JPWO2009154003A1 - 焦点位置制御装置及びそれを備えた光ディスク装置並びに焦点位置制御方法 - Google Patents

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Abstract

焦点位置制御装置は、光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を、クロック信号に同期し、かつ、光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに記憶データとして順次格納するための記憶手段（７６）と、クロック信号に同期して記憶手段（７６）に格納された記憶データを順次読み出す記憶データ出力手段（７７）と、記憶データ出力手段（７７）が記憶手段（７６）から記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相を補正する位相補正手段（７８）と、記憶データ出力手段（７７）の出力信号を制御信号に加算する加算手段（７２）とを具備している。

Description

本発明は、光ディスクに記録再生を行う光ディスク装置におけるフォーカス制御やトラッキング制御などの光ビームの焦点位置制御に関するものである。
ＤＶＤ−ＲＡＭやＤＶＤ−Ｒなどの記録型ＤＶＤディスクに信号を記録再生する光ディスク装置において、近年、記録再生速度が向上されており、また装置の薄型化も進んでいる。さらには、ブルーレイディスクのように光源の短波長化と対物レンズの高開口数化によって大容量光ディスク装置が製品化されている。このような高速化、薄型化、大容量化において信頼性の高い記録再生を行うためにはフォーカス制御、トラッキング制御など光ビームの焦点位置制御にますます高い性能が要求されている。しかしながら、高速記録再生時の高い周波数の外乱に対する十分な抑制率を有する制御を実現するのは容易ではない。特に薄型光ディスク装置においては光ヘッドのレンズアクチュエータが小型・薄型のための発生推力に制約があり、制御帯域を高い周波数まで伸ばすことは非常に困難である。また高密度化されたブルーレイディスク装置においては、トラックピッチは０．３２マイクロメートルと従来のＤＶＤディスクの４３％までも小さくなっており、高いトラッキング精度が要求される。
光ディスク装置のフォーカス制御、トラッキング制御において最も問題となるのは面振れと偏心である。面振れや偏心が大きなディスクを高速で回転させた場合、安定して制御を引き込み、光ビームをディスクの記録面及び記録トラックに高精度に追従させることは容易ではない。例えばＤＶＤ−Ｒディスクに２０倍速記録をすると最高回転周波数は２００Ｈｚとなり、偏心量が５０μｍある場合に、制御残差を、安定した記録再生が可能な０．０２μｍ以下にまで抑えるためにはおよそ７０ｄＢの制御ゲインが必要となる。そのためには少なくとも制御帯域を１５ｋＨｚ程度まで広げる必要がある。しかしながら、制御帯域は、アクチュエータの発生推力、高次共振、位相遅れなどの影響で１０ｋＨｚ以上にすることは困難である。
また、ディスクには、回転周波数で変化する面振れ、偏心以外により高い周波数で変化する局所的な面振れや偏心が存在する場合がある。これは、ディスク製造時のマスタディスクのスタンパに生じている局所的な歪みに起因する。このようなスタンパで製造された光ディスクは、ほぼ同一箇所で同様のトラック歪み、もしくは記録面の方向の歪みがあり、部分的な面振れ、偏心となってしてフォーカス制御、トラッキング制御に大きな影響を与える。このような歪みは、半径方向の複数のトラックにおいて毎回転に存在することが多く、回転周波数に対して非常に高次の外乱となるために通常の制御では抑制することができない。このため、大きな制御残差が発生し、局所的に記録や再生が不可能になることがある。
偏心量や面振れ量の影響を低減するための補正処理として、偏心及び面振れの情報を一旦メモリに記憶させて焦点位置制御に使用するフィードフォワード制御を用いた装置が公知である。当該装置は、ディスクの回転周波数と同期して、メモリに対して偏心及び面振れの情報の書き込んでおき、そのデータをメモリから読み出して、トラッキング制御、フォーカス制御などに使用している（例えば、特許文献１，２参照）。このような装置は、メモリから読み出したデータにより面振れや偏心が低減された状態で通常の制御を行うことができ、面振れや偏心が大きいディスクを回転させた際にも制御残差を抑制することができる。
また、通常のフィードバック制御系のトラッキングエラー信号を、ディスクの回転に同期して順次メモリに記憶させ、１回転遅延後に順次出力させてトラッキング制御に用いる繰り返し制御装置が公知である。当該装置は、メモリに記憶した１回転前のトラッキングエラー信号をフィードバック制御系の伝達関数の逆数の伝達関数を持つ補償手段を介して、トラッキング誤差信号に加算してトラッキング制御系を構成している（例えば、特許文献３，４参照）。この構成により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。
特開２００３−６７９５２号公報 特開２００５−６３５２２号公報 特開２００１−１９５７６０号公報 特開２００３−９１８４１号公報
トラッキングエラー信号などの偏心及び面振れのデータをディスクの回転に同期してメモリに記憶したり、読み出したりする際には、そのシステムを構成するハードウエアやソフトウエアの処理による遅延時間があるために、データをメモリに保存した回転位相と、メモリに保存したデータを適切な偏差量として出力させるべき回転位相が異なる場合がある。この場合には、本来の偏差量として出力すべきタイミングからずれたタイミングでデータが出力されて通常のフィードバック制御系に入力される。このため、上述した効果が低下してしまったり、逆に、抑制すべき制御残差が増大してしまうことがある。
データを記憶させる際や読み出す際の遅延時間によるタイミングずれの影響は、ディスクの回転周波数が高くなり、抑制すべき制御残差の帯域が高くなればなるほど大きくなる。また、メモリに保存したデータにより回転周波数成分である面振れや偏心による制御残差を抑制する場合と、前述したディスクの歪みによる部分的な面振れや偏心などの高次周波数成分の制御残差を抑制する場合とでは、その周波数の違いにより遅延時間による影響度合いが異なる。したがって、回転周波数成分のみを考慮してタイミングを調整すると部分的な面振れや偏心などの高次周波数成分の制御残差が通常のフィードバック制御よりも逆に悪化してしまうこともあり得る。このようにデータを記憶させる際や読み出す際の遅延時間によるタイミングずれは、高精度なフォーカス制御やトラッキング制御を阻害するため、高速記録再生や高密度記録再生を実現する上で重大な障害となる。
上記問題に鑑み、本発明は、データを記憶させる際や読み出す際の遅延時間によるタイミングずれを抑制して、高精度なフォーカス制御又はトラッキング制御を実現することを課題とする。
上記課題を解決するために次のような手段を講じた。すなわち、光ビームの焦点位置制御装置として、記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成する制御手段と、前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成する回転同期信号生成手段と、前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するための記憶手段と、前記クロック信号に同期して前記記憶手段に格納された前記記憶データを順次読み出す記憶データ出力手段と、前記記憶データ出力手段が前記記憶手段から前記記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相を補正する位相補正手段と、前記記憶データ出力手段の出力信号を前記制御信号に加算する加算手段と、を具備し、前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われている場合及び行われていない場合のいずれにおいても前記位相を補正するものであり、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記記憶手段への前記制御信号の入力を遮断するものとする。
また、光ビームの焦点位置制御装置として、記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成する制御手段と、前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成する回転同期信号生成手段と、前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するための第１及び第２の記憶手段と、前記クロック信号に同期して前記第１及び第２の記憶手段に格納された前記記憶データをそれぞれ順次読み出す第１及び第２の記憶データ出力手段と、前記第１及び第２の記憶データ出力手段がそれぞれ前記第１及び第２の記憶手段から前記記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相をそれぞれ補正する位相補正手段と、前記第１及び第２の記憶データ出力手段の出力信号を前記制御信号に加算する加算手段と、を具備するものとする。
また、光ビームの焦点位置制御装置として、記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成する制御手段と、前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成する回転同期信号生成手段と、前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するための記憶手段と、前記クロック信号に同期して前記記憶手段に格納された前記記憶データを順次読み出す第１及び第２の記憶データ出力手段と、前記第１及び第２の記憶データ出力手段が前記記憶手段から前記記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相をそれぞれ補正する位相補正手段と、前記第１及び第２の記憶データ出力手段の出力信号を前記制御信号に加算する加算手段と、を具備するものとする。
また、光ビームの焦点位置制御方法として、記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するステップと、前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成するステップと、前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成するステップと、前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するステップと、前記クロック信号に同期して前記格納された記憶データを順次読み出すステップと、前記格納された記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相を補正するステップと、前記読み出された記憶データを前記制御信号に加算し、当該加算結果に基づいて前記光ビームの焦点位置を制御するステップと、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記制御信号を前記記憶データとして格納するのを停止するステップと、を具備するものとする。
本発明によれば、データを記憶させる際や読み出す際の遅延時間によるタイミングずれを、所望の周波数帯域に合わせて調整することができる。また複数の記憶手段を有することにより複数の周波数に対応した補正信号を生成し、それぞれの補正信号の出力タイミングを調整できる。これらにより高速記録再生や高密度記録再生に対応した高精度で安定したフォーカス制御やトラッキング制御を実現することができる。
図１は、実施の形態１に係る焦点位置制御装置を組み込んだ光ディスク装置の構成図である。 図２は、光ヘッドの光学系の構成図である。 図３は、光検出器の構成図である。 図４は、再生信号処理回路、フォーカスエラー信号生成回路及びトラッキングエラー回路の構成図である。 図５は、フォーカスメモリ処理回路の構成図である。 図６は、実施の形態１に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図７は、ＦＧ信号、クロック信号及びフォーカス制御信号との関係を表す図である。 図８は、駆動メモリへのデータの書き込みと読み出しのタイミングを示す図である。 図９は、フォーカス制御のみの場合のフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１０は、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１１は、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１２は、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１３は、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１４は、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１５は、バンドパスフィルタの特性図である。 図１６は、位相補正量とフォーカスエラー信号の最大振幅との関係を示す図である。 図１７は、実施の形態２に係る焦点位置制御装置を組み込んだ光ディスク装置の構成図である。 図１８は、トラッキングメモリ処理回路の構成図である。 図１９は、実施の形態２に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図２０は、実施の形態３に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図２１は、実施の形態４に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ処理回路の構成図である。 図２２は、実施の形態４に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図２３は、位相補正量に対する再生ジッタの変化を示す図である。 図２４は、実施の形態５に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図２５は、実施の形態６に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図２６は、トラッキング動作停止中の駆動信号の波形図である。 図２７は、図２６に対応するトラック横断信号の波形図である。 図２８は、トラッキング動作停止中の駆動信号の波形図である。 図２９は、図２８に対応するトラック横断信号の波形図である。 図３０は、実施の形態７に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ処理回路の構成図である。 図３１は、実施の形態７に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図３２は、図３０に示したバンドパスフィルタの特性図である。 図３３は、一つのメモリ出力信号のみが加算されたフォーカス制御信号の波形図である。 図３４は、一つのメモリ出力信号のみが加算されたフォーカス制御信号の波形図である。 図３５は、二つのメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号及びフォーカスエラー信号の波形図である。 図３６は、実施の形態８に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ処理回路の構成図である。 図３７は、実施の形態８に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る焦点位置制御装置を組み込んだ光ディスク装置の構成を示す。光ディスク１はスピンドルモータ２によって回転駆動される。スピンドルモータ２の回転周波数はスピンドルモータ制御回路５によってコントロールされる。スピンドルモータ制御回路５は、システムコントローラ６１のスピンドルコントロール部６２から指定された回転周波数で光ディスク１を回転させる。このとき、スピンドルモータ制御回路５は、スピンドルモータ２から出力される回転同期信号からＦＧ信号を生成し、そのＦＧ信号により回転周波数を検出しながら、スピンドルモータ２の回転周波数を制御する。光学ヘッド３は光ビーム３９を光ディスク１の記録面に集光してデータの記録又は再生を行う。記録すべきデータは図示しない記録信号処理回路で記録信号に変換されて光学ヘッド３に送られる。光ディスク１から読み取った再生信号は再生信号処理回路１９で処理され、データ再生信号であるＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などの信号が生成される。
光学ヘッド３の対物レンズ４は、マグネットとフォーカス駆動コイルとで構成されたフォーカスアクチュエータ７により、光ビーム３９の光軸方向（フォーカス方向）に駆動される。フォーカスエラー信号生成回路５２は、光ディスク１の記録面に対する光ビーム３９の焦点ずれを示すフォーカスエラー信号を生成する。フォーカス制御回路６は、フォーカスエラー信号に基づき、光学ヘッド３から出射された光ビーム３９の焦点位置を光ディスク１の記録面に合わせるために、フォーカス駆動コイルに印可する電圧を制御するフォーカス制御信号を出力する。
光学ヘッド３を異なる半径位置に移動させる光学ヘッド移動手段１３は、トラバースモータ１４、リードスクリュウ１５、ラック１６、及びガイド軸１７で構成されている。トラバースモータ１４の回転軸に形成されたリードスクリュウ１５は、光学ヘッド３ に固定されたラック１６と係合している。光学ヘッド３はガイド軸１７によって直進可能に支持されている。そして光学ヘッド３は、リードスクリュウ１５とラック１６とを介して伝達されたトラバースモータ１４の回転トルクによって、光ディスク１の半径方向に移動される。トラバースモータ１４の回転はトラバースコントロール部６３の指令にしたがって、トラバースモータ制御回路１８により制御され、光ヘッド３の半径方向の位置がコントロールされる。
図２は、光学ヘッド３の光学系の構成を示す図である。光学ヘッド３には、対物レンズ４、レーザー光源３１、カップリングレンズ３２、偏光ビームスプリッタ３３、１／４波長板３４、反射ミラー３５、検出レンズ３６、円筒レンズ３７、光検出器３８が取り付けられている。レーザー光源３１より発生した光ビーム３９は、レンズ３２で平行光にされた後に、偏光ビームスプリッタ３３、１／４ 波長板３４を通過し、反射ミラー３５で折り曲げられ、対物レンズ４により光ディスク１の記録面上に集束して照射される。光ディスク１の記録面で反射した戻り光は、対物レンズ４を通過して反射ミラー３５により折り曲げられて、１／４波長板３４などを通過して光検出器３８に集束して照射される。
図３は、光検出器３８の構成と光ディスク１からの反射光との関係を示したものである。光検出器３８は、分割された４つの受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから構成されている。各受光素子の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄは再生信号処理回路１９に出力される。図４は、再生信号処理回路１９、フォーカスエラー信号生成回路５２、ＲＦ信号生成回路５４を示している。再生信号処理回路１９は、光検出器３８の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄを、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号のそれぞれを生成する回路に出力する。フォーカスエラー信号生成回路５２は、光検出器３８の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄから、フォーカスエラー（ＦＥ）信号＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）を生成し、フォーカス制御回路６に出力する。ＲＦ信号生成回路５４は、光検出器３８の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄから、ＲＦ信号＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）を生成する。
図１に戻り、フォーカス制御回路６は、フォーカス制御が所望の応答特性を持ち、安定な動作を行うように、出力すべきフォーカス制御信号の振幅と位相の周波数特性を補償する。フォーカス制御回路６の出力は、制御動作スイッチ７１、及び加算器７２を介してフォーカス駆動回路５１に入力される。フォーカス駆動回路５１が出力するフォーカス駆動コイルに印可する電圧によりフォーカスアクチュエータ７が駆動される。
フォーカス駆動信号生成回路２１は、フォーカス制御が動作していない状態からフォーカス制御を引き込む場合や、複数の記録層を有する多層ディスクに記録再生する際に現在の記録層から他の記録層に光ビーム３９の焦点位置を移動させるいわゆるフォーカスジャンプを行う場合にフォーカスアクチュエータ７に対する加速駆動信号や減速駆動信号を生成するものである。制御動作スイッチ７１はフォーカス制御回路６を停止させ、その出力を遮断し、フォーカス駆動信号生成回路２１の出力をフォーカス駆動回路５１へ入力するか、フォーカス制御を動作させてフォーカス制御回路６の出力をフォーカス駆動回路５１へ入力するか、を切り替えるものである。制御動作スイッチ７１によりフォーカス制御信号が選択されている際には、フォーカス制御信号がフォーカスメモリ処理回路２３に入力され、フォーカスメモリ処理回路２３の出力は加算器７２によりフォーカス制御信号に加算されて、フォーカス駆動回路５１に入力される。
システムコントローラ６１は、フォーカスコントロール部６４、フォーカスエラー信号測定部６５、スピンドルコントロール部６２、トラバースコントロール部６３、再生データ処理部６６などから構成されている。フォーカスコントロール部６４は、フォーカス制御の全体をコントロールする。フォーカスエラー信号測定部６５は、フォーカスエラー信号の振幅を測定する。スピンドルコントロール部６２はスピンドルモータ制御を行う。トラバースコントロール部６３はトラバース制御を行う。再生データ処理部６６はＲＦ信号に基づき、再生データを生成する処理を行う。
図５は、フォーカスメモリ処理回路２３の構成を示す。フォーカス制御信号はメモリ入力スイッチ７３を介してバンドパスフィルタ７４に入力される。バンドパスフィルタ７４は、フォーカス制御信号に含まれる所望の周波数帯域の信号を抽出したメモリ入力信号を生成し、メモリ入力制御部７５に出力する。バンドパスフィルタ７４が通過させる周波数帯域は、フォーカスコントロール部６４からのフィルタ制御信号により所望の帯域にコントロールされる。メモリ入力制御部７５はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ７６の所定のクロックアドレスに格納する。クロック信号はクロック生成部８０で生成され、フォーカスコントロール部６４を介して入力されたＦＧ信号が逓倍された回転同期信号である。クロックアドレスは光ディスク１の１回転で一巡する。メモリ出力制御部７７は位相補正部７８からの指令信号に基づき、指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをメモリ出力信号として出力する。メモリ出力信号は増幅器７９によって所望のゲインで増幅され、メモリ出力スイッチ８１を介して加算器７２によりフォーカス制御信号に加算される。増幅器７９のゲインはフォーカスコントロール部６４からのゲインコントロール信号により所望のゲインにコントロールされる。メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号はフォーカス駆動回路５１に入力されてフォーカスアクチュエータ７を駆動する電圧に変換される。
以上のように構成された本実施形態に係るフォーカス制御装置（焦点位置制御装置）が組み込まれた光ディスク装置の動作を説明する。まず、フォーカス制御装置の動作が開始されるまでの動作を簡単に説明する。各動作はシステムコントローラ６１からの指令に基づき実行される。最初にシステムコントローラ６１からの指令によりトラバースモータ制御回路１８がトラバースモータ１４を駆動して光学ヘッド３を所望の半径位置に移動させる。次にスピンドルモータ制御回路５はシステムコントローラ６１から指定された所望の回転周波数で光ディスク１を回転駆動する。この状態でフォーカス制御装置の動作が開始される。
次に本実施形態に係るフォーカス制御装置の動作の詳細を図６のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカスコントロール部６４からの指令によりフォーカス駆動信号生成回路２１が出力した駆動信号により対物レンズ４がアップダウンされる。そして、フォーカスエラー信号がゼロに近づいたタイミング、つまり光ビーム３９の焦点がディスク記録面に近づいたタイミングで制御動作指令によりフォーカス制御回路６を動作させるとともに、制御動作スイッチ７１を切り替えて、フォーカス制御信号がフォーカス駆動回路５１に入力される（Ｓ１）。これと同時にメモリ入力スイッチ７３が入り、フォーカス制御信号がバンドパスフィルタ７４を通過してメモリ入力制御部７５に入力される（Ｓ２）。メモリ入力制御部７５はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ７６の先頭のクロックアドレスから順番に格納していき、格納開始から光ディスク１が１回転したらまた先頭のクロックアドレスから繰り返し格納する（Ｓ３）。そして、光ディスク１が格納開始から１回転以上経過すると、メモリ出力制御部７７はクロックに同期して、位相補正部７８からの指令信号に基づき、指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをメモリ出力信号として出力を開始する（Ｓ４）。これと同時にメモリ出力スイッチ８１が入り、増幅器７９を介してメモリ出力信号をフォーカス制御信号に加算し（Ｓ５）、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によりフォーカス制御を実行する（Ｓ６）。
バンドパスフィルタ７４を通過したフォーカス制御信号がメモリ入力制御部７５に入力されてから（Ｓ２）、メモリデータがメモリ出力信号として出力されるまで（Ｓ４）の動作をさらに詳しく説明する。図７は、ＦＧ信号、クロック信号、及びフォーカス駆動メモリ７６の各クロックアドレスに格納されるフォーカス制御信号、すなわちメモリ入力信号を示している。クロック信号はＦＧ信号に同期して光ディスク１の１回転をＭ分割したタイミングで出力される。図８は、フォーカス駆動メモリ７６にデータを格納するタイミングを示すクロック信号、フォーカス駆動メモリ７６の各クロックアドレスに格納されたメモリデータ、フォーカス駆動メモリ７６からメモリデータを読み出すタイミングを示すクロック信号、及びクロック信号に同期して読み出されるメモリデータを示している。メモリ入力信号はＰ番目のクロックに同期してＰ番目のメモリデータとしてＰ番目のクロックアドレスに格納される。メモリデータを読み出す際には、Ｐ番目のクロックに同期して光ディスク１の１周前の（Ｐ＋Ｓ）番目のクロックアドレスに格納されているメモリデータを出力する。つまり１周前に格納した際のクロックに対してＳ個のクロック分だけ位相を進めて出力する。位相を進めるクロック数は位相補正部７８から指定される。
このようにＳ個のクロック分だけ位相を進めて読み出すことにより、メモリ入力制御部７５の処理時間、フォーカス駆動メモリ７６への書き込み処理時間、及びバンドパスフィルタ７４の周波数特性による位相遅れなどによって発生するフォーカス制御信号に対するメモリ出力信号の遅延を補正することができる。この遅延を補正しない場合には、メモリ出力信号が本来の偏差量として出力すべきタイミングからずれたタイミングでフォーカス制御信号に加算される。このため、フォーカス制御回路６で行われる通常のフィードバック制御に対して不要な外乱を加えることになり、抑制すべき制御残差が逆に増大してしまうことになる。この遅延の補正を行うことにより、いわゆる繰り返し制御の効果、すなわちフォーカス制御回路６による通常のフィードバック制御では抑制しきれない制御残差をも抑えることが可能となる。
次に本発明の最大の特徴である遅延補正量の調整に関して説明する。この遅延の悪影響はディスクの回転周波数が高くなり、抑制すべき制御残差の帯域が高くなればなるほど大きくなる。また、フォーカス制御回路６による通常のフィードバック制御で抑制しきれていない制御残差の周波数、つまり抑制すべき制御残差の周波数によって最適な遅延補正量の大きさが異なる場合がある。フォーカス制御信号に対するメモリ出力信号の遅延時間がハードウエアやソフトウエアの処理時間のみによって決まる場合は遅延時間が一定となるが、回転周波数が高くなればなるほど補正すべきクロック数は多くなってくる。また同一回転周波数でも、抑制すべき制御残差の周波数が高ければ高いほど制御残差の変化周期間に存在するクロック数が減ってくるので１クロック分の遅延による影響度合いが高くなる。またバンドパスフィルタ７４などの周波数特性を有する要因がある場合にはその位相特性による遅延が加わる。この場合には抑制すべき制御残差の周波数によって遅延時間が変化する。したがって、遅延補正量はメモリを用いた繰り返し制御の効果が最も大きくなるように適宜最適な調整を実施する必要がある。
図９は、メモリ出力信号がフォーカス制御信号に加算されていない場合（メモリ出力スイッチオフ）のフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の時間変化を示している。この時の光ディスク１の回転周波数は２００Ｈｚ程度でゲイン交点が６ｋＨｚ程度であり、光ディスク１には回転周波数の面振れとその高次成分、及び光ディスク１の歪みによる局所的な面振れがほぼ回転周波数の１０倍の周波数で存在する場合を示している。破線は、制御残差が記録再生を行うのに十分な程度まで小さく抑えることができる理想的なフォーカス制御信号である。図９に示すように通常のフィードバック制御では回転周波数の面振れ成分に追従できておらず、高次の局所的な面振れにも全く追従できていない。
図１０から図１４は、上記と同一条件でメモリ出力信号が加算された（メモリ出力スイッチオン）フォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の時間変化を示している。また、図１５は、バンドパスフィルタ７４の特性を示す。図１０から図１３では、バンドパスフィルタ７４は、回転周波数成分から局所的な面振れの周波数成分まで帯域を通過させる。図１０は位相補正部７８から指示される位相補正量Ｓがゼロの場合である。この図からわかるように、回転周波数成分は図９の通常のフォーカス制御だけの場合よりも抑制できているが、高次の局所的な面振れ成分に関しては、フォーカス制御信号に大きな位相遅れが発生し、通常のフォーカス制御よりも悪化している。これはメモリ入力制御部７５の処理時間、フォーカス駆動メモリ７６への書き込み処理時間、及びバンドパスフィルタ７４の周波数特性による位相遅れなどによって発生するフォーカス制御信号に対するメモリ出力信号の遅延によるものであり、高い周波数成分ほどその影響を大きく受けていることがわかる。図１１は位相補正量Ｓを２に設定した場合である。この場合は回転周波数を含む低い周波数成分は完全に抑制できているが、高次の成分はさらに悪化している。図１２は位相補正量Ｓを５に設定した場合である。この場合は、フォーカス制御信号の低い周波数成分の位相が進み過ぎているために回転周波数成分の制御残差があるが、高次の制御残差は小さく抑えることができている。図１３は位相補正量Ｓを７に設定した場合である。この場合は、フォーカス制御信号の位相が進み過ぎており、制御残差は完全に拡大している。図１４では、図１２と同様に位相補正量Ｓを５としているが、バンドパスフィルタ７４の特性が異なる。すなわち、回転周波数成分など低い周波数成分は遮断し、局所的な面振れの周波数成分を含む高い周波数成分だけを通過させる。このようにすることにより、フォーカス駆動メモリ７６には低い周波数成分が格納されなくなるのでメモリ出力信号、つまりフォーカス制御信号に存在していた位相が進み過ぎた低い周波数成分が存在しなくなる。よって回転周波数成分の制御残差が増大することを防ぐことができている。
図１６は、位相補正量Ｓと制御残差の関係をまとめたものであり、位相補正量Ｓを変化させた時のフォーカスエラー信号の振幅の最大値の変化を示している。縦軸は通常のフォーカス制御のみの場合のフォーカスエラー信号の最大振幅を基準にした比をデシベルで表している。これからわかるように図９から図１３までの各条件においては位相補正量Ｓを５に設定した場合が最も制御残差を小さく抑制できていることになる。また、回転周波数成分など低周波数成分を抑制する必要がある場合には位相補正量Ｓを２に設定するのが最適であることがわかる。さらに図１４の場合のようにバンドパスフィルタ７４の特性を最適化することにより図１２の場合よりもさらに制御残差を低減することができる。
以上のように、記録再生する光ディスク１の面振れ量、高次の局所的な面振れの有無とその大きさ、さらにメモリ入力制御部７５の処理時間、フォーカス駆動メモリ７６への書き込み処理時間、及びバンドパスフィルタ７４などの周波数特性によって位相遅れの周波数とその大きさが異なる。しかしながら、本実施形態に係るフォーカス制御装置によれば、フォーカス駆動メモリ７６に書き込んだ際のクロック位置に対する読み出す際のクロック位置の位相を補正することができる。よって、その条件に応じて最適な位相補正量Ｓを設定して制御残差を小さくすることが可能となる。さらにフォーカス駆動メモリ７６に入力されるメモリ入力信号の周波数帯域をバンドパスフィルタ７４によって制限することができるので、位相補正によって発生する不要な帯域における位相の進み過ぎを防ぐことができる。これらによりどのような場合でも制御残差を常に最小に抑えることが可能となる。
（実施の形態２）
図１７は、本発明の実施の形態１に係る焦点位置制御装置を組み込んだ光ディスク装置の構成を示す。本実施形態に係る焦点位置制御装置は、実施の形態１に係る焦点位置制御装置におけるフォーカス制御をトラッキング制御に置き換えたものである。以下、実施の形態１と異なる点についてのみ説明する。
対物レンズ４は、マグネットとトラッキング駆動コイルとで構成されたトラッキングアクチュエータ８により、光ディスク１の半径方向（トラッキング方向）に駆動される。トラッキングエラー信号生成回路５３は、記録面に形成されたトラックに対する光ビーム３９の焦点位置のずれを示すトラッキングエラー信号を生成する。トラッキング制御回路５５は、光学ヘッド３から出射された光ビーム３９を記録面に形成されたトラックに追従させるためのトラッキング制御信号を出力する。トラッキング駆動回路５６は、トラッキング制御信号に基づいて、トラッキング駆動コイルに印可すべき電圧を制御する。図４は、トラッキングエラー信号生成回路５３を示している。トラッキングエラー信号生成回路５３は、光検出器３８の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄから、トラッキングエラー（ＴＥ）信号＝（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）を生成し、トラッキング制御回路５５に出力する。
図１７に戻り、トラッキング制御回路５５は、トラッキング制御が所望の応答特性を持ち、安定な動作を行うように、出力すべきトラッキング制御信号の振幅と位相の周波数特性を補償する。トラッキング制御回路５５の出力は、制御動作スイッチ８７、及び加算器８８を介してトラッキング駆動回路５６に入力される。トラッキング駆動回路５６が出力するトラッキング駆動コイルに印可する電圧によりトラッキングアクチュエータ８が駆動される。
トラッキング駆動信号生成回路２２は、光学ヘッド３が異なる半径位置に移動した場合などトラッキング制御が動作していない状態からトラッキング制御を引き込む場合や、光ビーム３９の焦点位置をあるトラックから他のトラックへ移動させるいわゆるトラックジャンプを行う場合にトラッキングアクチュエータ８に対する加速駆動信号や減速駆動信号を生成するものである。制御動作スイッチ８７はトラッキング制御回路５５を停止させ、その出力を遮断し、トラッキング駆動信号生成回路２２の出力をトラッキング駆動回路５６へ入力するか、トラッキング制御を動作させてトラッキング制御回路５５の出力をトラッキング駆動回路５６へ入力するか、を切り替えるものである。制御動作スイッチ８７によりトラッキング制御信号が選択されている際には、トラッキング制御信号がトラッキングメモリ処理回路２４に入力され、トラッキングメモリ処理回路２４の出力は加算器８８によりトラッキング制御信号に加算されて、トラッキング駆動回路５６に入力される。
システムコントローラ６１は、トラッキングコントロール部６７、トラッキングエラー信号測定部６８、スピンドルコントロール部６２、トラバースコントロール部６３、再生データ処理部６６などから構成されている。トラッキングコントロール部６７は、トラッキング制御の全体をコントロールする。トラッキングエラー信号測定部６８は、トラッキングエラー信号の振幅を測定する。
図１８は、トラッキングメモリ処理回路２４の構成を示す。トラッキング制御信号はメモリ入力スイッチ１３４を介してバンドパスフィルタ８３に入力される。バンドパスフィルタ８３は、トラッキング制御信号に含まれる所望の周波数帯域の信号を抽出したメモリ入力信号を生成し、メモリ入力制御部８４に出力する。バンドパスフィルタ８３が通過させる周波数帯域は、トラッキングコントロール部６７からのフィルタ制御信号により所望の帯域にコントロールされる。メモリ入力制御部８４はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてトラッキング駆動メモリ８２の所定のクロックアドレスに格納する。クロック信号はクロック生成部８０で生成され、トラッキングコントロール部６７を介して入力されたＦＧ信号が逓倍された回転同期信号である。クロックアドレスは光ディスク１の１回転で一巡する。メモリ出力制御部８５は位相補正部８９からの指令信号に基づき、指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをメモリ出力信号として出力する。メモリ出力信号は増幅器８６によって所望のゲインで増幅され、メモリ出力スイッチ１３３を介して加算器８８によりトラッキング制御信号に加算される。増幅器８６のゲインはトラッキングコントロール部６７からのゲインコントロール信号により所望のゲインにコントロールされる。メモリ出力信号が加算されたトラッキング制御信号はトラッキング駆動回路５６に入力されてトラッキングアクチュエータ８を駆動する電圧に変換される。
以上のように構成された本実施形態に係るトラッキング制御装置（焦点位置制御装置）が組み込まれた光ディスク装置の動作を説明する。まず、トラッキング制御装置の動作が開始されるまでの動作を簡単に説明する。各動作はシステムコントローラ６１からの指令に基づき実行される。最初にシステムコントローラ６１からの指令によりトラバースモータ制御回路１８がトラバースモータ１４を駆動して光学ヘッド３を所望の半径位置に移動させる。次にスピンドルモータ制御回路５はシステムコントローラ６１から指定された所望の回転周波数で光ディスク１を回転駆動する。ここでまずフォーカス制御装置の動作が開始され、フォーカス制御が動作している状態でトラッキング制御装置の動作が開始される。
次に本実施形態に係るトラッキング制御装置の動作の詳細を図１９のフローチャートを用いて説明する。まずトラックの偏心によるトラック横断周波数が比較的低くなったタイミングでトラッキングコントロール部６７から制御動作指令によりトラッキング制御回路５５を動作させるとともに、制御動作スイッチ８７を切り替えて、トラッキング制御信号がトラッキング駆動回路５６に入力される（Ｓ２１）。これと同時にメモリ入力スイッチ１３４及び１３３が入り、トラッキング制御信号がバンドフィルタ８３を通過してメモリ入力制御部８４に入力される（Ｓ２２）。メモリ入力制御部８４はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてトラッキング駆動メモリ８２の先頭のクロックアドレスから順番に格納していき、格納開始から光ディスク１が１回転したらまた先頭のクロックアドレスから繰り返し格納する（Ｓ２３）。そして、光ディスク１が格納開始から１回転以上経過すると、メモリ出力制御部８５はクロックに同期して、位相補正部８９からの指令信号に基づき、指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをメモリ出力信号として出力を開始する（Ｓ２４）。これと同時にメモリ出力スイッチ１３３が入り、増幅器８６を介してメモリ出力信号をトラッキング制御信号に加算し（Ｓ２５）、メモリ出力信号が加算されたトラッキング制御信号によりトラッキング制御を実行する（Ｓ２６）。
なお、バンドパスフィルタ８３を通過したトラッキング制御信号がメモリ入力制御部８４に入力されてから（Ｓ２２）、メモリデータをメモリ出力信号として出力されるまで（Ｓ２４）の動作の詳細は実施の形態１の場合と同様である。また、実施の形態１で説明したフォーカス制御における回転周波数成分の面振れは、本実施形態に係るトラッキング制御におけるトラックの偏心に相当する。実施の形態１に係るフォーカス制御における高次の局所的な面振れは、本実施形態に係るトラッキング制御における高次の局所的なトラックの偏心に相当する。
以上のように、フォーカス制御の場合と同様に、トラッキング制御においても記録再生する光ディスク１の偏心量、高次の局所的な偏心の有無とその大きさ、さらにメモリ入力制御部８４の処理時間、トラッキング駆動メモリ８２への書き込み処理時間、及びバンドパスフィルタ８３などの周波数特性によって位相遅れの周波数とその大きさが異なる。しかしながら、本実施形態に係るトラッキング制御装置によれば、トラッキング駆動メモリ８２に書き込んだ際のクロック位置に対する読み出す際のクロック位置の位相を補正することができる。よって、その条件に応じて最適な位相補正量Ｓを設定して制御残差を小さくすることが可能となる。さらにトラッキング駆動メモリ８２に入力されるメモリ入力信号の周波数帯域をバンドパスフィルタ８３によって制限することができるので、位相補正によって発生する不要な帯域における位相の進み過ぎを防ぐことができる。これらによりどのような場合でも制御残差を常に最小に抑えることが可能となる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る焦点位置制御装置は、最適な位相補正量Ｓとしてエラー信号の最大振幅が最も小さくなる遅延補正量を求めるように構成したものである。以下、本実施形態に係る焦点位置制御装置がフォーカス制御装置である場合を例にして説明する。本実施形態に係る焦点位置制御装置及びそれが組み込まれた光ディスク装置の構成は実施の形態１と同様である（図１、図５参照）。フォーカスエラー信号測定部６５はフォーカスエラー信号生成回路５２で生成されたフォーカスエラー信号の振幅を測定する。そして位相補正量としてのクロック数Ｓを変化させながら、フォーカスエラー信号の振幅を測定し、その振幅が最も小さくなるクロック数Ｓを決定する。
本実施形態に係る焦点位置制御装置の動作を図２０のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカス駆動メモリ７６へのメモリデータの格納とメモリデータの読み出し、フォーカス制御信号への加算が行われ、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によるフォーカス制御が動作している状態、すなわちメモリ出力スイッチ８１がオンになっている状態から開始する（Ｓ１０１）。フォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して位相補正量Ｓ＝０に設定する（Ｓ１０２）。メモリ出力制御部７７が位相補正量Ｓ＝０でメモリデータを取り出して出力している状態で、フォーカスエラー信号測定部６５は、フォーカスエラー信号のディスク１回転中の最大振幅を測定し、その振幅をＶ（０）として保存する（Ｓ１０４）。次にフォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して現在の位相補正量Ｓに１を加えた設定をする（Ｓ１０６）。この状態でフォーカスエラー信号測定部６５は、フォーカスエラー信号のディスク１回転中の最大振幅を測定し、その振幅をＶ（１）として保存する。この位相補正量Ｓを１ずつ大きくして、フォーカスエラー信号の最大振幅の測定を、所定回数の測定が完了したか確認しながら（Ｓ１０３）繰り返す。そして所定の回数の測定が完了したら測定した最大振幅が最も小さくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（Ｓ１０７）。
ただし、位相補正量を大きくし過ぎるとあまりにもフォーカスエラー信号が大きくなり過ぎてフォーカス制御が不安定になる場合がある（図１６参照）。測定が所定の回数まで達していない場合でもフォーカスエラー信号の最大振幅が所定の限界値を越えた場合にはそこで測定を中断し（Ｓ１０５）、それまでに測定したものの中から最大振幅が最も小さくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（Ｓ１０７）。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置は、メモリに書き込んだ際と読み出した際とのクロック位置の位相遅れ量がどのような大きさであっても、フォーカスエラー信号を最も小さく抑えられる最適な位相補正量を求めることができ、どのような場合でも安定した制御特性を持つ焦点位置制御装置が実現できる。また、本実施形態は実施の形態２で示したトラッキング制御を行う焦点位置制御装置に変形することができる。すなわち、フォーカスエラー信号の代わりにトラッキングエラー信号を測定し、トラッキングエラー信号の最大振幅が最小となる位相補正量Ｓを決定するようにする。これにより、メモリに書き込んだ際と読み出した際とのクロック位置の位相遅れ量がどのような大きさであっても、トラッキングエラー信号を最も小さく抑えられる最適な位相補正量を求めることができ、どのような場合でも安定した制御特性を持つ焦点位置制御装置が実現することができる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る焦点位置制御装置は、最適な位相補正量ＳとしてＲＦ信号から得られる再生ジッタが最も小さくなる遅延補正量を求めるように構成したものである。以下、本実施形態に係る焦点位置制御装置がフォーカス制御装置である場合を例にして説明する。本実施形態に係る焦点位置制御装置及びそれが組み込まれた光ディスク装置の構成は実施の形態１と同様である（図１参照）。再生データ処理部６６はＲＦ信号生成回路５４で生成されたＲＦ信号に基づき、再生ジッタを測定する。図２１は、本実施形態に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ回路２３の構成を示す。測定した再生ジッタ値はフォーカスコントロール部６４に送られ、その大きさが判断される。そして位相補正量としてのクロック数Ｓを変化させながら、再生ジッタを測定し、再生ジッタが最も小さくなるクロック数Ｓを決定する。
本実施形態に係る焦点位置制御装置の動作を図２２のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカス駆動メモリ７６へのメモリデータの格納とメモリデータの読み出し、フォーカス制御信号への加算が行われ、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によるフォーカス制御が動作している状態、すなわちメモリ出力スイッチ８１がオンになっている状態から開始する（Ｓ２０１）。フォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して位相補正量Ｓ＝０に設定する（Ｓ２０２）。メモリ出力制御部７７が位相補正量Ｓ＝０でメモリデータを取り出して出力している状態で、再生データ処理部６６は、ＲＦ信号から再生ジッタを測定し、その大きさをＪ（０）としてフォーカスコントロール部６４に送り、フォーカスコントロール部６４にて保存される（Ｓ２０４）。次にフォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して現在の位相補正量Ｓに１を加えた設定をする（Ｓ２０６）。この状態で再生データ処理部６６は、再生ジッタを測定し、その振幅をＪ（１）として保存する。この位相補正量Ｓを１ずつ大きくて、再生ジッタの測定を、所定回数の測定が完了したか確認しながら（Ｓ２０３）繰り返す。そして所定の回数の測定が完了したら測定した再生ジッタが最も小さくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（Ｓ２０７）。
図２３は、位相補正量Ｓを変化させた際の再生ジッタの変化を示している。この図に示したように再生ジッタが最も小さくなる位相補正量が存在し、その最小となる位相補正量を中心にどちらに変化させても再生ジッタが悪化する傾向が見られる。よって、位相補正量があまりに大きくずれている状態で最適な方向と逆方向に位相補正量を変化させても再生ジッタが増加するだけで最適点は見つからない上にフォーカス制御が不安定になる可能性がある。したがって、測定が所定の回数まで達していない場合でも再生ジッタが所定の限界値を越えた場合にはそこで測定を中断し（Ｓ２０５）、それまでに測定したものの中から再生ジッタが最も小さくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（Ｓ２０７）。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置によれば、メモリに書き込んだ際と読み出した際とのクロック位置の位相遅れ量がどのような大きさであっても、再生特性が最も良好となる最適な位相補正量を求めることができ、どのような場合でも安定した再生特性を持つ光ディスク装置が実現できる。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る焦点位置制御装置は、最適な位相補正量ＳとしてＲＦ信号の振幅が最も大きくなる遅延補正量を求めるように構成したものである。以下、本実施形態に係る焦点位置制御装置がフォーカス制御装置である場合を例にして説明する。本実施形態に係る焦点位置制御装置及びそれが組み込まれた光ディスク装置の構成は実施の形態４と同様である（図１、図２１参照）。実施の形態４と異なるのは、再生ジッタの代わりにＲＦ信号の振幅を測定するという点である。すなわち、再生データ処理部６６において測定されたＲＦ信号の振幅値はフォーカスコントロール部６４に送られる。フォーカスコントロール部６４はＲＦ信号の振幅の大きさを判断する。そして位相補正量としてのクロック数Ｓを変化させながら、ＲＦ信号の振幅を測定し、ＲＦ信号の振幅が最も大きくなるクロック数Ｓを決定する。
本実施形態に係る焦点位置制御装置の動作を図２４のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカス駆動メモリ７６へのメモリデータの格納とメモリデータの読み出し、フォーカス制御信号への加算が行われ、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によるフォーカス制御が動作している状態、すなわちメモリ出力スイッチ８１がオンになっている状態から開始する（Ｓ３０１）。フォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して位相補正量Ｓ＝０に設定する（Ｓ３０２）。メモリ出力制御部７７が位相補正量Ｓ＝０でメモリデータを取り出して出力している状態で、再生データ処理部６６は、ＲＦ信号の振幅を測定し、その大きさをＲ（０）としてフォーカスコントロール部６４に送り、フォーカスコントロール部６４にて保存される（Ｓ３０４）。次にフォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して現在の位相補正量Ｓに１を加えた設定をする（Ｓ３０６）。この状態で再生データ処理部６６は、ＲＦ信号の振幅を測定し、その振幅をＲ（１）として保存する。この位相補正量Ｓを１ずつ大きくて、ＲＦ信号振幅の測定を、所定回数の測定が完了したか確認しながら（Ｓ３０３）繰り返す。そして所定の回数の測定が完了したら測定したＲＦ信号の振幅が最も大きくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（３０７）。測定が所定の回数まで達していない場合でもＲＦ信号の振幅が所定の限界値を下回った場合にはそこで測定を中断する（Ｓ３０５）。そして、それまでに測定したものの中からＲＦ信号の振幅が最も大きくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（Ｓ３０７）。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置によれば、メモリに書き込んだ際と読み出した際とのクロック位置の位相遅れ量がどのような大きさであっても、再生特性が最も良好となる最適な位相補正量を求めることができ、どのような場合でも安定した再生特性を持つ光ディスク装置が実現できる。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る焦点位置制御装置は、通常のフォーカス制御やトラッキング制御が停止されている際にもメモリ出力信号を出力し、トラッキング駆動信号生成回路２２が出力する駆動信号に加算してフォーカスアクチュエータ７やトラッキングアクチュエータ８を駆動し、光ビーム３９の焦点位置を面振れや偏心に追従させるものである。この構成によりフォーカスジャンプ、トラッキングジャンプ、及びトラック間移動後のフォーカス制御、トラッキング制御の引き込み動作を安定化させることができる。以下、本実施形態に係る焦点位置制御装置の焦点位置制御がトラッキング制御である場合を例にして説明する。本実施形態に係る焦点位置制御装置の構成は実施の形態２の構成と同様である（図１７、図１８参照）。
本実施形態に係る焦点位置制御装置の動作を図２５のフローチャートを用いて説明する。まずトラッキング駆動メモリ８２に格納されたメモリデータがメモリ出力信号として出力され、メモリ出力スイッチ１３３が入った状態でメモリ出力信号がトラッキング制御信号に加算され、メモリ出力信号が加算されたトラッキング制御信号によりトラッキング制御を実行している状態から開始する。このとき、位相補正量Ｓはトラッキングエラー信号の最大振幅が最も小さくなる値、もしくは再生特性が最も良好となる値に設定されている。この位相補正量を位相補正量Ｃとする（Ｓ４０１）。この状態で例えばシーク動作（トラック間移動）に入るとすると、制御動作スイッチ８７がトラッキング駆動信号生成回路２２側に切り替わり、トラッキング制御動作が停止される（Ｓ４０２）。同時にメモリ入力スイッチ１３４及び１３３がオフになり、トラッキング駆動メモリ８２内のメモリデータの更新が停止される（Ｓ４０３）。さらにこれと同時に位相補正部８９はトラッキングコントロール部６７の指令により位相補正量を今まで設定されていた位相補正量Ｃから位相補正量Ｄに切り替える（Ｓ４０４）。位相補正量Ｄは回転周波数を含む低い周波数帯域の制御残差が最も小さくなる値である。これにより偏心に追従するのに最も適したメモリ出力信号が得られる。この時もメモリ出力スイッチ１３３はオンのままであり、格納されているメモリデータはメモリ出力信号として加算器８８により駆動信号に加算されてトラッキング駆動回路５６に入力される（Ｓ４０５）。メモリ出力信号が加算された駆動信号によりトラッキングアクチュエータ８が駆動され、光ビーム３９の焦点位置はトラックの偏心に追従した状態を維持する（Ｓ４０６）。その後、シーク動作による光学ヘッド３の半径方向の移動が完了し、トラッキング制御の引き込みが開始される（Ｓ４０７）。
通常、トラッキング制御の引き込みはトラックの偏心によるトラック横断周波数が比較的低くなったタイミングで行うことで安定化できる。ここで、シーク動作を開始した時点から偏心に追従するのに最も適したメモリ出力信号によってトラッキングアクチュエータ８が駆動されているので、光学ヘッド３の移動が完了してトラッキング制御の引き込みを開始する時点で光ビーム３９のトラック横断周波数は低い状態になっている。よって即座に安定した引き込みが可能である。引き込みを開始する時点で制御動作スイッチ８７はトラッキング制御回路５５側に切り替わる（Ｓ４０８）。さらにこれと同時に位相補正部８９はトラッキングコントロール部６７の指令により位相補正量を今まで設定されていた位相補正量Ｄから位相補正量Ｃに戻す。そしてメモリ入力スイッチ１３４がオンになり、トラッキング駆動メモリ８２への書き込みが再開される（Ｓ４０１）。
このようにトラッキング制御が動作している間は、位相補正量をトラッキングエラー信号の最大振幅が最も小さくなる値、例えば、図１２に示されるように高次の周波数成分を十分抑制できるように位相補正量を５に設定する。トラッキング制御が停止している間は、高次の周波数成分を抑制する必要がないので、図１１に示されるとおり回転周波数成分を抑制できるように位相補正量を２に設定する。
図２６は、トラッキング制御が停止している場合も位相補正量をトラッキング制御動作中に適した値である５に設定している時の駆動信号を示している。この場合は回転周波数成分の位相が進み過ぎており、偏心に対する追従性能が低下する。図２７は、この場合の光ビーム３９のトラック横断信号を示している。一方、図２８では、トラッキング制御が停止した際に位相補正量を５から２に切り替えているので回転周波数成分の位相が最適になっており、偏心に対する追従性が向上している。図２９は、この場合の光ビーム３９のトラック横断信号を示している。図２９のトラック横断周波数は図２７のそれよりも低くなっている。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置によれば、安定したトラッキング制御の引き込みが可能となり、記録再生特性の向上のみならず、シーク動作の安定化と短縮によりアクセスの高速化も実現できる。
なお、フォーカス制御の場合にも光ディスク１の面振れに対して上記と同様の効果が得られる。すなわち、フォーカスジャンプ中にも光ビーム３９の焦点位置は面振れに追従させることができ、フォーカスジャンプ後のフォーカス制御の引き込みの安定化が可能となる。
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る焦点位置制御装置は、低周波数用の駆動メモリと高周波数用の駆動メモリを個別に有し、それぞれの位相補正量を個別に最適化できるものである。さらにメモリ入力信号は個別に設けられたバンドパスフィルタによって不要な周波数成分が遮断される。本実施形態に係る焦点位置制御装置及びそれが組み込まれた光ディスク装置の基本構成は実施の形態１と同様である（図１参照）。
図３０は、本実施形態に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ処理回路２３の構成を示している。フォーカス制御信号はメモリ入力スイッチ７３を介してバンドパスフィルタ１２６及び１７６のそれぞれに入力される。バンドパスフィルタ１２６は、フォーカス制御信号の回転周波数を含む低い周波数成分のみを通過させ、メモリ入力信号を生成し、メモリ入力制御部１３８に出力する。バンドパスフィルタ１７６は、フォーカス制御信号の局所的な面振れの周波数などの高い周波数成分のみを通過させ、所望の周波数帯域の信号を抽出したメモリ入力信号を生成し、メモリ入力信号を生成し、メモリ入力制御部１８８に出力する。バンドパスフィルタ１２６及び１７６が通過させる周波数帯域は、フォーカスコントロール部６４からのフィルタ制御信号により所望の帯域にコントロールすることができる。
メモリ入力制御部１３８及び１８８は共通のクロック信号に同期して各メモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ１２１及び１７１の所定のクロックアドレスに格納する。クロック信号はクロック生成部８０で生成され、フォーカスコントロール部６４を介して入力されたＦＧ信号が逓倍された回転同期信号である。クロックアドレスは光ディスク１の１回転で一巡する。メモリ出力制御部１３６及び１８６は、それぞれ位相補正部１２２から送られる指令信号に基づき、それぞれ指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータを各メモリ出力信号として出力する。これらメモリ出力信号は増幅器１２８及び増幅器１７８によってそれぞれ所望のゲインで増幅され、メモリ出力スイッチ１３１及び１８１を介して加算器７２によりフォーカス制御信号に加算される。増幅器１２８及び１７８のゲインは、それぞれ、フォーカスコントロール部６４からのゲインコントロール信号により所望のゲインにコントロールされる。これらメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号はフォーカス駆動回路５１に入力されてフォーカスアクチュエータ７を駆動する電圧に変換される。
以上のように構成された本実施形態に係るフォーカス制御装置（焦点位置制御装置）が組み込まれた光ディスク装置において、フォーカス制御装置の動作が開始されるまでの動作は、実施の形態１と同様である。各動作はシステムコントローラ６１からの指令に基づき実行される。最初にシステムコントローラ６１からの指令によりトラバースモータ制御回路１８がトラバースモータ１４を駆動して光学ヘッド３を所望の半径位置に移動させる。次にスピンドルモータ制御回路５はシステムコントローラ６１から指定された所望の回転周波数で光ディスク１を回転駆動する。この状態でフォーカス制御装置の動作が開始される。
次に本実施形態に係るフォーカス制御装置の動作の詳細を図３１のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカスコントロール部６４からの指令によりフォーカス駆動信号生成回路２１が出力した駆動信号により対物レンズ４がアップダウンされる。そして、フォーカスエラー信号がゼロに近づいたタイミング、つまり光ビーム３９の焦点がディスク記録面に近づいたタイミングで制御動作指令によりフォーカス制御回路６を動作させるとともに、制御動作スイッチ７１を切り替えて、フォーカス制御信号がフォーカス駆動回路５１に入力される（Ｓ５０１）。これと同時にメモリ入力スイッチ７３が入り、フォーカス制御信号がバンドフィルタ１２６及び１７６を通過してメモリ入力制御部１３８及び１８８にそれぞれ入力される（Ｓ５０２）。メモリ入力制御部１３８及び１８８はクロック信号に同期して各メモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ１２１及び１７１の先頭のクロックアドレスから順番に格納していき、格納開始から光ディスク１が１回転したらまた先頭のクロックアドレスから繰り返し格納する（Ｓ５０３）。そして、光ディスク１が格納開始から１回転以上経過すると、メモリ出力制御部１３６及び１８６はクロックに同期して、位相補正部１２２からの指令信号に基づき、指定されたクロックアドレスに格納された各メモリデータを各メモリ出力信号として出力を開始する（Ｓ５０４）。これと同時にメモリ出力スイッチ１３１及び１８１が入り、増幅器１２８及び増幅器１７８をそれぞれ介して各メモリ出力信号をフォーカス制御信号に加算し（Ｓ５０５）、これらメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によりフォーカス制御を実行する（Ｓ５０６）。
各メモリ入力信号がメモリ入力制御部１３８及び１８８のそれぞれに入力されてから（Ｓ５０２）、各メモリデータが各メモリ出力信号として出力されるまで（Ｓ５０４）の詳細動作に関しては実施の形態１と同様である。本実施形態の特徴は、バンドパスフィルタ、フォーカス駆動メモリ、メモリ出力制御部、増幅器、及びメモリ出力スイッチが、回転周波数成分を含む低い周波数成分用と、局所的な面振れの周波数成分を含む高い周波数成分用に２つずつ設けられており、さらにその両方で位相補正量Ｓが異なっている点である。
光ディスク１に、回転周波数の大きな面振れと、光ディスク１の歪みによる局所的な面振れがほぼ回転周波数の１０倍の周波数で存在する場合、それらの両方による制御残差を抑制せねばならない（図９から図１４参照）。しかし、ハードウエアやソフトウエアの処理時間などに起因して発生するフォーカス制御信号に対するメモリ出力信号の遅延量は両方の周波数帯域で異なっている。したがって、駆動メモリに書き込むクロック位置と読み出すクロック位置との位相補正量の最適値も異なる。このような場合にも本実施形態に係る焦点位置制御装置は対応可能となっている。
図３２は、バンドパスフィルタ１２６及び１７６のゲイン特性を示している。バンドパスフィルタ１２６は、フォーカス制御信号の回転周波数を含む低い周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ１７６は、フォーカス制御信号の局所的な面振れの周波数などの高い周波数成分のみを通過させる。
図３３は、バンドパスフィルタ１２６を通過したメモリ入力信号がフォーカス駆動メモリ１２１に格納され、回転周波数付近の帯域の位相遅れを補正できるように位相補正量Ｓを２に設定した場合のメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号の時間変化を示している。この図からわかるように局所的な面振れの周波数成分は含まれず、かつ回転周波数成分の位相遅れがほぼなくなっている。図３４は、バンドパスフィルタ１７６を通過したメモリ入力信号がフォーカス駆動メモリ１７１に格納され、局所的な面振れの周波数付近の帯域の位相遅れを補正できるように位相補正量Ｓを５に設定した場合のメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号の時間変化を示している。この図からわかるように回転周波数成分は含まれず、かつ局所的な面振れの周波数成分の位相遅れがほぼなくなっている。一方、図３５は、二つのメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とその時のフォーカスエラー信号を示している。この図からわかるように回転周波数成分も高次の周波数成分も位相遅れが解消され、フォーカスエラー信号の振幅も小さく抑えられている。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置によれば、フォーカス制御信号の回転周波数成分の位相遅れも高次の周波数成分の位相遅れもほとんど発生しないので、制御残差が非常に小さく抑えられる。なお、実施の形態６に係る焦点位置制御装置と同様に、焦点位置制御が停止している場合もメモリ出力スイッチ１３１のみをオンにし、メモリ出力制御部１３６からのメモリ出力信号を駆動信号に加算してやれば、低い周波数帯域において大きな抑制率を得ることができ、焦点位置制御の安定した引き込みが可能となる。よって光ディスク装置の記録再生特性の向上のみならず、シーク動作の安定化と短縮によりアクセスの高速化も実現できる。
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係る焦点位置制御装置は、一つの駆動メモリに対して低周波数用のメモリ出力制御部と高周波数用のメモリ出力制御部を個別に有し、それぞれの位相補正量を個別に最適化し、さらに個別に設けられたバンドパスフィルタによってそれぞれのメモリ出力信号の不要な周波数成分を遮断するものである。本実施形態に係る焦点位置制御装置及びそれが組み込まれた光ディスク装置の基本構成は実施の形態１と同様である（図１参照）。
図３６は、本実施形態に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ処理回路２３の構成を示している。フォーカス制御信号はメモリ入力スイッチ７３を介してメモリ入力制御部７５に入力される。メモリ入力制御部７５はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ７６の所定のクロックアドレスに格納する。クロック信号はクロック生成部８０で生成され、フォーカスコントロール部６４を介して入力されたＦＧ信号が逓倍された回転同期信号である。クロックアドレスは光ディスク１の１回転で一巡する。メモリ出力制御部１３７及び１８７は、位相補正部１２３からそれぞれに送られる指令信号に基づき、それぞれ指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをそれぞれのメモリ出力信号として出力する。これらメモリ出力信号は、バンドパスフィルタ１２７及び１７７のそれぞれに入力される。バンドパスフィルタ１２７は、メモリ出力制御部１３７からのメモリ出力信号の回転周波数を含む低い周波数成分のみを通過させ、増幅器１２９に入力する。バンドパスフィル１７７は、メモリ出力制御部１８７からのメモリ出力信号の局所的な面振れの周波数などの高い周波数成分のみを通過させ、増幅器１７９に入力する。バンドパスフィルタ１２７及び１７７が通過させる周波数帯域は、フォーカスコントロール部６４からのフィルタ制御信号により所望の帯域にコントロールすることができる。
これらメモリ出力信号は、増幅器１２９及び１７９によってそれぞれ所望のゲインで増幅され、メモリ出力スイッチ１３２及び１８２のそれぞれを介して加算器７２によりフォーカス制御信号に加算される。増幅器１２９及び１７９のゲインはフォーカスコントロール部６４からのゲインコントロール信号により所望のゲインにコントロールされる。これらメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号はフォーカス駆動回路５１に入力されてフォーカスアクチュエータ７を駆動する電圧に変換される。
以上のように構成された本実施形態に係るフォーカス制御装置（焦点位置制御装置）が組み込まれた光ディスク装置において、フォーカス制御装置の動作が開始されるまでの動作は、実施の形態１と同様である。各動作はシステムコントローラ６１からの指令に基づき実行される。最初にシステムコントローラ６１からの指令によりトラバースモータ制御回路１８がトラバースモータ１４を駆動して光学ヘッド３を所望の半径位置に移動させる。次にスピンドルモータ制御回路５はシステムコントローラ６１から指定された所望の回転周波数で光ディスク１を回転駆動する。この状態でフォーカス制御装置の動作が開始される。
次に本実施形態に係るフォーカス制御装置の動作の詳細を図３７のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカスコントロール部６４からの指令によりフォーカス駆動信号生成回路２１が出力した駆動信号により対物レンズ４がアップダウンされる。そして、フォーカスエラー信号がゼロに近づいたタイミング、つまり光ビーム３９の焦点がディスク記録面に近づいたタイミングで制御動作指令によりフォーカス制御回路６が動作させるとともに、制御動作スイッチ７１を切り替えて、フォーカス制御信号がフォーカス駆動回路５１に入力される（Ｓ６０１）。これと同時にメモリ入力スイッチ７３が入り、フォーカス制御信号がメモリ入力制御部７５に入力される（Ｓ６０２）。メモリ入力制御部７５はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ７６の先頭のクロックアドレスから順番に格納していき、格納開始から光ディスク１が１回転したらまた先頭のクロックアドレスから繰り返し格納する（Ｓ６０３）。そして、光ディスク１が格納開始から１回転以上経過すると、メモリ出力制御部１３７及び１８７はクロックに同期して、位相補正部１２３からの指令信号に基づき、それぞれ指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをそれぞれのメモリ出力信号として出力を開始する（Ｓ６０４）。これと同時にメモリ出力スイッチ１３２及び１８２が入り、これらメモリ出力信号を、それぞれ、バンドパスフィルタ１２７及び１７７を通過させて増幅器１２９及び１７９で増幅し、フォーカス制御信号に加算する（Ｓ６０５）。そして、これらメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によりフォーカス制御を実行する（Ｓ６０６）。
メモリ入力信号がメモリ入力制御部７５に入力されてから（Ｓ６０２）、メモリデータを各メモリ出力信号として出力されるまで（Ｓ６０４）の詳細動作に関しては実施の形態１と同様である。本実施形態の特徴は、メモリ出力制御部、バンドパスフィルタ、増幅器、及びメモリ出力スイッチが、回転周波数成分を含む低い周波数成分用と、局所的な面振れの周波数成分を含む高い周波数成分用の２つずつ設けられており、さらにその両方で位相補正量Ｓが異なっている点である。
光ディスク１に、回転周波数の大きな面振れと、光ディスク１の歪みによる局所的な面振れがほぼ回転周波数の１０倍の周波数で存在する場合、それらの両方による制御残差を抑制せねばならない（図９から図１４参照）。しかし、ハードウエアやソフトウエアの処理時間などに起因して発生するフォーカス制御信号に対するメモリ出力信号の遅延量は両方の周波数帯域で異なっている。したがって、駆動メモリに書き込むクロック位置と読み出すクロック位置との位相補正量の最適値も異なる。このような場合にも本実施形態に係る焦点位置制御装置は対応可能となっている。
メモリ出力制御部１３７及び１８７は、位相補正部１２３からそれぞれに設定される所定の位相補正量で補正されたクロックアドレスからメモリデータを読み出す。メモリ出力制御部１３７に設定される位相補正量Ｓは、回転周波数付近の帯域の位相遅れを補正できるように２に設定される。このように設定された位相補正量で読み出されたメモリ出力信号は、局所的な面振れの周波数帯域においては位相遅れが発生している（図１１参照）。一方、メモリ出力制御部１８７に設定される位相補正量Ｓは、局所的な面振れの周波数付近の帯域の位相遅れを補正できるように５に設定される。このように設定された位相補正量で読み出されたメモリ出力信号は、回転周波数付近の帯域において位相が進み過ぎている（図１２参照）。よって、このままこれらメモリ出力信号をフォーカス制御信号に加算してフォーカス制御を行うと、通常のフォーカス制御よりは制御残差を小さくできるが、十分な制御抑制率を得ることができない場合があり得る。
そこで、これらメモリ出力信号を、バンドパスフィルタ１２７及び１７７のそれぞれを通過させる構成にしている。バンドパスフィルタ１２７及び１７７のゲイン特性は、それぞれ、実施の形態７に係るバンドパスフィルタ１２６及び１７６と同様である（図３２参照）。バンドパスフィルタ１２７はバンドパスフィルタ１２６と同様に、フォーカス制御信号の回転周波数を含む低い周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィル１７７は、バンドパスフィルタ１７６と同様にフォーカス制御信号の局所的な面振れの周波数などの高い周波数成分のみを通過させる。
したがって、メモリ出力制御部１３７からのメモリ出力信号において位相が遅れていた局所的な面振れの周波数帯域は、バンドパスフィルタ１２７によって遮断される。また、メモリ出力制御部１８７からのメモリ出力信号において位相が進み過ぎていた回転周波数付近の帯域は、バンドパスフィル１７７によって遮断される。つまり、それぞれのメモリ出力信号により抑制しようとする周波数帯域における位相が最適化された上に、抑制しようとする周波数帯域以外の不要な周波数成分が除くことができる。これにより、面振れなどによる低い周波数成分に対しても、局所的な面振れなどによる高い周波数成分に対しても高精度に追従することが可能となり、制御残差を十分に小さく抑えることができる。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置によれば、フォーカス制御信号の回転周波数成分の位相遅れも高次の周波数成分の位相遅れもほとんど発生しないので、制御残差が非常に小さく抑えられる焦点位置制御装置が実現できる。なお、実施の形態６に係る焦点位置制御装置と同様に、焦点位置制御が停止している場合もメモリ出力スイッチ１３２のみをオンにし、メモリ出力制御部１３７からのメモリ出力信号を駆動信号に加算してやれば、低い周波数帯域において大きな抑制率を得ることができ、焦点位置制御の安定した引き込みが可能となる。よって光ディスク装置の記録再生特性の向上のみならず、シーク動作の安定化と短縮によりアクセスの高速化も実現できる。
本発明に係る焦点位置制御装置は、光ディスクに光ビームを照射して情報の記録や再生を行う光ディスク装置に適用できる。
３ 光学ヘッド
６ フォーカス制御回路（制御手段）
７ フォーカスアクチュエータ（駆動手段）
８ トラッキングアクチュエータ（駆動手段）
２１ フォーカス駆動信号生成回路（制御手段）
２２ トラッキング駆動信号生成回路（制御手段）
５２ フォーカスエラー信号生成回路（エラー信号生成手段）
５３ トラッキングエラー信号生成回路（エラー信号生成手段）
５５ トラッキング制御回路（制御手段）
６５ フォーカスエラー信号測定部（再生信号計測手段）
６６ 再生データ処理部（再生信号計測手段）
６８ トラッキングエラー信号測定部（再生信号計測手段）
７２ 加算器（加算手段）
７４ バンドパスフィルタ（フィルタ手段）
７６ フォーカス駆動メモリ（記憶手段）
７７ メモリ出力制御部（記憶データ出力手段）
７８ 位相補正部（位相補正手段）
８０ クロック生成部（回転同期信号生成手段）
８２ トラッキング駆動メモリ（記憶手段）
８３ バンドパスフィルタ（フィルタ手段）
８５ メモリ出力制御部（記憶データ出力手段）
８８ 加算器（加算手段）
８９ 位相補正部（位相補正手段）
１２１ フォーカス駆動メモリ（第１の記憶手段）
１２２ 位相補正部（位相補正手段）
１２３ 位相補正部（位相補正手段）
１２６ バンドパスフィルタ（第１のフィルタ手段）
１２７ バンドパスフィルタ（第１のフィルタ手段）
１３６ メモリ出力制御部（第１の記憶データ出力手段）
１３７ メモリ出力制御部（第１の記憶データ出力手段）
１７１ フォーカス駆動メモリ（第２の記憶手段）
１７６ バンドパスフィルタ（第２のフィルタ手段）
１７７ バンドパスフィルタ（第２のフィルタ手段）
１８６ メモリ出力制御部（第２の記憶データ出力手段）
１８７ メモリ出力制御部（第２の記憶データ出力手段）
【００２７】
ばシーク動作（トラック間移動）に入るとすると、制御動作スイッチ８７がトラッキング駆動信号生成回路２２側に切り替わり、トラッキング制御動作が停止される（Ｓ４０２）。同時にメモリ入力スイッチ１３４がオフになり、トラッキング駆動メモリ８２内のメモリデータの更新が停止される（Ｓ４０３）。さらにこれと同時に位相補正部８９はトラッキングコントロール部６７の指令により位相補正量を今まで設定されていた位相補正量Ｃから位相補正量Ｄに切り替える（Ｓ４０４）。位相補正量Ｄは回転周波数を含む低い周波数帯域の制御残差が最も小さくなる値である。これにより偏心に追従するのに最も適したメモリ出力信号が得られる。この時もメモリ出力スイッチ１３３はオンのままであり、格納されているメモリデータはメモリ出力信号として加算器８８により駆動信号に加算されてトラッキング駆動回路５６に入力される（Ｓ４０５）。メモリ出力信号が加算された駆動信号によりトラッキングアクチュエータ８が駆動され、光ビーム３９の焦点位置はトラックの偏心に追従した状態を維持する（Ｓ４０６）。その後、シーク動作による光学ヘッド３の半径方向の移動が完了し、トラッキング制御の引き込みが開始される（Ｓ４０７）。
［００５８］
通常、トラッキング制御の引き込みはトラックの偏心によるトラック横断周波数が比較的低くなったタイミングで行うことで安定化できる。ここで、シーク動作を開始した時点から偏心に追従するのに最も適したメモリ出力信号によってトラッキングアクチュエータ８が駆動されているので、光学ヘッド３の移動が完了してトラッキング制御の引き込みを開始する時点で光ビーム３９のトラック横断周波数は低い状態になっている。よって即座に安定した引き込みが可能である。引き込みを開始する時点で制御動作スイッチ８７はトラッキング制御回路５５側に切り替わる（Ｓ４０８）。さらにこれと同時に位相補正部８９はトラッキングコントロール部６７の指令により位相補正量を今まで設定されていた位相補正量Ｄから位相補正量Ｃに戻す。そしてメモリ入力スイッチ１３４がオンになり、トラッキング駆動メモリ８２への書き込みが再開される（Ｓ４０１）。
【００３７】
産業上の利用可能性
［００８４］
本発明に係る焦点位置制御装置は、光ディスクに光ビームを照射して情報の記録や再生を行う光ディスク装置に適用できる。
符号の説明
［００８５］
３ 光学ヘッド
６ フォーカス制御回路（第１の制御手段）
７ フォーカスアクチュエータ（駆動手段）
８ トラッキングアクチュエータ（駆動手段）
２１ フォーカス駆動信号生成回路（第２の制御手段）
２２ トラッキング駆動信号生成回路（第２の制御手段）
５２ フォーカスエラー信号生成回路（エラー信号生成手段）
５３ トラッキングエラー信号生成回路（エラー信号生成手段）
５５ トラッキング制御回路（第１の制御手段）
６５ フォーカスエラー信号測定部（再生信号計測手段）
６６ 再生データ処理部（再生信号計測手段）
６８ トラッキングエラー信号測定部（再生信号計測手段）
７２ 加算器（加算手段）
７４ バンドパスフィルタ（フィルタ手段）
７６ フォーカス駆動メモリ（記憶手段）
７７ メモリ出力制御部（記憶データ出力手段）
７８ 位相補正部（位相補正手段）
８０ クロック生成部（回転同期信号生成手段）
８２ トラッキング駆動メモリ（記憶手段）
８３ バンドパスフィルタ（フィルタ手段）
８５ メモリ出力制御部（記憶データ出力手段）
８８ 加算器（加算手段）
８９ 位相補正部（位相補正手段）
１２１ フォーカス駆動メモリ（第１の記憶手段）
本発明は、光ディスクに記録再生を行う光ディスク装置におけるフォーカス制御やトラッキング制御などの光ビームの焦点位置制御に関するものである。
ＤＶＤ−ＲＡＭやＤＶＤ−Ｒなどの記録型ＤＶＤディスクに信号を記録再生する光ディスク装置において、近年、記録再生速度が向上されており、また装置の薄型化も進んでいる。さらには、ブルーレイディスクのように光源の短波長化と対物レンズの高開口数化によって大容量光ディスク装置が製品化されている。このような高速化、薄型化、大容量化において信頼性の高い記録再生を行うためにはフォーカス制御、トラッキング制御など光ビームの焦点位置制御にますます高い性能が要求されている。しかしながら、高速記録再生時の高い周波数の外乱に対する十分な抑制率を有する制御を実現するのは容易ではない。特に薄型光ディスク装置においては光ヘッドのレンズアクチュエータが小型・薄型のための発生推力に制約があり、制御帯域を高い周波数まで伸ばすことは非常に困難である。また高密度化されたブルーレイディスク装置においては、トラックピッチは０．３２マイクロメートルと従来のＤＶＤディスクの４３％までも小さくなっており、高いトラッキング精度が要求される。
光ディスク装置のフォーカス制御、トラッキング制御において最も問題となるのは面振れと偏心である。面振れや偏心が大きなディスクを高速で回転させた場合、安定して制御を引き込み、光ビームをディスクの記録面及び記録トラックに高精度に追従させることは容易ではない。例えばＤＶＤ−Ｒディスクに２０倍速記録をすると最高回転周波数は２００Ｈｚとなり、偏心量が５０μｍある場合に、制御残差を、安定した記録再生が可能な０．０２μｍ以下にまで抑えるためにはおよそ７０ｄＢの制御ゲインが必要となる。そのためには少なくとも制御帯域を１５ｋＨｚ程度まで広げる必要がある。しかしながら、制御帯域は、アクチュエータの発生推力、高次共振、位相遅れなどの影響で１０ｋＨｚ以上にすることは困難である。
また、ディスクには、回転周波数で変化する面振れ、偏心以外により高い周波数で変化する局所的な面振れや偏心が存在する場合がある。これは、ディスク製造時のマスタディスクのスタンパに生じている局所的な歪みに起因する。このようなスタンパで製造された光ディスクは、ほぼ同一箇所で同様のトラック歪み、もしくは記録面の方向の歪みがあり、部分的な面振れ、偏心となってしてフォーカス制御、トラッキング制御に大きな影響を与える。このような歪みは、半径方向の複数のトラックにおいて毎回転に存在することが多く、回転周波数に対して非常に高次の外乱となるために通常の制御では抑制することができない。このため、大きな制御残差が発生し、局所的に記録や再生が不可能になることがある。
偏心量や面振れ量の影響を低減するための補正処理として、偏心及び面振れの情報を一旦メモリに記憶させて焦点位置制御に使用するフィードフォワード制御を用いた装置が公知である。当該装置は、ディスクの回転周波数と同期して、メモリに対して偏心及び面振れの情報の書き込んでおき、そのデータをメモリから読み出して、トラッキング制御、フォーカス制御などに使用している（例えば、特許文献１，２参照）。このような装置は、メモリから読み出したデータにより面振れや偏心が低減された状態で通常の制御を行うことができ、面振れや偏心が大きいディスクを回転させた際にも制御残差を抑制することができる。
また、通常のフィードバック制御系のトラッキングエラー信号を、ディスクの回転に同期して順次メモリに記憶させ、１回転遅延後に順次出力させてトラッキング制御に用いる繰り返し制御装置が公知である。当該装置は、メモリに記憶した１回転前のトラッキングエラー信号をフィードバック制御系の伝達関数の逆数の伝達関数を持つ補償手段を介して、トラッキング誤差信号に加算してトラッキング制御系を構成している（例えば、特許文献３，４参照）。この構成により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。
特開２００３−６７９５２号公報 特開２００５−６３５２２号公報 特開２００１−１９５７６０号公報 特開２００３−９１８４１号公報
トラッキングエラー信号などの偏心及び面振れのデータをディスクの回転に同期してメモリに記憶したり、読み出したりする際には、そのシステムを構成するハードウエアやソフトウエアの処理による遅延時間があるために、データをメモリに保存した回転位相と、メモリに保存したデータを適切な偏差量として出力させるべき回転位相が異なる場合がある。この場合には、本来の偏差量として出力すべきタイミングからずれたタイミングでデータが出力されて通常のフィードバック制御系に入力される。このため、上述した効果が低下してしまったり、逆に、抑制すべき制御残差が増大してしまうことがある。
データを記憶させる際や読み出す際の遅延時間によるタイミングずれの影響は、ディスクの回転周波数が高くなり、抑制すべき制御残差の帯域が高くなればなるほど大きくなる。また、メモリに保存したデータにより回転周波数成分である面振れや偏心による制御残差を抑制する場合と、前述したディスクの歪みによる部分的な面振れや偏心などの高次周波数成分の制御残差を抑制する場合とでは、その周波数の違いにより遅延時間による影響度合いが異なる。したがって、回転周波数成分のみを考慮してタイミングを調整すると部分的な面振れや偏心などの高次周波数成分の制御残差が通常のフィードバック制御よりも逆に悪化してしまうこともあり得る。このようにデータを記憶させる際や読み出す際の遅延時間によるタイミングずれは、高精度なフォーカス制御やトラッキング制御を阻害するため、高速記録再生や高密度記録再生を実現する上で重大な障害となる。
上記問題に鑑み、本発明は、データを記憶させる際や読み出す際の遅延時間によるタイミングずれを抑制して、高精度なフォーカス制御又はトラッキング制御を実現することを課題とする。
上記課題を解決するために次のような手段を講じた。すなわち、光ビームの焦点位置制御装置として、記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成する制御手段と、前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成する回転同期信号生成手段と、前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するための記憶手段と、前記クロック信号に同期して前記記憶手段に格納された前記記憶データを順次読み出す記憶データ出力手段と、前記記憶データ出力手段が前記記憶手段から前記記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相を補正する位相補正手段と、前記記憶データ出力手段の出力信号を前記制御信号に加算する加算手段と、を具備し、前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われている場合及び行われていない場合のいずれにおいても前記位相を補正するものであり、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記記憶手段への前記制御信号の入力を遮断するものとする。
また、光ビームの焦点位置制御装置として、記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成する制御手段と、前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成する回転同期信号生成手段と、前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するための第１及び第２の記憶手段と、前記クロック信号に同期して前記第１及び第２の記憶手段に格納された前記記憶データをそれぞれ順次読み出す第１及び第２の記憶データ出力手段と、前記第１及び第２の記憶データ出力手段がそれぞれ前記第１及び第２の記憶手段から前記記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相をそれぞれ補正する位相補正手段と、前記第１及び第２の記憶データ出力手段の出力信号を前記制御信号に加算する加算手段と、を具備するものとする。
また、光ビームの焦点位置制御装置として、記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成する制御手段と、前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成する回転同期信号生成手段と、前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するための記憶手段と、前記クロック信号に同期して前記記憶手段に格納された前記記憶データを順次読み出す第１及び第２の記憶データ出力手段と、前記第１及び第２の記憶データ出力手段が前記記憶手段から前記記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相をそれぞれ補正する位相補正手段と、前記第１及び第２の記憶データ出力手段の出力信号を前記制御信号に加算する加算手段と、を具備するものとする。
また、光ビームの焦点位置制御方法として、記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するステップと、前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成するステップと、前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成するステップと、前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するステップと、前記クロック信号に同期して前記格納された記憶データを順次読み出すステップと、前記格納された記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相を補正するステップと、前記読み出された記憶データを前記制御信号に加算し、当該加算結果に基づいて前記光ビームの焦点位置を制御するステップと、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記制御信号を前記記憶データとして格納するのを停止するステップと、を具備するものとする。
本発明によれば、データを記憶させる際や読み出す際の遅延時間によるタイミングずれを、所望の周波数帯域に合わせて調整することができる。また複数の記憶手段を有することにより複数の周波数に対応した補正信号を生成し、それぞれの補正信号の出力タイミングを調整できる。これらにより高速記録再生や高密度記録再生に対応した高精度で安定したフォーカス制御やトラッキング制御を実現することができる。
図１は、実施の形態１に係る焦点位置制御装置を組み込んだ光ディスク装置の構成図である。 図２は、光ヘッドの光学系の構成図である。 図３は、光検出器の構成図である。 図４は、再生信号処理回路、フォーカスエラー信号生成回路及びトラッキングエラー信号生成回路の構成図である。 図５は、フォーカスメモリ処理回路の構成図である。 図６は、実施の形態１に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図７は、ＦＧ信号、クロック信号及びフォーカス制御信号との関係を表す図である。 図８は、駆動メモリへのデータの書き込みと読み出しのタイミングを示す図である。 図９は、フォーカス制御のみの場合のフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１０は、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１１は、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１２は、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１３は、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１４は、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の波形図である。 図１５は、バンドパスフィルタの特性図である。 図１６は、位相補正量とフォーカスエラー信号の最大振幅との関係を示す図である。 図１７は、実施の形態２に係る焦点位置制御装置を組み込んだ光ディスク装置の構成図である。 図１８は、トラッキングメモリ処理回路の構成図である。 図１９は、実施の形態２に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図２０は、実施の形態３に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図２１は、実施の形態４に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ処理回路の構成図である。 図２２は、実施の形態４に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図２３は、位相補正量に対する再生ジッタの変化を示す図である。 図２４は、実施の形態５に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図２５は、実施の形態６に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図２６は、トラッキング動作停止中の駆動信号の波形図である。 図２７は、図２６に対応するトラック横断信号の波形図である。 図２８は、トラッキング動作停止中の駆動信号の波形図である。 図２９は、図２８に対応するトラック横断信号の波形図である。 図３０は、実施の形態７に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ処理回路の構成図である。 図３１は、実施の形態７に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。 図３２は、図３０に示したバンドパスフィルタの特性図である。 図３３は、一つのメモリ出力信号のみが加算されたフォーカス制御信号の波形図である。 図３４は、一つのメモリ出力信号のみが加算されたフォーカス制御信号の波形図である。 図３５は、二つのメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号及びフォーカスエラー信号の波形図である。 図３６は、実施の形態８に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ処理回路の構成図である。 図３７は、実施の形態８に係る焦点位置制御装置の動作フローチャートである。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る焦点位置制御装置を組み込んだ光ディスク装置の構成を示す。光ディスク１はスピンドルモータ２によって回転駆動される。スピンドルモータ２の回転周波数はスピンドルモータ制御回路５によってコントロールされる。スピンドルモータ制御回路５は、システムコントローラ６１のスピンドルコントロール部６２から指定された回転周波数で光ディスク１を回転させる。このとき、スピンドルモータ制御回路５は、スピンドルモータ２から出力される回転同期信号からＦＧ信号を生成し、そのＦＧ信号により回転周波数を検出しながら、スピンドルモータ２の回転周波数を制御する。光学ヘッド３は光ビーム３９を光ディスク１の記録面に集光してデータの記録又は再生を行う。記録すべきデータは図示しない記録信号処理回路で記録信号に変換されて光学ヘッド３に送られる。光ディスク１から読み取った再生信号は再生信号処理回路１９で処理され、データ再生信号であるＲＦ信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などの信号が生成される。
光学ヘッド３の対物レンズ４は、マグネットとフォーカス駆動コイルとで構成されたフォーカスアクチュエータ７により、光ビーム３９の光軸方向（フォーカス方向）に駆動される。フォーカスエラー信号生成回路５２は、光ディスク１の記録面に対する光ビーム３９の焦点ずれを示すフォーカスエラー信号を生成する。フォーカス制御回路６は、フォーカスエラー信号に基づき、光学ヘッド３から出射された光ビーム３９の焦点位置を光ディスク１の記録面に合わせるために、フォーカス駆動コイルに印可する電圧を制御するフォーカス制御信号を出力する。
光学ヘッド３を異なる半径位置に移動させる光学ヘッド移動手段１３は、トラバースモータ１４、リードスクリュウ１５、ラック１６、及びガイド軸１７で構成されている。トラバースモータ１４の回転軸に形成されたリードスクリュウ１５は、光学ヘッド３ に固定されたラック１６と係合している。光学ヘッド３はガイド軸１７によって直進可能に支持されている。そして光学ヘッド３は、リードスクリュウ１５とラック１６とを介して伝達されたトラバースモータ１４の回転トルクによって、光ディスク１の半径方向に移動される。トラバースモータ１４の回転はトラバースコントロール部６３の指令にしたがって、トラバースモータ制御回路１８により制御され、光ヘッド３の半径方向の位置がコントロールされる。
図２は、光学ヘッド３の光学系の構成を示す図である。光学ヘッド３には、対物レンズ４、レーザー光源３１、カップリングレンズ３２、偏光ビームスプリッタ３３、１／４波長板３４、反射ミラー３５、検出レンズ３６、円筒レンズ３７、光検出器３８が取り付けられている。レーザー光源３１より発生した光ビーム３９は、レンズ３２で平行光にされた後に、偏光ビームスプリッタ３３、１／４ 波長板３４を通過し、反射ミラー３５で折り曲げられ、対物レンズ４により光ディスク１の記録面上に集束して照射される。光ディスク１の記録面で反射した戻り光は、対物レンズ４を通過して反射ミラー３５により折り曲げられて、１／４波長板３４などを通過して光検出器３８に集束して照射される。
図３は、光検出器３８の構成と光ディスク１からの反射光との関係を示したものである。光検出器３８は、分割された４つの受光素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから構成されている。各受光素子の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄは再生信号処理回路１９に出力される。図４は、再生信号処理回路１９、フォーカスエラー信号生成回路５２、ＲＦ信号生成回路５４を示している。再生信号処理回路１９は、光検出器３８の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄを、ＲＦ信号、フォーカスエラー信号のそれぞれを生成する回路に出力する。フォーカスエラー信号生成回路５２は、光検出器３８の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄから、フォーカスエラー（ＦＥ）信号＝（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）を生成し、フォーカス制御回路６に出力する。ＲＦ信号生成回路５４は、光検出器３８の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄから、ＲＦ信号＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）を生成する。
図１に戻り、フォーカス制御回路６は、フォーカス制御が所望の応答特性を持ち、安定な動作を行うように、出力すべきフォーカス制御信号の振幅と位相の周波数特性を補償する。フォーカス制御回路６の出力は、制御動作スイッチ７１、及び加算器７２を介してフォーカス駆動回路５１に入力される。フォーカス駆動回路５１が出力するフォーカス駆動コイルに印可する電圧によりフォーカスアクチュエータ７が駆動される。
フォーカス駆動信号生成回路２１は、フォーカス制御が動作していない状態からフォーカス制御を引き込む場合や、複数の記録層を有する多層ディスクに記録再生する際に現在の記録層から他の記録層に光ビーム３９の焦点位置を移動させるいわゆるフォーカスジャンプを行う場合にフォーカスアクチュエータ７に対する加速駆動信号や減速駆動信号を生成するものである。制御動作スイッチ７１はフォーカス制御回路６を停止させ、その出力を遮断し、フォーカス駆動信号生成回路２１の出力をフォーカス駆動回路５１へ入力するか、フォーカス制御を動作させてフォーカス制御回路６の出力をフォーカス駆動回路５１へ入力するか、を切り替えるものである。制御動作スイッチ７１によりフォーカス制御信号が選択されている際には、フォーカス制御信号がフォーカスメモリ処理回路２３に入力され、フォーカスメモリ処理回路２３の出力は加算器７２によりフォーカス制御信号に加算されて、フォーカス駆動回路５１に入力される。
システムコントローラ６１は、フォーカスコントロール部６４、フォーカスエラー信号測定部６５、スピンドルコントロール部６２、トラバースコントロール部６３、再生データ処理部６６などから構成されている。フォーカスコントロール部６４は、フォーカス制御の全体をコントロールする。フォーカスエラー信号測定部６５は、フォーカスエラー信号の振幅を測定する。スピンドルコントロール部６２はスピンドルモータ制御を行う。トラバースコントロール部６３はトラバース制御を行う。再生データ処理部６６はＲＦ信号に基づき、再生データを生成する処理を行う。
図５は、フォーカスメモリ処理回路２３の構成を示す。フォーカス制御信号はメモリ入力スイッチ７３を介してバンドパスフィルタ７４に入力される。バンドパスフィルタ７４は、フォーカス制御信号に含まれる所望の周波数帯域の信号を抽出したメモリ入力信号を生成し、メモリ入力制御部７５に出力する。バンドパスフィルタ７４が通過させる周波数帯域は、フォーカスコントロール部６４からのフィルタ制御信号により所望の帯域にコントロールされる。メモリ入力制御部７５はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ７６の所定のクロックアドレスに格納する。クロック信号はクロック生成部８０で生成され、フォーカスコントロール部６４を介して入力されたＦＧ信号が逓倍された回転同期信号である。クロックアドレスは光ディスク１の１回転で一巡する。メモリ出力制御部７７は位相補正部７８からの指令信号に基づき、指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをメモリ出力信号として出力する。メモリ出力信号は増幅器７９によって所望のゲインで増幅され、メモリ出力スイッチ８１を介して加算器７２によりフォーカス制御信号に加算される。増幅器７９のゲインはフォーカスコントロール部６４からのゲインコントロール信号により所望のゲインにコントロールされる。メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号はフォーカス駆動回路５１に入力されてフォーカスアクチュエータ７を駆動する電圧に変換される。
以上のように構成された本実施形態に係るフォーカス制御装置（焦点位置制御装置）が組み込まれた光ディスク装置の動作を説明する。まず、フォーカス制御装置の動作が開始されるまでの動作を簡単に説明する。各動作はシステムコントローラ６１からの指令に基づき実行される。最初にシステムコントローラ６１からの指令によりトラバースモータ制御回路１８がトラバースモータ１４を駆動して光学ヘッド３を所望の半径位置に移動させる。次にスピンドルモータ制御回路５はシステムコントローラ６１から指定された所望の回転周波数で光ディスク１を回転駆動する。この状態でフォーカス制御装置の動作が開始される。
次に本実施形態に係るフォーカス制御装置の動作の詳細を図６のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカスコントロール部６４からの指令によりフォーカス駆動信号生成回路２１が出力した駆動信号により対物レンズ４がアップダウンされる。そして、フォーカスエラー信号がゼロに近づいたタイミング、つまり光ビーム３９の焦点がディスク記録面に近づいたタイミングで制御動作指令によりフォーカス制御回路６を動作させるとともに、制御動作スイッチ７１を切り替えて、フォーカス制御信号がフォーカス駆動回路５１に入力される（Ｓ１）。これと同時にメモリ入力スイッチ７３が入り、フォーカス制御信号がバンドパスフィルタ７４を通過してメモリ入力制御部７５に入力される（Ｓ２）。メモリ入力制御部７５はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ７６の先頭のクロックアドレスから順番に格納していき、格納開始から光ディスク１が１回転したらまた先頭のクロックアドレスから繰り返し格納する（Ｓ３）。そして、光ディスク１が格納開始から１回転以上経過すると、メモリ出力制御部７７はクロックに同期して、位相補正部７８からの指令信号に基づき、指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをメモリ出力信号として出力を開始する（Ｓ４）。これと同時にメモリ出力スイッチ８１が入り、増幅器７９を介してメモリ出力信号をフォーカス制御信号に加算し（Ｓ５）、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によりフォーカス制御を実行する（Ｓ６）。
バンドパスフィルタ７４を通過したフォーカス制御信号がメモリ入力制御部７５に入力されてから（Ｓ２）、メモリデータがメモリ出力信号として出力されるまで（Ｓ４）の動作をさらに詳しく説明する。図７は、ＦＧ信号、クロック信号、及びフォーカス駆動メモリ７６の各クロックアドレスに格納されるフォーカス制御信号、すなわちメモリ入力信号を示している。クロック信号はＦＧ信号に同期して光ディスク１の１回転をＭ分割したタイミングで出力される。図８は、フォーカス駆動メモリ７６にデータを格納するタイミングを示すクロック信号、フォーカス駆動メモリ７６の各クロックアドレスに格納されたメモリデータ、フォーカス駆動メモリ７６からメモリデータを読み出すタイミングを示すクロック信号、及びクロック信号に同期して読み出されるメモリデータを示している。メモリ入力信号はＰ番目のクロックに同期してＰ番目のメモリデータとしてＰ番目のクロックアドレスに格納される。メモリデータを読み出す際には、Ｐ番目のクロックに同期して光ディスク１の１周前の（Ｐ＋Ｓ）番目のクロックアドレスに格納されているメモリデータを出力する。つまり１周前に格納した際のクロックに対してＳ個のクロック分だけ位相を進めて出力する。位相を進めるクロック数は位相補正部７８から指定される。
このようにＳ個のクロック分だけ位相を進めて読み出すことにより、メモリ入力制御部７５の処理時間、フォーカス駆動メモリ７６への書き込み処理時間、及びバンドパスフィルタ７４の周波数特性による位相遅れなどによって発生するフォーカス制御信号に対するメモリ出力信号の遅延を補正することができる。この遅延を補正しない場合には、メモリ出力信号が本来の偏差量として出力すべきタイミングからずれたタイミングでフォーカス制御信号に加算される。このため、フォーカス制御回路６で行われる通常のフィードバック制御に対して不要な外乱を加えることになり、抑制すべき制御残差が逆に増大してしまうことになる。この遅延の補正を行うことにより、いわゆる繰り返し制御の効果、すなわちフォーカス制御回路６による通常のフィードバック制御では抑制しきれない制御残差をも抑えることが可能となる。
次に本発明の最大の特徴である遅延補正量の調整に関して説明する。この遅延の悪影響はディスクの回転周波数が高くなり、抑制すべき制御残差の帯域が高くなればなるほど大きくなる。また、フォーカス制御回路６による通常のフィードバック制御で抑制しきれていない制御残差の周波数、つまり抑制すべき制御残差の周波数によって最適な遅延補正量の大きさが異なる場合がある。フォーカス制御信号に対するメモリ出力信号の遅延時間がハードウエアやソフトウエアの処理時間のみによって決まる場合は遅延時間が一定となるが、回転周波数が高くなればなるほど補正すべきクロック数は多くなってくる。また同一回転周波数でも、抑制すべき制御残差の周波数が高ければ高いほど制御残差の変化周期間に存在するクロック数が減ってくるので１クロック分の遅延による影響度合いが高くなる。またバンドパスフィルタ７４などの周波数特性を有する要因がある場合にはその位相特性による遅延が加わる。この場合には抑制すべき制御残差の周波数によって遅延時間が変化する。したがって、遅延補正量はメモリを用いた繰り返し制御の効果が最も大きくなるように適宜最適な調整を実施する必要がある。
図９は、メモリ出力信号がフォーカス制御信号に加算されていない場合（メモリ出力スイッチオフ）のフォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の時間変化を示している。この時の光ディスク１の回転周波数は２００Ｈｚ程度でゲイン交点が６ｋＨｚ程度であり、光ディスク１には回転周波数の面振れとその高次成分、及び光ディスク１の歪みによる局所的な面振れがほぼ回転周波数の１０倍の周波数で存在する場合を示している。破線は、制御残差が記録再生を行うのに十分な程度まで小さく抑えることができる理想的なフォーカス制御信号である。図９に示すように通常のフィードバック制御では回転周波数の面振れ成分に追従できておらず、高次の局所的な面振れにも全く追従できていない。
図１０から図１４は、上記と同一条件でメモリ出力信号が加算された（メモリ出力スイッチオン）フォーカス制御信号とフォーカスエラー信号の時間変化を示している。また、図１５は、バンドパスフィルタ７４の特性を示す。図１０から図１３では、バンドパスフィルタ７４は、回転周波数成分から局所的な面振れの周波数成分まで帯域を通過させる。図１０は位相補正部７８から指示される位相補正量Ｓがゼロの場合である。この図からわかるように、回転周波数成分は図９の通常のフォーカス制御だけの場合よりも抑制できているが、高次の局所的な面振れ成分に関しては、フォーカス制御信号に大きな位相遅れが発生し、通常のフォーカス制御よりも悪化している。これはメモリ入力制御部７５の処理時間、フォーカス駆動メモリ７６への書き込み処理時間、及びバンドパスフィルタ７４の周波数特性による位相遅れなどによって発生するフォーカス制御信号に対するメモリ出力信号の遅延によるものであり、高い周波数成分ほどその影響を大きく受けていることがわかる。図１１は位相補正量Ｓを２に設定した場合である。この場合は回転周波数を含む低い周波数成分は完全に抑制できているが、高次の成分はさらに悪化している。図１２は位相補正量Ｓを５に設定した場合である。この場合は、フォーカス制御信号の低い周波数成分の位相が進み過ぎているために回転周波数成分の制御残差があるが、高次の制御残差は小さく抑えることができている。図１３は位相補正量Ｓを７に設定した場合である。この場合は、フォーカス制御信号の位相が進み過ぎており、制御残差は完全に拡大している。図１４では、図１２と同様に位相補正量Ｓを５としているが、バンドパスフィルタ７４の特性が異なる。すなわち、回転周波数成分など低い周波数成分は遮断し、局所的な面振れの周波数成分を含む高い周波数成分だけを通過させる。このようにすることにより、フォーカス駆動メモリ７６には低い周波数成分が格納されなくなるのでメモリ出力信号、つまりフォーカス制御信号に存在していた位相が進み過ぎた低い周波数成分が存在しなくなる。よって回転周波数成分の制御残差が増大することを防ぐことができている。
図１６は、位相補正量Ｓと制御残差の関係をまとめたものであり、位相補正量Ｓを変化させた時のフォーカスエラー信号の振幅の最大値の変化を示している。縦軸は通常のフォーカス制御のみの場合のフォーカスエラー信号の最大振幅を基準にした比をデシベルで表している。これからわかるように図９から図１３までの各条件においては位相補正量Ｓを５に設定した場合が最も制御残差を小さく抑制できていることになる。また、回転周波数成分など低周波数成分を抑制する必要がある場合には位相補正量Ｓを２に設定するのが最適であることがわかる。さらに図１４の場合のようにバンドパスフィルタ７４の特性を最適化することにより図１２の場合よりもさらに制御残差を低減することができる。
以上のように、記録再生する光ディスク１の面振れ量、高次の局所的な面振れの有無とその大きさ、さらにメモリ入力制御部７５の処理時間、フォーカス駆動メモリ７６への書き込み処理時間、及びバンドパスフィルタ７４などの周波数特性によって位相遅れの周波数とその大きさが異なる。しかしながら、本実施形態に係るフォーカス制御装置によれば、フォーカス駆動メモリ７６に書き込んだ際のクロック位置に対する読み出す際のクロック位置の位相を補正することができる。よって、その条件に応じて最適な位相補正量Ｓを設定して制御残差を小さくすることが可能となる。さらにフォーカス駆動メモリ７６に入力されるメモリ入力信号の周波数帯域をバンドパスフィルタ７４によって制限することができるので、位相補正によって発生する不要な帯域における位相の進み過ぎを防ぐことができる。これらによりどのような場合でも制御残差を常に最小に抑えることが可能となる。
（実施の形態２）
図１７は、本発明の実施の形態２に係る焦点位置制御装置を組み込んだ光ディスク装置の構成を示す。本実施形態に係る焦点位置制御装置は、実施の形態１に係る焦点位置制御装置におけるフォーカス制御をトラッキング制御に置き換えたものである。以下、実施の形態１と異なる点についてのみ説明する。
対物レンズ４は、マグネットとトラッキング駆動コイルとで構成されたトラッキングアクチュエータ８により、光ディスク１の半径方向（トラッキング方向）に駆動される。トラッキングエラー信号生成回路５３は、記録面に形成されたトラックに対する光ビーム３９の焦点位置のずれを示すトラッキングエラー信号を生成する。トラッキング制御回路５５は、光学ヘッド３から出射された光ビーム３９を記録面に形成されたトラックに追従させるためのトラッキング制御信号を出力する。トラッキング駆動回路５６は、トラッキング制御信号に基づいて、トラッキング駆動コイルに印可すべき電圧を制御する。図４は、トラッキングエラー信号生成回路５３を示している。トラッキングエラー信号生成回路５３は、光検出器３８の出力ａ、ｂ、ｃ、ｄから、トラッキングエラー（ＴＥ）信号＝（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）を生成し、トラッキング制御回路５５に出力する。
図１７に戻り、トラッキング制御回路５５は、トラッキング制御が所望の応答特性を持ち、安定な動作を行うように、出力すべきトラッキング制御信号の振幅と位相の周波数特性を補償する。トラッキング制御回路５５の出力は、制御動作スイッチ８７、及び加算器８８を介してトラッキング駆動回路５６に入力される。トラッキング駆動回路５６が出力するトラッキング駆動コイルに印可する電圧によりトラッキングアクチュエータ８が駆動される。
トラッキング駆動信号生成回路２２は、光学ヘッド３が異なる半径位置に移動した場合などトラッキング制御が動作していない状態からトラッキング制御を引き込む場合や、光ビーム３９の焦点位置をあるトラックから他のトラックへ移動させるいわゆるトラックジャンプを行う場合にトラッキングアクチュエータ８に対する加速駆動信号や減速駆動信号を生成するものである。制御動作スイッチ８７はトラッキング制御回路５５を停止させ、その出力を遮断し、トラッキング駆動信号生成回路２２の出力をトラッキング駆動回路５６へ入力するか、トラッキング制御を動作させてトラッキング制御回路５５の出力をトラッキング駆動回路５６へ入力するか、を切り替えるものである。制御動作スイッチ８７によりトラッキング制御信号が選択されている際には、トラッキング制御信号がトラッキングメモリ処理回路２４に入力され、トラッキングメモリ処理回路２４の出力は加算器８８によりトラッキング制御信号に加算されて、トラッキング駆動回路５６に入力される。
システムコントローラ６１は、トラッキングコントロール部６７、トラッキングエラー信号測定部６８、スピンドルコントロール部６２、トラバースコントロール部６３、再生データ処理部６６などから構成されている。トラッキングコントロール部６７は、トラッキング制御の全体をコントロールする。トラッキングエラー信号測定部６８は、トラッキングエラー信号の振幅を測定する。
図１８は、トラッキングメモリ処理回路２４の構成を示す。トラッキング制御信号はメモリ入力スイッチ１３４を介してバンドパスフィルタ８３に入力される。バンドパスフィルタ８３は、トラッキング制御信号に含まれる所望の周波数帯域の信号を抽出したメモリ入力信号を生成し、メモリ入力制御部８４に出力する。バンドパスフィルタ８３が通過させる周波数帯域は、トラッキングコントロール部６７からのフィルタ制御信号により所望の帯域にコントロールされる。メモリ入力制御部８４はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてトラッキング駆動メモリ８２の所定のクロックアドレスに格納する。クロック信号はクロック生成部８０で生成され、トラッキングコントロール部６７を介して入力されたＦＧ信号が逓倍された回転同期信号である。クロックアドレスは光ディスク１の１回転で一巡する。メモリ出力制御部８５は位相補正部８９からの指令信号に基づき、指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをメモリ出力信号として出力する。メモリ出力信号は増幅器８６によって所望のゲインで増幅され、メモリ出力スイッチ１３３を介して加算器８８によりトラッキング制御信号に加算される。増幅器８６のゲインはトラッキングコントロール部６７からのゲインコントロール信号により所望のゲインにコントロールされる。メモリ出力信号が加算されたトラッキング制御信号はトラッキング駆動回路５６に入力されてトラッキングアクチュエータ８を駆動する電圧に変換される。
以上のように構成された本実施形態に係るトラッキング制御装置（焦点位置制御装置）が組み込まれた光ディスク装置の動作を説明する。まず、トラッキング制御装置の動作が開始されるまでの動作を簡単に説明する。各動作はシステムコントローラ６１からの指令に基づき実行される。最初にシステムコントローラ６１からの指令によりトラバースモータ制御回路１８がトラバースモータ１４を駆動して光学ヘッド３を所望の半径位置に移動させる。次にスピンドルモータ制御回路５はシステムコントローラ６１から指定された所望の回転周波数で光ディスク１を回転駆動する。ここでまずフォーカス制御装置の動作が開始され、フォーカス制御が動作している状態でトラッキング制御装置の動作が開始される。
次に本実施形態に係るトラッキング制御装置の動作の詳細を図１９のフローチャートを用いて説明する。まずトラックの偏心によるトラック横断周波数が比較的低くなったタイミングでトラッキングコントロール部６７から制御動作指令によりトラッキング制御回路５５を動作させるとともに、制御動作スイッチ８７を切り替えて、トラッキング制御信号がトラッキング駆動回路５６に入力される（Ｓ２１）。これと同時にメモリ入力スイッチ１３４及び１３３が入り、トラッキング制御信号がバンドフィルタ８３を通過してメモリ入力制御部８４に入力される（Ｓ２２）。メモリ入力制御部８４はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてトラッキング駆動メモリ８２の先頭のクロックアドレスから順番に格納していき、格納開始から光ディスク１が１回転したらまた先頭のクロックアドレスから繰り返し格納する（Ｓ２３）。そして、光ディスク１が格納開始から１回転以上経過すると、メモリ出力制御部８５はクロックに同期して、位相補正部８９からの指令信号に基づき、指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをメモリ出力信号として出力を開始する（Ｓ２４）。これと同時にメモリ出力スイッチ１３３が入り、増幅器８６を介してメモリ出力信号をトラッキング制御信号に加算し（Ｓ２５）、メモリ出力信号が加算されたトラッキング制御信号によりトラッキング制御を実行する（Ｓ２６）。
なお、バンドパスフィルタ８３を通過したトラッキング制御信号がメモリ入力制御部８４に入力されてから（Ｓ２２）、メモリデータをメモリ出力信号として出力されるまで（Ｓ２４）の動作の詳細は実施の形態１の場合と同様である。また、実施の形態１で説明したフォーカス制御における回転周波数成分の面振れは、本実施形態に係るトラッキング制御におけるトラックの偏心に相当する。実施の形態１に係るフォーカス制御における高次の局所的な面振れは、本実施形態に係るトラッキング制御における高次の局所的なトラックの偏心に相当する。
以上のように、フォーカス制御の場合と同様に、トラッキング制御においても記録再生する光ディスク１の偏心量、高次の局所的な偏心の有無とその大きさ、さらにメモリ入力制御部８４の処理時間、トラッキング駆動メモリ８２への書き込み処理時間、及びバンドパスフィルタ８３などの周波数特性によって位相遅れの周波数とその大きさが異なる。しかしながら、本実施形態に係るトラッキング制御装置によれば、トラッキング駆動メモリ８２に書き込んだ際のクロック位置に対する読み出す際のクロック位置の位相を補正することができる。よって、その条件に応じて最適な位相補正量Ｓを設定して制御残差を小さくすることが可能となる。さらにトラッキング駆動メモリ８２に入力されるメモリ入力信号の周波数帯域をバンドパスフィルタ８３によって制限することができるので、位相補正によって発生する不要な帯域における位相の進み過ぎを防ぐことができる。これらによりどのような場合でも制御残差を常に最小に抑えることが可能となる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る焦点位置制御装置は、最適な位相補正量Ｓとしてエラー信号の最大振幅が最も小さくなる遅延補正量を求めるように構成したものである。以下、本実施形態に係る焦点位置制御装置がフォーカス制御装置である場合を例にして説明する。本実施形態に係る焦点位置制御装置及びそれが組み込まれた光ディスク装置の構成は実施の形態１と同様である（図１、図５参照）。フォーカスエラー信号測定部６５はフォーカスエラー信号生成回路５２で生成されたフォーカスエラー信号の振幅を測定する。そして位相補正量としてのクロック数Ｓを変化させながら、フォーカスエラー信号の振幅を測定し、その振幅が最も小さくなるクロック数Ｓを決定する。
本実施形態に係る焦点位置制御装置の動作を図２０のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカス駆動メモリ７６へのメモリデータの格納とメモリデータの読み出し、フォーカス制御信号への加算が行われ、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によるフォーカス制御が動作している状態、すなわちメモリ出力スイッチ８１がオンになっている状態から開始する（Ｓ１０１）。フォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して位相補正量Ｓ＝０に設定する（Ｓ１０２）。メモリ出力制御部７７が位相補正量Ｓ＝０でメモリデータを取り出して出力している状態で、フォーカスエラー信号測定部６５は、フォーカスエラー信号のディスク１回転中の最大振幅を測定し、その振幅をＶ（０）として保存する（Ｓ１０４）。次にフォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して現在の位相補正量Ｓに１を加えた設定をする（Ｓ１０６）。この状態でフォーカスエラー信号測定部６５は、フォーカスエラー信号のディスク１回転中の最大振幅を測定し、その振幅をＶ（１）として保存する。この位相補正量Ｓを１ずつ大きくして、フォーカスエラー信号の最大振幅の測定を、所定回数の測定が完了したか確認しながら（Ｓ１０３）繰り返す。そして所定の回数の測定が完了したら測定した最大振幅が最も小さくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（Ｓ１０７）。
ただし、位相補正量を大きくし過ぎるとあまりにもフォーカスエラー信号が大きくなり過ぎてフォーカス制御が不安定になる場合がある（図１６参照）。測定が所定の回数まで達していない場合でもフォーカスエラー信号の最大振幅が所定の限界値を越えた場合にはそこで測定を中断し（Ｓ１０５）、それまでに測定したものの中から最大振幅が最も小さくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（Ｓ１０７）。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置は、メモリに書き込んだ際と読み出した際とのクロック位置の位相遅れ量がどのような大きさであっても、フォーカスエラー信号を最も小さく抑えられる最適な位相補正量を求めることができ、どのような場合でも安定した制御特性を持つ焦点位置制御装置が実現できる。また、本実施形態は実施の形態２で示したトラッキング制御を行う焦点位置制御装置に変形することができる。すなわち、フォーカスエラー信号の代わりにトラッキングエラー信号を測定し、トラッキングエラー信号の最大振幅が最小となる位相補正量Ｓを決定するようにする。これにより、メモリに書き込んだ際と読み出した際とのクロック位置の位相遅れ量がどのような大きさであっても、トラッキングエラー信号を最も小さく抑えられる最適な位相補正量を求めることができ、どのような場合でも安定した制御特性を持つ焦点位置制御装置が実現することができる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る焦点位置制御装置は、最適な位相補正量ＳとしてＲＦ信号から得られる再生ジッタが最も小さくなる遅延補正量を求めるように構成したものである。以下、本実施形態に係る焦点位置制御装置がフォーカス制御装置である場合を例にして説明する。本実施形態に係る焦点位置制御装置及びそれが組み込まれた光ディスク装置の構成は実施の形態１と同様である（図１参照）。再生データ処理部６６はＲＦ信号生成回路５４で生成されたＲＦ信号に基づき、再生ジッタを測定する。図２１は、本実施形態に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ回路２３の構成を示す。測定した再生ジッタ値はフォーカスコントロール部６４に送られ、その大きさが判断される。そして位相補正量としてのクロック数Ｓを変化させながら、再生ジッタを測定し、再生ジッタが最も小さくなるクロック数Ｓを決定する。
本実施形態に係る焦点位置制御装置の動作を図２２のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカス駆動メモリ７６へのメモリデータの格納とメモリデータの読み出し、フォーカス制御信号への加算が行われ、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によるフォーカス制御が動作している状態、すなわちメモリ出力スイッチ８１がオンになっている状態から開始する（Ｓ２０１）。フォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して位相補正量Ｓ＝０に設定する（Ｓ２０２）。メモリ出力制御部７７が位相補正量Ｓ＝０でメモリデータを取り出して出力している状態で、再生データ処理部６６は、ＲＦ信号から再生ジッタを測定し、その大きさをＪ（０）としてフォーカスコントロール部６４に送り、フォーカスコントロール部６４にて保存される（Ｓ２０４）。次にフォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して現在の位相補正量Ｓに１を加えた設定をする（Ｓ２０６）。この状態で再生データ処理部６６は、再生ジッタを測定し、その振幅をＪ（１）として保存する。この位相補正量Ｓを１ずつ大きくて、再生ジッタの測定を、所定回数の測定が完了したか確認しながら（Ｓ２０３）繰り返す。そして所定の回数の測定が完了したら測定した再生ジッタが最も小さくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（Ｓ２０７）。
図２３は、位相補正量Ｓを変化させた際の再生ジッタの変化を示している。この図に示したように再生ジッタが最も小さくなる位相補正量が存在し、その最小となる位相補正量を中心にどちらに変化させても再生ジッタが悪化する傾向が見られる。よって、位相補正量があまりに大きくずれている状態で最適な方向と逆方向に位相補正量を変化させても再生ジッタが増加するだけで最適点は見つからない上にフォーカス制御が不安定になる可能性がある。したがって、測定が所定の回数まで達していない場合でも再生ジッタが所定の限界値を越えた場合にはそこで測定を中断し（Ｓ２０５）、それまでに測定したものの中から再生ジッタが最も小さくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（Ｓ２０７）。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置によれば、メモリに書き込んだ際と読み出した際とのクロック位置の位相遅れ量がどのような大きさであっても、再生特性が最も良好となる最適な位相補正量を求めることができ、どのような場合でも安定した再生特性を持つ光ディスク装置が実現できる。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る焦点位置制御装置は、最適な位相補正量ＳとしてＲＦ信号の振幅が最も大きくなる遅延補正量を求めるように構成したものである。以下、本実施形態に係る焦点位置制御装置がフォーカス制御装置である場合を例にして説明する。本実施形態に係る焦点位置制御装置及びそれが組み込まれた光ディスク装置の構成は実施の形態４と同様である（図１、図２１参照）。実施の形態４と異なるのは、再生ジッタの代わりにＲＦ信号の振幅を測定するという点である。すなわち、再生データ処理部６６において測定されたＲＦ信号の振幅値はフォーカスコントロール部６４に送られる。フォーカスコントロール部６４はＲＦ信号の振幅を判断する。そして位相補正量としてのクロック数Ｓを変化させながら、ＲＦ信号の振幅を測定し、ＲＦ信号の振幅が最も大きくなるクロック数Ｓを決定する。
本実施形態に係る焦点位置制御装置の動作を図２４のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカス駆動メモリ７６へのメモリデータの格納とメモリデータの読み出し、フォーカス制御信号への加算が行われ、メモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によるフォーカス制御が動作している状態、すなわちメモリ出力スイッチ８１がオンになっている状態から開始する（Ｓ３０１）。フォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して位相補正量Ｓ＝０に設定する（Ｓ３０２）。メモリ出力制御部７７が位相補正量Ｓ＝０でメモリデータを取り出して出力している状態で、再生データ処理部６６は、ＲＦ信号の振幅を測定し、その大きさをＲ（０）としてフォーカスコントロール部６４に送り、フォーカスコントロール部６４にて保存される（Ｓ３０４）。次にフォーカスコントロール部６４からの指令で位相補正部７８はメモリ出力制御部７７に対して現在の位相補正量Ｓに１を加えた設定をする（Ｓ３０６）。この状態で再生データ処理部６６は、ＲＦ信号の振幅を測定し、その振幅をＲ（１）として保存する。この位相補正量Ｓを１ずつ大きくて、ＲＦ信号振幅の測定を、所定回数の測定が完了したか確認しながら（Ｓ３０３）繰り返す。そして所定の回数の測定が完了したら測定したＲＦ信号の振幅が最も大きくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（３０７）。測定が所定の回数まで達していない場合でもＲＦ信号の振幅が所定の限界値を下回った場合にはそこで測定を中断する（Ｓ３０５）。そして、それまでに測定したものの中からＲＦ信号の振幅が最も大きくなった際の位相補正量Ｓを求めて最適な位相補正量Ｓとして設定して完了する（Ｓ３０７）。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置によれば、メモリに書き込んだ際と読み出した際とのクロック位置の位相遅れ量がどのような大きさであっても、再生特性が最も良好となる最適な位相補正量を求めることができ、どのような場合でも安定した再生特性を持つ光ディスク装置が実現できる。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る焦点位置制御装置は、通常のフォーカス制御やトラッキング制御が停止されている際にもメモリ出力信号を出力し、トラッキング駆動信号生成回路２２が出力する駆動信号に加算してフォーカスアクチュエータ７やトラッキングアクチュエータ８を駆動し、光ビーム３９の焦点位置を面振れや偏心に追従させるものである。この構成によりフォーカスジャンプ、トラッキングジャンプ、及びトラック間移動後のフォーカス制御、トラッキング制御の引き込み動作を安定化させることができる。以下、本実施形態に係る焦点位置制御装置の焦点位置制御がトラッキング制御である場合を例にして説明する。本実施形態に係る焦点位置制御装置の構成は実施の形態２の構成と同様である（図１７、図１８参照）。
本実施形態に係る焦点位置制御装置の動作を図２５のフローチャートを用いて説明する。まずトラッキング駆動メモリ８２に格納されたメモリデータがメモリ出力信号として出力され、メモリ出力スイッチ１３３が入った状態でメモリ出力信号がトラッキング制御信号に加算され、メモリ出力信号が加算されたトラッキング制御信号によりトラッキング制御を実行している状態から開始する。このとき、位相補正量Ｓはトラッキングエラー信号の最大振幅が最も小さくなる値、もしくは再生特性が最も良好となる値に設定されている。この位相補正量を位相補正量Ｃとする（Ｓ４０１）。この状態で例えばシーク動作（トラック間移動）に入るとすると、制御動作スイッチ８７がトラッキング駆動信号生成回路２２側に切り替わり、トラッキング制御動作が停止される（Ｓ４０２）。同時にメモリ入力スイッチ１３４がオフになり、トラッキング駆動メモリ８２内のメモリデータの更新が停止される（Ｓ４０３）。さらにこれと同時に位相補正部８９はトラッキングコントロール部６７の指令により位相補正量を今まで設定されていた位相補正量Ｃから位相補正量Ｄに切り替える（Ｓ４０４）。位相補正量Ｄは回転周波数を含む低い周波数帯域の制御残差が最も小さくなる値である。これにより偏心に追従するのに最も適したメモリ出力信号が得られる。この時もメモリ出力スイッチ１３３はオンのままであり、格納されているメモリデータはメモリ出力信号として加算器８８により駆動信号に加算されてトラッキング駆動回路５６に入力される（Ｓ４０５）。メモリ出力信号が加算された駆動信号によりトラッキングアクチュエータ８が駆動され、光ビーム３９の焦点位置はトラックの偏心に追従した状態を維持する（Ｓ４０６）。その後、シーク動作による光学ヘッド３の半径方向の移動が完了し、トラッキング制御の引き込みが開始される（Ｓ４０７）。
通常、トラッキング制御の引き込みはトラックの偏心によるトラック横断周波数が比較的低くなったタイミングで行うことで安定化できる。ここで、シーク動作を開始した時点から偏心に追従するのに最も適したメモリ出力信号によってトラッキングアクチュエータ８が駆動されているので、光学ヘッド３の移動が完了してトラッキング制御の引き込みを開始する時点で光ビーム３９のトラック横断周波数は低い状態になっている。よって即座に安定した引き込みが可能である。引き込みを開始する時点で制御動作スイッチ８７はトラッキング制御回路５５側に切り替わる（Ｓ４０８）。さらにこれと同時に位相補正部８９はトラッキングコントロール部６７の指令により位相補正量を今まで設定されていた位相補正量Ｄから位相補正量Ｃに戻す。そしてメモリ入力スイッチ１３４がオンになり、トラッキング駆動メモリ８２への書き込みが再開される（Ｓ４０１）。
このようにトラッキング制御が動作している間は、位相補正量をトラッキングエラー信号の最大振幅が最も小さくなる値、例えば、図１２に示されるように高次の周波数成分を十分抑制できるように位相補正量を５に設定する。トラッキング制御が停止している間は、高次の周波数成分を抑制する必要がないので、図１１に示されるとおり回転周波数成分を抑制できるように位相補正量を２に設定する。
図２６は、トラッキング制御が停止している場合も位相補正量をトラッキング制御動作中に適した値である５に設定している時の駆動信号を示している。この場合は回転周波数成分の位相が進み過ぎており、偏心に対する追従性能が低下する。図２７は、この場合の光ビーム３９のトラック横断信号を示している。一方、図２８では、トラッキング制御が停止した際に位相補正量を５から２に切り替えているので回転周波数成分の位相が最適になっており、偏心に対する追従性が向上している。図２９は、この場合の光ビーム３９のトラック横断信号を示している。図２９のトラック横断周波数は図２７のそれよりも低くなっている。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置によれば、安定したトラッキング制御の引き込みが可能となり、記録再生特性の向上のみならず、シーク動作の安定化と短縮によりアクセスの高速化も実現できる。
なお、フォーカス制御の場合にも光ディスク１の面振れに対して上記と同様の効果が得られる。すなわち、フォーカスジャンプ中にも光ビーム３９の焦点位置は面振れに追従させることができ、フォーカスジャンプ後のフォーカス制御の引き込みの安定化が可能となる。
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る焦点位置制御装置は、低周波数用の駆動メモリと高周波数用の駆動メモリを個別に有し、それぞれの位相補正量を個別に最適化できるものである。さらにメモリ入力信号は個別に設けられたバンドパスフィルタによって不要な周波数成分が遮断される。本実施形態に係る焦点位置制御装置及びそれが組み込まれた光ディスク装置の基本構成は実施の形態１と同様である（図１参照）。
図３０は、本実施形態に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ処理回路２３の構成を示している。フォーカス制御信号はメモリ入力スイッチ７３を介してバンドパスフィルタ１２６及び１７６のそれぞれに入力される。バンドパスフィルタ１２６は、フォーカス制御信号の回転周波数を含む低い周波数成分のみを通過させ、メモリ入力信号を生成し、メモリ入力制御部１３８に出力する。バンドパスフィルタ１７６は、フォーカス制御信号の局所的な面振れの周波数などの高い周波数成分のみを通過させ、所望の周波数帯域の信号を抽出したメモリ入力信号を生成し、メモリ入力制御部１８８に出力する。バンドパスフィルタ１２６及び１７６が通過させる周波数帯域は、フォーカスコントロール部６４からのフィルタ制御信号により所望の帯域にコントロールすることができる。
メモリ入力制御部１３８及び１８８は共通のクロック信号に同期して各メモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ１２１及び１７１の所定のクロックアドレスに格納する。クロック信号はクロック生成部８０で生成され、フォーカスコントロール部６４を介して入力されたＦＧ信号が逓倍された回転同期信号である。クロックアドレスは光ディスク１の１回転で一巡する。メモリ出力制御部１３６及び１８６は、それぞれ位相補正部１２２から送られる指令信号に基づき、それぞれ指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータを各メモリ出力信号として出力する。これらメモリ出力信号は増幅器１２８及び増幅器１７８によってそれぞれ所望のゲインで増幅され、メモリ出力スイッチ１３１及び１８１を介して加算器７２によりフォーカス制御信号に加算される。増幅器１２８及び１７８のゲインは、それぞれ、フォーカスコントロール部６４からのゲインコントロール信号により所望のゲインにコントロールされる。これらメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号はフォーカス駆動回路５１に入力されてフォーカスアクチュエータ７を駆動する電圧に変換される。
以上のように構成された本実施形態に係るフォーカス制御装置（焦点位置制御装置）が組み込まれた光ディスク装置において、フォーカス制御装置の動作が開始されるまでの動作は、実施の形態１と同様である。各動作はシステムコントローラ６１からの指令に基づき実行される。最初にシステムコントローラ６１からの指令によりトラバースモータ制御回路１８がトラバースモータ１４を駆動して光学ヘッド３を所望の半径位置に移動させる。次にスピンドルモータ制御回路５はシステムコントローラ６１から指定された所望の回転周波数で光ディスク１を回転駆動する。この状態でフォーカス制御装置の動作が開始される。
次に本実施形態に係るフォーカス制御装置の動作の詳細を図３１のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカスコントロール部６４からの指令によりフォーカス駆動信号生成回路２１が出力した駆動信号により対物レンズ４がアップダウンされる。そして、フォーカスエラー信号がゼロに近づいたタイミング、つまり光ビーム３９の焦点がディスク記録面に近づいたタイミングで制御動作指令によりフォーカス制御回路６を動作させるとともに、制御動作スイッチ７１を切り替えて、フォーカス制御信号がフォーカス駆動回路５１に入力される（Ｓ５０１）。これと同時にメモリ入力スイッチ７３が入り、フォーカス制御信号がバンドフィルタ１２６及び１７６を通過してメモリ入力制御部１３８及び１８８にそれぞれ入力される（Ｓ５０２）。メモリ入力制御部１３８及び１８８はクロック信号に同期して各メモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ１２１及び１７１の先頭のクロックアドレスから順番に格納していき、格納開始から光ディスク１が１回転したらまた先頭のクロックアドレスから繰り返し格納する（Ｓ５０３）。そして、光ディスク１が格納開始から１回転以上経過すると、メモリ出力制御部１３６及び１８６はクロックに同期して、位相補正部１２２からの指令信号に基づき、指定されたクロックアドレスに格納された各メモリデータを各メモリ出力信号として出力を開始する（Ｓ５０４）。これと同時にメモリ出力スイッチ１３１及び１８１が入り、増幅器１２８及び増幅器１７８をそれぞれ介して各メモリ出力信号をフォーカス制御信号に加算し（Ｓ５０５）、これらメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によりフォーカス制御を実行する（Ｓ５０６）。
各メモリ入力信号がメモリ入力制御部１３８及び１８８のそれぞれに入力されてから（Ｓ５０２）、各メモリデータが各メモリ出力信号として出力されるまで（Ｓ５０４）の詳細動作に関しては実施の形態１と同様である。本実施形態の特徴は、バンドパスフィルタ、フォーカス駆動メモリ、メモリ出力制御部、増幅器、及びメモリ出力スイッチが、回転周波数成分を含む低い周波数成分用と、局所的な面振れの周波数成分を含む高い周波数成分用に２つずつ設けられており、さらにその両方で位相補正量Ｓが異なっている点である。
光ディスク１に、回転周波数の大きな面振れと、光ディスク１の歪みによる局所的な面振れがほぼ回転周波数の１０倍の周波数で存在する場合、それらの両方による制御残差を抑制せねばならない（図９から図１４参照）。しかし、ハードウエアやソフトウエアの処理時間などに起因して発生するフォーカス制御信号に対するメモリ出力信号の遅延量は両方の周波数帯域で異なっている。したがって、駆動メモリに書き込むクロック位置と読み出すクロック位置との位相補正量の最適値も異なる。このような場合にも本実施形態に係る焦点位置制御装置は対応可能となっている。
図３２は、バンドパスフィルタ１２６及び１７６のゲイン特性を示している。バンドパスフィルタ１２６は、フォーカス制御信号の回転周波数を含む低い周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ１７６は、フォーカス制御信号の局所的な面振れの周波数などの高い周波数成分のみを通過させる。
図３３は、バンドパスフィルタ１２６を通過したメモリ入力信号がフォーカス駆動メモリ１２１に格納され、回転周波数付近の帯域の位相遅れを補正できるように位相補正量Ｓを２に設定した場合のメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号の時間変化を示している。この図からわかるように局所的な面振れの周波数成分は含まれず、かつ回転周波数成分の位相遅れがほぼなくなっている。図３４は、バンドパスフィルタ１７６を通過したメモリ入力信号がフォーカス駆動メモリ１７１に格納され、局所的な面振れの周波数付近の帯域の位相遅れを補正できるように位相補正量Ｓを５に設定した場合のメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号の時間変化を示している。この図からわかるように回転周波数成分は含まれず、かつ局所的な面振れの周波数成分の位相遅れがほぼなくなっている。一方、図３５は、二つのメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号とその時のフォーカスエラー信号を示している。この図からわかるように回転周波数成分も高次の周波数成分も位相遅れが解消され、フォーカスエラー信号の振幅も小さく抑えられている。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置によれば、フォーカス制御信号の回転周波数成分の位相遅れも高次の周波数成分の位相遅れもほとんど発生しないので、制御残差が非常に小さく抑えられる。なお、実施の形態６に係る焦点位置制御装置と同様に、焦点位置制御が停止している場合もメモリ出力スイッチ１３１のみをオンにし、メモリ出力制御部１３６からのメモリ出力信号を駆動信号に加算してやれば、低い周波数帯域において大きな抑制率を得ることができ、焦点位置制御の安定した引き込みが可能となる。よって光ディスク装置の記録再生特性の向上のみならず、シーク動作の安定化と短縮によりアクセスの高速化も実現できる。
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係る焦点位置制御装置は、一つの駆動メモリに対して低周波数用のメモリ出力制御部と高周波数用のメモリ出力制御部を個別に有し、それぞれの位相補正量を個別に最適化し、さらに個別に設けられたバンドパスフィルタによってそれぞれのメモリ出力信号の不要な周波数成分を遮断するものである。本実施形態に係る焦点位置制御装置及びそれが組み込まれた光ディスク装置の基本構成は実施の形態１と同様である（図１参照）。
図３６は、本実施形態に係る焦点位置制御装置におけるフォーカスメモリ処理回路２３の構成を示している。フォーカス制御信号はメモリ入力スイッチ７３を介してメモリ入力制御部７５に入力される。メモリ入力制御部７５はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ７６の所定のクロックアドレスに格納する。クロック信号はクロック生成部８０で生成され、フォーカスコントロール部６４を介して入力されたＦＧ信号が逓倍された回転同期信号である。クロックアドレスは光ディスク１の１回転で一巡する。メモリ出力制御部１３７及び１８７は、位相補正部１２３からそれぞれに送られる指令信号に基づき、それぞれ指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをそれぞれのメモリ出力信号として出力する。これらメモリ出力信号は、バンドパスフィルタ１２７及び１７７のそれぞれに入力される。バンドパスフィルタ１２７は、メモリ出力制御部１３７からのメモリ出力信号の回転周波数を含む低い周波数成分のみを通過させ、増幅器１２９に入力する。バンドパスフィル１７７は、メモリ出力制御部１８７からのメモリ出力信号の局所的な面振れの周波数などの高い周波数成分のみを通過させ、増幅器１７９に入力する。バンドパスフィルタ１２７及び１７７が通過させる周波数帯域は、フォーカスコントロール部６４からのフィルタ制御信号により所望の帯域にコントロールすることができる。
これらメモリ出力信号は、増幅器１２９及び１７９によってそれぞれ所望のゲインで増幅され、メモリ出力スイッチ１３２及び１８２のそれぞれを介して加算器７２によりフォーカス制御信号に加算される。増幅器１２９及び１７９のゲインはフォーカスコントロール部６４からのゲインコントロール信号により所望のゲインにコントロールされる。これらメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号はフォーカス駆動回路５１に入力されてフォーカスアクチュエータ７を駆動する電圧に変換される。
以上のように構成された本実施形態に係るフォーカス制御装置（焦点位置制御装置）が組み込まれた光ディスク装置において、フォーカス制御装置の動作が開始されるまでの動作は、実施の形態１と同様である。各動作はシステムコントローラ６１からの指令に基づき実行される。最初にシステムコントローラ６１からの指令によりトラバースモータ制御回路１８がトラバースモータ１４を駆動して光学ヘッド３を所望の半径位置に移動させる。次にスピンドルモータ制御回路５はシステムコントローラ６１から指定された所望の回転周波数で光ディスク１を回転駆動する。この状態でフォーカス制御装置の動作が開始される。
次に本実施形態に係るフォーカス制御装置の動作の詳細を図３７のフローチャートを用いて説明する。まずフォーカスコントロール部６４からの指令によりフォーカス駆動信号生成回路２１が出力した駆動信号により対物レンズ４がアップダウンされる。そして、フォーカスエラー信号がゼロに近づいたタイミング、つまり光ビーム３９の焦点がディスク記録面に近づいたタイミングで制御動作指令によりフォーカス制御回路６が動作させるとともに、制御動作スイッチ７１を切り替えて、フォーカス制御信号がフォーカス駆動回路５１に入力される（Ｓ６０１）。これと同時にメモリ入力スイッチ７３が入り、フォーカス制御信号がメモリ入力制御部７５に入力される（Ｓ６０２）。メモリ入力制御部７５はクロック信号に同期してメモリ入力信号をメモリデータとしてフォーカス駆動メモリ７６の先頭のクロックアドレスから順番に格納していき、格納開始から光ディスク１が１回転したらまた先頭のクロックアドレスから繰り返し格納する（Ｓ６０３）。そして、光ディスク１が格納開始から１回転以上経過すると、メモリ出力制御部１３７及び１８７はクロックに同期して、位相補正部１２３からの指令信号に基づき、それぞれ指定されたクロックアドレスに格納されたメモリデータをそれぞれのメモリ出力信号として出力を開始する（Ｓ６０４）。これと同時にメモリ出力スイッチ１３２及び１８２が入り、これらメモリ出力信号を、それぞれ、バンドパスフィルタ１２７及び１７７を通過させて増幅器１２９及び１７９で増幅し、フォーカス制御信号に加算する（Ｓ６０５）。そして、これらメモリ出力信号が加算されたフォーカス制御信号によりフォーカス制御を実行する（Ｓ６０６）。
メモリ入力信号がメモリ入力制御部７５に入力されてから（Ｓ６０２）、メモリデータを各メモリ出力信号として出力されるまで（Ｓ６０４）の詳細動作に関しては実施の形態１と同様である。本実施形態の特徴は、メモリ出力制御部、バンドパスフィルタ、増幅器、及びメモリ出力スイッチが、回転周波数成分を含む低い周波数成分用と、局所的な面振れの周波数成分を含む高い周波数成分用の２つずつ設けられており、さらにその両方で位相補正量Ｓが異なっている点である。
光ディスク１に、回転周波数の大きな面振れと、光ディスク１の歪みによる局所的な面振れがほぼ回転周波数の１０倍の周波数で存在する場合、それらの両方による制御残差を抑制せねばならない（図９から図１４参照）。しかし、ハードウエアやソフトウエアの処理時間などに起因して発生するフォーカス制御信号に対するメモリ出力信号の遅延量は両方の周波数帯域で異なっている。したがって、駆動メモリに書き込むクロック位置と読み出すクロック位置との位相補正量の最適値も異なる。このような場合にも本実施形態に係る焦点位置制御装置は対応可能となっている。
メモリ出力制御部１３７及び１８７は、位相補正部１２３からそれぞれに設定される所定の位相補正量で補正されたクロックアドレスからメモリデータを読み出す。メモリ出力制御部１３７に設定される位相補正量Ｓは、回転周波数付近の帯域の位相遅れを補正できるように２に設定される。このように設定された位相補正量で読み出されたメモリ出力信号は、局所的な面振れの周波数帯域においては位相遅れが発生している（図１１参照）。一方、メモリ出力制御部１８７に設定される位相補正量Ｓは、局所的な面振れの周波数付近の帯域の位相遅れを補正できるように５に設定される。このように設定された位相補正量で読み出されたメモリ出力信号は、回転周波数付近の帯域において位相が進み過ぎている（図１２参照）。よって、このままこれらメモリ出力信号をフォーカス制御信号に加算してフォーカス制御を行うと、通常のフォーカス制御よりは制御残差を小さくできるが、十分な制御抑制率を得ることができない場合があり得る。
そこで、これらメモリ出力信号を、バンドパスフィルタ１２７及び１７７のそれぞれを通過させる構成にしている。バンドパスフィルタ１２７及び１７７のゲイン特性は、それぞれ、実施の形態７に係るバンドパスフィルタ１２６及び１７６と同様である（図３２参照）。バンドパスフィルタ１２７はバンドパスフィルタ１２６と同様に、フォーカス制御信号の回転周波数を含む低い周波数成分のみを通過させる。バンドパスフィル１７７は、バンドパスフィルタ１７６と同様にフォーカス制御信号の局所的な面振れの周波数などの高い周波数成分のみを通過させる。
したがって、メモリ出力制御部１３７からのメモリ出力信号において位相が遅れていた局所的な面振れの周波数帯域は、バンドパスフィルタ１２７によって遮断される。また、メモリ出力制御部１８７からのメモリ出力信号において位相が進み過ぎていた回転周波数付近の帯域は、バンドパスフィル１７７によって遮断される。つまり、それぞれのメモリ出力信号により抑制しようとする周波数帯域における位相が最適化された上に、抑制しようとする周波数帯域以外の不要な周波数成分が除くことができる。これにより、面振れなどによる低い周波数成分に対しても、局所的な面振れなどによる高い周波数成分に対しても高精度に追従することが可能となり、制御残差を十分に小さく抑えることができる。
以上のように、本実施形態に係る焦点位置制御装置によれば、フォーカス制御信号の回転周波数成分の位相遅れも高次の周波数成分の位相遅れもほとんど発生しないので、制御残差が非常に小さく抑えられる焦点位置制御装置が実現できる。なお、実施の形態６に係る焦点位置制御装置と同様に、焦点位置制御が停止している場合もメモリ出力スイッチ１３２のみをオンにし、メモリ出力制御部１３７からのメモリ出力信号を駆動信号に加算してやれば、低い周波数帯域において大きな抑制率を得ることができ、焦点位置制御の安定した引き込みが可能となる。よって光ディスク装置の記録再生特性の向上のみならず、シーク動作の安定化と短縮によりアクセスの高速化も実現できる。
本発明に係る焦点位置制御装置は、光ディスクに光ビームを照射して情報の記録や再生を行う光ディスク装置に適用できる。
３ 光学ヘッド
６ フォーカス制御回路（第１の制御手段）
７ フォーカスアクチュエータ（駆動手段）
８ トラッキングアクチュエータ（駆動手段）
２１ フォーカス駆動信号生成回路（第２の制御手段）
２２ トラッキング駆動信号生成回路（第２の制御手段）
５２ フォーカスエラー信号生成回路（エラー信号生成手段）
５３ トラッキングエラー信号生成回路（エラー信号生成手段）
５５ トラッキング制御回路（第１の制御手段）
６５ フォーカスエラー信号測定部（再生信号計測手段）
６６ 再生データ処理部（再生信号計測手段）
６８ トラッキングエラー信号測定部（再生信号計測手段）
７２ 加算器（加算手段）
７４ バンドパスフィルタ（フィルタ手段）
７６ フォーカス駆動メモリ（記憶手段）
７７ メモリ出力制御部（記憶データ出力手段）
７８ 位相補正部（位相補正手段）
８０ クロック生成部（回転同期信号生成手段）
８２ トラッキング駆動メモリ（記憶手段）
８３ バンドパスフィルタ（フィルタ手段）
８５ メモリ出力制御部（記憶データ出力手段）
８８ 加算器（加算手段）
８９ 位相補正部（位相補正手段）
１２１ フォーカス駆動メモリ（第１の記憶手段）
１２２ 位相補正部（位相補正手段）
１２３ 位相補正部（位相補正手段）
１２６ バンドパスフィルタ（第１のフィルタ手段）
１２７ バンドパスフィルタ（第１のフィルタ手段）
１３６ メモリ出力制御部（第１の記憶データ出力手段）
１３７ メモリ出力制御部（第１の記憶データ出力手段）
１７１ フォーカス駆動メモリ（第２の記憶手段）
１７６ バンドパスフィルタ（第２のフィルタ手段）
１７７ バンドパスフィルタ（第２のフィルタ手段）
１８６ メモリ出力制御部（第２の記憶データ出力手段）
１８７ メモリ出力制御部（第２の記憶データ出力手段）

Claims (26)

  1. 記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、
    前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成する制御手段と、
    前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成する回転同期信号生成手段と、
    前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するための記憶手段と、
    前記クロック信号に同期して前記記憶手段に格納された前記記憶データを順次読み出す記憶データ出力手段と、
    前記記憶データ出力手段が前記記憶手段から前記記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相を補正する位相補正手段と、
    前記記憶データ出力手段の出力信号を前記制御信号に加算する加算手段と、を具備し、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われている場合及び行われていない場合のいずれにおいても前記位相を補正するものであり、
    前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記記憶手段への前記制御信号の入力を遮断する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  2. 請求項１に記載の焦点位置制御装置において、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われている場合、前記エラー信号の所望の周波数成分を抑制するように前記位相を補正する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  3. 請求項２に記載の焦点位置制御装置において、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われている場合、前記エラー信号が最大となる周波数成分を抑制するように前記位相を補正する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  4. 請求項１に記載の焦点位置制御装置において、
    前記制御信号における所定の帯域の周波数成分を抽出するフィルタ手段を具備し、
    前記記憶手段は、前記フィルタ手段によってフィルタリング処理された制御信号を格納する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  5. 請求項１に記載の焦点位置制御装置において、
    前記光学ヘッドの出力信号に基づく再生信号の振幅を計測する再生信号計測手段を具備し、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われている場合、前記再生信号の振幅が最大となるように前記位相を補正する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  6. 請求項１に記載の焦点位置制御装置において、
    前記光学ヘッドの出力信号に基づく再生信号のジッタを計測する再生信号計測手段を具備し、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われている場合、前記再生信号のジッタが最小となるように前記位相を補正する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  7. 請求項１に記載の焦点位置制御装置において、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記位相を、前記光学ヘッドの駆動が行われていたときの前記エラー信号における前記光ディスクの回転周波数成分を抑制する値に補正する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  8. 記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、
    前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成する制御手段と、
    前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成する回転同期信号生成手段と、
    前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するための第１及び第２の記憶手段と、
    前記クロック信号に同期して前記第１及び第２の記憶手段に格納された前記記憶データをそれぞれ順次読み出す第１及び第２の記憶データ出力手段と、
    前記第１及び第２の記憶データ出力手段がそれぞれ前記第１及び第２の記憶手段から前記記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相をそれぞれ補正する位相補正手段と、
    前記第１及び第２の記憶データ出力手段の出力信号を前記制御信号に加算する加算手段と、を具備する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  9. 請求項８に記載の焦点位置制御装置において、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号の所望の周波数成分を抑制するように前記位相を補正する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  10. 請求項８に記載の焦点位置制御装置において、
    前記制御信号における所定の帯域の周波数成分を抽出する第１及び第２のフィルタ手段を具備し、
    前記第１及び第２の記憶手段は、それぞれ、前記第１及び第２のフィルタ手段によってフィルタリング処理された制御信号を格納する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  11. 請求項１０に記載の焦点位置制御装置において、
    前記第１及び第２のフィルタ手段の少なくとも一つは、前記制御信号における前記光ディスクの回転周波数成分を抽出する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  12. 請求項８に記載の焦点位置制御装置において、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われている場合及び行われていない場合のいずれにおいても前記位相を補正するものであり、
    前記第１及び前記第２の記憶データ出力手段の少なくとも一つは、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合においても動作するものであり、
    前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記第１及び第２の記憶手段への前記制御信号の入力を遮断する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  13. 請求項１２に記載の焦点位置制御装置において、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記位相を、前記光学ヘッドの駆動が行われていたときの前記エラー信号における前記光ディスクの回転周波数成分を抑制する値に補正する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  14. 記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、
    前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成する制御手段と、
    前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成する回転同期信号生成手段と、
    前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するための記憶手段と、
    前記クロック信号に同期して前記記憶手段に格納された前記記憶データを順次読み出す第１及び第２の記憶データ出力手段と、
    前記第１及び第２の記憶データ出力手段が前記記憶手段から前記記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相をそれぞれ補正する位相補正手段と、
    前記第１及び第２の記憶データ出力手段の出力信号を前記制御信号に加算する加算手段と、を具備する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  15. 請求項１４に記載の焦点位置制御装置において、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号の所望の周波数成分を抑制するように前記位相を補正する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  16. 請求項１４に記載の焦点位置制御装置において、
    前記第１及び第２の記憶データ出力手段のそれぞれの出力信号における所定の帯域の周波数成分を抽出する第１及び第２のフィルタ手段を具備し、
    前記加算手段は、前記第１及び第２のフィルタ手段によってフィルタリング処理された後の前記第１及び第２の記憶データ出力手段の出力信号を前記制御信号に加算する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  17. 請求項１６に記載の焦点位置制御装置において、
    前記第１及び第２のフィルタ手段の少なくとも一つは、前記第１及び第２の記憶データ出力手段の出力信号における前記光ディスクの回転周波数成分を抽出する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  18. 請求項１４に記載の焦点位置制御装置において、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われている場合及び行われていない場合のいずれにおいても前記位相を補正するものであり、
    前記第１及び前記第２の記憶データ出力手段の少なくとも一つは、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合においても動作するものであり、
    前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記記憶手段への前記制御信号の入力を遮断する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  19. 請求項１８に記載の焦点位置制御装置において、
    前記位相補正手段は、前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記位相を、前記光学ヘッドの駆動が行われていたときの前記エラー信号における前記光ディスクの回転周波数成分を抑制する値に補正する
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  20. 請求項１の焦点位置制御装置において、
    前記エラー信号は、前記光ビームの焦点の前記記録面からのずれを示すフォーカスエラー信号及び前記光ビームの焦点の前記トラックからのずれを示すトラッキングエラー信号の少なくとも一方であり、
    前記制御信号は、前記フォーカスエラー信号に基づき前記光ビームの焦点を前記記録面に合わせるためのフォーカス制御信号及び前記トラッキングエラー信号に基づき前記光ビームを前記トラックに追従させるためのトラッキング制御信号の少なくとも一方である
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  21. 請求項８の焦点位置制御装置において、
    前記エラー信号は、前記光ビームの焦点の前記記録面からのずれを示すフォーカスエラー信号及び前記光ビームの焦点の前記トラックからのずれを示すトラッキングエラー信号の少なくとも一方であり、
    前記制御信号は、前記フォーカスエラー信号に基づき前記光ビームの焦点を前記記録面に合わせるためのフォーカス制御信号及び前記トラッキングエラー信号に基づき前記光ビームを前記トラックに追従させるためのトラッキング制御信号の少なくとも一方である
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  22. 請求項１４の焦点位置制御装置において、
    前記エラー信号は、前記光ビームの焦点の前記記録面からのずれを示すフォーカスエラー信号及び前記光ビームの焦点の前記トラックからのずれを示すトラッキングエラー信号の少なくとも一方であり、
    前記制御信号は、前記フォーカスエラー信号に基づき前記光ビームの焦点を前記記録面に合わせるためのフォーカス制御信号及び前記トラッキングエラー信号に基づき前記光ビームを前記トラックに追従させるためのトラッキング制御信号の少なくとも一方である
    ことを特徴とする焦点位置制御装置。
  23. 請求項１に記載の焦点位置制御装置と、
    光ディスクの記録面に光ビームを照射し、前記焦点位置制御装置によって前記光ビームの焦点位置が制御される光学ヘッドと、
    前記光学ヘッドを駆動する駆動手段と、を具備する
    ことを特徴とする光ディスク装置。
  24. 請求項８に記載の焦点位置制御装置と、
    光ディスクの記録面に光ビームを照射し、前記焦点位置制御装置によって前記光ビームの焦点位置が制御される光学ヘッドと、
    前記光学ヘッドを駆動する駆動手段と、を具備する
    ことを特徴とする光ディスク装置。
  25. 請求項１４に記載の焦点位置制御装置と、
    光ディスクの記録面に光ビームを照射し、前記焦点位置制御装置によって前記光ビームの焦点位置が制御される光学ヘッドと、
    前記光学ヘッドを駆動する駆動手段と、を具備する
    ことを特徴とする光ディスク装置。
  26. 記録面にトラックが設けられた光ディスクに光ビームを照射してデータを記録し、又は再生する光学ヘッドからの出力信号に基づき、前記光ビームの焦点位置の所望の位置からのずれ量を示すエラー信号を生成するステップと、
    前記エラー信号に基づき、前記光ビームの焦点位置を所望の位置に制御するための制御信号を生成するステップと、
    前記光ディスクの回転に同期したクロック信号を生成するステップと、
    前記制御信号を、前記クロック信号に同期し、かつ、前記光ディスクの１回転で一巡するクロックアドレスに、記憶データとして順次格納するステップと、
    前記クロック信号に同期して前記格納された記憶データを順次読み出すステップと、
    前記格納された記憶データを読み出す際に、格納に係るクロックアドレスと読み出しに係るクロックアドレスとの位相を補正するステップと、
    前記読み出された記憶データを前記制御信号に加算し、当該加算結果に基づいて前記光ビームの焦点位置を制御するステップと、
    前記エラー信号に基づく前記光学ヘッドの駆動が行われていない場合、前記制御信号を前記記憶データとして格納するのを停止するステップと、を具備する
    ことを特徴とする焦点位置制御方法。
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