专利名称：伺服控制装置、伺服控制方法、光盘装置和摄像机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种伺服控制装置、伺服控制方法、光盘装置和摄像机，并且尤其适用于例如光盘装置。
背景技术：
光盘装置通常设计用于在光盘或记录介质上记录诸如音乐和视频数据的信息。除此之外，光盘装置还用于从光盘读出信息。这种类型的装置已经逐步普及。
为了记录信息，光盘装置旋转光盘并发射光束，然后将光束聚焦在光盘的目标轨道上。为了再现信息，光盘装置检测反射光束。
例如，如图9所示，光盘装置1在伺服控制部分2的控制下从光拾取器3的激光二极管4发射光束L1，然后光束L1穿过准直透镜5、偏振光束分离器6、升降镜7、四分之一波片8和物镜9，聚焦在光盘10的信号记录面10A上。
在光盘装置1中，在光盘10的信号记录面10A上反射的光束L2穿过物镜9、四分之一波片8和升降镜7。该反射光束L2接着到达偏振光束分离器6。
反射光束L2然后由偏振光束分离器6的偏振面6A反射。反射光束L2接着穿过准直透镜11和全息镜12，然后到达光电探测器13。在光盘装置1中，光电探测器13检测反射光束L2。然后光盘装置1根据反射光束L2的强度产生检测信号并执行预定的信号处理以再现信息。
在光盘装置1中，物镜9和光盘10之间的距离可以变化。这部分起因于每一个光盘10的独特特性和光盘10的表面抖动。换句话说，聚焦焦点位置JF，光束L1通过物镜9聚焦在光盘10的信号记录面10A上的位置，根据每一个光盘10的独特特性或光盘10的信号记录面10A的位置可能会发生变化。
相应地，光盘装置1执行伺服控制处理以将物镜9和光盘10之间的距离保持在恒定水平致动器14移动物镜9使得物镜9靠近或远离光盘。由此，光束L1正确地聚焦在光盘10的信号记录面10A上(该处理即所谓的聚焦)。
具体地说，光盘装置1使用用于聚焦处理的光点尺寸检测(SSD)方法。如图10A所示，光盘装置1的全息镜12将反射光束L2分割成+1级光L2A、0级光L2C和-1级光L2B。这些光束L2A、L2C和L2B的焦点距离彼此不同。将这些光束L2A、L2C和L2B供应给光电探测器13的探测区域15、16和17。
如图10B所示，每一个探测区域15和16分割成3个部分，每一个部分将+1级光L2A和-1级光L2B光电转换成检测信号S1A-S1C和S2A-S2C。探测区域然后将检测信号S1A-S1C和S2A-S2C提供给控制部分2。
光盘装置1的伺服控制部分2控制聚焦误差信号检测电路21使用检测信号S1A-S1C和S2A-S2C执行计算处理以产生聚焦误差信号SFE。该计算表示如下SFE＝S2A+S2B+S1C-(S1A+S1B+S2C)(1)伺服控制部分2接着控制模拟-数字(A/D)转换器22将模拟聚焦误差信号SFE转换成数字聚焦误差数据DFE，并且将聚焦误差数据DFE提供给聚焦伺服控制电路23。
聚焦伺服控制电路23根据聚焦误差数据DFE生成控制数据DC用以控制致动器14。数字-模拟(D/A)转换器24将控制数据DC转换成模拟控制信号SC，然后将控制信号SC提供给致动器驱动电路25。
致动器驱动电路25根据控制信号SC产生致动器驱动信号SA，然后将致动器驱动信号SA提供给致动器14。光拾取器3根据致动器驱动信号SA控制致动器14。
另一方面，聚焦伺服控制电路23设计用于从非易失性存储器26读出各种数据。
布置光电探测器13使得在光盘装置1的物镜9聚焦在光盘10的信号记录面10A上(或聚焦焦点位置JF上)时0级光L2C聚焦在如图10A所示的探测区域17上。此时，+1级光L2A的聚焦位置在光电探测器13的后面(或者图的上侧)，而-1级光L2B的聚焦位置达不到光电探测器13而停止(或者图的下侧)。
如果光盘装置1的物镜9没有与聚焦焦点位置JF对齐，则0级光L2C、+1级光L2A和-1级光L2B的聚焦位置也根据不对齐的量而改变(即，图中的向上或向下)。相应地，由探测区域15和16接收的+1级光L2A和-1级光L2B的强度可能变化。
这意味着聚焦误差信号SFE的信号电平根据物镜9和光盘10之间的距离而变化这表现为基本上S形的特征曲线Q1，如图11A和11B所示。
根据方程式(1)或SSD方法以及光电探测器13的位置，在物镜9位于使光束L1聚焦在光盘10的信号记录面10A上的聚焦焦点位置JF时，聚焦误差信号SFE具有如图11B所示的0值。
聚焦误差信号SFE的特征曲线Q1在聚焦焦点位置JF附近线性变化，而特征曲线Q1在远离聚焦焦点位置JF时非线性变化并变得接近于0。
因此，可以假定仅当物镜9接近聚焦焦点位置JF时，聚焦误差信号SFE的信号电平基本上与物镜9和聚焦焦点位置JF之间的距离成正比(下文中将特征曲线Q1的线性部分也称作“探测区域AD”)。
伺服控制部分2的非易失性存储器26已经存储了代表聚焦误差信号SFE的信号电平与物镜9和聚焦焦点位置JF之间的距离的相互关系的系数COE。
在位于聚焦焦点位置附近(或探测区域AD内部)时，光盘装置1的伺服控制部分2使用系数COE计算物镜9和聚焦焦点位置JF之间的距离，并且生成致动器驱动信号SA，以使得聚焦误差信号SFE(或聚焦误差数据DFE)接近于0。致动器14根据致动器驱动信号SA操作，然后朝向聚焦焦点位置JF移动物镜9(伺服控制)。
以这种方式，控制部分2执行反馈控制控制部分2根据检测信号S1A-S1C和S2A-S2C生成聚焦误差信号SFE，然后根据聚焦误差信号SFE产生致动器驱动信号SA以控制致动器14。
下文中将包括光电探测器13、伺服控制部分2和致动器14的闭环也称作“聚焦伺服控制系统”。另外，反馈控制，由致动器14根据聚焦误差信号SFE执行的处理也称作“聚焦伺服控制”。
顺便指出，在光盘10插入光盘装置1或从中弹出时，伺服控制部分2移动物镜9远离光盘10到探测区域AD的外部，以便防止光盘10和物镜9之间的接触和损坏。
相应地，在插入光盘10时，伺服控制部分2控制致动器14移动物镜9朝向光盘10，使得物镜9基本上接近聚焦焦点位置JF(或探测区域AD的内部)。以这种方式，伺服控制部分2在启动聚焦伺服控制处理之前执行所谓的进站(pull-in)操作处理。
具体地说，伺服控制部分2使用致动器驱动电路25控制致动器14。另外，在通过聚焦误差信号检测电路21检测聚焦误差信号SFE(或聚焦误差数据DFE)的同时，伺服控制部分2以恒定速度将物镜9移向光盘10。
如图12所示，在从0上升到特定电平之后，在聚焦误差信号SFE的信号电平下降到小于0的预定值之下的时刻0，控制部分2确定物镜9刚刚通过聚焦焦点位置JF或者物镜9基本上位于探测区域AD的内部。响应于此，控制部分2启动致动器14的聚焦伺服控制处理。
顺便指出，存在通过短时间完成进站操作来尽快使控制部分2开始重放和记录光盘10的要求。也就是说，在启动聚焦伺服控制处理之后(即，在时刻0之后)希望物镜9尽快聚焦在位置JF上，例如如图12所示(虚线)。这意味着期望良好的瞬态响应。
图13示出光盘装置1的聚焦伺服控制系统的示意方框图。
光盘装置的一般类型的控制电路通常使用包括低频校正(emphasis)滤波器和高频相位超前滤波器的二级滤波器。相应地，聚焦伺服控制系统30的控制电路30K具有两个状态变量低通滤波值fc1和高通滤波值fc2。另一方面，由控制电路30K控制的受控部分30P等价于保持两个状态变量，即位置x和速度v的致动器14。
如图12，在物镜9没有移动到聚焦焦点位置JF时光盘装置1启动聚焦伺服控制。下面描述在启动聚焦伺服控制时的时刻0、受控部分的位置x和速度v不为0(即，初始值响应)的情形。
图14示出等价于图13所示系统的聚焦伺服控制系统的状态空间的方框图。聚焦伺服控制系统31的状态可以通过4个状态变量(低通滤波值fL、高通滤波值fH、位置x和速度v)表示如下X→=fc1fc2xv---(2)]]>使用拉普拉斯逆变换，聚焦伺服控制系统31在时刻t(迟于时刻0[图12])的输出y(t)可以表示为y(t)=L-1[C·(sI-A)-1]x→(0)---(3)]]>其中，输出y(t)是代表物镜9的位置相对于聚焦焦点位置JF的值。
方程式(3)的状态X(0)总体上代表聚焦伺服控制系统31的初始值。显然输出y(t)根据状态X(0)而变化。
图15A-15D示意示出聚焦伺服控制系统31的状态X(0)的状态变量(低通滤波值fL、高通滤波值fH、位置x和速度v)的每一个响应。叠加它们时，代表输出y(t)，如图15E所示。
一般地，低通滤波值fL(0)和高通滤波值fH(0)，聚焦伺服控制系统31的控制电路31K的初始值为0。
作为对比，例如专利文献1(日本专利No.2685622[第4-5页])公开了一种能够获得良好响应的初始值补偿方法设置适当的值作为控制电路31K的初始值，则输出y(t)可以在短时间内收敛。
图16示出包括数字滤波器的光盘装置1的聚焦伺服控制系统的结构考虑到控制部分2的聚焦伺服控制电路23执行数字计算处理。
在图16所示的聚焦伺服控制系统32中，低通滤波值fL(0)和高通滤波值fH(0)分别提供给低通滤波部分32L的寄存器32RL和高通滤波部分32H的寄存器32RH作为初始值。
在初始值补偿方法中，控制电路的初始值(低通滤波值fL(0)和高通滤波值fH(0))通过使用受控部分的初始值(位置x(0)和速度v(0))的函数表示如下fc1(0)fc2(0)=αx(0)v(0)=k11k12k21k22x(0)v(0)---(4)]]>在这种情况下，受控部分的位置x可以从聚焦误差信号SFE(或聚焦误差数据DFE)和系数COE计算。速度v可以按照下述方式计算在时间上连续计算受控部分的位置x，并且根据其变化和流逝的时间计算速度v。
实际上，位置x(0)和速度v(0)，受控部分的初始值可以假定为根据聚焦误差数据DFE计算的物镜9在时刻0的位置x和速度v。
另外，方程式(4)的矩阵α(即，系数k11、k12、k21和k22)根据光盘装置1的致动器14的响应特性、物镜9的加权等来确定。可以使用比如估计值函数最小化方法或零点规范方法的设计方法来计算。
在初始值补偿方法中，使用启动聚焦伺服控制的时刻时的位置x(0)和速度v(0)执行方程式(4)的计算，以便获得低通滤波值fL(0)和高通滤波值fH(0)来展现最佳输出y(t)。
以这种方式，初始值补偿方法确定低通滤波值fL(0)和高通滤波值fH(0)。这意味着在光盘装置1的致动器14启动聚焦伺服控制时的时刻0，该方法确定将由致动器14施加到物镜9的推力。
图17A示出在光盘装置1执行进站操作并启动聚焦伺服控制时物镜9相对于聚焦焦点位置JF的位置的测量结果，而图17B示出致动器14测量施加给物镜9的推力的测量结果。
在图17A中，假定聚焦误差信号SFE变为小于0的预定值时的时间为时刻0。光盘装置1在时刻0开始伺服控制，以将物镜9(其位置表示为输出y(t))带到聚焦焦点位置JF。
如图17B所示，致动器14在时刻0施加推力以带回远离聚焦焦点位置的物镜9。该推力可能是相对比较大的值。
在这种情况下，存在推力(或从控制电路输出的初始值)超出致动器14能够施加的上限的可能性。也就是说，致动器14的推力可能会饱和。
在这种情况下，致动器14在时刻0可能不能对物镜9施加足够的推力。结果，初始值补偿方法的前提可能得不到满足输出y(t)的响应特性可能会下降并且需要花费较长的时间将物镜9带到聚焦焦点位置JF。
发明内容
鉴于上述情况提出了本发明，并且提供一种能够稳定伺服控制系统的瞬态响应的伺服控制装置、伺服控制方法、光盘装置和摄像机。
根据本发明一方面的伺服控制装置包括驱动部分，用于施加推力给被驱动对象以在预定方向上移动被驱动对象；存储部分，用于存储驱动部分首先施加的控制电路输出初始值；接近控制部分，用于控制驱动部分将被驱动对象移向目标位置；误差信号检测部分，用于检测根据被驱动对象的位置和目标位置之间的差变化的误差信号；启动位置计算部分，用于根据移向目标位置的被驱动对象的速度和控制电路输出初始值计算将被驱动对象带到目标位置的伺服控制处理的启动位置，被驱动对象的速度根据误差信号来计算；到达检测部分，用于根据误差信号检测被驱动对象是否到达启动位置；控制电路初始值计算部分，用于使用已经到达启动位置的被驱动对象的速度和启动位置，计算与被驱动对象有关的控制系统的控制电路初始值并将控制电路初始值提供给控制系统的控制电路；以及伺服控制启动部分，用于在检测到被驱动对象已经到达启动位置时启动伺服控制处理。
由此，启动位置可以在控制电路输出初始值的限制下计算。另外，在启动位置处启动伺服控制处理时控制电路的输出可以假定为控制电路输出初始值，它在驱动部分能够施加的值的范围内。这防止了驱动部分的推力饱和，而又在短时间内将被驱动对象带到目标位置。
根据本发明另一方面的伺服控制方法包括接近控制步骤，使用施加推力给被驱动对象以在预定方向上移动被驱动对象的驱动部分，将被驱动对象移向目标位置；误差信号检测步骤，检测根据被驱动对象的位置和目标位置之间的差而变化的误差信号；启动位置计算步骤，根据移向目标位置的被驱动对象的速度和驱动部分首先施加的控制电路输出初始值计算将被驱动对象带到目标位置的伺服控制处理的启动位置，被驱动对象的速度根据误差信号来计算，并且控制电路输出初始值在驱动部分能够施加的值的范围内；到达检测步骤，根据误差信号检测被驱动对象是否到达启动位置；控制电路初始值计算步骤，使用已经到达启动位置的被驱动对象的速度和启动位置计算与被驱动对象相关的控制系统的控制电路初始值并将控制电路初始值提供给控制系统的控制电路；以及伺服控制启动步骤，在检测到被驱动对象已经到达启动位置时启动伺服控制处理。
由此，启动位置可以在控制电路输出初始值的限制下计算。另外，在启动位置处启动伺服控制处理时控制电路的输出可以假定为控制电路输出初始值，它在驱动部分能够施加的值的范围内。这防止了驱动部分的推力饱和，而又在短时间内将被驱动对象带到目标位置。
根据本发明再一方面的光盘装置通过将发射光束聚焦到光盘上进行记录或者从存储介质或光盘上再现信息，该光盘装置包括致动器，用于施加推力给收集朝向光盘信号记录面的光束的物镜，以移动物镜使得物镜靠近或远离光盘；存储部分，用于存储致动器首先施加的控制电路输出初始值，控制电路输出初始值在致动器能够施加的值的范围内；接近控制部分，用于在光盘上开始再现或者记录信息时控制致动器将物镜移向聚焦焦点位置；误差信号检测部分，用于检测根据物镜位置和聚焦焦点位置之间的差而变化的误差信号；启动位置计算部分，用于根据移向聚焦焦点位置的物镜的速度和控制电路输出初始值计算将物镜带到聚焦焦点位置的伺服控制处理的启动位置，物镜的速度根据误差信号来计算；到达检测部分，用于根据误差信号检测物镜是否到达启动位置；控制电路初始值计算部分，用于使用已经到达启动位置的物镜的速度和启动位置，计算在与物镜相关的控制系统的方框图中表示的控制电路初始值并且将控制电路初始值提供给在方框图中表示的控制电路；以及伺服控制启动部分，用于在检测到物镜已经到达启动位置时启动伺服控制处理。
由此，启动位置可以在控制电路输出初始值的限制下计算。另外，在启动位置处启动伺服控制处理时控制电路的输出可以假定为控制电路输出初始值，它在致动器能够施加的值的范围内。这防止了致动器的推力饱和，而又在短时间内将物镜带到聚焦焦点位置。
根据本发明另一方面的摄像机通过拍摄视频图像生成视频信号并且通过将发射光束聚焦到光盘上而将视频信号记录在存储介质或光盘上，该摄像机包括图像拾取部分，用于将视频图像转换成视频信号；致动器，用于施加推力给收集朝向光盘信号记录面的光束的物镜，以移动物镜使得物镜靠近或远离光盘；存储部分，用于存储致动器首先施加的控制电路输出初始值，控制电路输出初始值在致动器能够施加的值的范围内；接近控制部分，用于在光盘上开始再现或者记录信息时控制致动器将物镜从远离光盘的聚焦焦点位置的位置处移向聚焦焦点位置；误差信号检测部分，用于检测根据物镜位置和聚焦焦点位置之间的差而变化的误差信号；启动位置计算部分，用于根据移向聚焦焦点位置的物镜的速度和控制电路输出初始值计算其中根据误差信号致动器将物镜带到聚焦焦点位置的伺服控制处理的启动位置，物镜的速度根据误差信号来计算；到达检测部分，用于根据误差信号检测物镜是否到达启动位置；控制电路初始值计算部分，用于使用已经到达启动位置的物镜的速度和启动位置，计算在与物镜相关的控制系统的方框图中表示的控制电路初始值并且将控制电路初始值提供给在方框图中表示的控制电路；以及伺服控制启动部分，用于在检测到物镜已经到达启动位置时启动伺服控制处理。
由此，启动位置可以在控制电路输出初始值的限制下计算。另外，在启动位置处启动伺服控制处理时控制电路的输出可以假定为控制电路输出初始值，它在致动器能够施加的值的范围内。这防止了致动器的推力饱和，而又在短时间内将物镜带到聚焦焦点位置。
根据本发明的实施例，启动位置可以在控制电路输出初始值的限制下计算。另外，在启动位置处启动伺服控制处理时控制电路的输出可以假定为控制电路输出初始值，它在驱动部分能够施加的值的范围内。这防止了驱动部分的推力饱和，而又在短时间内将被驱动对象带到目标位置。因此，根据本发明的实施例的伺服控制装置和伺服控制方法能够稳定伺服控制系统的瞬态响应。
此外，根据实施例的本发明，启动位置可以在控制电路输出初始值的限制下计算。另外，在启动位置处启动伺服控制处理时控制电路的输出可以假定为控制电路输出初始值，它在致动器能够施加的值的范围内。这防止了致动器的推力饱和，而又在短时间内将物镜带到聚焦焦点位置。因此，根据本发明的实施例的光盘装置和摄像机能够稳定伺服控制系统的瞬态响应。
本发明的特性、原理和用途从下面结合附图的详细描述中将变得更加清楚，其中类似的部件用类似的附图标记或符号表示。
图1示出光盘装置的聚焦伺服控制系统的结构示意图；图2示出数字控制的聚焦伺服控制系统的示意方框图；图3示出聚焦伺服控制系统的状态空间表示的示意方框图；图4示出包括启动部分的聚焦伺服控制系统的示意方框图；图5示出聚焦伺服控制启动处理的流程图；图6示出摄像机的总体结构的示意图；图7示出摄像机的电路结构的示意图；图8A和8B示出开始聚焦伺服控制处理时的位置和推力的示意图；图9示出典型光盘装置的聚焦伺服控制系统的结构示意图；
图10A和10B示出检测光束反射的示意图；图11A和11B示出物镜的位置和聚焦误差信号之间的相关关系的示意图；图12示出聚焦伺服控制处理的启动和初始响应的示意图；图13示出聚焦伺服控制系统的示意方框图；图14示出聚焦伺服控制系统的状态空间表示的示意方框图；图15A至15E示出具有控制电路初始值的响应的示意图；图16示出包括数字滤波器的聚焦伺服控制系统的示意方框图；以及图17A和17B示出在开始典型的聚焦伺服控制处理时的位置和推力的示意图。
具体实施例方式
现在将结合附图详细描述本发明的实施例。
(1)基本原理下面描述基本原理。图1示出光盘装置40。图1的部件用与图9的相应部件相同的附图标记和符号表示。
(1-1)光盘装置的结构如图1，光盘装置40具有与光盘装置1(图9)相同的功能，都能够记录和从光盘10再现信息。
光盘装置40的伺服控制部分42等价于光盘装置1的伺服控制部分2，负责装置40的总体控制。除了伺服控制部分42包括聚焦伺服控制电路43而不是聚焦伺服控制电路23之外，伺服控制部分42具有与伺服控制部分2基本上相同的结构。
伺服控制部分42根据从光电探测器13供应的检测信号S1A-S1C和S2A-S2C生成聚焦误差信号SFE。根据聚焦误差信号SFE，聚焦伺服控制电路43产生致动器驱动信号SA以便执行致动器14的反馈控制(即，聚焦伺服控制)。
聚焦伺服控制电路43执行数字聚焦伺服控制。因此，光盘装置40的聚焦伺服控制系统的基本结构可以表示为如图2所示的聚焦伺服控制系统50，包括累加器50A、控制电路50K和受控部分50P。
聚焦伺服控制系统50的累加器50A计算指示代表物镜9相对于预定位置的位置的输出y和物镜9最好设置到的目标值r(目标值r等价于聚焦焦点位置JF)之间的差的误差信号e。误差信号e(或聚焦误差数据DFE)被提供给控制电路50K。
控制电路50K等价于聚焦伺服控制电路43。根据误差信号e，控制电路50K产生控制电路输出u(等价于致动器驱动数据DA)。根据控制电路输出u，控制电路50K控制等价于致动器14的受控部分50P。
实际上，聚焦伺服控制系统50控制受控部分50P，使得误差信号e变为0。以这种方式，使输出y达到目标值r。
这也意味着光盘装置40产生致动器驱动数据DA(或致动器驱动信号SA)，使得聚焦误差数据DFE(或聚焦误差信号SFE)变为0以将物镜9移向聚焦焦点位置JF。
使用具有状态变量ACZ、BCZ、CCZ、和DCZ的状态空间表示法以及数字控制系统的时钟k，控制电路50K可以表示为Xcz(k+1)＝Acz·Xcz(k)+Bcz·(r(k)-y(k))(5)u(k)＝Ccz·Xcz(k)+Dcz(r(k)-y(k)) (6)另外，使用具有状态变量ApZ、BpZ、和CpZ的状态空间表示法和时钟k，受控部分50P可以表示为Xpz(k+1)＝Apz·Xpz(k)+Bpz·u(k) (7)y(k)＝CpZ·Xpz(k) (8)另外，以类似于上述状态空间表示的方式，聚焦伺服控制系统50可以通过方程式(9)和(10)表示，其是方程式(5)至(8)的组合Xcz(k+1)Xpz(k+1)=Acz-Bcz·CpzBpz·CczApz-Bpz·Dcz·CpzXcz(k)Xpz(k)+(Bpz·DczBcz)r(k)---(9)]]>≡Az·Xmz(k)+Bz·r(k)]]>y(k)=0CpzXcz(k)Xpz(k)---(10)]]>≡Cz·Xmz(k)]]>
图3示出根据方程式(9)和(10)的状态空间表示的方框图。聚焦伺服控制系统51包括控制电路51C和受控部分51P。
顺便，状态变量ACZ、BCZ、CCZ、和DCZ以及状态变量ApZ、BpZ、和CpZ根据致动器14的特性、物镜9的加权(weight)等来确定。在光盘装置40的设计过程中，可以计算状态变量ACZ、BCZ、CCZ、和DCZ以及状态变量ApZ、BpZ、和CpZ并存储在非易失性存储器26中。
(1-2)初始值补偿方法的应用下面描述上述初始值补偿方法在聚焦伺服控制系统51中的应用。该描述基于非专利文献1，“Design of Initial Value Compensation ServoSystem with Zero Point Specified”(Yamaguchi Takashi等，“Basic Studyof Initial Value Compensation for Switching Servo Modes on HeadPositioning Servo System of Magnetic Disk Device”，Proceeding of TheSociety of Instrument and Control Engineers，Vol.29，No.7，p792-799，1993)。
使用时钟k＝0的初始值(Xcx(0)，Xpz(0))和预定的转移函数，聚焦伺服控制系统51的输出y可以表示为y=Cz·(zI-Az)-1·z·Xcz(0)Xpz(0)---(11)]]>由于聚焦伺服控制系统51是具有离散时间控制的数字控制系统，因此在方程式(11)中使用Z变换。
另一方面，在初始值补偿方法中，控制电路51C的初始值Xc(0)通过包含受控部分51P的初始值Xp(0)的函数表示，如下面的方程式(12)所示Xcz(0)＝αXpz(0)(12)顺便指出，如上面所述，盘装置的控制电路使用包括低频校正滤波器和高频相位超前滤波器的二级滤波器。另外，受控部分或致动器14(图1)的状态使用物镜9的位置x(k)和速度v(k)与时钟k来表示。
假定控制电路51C的低通滤波值和高通滤波值分别是fL(k)和fH(k)。根据光盘装置40的聚焦伺服控制系统使用它们代替方程式(12)的项，得到具有四个系数k11、k12、k21和k22的方程式(13)
fL(0)fH(0)=k11k12k21k22x(0)v(0)---(13)]]>使用方程式(12)，方程式(11)的转移函数表示为y=Cz·(zI-Az)-1·z·αIXpz(0)---(14)]]>使用四个系数ω1(z)、ω2(z)、ω3(z)和ω4(z)，方程式(13)的一部分定义为Cz·(zI-Az)-1·z≡1det(zI-Az)ω1(z)ω2(z)ω3(z)ω4(z)---(15)]]>使用方程式(14)和(15)，方程式(7)的输出y表示为y=1det(zI-Az)ω1(z)ω2(z)ω3(z)ω4(z)αIXpz(0)]]>(16)=ω1(z)k11+ω2(z)k21+ω3(z)ω1(z)k12+ω2(z)k22+ω4(z)det(zI-Az)Xpz(0)]]>方程式(16)的转移函数用分数表示。显然初始值响应，或者说输出y的初始值，由分母的根(或控制系统的极点)和分子的根(或方程式(16)的零点)确定。
因此，作为初始值补偿方法的基本原理，下面描述获得好的初始值响应的方法，其中零点的位置通过改变矩阵α的系数k11、k12、k21和k22而移动。通常，计算系数k11、k12、k21和k22使得零点补偿所谓的后极点(late pole)和振动极点(vibrating pole)。
下面描述计算系数k11、k12、k21和k22的方法以获得期望的零点。当指定的零点是z1和z2时，从方程式(16)的分子获得下面的一对同步方程式(17a)、(17b)、(18a)和(18b)ω1(z1)k11+ω2(z1)k21+ω3(z1)=0(17a)ω1(z2)k11+ω2(z2)k21+ω3(z2)=0(17b)]]>ω1(z1)k12+ω2(z1)k22+ω4(z1)=0(18a)ω1(z2)k12+ω2(z2)k22+ω4(z2)=0(18b)]]>通过求解同步方程式(17a)和(17b)，获得如下系数k21和k11
k21=-ω3(z2)-ω1(z2)ω1(z1)ω3(z1)ω2(z2)-ω1(z2)ω1(z1)ω2(z1)---(19)]]>k11=-k21ω2(z1)-ω3(z1)ω1(z1)---(20)]]>类似地，通过求解同步方程式(18a)和(18b)，获得如下系数k22和k12k22=ω4(z2)-ω1(z2)ω1(z1)ω4(z1)ω2(z2)-ω1(z2)ω1(z1)ω2(z1)---(21)]]>k12=-k22ω2(z1)-ω4(z1)ω1(z1)---(22)]]>顺便指出，从方程式(19)至(22)显然可以知道，在与聚焦伺服控制系统相关的值确定之后系数k11、k12、k21和k22可以事先计算。因此，作为方程式(19)至(22)的计算结果获得的系数k11、k12、k21和k22存储在非易失性存储器26中(图1)。
在初始值补偿方法中，将系数k11、k12、k21和k22以及物镜9的位置x(0)和速度v(0)代入方程式(13)得出在时刻0控制电路51C的低通滤波值fL(0)和高通滤波值fH(0)根据方程式(19)至(22)计算系数k11、k12、k21和k22；并且物镜9的位置x(0)和速度v(0)是在开始伺服控制时的时刻0的值。将控制电路51C的低通滤波值fL(0)和高通滤波值fH(0)一起称作“控制电路初始值f(0)”。
聚焦伺服控制系统51将控制电路初始值f(0)提供给控制电路51C以启动聚焦伺服控制。这展现良好的响应，以便在短时间内将物镜9带至聚焦焦点位置JF。
(1-3)基于聚焦误差信号的初始值顺便指出，光盘装置40(图1)不包括检测物镜9的位置x和速度v的传感器。这意味着该装置有可能不能直接获得位置x和速度v。
但是，在光盘装置40的探测区域AD中，聚焦误差信号SFE的信号电平与物镜9和聚焦焦点位置JF之间的距离成比例，与如图11A和11B所示的光盘装置1(图9)类似。
因此，光盘装置40假定聚焦误差信号SFE的信号电平(或聚焦误差数据DFE)代表相对于聚焦焦点位置JF的位置x。为了便于说明，聚焦误差信号SFE的信号电平(或聚焦误差数据DFE)也表示为转换位置e(k)。
每一个时钟k的转换位置e(k)之间的差除以采样时间T(或等价于一个时钟的时间周期)得到如下所述的转换速度ev(k)ev(k)=e(k)-e(k-1)T---(23)]]>转换速度ev(k)可以看作在物镜9位于图11B的探测区域AD内部时物镜9的速度v。
将方程式(13)的位置x用转换位置e(k)代替，并且将速度v用转换速度ev(k)代替，得到下面的方程式(24)fL(0)fH(0)=k11k12k21k22e(0)ev(0)---(24)]]>顺便指出，使用低通滤波值fL(0)和高通滤波值fH(0)，在时钟0控制电路51C的(图3)输出或者控制电路输出初始值u(0)表示为u(0)=CczfL(0)fH(0)+Dcz(r(0)-y(0))]]>(25)=CczfL(0)fH(0)+Dcze(0)]]>如果受控部分51P的状态用位置x(k)和速度v(k)表示，则得到下面的方程式Cpz＝(10)。据此定义下式Ccz＝(Ccz1Ccz2)。另外，使用方程式(23)，对转换位置e(k)和转换速度ev(k)求解方程式(25)得到下面的方程式(26)u(0)＝Ccz1fL(0)+Ccz2fH(0)+Dze(0)＝Ccz1(k11e(0)+k12ev(0))+Ccz2(k21e(0)+k22ev(0))+Dze(0)(26)＝(Ccz1k11+Ccz2k21+Dz)e(0)+(Ccz1k12+Ccz2k22)ev(0)以这种方式，在等价于光盘装置40(图1)的聚焦伺服控制系统51(图3)中，从方程式(26)显然可以看出，控制电路输出初始值u(0)可以根据基于聚焦误差信号SFE的信号电平的转换位置e(k)和转换速度ev(k)来计算。
(1-4)进站操作期间聚焦伺服控制的启动位置的确定顺便指出，控制电路输出初始值u(0)事先确定为0这代表可以由致动器14施加的推力(或者不饱和的推力)。这部分地是由于受到光盘装置40的致动器14所能施加的推力的限制。
在进站操作期间，光盘装置40的致动器14以恒定速度将物镜9移向光盘10。
当物镜9进入图11B中的探测区域AD时，特征曲线Q1基本上变为线性。另外，物镜9以恒定速度移动。因此，转换速度ev(k)变为恒定值(该转换速度ev(k)也称作“恒定速度ev0”)。
恒定转换速度ev(k)意味着以恒定速度移动的物镜9进入等价于特征曲线Q1的探测区域AD的范围(图11B)。
将方程式(26)的转换速度ev(0)以那时的恒定速度ev0替换而得到下述方程式(27)u(0)＝(Ccz1k11+Ccz2k21+Dz)e(0)+(Ccz1k12+Ccz2k22)ev0(27)另外，如果将转换位置e(0)表示为启动聚焦伺服控制时的启动位置eon，则变换方程式(27)得到下述方程式(28)eon=u(0)-(Ccz1k12+Ccz2k22)ev0Ccz1k11+Ccz2k12+Dz---(28)]]>方程式(28)表明可以根据恒定速度ev0和控制电路输出初始值u(0)计算启动位置eon。
基于上面所述，光盘装置40在进站操作期间获得转换速度ev(k)变为恒定水平时的恒定速度ev0。然后光盘装置40将恒定速度ev0和预定的控制电路输出初始值u(0)＝0代入方程式(28)，以便计算与聚焦伺服控制相关的启动位置eon。
以这种方式，光盘装置40确定控制电路输出初始值为u(0)＝0。然后光盘装置40使用控制电路输出初始值u(0)和恒定速度ev0计算与聚焦伺服控制相关的启动位置eon。
之后，光盘装置40观测转换位置e(k)(或聚焦误差信号SFE的信号电平)。当转换位置e(k)变为等于启动位置eon时，光盘装置40启动聚焦伺服控制。这展现出良好的响应，使得在短时间内将物镜9带至聚焦焦点位置JF。
在这种情况下，由于光盘装置40根据控制电路输出初始值u(0)＝0计算启动位置eon，因此在物镜9到达启动位置eon之后，控制电路的输出在开始聚焦伺服控制的时刻0时为零。由此，期望由致动器14施加给物镜9的推力将会降低。
(1-5)具有聚焦伺服控制启动部分的聚焦伺服控制系统的结构图4示出光盘装置40的聚焦伺服控制系统60的详细方框图，图4的部件用与图2的相应部件相同的附图标记和符号表示。与图2的聚焦伺服控制系统50相比，聚焦伺服控制系统60另外包括启动聚焦伺服控制的聚焦伺服控制启动部分61和开关62。
聚焦伺服控制启动部分61获取由累加器50A连续计算的误差信号e(或转换位置e(k))。聚焦伺服控制启动部分61将误差信号e提供给转换速度计算部分63和比较器64。转换速度计算部分63使用方程式(23)根据转换位置e(k)计算转换速度ev(k)，然后将转换速度ev(k)提供给恒定速度检测部分65。
恒定速度检测部分65连续检测转换速度ev(k)。当恒定速度检测部分65检测到不为0但在预定变化范围内(例如5％)的转换速度ev(k)预定次数(例如连续3个时钟)时，恒定速度检测部分65假定转换速度ev(k)代表恒定速度。此时，恒定速度检测部分65将转换速度ev(k)作为恒定速度ev0提供给启动位置计算部分66和控制电路初始值计算部分67。
启动位置计算部分66使用下面的值根据方程式(28)计算启动位置eon从恒定速度检测部分65供应的恒定速度ev0；根据方程式(19)至(22)计算的系数k11、k12、k21和k22；控制电路输出初始值u(0)或零；预定状态常数Ccz(或(Ccz1Ccz2))和Dcz。然后启动位置计算部分66将启动位置eon提供给比较器64和控制电路初始值计算部分67。
控制电路初始值计算部分67使用下面的值根据方程式(24)计算控制电路初始值f(0)(或时钟为0时控制电路50K的低通滤波值fL(0)和高通滤波值fH(0))启动位置eon；恒定速度ev0；以及根据方程式(19)至(22)计算的系数k11、k12、k21和k22。然后控制电路初始值计算部分67将控制电路初始值f(0)给提供控制电路50K。
比较器64比较在每一个时钟更新的转换位置e(k)与启动位置eon。在转换位置e(k)变得等于启动位置eon时，比较器64闭合或接通开关62以启动聚焦伺服控制系统60的聚焦伺服控制。
以这种方式，在聚焦伺服控制系统60的聚焦伺服启动部分61检测到转换速度ev(k)恒定时，聚焦伺服控制系统60根据恒定速度ev0计算启动位置eon。另外，聚焦伺服控制系统60计算控制电路50K的初始值。之后，在转换位置e(k)变得等于启动位置eon时聚焦伺服控制系统60启动聚焦伺服控制。
(1-6)聚焦伺服控制启动处理的过程参照图5描述聚焦伺服控制启动处理的过程。聚焦伺服控制启动处理是用于光盘装置40的伺服控制部分42启动聚焦伺服控制的处理。
顺便指出，光盘装置40的非易失性存储器26(图1)已经存储了下述数据状态常数Ccz(或(Ccz1Ccz2))和Dcz；根据方程式(19)至(22)计算的系数k11、k12、k21和k22；以及控制电路输出初始值u(0)或0。
例如，在光盘10插入到装置时伺服控制部分42启动聚焦伺服控制启动处理例程RT1。伺服控制部分42前进到步骤SP1。
在步骤SP1，伺服控制部分42使用致动器驱动电路25来控制致动器14。致动器14首先将物镜9移向光盘10的外部，然后以恒定速度移动物镜9接近光盘10。伺服控制部分42接着前进到下一步骤SP2。
此时，聚焦伺服控制启动部分61获取由累加器50A连续计算的误差信号e(或转换位置e(k))，然后将误差信号e提供给转换速度计算部分63和比较器64。转换速度计算部分63使用转换位置e(k)根据方程式(23)连续计算转换速度ev(k)，然后将转换速度ev(k)提供给恒定速度检测部分65。
在步骤SP2，伺服控制部分42控制恒定速度检测部分65连续检测顺序从转换速度计算部分63供应的转换速度ev(k)。伺服控制部分42确定是否检测到不为0但在预定变化范围内(例如5％)的转换速度ev(k)预定次数(例如连续3个时钟)。
如果在步骤SP2获得否定的结果，则意味着转换速度ev(k)不恒定。此时，伺服控制部分42重复步骤SP2的处理。
如果在步骤SP2获得肯定的结果，则意味着可以假定转换速度ev(k)为恒定。此时，伺服控制部分42假定该转换速度ev(k)为恒定速度ev0，然后控制恒定速度检测部分65将该恒定速度ev0提供给启动位置计算部分66和控制电路初始值计算部分67。伺服控制部分42继续前进到步骤SP3。
在步骤SP3，伺服控制部分42控制启动位置计算部分66使用下述值根据方程式(28)计算启动位置eon恒定速度ev0；系数k11、k12、k21和k22；控制电路输出初始值u(0)或0；以及预定状态常数Ccz(或(Ccz1Ccz2))和Dcz。伺服控制部分42将启动位置eon提供给比较器64和控制电路初始值计算部分67，然后前进到下一步骤SP4。
在步骤SP4，伺服控制部分42控制控制电路初始值计算部分67使用下述值根据方程式(24)计算控制电路初始值f(0)启动位置eon；恒定速度ev0；以及系数k11、k12、k21和k22。伺服控制部分42将控制电路初始值f(0)提供给控制电路50K，然后前进到步骤SP5。
在步骤SP5，伺服控制部分42控制比较器64比较转换位置e(k)和启动位置eon。伺服控制部分42检查转换位置e(k)是否超出启动位置eon。如果在步骤SP5获得否定的结果，则意味着以恒定速度移动的物镜9(图1)还没有到达启动位置eon。此时，伺服控制部分42重复步骤SP5的处理。
而如果在步骤SP5获得肯定的结果，则意味着物镜9已经到达启动位置eon。在这种情况下，伺服控制部分42前进到步骤SP6。
在步骤SP6，伺服控制部分42控制比较器64接通开关62以启动聚焦伺服控制系统60的聚焦伺服控制。然后伺服控制部分42前进到下一步骤SP7并结束处理。
以这种方式，光盘装置40的伺服控制部分42执行聚焦伺服控制启动处理例程RT1伺服控制部分42计算聚焦伺服控制的启动位置eon和控制电路初始值f(0)；并且在受控部分或物镜9到达启动位置eon时伺服控制部分42启动聚焦伺服控制。
(2)摄像机的结构下面描述根据本发明实施例的摄像机。
(2-1)外观和电路结构如图6所示，摄像机70具有外壳71。外壳71包括其内部的各种部件。在外壳71和系带72之间插入其手指或手，用户持有并携带外壳71。
摄像机70包括图像拾取元件(下文中描述)以将通过图像拾取透镜73捕获的图像转换成视频信号。摄像机70还包括用于将光盘(下文中描述)插入其中的光盘插入部分74，视频信号记录在光盘上。另外，摄像机70包括操作部分、显示部分、电池等(未示出)。
顺便指出，摄像机70根据可以用来捕获图像而且用户可以用手携带来设计。
图7示出摄像机70的电路结构。图7的部件用与图1的相应部件相同的附图标记和符号来表示。总体控制部分75负责摄像机的总体控制。
在用户操作摄像机启动记录时，总体控制部分75启动图像拾取元件76的控制以便通过图像拾取透镜72捕获图像，并根据该图像生成视频信号。然后总体控制部分75将视频信号提供给视频信号处理电路77。图像信号处理电路77执行预定处理，比如视频处理或压缩处理，以产生视频数据。然后图像信号处理电路77在缓冲存储器78中存储视频数据。
记录信号生成电路79从缓冲存储器78读出视频数据并对视频数据执行预定调制处理等以产生适宜在光盘10上记录的记录数据。记录信号生成电路79接着提供记录数据给光拾取器3的激光二极管4。光拾取器3根据记录数据向光盘10的信号记录面10A发射光束。以这种方式，将记录数据记录在光盘10上。
以这种方式，摄像机70通过图像拾取透镜72捕获图像并将其作为记录数据记录在光盘10上。
另一方面，当不同的光盘10插入光盘插入部分74或者启动视频记录时，摄像机70执行基本上与光盘装置40(图1)相同的进站操作。
摄像机70包括基本上与光盘装置40相同的伺服控制部分42。该伺服控制部分42等价于聚焦伺服控制系统60(图4)。另外，在执行进站操作时，摄像机70执行聚焦伺服控制启动处理的例程RT1(图5)。
实际上，在转换速度ev(k)变为恒定时，伺服控制部分42使用恒定速度ev0计算具有控制电路输出初始值u(0)＝0的启动位置eon。以这种方式，伺服控制部分42计算控制电路50K的初始值。之后，当转换位置e(k)变为等于启动位置eon或者当受控部分(物镜9)到达启动位置eon时，伺服控制部分42启动聚焦伺服控制。
(2-2)进站操作期间聚焦伺服控制的启动图8A示出在进站操作期间摄像机70启动聚焦伺服控制时位置物镜9相对于聚焦焦点位置JF的位置的测量结果，图8A可以与图17A进行比较。图8B示出由致动器14施加给物镜9的推力的测量结果，图8B可以与图17B进行比较。
如图8A所示，摄像机70检测在物镜9到达聚焦焦点位置JF之前的位置P2作为启动位置eon。在物镜9到达启动位置eon时，摄像机70启动聚焦伺服控制(该时间也称作“时刻0”)。
与图17B的结果相比，从图8B显然可以看出致动器14的推力得到了很好的抑制。
之后，摄像机70可以在0.1毫秒的时刻将物镜9带至聚焦焦点位置，如图8A所示。在此期间，致动器14的推力很好地得到了连续抑制，如图8B所示。
以这种方式，摄像机70在进站操作期间执行聚焦伺服控制启动处理例程RT1。这使得摄像机70能够将致动器14的推力最小化并在极短的时间内将物镜9带至聚焦焦点位置JF。
(3)操作和效果在进站操作期间转换速度ev(k)变为恒定时，摄像机70的伺服控制部分42使用恒定速度ev0计算具有控制电路输出初始值u(0)＝0的启动位置eon。另外，伺服控制部分42计算控制电路50K的初始值。在转换位置e(k)变为等于启动位置eon时，伺服控制部分42启动聚焦伺服控制。
以这种方式，即使使用初始值补偿方法，伺服控制部分42也将控制电路输出初始值u(0)设置为0。因此，在开始聚焦伺服控制的时刻0由致动器14施加给物镜9的推力可以最小化(图8B)。
因此，伺服控制部分42可以防止致动器14施加的推力饱和。由此，即使遵循初始值补偿方法的前提，伺服控制部分42也可以展现非常接近理想值的良好瞬态响应。结果，伺服控制部分42可以在短时间内高精度地将物镜9带至聚焦焦点位置JF(图8A)。
在这种情况下，与使用不将控制电路输出初始值u(0)设置为0的初始值补偿方法的情况(图17B)相比，伺服控制部分42最小化开始聚焦伺服控制时的时刻0的推力。这使得伺服控制部分42能够在短时间内将物镜9带至聚焦焦点位置JF。
换句话说，传统的初始值补偿方法产生各种值作为控制电路输出初始值，这是因为控制电路初始值的计算是根据诸如位置和速度的初始值进行的。另一方面，根据本发明实施例的伺服控制部分42在使用初始值补偿方法时限制控制电路输出初始值在设置速度的初始值之后，伺服控制部分42计算位置的初始值或聚焦伺服控制的启动位置以获得控制电路初始值f(0)。这展现出良好的瞬态响应，同时防止了致动器14施加的推力饱和。
为了防止致动器14的推力饱和，也可以采用其它方法该方法例如在进站操作期间暂时关闭聚焦伺服控制以抑制致动器14的推力。
但是，摄像机70可能会受到来自外部的、由于携带并使用摄像机70在光盘10上记录图像的用户的意外事故所造成的影响。
该影响可能会使物镜9偏离其路径。在这种情况下，上述在进站操作期间关闭聚焦伺服控制的方法会花一定的时间来重启进站操作。
另一方面，摄像机70的伺服控制部分42可以总是执行较强的聚焦伺服控制。该控制防止了聚焦伺服偏离，即使在摄像机70受到影响的情况下。即使发生了聚焦伺服偏离，伺服控制部分42也能够在相对短的时间内重启进站操作。
也存在另一种方法该方法在进站操作期间暂时降低光盘的旋转以降低聚焦伺服控制，这能够防止致动器的推力饱和。但是，该方法需要花费时间来改变光盘的旋转速度。
另外，存在使摄像机总是能够在记录介质上精确地记录图像数据的需求，这是因为用户可能只有一次机会来捕获特定场景。因此，包括光盘装置的摄像机通常装备有缓冲存储器，用以在记录到光盘之前临时存储图像数据。这可以防止数据的丢失，但是缓冲存储器的容量有限。
这意味着如果包括光盘装置的摄像机在进站操作期间花费时间来改变光盘的旋转速度，则缓冲存储器可能会因为其容量不足而丢失图像数据。
另一方面，摄像机70在进站操作期间不降低光盘10的旋转，同时防止了致动器14的推力饱和。因此，能够在短时间内完成进站操作的摄像机70也可以防止应该记录在光盘10上的图像数据的丢失。
根据上述结构，在进站操作期间转换速度ev(k)变为恒定时，摄像机70的伺服控制部分42使用恒定速度ev0计算具有控制电路输出初始值u(0)＝0的启动位置eon。另外，伺服控制部分42根据初始值补偿方法计算控制电路初始值f(0)。在转换位置e(k)变为等于启动位置eon时，伺服控制部分42启动聚焦伺服控制。以这种方式，伺服控制部分42防止了在开始聚焦伺服控制时的时刻0的致动器14的推力饱和。这展现出良好的瞬态响应。另外，伺服控制部分42可以在短时间内将物镜9带至聚焦焦点位置JF。
(4)其它实施例在上述实施例中，在聚焦伺服控制启动处理的例程RT1(图5)中的步骤SP4，控制电路初始值计算部分67(图4)根据方程式(24)使用启动位置eon和恒定速度ev0计算控制电路初始值f(0)。但是，本发明不仅限于此。可以采用其它方法控制电路初始值计算部分67在步骤SP4从累加器50A和转换速度计算部分63获取转换位置e(k)和转换速度ev(k)，并且使用这些值根据方程式(24)计算控制电路初始值f(0)。
在这种情况下，在获取转换位置e(k)和转换速度ev(k)之后可以花费一个时钟的周期(一个采样时间周期T)来启动聚焦伺服控制。因此，转换位置e(k)和转换速度ev(k)的估计值，或者转换位置预测值ep(k)和转换速度预测值evp(k)可以根据下面的方程式(29)和(30)计算ep(k)＝e(k)+T·ev(k) (29)evp(k)＝ev(k)+(ev(k)-ev(k-1))(30)根据上述计算结果，可以计算控制电路初始值f(0)。这改善了聚焦伺服控制的精度。
另外，在上述实施例中，启动位置eon使用控制电路输出初始值u(0)＝0根据方程式(28)来计算。但是，本发明不仅限于此。在开始聚焦伺服控制时的时刻0、致动器14所施加给物镜9的推力不超过致动器14的上限的程度内(或者在推力不饱和的程度内)，控制电路输出初始值u(0)可以设置为相对较小的值而不一定设置为0。
此外，在上述实施例中，系数k11、k12、k21和k22是根据在非专利文献1中描述的一个方法或者“Design of Initial Value CompensationServo System with Zero Point Specified”来计算。但是，本发明不仅限于此。系数k11、k12、k21和k22可以根据其它方法计算，例如在非专利文献1中描述的如“Design by Evaluation Function Minimization”的其它方法。
此外，在上述实施例中，聚焦误差信号SFE表示为如图11B所示的S形特征曲线Q1。但是，本发明不仅限于此。聚焦误差信号SFE也可以为在探测区域AD内部具有基本上线性部分的其它形状的特征曲线。
此外，在上述实施例中，在转换速度ev(k)可以假定为恒定速度时，装置确定物镜9已经进入探测区域AD。但是，本发明不仅限于此。可以使用其它检测方式来检测进入探测区域AD的物镜9。
此外，根据本发明实施例的方法应用到光盘装置40的聚焦伺服控制系统。但是，本发明不仅限于此。该方法也可以应用到在计算伺服控制的启动位置之后启动伺服控制的伺服控制系统光盘装置40的跟踪伺服控制系统，磁盘装置的头定位伺服控制系统等。
此外，在上述实施例中，等价于伺服控制装置的光盘装置40包括等价于驱动部分的致动器14和致动器驱动电路25；作为存储部分的非易失性存储器26；等价于接近控制部分的聚焦伺服控制电路43；等价于误差信号计算部分的光电探测器13和聚焦误差信号检测电路21；等价于启动位置计算部分的启动位置计算部分66；等价于到达检测部分的比较器64；等价于控制电路初始值计算部分的控制电路初始值计算部分67；以及等价于伺服控制启动部分的比较器64和开关62。但是，本发明不仅限于此。也可以以不同的方式设计伺服控制装置，包括不同配置的驱动部分、存储部分、接近控制部分、误差信号检测部分、启动位置计算部分、到达检测部分、控制电路初始值计算部分和伺服控制启动部分。
根据本发明实施例的方法可以应用到各种伺服控制系统。
本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其它因素可以作出各种修改、组合、子组合和替换，这些都涵盖在所附权利要求或其等价范围内。
权利要求
1.一种伺服控制装置，包括驱动部分，用于施加推力给被驱动对象以在预定方向上移动被驱动对象；存储部分，用于存储驱动部分首先施加的控制电路输出初始值；接近控制部分，用于控制驱动部分将被驱动对象移向目标位置；误差信号检测部分，用于检测根据被驱动对象的位置和目标位置之间的差而变化的误差信号；启动位置计算部分，用于根据移向目标位置的被驱动对象的速度和控制电路输出初始值计算将被驱动对象带到目标位置的伺服控制处理的启动位置，被驱动对象的速度根据误差信号来计算；到达检测部分，用于根据误差信号检测被驱动对象是否到达启动位置；控制电路初始值计算部分，用于使用已经到达启动位置的被驱动对象的速度和启动位置，计算与被驱动对象有关的控制系统的控制电路初始值并将控制电路初始值提供给控制系统的控制电路；以及伺服控制启动部分，用于在检测到被驱动对象已经到达启动位置时启动伺服控制处理。
2.根据权利要求1所述的伺服控制装置，其中误差信号在目标位置附近相对于所述差线性变化；以及启动位置计算部分在误差信号相对于所述差线性变化的范围内计算伺服控制处理的启动位置。
3.根据权利要求1所述的伺服控制装置，其中接近控制部分控制驱动部分以恒定速度将被驱动对象移向目标位置；以及控制电路初始值计算部分假定在计算启动位置时被驱动对象的速度为已经到达启动位置的被驱动对象的速度来计算控制电路初始值。
4.根据权利要求1所述的伺服控制装置，其中存储部分存储在0时设置的控制电路输出初始值。
5.一种伺服控制方法，包括接近控制步骤，使用施加推力给被驱动对象以在预定方向上移动被驱动对象的驱动部分，将被驱动对象移向目标位置；误差信号检测步骤，检测根据被驱动对象的位置和目标位置之间的差而变化的误差信号；启动位置计算步骤，根据移向目标位置的被驱动对象的速度和驱动部分首先施加的控制电路输出初始值计算将被驱动对象带到目标位置的伺服控制处理的启动位置，被驱动对象的速度根据误差信号来计算，并且控制电路输出初始值在驱动部分能够施加的值的范围内；到达检测步骤，根据误差信号检测被驱动对象是否到达启动位置；控制电路初始值计算步骤，使用已经到达启动位置的被驱动对象的速度和启动位置计算与被驱动对象相关的控制系统的控制电路初始值并将控制电路初始值提供给控制系统的控制电路；以及伺服控制启动步骤，在检测到被驱动对象已经到达启动位置时启动伺服控制处理。
6.一种光盘装置，通过将发射光束聚焦到光盘上进行记录或者从存储介质或光盘上再现信息，该光盘装置包括致动器，用于施加推力给收集朝向光盘信号记录面的光束的物镜，以移动物镜使得物镜靠近或远离光盘；存储部分，用于存储致动器首先施加的控制电路输出初始值，控制电路输出初始值在致动器能够施加的值的范围内；接近控制部分，用于在光盘上开始再现或者记录信息时控制致动器将物镜移向聚焦焦点位置；误差信号检测部分，用于检测根据物镜位置和聚焦焦点位置之间的差而变化的误差信号；启动位置计算部分，用于根据移向聚焦焦点位置的物镜的速度和控制电路输出初始值计算将物镜带到聚焦焦点位置的伺服控制处理的启动位置，物镜的速度根据误差信号来计算；到达检测部分，用于根据误差信号检测物镜是否到达启动位置；控制电路初始值计算部分，用于使用已经到达启动位置的物镜的速度和启动位置，计算在与物镜相关的控制系统的方框图中表示的控制电路初始值并且将控制电路初始值提供给在方框图中表示的控制电路；以及伺服控制启动部分，用于在检测到物镜已经到达启动位置时启动伺服控制处理。
7.根据权利要求6所述的光盘装置，其中误差信号仅在聚焦焦点位置附近相对于所述差线性变化；接近控制部分控制致动器以恒定速度将物镜移向聚焦焦点位置；以及启动位置计算部分在检测到根据误差信号计算的移向聚焦焦点位置的物镜的速度基本上变为恒定时，根据该速度和初始推力计算伺服控制处理的启动位置。
8.一种摄像机，通过拍摄视频图像生成视频信号并且通过将发射光束聚焦到光盘上而将视频信号记录在存储介质或光盘上，该摄像机包括图像拾取部分，用于将视频图像转换成视频信号；致动器，用于施加推力给收集朝向光盘信号记录面的光束的物镜，以移动物镜使得物镜靠近或远离光盘；存储部分，用于存储致动器首先施加的控制电路输出初始值，控制电路输出初始值在致动器能够施加的值的范围内；接近控制部分，用于在光盘上开始记录视频信号时控制致动器将物镜从远离光盘的聚焦焦点位置的位置处移向聚焦焦点位置；误差信号检测部分，用于检测根据物镜位置和聚焦焦点位置之间的差而变化的误差信号；启动位置计算部分，用于根据移向聚焦焦点位置的物镜的速度和控制电路输出初始值计算其中根据误差信号致动器将物镜带到聚焦焦点位置的伺服控制处理的启动位置，物镜的速度根据误差信号来计算；到达检测部分，用于根据误差信号检测物镜是否到达启动位置；控制电路初始值计算部分，用于使用已经到达启动位置的物镜的速度和启动位置，计算在与物镜相关的控制系统的方框图中表示的控制电路初始值并且将控制电路初始值提供给在方框图中表示的控制电路；以及伺服控制启动部分，用于在检测到物镜已经到达启动位置时启动伺服控制处理。
全文摘要
本发明公开一种伺服控制装置，包括驱动部分，用于施加推力以移动被驱动对象；存储部分，用于存储控制电路输出初始值；接近控制部分，用于将被驱动对象移向目标位置；误差信号检测部分，用于检测根据被驱动对象的位置和目标位置之间的差而变化的误差信号；启动位置计算部分，用于计算伺服控制处理的启动位置；到达检测部分，用于检测被驱动对象是否到达启动位置；控制电路初始值计算部分，用于计算控制系统的控制电路初始值并将其提供给控制系统的控制电路；以及伺服控制启动部分，用于在检测到被驱动对象已经到达启动位置时启动伺服控制处理。
文档编号G11B7/09GK101089959SQ20071011039
公开日2007年12月19日 申请日期2007年6月13日 优先权日2006年6月13日
发明者浦川祯之, 铃木雄一 申请人:索尼株式会社