JPH03135770A - 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】 り栗上π机几分立 この発明は、直線上を移動する可動体の速度制御装置に
係り、特に、可動体の実速度信号と予め設定された目標
速度信号とによって前記可動体の移動速度を制御する速
度制御装置に関する。

具体的にいえば、光デイスクドライブ装置におけるシー
ク速度や、直流サーボモータ等の速度検出に際して、可
動部の位置関数として正弦波状あるいは三角波状の互い
に位相の異なる２相の信号を出力するリニアセンサーの
出力が変動した場合でも、正確な速度信号が得られるよ
うにした速度制御装置に関する。

従米勿肢先 直線上を移動する可動体の速度検出して、可動体の速度
制御を行う装置は、多くの制御装置に使用されている。

ここでは、−例として、光デイスクドライブ装置におけ
るシーク制御部について説明する。

光ディスクは、大容量の情報記憶手段として画像ファイ
ル等に用いられており、光デイスクドライブ装置におい
ては、光デイスク上に多数の情報をスパイラル状あるい
は同心円状に記録する。

また、必要に応じて、記録された情報を検索再生する。

そのために、光学ヘッド（光ピツクアップ）を高速ラン
ダムシークする必要がある。

この高速ランダムシークを行うためには、光学ヘッドの
距離（移動位置）に応じて、台形あるいは三角形の目標
速度プロファイルを設定し、実速度が目標速度プロファ
イルと一致するように制御することが要求される。

このような、実速度を検出し、速度に比例した電圧を有
する速度信号を生成する従来の方法としては、一般に、
位相が異なる２相の同期的な信号から、微分回路および
信号選択回路を用いる方式％式％ しかしながら、この従来の方式の場合には、微分回路（
通常はＨＰＦ：高域フィルタ）を通す必要があるので、
生成された速度信号のＳ／Ｎ比が悪化する、という問題
を生じる。

さらに、この方式では、速度信号生成の基準となる２相
の信号（通常センサーからのアナログ信号）の電圧レベ
ルが変動した場合には、そのまま速度信号レベルの変動
となるので、シーク速度が変動する。

そして、シーク速度が変動すると、アクセスタイムが遅
くなったり、あるいは制御不能の状態になってしまう、
という不都合がある。

ここで、この発明の速度制御装置を実施するのに好適な
光デイスクドライブ装置について、その概要を説明する
。

第３図は、光デイスクドライブ装置におけるシーク制御
部の要部構成を示す機能ブロック図である。図面におい
て、１は光ディスク、２はスピンドルモータ、３はキャ
リッジ、４は光ピツクアップ、５はリニアセンサー、６
はシークモータ、７はドライバー、８はホールド側とシ
ーク側との切換えを行うスイッチ、９は位相保障回路、
１０は差分検出器、１１は位置検出回路、１２は速度検
出回路、１３はコントローラ、１４は波形整形回路を示
す。

キャリッジ３は、光ピツクアップ４からのレーザ光を、
光デイスク１上の目標とするトラックアドレスに照射さ
せるために、光ディスク１の半径方向へ移動する。

リニアセンサー５は、可動部であるキャリッジ３の移動
距離、および移動速度を検出するための信号を生成する
機能を有している。すなわち、キャリッジ３の位置関数
として正弦波状あるいは三角波状の互いに位相の異なる
２相の信号を出力する。

波形整形回路１４は、このリニアセンサー５の出力信号
を１位置検出回路１１と速度検出回路１２へ出力する。

一方の位置検出回路１１は、入力されたリニアセンサー
５の出力信号に基いて、位置情報を生成してコントロー
ラ１３へ出力する。

コントローラ１３は、この位置情報に基いて、目標速度
信号を生成して差分検出器１０へ出力する。

他方、速度検出回路１２は、入力されたリニアセンサー
５の出力信号に基いて、キャリッジ３の実際の移動速度
を検出して実速度信号を生成し、差分検出器１０へ出力
する。

そして、この差分検出器１０によって、キャリッジ３の
実速度信号と目標速度信号との差分が検出され、スイッ
チ８（シーク側）を通してドライバー７へ通知され、シ
ークモータ６の速度が制御される。

コントローラ１３は、同時に、位置情報に基いてキャリ
ッジ３の現在位置を監視しており、キャリッジ３が目標
位置へ到達すると、スイッチ８をホールド側へ切換えて
、ドライバー７へ停止信号を出力して、シークモータ６
の移動を停止させる。

以上の動作が、第３図の光デイスクドライブ装置におけ
るシーク制御の概略である。

第４図（１）〜（３）は、リニアセンサー５の構造の一
例を示す図で、（１）はリニアセンサー５の概略構造図
、（２）はリニアセンサ一部の斜視図、（３）はリニア
センサ一部の要部の断面図を示す。図面において、４１
はキャリッジのピックアップ保持部。

５１はリニアエンコーダ、５２はセンサーブロック、５
３と５４は反射センサー、５５はホルダー５６はセンサ
ー基板、６１はシークシャフトを示し、また、矢印Ｘは
外周側、矢印Ｙは内周側を示す。

リニアセンサー５は、この第４図（１）に示すように、
センサーブロック５２が固定されており、このセンサー
ブロック５２上を、キャリッジ３と一体に構成されたリ
ニアエンコーダ（反射板）５１が移動する。

リニアセンサー５の断面は、第４図（３）に示されてお
り、リニアエンコーダ５１の移動に伴って、２つの正弦
波状の信号が発生される。

この場合に、一対の反射センサー５３．５４上のマスク
の位置関係を、互いに９０°位相がずれるようにしてお
けば、リニアセンサー５がら発生される２つの正弦波状
の信号の位相関係も、互いに９０″′位相をずらせるこ
とができる。

以上に述べたように、リニアセンサー５は、可動部の位
置関数として正弦波状あるいは三角波状の互いに位相の
異なる２相の信号を出力する。

次に、このリニアセンサーの出力信号によって、可動体
の移動速度を検出する具体的な回路例を説明する。

第５図は、従来のシーク速度信号検出装置の要部構成の
一例を示す機能ブロック図である。図面において、２１
は加算器、２２は減算器、２３と２４はコンパレータ、
２５はデコーダ、２６は第１の信号選択部、２７と２８
は微分回路、２９は第２の信号選択部を示し、また、Ａ
とＢはエンコーダの出力信号、ＰＯＳは位置信号、Ｔ　
Ａ　ＣＨＯは速度信号を示す。

第６図は、第５図に示した従来のシーク速度信号検出装
置の動作を説明するためのタイムチャートである。図面
の各信号波形に付けられた符号は、第５図の符号位置に
対応している。

この第６図に示すように、エンコーダからの出力信号Ａ
、Ｂは、２相の近似正弦波であり、その一方の出力信号
Ａに対して、他方の信号Ｂは、位相が９０°だけ遅れて
いる。

この２相の信号Ａ、Ｂは、加算器２１によって加算され
て、信号Ｂよりも４５°位相の進んだ信号（Ａ＋Ｂ）と
され、同時に、減算器２２によって減算されて、信号Ａ
よりも４５°位相の進んだ信号（Ａ−Ｂ）とされる。

そして、加算器２１の出力信号（Ａ＋Ｂ）と、減算器２
２の出力信号（Ａ−Ｂ）は、コンパレータ２３，２４に
よって、それぞれＯｖと比較されて２値化されて、出力
信号ＳＳＩ、ＳＳ２が発生される。

このコンパレータ２３，２４の出力信号ＳＳＩ。

ＳＳ２は、後段のデコーダ２５によってデコードされる
。

そして、このデコーダ２５の各出力信号によって、第１
の信号選択部２６内のスイッチ８１１〜Ｓ１４がそれぞ
れオン状態に切換えられ、かつ、第２の信号選択部２９
内のスイッチ８２１〜Ｓ２４がそれぞれオフ状態に切換
えられる。

また、エンコーダからの出力信号Ａ、Ｂは、第２の信号
選択部２９の前段に設けられている微分回路２７．２８
へそれぞれ入力されて微分され、後段の第２の信号選択
部２９において、利得１の非反転増幅器によって反転さ
れてスイッチＳ２３゜Ｓ２４へ入力される。

そして、第２の信号選択部２９から、速度信号ＴＡＣＨ
Ｏが発生される。

ところが、従来のシーク速度信号検出装置は。

第５図に示したような構成であり、すでに述べたように
、微分回路２７．２８が使用されているので、速度信号
のＳ／Ｎ比が悪くなる上に、速度信号生成の基準となる
２相の信号の電圧レベルが変動した場合には、その変動
がそのまま速度信号レベルの変動となるので、シーク速
度が変動して。

アクセスタイムが遅くなったり、あるいは制御不能の状
態になってしまう、という不都合があった。

が　　じようとする この発明では、従来の速度制御装置におけるこのような
不都合、すなわち、微分回路の使用によって速度信号の
Ｓ／Ｎ比が悪くなり、また、速度信号生成の基準となる
２相の信号の電圧レベルが変動すると、その変動がその
まま速度信号レベルの変動となって速度要変動すること
により、アクセスタイムが遅くなったり、制御不能の状
態になってしまう、という不都合を解決し、速度信号生
成の基準となる２相の信号が変動した場合でも、出力さ
れる速度が変動しないようにした速度制御装置を提供す
ることを目的とする。

を　　するための この発明では、第１に、 直線上を移動する可動部と、該可動部の位置関数として
正弦波状あるいは三角波状の互いに位相の異なる２相の
信号を出力するリニアセンサーと、該リニアセンサーの
出力信号と予め設定された目標速度信号とによって前記
可動部の移動速度を制御する速度制御装置において、 前記リニアセンサーの出力信号に比例するパルス列を生
成するパルス列生成手段と、 該パルス列生成手段から出力されるパルス列をトリガと
して一定幅のパルス信号を発生する一定幅パルス発生手
段と、 該一定幅パルス発生手段から出力される一定幅のパルス
信号を平滑化して前記可動部の速度信号を生成する速度
信号生成手段、 とを備えている。

第２に。

上記の特許請求の範囲第１項記載の速度制御装置におけ
る一定幅パルス発生手段は、 ２相の信号の位相関係に応じて、大きさが等しく、正負
の極性が異なる電圧を発生する電圧発生手段と、 該電圧発生手段から発生される電圧を前記一定幅パルス
発生手段から出力される一定幅のパルス信号によってオ
ン、オフするスイッチ手段、とを有している。

いて、図面を参照しながら、その実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、この発明の速度制御装置について、その要部
構成の一実施例を示す機能ブロック図である。図面にお
いて、ＥＤは両エツジ検出回路、Ｆ／ＦはＤフリップフ
ロップ回路、Ｍ／Ｍはモノマルチバイブレータ、ＡＳＩ
は第１のアナログスイッチ、ＡＳ２は第２のアナログス
イッチ、ＯＰ−Ａｍｐはオペアンプ、ＬＰＦは低域フィ
ルタ、Ｒ工。

Ｒ２，Ｒ，は抵抗器を示し、Ｖｒｅｆは基準信号、Ｓ８
１とＳＳ２はリニアセンサー出力信号、ＣはＤフリップ
フロップ回路Ｆ／Ｆの出力信号、Ｄは両エツジ検出回路
ＥＤの出力信号、ＥはモノマルチバイブレータＭ／Ｍの
出力信号、Ｆは第２のアナログスイッチＡＳ２の出力信
号、Ｓｖは低域フィルタＬＰＦの出力信号を示す。

次の第２図は、第１図の速度制御装置の動作を説明する
ためのタイムチャートである。図面の各信号波形に付け
られた符号は、第１図の符号位置に対応している。

第１図において、リニアセンサー出力信号Ｓ８１、ＳＳ
２は、それぞれ両エツジ検出回路ＥＤにより、立上りお
よび立下りが検出され、それらが合成されて、第２図の
Ｄに示すようなパルス列が発生される。

この両エツジ検出回路ＥＤの出力信号りが、後段のモノ
マルチバイブレータＭ／Ｍへ入力され、出力信号Ｅとし
て、長さｔの方形波が生成される。

他方、リニアセンサー出力信号ＳＳＩ、ＳＳ２は、Ｄフ
リップフロップ回路Ｆ／Ｆへ入力されて、第２図のＣに
示すように、出力信号Ｃが発生される。

このＤフリップフロップ回路Ｆ／Ｆの出力信号Ｃは、リ
ニアセン廿−出力信号Ｓｓ１の位相が進んでいるときは
“Ｌ″、逆に、遅れているときは“Ｈ”となる。

この出力信号Ｃによって、第１のアナログスイッチＡＳ
Ｉのオン／オフを制御することにより、第２のアナログ
スイッチＡＳ２へ入力される電圧を正、負に切換えるこ
とができる。

リニアセンサー出力信号ＳＳＩとＳＳ２の位相関係は、
キャリッジの移動方向を示しているので、この信号の正
、負で、キャリッジの移動方向を制御することができる
。

また、上記の両エツジ検出回路ＥＤの出力信号りによっ
て、第２のアナログスイッチＡＳ２をオン／オンするこ
とにより、第２図のＦに示すような出力信号Ｆを得るこ
とができる。

この出力信号Ｆを後段の低域フィルタＬＰＦへ入力する
と、出力信号Ｓ■が得られる。

ここで、モノマルチバイブレータＭ／Ｍの出力信号Ｅの
長さｔが一定とすれば、キャリッジの移動速度に比例し
て、低域フィルタＬＰＦの出力信号Ｓｖのレベルが変化
し、速度信号となる。

以上に詳細に説明したように、この発明の速度制御装置
では、センサー出力Ａ、Ｈのレベルが変動した場合でも
、生成される速度信号レベルは変動しない。

さらに、この発明の速度制御装置では、微分回路も使用
しないので、Ｓ／Ｎ比の劣化も発生しない。

なお、第１図の実施例では、低域フィルタＬＰＦを使用
する場合について述べたが、通常、シークモータ等のＬ
成分によって低域フィルタの機能が得られるので、特に
、低域フィルタＬＰＦを付加する必要はない。

この場合には、例えば第３図のドライバー７は。

パルス鄭動で使用することになるので、ドライバー内の
トランジスタを飽和領域で使用できるため、ドライバー
の発熱が減少する、という効果も得られる。

さらに、第１図の実施例では、リニアセンサー出力信号
ＳＳＩ、ＳＳ２のそれぞれの両エツジを検出する場合に
ついて説明したが、片エツジあるいは一方の信号のエツ
ジだけでも、同様の検出が可能である。

しかし、パルス列の周波数は、高ければ高いほど滑らか
なシークが可能であるから、実施例として説明した場合
の方が正確に制御することができることは明らかであり
、最も有効である。

見匪夏免果 この発明の速度制御装置によれば、リニアセンサー出力
をその出力周波数に比例するパルス列に変換した後、速
度信号を生成しているので、たとえリニアセンサー出力
が変動した場合でも、発生される速度信号レベルは変動
しない。

しかも、微分回路を用いずに速度信号を生成しているで
、Ｓ／Ｎ比の劣化を防止することも可能である（特許請
求の範囲第１項に対応する効果）。

さらに、光デイスクドライブ装置におけるシーク速度の
検出に際しては、例えばキャリッジがディスクの外周方
向に移動している場合には、正の速度信号、内周方向に
移動している場合には、負の速度信号、というように設
定することができるので、コントローラは、シータ方向
を意識する必要がなく、そのままシークサーボループ中
の速度検出信号として使用できる。

したがって、速度制御のための回路構成も簡略化される
ことになるので、コスト面でも有利である、等の多くの
優れた効果が奏せられる（特許請求の範囲第２項に対応
する効果）。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の速度制御装置について、その要部
構成の一実施例を示す機能ブロック図、第２図は、第１
図の速度制御装置の動作を説明するためのタイムチャー
ト、 第３図は、光デイスクドライブ装置におけるシーク制御
部の要部構成を示す機能ブロック図、第４図（１）〜（
３）は、リニアセン、サー５の構造の一例を示す図、 第５図は、従来のシーク速度信号検出装置の要部構成の
一例を示す機能ブロック図、 第６図は、第５図に示した従来のシーク速度信号検出装
置の動作を説明するためのタイムチャート。 図面において、ＥＤは両エツジ検出回路、Ｆ／ＦはＤフ
リップフロップ回路、Ｍ／Ｍはモノマルチバイブレータ
、ＡＳＩは第１のアナログスイッチ、ＡＳ２は第２のア
ナログスイッチ、ＯＰ−Ａｍｐはオペアンプ、ＬＰＦは
低域フィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直線上を移動する可動部と、該可動部の位置関数と
   して正弦波状あるいは三角波状の互いに位相の異なる２
   相の信号を出力するリニアセンサーと、該リニアセンサ
   ーの出力信号と予め設定された目標速度信号とによつて
   前記可動部の移動速度を制御する速度制御装置において
   、 前記リニアセンサーの出力信号に比例するパルス列を生
   成するパルス列生成手段と、 該パルス列生成手段から出力されるパルス列をトリガと
   して一定幅のパルス信号を発生する一定幅パルス発生手
   段と、 該一定幅パルス発生手段から出力される一定幅のパルス
   信号を平滑化して前記可動部の速度信号を生成する速度
   信号生成手段、 とを備えたことを特徴とする速度制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の速度制御装置における
   一定幅パルス発生手段は、 ２相の信号の位相関係に応じて、大きさが等しく、正負
   の極性が異なる電圧を発生する電圧発生手段と、 該電圧発生手段から発生される電圧を前記一定幅パルス
   発生手段から出力される一定幅のパルス信号によつてオ
   ン、オフするスイッチ手段、 とを有することを特徴とする速度制御装置。