DE69127577T2

DE69127577T2 - Automatisches Regelkreisverstärkungsgerät

Info

Publication number: DE69127577T2
Application number: DE69127577T
Authority: DE
Inventors: Hisatoshi Baba; Tsukasa Ogino
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1991-04-16
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2011-04-17
Also published as: DE69127577D1; EP0453223A2; US5583837A; EP0453223A3; EP0453223B1

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung zur Beibehaltung der Rückkopplungsschleifenverstärkung eines automatischen Steuerungsgeräts mit einem Regelkreis, und insbesondere eine zur Verwendung bei einer optische Informationen aufzeichnenden/wiedergebenden Vorrichtung geeignete automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung.
Mit den in den letzten Jahren immer mehr zu handhabenden großen Informationsmengen zog eine optische Informationsaufzeichnungs/-wiedergabevorrichtung ( im folgenden als optische Plattenvorrichtung bezeichnet) Aufmerksamkeit auf sich, das Informationen auf einem Aufzeichnungsträger unter Verwendung eines Lichtstrahls aufzeichnet oder wiedergibt.
Um Informationen zuverlässig aufzuzeichnen/wiederzugeben, weist eine derartige optische Plattenvorrichtung ein Fokussierungsservosystem zur Einstellung des Eokussierungszustands eines Lichtstrahls, ein Spurführungsservosystem zur Einstellung des Ausstrahlungszustands eines Lichtstrahls mit Bezug auf die Spurführung des Lichtstrahls und dergleichen auf.
Bei einem derartigen Fokussierungsservosystem und einem Spurführungsservosystem wird, da ein Spurführungsfehler mit Bezug auf die Zielposition eines Lichtstrahls für jedes System von ±1 bis 0,1 µm gehalten werden muß, die of fene Rückkopplungsschleifenverstärkung (im folgenden einfach als Rückkopplungsschleifenverstärkung bezeichnet) in dem Servosystem unter Berücksichtigung der Oberflächenvibration und der Exzentrizität der Platte in dem Niederfrequenzband (15 oder 30 Hz) mit 60db angenommen. Ein Stellglied für Objektivlinsen zeigt ein eine scharfe Phasenbeeinträchtigung verursachendes Maximalverstärkungsphänomen aufgrund sekundärer Resonanz in Bändern oberhalb mehrerer KHz und aufgrund des Aufbaus des Stellglieds.
Daher ist es bei einem derartigen Fokussierungsservosystem und bei einem derartigen Spurführungsservosystem schwer, eine ausreichende Phasenbreite und Verstärkungsbreite zu halten.
Bei einem derartigen Servoregelsystem, das keine ausreichende Phasen- und Verstärkungsbreite erhalten kann, entsteht ein Problem, daß Schwankungen bei der Rückkopplungsschleifenverstärkung die Stabilität eines Systems beträchtlich verschlechtern.
Daher wurde bisher eine automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 60-22746 (vgl. Fig. 1) offenbart geschaffen, die Schwankungen bei der Rückkopplungsschleifenvertärkung so weit wie möglich unterdrückt.
Diese automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuervorrichtung wurde entworfen, um deren Rückkopplungsschleifenverstärkung beruhend auf den Schwankungen der Gesamtlichtmenge eines mehrfach geteilten Sensors einzustellen, der in einer Spurführungs- und/oder Fokussierungsservosteuervorrichtung einer optischen Plattenvorrichtung enthalten ist.
Bei der vorstehend beschriebenen automatischen Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung kann jedoch, obwohl Schwankungen bei deren Rückkopplungsschleifenverstärkung aufgrund von Veränderungen des Brechungsindizes eines Aufzeichnungsmediums oder aufgrund von Veränderungen in der Laserleistung absorbiert werden können, die automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung die Schwankungen bei deren Rückkopplungsschleifenverstärkung aufgrund von Veränderungen der Kraftkonstante eines Stellglieds, Veränderungen der Empfindlichkeit einer Fehlererfassungseinrichtung, durch Schaltungselemente verursachte Veränderungen bei deren Verstärkung und der gleichen nicht bewältigen.
Um ein derartiges Problem zu lösen, wurde die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1-169603 offenbarte automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung wie in dem Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben vorgeschlagen. Diese automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung ist wie in Fig. 2 gezeigt aufgebaut.
Nun erfolgt insbesondere eine Beschreibung der automatischen Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung mit Bezug auf Fig. 2.
Die automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung addiert ein Referenzsignal mit einer vorbestimmten Frequenz zu einem Regelkreis, gewinnt durch ein Bandpaßfilter ein Referenzsignal vor und nach diesem Addierer, stellt die Phase des gewonnenen jeweiligen Referenzsignals ein, richtet jeweilige Referenzsignale durch eine Absolutwert-Schaltung ganzwellengleich, wobei diese darauffolgend durch ein Tiefpaßfilter in Durchschnittswerte umgewandelt werden, und gibt die jeweiligen Signale in Eingangsanschlüsse X und Y einer Teilerschaltung ein. Die Teilerschaltung führt eine Teilung in der Form Y/X durch und stellt einen Verstärker mit variabler Verstärkung ein, so daß das Ergebnis der Teilung ein vorbestimmter Wert wird.
Gemäß dieser Vorrichtung werden Veränderungen der Rückkopplungsschleifenverstärkung eines Regelkreissystems direkt gemessen, wobei darauf beruhend ein Verstärker mit variabler Verstärkung zur Veränderung der Rückkopplungsschleifenverstärkung gesteuert wird. Daher werden nicht nur aus Schwankungen der Lichtmenge resultierende Schwankungen der Rückkopplungsschleifenverstärkung, sondern ebenso Schwankungen der Rückkopplungsschleifenverstärkung aufgrund von Veränderungen der Empfindlichkeit der jeweiligen, den Regelkreis ausbildenden Elemente absorbiert, wobei ein stabiler Servovorgang ausgeführt werden kann.
Jedoch ist die vorstehend aufgeführte, herkömmliche automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuervorrichtung komplex und kostspielig und deren Genauigkeit ist niedrig. Ebenso wird die Erfassung der Amplitude eines Referenzsignals durch deren Veränderung in einen Durchschnittswert unter Verwendung eines Tiefpaßfilters nach einer Gesamtwellengleichrichtung ausgeführt. Folglich entstehen Problem dadurch, daß die Amplitude nicht erfaßt werden kann, wenn nicht zumindest ein Zyklus eines Referenzsignals eingegeben wurde, wobei die Erfassung Zeit benötigt und eine Echtzeit-Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerung nicht ausgeführt werden kann.
Somit besteht ein Bedarf für eine automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung mit einem einfachen Aufbau, geringen Kosten, hoher Genauigkeit und der Fähigkeit, die Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuerung eines Servoregelsystems in Echtzeit auszuführen.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung mit hoher Genauigkeit und der Fähigkeit zu schaffen, eine Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerung eines Servoregelsystems in Echtzeit auszuführen.
Gemäß einer Ausgestaltung bildet die Erfindung eine
automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuervorrichtung zur Verwendung in einem Servoregelgerät einer Regelkreisanordnung zur Positionierung eines Regelobjekts in Bezug auf eine Referenz aus, wobei die automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuervorrichtung
eine Additionseinrichtung zur Addition eines Referenzsignals einer vorbestimmten Frequenz zu einem Steuersignal in dem Regelkreis,
eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen von vor und nach der Addition erfaßten Frequenzanteilen und
eine Einrichtung zur Einstellung der Verstärkung des Regelkreises auf der Grundlage des Vergleichs aufweist,
gekennzeichnet durch
eine erste Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Maximalwerts (S&sub1;) vorbestimmter Frequenzanteile des Steuersignals, bevor das Referenzsignal addiert wird, und
eine zweite Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Maximalwerts (S&sub2;) vorbestimmter Frequenzanteile eines Ausgangssignals, nachdem das Referenzsignal addiert wur de,
wobei die Verstärkungseinstelleinrichtung die Verstärkung des Regelkreises auf der Grundlage eines Vergleichs des durch die erste Erfassungseinrichtung erfaßten Maximalwerts und des durch die zweite Erfassungseinrichtung erfaßten Maximalwerts einstellt.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung bildet die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung der Rückkopplungsschleifenverstärkung in einer Regelkreisservo-Steuervorrichtung, die ein Regelobjekt in Bezug auf eine Referenz positioniert aus, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist
Adddieren eines Referenzsignals einer vorbestimmten Frequenz zu einem Steuersignal in dem Regelkreis,
gekennzeichnet durch die weiteren Schritte
Erfassen eines Maximalwerts (S&sub1;) vorbestimmter Frequenzanteile des Steuersignals, bevor das Referenzsignal addiert wird,
Erfassen eines Maximalwerts (S&sub2;) vorbestimmter Frequenzanteile des Steuersignals, nachdem das Referenzsignal addiert wurde, und
Einstellen der Verstärkung des Regelkreises auf der Grundlage eines Vergleichs des vor der Addition des Referenzsignals erfaßten Maximalwerts (S&sub1;) und des Maximalwerts (S&sub2;) nach der Addition des Referenzsignals.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung ebenso Einrichtungen zur Ausführung einer digitalen Berechnung unter Verwendung des durch die erste Erfassungseinrichtung erfaßten Maximalwerts und zur Einstellung der Verstärkung des Regelkreises beruhend auf dem Ergebnis der Berechnung auf.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung ebenso eine Einrichtung zur Einstellung der Verstärkung des Regelkreises beruhend auf einer Berechnung unter Verwendung des durch die erste Erfassungseinrichtung erfaßten Maximalwerts und des durch die zweite Erfassungseinrichtung erfaßten Maximalwerts auf.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfassen die ersten und zweiten Erfassungseinrichtungen eine Amplitude von den vorbestimmten Frequenzkomponenten. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung weiter Einrichtungen zur Ausführung einer digitalen Berechnung unter Verwendung der durch die erste Erfassungseinrichtung erfaßten Amplitude und der durch die zweite Erfassungseinrichtung erfaßten Amplitude und zur Einstellung der Verstärkung des Regelkreises beruhend auf dem Ergebnis der Berechnung auf.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Regelobjekt ein optischer Informations-Aufzeichnungs-/Wiedergabekopf, die vorbestimmte Frequenz ist eine Mittenfrequenz eines Frequenzbands des Regelkreises und der Regelkreis ist ein Spurführungs- und/oder Fokussierungsservokreis.
Die Einrichtung zur Einstellung der Verstärkung bestimmt das Verhältnis des Maximalwerts oder der Amplitude, die durch die erste Erfassungseinrichtung erfaßt wurde, zu dem Maximalwert oder der Amplitude, die durch die zweite Erfassungseinrichtung erfaßt wurde, und stellt die Verstärkung des Regelkreises entsprechend dem vorbestimmten Verhältnis ein.
Die Vorrichtung kann weiter eine Korrelationserfassungseinrichtung zur Bestimmung der Korrelation zwischen dem Ausgangsignal der ersten Erfassungseinrichtung und dem Ausgangssignal der zweiten Erfassungseinrichtung aufweisen. Die Verstärkungseinstelleinrichtung verringert die Rückkopplungsschleifenverstärkung des Regelkreises um ein vorbestimmtes Verhältnis, wenn die Ähnlichkeit der Ausgangssignale der ersten und zweiten Erfassungseinrichtung gering ist. Zusätzlich bestimmt die Verstärkungseinstelleinrichtung das Verhältnis des Maximalwerts oder der Amplitude, die durch die erste Erfassungseinrichtung erfaßt wurden, zu dem Maximalwert oder der Amplitude, die durch die zweite Erfassungseinrichtung erfaßt wurden und stellt die Verstärkung des Regelkreises entsprechend dem vorbestimmten Verhältnis ein, wenn die Ähnlichkeit hoch ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine herkömmliche automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuervorrichtung darstellt.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das eine andere herkömmliche automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung darstellt.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer optischen Plattenvorrichtung darstellt, in dem eine automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuervorrichtung der Erfindung veranschaulicht wird.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der automatischen Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung der Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine Ansicht, die die Frequenzeigenschaften des in Fig. 4 dargestellten Spurführungsservosystems veranschaulicht, und
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der automatischen Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung der Erfindung.
Das erste Ausführungsbeispiel wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Eine optische Plattenvorrichtung, durch die die Erfindung verkörpert wird, wird nun mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.
In Fig. 3 bezeichnet die Bezugszahl 1 eine als Aufzeichnungsträger verwendete optische Platte, und die Bezugszahl 2 bezeichnet ein optisches System 2 eines optischen Kopfs. Durch dieses, die optische Platte 1 lesende, optische System 2 erhaltene Signale werden in eine Spurführungsfehlererfassungseinrichtung 3 und eine Fokussierungsfehlererfassungseinrichtung 4 eingegeben. Die Erfassungseinrichtungen erfassen jeweils Spurführungsfehlerund Fokussierungsfehlersignale beruhend auf dem Ausgangssignal von dem optischen System 2 unter Verwendung eines Erfassungsverfahrens bei der optischen Plattenvorrichtung, das als Stand der Technik gut bekannt ist. Die Bezugszahl 5 bezeichnet einen Analog/Digital (A/D)- Wandler, der von der Spurführungsfehlererfassungseinrichtung 3 und der Fokusierungsfehlererfassungseinrichtung 4 ausgegebene Fehlersignale von analoge in digitale Signale umwandelt.
Die Bezugszahl 6 bezeichnet einen digitalen Signalprozessor (auch mit DSP bezeichnet), der verschiedene Berechnungen unter Verwendung des A/D-umgewandelten Spurführungsfehlersignals und des A/D-umgewandelten Fokussierungsfehlersignals zur Steuerung aller nachstehend beschriebenen Stellglieder ausführt. Der digitale Signalprozessor 6 steuert ebenso die Rückkopplungsschleifenverstärkung wie nachstehend ausführlich beschrieben. Die Bezugszahl 7 bezeichnet einen Speicher, der verwendet wird, wenn der digitale Signalprozessor 6 Berechnungen ausführt, 8 bezeichnet einen Digital/Analog (D/A)-Wandler, der die durch den digitalen Signalprozessor 6 erhaltene Steuerungsgröße von digitale in analoge Signale umwandelt, 9 bezeichnet ein Spurführungsstellglied, das das optische System 2 in einer Spurführungsrichtung unter der Steuerung des digitalen Signalprozessors 6 antreibt, und 10 bezeichnet ein Fokussierungsstellglied, das das optische System 2 in einer Fokussierungsrichtung unter der Steuerung des digitalen Signalprozessors 6 antreibt.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die automatisch die Rückkopplungsschleifenverstärkung eines Servoregelsystems gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel steuert. Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplungsschleifenverstärkung automatisch durch den in Fig. 3 gezeigten digitalen Signalprozessor 6 mittels Software gesteuert. Daher zeigt Fig. 4 ein Blockschaltbild der zu dem digitalen Signalprozessor 6 gleichwertigen Funktionen mit Hardwarebegriffen.
In Fig. 4 bezeichnet die Bezugszahl 11 ein Phasenausgleichsfilter, das eine Phasenabweichung eines Spurführungsservosystems ausgleicht. Durch die Spurführungsfehlererfassungseinrichtung 3 von Fig. 3 erfaßten Spurführungsfehlersignale werden durch den A/D-Wandler 5 in digitale Signale umgewandelt und in den digitalen Signalprozessor 6 eingegeben. Der digitale Signalprozessor 6 gleicht die Phasenabweichung durch Eingabe des Spurführungsfehlersignals zu einem Phasenausgleichsfilter 11 aus. Im allgemeinen gleicht ein Phasenausgleichsfilter die Phasenabweichung des Spurführungsfehlersignals gemäß der folgenden Gleichung (1) aus:
wobei y(n) das n-te Ausgangssignal, x(n) das n-te Eingangssignal, b&sub0;, b&sub1;, ...bn jeweils ein Koeffizient entsprechend einer Verzögerungszeit jedes Eingangssignals, a&sub0;, a&sub1;, ...an jeweils ein Koeffizient entsprechend einer Verzögerungszeit jedes Ausgangssignals und a&sub0; ein Koeffizient zur Einstellung einer vorbestimmten Verstärkung ist.
Folglich wird ein durch das Phasenausgleichsfilter 11 ausgeglichenes Ausgangssignal zu einem Bandpaßfilter 12 und zu einem Addierer 16 als Steuerdaten für das in Fig. 3 gezeigte Spurführungsstellglied 9 ausgegeben. Das Bandpaßfilter 12 gewinnt eine vorbestimmte Referenzfrequenzkomponente, bei diesem Ausführungsbeispiel eine Mittenwinkelfrequenz ωc des Frequenzbands einer Spurführungsservorückkopplungsschleife, die nachstehend beschrieben wird. Das Bandpaßfilter 12 kann zur Ausführung entsprechend der vorstehend beschriebenen Gleichung (1) aufgebaut sein. Die gewonnene Referenzsignalkomponente wird zu einem Maximalwerterfassungsabschnitt 13 ausgegeben, bei dem ein Maximalwert erfaßt wird. Ein erfaßter Maximalwert S&sub1; wird zu einem Verstärkungsfaktorberechnungsabschnitt 14 ausgegeben.
Währenddessen wird wie vorstehend aufgeführt das Ausgangssignal des Phasenausgleichsfilters 11 zu dem Addierer 16 gesendet, bei dem das Ausgangssignal zu einem Referenzsignal von einem Referenzsignalerzeugungsabschnitt 17 addiert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel erzeugt der ein Referenzsignal einer vorbestimmten Frequenz erzeugende Referenzsignalerzeugungsabschnitt 17 ein Referenzsignal von 3 KHz. Der Frequenzgang eines Spurführungsservosystems des Ausführungsbeipsiels ist in Fig. 5 gezeigt. In der Figur bezeichnet ω&sub1; eine Winkelfrequenz im niedrigen Bandbereich, die bei dem Ausführungsbeispiel 50 Hz ist. Das heißt, die Umdrehungsfrequenz der in Fig. 3 gezeigten optischen Platte 1 ist auf 50 Hz eingestellt. Gemäß dieser Einstellung wird der Frequenzgang in dem niedrigen Bandbereich festgelegt. Mit ωc wird eine Mittenwinkelfrequenz eines Frequenzbereichs einer Spurführungsservorückkopplungsschleife bezeichnet, die bei dem Ausführungsbeispiel 3 KHz ist. Daher wird bei dem Ausführungsbeispiel die Referenzsignalfrequenz des Referenzsignalerzeugungsabschnitts 17 auf 3 KHz eingestellt, die dieselbe ist wie die Mittenwinkelfrequenz ωc. Das Bandpaßfilter 12 wird ebenso derart eingestellt, um dieselbe Frequenzkomponente wie ωc wie vorstehend beschrieben zu gewinnen.
Auf diese Weise werden die durch den Addierer 16 zu dem Referenzsignal addierten Steuerdaten zu einem Bandpaßfilter 18 und zu einem Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuerabschnitt 20 ausgegeben. Das Bandpaßfilter 18 gewinnt die Komponente der Mittenwinkelfrequenz ωc der Spurführungsservorückkopplungschleife auf die gleiche Weise wie bei dem Bandpaßfilter 12 und gibt diese zu einem Maximalwerterfassungsabschnitt 19 aus. Der Maximalwerterfassungsabschnitt 19 erfaßt einen Maximalwert auf die gleiche Weise wie bei dem Maximalwerterfassungsabschnitt 13, bezeichnet den Maximalwert mit S2 und gibt diesen zu dem Verstärkungsfaktorberechnungsabschnitt 14 aus. Der Verstärkungsfaktorberechnungsabschnitt 14 berechnet einen Verstärkungsfaktor K = S&sub2;/S&sub1; aus den beiden Werten: den von dem Maximalwerterfassungsabschnitt 13 ausgegebenen Maximalwert S&sub1; und den von dem Maximalwerterfassungsabschnitt 19 ausgegebenen Maximalwert S&sub2;. Das heißt, der existierende Wert der Rückkopplungsschleifenverstärkung wird durch Bestimmen des Verhältnisses des Signalpegels vor einem Durchgang der Servorückkopplungsschleife zu dem Signalpegel nach einem Durchgang der Servorückkopplungsschleife berechnet. Der erhaltene Verstärkungsfaktor K wird zu dem die Rückkopplungsschleifenverstärkung steuernden Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuerabschnitt 20 gesendet.
Der Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerabschnitt 20 multipliziert die von dem Addierer 16 gesendeten Steuerdaten mit einem beliebigen Wert A (A = Q x K) und gibt diese aus, wobei Q durch den Abschnitt 20 frei ausgewählt werden kann und K der von dem Verstärkungsfaktorberechnungsabschnitt 14 ausgegebene Verstärkungsfaktor ist. In diesem Fall variiert der Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerabschnitt 20 einen Faktor Q der Steuerdaten, so daß der von dem Verstärkungsfaktorberechnungsabschnitt 14 gesendete Verstärkungsfaktor K einen vorbestimmten Wert annimmt. Das heißt, Schwankungen bei der Rückkopplungsschleifenverstärkung des Spurführungsservosystems werden ausgeglichen durch Einstellen des Faktors der Steuerdaten, so daß K einen vorbestimmten Wert annimmt. Entsprechend wird, falls K kleiner als der vorbestimmte Wert ist, eine derartige Einstellung vorgenommen, daß der Faktor Q der Steuerdaten erhöht wird, und falls K größer als der vorbestimmte Wert ist, wird eine derartige Einstellung vorgenommen, daß der Faktor Q der Steuerdaten verringert wird. Dieser Vorgang der Steuerung der Rückkopplungsschleifenverstärkung wird jedesmal ausgeführt, wenn ein Spurführungsfehlersignal abgetastet wurde. Die auf diese Weise erhaltenen Steuerdaten des Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerabschnitts 20 werden zu dem D/A-Wandler 8 ausgegeben, bei dem die Daten in Analogwerte umgewandelt werden. Somit wird das Spurführungsstellglied 9 durch ein von dem D/A-Wandler 8 ausgegebenes, analoges Anweisungssignal gesteuert.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplungsschleifenverstärkung gesteuert, so daß der vorstehend genannte Wert von K 1 wird. Die von den Bandpaßfiltern 12 und 18 gewonnenen Winkelfrequenzen und die durch den Referenzsignalerzeugungsabschnitt 17 erzeugte Winkelfrequenz werden auf eine Mittenwinkelfrequenz ωc des Frequenzbands der Spurführungsservorückkopplungsschleife wie in Fig. 5 gezeigt eingestellt. Daher wird, da die Verstärkung dieses ωc wie aus Fig. 5 ersichtlich 0 (dB) ist, die Winkelfrequenz eingestellt, so daß K 1 wird. Obwohl K vorzugsweise auf 1 eingestellt sein sollte, sollte die Frequenz innerhalb des Bereichs eines in Fig. 5 gezeigten Referenzsignalfrequenzbereichs und K dabei entsprechend der Verstärkung entsprechend dieser Frequenz eingestellt sein.
Als nächstes wird das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Rückkopplungsschleifenverstärkung eines Servoregelsystems selbst dann geeignet eingestellt werden, falls das Servoregelsystem aufgrund von Schwingungen instabil wird.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer automatischen Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Teile, denen dieselben Bezugszahlen gegeben wurden wie bei den vorangegangenen Figuren bezeichnen die gleichen Teile, womit deren ausführliche Beschreibung entfällt.
Die in Fig. 6 gezeigten Funktionen werden durch den in Fig. 3 dargestellten digitalen Signalprozessor 6 mittels Software ausgeführt. Daher ist Fig. 6 ein dazu gleichwertiges Funktionsblockschaltbild mit Hardwarebegriffen.
Nun erfolgt eine Beschreibung des Betriebs einer automatischen Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung.
Ein durch die Spurführungsfehlererfassungseinrichtung 3 von Fig. 3 erfaßtes Spurführungsfehlersignal wird durch den A/D-Wandler 5 in einen digitalen Wert umgewandelt und in den digitalen Signalprozessor 6 eingegeben. Der digitale Signalprozessor 6 gleicht zuerst die Phasenabweichung durch Eingabe des Spurführungsfehlersignals in das Phasenausgleichsfilter 11 aus. Das durch das Phasenausgleichsfilter 11 phasenausgeglichene Ausgangssignal wird zu dem Bandpaßfilter 12 und zu dem Addierer 16 als Steuerdaten für das in Fig. 3 gezeigte Spurführungsstellglied 9.
Das Bandpaßfilter 12 gewinnt eine vorbestimmte Referenzfrequenzsignalkomponente, bei dem Ausführungsbeispiel eine Mittenwinkelfrequenz ωc des Frequenzbands einer Spurführungsservorückkopplungsschleife, die nachstehend beschrieben wird. Die gewonnenen Referenzsignalkomponenten werden zu dem Maximalwerterfassungsabschnitt 13 ausgegeben, in dem deren Maximalwert erfaßt wird. Der erfaßte Maximalwert S&sub1; wird zu einem Korrelationswertberechnungsabschnitt 15 ausgegeben.
Währenddessen wird das Ausgangssignal des Phasenausgleichsfilters 11 zu dem Addierer 16 wie vorstehend aufgeführt gesendet und zu dem Referenzsignal von dem Referenzsignalerzeugungsabschnitt 17 addiert. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erzeugt der ein Referenzsignal einer vorbestimmten Frequenz erzeugende Referenzsignalerzeugungsabschnitt 17 ein Referenzsignal von 3 KHz, die dieselbe ist wie die Mittenwinkelfrequenz ωc des Frequenzbands einer Spurführungsservorückkopplungsschleife bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die auf diese Weise durch den Addierer 16 zu den Referenzsignalen addierten Steuerdaten werden zu dem Bandpaßfilter 18 und zu dem Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuerabschnitt 20 ausgegeben. Das Bandpaßfilter 18 gewinnt die Komponente der Mittenwinkelfrequenz ωc des Frequenzbands einer Spurführungsservorückkopplungsschleife auf dieselbe Weise wie das Bandpaßfilter 12 und gibt diese zu dem Maximalwerterfassungsabschnitt 19 aus. Der Maximalwerterfassungsabschnitt 19 erfaßt einen Maximalwert auf dieselbe Weise wie der Maximalwerterfassungsabschitt 13, bezeichnet diesen mit S&sub2; und gibt diesen zu dem Korrelationswertberechnungsabschnitt 15 aus. Der Korrelationswertberechnungsabschnitt 15 bestimmt einen Korrelationsfaktor aus den beiden Werten: den von dem Maximalwerterfassungsabschnitt 13 ausgegebenen Maximalwert S&sub1; und den von dem Maximalwerterfassungsabschnitt 19 ausgegebenen Maximalwert S&sub2;. Nachfolgend wird ein Verfahren zur Bestimmung des Korrelatonsfaktors gezeigt:
(Korrelationfunktion)
x: Maximalwert des Referenzsignals vor dem Addierer
y: Maximalwert des Referenzsignals nach dem Addierer
x, y: Standardabweichung
xp, yp: Abtastwertfolgen
, : jeweiliger Durchschnittswert von xp, yp
Wenn der Korrelationsfaktor kleiner ist als ein vorbestimmter Wert (λη = 0,8) ist als Ergebnis der Bestimmung in der vorstehenden Weise, das heißt, wenn die Ähnlichkeit der beiden Erfassungssignale niedrig ist (das heißt, wenn das Servoregelsystem schwingt), wird ein vorbestimmter Dämpfungsfaktor D (D < 1) zu dem Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerabschnitt 20 gesendet. Der Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerabschnitt 20 stellt einen Verstärkungsfaktor in dem Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerabschnitt 20 auf einen Faktor A (A = P * D), wobei P ein voreingestellter Multiplikationsfaktor der Referenzfrequenz des Regelkreissystems beruhend auf diesem Dämpfungsfaktor D ist. Das heißt, die Rückkopplungsschleifenverstärkung wird gesenkt, um das Schwingen des Servoregelsystems zu dämpfen. Die von dem Addierer 16 gesendeten Steuerdaten werden mit A multipliziert und ausgegeben.
Als nächstes berechnet, wenn der Korrelationsfaktor größer als ein vorbestimmter Wert ist, daß heißt, wenn die Ähnlichkeit der- beiden Erfassungssignale hoch ist (wenn das Servoregelsystem nicht schwingt), der Verstärkungsfaktorberechnungsabschnitt 14 einen Verstärkungsfaktor K = S&sub2;/S&sub1; aus den beiden Werten: den von dem Maximalwerterfassungsabschnitt 13 ausgegebenen Maximalwert S&sub1; und den von dem Maximalwerterfassungsabschnitt 19 ausgegebenen Maximalwert S&sub2;. Das heißt, der existierende Wert der Rückkopplungsschleifenverstärkung wird durch Bestimmung des Verhältnisses des Signalpegels vor einem Durchgang der Servorückkopplungsschleife zu dem Signalpegel nach einem Durchgang der Servorückkopplungsschleife berechnet. Der somit bestimmte Verstärkungfaktor K wird zu dem Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerabschnitt 20 gesendet, der die Rückkopplungsschleifenverstärkung steuert.
Der Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerabschnitt 20 multipliziert die von dem Addierer 16 gesendeten Steuerdaten mit einem beliebigen Wert B (B = Q x K) und gibt das Produkt aus. In diesem Fall verändert der Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerabschnitt 20 einen Faktor Q der Steuerdaten, so daß der von dem Verstärkungsfaktorberechnungsabschnitt 14 gesendete Verstärkungsfaktor K einen vorbestimmten Wert (beispielsweise K = 1) annimmt. Das heißt, Schwankungen der Rückkopplungsschleifenverstärkung des Spurführungsservosystems werden durch Einstellung eines Faktors Q der Steuerdaten ausgeglichen, so daß K einen vorbestimmten Wert annimmt. Entsprechend wird, falls K kleiner als der vorbestimmte Wert ist, eine derartige Einstellung vorgenommen, daß der Faktor Q der Steuerdaten erhöht wird, und falls K größer als der vorbestimmte Wert ist, wird eine derartige Einstellung vorgenommen, daß der Faktor Q der Steuerdaten verringert wird. Dieser Steuervorgang der Rückkopplungsschleifenverstärkung wird jedesmal ausgeführt, wenn ein Spurführungsfehlersignal abgetastet wurde. Jedoch wird die tatsächliche Einstellung der Rückkopplungsschleifenverstärkung im mer dann ausgeführt, wenn ein Maximalwert erfaßt wurde. Die auf diese Weise erhaltenen Steuerdaten des Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerabschnitts 20 werden zu dem D/A-Wandler 8 ausgegeben, bei dem die Daten in analoge Werte umgewandelt werden. Somit wird das Spurführungsstellglied 9 durch ein von dem D/A-Wandler 8 ausgegebenes, analoges Anweisungssignal gesteuert.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplungsschleifenverstärkung gesteuert, so daß der vorstehend genannte Wert von K 1 wird. Die durch die Bandpaßfilter 12 und 18 gewonnenen Winkelfrequenzen und die durch den Referenzsignalerzeugungsabschnitt 17 erzeugte Winkelfrequenz werden auf eine Mittenwinkelfrequenz ωc des Frequenzbandes einer Spurführungsservorückkopplungsschleife wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel eingestellt. Daher wird, da die Verstärkung dieses ωc wie aus Fig. 5 ersichtlich 0 (dB) ist, die Winkelfrequenz eingestellt, so daß K 1 wird. Obwohl K vorzugsweise auf 1 eingestellt sein sollte, sollte die Frequenz innerhalb des Bereichs eines in Fig. 5 gezeigten Referenzsignalfrequenzbereichs eingestellt und K dabei proportional zu der der Frequenz entsprechenden Verstärkung bestimmt sein.
Bei den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen erfolgte eine Beschreibung mit Bezug auf eine Servospurführung. Natürlich ist die Erfindung ebenso bei Servofokussierungs-Steuervorrichtungen und anderen Regelkreisen wirksam.
Verschiedene Verfahren der Bestimmung des Korrelationsfaktors liegen innerhalb des Bereichs der Erfindung und sind nicht auf die vorstehend genannte Korrelationsfunktion begrenzt.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist die automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung einfach, kostengünstig und sehr genau, da sie digitale Schaltungen aufweist. Ebenso kann, da die Amplitude eines Referenzsignals durch eine Maximalwerterfassung erfaßt wird, die Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerung durch Erfassung eines Maximalwerts ausgeführt werden. Somit wird eine Echtzeit- Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuerung ermöglicht.
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird ein Referenzsignal zu dem Ausgangsignal von dem Phasenausgleichsfilter 11 zugeführt. Jedoch braucht nicht erwähnt zu werden, daß gemäß der Erfindung ein Verfahren ausgeführt werden kann, bei dem ein Referenzsignal vor dem Phasenausgleichsfilter 11 den Spurführungsfehlersignalen zuführt wird und Spurführungsfehlersignale vor und nach dem Filter verwendet werden.
Die durch die Blöcke in Fig. 3 dargestellten einzelnen Bestandteile sind als Stand der Technik bei den automatischen Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtungen und/oder als Stand der Technik bei der Aufzeichnung/Wiedergabe von optischen Informationen gut bekannt und deren besonderer Aufbau und Betrieb ist nicht entscheidend für die Erfindung oder der besten Art zur Ausführung der Erfindung. Außerdem können die in Fig. 4 und 6 gezeigten Funktionen durch den Fachmann leicht in gut bekannte digitale Signalprozessoren programmiert werden, und da derartiges Programmieren per se nicht Teil der Erfindung ist, wird keine weitere Beschreibung davon für notwendig erachtet.
Viele verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung können ohne Verlassen des Bereichs der Erfindung realisiert werden, und daher ist es verständlich, daß diese Erfindung nicht auf deren besondere Ausführungsbeispiele beschränkt ist.

Claims

1. Automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuervorrichtung zur Verwendung in einem Servoregelgerät einer Regelkreisanordnung zur Positionierung eines Regelobjekts in Bezug auf eine Referenz, wobei die automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung

eine Additionseinrichtung (16) zur Addition eines Referenzsignals einer vorbestimmten Frequenz zu einem Steuersignal in dem Regelkreis,

eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen von vor und nach der Addition erfaßten Frequenzanteilen und

eine Einrichtung zur Einstellung der Verstärkung des Regelkreises auf der Grundlage des Vergleichs aufweist,

gekennzeichnet durch

eine erste Erfassungseinrichtung (13) zur Erfassung eines Maximalwerts (S&sub1;) vorbestimmter Frequenzanteile des Steuersignals, bevor das Referenzsignal addiert wird, und

eine zweite Erfassungseinrichtung (19) zur Erfassung eines Maximalwerts (S&sub2;) vorbestimmter Frequenzanteile eines Ausgangssignals, nachdem das Referenzsignal addiert wurde,

wobei die Verstärkungseinstelleinrichtung (14, 20) die Verstärkung des Regelkreises auf der Grundlage eines Vergleichs des durch die erste Erfassungseinrichtung (13) erfaßten Maximalwerts und des durch die zweite Erfassungseinrichtung (19) erfaßten Maximalwerts einstellt.

Automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Referenzerzeugungseinrichtung (17) zur Erzeugung des Referenzsignals mit der Mittenfrequenz eines Frequenzbandes des Regelkreises.

3. Automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinstelleinrichtung (14, 20) das Verhältnis des durch die erste Erfassungseinrichtung (13) erfaßten Maximalwerts (S&sub1;) zu dem durch die zweite Erfassungseinrichtung (19) erfaßten Maximalwert (S&sub2;) bestimmt und die Verstärkung des Regelkreises entsprechend dem bestimmten Verhältnis einstellt.

4. Automatische Rückkopplungsschleifenverstärkungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

eine Korrelationserfassungseinrichtung (15) zur Bestimmung der Korrelation zwischen dem durch die erste Erfassungseinrichtung (13) erfaßten Maximalwert (S&sub1;) und dem durch die zweite Erfassungseinrichtung (19) erfaßten Maximalwert (S&sub2;), wobei

die Verstärkungseinstelleinrichtung (14, 20) die Verstärkung des Regelkreises in einem vorbestimmten Verhältnis verringert, wenn die Ähnlichkeit der Maximalwerte gering ist, das Verhältnis des durch die erste Erfassungseinrichtung (13) erfaßten Maximalwerts (S&sub1;) zu dem durch die zweite Erfassungseinrichtung (19) erfaßten Maximalwert (S&sub2;) bestimmt und die Verstärkung des Regelkreises entsprechend dem bestimmten Verhältnis einstellt, wenn die Ähnlichkeit hoch ist.

5. Regelkreisservo-Steuervorrichtung zur Steuerung der Positionierung eines Aufzeichnungs-/Wiedergabekopfs zur Aufzeichnung/Wiedergabe von optischen Informationen mit der automatischen Rückkopplungsschleifenverstärkungs- Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.

6. Regelkreisservo-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinstelleinrichtung (14, 20) die Verstärkung eines Spurführungs- und/oder Fokussierungs-Servokreises einstellt.

7. Verfahren zur Einstellung der Rückkopplungsschleifenverstärkung in einer Regelkreisservo-Steuervorrichtung, die ein Regelobjekt in Bezug auf eine Referenz positioniert, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist

Adddieren eines Referenzsignals einer vorbestimmten Frequenz zu einem Steuersignal in dem Regelkreis,

gekennzeichnet durch die weiteren Schritte

Erfassen eines Maximalwerts (S&sub1;) vorbestimmter Frequenzanteile des Steuersignals, bevor das Referenzsignal addiert wird,

Erfassen eines Maximalwerts (S&sub2;) vorbestimmter Frequenzanteile des Steuersignals, nachdem das Referenzsignal addiert wurde, und

Einstellen der.Verstärkung des Regelkreises auf der Grundlage eines Vergleichs des vor der Addition des Referenzsignals erfaßten Maximalwerts (S&sub1;) und des Maximalwerts (S&sub2;) nach der Addition des Referenzsignals.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelobjekt ein Aufzeichnungs-/Wiedergabekopf zur Aufzeichnung/Wiedergabe von optischen Informationen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Frequenz die Mittenfrequenz eines Frequenzbandes des Regelkreises ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

der Regelkreis ein Spurführungs- und/oder Fokussierungsservokreis ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Maximalwerts (S&sub1;) des Steuersignals vor der Addition des Referenzsignals zu dem Maximalwert (52) des Steuersignals nach der Addition des Referenzsignals bestimmt und die Verstärkung des Regelkreises entsprechend dem bestimmten Verhältnis eingestellt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch die Schritte

Bestimmen der Korrelation zwischen dem Maximalwert (S&sub1;) des Steuersignals vor der Addition des Referenzsignals und dem Maximalwert (S&sub2;) des Steuersignals nach der Addition des Referenzsignals,

Verringern der Verstärkung des Regelkreises entsprechend einem vorbestimmten Verhältnis, wenn die Ähnlichkeit der Maximalwerte gering ist und

Einstellen der Verstärkung des Regelkreises entsprechend dem Verhältnis des Maximalwerts (S&sub1;) des Steuersignals vor der Addition des Referenzsignals zu dem Maximalwert (S&sub2;) des Steuersignals nach der Addition des Referenzsignals, wenn die Ähnlichkeit hoch ist.