JPH02227832A - アクセス速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光学手段により記録媒体上に情報の記録あるい
は既に記録された情報の再生を行う光学式情報記録再生
装置におけるアクセス制御装置に関するものである。

（従来の技術） 第７図は従来の光デイスク装置のブロック図である。ｌ
は光ディスク、２は光ディスクを回転するスピンドルモ
ーターである。３は光ディスクの表面に設けられた情報
トラック上に照射光を投射して光スポットを形成するこ
とにより情報を記録あるいは再生する光ヘッドを搭載し
て上記光ヘッドを光デイスク半径方向に移動させるため
の位置決め手段、４は光デイスク上の光スポットの位置
変位量を示すトラッキング誤差信号を作成する位置検出
手段である。１１は上記トラッキング誤差信号に応じて
光ヘッドを所望のトラックに追従せしめるようにその出
力を位置決め手段に帰還して、追従制御ループを構成す
る追従制御手段である。

５は、目標位置設定手段３０の出力を受け、目標トラッ
クにアクセスする際、上記トラッキング誤差信号をカウ
ントすることにより目標トラックまでの残りトラック本
数に応じて最適な速度指令値をデジタル信号で出力する
速度指令手段、６は上記速度指令手段より出力されたデ
ジタル信号をアナログ電圧に変換するＤ／Ａコンバータ
、８はトラックを横切る周期を計測することにより位置
決め手段の移動速度を検出しアナログ電圧で出力する周
期計測形速度検出手段を示す。９は上記速度検出手段よ
り出力された速度検出電圧である。ｌＯは速度検出電圧
９と速度指令電圧７の差を検出する誤差検出手段でその
出力は位置決め手段に帰還して速度制御ループを構成し
、これらを第７図に示すように接続配置して光デイスク
装置を構成している。

以−ヒの光デイスク装置により目標トラックまで速度指
令手段の指令する最適速度カーブに従って速度制御をか
行い、目標トラック近傍で制御ループ切換えスイッチ１
２により追従制御系に切換えて目標トラックに突入しア
クセス動作を行う。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、かかる速度制御装置は速度指令値のデジ
タル値をアナログ値に変換するＤ／Ａコンバータの分解
能のため、速度指令値を細かく取れない欠点を有してい
る。

通常トラックピッチ１．６μ−程度の光ディスクに対し
て位置決め手段を安定にトラックに突入させようとした
場合、位置決め手段の能力（質量、発生力）、追従制御
ループの帯域等を考慮に入れたとしでも光デイスク装置
の場合位置決め手段を目標トラックに安定に突入を可能
にするディスクに対する相対速度は１〜５　＋ｖｓ／ｓ
ｅｃ程度と一般に考えられている。

またアクセスタイムは日々短縮化の方向へ向かいそれに
伴いトラックアクセス中の最大移動速度も１０００ｖ＋
ｉ／ｓｅｃを超す状況にある。

一般的にＤ／Ａコンバータの分解能は８ビツト、１０ビ
ツト、１２ビツト、１６ビツト等があるがコスト面及び
Ａ／Ｄ変換スピードの点より８ビツトのＡ／Ｄコンバー
タが用いられることが多い。８ビツトのＤ／Ａコンバー
タは分解能が１／２５６であり、最大移動速度が１００
１ｖ＋＋／ｓｅｃとした時には速度指令値の最小分解能
は３．９ｍｍ／ｓｅｅとなる。

通常；−Ｄ／Ａフンバータの精度は±１ビットであり、
±３．９ｓｍ／ｓｅｃの速度指令値の誤差が生じるもの
と考えなければならない。即ち、上記のように目標トラ
ックに安定に突入させるため１〜５層ｓ／ｓｅｃの範囲
に速度制御しようとしても非常に難しく大人速度が安定
に突入が可能な速度範囲外になる可能性が多（なり誤っ
て別なトラックへ突入してしまうことになる。

その結果、１回のアクセス動作で目標トラックへ到達で
きる場合と比べて誤って突入したトラックのアドレスを
読むのに要する時間と再アクセス、もしくは、キック動
作１ご要する時間分だけ長く必要とし、アクセス時間を
短（できないという欠点を有している。

本発明は、上記問題点に鑑み成されたもので、分解能に
制約のあるＤ／Ａコンバータのような外部信号により増
幅率を変化させる手段を制御系に用いた場合でも低速時
における分解能不足を補い、低速から高速まで広い範囲
を高分解能で制御可能とした速度制御装置を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明は制御対
象物を移動もしくは回転駆動する位置決め手段と、この
位置決め手段の速度を検出する速度検出手段と、上記位
置決め手段の移動もしくは回転速度を指令する速度指令
手段と、上記速度指令手段の指令値を電圧に変換するデ
ジタル／アナログ変換手段と、上記速度検出手段の出力
と上記速度指令手段の出力との差を誤差信号として検出
する誤差検出手段と、上記誤差検出手段の出力を上記位
置決め手段に帰還することにより上記制御対象物の速度
制御を行う速度制御装置において、上記速度検出手段が
外部信号により増幅率を変化させる機能を有するか、も
しくは、上記速度検出手段と上記誤差検出手段との間に
上記外部信号により増幅率を変化し得る可変増幅手段を
設けたことを特徴とする。

又、上記誤差検出手段の上記位置決め手段への帰還路中
に、上記増幅率を変化させた時に速度制御装置のループ
ゲインが一定となるように上記増幅率の変化とは反比例
する増幅率を有する可変増幅手段を設は得るようにする
。

（実施例） 上記問題点を解決する為の本発明による速度制御装置の
ブロック図を第１図に示す。

図中、５はモーター等の位置決め手段の速度をデジタル
信号にて指令する速度指令手段、６は上記速度指令手段
の出力であるデジタル信号をアナログ電圧である速度指
令電圧７として出力するＤ／Ａコンバータ、３はモータ
ーや光ヘッドを移動させる為のアクチュエータ等である
位置決め手段、４は上記位置決め手段の位置をリニアス
ケールやエンコーダ等で検出する位置検出手段、８は位
置検出手段の出力をＦ／Ｖ変換器等で速度検出電圧９と
して出力する速度検出手段、１３は上記速度検出電圧を
外部信号により増幅率を変化させることが可能な増幅率
可変手段を夫々示し、これらを第１図に示す様に接続配
置して速度制御装置を構成する。又、１０は速度指令電
圧７と増幅率可変手段１３の差を検出する誤差検出手段
でありその出力により位置決め手段を動作させるように
している。

上記速度指令手段が目標とする速度に応じて上記増幅率
可変手段１３の増幅率を変化できるように構成したもの
である。

（作用） 本発明は上記構成とすることによって速度指令手段より
Ｄ／Ａコンバータに与えられるデジタル信号値が大きい
時にはＤ／Ａコンバータの分解能による影響は受けに（
いことを利用し、速度指令手段より高速動作指示を与え
る時は従来と同等に増幅率可変手段１３の増幅率（＝１
）を設定しておき、低速動作指示を与える時に増幅率可
変手段の増幅率を上げることによりＤ／Ａコンバータに
与える速度指令値は従来よりも大きな値に設定が可能と
なるようにする。

したがって低速動作においては、速度分解能を一層細か
くとることができ増幅率可変手段１３の増幅率とＤ／Ａ
コンバータに与える値の組合わせにより低速から高速ま
で広範囲にわたり速度制御を行うことが可能となる。

とくに速度検出電圧は速度に比例しており低速において
は電圧が低い為ノイズの影響を受けやくなるが、本発明
では低速においては増幅率可変手段１３により信号増幅
するので対ノイズ性能も大幅に向上する。

次に、第２図により本発明の具体的な実施例を示す。第
２図は光デイスクアクセス装置のブロック図を示し、図
中、１は光ディスク、２は光ディスクを回転させるため
のスピンドルモータ、３は光ディスクの表面に設けられ
た情報トラック上に照射して光スポットを形成すること
により情報を記録または再生する光ヘッドを搭載して光
ディスクの半径方向に上記光ヘッドを移動させる位置決
め手段、４は光デイスク上の光スポットの位置変位量を
示すトラッキング誤差信号を作成する位置検出手段をそ
れぞれ示し、８はトラッキング誤差信号の周期を計測す
ることにより位置決め手段３のディスク７に対する相対
速度を検出する周期計測形速度検出手段で速度が早くな
るにしたがって速度検出電圧９が増加して出力されるよ
うになっている。１３は外部信号により増幅率が切替え
られ、速度検出電圧９を増幅して出力する増幅率可変手
段、１４はトラック誤差信号をカウントすることにより
目標トラックまでの最適速度カーブを算出しデジタル信
号で速度指令値をＤ／Ａコンバータ６に与え低速におい
て上記増幅率可変手段１３の増幅率を上げる制御を行う
コントローラである。

６はコントローラ１４からの速度指令値をアナログ電圧
に変換し速度指令電圧７を出力する８ビツトＤ／Ａコン
バータ、１０は速度指令電圧７と増幅率可変手段１３の
出力差を検出し位置決め手段へ帰還する誤差検出手段で
あり、これらを第２図に示すように接続配置して速度制
御系が構成される。

ここでアクセスを往復動作とし最大アクセススピードを
１０００−献Ｓｅｃとした場合、８ビツトのＤ／Ａコン
バータの分解能は１／２５６で７．８−ｍｌｓｅｃとな
る。

増幅率可変手段の増幅率を所定の値に設定することによ
りＤ／Ａコンバータに２５５のｌＯ進値を与えたときに
は＋１０００ｓｓ／ｓｅｃの速度が出力され、０の１０
進値を与えたときには−１０００−ｍｌｓｅｃの速度が
出力され、１２８の１０進値を与えたときには士Ｑｍｍ
／ｓｅｃとなり停止する。ここで１ビツトあたり７．８
１ｍ／ｓｅｃの分解能であるので、１２９のｌＯ進値を
与えたときには＋　７．８ｍ／ｓｅｃとなり、このまま
では安定に目標トラックに突入できる１〜５ｍ麿／ｓｅ
ｃの範囲には制御できない。

目標トラックに近付（につれて最大アクセススピード１
ｏｏｏｓｓ／ｓｅｅから徐々に速度を落として行き、速
度が低速になったときにコントローラ１４により増幅率
可変手段１３の増幅率を１０倍上げるものとすると、今
度はＤ／Ａコンバータに２５５の１０進値を与えたとき
＋１００−膳へｅｃの速度が出力される。この時の速度
分解能は０．７８ｓｓ／ｓｅｃとなり目標トラックに安
定に突入できる１〜５　ａｍ／ｓｅｃの速度範囲内で制
御が可能となる。すなわち位置決め手段のディスクに対
する相対速度が１ａｓｈ／ｓｅｃ以下〜ｌｏ００ｇｓ＋
／ｓｅｃ以上の１０００倍以上のダイナミックレンジで
速度制御が１本のゲイン切換え信号を加えることにより
可能となる。

（第２実施例） 本発明速度制御装置の第２実施例を第３図にブロック図
で示す。第１実施例において誤差検出手段１Ｇの出力を
位置検出手段３により装置させる途中に外部信号により
増幅率を可変とすることが可能な第２の増幅率可変手段
１５を設けた例である。

その他の作用は第１実施例と同様なので省略する。

第１実施例では低速においてゲインを１０倍に上げたが
速度制御系によってはループゲインを高くすると制御系
が不安定になる場合がある。そこで本例では増幅率可変
手段１３でゲインを高めた分だけ第２増幅率可変手段で
下げてやることにより速度制御系のループゲインを常に
一定に保ち従来と同様に安定性を確保することができる
。

ここで第２図、第３図の実施例においてコントローラ１
４が増幅率可変手段１３の増幅率を低速において１度切
換える例について説明したが他の速度において増幅率を
複数回数切換えてもかまわない。

また、位置決め手段３は、ディスクの半径方向に全面に
亘って可動範囲を持つ正アクチュエータと微小範囲を持
ち高応答性を有する高精度のアクチュエータのどのよう
な組み合わせでもかまわない。

（第３実施例） 本発明速度制御装置の第３の実施例を第５図にブロック
図で示す。本例は第２実施例における増幅率可変手段１
３を用いることなく速度検出手段８の中で、増幅率可変
信号２１によりＲＯＭパターンを選択することにより増
幅率を変化させる様にした例である。

位置検出手段４で出力されたトラッキング誤差信号はパ
ルス化回路２２で１周期ごとにパルス化される。カウン
タ回路２３はトラッキング誤差信号の１周期をクロック
回路２４より出力される基準クロック信号２７でカウン
ト（時間計測）Ｌ、ＲＯＭ２５のＲＯＭテーブルを用い
て逆数を求め速度検出値を算出し、Ｄ／Ａコンバータ２
６にて速度検出電圧９を出力している。

上記パルス化回路２２、カウンタ回路２３、クロック回
路２４、ＲＯＭ２５、Ｄ／Ａフンバータ２６により速度
検出手段８を構成している。第６図に速度検出手段８の
タイミングチャートを示す。

１４はトラック誤差信号をカウントすることにより目標
トラックまでの最適速度カーブを算出しデジタル信号で
速度指令値をＤ／Ａコンバータ６に与え低速において増
幅率可変信号２１によりＲＯＭ２５のＲＯＭテーブルを
切り替えることにより速度検出電圧を増やし実質的に増
幅率を上げる制御を行うコントローラである。また増幅
率可変信号２１により増幅率を可変することが可能な第
２の増幅手段１５の増幅率を上記ＲＯＭテーブルで増幅
率を上げた分だけ下げてやりフィードバックのループゲ
インを一定に保つ制御をも行っている。

このように、速度検出手段８の内部回路であるＲＯＭテ
ーブルを切り換えることによって、第１１第２実施例に
示した増幅率可変手段１３と同様な作動を行うことが可
能である。

（第４実施例） 第４の実施例として、光カード駆動システムのブロック
図を第４図に示す。図中、１７′は光カード、１６′は
光カード上に情報の記録あるいは再生を行う光ピックア
ップ、３′は光カードを往復運動させるための位置決め
手段である駆動モータ、１８′は光カード１７′を搭載
し、モータの駆動力により往復運動を行うベルト、４′
は光カードの位置を検出するためのリニアスケール、８
′はリニアスケール４′からの信号で速度検出を行うた
めのＦ／Ｖ変換器で速度検出電圧９を出力する。１３′
は外部指令電圧により増幅率を変化することができ、上
記速度検出電圧９を増幅するアナログ割算器、１４はリ
ニアスケールから光カードの位置を検出することにより
光カードの移動速度を指令するコントローラである。こ
のコントローラは割算器に対し増幅率の指令も行う。１
９′はコントローラからの増幅率指令値を増幅率指令電
圧２０であるアナログ電圧に変換して出力するＤ／Ａコ
ンバータ６はコントローラ１４からの速度指令値を速度
指令電圧７であるアナログ電圧に変換して出力する第１
のＤ／Ａコンバータ、ＩＯは上記速度指令電圧７と上記
割算器出力の差を検出する誤差検出手段で誤差検出手段
の出力をモーターに帰還させる速度制御ループを構成し
ている。上記構成により光カードを往復運動させ光ピツ
クアップにより情報の記録再生を行う。

増幅率可変手段としての割算器１３′の分母にコントロ
ーラ１４から所定の増幅率可変電圧■１を与える（′；
ＯＶ）と 出力電圧−速度検出電圧／Ｖ□　となり増幅率指令電圧
■、／２を与えると 出力電圧−（速度検出電圧／Ｖｌ）Ｘ２となり増幅率指
令電圧で割算器１３の増幅率を変化し得ることは明らか
である。

よって第１実施例と同様に増幅率指令値と速度指令値を
組み合わせることにより光カードの移動速度を低速から
高速まで非常に広いダイナミックレンジで速度制御する
ことが可能となる。

本実施例によれば光カードの移動速度を変化させたとき
の光カード媒体への記録再生特性等を評価することが可
能となる。増幅率可変手段に割算器を用いることにより
、第１実施例では１段のゲイン切換えしかできなかった
のに対し段階的にゲイン切換えが可能となりダイナミッ
クレンジをより一層広げることが可能となる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば速度制御系において位置決
め手段を移動させる速度に応じて速度検出電圧を出力す
る増幅率を変えることにより速度制御のダイナミックレ
ンジを大幅に広げることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明速度制御装置の第１実施例の構成を示す
回路図、 第２図は同じ（その具体的な例を示す回路図、第３図は
本発明速度制御装置の第２実施例の構成を示す回路図、 第４図は本発明速度制御装置の第４実施例の構成を示す
回路図、 第５図は本発明速度制御装置の第３実施例の構成を示す
回路図、 第６図は速度検出手段のタイミングチャートを示す説明
図、 第７図は従来の速度制御装置の構成を示す回路図である
。 １４　　・・・　コントローラ ２１　　・・・　増幅率可変信号 ｌ　　・・・ ２　・・・ ３　　・・・ ４　　・−・ ６　　・・− ７・・・ ８　　・・・ ９　　・・・ １０　・−・ １３．１５ 光ディスク スピンドルモータ 位置決め手段 位置検出手段 Ｄ／Ａコンバータ 速度指令電圧 速度検出手段 速度検出電圧 誤差検出手段 ・・・　増幅率可変手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、制御対象物を移動もしくは回転駆動する位置決め手
   段と、この位置決め手段の速度を検出する速度検出手段
   と、上記位置決め手段の移動もしくは回転速度を指令す
   る速度指令手段と、上記速度指令手段の指令値を電圧に
   変換するデジタル／アナログ変換手段と、上記速度検出
   手段の出力と上記速度指令手段の出力との差を誤差信号
   として検出する誤差検出手段と、上記誤差検出手段の出
   力を上記位置決め手段に帰還することにより上記制御対
   象物の速度制御を行う速度制御装置において、上記速度
   検出手段が外部信号により増幅率を変化させる機能を有
   するか、もしくは、上記速度検出手段と上記誤差検出手
   段との間に上記外部信号により増幅率を変化し得る可変
   増幅手段を設けたことを特徴とする速度制御装置。 ２、上記誤差検出手段の上記位置決め手段への帰還路中
   に、上記増幅率を変化させた時に速度制御装置のループ
   ゲインが一定となるように上記増幅率の変化とは反比例
   する増幅率を有する可変増幅手段を設けたことを特徴と
   する請求項１に記載の速度制御装置。