JP4189738B2

JP4189738B2 - 自動ゲイン調整装置及び自動ゲイン調整方法

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Publication number: JP4189738B2
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Inventors: 泰斎藤
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動ゲイン調整装置及び自動ゲイン調整方法に関し、例えば光ディスク装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光ディスク装置においては、フォーカスサーボやトラッキングサーボ等のサーボ制御回路に用いられるフィードバック制御系のゲイン（利得）調整を自動で行う方法として、信号の位相を用いるものや、信号の振幅を用いるものなどがある。
【０００３】
このうち信号の位相を用いる自動利得調整方法としては、サーボループ系において位相比較器を用いた位相比較を行うことにより自動ゲイン調整を実現する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４７０５号公報（第４頁、図３）
【０００５】
ここで図７に、従来から利用されているゲイン調整回路１の一具体例を示す。このゲイン調整回路１では、外乱発生器２から発生された所定の単一周波数でなる正弦波の外乱信号Ｓ１が、位相比較器３の一入力端に供給されると共に、加算器４を介してフィードバック制御系５に供給される。
【０００６】
このフィードバック制御系５は、補償器６、増幅器７及び制御対象（例えばアクチュエータ駆動系）８からなる閉回路であり、供給される外乱信号Ｓ１が補償器６を介して位相補償された後、増幅器７を介して増幅され、制御対象８を制御させながら、当該制御対象８の出力信号Ｓ２を加算器４に帰還させるようにしてフィードバック制御する。
【０００７】
またフィードバック制御系５の出力である制御対象８の出力信号Ｓ２はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）９に与えられる。バンドパスフィルタ９は、制御対象８の出力信号Ｓ２から外乱信号Ｓ１と同じ帯域周波数成分を抜き出して位相比較器３の他入力端に供給する。位相比較器３は、入力された両信号Ｓ１、Ｓ３の位相比較を行った後、当該比較結果を後段のゲイン設定部１０に供給する。ゲイン設定部１０は、位相比較器３の比較結果に基づいて、当該比較結果である位相差が一定の範囲内に収まるようにフィードバック制御系５内の増幅器７のゲインをリアルタイムで調整する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、フィードバック制御系のゲインは、周波数伝達関数によって規定される。理想的には、フィードバック制御系の開ループゲインが０〔ｄＢ〕となる周波数（以下、これを交差周波数と呼ぶ）において、実際のゲインが０〔ｄＢ〕となるように、開ループ内の増幅器のゲインを調整できることが望ましい。
【０００９】
しかし、上述の図７に示すように、に外乱発生器２から外乱信号Ｓ１を交差周波数ｆｃに設定してフィードバック制御系５に供給した場合、点Ａ、点Ｘ及び点Ｙにおける信号振幅をそれぞれＡ、Ｘ及びＹとしたとき、フィードバック制御系５内の補償器６、増幅器７及び制御対象８でなる開ループゲインはＹ／Ｘで表される。
【００１０】
そして開ループゲインＹ／ＸをＧとすると、フィードバック制御系５内の加算器４、補償器６、増幅器７及び制御対象８でなる閉ループゲインがＹ／Ａで表され、これはＧを用いてＧ／（１＋Ｇ）と表される。
【００１１】
このように、開ループゲインＧと閉ループゲインＧ／（１＋Ｇ）とが異なっているため、外乱発生器２で交差周波数ｆｃの外乱信号Ｓ１を出力してゲイン調整を行った場合、当該交差周波数ｆｃでの閉ループゲインＧ／（１＋Ｇ）は０〔ｄＢ〕となるが、開ループゲインＧは０〔ｄＢ〕とはならない。
【００１２】
そのため、図７の構成では、交差周波数ｆｃで開ループゲインＧが０〔ｄＢ〕となるような交差周波数ｆ´ｃの信号を外乱発生器２から出力する必要があり、予め交差周波数ｆ´ｃを実測値などから求める手間が必要であった。
【００１３】
また、ゲイン調整の終了後、交差周波数ｆｃで開ループゲインＧが０〔ｄＢ〕にならなかった場合は、当該交差周波数ｆ´ｃを変更して再びゲイン調整し直すことが必要であるが、このとき、バンドパスフィルタ９の周波数帯域も同時に変更する必要がある。
【００１４】
また、位相比較器３では、比較すべき２つの信号Ｓ１、Ｓ３の位相を検出する必要があるが、実際の信号はノイズなどを含んでいるため、精度良く位相を検出することが難しいという問題があった。
【００１５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成で精度良くゲインを調整し得る自動ゲイン調整装置及び自動ゲイン調整方法を提案しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、制御対象と、当該制御対象の出力信号と所定の周波数を有する外部からの入力信号とを加算する加算器と、当該加算器からの加算信号を位相補償する位相補償器と、当該位相補償器からの位相補償信号を増幅する増幅器とが接続されて閉ループを構成するフィードバック制御手段と、入力信号の位相をシフトする位相シフト手段と、制御対象からの出力信号に対して入力信号の周波数成分と同一の帯域周波数成分を予め抽出するように設定された帯域フィルタを用いて帯域周波数成分信号を抽出する帯域周波数成分信号抽出手段と、位相シフト手段によって位相シフトされた位相シフト信号と帯域周波数成分信号とを乗算するための乗算手段と、乗算された乗算信号を積分することによって積分信号を生成する積分手段と、積分信号の積分値の符号に基づいて増幅器の出力を増減することによってフィードバック制御手段の閉ループにおける加算信号と制御対象の出力信号との間のゲインを１倍に収束させるゲイン設定手段とを設けるようにした。
【００１７】
この結果この自動ゲイン調整装置では、フィードバック制御手段への入力信号の周波数と、フィードバック制御手段における加算信号と制御対象の出力信号との間のゲインが１倍となるフィードバック制御手段の交差周波数とを自動的に一致させることができる。
【００１８】
また本発明においては、制御対象と、当該制御対象の出力信号と所定の周波数を有する外部からの入力信号とを加算する加算器と、当該加算器からの加算信号を位相補償する位相補償器と、当該位相補償器からの位相補償信号を増幅する増幅器とが接続されて閉ループを構成するフィードバック制御系を具える自動ゲイン調整装置における自動ゲイン調整方法であって、入力信号の位相をシフトする位相シフトステップと、制御対象からの上記出力信号に対して入力信号の周波数成分と同一の帯域周波数成分を予め抽出するように設定された帯域フィルタを用いて帯域周波数成分信号を抽出する帯域周波数成分信号抽出ステップと、位相シフトステップによって位相シフトされた位相シフト信号と帯域周波数成分信号とを乗算するための乗算ステップと、乗算された乗算信号を積分することによって積分信号を生成する積分ステップと、積分信号の積分値の符号に基づいて上記増幅器の出力を増減することによってフィードバック制御系の閉ループにおける加算信号と制御対象の出力信号との間のゲインを１倍に収束させるようにした。
【００１９】
この結果この自動ゲイン調整方法では、フィードバック制御手段への入力信号の周波数と、フィードバック制御系における加算信号と制御対象の出力信号との間のゲインが１倍となるフィードバック制御系の交差周波数とを自動的に一致させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本願発明の一実施の形態について説明する。
【００２１】
（１）第１の実施の形態
（１−１）光ディスク再生装置の構成
図１において、２０は全体として第１の実施の形態による光ディスク再生装置を示し、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の光ディスク２１から映像音声データ等を再生することができるようになされている。
【００２２】
すなわちかかる光ディスク再生装置２０においては、再生時、システム全体の制御を司るシステムコントローラ２２は、光ディスク２１を所定速度で回転駆動させると共に、光学ピックアップ２３から照射させた光ビームＬ１のビームスポット（以下、これを単にビームスポットと呼ぶ）を光ディスク２１のデータトラックに沿って径方向へ移動させ、かつトラッキング制御及びフォーカス制御を行わせる。
【００２３】
システムコントローラ２２は、バス２４を介してサーボプロセッサ２５、復調回路２６、信号処理回路２７及び出力回路２８に接続されており、これら各回路２５〜２８を必要に応じて制御して各種動作を実行させ得るようになされている。
【００２４】
光学ピックアップ２３は、レーザダイオード、コリメータレンズ、対物レンズ及び受光素子等の光学系デバイス（図示せず）と、レーザダイオードドライバ等の電気系デバイス（図示せず）とを有し、システムコントローラ２２がサーボプロセッサ２５を介してレーザダイオードを駆動することにより光ビームＬ１を光ディスク２１に向けて発射させる。
【００２５】
この結果この光ビームＬ１が光ディスク２１の記録面において反射し、その反射光Ｌ２に基づき得られるＲＦ信号Ｓ１０が光学ピックアップ２３からサーボアンプ２９に与えられる。サーボアンプ２９は、入力されたＲＦ信号Ｓ１０に基づいて、当該ＲＦ信号Ｓ１０を２値化した２値化信号Ｓ１１を復調回路２６に送出すると共に、トラッキングエラー信号Ｓ１２及びフォーカスエラー信号Ｓ１３を生成してサーボプロセッサ２５に送出する。
【００２６】
サーボプロセッサ２５は、トラッキングエラー信号Ｓ１２に基づいてトラッキングドライブ信号Ｓ１４を生成して増幅器３０を介して光学ピックアップ２３内のトラッキングアクチュエータ（図示せず）を駆動することによりトラッキング制御を行う。またサーボプロセッサ２５は、フォーカスエラー信号Ｓ１３に基づいてフォーカスドライブ信号Ｓ１５を生成して増幅器３１を介して光学ピックアップ２３内のフォーカスアクチュエータ（図示せず）を駆動することによりフォーカス制御を行う。
【００２７】
さらにサーボプロセッサ２５は、トラッキングエラー信号Ｓ１２の低域周波数成分を抽出することによりスレッドドライブ信号Ｓ１６を生成して増幅器３２を介してステッピングモータ３３を駆動することにより、リードスクリュー３４を回転させながら、光ディスク２１上のビームスポットを光ディスク２１の記録面に形成されたデータトラック（プリグルーブ又はランド）に沿って当該光ディスク２１の径方向に移動させる。
【００２８】
一方、復調回路２６は、供給される２値化信号Ｓ１１に基づいてスピンドルエラー信号Ｓ１７を生成して増幅器３５を介してスピンドルモータ３６を制御することにより、光ディスク２１を所定速度で回転駆動する。
【００２９】
また復調回路２６は、供給される２値化信号Ｓ１１をデコード処理することにより、光ディスク２１におけるそのときのビームスポットの絶対番地を検出し、これをシステムコントローラ２２に送出する。すなわち復調回路２６は、２値化信号Ｓ１１をその内部に設けられた所定の帯域周波数成分を通過範囲とするバンドパスフィルタ回路（図示せず）を通すことにより当該２値化信号Ｓ１１に含まれるウォブル成分を抽出すると共に、当該ウォブル成分にＦＭ復調処理を施すことによりそのときビームスポットが位置している光ディスク２１上の絶対番地を検出し、これをセクタアドレス情報Ｓ１８としてシステムコントローラ２２に送出する。
【００３０】
また復調回路２６は、上述のようなデコード処理により得られる光ディスク２１上での絶対番地が変化するごとに（すなわち光ディスク２１におけるビームスポットが走査するセクタが変わるごとに）、これを知らせるシンク割込信号Ｓ１９をシステムコントローラ２２に送出する。
【００３１】
かくしてシステムコントローラ２２は、復調回路２６から与えられるこれらアドレス情報信号Ｓ１８及びシンク割込信号Ｓ１９に基づいて、光ディスク２１におけるそのときの再生位置を順次認識し、当該認識結果に基づいて光ディスク２１から正しく再生し得るように、必要な制御処理を実行する。
【００３２】
さらに復調回路２６は、供給される２値化信号Ｓ１１をデコード処理することにより、光ディスク２１に記録されている映像及び音声等のコンテンツを表すセクタデータ情報信号Ｓ２０を得て、信号処理回路２７に送出する。信号処理回路２７は、セクタデータ情報信号Ｓ２０に基づいて、記録前の元のフォーマットでなる映像信号及び音声信号を生成した後、モニタ、スピーカ及び外部端子等を有する出力回路２８に送出する。
【００３３】
このようにしてこの光ディスク再生装置２０では、光ディスク２１に記録されているデータを再生して、モニタ上に映像を画面表示させたり、又はスピーカを介して音声を放音させたり、必要に応じて外部に送出することができるようになされている。
【００３４】
（１−２）サーボプロセッサの内部構成
図７との対応部分に同一符号を付して示す図２において、サーボプロセッサ２５は、従来のゲイン調整回路１とは、外乱発生器２の出力段に加算器４と並列に位相シフタ４０が設けられると共に、位相比較器５に代えて、当該位相シフタ４０の出力とバンドパスフィルタ９の出力とを乗算する乗算器４１と、当該乗算器４１の乗算結果を積分する積分器４２とが設けられ、さらに制御対象８を含まないことと、ゲイン設定部４３の内部構成が異なることを除いて、上述のゲイン調整回路１と同様に構成されている。
【００３５】
この図２におけるサーボプロセッサ２５から除外した制御対象８は、上述の光ディスク再生装置２０おける光学ピックアップ２３及びサーボアンプ２９に相当する。また光ディスク再生装置２０では、フォーカス、トラッキング、スレッド及びスピンドルの各サーボループはそれぞれフィードバック制御系を形成しているが、本発明において自動ゲイン調整を行う対象は、フォーカスサーボループ及びトラッキングサーボループとしている。
【００３６】
実際にサーボプロセッサ２５では、外乱発生器２から発生された所定の単一周波数でなる正弦波の外乱信号Ｓ１が、位相シフタ４０に供給されると共に、加算器４を介してフィードバック制御系５に供給される。
【００３７】
位相シフタ４０は、供給される外乱信号Ｓ１に対して、開ループゲインが０〔ｄＢ〕となるように位相シフトした後、乗算器４１に送出する。
【００３８】
このフィードバック制御系５において、供給される外乱信号Ｓ１が補償器６を介して位相補償された後、増幅器７を介して増幅され、制御対象８を経て出力される。
【００３９】
またフィードバック制御系５の出力である制御対象８の出力信号Ｓ２はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）９に与えられる。バンドパスフィルタ９は、制御対象８の出力信号Ｓ２から外乱信号Ｓ１と同じ帯域周波数成分を抜き出して乗算器４１に送出する。
【００４０】
乗算器４１では、位相シフタ４０において位相シフトされた外乱信号Ｓ１と、バンドパスフィルタ９の出力Ｓ３とが乗算された後、当該乗算結果が後段の積分器４２において積分される。
【００４１】
ゲイン設定部４３は、積分器４２の出力に基づいて、当該出力の符号を検出した後、当該検出結果に基づいて、フィードバック制御系５内の増幅器７のゲインを増減させるようにして、当該増幅器７のゲインを調整する。
【００４２】
（１−３）位相シフタの位相シフト量及び積分器の符号とゲインの関係
以下に、位相シフタ４０で設定する位相の導出と、積分器４２の符号と交差周波数における開ループゲインの関係を示す。
【００４３】
図２に示す制御対象を含むフィードバック制御系において、開ループのゲイン及び位相と閉ループの位相との関係を求める（図３のステップＳＰ１）。このフィードバック制御系における開ループ周波数伝達特性Ｇ（ｊθ）は、振幅をｇ（θ）、位相をｅｘｐ（ｊθ）とすると、次式
【００４４】
【数１】

【００４５】
のように振幅と位相との積で表される。但し、ｊは虚数単位、θは位相を表し、振幅ｇ（θ）は、次式
【００４６】
【数２】

【００４７】
で表すこととする。
【００４８】
このとき閉ループ周波数伝達特性Ｇ´（ｊθ）は、上述の式（１）及び（２）を用いて、次式
【００４９】
【数３】

【００５０】
と表すことができる。
【００５１】
ここで、図２に示すサーボプロセッサ２５において、点Ａにおける外乱信号Ｓ１を、ａｓｉｎ（ωｔ）とする。但し、ａは振幅、ωは角周波数、ｔは時間を表す。また、点Ｙにおける信号Ｓ２をａ´ｓｉｎ（ωｔ−φ）とする。但し、ａは振幅、φは位相を表す。
【００５２】
このとき、上述した式（３）によると、振幅ａ´は、次式
【００５３】
【数４】

【００５４】
で表され、また位相φは、
【００５５】
【数５】

【００５６】
の関係式で表される。但し、便宜上、ｇ＝ｇ（θ）とした。
【００５７】
このようにして外乱信号Ｓ１の周波数での開ループのゲインｇ及び位相θと閉ループの位相φの関係は、上述の式（３）により求められる。
【００５８】
次にサーボプロセッサ２５では、開ループゲインｇ＝１すなわち０〔ｄＢ〕となるように、位相シフタ４０に入力された外乱信号Ｓ１に対する位相シフト量を求める（図３のステップＳＰ２）。
【００５９】
この位相シフタ４０における位相シフト量を、直交成分を考慮して（ξ−π／２）とすると、位相シフタ４０の出力信号は、ａｃｏｓ（ωｔ−ξ）となるため、点Ｂにおける乗算器４１の出力信号をｆ（ωｔ）とするとき、次式
【００６０】
【数６】

【００６１】
のように表される。
【００６２】
積分器４２では、時間ｔを０から１周期まで積分した値を出力値Ｉとすると、式（６）の右辺第１項と第２項は共に０となるので、出力値Ｉは、次式
【００６３】
【数７】

【００６４】
と表される。ω＞０、ａ＞０、ａ´＞０なので、位相（φ−ξ）の値と積分器４２の出力値Ｉとは、次式
【００６５】
【数８】

【００６６】
のような関係が得られる。
【００６７】
この式（８）によれば、積分器４２の出力値Ｉの符号（正負）によって、位相（φ−ξ）の正負がわかることを示している。
【００６８】
ここで調整値にゲインが合えば、積分器４２の出力値Ｉ＝０となり、このとき位相（φ−ξ）＝０となるので、式（５）は、次式
【００６９】
【数９】

【００７０】
のように表される。このとき、開ループゲインｇ＝１とすると、式（９）は、
【００７１】
【数１０】

【００７２】
となる。従って、位相シフタ４０の位相シフト量（ξ−π／２）のξを、次式
【００７３】
【数１１】

【００７４】
を満たすように設定すれば、開ループゲインｇ＝１すなわち０〔ｄＢ〕となる。
【００７５】
続いてサーボプロセッサ２５では、積分器４２の出力値Ｉの符号と、開ループゲインｇの関係を求める（図３のステップＳＰ３）。上述した式（５）より、開ループゲインｇは、次式
【００７６】
【数１２】

【００７７】
となるが、η＝φ−ξとおくと、式（１２）は、次式
【００７８】
【数１３】

【００７９】
と表すことができる。この式（１３）をηで微分すると、次式
【００８０】
【数１４】

【００８１】
のように表すことができる。
【００８２】
周波数ｆ´ｃ付近では、−π＜θ＜０よりｓｉｎθ＜０となり、またｓｉｎ^２（η＋ξ）＞０よりｄｇ／ｄη＞０となる。
【００８３】
上述したように積分器４２の出力値Ｉ＝０のとき位相（φ−ξ）＝０で、開ループゲインｇ＝１であることから、η＝０のとき開ループゲインｇ＝1となり、また式（１３）の変化率は正であるため、ηとｇは、次式
【００８４】
【数１５】

【００８５】
のような関係となる。さらに上述した式（８）と式（１５）とから、次式
【００８６】
【数１６】

【００８７】
のような関係が得られる。
【００８８】
この式（１６）が、積分器４２の出力値Iの符号と開ループゲインｇとの関係を表す。この結果、図２に示すサーボプロセッサ２５におけるゲイン調整は、以下のように行えば良い。すなわち積分器３２の出力値Ｉ＞０のとき、開ループゲインｇ＞１なので、増幅器７のゲインを下げるようにすれば良く、これに対して積分器４２の出力値Ｉ＜０のとき、開ループゲインｇ＜１なので、増幅器７のゲインを上げるようにすれば良い。
【００８９】
かくしてゲイン設定部４３は、積分器４２の出力値Ｉの符号によって、増幅器７のゲインを増減して、積分器４２の出力値Ｉ＝０となるように増幅器７のゲインを設定することにより、開ループゲインｇ＝１とすることができる。
【００９０】
（１−４）ゲイン調整処理手順ＲＴ１
実際のゲイン調整を行うには、図３に示すゲイン調整処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０から行うことにより、比較的簡易な構成でかつ外乱信号Ｓ１の周波数の実測を必要とすることなく、精度良く自動ゲイン調整を行うことができる。
【００９１】
交差周波数での開ループの位相を求め（ステップＳＰ１）、式（１０）に従って、交差周波数で開ループゲインが０〔ｄＢ〕となる位相シフタ４０の位相シフト量を求める（ステップＳＰ２）。
【００９２】
次にサーボプロセッサ２５でえは、図２に示す制御対象８を含むフィードバック制御系５において、自動的にゲイン調整を行って、開ループゲインｇ＝１すなわち０〔ｄＢ〕に収束させる（図３のステップＳＰ３）。
【００９３】
ここでは、図４に示すようないわゆる２分法を用いたゲイン収束処理手順ＲＴ２をステップＳＰ１０から実行して、続くステップＳＰ１１からステップＳＰ１８までの手順をＮ回繰り返すことによってゲインを収束させるようになされている。Ｎは、開ループゲインｇが適当な精度に追い込める回数として設定した値であり、ｉ（≧Ｎ）はｉ回目の操作であること示す。
【００９４】
まずステップＳＰ１１においてｉ＝０の０回目から始まり、ステップＳＰ１２に進んで、外乱信号Ｓ１をフィードバック制御系に供給するようにしてゲインを設定した後、続くステップＳＰ１３において、積分器４２の出力値Ｉを求める。
【００９５】
そしてステップＳＰ１４に進んで、積分器４２の出力値Ｉの符号によって３通りの処理を行う。すなわち当該出力値Ｉの符号が正（Ｉ＞０）の場合には、ステップＳＰ１５に進んで増幅器７のゲインを（１−0.5^ｉ）倍した後、ステップＳＰ１６に進む。また出力値Ｉの符号が負（Ｉ＜０）の場合には、ステップＳＰ１７に進んで増幅器７のゲインを（１＋0.5^ｉ）倍した後、ステップＳＰ１６に進む。さらに出力値Ｉの符号が０と等しい（Ｉ＝０）場合にはなにもせず、そのままステップＳＰ１６に進む。
【００９６】
このステップＳＰ１６ではｉの値をインクリメントした後、ステップＳＰ１８に進んで当該ｉの値がＮより小さいか否かを判断し、肯定結果が得られた場合には、再度ステップＳＰ１２に戻って上述と同様の処理を繰り返す。やがてステップＳＰ１８において否定結果が得られると、このことはｉ＝Ｎになってゲインが収束したと判断することができ、そのままステップＳＰ１９に進んで当該ゲイン収束処理手順ＲＴ２を終了する。
【００９７】
このようなゲイン調整の結果、増幅器７のゲインの初期値がｒ倍になったとすると、ｒは、次式
【００９８】
【数１７】

【００９９】
のように表される。かかるｒの変化の様子を図５に示す。
【０１００】
（１−５）第１の実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、光ディスク再生装置２０内のサーボプロセッサ２５では、フィードバック制御系５を形成する開ループの交差周波数での位相の関係を求めた後、開ループゲインが０〔ｄＢ〕となるように、位相シフタ４０に入力された外乱信号Ｓ１に対する位相シフト量を求める。
【０１０１】
そしてサーボプロセッサ２５は、積分器４２の出力値の符号によって増幅器７のゲインを増減する調整を行うようにして、開ループゲインを０〔ｄＢ〕に収束させる方法を用いることにより、外乱信号Ｓ１の周波数を、フィードバック制御系５の開ループゲインが０〔ｄＢ〕となる交差周波数と自動的に一致させることができる。
【０１０２】
従ってこのサーボプロセッサ２５では、フィードバック制御系５の開ループゲインが０〔ｄＢ〕となる交差周波数を実測して外乱発生器２から外乱信号Ｓ１の周波数として出力する必要がなくて済む分だけ、製造時に手間がかかるのを未然に回避することができる。これと同時に、フィードバック制御系５の出力を受けるバンドパスフィルタ９の周波数帯域も変更する必要がなくて済む。
【０１０３】
さらに従来のような位相比較器を用いるのではなく、乗算器４１及び積分器４２を組み合わせたものを用いるようにしたことにより、ノイズが多い信号から位相を抜き出す必要がないため、高精度でゲイン調整を行うことができる。
【０１０４】
以上の構成によれば、光ディスク再生装置２０内のサーボプロセッサ２５では、外乱発生器２の出力段に加算器と並列に位相シフタ４０を設け、開ループゲインが０〔ｄＢ〕となるように、位相シフタ４０に入力された外乱信号Ｓ１に対する位相シフト量を求め、積分器４２の出力値の符号に基づいて増幅器７のゲインを調整するようにしたことにより、外乱信号Ｓ１の周波数をフィードバック制御系５の開ループゲインが０〔ｄＢ〕となる交差周波数と自動的に一致させることができ、かくして簡易な構成で精度良くゲインを調整し得るサーボプロセッサ２５を実現できる。
【０１０５】
（２）第２の実施の形態
第２の実施の形態では、図示しないが、上述した第１の実施の形態による光ディスク再生装置２０（図１）とは、サーボプロセッサの構成が異なることを除いて同様に構成されている。
【０１０６】
図７との対応部分に同一符号を付した図６に示すように、第２の実施の形態によるサーボプロセッサ５０は、外乱発生器２の出力段に加算器４と並列に位相シフタ５１が設けられたこととを除いて、従来のゲイン調整回路１と同様に構成されている。
【０１０７】
この図６のサーボプロセッサ５０においては、位相シフタ５１の位相シフト量は、後段に乗算器が存在せず、直交成分であるπ／２をつくる必要がないため、ξとなる。
【０１０８】
以上の構成によれば、光ディスク再生装置内のサーボプロセッサ５０では、外乱発生器２の出力段に加算器と並列に位相シフタ５１を設け、開ループゲインが０〔ｄＢ〕となるように、位相シフタ５１に入力された外乱信号Ｓ１に対する位相シフト量を求め、位相比較器３の出力に基づき位相の進みを判断しながら増幅器７のゲインを調整するようにしたことにより、外乱信号Ｓ１の周波数をフィードバック制御系５の開ループゲインが０〔ｄＢ〕となる交差周波数と自動的に一致させることができ、かくして簡易な構成で精度良くゲインを調整し得るサーボプロセッサ５０を実現できる。
【０１０９】
（３）他の実施の形態
なお上述のように第１及び第２の実施の形態においては、本発明をＤＶＤに対応する光ディスク再生装置２０に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＣＤ（Compact Disk）等の光ディスクに対応するこの他種々の再生装置に適用することができる。また再生装置のみならず、ＤＶＤ−Ｒ若しくはＤＶＤ−ＲＷ等の書き込み可能な光ディスクや、ＤＶＤ−Ｒ若しくはＤＶＤ−ＲＷ以外のＣＤ−Ｒ及びＣＤ−ＲＷ等の書き込み可能な光ディスクや、ＭＯ（Magneto Optical Disk）ディスク等の光磁気ディスク等の種々のディスク状記録媒体に対応するこの他種々の記録装置に広く適用することができる。
【０１１０】
また上述のように第１及び第２の実施の形態においては、外乱信号（入力信号）Ｓ１に基づいて制御対象８を制御させながら、当該制御対象８から得られる出力信号Ｓ３と入力信号Ｓ１との位相差を用いたフィードバック制御系５の自動ゲイン調整装置として、光ディスク再生装置２０におけるサーボプロセッサ２５、５０を適用するようにした場合について述べたが、この他種々の自動ゲイン調整装置に広く適用するようにしても良い。
【０１１１】
また上述のように第１及び第２の実施の形態においては、外乱信号（入力信号）Ｓ１に基づいてフィードバック制御系５の入力段に接続され、外乱信号（入力信号）Ｓ１の位相をシフトする位相シフタ（位相シフト手段）４０、５１を設け、外乱信号（入力信号）Ｓ１の周波数を、フィードバック制御系５を形成する開ループゲインが０〔ｄＢ〕となる交差周波数と一致させるように、位相シフタ（位相シフト手段）４０、５１の位相シフト量を設定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、位相シフト量を計算で求めることができれば、この他種々の構成のものを広く適用することができる。
【０１１２】
さらに上述のように第１の実施の形態においては、外乱信号（入力信号）Ｓ１と制御対象８の出力信号Ｓ３とを乗算する乗算器４１と、当該乗算器４１の乗算結果を積分する積分器４２とを設け、積分器４２の出力値の符号によってフィードバック制御系５のゲインを調整することにより、開ループゲインを０〔ｄＢ〕に収束させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、乗算器及び積分器の組み合わせ以外にも、ノイズが多い信号から位相を抜き出す必要がない手段であれば、この他種々の構成のものを広く適用するようにしても良い。
【０１１３】
この場合、開ループゲインを０〔ｄＢ〕に収束させる方法として２分法を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、開ループゲインを０〔ｄＢ〕に収束させることができれば、この他種々の手法を適用するようにしても良い。
【０１１４】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、制御対象と、当該制御対象の出力信号と所定の周波数を有する外部からの入力信号とを加算する加算器と、当該加算器からの加算信号を位相補償する位相補償器と、当該位相補償器からの位相補償信号を増幅する増幅器とが接続されて閉ループを構成するフィードバック制御手段と、入力信号の位相をシフトする位相シフト手段と、制御対象からの出力信号に対して入力信号の周波数成分と同一の帯域周波数成分を予め抽出するように設定された帯域フィルタを用いて帯域周波数成分信号を抽出する帯域周波数成分信号抽出手段と、位相シフト手段によって位相シフトされた位相シフト信号と帯域周波数成分信号とを乗算するための乗算手段と、乗算された乗算信号を積分することによって積分信号を生成する積分手段と、積分信号の積分値の符号に基づいて増幅器の出力を増減することによってフィードバック制御手段の閉ループにおける加算信号と制御対象の出力信号との間のゲインを１倍に収束させるゲイン設定手段とを設けるようにしたことにより、フィードバック制御手段への入力信号の周波数とフィードバック制御手段における加算信号と制御対象の出力信号との間のゲインが１倍となるフィードバック制御手段の交差周波数とを自動的に一致させることができるので、精度良くゲインを自動的に調整でき、かくして簡易な構成で精度良くゲインを調整し得る自動ゲイン調整装置を実現できる。
【０１１５】
また本発明によれば、制御対象と、当該制御対象の出力信号と所定の周波数を有する外部からの入力信号とを加算する加算器と、当該加算器からの加算信号を位相補償する位相補償器と、当該位相補償器からの位相補償信号を増幅する増幅器とが接続されて閉ループを構成するフィードバック制御系を具える自動ゲイン調整装置における自動ゲイン調整方法であって、入力信号の位相をシフトする位相シフトステップと、制御対象からの上記出力信号に対して入力信号の周波数成分と同一の帯域周波数成分を予め抽出するように設定された帯域フィルタを用いて帯域周波数成分信号を抽出する帯域周波数成分信号抽出ステップと、位相シフトステップによって位相シフトされた位相シフト信号と帯域周波数成分信号とを乗算するための乗算ステップと、乗算された乗算信号を積分することによって積分信号を生成する積分ステップと、積分信号の積分値の符号に基づいて上記増幅器の出力を増減することによってフィードバック制御系の閉ループにおける加算信号と制御対象の出力信号との間のゲインを１倍に収束させるようにしたことにより、フィードバック制御手段への入力信号の周波数とフィードバック制御系における加算信号と制御対象の出力信号との間のゲインが１倍となるフィードバック制御系の交差周波数とを自動的に一致させることができるので、精度よくゲインを自動的に調整でき、かくして簡易な構成で精度良くゲインを調整し得る自動ゲイン調整方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態による光ディスク再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態によるサーボプロセッサの内部構成を示すブロック図である。
【図３】自動ゲイン調整処理手順の説明に供するフローチャートである。
【図４】２分法によるゲイン収束処理手順の説明に供するフローチャートである。
【図５】２分法を行ったときのゲインの倍率の説明に供する略線図である。
【図６】第２の実施の形態によるサーボプロセッサの内部構成を示すブロック図である。
【図７】従来のゲイン調整回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２……外乱発生器、４……加算器、５……フィードバック制御系、８……制御対象、９……バンドパスフィルタ、１０……ゲイン設定部、２０……光ディスク再生装置、２２……システムコントローラ、２３……光学ピックアップ、２５、５０……サーボプロセッサ、２６……復調回路、４０、５１……位相シフタ、４１……乗算器、４２……積分器、ＲＴ１……ゲイン調整処理手順、ＲＴ２……ゲイン収束処理手順。

Claims

制御対象と、当該制御対象の出力信号と所定の周波数を有する外部からの入力信号とを加算する加算器と、当該加算器からの加算信号を位相補償する位相補償器と、当該位相補償器からの位相補償信号を増幅する増幅器とが接続されて閉ループを構成するフィードバック制御手段と、
上記入力信号の位相をシフトする位相シフト手段と、
上記制御対象からの上記出力信号に対して上記入力信号の周波数成分と同一の帯域周波数成分を予め抽出するように設定された帯域フィルタを用いて帯域周波数成分信号を抽出する帯域周波数成分信号抽出手段と、
上記位相シフト手段によって位相シフトされた位相シフト信号と上記帯域周波数成分信号とを乗算するための乗算手段と、
上記乗算された乗算信号を積分することによって積分信号を生成する積分手段と、
上記積分信号の積分値の符号に基づいて上記増幅器の出力を増減することによって上記フィードバック制御手段の上記閉ループにおける上記加算信号と上記制御対象の出力信号との間のゲインを１倍に収束させるゲイン設定手段と
を具える自動ゲイン調整装置。
上記ゲイン設定手段は、上記積分値の符号が正の場合、上記増幅器のゲインを減少させ、上記積分値の符号が負の場合、上記増幅器のゲインを増加させることによって上記積分値をゼロに収束させる
請求項１に記載の自動ゲイン調整装置。
制御対象と、当該制御対象の出力信号と所定の周波数を有する外部からの入力信号とを加算する加算器と、当該加算器からの加算信号を位相補償する位相補償器と、当該位相補償器からの位相補償信号を増幅する増幅器とが接続されて閉ループを構成するフィードバック制御系を具える自動ゲイン調整装置における自動ゲイン調整方法であって、
上記入力信号の位相をシフトする位相シフトステップと、
上記制御対象からの上記出力信号に対して上記入力信号の周波数成分と同一の帯域周波数成分を予め抽出するように設定された帯域フィルタを用いて帯域周波数成分信号を抽出する帯域周波数成分信号抽出ステップと、
上記位相シフトステップによって位相シフトされた位相シフト信号と上記帯域周波数成分信号とを乗算するための乗算ステップと、
上記乗算された乗算信号を積分することによって積分信号を生成する積分ステップと、
上記積分信号の積分値の符号に基づいて上記増幅器の出力を増減することによって上記フィードバック制御系の上記閉ループにおける上記加算信号と上記制御対象の出力信号との間のゲインを１倍に収束させるゲイン設定ステップと
を有する自動ゲイン調整方法。