JP2006529048A - 放射パワーを制御する方法及び放射源駆動装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、放射源(25)の放射パワーを制御する方法に関するものであり、本発明の方法は、(a)放射源(25)の放射パワーを測定するステップと、(b)放射パワーと設定値(SP)との差を表す誤差値(e)を計算するステップと、(c)前記誤差値(e)を積分器(21)に供給することにより前記誤差値を積分して積分誤差値を得るステップと、(d)前記誤差値(e)に係数ｐを乗算して比例誤差値を得るステップと、(e)前記積分誤差値と前記比例誤差値を加算することにより前記誤差値から導出される電流で前記放射源(25)を駆動するステップと、(f)前記設定値(SP)が階段状に変化することを指示する階段信号(St)を供給するステップと、(g)前記階段信号(St)が前記設定値(SP)の階段状変化を指示するとき前記誤差値(e)の積分を一時的に停止させるステップとを具えることを特徴とする。積分器(21)の積分動作を一時的に停止させることにより、積分器(21)はワインドアップしない。比例誤差値のみが放射源(25)の駆動に使用される。これにより放射パワーは設定値(SP)に近い値に高速に制御される。積分器(21)の積分が再び許可されると、誤差値(e)は更に小さくなる。オーバシュートも小さくなる。
Description
本発明は、放射源の放射パワーを制御する方法であって、
（a） 放射源の放射パワーを測定するステップと、
（b） 放射パワーと設定値との差を表す誤差値を計算するステップと、
（c） 前記誤差値を積分器に供給することにより前記誤差値を積分して積分誤差値を得るステップと、
（e） 前記誤差値に係数ｐを乗算して比例誤差値を得るステップと、
前記積分誤差値と前記比例誤差値を加算することにより前記誤差値から導出される電流で前記放射源を駆動するステップと、
を具える放射パワー制御方法に関する。
（a） 放射源の放射パワーを測定するステップと、
（b） 放射パワーと設定値との差を表す誤差値を計算するステップと、
（c） 前記誤差値を積分器に供給することにより前記誤差値を積分して積分誤差値を得るステップと、
（e） 前記誤差値に係数ｐを乗算して比例誤差値を得るステップと、
前記積分誤差値と前記比例誤差値を加算することにより前記誤差値から導出される電流で前記放射源を駆動するステップと、
を具える放射パワー制御方法に関する。
本発明は、情報キャリアから情報を再生及び／又は記録する情報再生及び／又は記録システム内の放射源の放射パワーを制御する放射源駆動装置であって、
放射源の放射パワーを測定する放射パワー測定手段と、
放射パワーと設定値との差を表す誤差値を計算する誤差値計算手段と、
前記誤差値を積分することにより積分誤差値を決定する積分手段と、
前記誤差値に係数ｐを乗算することにより比例誤差値を決定する乗算手段と、
前記積分誤差値と前記比例誤差値を加算することによりＰＩ誤差値を決定する加算手段と、
前記ＰＩ誤差値に依存する電流を前記放射源に供給する放射源電流発生器と、
を具える放射源駆動装置にも関する。
放射源の放射パワーを測定する放射パワー測定手段と、
放射パワーと設定値との差を表す誤差値を計算する誤差値計算手段と、
前記誤差値を積分することにより積分誤差値を決定する積分手段と、
前記誤差値に係数ｐを乗算することにより比例誤差値を決定する乗算手段と、
前記積分誤差値と前記比例誤差値を加算することによりＰＩ誤差値を決定する加算手段と、
前記ＰＩ誤差値に依存する電流を前記放射源に供給する放射源電流発生器と、
を具える放射源駆動装置にも関する。
本発明は、更に、情報キャリアから情報を再生及び／又は記録する情報再生及び／又は記録装置にも関する。
情報再生及び／又は記録装置の一例はＤＶＤ＋ＲＷレコーダであるが、他の情報再生及び／又は記録装置も本発明を実施するのに好適である。ＤＶＤ＋ＲＷレコーダ内には、半導体レーザの形態の放射源が存在する。レーザはレーザコントローラで制御される。レーザコントローラは放射強度が所定のレベルに設定されるようにレーザ電流を制御する。このレベルを精密に制御可能とするために、出力放射強度を測定する。測定放射強度を設定値から減算して誤差信号を得る。誤差信号を用いてレーザ電流を制御する。誤差信号をできるだけ小さく維持するために、制御回路は積分器を具える。積分器は、誤差信号内の低周波数成分を抑圧する作用をなす。ＥＰ０３８５５３７からレーザ制御回路が既知である。このレーザ制御回路は出力放射強度を測定するセンサを具える。測定放射強度を設定値から減算し、積分器に供給する。
この測定放射強度のフィードバックは若干時間を要するために若干の遅延時間を有する。従って、設定値を階段状に変化させると、誤差値も階段状に変化する。これは、積分器がワインドアップする結果となる。つまり、積分器の出力が増大するが、その後その出力が減少するのに長時間を要することになる。従って、放射源の出力放射は設定値の増大にゆっくり反応し、オーバシュートを生ずる。
本発明の目的は、放射パワーを設定値の階段状変化後に所望値に高速に制御することができ、オーバシュートの少ない放射源の放射パワーの制御方法を供給することにある。本発明の他の目的は、放射パワーを設定値の階段状変化後に所望値に高速に制御することができ、オーバシュートの少ない放射源駆動装置を供給することにある。本発明の更に他の目的は、このような放射源駆動装置を具えた情報再生及び／又は記録装置を提供することにある。
本発明の放射源の放射パワー制御方法は、更に、
（a） 前記設定値が階段状に変化することを示す階段信号を供給するステップと、
（b） 前記階段信号が前記設定値の階段状変化を示すとき前記誤差値の積分を一時的に停止させるステップと、
を具えることを特徴とする。
（a） 前記設定値が階段状に変化することを示す階段信号を供給するステップと、
（b） 前記階段信号が前記設定値の階段状変化を示すとき前記誤差値の積分を一時的に停止させるステップと、
を具えることを特徴とする。
これにより積分器がワインドアップしないようにする。比例誤差値のみが放射源の駆動に使用される。これにより放射パワーが設定値に近い値に高速に制御される。積分器が誤差値を積分することを再び許可されるとき、誤差値は更に小さくなっている。オーバシュートも小さくなる。
積分を再開する瞬時は所定の時間待つことにより達成することができる。本発明の他の実施例では、ステップ(g)において誤差値の積分を誤差値がしきい値より小さくなるまで停止させることを特徴とする。この実施例は、明確に決定された瞬時を用いて積分を再開させることができる利点を有する。誤差値が比較的小さいとき、ワイディングアップの恐れなしに積分を再開させることができる。
本発明方法の他の実施例では、更に、前記階段信号が設定値の階段状変化を示した後に積分器をリセットするステップを具えることを特徴とする。積分器はメモリ機能を有する。積分器は以前の誤差値を加算(積分)する。設定値の階段状変化が開始する前に、積分器の誤差値の和が大きくなり得る。この和は新しい設定値と関係ないので、この和はリセットすべきである。この場合、積分器が積分を再開するとき、積分プロセスは良好な初期値で再開することになる。
誤差値の積分は誤差値を積分器から切り離すことにより停止させることができる。これは、例えば誤差値と積分器との間のスイッチで達成することができる。更に、積分器の入力をゼロ値を有する信号に接続することもできる。
本発明の放射源駆動装置は、更に、設定値の階段状変化を示す階段信号に応答して積分手段が誤差値を積分するのを一時的に停止させる阻止手段を具えることを特徴とする。
本発明放射源駆動装置の他の実施例では、前記阻止手段が前記誤差値を前記積分手段に断続するスイッチング手段を具え、前記阻止手段が前記スイッチング手段を制御して誤差値を積分手段から切り離すことにより積分手段が誤差値を積分するのを停止させることを特徴とする。
本発明放射源駆動装置の更に他の実施例では、前記阻止手段は前記誤差値がしきい値より小さくなるまで積分手段が誤差値を積分するのを停止させるように構成することを特徴とする。
情報キャリアに情報を書き込むときは、放射源の放射パワーを情報キャリアから情報を読み取るだけの場合より高くする必要がある。このため、本発明放射源駆動装置の他の実施例では、前記階段信号の第１の値が情報キャリアから情報を再生することを示し、前記階段信号の第２の値が情報キャリアに情報を記録することを示すことを特徴とする。
本発明放射源駆動装置の他の実施例では、積分手段が前記階段信号に応答してリセットされることを特徴とする。
本発明の情報キャリアから情報を再生及び／又は記録する情報再生及び／又は記録装置は、
本発明の放射源駆動装置と、
該放射源駆動装置により駆動され、放射ビームを発生する放射源と、
放射ビームを情報キャリア上のスポットにマッピングする手段と、
前記スイッチングと情報キャリアを相対的に移動させる手段と、
を具えることを特徴とする。
本発明の放射源駆動装置と、
該放射源駆動装置により駆動され、放射ビームを発生する放射源と、
放射ビームを情報キャリア上のスポットにマッピングする手段と、
前記スイッチングと情報キャリアを相対的に移動させる手段と、
を具えることを特徴とする。
本発明のこれらの特徴及び他の特徴を図面を参照して詳細に説明する。
図1はトラック9及び中心孔１０を有するディスク状情報キャリア１１を示す。トラック9は情報層上にほぼ平行なトラックを構成する螺旋パターンに従って配設される。情報キャリアは追記型の情報層を有する光ディスクとすることができる。追記型ディスクの例にはＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ及びＤＶＤ＋ＲＷがある。追記型情報キャリア上のトラック９はブランク情報キャリアの製造中に設けられるプリエンボストラック構造、例えばプリグルーブで形成される。記録された情報はトラック9に沿って記録された光学的に検出可能なマークによって情報層に表現される。マークは種々の物理的パラメータにより構成され、周囲と異なる光学的特性、例えば異なる反射率を有する。
図1はトラック9及び中心孔１０を有するディスク状情報キャリア１１を示す。トラック9は情報層上にほぼ平行なトラックを構成する螺旋パターンに従って配設される。情報キャリアは追記型の情報層を有する光ディスクとすることができる。追記型ディスクの例にはＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ及びＤＶＤ＋ＲＷがある。追記型情報キャリア上のトラック９はブランク情報キャリアの製造中に設けられるプリエンボストラック構造、例えばプリグルーブで形成される。記録された情報はトラック9に沿って記録された光学的に検出可能なマークによって情報層に表現される。マークは種々の物理的パラメータにより構成され、周囲と異なる光学的特性、例えば異なる反射率を有する。
図１ｂは追記型の情報キャリア１１のｂ−ｂ線上の断面を示し、このキャリアでは透明基板１５に記録層１６と保護層１７が設けられる。保護層17は他の基板層とすることができ、例えばＤＶＤでは記録層は０．６ｍｍ基板であり、０．６ｍｍの他の基板がその背面に接着される。プリグルーブ１４は基板１５の材料の凹部又は凸部として、或いは周囲と異なる材料特性部として実現することができる。
一実施例では、情報層１１はＭＰＥＧ２のような標準フォーマットに従ってディジタル的に符号化されたビデオを表す情報を保持している。
図1ｃはトラック9のウオブルの一例を示す。トラック9の詳部１２はプリグルーブ１４の横方向位置が周期的変化（ウオブルともいう）を示す。この変化は補助検出器、例えば走査装置のヘッド内の中心スポットにおいて部分検出器により発生されるプッシュプルチャネルに追加の信号を生じさせる。ウオブルは、例えば周波数変調され、位置情報がこの周波数変調に符号化される。ウオブル及びウオブル内情報符号化の詳細な説明はＣＤについてはＵＳ４，９０１，３００及びＵＳ５，１８７，６９９を、ＤＶＤ＋ＲＷシステムについてはＵＳ６，５３８，９８２を参照されたい。
図２に示す放射源駆動装置の回路図を用いて本発明を更に説明する。誤差計算手段２０は測定放射パワーＦＢを設定値ＳＰから減算して誤差値ｅを生ずる。乗算手段２３は誤差値ｅに係数pを乗算する。積分手段２１は誤差値を積分して積分誤差値を得る。比例誤差値と積分誤差値を加算手段２４により加算してＰＩ誤差値を得る。ＰＩ誤差値は放射源電流発生器２７に供給され、該電流発生器がＰＩ誤差値に依存する電流を発生する。発生された電流は放射源２５に供給される。放射源２５は供給された電流に依存する放射を放出する。放出された放射は放射パワー測定手段２６により測定される。本発明では、放射源駆動装置は、更に、設定値ＳＰの階段状変化を示す階段信号Ｓｔに応答して積分手段が誤差値ｅを積分するのを停止させる阻止手段２２を具える。図２では、阻止手段２２は積分手段２１内に組み込まれている。しかし、本発明はこの実施例に限定されない。阻止手段２２は、例えば積分手段２１の前に置いてもよい。重要なことは、阻止手段２１は積分手段２１の誤差値積分動作を停止させる機能を実行できることであり、阻止手段２２の位置は本発明の要旨と関係ない。
図３に示すように、阻止手段はスイッチング手段ＳＷを具えるものとすることができる。スイッチング手段ＳＷは階段信号Ｓｔにより制御される。常規動作状態では、スイッチング手段ＳＷは誤差値ｅを積分器２８に接続する。設定値ＳＰが階段状に変化したことを階段信号Ｓｔが示すとき、スイッチング手段ＳＷは積分器２８の入力を零値(図３には接地記号で示されている)に接続する。その結果、積分器２８は誤差値ｅをもはや積分しなくなる。積分器２８の出力は、スイッチング手段が零値を積分器２８の入力に接続する時間中変化しない。設定値ＳＰが階段状に変化すると、誤差値ｅも階段状に変化する。積分手段２１は誤差値ｅの積分を開始する。積分手段２１はメモリを具え、このメモリを用いて前誤差値の和を表す値を蓄積している。乗算手段２３は誤差値に直接反応してＰＩ誤差値の直接変化を生ずる。従って、放射源電流発生器２７は変化した電流を直接発生する。放射パワー測定手段２６は放射源２５の変化した放射パワーを測定する。しかし、放射パワーを測定し測定された放射パワーを表す信号に変換するにはある程度時間を要する。従って、帰還信号ＦＢは遅延を受ける。その結果、誤差値ｅは遅延時間中設定値ＳＰと放射源２５により放出される放射パワーとの間の実誤差を表さなくなる。本発明者等は、この洞察に基づいて、設定値ＳＰが階段状に変化したとき積分手段２１が誤差値ｅを積分するのを一時的に停止させるという解決策を見出した。階段状変化とは、速すぎて放射パワー測定手段２６が追従できない設定値ＳＰの変化、即ち、帰還信号ＦＢが放射源２５により放出される実放射パワーを表すことができないほど速すぎる設定値ＳＰの変化を意味する。
積分手段２１がファームウエアで実現される場合、即ち積分機能がソフトウエアで実行される場合には、積分手段２１はパラメータを零に設定することにより停止させることができる。ソフトウエアでは、積分は現在誤差値を前誤差値の総和に加算することにより行うことができる。積分手段を停止させる必要がある時間中は現在誤差値をゼロに設定することができる。積分手段２１の積分動作を停止させる他の実現方法も本発明の範囲内において可能である。
図４は本発明の情報再生及び／又は記録装置を示す。この装置は情報キャリア１１を回転させる回転手段３１と、ヘッド３２と、ヘッド３２をトラック９上に位置させるサーボユニット３５と、制御ユニット３０とを具える。ヘッド３２は放射源駆動装置と、放射源２５と、放射源２５により放出された放射を情報キャリア１１上のスポット３３にマップする手段３６とを含む。放射源２５はレーザダイオードとすることができる。手段３６は放射ビームを光学素子で案内して情報キャリア１１のトラック９上の放射スポット３３に収束させる既知のタイプ光学系とすることができる。ヘッド３２は、図示されていないが、放射ビームのフォーカスを前記ビームの光軸に沿って移動させるフォーカシングアクチュエータ及びスポット３３の半径方向位置をトラック９の中心に精密に位置決めするトラッキングアクチュエータも具える。トラッキングアクチュエータは光学素子を半径方向に移動させるコイルを具えるものでも、或いは、反射素子の角度を変化させるよう構成されたものでもよい。フォーカシング及びトラッキングアクチュエータはサーボユニット３５からのアクチュエータ信号により駆動される。読取りのために情報キャリア１１により反射された放射はヘッド３２内の通常のタイプの検出器、例えば４分割ダイオードにより検出され、検出された信号はフロントエンドユニット４１に供給され、このユニット４１が種々の走査信号を発生する。即ち主走査信号４３やトラッキング及びフォーカシングのための誤差信号４５を発生し、誤差信号４５はサーボユニット３５に供給され、トラッキング及びフォーカシングアクチュエータを制御する。主走査信号４３は、復調器、デフォーマッタ及び出力装置を含む通常のタイプの読取処理ユニット４０により処理され、情報が取り出される。
一実施例では、情報再生及び／又は記録装置は書込可能又は書換可能型の情報キャリア１１、例えばＣＤ−Ｒ又はＣＤ−ＲＷ或いはＤＶＤ＋ＲＷ又はＢＤ、に情報を記録する記録手段が設けられる。記録手段はヘッダ３２及びフロントエンドユニット４１と協働して書込み放射ビームを発生させるもので、入力情報を処理して書込み信号を発生しヘッダ３２を駆動する書込処理手段を具え、該書込処理手段は入力装置３７と、フォーマッタ３８と、変調器３９とを具える。情報書込みのために、放射ビームは情報キャリア１１に光学的に検出可能なマークを生成するよう制御される。マークは任意の光学的に読取り可能なものとすることができ、例えば染料、合金又は相変化材料のような材料に記録したときに得られる周囲と異なる反射率を有する領域、又は磁気−光学材料に記録したときに得られる周囲と異なる偏光方向を有する領域とすることができる。
光ディスクへの情報の書込み及び読取り、フォーマッティング、誤り訂正及びチャネルコーディング規則は例えばＣＤ又はＤＶＤシステムから従来公知である。一実施例では、入力装置３７はアナログオーディオ及び／又はビデオ信号或いはディジタル未圧縮オーディオ／ビデオ信号のような入力信号を圧縮する圧縮手段を具える。適切な圧縮手段はＭＰＥＧ規格にビデオについて記載されており、ＭＰＥＧ−１はＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２に規定され、ＭＰＥＧ−２はＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８に規定されている。入力信号はこのような規格に従って既に符号化されているものとしてもよい。
制御ユニット３０は情報の走査及び読出しを制御するもので、ユーザ又はホストコンピュータからのコマンドを受信するように構成される。制御ユニット３０は制御ライン４２、例えばシステムバス、を経て装置内の他のユニットに接続される。制御ユニット３０は設定値ＳＰも発生する。設定値ＳＰの階段状変化が入力されると、制御ユニット３０は階段信号Ｓｔを発生する。階段信号Ｓｔはヘッダ３２、もっと具体的に言えば放射源駆動装置に供給される。例えば、情報再生及び／又は記録装置が読取モードから書込モードへ切り換えられるとき、設定値は大きく増大する。この場合、階段信号Ｓｔは、情報再生及び／又は記録装置が読取モードにあるかアナログ書込モードにあるかを示すディジタル信号とすることができる。
本発明の放射源駆動装置を使用したときの読取モードから書込モードへの遷移は図５ａに示すとおりである。この遷移は極めて高速で、オーバシュートは極めて小さい。図５ｂでは、この遷移がより小さい時間スケールで示されている。オーバシュートはなく、遷移は最短時間で行われること明らかである。
Claims (10)
- 放射源の放射パワーを制御する方法であって、
(a) 放射源の放射パワーを測定するステップと、
(b) 放射パワーと設定値との差を表す誤差値を計算するステップと、
(c) 前記誤差値を積分器に供給することにより前記誤差値を積分して積分誤差値を得るステップと、
(d) 前記誤差値に係数ｐを乗算して比例誤差値を得るステップと、
(e) 前記積分誤差値と前記比例誤差値を加算することにより前記誤差値から導出される電流で前記放射源を駆動するステップと、
を具える放射パワー制御方法において、
(f) 前記設定値が階段状に変化することを示す階段信号を供給するステップと、
(g) 前記階段信号が前記設定値の階段状変化を示すとき前記誤差値の積分を一時的に停止させるステップと、
を具えることを特徴とする放射源の放射パワー制御方法。 - ステップ(g)において前記誤差値の積分を誤差値がしきい値より小さくなるまで停止させることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 前記階段信号が前記設定値の階段状変化を示した後に積分器をリセットさせるステップを更に具えることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
- ステップ(g)において前記誤差値の積分は誤差値を積分器から切り離すことにより停止させることを特徴とする請求項１−３の何れかに記載の方法。
- 情報キャリアから情報を再生及び／又は記録する情報再生及び／又は記録システム内の放射源の放射パワーを制御する放射源駆動装置であって、
放射源の放射パワーを測定する放射パワー測定手段と、
放射パワーと設定値との差を表す誤差値を計算する誤差値計算手段と、
前記誤差値を積分することにより積分誤差値を決定する積分手段と、
前記誤差値に係数ｐを乗算することにより比例誤差値を決定する乗算手段と、
前記積分誤差値と前記比例誤差値を加算することによりＰＩ誤差値を決定する加算手段と、
前記ＰＩ誤差値に依存する電流を前記放射源に供給する放射源電流発生器と、
を具える放射源駆動装置において、
前記設定値の階段状変化を示す階段信号に応答して前記積分手段が前記誤差値を積分するのを一時的に停止させる阻止手段を具えることを特徴とする放射源駆動装置。 - 前記阻止手段が前記誤差値を前記積分手段に断続するスイッチング手段を具え、前記阻止手段が前記スイッチング手段により前記誤差値を前記積分手段から切り離すことにより前記積分手段が前記誤差値を積分するのを停止させることを特徴とする請求項５記載の放射源駆動装置。
- 前記阻止手段は前記誤差値がしきい値より小さくなるまで前記積分手段が前記誤差値を積分するのを停止させるように構成されていることを特徴とする放射源駆動装置。
- 前記階段信号の第１の値が情報キャリアから情報を再生することを示し、前記階段信号の第２の値が情報キャリアに情報を記録することを示すことを特徴とする請求項５−７の何れかに記載の放射源駆動装置。
- 前記積分手段が前記階段信号に応答してリセットされることを特徴とする請求項５−８の何れかに記載の放射源駆動装置。
- 請求項５−９の何れかに記載の放射源駆動装置と、
該放射源駆動装置により駆動され、放射ビームを発生する放射源と、
前記放射ビームを情報キャリア上のスポットにマッピングする手段と、
前記スポットと情報キャリアを相対的に移動させる手段と、
を具えることを特徴とする情報キャリアから情報を再生及び／又は記録する情報再生及び／又は記録装置。
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