(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの端子を有するｎ個（ｎは２以上の整数）の回路素子に印加すべき電圧を発生させるためのｎ個の第１の指令値を受け取り、前記ｎ個の第１の指令値に基づいて、ｎより１大きいｐ個の第２の指令値を発生し、出力する制御手段と、
前記ｐ個の第２の指令値に基づいて、ｐ個の駆動電圧を発生し、出力する駆動手段とを備え、
前記制御手段は、線形行列演算手段を含み、
前記線形行列演算手段は、前記ｎ個の第１の指令値を、大きさｐ×ｎの一般逆行列に乗じ、前記ｐ個の第２の指令値を出力し、
前記ｐ個の駆動電圧のうち、少なくとも１つは、前記第１の指令値の少なくとも１つに基づいて変動する電圧であって、２つ以上の前記回路素子のそれぞれ一端子へ共通に印加される、回路素子駆動装置。
【請求項２】
前記一般逆行列は、前記第２の指令値のノルムを最小にする一般逆行列である請求項１に記載の回路素子駆動装置。
【請求項３】
前記一般逆行列は、前記第２の指令値の重み係数付きノルムを最小にする一般逆行列である請求項１に記載の回路素子駆動装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の指令値の履歴に基づいて、前記重み係数を変化させる請求項３に記載の回路素子駆動装置。
【請求項５】
前記重み係数は、前記第１の指令値の時間に関するノルムを用いて決定される請求項３に記載の回路素子駆動装置。
【請求項６】
２つの端子を有するｎ個（ｎは２以上の整数）の回路素子に印加すべき電圧を発生させるためのｎ個の第１の指令値を受け取り、前記ｎ個の第１の指令値に基づいて、ｎより１大きいｐ個の第２の指令値を発生し、出力する制御手段と、
前記ｐ個の第２の指令値に基づいて、ｐ個の駆動電圧を発生し、出力する駆動手段とを備え、
前記駆動手段は、前記ｎ個の回路素子の一端をそれぞれ接続した共通端子と、前記ｎ個の回路素子の他端をそれぞれ独立に設けたｎ個の個別端子とにそれぞれ印加するべき（ｎ＋１）個の駆動電圧を発生し、
前記制御手段は、前記ｎ個の第１の指令値を受け取り、前記（ｎ＋１）個の駆動電圧を発生するよう前記駆動手段へ（ｎ＋１）個の前記第２の指令値を出力し、
ｋは前記回路素子の番号を表す１からｎまでの整数であって、
前記制御手段は、前記ｎ個の第１の指令値ｕkのうちの最大値ｕmaxを検出する最大値検出手段と、前記ｎ個の第１の指令値ｕkのうちの最小値ｕminを検出する最小値検出手段とを備え、少なくとも前記ｕmaxと前記ｕminとを用いて、前記共通端子に印加すべき駆動電圧を発生させる前記第２の指令値αを生成し、前記第２の指令値αを前記ｎ個の第１の指令値ｕkのそれぞれに加算して前記個別端子に与えるｎ個の第２の指令値ｒkを発生させ、
前記ｐ個の駆動電圧のうち、少なくとも１つは、前記第１の指令値の少なくとも１つに基づいて変動する電圧であって、２つ以上の前記回路素子のそれぞれ一端子へ共通に印加される、回路素子駆動装置。
【請求項７】
前記制御手段は、最大値ｕmaxと最小値ｕminとの平均値を反転出力して前記第２の指令値αを生成する請求項６に記載の回路素子駆動装置。
【請求項８】
２つの端子を有するｎ個（ｎは２以上の整数）の回路素子に印加すべき電圧を発生させるためのｎ個の第１の指令値を受け取り、前記ｎ個の第１の指令値に基づいて、ｎより１大きいｐ個の第２の指令値を発生し、出力する制御手段と、
前記ｐ個の第２の指令値に基づいて、ｐ個の駆動電圧を発生し、出力する駆動手段とを備え、
前記駆動手段は、前記ｎ個の回路素子の一端をそれぞれ接続した共通端子と、前記ｎ個の回路素子の他端をそれぞれ独立に設けたｎ個の個別端子とにそれぞれ印加するべき（ｎ＋１）個の駆動電圧を発生し、
前記制御手段は、前記ｎ個の第１の指令値を受け取り、前記（ｎ＋１）個の駆動電圧を発生するよう前記駆動手段へ（ｎ＋１）個の前記第２の指令値を出力し、
前記駆動手段は、前記第２の指令値に比例した前記駆動電圧を発生する非飽和範囲と、前記第２の指令値にかかわらず一定の値の駆動電圧を発生する飽和範囲とを有する非線形関数を備え、前記制御手段は、前記ｎ個の第１の指令値より非線形な関係を用いて前記（ｎ＋１）個の第２の指令値を算出し、
ｋは前記回路素子の番号を表す１からｎまでの整数として、
前記制御手段において、前記（ｎ＋１）個の第２の指令値が前記非飽和範囲の最大値よりも大きいかまたは最小値よりも小さい場合に、前記非飽和範囲に対する前記ｎ個の第１の指令値ｕkの超過量をｎ個の出力不足量ｓkとして与える出力不足量算出手段を備え、
前記ｎ個の出力不足量ｓkのうちの少なくとも１つを用いて前記共通端子に与える前記第２の指令値αを生成すると共に、前記第２の指令値αを前記ｎ個の第１の指令値ｕkに加算して前記個別端子に与える前記ｎ個の第２の指令値ｒkを発生し、
前記ｐ個の駆動電圧のうち、少なくとも１つは、前記第１の指令値の少なくとも１つに基づいて変動する電圧であって、２つ以上の前記回路素子のそれぞれ一端子へ共通に印加される、回路素子駆動装置。
【請求項９】
前記制御手段が、前記ｎ個の出力不足量ｓkを引数とする評価関数を用いて、前記評価関数を最小とするように第２の指令値αを決定する請求項８に記載の回路素子駆動装置。
【請求項１０】
前記評価関数は、前記出力不足量ｓkの最大値を出力する関数である請求項９に記載の回路素子駆動装置。
【請求項１１】
前記評価関数は重み係数ｗkで重み付けされた関数である請求項９に記載の回路素子駆動装置。
【請求項１２】
前記第２の指令値αを求める手順が、第ｉ番目の回路素子の第１の指令値ｕiと前記指令値ｕiと符号の異なる第ｊ番目の回路素子の第１の指令値ｕjとに係わる所定の計算式を用いて複数の第２の指令値の候補αijを求め、前記複数の第２の指令値の候補αijから前記評価関数が最小となる前記第２の指令値αを選出する請求項１０または請求項１１に記載の回路素子駆動装置。
【請求項１３】
前記評価関数に出力不足量ｓkのノルムを用いた請求項９に記載の回路素子駆動装置。
【請求項１４】
前記第２の指令値αを求める手順が、第ｉ番目の回路素子の第１の指令値ｕiと前記指令値ｕiと符号の異なる第ｊ番目の回路素子の第１の指令値ｕjとに係わる所定の計算式を用いて複数の初期値候補αijを求め、前記初期値候補αijから評価関数が最小となる初期値α0を第１の繰り返し手順で選出した後に、前記初期値α0を出発点とし、α＝０を初期の探索方向とした第２の繰り返し手順を用いて前記評価関数が最小となる前記第２の指令値αを探索する請求項１３に記載の回路素子駆動装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、
前記ｎ個の出力不足量ｓkのうちの最大値ｓmaxを検出する最大値検出手段と、
前記ｎ個の出力不足量ｓkのうちの最小値ｓminを検出する最小値検出手段とを備え、
少なくとも前記最大値ｓmaxと前記最小値ｓminとを用いて共通端子に与える前記第２の指令値αを生成する請求項８に記載の回路素子駆動装置。
【請求項１６】
前記最大値ｓmaxと前記最小値ｓminとの加算反転出力が前記第２の指令値αである請求項１５に記載の回路素子駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路素子を駆動する装置および回路素子の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コイルや抵抗などに代表される２端子回路素子へ電圧を印加するには、回路素子１個あたり２本の配線を必要とする。したがって、例えば、３つのコイルに対して独立して電圧を印加しようとすれば、６本の配線が必要となる。
【０００３】
複数の２端子回路素子に独立して電圧を印加すべき装置の一例として、光ディスク装置に使用するレンズ駆動装置があげられる。例えば、特開平７−６５３９７号公報に開示されているように、ディスクと光ヘッドの光軸との傾きをレンズ駆動装置によって駆動される対物レンズの傾きで補正する技術が従来より知られている。
【０００４】
このような装置では、対物レンズを３自由度で駆動するため、３種類のコイルが用いられる。具体的には、対物レンズをトラッキング方向へ駆動するトラッキングコイル、対物レンズをフォーカス方向へ駆動するフォーカスコイル、および対物レンズをディスクに対して傾斜駆動するチルトコイルが用いられる。
【０００５】
これらのコイルへの給電は、対物レンズを保持する４本の導電性バネを通じて行うのが一般的である。例えば３つのコイルを個別に駆動する場合は、トラッキングコイルとフォーカスコイルへの通電は４本の導電性バネを通じて行い、残りのチルトコイルへの通電は、細い線を外部回路まで引き出して行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような接続を行う場合、チルトコイルへ通電するための配線が対物レンズを支持する４本の導電性バネに対して負荷として作用してしまい、バネ定数をばらつかせる要因となってしまう。また、チルトコイルへ配線を接続したり、接続した配線が４本の導電性バネに対して均等な負荷となるよう配線を固定したりする工程が必要である。
【０００７】
一方、３つのコイルの一端を共通端子として結線し、各コイルの一端に接続される３つの配線および共通端子に接続される１つの配線を４本の導電性バネに割り当てる場合、上述の問題は解決される。しかし、この場合には、コイルに印加できる最大電圧が半分に低下してしまうという問題が生じる。この問題を以下に詳述する。
【０００８】
例えば、５Ｖの直流電源を電源電圧として用いて、コイルを駆動する場合を考える。図１８に示すように、３つのコイル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃをスイッチング素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにそれぞれ接続する。この場合、３つのコイル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに対して、合計６つの端子に配線を接続する必要がある。各コイルの両端のそれぞれが、電源電圧１０５の高電位側１０５Ｈおよび低電位側１０５Ｌのいずれにも接続され得るよう各スイッチが接続を切り替えれば、各コイルの両端に印加できる電圧は、−５Ｖ〜＋５Ｖの範囲の値となる。
【０００９】
一方、図１９に示すように、３つのコイル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの一端を共通端子として基準電位に接続する場合、３つのコイル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの他端は、電源電圧１０５の高電位側１０５Ｈおよび低電位側１０５Ｌのいずれにも接続され得るように、スイッチング素子１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに接続する。共通端子を設けることにより、３つのコイル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの駆動に必要な端子は、４つとなる。しかし、この場合、図１９において破線１０７で示すように、電源電圧１０５の低電位側１０５Ｌを基準電位に接続すると、各素子に印加できる電圧は０Ｖ〜＋５Ｖとなってしまい、逆方向の電圧は印加できない。逆方向の電圧も印加できるようにするには、破線１０７に変えて実線１０６で示すように、電源電圧１０５の中点を基準電位とする必要があり、この場合には、各素子に印加できる電圧は−２．５〜＋２．５Ｖとなってしまう。
【００１０】
このように、上述のレンズ駆動装置において、３つのコイルの一端を共通端子として結線し、それぞれのコイルを駆動する場合には、１つのコイルに印加できる瞬時の最大電圧が半分に低下してしまう。その結果、各コイルによって駆動されるレンズの推力が低下してしまう。例えば、トラック偏芯量が規格値以上に大きいディスクがディスク装置に装着された場合、トラッキング方向へのレンズ駆動推力が不足してしまう。また、ディスクの面振れ量が規格値以上に大きいディスクがディスク装置に装着された場合、フォーカス方向へのレンズ駆動推力が不足してしまう。このようなディスクを用いる場合、例えば、ディスクを高倍速再生する場合に、ディスクから正しく情報を再生できないという問題が生じる。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決し、回路素子に印加できる瞬時の最大電圧を低下させないようにしながら複数の回路素子を駆動するのに必要な配線を減らすことのできる回路素子駆動装置および回路素子の駆動方法に関する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路素子駆動装置は、２つの端子を有するｎ個（ｎは２以上の整数）の回路素子に印加すべき電圧を発生させるためのｎ個の第１の指令値を受け取り、前記ｎ個の第１の指令値に基づいて、ｐ個（ｐは（ｎ＋１）以上であり、２ｎ未満の整数）の第２の指令値を発生し、出力する制御手段と、前記ｐ個の第２の指令値に基づいて、ｐ個の駆動電圧を発生し、出力する駆動手段とを備え、前記ｐ個の駆動電圧のうち、少なくとも１つは、前記第１の指令値の少なくとも１つに基づいて変動する電圧であって、２つ以上の前記回路素子のそれぞれ一端子へ共通に印加される。
【００１３】
ある好ましい実施形態において、前記制御手段は、前記駆動電圧に関する評価関数が実質的に最小となるように前記第２の指令値を設定する。
【００１４】
ある好ましい実施形態において、前記制御手段は、前記第１の指令値に基づいて前記回路素子に印加すべき電圧と、前記駆動手段が発生する前記駆動電圧との差が実質的に最小となるように、前記第２の指令値を発生させる。
【００１５】
ある好ましい実施形態において、前記制御手段は、線形行列演算手段を含む。
【００１６】
ある好ましい実施形態において、前記線形行列演算手段は、前記ｎ個の第１の指令値を、大きさｐ×ｎの一般逆行列に乗じ、前記ｐ個の第２の指令値を出力する。
【００１７】
ある好ましい実施形態において、前記一般逆行列は、前記第２の指令値のノルムを最小にする一般逆行列である。
【００１８】
ある好ましい実施形態において、前記一般逆行列は、前記第２の指令値の重み係数付きノルムを最小にする一般逆行列である。
【００１９】
ある好ましい実施形態において、前記制御手段は、前記第１の指令値の履歴に基づいて、前記重み係数を変化させる。
【００２０】
ある好ましい実施形態において、前記重み係数は、前記第１の指令値の時間に関するノルムを用いて決定される。
【００２１】
ある好ましい実施形態において、前記駆動手段は、前記第２の指令値に基づいてデューティを可変するスイッチング信号をそれぞれ出力するｐ個のデューティ可変手段と、前記スイッチング信号により電源電圧の最大値あるいは電源電圧の最小値を交互に切替えてそれぞれ出力するｐ個のスイッチング駆動手段とを備えている。
【００２２】
ある好ましい実施形態において、前記デューティ可変手段は、マイコンあるいはデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を含み、前記マイコンあるいはＤＳＰを用いたソフトウエアのタイマー処理によって、入出力ポートのビットを周期的に反転させた信号を前記スイッチング駆動手段に出力する。
【００２３】
ある好ましい実施形態において、前記第１の指令値が周期的な信号であり、予め計算した前記第２の指令値の少なくとも１つを所定の記憶装置に蓄えておき、前記第１の指令値の周期に同期して前記記憶装置から前記第２の指令値を取り出して、前記駆動手段へ出力する。
【００２４】
ある好ましい実施形態において、前記ｎが３であり、前記ｐが４であり、前記４個の駆動電圧の１つは、前記3個の２端子回路素子のそれぞれの一端へ共通に印加される。
【００２５】
ある好ましい実施形態において、前記ｐはｎより１大きい整数であって、前記駆動手段は、前記ｎ個の回路素子の一端をそれぞれ接続した共通端子と、前記ｎ個の回路素子の他端をそれぞれ独立に設けたｎ個の個別端子とにそれぞれ印加するべき（ｎ＋１）個の駆動電圧を発生し、前記制御手段は、前記ｎ個の第１の指令値を受け取り、前記（ｎ＋１）個の駆動電圧を発生するよう前記駆動手段へ（ｎ＋１）個の前記第２の指令値を出力する。
【００２６】
ある好ましい実施形態において、ｋは前記回路素子の番号を表す１からｎまでの整数であって、前記制御手段は、前記ｎ個の第１の指令値ｕkのうちの最大値ｕmaxを検出する最大値検出手段と、前記ｎ個の第１の指令値ｕkのうちの最小値ｕminを検出する最小値検出手段とを備え、少なくとも前記ｕmaxと前記ｕminとを用いて、前記共通端子に印加すべき駆動電圧を発生させる前記第２の指令値αを生成し、前記第２の指令値αを前記ｎ個の第１の指令値ｕkのそれぞれに加算して前記個別端子に与えるｎ個の第２の指令値ｒkを発生させる。
【００２７】
ある好ましい実施形態において、前記制御手段は、最大値ｕmaxと最小値ｕminとの平均値を反転出力して前記第２の指令値αを生成する。
【００２８】
ある好ましい実施形態において、前記駆動手段は、前記第２の指令値に比例した前記駆動電圧を発生する非飽和範囲と、前記第２の指令値にかかわらず一定の値の駆動電圧を発生する飽和範囲とを有する非線形関数を備え、前記制御手段は、前記ｎ個の第１の指令値より非線形な関係を用いて前記（ｎ＋１）個の第２の指令値を算出し、ｋは前記回路素子の番号を表す１からｎまでの整数として、前記制御手段において、前記（ｎ＋１）個の第２の指令値が前記非飽和範囲の最大値よりも大きいかまたは最小値よりも小さい場合に、前記非飽和範囲に対する前記ｎ個の第１の指令値ｕkの超過量をｎ個の出力不足量ｓkとして与える出力不足量算出手段を備え、前記ｎ個の出力不足量ｓkのうちの少なくとも１つを用いて前記共通端子に与える前記第２の指令値αを生成すると共に、前記第２の指令値αを前記ｎ個の第１の指令値ｕkに加算して前記個別端子に与える前記ｎ個の第２の指令値ｒkを発生する。
【００２９】
ある好ましい実施形態において、前記制御手段が、前記ｎ個の出力不足量ｓkを引数とする評価関数を用いて、前記評価関数を最小とするように第２の指令値αを決定する。
【００３０】
ある好ましい実施形態において、前記評価関数は、前記出力不足量ｓkの最大値を出力する関数である。
【００３１】
ある好ましい実施形態において、前記評価関数は重み係数ｗkで重み付けされた関数である。
【００３２】
ある好ましい実施形態において、前記第２の指令値αを求める手順が、第ｉ番目の回路素子の第１の指令値ｕiと前記指令値ｕiと符号の異なる第ｊ番目の回路素子の第１の指令値ｕjとに係わる所定の計算式を用いて複数の第２の指令値の候補αijを求め、前記複数の第２の指令値の候補αijから前記評価関数が最小となる前記第２の指令値αを選出する。
【００３３】
ある好ましい実施形態において、前記指令値の候補αijを求める所定の計算式が、重み係数ｗkと所定の定数ｑと（数１）で定義される符号関数ｓｇｎ（ｘ）を用いて、（数２）のように表される。
【００３４】
ある好ましい実施形態において、前記評価関数に出力不足量ｓkのノルムを用い。
【００３５】
ある好ましい実施形態において、前記第２の指令値αを求める手順が、第ｉ番目の回路素子の第１の指令値ｕiと前記指令値ｕiと符号の異なる第ｊ番目の回路素子の第１の指令値ｕjとに係わる所定の計算式を用いて複数の初期値候補αijを求め、前記初期値候補αijから評価関数が最小となる初期値α0を第１の繰り返し手順で選出した後に、前記初期値α0を出発点とし、α＝０を初期の探索方向とした第２の繰り返し手順を用いて前記評価関数が最小となる前記第２の指令値αを探索する。
【００３６】
ある好ましい実施形態において、前記制御手段は、前記ｎ個の出力不足量ｓkのうちの最大値ｓmaxを検出する最大値検出手段と、前記ｎ個の出力不足量ｓkのうちの最小値ｓminを検出する最小値検出手段とを備え、少なくとも前記最大値ｓmaxと前記最小値ｓminとを用いて共通端子に与える前記第２の指令値αを生成する。
【００３７】
ある好ましい実施形態において、前記最大値ｓmaxと前記最小値ｓminとの加算反転出力が前記第２の指令値αである。
【００３８】
また、本発明の他の回路素子駆動装置は、２つの端子を有するｎ個（ｎは２以上の整数）の回路素子に印加すべき電圧を発生させるためのｎ個の第１の指令値を受け取り、前記ｎ個の第１の指令値に基づいて、ｐ個（ｐは（ｎ＋１）以上であり、２ｎ未満の整数）の第２の指令値を発生し、出力する制御手段と、  前記ｐ個の第２の指令値に基づいて、ｐ個の駆動電圧を発生し、出力する駆動手段とを備え、前記制御手段は、２つ以上の前記回路素子のそれぞれの一端子を共通に接続した共通端子に印加すべき駆動電圧に対応する前記第２の指令値を、前記第１の指令値の少なくとも１つに基づいて発生する。
【００３９】
ある好ましい実施形態において、前記制御手段は、前記２つ以上の回路素子の前記共通端子でないもう一方の各個別端子に印加すべき駆動電圧に対応する前記第２の指令値を、前記第１の指令値に基づいて発生させる。
【００４０】
また、本発明のディスク装置は、上記いずれかの回路素子駆動装置と、対物レンズ、トラッキングコイル、フォーカスコイルおよびチルトコイルを含むレンズ駆動装置とを含む。
【００４１】
ある好ましい実施形態において、前記ディスク装置は、前記トラッキングコイル、フォーカスコイルおよびチルトコイルのそれぞれの一端に共通に接続された導電性弾性体と、前記トラッキングコイル、フォーカスコイルおよびチルトコイルの他端のそれぞれに接続された３つの導電性弾性体とを更に含む。
【００４２】
また、本発明の回路素子の駆動方法は、２つの端子を有するｎ個（ｎは２以上の整数）の回路素子をｎ個の第１の指令値に基づいて駆動する方法であって、前記ｎ個の第１の指令値に基づいて変動するｎ個の駆動電圧と、前記ｎ個の第１の指令値の少なくとも１つに基づいて変動する１つの共通駆動電圧とを発生させ、前記ｎ個の回路素子のそれぞれの一端に共通して前記共通駆動電圧を印加し、前記ｎ個の回路素子のそれぞれの他端に前記ｎ個の駆動電圧を印加する。
【００４３】
ある好ましい実施形態において、前記共通駆動電圧を、前記ｎ個の第１の指令値の最大値および最小値に基づいて発生させる。
【００４４】
ある好ましい実施形態において、前記第１の指令値に基づいて前記回路素子に印加すべきそれぞれの電圧と、前記回路素子の両端に印加されるそれぞれの電位差との差が実質的に最小となるように、前記ｎ個の駆動電圧と前記共通駆動電圧とを決定する。
【００４５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、図１および図２を参照しながら、本発明の回路素子駆動装置の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の回路素子駆動回路を示すブロック図である。
【００４６】
本実施形態の回路素子駆動装置は、スピンドルモータ１を駆動する。スピンドルモータ１は、それぞれ２端子回路素子であるコイル２、３および４を含む。各コイルの一端は共通端子５に共通に接続され、他端はそれぞれ個別端子２ａ、３ａおよび４ａに接続される。共通端子５、個別端子２ａ、３ａおよび４ａはスピンドルモータ１より引き出されている。つまり、３個のコイルに対して４つの端子が引き出されている。
【００４７】
本実施形態の回路素子駆動装置は、駆動部６および制御部７を備え、第１の指令値である電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3を受け取って、共通端子５、個別端子２ａ、３ａおよび４ａへ印加される駆動電圧である電圧Ｖcom、Ｖ1、Ｖ2およびＶ3を出力する。
【００４８】
電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3は、コイル２、３および４に印加すべき電圧の情報を含んでいる。制御部７は、電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3を受け取り、これらの電圧指令値に基づいて所定の演算を行い、その結果に基づいて、第２の指令値である、共通指令値α、補正指令値ｒ1、ｒ2およびｒ3を発生させる。そして、駆動部６が、共通指令値α、補正指令値ｒ1、ｒ2およびｒ3を受け取り、これらの指令値に従って、電圧Ｖcom、Ｖ1、Ｖ2およびＶ3を発生し、共通端子５、個別端子２ａ、３ａおよび４ａへ印加する。
【００４９】
第２の指令値の取りうる範囲のうちの所定の範囲内では、駆動電圧は、対応する第２の指令値に比例している。例えば、第２の指令値が−１．０から＋１．０の範囲の値をとり得ると仮定し、駆動電圧が比例する範囲を−０．５から＋０．５の範囲であるとする。また、この駆動電圧が比例する範囲に対して、駆動電圧が駆動部６に印加される電源電圧の最小値から電源電圧の最大値までをとるよう対応させる。この場合、補正指令値ｒ1が０のとき、電圧Ｖ1は電源電圧の半値が出力される。具体的に、電源が０Ｖから＋５Ｖまでの値をとる片電源の場合、補正指令値ｒ1が０であれば、電圧Ｖ1は２．５Ｖとなる。
【００５０】
駆動部６は電源電圧の範囲を超えて電圧を出力できず、駆動部６が出力可能な電圧範囲は、電源の電圧範囲によって制約をうける。このため、補正指令値ｒ1が＋０．５以上の場合は、電源電圧の最大値＋５Ｖが出力される。逆に補正指令値ｒ1が−０．５以下の場合は、電源電圧の最小値０Ｖが出力される。すなわち、補正指令値ｒ1の絶対値が０．５を超える時は出力電圧が飽和する。補正指令値ｒ1と電圧Ｖ1の関係を具体的に説明したが、他の第２の指令値と駆動電圧との関係も同様である。
【００５１】
以後の説明において、ｋは回路素子の番号を示す１から３までの整数とし、それぞれの指令値に記号ｋをつけて表す。例えば、第１の指令値である電圧指令値はｕkと表し、３つの指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3を示す。同様に第２の指令値および駆動電圧を指令値ｒkおよび電圧Ｖkと表す。
【００５２】
以下に、制御部７の構成を説明する。図１に示すように、制御部７は、最大値検出部８、最小値検出部９、反転平均部１０および加算部１１、１２、１３を含んでいる。最大値検出部８は、電圧指令値ｕkのうちの最大値ｕmaxを検出する。最小値検出部９は、電圧指令値ｕkのうちの最小値ｕminを検出する。検出した最大値ｕmaxと最小値ｕminは、反転平均部１０に入力される。反転平均部１０は、最大値ｕmaxと最小値ｕminとの平均値を求め、その平均値の符号を反転した値を共通指令値αとして出力をする。即ち、（数３）によって算出される共通指令値αを出力する。
【００５３】
【数３】
0004157316.tif 000002
【００５４】
加算部１１、加算部１２および加算部１３は、それぞれ、電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3を受け取り、共通指令値αと加算して、補正指令値ｒ1、ｒ2およびｒ3を出力する。即ち、加算部１１、加算部１２および加算部１３は、（数４）によって算出される補正指令値ｒkを出力する。
【００５５】
【数４】
0004157316.tif 000003
【００５６】
従来の回路素子駆動装置では、共通端子に電源電圧の中点の値に固定された電圧を印加していた。つまり、従来技術では、共通端子に印加される電圧は変化しない。これに対して、本発明の回路素子駆動装置では、共通端子５に変動する電圧を印加して、積極的に共通端子を駆動しており、共通端子５の制御方法にひとつの特徴がある。以上のように構成される回路素子駆動装置の動作を更に具体的に説明する。以下の例では、スピンドルモータ１のそれぞれのコイルを正弦波で駆動する場合を考える。
【００５７】
図２は、回路素子駆動装置の制御部７が受け取る第１の指令値および出力する第２の指令値を示している。図２において、横軸は時間の経過を示し、モータ駆動の１周期が１となるよう正規化されている。縦軸は電圧指令値ｕk、補正指令値ｒkおよび共通指令値αの大きさを示し、同様に正規化されている。電圧指令値ｕ1は最大振幅０．５８の正弦波である。電圧指令値ｕ2は電圧指令値ｕ1に対して時間が１／３だけ後れた正弦波である。電圧指令値ｕ3は電圧指令値ｕ2に対して時間が１／３だけ後れた正弦波である。
【００５８】
図１に示すように、最大値計算部８、最小値計算部９は、電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3を受け取り、最大値ｕmaxおよび最小値ｕminを反転平均部１０へ出力する。反転平均部１０は（数３）で求められる共通指令値αを出力する。図２に示すように、共通指令値αは、電圧指令値ｕkの１／３の周期を持ち、最大振幅が０．１４の三角波となる。
【００５９】
加算部１１、１２および１３は共通指令値αと電圧指令値ｕkとを加算し、（数４）で求められる補正指令値ｒkを出力する。図２に示すように、補正指令値ｒkは正弦波の山部が変形した略台形波になる。補正指令値ｒ1、ｒ2およびｒ3は互いに時間１／３だけずれており、振幅は±０．５以内である。
【００６０】
このように発生した共通指令値αならびに補正指令値ｒ1、ｒ2およびｒ3は、図１に示す駆動部６へ入力され、これらの指令値に比例した駆動電圧である電圧Ｖcom、Ｖ1、Ｖ2およびＶ3が発生する。例えば、図２に示される指令値の５倍の値が電圧Ｖcom、Ｖ1、Ｖ2およびＶ3として駆動部６から出力される。
【００６１】
共通指令値αは、−０．１４から＋０．１４の範囲の値をとるため、電圧Ｖcomは、−０．７Ｖから＋０．７Ｖの範囲の値をとる。また、補正指令値ｒ1、ｒ2およびｒ3は−０．５Ｖから＋０．５Ｖの値をとるため、電圧Ｖ1、Ｖ2およびＶ3は、−２．５Ｖから＋２．５Ｖの範囲の値をとる。これらの値はいずれも電源電圧の中点の値以下である。
【００６２】
図１に示すように、コイル２、３および４に印加される電圧は、それぞれ共通端子５と個別端子２ａとの電位差、共通端子５と個別端子３ａとの電位差および共通端子５と個別端子４ａとの電位差となる。コイル２、３および４に印加される電圧が最大となるのは、図２に示すように、共通指令値αが−０．１４となり、補正指令値ｒ1が０．４４となるときである。このとき、電圧ＶcomおよびＶ1は、−０．７Ｖおよび２．２Ｖとなり、コイル２には２．９Ｖの電圧が印加される。このため、時間の経過に伴って、コイル２には振幅２．９Ｖの正弦波が印加される。すなわち、コイル２に印加される最大電圧および最小電圧は、それぞれ＋２．９Ｖおよび−２．９Ｖである。コイル３および４の両端にも同様に−２．９Ｖから＋２．９Ｖの電圧が印加される。
【００６３】
共通端子５を電源電圧の中点に固定する従来の駆動では、従来技術として説明したように、最大電圧は２．５Ｖを印加するのが限界であったが、本発実施形態によれば、２．９Ｖの電圧を印加することが可能となり、印加できる電圧を１６％も増大させることができる。これは、図２に示すように、共通指令値αが一定の値をとるのではなく、変動しているからである。つまり、共通指令値αに基づく電圧Ｖcomが変動する値であり、共通端子５には変動する電圧Ｖcomが印加されるからである。個別端子２ａ、３ａおよび４ａに印加される電圧が、電源電圧の中点の値以上をとることができなくても、共通端子５に個別端子２ａとは逆の符号の電圧を印加することによって、回路素子であるコイル２、３、および４には、電源電圧の中点の値以上の電圧を印加することが可能となるのである。
【００６４】
つまり、コイル２、３、および４は、電圧指令値ｕkに基づいて変動する電圧Ｖ1、Ｖ2およびＶ3と、電圧指令値ｕkに基づいて変動する電圧Ｖcomを発生させ、電圧Ｖcomをコイル２、３、および４の一端に共通に接続された共通端子５に印加し、電圧Ｖ1、Ｖ2およびＶ3をコイル２、３、および４のそれぞれの他端である個別端子２ａ、３ａおよび４ａに印加することによって駆動している。このように各コイルの一端を共通端子５に共通に接続することによって３つのコイルと接続すべき端子や配線の数を少なくすることができる。また、上述したように、共通端子５へ印加する電圧も変動させて、コイル２、３、および４を駆動するので、各コイルに印加する電圧の最大値が小さくなってしまうことを防止できる。
【００６５】
本実施形態において、電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3の位相は、１／３周期ずつずれていたが、電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3の位相が同相である場合、各コイルに印加できる最大電圧を５Ｖにすることもできる。
【００６６】
また、スピンドルモータのコイルを駆動する場合のように、回路素子を駆動する指令値の波形が周期的である場合、共通指令値αの波形も周期的になる。また、共通指令値αは電圧指令値ｕkの振幅に比例する。従って、１周期分の共通指令値αをメモリに記録しておき、電圧指令値ｕkに応じてメモリから値を呼び出せば、計算の必要が無くなる。演算に必要とする時間と消費電力とを低減できる。
【００６７】
なお、本実施形態において、駆動部６および制御部７、ならびに、これらに含まれる最大値検出部８等の各部分は、上述の説明から明らかなように、電子部品を用いた公知の電子回路により構成してもよい。マイクロコンピュータやＤＳＰを用い、ソフトウエアによる信号処理することによって上述するような機能を実現してもよい。
【００６８】
（第２の実施形態）
本発明の回路素子駆動装置の第２の実施形態を以下に説明する。本実施形態では、レンズ駆動装置と、レンズ駆動装置を制御する回路素子駆動装置とを有するディスク装置を説明する。図３はレンズ駆動装置のレンズ駆動部２０を示している。レンズ駆動部２０は、レンズ１９と、トラッキングコイル２１と、フォーカスコイル２２と、チルトコイル２３とを備える。レンズ１９はレンズホルダ１６に保持されており、トラッキングコイル２１、フォーカスコイル２２およびチルトコイル２３がレンズホルダ１６に固定されている。トラッキングコイル２１は、実際には直列に接続された４つのコイルを含み、フォーカスコイル２２は直列に接続された２つのコイルを含んでいる。
【００６９】
これら３種類のコイルのそれぞれ一端は導電性弾性体１７ａに共通に接続されている。トラッキングコイル２１、フォーカスコイル２２、およびチルトコイル２３の他端は、導電性弾性体１７ｂ、１７ｃおよび１７ｄにそれぞれ接続されている。導電性弾性体１７ａ、１７ｂ、１７ｃおよび１７ｄはこれらのコイルへ電力を供給するとともに、レンズ駆動部２０を弾性的に支持している。本実施形態では、線状の導電性弾性体を用いているが、導電性を有する板バネや、その他の形状を有するバネ、または、バネ以外の導電性弾性体を用いてもよい。
【００７０】
レンズ駆動部２０は、磁気回路１８の空間１８Ｂに挿入されて保持される。導電性弾性体１７ｂ、１７ｃおよび１７ｄを介して３種類のコイルに電流が流れると、３種類のコイルに発生した磁力と磁気回路１８に設けられた磁石との反発あるいは吸引によってレンズ駆動部２０が所定の方向に移動する。具体的には、トラッキングコイル２１に電流を流した場合には、矢印１９Ａの方向にレンズ駆動部２０は移動する。また、フォーカスコイル２２およびチルトコイル２３に電流を流した場合には、それぞれ矢印１９Ｂおよび１９Ｃの方向へレンズ駆動部２０が移動する。このようなレンズ駆動装置は例えば特開平７−６５３９７号公報に開示されている。
【００７１】
図４は、図３に示すレンズ駆動部２０を駆動する回路素子駆動装置を示している。図４において、レンズ駆動部２０のトラッキングコイル２１、フォーカスコイル２２およびチルトコイル２３に共通に接続されている導電バネ１７ａには、共通端子２４に接続され、導電バネ１７ｂ、１７ｃおよび１７ｄは個別端子２１ａ、２２ａおよび２３ａに接続されている。
【００７２】
本実施形態の回路素子駆動装置は、駆動部６および制御部としての線形行列演算部２５を備え、第１の指令値である電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3を受け取って、共通端子２４、個別端子２１ａ、２２ａおよび２３ａへ印加される駆動電圧である電圧Ｖcom、Ｖ1、Ｖ2およびＶ3を出力する。
【００７３】
電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3は、トラッキングコイル２１、フォーカスコイル２２、およびチルトコイル２３に印加すべき電圧の情報を含んでいる。第１の実施形態と同様、線形行列演算部２５は、電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3を受け取り、これらの電圧指令値に基づいて所定の演算を行い、その結果に基づいて、第２の指令値である、共通指令値α、補正指令値ｒ1、ｒ2およびｒ3を発生させる。そして、駆動部６が、共通指令値α、補正指令値ｒ1、ｒ2およびｒ3を受け取り、これらの指令値に従って、電圧Ｖcom、Ｖ1、Ｖ2およびＶ3を発生し、共通端子２４、個別端子２１ａ、２２ａおよび２３ａへ印加する。
【００７４】
駆動部６が出力可能な電圧の範囲は、電源の電圧の範囲によって制約をうけ、共通指令値αや補正指令値ｒ1、ｒ2およびｒ3の絶対値が０．５を超える場合には出力電圧が飽和する。出力電圧が飽和しない場合、各コイル２１、２２および２３に印加される電圧は、次の式（数５）で定まる。
【００７５】
【数５】
0004157316.tif 000004
【００７６】
ここで、Ｅは電源の電圧によって定まる定数である。電源が０Ｖから＋５Ｖまでとり得る片側電源の場合、Ｅ＝５Ｖである。また、電源が−５Ｖから＋５Ｖまでとりえる両側電源であれば、Ｅ＝１０Ｖである。（数５）の左辺は、３つのコイルの両端に印加される電圧である。（数５）の行列は３つのコイルと駆動部６との配線によって定まる。配線は３つのコイルへの電圧印加を独立に制御可能なように配線される。配線によって定まる行列を（数６）のように行列Ａで表す。
【００７７】
【数６】
0004157316.tif 000005
【００７８】
続いて線形行列演算部２５の構成を説明する。線形行列演算部２５は、電圧指令値ｕ1、ｕ2、ｕ3に基づいて、共通指令値α、補正指令値ｒ1、ｒ2、ｒ3を出力する。詳しくは、（数７）で表されるように、線形行列演算部２５は３つの入力信号に大きさ４×３の行列Ｂをかけて４つの出力信号を生成する。
【００７９】
【数７】
0004157316.tif 000006
【００８０】
（数７）による演算は、図４に示すように、乗算部２８ａ〜２８ｌおよび加算部２９ａ〜２９ｄによって実現される。例えば、共通指令値αは、乗算部２８ａ、２８ｅおよび２８ｉに電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3を入力し、重みｂ11、ｂ12、ｂ13をそれぞれ掛け合わせて、得られた値を加算部２９ａで足し合わせることによって得られる。
【００８１】
次に行列Ｂの１２個のパラメータ（ｂ11〜ｂ13、ｂ21〜ｂ23、ｂ31〜ｂ33、ｂ41〜ｂ43）の決定方法を説明する。図５は、上述の線形行列演算部２５のパラメータを決定するパラメータ決定部の構成を示すブロック図である。図５において、線形行列演算部２５の構成は図４と同一である。パラメータ決定部は、重み算出部２６と一般化逆行列計算部２７とを含む。重み算出部２６は、電圧指令値ｕ1、ｕ2およびｕ3を受け取り、過去の電圧指令値に基づいて電圧指令値の重要度を計算する。過去の電圧指令値が大きな振幅をもっていれば、その電圧指令値はシステムにおいて重要な信号と考えられる。電圧指令値の重要度を決定する尺度として、本実施形態では時間に関するノルム値を採用する。例えば（数８）で与えられるような、電圧指令値の∞ノルムを信号の重要度の測度とする。∞ノルムは信号の振幅の最大値に相当する。
【００８２】
【数８】
0004157316.tif 000007
【００８３】
但し、ｋ＝１、２、３である。重み算出部２６は、（数８）によって求めた重みｗkを一般化逆行列計算部２７へ出力する。一般化逆行列計算部２７は、重みｗkをパラメータに持つ重み行列Ｒを用いて、線形行列演算部２５の行列Ｂを以下のように計算する。まず、重み行列Ｒを（数９）で定義する。
【００８４】
【数９】
0004157316.tif 000008
【００８５】
次に、重み行列Ｒを用いて（数１０）による演算を行い、行列Ｂを計算する。
【００８６】
【数１０】
0004157316.tif 000009
【００８７】
ここで、行列Ａの右肩のＴは転置を表す。以上のように一般化逆行列計算部２７が生成する行列Ｂを線形行列演算部２５において使用する。線形行列演算部２５で用いられる行列Ｂの値は適宜更新される。
【００８８】
上記（数１０）によって与えられる行列Ｂは、駆動部６へ入力する指令値のノルムを最小にする。即ち、（数１１）で与えられる評価関数Ｊを最小にする。
【００８９】
【数１１】
0004157316.tif 000010
【００９０】
共通指令値αの重みは、標準値を設計者が適宜決定する。上記評価関数（数１１）の変数Ｊが小さければ、駆動部６へ出力される指令値が小さくなり、出力飽和が可能な限り小さくなる。
【００９１】
つまり、上記評価関数（数１１）は、駆動部６が出力する電圧の大きさを決定するための評価関数であり、上記評価関数（数１１）が最小となるとき、電圧指令値ｕkに従って発生すべき電圧と、駆動部６が出力する駆動電圧との差も実質的に最小となる。
【００９２】
以上のように構成される回路素子駆動装置の動作を説明する。動作例として、トラッキングコイル２１へ電流を重点的に流し、フォーカスコイル２２とチルトコイル２３への流す電流を少なくするよう、レンズ駆動部２０を駆動する場合を考える。このような制御は、面ぶれは小さいが、偏芯が大きいディスクを用いて情報の記録および／または再生を安定して行う場合に適している。なぜならば、フォーカスコイル２２への流す電流は少なくてすむが、トラッキングコイル２１へ流す電流を多く必要とするからである。
【００９３】
具体的には、電圧指令値ｕkが（数１２）である場合を考える。
【００９４】
【数１２】
0004157316.tif 000011
【００９５】
この場合、（数１２）の振幅の最大値から、重み係数を（数１３）の値のように定める。
【００９６】
【数１３】
0004157316.tif 000012
【００９７】
上記値を用いて（数１０）を計算すると、一般化逆行列計算部２７の出力である行列Ｂは（数１４）となる。
【００９８】
【数１４】
0004157316.tif 000013
【００９９】
続いて、（数１２）の電圧指令値ｕkが与えられた場合における回路素子駆動装置の動作を説明する。図６（ａ）は本実施形態の回路素子駆動装置に入力される電圧指令値の波形を示している。また、図６（ｂ）は、電圧指令値ｕkに基づいて線形行列部２５が演算を行い、演算結果に基づいて出力する共通指令値αおよび補正指令値ｒkの波形を示している。共通演算指令値αおよび補正指令値ｒkに基づいて駆動部６は、電圧Ｖcomおよび電圧Ｖkを出力する。図６（ｃ）はコイル２１、２２、２３に印加される電位差Ｖk−Ｖcomの波形を示している。これらの図において、横軸は時間を示し、縦軸は、電圧を示している。
【０１００】
図６（ａ）に示すように、電圧指令値ｕ1は振幅０．８の正弦波であり、最大値の絶対値は０．５を超える。しかし、図６（ｂ）に示すように、補正指令値ｒkおよび共通指令値αの絶対値は常に０．５を超えることはなく、±０．５の範囲に収まっている。つまり、駆動部６において、出力が飽和することがない。
これは、出力飽和を生じにくくするために、（数１４）で与えられる評価関数の変数Ｊが最小となるよう、行列Ｂを決定しているからである。
【０１０１】
各補正指令値ｒkの最大値の絶対値が０．５を超えないようにしながら、コイル２１、２２、２３に印加しうる最大電圧を低下させないために、コイル２１、２２、２３に共通に接続される共通端子２４へ印加する電圧Ｖcomを変化させている。図６（ｂ）に示すように、電圧Ｖcomを発生させるための共通指令値αは、おおよそ補正指令値ｒ1の波形と極性が反転している波形を示す。このため、コイル２１の両端に印加される実際の電位差は、図６（ｃ）に示すように、±４Ｖとなる。
【０１０２】
電圧指令値ｕ2およびｕ3について検討してみると、図６（ａ）および（ｂ）から分かるように、補正指令値ｒ2およびｒ3は、電圧指令値ｕ2およびｕ3と位相が異なっており、また、補正指令値ｒ2およびｒ3の最大値の絶対値が、電圧指令値ｕ2およびｕ3よりも大きくなっている。しかし、図６（ｃ）に示すように、コイル２２およびコイル２３の両端に印加される電圧Ｖ2−ＶcomおよびＶ3−Ｖcomは、電圧指令値ｕ2およびｕ3と同じ位相であり、また、電圧指令値ｕ2およびｕ3にほぼ比例した値になっている。
【０１０３】
このように、共通端子を電源電圧の中点に固定する従来の駆動方法では、最大振幅を２．５Ｖ以上にすることができないが、本実施形態によれば、４Ｖの電圧を印加することが可能となる。
【０１０４】
上記実施形態では、過去の電圧指令値に基づいて電圧指令値の重要度を計算し、行列Ｂの値を変化させていた。このような行列を使う場合、入力される電圧指令値と、コイル２１、２２、および２３の両端に印加される電圧の電位差との適合性は高くなる。また、重みｗkとして∞ノルムを用いたが、ユークリッドノルム（信号の自乗平均）などの他のノルムを用いても同様に効果がある。また、電圧指令値の重要度を過去の電圧指令値の大きさに限って説明したが、設計者の意図する重み係数を用いてもよい。
【０１０５】
行列Ｂとして定数を用いることもできる。例えば、重み行列Ｒが単位行列である場合、行列Ｂは（数１５）のように対称性の良い形式となる。
【０１０６】
【数１５】
0004157316.tif 000014
【０１０７】
行列Ｂの対称性が良い場合、演算の線形性を利用して、制御部である線形行列演算部の構成を簡略にできる。図７は本実施形態の変形例を示すブロック図である。線形行列演算部２５は、加算部２９ｅ〜２９ｈと乗算部２８ｍを備えている。図７に示すように、加算部２９ｅは、電圧指令値ｕ1、ｕ2、ｕ3を加え、合計した値を乗算部２８ｍへ出力する。乗算部２８ｍは、この値に−１／４を乗じ、共通指令値αとして出力する。
【０１０８】
加算部２９ｆ、２９ｇおよび２９ｈでは、共通指令値αと電圧指令値ｕ1、ｕ2、ｕ3とをそれぞれ加え、補正指令値ｒ1、ｒ2、ｒ3として出力する。この線形行列演算部２５によれば、対称性を利用して乗算部を減らすことが出来るため、演算速度を向上させ、消費電力を低減することができる。
【０１０９】
なお、本実施形態において、駆動部６、線形行列演算部２５、重み算出部２６および一般化逆行列計算部２７などは、上述の説明から明らかなように、電子部品を用いた公知のアナログ回路により構成することができる。また、これらを、マイクロコンピュータやＤＳＰを用い、ソフトウエアによって信号を処理し、上述するような機能を実現してもよい。
【０１１０】
（第３の実施形態）
本実施形態の回路素子駆動装置も、第２の実施形態と同様、光ディスクドライブ装置などのレンズ駆動装置を駆動する。回路素子駆動装置は、ＰＷＭ制御を行う。
【０１１１】
図８は、本実施形態の回路素子駆動装置を示すブロック図である。第２の実施形態と同様、レンズ駆動部２０は、トラッキングコイル２１と、フォーカスコイル２２と、チルトコイル２３とを備えている。第２の実施形態で詳しく説明したように、３つのコイルの一端は、共通に１つの導電性弾性体に接続されており、それぞれのコイルの他端は、それぞれ導電性弾性体に接続されている。共通に接続された導電性弾性体および、トラッキングコイル２１、フォーカスコイル２２、およびチルトコイル２３へ接続された導電性弾性体が、それぞれ共通端子２４、個別端子２１ａ、２２ａ、および２３ａへ接続される。
【０１１２】
本実施形態の回路素子駆動装置は、制御部３６と、駆動部３４とを備えている。
【０１１３】
制御部３６は、第１および第２の実施形態と同様に、トラッキングコイル２１、フォーカスコイル２２、およびチルトコイル２３への指令である電流指令値ｕ1、ｕ2、ｕ3を受け取って、共通指令値αおよび補正指令値ｒ1、ｒ2、ｒ3を出力する。制御部３６の具体的な回路構成は、後で詳述する。
【０１１４】
共通指令値αおよび補正指令値ｒ1、ｒ2、ｒ3を受け取る駆動部３４は、デューティ可変部３５とスイッチング駆動部３０とを含んでいる。駆動部３４のデューティ可変部３５は、これらの共通指令値αおよび補正指令値ｒ1、ｒ2、ｒ3を受け取り、スイッチング信号Ｙｃ、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３を生成する。
【０１１５】
デューティ可変部３５は、三角波あるいはのこぎり波を出力する基準信号発生器３７と、コンパレータ３８、３９、４０、４１とを備える。コンパレータ３８、３９、４０、４１は、基準信号発生器３７が出力する基準信号ｒｔと、共通指令値αおよび補正指令値ｒ1、ｒ2、ｒ3とをそれぞれ比較し、その結果をスイッチング信号Ｙｃ、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３としてそれぞれ出力する。つまり、共通指令値αおよび補正指令値ｒ1、ｒ2、ｒ3に基づくデューティ比を備えたスイッチング信号Ｙｃ、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３を発生させる。
【０１１６】
スイッチング駆動部３０は、スイッチング信号Ｙｃ、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３を受け取り、スイッチング信号Ｙｃ、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に対応した電圧波形Ｖcom、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3を独立に出力する。このために、スイッチング駆動部３０は、独立した４つの回路を備えている。
【０１１７】
各回路は２つのトランジスタ、２つのダイオードおよび１つの信号反転素子を含む。例えば、スイッチング信号Ｙｃをうけとり、電圧Ｖcomを共通端子２４へ出力する回路では、スイッチング信号ＹｃがトランジスタＱ１と反転素子３１とに入力され、反転素子３１の出力はさらにトランジスタＱ２へ入力される。トランジスタＱ１のコレクタは電源電圧の最大値であるＶＤＤに接続され、トランジスタＱ２のエミッタは電源電圧の最小値であるＧＮＤに接続される。トランジスタＱ１のエミッタとトランジスタＱ２のコレクタは互いに接続され電圧Ｖcomとして出力される。ダイオードＤ１とダイオードＤ２とは、それぞれトランジスタＱ１とトランジスタＱ２のコレクタ−エミッタ間に接続され、トランジスタを過電圧から保護する素子として用いられる。
【０１１８】
スイッチング信号Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３を受け取り電圧Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3を出力する回路においても、信号反転素子３２、３３、３４、トランジスタＱ３およびＱ４、Ｑ５およびＱ６、Ｑ７およびＱ８、ならびにダイオードＤ３およびＤ４、Ｄ５およびＤ６、Ｄ７およびＤ８がそれぞれ上述のように接続されている。
【０１１９】
次に、制御部３６の構成を説明する。図７に示すように、制御部３６は、共通指令値計算部４２と加算部４３、４４、４５とを含む。制御部３６に入力される電流指令値ｕ1は、共通指令値計算部４２へ入力される。共通指令値計算部４２は、電流指令値ｕ1に基づいて共通指令値αを出力する。共通指令値αはそのままデューティ可変部３５のコンパレータ３８へ出力される。一方、加算部４３は電流指令値ｕ1と共通指令値αとを加算して、補正指令値ｒ1を出力する。同様に、加算部４４は電流指令値ｕ2と共通指令値αとを加算して、補正指令値ｒ2を出力する。さらに、加算部４５は電流指令値ｕ3と共通指令値αとを加算して、補正指令値ｒ3を出力する。
【０１２０】
本実施形態において、電流指令値の一つｕ1のみを共通指令値計算部４２へ入力しているのは、トラッキングコイル２１をフォーカスコイル２２やチルトコイル２３に比べて重点的に駆動する場合を想定しているからである。例えば、ディスクの偏芯が多く、トラッキング制御により多くの駆動力が必要となる場合である。詳細については、動作説明で述べる。
【０１２１】
共通指令値計算部４２の一例として、例えば、図９に示す回路を本実施形態においては用いる。図９に示すように、共通指令値計算部４２は、オペアンプ４６、４７、４８を含む。
【０１２２】
オペアンプ４６は抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２と協同して反転増幅回路を形成する。直列に接続したツェナダイオードＺＤ１とツェナダイオードＺＤ２が抵抗Ｒ２に対して並列に接続される。入力される電流指令値ｕ1の大きさに応じて、オペアンプ４６は中間計算値βを出力する。オペアンプ４７は反転加算回路である。抵抗Ｒ４を通じて入力される電流指令値ｕ1と抵抗Ｒ３を通じて入力される信号βとの和を、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５との比で定まるゲインで共通指令値αとして出力する。
【０１２３】
以上の構成において、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、抵抗Ｒ５はいずれもおおよそ同じ抵抗値を有している。オペアンプ４８はバッファであり、電流指令値ｕ1と中間計算値βとを加算した値である出力不足量ｓ１を出力する。出力不足量ｓ１は共通指令値αが零となる場合において、トラッキングコイル２１の出力がどれくらい不足しているかを計算した値である。出力不足量ｓ１については後述する。なお、共通指令値αは出力不足量ｓ１を反転した値にな
っている。
【０１２４】
以上のように構成された回路素子駆動装置の動作を説明する。図１０は制御部３６の共通指令値計算部４２における、電流指令値ｕ1と中間計算値βとの関係を示している。図１０において、横軸および縦軸は、電流指令値ｕ1および中間計算値βをそれぞれ示しており、これらの値は正規化されている。
【０１２５】
オペアンプ４６は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との比の値で入力ｕ1を反転増幅する。しかし、抵抗Ｒ２に対して並列に接続されたツェナダイオードＺＤ１およびＺＤ２によって、電圧のフィードバックが制限されるため、適当な電圧で出力が制限される。本実施形態においては、絶対値０．５で出力を制限するよう、適当なツェナダイオードＺＤ１およびＺＤ２が選ばれている。
【０１２６】
電流指令値ｕ1の絶対値が０．５以下である場合には、電流指令値ｕ1を反転し、中間計算値βとして反転した値を出力する。一方、電流指令値ｕ1の絶対値が０．５より大きいである場合には、電流指令値ｕ1の符号を反転し、絶対値が０．５の信号を中間計算値βとして出力する。
【０１２７】
絶対値０．５で飽和する中間計算値βを作り出す目的は、駆動部３４（デューティ可変部３５およびスイッチング駆動部３０）の電圧飽和モデルを制御部３６内部に設けて、出力飽和に関する情報を得るためである。電流指令値ｕ1をそのまま駆動部へ出力する場合、電流指令値ｕ1の絶対値が０．５以下であれば、駆動部３４において、出力飽和は発生しない。しかし、絶対値が０．５を超える場合、駆動部３４の出力は飽和し、出力不足の状態となる。本実施形態では、出力不足量ｓ１を中間計算値βと電流指令値ｕ1との加算値として求める。
【０１２８】
図１１は、電流指令値ｕ1と出力不足量ｓ１との関係を示している。図１１において横軸は電流指令値ｕ1を示し、縦軸は出力不足量ｓ１を示している。これらの値はいずれも正規化された電圧を示す。図から明らかなように、電流指令値ｕ1が−０．５から０．５の範囲にあるとき出力不足量ｓ１はゼロであり、これ以外の範囲では、出力不足量ｓ１は、電流指令値ｕ1に比例して増加する。
【０１２９】
このようにして求めた出力不足量ｓ１を用いて共通指令値αを生成し、共通端子２４の電圧を制御することによって、トラッキングコイル２１の駆動電圧の不足を解消する。出力不足量ｓ１だけ共通端子２４の出力Ｖcomを調整すれば良いので、共通指令値αを出力不足量の反転値とする。具体的には、オペアンプ４７の出力を共通指令値αとして用いる。図１２は、図８における電流指令値ｕ1との共通指令値αとの関係を示している。図１２において横軸は電流指令値ｕ1を示し、縦軸は共通指令値αを示している。これらの値はいずれも正規化された電圧を示す。
【０１３０】
トラッキングコイル２１の出力不足量ｓ１を補正するときに、共通端子２４を用いて補正しているため、共通端子２４に印加される電圧は、他のフォーカスコイル２２、チルトコイル２３の駆動にも影響を与える。この影響を補正するために、共通指令値計算部４２から出力される共通指令値αは、加算部４４および加算部４５へ入力される。加算部４４および加算部４５は、電流指令値ｕ2、ｕ3をそれぞれ受け取って、これらの指令値と共通指令値αとの和を補正指令値ｒ2、補正指令値ｒ3としてそれぞれ出力する。共通指令値αは出力不足量ｓ１の反転値であるので、この加算によって、出力不足量ｓ１に対応する電圧を補正指令値ｒ1、補正指令値ｒ2、補正指令値ｒ3から減じことができ、共通端子２４に印加される共通指令値αをキャンセルする。
【０１３１】
なお、共通指令値αは、加算部４３へも入力され、加算部４３において、電流指令値ｕ1は共通指令値αと足しあわされる。電流指令値ｕ1が０．５を超えるときには、共通指令値αが出力不足量ｓ１の反転値を持つこととなるため、この演算によって、電流指令値ｕ1が０．５を超える場合、補正指令値ｒ1は０．５を出力し続ける。
【０１３２】
続いて、トラッキングコイル２１の両端に印加される電圧を説明する。図１３（ａ）は、電流指令値ｕ1、基準信号ｒｔおよび共通指令値αの時間変化を示す。図１３（ａ）において、横軸は時間であり、縦軸は正規化された電圧を示している。基準信号ｒｔは、デューティ可変部３５の基準信号発生器３７において発生し、１周期の間に一定速度で−０．５Ｖから＋０．５Ｖまで変化する、のこぎり波である。のこぎり波の振幅が０．５であるため、補正指令値ｒkの絶対値が０．５を超えると、基準信号ｒｔとの比較より、絶対値０．５を超えた分が無視される。すなわち、０．５を超える大きな補正指令値ｒkを指定しても、補正指令値は０．５であるとみなされ、スイッチング指令を変化させず、コイルの駆動に影響を与えない。
【０１３３】
図１３（ａ）において、横軸の時間は基準信号ｒｔの周期を区切として、区間Ｔ１、区間Ｔ２、区間Ｔ３に分けられる。時間が、区間Ｔ１、区間Ｔ２、区間Ｔ３と順に変化すると、電流指令値ｕ1は−０．２、＋０．２、＋０．８と変化している。区間Ｔ１および区間Ｔ２では、電流指令値ｕ1が±０．５以内であるため、共通指令値αはゼロである。一方、区間Ｔ３では、電流指令値ｕ1が＋０．８であるため、定数＋０．５を０．３だけ超える。従って図１２の入出力関係より、αは−０．３となる。
【０１３４】
デューティ可変部３５において、基準信号ｒｔと共通指令値αおよび補正指令値ｒ1とがコンパレータ３８および３９において比較され、比較結果に基づいて、スイッチング信号ＹｃおよびＹ１が出力される。
【０１３５】
図１３（ｂ）および（ｃ）は、スイッチング信号ＹｃおよびＹ１に基づいて駆動部３０が出力する電圧ＶcomおよびＶ1の波形をそれぞれ示している。いずれの図も横軸は時間であり、縦軸は電圧を示す。
【０１３６】
まず、図１３（ａ）および（ｂ）を参照しながら、電圧Ｖcomを説明する。区間Ｔ１の前半ではｒｔ＜αであるので、スイッチング信号Ｙｃはハイレベルとなる。スイッチング信号Ｙｃがハイレベルのとき、トランジスタＱ１はオン状態となり、トランジスタＱ２はオフ状態となる。このとき、共通端子２４の電圧Ｖcomは電源電圧の最大値ＶＤＤレベルとなる。反対に区間Ｔ１の後半ではｒｔ＞αであるので、スイッチング信号Ｙｃはローレベルとなる。スイッチング信号Ｙｃがローレベルのとき、トランジスタＱ１はオフ状態となり、トランジスタＱ２はオン状態となる。したがって、共通端子２４の電圧Ｖcomは、電源電圧の最小値ＧＮＤレベルとなる。区間Ｔ２においても同じ動作をする。この結果、区間Ｔ１の中間点および区間Ｔ２の中間点でＶcomの電圧がＶＤＤからＧＮＤへ切り替わる。電圧Ｖcomはデューティ指令値αと基準信号ｒｔとの大小関係が入れ替わる時点で切り替わる。区間Ｔ３でも同様にＶＤＤからＧＮＤへ電圧Ｖcomが切り替わるが、αが−０．３であるので、切り替わり点は区間Ｔ３においてより早くなる。
【０１３７】
次に、図１３（ａ）および（ｃ）を参照しながら、電圧Ｖ1を説明する。電圧Ｖcomと同様に、区間Ｔ１では電流指令値ｕ1が−０．２であるので、区間Ｔ１の前半で電圧Ｖ1がＶＤＤからＧＮＤへ切り替わる。区間Ｔ２では電流指令値ｕ1が＋０．２であるので、区間Ｔ２の後半で電圧Ｖ1がＶＤＤからＧＮＤへ切り替わる。区間Ｔ３では電流指令値ｕ1は＋０．８であるので、電流指令値ｕ1と共通指令値αの和である補正指令値ｒ1は、０．５（＋０．８＋（−０．３））となる。このとき、電圧Ｖ1の切替えは発生しないため、区間Ｔ３の間、電圧Ｖ1はＶＤＤとなる。
【０１３８】
図１３（ｄ）は、電圧Ｖ1と電圧Ｖcomとの差を示しており、トラッキングコイル２１の両端にかかる電圧（Ｖ1−Ｖcom）の波形である。区間Ｔ１において、電圧（−ＶＤＤ）がトラッキングコイル２１の両端に印加される。区間Ｔ２では、電圧（＋ＶＤＤ）がトラッキングコイル２１の両端に印加される。これらの区間Ｔ１およびＴ２において、電圧が印加される時間は、区間幅の２０％である。
また、区間Ｔ３では、共通指令値α（−０．３）による補正分だけ印加電圧時間が延長されため、電圧（＋ＶＤＤ）が区間幅の８０％の時間において印加される。電流指令値ｕ1が上述の値以外をとる場合でも同様に動作するのは明らかであり、トラッキングコイル２１の両端にかかっている時間は、電流指令値ｕ1に比例する。したがって、基準信号ｒｔの周期が十分速ければ、電流指令値ｕ1に比例した電流がトラッキングコイル２１に流れる。
【０１３９】
続いて、フォーカスコイル２２の駆動を説明する。図１４（ａ）は、電流指令値ｕ2、基準信号ｒｔおよび補正指令値ｒ2の時間変化を示す。図１４（ａ）において、横軸は時間であり、縦軸は正規化された電圧を示している。図１４（ａ）に示す基準信号ｒｔおよび共通指令値αは、図１３（ａ）に示す基準信号ｒｔおよび共通指令値αと同一である。区間Ｔ１から区間Ｔ３において、電流指令値ｕ2は、一定な＋０．１であるとする。この時、補正指令値ｒ2は共通指令値αがゼロであるため、電流指令値ｕ2に等しい。一方、区間Ｔ３では、α＝−０．３であるので、補正指令値ｒ2は−０．２（＋０．１＋（−０．３））となる。そして、デューティ可変部３５において、基準信号ｒｔと補正指令値ｒ2とがコンパレータ４０において比較され、比較結果に基づいて、スイッチング信号Ｙ２が出力される。
【０１４０】
図１４（ｂ）および（ｃ）は電圧Ｖcomおよび電圧Ｖ2の波形を示しており、図１４（ｄ）はフォーカスコイル２２の両端に印加される電圧（Ｖ2−Ｖcom）の波形を示している。いずれの図も横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。
【０１４１】
図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明したように、区間Ｔ１およびＴ２では、電流指令値ｕ2と共通指令値αに基づいて、電圧Ｖ2および電圧Ｖcomが発生させられるため、フォーカスコイル２２の両端には、電圧（＋ＶＤＤ）が区間幅の１０％の時間において印加される。区間Ｔ３においては、電流指令値ｕ2が区間Ｔ１およびＴ２と同じ＋０．１であるのもかかわらず、共通指令値αが−０．３であるため、補正指令値ｒ2は−０．２となる。つまり、共通指令値αによって変化してしまう電圧Ｖcomの変化量を補うために、補正指令値ｒ2を調整する。このため、フォーカスコイル２２の両端に印加される電圧（Ｖ2−Ｖcom）としては、区間Ｔ１およびＴ２と同じ値になる。
【０１４２】
ただし、区間Ｔ３において、共通指令値が−０．３であるので、電流指令値ｕ2によって出力可能な電流に制限がある。具体的には、フォーカスコイル２２へ電圧（＋ＶＤＤ）を印加できる最大時間は区間幅の２０％までとなる。また、電圧（−ＶＤＤ）を印加できる最大時間は区間幅の８０％までとなる。チルトコイル２３もフォーカスコイル２２と同じように駆動される。
【０１４３】
上記説明から明らかなように、共通端子２４に印加する電圧Ｖcomは電源電圧の中点ＶＤＤ／２に固定されるのが一般的であった。本実施形態は、ＶＤＤとＧＮＤとを交互にスイッチングして、電圧Ｖcomに印加する点で従来技術とは大きく異なっている。電圧Ｖcomを交互にスイッチングすることで、１つの回路素子に印加できる瞬時の最大電圧を±ＶＤＤにできるという利点がある。また、電圧Ｖcomのスイッチングのデューティを５０％に固定せず、電流指令値ｕ1から求めた出力不足量ｓ１を用いて共通指令値αを補正することによって、トラッキングコイル２１に電圧を印加する時間割合を５０％以上に増すことができる。
【０１４４】
本実施形態によれば、トラッキングコイル２１へ重点的に電流を流し、フォーカスコイル２２およびチルトコイル２３へ流す電流には部分的に制限を加えている。このため、フォーカスコイル２２への電流は少なくてよいが、トラッキングコイル２１多く電流を流すことが必要な、面ぶれが少なく、偏芯の多いディスクを利用する場合に本実施形態は適している。
【０１４５】
なお、面ぶれが多く、偏芯の少ないディスクを利用して情報の記録／再生を行う場合には、フォーカスコイル２２への電流を増し、トラッキングコイル２１への電流を少なくすれば良い。このためには、上記実施形態において、トラッキングコイル２１の制御方法とフォーカスコイル２２の制御方法とを入れ替えることによって、安定して情報の記録／再生を行うことができる。
【０１４６】
以下に、本実施形態の変形例を説明する。図１５は、本実施形態の制御部３６の変形例である制御部５６を示すブロック図である。制御部５６は、図８に示す制御部３６と共通指令値計算部５２の構成が異なっている。加算部４３、加算部４４、加算部４５は図８の制御部３６に用いられるものと同じである。
【０１４７】
図１５に示すように、共通指令値計算部５２は、出力不足量算出部５０を３つ備えており、それぞれ、電流指令値ｕkを入力し出力不足量ｓkを出力する。ここで、ｋはｋ＝１、２、３の整数である。出力された出力不足量ｓkは、最大値検出部８および最小値検出部９に入力される。最大値検出部８および最小値検出部９はそれぞれ、出力不足量の最大値Ｓmaxと出力不足量の最小値Ｓmin（負の出力で不足する最大量）を出力する。最大値Ｓmaxと最小値Ｓminは反転加算部４９で加算され、符号を反転して出力される。
【０１４８】
共通指令値計算部４２の動作は、図８に示される共通指令値計算部４２と同様の働きをするが、出力不足量をトラッキングコイル２１についてのみ考えるのではなく、全てのコイルについて求め、出力不足量ｓkの最大値および最小値を最大値検出部８および最小値検出部９で検出する点が図８に示される共通指令値計算部４２とは異なる。
【０１４９】
なお、本実施形態では、３個のコイルを駆動する場合について述べたが、コイルは４個あるいはそれ以上を駆動させる場合にも好適に本発明を適用できる。ｎ個のコイルを駆動するためには（ｎ＋１）個の駆動回路を準備すれば良い。またコイル１つあたりの回路を簡単にすることができるため、本発明の実施は容易である。
【０１５０】
また、以上の実施形態は、駆動部３４および制御部３６を公知のアナログ回路を用いた演算処理によって実現しているが、マイコンあるいはＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用い、ソフトウエアによるタイマー処理によって入出力ポートのビットを周期的に反転させた信号を、スイッチング駆動部３０へ出力することによっても実現することができる。この場合、ｎ個のコイルあるいは回路素子を駆動するのに必要なビット数は（ｎ＋１）である。
【０１５１】
（第４の実施形態）
本発明の回路素子駆動装置の第４の実施形態を以下に説明する。
【０１５２】
本実施形態の回路素子駆動装置は、図８に示される回路素子駆動装置と同じ構成を備えており、共通指令値計算部４２における演算方法が異なっている。本実施形態では、入力指令値ｕkが大きく、出力不足が発生する場合に、出力不足の割合を、特定のコイルに偏らないように共通指令値αを決定する。本実施形態における演算にはＤＳＰを用いる。以後の説明は、共通指令値αを演算する手順について説明する。
【０１５３】
まず、以後の説明において、ｋはコイル番号を表す整数とする。電圧指令値ｕkは与えられるとし、共通指令値αは演算により求める未知パラメータである。出力不足量ｓkを共通指令値αを含む次式（数１６）で定義する。
【０１５４】
【数１６】
0004157316.tif 000015
【０１５５】
ここで、ｓｇｎ（ｘ）は（数１）で定義される符号関数である。ｑは定数０．５である。出力不足量ｓkが負であれば、ｋ番目のコイルは電圧指令値ｕkどおりに駆動され、出力不足量ｓkが正であれば、ｋ番目のコイルは電流の駆動不足状態となる。
【０１５６】
次に、出力不足量ｓkを引数とする評価関数を（数１７）で定義する。
【０１５７】
【数１７】
0004157316.tif 000016
【０１５８】
ｗkは重み係数であり、評価関数J（α）は重み係数ｗkをかけたｓkの中で最大値を出力する。重み係数ｗkは、予め設計者がシステムへの影響度を見積もった定数であっても良く、電圧指令値ｕkの時間に関するノルムより求めた値でも良い。例えば、重み係数ｗkを電圧指令値ｕkの最大振幅の逆数とすれば、（ｗk・ｓk）は、ｋ番目のコイルにおける電圧指令値の最大振幅に占める不足割合を表す。（数１７）で定義する評価関数を最小にすれば、特定のコイルにおいて電圧指令値の最大振幅に占める不足割合が際だって大きくなることはない。即ち、駆動電圧の不足が特定のコイルに集中することがなくなる。
【０１５９】
次に、上記（数１７）で定義される評価関数を最小にする共通指令値αを求める手順を説明する。まず、整数ｉと整数ｊをコイルの番号とする。電圧指令値ｕiと、電圧指令値ｕiと符号の異なる電圧指令値ｕjについて、共通指令値の候補αijを（数２）を用いて求める。
【０１６０】
引き続き、求めたαijの中から、（数１７）で定義される評価関数を最小にするαを選出する。以上が、共通指令値αを求める手順である。なお、電圧指令値が同符号（ｓｇｎ（ｕi）・ｓｇｎ（ｕj）＝１）の場合を演算過程で省略するのは、無意味な解を求めるステップを省き、計算速度を向上させるためである。
【０１６１】
なお、（数２）は第１の実施形態と深く関連しており、（数３）を拡張した計算式である。例えば、全てのｗkが等しい場合に（数２）が得られる。即ち、本実施形態の演算は、第１の実施形態の演算において信号の重みを考慮したものになっている。
【０１６２】
以下に本実施形態の共通指令値計算部４２における演算の例を説明する。（表１）に電圧指令値ｕkの振幅、重み係数ｗk、電圧指令値ｕkを示す。（表１）によって与えられた数値を用いて（ｗk・ｓk）を計算した結果を図１６に示す。図１６は、本実施形態における（ｗk・ｓk）と共通指令値αの関係を示している。図１６において、縦軸は（ｗk・ｓk）の値を示し、横軸は共通指令値αを示している。
【０１６３】
【表１】
0004157316.tif 000017
【０１６４】
一方、（数２）を用いて共通指令値αの候補αijを求めると（表２）となる。（表２）において、（ｉ、ｊ）の組み合わせが（１、２）、（１、３）、（１、４）の場合にｕiとｕjが互いに異符号となる。求めたαijについて評価関数を求めると（ｉ、ｊ）＝（１、２）の場合に評価関数Ｊ（α）が最小となる。図１６より明らかなように、各（ｗk・ｓk）の最大値が最小となる点を探索すれば、点Ｑ１であり、計算結果に一致する。求めたα＝−０．０３５を共通指令値として出力する。以上で計算手続きは終了である。
【０１６５】
【表２】
0004157316.tif 000018
【０１６６】
このようにして求めた共通指令値αの値の効果を共通指令値αがゼロである場合と比較する。（表３）は（ｗk・ｓk）の値をα＝−０．０３５と、α＝０とについて計算した結果である。補正が無いα＝０の場合、ｋ＝１のコイルの出力不足は（ｗ１・ｓ１）＝０．３３であり、電圧指令値の振幅０．９の３３％が不足である。同様にｋ＝２のコイルの出力不足は、（ｗ２・ｓ２）＝０．２５であり、電圧指令値ｕ2の振幅０．８に対して２５％の不足である。
【０１６７】
【表３】
0004157316.tif 000019
【０１６８】
一方、α＝−０．０３５の場合、ｋ＝１のコイルとｋ＝２のコイルの出力不足はそれぞれ０．２９となり、電圧指令値の振幅の２９％が不足となる。つまり、ｋ＝１のコイルの駆動電圧を他のｋ＝２およびｋ＝３のコイルから分配することによって、ｋ＝１およびｋ＝２のコイルの不足量が同程度になる。
【０１６９】
以上の計算では（数１７）で表される評価関数Ｊ（α）を最小にするようにαを定めた。次に、出力不足量の２乗和が最小になる評価関数について述べる。出力不足量の２乗和は不足エネルギの和に相当し、複数のコイル駆動が同時に出力不足となる場合に、出力不足の総エネルギを最小に抑えて安定化をはかるのである。具体的に式で表すと、（数１８）で与えられる正値関数を用いて表される（数１９）の評価関数を最小にする共通指令値αを計算する。
【０１７０】
【数１８】
0004157316.tif 000020
【０１７１】
【数１９】
0004157316.tif 000021
【０１７２】
ここで、ｍは適当な正数であり、ｍ＝２とする。ｍ＝２以外の場合は後述する。ｍは設計者が適宜定めることのできるパラメータである。
【０１７３】
（数１９）に示す評価関数Ｊを最小にするαの演算手順は、探索によって行う。探索部は公知の手法を用いることができるので、ここではその説明を省略する。なお、探索の初期値α0は（数１７）を用いて選出すれば、解に近い点より探索を開始するので効率が良い。また、解はα＝０近傍に存在する場合が多いので、初期の探索方向はα＝０に向かって行えば、さらに効率がよい。
【０１７４】
（数１９）で定義した評価関数の計算結果を（表３）と図１７を用いて説明する。図１７は、共通指令値αと評価関数の値との関係を示している。図１７において、横軸は共通指令値αであり、縦軸は評価関数Ｊ（α）の値である。黒三角印は（数１７）の評価関数をプロットした線であり、点Ｑ１で最小となる。白四角印「□」は（数１９）の評価関数においてｍ＝２の場合のプロットであり、点Ｑ２で最小となる。点Ｑ２では、αの値は−０．００９であり、このαを共通指令値として出力すれば、不足エネルギの和が最小という意味で、システムがより安定になる。
【０１７５】
次に「×」印は（数１９）の評価関数でｍ＝４の場合のプロットであり、点Ｑ３で最小となる。点Ｑ３ではαの値は−０．０３である。各評価関数のプロットを比較すると、ｍが大きな数になれば、（数１９）は（数１７）へ漸近する。（数１９）で与えられる評価関数は（数１７）を拡張した計算式だからである。（表３）の点Ｑ１（α＝−０．０３５）と、点Ｑ２（α＝−０．００９）と、点Ｑ３（α＝−０．０３）とについて計算した結果を比較すると、出力不足ｓkの値が点Ｑ１と点Ｑ２の間に点Ｑ３の結果がある。即ち、個々のコイル毎の出力不足量を最小にすることを重視するのか、トータルのエネルギ不足量を最小にすることを重視するのかを、ｍの値を適宜決定することにより行うことができる。
このように、本実施形態によれば、出力不足が生じる場合、（数１７）や（数１９）を用いて共通指令値αを決定することによって、特定のコイルに出力不足が偏ってしまうようなシステムへの悪影響を抑制できる。
【０１７６】
上記第１から第４の実施形態では、本発明の回路素子駆動装置が駆動する回路素子として、モータのコイルおよびレンズ駆動装置のコイルを例示したが、その他の種々の回路素子を本発明の回路素子駆動装置によって駆動してもよい。
【０１７７】
例えば、複数のモータを備えた多関節ロボットを駆動する場合に本発明の回路素子駆動装置を好適に用いることができる。多関節ロボットは数多くのモータを内蔵するが、モータが関節の自由度の数以上に必要となるため、モータに接続される配線数が多くなる。一方、多関節ロボットのモータはトルクを多く必要とするため、各モータに印加する電圧を低く出来ない。このような場合、本発明の回路素子駆動装置を用いることによって、印加電圧を低下させずに配線数を減らすことができる。また、多関節ロボットに限らず、本発明による制御方法は、他のさまざまな分野においても適用が可能である。
【０１７８】
【発明の効果】
本発明の回路素子駆動装置によれば、配線数削減のために共通端子を備えた複数の回路素子を駆動する場合に、１つの回路素子に印加できる瞬時の最大電圧を低下させず、各々の回路素子を独立に駆動できる。また、出力が不足する回路素子に対して、電力を再配分する機能をもつ。特に出力が全般に不足する場合は、駆動装置への影響が最小になるように回路素子への給電割合を変化させることができる。特に、レンズ駆動装置で３つのコイルを独立に駆動したい場合、必要な端子の数を４つにすることができる。したがって、余分な配線を必要とせず、レンズを支持する導電性弾性体への悪影響をなくすことができる。さらに、配線の工数を削減できる。
【０１７９】
また、入力指令値から駆動部の指令値を作成する場合に、駆動部の指令値のノルムを最小に設定することができるので、出力飽和が起こりにくいという利点がある。また指令値の演算を乗算部および加算部のみで構成される線形行列演算部によって行えるので、指令値の演算を高速に行うことができる。
【０１８０】
また、駆動部の出力不足量を求める非線形な演算処理を内蔵することにより、駆動部の出力飽和を効果的に避けることができる。さらに出力不足量を設計者の意図する重み付けした評価関数を用いて評価することにより、電力の再配分を詳細に設定することができる。評価関数を適宜選択することによって、個々の回路素子の出力不足量を最小にすることを重視したり、全体のエネルギ不足量を最小にすることを重視したりすることができる。そして、評価関数を最小にする共通指令値αを効率よく求めることができる。
【０１８１】
また、本発明の回路素子駆動装置は、スピンドルモータの駆動にも利用できる。共通端子を一定電圧に固定した場合に比べて、約１６％波高の高い電流で駆動できる。さらに、スピンドルモータを駆動する場合のように、周期信号によって回路素子を駆動する場合、共通指令値などをメモリに蓄えておけば、演算回路の削減と、演算処理に要する時間節約と、消費電力削減が行えるという利点がある。
【０１８２】
また、本発明によれば、ｎ個の回路素子を駆動するために、（ｎ＋１）個の駆動回路を準備すればよい。このため、２ｎ個の駆動回路が必要であった従来技術に比べ、回路素子１つあたりの回路を簡素に構成できる。さらに、スイッチング指令をＤＳＰやマイコンのＩ／Ｏポートで行う場合、ｎ個のコイルを駆動するのに必要なビット数は（ｎ＋１）だけで良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回路素子駆動装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す回路素子駆動装置の動作を説明するため波形を示している。
【図３】本発明の回路素子駆動装置の第２の実施形態実施であって、レンズ駆動装置を示す斜視図である。
【図４】図３に示すレンズ駆動装置を駆動する回路素子駆動回路を示すブロック図である。
【図５】図５に示す回路素子駆動装置の線形行列演算部に用いられるパラメータを決定するパラメータ決定部の構成を示すブロック図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図４に示す回路素子駆動装置の動作を説明するための波形を示している。
【図７】図４に示す回路素子駆動装置の線形行列演算部の変形例を示すブロック図である。
【図８】本発明による回路素子駆動装置の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図９】図８に示す回路素子駆動装置の共通指令値計算部の具体的な構成を示す回路図である。
【図１０】図９における電流指令値ｕ1との中間計算値βとの関係を示すグラフである。
【図１１】図９における電流指令値ｕ1との出力不足量ｓ１との関係を示すグラフである。
【図１２】図９における電流指令値ｕ1との共通指令値αとの関係を示すグラフである。
【図１３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、トラッキングコイル２１へ印加される電圧を生成するための動作を説明する波形を示している。
【図１４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、フォーカスコイル２２へ印加される電圧を生成するための動作を説明する波形を示している。
【図１５】図８に示す回路素子駆動装置の制御部の変形例を示すブロック図である。
【図１６】本発明による回路素子駆動装置の第４の実施形態における（ｗk・ｓk）と共通指令値αの関係を示すグラフである。
【図１７】本発明による回路素子駆動装置の第４の実施形態における共通指令値αと評価関数との関係を示すグラフである。
【図１８】従来の２端子回路素子の駆動方法を説明する回路図である。
【図１９】他の従来の２端子回路素子の駆動方法を説明する回路図である。
【符号の説明】
１  スピンドルモータ
２、３、４  コイル
５、２４  共通端子
６  駆動部
７、３６、５６  制御部
８  最大値検出部
９  最小値検出部
１０  反転平均部
１１、１２、１３、２９、４３、４４、４５  加算部
α  共通指令値
ｒ1、ｒ2、ｒ3  補正指令値
Ｖcom  共通端子への印加電圧
Ｖ1  個別端子２ａへの印加電圧
Ｖ2  個別端子３ａへの印加電圧
Ｖ3  個別端子４ａへの印加電圧
２０  レンズ駆動部
２１  トラッキングコイル
２２  フォーカスコイル
２３  チルトコイル
２５  線形行列演算部
２６  重み算出部
２７  一般化逆行列計算部
２８  乗算部
３０  スイッチング駆動部
３１、３２、３３、３４  反転素子
３５  デューティ可変部
３７  基準信号発生器
３８、３９、４０、４１  コンパレータ
４２、５２  共通指令値計算部
４６、４７、４８  オペアンプ
４９  反転加算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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