JPH0510033B2

JPH0510033B2 -

Info

Publication number: JPH0510033B2
Application number: JP58082044A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Mukai
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-05-10
Filing date: 1983-05-10
Publication date: 1993-02-08
Also published as: JPS59209084A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、同心円状もしくは渦巻状のトラツク
に情報が記録された情報記録担体（以下、単に円
盤と呼ぶ）から情報を読み出す装置に用いること
ができるモータの制御装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点近年、円盤に記録された画像情報やデイジタル
化した音声情報などを再生するための装置の開発
および発表が頻繁になされている。これらの円盤
の記録密度向上の手段として線速度が一定となる
ようにモータを制御する方法（以下、CLVと略
称する）が多用されている。

一般に円盤に記録された情報はフレームと呼ば
れる単位に分割されており、このフレームごとに
同期パタンをもつ。この同期パタンをフレームに
挿入する目的は、各フレームを所定の繰り返し周
期をもつて配列することにある。すなわち、円盤
上に記録された情報信号を抽出したうえで、この
同期パターンを識別し、この同期パターンが所定
の繰り返し周期をもつ基準クロツクと同期するよ
うにモータの回転制御系を構成する必要がある。
ところが、フレームの繰り返し周期が基準クロツ
クの周期と大巾にずれている場合、この同期パタ
ーンの識別が困難となるため、何らかの手段によ
つてフレームの繰り返し周期を基準クロツクの周
期に近づける操作を行う必要がある。

以下、デイジタル情報が円盤に記録されている
場合を例にとつて説明する。

いま、１フレームのビツト数をＭ，１ビツト当
りの円盤上での記録長をｄ、円盤の回転線速度を
Ｌとすると、フレームの繰り返し周期t_fは、 t_f＝Md／Ｌ ……(1) で与えられる。ここで、円盤の中心からの情報の
読出位置をｒとしたとき、モータの回転数Ｎは、Ｎ＝120πr／Ｌ ……(2) で与えられる。したがつて、第(1)式および第(2)式
より、 t_f＝Md／120πr・Ｎ ……(3) の関係を得る。すなわち、基準クロツクの周期を
t_ckとしたとき、 t_ck＝Md／120πr・No ……(4) を満たすN_pなる回転数にモータの回転数を近付
ければよいことが判る。

以下、図面を参照しながら従来のモータの制御
装置について説明する。第１図は従来のモータの
制御装置の概略を示すブロツク図である。１は円
盤、２はモータ、３はモータ駆動手段、４は情報
読出手段、５は信号処理手段、６は周波数検知手
段、７は切換手段、８は誤差検出手段、９は主制
御手段、１０は補助制御手段、１１は基準発振源
である。

以上のように構成されたモータの制御装置につ
いてその動作を以下に説明する。

モータ２の起動後、円盤１から情報読出手段４
によつて読み出された情報信号は信号処理手段５
に入力され、２値化や反転エツジの微分などの処
理を受け、情報信号のフレームごとの同期パター
ンを識別して、フレーム同期信号S_Fを出力する。

このフレーム同期信号S_Fは基準発振源１１の出
力する基準クロツクとの周波数および位相の誤差
を誤差検出手段８で検出し、この誤差信号は主制
御手段９に出力される。主制御手段９は位相補償
や増幅、リプル除去などの処理を加えて切換手段
７のｂ端子に出力する。

また同時に情報信号S_Iは周波数検出手段６に入
力され、所定時間内の情報信号S_Iの各情報ビツト
数を計数し、最大周期の計数値があらかじめ周波
数検出手段に設定されているプリセツト値と何計
数値の誤差をもつかを判定し、この誤差量を円盤
１の速度誤差信号に変換して補助制御手段１０に
出力する。この補助制御手段１０は速度誤差信号
を増幅やリプル除去などを行い切換手段７のａ端
子に出力する。

一般に信号処理手段５は、PLLなどを用いて
情報信号S_Iとの内部同期を画ることが多く、モー
タ２の回転数Ｎが所定の回転数N_pから大巾にず
れているときには先に述べたフレーム同期信号S_F
を得る範囲が限られてしまう。信号処理手段５が
情報信号S_Iと非同期状態のとき、モータ２の回転
数Ｎと相関のないみかけ上のフレーム同期信号が
出力される。このみかけ上のフレーム同期信号は
モータ２の回転数を反映したものではないため、
このみかけ上のフレーム同期信号を用いてモータ
２の回転数を制御することは不可能である。ま
た、このみかけ上のフレーム同期信号は、本来の
フレーム同期信号の規則性を欠いているので容易
にこの非同期状態を検出できる。したがつて、こ
のような状態に信号処理手段５があるとき、信号
処理手段５で状態検出を行ない、この検出信号で
切換手段７をａ端子側に接続し、円盤１、周波数
検出手段６、補助制御手段１０、切換手段７、モ
ータ駆動手段３、モータ２で構成される補助制御
ループを形成してモータ２の回転数を所定の回転
数N_p近傍まで近づけることで、信号処理手段５
を情報信号S_Iに同期させる。この動作により信号
処理手段５はモータ２の回転数Ｎを反映したフレ
ーム同期信号S_Fを出力することができ、信号処理
手段５は切換手段７をｂ端子側に切り換える指令
S_Cを送る。この動作ののち、円盤１、情報読出手
段４、信号処理手段５、誤差検出手段８、主制御
手段９、切換手段７、モータ駆動手段３、モータ
２で構成される主制御ループが形成され、基準ク
ロツクとフレーム同期信号の間の位相同期がとれ
るため、さらに精度のよいモータ２の回転制御が
行われるというものである。

しかしながら、上記のような構成においては、
制御対象であるモータ２を制御するために２つの
制御ループを必要とし、また、周波数検出手段６
の回路規模が大きくならざるを得ず、構成が複雑
になるという欠点があつた。また、上述の補助制
御ループにおいて正規の回転数N_pと実際の回転
数の間には必然的に誤差が存在する。これは、経
済上の理由から上述のモータの回転速度誤差の計
数をできる限り粗く行うためである。また、情報
信号の最大周期を検出するためには最低限１フレ
ーム以上に渡つて各情報のビツト数を計数しなけ
ればならなず、周波数検出手段の出力する回転数
情報は常に１フレームの周期以上のむだ時間を伴
つている。したがつて補助制御ループから主制御
ループに切りかわつた時点で、これら周波数誤差
とむだ時間による位相誤差が主制御ループに印加
される。このときに主制御ループに外乱などが加
わつた場合には、再び信号処理手段５は情報信号
S_Iとの同期が外れてしまうという欠点があつた。

発明の目的本発明の目的は、単純な構成で、かつ外乱等に
より安定なモータの制御装置を提供することであ
る。

発明の構成本発明のモータの制御装置は、円盤を回転させ
るためのモータと、このモータを駆動するための
モータ駆動手段と、上記円盤の回転数を制御する
ための回転制御手段と、上記円盤から情報信号を
読み出す情報読出手段と、この情報信号を周波数
−電圧変換して鋸歯状信号を得るfv変換回路と、
上記鋸歯状信号を実質的に尖端保持機能をもつ検
波を行う検波回路と、この検波回路の出力を実質
的に減衰して鋸歯状信号の所定時間内における最
大値とその次に大きい極大値との間に電位をもつ
基準電位を得る係数器と、上記基準電位を閾値と
して上記鋸歯状信号を波形整形して同期信号を得
る比較器と、所定の発振周波数をもつ基準クロツ
クパルスを出力する基準発振源と、上記基準クロ
ツクパルスと上記同期信号の周波数および位相の
誤差を検出して上記回転制御手段に供給する誤差
検出手段を具備してなるものである。

実施例の説明以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。

第２図は本発明の一実施例の概略を示すブロツ
ク図である。第２図において、１は円盤、２はモ
ータ、３はモータ駆動手段、４は情報読出手段、
８は誤差検出手段、１１は基準発振源、２１はfv
回路、２２は検波回路、２３は係数器、２４は比
較器、２５は回転制御手段である。

以上のように構成された本実施例のモータの制
御装置について、以下、その動作を第３図の信号
波形図を参照しつつ説明する。ここで、円盤１、
モータ２、モータ駆動手段３、情報読出手段４、
基準発振源１１は第１図の構成物と同一であり、
また、回転制御手段２５は主制御手段９と同じも
のであるので、反復して説明はしない。

さて、円盤１から読み出された情報信号は、フ
レームごとに１箇所に集中して同期パターンをも
ち、かつ、この同期パターンは他の情報と区別す
るために各フレームで最大の周期をもつものとす
る。いま、同期パターンのビツト数をｎとし、一
般に情報信号の個々の情報のビツト数をｋとする
と、ｋｎ ……(5) なる関係が成立する。ここにｋ，ｎは非負の整数
である。第(1)式の関係より、ｋビツトの情報の周
期t_kは、 t_k＝ｄ／Ｌ・ｋ ……(6) で与えられる。いま、fv回路に接続したコンデン
サ（図示せず）に定電流I_pで充電するものとす
る。このコンデンサの容量をＣとすると、ｋビツ
トの情報がfv回路２１に入力されたときの充電電
圧の極大値E_kは、 E_k＝I_p／Ｃ・t_k ＝I_p／Ｃ・ｄ／Ｌ・ｋ ……(7) で与えられる。一般にモータの制御系の応答周波
数はモータ自体の機械的共振などにより、高々数
10Hzにとられることが多く、これに対してフレー
ムの周波数は数ＫHz以上である。したがつて１フ
レームの間のモータの回転数の変化は事実上無視
できるため、第(2)式においてモータの回転数Ｎは
ほぼ定数とみなせ、線速度Ｌはほぼ定数であるこ
とが判る。よつて第(7)式より極大値E_kは、１フ
レーム中の各情報のビツト数にのみ比例する。

以上の議論より、fv回路２１に入力された情報
信号は、周波数電圧変換により各情報のビツト数
に比例した極大値をもつ鋸歯状信号３１に変換さ
れることが判る。また、１つのフレームでの鋸歯
状信号３１の最大値は、第(5)式より、同期パター
ンの充電電圧の極大値E_oによつて与えられるこ
とが判る。

この鋸歯状信号３１は充電時定数を充分小さく
かつ放電時定数を充分大きくした検波回路２２に
入力することにより、第３図に示すように実質的
に鋸歯状信号３１の最大値E_oを保持した検波信
号３２を得る。この検波信号３２を係数器２３で
平滑化と分圧を行つて閾値信号３３を得る。この
閾値信号３３と同期パターンによる充電ピークだ
けを比較器２４で波形整形し、同期信号３４を作
り出す必要がある。ここで上記の目的を満足する
ためには、この閾値信号３３は常に同期パターン
による充電ピークとそれ以外の全ての情報による
充電ピークの間になければならない。この条件を
満たす検波回路２２の放電時定数τは、同期パタ
ーンを除いた情報の最大ビツト数をｍ，１フレー
ムの周期をt_f、係数器２３の係数をａとしたと
き、第(4)式の関係より、である。ここにl_oは自然対数を表わす。また、閾
値信号の電位E_sは、検波回路の時定数を第(8)式右
辺のｂ倍とすると、 E_s＝I_p／Ｃ・ｄ／Ｌ・an／２・（１＋ｂ・ａ・ｎ／2m
−ａ・ｎ） ……(9) で与えられる。すなわち、閾値信号３３は第(9)式
と第(2)式の関係より、 E_s＝I_p・ｄ・ａ・ｎ／240πrC（１＋ｂ・an／2m−an
）・Ｎ ……(10) となり、モータの回転数Ｎのみに依存する。また
同様に、同期パターンの充電ピークE_oは、第(7)
式より、 E_o＝I_pｄ・ｎ／120πrCＮ ……(11) で与えられる。したがつて、閾値信号３３の電位
E_sと、同期パターンの充電ピークE_oの比は、第
(10)式および第(11)式より E_o／E_s＝ａ／２（１＋ｂ・an／2m−an） ……(12) となり、閾値信号は常に定数となり、回転数Ｎに
依存しない。すなわち、モータ２の回転数が如何
に変化しても、常に閾値は一定比で同期パターン
による充電ピークのみを波形整形することがで
き、かつ同期信号３４は、１フレームにつき１発
のパルスである。この同期信号の周期は、１フレ
ームの周期t_fと同一であり、第(3)式の関係からモ
ータ２の回転数に比例する。したがつて、この同
期信号３５と基準クロツクの周期t_ckと一致させ
ることにより、円盤１は、前述のCLVを満足す
る制御信号を得ることができる。

以上のように、情報信号を周波数電圧変換して
鋸歯状信号を得、かつ、この鋸歯状信号を用いて
閾値信号を得ているために、元々の鋸歯状信号の
同期パターンによる充電ピークをこの閾値信号に
よつて常に相対的な関係を保つたまま波形整形す
ることを可能にしている。したがつて、本実施例
によれば常にモータ２の回転数に比例した周期を
もつ同期信号を得ることができるため、モータ２
回転制御系を単一の制御ループで構成することの
を実現している。

次に、本発明の他の実施例について図面を参照
しながら説明する。

第４図は本発明の他の実施例におけるモータの
制御装置の大概を示すブロツク図を示すものであ
る。第４図において、１は円盤、２はモータ、３
はモータ駆動手段、４は情報読出手段、１１は基
準発振源、２１はfv回路、２２は検波回路、２３
は係数器、２４は比較器、２５は回転制御手段、
４１は欠陥検出手段、４２はfv回路出力制御手段
である。

以上のように構成された本実施例のモータの制
御装置について以下に、その動作を説明する。こ
こで、円盤１、モータ２、モータ駆動手段３、情
報読出手段４、基準発振源１１、fv回路２１、検
波回路２２、係数器２３、比較器２４、回転制御
手段２５は、第２図の実施例で説明したものと同
一であり、反復して説明することは省略する。通
常の情報読出し中には、第２図の実施例におい
て、何ら問題なく同期信号を抽出することができ
る。しかし、円盤１が損傷などで情報信号を一時
的に読み出さなくなる場合を想定してみると、こ
のような欠陥による情報信号の乱れは、通常数百
μ秒にわたることが多い。このため、欠陥が混入
したまま情報信号を周波数−電圧変換することに
より、fv回路２１において出力の鋸歯状信号に過
大なピーク値を発生することになる。このような
過大なピーク値が検波回路２２に印加されると、
検波回路２２の出力は大きく乱れるおそれがあ
る。したがつて、欠陥発生時に限り、何らかの対
策をfv回路２１に対して行う必要がある。

すなわち、情報読出手段４によつて読み出した
情報信号は、欠陥検出手段４１に入力され、この
情報信号の欠陥を検出する。その検出方法として
は、たとえば情報信号の周波数弁別や異常振巾の
検出などを用いる。この欠陥検出手段４１の出力
に応じてfv回路出力制御手段４２は、fv回路２１
の出力を一定値に保持する。その手法としては、
たとえば欠陥期間中の情報信号にこの情報信号よ
り充分短い周期のパルスを付加するか、あるいは
fv回路２１に接続したコンデンサ（図示せず）を
放電状態にするなどの手段を用いればよい。この
動作により、欠陥期間中の情報信号の乱れがfv回
路２１の出力する鋸歯状信号に反影されることは
なくなる。

以上のように本実施例によれば、情報信号に異
常が発生した場合にfv回路２１の出力を一定値に
保つfv回路出力制御手段４２を設けたことによ
り、欠陥のある円盤から情報信号を読み出すよう
な場合においても安定な同期信号の抽出を実現し
ている。

次に、本発明のさらに他の実施例について図面
を参照しながら説明する。

第５図は本発明のさらに他の実施例におけるモ
ータの制御装置のブロツク図を示すものである。
１は円盤、２はモータ、３はモータ駆動手段、４
は情報読出手段、５は信号処理手段、８は誤差検
出手段、１１は基準発振源、２１はfv回路、２２
は検波回路、２３は係数器、２４は比較器、２５
は回転制御手段、４１は欠陥検出手段、５１は切
換手段である。

以上のように構成された本実施例のモータの制
御装置について、以下に、その動作を説明する。
ここで、円盤１、モータ２、モータ駆動手段３、
情報読出手段４、基準発振源１１、fv回路２１、
検波回路２２、係数器２３、比較器２４、回転制
御手段２５は第４図の実施例で説明した構成物と
同一であり、また、信号処理手段５は第１図の従
来例で説明した信号処理手段５と同一であり、反
復して説明はしない。

本実施例においても第４図の実施例と同様に、
情報信号の欠陥に対する対策を目的としたもので
ある。すなわち、検波回路２２の出力が欠陥によ
つて乱された場合に限り比較器２４の出力する同
期信号から信号処理手段５の出力するフレーム同
期信号に切り換えてモータを制御しようというも
のである。

信号処理手段５が情報信号と同期状態にあると
き、情報信号に欠陥が発生したとする。このと
き、欠陥検出手段４１の出力する欠陥検出信号に
よつて、切換手段５１を切り換えて、信号処理手
段の出力するフレーム同期信号を誤差検出手段８
に印加する。これは、信号処理手段５の応答が検
波回路２２の応答に較べて充分高いため、欠陥終
了後信号処理手段５の方がすみやかに通常動作に
復起することを利用したものである。

以上のように本実施例によれば、異常発生時に
復起の速いフレーム同期信号を用いることによ
り、欠陥による情報信号の乱れが、回転制御系に
誤差量として印加されることを防ぐ効果を実現し
ている。

なお、以上の実施例では検波回路２２と係数器
２３を便宜上分離して説明したが、検波回路２２
が係数機能をもつてもよい。また、比較器２４は
いわゆる比較機能をもてばよく、たとえば差動増
幅器などでも代用できる。

また、以上の実施例では誤差信号をホールドす
るような動作を印加していないが、この機能を誤
差検出手段８の出力に用いることにより、欠陥に
対するモータの制御系の安定性が向上することは
云うまでもない。

発明の効果以上の説明から明らかなように、本発明は情報
信号を周波数−電圧変換した鋸歯状信号を検波し
て閾値を作り、この閾値によつて鋸歯状信号を波
形整形して同期信号を作り出す構成をとつている
ので、情報信号のフレーム周期に無関係に同期信
号を抽出できるという優れた効果が得られる。そ
の効果により単一の制御ループでモータを制御で
きるため、安価に構成できるという効果が得られ
る。

さらに、欠陥検出を加えて欠陥中にfv回路の出
力を一定値に保つfv回路出力制御回路を加えたこ
とにより、情報信号中の欠陥がある場合でも安定
な同期信号の抽出ができるという効果が得られ
る。また、欠陥検出により２つの同期信号を切り
換えるという構成にすることにより、欠陥による
同期信号の乱れがモータの操作量として回転の乱
れを生じることがないという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の概略を示すブロツク図、第２
図は本発明の一実施例の概略を示すブロツク図、
第３図は本発明の一実施例における信号波形図、
第４図は本発明の他の実施例の概略を示すブロツ
ク図、第５図は本発明のさらに別の実施例の概略
を示すブロツク図である。１……円盤、２……モータ、３……モータ駆動
手段、４……情報読出手段、５……信号処理手
段、８……誤差検出手段、１１……基準発振源、
２１……fv回路、２２……検波回路、２３……係
数器、２４……比較器、２５……回転制御手段、
４１……欠陥検出手段、４２……fv回路出力制御
手段、５１……切換手段。

Claims

【特許請求の範囲】１円盤を回転させるためのモータと、このモー
タを駆動するためのモータ駆動手段と、上記円盤
の回転数を制御するための回転制御手段と、上記
円盤から情報信号を読み出す情報読出手段と、上
記情報信号を変換して鋸歯状信号を得る変換回路
と、上記鋸歯状信号を実質的に尖端保持機能をも
つ検波を行う検波回路と、その検波回路の出力を
実質的に減衰して鋸歯状信号の所定時間内におけ
る最大値とその次に大きい極大値との間に基準値
を得る係数器と、上記基準値を閾値として上記鋸
歯状信号を波形整形して同期信号を得る比較器
と、所定の発振周波数をもつ基準クロツクパルス
を出力する基準発振源と、上記基準クロツクパル
スと上記同期信号の周波数および位相の誤差を検
出して上記回転制御手段に供給する誤差検出手段
を具備してなることを特徴とするモータの制御装
置。２情報読出手段が出力する情報信号によつて円
盤の欠陥を検出する欠陥検出手段と、欠陥期間中
変換回路の出力を所定値以下に保つ変換回路出力
制御手段を具備し、上記変換回路出力制御手段を
上記欠陥検出手段の出力によつて制御するように
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のモータの制御装置。３情報読出手段が出力する情報信号によつて円
盤の欠陥を検出する欠陥検出手段と、この情報信
号から同期パタンを識別してフレーム同期信号を
抽出する信号処理手段と、このフレーム同期信号
と比較器の出力する同期信号のいずれか一方を選
択して誤差検出信号に供給する切換手段を具備
し、上記欠陥検出手段の出力によつて切換手段を
制御するようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のモータの制御装置。