JP4316610B2 - 再生装置のためのディスクトレイメカニズム - Google Patents

Description

本発明は、まず、ディスク上に情報が記録されている光学ディスクを収納するために設けられるトレイを、ディスクの載置又はディスクの取り出しを行うための突出の位置から、記録されている情報の再生を行うための収納の位置へ移動させ、又は逆方向に移動させる電気トレイモータと、該トレイモータに印加電圧を供給する駆動電源と、を有するスライド手段から構成され、このスライド手段が、更に、モータにより制御される種々の異なる機械的機能に応じて、トレイモータに印加される種々の異なる値の電圧を供給する制御手段を含むトレイメカニズムに関する。

本発明は、更に、装置本体と、ディスクから記録されている情報を光学的にピックアップするピックアップ手段と、このディスクを、装置本体に対して、ディスクの載置又はディスクの取り出しを行うための突出の位置へスライドさせ、又は記録されている情報の再生を行うための収納の位置へスライドさせるためのトレイメカニズムと、を有する再生装置であって、このトレイメカニズムが、電気トレイモータと、このトレイモータに印加電圧を供給する駆動電源と、を有するスライド手段から構成され、このスライド手段が、更に、モータにより制御される種々の異なる機械的機能に応じて、トレイモータに印加される種々の異なる値の電圧を供給する制御手段を含む再生装置に関する。

本発明は、例えば、ＣＤ又はＤＶＤドライブに適用可能である。但し、この適用例は本発明の範囲を限定するものではない。

ディスクをディスクドライブにロードするために一般に使用されるメカニズムは、トレイメカニズムの仕組みである。このメカニズムにおいて、トレイは、ディスクが該トレイ上に置かれ、又は取り出され得る“アウト”位置にあるか、又はディスクがドライブにロードされる“イン”位置の何れかにあり、電気直流モータにより押し出される又は引き戻されることができる。トレイを出し入れするために、指定された時間にわたって電圧がモータに印加される。この時間中に、この電圧は、種々の異なる時点において種々の異なる値をもち得る。その理由は、まず、トレイの滑らかな動きを生成するためであり、更に、トレイモータが、ディスクをロードする又はアンロードするという他の機械的機能を制御しなければならないからである（例えば、磁気クランパがディスクをリリースしなければならない場合、追加の力が必要である）。

この印加電圧により、トレイは、指定された時間内に出し入れされなければならない。その場合、トレイメカニズムの電気的仕様及び機械的仕様は、小さな許容誤差内にあることが知られており、該トレイの寿命の間に変わらないことが重要である。

これらの仕様が印加電圧に適合しない場合、このことは速過ぎる又は遅過ぎるトレイの動きをもたらすであろう。例えば、コンタミネーション（汚れ）のためにトレイの摩擦が増加している最悪の状況においては、トレイは全く動くことさえできない。

本発明の第一の目的は、トレイメカニズムの仕様がモータに印加される電圧により良好に適合するように、ＤＣトレイモータの性能を改善することにある。

この目的のために、本発明は、上記説明の導入部に説明されたトレイメカニズムであって、更に、スライド手段が、モータ電流フィードフォワードループを含み、上記ループが、
− ループに印加される入力電圧の第１の増幅器、トレイモータ及び抵抗器を直列に有する第１の直接分岐部と、
− その入力部が、トレイモータの出力部と、アースに接続されていない抵抗器の入力部と、の間に接続され、第２の増幅器及び加算器を直列に有する第２の分岐部であり、この加算器が、一方の入力部においてループに印加される入力電圧を受け取り、他方の入力部において第２の増幅器の出力を受け取る当該第２の分岐部と、
を有することを特徴とするトレイメカニズムに関する。

米国特許第６３７３６５０号明細書は、いくつかの動作モードに従って、メモリディスクドライブの読み取り／書き込みヘッドを移動させるのに使用されるリニアモータ制御回路を説明している。このリニアモータのドライバ回路は、ノンリニアフィードバック回路を含み、この回路は、検知増幅器を有し、続いてまずランピング（ramping）増幅器、次いでフィードバック増幅器を有している。ランピング増幅器は、検知増幅器からの信号を修正するために、第１のヘッドパーキング／アンパーキング動作モードにおいて検知増幅器と直列に接続され、又はその他のモードにおいてはバイパスされる。フィードバック増幅器は、第１のモードにおいてランピング増幅器の出力部に接続され、又はその他のモードにおいては検知増幅器の出力部に接続される。更に、上記フィードバック増幅器は、この第１のモードにおいて第１の予め決められた利得を提供するように切り替えられ、又はその他のモードにおいては他の予め決められた利得を提供するように切り替えられる。動作モードに応じるランピング増幅器の選択的な接続は、フィードバックの符号を変更することを可能にし、その結果、モータを正のフィードバック信号又は負のフィードバック信号の何れかの関数として駆動させることを可能にする。しかしながら、その解決策に関しては、本発明による技術的な解決策のほうが、より簡単であり、モータの速度の線形制御及びより精密な制御を達成することを可能にする。

本発明の他の目的は、このようなメカニズムが提供される再生装置（例えば、光学ディスク再生装置）を供給することにある。

この目的のために、本発明は、上記説明の導入部に説明された再生装置であって、更に、スライド手段が、モータ電流フィードフォワードループを含み、上記ループが、
− ループに印加される入力電圧の第１の増幅器、トレイモータ及び抵抗器を直列に有する第１の直接分岐部と、
− その入力部が、トレイモータの出力部と、アースに接続されていない抵抗器の入力部と、の間に接続され、第２の増幅器及び加算器を直列に有する第２の分岐部であり、この加算器が、一方の入力部においてループに印加される入力電圧を受け取り、他方の入力部において第２の増幅器の出力を受け取る当該第２の分岐部と、
を有することを特徴とする再生装置に関する。

モータのオープンループステアリングに関しては、本発明による技術的な解決策により、モータの速度は摩擦とはあまり関係ないことが明らかである（摩擦は、メカニズムごとに異なり得、一般にコンタミネーションのために寿命中に増加する）。更に、トレイモータの測定されるモータ定数又は指定されるモータ定数に基づいた上記速度は、かなり正確に制御されることができ、他のパラメータから一層独立している。速度がより良好に制御され、トレイをより一層滑らかに開閉することが可能になり、トレイメカニズムの許容誤差を取り扱うために電圧の過剰補償が必要でなくなり、更に、例えば、トレイがエンドストップにぶつかる寸前のとき該トレイの速度を低減するためのより良好なタイミングが可能になる。

本発明は、単に例証として、添付図面を参照してより詳細な態様で以下に説明される。

図１に示されるように、ディスク、例えば、光ディスクに記録されている情報を再生するための装置は、通常、主要な以下の構成要素を有している。これらの構成要素は、装置本体１１と、モータ（図示略）により回転される光ディスクから記録されている情報を光学的にピックアップするピックアップ手段１２と、上記ディスクを収納するトレイを、記録されている情報の再生を考慮してディスクの載置を行うための、若しくはこの再生が終わらせられる場合に該ディスクの取り出しを行うための（上記装置本体１１に対して）いわゆる、突出の位置Ａに移動させ、又は再生動作が実施され得る、いわゆる、収納の位置Ｂに移動させるトレイメカニズム１３と、である。このトレイメカニズム１３自体は、電気トレイモータ１４と、このトレイモータ１４に印加電圧を供給する駆動電源１５と、を主に具備するスライド手段から構成される。このスライド手段は、更に、種々の異なる時点において、上記モータにより選択的に制御される種々の異なる機械的機能に応じて（例えば、ディスクがリリースされなければならない場合、追加の力が必要である）、トレイモータに印加される種々の異なる値の電圧を供給する制御手段を含んでいる。

本発明によれば、トレイステアリングのために、スライド手段に電流フィードフォワードループを設けることが示されている。図２は、直接分岐部２１及びフィードバック分岐部２２を含むこのようなモータ電流フィードフォワードループの動作原理を示している。分岐部２１は、増幅器２１１（図２の参照符号Ｇ）、トレイモータ２１２及び抵抗器２１３（参照符号Ｒ_ｃ）を連続的に有している。分岐部２２は、その入力部がトレイモータの出力部と、アースに接続されていない抵抗器２１３の入力部と、の間に接続されると共に、増幅器２２１（参照符号Ａ）及び加算器２２２を連続的に有している。加算器２２２は、一方の入力部においてこのループに印加される入力電圧Ｖ（ｉｎ）を受け取り、他方の入力部において増幅器２２１の出力を受け取る。加算器２２２の出力部は、増幅器２１１の入力部に接続されている。

トレイモータについては、非常に簡単なモデルが使用されている。図３に示されるように、このモデルは、コイルの自己インダクタンス３１、内部抵抗３２（Ｒ_Ｍ）及びモータのコイルにより生成される逆起電力（back electromotive force）を表わす電圧源３３Ｖ_{（ＥＭＫ）}を有する。このモデルは、モータに与えられる信号が比較的低い周波数であり（この場合、コイルの自己インダクタンスの影響は無視され得る）、電圧源３３の電圧Ｖ_{（ＥＭＫ）}がモータの角速度に比例する準安定状態（quasi-static）の信号であるものとすることによって、より一層簡略化され得る。

これらの前提から、電流フィードフォワードループが、このシステムに与えられる電圧に関するモータの振る舞いに対してどのような影響を及ぼすかということを示すために、ループ転送が計算され得る。モータドライバの出力電圧は、以下の式に等しい。
Ｖ（ｏｕｔ）＝Ｇ．（Ｖ（ｉｎ）＋Ａ．Ｖ（Ｃ）） （１）
ここで、
Ｇ＝増幅器２１１の利得；
Ｖ（ｉｎ）＝ループに印加される入力電圧；
Ａ＝増幅器２２１の利得；
Ｖ（Ｃ）＝アースに接続されていない抵抗器２１３の出力部の電圧

この式（１）は、次のように書き表されることもできる：
Ｖ（ｏｕｔ）＝Ｇ．（Ｖ（ｉｎ）＋Ａ．ｉ（Ｍ）．Ｒｃ） （２）
ここで、ｉ（Ｍ）＝抵抗器２１３（Ｒｃ）を通る電流
又は、
Ｖ（ｏｕｔ）＝ｉ（Ｍ）．（（Ｒｃ）＋Ｒ（Ｍ））＋Ｖ_{（ＥＭＫ）} （３）

式（２）と式（３）とを組み合わせることによって、以下の式が得られる。
ｉ（Ｍ）．（Ｒ（Ｃ）＋Ｒ（Ｍ））＋Ｖ_{（ＥＭＫ）}＝Ｇ．（Ｖ（ｉｎ）＋Ａ．ｉ（Ｍ）．Ｒｃ） （４）
上式は、以下の形式でも書き表され得る。
Ｇ．Ｖ（ｉｎ）＝Ｖ_{（ＥＭＫ）}＋ｉ（Ｍ）．（Ｒｃ＋Ｒ（Ｍ））−Ｇ．Ａ．ｉ（Ｍ）．Ｒｃ （５）

それゆえ、利得が以下の値をもつようにフィードフォワードループにおいて選択される場合、
Ａ＝（Ｒｃ＋Ｒ（Ｍ））／（Ｇ．Ｒｃ） （６）
その場合、上式（５）は以下のようになる。
Ｇ．Ｖ（ｉｎ）＝Ｖ_{（ＥＭＫ）} （７）

この式（７）では、フィードフォワードループが、モータ抵抗Ｒ_Ｍを補償する負性抵抗として作用することが分かる。上述されたように、モータの逆起電力Ｖ_{（ＥＭＫ）}は、モータの角速度に比例している。それゆえ、上式（７）から、正確なフィードフォワード利得を選択することによって、トレイモータが入力電圧Ｖ（Ｃ）に比例する角速度をもたざるを得ないということが結論付けられ得る。

実際には、フィードフォワードの効果は、利得が計算された値に厳密に設定されることはできないという事実のために、僅かに低減される。エージングのために変化する特性及びシステムにおける許容誤差が、実際には、計算された最適条件よりも高い利得をもたらす可能性があり、これは、あまり安定していないループの原因となり得る。従って、固定利得で動作する場合、この利得は控えめに低く選択されなければならない（ループの特性を測定するために、より複雑な方法は、電流測定値を使用し、この測定値に基づいて、利得をより正確に選択することであろう。これにより、フィードフォワードループの性能を改善する）。

本発明によるループ構造は、速度制御されたステアリングに近づき、本明細書に上述された利点をもつトレイモータの振る舞いをもたらすことが示されている。

記録されている情報を再生するための装置の主要な構成要素を示す図である。 本発明によるモータ電流フィードフォワードの動作原理を示す図である。 トレイモータに使用されるモデルを示す図である。

Claims (2)

1. ディスク上に情報が記録されている該ディスクを収納するために設けられるトレイを、前記ディスクの載置又は前記ディスクの取り出しを行うための突出の位置から、記録されている情報の再生を行うための収納の位置へ移動させ、又は逆方向に移動させる電気トレイモータと、該トレイモータに印加電圧を供給する駆動電源と、を有するスライド手段から構成され、
   前記スライド手段が、更に、前記モータにより制御される種々の異なる機械的機能に応じて、前記トレイモータに印加される種々の異なる値の電圧を供給する制御手段を有するトレイメカニズムであって、
   前記スライド手段が、トレイステアリングのために、モータ電流フィードフォワードループを有し、前記ループが、
   − 前記ループに印加される入力電圧の第１の増幅器、前記トレイモータ及び抵抗器を直列に有する第１の直接分岐部と、
   − その入力部が、前記トレイモータの出力部と、アースに接続されていない前記抵抗器の入力部と、の間に接続され、第２の増幅器及び加算器を直列に有する第２の分岐部であり、前記加算器が、一方の入力部において前記ループに印加される前記入力電圧を受け取り、他方の入力部において前記第２の増幅器の出力を受け取る当該第２の分岐部と、
   を有し、
   前記第１の増幅器の利得Ｇと前記第２の増幅器の利得Ａとが、
   Ａ＝（Ｒｃ＋Ｒ（Ｍ））／（Ｇ．Ｒｃ）の関係
   （ここで、Ｒ（Ｍ）は、前記トレイモータのモータ抵抗、Ｒｃは、前記抵抗器の抵抗）
   を有するトレイメカニズム。
2. 装置本体と、ディスクから記録されている情報をピックアップするピックアップ手段と、前記ディスクを、前記装置本体に対して、前記ディスクの載置又は前記ディスクの取り出しを行うための突出の位置へスライドさせ、又は記録されている情報の再生を行うための収納の位置へスライドさせるためのトレイメカニズムと、を有し、
   前記トレイメカニズムが、電気トレイモータと、該トレイモータに印加電圧を供給する駆動電源と、を有するスライド手段から構成され、
   前記スライド手段が、更に、種々の異なる時点において、前記モータにより制御される種々の異なる機械的機能に応じて、前記トレイモータに印加される種々の異なる値の電圧を供給する制御手段を有するディスク再生装置であって、
   前記スライド手段が、トレイステアリングのために、モータ電流フィードフォワードループを有し、前記ループが、
   − 前記ループに印加される入力電圧の第１の増幅器、前記トレイモータ及び抵抗器を直列に有する第１の直接分岐部と、
   − その入力部が、前記トレイモータの出力部と、アースに接続されていない前記抵抗器の入力部と、の間に接続され、第２の増幅器及び加算器を直列に有する第２の分岐部であり、前記加算器が、一方の入力部において前記ループに印加される前記入力電圧を受け取り、他方の入力部において前記第２の増幅器の出力を受け取る当該第２の分岐部と、
   を有し、
   前記第１の増幅器の利得Ｇと前記第２の増幅器の利得Ａとが、
   Ａ＝（Ｒｃ＋Ｒ（Ｍ））／（Ｇ．Ｒｃ）の関係
   （ここで、Ｒ（Ｍ）は、前記トレイモータのモータ抵抗、Ｒｃは、前記抵抗器の抵抗）
   を有するディスク再生装置。

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