位置控制装置和位置控制方法

位置控制装置和位置控制方法
【专利摘要】本发明提供了位置控制装置和位置控制方法，该位置控制装置包括：光照射/接收单元，其经由共用物镜，向光盘记录介质照射用于记录的激光和用于邻道伺服的激光，并接收用于邻道伺服的激光和用于基准面的激光的返回光；循道机构单元，其移动物镜；基准面循道误差信号生成单元，其生成基准面循道误差信号；基准面循道伺服控制单元，其控制循道机构单元；记录层循道误差信号生成单元，其生成记录层循道误差信号；积分单元，其对记录层循道误差信号进行积分；偏移量提供单元，其提供积分单元输出的积分；以及前馈控制单元，其生成控制信号。
【专利说明】位置控制装置和位置控制方法
[0001]相关技术的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年11月I日提交的日本在先专利申请JP2012-242140的权益，其全部内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0003]本公开涉及控制向光盘记录介质照射的激光的光点位置的位置控制装置和位置控制方法。
【背景技术】
[0004]作为在其上通过光照射来记录或再生信号的光记录介质，所谓的光盘记录介质(在下文中，仅仅称为光盘)诸如光碟(⑶)、数字化通用光盘(DVD)、和蓝光光盘(BD:注册商标)已经盛行。
[0005]此外，对光盘执行记录/再生的记录/再生装置已广泛流行。
[0006]在对光盘进行记录/再生的装置中，应用循道伺服(tracking servo)以恒定的轨道间距来记录信息。
[0007]通常，在可记录型光盘中，导槽(例如，摆动槽)相对于记录面形成，并且通过应用循道伺服来跟踪(follow)导槽，以恒定的轨道间距来记录信息。
[0008]同时，近几年，不相对于记录面形成导槽的光盘已经提出。作为一种循道伺服方法，已在日本专利申请公开(JP-A)第2012-89198号中公开了所谓的邻道伺服技术(ATS)。
[0009]在ATS中，形成对于记录面执行记录的用于记录的射束点Swr和用于邻道伺服的光点Sats。用于记录的射束点Swr和用于邻道伺服的光点Sats通过经由共用物镜照射激光而形成，以形成每个光点S。在这种情况下，针对物镜的循道伺服被执行以使得用于邻道伺服的光点Sats跟踪在形成用于记录的射束点Swr的一圈之前的轨道。从而，实现以恒定的轨道间距的信息记录。

【发明内容】

[0010]ATS的位置控制技术被认为是实现以恒定轨道间距记录信息的优势技术。然而，有很多问题需要解决。尤其是，如日本专利申请公开(JP-A)第2012-89198号中指出的，有必要改进操作的稳定性。
[0011]当采用根据邻道伺服(ATS)的位置控制方法时，最好能够使控制系统的操作稳定化。
[0012]根据本公开的实施方式，提供一种位置控制装置，包括:光照射/接收单元，其经由共用的物镜，向光盘记录介质以记录层为目标照射用于记录的激光和用于邻道伺服的激光以及以基准面为目标照射用于基准面的激光，并接收用于邻道伺服的激光以及用于基准面的激光的返回光，光盘记录介质包括设置有位置导向器的基准面和执行信息记录的记录层；跟踪机构单元循道机构单元，将物镜移位到循道方向；基准面循道误差信号生成单元，其基于与光照射/接收单元获得的用于基准面的激光的返回光相关的光接收信号，生成显示用于基准面的激光的照射光点关于位置导向器的循道误差的基准面循道误差信号；基准面循道伺服控制单元，根据基于基准面循道误差信号生成的循道伺服信号控制循道机构单元；记录层循道误差信号生成单元，其基于与光照射/接收单元获得的用于邻道伺服的激光的返回光相关的光接收信号，生成显示用于邻道伺服的激光的照射光点关于记录轨道的循道误差的记录层循道误差信号；积分单元，其对记录层循道误差信号进行积分；偏移量提供单元，对于循道伺服控制单元的控制目标值提供积分单元输出的积分值作为偏移量；以及前馈控制单元，根据积分单元输出的积分值生成控制信号，并对于基准面循道伺服控制单元的循道伺服信号提供该控制信号。
[0013]因而，在本公开中，采用一种配置(根据如下描述的基于ATS+的循道伺服控制系统)，其中，基于基准面循道误差信号，记录层循道误差信号的积分输出被提供至循道伺服环路的控制目标值。在该配置中，前馈控制被执行，该前馈控制基于积分器输出的积分值产生控制信号，并对基准面循道伺服控制单元的所述循道伺服信号提供该控制信号。
[0014]通过前馈控制，根据基准面循道误差信号的基准面环路的传递函数能够被调整而不影响抗振动和冲击。通过调整基准面环路的传递函数，针对整个控制系统设置一个防止产生振动的特性成为可能。因此，可稳定控制系统的操作。
[0015]根据上述本公开的实施方式，当采用根据邻道伺服(ATS)的位置控制方法时，能够防止控制系统产生振动并且能够稳定控制系统的操作。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1为示出在实施方式中使用的记录介质的截面结构的示图；
[0017]图2为示出初始位置控制方法的示图；
[0018]图3为示出由于物镜的透镜偏移生成的信息记录位置的偏差的原理的示图；
[0019]图4为示出ATS技术方案的示图；
[0020]图5为示出当采用ATS时发生的问题的示图；
[0021]图6为示出ATS+使用的激光的示图；
[0022]图7为示出ATS+的概念的示图；
[0023]图8为主要示出在采用ATS+的情况下被包括在位置控制装置中的光学系统的配置的不图；
[0024]图9为在采用ATS+的情况下位置控制装置的整个内部配置的示图；
[0025]图10为ATS+控制系统的配置被概念化的情况下的示图；
[0026]图11为基准面环路的频率特性的不图；
[0027]图12为ATS环路的开环特性的实例的示图；
[0028]图13为示出当设置图12中示出的开环特性时ATS环路的闭环特性的示图；
[0029]图14为当ATS环路的增益增加时ATS环路的开环特性的实例的示图；
[0030]图15为当设置图14中示出的开环特性时ATS环路的闭环特性的示图；
[0031]图16为添加有前馈控制器的ATS+控制系统的配置(通过传递函数建模的配置)的示图；
[0032]图17为当适当设置前馈控制器的特性时的基准面环路的闭环特性的实例的示图；
[0033]图18为当设置图17中的基准面环路特性时ATS环路的开环特性(在设置低增益时)的示图；
[0034]图19为当设置图17的基准面环路特性的ATS环路的闭环特性(在设置低增益时)的示图；
[0035]图20为当设置图17中的基准面环路特性时ATS环路的开环特性(在设置高增益时)的示图；
[0036]图21为当设置图17的基准面环路特性时ATS环路的闭环特性(在设置高增益时)的示图；
[0037]图22为添加有前馈控制器的实际ATS+控制系统的配置的示图；
[0038]图23为ATS环路的闭环特性的放大的视图；
[0039]图24为根据本实施方式的ATS+控制系统以清晰确定其控制参数的形式重新绘制的情况下的概念性示意图；
[0040]图25为图24中示出的配置被重新绘制以便推导出控制参数的计算表达式的情况下的示图；
[0041]图26为与图25中反馈控制器(Kl (Z))相关的部分被提取并被分成“参数部分”和“固定部分”的情况的示图；
[0042]图27为示出在具体参数设置实例中引出的控制目标(P(Z))的频率特性的示图；
[0043]图28为示出当执行 该实例的参数设置时，ATS环路的开环特性的示图；
[0044]图29为示出当执行该实例的参数设置时ATS环路的闭环特性的示图；以及
[0045]图30为在图29中示出的频率特性的放大图。
【具体实施方式】
[0046]在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。应注意，在此说明书和附图中，基本上具有相同的功能和结构的结构元件以相同的参考标号表示，并且省略了对这些结构性元件的重复解释。
[0047]将按照如下所述的顺序进行描述。
[0048]〈1.用于实施方式中的记录介质〉
[0049]<2.根据现有技术的位置控制方法>
[0050]【2-1.初始建议的位置控制方法】
[0051]【2-2.初始方法的问题】
[0052]【2-3.ATS】
[0053][2-4.ATS+]
[0054]<3.当采用ATS+时位置控制装置的整个配置>
[0055]<4.ATS+的细节和问题>
[0056]<5.根据实施方式的位置控制方法>
[0057]【5-1.前馈控制】
[0058]【5-2.具体特征推导方法的实例】
[0059]<6.修改例 >[0060]〈1.用于实施方式中的记录介质〉
[0061]图1示出了对应于实施方式中使用的记录介质的多层记录介质I的截面结构。
[0062]首先，假设在实施方式中使用的多层记录介质I是盘状光记录介质(在下文中，仅称为光盘)。此时，光记录介质总体来说指通过光照射记录或者再生信息的记录介质。
[0063]如图1所示，多层记录介质I包括从上层侧依次形成的覆盖层2、其中形成有多个记录层3的记录层形成区域5、粘合层6、反射膜7、以及衬底8。
[0064]在本公开中，“上层侧”表示当从下述的记录装置(记录/再生装置10)侧发出的激光入射到其上的表面为上表面时的上层侧。
[0065]在多层记录介质I中，覆盖层2由树脂形成并作为形成于其下层侧上的记录层形成区域5的保护层。
[0066]如图1所示，记录层形成区域5具有多个记录层3和插入于记录层3之间的中间层4。就是说，记录层形成区域5是通过重复堆叠记录层3 —中间层4 —记录层3 —中间层
4...—记录层3形成的。
[0067]记录层3是由半透明记录膜形成的。中间层4是由树脂材料(诸如热塑性树脂或者紫外线固化树脂)形成的。
[0068]在图1中，五个记录层3形成于记录层形成区域5中以简化绘制。然而，记录层的数量只是示例性的，并且可以是除了 “5”以外的数量。
[0069]从图中可见，在记录层形成区域5中，每个记录层3中并没有形成与凹槽或者凹坑串的形成有关的位置导向器。就是说，每个记录层3可被描述为形成平面形状。
[0070]当记录层形成区域5形成时，可省去制造现有多层光盘所必须的用于每个记录层的位置导向器的形成过程。因此，可有效降低多层记录介质I的制造成本和批量生产成本。
[0071]在记录层形成区域5的下层侧上，形成反射膜7，在记录层形成区域5和反射膜7之间形成有由必要粘合材料形成的粘合层(中间层6)。
[0072]在反射膜7中，形成有引导记录/再生位置的位置导向器。在反射膜上形成位置导向器意味着反射膜形成在其上形成有位置导向器分界面上。
[0073]具体地，在这种情况下，位置导向器相对于图1中的衬底8的一个表面而形成，因此形成了不均匀的截面形状。反射膜7形成于衬底8的具有不均匀的截面形状的表面上，因此位置导向器形成于反射膜7上。
[0074]衬底8是由诸如聚碳酸酯的树脂形成的。衬底8可通过使用压模的注射塑模形成以形成作为位置导向器的不均匀的截面形状。
[0075]在这种情况下，在现有可记录光盘中，通过形成位置导向器可记录显示与多层记录介质I的记录表面的平面方向平行的方向的绝对位置的地址信息(绝对位置信息:半径位置信息和旋转角信息)。例如，当位置导向器由凹槽形成时，通过凹槽曲动(摆动)的周期的变化能够记录绝对位置信息，并且当位置导向器是由凹坑串形成时，可通过凹坑的长度或者形成间隔的变化来记录绝对位置的信息。
[0076]正如下述，在本实例中，位置导向器是由凹坑串形成的。
[0077]如上所述，位置导向器并未相对于记录层3形成。根据从反射膜7反射的反射光，对记录层3上的记录位置的控制被执行，其中如下面将要描述的，该反射膜7设置有位置导向器。[0078]在这种意义上讲，设置有位置导向器的反射膜7 (反射面)表示为“基准面Ref”。
[0079]<2.根据现有技术的位置控制方法>
[0080]【2-1.初始提出的位置控制方法】
[0081]图2为示出使用形成于基准面Ref上的位置导向器的位置控制方法的示图，其是在多层记录介质I的研发初期提出的。
[0082]在图2中，如通过L1、L2、L3、L4和L5显示的那样，在这种情况下，依次从上层侧形成五个记录层3。
[0083]首先，在初始方法中，向记录层3照射的用于记录层的激光与根据基准面Ref中的位置导向器执行位置控制的用于基准面的激光被照射向多层记录介质I。
[0084]具体地，如图2所示，经由共用物镜向多层记录介质I照射用于记录层的激光和用于基准面的激光。
[0085]当相对于被作为目标的特定记录层3 (在下文中，称为记录层Ln)执行的标记记录时，用于基准面的激光被照射聚焦在反射膜7的反射面(基准面Ref)上，因此根据基于反射光(就是说，循道伺服被应用)获得的循道误差信号，对物镜的位置控制得以执行。
[0086]因此在循道方向上经由共用物镜射出的用于记录层的激光的位置也被一起控制。
[0087]同时，当执行再生时可实现如下位置控制。
[0088]当执行再生时，因为标记串(就是说，记录完成的轨道)形成于记录层Ln中，循道伺服可通过用于记录层的激光被应用于标记串。就是说，在进行再生的时候，通过根据基于用于记录层的激光的反射光获得的循道误差信号执行物镜的位置控制可实现循道伺服。
[0089]当采用初始位置控制方法时，如果与用于记录层的激光具有相同的波长段的光作为用于基准面的激光时，有必要增加基准面Ref的反射系数，从该基准面Ref获得用于基准面的激光的反射光。然而，同样的，如果基准面Ref的反射系数增加，与用于记录层的激光相关的杂散光会随着反射系数的增加而增加，并且再生的性能可能大大地劣化。
[0090]因此，具有不同波长段的光被用作用于基准面的激光和用于记录层的激光，并且具有波长选择性的反射膜被用作反射膜7以形成基准面Ref。
[0091]作为具体实例，用于记录层的激光的波长被设置为大约405nm，类似蓝光光盘(BD)的情况，并且用于基准面的激光的波长被设置为大约650nm，类似于数字化通用光盘(DVD)的情况。此外，选择性地反射与用于基准面的激光相同的波长段的光并透射或者吸收其他波长的光从而具有波长选择性的反射膜用作反射膜7。通过这种配置，能够防止从基准面Ref生成用于记录层的激光的不必要的反射光分量，从而可保证优良的信号/噪声(S/N)比。
[0092]同时，在记录层3未形成诸如凹槽的位置导向器的多层记录介质I中，当执行记录时，使用基准面Ref上记录的地址信息，相对于记录起始位置进行的寻道(seek)得以执行。
[0093]具体地，当相对于以记录层Ln为目标执行记录时，基于写入指令指定基准面Ref上的记录起始地址，并且使用用于基准面的激光，所述寻道(seek)首先相对于基准面Ref上的记录起始地址得以执行。此外，根据寻道的完成，使用用于记录的激光开始进行记录。因此，能够从与记录层Ln上的记录开始地址相对应的位置开始记录数据。
[0094]至于再生作为目标的记录层Ln上记录的信息，首先执行使用基准面Ref上的一个地址进行的寻道。具体地，基于读出命令指定的基准面Ref上的再生起始地址被设置为目标，并且使用用于基准面的激光执行寻道操作。
[0095]基于基准面Ref的地址的寻道被执行后，相对于物镜的循道伺服控制从基于用于基准面的激光的反射光的伺服控制转换至基于用于记录层的激光的反射光的伺服控制。从而，能够使得用于记录层的激光的光点跟踪接近记录层Ln上的再生起始位置的轨道。
[0096]然后，通过读取在记录层Ln上所记录的地址信息，可将位置移动至预定的再生起始位置，然后从再生起始位置的再生数据的过程可以开始进行。
[0097]【2.2.初始方法的问题】
[0098]根据如上所述的初始方法，相对于记录层3中未执行位置导向器的多层记录介质1，信息可被记录在记录层Ln上的预定位置。然而，对多层记录介质I执行记录时，实际上有必要考虑如下描述的由于用于记录层的激光与用于基准面的激光之间的光点位置的偏差导致的信息记录位置的偏差的产生。
[0099]具体地，当采用初始方法时，由于多层记录介质I的偏心或者光学获取装置的滑动机构的后冲力产生的物镜的透镜移位，在循道方向上会产生信息记录位置的偏差。
[0100]此时，由于滑动机构的后冲力而产生的透镜移位是指，由于滑动伺服控制期间在滑动机构中产生机械后冲力而导致所述光学获取装置(瞬时地)快速地位移，并且在循道伺服控制期间物镜的位置被移位以吸收所述位移。
[0101]图3为示出由物镜的透镜移位而产生的信息记录位置的偏差的原理的示图。
[0102]在图3中，图3的A示出了未产生多层记录介质I的偏心或者滑动机构的后冲力的透镜移位，从而不产生物镜的透镜移位的理想状态，图3的B示出了产生在纸平面上向左(例如，外圆周方向)的透镜移位(称为+方向的偏心)的情况，以及图3的B示出了产生在纸平面上向右(例如，内圆周方 向)的透镜移位(称为-方向的偏心)的情况。
[0103]在图3中，为了简化绘制，示出在设置有多个记录层3的记录层形成区域5的上层侧上形成基准面Ref的情况。然而，即使当在记录层形成区域5的下层侧上形成基准面Ref时，类似于图2的情况，信息记录位置的偏差会由于相同的原理产生。
[0104]首先，中轴线c是在设计光学系统时设置的中轴线。在图3的A示出的理想状态中，物镜的中心排列有中轴线c (表示为物镜中心位置)。
[0105]同时，当生成图3的B中示出的+方向的透镜移位时，物镜的中心相对于光学系统的中轴线c在+方向上移位。
[0106]这时，因为用于基准面的激光(图案化的激光束)通过平行光入射在物镜上，即使当该物镜的中轴线c产生移位时，循道方向上的焦点位置的位置不会产生变化。
[0107]同时，因为用于记录层的激光(标出的激光束)通过非平行光入射在物镜上以聚焦到在与基准面Ref不同的深度位置形成的记录层3上，当在+方向上产生物镜的移位时，用于记录层的激光的焦点位置(信息记录位置)以一个由透镜移位量(图3B中的偏差量+d)决定的位移量在+方向上改变。
[0108]当产生图3C中示出的-方向的透镜移位时，根据用于记录层的激光的信息记录位置以一个由透镜移位量(图3C中的偏差量-d)决定的位移量在-方向上改变。
[0109]同样的，参考如上所述的图2的方法中，也就是说，应用所述方法使得用于记录层的激光和用于基准面的激光经由共用物镜照射，用于记录层的激光的焦点位置和用于基准面的激光的焦点位置彼此不同，并且对物镜进行循道伺服控制使得用于基准面的激光的焦点位置跟踪在基准面Ref中形成位置导向器，由于圆盘的偏心和滑动机构的后冲力，基于用于记录层的激光的信息记录位置可能偏离循道方向。
[0110]这时，取决于偏心距的幅度和轨道间距(导向槽的形成间隔)的设置，信息记录位置可在相邻的导向槽之间重叠。在这种情况下，可能不会正确地再生记录信号。
[0111]物镜的透镜移位已被描述为信息记录位置偏差的主要原因。然而，光盘的倾斜也能引起信息记录位置的偏差。
[0112]作为解决如上所述信息记录位置偏差的问题的措施，例如提出将轨道间距增加至比信息记录位置的变化量更大的方法。
[0113]然而，这种方法可能由于增加了轨道间距引起记录能力下降。
[0114]作为另一种方法，例如提出配置一个可不必附上/卸下光盘的系统的方法。
[0115]在这种情况下，举例说明光盘内径和夹具直径相对于主轴电动机的误差是作为产生偏心的一个原因。在处理过程中，因为不可能使圆盘内径和夹具直径的误差为零，所以会产生偏心距。因此，如果构造可以不必附上/卸下圆盘的系统，由于偏心的影响得到补偿，可避免记录位置的重叠。从而，可减小轨道间距，并且通过轨道间距的减少可增加记录容量。
[0116]然而，因为在上述方法中不能调换光盘，当光盘出现缺陷时只有光盘不能调换。此外，另一个装置可能不能读取通过任何装置记录的数据。也就是说，在这一点上，削弱了方便性。
[0117]【2-3.ATS】
`[0118]因此，作为避免上述问题的有效方法，所述的邻道伺服(ATS)的方案被提出。ATS方案最初作为硬盘驱动器中的自伺服道录写器(SSTW)被检测。
[0119]图4为说明ATS技术方案的示图。
[0120]在ATS中，两束激光被作为向记录层3照射的用于记录层的激光而照射，因此用于记录的光点Swr和用于邻道伺服的光点Sats形成在记录层Ln上。光点Swr和Sats是通过经由共用物镜将成为其起源(origins)的发射光束照射到记录介质而形成的。
[0121]在ATS技术方案中，用于记录的光点Swr被定义为前行光点(就是说，当记录的前进方向是内圆周一外圆周时的外圆周侧)，以及用于邻道伺服的光点Sats被定义为随行光点，并且对于由用于记录的光点Swr形成的标记串，通过用于邻道伺服的光点Sats实现循道伺服。就是说，对物镜执行循道伺服控制使得用于邻道伺服的光点Sats跟踪由用于记录的光点Sw形成的紧邻的前轨道。
[0122]根据ATS技术方案，因为轨道间距可以恒定在光点S之间的距离，能够防止轨道由于偏心的影响而重叠。就是说，没必要如上所述的那样考虑到由于偏心导致的信息记录位置的偏差而充分增加轨道间距或者构造不能附上/卸下圆盘的系统。
[0123]【2.4.ATS+】
[0124]同样的，根据ATS技术方案，因为记录层3的轨道间距能够被恒定地维持，因此能防止记录信息由于轨道的交叉而不被再生。
[0125]然而，这只是对应于当ATS技术方案完美地发挥作用的时候。在实际的系统中，如图5所示，由于基于用于邻道伺服的光点Sats的循道伺服系统中存在残余的循道误差，循道误差分量随着时间的推移而增加(就是说，只要重复旋转)。因此，可能难以稳定地执行循道伺服。
[0126]因此，在这个实施方式中，采用称为ATS+ (ATS增强)的方法作为用于记录的激光的位置控制方法。
[0127]图6示出了 ATS+方案中使用的每束激光。类似于ATS，在ATS+方案中，形成用于记录的光点Swr的用于记录的激光(在图6中，表示为用于ATS/再生的激光)和形成用于邻道伺服的光点Sats的激光作为用于记录层的激光而照射。
[0128]在该实例中，在进行记录时发射出用于邻道伺服激光的激光器，作为在进行再生时发射激光以再生记录层3的信息的激光的激光器进行工作。在这种意义上讲，自激光器发射的并向多层记录介质I照射的激光被表示为“用于ATS/再生的激光”。
[0129]此外，在ATS+方案中，当执行相对于物镜的循道伺服控制时，用于基准面的激光以及用于邻道伺服(ATS/再生的激光)的激光被使用。
[0130]图7为示出ATS+技术的原理的示图。
[0131]如图7所示，在ATS+技术中，首先，提供:基准面侧伺服滤波器(控制器)，其用于执行对于用于基准面的激光的循道误差信号的循道伺服控制的滤波处理；以及循道驱动器，根据基准面侧伺服滤波器的输出驱动致动器，该致动器保持所述物镜使其在循道方向上可以移位。
[0132]就是说,在ATS+技术方案中，形成有一个基于用于基准面的激光的循道误差信号对物镜执行循道伺服控制的循道伺服环路(在下文中，称为基准面环路)。
[0133]在ATS+技术中，形成有作为基准面环路的控制系统的基于ATS的控制系统。具体地，提供一个对关于用于ATS再生的激光(在图7中，表示为ATS光)的循道误差信号进行积分的积分器，以及将积分器输出的积分输出提供至基准面侧的循道伺服环路的加法单元。这意味着积分器的输出作为基准面环路的目标值(控制目标值)的偏移量而被提供。可选地，这意味着作为基准面环路的循道伺服环路被设置为小环路(minor loop)并且ATS激光光的循道误差信号的积分输出作为该小环路的控制目标值的偏移量而被提供。
[0134]在上述配置的情况下，ATS控制系统的循道误差主要是由于物镜的透镜移位产生的光点位置(参考图3)的偏差而产生的。
[0135]此外，ATS侧的循道误差信息被提供至基准面环路的控制目标值，以驱动物镜使得用于ATS/再生的激光的光点Sats跟踪记录层Ln上的轨道。
[0136]正如从上述说明中可知，类似于ATS的情况，在ATS+中，记录层Ln上的轨道重叠或者与相邻轨道交叉的情况能够得到避免。
[0137]正如从上述说明中可知，有必要提供一个函数(function，功能)，跟踪在包括基准面侧伺服滤波器的基准面环路中正常干扰分量。
[0138]在这种意义上讲，基准面环路的控制频带设置为与当执行正常伺服控制时的控制频带相同的控制频带。具体地，在该实例的情况下，基准面环路的控制频带被设置为约4kHz。
[0139]同时，因有必要提供一个函数，跟踪关于包括积分器的ATS控制系统(ATS环路)的正常干扰分量，ATS环路的控制频带被设置为低于基准面环路的控制频带的频带。具体地，在该实例的情况下，ATS环路的控制频带被设置为大约400Hz。
[0140]同样的，根据ATS+技术方案,其中ATS激光的循道误差信号的积分输出(ATS控制系统的控制信号)被提供至作为基准面环路的循道伺服环路(小环路)，能够进一步改进在使用根据相关技术的ATS的情况下产生的并在图5中示出的发射状态的容差。就是说，与根据使用相关技术的ATS情况相比，该循道伺服控制可稳定地防止记录轨道的重叠或者交叉的产生。
[0141]将稍后描述ATS+的细节。
[0142]<3.在采用ATS+的情况下的位置控制装置的整体构造>
[0143]参考图8和图9，采用ATS+的情况下的位置控制装置的实例的具体构造将被描述。在这里，下面示范的位置控制装置相对于多层记录介质I具有记录功能和再生功能。在这种意义上讲，位置控制装置被称为记录/再生装置10。
[0144]图8为主要示出包括在所述记录/再生装置10中的光学系统的构造的示图。具体地，图8主要示出包括在记录/再生装置10中的光学获取装置OP的内部构造。
[0145]首先，被装载在记录/再生装置10上的多层记录介质I被设定成使得中心孔被夹置在记录/再生装置10中的预定位置处的状态并能够通过主轴电动机30驱动旋转。
[0146]在记录/再生装置10中，光学获取装置OP被设置成向由主轴电动机30驱动旋转的多层记录介质I照射用于记录并再生的激光。
[0147]在光学获取装置OP中，设有用于记录的激光器11-1和用于ATS/再生的激光器11-2，用于记录的激光器11-1是作为发射用于记录的激光的光源，用于ATS/再生的激光器11-2是作为发射用于ATS/再生的激光的光源。
[0148]此外，设有用于基准面的激光器24，其为用于基准面的激光的光源，该用于基准面的激光是作为使用形成在基准面Ref中的位置导向器执行位置控制的光。
[0149]在光学获取装置OP中，设有物镜20，该物镜成为对于多层记录介质I的用于记录的激光、用于ATS/再生的激光、以及用于基准面的激光的输出端。在光获取装置OP中，进一步设有用于记录层的光接收单元23和用于伺服光的光接收单元29，用于记录层的光接收单元23用以从多层记录介质I接收用于ATS/再生的激光的反射光，并且用于伺服光的光接收单元29用以从多层记录介质I接收用于基准面的激光的反射光。
[0150]在光学获取装置OP中，形成有光学系统，用以将用于记录的激光和用于ATS/再生的激光引向物镜20并且将从多层记录介质I入射到物镜20上的反射光引向用于记录层的光接收单元23。
[0151]具体地，从用于记录的激光器11-1中射出的用于记录的激光和从用于ATS/再生的激光器11-2中射出的用于ATS/再生的激光被经由校准透镜12转换为平行光并入射到偏振光束分离器13。偏振光束分离器13被构造为透射从光源侧入射的用于记录的激光和用于ATS/再生的激光。
[0152]通过偏振光束分离器13透射的用于记录的激光和用于ATS/再生的激光被入射到聚焦机构，该聚焦机构包括固定透镜14、可移动透镜15和透镜驱动单元16。聚焦机构被构造成对用于记录功能的激光和用于ATS/再生的激光调整聚焦位置。固定透镜14被布置在靠近激光的光源的一侧上，并且可移动透镜15被布置在远离光源的一侧上，并且可移动透镜15被透镜驱动单元16沿与激光的光轴平行的方向上驱动。
[0153]透过形成聚焦机构的固定透镜14和可移动透镜15的用于记录的激光和用于ATS/再生的激光被镜面17反射并经由1/4波长板18入射到二向色棱镜19上。[0154]二向色棱镜19被构造成其选择反射面反射具有与用于记录的激光和用于ATS/再生的激光具有相同波长带的光并透射具有其他波长的光。因此，上述入射的用于记录的激光和用于ATS/再生的激光被二向色棱镜19所反射。
[0155]如图15所示，被二向色棱镜19反射的用于记录的激光和用于ATS/再生的激光经由物镜20向多层记录介质I (必要的记录层3)照射(聚焦)。
[0156]对于物镜20，设有透镜致动器21，该透镜致动器保持物镜20，以使其至少在聚焦方向(相邻多层记录介质I的方向)和循道方向(与聚焦方向垂直的方向:光盘半径方向)上能被移动。
[0157]二轴制动器21包括聚焦线圈和循道线圈。二轴执行器21通过将驱动信号(下述驱动信号FD和TD)分别应用到聚焦线圈和循道线圈而沿聚焦方向和循道方向移动物镜20。
[0158]在这种情况下，当如上所述向多层记录介质I照射用于ATS/再生的激光时，用于ATS/再生的激光的反射光从多层记录介质I (被定义为再生对象的记录层3)被获得。
[0159]上述获取的用于ATS/再生的激光的反射光经由物镜20被引向二向色棱镜19并被二向色棱镜19反射。
[0160]被二向色棱镜19反射的用于ATS/再生的激光的反射光经过1/4波长板18的一镜面17 —聚焦机构(可移动透镜15 —固定透镜14)并被入射到偏振光束分离器13中。
[0161]同样的，入射到偏振光束分离器13中的用于ATS/再生的激光的反射光在前向光路和后向光路上两次通过1/4波长板并且与前向光路光相比反射光的偏振方向旋转了 90度。因此，如上所述入射的用于ATS/再生的激光的反射光被偏振光束分离器13反射。
[0162]被偏振光束分离器13反射的用于ATS/再生的激光的反射光经由聚光镜22聚焦在用于记录层的光接收单元23的光接收表面上。
[0163]在这种情况下，通过使用用于记录层的光接收单元23接收用于ATS/再生的激光的反射光所获取的光接收信号在下文中被表示为光接收信号DTir。
[0164]在光学获取装置OP中，形成一种光学系统，该光学系统将从用于基准面的激光器24射出的用于基准面的激光引向物镜20并将入射到物镜20、来自多层记录介质I的用于基准面的激光的反射光引向用于伺服的光接收单元29。
[0165]如图15所示，从用于基准面的激光器24射出的用于基准面的激光被校准透镜25转换为平行光并入射到偏振光束分离器26。偏振光束分离器26被构造为透射从用于基准面的激光器24侧入射的用于基准面的激光(前向光路光)。
[0166]经由偏振光束分离器26透射的用于基准面的激光通过1/4波长板27入射到二向色棱镜19。
[0167]如上所述，二向色棱镜19被构造成反射具有与用于记录的激光和用于ATS/再生的激光相同的波长带的光并透射具有其他波长的光。因此，用于基准面的激光透过二向色棱镜19并经由物镜20向多层记录介质I (基准面Ref)照射。
[0168]当向多层记录介质I照射用于基准面的激光时，所获得的用于基准面的激光的反射光(从基准面Ref反射的反射光)通过物镜20，透过二向色棱镜19，并经由1/4波长板27入射到偏振光束分离器26。
[0169]类似于如上所述的用于ATS/再生的激光的情形，因为从多层记录介质I侧入射的用于基准面的激光的反射光入射到偏振光束分离器13，在前向光路和后向光路上两次通过1/4波长板，与前向光路光相比反射光的偏振方向旋转90度。因此,用于基准面的激光的反射光被偏振光束分离器26反射。
[0170]被偏振光束分离器26反射的用于基准面的激光的反射光经由聚光镜28聚焦在用于伺服光的光接收单元29的光接收表面上。
[0171]在这种情况下，通过使用用于伺服光的光接收单元29接收的用于基准面的激光的反射光所获得的光接收信号在下文中表示为光接收信号DT-ref。
[0172]此时，如在图1中所示，在多层记录介质I中，基准面Ref相对于记录层形成区域5的下层侧设置。因此，当执行记录时，物镜20的聚焦伺服控制被执行使得用于基准面的激光被聚焦到设置在记录层形成区域的下层侧的基准面Ref上。此外，关于用于记录的激光和用于ATS/再生的激光，通过根据基于用于ATS/再生的激光的反射光的聚焦伺服控制而驱动聚焦机构(透镜驱动单元16)，调整入射到物镜20上的用于记录的激光和用于ATS/再生的激光的校准状态使得用于记录的激光和用于ATS/再生的激光聚焦到形成于基准面Ref的上层侧上的记录层3。
[0173]在再生时，通过使用于ATS/再生的激光的光点跟踪被定义为再生对象的记录层3中形成的标记串，对用于ATS/再生的激光的循道伺服进行控制。就是说，可以通过根据用于ATS/再生的激光的反射光控制物镜20的位置来在再生时相对于ATS/再生的激光的循道伺服控制可以被实现。
[0174]在再生时的聚焦伺服控制可与在记录时的相同。
[0175]图9示出了根据实施方式的记录/再生装置10的整个内部构造。
[0176]在图9中，相对于光学获取装置OP的内部构造，只有用于记录的激光器11-1，用于ATS/再生的激光器11-2、透镜驱动单元16、以及透镜致动器21从在图8中示出的构造中提取并被示出。
[0177]在图9中，省掉在图8中示出的主轴电动机30的图示。
[0178]在图9中，记录处理单元31、光发射驱动单元32、光发射驱动单元33、矩阵电路34、再生处理单元35、用于记录层的伺服电路36、聚焦驱动器37、积分器38、信号生成电路39、地址检测单元40、加法器41、用于基准面的伺服电路42、致动器驱动器43、滑动驱动单元44、滑动驱动器45、以及控制器46设置在记录/再生装置10的光学获取装置OP外。
[0179]记录处理单元31根据输入的记录数据生成记录调制码。具体地，记录处理单元31对输入的记录数据执行添加误差校正码的处理或者执行预定的记录调制码处理，从而获得实际上是针对记录层Ln而记录的以“O”和“I”的二进数据串的形式存在的记录调制码串。这时，根据下述控制器46的指令，记录处理单元31对关于记录数据的地址信息(记录层地址AD_wr)执行加法处理。
[0180]记录处理单元31向光发射驱动单元32提供基于所生成的记录调制码串的记录信号。
[0181]光发射驱动单元32在记录时根据从记录处理单元31输入的记录信号生成激光驱动信号D-1，并基于驱动信号D-1驱动用于记录的激光器11-1的光发射。从而，根据记录数据的标记串能够被记录到记录层Ln。
[0182]根据激光驱动信号D-2，光发射驱动单元33使用于ATS/再生的激光器11_2以再生功率持续发光。[0183]根据光接收信号DT-wr (输出电流)，矩阵电路34产生RF信号(再生信号)、聚焦误差信号FE-wr、以及循道误差信号TE-wr，该光接收信号DT_w来自作为图11中示出的用于记录层的光接收单元23的多个光接收元件。
[0184]聚焦误差信号FE-wr为显示对于被定义为记录/再生目标的记录层3 (Ln)的用于ATS/再生的激光的聚焦误差的信号。此外，循道误差信号TEir为显示对于在记录层Ln中形成的轨道的用于ATS/再生的激光的光点位置的径向的位置误差的信号。
[0185]在该实例的情况下，生成基于微分相位检测(DPD)方法的循道误差信号作为循道误差/[目号TE-wr ο
[0186]如从上述说明可知，在该实例中，根据用于记录/再生的激光和用于ATS/再生的激光的反射光对用于记录层的激光执行聚焦伺服控制(透镜驱动单元16被设置为控制目标)。因此，聚焦误差信号FEir被用于记录和再生。
[0187]循道误差信号TE-wr在记录时用作如ATS+那样的循道伺服控制，在再生时用作使用于ATS/再生的激光跟踪记录层Ln上的再生目标标记串的循道伺服控制。
[0188]通过矩阵电路34获得的RF信号被提供给再生处理单元35，并且聚焦误差信号FE-wr和循道误差信号TE-wr被提供给用于记录层的伺服电路36。
[0189]循道误差信号TE-wr也被输入至积分器38。
[0190]再生处理单元35对RF信号执行二值化处理和诸如记录调制码解码或者纠错处理的预定解调处理，并通过还原记录数据而获取再生数据。
[0191]再生处理单元35也对插入到记录数据中的记录层地址AD_wr执行再生(检测)处理。被再生处理单元35检测的记录层地址AD_wr被提供给控制器46。
[0192]用于记录层的伺服电路36针对聚焦误差信号FE-wr和循道误差信号TE_wr执行伺服操作处理并产生聚焦伺服信号FSir和循道伺服信号TSir。
[0193]此时，当执行再生时仅根据来自记录层Ln的反射光对物镜20进行循道伺服控制。就是说，当进行再生时，由用于记录层的伺服电路36产生的循道伺服信号TSir被使用。
[0194]循道伺服信号TS-wr被提供给下面将要描述的开关SW2。
[0195]同时，聚焦伺服信号FSir被提供给聚焦驱动器37。聚焦驱动器37根据聚焦伺服信号FS-wr产生聚焦驱动信号FD-wr,并根据聚焦驱动信号FD_wr驱动透镜驱动单元16。
[0196]从而，实现了对用于记录的激光和用于ATS/再生的激光的聚焦伺服控制(聚焦伺服控制将用于记录的激光和用于ATS/再生的激光聚焦在记录层3上)。
[0197]在此，用于记录层的伺服电路36被构造成针对由滑动驱动单元44驱动的光学获取装置OP的滑动移动进行控制。滑动驱动单元44保持整个光学获取装置OP在循道方向上滑动。
[0198]在再生时，用于记录层的伺服电路36提取循道误差信号TE-wr中的低频分量，产生滑动误差信号，并根据滑动误差信号产生滑动伺服信号。通过将滑动伺服信号提供至滑动驱动器45并驱动滑动驱动单元44，对光学获取装置OP的滑动伺服控制得以实现。
[0199]用于记录层的伺服电路36根据控制器46的指令将控制信号提供至滑动驱动器45，并通过滑动驱动单元44实现光学获取装置OP的必要的滑动移动。
[0200]用于记录层的伺服电路36根据控制器46的指令停止循道伺服，并输出使得用于ATS/再生的激光的光点跳到其他轨道的跳变脉冲至开关SW2，并执行对轨道跳变操作的控制。
[0201]积分器38对应图7示出的积分器并对循道误差信号TE-wr进行积分。积分器38的积分输出被提供至开关SWl。
[0202]接下来，将描述对通过接收用于基准面的激光的反射光而获得的光接收信号DT-ref进行处理的信号处理系统。
[0203]根据来自图8中示出的用于基准面的光接收单元29中的多个光接收元件的光接收信号DT-ref，信号生成电路39生成聚焦误差信号FE-ref、循道误差信号TE-ref、以及地址检测信号Dps，用以检测被记录在基准面Ref上的绝对位置信息(半径位置信息和旋转角信息:基准面地址AD-ref)。
[0204]聚焦误差信号FE-ref是显示相对于基准面Ref (反射膜7的反射面)的用于基准面的激光的聚焦误差的信号。循道误差信号TE-ref是显示用于基准面的激光的光点相对于在基准面Ref中形成的位置导向器(轨道)的光点位置的循道方向位置误差的信号。
[0205]当以凹坑串的方式记录基准面地址AD-ref时，生成相加信号作为地址检测信号Dps。可选地，当基准面地址AD-ref是以摆动凹槽的方式记录时,生成推挽信号(push-pullsignal)作为地址检测信号Dps。
[0206]地址检测信号Dps被提供到地址检测单元40。地址检测单元40根据地址检测信号Dps检测在基准面Ref上记录的基准面地址AD-ref。所检测的基准面地址AD-ref被提供到控制器46。
[0207]通过信号生成电路39生成的聚焦误差信号FE-ref被提供给基准面的伺服电路42。
[0208]通过信号生成电路39生成的循道误差信号TE-ref被输入至加法器41。当接通开关SWl时,从积分器38输出的积分值被输入至加法器41。从而,循道误差信号TE-ref和积分输出被相加求和。
[0209]加法器41的输出被提供给用于基准面的伺服电路42。
[0210]用于基准面的伺服电路42根据聚焦误差信号FE-ref执行伺服操作处理并生成聚焦伺服信号FS-ref。用于基准面的伺服电路42根据加法器41的输出信号(循道误差信号TE-ref或者循道误差信号TE-ref和积分器38的积分输出的相加信号)执行伺服操作处理并生成循道伺服信号TS (TS-ref或者TS-ats+)。
[0211]聚焦伺服信号FS-ref被提供给致动器驱动器43。
[0212]循道伺服信号TS-ref或者循道伺服信号TS_ats+被提供给上述开关SW2。
[0213]致动器驱动器43根据聚焦伺服信号FS-ref生成聚焦驱动信号FD，根据聚焦驱动信号FD驱动透镜致动器21的聚焦线圈，并实现对于物镜20的聚焦伺服控制。
[0214]此外，致动器驱动器43根据从开关SW2输出的循道伺服信号TS_wr或者循道伺服信号TS (TS-ref或者TS_ats+)生成循道驱动信号TD，并基于循道驱动信号TD驱动透镜致动器21的跟踪线圈，并实现对于物镜20的循道伺服控制。
[0215]下面将描述开关SW2的特定开关控制。
[0216]用于基准面的伺服电路42根据来自控制器46的指令断开循道伺服环路，输出使得用于基准面的激光的光点跳到其他光点的跳变脉冲至开关SW2，并对轨道跳变操作进行执行控制。[0217]根据来自控制器46的指令，用于基准面的伺服电路42控制滑动驱动单元44的滑动操作。具体地，在执行循道伺服控制期间，用于基准面的伺服电路42提供控制信号以使物镜20的中心与滑动驱动器45的中轴c (参考图3)匹配，并且当执行上述的寻道(seek)时，将控制信号提供至滑动驱动器45使得光学获取装置OP移动至由目标地址决定的位置。
[0218]从上述说明可知，当对多层记录介质I执行记录/再生操作时，所执行的位置控制可被广泛地分成以下四个方面。
[0219]在基准面寻道时
[0220]—基准面Ref上的滑动移动控制或者轨道跳变控制
[0221]记录(在记录期间)时
[0222]— ATS+
[0223]在记录层寻道(在基准面寻道之后使用用于记录层的激光执行寻道)时
[0224]—至少在记录层Ln上的轨道跳变控制
[0225]在再生(再生期间)时
[0226]—根据循道伺服信号TSir的循道伺服控制(伺服控制用以使用于ATS/再生的激光跟踪记录层Ln上的轨道)。
[0227]开关SWl和SW2设置成根据四个方面对于致动器驱动器43切换输出信号。
[0228]具体地，开关SWl被设置为实现对在基准面寻道时使用的循道伺服信号TS-ref的生成的开关和对实现在记录时所执行的ATS+的循道伺服信号TS-ats+的生成的开关。
[0229]在基准面寻道时由控制器46断开开关SWl。从而，在基准面寻道时，基于循道误差信号TE-ref的循道伺服信号TS-ref由用于基准面的伺服电路42生成，并且循道伺服信号TS-ref被输入至开关SW2。
[0230]此外，在记录时控制器46接通开关SW1。从而，在记录时，基于循道误差信号TE-ref和积分器38的积分输出的相加信号的循道伺服信号TS_ats+由用于基准面的伺服电路42生成，并且循道伺服信号TS-ats+被输入至交换机SW2。
[0231]然后，在记录以及基准面寻道时，开关SW2从用于记录层的伺服电路36的输出信号与用于基准面的伺服电路42的输出信号中选择用于基准面的伺服电路42的输出信号。通过开关SW2的选择和开关SWl的0N/0FF操作，在基准面寻道时，循道伺服信号TS_ref被提供至致动器驱动器43，以及在记录时，循道伺服信号TS-ats+被提供至致动器驱动器43。
[0232]此外，在记录层寻道和再生时，开关SW2从用于记录层的伺服电路36的输出信号和用于基准面的伺服电路42的输出信号中选择用于记录层的伺服电路36输出的信号。从而，在记录层寻道和再生时，用于记录层的伺服电路36的输出信号(循道伺服信号TSir或者轨道跳变脉冲)被提供至致动器驱动器43。
[0233]对开关SWl和SW2执行控制，以使与执行基准面寻道时、执行记录时、执行记录层寻道时、以及执行再生时中的每一个对应的方面的位置控制得以实现。
[0234]控制器46是由包括中央处理器(CPU)和存储器(诸如只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM))的微型计算机组成的。控制器46根据存储在ROM中的程序执行控制/处理并完全控制记录/再生装置10。
[0235]例如，控制器46基于从地址检测元件40输入的基准面地址AD_ref向用于基准面的伺服电路38输出指令，并执行寻道操作控制(基准面寻道操作控制)以将用于基准面的激光的光点位置移动至预定基准面地址AD_ref。
[0236]控制器46基于再生处理单元35输入的记录层地址AD_wr对用于记录层的伺服电路36输出指令，并执行寻道操作控制(记录层寻道操作控制)以将ATS/再生的激光的光点位置移动至预定记录层地址AD_wr。
[0237]控制器46接通开关SWl，将循道误差信号TE_ref与积分器38的积分输出的相加信号输入到用于基准面的伺服电路42，并且通过开关SW2选择从用于基准面的伺服电路42输出的信号，因此当执行记录时，根据ATS+的循道伺服控制得以执行。
[0238]控制器46通过开关SW2选择来自用于记录层的伺服电路36的输出信号，因此当执行再生时，根据循道伺服信号TSir的循道伺服控制得以执行。
[0239]<4.ATS+的细节和问题>
[0240]图10为示出图9中示出的ATS+控制系统的构造被概念化(通过传递函数建模)的情况的示图。
[0241]如图10所示，如果在图9中示出的ATS+控制系统被概念化，ATS+控制系统能被构造成具有控制器50、加法器51、控制目标52、减法器53、加法器54、加法器55、延迟元件56、加法器57、减法器58、以及积分器59。
[0242]控制器50对应于图9中示出的用于基准面的伺服电路42并且控制目标52对应于透镜致动器21。此外，积分器59对应于积分器38。
[0243]关于图10中示出的控制系统的每个单元的离散系统传递函数，控制器50的传递函数被表示为“K (z) ”，以及控制目标52的传递函数被表示为“P (z) ”。此外，积分器59的传递函数表示为“ (KiTzV(Z-1)'
[0244]关于控制系统中的每个信号，“e?”是对应于图9中描述的循道误差信号TEir的信号(在下文中，称为循道误差信号em)。此外，“eMf”是对应于在图9中描述的循道误差信号TE-ref的信号(在下文中，称为循道误差信号eMf)。
[0245]基于循道误差信号e?的伺服环路是ATS环路，以及基于循道误差信号eMf的伺服环路是基准面环路。
[0246]此处，从上述说明可知，来自积分器59 (积分器38)的积分输出是基准面环路的控制目标值的偏移量，并被表示为“r。/’(在下文中，称为偏移量“r。/’)。
[0247]在图10中，表示为控制目标52的输出的“y/’显示用于基准面的激光的光点位置。
[0248]用于邻道伺服的光点Sats的位置“yb”被表示为通过将光点偏差dp与用于基准面的激光的光点位置?τ相加所获得的值(加法器55)。光点偏差dp意指由于物镜20的透镜移位生成的用于记录层的激光和用于基准面的激光的光点位置的偏差。
[0249]循道误差信号e?，是通过减法器58，求取记录完成时的轨道位置r与用于邻道伺服的光点Sats的位置yb之间的差值而获得的。
[0250]记录完成时的轨道位置r是通过将用于邻道伺服的光点Sats与用于记录的光点Swr之间的光点距离tp与一圈之前的轨道位置yD相加而获得(加法器57)，其中该轨道位置yD是通过将用于邻道伺服的光点Sats的位置yb延迟“z_k”而获得的，其中“z_k”对应延迟元件56中与一圈对应的延迟量。 [0251]根据上面所述述获得的循道误差信号e?被积分器59积分，并且积分器59的输出IV被提供至基准面环路(加法器54)。具体地，对于对应于减法器53的输出的循道误差信号eMf提供该输出。
[0252]用于基准面的激光的光点位置^和目标轨道位置被输入至减法器53，从目标轨道位置减去用于基准面的激光的光点位置从而生成循道误差信号eref。
[0253]此处，目标轨道位置意指其中根据记录的前进从而用于基准面的激光的光点被定位并且目标轨道位置的值随着时间增加(对于螺旋记录)的理想的轨道位置(在不存在光点dp的理想状态)。根据多层记录介质I的轨道间距或者记录速度的信息能够计算出目标轨道位置的信息。
[0254]在ATS+控制系统中，根据通过将积分器59输出的偏移量提供到上述减法器53输出的循道误差信号eref而获得的信号(加法器54),控制器50控制控制目标52。
[0255]控制器50的输出表示为“U”。转矩扰动dt通过加法器51被添加至控制器50的输出u并且相加结果被输入至控制目标52。
[0256]此处，在图10的点划线中的控制系统首先被考虑来识别ATS+控制系统的稳定性。
[0257]对于点划线中的控制系统，如果存在一个频率区域其中与光点位置yb的目标值r(记录完成的轨道位置r)相关的传递函数的增益大于OdB，相应周期的误差信号可逐渐加强并导致振动。
[0258]图10中的虚线包围的基准面环路的传递函数，也就是说，从偏移量IV到用于基准面的激光的光点位置I的传递函数(频率特性)，被示于附图11中。
[0259]在下文中在说明频率特性的图11和图12至15、17至21、23、以及28-30中，在上面的附图示出频率/振幅特性(dB )并在下面的附图示出频率/相位特性(deg)。
[0260]如图11所示，用于 基准面环路的传递函数的增益在大约I至5kHz处变得大于OdB。如上所述，在该实例中的基准面环路的伺服带大约为4kHz。从上述说明可知，在基准面环路中，在伺服带中的增益可变成大于OdB。
[0261]因此，为防止增益变得大于OdB，在ATS+中，通过使用图10中点划线中ATS环路中的积分器加重低频。
[0262]图12示出了 ATS环路的开环特性的实例并且图13示出了当开环特性如图12中所示的ATS环路的闭环特性。
[0263]图12示出了充分地得到增益裕量和相位裕量的情况的特性实例，例如ATS环路的开环特性。同样的，当在开环特性中充分获得增益裕量和相位裕量时，如图13所示，在ATS环路的闭环特性中，未生成增益大于OdB的频率区域。从而，实现了防止振动的稳定ATS+控制系统。
[0264]此时，增益裕量和相位裕量会根据设置到ATS环路的增益值而改变。
[0265]如果ATS环路的增益增加了，就是说，图10中的积分器59的传递函数的参数&值增加了，对应于光点偏差dp响应会得到改善。因此，能够减少记录轨道的轨道间距的不规则性。从而，能够减小轨道间距并能够改进记录密度。因此，在ATS控制系统稳定的范围内，优选尽可能高地设置ATS环路的增益。
[0266]图14示出了当参数Ki变成六倍(与图12相比)时ATS环路的开环特性的实例。
[0267]如从图14的实例可知，如果增加ATS环路的增益，相位裕量和增益裕量可能减小。
[0268]图15示出了当设置成图14示出的开环特性时ATS环路的闭环特性。
[0269]参照图15，如果相位裕量和增益裕量减小，在ATS环路的闭环特性中，在大约3kHz处生成增益变得大于OdB的频率区域。因此，ATS+控制系统的操作可能变得不稳定。
[0270]同样的，在上述图10中示出的ATS+控制系统中，与采用ATS的情况相比能够改进稳定性。然而，因为可能产生增益变得大于OdB的频率区域，这可能会导致振动。因此，期望改进操作的稳定性。
[0271]〈5.根据实施方式的位置控制方法〉
[0272]【5-1.前馈控制】
[0273]鉴于上述问题发明人已经积极地进行了反复检查，并提供了添加前馈控制器至基准面环路以调整基准面环路的闭环特性的方法，因此ATS环路的增益可设置为很高。
[0274]参考图16，添加了前馈控制器的ATS+控制系统的构造(通过传递函数模拟构造)将被描述。
[0275]在图16中，只示出对应在图10中示出的构造中的基准面环路的部分的构造并且因为ATS+控制系统的另一个部分与图10中的构造一样，所以省掉对其的例证。
[0276]在以下描述中，与上述部分相同的部分用相同的参考标号表不并省掉对其的解释。
[0277]如图16所示，在根据本实施方式的ATS+控制系统中，前馈(FF)控制器60被添加到图10示出的构造中。具体地，FF控制器60输入偏移量，通过传递函数Kf (Z)将信号特性提供至偏移量IV，并将其结果提供至基准面环路。FF控制器60的输出通过布置于控制器50和加法器51之间的加法器61被加到基准面环路。
`[0278]这里,对于普通的前馈控制器,从转矩扰动(torque disturbance) dt到用于基准面的激光的光点位置yr的特性并不取决于存在/不存在FF控制器60而变化。在图16中，这从FF控制器60设置在FF控制器60的传递函数Kf(Z)不影响转矩扰动dt的位置处的事实可容易地推测出来。
[0279]从这点看，根据FF控制器60，在维持转矩扰动特性的状态下能够改变伺服带的附近的闭环特性。就是说，在维持振动和冲击阻抗的状态中能改变基准面环路的传递函数。
[0280]这样，能够改变基准面环路的传递函数。因此，即使增加了 ATS环路的增益，能够充分地地确保增益裕量和相位裕量。就是说，即使ATS环路的增益相对于实际应用中的要求而言设置得相对较高，也仍然能够实现ATS环路在闭环特性(ATS+控制系统的整个闭环特性)中的增益不大于OdB的控制系统。
[0281]因此，能够实现防止振动的稳定的ATS+控制系统。
[0282]如从上述说明可知，该实施方式用以使ATS+控制系统的增益不超过OdB来防止振动。
[0283]如从这点可知，考虑到实际上要设置的ATS环路增益，有必要设置FF控制器60的传递函数Kf(Z)来满足其中ATS+控制系统的增益不大于OdB的条件。
[0284]在图17中示出当FF控制器60的传递函数Kf(Z)被设置为满足条件时基准面环路的闭环特性的实例。
[0285]在图17中，为了比较，在图10中示出的ATS+控制系统中的基准面环路的闭环特性通过虚线(“不存在FF”)的方式演示。
[0286]如图17中示出的“添加FF”的曲线，适当地设置FF控制器60的特性，因此基准面环路的伺服带的附近的增益不大于OdB。[0287]图18和19分别示出了基准面环路特性设置为如图17所示时ATS环路的开环特性和闭环特性。在图18和19中，ATS环路的增益值被设置为与图12的情况中的增益值一样(就是说，增益被设置的相对较低)。
[0288]在图18和19中，为了比较，在图10中示出的ATS+控制系统中基准面环路的特性通过虚线(“不存在FF”)的形式演示。
[0289]参照图18的开环特性的“添加FF”的曲线，相位得到缓和，并且通过提供FF控制器60能够增加ATS环路的增益。参照图19，在ATS闭环特性中，能够确定增益变成OdB或更小。
[0290]类似于图14的情况，在考虑上述点后，在图20和21中分别示出当设置图17的基准面环路特性并且ATS环路的增益是六倍时ATS环路的开环特性和闭环特性。
[0291]在图20中，参照“不存在FF”的曲线，当增益是六倍时，零交叉频率为大约3kHz。
[0292]因此，在“不存在FF”中，如上所述，相位裕量和增益裕量减少。如图21所示，在ATS环路的闭环特性中，增益在大约3kHz处变成大于OdB。因此，在ATS+控制系统中，循道误差信号可逐渐加强并导致振动。
[0293]同时，如在图20中所示在该实例“添加FF”的情况下，零交叉频率被压至大约2kHz ο
[0294]因为在如图17所示的基准面环路的闭环特性中，增益和相位的急剧变化被压制，在图21的ATS闭环特性中的振动减小。
[0295]从而，根据实例“添加FF”的曲线，即使ATS环路的增益增加也不会生成大于OdB的峰值，从而ATS+控制系统能够稳定。
[0296]这里，将参考图22，根据图16示出的控制系统模型的实际ATS+控制系统的构造被示出。
[0297]在图22中，只有在ATS+控制系统中的信号处理系统的构造被主要地被提取出来并示出。因为除了图22示出的部分的构造，根据本实施方式的位置控制装置(记录/再生装置)的构造与图8和9中示出的记录/再生装置10的构造相同，省掉其余部分的构造的演示被省略。
[0298]如图22所示，在根据本实施方式的ATS+控制系统中，与图9中示出的构造相比，增加了 FF控制器65、加法器66、以及开关SW3。
[0299]FF控制器65对应图16中示出的FF控制器60，并且加法器66对应加法器61。
[0300]如图22所示，提供加法器66插入到用于基准面的伺服电路42和开关SW2之间。
[0301]FF控制器65执行滤波处理以对来自积分器38的输出信号提供根据传递函数Kf(Z)的信号特性，并且生成控制信号以提供至基准面环路。作为FF控制器65，能够使用诸如有限脉冲响应(FIR)滤波器的数字滤波器。
[0302]如从上述说明可知，实现传递函数Kf (Z)设置为满足ATS+控制系统的增益不大于OdB的条件的滤波系数被设置给FF控制器65。
[0303]通过FF控制器65生成的控制信号被提供给开关SW3。类似于开关I，开关SW3实现对在基准面寻道时使用的循道伺服信号TS-ref的生成的开关和对循道伺服信号TS-ats+(在这种情况下，添加控制信号)的生成的开关，从而在记录的时候实现ATS+的执行。通过控制器46执行与开关SWl相同的0N/0FF控制。[0304]接通开关SW3，这样由FF控制器65生成的控制信号通过加法器66被提供至基准面环路。
[0305]【5-2.具体特征的推导方法的实例】
[0306]从上述说明可知，当ATS+控制系统的操作稳固稳定时，为FF控制器(60和65)设置的特性(传递函数)变得重要。
[0307]如上所述，FF控制器的特性可以设置为满足ATS+控制系统的增益不大于OdB的条件，并且不具体限制特性推导方法。
[0308]然而，在反复试验和错误之后推导满足条件的传输特性是没效率的并且可能不能保证推导出满足条件的传输特性。[0309]图23为ATS环路的闭环特性的放大图。即使能够设置增益不大于OdB的特性，参照放大图，实际上增益仍然可能变得稍稍大于OdB。在这种情况下，与“不存在FF”的情况相比稳定性有了很大改进。然而，仍然可能产生振动并且可能不会足够地改进稳定性。
[0310]考虑到这点，在本实施方式中提出对FF控制器的传递函数的高效安全的推导方法。具体地，作为一种推导方法，使用有限极点配置法(参考URAKAWA Yoshiyuk1:“LimitedPole Placement Method for Digital Control System with Calculation Delay” 日本电气工程师学院，IIC-12-092, 2012)的方法被使用。更具体地，通过配置零极点来指定ATS环路的闭环特性，并计算满足条件的传递函数。
[0311]图24为一概念示意图，其中参考图16描述的根据本实施方式的ATS+控制系统以清晰表示其控制参数的形式重新起草。
[0312]如图24所示，控制器50的传递函数K(Z)能够被表示为Kp{(z_c) (z_d)} / {(z_a)(z-b)}。
[0313]此外,FF控制器60的传递函数Kf (Z)能够被表示为Kp +n2z2+XilZ+^) / {z (z_a)(z-b)}。
[0314]此外，控制目标52的传递函数P(Z)可表示为072)Gp(z+1)/(z-Ι)2。
[0315]在这种情况下，停滞时间(dead time) 62 (传递函数被设置为Ι/z)插入于加法器61和51之间。停滞时间对应处理延迟时间。停滞时间62的输出为“U”。
[0316]从上述说明可知，应注意FF控制器60的传递函数为三次传递函数。
[0317]在上述前提下，有必要满足以下表达式I的条件，从而基准面环路的闭环特性(就是说，从偏移量U到位置L的闭环特性)的DC增益变成“ I ”。
[0318]η3+η2+η1+η0=0表达式 I
[0319]此处，当考虑到ATS环路的闭环特性(从r到的传递函数)时，为了使增益变成大于OdB的可能性降低，在实轴上设置极点和零点。
[0320]然而，仅仅将极点和零点简单配置在实轴上，如果零点(分子表达式的根)的角频率变成低于极点(分母表达式的根)的角频率，零点的高频加重特性会首先出现在低频侧。因此，闭环特性的增益可能变成大于OdB。
[0321]相反，如果零点的角频率等于或者高于极点的角频率，因为能够防止零点的高频加重特性先出现在低频侧，闭环特性的增益能被压至OdB或者更小。例如，如果零点的角频率变成大于极点的角频率，极点的作用(减小增益的作用)能够先出现在低频侧。
[0322]考虑到这一点，在极点位于比对应于“不存在FF”的ATS+控制系统更快的位置并且零点的角频率成为极点的角频率的情况下的控制参数被计算出来。从而，能够导出满足ATS+控制系统不大于OdB的条件的控制参数。
[0323]首先，计算控制参数的计算表达式。
[0324]在图24中示出的构造能够如图25中示出的重新起草。然而，在图25中，满足下列表达式。
[0325]C3=Kp (TKi (l-n3) +1)表达式 2
[0326]C2=_Kp (TKi ((c+d) +n2) + (c+d+1))表达式 3
[0327]C1=Kp (TKi (CChn1) +c+d+cd) 表达式 4
[0328]C0=-Kp (TKino+cd) 表达式 5
[0329]这时,从r到yr的传递函数通过表达式6表示。
【权利要求】
1.一种位置控制装置，包括: 光照射/接收单元，其经由共用的物镜，向光盘记录介质以记录层为目标照射用于记录的激光和用于邻道伺服的激光以及以基准面为目标照射用于所述基准面的激光，并接收用于所述邻道伺服的激光以及用于所述基准面的激光的返回光，所述光盘记录介质包括设置有位置导向器的基准面和执行信息记录的记录层； 循道机构单元，在循道方向上移位所述物镜； 基准面循道误差信号生成单元，其基于与所述光照射/接收单元获得的用于所述基准面的激光的返回光相关的光接收信号，生成表示所述用于所述基准面的激光的照射光点关于所述位置导向器的循道误差的基准面循道误差信号； 基准面循道伺服控制单元，根据基于所述基准面循道误差信号生成的循道伺服信号控制所述循道机构单元； 记录层循道误差信号生成单元，其基于与所述光照射/接收单元获得的用于所述邻道伺服的激光的返回光相关的光接收信号，生成表示所述用于所述邻道伺服的激光的照射光点关于记录轨道的循道误差的记录层循道误差信号； 积分单元，其对所述记录层循道误差信号进行积分； 偏移量提供单元，对于所述循道伺服控制单元的控制目标值提供所述积分单元输出的积分值作为偏移量；以及 前馈控制单元，根据所述积分单元输出的积分值生成控制信号，并对于所述基准面循道伺服控制单元的所述循道伺服信号提供该控制信号。
2.根据权利要求1所述的位置控制装置， 其中，所述前馈控制单元通过以包括所述基准面循道伺服控制单元、所述循道机构单元、所述记录层循道误差信号生成单元、所述积分单元以及所述偏移量提供单元的整个控制环路的增益不超过OdB的方式设置的控制特性生成所述控制信号。
3.根据权利要求2所述的位置控制装置， 其中，所述前馈控制单元的控制特性是基于三次传递函数而设置的。
4.根据权利要求2所述的位置控制装置， 其中，以与作为所述整个控制环路的闭环频率特性的零点的角频率等于或大于极点的角频率的方式设置所述前馈控制单元的控制特性。
5.一种位置控制装置的位置控制方法，该位置控制装置包括:光照射/接收单元，其经由共用的物镜，向光盘记录介质以记录层为目标照射用于记录的激光和用于邻道伺服的激光以及以基准面为目标照射用于所述基准面的激光，并接收用于所述邻道伺服的激光以及用于所述基准面的激光的返回光，所述光盘记录介质包括设置有位置导向器的基准面和执行信息记录的记录层；循道机构单元，将所述物镜移位到循道方向；基准面循道误差信号生成单元，其基于与所述光照射/接收单元获得的用于所述基准面的激光的返回光相关的光接收信号，生成表示所述用于所述基准面的激光的照射光点关于所述位置导向器的循道误差的基准面循道误差信号；基准面循道伺服控制单元，根据基于所述基准面循道误差信号生成的循道伺服信号控制所述循道机构单元；记录层循道误差信号生成单元，其基于与所述光照射/接收单元获得的用于所述邻道伺服的激光的返回光相关的光接收信号，生成表示所述用于所述邻道伺服的激 光的照射光点关于记录轨道的循道误差的记录层循道误差信号；积分单元，其对所述记录层循道误差信号进行积分；以及偏移量提供单元，对于所述循道伺服控制单元的控制目标值提供所述积分单元输出的积分值作为偏移量；所述位置控制方法包括: 执行前馈控制以根据所述积分单元输出的积分值生成控制信号，并对于所述基准面循道伺服控制单元的所述循道伺服信号提供该控制信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，进行前馈控制的步骤还包括: 通过以包括所述基准面循道伺服控制单元、所述循道机构单元、所述记录层循道误差信号生成单元、所述积分单元以及所述偏移量提供单元的整个控制环路的增益不超过OdB的方式设置的控制 特性生成所述控制信号。
【文档编号】G11B7/126GK103811028SQ201310513444
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2012年11月1日
【发明者】浦川祯之 申请人:索尼公司