JPH03173379A - モータサーボ装置 - 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〉 本発明は速度サーボを含む位相サーボに関し、特に一定
速度内になった時にモータの出力位相と基準信号位相と
の位相差を計測、演算し、その位相差によって位相系の
目標位相を設定して位相制御を行うモータサーボ装置に
関する。

〈従来の技術〉 従来、ＶＴＲやビデオフロッピディスク等、映像信号を
記録するためにビデオヘッドと記録媒体とを相対回転さ
せるモータの位相制御では、位相系の基準Ｃ４号位相と
して映像信号の垂直同期信号を用い、比較信号位相とし
てモータの１回転の位相を表わすＰＧ倍信号用いて、位
相比較を行っている。

ところが、電子スチルカメラのモータ位相制御では、カ
メラという機能からモータの速い立ち上りが要求されて
いる。しかし、垂直同期信号とＰ　Ｇ　（：Ｅ号との位
相比較で制御を行うと、位相比較動作がＮＴＳＣ信号で
は６０Ｈｚとなるので、位相引き込みまでに数秒と長い
時間がかかり、要求を満足できない。

そこで、基準位相として電子スチルカメラの撮像系の同
期信号発生器（ＳＳＧ）より高速の信号を発生させ、比
較信号位相としてモータの回転速度を表わすＦＧ傷信号
用いて、ＰＧ傷信号場合よりも高い周波数で位相比較動
作を行うことにより、位相引き込みを短時間で終了させ
るようにしている。しかし、このままでは垂直同期信号
とＰＧ傷信号位相が合わないので、つまり磁気パターン
上で記録媒体の機械的位置と垂直同期信号の位置とが所
定の関係にならないので、モータ１回転と磁気シートの
回転位相を表わすＰＧ傷信号より、通常はモータがサー
ボロックしたのちＳＳＧの映像同期信号のみをリセット
して、ＰＧ傷信号垂直同期信号前縁との位相を７Ｈ（Ｈ
は水平走査期間）に合わせている。

この技術により、数１００ミリ秒で位相引き込みが完了
する。従って、電子スチルカメラとして被写体を記録で
きるまでの時間が短縮され、カメラのレリーズ・スイッ
チを早押しし・てもシャッターチャンスを逃すなどの不
都合が少なくなった。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、記録可能になるまでの時間を実際に制限してい
るのは電子スチルカメラシステム内では、ＰＧ傷信号垂
直同期信号とが安定に且つ確実に同期がとれるまでの時
間であるが、この時間の大部分はモータがサーボロック
するまでの時間であるので、早く且つバラツキなくサー
ボロックすることが更に望まれている。

ここで、ＳＳＧリセットのための基準となるサーボロッ
ク判定方法は幾つかあるが、先ずは、下記■、■等があ
る。

■　位相誤差（電圧）を検出し、所定値内に達した時に
サーボロックしたと判定する方法。

■　サーボロック判定は特別に行わず、モータが起動し
てから成る一定時間経過した時にサーボロックしたと推
定する方法。

しかし、■の方法では、完全にロックしなという確実性
はあるが、本質的に、サーボロックするまでの時間のバ
ラツキがそのまま出てしまうという不具合がある。

一方、■の方法では、サーボロックしたと判定するまで
の時間のバラツキはなくなるが、本当にロックするまで
の各種バラツキ、及び直接にはサーボロックを検出して
いないことに対するマージン、これらを見込む必要があ
るので、ＳＳＧリセットをするまでの時間を相当長くせ
ざるをえないという不具合がある。

即ち、■、■いずれの方法でもサーボロックするまでの
時間バラツキを一定にして且つ短時間に引き込むように
すれ〜ば良いのであるが、短時間で引き込ませるために
は、通常サーボの位相系帯域を広く、つまりｆ　（周波
数）特性を上げねばならない。

しかし、サーボのｆ特性を拡大すると、系内部のノイズ
や外乱等にも応答してしまうので、むやみにｆ特性を広
くできない。特に、モータ１回転につき１回発生する「
エンコーダーＦＧエラー」に応答しないようにｆ特性を
設定すると、そのｆ特性によりステップ応答時間が決ま
ってしまうので、成る程度以上はサーボロックを短時間
にできない。よって、最終的にはロックするまでの時間
バラツキが最大になるという不具合がある。

本発明は、モータ起動時、基準速度変更時などにおいて
も迅速に応答し、モータがサーボロックするまでの時間
が短かく且つ毎回のバラツキがない安定なモータサーボ
装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明によるモータサーボ装置は、モータの速度制御を
含む第１の位相制御ループの外側に第２のメージャール
ープを設け、第１の入力基準位相とモータ回転の出力位
相との差を検出し、その検出量に応じて第１の入力基準
位相の位相をシフトする手段を設け、この位相シフト手
段の出力を第２の入力基準位相として第１の位相制御ル
ープρ入力とし、第２のメージャーループのフィードバ
ック側にスイッチ手段を設け、モータ回転速度が非定常
速度から定常速度近くに達したとき位相シフト手段のシ
フト量を設定するようにした位相制卸ループを持つこと
を特徴とする。

く作　　　用〉 上記構成により、モータの位相系の目標である第１の入
力基準位相が、速度系が定常回転近くに達して位相系が
引き込み始めるときのモータ回転の出力位相と同位相に
なるように、第２の入力基準位相を新たに設定する。

従ってマイナーループである第１の位相制御ループの目
標設定値が常に一定で且つその値自体も小さくなるため
、位相引き込み（サーボロック）までの時間が短時間に
なり、しかもモータを起動する毎に引き込み時間がバラ
ツクということがない。

く実　施　例〉 以下、第１図〜第１３図を参照して本発明の詳細な説明
する。

第２図〜第４図に本発明の基本的な実施例を示す。第２
図はオーブンでＧ　（ｓｌなる伝達関数を有する第１の
位相制御ループ２０２を示し、第１の入力基準位相２０
１として基準パルスが入力され、出力位相２０３として
モータのＦＧ信号が出力される。第３図は第２図の等価
回路を示し、第１の制御ループ２０２は位相制御ループ
全体を示し、第１の位相制御ループ２０２の外側に第２
のメージャーループ２０４を設け、第１の入力基準位相
２０１とモータ回転のＦＧ信号２０３との位相差を加算
回路２０５で検出する。加算回路２０５と第１の位相制
御ループ２０２との間に位相シフト回路２０６を設け、
検出した位相差に応じて第１の入力基準位相２０１の位
相をシフトして第２の入力基準位相２０７とし、これを
新たな基準位相として第１の位相制御ループ２０２に入
力するようにしである。位相シフト回路２０６のシフト
量はモータが定常速度近くに達した瞬間のみ設定する。

第２のメージャーループ２０４のフィードバック側にス
イッチ２０８を入れ、モータ回転速度が非定常速度のと
きオンし、定常速度内にあるときオフするようにしであ
る。

第１図は本発明を電子スチルカメラに適用した実施例を
示し、以下これを説明する。

第１図において、磁気ディスク（ＶＦ）２がモータ１の
スピンドルにチャッキングされて回転し、記録時には、
撮像装置６から得られた信号を記録／再生回路５により
信号処理してビデオヘッド３に記録電流を流し、磁気デ
ィスク２に映像信号を記録する。再生時には、モータ１
により回転されている磁気ディスク２をビデオヘッド３
が再生し、記録／再生回路５により信号処理してビデオ
信号を出力する。

基準位相発生回路７は、撮像装置６に含まれている同期
信号発生器（ＳＳＧ）のクロックを受けて、内部で分周
してサーボの第１の位相系基準位相信号Ａを生成する。

システム制御回ｉ！８８は記録／再生回路５及び撮像装
置６の他、基準速度発生回路９、回転速度誤差検出回路
１０、定常速度検出回路１１、初期位相検出及びメモリ
回路１２、基準位相移相回路１３、回転位相誤差検出回
路１４、並びに定常位相検出回路１６を制御する。

基準速度発生口ＲＩ９はモータ１の規定回転数を指令す
るものであり、その出力Ｂを回転速度誤差検出回路１０
に与える。

回転速度誤差検出回路１０は基準速度発生回路９の出力
Ｂとモータ１のＦＧから得られる回転速度信号Ｃとから
、規定回転数に対する速度誤差信号りを検出する。

定常速度検出回路１１は、回転速度誤差検出回路１０か
ら出力される速度誤差信号りにより、現在のモータ回転
速度が定常（規定）速度近くにあるか否かを判定する回
路であり、その判定出力Ｅをシステム制御口Ｉ８８とス
イッチ２０に与える。

初期位相検出及びメモリ回＄１２は、基準位相発生回路
７からの第１の基準位相信号Ａとモータ１のＦＧからの
回転速度信号Ｃとの位相差を検出し、それを記憶するも
のである。

この回路１２のメモリからの位相差出力Ｆは基準位相移
相回路１３に入力される。

基準位相移相回路１３は、基準位相発生回路７からの第
１の基準位相信号Ａの位相を、回路１２の位相差出力Ｆ
に従って移相する位相シフト回路である。この回路１３
で移相された新たな信号Ｇが第２の基準位相信号であり
、回転位相誤差検出回路１４へ与えられる。

回転位相誤差検出回路１４は、モータ１の回転速度信号
Ｃと第２の基準位相信号Ｇとの位相差を検出し、これを
位相誤差信号Ｈとして出力する。

定常位相検出回路１６は、位相誤差信号Ｈを入力して定
常位相範囲内でモータｌが回転しているか否かを検出し
、その結果Ｊをシステム制御回路８へ出力する。

スイッチ２０は、固定バイアス回路１５から出力される
バイアス信号！と位相誤差信号Ｈとのうち、定常速度検
出回路１１の判定出力Ｅが「定常速度内」であれば位相
誤差信号Ｈを選択し、「定常速度範囲外」であれば固定
バイアス信号Ｉを選択し、位相補償回路１７に与える。

位相補償回路１７は位相系の補償フィルタである。立ち
上り補償及び位相補償及びＭＩＸ回８ｓ１８は、回転速
度誤差検出回路１０からの速度誤差信号りと位相補償回
路１？の出力とを信号処理して、モータ駆動回路１９に
与える。この回′ｌ５１８の出力によってモータ駆動回
路１９がモータ１に電流を流し、モータを回転させる。

上述した回転位相誤差検出回路１４の動作は、第５図の
タイミングチャート、第６図の位相比較特性に示すよう
になっている。

初期位相検出及びメモリ回ｌ５１１２と基準位相移相回
路１３がない場合、これは従来のものであり、回転位相
誤差検出回路１４の入カニ、？第１の基準位相信号Ａと
なるので、モータ１を起動させて定常速度に近づき位相
引き込みが始まる時点では、入力側の基準位相信号Ａと
出力側の回転信号Ｃとの位相関係（遣み。

遅れ）はランダムな関係にある。つまり、起動時のタイ
ミングや負荷のバラツキ、あるいはモータのバラツキな
どにより、第７図、第８図のようなランダムな関係にな
る。しかも、その晴の位相系の目標値（ＡとＣの位相差
）が大きく、ステップ入力の入力値が大きいことを意味
するので、第９図に位相誤差信号を示すように位相引き
込みに長い時間がかかる。

これに対し、第５図のような場合は、位相系の目標値が
小さいので、位相引き込みが短時間で終了する。この場
合の位相誤差信号の時間変化を第１０図に示す。

このような入力位相Ａと出力位相Ｂのランダムな位相関
係による引き込み時間のバラツキを避けるため、回路１
２と回路１３を用いて、第１１図及び第１２図に示す特
性に改良している。以下に詳述する。

今、モータ起動時を想定する。

スイッチ２０がオンしてモータ起動が指令されろと、シ
ステムＭ８＠１８８は９〜１４及び１６の各回路にモー
タ起動の処理を行う。

まず、回転速度誤差検出回路１０から第１３図のように
速度誤差信号りが出力され、モータ１が駆動される。同
時に、起動中は定常速度範囲外なので、スイッチ２０は
定常速度検出回路１１の判定出力Ｅによりｌ側（固定バ
イアス）にオンしている。そして、モータ低速回転時の
誤動作、メモリ低減、不要出力をしないように、システ
ム制御回路８により、初期位相検出及びメモリ回ｊｐ５
１２は動作をせず、また回転位相誤差検出回路１４は位
相比較動作を禁止して位相誤差出力Ｈをゼロにしている
。

やがてモータ１の回転が定常速度に近くなり、定常速度
検出回路１１が定常速度範囲内と検出すると、その出力
Ｅによりシステム制釣回路８が初期位相検出及びメモリ
回路１２を動作させろ。

この回路１２は第１の基準位相信号Ａを基準にモータ回
転速度信号Ｃどの位相差（時間差）を計測して記憶し、
その初期位相差Ｆを基準位相移相回路１３に出力する。

基準位相移相回路１３では初期位相差Ｆ（第１１図中の
Ａ−０間の位相差ａ）に相当する分だけ、第１の基準位
相信号Ａの位相を遅らせて、第２の基準位相信号Ｇを新
たに生成し、回転位相誤差検出回路１４への入力とする
。

同時にシステム制御回路８はこの検出回路１４を動作さ
せ、位相誤差の検出を開始させる。これにより、第１２
図に示すように、ＡとＣとの特性３０がＡ、！：Ｇとの
特性３１に初期位相差ａだけオフセットされる。第１２
図の位相比較特性で位相差ε−は ε′２＝θ、。−θｒａｔ　　”　　　　（ラジアン）
となる。θ１．．は基準位相、θＦＧはモータ回転位相
である。

更ニ、スイッチ２０が固定バイアスＩ側から回転位相誤
差Ｈ側にオンし、モータサーボ系として第２の基準位相
信号Ｇとモータ回転のＦＧ信号Ｃとの位相差がゼロとな
るように位相制御をはじめる。やがて定常位相差内にな
ると、定常位相差検出回路１６からシステム制御口１！
１８へ位相引き込み完了、即らサーボロックの信号Ｊを
伝える。

このサーボロック信号Ｊを受けてシステム制御回路８は
撮像装置６のＳＳＧを１回転検出のＰＯ２でリセットし
て、磁気ディスク２の回転位相と映像信号の位相とを所
定の位相差に合わせる。。

上述した実施例は電子スチルカメラについてのものであ
るが、本発明はＶＴＲのキャプスタンの位相制御など、
種々のものに適用することができる。

〈発明の効果〉 本発明によれば定常速度近くで位相制御動作を開始する
とき、第１の基準位相とモータ回転出力位相との差を初
期位相差として、第１の基準位相を入力オフセットさせ
ることにより、第１の位相制御ループにおける目標入力
値を小さく設定することができ、迅速で、毎回起動の時
でもバラツキのないサーボ引き込み時間が可能となる。

また、大きな外乱が加わって速度が外れた場合、あるい
は目標速度が変化した場合も同様の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を電子スチルカメラに適用した実施例の
構成図、第２図、第３図、第４図は本発明の基本的実施
例の説明図、第５図、第７図、第８図、第１１図、第１
３図は動作のタイミングチャート、第６図、第１２図は
位相比較特性を示す図、第９図、第１０図は位相誤差信
号の波形図である。 図面中、２０１は第１の基準位相、２０２は第１の位相
制御ループ、２０３はモータ回転の出力位相、２０４は
第２のメージャーループ、２０５は加算回路、２０６は
位相シフト回路、２０７は第２の基準位相、２０８はス
イッチである。 特　　許　　出　　願　　人 富士写真フィルム株式会社 代　　　　理　　　　人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータの速度制御を含む第１の位相制御ループの外側に
   第２のメージャーループを設け、第１の入力基準位相と
   モータ回転の出力位相との差を検出し、その検出量に応
   じて第１の入力基準位相の位相をシフトする手段を設け
   、この位相レフト手段の出力を第２の入力基準位相とし
   て第１の位相制御ループの入力とし、第２のメージャー
   ループのフィードバック側にスイッチ手段を設け、モー
   タ回転速度が非定常速度から定常速度近くに達したとき
   位相シフト手段のシフト量を設定するようにした位相制
   御ループを持つモータサーボ装置。