JP2008099353A

JP2008099353A - 駆動装置

Info

Publication number: JP2008099353A
Application number: JP2006274835A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hoshino; 隆之干野
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】可動部材の位置によらず、可動部材の適切な制御を行える駆動装置を提供する。
【解決手段】印加される電圧に応じて伸縮する電気機械変換素子６と、電気機械変換素子６の伸縮によって往復移動する駆動摩擦部材７と、駆動摩擦部材７に摩擦係合し、駆動摩擦部材７の移動速度に応じて、駆動摩擦部材７上で滑動する可動部材８と、入力信号ＴＥＳに基づき、可動部材８を移動させるべき速度を算出して、可動部材を移動させるべき速度に応じた速度信号ＳＳを出力するコントローラ１０と、速度信号ＳＳに応じて、波形の異なる駆動信号を電気機械変換素子６に印加するドライバ１１とを有する駆動装置１において、可動部材８の駆動摩擦部材７上の位置を検出する位置センサ９を設け、位置センサ９の出力に応じて予め定められたレベルの補正信号ＡＳを出力してコントローラ１０の速度算出利得を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は駆動装置に関する。

電気機械変換素子で駆動摩擦部材を往復移動させ、駆動摩擦部材に摩擦係合する可動部材を滑り移動させる摩擦駆動方式の駆動装置が公知である。このような摩擦駆動方式の駆動装置では、駆動摩擦部材の弾性のために、可動部材が駆動摩擦部材に係合している位置によって可動部材の移動速度に僅かな違いが生じる。

このため、特許文献１には、可動部材が駆動摩擦部材に係合している位置に応じて、駆動信号の波形を変化させることで、可動部材の位置にかかわらず一定の速度で可動部材を移動させられるようにした発明が記載されている。

駆動装置の用途として、例えば、光ピックアップのトラッキング補正が考えられる。光ピックアップのトラッキング補正の一つの方法として、光ディスクの読取信号から、レーザ光照射位置の偏差を示すトラッキングエラー信号を分離し、トラッキングエラー信号をＰＩＤコントローラなどのコントローラに入力して、レンズを移動する速度を決定するものがある。

その場合、駆動装置の駆動回路（ドライバ）は、入力される速度信号に比例する速度で可動部材を移動させられるような波形の駆動信号を出力する必要がある。

このため、ドライバは、可動部材の位置による移動速度の違いを補正するために、入力される速度信号と可動部材の位置との２つの値に応じて出力波形を決定するパラメータを特定する２次元のテーブルを参照する処理を行う必要がある。

２次元のテーブルを参照する処理は、速度信号または可動部材の位置についての１次元のテーブルを参照する場合に比べると、演算負荷が格段に大きい。このため、駆動装置の応答に遅れが生じたり、精度が低下したりするという問題が発生する。
特開２００５−３２３４４９号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、可動部材の位置によらず、可動部材の移動を適切に制御できる駆動装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による駆動装置は、印加される電圧に応じて伸縮する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子の一端に固定され、前記電気機械変換素子の伸縮によって往復移動する駆動摩擦部材と、前記駆動摩擦部材に摩擦係合し、前記駆動摩擦部材の移動速度に応じて、前記駆動摩擦部材とともに移動、または、前記駆動摩擦部材上で滑動する可動部材と、入力信号に基づき、前記可動部材を移動させるべき速度を算出して、前記可動部材を移動させるべき速度に応じた速度信号を出力するコントローラと、前記速度信号に応じて、波形の異なる駆動信号を前記電気機械変換素子に印加するドライバと、前記可動部材の前記駆動摩擦部材上の位置を検出する位置センサと、前記位置センサの出力に応じて予め定められたレベルの補正信号を出力して前記コントローラの算出利得を補正する補正手段とを有するものとする。

この構成によれば、可動部材の位置に応じた補正信号を、可動部材の移動速度を決定するコントローラに入力するので、駆動信号を出力するドライバは、速度信号だけを考慮して駆動信号の波形を決定すればよい。このため、ドライバの構成が簡単で、応答速度が速く、可動部材の移動が正確になる。

また、本発明の駆動装置において、前記駆動信号は、直流をスイッチングしてなる矩形波であり、前記ドライバは、前記速度信号に応じて前記駆動信号のデューティ比および周波数の少なくともいずれかを変化させてもよい。

また、本発明の駆動装置において、前記駆動信号は、該駆動信号と等しい周期を有する基本正弦波と高調波とからなり、前記ドライバは、前記速度信号に応じて前記高調波の振幅および位相の少なくともいずれかを変化させてもよい。

また、本発明の駆動装置において、前記ドライバは、前記速度信号に応じて前記駆動信号の振幅を変化させてもよい。

本発明は、可動部材の位置に応じた補正信号をコントローラへの入力信号に加算するので、ドライバが複雑な処理をしなくても、可動部材をその位置によらず適切に速度制御することができる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態の駆動装置１を有する光ディスク装置２を示す。光ディスク装置２は、駆動装置１によって光ピックアップ３を光ディスク４のトラックに追従するように位置決めし、レーザ光を照射して反射光をヘッドアンプ５で処理することで光ディスク４に記録された情報を読み出すものである。

ヘッドアンプ５は、光ディスク４の反射光を解析して、光ピックアップ３のレーザ光照射位置のトラックに対するずれ量を示すトラッキングエラー信号ＴＥＳをも出力する。駆動装置１は、トラッキングエラー信号ＴＥＳの値がゼロになるように、光ピックアップ３を移動させるようになっている。

駆動装置１は、一端が錘または筐体などの不動の部材に固定された例えば圧電素子からなる電気機械変換素子６と、電気機械変換素子６の他端に一端が固定された、棒状の駆動摩擦部材７と、駆動摩擦部材７に摩擦係合する可動部材８と、可動部材８の位置を検出する位置センサ９と、トラッキングエラー信号ＴＥＳを入力信号とし、トラッキングエラー信号ＴＥＳに基づいて可動部材８を移動すべき速度を算出し、可動部材８を移動すべき速度に電圧が比例する速度信号ＳＳを出力するコントローラ１０と、速度信号ＳＳに応じて波形が変化する駆動信号を出力して電気機械変換素子６に入力するドライバ１１と、位置センサ９の出力値を基に、予め記憶している変換テーブルを参照することで特定される電圧レベルを有する補正信号ＡＳを出力し、コントローラ１０の速度算出利得（ゲイン）を調整する補正手段１２とからなる。

図２に、ドライバ１１の回路構成を示す。ドライバ１１は、マイコン１３とマイコン１３に駆動されて電気機械変換素子６の電極のいずれか一方を電源Ｅ（Ｖ）に接続し、他方を接地するブリッジを構成する４つのトランジスタ１４，１５，１６，１７とからなる。

マイコン１３は、トランジスタ１４，１５，１６，１７をそれぞれ駆動する矩形波状の制御信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を出力するが、制御信号Ｃ１と制御信号Ｃ４が同じ波形であり、制御信号Ｃ２と制御信号Ｃ３とは、制御信号Ｃ１，Ｃ４の反転出力である。

図３に、可動部材８が駆動摩擦部材７の先端のａ点および根元のｂ点にあるときの、制御信号Ｃ１，Ｃ４のデューティ比と可動部材８の移動速度との関係を示す。図示するように、可動部材８は、ａ点にあるときの方がｂ点にあるときよりも速い速度で移動する。よって、補正手段１２は、可動部材８がａ点にあるときは補正信号ＡＳの出力レベルを低くし、ｂ点に近づくほど大きな電圧レベルの補正信号ＡＳを出力するようになっている。

つまり、補正手段１２は、可動部材８がｂ点に近いほど、コントローラ１０の速度算出利得を大きくするような補正信号ＡＳを出力するようになっている。

これにより、コントローラ１０は、可動部材８がｂ点に近いほど、トラッキングエラー信号ＴＥＳに比して大きな速度信号ＳＳを出力する。ドライバ１１は、可動部材８がａ点にあったなら速度信号ＳＳに比例する速度で移動するようなデューティ比の駆動信号を出力して電気機械変換素子６に印加する。

本発明において、ドライバ１１は、変換テーブルに速度信号ＳＳと１対１の対応関係で予め定められたデューティ比によってトランジスタ１４，１５，１６，１７をスイッチングすることで、可動部材８が駆動摩擦部材７に係合している位置にかかわらず、トラッキングのずれ量に応じて最適な速度で可動部材８を移動させることができる。このとき、ドライバ１１は、複雑な演算を要しないので、駆動装置１の応答速度が速い。

また、本実施形態において、速度信号ＳＳに応じて駆動電信号のデューティ比を変化させるのではなく、駆動信号の周波数、つまり、制御信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の周波数を変化させても、最適な速度で可動部材８を移動させることが可能である。

さらに、図４に本発明の第２実施形態の駆動装置１のドライバ１１ａを示す。本実施形態において、ドライバ１１ａ以外の構成は、第１実施形態と同一である。ドライバ１１ａのマイコン１３は、常に一定のデューティ比の制御信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を出力してトランジスタ１４，１５，１６，１７をスイッチングするようになっており、電気機械変換素子６に対して制御信号Ｃ１，Ｃ４と同じデューティ比（例えば０．３）の駆動信号を出力する。しかし、トランジスタ１４，１５，１６，１７がスイッチングする電源電圧Ｅｖは、速度信号ＳＳを増幅器１８で増幅したものであり、電気機械変換素子６に対して出力される駆動信号の振幅は、速度信号ＳＳに比例した電圧になる。速度信号ＳＳが負の値であるとき、駆動信号の正負が逆転するので見かけ上のデューティ比は制御信号Ｃ２，Ｃ３と同じ（例えば０．７）になる。

図５に、電源電圧Ｅｖの２倍である駆動信号の振幅と、可動部材８の移動速度との関係を示す。可動部材８は、ａ点にある時に比べて、ｂ点にあるときは遅い速度で移動するが、いずれの場合も、駆動信号の振幅２Ｅｖに略比例する速度で移動する。

可動部材８がａ点にあるとき可動部材８が速度Ｖａで移動する駆動信号の振幅をＥａとすると、可動部材８がｂ点にあるときに可動部材８を同じ速度Ｖａで移動させるには、駆動信号の振幅をＥａより大きいＥｂにする必要がある。

本実施形態では、補正手段１２が補正値ＡＳをコントローラ１０に入力しているので、コントローラ１０は、可動部材８がｂ点に近いほど大きな速度信号ＳＳを出力する。これにより、駆動装置１は、可動部材８の位置によらず、光ピックアップ３を適切な速度で移動させられる。

さらに、図６に、本発明の第３実施形態のドライバ１１ｂを示す。本実施形態においても、ドライバ１１ｂ以外の構成は、第１実施形態と同一である。ドライバ１１ｂは、基本周波数の矩形波Ｖｄ１（デューティ比０．５）と、基本周波数の倍の周波数を有し矩形波Ｖｄ１より９０°位相が遅れた矩形波Ｖｄ２（デューティ比０．５）とを出力するマイコン１９と、矩形波Ｖｄ１および矩形波Ｖｄ２をそれぞれ周波数の等しい正弦波基本正弦波Ｅｄ１および倍調波（２次の高調波）Ｅｄ２に変換する波形整形回路２０および２１と、倍調波Ｅｄ２を、速度信号ＳＳに基づいてマイコン１９から出力されるコントロール信号ＳＣによって定められる増幅率で増幅する可変利得増幅回路２２と、基本正弦波Ｅｄ１に増幅された倍調波Ｅｄ２を加算して増幅する増幅器２３とを有する。

増幅器２３の出力は、そのまま電気機械変換素子６に印加される駆動信号となり、その波形は、図７に示すような鋸波状の波形となる。しかし、速度信号ＳＳが小さいときは、可変利得増幅回路２２における倍調波Ｅｄ２の増幅率が小さいため、駆動信号は、図８に示すように、正弦波に近い波形となり、駆動摩擦部材７の往復移動の速度が移動方向によって変わらなくなってくる。すると、可動部材８の、駆動摩擦部材６に対する滑り量の移動方向による差がなくなり、可動部材８の移動速度が低くなる。

マイコン１９は、速度信号ＳＳに比例する速度で可動部材８を移動させるために適切なコントロール信号ＳＣを、予め記憶されている変換テーブルを参照することにより決定するようになっている。

本実施形態においても、補正手段１２により、トラッキングエラー信号ＴＥＳを補正することで、可動部材８を適切な速度で移動させられる。

また、本実施形態において、速度信号ＳＳに応じてコントロール信号ＳＣを変化させるのではなく、矩形波Ｖｄ２の矩形波Ｖｄ１に対する位相を変化させても、可動部材８の移動速度を制御可能である。

本発明の第１実施形態の構成図。図１のドライバの回路図。図２のドライバの駆動信号デューティ比と可動部材の移動速度との関係を示す図。本発明の第２実施形態のドライバの回路図。図４のドライバの駆動信号振幅と可動部材の移動速度との関係を示す図。本発明の第３実施形態のドライバの回路図。図６のドライバの出力波形を示す図。図６のドライバの異なる出力波形を示す図。

符号の説明

１駆動装置
６電気機械変換素子
７駆動摩擦部材
８可動部材
９位置センサ
１０コントローラ
１１，１１ａ，１１ｂドライバ
１２補正手段
ＴＥＳトラッキングエラー信号（入力信号）
ＳＳ速度信号
ＡＳ補正信号

Claims

印加される電圧に応じて伸縮する電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の一端に固定され、前記電気機械変換素子の伸縮によって往復移動する駆動摩擦部材と、
前記駆動摩擦部材に摩擦係合し、前記駆動摩擦部材の移動速度に応じて、前記駆動摩擦部材とともに移動、または、前記駆動摩擦部材上で滑動する可動部材と、
入力信号に基づき、前記可動部材を移動させるべき速度を算出して、前記可動部材を移動させるべき速度に応じた速度信号を出力するコントローラと、
前記速度信号に応じて、波形の異なる駆動信号を前記電気機械変換素子に印加するドライバと、
前記可動部材の前記駆動摩擦部材上の位置を検出する位置センサと、
前記位置センサの出力に応じて予め定められたレベルの補正信号を出力して前記コントローラの算出利得を補正する補正手段とを有することを特徴とする駆動装置。
前記駆動信号は、直流を所定の周波数でスイッチングしてなる矩形波であり、
前記ドライバは、前記速度信号に応じて前記駆動信号のデューティ比を変化させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記駆動信号は、直流をスイッチングしてなる矩形波であり、
前記ドライバは、前記速度信号に応じて前記駆動信号の周波数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記駆動信号は、該駆動信号と等しい周期を有する基本正弦波と高調波とからなり、
前記ドライバは、前記速度信号に応じて前記高調波の振幅および位相の少なくともいずれかを変化させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記ドライバは、前記速度信号に応じて前記駆動信号の振幅を変化させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。