JP2000295883A - 回転速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境の変化、メカニズムの経時変化に対して
も回転速度のオーバーシュートを最小限に抑え、短時間
で安定した起動動作が可能な回転速度制御装置を提供す
る。 【解決手段】 モータ１と、モータ１を回転させる駆動
回路９と、モータ１の回転速度を検出する速度検出手段
（ＲＦアンプ）５３と、速度検出手段５３の出力する回
転速度とあらかじめ与えられた目標回転速度との誤差を
算出する誤差算出器３と、誤差算出器３の出力する速度
誤差をもとに駆動回路９へ速度指令を出力する少なくと
も１つの巡回部を持つデジタルフィルタ２０と、デジタ
ルフィルタ２０の巡回部の値を記憶するメモリ１０と、
モータ１が定常状態で回転している時のデジタルフィル
タ２０の巡回部の値をメモリ１０へ記憶させるメモリ制
御回路５と、モータ１が起動して略目標速度に達したこ
とを検出しデジタルフィルタ２０の巡回部の値をメモリ
１０の値に置き換えるプリセット回路６を備えたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はモータ等の回転速度
を制御するあらゆる回転速度制御装置に関するものであ
り、特に光ディスクの回転速度を制御する装置に適用す
ることで有効である。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクを用いた再生装置または記録
再生装置において、光ディスクへの記録または再生時に
ディスクを線速度一定に回転させるために光ディスク上
の螺旋状のトラックに線速度一定で記録された有限周期
のデータにもとづき、ディスクの回転速度を線速度一定
に制御するモータ回転速度制御装置が用いられている。
従来のこの種光ディスクのモータ回転速度制御装置の一
例としては特開平９−２８２７９０号公報に記載された
「スピンドルモータ制御装置及び制御方法」が知られて
おり、以下、その構成について説明する。

【０００３】光ディスクには螺旋状のトラックに線速度
一定でデータが記録されている。光学ヘッドは光ディス
クにレーザ光を照射し、その反射光を読み取って光ディ
スク上のデータを再生する。再生されたデータは微弱な
ため、ＲＦアンプにより増幅、波形整形され、光学ヘッ
ドは光スポットのフォーカス及びトラッキングを制御す
るフォーカストラッキング制御回路によりデータが適切
に再生できるように位置制御される。

【０００４】ＲＦアンプから出力される再生データには
線速度一定にするためのクロック成分が含まれており、
クロック抽出回路はそのクロック成分を抽出し、別途設
けられた誤差算出回路は抽出されたクロック成分の周期
とあらかじめ与えられた目標周期との誤差を出力する。

【０００５】誤差算出回路が出力する速度誤差は制御系
全体の制御特性を安定に保つためにデジタルフィルタを
介してモータを駆動する駆動回路に送られる。このデジ
タルフィルタは巡回部を持つ積分フィルタで構成されて
いる。フォーカス、トラッキング制御回路、誤差算出回
路はマイクロコンピュータにより構成されるシステムコ
ントローラがその動作を支配し、起動停止等もシステム
コントローラにより制御される構成になっている。

【０００６】以上のように構成された回転速度制御装置
は次のように動作する。まず、モータが停止している状
態でシステムコントローラからモータ起動の指令が出さ
れると駆動回路は起動トルクをモータに与えモータが回
転を開始する。モータの回転により光ディスクが回転を
始めると同時にフォーカス、トラッキング制御回路は光
学ヘッドの位置を調整し再生データが最適となるように
制御され、クロック抽出回路は、再生データに含まれて
いるクロック成分を抽出する。抽出されたクロック成分
はその周期を算出され、基準信号発生器からあらかじめ
与えられた基準周期との誤差を算出する。モータの起動
時は抽出されたクロックの周期と基準周期との誤差が大
きく、デジタルフィルタに入力される値も大きく、それ
に比例してモータに与えられる速度指令も大きな値が与
えられる。モータの回転速度が目標の速度に達するまで
はデジタルフィルタ巡回部には誤差信号が積分されてい
くことになる。誤差算出器の出力する誤差が０となりモ
ータの回転速度が目標速度に達したときにデジタルフィ
ルタ巡回部にはそれまでに積分された値があるためモー
タの回転速度は目標速度を一旦超えたあと目標速度に引
き込むことになる。

【０００７】また、回転速度に一旦引き込んだ後、一度
回転を停止させ再度起動させた場合にも同様の結果とな
りオーバーシュートした後に速度が安定する。さらに、
目標速度に達した時にデジタルフィルタ巡回部の値をあ
らかじめ設定した固定値にプリセット可能とすることで
オーバーシュ−トを低減することも可能ではあるが、環
境の変化、経時変化による駆動負荷の変動により常にオ
ーバーシュートなしで速度が安定するとは限らない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な構成では、モータを起動して光ディスクの回転速度が
目標とする速度に達した時にデジタルフィルタ巡回部の
値がそれまで積分された値となって定常動作状態の時の
値とずれるため、回転速度のオーバーシュートを引き起
こした後でなければ定常動作にならず、また、環境の変
化、メカニズムの経時変化による駆動負荷の変動に対し
て安定した起動動作ができないという問題点を有してい
た。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、環境の変化、メカニズムの経時変化に対しても
回転速度のオーバーシュートを最小限に抑え、短時間で
安定した起動動作が可能な回転速度制御装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の回転速度制御装
置は、モータと、モータを回転させる駆動手段と、モー
タの回転速度を検出する速度検出手段と、速度検出手段
の出力と目標速度との誤差を算出する誤差算出手段と、
誤差算出手段の出力する速度誤差をもとに駆動手段へ速
度指令を出力する少なくとも１つの巡回部を持つデジタ
ルフィルタと、デジタルフィルタの巡回部の値を記憶す
る記憶手段と、モータが定常状態で回転している時のデ
ジタルフィルタ巡回部の値を記憶手段へ記憶させる記憶
制御手段と、モータが起動しておおよそ目標速度に達し
たことを検出しデジタルフィルタの巡回部の値を記憶手
段の値に置き換えるプリセット手段を備えたものであ
る。

【００１１】この発明によれば、モータの定常動作状態
におけるデジタルフィルタ巡回部の値を記憶手段に記憶
しておき、起動時におおよそ目標速度に達したことを検
出してデジタルフィルタ巡回部に記憶しておいた値をプ
リセットすることにより、環境の変化、メカニズムの経
時変化に対しても回転速度のオーバーシュートを最小限
に抑え、かつ短時間で安定した起動動作が可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。なお、各実施の形態
間において同一部分については同一符号を用いるものと
する。

【００１３】(実施の形態１)図１は本発明の回転速度制
御装置の実施の形態１における構成を示すブロック図で
あり、図中、１はモータ、３は誤差算出器、４は目標速
度設定器、５はメモリ制御回路、６はプリセット回路、
１０はメモリ、９は駆動回路、２０はデジタルフィル
タ、５０は光ディスク、５１は光学ヘッド、５２は光学
ヘッドの位置検出器、５３はＲＦアンプ、５４はクロッ
ク抽出器、５５はフォーカストラッキング制御回路であ
る。モータ１は駆動回路９からのトルク指令によって回
転動作を行う。モータ１の回転軸には光ディスク５０を
取りつけるための機構部が取り付けられており、光ディ
スク５０はその機構部に取り付けられている。モータ１
が回転するとその回転は光ディスク５０の回転となる。

【００１４】光ディスク５０には螺旋状のトラックに線
速度が一定となるようなデジタル信号が記録されてお
り、光学ヘッド５１は光ディスク５０にレーザ光を照射
し、その反射光を読み取って光ディスク５０上のデータ
を再生する。再生されたデータは微弱なため、ＲＦアン
プ５３により増幅、波形整形される。光学ヘッド５１は
光スポットのフォーカス及びトラッキングを制御するフ
ォーカストラッキング制御回路５５によりデータが適切
に再生できるように位置制御される。位置検出器５２は
光ディスク５０の最内周のデータが記録されているトラ
ックからトラック数をカウントするなどの方法により光
学ヘッド５１の位置を検出する。

【００１５】ＲＦアンプ５３から出力される再生データ
には線速度一定にするためのクロック成分が含まれてお
り、クロック抽出回路５４はＰＬＬ回路等により構成さ
れ、ＲＦアンプ５３が出力する信号のクロック成分を抽
出する。誤差算出器３は抽出されたクロック成分の周期
とあらかじめ目標速度設定器４が設定した目標周期との
誤差を出力する。メモリ制御回路５はディスクの回転が
定常状態（たとえば抽出されたクロックと目標との誤差
が１秒間、±３％の範囲内にある時）とみなされた時
に、デジタルフィルタ２０の巡回部Ｉの値を、その時の
目標速度Ｖと光学ヘッド５１の位置Ｋに基づいて正規化
してメモリ１０に記憶させる。

【００１６】プリセット回路６はモータが起動し、誤差
算出器３の出力する目標周期との誤差が０を通過して回
転速度が目標に達したことを検出するとメモリ１０に指
令を出しデジタルフィルタ２０の巡回部Ｉの値をメモリ
１０に記憶していた値に基づいてプリセットする。誤差
算出器３が出力する速度誤差は制御系全体の制御特性を
安定に保つためにデジタルフィルタ２０を介してモータ
１を駆動する駆動回路９に送られモータ１を所定の速度
で回転させる。また、デジタルフィルタ２０は巡回部を
持つ積分フィルタで構成されている。フォーカストラッ
キング制御回路５５、誤差算出器３はマイクロコンピュ
ータにより構成されるシステムコントローラ１００がそ
の動作を支配し、起動停止等もシステムコントローラに
より制御される構成になっている。

【００１７】以下、その動作について説明する。図２は
図１に示した回転速度制御装置の動作を示すタイミング
チャートであリ、図２において、速度指令はシステムコ
ントローラ１００が出力する停止、再生速度指令を示
し、検出クロック速度は実際に検出されたクロックの周
波数（つまり実際の再生速度）を示し、積分値はデジタ
ルフィルタ２０の巡回部Ｉの値の時間的経過に伴う変化
を示している。図２において停止状態から初めて目標速
度１（Ｖ１）の速度指令がくるとモータ１が回転を開始
してディスク上のデータの再生を開始する。この時メモ
リ１０には初期値Ｉ０が記憶されている。データ再生速
度が目標に到達するとプリセット回路６はメモリ１０に
記憶されている初期値Ｉ０に対して（数１）に基づく演
算をおこなって、その演算結果をデジタルフィルタ２０
の巡回部にプリセットする。

【００１８】

【数１】ＵＮ＝ＵＩ・ＶＮ・ＫＮ ここでＵＮはプリセット値、ＵＩはメモリに記憶された
正規化された値、ＶＮは再生速度、ＫＮは光学ヘッドの
位置データである。

【００１９】しかしながらプリセットされた値は初期値
でありその時の機構部の負荷変動等に対して最適でない
ため、ずれが生じ、その結果再生速度のオーバーシュー
トやアンダーシュートを伴い定常状態に移る。定常状態
では従来例と同様に抽出したクロックが一定となるよう
に制御が働き、再生速度は目標速度Ｖ１で再生される。

【００２０】この状態でメモリ制御回路５は誤差算出器
３の出力が一定時間、一定範囲内にある定常状態である
と判断するので、その時のデジタルフィルタ２０の巡回
部の値を（数２）に基づいて正規化してメモリ１０に記
憶させる。

【００２１】

【数２】ＵＩ＝Ｕ／（Ｖ・Ｋ） ここでＵＩは正規化データ、Ｕはデジタルフィルタ巡回
部の値、Ｖは再生速度、Ｋは光学ヘッドの位置データで
ある。

【００２２】また、図２において一旦停止状態を経て目
標速度２（Ｖ２）の指令により再度起動し、再生速度が
目標速度２（Ｖ２）に到達するとプリセット回路６はメ
モリ１０に記憶されている最新の値に対して（数１）に
示す演算を行い、その演算結果をデジタルフィルタ２０
にプリセットする。デジタルフィルタ２０にプリセット
された値は負荷変動等も考慮された最新の値であり最適
値となっているためデータ再生速度に到達してからオー
バーシュートやアンダーシュートを起こすこと無くスム
ースに定常状態に移行することができる。そしてこの定
常状態でもデジタルフィルタ巡回部の値は正規化されメ
モリ１０に記憶され、以降の起動処理ではデジタルフィ
ルタ２０の巡回部の値が最適値にプリセットされること
になる。

【００２３】以上のように本実施の形態によれば、回転
速度制御装置の定常状態において取り込んだデジタルフ
ィルタ巡回部の値を、その時の再生速度と光学ヘッドの
位置に基づいて正規化を行い、その値をメモリに記憶
し、停止後の再起動時に再生速度が目標に達したタイミ
ングでメモリに記憶されている値に基づいた値でデジタ
ルフィルタ巡回部の値をプリセットすることにより、目
標速度到達直後のオーバーシュートやアンダーシュート
のない短時間で安定した起動処理が実現できる。また、
目標再生速度や光学ヘッドの位置に応じて取り込んだ値
を補正することにより、再生速度の切り替えや、再生位
置が変わっても安定した起動動作が実現でき、さらに、
メモリに記憶している値は正規化することにより再生速
度や再生位置に無関係となり、最小の記憶容量で実現可
能である。

【００２４】なお、本実施の形態では上記のプリセット
する最適値を演算により求めているが、光ディスクの再
生方法により内部にテーブルを持ってその中から最適な
数値を選択して用いるようにしてもよく、また、光学ヘ
ッドの位置検出や動作状態の判別方法は前記の方法に限
定されるものでないことは言うまでもない。

【００２５】(実施の形態２)図３は本発明の回転速度制
御装置の実施の形態２における構成を示すブロック図で
あり、図中、１はモータ、２は速度検出器、３は誤差算
出器、４は目標速度設定器、５はメモリ制御回路、６は
プリセット回路、１０はメモリ、９は駆動回路、２０は
デジタルフィルタである。モータ１は駆動回路９からの
トルク指令によって回転動作を行う。モータ１にはその
回転速度に比例した周波数の信号を発生するＦＧ信号発
生器が内蔵されており、たとえば１回転で６発のＦＧパ
ルスを発生することができる。

【００２６】速度検出器２はモータ１の出力するＦＧパ
ルスの周期を検出する。目標速度設定器４はモータ１の
目標とする回転速度の時のＦＧパルス周期に相当する値
が設定され、誤差算出器３は速度検出器２が検出した周
期と目標速度設定器で設定されている目標周期との差を
算出する。メモリ制御回路５はモータ１が定常状態（一
定時間（たとえば３秒）、算出された周期誤差が±３％
の範囲内にある時）とみなされた時に、デジタルフィル
タ２０の巡回部Ｉの値をメモリ１０に記憶させる。プリ
セット回路６はモータ１が起動し、誤差算出器３の出力
する目標周期との誤差が０を通過して回転速度が目標に
達したことを検出するとメモリ１０に指令を出しデジタ
ルフィルタ２０の巡回部Ｉの値をメモリ１０に記憶して
いた値にプリセットする。

【００２７】以下、その動作について説明する。図４は
図３に示した回転速度制御装置の動作を示すタイミング
チャートであリ、モータ１の速度指令と実際のモータの
回転速度とデジタルフィルタ巡回部の値の時間的変化を
示している。

【００２８】図４において、停止状態から初めてＶ１と
いう速度指令１がくるとモータ１が回転を開始する。こ
の時、メモリ１０には初期値Ｉ０が記憶されている。回
転速度が目標に到達するとプリセット回路６はメモリ１
０に記憶されている初期値Ｉ０をデジタルフィルタ２０
の巡回部にプリセットする。しかしながらプリセットさ
れた値は初期値でありその時の機構部の負荷変動等に対
して最適でないため、ずれが生じ、その結果再生速度の
オーバーシュートやアンダーシュートを伴い定常状態に
移る。メモリ制御回路５は誤差算出器３の出力が一定時
間、一定範囲にある定常状態であると判断すると、その
時のデジタルフィルタ２０の巡回部の値をメモリ１０に
記憶させる。

【００２９】また、図４において一旦停止状態を経て目
標速度２（Ｖ２）の指令により再度起動し、再生速度が
目標速度２（Ｖ２）に到達するとプリセット回路６はメ
モリ１０に記憶されている値をデジタルフィルタ２０に
プリセットする。デジタルフィルタ２０にプリセットさ
れた値は負荷変動等も考慮された最新の値であり最適値
となっているため目標回転速度に到達してからオーバー
シュートやアンダーシュートを起こすこと無くスムース
に定常状態に移行することができる。そしてこの定常状
態でもデジタルフィルタ巡回部の値はメモリ１０に記憶
され、以降の起動処理ではデジタルフィルタ２０の巡回
部の値が最適値にプリセットされることになる。

【００３０】以上のように本実施の形態によれば回転速
度制御装置の定常状態において取り込んだデジタルフィ
ルタ巡回部の値をメモリに記憶し、停止後の再起動時に
再生速度が目標に達したタイミングでメモリに記憶され
ている値にデジタルフィルタ巡回部の値をプリセットす
ることにより、目標速度到達直後のオーバーシュートや
アンダーシュートのない短時間で安定した起動処理が実
現できる。なお、本実施の形態で行っている定常状態の
判別方法、モータの回転速度検出方法はほんの一例であ
りこの方法に限定されるものではない。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、環境変化
や装置の経時変化による負荷変動等に対しても起動時の
オーバーシュートを最小限に抑え、短時間で安定した起
動動作を実現できるという有利な効果が得られ、光ディ
スクを用いた記録再生装置などに適用すれば良い結果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転速度制御装置の実施の形態１にお
ける構成を示すブロック図

【図２】図１に示す装置の動作を示すタイミングチャー
ト

【図３】本発明の回転速度制御装置の実施の形態２にお
ける構成を示すブロック図

【図４】図３に示す装置の動作を示すタイミングチャー
ト

【符号の説明】

１ モータ ２ 速度検出器 ３ 誤差算出器 ４ 目標速度設定器 ５ メモリ制御回路 ６ プリセット回路 ９ 駆動回路 １０ メモリ ２０ デジタルフィルタ ５０ 光ディスク ５１ 光学ヘッド ５２ 位置検出回路 ５３ ＲＦアンプ ５４ クロック抽出回路 ５５ フォーカストラッキング制御回路 １００ システムコントローラ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、前記モータを回転させる駆動
   手段と、前記モータの回転速度を検出する速度検出手段
   と、前記速度検出手段の出力する回転速度とあらかじめ
   与えられた目標回転速度との誤差を算出する誤差算出手
   段と、前記誤差算出手段の出力する速度誤差をもとに前
   記駆動手段へ速度指令を出力する少なくとも１つの巡回
   部を持つデジタルフィルタと、前記デジタルフィルタの
   巡回部の値を記憶する記憶手段と、前記モータが定常状
   態で回転している時の前記デジタルフィルタ巡回部の値
   を記憶手段へ記憶させる記憶制御手段と、前記モータが
   起動して略目標速度に達したことを検出し前記デジタル
   フィルタの巡回部の値を前記記憶手段の値に置き換える
   プリセット手段とを備えたことを特徴とする回転速度制
   御装置。
2. 【請求項２】 記憶制御手段は、少なくとも速度誤差算
   出手段の出力からモータが定常動作状態であることを検
   出し、その時のデジタルフィルタ巡回部の値を記憶手段
   に記憶させるものであることを特徴とする請求項１記載
   の回転速度制御装置。
3. 【請求項３】 プリセット手段は、モータが起動して略
   目標速度に達したことを検出し、少なくともその時の目
   標速度に応じて記憶手段の値を補正してフィルタの巡回
   部にプリセットするものであることを特徴とする請求項
   １記載の回転速度制御装置。
4. 【請求項４】 螺旋状のトラックにデジタルデータが書
   き込まれた円盤状の光ディスクと、前記光ディスクを回
   転させるためのモータと、前記モータを駆動する駆動手
   段と、前記光ディスク上のデジタルデータを光学的に読
   み出すための光学ヘッドと、前記光学ヘッドが読み出し
   たデジタルデータに同期したクロック成分を抽出するク
   ロック抽出手段と、前記光学ヘッドの位置を検出する位
   置検出手段および前記クロック抽出手段が抽出したクロ
   ックの周期とあらかじめ与えられた目標周期との誤差を
   算出する誤差算出手段と、前記誤差算出手段の出力する
   速度誤差をもとに前記駆動手段へ速度指令を出力する少
   なくとも１つの巡回部を持つデジタルフィルタと、前記
   デジタルフィルタの巡回部の値に基づく値を記憶する記
   憶手段と、前記光ディスクの回転速度が定常状態である
   ことを検出しその時の前記デジタルフィルタ巡回部の値
   に基づく値を前記記憶手段に記憶させる記憶指令手段
   と、前記モータが停止状態から回転を開始して略目標速
   度に達したことを検出し前記記憶手段に記憶されている
   値から前記デジタルフィルタの巡回部にプリセットする
   値を算出し前記デジタルフィルタの巡回部の値をプリセ
   ットするプリセット手段を備えたことを特徴とする回転
   速度制御装置。
5. 【請求項５】 記憶手段はデジタルフィルタ巡回部の値
   に基づくデータを記憶し、記憶指令手段は光学ヘッドの
   位置と目標速度に対応したデータを算出し前記記憶手段
   に記憶させ、プリセット手段はその時の光学ヘッドの位
   置と目標速度に応じて前記記憶手段のデータを補正して
   前記デジタルフィルタ巡回部にプリセットするものであ
   ることを特徴とする請求項４記載の回転速度制御装置。