JPH0429587A

JPH0429587A - モータサーボ装置

Info

Publication number: JPH0429587A
Application number: JP2130276A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Hirata; 平田　正文
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1992-01-31
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: US5221882A; JP2597035B2

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】〈産業上の利用分計〉本発明はモータサーボ装置に関し、特に、基準位相信号
の周期の変化に対し、位相系の動作中心点を設定中心点
、即ち比較動作波形のダイナミック動作レンジの中心に
一致させるための改良に関する。

〈従来の技術〉モータサーボ装置の位相系は第８図に示すように、基準
位相発生回路１と、遅延回路２と、位相誤差検出回路３
とを備える。

基準位相発生回路１は第９図（ａｌに示すようなパルス
列を基準位相信号４として発生し、遅延回路２に与える
。ここでは、基準位相信号４の立上り時点を基準位相と
して説明する。

遅延回路２は２つのモノマルチバイブレータ（以下、モ
ノマルチと略称する）５，６からなり、基準位相信号４
を一定時間遅らせたゲート信号８を作り、位相誤差検出
回路３に与える。

位相誤差検出回路３は台形波発生回路９とサンプルホー
ルド回路１０からなる。台形波発生回路９は比較動作波
形として第９図（ｂ）に示すような台形波の信号１１を
、そのダイナミック動作レンジである傾斜部の動作開始
点１２をゲート信号８の立下り時に一致させて発生する
。サンプルホールド回路１０は、モータ１６の回転位相
検出器１７から第９図（ｃ）に示すような１回転当り１
パルスのＰＧ信号１８を入力し、ＰＧ信号１８の立上り
時点毎に台形波信号１１の値をサンプルホールドしこれ
を位相誤差信号１３として出力する。

そして、位相誤差信号１３を適宜な位相補償回路１４に
通してモータ駆動回路１５に与えろことにより、ＰＧ信
号１８の立上り時点を基準位相信号４の立上り時点に一
致させるように、モータ１６の回転位相を制御する。

この場合、モータ１６の回転位相の変化に対して、位相
誤差信号１３が台形波信号１１のダイナミック動作レン
ジ１９内で、動作中心点２０を境に対称になる必要があ
る。さもないと、起動時、引き込みが遅くなり、或いは
位相系が引き込まなくなる。更には、外乱によりサーボ
ロックが外れた時、引き込みが遅れ、或いは引き込んで
いても定常位置備差が生じる、という不具合がある。

そこで、遅延図Ｗ＆２の各モノマルチ５，６の時定数を
予め調整したのち、固定している。

ここで、第１のモノマルチ５は位相調整用であり、基準
位相信号４の立上り毎に、第９図（山に示すように一定
パルス幅のＱ出カフを発生し、第２のモノマルチ６に与
える。第２のモノマルチ６はいわゆるトラペ位置決定用
であり、第１のモノマルチ５のＱ出カフの立下り毎に、
第９図（ｅｌに示す一定パルス幅のＱ出力を発生し、台
形波信号１１のダイナミック動作開始点１２を決めるゲ
ート信号８として、台形波発生回路９に与えろ。なお、
ゲート信号８がハイレベル“Ｈ”の間は台形波信号１１
はダイナミック動作レンジの下限値をとる。

また、ダイナミック動作が一定期間Ｔ、で終了後、ゲー
ト信号８がローレベル″Ｌ″の間は、台形波信号１１は
ダイナミック動作レンジの上限値をとる。

従って、第８図の従来技術では、基準位相信号４が一定
周期を持つ予め決ったものであれば、モノマルチの時定
数を予め設定することにより、位相誤差信号１３の動作
中心点２０がダイナミック動作レンジ１９の中心に一致
し、動作中心点２０を境に対称に位相制御が行われる。

しかし、基準位相発生回路１が周期可変のものである場
合、或いは外部信号２１により動作して未知または不定
の周期で基準位相信号４を発生する場合は、位相誤差信
号１３の動作中心点がダイナミック動作レンジ１９の中
心から外れ、極端な例では台形波信号１１の上限部また
は下限部２ζ来てしまう。

第１０図に、基準位相信号４の周期が長くなった場合の
動作タイミングを示す。この場合、動作中心点２０がダ
イナミック動作レンジ１９の中心２２から上限近くにず
れるので、台形波信号１１のダイナミック動作レンジを
破線に示す如く寝かせろことが考えられるが、ダイナミ
ック動作レンジの傾斜１．ｆサーボゲインを決めるもの
であり、ここでゲインを多くかせぐ必要上、むやみに寝
かすことはできない。

そこで、動作中心点が台形波信号１１の上限部または下
限部に来るような基準位相信号に対しては、サーボロッ
ク（引き込み）が外れないように、第８図に示す如くト
ラペ位置決定用モノマルチ６に、時定数切換回路２３を
設けることが考えられる。

しかし、この方法では回９２３が増えるので、それだけ
基板上の実装スペース、部品点数、コストが増大すると
いう欠点がある。更に、サーボロックが外れない程度に
しかモノマルチ６の時定数を再設定できないので、動作
中心点がダイナミック動作レンジ１９の中心２２に正確
に一致する保証は全くなく、大きな定常位置偏差が起こ
るという欠点がある。

同じような対策として、第８図の如（位相調整用モノマ
ルチ５に時定数切換回路２４を設ける方法も考えられる
が、この場合、動作中心点は成る程度ダイナミック動作
レンジ１９の中心２２に近づくが、基準位相信号４とＰ
Ｇ信号１８との位相差はなくならないという欠点がある
。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明は上述した従来技術の欠点に鑑み、基準位相信号
の周期が変っても、位相系の動作中心点が常に比較動作
波形のダイナミック動作レンジの中心と一致するモータ
サーボ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〉第１の発明によるモータサーボ装置では、基準位相信号
の周期を計測する基準位相周期計測手段と、基準位相信
号を遅延し、位相誤差検出手段の比較動作波形１のダイ
ナミック動作レンジの開始点を決める信号を出力する遅
延量可変の遅延手段と、この可変遅延手段の遅延量を制
御する遅延量制御手段とを備え、遅延量制御手段は計測
された周期をＴｏとし、ダイナミック動作レンジの期間
をＴ１としたとき、遅延量Ｔ３をＴ３＝　Ｔｏ−Ｔ、／
２となるように制御する手段であることを特徴とする。

また、第２の発明では、第１の発明に加え、Ｔ、　＝　
（Ｔｏ−７１）　／２の期間だけ、位相誤差検出手段の
比較動作波形をダイナミック動作レンジの上限または下
限に設定する手段を備えることを特徴とする。

く作　　　用〉ダイナミック動作レンジの中心の時刻は成る基準位相か
ら計測すると７３＋Ｔ、／２であるが、Ｔ３＝Ｔ０−Ｔ
、／２と制御することによりＴｏとなる。従って、基準
位相信号の周期が変化しても、これと同じたけダイナミ
ック動作レンジの中心が変化し、常に位相系の動作中心
点と一致する。

また、Ｔ４＝　（Ｔｏ−Ｔ１）　／２の間、比較動作波
形を上限またＬよ下限とすることにより、比較動作波形
が動作中心点に対して対称となり、従って、起動時また
は外乱を受けた時の引き込みが早くなる。

〈実　施　例〉息下、第１図〜第７図を参照して本発明の詳細な説明す
る。

第１図は本発明を電子スチルカメラに適用した場合の実
施例を示し、モータ３１のスピンドルにビデオフロッピ
ー（ＶＦ：磁気ディスク）３２をチャッキングして回転
させ、記録時には撮像装Ｗ１３６で得られた信号を記録
再生回路３５により信号処理してビデオヘッド３３に記
録電流を流し、ビデオフロッピー３２に映像信号を記録
する。再生時には、回転中のビデオフロッピー３２から
ビデオヘッド３３により信号を再生し、記録再生回路３
５で信号処理してビデオ信号を出力する。

このモータ３１の回転位相を制御するため、基準位相発
生回路３７、可変遅延回路３８、位相誤差検出回路３９
、基準位相周期計測回路４０及び遅延量演算制御回路４
１がある。

またモータ３１の回転速度を制御するため、速度誤差検
出回路４３がある。更に、位相誤差イス号Ｆ及び速度誤
差信号Ｉを用いてモータ３１を駆動するため、位相補償
ミックス回路４４と、モータ駆動回路４５がある。４２
はシステム制御回路であり、記録再生回路３５と撮像装
置３６を制御する外、遅延量演算制御回路４１の制御Ｅ
Ｉ（ダイナミック動作レンジの期間の設定）、速度誤差
検出回路４３の制御（目標回転速度の指令）、位相補償
ミックス回路４４の制御（位相補償の切換指令）、モー
タ駆動回路４５の制御（起動、停止の指令）、スイッチ
ＳＷ２の制御（モータ３１の回転位相検出信号Ｊとして
、ビデオフロッピー３２の回転位相を検出するＰＧ検出
器３４からのＰＧ信号Ｇと、モータ３１の回転速度を検
出するＦＧ検出器４６からのＦＧ信号Ｈどれを用いるか
の切換指令）、スイッチＳＷ３の制御（基準位相発生回
路３７を、撮像装置３６からの信号と内部同期させるか
、ＥｘＴ端子からの信号と外部同期させるかの切換指令
）を行う。スイッチＳＷ１はシステム制ｍ＠ｌ／！ｒ４
２の起動、停止を決めるものである。

基準位相発生回路３７は、スイッチＳＷ３を通ってき撮
像装置３６からの同期信号か、あるいはＥＸＴ端子から
の外部同期信号（通常は垂直同期信号：Ｖ工、、Ｃ）を
入力し、これらにノイズゲート処理等を施し、位相調整
を行って第２図に示すような基準位相信号Ａを生成し、
基準位相周期計測回路４０及び可変遅延回路３８へ出力
する。但し、この例では基準位相信号Ａの立上り時点を
基準位相としている。

基準位相周期計測回路４０は基準位相信号Ａの周期Ｔ０
を計測し、その周期データＢを遅延量演算制御回路４１
へ出力する。

遅延量演算制御回路４１は、基準位相周期計測回路４０
からの周期データＢと、システム制御回路４２から与え
られる位相比較のダイナミック動作レンジの期間Ｔのデ
ータＤとから、遅延量Ｔを、Ｔ、＝Ｔｏ−Ｔ、／２の演算をして求め、遅延量データＣとして可変遅延回路
３８へ出力する。

可変遅延回路３８は、基準位相信号Ａを遅延量データＣ
の時間Ｔ分だけ遅らせ、第２図に示すようなゲート信号
Ｅを位相誤差検出回路３９へ出力する。

第２図の場合、可変遅延回ＷＩ！１３８のゲート信号Ｅ
は２段階のゲート信号Ｅ、、Ｅ２により構成してあり、
そのうち第１のゲート信号Ｅ。

は基準位相信号Ａの立上り時点で動作して１２時間後に
立下り、第２のゲート信号Ｅ２は第１のゲート信号Ｅの
立下り時点で動作してＴ、　＝（Ｔ３−Ｔ２）時間後に
立下る。この第２のゲート信号Ｅ２が位相誤差検出回路
３９に対するゲート信号Ｅとして出力される。

位相誤差検出回路３９はゲート信号Ｅの立下り時点即ち
、基準位相信号Ａの立上り時点からＴだけ遅れた時点で
、第２図に示すように、台形の比較動作波形４７のダイ
ナミック動作を開始する。ダイナミック動作はシステム
制御回路４２で指定された時間Ｔ１続く。それ以前のゲ
ート信号Ｅ２がへイレベル“Ｈ″の間Ｔ４は、台形波４
７をダイナミック動作レンジの下限値に制御している。

そして、スイッチＳＷを経たＰＧ信号ＧまたばＦＧ信号
Ｈをモータ３１の回転位相検出信号Ｊとして入力し、こ
の信号Ｊの立上り時点で台形波４７の値を取込むことに
より位相比較を行い、取込んだ値を位相誤差量として位
相補償ミックス回路４４へ位相誤差信号Ｆを出力する。

ここで、Ｔｏは周期の計測値、Ｔ１は設定値で共に既知
なので、前述のゲート信号ＥのタイミングＴ２．　Ｔ３
．　Ｔ４は全て計算によって求まる。但し、Ｔ４＝　（
Ｔｏ−７７）　／２と定めている３Ｔ２＝Ｔ０／２Ｔ　＝Ｔ　−Ｔ　／２Ｔ４＝Ｔ３−Ｔ２＝　（Ｔｏ−Ｔ１）　／２このように
Ｔ、＝　（Ｔｏ−Ｔ１）　／２とすることにより、台形
波４７がダイナミック動作レンジの下限と上限で同じ期
間の対称波形となり、起動時または外乱を受けた時も、
引き込みが早くなる。

以上により、定常状態では回転位相検出（５号Ｊの立下
り時点が常にダイナミック動作レンジの期［Ｔ、の中点
４８と一致する。即ち、位相系の動作中心点がダイナミ
ック動作レンジの中心４９に一致する。例えば第３図に
示すように基準位相信号Ａの周期が長くなった場合を考
え、この時の周期の計測値をＴ。′とすると、各ゲート
タイミングＴ２．Ｔ。

Ｔ４′はそれぞれ計算によりＴ’　＝７０’／２Ｔ′　＝Ｔｏ′−Ｔ、／２Ｔ’　　＝＝　　（’ｒ　　’　−Ｔ　　）／２と求ま
り、位相系の動作中心点がダイナミック動作レンジの中
心４９と一致する。

なお、以上の説明ては台形波４７の傾斜部分を時間と共
に値が増大するものとしたが、逆に上限値から時間と共
に値が減小して下限値に至る波形であっても良い。

速度誤差検出回路４３はシステム制御回路４２によって
指令された目標回転速度にと、実際のモータ速度を表わ
す１回転当り多数パルスのＦＧ信号Ｈとを比較して速度
誤差量を求め、位相補償ミックス回路４４へ速度誤差信
号■を出力する。

位相補償ミックス回路４４は位相誤差信号Ｆと速度誤差
信号Ｉとを加算し、システム制御回路４２からの指令に
よって系全体の位相補償を切換え、位相補償を施した誤
差信号りをモータ駆動回路４５へ出力する。

モータ駆動回路４５は位相補償ミックス回路４４で処理
された誤差信号りに応じてモータ３１に電流を流し、こ
れを回転させる。

なお、システム制御回路４２はスイッチＳＷからのオン
／オフ信号によりモータ３１に対するスタート／ストッ
プ指令を出し、また図示省略の各キーからの信号及び各
回路からの信号を受けて、スイッチＳＷ２に対する切換
（ＦＧ／ＰＧ）指令、スイッチＳ　Ｗ、に対する切換（
ＩＮＴ／ＥＸＴ）指令を出力する。

次に、可変遅延回路３８の構成例を第４図。

第５図により説明する。

この回路３８はアナログ的、デジタル的いずれでも構成
でき、第４図はアナログ的に構成した例を示す。同図中
、遅延量データＣをＤ／Ａ変換＠１００てアナログ電圧
に変換し、これをフィルタ兼バッファ回路１０１に通し
てモノマルチ１０２のＣＲ充放電回路１０２Ａの電源電
圧としている。つまり、モノマルチ１０２のＣＲ充放電
回路１０２Ａの電源電圧を遅延量データＣにより変化さ
せることにより、まずモノマルチ１０２で第１のゲート
信号Ｅ１を作り、次にモノマルチ１０３で遅延時間をＴ
、＝Ｔｏ−Ｔ１／２と制御した第２のゲート信号Ｅ２を
出力する。

また、第５図は可変遅延回路３８をデジタル的に構成し
た例を示す。同図中、遅延量データＣをプリセット回路
１０４，１０８を通してカウンタ１０５，１０９にプリ
セットすることにより、カウンタ１０５，１０９がリッ
プルキャリーを発生するまでの時間を制御している。つ
まり、プリセット信号発生回路１０６が基準位相信号Ａ
の立上り時にクロックパルス１０７を取込み、これをプ
リセット回路１０４に与えて遅延量データＣから時間Ｔ
２＝Ｔ０／２をプリセットさせると共に、カウンタ１０
５に与えてカウントをスタートさせろ。カウンタ１０５
はクロックパルス１０７をカウントしてリップルキャリ
ー（ボローまたはキャリ出力）を発生し、カウントをス
トップする。リップルキャリーは遅延量データＣに応じ
てＴ２＝Ｔｏ／２だけ遅れて発生し、これを第１のゲー
ト信号Ｅ工として用いる。

更にプリセット信号発生回路１１０が第１ゲート信号Ｅ
の立下り時にクロックパルス１０７を取込み、これをプ
リセット回路１０８に与えて遅延量データＣから時間Ｔ
、−（Ｔｏ−Ｔ１）　／２をプリセットさせると共に、
カウンタ１０９に与えてカウントをスタートさせろ。カ
ウンタ１０９はクロックパルス１０７をカウントしてリ
ップルキャリー（ボローまたはキャリ出力）を発生し、
カウントをストップする。

リップルキャリーは遅延量データＣに応じてＴ２＋Ｔ４
を即ち、Ｔ、−Ｔｏ−Ｔ、／２だけ遅れて発生し、これ
を第２のゲート信号Ｅ　として用いる。

次に、位相誤差検出回路３９の構成例を第６図、第７図
により説明する。

この回路３９もアナログ的、デジタル的いずれでも構成
でき、第６図はアナログ的構成例を示す。同図において
、スイッチ２００を第２図の第２ゲート信号Ｅ２がロー
レベル“Ｌ″の間インバータ２０３を介してオンさせて
定電流源２０１からコンデンサ２０２に定電流ｌを充電
させ、積分作用及び電源電圧以上には充電できないとい
う飽和作用により台形波４７の傾斜部分（ダイナミック
動作範囲）を作る。ここで、電源電圧をｖ１電流を１１
コンデンサ容量をＣとすると、Ｔ、；ｖＣ／ｌとなる。

そして、第２ゲート信号Ｅ２がハイレベル“Ｈ″の間は
スイッチ２０４をオンさせてコンデンサ２０２を急速放
電させる。このコンデンサ２０２の端子間電圧をＦＥＴ
　（電界効果トランジスタ）回路２０５とバッファ回路
２０６に通して台形波４７とし、回転位相検出信号Ｊの
立上り時点にモノマルチ２１１が発生するサンプルホー
ルドパルスでサンプリングスイッチ２０７がオンとなっ
て、その時の台形波４７の電圧をコンデンサ２０８でホ
ールドする。このコンデンサ２０８の電圧をＦＥＴ回路
２０９とバッファ回路２１０に通し、位相誤差信号Ｆと
して出力する。

第７図は位相誤差検出回路３９をデジタル的に構成した
例を示し、第２ゲート信号Ｅ２がハイレベルのＴ４時間
、カウンタ２１１がクリアし、ローレベルの間、カウン
タ２１１がカウント動作する。カウンタ２１１はクロッ
クパルス２１２をカウントし始め、プリセット−致回路
２１３が一致信号を出した時にカウントを停止する。プ
リセット一致回路２１３にはダイナミック動作の期８Ｔ
１が予め設定されており、カウント値がＴ工に一致した
時に一致信号を出力する。これにより、カウンタ２１１
のカウント出力が時間とともに台形波４７状に変化する
。そして、ラッチパルス発生回路２１４が回転位相検出
信号Ｊの立上り時点でり四ツクパルス２１２を取込み、
これをラッチ回路２１５に与えることにより、その時の
カウンタ２１１のカウント値をラッチ回ｌｌｌＩ２１５
が保持し、位相誤差信号Ｆとして出力する。

以上の如く、可変遅延回路３８の遅延量Ｔ。

を基準位相信号Ａの周期計測値Ｔ。と、ダイナミック動
作の期間Ｔ１とからＴ３＝Ｔ０−Ｔ１／２に制御するこ
とにより、位相系の動作中心点がダイナミック動作レン
ジの中心と一致する。

従って、周期が変化しても、定常位置偏差がなくなり、
ダイナミック動作レンジで対称に位相系が動作し、起動
時、外乱時とも確実に、迅速に位相引込みが行われろ。

ここで、基準位相信号の周期を変える具体例として下記
（１１〜（２）をあげておく。

（１）　　電子スチルカメラで記録または再生すべき映
像信号がＮＴＳＣ方式かＰＡＬ方式かの違いにより、基
本的に垂直同期信号（Ｖ、、、ｃ）の周期が異なるため
、基準位相信号の周期を切換える場合。

（２）　　電子スチルカメラ本来のカメラとして使用す
る時は、映像信号のＶ　ｍｙｎｃを基準位相とせずに、
それよりもっと短い周期の内部信号を基準位相信号とし
、モータのＦＧ信号Ｈを回転位相検出信号Ｊとして用い
、サーボロック時間を短縮する。そして、外部からの映
像信号を記録したり、または映像信号に同期して再生を
行う時は、映像信号のＶ　Ｓ　Ｖ　ｎ　Ｃを基準位相４
＝号とし、ビデオフロッピーのＰＧ信号Ｇを回転位相検
出信号Ｊとして用いる。

なお、上記実施例は電子スチルカメラのモータの位相制
御についてのものであるが、本発明が対象とするモータ
は例えばＶＴＲのキャプスタン用モータなどがあり、特
に限定されるものではない。

〈発明の効果〉本発明によるモータサーボ装置は、基準位相信号の周期
が変っても、周期を計測して位相系の動作中心点を比較
動作波形のダイナミック動作レンジの中心に一致させる
ので、定常位置偏差がなく、またダイナミック動作レン
ジで対称に動作してモータ起動時も外乱時も確実、迅速
に位相を引込み、安定なモータの位相制御を実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成を示す図、第２図
と第３図は動作タイミングを示す図、第４図は可変遅延
回路のアナログ的構成例を示す図、第５図は同回路のデ
ジタル的構成例を示す図、第６図は位相誤差検出回路の
アナログ的構成例を示す図、第７図は同回路のデジタル
的構成例を示す図である。第８図は従来技術の回路構成
を示す図、第９図と第１０図はその動作タイミングを示
す図である。図面中、３１はモータ、３４はＰＧ検出器、３７は基準
位相発生回路、３８は可変遅延回路、３９は位相誤差検
出回路、４０は基準位相周期計測回路、４１は遅延量演
算制御回路、４２はシステム制御回路、４６はＦＧ検出
器、４７は台形の位相比較波形、Ａは基準位相信号、Ｂ
は周期データ、Ｃは遅延量データ、Ｄはダイナミック動
作レンジの期間データ、Ｅはゲート信号、Ｊは回転位相
検出信号、Ｆは位相誤差信号である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基準位相信号に同期してモータの回転位相を制御
するモータサーボ装置において、基準位相信号の周期を
計測する基準位相周期計測手段と、基準位相信号を遅延し、位相誤差検出手
段の比較動作波形のダイナミック動作レンジの開始点を
決める信号を出力する遅延量可変の遅延手段と、この可
変遅延手段の遅延量を制御する遅延量制御手段とを備え
、遅延量制御手段は計測された周期をＴ＿０とし、ダイ
ナミック動作レンジの期間をＴ＿１としたとき、遅延量
Ｔ＿３をＴ＿３＝Ｔ＿０−Ｔ＿１／２となるように制御
する手段であることを特徴とするモータサーボ装置。
（２）請求項（１）において、Ｔ＿４＝（Ｔ＿０−Ｔ＿
１）／２の期間だけ、位相誤差検出手段の比較動作波形
をダイナミック動作レンジの上限または下限に設定する
手段を備えることを特徴とするモータサーボ装置。