JP2005160236A - ステッピングモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 突発的に大きな振動が加わる状況下でも発熱抑制および消費電力低減を図りつつ待機時における回転停止状態を維持することができる「ステッピングモータ制御装置」を提供すること。
【解決手段】 ディスク再生装置１００は、回転停止時にステッピングモータにより構成される送りモータ１４に間欠的な励磁電流を供給するサーボＬＳＩ２０およびサーボドライバ２２と、送りモータ１４が直接的あるいは間接的に取り付けられた部位に固定されてこの部位に作用する衝撃を検出する加速度センサ２６と、衝撃が検出されたときに供給される励磁電流を第１の値に、それ以外のときにこの第１の値よりも小さな第２の値に設定する励磁電流設定処理部５２を有するシステムコントローラ３０とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディスク再生装置等に用いられるステッピングモータの駆動制御を行うステッピングモータ制御装置に関する。

従来から、ディスク再生装置等には、回転位置を高い精度で制御可能なステッピングモータが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。このディスク再生装置では、光ピックアップを光ディスクの径方向に沿って移動させるためにステッピングモータが用いられている。光ピックアップ内には２軸アクチュエータが備わっており、次第にレーザ光の照射位置を径方向に移動させる場合には、所定範囲については２軸アクチュエータで対物レンズを径方向に移動させ、所定範囲を超えたときに光ピックアップの全体をステッピングモータによって径方向に移動させるようになっている。このように、２軸アクチュエータを用いてレーザ光の照射位置を移動させている間はステッピングモータは待機状態にある。

ところで、ステッピングモータは、待機中に停止回転位置を維持するために所定の励磁電流を流し続ける必要がある。しかし、この励磁電流の継続的な通電によって発熱が発生するとともに消費電力が増大するため、励磁電流の通電を間欠的に行うことにより励磁電流を低減して発熱の抑制と消費電力の減少を図るステップモータ制御回路が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１６８２６８号公報（第４−９頁、図１−２６） 特開平１１−３４１８９１号公報（第２−４頁、図１−２）

ところで、上述した特許文献２に開示されたステップモータ制御回路では、待機状態にあるステッピングモータに対して間欠的な励磁電流の通電を行っているが、車載用のディスク再生装置に用いた場合には、ブレーキの急操作や路面状態の急変化等に応じて大きな振動が加わる場合があり、少ない励磁電流では停止回転位置を維持することができないおそれがあるという問題があった。この問題は、間欠的な励磁電流の値を大きく設定すれば解決可能であるが、そのような設定を行うと、大きな振動が加わっていない待機状態においても常に大きな励磁電流を流すことになり、間欠的な励磁電流の通電を採用した本来の目的である発熱の抑制や消費電力の減少の効果が少なくなってしまう。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、突発的に大きな振動が加わる状況下でも発熱抑制および消費電力低減を図りつつ待機時における回転停止状態を維持することができるステッピングモータ制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明のステッピングモータ制御装置は、回転停止時にステッピングモータに間欠的な励磁電流を供給する励磁電流供給手段と、ステッピングモータが直接的あるいは間接的に取り付けられた部位に固定され、この部位に作用する衝撃を検出する衝撃検出手段と、衝撃検出手段によって衝撃を検出したときに、励磁電流供給手段によって供給される励磁電流を第１の値に、それ以外のときに、励磁電流を第１の値よりも小さな第２の値に設定する励磁電流設定手段とを備えている。突発的に大きな衝撃が加わった場合にはステッピングモータに供給される間欠的な励磁電流を大きな第１の値に設定して待機時における回転停止状態を維持することができ、大きな衝撃が加わらないそれ以外の場合にはステッピングモータに供給される間欠的な励磁電流を小さな第２の値に設定して発熱を抑制するとともに消費電力を低減することができる。

また、上述した衝撃検出手段は、部位に作用する加速度を検出する加速度センサであることが望ましい。これにより、特定の部位に作用する衝撃を確実に検出することができる。また、汎用的に用いられている加速度センサを用いることにより、部品コストの上昇を抑えることが可能になる。

また、上述したステッピングモータは、ディスク再生装置に装填された光ディスクの径方向に沿った光ピックアップを移動させる送りモータとして用いられ、衝撃検出手段は、光ディスクの径方向に沿って作用する衝撃を検出することが望ましい。ステッピングモータは、高い回転精度が要求される光ピックアップの送りモータとして適しており、しかも、衝撃作用時に待機時のステッピングモータに大きな励磁電流を供給することにより、光ピックアップの送り方向（トラッキング方向）のずれを防止することが可能になる。

また、上述した励磁電流供給手段は、所定のデューティ比および所定の波高値を有する励磁電流をステッピングモータに供給し、励磁電流設定手段は、デューティ比および波高値の少なくとも一方を可変することにより励磁電流を第１の値あるいは第２の値に設定することが望ましい。これにより、間欠的な励磁電流の値を確実に変更することができる。

また、上述した励磁電流設定手段は、励磁電流の設定を行うとともに、第１の値および第２の値の少なくとも一方を変更可能に設定するプログラムを実行するプロセッサにより構成されていることが望ましい。これにより、プログラムの内容を変更するだけで、間欠的な励磁電流の値を容易に変更することができる。

また、上述したステッピングモータが直接的あるいは間接的に取り付けられた部位は、ステッピングモータが搭載された筐体であることが望ましい。これにより、衝撃検出手段の取り付け位置の制約がほとんどなくなるため、取り付け作業および設計が容易となる。

また、上述したステッピングモータを用いて構成される装置は車両に搭載されていることが望ましい。これにより、車両の走行状態等に応じて大きな衝撃が作用した場合であってもステッピングモータの待機時における回転停止状態を維持しつつ、全体の発熱抑制および消費電力低減を図ることができる。

以下、本発明のステッピングモータ制御装置を適用した一実施形態のディスク再生装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、一実施形態のディスク再生装置の構成を示す図である。図１に示すディスク再生装置１００は、光ディスク１０に記録された信号を読み出して、各種情報（例えば、音声や映像等）の再生を行うものであり、スピンドルモータ１２、送りモータ１４、光ピックアップ１６、ＲＦアンプ１８、サーボＬＳＩ２０、サーボドライバ２２、デジタル信号処理部２４、加速度センサ２６、システムコントローラ３０、操作部３２、表示部３４を含んで構成されている。例えば、このディスク再生装置１００は、車両に搭載されている。

スピンドルモータ１２は、光ディスク１０を所定速度で回転させる。送りモータ１４は、光ピックアップ１６を光ディスク１０の径方向（トラッキング方向）に移動させる。本実施形態では、送りモータ１４としてステッピングモータが用いられている。光ピックアップ１６は、光ディスク１０に記録された信号の読み取りを行うものであり、半導体レーザ、ホトダイオードおよびフォーカスレンズを含んで構成される。また光ピックアップ１６には、フォーカスレンズを光ディスク１０の記録面に対してほぼ垂直方向に移動させるフォーカスアクチュエータと、フォーカスレンズを光ディスク１０の径方向に移動させるトラッキングアクチュエータも含まれている。

ＲＦアンプ１８は、光ピックアップ１６から出力される信号を増幅して所定のイコライザ処理を行うことによりＲＦ信号を生成し、デジタル信号処理部２４に出力する。また、ＲＦアンプ１８は、フォーカスサーボに必要なフォーカスエラー信号（ＦＥ）と、トラッキングサーボに必要なトラッキングエラー信号（ＴＥ）を生成し、サーボＬＳＩ２０に出力する。

サーボＬＳＩ２０は、各種のサーボ制御を行う。具体的には、サーボＬＳＩ２０は、ＲＦアンプ１８から出力されるフォーカスエラー信号に対して位相補償や増幅を行い、光ピックアップ１６内のフォーカスアクチュエータの駆動状態を制御するために必要なフォーカスアクチュエータ制御信号を生成する。また、サーボＬＳＩ２０は、ＲＦアンプ１８から出力されるトラッキングエラー信号に対して位相補償や増幅を行い、光ピックアップ１６内のトラッキングアクチュエータの駆動状態を制御するために必要なトラッキングアクチュエータ制御信号を生成するとともに、トラッキングエラー信号の低域成分（主に直流成分）に基づいて送りモータ１４の回転状態を制御するために必要な送りモータ制御信号を生成する。また、サーボＬＳＩ２０は、送りモータ１４が待機状態（回転停止状態）にあるときに、送りモータ１４に対して所定のデューティ比および波高値（振幅値）を有する間欠的な励磁を行うために必要な送りモータ制御信号を生成する。本実施形態では、待機時におけるこの間欠的な励磁のデューティ比と波高値の少なくとも一方はシステムコントローラ３０によって変更することができる。さらに、サーボＬＳＩ２０は、ＲＦアンプ１８から出力される制御信号に基づいて、スピンドルモータ１２の駆動状態を制御するために必要なスピンドルモータ制御信号を生成する。サーボＬＳＩ２０によって生成されるこれらの信号は、サーボドライバ２２に出力される。

サーボドライバ２２は、サーボＬＳＩ２０から出力されるフォーカスアクチュエータ制御信号に基づいて、光ピックアップ１６のフォーカスアクチュエータの駆動電圧を発生する。また、サーボドライバ２２は、サーボＬＳＩ２０から出力されるトラッキングアクチュエータ制御信号に基づいて、光ピックアップ１６のトラッキングアクチュエータの駆動電圧を発生する。また、サーボドライバ２２は、サーボＬＳＩ２０から出力される送りモータ制御信号に基づいて、送りモータ１４に対して駆動用の励磁電流を発生して供給する。さらに、サーボドライバ２２は、サーボＬＳＩ２０から出力されるスピンドルモータ制御信号に基づいて、スピンドルモータ１２の駆動電圧を発生する。

デジタル信号処理部２４は、ＲＦアンプ１８から出力されるＲＦ信号に対して、同期検出および復調処理を行った後に所定のデコード処理を行う。

加速度センサ２６は、ディスク再生装置１００の筐体９０に取り付け固定されており、送りモータ１４に作用する衝撃を検出する。例えば、光ピックアップ１６の移動方向に沿って作用する加速度を検出可能な位置に取り付け固定されている。なお、本実施形態では、筐体９０に加速度センサ２６を取り付けたが、送りモータ１４が直接的あるいは間接的に取り付けられた部位であって、送りモータ１４に加わる衝撃の発生を検出可能な部位であれば、筐体９０以外に固定するようにしてもよい。

システムコントローラ３０は、サーボＬＳＩ２０に対して送りモータ１４の待機時の励磁電流のデューティ比および波高値の設定指示を含む各種のサーボ指令を出力するなど、ディスク再生装置１００の全体動作を制御するものであり、衝撃検出処理部５０と励磁電流設定処理部５２を含んで構成されている。システムコントローラ３０は、ＣＰＵ等のプロセッサやＲＯＭ、ＲＡＭを用いて構成されており、ＲＯＭ等に格納されたプログラムを実行することにより、衝撃検出処理部５０と励磁電流設定処理部５２の各処理動作を含む所定の制御動作を行っている。

衝撃検出処理部５０は、加速度センサ２６の出力信号に基づいて衝撃発生の有無を判定する処理を行う。例えば、この出力信号が基準値を超えたか否かを監視することによりこの判定が行われる。励磁電流設定処理部５２は、送りモータ１４の待機時に供給する励磁電流のデューティ比および波高値を設定する処理を行う。衝撃発生が検出された場合には、サーボドライバ２２から送りモータ１４に供給される励磁電流の平均値が第１の値となるように、励磁電流のデューティ比および波高値を設定するモータ制御信号を生成する処理が励磁電流設定処理部５２によって行われる。一方、衝撃発生が検出されない場合には、サーボドライバ２２から送りモータ１４に供給される励磁電流の平均値が第２の値（第１の値よりも小さい）となるように、励磁電流のデューティ比および波高値を設定するモータ制御信号を生成する処理が励磁電流設定処理部５２によって行われる。なお、励磁電流の第１の値および第２の値のそれぞれ、すなわち、これらの値を設定するために必要な励磁電流のデューティ比と波高値の少なくとも一方の値は、システムコントローラ３０を構成するプロセッサによって実行するプログラムの内容を変更することにより、容易に変更することができるようになっている。

操作部３２は、複数の操作キーが備わっており、所定の操作キーを押下することにより、利用者が各種の動作指示（例えば、再生や停止など）を入力するために用いられる。表示部３４は、ディスク再生装置１００の動作状態に関する表示を行う。

上述したサーボＬＳＩ２０、サーボドライバ２２が励磁電流供給手段に、加速度センサ２６が衝撃検出手段に、システムコントローラ３０が励磁電流設定手段にそれぞれ対応する。

本実施形態のディスク再生装置１００はこのような構成を有しており、次にその動作内容について説明する。

図２は、ディスク再生装置１００の動作手順を示す流れ図であり、送りモータ１４が待機状態（回転停止状態）にある場合の励磁電流設定の動作手順が示されている。ディスク再生装置１００が動作を開始した後、システムコントローラ３０は送りモータ１４が待機状態にあるか否かを判定する（ステップ１００）。この判定は、サーボＬＳＩ２０を監視することにより行われる。待機状態にない場合（送りモータ１４が回転駆動されているとき）には否定判断が行われ、この判定が繰り返される。また、送りモータ１４が待機状態にある場合にはステップ１００の判定において肯定判断が行われる。

次に、励磁電流設定処理部５２は、待機状態においてサーボドライバ２２から送りモータ１４に対して供給される励磁電流の値を第２の値に設定し、この設定内容に応じて送りモータ制御信号をサーボＬＳＩ２０に向けて出力する（ステップ１０１）。サーボＬＳＩ２０は、この送りモータ制御信号に応じてサーボドライバ２２を制御し、サーボドライバ２２から平均値が第２の値となる間欠的な励磁電流が送りモータ１４に供給される（ステップ１０２）。

次に、励磁電流設定処理部５２は、待機状態を維持するか否かを判定する（ステップ１０３）。光ピックアップ１６の径方向の移動量が多くなって送りモータ１４を回転駆動する必要がある場合には否定判断が行われ、送りモータ１４の回転制御が行われた後（ステップ１０４）、再びステップ１００に戻って待機状態か否かの判定が繰り返される。

また、送りモータ１４の回転制御が開始されず待機状態を維持する場合にはステップ１０３の判定において肯定判断が行われ、次に、衝撃検出処理部５０は、衝撃の発生を検出したか否かを判定する（ステップ１０５）。衝撃が発生していない場合には否定判断が行われ、次に、励磁電流設定処理部５２は、励磁電流が第２の値に設定されているか否かを判定する（ステップ１０６）。ステップ１０１において励磁電流が第２の値に設定された後に衝撃が発生していない場合にはこの第２の値が維持されているためステップ１０６の判定において肯定判断が行われ、ステップ１０２に戻って第２の値による励磁電流の供給動作が維持される。

また、衝撃が発生するとステップ１０５の判定において肯定判断が行われ、次に、励磁電流設定処理部５２は、待機状態においてサーボドライバ２２から送りモータ１４に対して供給される励磁電流の値を第２の値よりも大きな第１の値に設定し、この設定内容に応じて送りモータ制御信号をサーボＬＳＩ２０に向けて出力する（ステップ１０７）。その後、ステップ１０２に戻って第１の値による励磁電流の供給動作が行われる。

また、第１の値による励磁電流の供給が開始された後に衝撃の発生が停止した場合にはステップ１０５の判定において否定判断が行われる。その時点では励磁電流が第１の値に設定されているため、次のステップ１０６において否定判断が行われ、ステップ１０１に戻って再び励磁電流を第２の値に設定する動作移行が繰り返される。

このように、ディスク再生装置１００に突発的に大きな衝撃が加わった場合には送りモータ１４に供給される間欠的な励磁電流を大きな第１の値に設定して待機時における回転停止状態を維持することができ、回転を維持できない場合に発生するトラッキングエラーを防止することができる。また、大きな衝撃が加わらないそれ以外の場合には送りモータ１４に供給される間欠的な励磁電流を小さな第２の値に設定して発熱を抑制するとともに消費電力を低減することができる。

また、衝撃検出用に加速度センサ２６を用いることにより、特定の部位に作用する衝撃を確実に検出することができる。また、汎用的に用いられている加速度センサ２６を用いることにより、部品コストの上昇を抑えることが可能になる。また、高い回転精度が要求される光ピックアップ１６の送りモータ１４としてステッピングモータは適しており、しかも、衝撃作用時に待機時のステッピングモータに大きな励磁電流を供給することにより、光ピックアップ１６の送り方向（トラッキング方向）のずれを防止することが可能になる。

また、送りモータ１４に所定のデューティ比および波高値を有する間欠的な（パルス状の）励磁電流を供給するとともに、これらデューティ比および波高値の少なくとも一方を可変して励磁電流の値を設定することにより、間欠的な励磁電流の値を確実に変更することができる。

また、衝撃検出処理部５０と励磁電流設定処理部５２の動作を所定のプログラムを実行することにより行っているため、プログラムの内容を変更するだけで、間欠的な励磁電流の値を容易に変更することができる。

また、加速度センサ２６をディスク再生装置１００の筐体９０に取り付けた場合には、加速度センサ２６の取り付け位置の制約がほとんどなくなるため、取り付け作業および設計が容易となる。

また、ディスク再生装置１００が車両に搭載されている場合には、車両の走行状態等に応じて大きな衝撃が作用するおそれがあるが、この場合でも送りモータ１４の待機時における回転停止状態を維持しつつ、全体の発熱抑制および消費電力低減を図ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、車載のディスク再生装置１００に対応するステッピングモータ制御装置について説明したが、車載以外のディスク再生装置について本発明を適用したり、ディスク再生装置１００以外の装置に搭載されたステッピングモータに励磁電流を制御するために本発明のステッピングモータ制御装置を用いるようにしてもよい。

また、上述した実施形態で説明したディスク再生１００には、ＣＤやＤＶＤを再生する再生専用の装置の他、追記あるいは書き込みが可能なＣＤやＤＶＤに対する書き込み機能を有する記録再生装置も含まれている。また、光ディスク１０に対する再生や記録を主目的として構成される場合の他に、ナビゲーション装置等のディスクドライブ装置のように各種装置の一部に組み込まれている場合も含まれる。

一実施形態のディスク再生装置の構成を示す図である。 ディスク再生装置の動作手順を示す流れ図である。

符号の説明

１０ 光ディスク
１２ スピンドルモータ
１４ 送りモータ
１６ 光ピックアップ
１８ ＲＦアンプ
２０ サーボＬＳＩ
２２ サーボドライバ
２４ デジタル信号処理部
２６ 加速度センサ
３０ システムコントローラ
３２ 操作部
３４ 表示部
５０ 衝撃検出処理部
５２ 励磁電流設定処理部
１００ ディスク再生装置

Claims (7)

1. 回転停止時にステッピングモータに間欠的な励磁電流を供給する励磁電流供給手段と、
   前記ステッピングモータが直接的あるいは間接的に取り付けられた部位に固定され、この部位に作用する衝撃を検出する衝撃検出手段と、
   前記衝撃検出手段によって衝撃を検出したときに、前記励磁電流供給手段によって供給される励磁電流を第１の値に、それ以外のときに、前記励磁電流を前記第１の値よりも小さな第２の値に設定する励磁電流設定手段と、
   を備えることを特徴とするステッピングモータ制御装置。
2. 請求項１において、
   前記衝撃検出手段は、前記部位に作用する加速度を検出する加速度センサであることを特徴とするステッピングモータ制御装置。
3. 請求項２において、
   前記ステッピングモータは、ディスク再生装置に装填された光ディスクの径方向に沿った光ピックアップを移動させる送りモータとして用いられ、
   前記衝撃検出手段は、前記光ディスクの径方向に沿って作用する衝撃を検出することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記励磁電流供給手段は、所定のデューティ比および所定の波高値を有する前記励磁電流を前記ステッピングモータに供給し、
   前記励磁電流設定手段は、前記デューティ比および前記波高値の少なくとも一方を可変することにより前記励磁電流を前記第１の値あるいは前記第２の値に設定することを特徴とするステッピングモータ制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記励磁電流設定手段は、前記励磁電流の設定を行うとともに、前記第１の値および前記第２の値の少なくとも一方を変更可能に設定するプログラムを実行するプロセッサにより構成されていることを特徴とするステッピングモータ制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
   前記ステッピングモータが直接的あるいは間接的に取り付けられた部位は、前記ステッピングモータが搭載された筐体であることを特徴とするステッピングモータ制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記ステッピングモータを用いて構成される装置は車両に搭載されていることを特徴とするステッピングモータ制御装置。
   

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