したディジタル化誤差信号ｅ（０）およびディジタル化相対速度ｅv（０）から、初期値補償値（初期値ベクトル）を算出する。
初期値生成部１５１は、このように算出した初期値補償値をトラッキングサーボ制御演算回路１４３に供給する。
以上のような内容の初期値補償値生成処理の流れの例を図１１のフローチャートを参照して説明する。サーボ制御開始要求が供給されると、初期値補償値生成部１２４は、初期値補償値生成処理を開始する。
初期値補償値生成処理が開始されると、初期値生成部１５１および相対速度生成部１５２は、ステップＳ１において、トラッキングサーボ制御演算回路１４３よりプッシュプル信号ｐ（０）およびｐ（−１）を取得する。ｐ（０）は、サーボ制御開始要求が供給されたときのプッシュプル信号の値であり、ｐ（−１）は、その１サンプリング前のプッシュプル信号の値である。
ここでは、トラッキングサーボ制御演算回路１４３が過去のプッシュプル信号の値を保持しており、サーボ制御開始要求が供給されるタイミングでプッシュプル信号ｐ（０）およびｐ（−１）を初期値生成部１５１および相対速度生成部１５２に供給するものとして説明する。もちろん、これに限らず、トラッキングサーボ制御演算回路１４３が、サーボ制御開始要求に関わらず、サンプリング毎にプッシュプル信号ｐ（ｋ）を初期値生成部１５１および相対速度生成部１５２に供給するようにしてもよい。その場合、初期値生成部１５１および相対速度生成部１５２は、少なくとも１サンプリング前のプッシュプル信号ｐ（ｋ−１）を保持しておく。
ステップＳ２において、相対速度生成部１５２は、プッシュプル信号ｐ（０）およびｐ（−１）を用いて、上述した式（１６）にしたがって、サーボ制御開始要求が供給されるタイミングの相対速度ｐv（０）を算出する。
初期値生成部１５１は、ステップＳ３において、補正係数保持部１５３より補正係数Ｋpを読み出し、ステップＳ４において、上述した式（１６）にしたがって、その補正係数Ｋｐでプッシュプル信号ｐ（０）および相対速度ｐv（０）を補正する。
また、初期値生成部１５１は、ステップＳ５において、初期値補償行列保持部１５４より初期値補償行列αを読み出し、ステップＳ６において、上述した式（１６）にしたがって、その初期値補償行列αと、ステップＳ４の処理により補正されたプッシュプル信号ｐ（０）および相対速度ｐv（０）から、初期値補償値を算出する。
初期値生成部１５１は、ステップＳ７において、ステップＳ６の処理により算出された初期値補償値をトラッキングサーボ制御演算回路１４３に供給し、ステップＳ８において、トラッキングサーボ制御演算回路１４３にサーボ制御を開始させる。ステップＳ８の処理を終了すると初期値生成部１５１は、初期値補償値生成処理を終了する。
このように初期値補償値を求めることで、初期値生成部１５１は、プッシュプル信号の初期値ｐ（０）が比較的大きく、本来の相対位置ｓ（０）との誤差が大きい場合でも、誤差による影響を抑制し、制御系において、初期値補償の十分な効果が得られるようにすることができる。つまり、初期値生成部１５１は、より適切な初期値補償値をより容易に算出し、制御系に提供することができる。換言するに、初期値補償値生成部１２４は、制御系の初期値補償をより適切かつ容易に行うことができる。
なお、以上においては、初期値補償値生成部１２４が、補正係数Ｋpと初期値補償行列αを予め算出して保持しておき、サーボ制御開始要求時に、初期値生成部１５１が、その補正係数Ｋpと初期値補償行列αを用いて初期値補償値を生成するように説明したが、これに限らず、例えば、初期値補償行列αが予め補正係数Ｋpによって補正され、サーボ制御開始要求時に、その補正された初期値補償行列α1によって初期値補償値が生成されるようにしてもよい。
上述した式（１７）は、以下の式（１８）のように変形することができる。
Figure 0004609735
式（１７）においては、補正係数Ｋpが初期値補償行列αに掛け合わされている。つまり、予め補正係数Ｋpによって初期値補償行列αが補正され、修正初期値補償行列α1が算出されている。式（１７）に示されるように、このような修正初期値補償行列α1を用いることにより、初期値生成部１５１は、サーボ制御開始要求時のプッシュプル信号ｐ（０）および相対速度ｐv（０）から容易に初期値補償値を算出することができる。つまり、初期値生成部１５１は、サーボ制御開始要求時の初期値補償値算出のための演算処理の負荷を低減させることができる。
図１２は、その場合の、図９の光ディスク記録再生装置１００の各構成のうち、ピックアップの位置制御に関する構成の詳細な例を示すブロック図である。
すなわち、図１２は、図１０に対応する図である。図１２に示されるように、この場合の制御系の構成も、図１０の場合と基本的に同様であるが、図１０の初期値補償値生成部１２４の代わりに初期値補償値生成部２２４を有する。
初期値補償値生成部２２４は、基本的に図１０の初期値補償値生成部１２４と同様の構成を有するが、図１０の補正係数保持部１５３および初期値補償行列保持部１５４の代わりに修正初期値補償行列保持部２５４を有する。
修正初期値補償行列保持部２５４は、予め算出された修正初期値補償行列α1を保持する。この修正初期値補償行列α1は、上述した式（１８）に示されるように、初期値補償行列αと補正係数Ｋpを掛け合わせたものである。
初期値生成部１５１は、この修正初期値補償行列α1を用いて、サーボ制御開始要求時のプッシュプル信号ｐ（０）および相対速度ｐv（０）から容易に初期値補償値を算出することができる。
この場合の初期値補償値生成処理の流れの例を図１３のフローチャートを参照して説明する。この場合も、基本的に図１１のフローチャートを参照して説明した場合と同様に各処理が行われる。
つまり、初期値生成部１５１および相対速度生成部１５２は、ステップＳ２１において、図１１のステップＳ１の場合と同様に、プッシュプル信号ｐ（０）およびｐ（−１）を取得する。相対速度生成部１５２は、ステップＳ２２において、図１１のステップＳ２の場合と同様に、プッシュプル信号ｐ（０）およびｐ（−１）より相対速度ｐv（０）を算出する。
初期値生成部１５１は、図１１のステップＳ３乃至ステップＳ６の場合と異なり、ステップＳ２３において、修正初期値補償行列保持部２５４より修正初期値補償行列α1を読み出し、ステップＳ２４において、上述した式（１８）にしたがって、その修正初期値補償行列α1を用いて初期値補償値を算出する。
初期値生成部１５１は、図１１のステップＳ７およびステップＳ８の場合と同様に、ステップＳ２５において、ステップＳ２４の処理により算出された初期値補償値をトラッキングサーボ制御演算回路１４３に供給し、ステップＳ２６において、トラッキングサーボ制御演算回路１４３にサーボ制御を開始させる。ステップＳ２６の処理を終了すると初期値生成部１５１は、初期値補償値生成処理を終了する。
このように初期値補償値を求めることで、初期値生成部１５１は、図１０の場合よりもさらに容易に初期値補償値を算出し、制御系に提供することができる。換言するに、初期値補償値生成部２２４は、初期値補償値生成部１２４の場合よりも、制御系の初期値補償をさらに容易に行うことができる。
なお、相対速度ｅv（０）は、ノイズの影響を低減するためにnサンプル前との差をとって、以下の式（１９）のように算出するようにしてもよい。
Figure 0004609735
このとき、仮に、nサンプル前の値においても式（１５）が成立するのであれば、初期値補償値は、上述した場合と同様に式（１７）にしたがって算出することができる。
これに対して、相対位置ｓ（−ｎ）が相対位置ｓ（０）より十分大きく、式（１５）が成立しない場合、以下の式（２０）を満たすＫvを選ぶ。
Figure 0004609735
このＫvを適用することにより上述した式（１２）は、以下の式（２１）のように表わすことができる。
Figure 0004609735
つまり、初期値生成部１５１は、この式（２１）を用いて、初期値補償値を算出することができる。
なお、この場合の初期値補償値生成部の構成は、図１０の場合と基本的に同様であり、図１０のブロック図を適用することができる。ただし、相対速度生成部１５２は、上述した式（１９）にしたがって、ｎサンプル前の値を用いて相対速度を生成する。また、補正係数保持部１５３は、補正係数として、Ｋpの他に速度用のＫvも保持する。初期値生成部１５１は、式（２１）に示されるように、これらの補正係数ＫpおよびＫvを用いてプッシュプル信号ｐ（０）および相対速度ｐv（０）を補正し、初期値補償値を算出する。
ただし、図１０において１サンプル前のプッシュプル信号の値ｐ（−１）の場合と同様に、トラッキングサーボ制御演算回路１４３または相対速度生成部１５２のいずれかが、少なくともｎサンプル前のプッシュプル信号の値ｐ（−ｎ）を保持しておく必要がある。
また、この場合の初期値補償値生成処理の流れは、図１１のフローチャートを参照して説明した流れと基本的に同様である。ただし、この場合、ステップＳ１において、１サンプル前のプッシュプル信号の値ｐ（−１）の代わりに、ｎサンプル前のプッシュプル信号の値ｐ（−ｎ）が取得される。また、ステップＳ２において、そのｎサンプル前のプッシュプル信号の値ｐ（−ｎ）を用いて相対速度ｐv（０）が算出される。さらに、ステップＳ３において補正係数Ｋpとともに速度用の補正係数Ｋvも読み出され、ステップＳ４においてその速度用の補正係数Ｋvをもちいて相対速度ｐv（０）が補正される。
このように、上述した式（２１）を用いて初期値補償値を算出することで、初期値補償値生成部１２４は、ｎサンプル前のプッシュプル信号ｐ（−ｎ）が比較的大きく、本来の相対位置ｓ（ｎ）との誤差が大きく、上述した式（１７）に基づいて算出した初期値補償値では十分な効果が得られない場合でも、誤差による影響を低減させ、制御系において初期値補償の十分な効果が得られるようにすることができる。
また、１サンプル前のプッシュプル信号の値ｐ（−１）を用いて相対速度ｐv（０）を算出する場合と同様に、この場合も初期値補償行列を補正係数によって予め補正しておくことができる。つまり、上述した式（１８）の場合と同様に、上述した式（２１）を以下の式（２２）のように変形させることができる。
Figure 0004609735
この式（２２）のように、補正係数によって予め補正された修正初期値補償行列α2を用いることにより、初期値補償値をより容易に算出することができる。
なお、この場合の初期値補償値生成部の構成は、図１２の場合と基本的に同様であり、図１２のブロック図を適用することができる。ただし、相対速度生成部１５２は、上述した式（１９）にしたがって、ｎサンプル前の値を用いて相対速度を生成する。また、修正初期値補償行列保持部２５４は、予め修正初期値補償行列α2を保持する。初期値生成部１５１は、式（２２）に示されるように、この修正初期値補償行列α2を用いてプッシュプル信号ｐ（０）および相対速度ｐv（０）から初期値補償値を算出する。
ただし、この場合もトラッキングサーボ制御演算回路１４３または相対速度生成部１５２のいずれかが、少なくともｎサンプル前のプッシュプル信号の値ｐ（−ｎ）を保持しておく必要がある。
また、この場合の初期値補償値生成処理の流れは、図１３のフローチャートを参照して説明した流れと基本的に同様である。ただし、この場合、ステップＳ２１において、１サンプル前のプッシュプル信号の値ｐ（−１）の代わりに、ｎサンプル前のプッシュプル信号の値ｐ（−ｎ）が取得される。また、ステップＳ２２において、そのｎサンプル前のプッシュプル信号の値ｐ（−ｎ）を用いて相対速度ｐv（０）が算出される。さらに、ステップＳ２３において修正初期値補償行列α2が読み出され、ステップＳ２４においてその修正初期値補償行列α2をもちいて初期値補償値が算出される。
このように、上述した式（２２）にしたがって初期値補償値を算出することで、初期値補償値生成部２２４は、ｎサンプル前のプッシュプル信号ｐ（−ｎ）が比較的大きく、本来の相対位置ｓ（ｎ）との誤差が大きく、上述した式（１８）に基づいて算出した初期値補償値では十分な効果が得られない場合でも、誤差による影響を低減させ、制御系において初期値補償の十分な効果が得られるようにすることができる。つまり、初期値補償値生成部２２４は、式（２１）にしたがって初期値補償値を算出する場合よりもさらに容易に初期値補償値を算出することができる。
以上においては、トラッキングサーボ制御においてプッシュプル信号を誤差信号として用いる場合について説明したが、本発明は、この場合に限らず、例えば、フォーカスサーボ制御にも適用することができる。
図１４は、フォーカスサーボ制御におけるレンズ位置と誤差信号の関係を示す図である。図１４に示されるように、一般に、フォーカスサーボ制御おいても誤差信号は、レンズ位置に対してＳ次カーブとなることが知られている。つまり、誤差信号が本来の相対位置より小さめに検出されることは、上述したトラッキングサーボ制御の場合と同様に起こりえる。したがって、本発明は、このようなフォーカスサーボ制御系の動作開始時に初期値補償法を適用する場合にも、上述したトラッキングサーボ制御の場合と同様に適用することができる。
さらに付言するに、制御開始時において、制御対象の状態を示す信号が実際の状態に対して誤差が生じるような制御系に対して初期値補償を行うものであれば、本発明は、上述した制御系以外にも適用可能である。すなわち、本発明は、そのような制御系を有する装置であれば、光ディスク記録再生装置以外のどの様な装置にも適用することができる。
例えば、光ディスクに記録されているデータを読み出して再生し、光ディスクにデータの書き込みは行わない光ディスク再生装置や、光ディスクにデータの書き込みを行い、読み出しは行わない光ディスク記録装置であってもよい。また、例えばデジタルカメラ等のように、これらとは全く別の装置であってもよい。
制御対象は記録再生素子以外であってももちろんよい。また、制御対象を別体としてもよく、例えば図１０の例において、制御部１２２および初期値補償値生成部１２４を、外部の制御対象である記録再生素子１２１（電磁アクチュエータ１２３）を制御する１つの制御装置１２５としてもよい。もちろん、制御装置１２５に電磁アクチュエータ１２３を含めるようにしてもよい。さらに、初期値補償値生成部１２４を、外部の制御部１２２に初期値補償値を提供する１つの装置（初期値補償値生成装置）としてもよい。
図１２の場合も同様であり、制御部１２２および初期値補償値生成部２２４を制御装置２２５としてもよいし、初期値補償値生成部２２４を、１つの装置（初期値補償値生成装置）としてもよい。
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、図１５に示されるようなパーソナルコンピュータとして構成されるようにしてもよい。
図１５において、パーソナルコンピュータ３００のCPU３０１は、ROM３０２に記憶されているプログラム、または記憶部３１３からRAM３０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM３０３にはまた、CPU３０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
CPU３０１、ROM３０２、およびRAM３０３は、バス３０４を介して相互に接続されている。このバス３０４にはまた、入出力インタフェース３１０も接続されている。
入出力インタフェース３１０には、キーボード、マウスなどよりなる入力部３１１、CRT（Cathode Ray Tube）ディスプレイやLCD（Liquid Crystal Display）などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部３１２、ハードディスクなどより構成される記憶部３１３、モデムなどより構成される通信部３１４が接続されている。通信部３１４は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
入出力インタフェース３１０にはまた、必要に応じてドライブ３１５が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア３２１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部３１３にインストールされる。
上述した一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
この記録媒体は、例えば、図１５に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM（Compact Disc - Read Only Memory）,DVD（Digital Versatile Disc）を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini Disc）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア３２１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM３０２や、記憶部３１３に含まれるハードディスクなどで構成される。
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス（装置）により構成される装置全体を表わすものである。
なお、以上において、１つの装置として説明した構成を分割し、複数の装置として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置として説明した構成をまとめて１つの装置として構成されるようにしてもよい。また、各装置の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置の構成の一部を他の装置の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
従来の光ディスク記録再生装置の構成例を示すブロック図である。 プッシュプル信号の例を説明する図である。 図２のプッシュプル信号の拡大図である。 光ディスクに形成されるトラックの様子の例を説明する図である。 トラックジャンプ時の、誤差信号および制御器出力の様子の例を示す図である。 ディジタル制御モデルの他の例を示すブロック図である。 図６の制御モデルを状態空間表現で表した図である。 初期値補償値生成部を備えた制御系のブロック図である。 本発明を適用した光ディスク記録再生装置の主な構成例を示すブロック図である。 ピックアップの位置制御に関する構成の詳細な例を示すブロック図である。 初期値補償値生成処理の流れの例を説明するフローチャートである。 ピックアップの位置制御に関する構成の、他の例を示すブロック図である。 初期値補償値生成処理の、他の例を説明するフローチャートである。 フォーカスサーボ制御におけるレンズ位置と誤差信号の関係を示す図である。 本発明を適用したパーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。
符号の説明
１００ 光ディスク記録再生装置， １０１ システムコントローラ， １０４ サーボ制御部， １０６ 光学ヘッド部， １０７ 光ディスク， １２１ 記録再生素子， １２２ 制御部， １２３ 電磁アクチュエータ， １２４ 初期値補償値生成部， １４３ トラッキングサーボ制御演算回路， １５１ 初期値生成部， １５２ 相対速度生成部， １５３ 補正係数保持部， １５４ 初期値補償行列保持部， ２２４ 初期値補償値生成部

Claims (16)

  1. 制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と、前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数を保持する補正係数保持手段と、
    前記補正係数保持手段により保持されている前記補正係数を乗算することにより、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度を補正する補正手段と、
    前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列を保持する初期値補償行列保持手段と、
    前記補正手段により補正された前記制御動作開始時の制御対象の位置および速度に、前記初期値補償行列保持手段により保持されている前記初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値生成手段と
    を備える情報処理装置。
  2. 制御動作開始時の前記制御対象の位置から、前記制御対象の、前記制御動作開始時の速度を生成する速度生成手段をさらに備え、
    前記補正手段は、前記速度生成手段により生成された前記速度を補正する
    請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 前記速度生成手段は、制御動作開始時の前記制御対象の位置、および、前記制御動作開始時から１サンプル前の前記制御対象の位置に基づいて、前記速度を生成する
    請求項２に記載の情報処理装置。
  4. 前記速度生成手段は、制御動作開始時の前記制御対象の位置、および、前記制御動作開始時から複数サンプル前の前記制御対象の位置に基づいて、前記速度を生成する
    請求項２に記載の情報処理装置。
  5. 前記補正係数保持手段は、前記制御対象の位置を補正する位置用補正係数、および、前記制御対象の速度を補正する速度用補正係数を保持し、
    前記補正手段は、前記位置用補正係数を乗算することにより、前記制御動作開始時の制御対象の位置を補正し、前記速度用補正係数を乗算することにより、前記制御動作開始時の制御対象の速度を補正する
    請求項４に記載の情報処理装置。
  6. 補正係数保持手段が、制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と、前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数を保持し、
    補正手段が、前記補正係数を乗算することにより、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度を補正し、
    初期値補償行列保持手段が、前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列を保持し、
    初期値生成手段が、補正された前記制御動作開始時の制御対象の位置および速度に、前記初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する
    情報処理方法。
  7. 情報を処理するためにコンピュータを、
    制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と、前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数を保持する補正係数保持手段、
    前記補正係数保持手段により保持されている前記補正係数を乗算することにより、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度を補正する補正手段、
    前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列を保持する初期値補償行列保持手段、
    前記補正手段により補正された前記制御動作開始時の制御対象の位置および速度に、前記初期値補償行列保持手段により保持されている前記初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値生成手段
    として機能させるためのプログラム。
  8. ディスク状記録媒体に対してデータの書き込みまたは読み取りを行う記録再生素子と、
    前記ディスク状記録媒体の記録面に対して前記記録再生素子を水平方向又は垂直方向へ駆動させるための駆動手段と、
    前記記録再生素子が記録再生を行なうべき位置と実際の位置の差分に比例する誤差信号を検出する誤差信号検出手段と、
    前記誤差信号検出手段により検出された誤差信号に対し、制御パラメータを用いて制御演算を行ない、前記誤差信号の絶対値を低減させるための制御出力を算出する制御演算手段と、
    前記駆動手段、前記誤差信号検出手段、および前記制御演算手段を含むサーボ制御系において、制御動作開始時の前記制御演算手段の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値補償値生成手段と
    を備え、
    前記初期値補償値生成手段は、
    制御動作開始時の前記記録再生素子の位置と、前記誤差信号との比である補正係数を保持する補正係数保持手段と、
    前記補正係数保持手段により保持されている前記補正係数を乗算することにより、制御動作開始時の前記記録再生素子の位置および速度を補正する補正手段と、
    前記制御演算手段の初期値補償を、制御動作開始時の前記記録再生素子の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列を保持する初期値補償行列保持手段と、
    前記補正手段により補正された前記制御動作開始時の前記記録再生素子の位置および速度に、前記初期値補償行列保持手段により保持されている前記初期値補償行列を乗算することにより、前記初期値補償値を生成する初期値生成手段と
    を備える記録再生装置。
  9. 制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数、および、前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列の乗算結果である修正初期値補償行列を保持する修正初期値補償行列保持手段と、
    制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に、前記修正初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値生成手段と
    を備える情報処理装置。
  10. 制御動作開始時の前記制御対象の位置から、前記制御対象の、前記制御動作開始時の速度を生成する速度生成手段をさらに備え、
    前記初期値生成手段は、前記速度生成手段により生成された前記速度を用いて、前記初期値補償値を生成する
    請求項９に記載の情報処理装置。
  11. 前記速度生成手段は、制御動作開始時の前記制御対象の位置、および、前記制御動作開始時から１サンプル前の前記制御対象の位置に基づいて、前記速度を生成する
    請求項１０に記載の情報処理装置。
  12. 前記速度生成手段は、制御動作開始時の前記制御対象の位置、および、前記制御動作開始時から複数サンプル前の前記制御対象の位置に基づいて、前記速度を生成する
    請求項１０に記載の情報処理装置。
  13. 前記修正初期値補償行列保持手段は、前記制御対象の位置を補正する位置用補正係数、および、前記制御対象の速度を補正する速度用補正係数を、前記初期値補償行列に乗算した乗算結果を前記修正初期値補償行列として保持する
    請求項１２に記載の情報処理装置。
  14. 修正初期値補償行列保持手段が、制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数、および、前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列の乗算結果である修正初期値補償行列を保持し、
    初期値生成手段が、制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に、前記修正初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する
    情報処理方法。
  15. 情報を処理するためにコンピュータを、
    制御対象の位置を目標値へ向けて動作制御する制御系における、制御動作開始時の制御対象の位置と前記制御対象の制御結果を示す検出信号との比である補正係数、および、前記検出信号から前記制御対象を制御する制御出力を算出する制御演算部の初期値補償を制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列の乗算結果である修正初期値補償行列を保持する修正初期値補償行列保持手段、
    制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に、前記修正初期値補償行列を乗算することにより、前記制御演算部の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値生成手段
    として機能させるためのプログラム。
  16. ディスク状記録媒体に対してデータの書き込みまたは読み取りを行う記録再生素子と、
    前記ディスク状記録媒体の記録面に対して前記記録再生素子を水平方向又は垂直方向へ駆動させるための駆動手段と、
    前記記録再生素子が記録再生を行なうべき位置と実際の位置の差分に比例する誤差信号を検出する誤差信号検出手段と、
    前記誤差信号検出手段により検出された誤差信号に対し、制御パラメータを用いて制御演算を行ない、前記誤差信号の絶対値を低減させるための制御出力を算出する制御演算手段と、
    前記駆動手段、前記誤差信号検出手段、および前記制御演算手段を含むサーボ制御系において、制御動作開始時の前記制御演算手段の初期値を補償する初期値補償値を生成する初期値補償値生成手段と
    を備え、
    前記初期値補償値生成手段は、
    制御動作開始時の記録再生素子の位置と前記誤差信号との比である補正係数、および、前記制御演算手段の初期値補償を制御動作開始時の前記記録再生素子の位置および速度に基づいて行う初期値補償行列の乗算結果である修正初期値補償行列を保持する修正初期値補償行列保持手段と、
    制御動作開始時の前記制御対象の位置および速度に、前記修正初期値補償行列を乗算することにより、前記初期値補償値を生成する初期値生成手段と
    を備える記録再生装置。
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