DE2452815A1 - Vorrichtung zum auslesen eines scheibenfoermigen aufzeichnungstraegers - Google Patents

Description

PHN-7219 17.3.75 Tm

j NAOHQEREtCHT I

N.V.Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Niederlande

"Vorrichtung zum Auslesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auslesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers, auf dem in tangential verlaufenden Spuren Signale angebracht sind, welche Vorrichtung eine optische Ausleseeinheit mit einer Strahlungsquelle, ein Richtsystem und einen Auslesedetektor enthält, wobei diese Strahlungsquelle ein Strahlungsbündel emittiert, das als Auslesestrahlungsfleck auf den Aufzeichnungsträger projiziert wird und über das Richtsystem die im Abtastpunkt des Aufzeichnungsträgers vorhandene Information auf den Auslesedetektor überträgt, während weiter ein Regelsystem zur Regelung der radialen Lage des Abtastpunktes auf der

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gewünschten Spur mit einer Antriebsvorrichtung Tür das Richtsystem und ein erstes Messystem zum Messen der radialen Lage des Abtastpunktes und zur Lieferung eines entsprechenden ersten Regelsignals an die Antriebsvorrichtung vorgesehen sind, wobei dieses erste Messystem ein erstes auf den Aufzeichnungsträger projiziortes Muster von Strahlungsflecken benutzt, das auf einem ersten Messdetektor abgebildet wird, welches erste Messystem ein erstes Regelsignal liefert, das bei einer Bewegung des Abtastpunktes in radialer Richtung über eine Anzahl Spurabstände eine periodische Wechselkomponente enthält, mit einer Periode die mit dem Spurabstand gekoppelt ist, wobei während einer halben Periode dieser Wechselkomponente das Regelsystem stabil und während der anderen halben Periode das Regelsystem unstabil ist. Die Ausdrücke "stabil" und "unstabil" bezeichnen in diesem Zusammenhang eine Abnahme bzw. Zunahme der in dem System vorhandenen kinetischen Energie beim Durchlaufen der betreffenden Perioden.

Eine derai'tige Vorrichtung ist aus der

deutschen Patentanmeldung P 23 11 196_O8 der Anmelderin bekannt. Das dabei verwendete radiale Regelsystem soll dafür sorgen, dass beim Auslesen der auf den Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Information der Abtastpunkt stets genau der Informationsspur auf diesem Aufzeichnungsträger folgt. Dieser Aufzeichnungsträger kann mit einer Anzahl konzentrischer Spuren versehen sein, aber din allgemeinen weist die Informationsüpur einen spiralförini;,e:·

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Verlauf auf. Die Veise, in der· das aufgezeichnete Signal moduliert und in der dieses Signal auf den Aufzeichnungsträger aufgezeichnet worden ist, ist für die vorliegende Erfindung nicht von wesentlicher Bedeutung, so dass darauf nicht näher eingegangen wird. Als Beispiel eines Aufze±chnungsverfahrens sei nur auf die deutsche.Patentanmeldung P 22 08 379.0 der Anmelderin verwiesen.

Wenn der Aufzeichnungsträger mit einer spiralförmig verlaufenden Informationsspur versehen ist, soll der Abtastpunkt mit.einer annähernd gleichmässigen Geschwindigkeit in radialer Richtung verschoben werden. Diese gleichmässige Bewegung wird im allgemeinen dadurch erhalten, dass die Ausleseeinheit mechanisch in radialer Richtung verschoben wird. Ausserdem muss jedoch die Möglichkeit bestehen, verhältnismässig kleine, aber schnelle radiale Verschiebungen .des Abtastpunktes zu vollführen, weil z.B. infolge einer Exzentrizität des Drehpunktes in Bezug auf den Mittelpunkt des Aufzeichnungsträgers radiale Abweichungen in der Lage der Informationsspur auftreten können. ·

Diese schnellen, radialen Verschiebungen .des

Abtastpunktes werden mit" Hilfe des genannten Eegelsysteirs vollführt, das aus der Antriebsvorrichtung für das Richtsystem und dem ersten Messystem besteht. Das Richtsystem besteht meist aus einem reflektierenden Element, das unter dem Einfluss der Antriebsvorrichtung -eine Drehung vollführen kann und dadurch ein einfallendes Stx-a

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bündel unter einem veränderlichen 'Winkel reflektieren kann. Dieses Richtsystem kann, wie in der genannten deutschen Patentanmeldung P 23 11 196.8 der Aranelderin angegeben ist, die Richtung de-s Strahlungsbündels beeinflussen, ehe dieses Strahlungsbündel auf den Auf— ^! zeichnungsträger auftrifft oder nachdem dieses Strahlungsbündel bereits auf den Aufzeichnungsträger aufgetroffen und bereits von der darauf vorhandenen Information moduliert ist. Der Aufzeichnungsträger selber kann dabei strahlungsdurchlässig sowie strahlungsreflektierend sein.

Das erste Messystem zum Messen der radialen Lage des Abtastpunktes kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. So kann ein erstes von einer Strahlungsquelle auf den Aufzeichnungsträger projeziertes Muster von Strahlungsflecken benutzt werden, das aus zwei Strahlungsflecken besteht, die, in radialer Richtung gesehen, zu beiden Seiten des Abtastpunktes liegen, wobei jeder der Strahlungsflecke auf einem gesonderten Teil des ersten Messdetektors abgebildet wird. Die gegenseitige Grosse der von der Abbildung der beiden Strahlungsflecke auf den gesonderten Teilen des ersten Messdetektors erzeugten Signale wird sich ändern, je nachdem sich die. Lage des Abtastpunktes in bezug auf die Informations-

«
spur ände;rt. Durch Subtraktion der von den gesonderten Teilen des ersten Messdetektors gelieferten Signale wird ein erstes Regelsignal erhalten, das für die Lage des Abtastpunktes in bezug auf die Inforniations.spur eindeutig

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repräsentativ ist. Eine andere Möglichkeit besteht in der Abbildung einer Anzahl von Spuren mit Hilfe eines verhältnismässig grossen Strahlungsflecks auf einem rasterförraigen Messdetektor, wie JLn der deutschen Patentanmeldung P 22 -11 049.2 der Anmelderin-angegeben ist.

Bei-all diesen Messystemen wird schliesslich ein Regelsignal erzeugt, das bei einer "Verschiebung des Abtastpunktes Über eine Anzahl Spurabstände in -radialer Richtung eine periodische "Wechselkomponente enthält mit einer Periode die mit dem Spurabstand gekoppelt ist. Unter "Spurabstand" ist dabei der in radialer Richtung gemessene Abstand zwischen den Mittellinien von zwei nebeneinander liegenden Spux-en zu verstehen. Die genannte Yechsellcomponente.wird endgültig als Steuersignal für die Antriebsvorrichtung des Richtsystems verwendet.

Es hat sich herausgestellt, dass bei einer Verschiebung des Abtastpunktes in radialer Richtung über eine Anzahl Spurabstände das Regelsystem während einer halben Periode der periodischen ¥echselkomponente in einem stabilen Zustand und während der anderen halben Periode dieser Weohselkomponente in einem unstabilen Zustand befindlich ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die als Steuersignal für die Antriebsvorrichtung des Richtsystems verwendete Vechselkomponente während einer halben Periode eine positive Neigung und während der anderen halben Periode eine negative Neigung auf- ' weist, wodurch bei einer Aenderung dex* radialen Lage des

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Abtastpunktes die Aenderung des der Antriebsvorrichtung zugeführten Steuersignals ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweist.

Normalerweise ist diese Eigenschaft des Regelsystems kaum störend, weil das System, wenn es sich einmal im stabilen Gebiet befindet, unter üblichen Bedingungen auch immer in diesem stabilen Gebiet bleiben wird. Wenn das Regelsystem aber durch eine Störung, z.B. durch einen Stoss oder einen Defekt im· Aufzeichnungsträger, ausserhalb des stabilen Gebietes gelangt, kann infolge der vorgenannten Eigenschaft eine verhältnismässig grosse praktisch ungedämpfte Schwankung auftreten, wodurch der Abtastpunkt in radialer Richtung eine Schwankung über eine Anzahl Spurabstände vollführen kann und ein richtiges Auslesen der Information erst nach einer ge~

wissen, möglicherweise ziemlich langen Zeit nach dem Auftreten der· Störung wieder möglich wird.

Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der diese Schwierigkeit vermieden wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung der Stabilität des Regelsystems ein zweites Messys.tem vorgesehen ist, das ein zweites auf den Aufzeichnungsträger projiziertes Muster von Strahlungsflecken benutzt, das auf einem zweiten Mesodetektor abgebildet wird, welches zweite Messystem ein zweites Regelsignal liefert, das bei einer Bewegung des Abtastpunktes in radialer Richtung über eine Anzahl Spurabstände eine periodische Wechsel-

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komponente enthält mit einer Periode die mit dem Spurabstand gekoppelt ist, wobei jedoch diese Wechselkomponente infolge einer abweichenden radialen Lage des zweiten Musters von Strahlungsflecken in bezug auf die des ersten Musters von Strahlungsflecken eine Phasenver-' Schiebung von wenigstens nahezu einer Viertelperiode in bezug auf die ·Wechselkornponente des ersten Regelsignals aufweist, und dass das Regelsystem eine veränderliche Uebertragungsfunktion besitzt, die von einer Steuereinheit besteuert wird, die ein Steuersignal empfängt, das von dem zweiten Regelsignal· abgeleitet ist, welche Steuereinheit bei einer Bewegung des Abtastpunktes über eine Anzahl Spurabstände «die Uebertragungsfunktion in

einem das Regelsystem stabilisierenden Sinne steuert.

Mit Hilfe des zweiten Messystems wird ein zwei-, tes Regelsignal erhalten, das eine Anzeige darüber gibt, ob sich das Regelsystem in einem stabilen Gebiet befindet oder nicht. Dadurch, dass nämlich die Wechselkornponente dieses zweiten Regelsignals in bezug auf die Wechselkornponente des ersten Regelsignals eine Phasenverschiebung von wenigstens nahezu einer Viertelperiode aufweist, entspricht die halbe Periode mit der einen Polarität dieser Wechselkornponente einer halben Periode der Wechselkomponente des ersten Regelsignals mit einer Neigung mit einem ersten Vorzeichen und entspricht die andere halbe Periode mit der entgegengesetzten Polarität dieser Vechselkomponente des zweiten Regelsignals der

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anderen halben Periode der Wechselkomponente des ersten Regelsignals mit einer Neigung mit entgegengesetztem Vorzeichen.

Dieses zweite Regel signal kann zinn Erzeugen

eines Steuersignals benutzt werden, das die Uebertragungsfunktion des Regelsystems beeinflusst, sobald dieses Regelsystem in ein unstabiles Gebiet gelangt, und zwar derart, dass, wenn dieses Regelsystem ein stabiles und ein unstabiles Gebiet durchläuft, die beim Durchlaufen des unstabilen Gebietes ausgetauschte kinetische Energie niedriger als die beim Durchlaufen des stabilen Gebietes ausgetauschte Energie ist. Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zunächst kaHin dafür gesorgt werden, dass die im Regelsystem vorhandene Verstärkung beim Durchlaufen des unstabilen Gebietes des Regelsystems herabgesetzt wird. Eine zweite Möglichkeit besteht in der Herabsetzung des in dem Regelsystem vorhandenen Dämpfungstermes, der ja im unstabilen Gebie.t eine negative Dämpfung herbeiführt. Schliesslich kann der Dämpfungsterm im unstabilen Gebiet sein Vorzeichen wechseln, wodurch er auch in diesem Gebiet eine positive Dämpfung herbeiführt.

Auch kann das zweite Regelsignal zur Ableitung eines Steuersignals benutzt werden, das eine Anzeige über die Richtung gibt, in der der 'Abtastpunkt in radialem Sinne verschoben wird. Dieses Steuersignal kann durch Differenzierung des zweitun Regelsignals erhalten werden. Dadurch wird ein Signal erhalten, das zu dem

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ersten Regelsignal gleichphasig oder gegenphasig ist, je nach der Bewegungsrichtung des Abtastpunktes. Dadurch dass mit Hilfe dieses Signals die Übertragungsfunktion gesteuert wird, wix-.d demzufolge eine eindeutig stabilisierende Wirkung erhalten, weil, je nach der Bewegungsrichtung, entweder während der positiven Periode ,oder während der negativen Periode des ersten Regelsignals die Uebertragungsfunktion geändert wird»

Das differenzielle zweite Regelsignal kann auch nochmals mit dem ersten Regelsignal multipliziert werden, wodurch ein Signal erhalten wird, dessen Polarität direkt die Bewegungssrichtimg des Abtastpunktes anzeigt. Diese Information kaftn wieder dazu benutzt werden, entweder während der positiven oder während der negativen Periode des ersten Regel signals die Uebertragungsfunktion zu beeinflussen.

Bei diesen beiden vorgenannten Möglichkeiten können noch eine Anzahl ergänzender Massnahmen getroffen werden, die in der Figurbeschreibung noch näher angegeben werden.

Das zweite Messystem kann, Je nach der gewtinschten Genauigkeit, auf verschiedene Weise ausgebildet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsvorm besteht das zweite Muster von Strahlungsflecken aus zwei Strahlungsflecken, die über einen Abstand gleich dem halben Spurabstand-in radialer Richtung gegeneinander verschoben sind und auf je einem gesonderten Teil des rweiten

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detektors abgebildet werden, wobei das zweite Regelsignal durch Subtraktion der von diesen gesonderten Teilen des zweiten Messdetektors gelieferten Signale erhalten wird. Diese Au sf Uli rungs vorm waist den Vorteil auf, dass das erzeugte zweite Tiegel signal lediglich eine Wechselkoiiiponente enthält, während die normalerweise in dem von der Abbildung eines Strahlungsflecks auf einem Messdetektor erzeugten Signal vorhandene Gleichstromkomponente durch die Subtraktion beseitigt wird..Diese Gleichstromkomponente ist zeitabhängig infolge von Rauschen in der von der Strahlungsquelle gelieferten Strahlungsenergie sowie ortsabhängig infolge von Unterschieden in der Strahlungsabsox-ption und/oder -reflexion als Funktion der Lage auf dem Aufzeichnungsträger und als Funktion des Punktes des Hindurchtretens des Strahlungsbündels in der Ausleseeinheit, insbesondere der verwendeten Linsensysteme, ν

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird das zweite Messignal durch Messung des vom Auslesedetektor selber empfangenen Signals, insbesondere der Niederfrequenzänderungen dieses Signals, erhalten. Dieee Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass kein zusätzlicher Messdetektor benötigt wird, aber sie weist andererseits den Nachteil auf, dass das gelieferte Regelsignal eine Gleichstromkomponente enthält, die eine weniger genaue Wirkung zur Folge haben kann.

Einige Ausführungeformen der Erfindung «lnd in

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der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform der Auslesevorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 und 3 die dabei auftretenden Regelsignale,

Fig. h und 5 zwei Verfahren zum Erhalten des gewünschten Steuersignals,

Fig. 6 zur Verdeutlichung des Verfahrens nach Fig. 5 eine Anzahl Signalkennlinien,

Fig. 7 und 8 zwei Verfahren zur Beeinflussung der Uebertragungskennlinie der Servoeinheit in Abhängigkeit von dem Steuersignal,-

Fig. 9 in Verbindung mit Fig. 10 ein anderes Verfahren zum Erhalten der gewünschten Stabilisierung, und

Fig. 11 und 12 zwei mögliche Ausführungsforaen der dabei verwendeten Differenzierschaltung zum Erhalten eines besonderen Effekts.

In Fig. i bezeichnet 1 einen scheibenförmigen Aufzeichnungsträger, der auf der Unterseite mit einer Vielzahl nicht dargestellter· konzentrischer oder .scheinbar konzentrischer Spuren versehen ist. In diesen Spuren kann die Informaliion auf vei-schiedene.ii bekannten Wegen angebracht sein. Beispielsweise sei ζ\\ιΐ die deutsche -Patentanmeldung-P 22 0.8 379.0 der Anmelderin ver- wiesen, nach der in der Inforniationsspur Gebiete und

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Zwischongebiete unterschieden werden können, deren verschiedene Länge die gespeicherte Information darstellt. Diese Gebiete und Zwischengebiete beeinflussen auf verschiedene Weise ein auf die Informationsspur projeziertes Strahlungsbündel, wodurch dieses Strahlungsbündel in Abhängigkeit von der gespeicherten Information moduliert wird. So kann der Durchlässigkeits- oder Reflexionskoeffizient der Gebiete von dem der Zwischengebiete verschieden sein, so dass ein Auslesestrahlungsbündel amplitudenmoduliert wird. Auch ist es möglich, in einem reflektierenden Aufzeichnungsträger die Gebiete und Zwischengebiete auf verschiedenen Tiefen anzubringen, wobei der Tiefenunterschied z.B. gleich einem Viertel der Wellenlänge, der Auslesestrahlung ist. Das Auslesestrahlungsbündel wird dann phasenmoduliert. Da die Weise, in der das auf den Aufzeichnungsträger aufgezeichnete Signal moduliert und festgelegt wird, für die vorliegende Erfindung nicht von wesentlicher Bedeutung ist, wird darauf nicht näher eingegangen.

Der Aufzeichnungsträger 1 wird von einem

Motor M₁ über eine durch eine mittlere Oeffnung in diesem Aufzeichnungsträger geführte Welle 2 in Drehung versetzt. Die in diesem Aufzeichnungsträger 1 gespeicherte Information wix-d mit Hilfe eines Strahlungsbündels ausgelesen, das nach Wechselwirkung mit dem Aufzeichnungsträger mit Hilfe einer optischen Auslesevorrichtung detektiert wird, die in einem Gehäuse 3 untergebracht let.

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Diese optische Auslesevörrichtung, die im wesentlichen der Vorrichtung nach der deutschen Patentanmeldung P 23 11 196.8 der Anselderin entspricht, enthält eine Lichtquelle 6, die ein Auslesestrahlungsbündel a emittiert. Dieses Strahlungsbündel a erreicht iiber einen halbdurch— lässigen Spiegel 7 einen flachen Spiegel 8, von dem das Strahlungsbiindel in Richtung auf den Aufzeichnungsträger reflektiert wird* Dieses reflektierte Strahlungsbündel a wird von einer Linse 11 in einem Abtastpunkt S auf der unteren Fläche" des Aufzeichnungsträgers 1 fokussiert. Das von diesem Aufzeichnungsträger reflektierte StrahlungsbOndel wird von dem flachen Spiegel 8 wieder zu dem halbdurchlässigen Spiegel 7 und von diesem Spiegel zu einem Auslesedetektor 12 reflektiert, auf dem also der Abtastpunkt S des Aufzeichnungsträger abgebildet wird und der die im Strahlungsbündel vorhandene Information detektiert. Diese detektierte" Information steht dann endgültig für weitere 'Verarbeitung an einer Ausgangsklemme 14 zur Verfügung.

Um ein kontinuierliches Auslesen der auf dem Aufzeichnungsträger festgelegten Information zu gewährleisten, muss der auf dem Auslesedetektor 12 abgebildete Abtastpunkt S stets der Informationsspur auf dem Aufzeichnungsträger folgen. Wenn diese Informationsspur einen spiralförmigen Verlauf aufweist, bedeutet dies, dass^der.Abtastpunkfc S zunächst mit einer der Steigung dieser spiralförmigen Informationr?spor entspx'ectienden

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Geschwindigkeit in 'radialer Richtung verschoben werden muss. Weiter muss der Abtastpunkt S gegebenenfalls auftretenden radialen Verschiebungen der Informationsspur z.B. infolge einer Exzentrizität der "mittleren" Oeffnung des Aufzeichnungsträgers folgen können. '■

Diese notwendige Regelung der radialen Lage des Abtastpunktes S wird durch Zusammenwirkung von zwei Regelungen erhalten, und zwar einer Grobregelung, die nur eine langsame radiale Verschiebung des Abtastpunktes bewirken kann, und einer Feinregelung, die eine relativ nur geringe, aber schnelle radiale Verschiebung des Abtastpunktes bewirken kann. Die Grobregelung wird in der dargestellten Ausfiihrungsform mit Hilfe eines Motors Mp erhalten, der Über einen Servoverstärker, 16 ein Regelsignal empfangt und durch eine Uebersetzung, z.B. die Schnecke h und die Zahnstange 5» .das Gehäuse 3 in radialer Richtung verschieben kann. Die Feinregelung wird mit Hilfe des flachen Spiegels 8 erhalten, der drehbar um eine Achse 9 gelage'rt ist.

Der Spiegel 8 wird mit Hilfe eines Antriebselements 10 gedreht, fiix· das verschiedene Elemente verwendet werden können; eine Anzahl Möglichkeiten sind in der vorgenannten deutschen Patentanmeldung P 23 11 196,8 jder Anmelder ill gegeben« - Dieses Antriebselement empfängt ein Regelsignal von einer Servoeinheit 15·

Die für diese Regelung benötigte Information · über die radiale Lage des Abtastpunktes S in bezug auf

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die gewünschte Spur wird mit Hilfe eines von der Strahlungsquelle 6 erzeugten Strahlungsbündels b erhalten, das ebenfalls über den halbdurchlässigen Spiegel 7t-den Spiegel 8 und die Linse 11 auf. die untere Fläche des Aufzeichnungsträgers 1 auftrifft. Nach Reflexion erreicht dieses Strahlungsbündel b über den Spiegel 8 und den halbdurchlässigen Spiegel 7 einen Regeldetektor 13, dessen Ausgangssignal der Servöeinheit 15 zugeführt wird. Als Steuersignal für die Grobregelung, das dem Servoverstärker-i6 zugeführt werden soll, wird ein Signal verwendet, das ein Mass für die mittlere Ausweichung des Spiegels 18 in bezug auf eine mittlere Lage ist. Ein derartiges Signal kann durch eine Anzahl für den Fachmann auf der Hand liegender Mittel, z.B. mit Hilfe kapazitiver oöler induktiver Aufnehmer, erhalten werden, und aus diesem Grunde ist in der Figur" nur sehr schematisch angegeben, wie das gewünschte. Steuersignal dem Antriebselement 10 entnommen wird. ...

Der Regeldetektor 13 kann in Abhängigkeit von dem Aufbau des Strahlungsbündels b auf verschiedene Weise ausgeführt sein. Als erstes Beispiel sei auf die - ' -.■ deutsche Patentanmeldung, P 22 11 049*2 verwiesen· ~ ^K-Der darin gezeigte Regeldetektor bes'teht aus einem Raster strahlungsdurchlässiger und strahlungsabsorbierender Streifen, auf dem über das Strahlungsbündel b eine Anzahl Spuren des Aufzeichnungsträgers abgebildet wird. Die Lage dieser rasterförmigen Abbildung des Spureiimusters

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in bezug auf den rasterförraigen Detektor liefert mit Hilfe geeigneter Aufnahmeelemente ein Regelsignal, das für die Lage des Abtastpunktes S in bezug auf die gewünschte Spur repräsentativ ist. Als zweites Beispiel sei auf die . deutsche Patentanmeldung P 23 20 477.5 verwiesen. Dabei werden zwei Strahlungsflecke zu beiden Seiten des Abtastpunktes vom Strahlungsbündel b projiziert und besteht, der Regeldetektor aus zwei getrennten Teildetektoren, auf jedem von denen einer der Strahlungsflecke abgebildet wird. Die Intensität der beiden abgebildeten Strahlungsflecke ändert sich in Abhängigkeit von der radialen Lage des Abtastpunktes, wobei durch Subtraktion der Ausgängssignale der beiden Teildetektoren ein geeignetes Regelsignal erhalten wird.

Im allgemeinen wird mit Hilfe des Regeldetektors 13 ein Regelsignal erhalten, das als Funktion der radialen Lage des Abtastpunktes einen Verlauf aufAv'eist, der im wesentlichen dem in Fig. 2 dargestellten Verlauf entspricht. Abgesehen von eine.r etwa auftretenden Gleichstromkomponente, enthält dieses Regelsignal eine Vechselkomponente mit einer Periode die mit dem Spurabstand gekoppelt ist, d.h. dem Abstand zwischen den Mittellinien von. zwei nebeneinander liegenden Spuren. Diese Periode wird nämlich einerseits durch diesen Spurabstand, andererseits durch die Geschwindigkeit der radialen Bewegung des Abtastpunktes bestimmt. In Fig. 2 ist ein rein sinusförmiger Verlauf dargestellt. Es dlirfte aber einleuchten,

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dass, in Abhängigkeit von dem verwendeten Detektorsystem, auch Abweichungen von dieser "Sinusform auftreten können. Zur Vereinfachung wird nachstehend nur dieses sinusförmige Regelsignal beschrieben.

In Fig. 2 ist das Regelsignal dargestellt, das·' bei einer Verschiebung des Abtastpunktes über gut drei Spur ab st aride auftritt. Als stabiler Zustand des Regelsystenis sind die Punkte angenommen, an denen das Regelsignal Null und die Neigung positiv ist, also die Punkte S₁, s^ und s , die also der Mitte dieser nebeneinander liegenden Spuren entsprechen. Bewegt sich der Abtastpunkt z.B. von der Spur S₁ zu einem grösseren Wert des Radius r, so wird ein positives Regelsignal erhalten., von dem angenommen wird, dass das Regelsystem in Abhängigkeit von diesem Signal den Abtastpunkt zwangsweise zu dieser Lage S₁ zurückführt. Für eine Verschiebung des Abtastpunktes zu einem kleineren Wert von r trifft selbstverständlich das umgekehrte zu.

Wenn der¹ Abtat;tpunkt jedoch in ein Gebiet Q gelangt, das einer negativen Neigimg des Regelsignals

entspricht, wird das Regelsystem plötzlich unstabil. Beim Durchlaufen des Gebietes Q nimmt die Energie des Systems ja zu," was bedeutet, dass, wenn der Abtastpunkt infolge einer Störung einen ganzen Spurabstand zurücklegt, er automatisch auch mehrere Spurabstände durchläuft.

Infolge einer äusseren Störung kann der Abtästpunkt S sich also über eine Anzahl Spurabstände verschie-

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ben, welche Anzahl in erster Linie durch die Ausweichung des Spiegels zu dem Zeitpunkt der Störung bestimmt i/ird. Da bei einer Verdrehung des Spiegels 8, die dieser Verschiebung entspricht, auch die Grobregelung wirksam gemacht wird, kann durch Wechselwirkung der Pein- und der Grobregelung eine praktisch ungedämpfte Schwingung des Abtastpunktes über eine Anzahl Spurabstände auftreten, wodurch wenigstens über eine gewisse Zeitdauer das Auslesen der auf den Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Information unmöglich wird.

Um diesen Uebel abzuhelfen, wird von der Strahlungsquelle 6 in der in Fig. 1 gezeigten Auslesevorrichtung ein drittes Strahlungsbündel c emittiert, das über den halbdurchlässigen Spiegel 7» den Spiegel 8 und die Linse 11 auf den Aufzeichnungsträger auftrifft. Der· von dem Aufzeichnungsträger reflektierte Teil dieses Strahlungsbündels c wird über den Spiegel 8 und den halbdurchlässigen Spiegel 7 wieder zu einem zusätzlichen Detektor 17 reflektiert. Dieser zusätzliche Detektor 17 liefert ein zusätzliches Regelsignal, dessen Verlauf im wesentlichen dem Vorlauf des vom Regeldetektor 13 gelieferten Regelsignals entspricht. Infolge einer abweichenden radialen Lage des vom Strahlungsbündel c auf den Auf- · zeichnungsträger projizierten Musters von Strahlungsflecken in bezug auf das von dem Strahlungsbündel b auf diesen Aufzeichnungsträger projizierte Muster von Strah— lungsflecken weist das zusätzliche Regelsignal ein«

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Phasenverschiebung von λ/k Periode in bezug auf das vom Regeldetektor I3 gelieferte Regelsignal auf.

Zur Verdeutlichung sind in Fig. 3 die beiden Regelsignale dargestellt. Das JIegelsignal I₁, das vom Regeldetektor 13 geliefert wird, entspricht dem in Fig. dargestellten Regelsignal. Das vom zusätzlichen Detektor 17 gelieferte Regelsignal I„ weist den gleichen Verlauf wie das Regelsignal I₁ als Funktion von r auf, aber ist über eine Viertelperiode in der Phase verschoben. Aus diesem Regelsignal 1„ lässt sich auf einfache Veise ein Steuersignal I„ · ableiten, das einen ersten positiven Wert aufweist, solange das Regelsignal I_p positiv ist, und einen zweiten negativen Wert aufweist, wenn dieses Regelsignal I_? negativ ist. Aus der Figur lässt sich dann leicht erkennen, dass der positive Wert des■Steuersignals Ip¹ den stabilen Gebieten P des Regelsignals I₁ und der negative Wert den unstabilen Gebieten Q entspricht. Dabei wird angenommen, dass ein positiver Wert des ersten Regelsignals I₁ eine Verschiebung des Abtastpunktes zu kleineren Wert von r bewirkt, und dass ein negativer Wert eine Verschiebung zu.grösseren Werten von r bewirkt. Das Steuersignal I₂ ¹ gib.t-also eine Anzeige darüber, ob sich das Regelsystem in einem stabilen Gebiet P oder in einem unstabilen Gebiet Q befindet. Diese Anzeige wird zur Beeinflussung des Regelsystems während wenigstens eines Teiles der Zeit, in der sich dieses Regelsystem in einem unstabilen Gebiet befindet, benutzt.

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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird das von einem Umsetzer 18, in diesem Falle einem Rechtecksignalgenerator, ans dem zusätzlichen Regelsignal des Detektors erhaltene Steuersignal I_?' nämlich der in dem Regelsystem aufgenommenen Servoeinheit 15 zugeführt, die in Abhängigkeit von dem "Wert dieses Steuersignals I ^f z.B. zwei mögliche Uebertragungsfunktionen aufweisen kann. Die erste Uebertragungsfunktion,. die in dem stabilen Regelgebiet P wirksam ist, ist naturgemäss auf das Erhalten eines möglichst günstigen Regelverhaltens in diesem stabilen Gebiet gerichtet. Die zweite Uebertragungsfunktion, die in dem unstabilen·Gebiet Q wirksam ist, hat eine derartige Abweichung, dass beim Durchlaufen

einer Anzahl stabiler und !instabiler Gebiete P bzw. Q durch den Abtastpunkt die von der Servoeinheit 15 ausgetauschte Energie beim Durchlaufen der unstabilen Gebiete Q niedriger als die beim Durchlaufen der stabilen Gebiete P ausgetauschte Energie ist. Dadurch wird erreicht, dass beim Auftreten einer äusseren Störung jedenfalls eine gedämpfte Schwingung auftritt, so dass der Abtastpunkt jedenfalls wieder auf einen stabilen Einstellpunkt zurückgeregelt wird. Vie schnell dies geschieht, hängt naturgemäss von dem Masse und der Weise ab, in dein bzw. in der die Uebortragungsfunktionen der Servoeinheit 15 geändert werden. Selbstverständlich kann erwünschtenfalls auch das Signal I_? direkt als Steuersignal verwendet und kann an Hand dieses Signals wenigstens während der

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unstabilen Perioden die Uebertragungsfunktion.kontinuierlich geändert werden.

Zunächst werden aber einige Möglichkeiten zum Erhalten der gewünschten Regel,signale I₁ und I₂ angegeben. Eine erste Möglichkeit ist in Fig. h dargestellt. Mit ϊ s , s_o und s ist ein Teil von drei nebeneinander liegenden Spuren bezeichnet, die in einem Spurabstand λ voneinander liegen. S ist der Abtastfleck, d.h. die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers, die endgültig auf dem Auslesedetektor 12 abgebildet wird. Das Muster von Strahlungsflecken der radialen Regelung besteht in erster Linie aus zwei S tx-ahlungsf lecken R und R₂, die in · ■ radialer Richtung zu beiden Seiten des Abtastflecks S liegen, und zwar'in einem Abstand i/4\· Das mit Hilfe des Strahlung.sbündels c erhaltene zusätzliche Muster von Strahlungsflecken enthält die beiden Strahlungsflecke T. und T„. Dabei ist der Strahlungsfleck T. über einen Abstand = ΐ/4λ in radialer Richtung in bezug auf den Strahlungsfleck R und ist dex^ Strahlungsfleck T₂ über den gleichen Abstand in bezug auf den Strahlungsfleck R„ verschoben. Jeder der Strahlungsflecke wird endgültig auf einem gesonderten Detektor oder Teildetektor abgebildet.

Das von einem derartigen Detektor infolge des darauf abgebildeten Strahlungsflecks gelieferte Signal I ,kann im allgemeinen geschrieben werden als:

^Sin

609826/0872 bad original . ' \ £

PUN.7219

wobei I die von dem Strahlungsbündel an der Stelle des Strahlungsflecks gelieferte Energie, m die Amplitude der Vechselkoniponente bei radialer Verschiebung des Strahlungsflecks, r die radiale Lage dieses Strahlungsflecks und Λ' den Spurabstand darstellt.

Wenn angenommen wird, dass die Abbildung des Strahlungsflecks R tatsächlich dieses Signal ergibt, also

I_n =1 (1 + m sin - 2 Ti ) ( 2 )

Κ« ο Α

ergibt die Abbildung des Strahlungsflecks R ein Signal

I_R = I_o (1 + m sin 2*) = I_Q (1 -'m sin ξ 21ί) (3)

Durch Subtraktion eines Signals I von dem Signal I_,

^R1 ^R2

wird dann als Regelsignal gefunden

I₁ = 2 m sin j . ZU (k),

was völlig mit der in Fig. 3 dargestellten Signall'orm I^ in Uebereinstimmung ist.

Dementsprechend wird für das Signal, das sich aus der Abbildung des Strahlungsfleeks T₁ ergibt, gefunden

1 (1 + m sin 2t) = I ( 1 + m cos ~ ZK) (5) ° A ° . A

509826/0872 _ßAD

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25-10.197·'»

und für das sich aus der Abbildung des Stralilüngsflecks T₀ ergebende Signal

I_T = I_o (1 + m sin 2 ff), = I_q (1 - m cos ^ 2Jf) (6)

Durch Subtraktion des Signals I von dem Signal I wird dann als zusätzliches Regelsigrial erhalten

= 2m cos ^r 2.1t (i)

was völlig mit der in Fig. 3 dargestellten Signalform üb er e ins tiniin t.

Die Anzahl Strahlunggflecke zum Erhalten des gewünschten Regelsignals kann erwünschtenfalls vergrössert werden. In Fig. h sind beispielsweise zwei zusätzliche Strahlungsflecke R und R. dargest.ellt, wobei der Stralilungsflcck R in einem Abstand λ, von dem Strahlungsfleck R₁ und der Sti'ahlurigsfleck It. in einem Abstand λ von dem Stralilüngsf leck R~ liegt. Die sich aus der Abbildung dieser Strahlungsflecke R~ bzw. Rt ergebenden

Signale I_n bzw. I sind demzufolge völlig zu den sich R₃ R₄

aus der Abbildung der Strahlungsflecke R bzw. R ergebenden Signalen I tzv. I gleiciiphasig. Venn als Regel— R₁ R₂

signal (l + I ) - (l + I ) gewählt wird, wird ein R₂ R₁₊ ^R1 ^R3

Signal erhalten, das zti dem Regelsignal I₁ völlig gleichphasig ist, aber eine zweimal grössere Amplitude aufweist. Die Anwendung der zusätzlichen Strahlungsflecke bietet einige grossen Vorteile. Zunächst ist, wie bereits

509826/Q872 bad original

pun.7219 2.5.10.1

angegeben ist, die Amplitude des erhaltenen Regelsignals verdoppelt. Zweitens wird der Einfluss von Abweichungen im Spurabstand verringert, weil infolge der zusätzlichen Strahlungsflecke ed^ne gewisse Ausniittlung erhalten wird. Auch wird der Einfluss der in den Spixren vorhandenen Information auf das Regelsignal \^rerringert. Normalerweise wird diese Hochfrequenzinformation mit Hilfe von Filtern ausgefiltert. Da durch die zusätzlichen Strahlungsflecke auch in bezug auf diese Angabe eine gewisse Ausmittlung auftritt, ist der Einfluss dieser Informationskomponente bereits geringer. Selbstverständlich können auch mehr als zwei zusätzliche Strahlungsflecke zugesetzt werden, wodurch die genannten Effekte noch grosser werden. Auch kann selbstverständlich der Strahlungsfleck R in einem Spurabstand \ von dem Strahlungsfleck R₂, also zrvischon den Spuren ,s„ und s , positioniert und der Strahlungsfleck R. in einem Spurabstand Λ. von dem Strahlungsfleck R₁, also zwischen den Spuren s und s , positioniert werden. Das gewünschte Regelsignal wird dann durch (l + I ) - (i + I ) gebildet.

2 3 1 k

Eine zweite Möglichkeit zum Erhalten der gewünschten Regelsignale ist in Fig. 5 dargestellt, während die zugehörigen Signalfornien in Fig. 6 dargestellt sind. In Fig. 5 ist eine Spui· s dargestellt, auf die ein Abtastfleck S projiziert ist. Zu beiden Seiten dieses Abtastflecks sind wieder zwei Strahlungsflecke R₁ und R„ projiziert, die in radialer Richtung über einen Abstand

509826 / 08 7 2 bad original

PJIN. 72 19 2.-5. 10. 197²*

in bezug auf den Abtastfleck S verschoben sind. Mit Hilfe der Strahlungsflecke R₁ und R₂ wird auf gleiche Weise wie nach Fig. k das Regelsignal I₁ erhalten, das also der Fox-mel (h) entspricht und in Fig. 6a wieder dargestellt ist.

Das zusätzliche Regelsignal wird nun aber nicht mit Hilfe zusätzlicher Strahlungsflecke erhalten, sondern wird von dem durch Abbildung des Abtastflecks S auf dem Auslesedetektor erhaltenen Signal abgeleitet. Die in der Inforniationsspur enthaltene Information wird ja im allgemeinen eine höhere Frequenz als die maximale Regelfrequenz aufweisen. Dadurch kann von dem vom Auslesedetektor gelieferten Signal diese Niederfrequenzsignalkomponente mit Hilfe von Filtern abgetrennt werden. Diese Signalkomponente entspricht wieder, abgesehen von einer Phasenverschiebung, der allgemeinen Formel (1) und kann als .

= I - (1 + m- sin . ₂j) =1 (1 + m cos £ 2X) (8)

O Λ. O Λ

geschrieben werden. Dieses Signal I_ nach Fig. 6b enthält eine Wechselkomponente, von der sich auf geeignete Weise das gewünschte Steuersignal ableiten lässt. Mit Hilfe einer Trennstufe kann die Gleichstromkomponente I abgetrennt werden, wonach von der verbleibenden Wechselkompoiiente durch Detektieren der Nulldurchgänge das ge-" wünschte Steuersignal I '(o) nach Fig. 6c abgeleitet werden kann, dessen Perioden wieder genau den stabilen.

509826/0872 , ·

BAD ORfGlNAL

ζ Ii. ίο.

und unstabilen Gebieten des Rege'lsystems entsprechen.

Eine Schwierigkeit bei dieser Ausführungsform ist das Vorhandensein der Gleichstromkomponente in dem

Regelsignal I . Diese Gleichstromkomponente I ist nämi . ' ο

lieh nicht völlig konstant, sondern ist sowohl zeitabhängig als auch ortsabhängig. Die Zeitabhängigkeit wird im wesentlichen durch Aenderungen in der Intensität der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung herbeigeführt. Die Ortsabhängigkeit wird durch den Unterschied in Absorption und/oder Reflexion, je nach der Lage auf dem Aufzeichnungsträger und den Punkt des Durchtretens des Strahlungsbündels durch das optische System, insbesondere die Linsen, herbeigeführt.

Diesfe beiden Aenderungen der Gleichstromkomponente Z im Regelsignal I können zum Erhalten einer Einsicht in ihren" Folgen durch Aenderungen in dem von diesem Regelsignal I_ abgetrennten Gleichstrompegel dargestellt werden. Bei dieser Abtrennung können in der Tat zusätzliche Aenderungen auftreten. Wenn angenommen wird, dass statt des Korrekturgleichstrompegels I der Gleichstrompegel D.C.(i) abgetrennt wird, der niedriger als I liegt, wird aus der verbleibenden Wechselkomponente das Steuersignal I ·(1) abgeleitet, das in Fig. 6d dargestell.t. ist. Daraus ergibt sich, dass nur ein Teil der unstabilen Gebiete Q von diesem Steuersignal Ι·(ΐ) auch in der Tat als unstabiles Gebiet angezeigt wird. Dies ist noch akzeptabel, weil auf jeden Fall während

509926/0872

BAD ORIGINAL

- 27 - PJIN. 7219

25.1C.197²+

eines Teiles dieser unstabilen Gebiete stabilisierende ■Massnahraen getroffen werden können, so dass eine etwa auftretende Schwingung auf jeden Fall gedämpft wird. Venn aber angenommen wird, dass, statt des .Gleichstrom-· pegels T der höher liegende Gleichstrompegel D.C. (2) ■' abgetrennt wird, "wird aus der verbleibenden Wechselkomponente das Steuersignal I ■· ( 2 ) abgeleitet, das in Fig. 6e dax-gestellt "ist. Dieses Steuersignal I_^!(2) zeigt sogar Teile der stabilen Gebiete P als unstabiles Gebiet an, so dass während Teile der stabilen Gebiete die für die unstabilen Gebiete bestimmte Uebertragungsfunktion wirksam gemacht wird. Diese Uebertragungsfunktion kann dabei im betreffenden Teil des "stabilen" Gebietes ein unstabiles Verhalten herbeiführen, was selbstverständlich,.«ehr ungünstig ist. Durch passende "Wahl dieser Uebertragungsfunktion lässt sich aber erreichen, dass sogar bei dieser falschen -Anzeige der stabilen und unstabilen Gebiete im stabilen Gebiet auch tatsächlich unter" allen Umständen ein stabiles System wirksam bleibt. Dies wird bei der Beschreibung der Ausführungsformen der Servoeinheit nach den Figuren 7 und noch näliez· Eingegeben.

Ein Verfahren zur Beseitigung dieser ungewünschten Gleichstromkomponente besieht in der Erzeugung der¹ Summe der von den Strahlungsflecken R" und R„ gelieferten Signale, also der Summe der in den Formeln (2) und (3) angegebenen Signale. Dieses Summensignal ist

509826/0872

- 28 - PHN.η219

25.10.197^;*

gleich 21 und enthält also nur die Gleichstromkomponente. Dieses Suinmensignal kann daher zum Ausgleich der im Regelsignal I enthaltenen Gleichstromkomponente I verwendet werden, weil diese beiden Komponenten immer die gleichen Aenderungen erfahren, '

Die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform der

Vorrichtung nach der Erfindung enthält eine Servoeinheit 15» die ihr Eingangssignal von dem Regoldetektor 13 empfängt und endgültig ein Steuersignal für die Antriebsvorrichtung 10 des Spiegels 8 (Fig. 1) abgibt. Das vom Regeldetektor 13 gelieferte Regelsignal wird einerseits einer Addiereinheit 21 und andererseits einem Differentiator 19 zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Differentiators 19 wird über einen Verstärker 20 mit entgegengesetztem Vorzeichen der Addiereinheit 21 zugeführt. Das Ausgangssignal der Addiereinheit wird schliesslich mit Hilfe des Verstärkers 22 verstärkt und dient als Ausgangssignal der Servoeinheit. Der Differentiator 19 erzeugt zusammen mit dem Verstärker 20 den gewünschten Dämpfungsterm in der Uebertragungsfunktion der Servoeinheit 15·

Die Uebertragungsfunktion der Servoeinheit wird von einem Steuersignal beeinflusst, das über einen Rechtecksignalgenerator 18 von dem vom Detektor 17 gelieferten Regolsignal abgeleitet wird und das also dem in Fig. 3 dargestellten Steuersignal I · entspricht. Dieses Steuersignal kann einem oder beiden Verstärkern 20 und 22 zugeführt werden. Wenn das Steuersignal dem

5 0 Ö 8 2 6 /0872 BAD. ORIGINAL

- 29 - PIlN. 72 19

25.10.

Verstärker 22 zugeführt wird, kann gesichert werden, dass in den unstabilen Gebieten des Regelsystems der Verstärkungsfaktor der Uebertragungsfunktion des Servo--Verstärkers herabgesetzt wird.. Wenn das Steuersignal dem Verstärker 20 zugeführt wird, kann gesichert werden dass in den unstabilen Gebieten des Regelsystenis dex" Absolutwert des Dampfungs.terrnos herabgesetzt wird. In einem unstabilen Gebiet veranlasst dieser Dämpfungsterm wegen der entgegengesetzten Neigung des vom Regeldetektor "13 gelieferten Regelsignals als Punktion des Radius rim Vergleich zu der Neigung im stabilen Gebiet gerade eine negative Dämpfung, deren Einfluss durch diese Herabsetzung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 20 herabgesetzt wird.

Bei dem in Figuren 5 und 6 dargestellten Verfahren zum Erzeugen des Steuersignals wird vorzugsweise diese Art Beeinflussung der Uebertragungsfunktion der Servoeinheit verwendet. Dabei kann nämlich, die Herabsetzung der Verstärkungsfaktoren der Verstärker derart gewählt werden, dass die erhaltene herabgesetzte Ueber- tragungsfunktion stabil bleibt, auch wenn in einem stabilen Gebiet umgeschaltet wird.

Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform eier Vorrichtung nach der Erfindung. Die Servoeinheit 15 weist im wesentlichen die gleiche Bauart wi« die Servoeinheit nach Fig. 7 auf. Das Ausgangssignal des Verstärkers 20 wird aber einem Schalter 23 zugeführt, der in

50 9826/0872 .bad original'

- 30 - PHN.7219

23. 10. 197^;l

einer ersten Lage dieses Ausgangs signal direkt und in einer zweiten Lage über eine invertierende .Verstärkerstufe Zh der Addiereinheit 21 zuführt. Dieser Schalter wird von einer- Steuereinheit 2,5 betätigt, die das vom Rechtecksignalgenerator 18 gelieferte Steuersignal I · empfängt. Venn das Regelsystem in ein unstabiles Gebiet gelangt, wird der Schalter 23 in die zweite Lage versetzt, wodurch der erzeugte Dämpfungsterm eine zusätzliche Inversion erfährt. Dadurch hat dieser Dämpfungsterm auch im unstabilen Gebiet eine positive Dämpfung zur Folge.

Diese Art Beeinflussung der Uebertragungsfunktion der Servo^einheit 15 eignet sich nicht besonders gut zur Anwendung bei dem in Figuren 5 und 6 dargestellten Verfahren zum Erzeugen des Steuersignals. Wenn ja durch das Steuersignal in einem stabilen Gebiet umgeschaltet werden würde, wodurch der Dämpfungsterm sein Vorzeichen wechselt, wird das R^gelyeilialten in diesem stabilen Gebiet beträchtlich gestört.

Fig. 9 zeigt eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung. Der Servoverstärker 15 ist völlig identisch mit der nach Fig. 7· Das vom Detektor 17 gelieferte Regelsignal wird nun aber nicht einem Rechtecksignalgenerator, sondern einem Differentiator zugeführt. Wenn von einem ersten der Formel (k) entsprechenden Regelsignal I₁ (siehe Fig. 10a) und von einem zweiten der Formel (7) entsprechenden Regelsignal I_?

. ; . ¹I

5 0 9826/0872 BADORlQiNAL

- 31 - PHN. 721ί,>

25.1O.197²«

(siehe Fig. 1Ob) ausgegangen wird, liefert dieser Dif—

^dI2
ferentiator 26 ein Signal das der folgenden Formel

-. Cj. "C

entspricht:

if. (sin ^₂*). ff . (9)

Aus dieser Formel ist ersichtlich, dass dieses differen-

^dI2 ■

zierte Signal -—— zu dem ersten Regelsignal I gleich—

Cl ü ·

phasig oder gegenphasig ist, je nach dem Vorzeichen von

-TT-, also je der Riclitung der radialen Bewegung. Diese

Angabe wird zur Stabilisierung des Regelsystems verwendet.

Es sei angenommen., dass das differenzierte dl₂ - dl₂

Signal —— den in Fig. 10c dargestellten Verlauf (1)

Ci Ι» . CL"C

aufweist, der also gerade z'u dem ersten Regelsignal

gegenphasig ist und dadurch einen positiven Wert von -rr»-

also eine Bewegung des Abtastpunktes zu einem grösseren

. .. dX_p

Wert von r angibt. Aus diesem Signal ( 1 ) kann mit

Q. X/

Hilfe eines Schwellwertdetektors 27, dei* detektiert, wenn dieses differenzierte Signal einen positiven SchweJ-lwe.rt D überschreitet, ein Rechtecksignal Z_(i) abgeleitet werden (siehe Fig. 1Od). Mit diesem rechteckigen Steuersignal I_(1 ) wird der Verstärkungsfaktor' des Verstärkers 22 gesteuert, und zwar derart, dass dieser Verstärkungsfaktor herabgesetzt wird, wenn das Steuersignal positiv ist.

Dies bedeutet, dass während eines Teiles der negativen halben Periode des ersten Regelsignals I₁ die

509826/087 2 bad ORIGINAL

- 3- - PHN.7210

23.10.197'+

Verstärkung herabgesetzt wird. Venn wieder angenommen wird, dass ein positiver Wert dieses Regelsignals I eine Bewegung des Abtastpunktes zu einem kleineren Wert von r und ein negativer Wert eine Bewegung zu einem giösseren Wert zu bewirken sucht, hat diese Herabsetzung der Verstärkung während der negativen halben Periode eine Stabilisierung des Regelsystems zur Folge. Beim Durchlaufen einer gleichen Anzahl positiver und negativer halber Perioden des Regelsignals I ist dann ja die während der positiven halben Perioden ausgetauschte Energie, die die zu diesem Zeitpunkt noch bestehende Bewegung zu einem grösseren Wert von. r hemmt, grüsser als die während der negativen haltfien Perioden ausgetauschte Energie, die die genannte Bewegung aufrechtzuerhalten sucht. Dadurch wird jpliese bestehende Bewegung gedämpft. Wenn die Bewegung des Abtastpunktes gerade

dr entgegengesetzt gerichtet ist, also -r-r ^ 0, tritt als differenziertes zweites Regelsignal das in Fig. 10c dar-

^dI2

gestellte Signal -rr—(2) aixf, aus dem über den Schwell-

d t

wertdetektor 27 das Rechtecksignal I (2) (Fig. 1Od) abgeleitet wird. In diesem Falle wird also während eine« Teiles der positiven halben Perioden des ersten Regelsignals T die Verstärkung der Uebertragungsfunktion herabgesetzt, wodurch die erwünschte stabilisierende Wirkung wieder erhalten wird.

Wenn der Schwellwert D (Fig. 10c) des Schwellwertdetektors 27 gleich 0 gewählt wird, wird entweder

*09826/0872 _{BAD 0RIGINAL}

- yj> - Pl)N. 7219

25.10.

während der ganzen positiven oder während der ganzen negativen halben Periode des ersten Regelsignals I₁ der Verstärkungsfaktor, ungeachtet der Geschwindigkeit der radialen Bewegung, herabgesetzt. Dies ist weniger günstig, weil in diesem Falle der Verstärkungsfaktor auch stets geschaltet werden wird, wenn sich der Abtastpunkt in dem stabilen Gebiet um die gewünschten stabilen Einstellpunkte (s , s , s usw.) bewegen würde. Indem der Schwellwert D verschieden von Null

gewählt wird, wird dies vermieden. Die Amplitude des dif-

• ^dI2 -

ferenzierten zweiten Regelsignals ■■■■■■-■ ist ja der Grosse

dt*'

der Bewegungsgeschwindigkeit des Abtastpunktes proportional. Bei einer grösseren»Amplitude des differenzierten

di₂ '

zweiten Regelsignals (siehe v,. B. ■■' (3) in Fig· 1Oc)

QC

wird mit Hilfe eines von Null verschiedenen Schwellwertes D ein Rechtecksignal (siehe I„(3) in Fig. 1Oe) erhalten, dessen positive Impulsbreite annähernd proportional mit dieser Amplitude zunimmt. Dies bedeutet, dass die stabilisierende Wirkung der Grosse der Geschwindigkeit proportional ist.

Wenn durch diese stabilisierende Wirkung die Geschwindigkeit abnimmt, nimmt auch die Impulsbreite des Rechtecksignals I ab, was bedeutet, dass die Umschaltpunkte des Verstärkungsfaktors immer weiter von den gewünschten Einstellpmiktcn (S₁, s_o, s usw.) zu liegen kommen, so dass automatisch um diese Einstellpunkte das gewünschte Gebiet mit einer festen Uebertra-

809826/0872 _{BAD OT},_GlNAL

- 3-'4 - PJlN. /219

23.10.197'+

gungsfunktion erhalten wird. Im Grenzfall ist die Geschwindigkeit derart gering-, dass die Amplitude des

■ ^dI2
Signals ~rr— kleiner als der Schwellwert D ist, so dass

Cl t

gar kein Rechtecksignal I mehr auftritt. Diese Situation ist aber nur hypothetisch, weil, bevor sich diese Situation ergeben könnte, das Regelsystem schon in ein stabiles Gebiet eingefangen ist.

Bei einer Abwandlung der oben angegebenen Aus —

führungsform wird das differenzierte zweite Regelsignal

nach der Formel (9) nochmals mit dem ersten Regelsignal multipliziert, was ergibt

2 _ 8m² TT /.rva'dr / λ

dt ^#I1- χ ^^xn χ ^zn) * dt UOJ

Die Polarität dieses Signals gibt direkt die Richtung der radialen Bewegung an. Dadurch, dass in Abhängigkeit von dieser Polarität entweder während der positiven oder während der negativen halben Periode des ersten Regelsignals I die Verstärkung herabgesetzt wird, wird, wieder die gewünschte Stabilisierung erhalten. In diesem Falle muss also ein Schwellwertdetektor verwendet werden, dem das erste Regelsignal I zugeführt wird und der, in Abhängigkeit von der Polarität des in der Formel (1O) angegebenen Signals, während entweder der positiven oder der.negativen halben Periode dieses ersten Regelsigrials einen Steuerimpuls an den iri der Servoeinheit vorhandenen Verstärker 22 abgibt. Wenn für diesen Schwellwertdetektor

S09826/0872 :

BAD ORIGINAL

ein von Null verschiedener Schwellwert gewählt wird, wird ein um die gewünschten Einstellpunkte (S₁, s , s usw.) liegendes Gebiet abgetrennt, wodurch in diesem Gebiet unter allen Umständen eine feste Uebertragungsfunklion wirksam ist.

Bei einer zweiten Abwandlung wird der Differen tiator 26 auf besondere Iv'eise ausgeführt (siehe Fig. 11)· Diese Ausfühnmgsforni des Differentiators enthält einen Operationsverstärker V, dessen invertierender Eingang über einen Kondensator G mit Erde und über einen Widerstand R mit dem Ausgang verbunden ist. Das vom Detektor 17 gelieferte zweite Regelsignal Ip wird dem iiichtinvertierenden ,Eingang des.· Operationsverstärkers V zu-

geführt.

Venn angenommen wird, dass das Signal I„ der in der Formel (7) angegebenen Gleichung entspricht, ist das Ausgangssignal I. des Operationsverstärkers V gleich

dr^aa" ^cos x · ^2Ii - ¹X ^CR(sin i

Für eine schnelle' radiale Bewegung des Abtastpunktes ist der zweite Term vorherrschend, so dass das System in diesem Falle im wesentlichen dem in Figuren 9 und 10 angegebenen Stabilisierangsverfahren entspricht, weil in diesem Falle das Signal I· im wesentlichen dem Signal

-T-j-- nach der Formel (9) entspricht. Wenn jedoch die Ge-

Ii υ -i τι Λ τ trir i» -i i-

dt

dr

scliwindigkeit -r— der radialen Bewegung abnimmt, nimmt

50982670872

der Einfluss des ersten Termes der Formel (11) immer weiter zu, bis er schliesslich vorherrschend ist. Im letzteren G.venzfall entspricht das Signal I. völlig dem Regelsignal I_p, so dass in die-sern Falle das System dem in den Figuren 7 und 8 in Kombination mit Fig. 3 angegebenen Stabilisierungsverfahren entspricht. Je nach der Geschwindigkeit wird also allmählich von einem Stabili~ sierungsverf ahreri auf das andere übergegangen.

Ein zusätzlicher Vorteil· dieses Stabilisierungsverfahrens ist der, dass der Schwellwert für das System bei schnellen Bewegungen unbedenklich gleich Null sein kann, so dass eine maximale Stabilisierung möglich ist. Bei niedriger Geschwindigkeit wird ja auf das andere Stabilisierungsverfahren übergegangen.

Ein gleiches Verhalten kann auch mit Hilfe eines "schlechten" Differentiators erhalten werden, wie er z.B. in Fig. 12 dargestellt ist. Das Differenzierungsnetzwerk besteht dabei aus der Parallelschaltung eines Widerstandes R und einer Kapazität C₁ in Reihe mit einem Widerstand R_?. Die Uebei'tragun-gsfunktion dieses Netzwerks ist gleich

wobei ρ die imaginäre Kreisfrequenz darstellt. Venn gilt, dass

509826/0872

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- 37 - ' PIiK. 72 19

.1 , 1 ^R1^+R2

kann die Formel (12) annähernd geschrieben werden als

was auf eine reine Differenzierung hindeutet. Für¹
ρ j£ ·· kann jedoch die Uebertragungsfunktion zu

entwickelt werdeü, was eine Übliche Spannungsteilung ist. Bei vorhältnisniLLssig hohen Frequenzen, also grosser Geschwindigkeit, tritt also eine Differentiierung des
Signals I auf, wodurch das in Fig. 9 dargestellte Sta— bilisieruMgsverfahron erhalten wird, wälrrend bei niedrigen Frequenzen, also kleiner 3"adialer Geschwindigkeit, das
in den Figuren 7- und.8 dargesteilte Stabilisierungsverfahren erhalten wird und dazwischen ein kontinuierlicher Uebergang vor sich geht.

Es leuphtet ein, dass die Ausführung der Servoeinheit sich keineswegs auf die in den Figuren 71 8 und 9 dargestellten Ausführungsforinen beschränkt. Auch kann z.B. noch ein Dampfungsterni mit Hilfe geeigneter Aufnehmer auf dem Antriebselement· 10 oderdem Spiegel 8
erzeugt werden. Die Ausführung und die Art tier Beeinflussung des Verstärkers 20 und/oder des Verstärkers 22 durch das Steuersignal können auf vielerlqi Weise abge-

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- 38 - PHN.7219

25. TO.

wandelt werden, weil diese Art Verstärker in vielen Ausführungen bekannt ist und es dem Durchschnitssfachmann gai* nicht schwer fallen wird, je nach den gestellten Anforderungen, einen geeigneten Verstärker zu wählen und auf richtige Weise den Verstärkungsfaktor desselben zu beeinflussen.

50 9826/08 7 2'

Claims (1)

1. - 39 - PIlN. 7219

   25.10. 197¹»

   PATENTANSPBUECITE: '

   /ΊJ Vorrichtung zum Auslesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers (l), auf -dem in tangential verlaufenden Spuren. Signale angebracht sind, welche Vorrichtung eine optische Ausleseeinheit (3) mit einei" Strahlungsquelle (6), einem Riclitsystem (8) und einem Auslesedetektor (1 ^-) enthält, welche Strahlungsquelle (6) ein Ausleses trahlungs bund el (a) emittiert, das als Auslesestrahlungsfleck (s) auf den Aufzeichnungsträger (1) projiziert wird und über das Riclitsystem (8) die im Abtastpunkt (s) des Aufzeichnungsträgers (1) vorhandene Information auf den Auslesedotektor (1^) überträgt, während welter ein Regelsystem zur Regelung der radialen Lage des AbtastpyiilctGs in bezug auf die gewünschte Spur mit einem ■ Antriebselement (1O) für das· Richtsystem (8) sowie ein erstes Messystem zum Messen der radialen Lage des Abtastpunktes (s) und zur Lieferung .eines entsprechenden ersten Regelsignals an das Antriebselement (-10) vorgesehen sind, wobei das erste Messystem ein erstes auf den Aufzeichnungsträger projeziertes Muster (b) von Strahlungsflecken benutzt, das auf einem ersten Messdetektoi-(13) abgebildet wird, während das erste Messsystem ein erstes Regelsignal liefert, das bei einer

   . Bewegung des Abtastpunktes (s) in radialer Richtung übex" einc_v Anzahl Spurabstände eine periodische Vechselkorapbnente (I₁) niit einer Periode, die mit dem Spurabstand' gekoppelt is, enthält, wobei während einer halben.

   509826/0872 J Λ

   BAD J

   PHN.7219

   25.10.197h

   24528,5

   Periode (ρ) dieser Wechselkoinponente (I₁) das Regelsystem stabil und während der anderen halben Periode (q) das Regelsystem unstabil ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Gewährleisten der Stabilität des Regelsystems ein zweites Messystern vorgesehen ist, das ein zweites auf den Aufzeichnungsträger projiziertes Muster (c) von Strahlungsflecken benutzt, das auf einem zweiten . Messdetektor (17) abgebildet wird, wobei das zweite Messystem ein zweites Regelsignal liefert, das bei einer radialen Bewegung des Abtastpunktes (s) über eine Anzahl Spurabstände ebenfalls eine periodische Wechselkomponente (ip) mit einer Periode, die mit dem Spurabstand gekoppelt ist, enthält, welche Wechselkomponente (I₂) aber infolge einer abweichenden radialen Lage des zweiten Musters (c) von Strahlungsflecken in bezug auf die des ersten Musters (b) von Strahlungsflecken eine Phasenverschiebung von wenigstens annähernd einer Viertelperiode in bezug auf die Wechselkomponente (I₁) des ersten Regelsignals besitzt, und dass das Regelsystem eine Servoeinheit (15) mit eine.r veränderLi hen Uebertragungsfunktion aufweist, welche Uebertragungsfunktion von einer Steuereinheit gesteuert wird, die ein Steuersignal (I₀ ¹) empfängt, das von dem zweiten Regelsignal (Iy) abgeleitet wird und die bei einer Bewegung des Abtastpunktes (s) über eine Anzahl Spurabstände die Uebertragungsfunktion in einem das Regelsystem stabilisierenden Sinne steuert. (Fig. 1 und 3)·

   50 9 8 2 6/0872 _BAD original

   -"Vi - PUN.7219

   25.1O.197²»

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal (j ') ein Rechtecksignal ist, das wenigstens annähernd zu dem zweiten Regelsignal (ip) gleichphasig ist. ,(Fig. 3)· 3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- '■ zeichnet, dass das Steuersignal mit Hilfe einer Differenzierschaltung (26) erhalten wird, der das zweite Regelsystem (ip) zugeführt wird. (Fig.9)·

   h. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal ein Rechtecksignal (i ) ist, das von dem differenzierten zweiten Regelsignal

   ^dI2 ' '

   (-rr—) mit Hilfe eines Schwellwertdetektors (27) abge-

   Cl C " - -

   leitet wird, der die Perioden detektiert, in denen das

   ■ ^dI2 differenzierte zweite Regelsignal ( ■) einen gewissen absoluten Schwellwert (d) überschreitet, und während dieser Perioden einen mit der Polarität des differenzierten zweiten Regelsignals gekoppelten Rechteckimpuls abgibt. (Fig. 9 + 10).

   5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ' zeichnet, dass das Steuersignal ein Rechtecksignal ist,

   das von einem Schwellwertdetektor geliefert wird, der die Perioden detektiert, in denen das erste Regeleignal mit einer bestimmten Polarität einen gewissen Schwellwert überschreitet, und während dieser Perioden einen Rechteckimpuls liefert, wobei die Wahl zwischen den beiden möglichen Polaritäten des ersten Regelsignala in ' Abhängigkeit von der Polarität einesProduktsignals etatt*·

   609826/0872

   PiIN. 1?- 19 25.10.

   findet, das das Produkt des ersten Regelsignals und des differentiierten zweiten Regelsignals ist. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, dass cjie Servoeinheit (15) eine Uebertragungsfunktion mit veränderlichem Verstärkungsfaktor* besitzt, der in Abhängigkeit von dem Steuersignal geändert wird. (Fig. 7)·

   7· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Servoeinheit (15) eine Uebextragungsfunktion mit veränderlichem Dämpfungsterm besitzt, der in Abhängigkeit von dem Steuersignal geändert wird. (Fig. 7)·

   8. Vorrichtung nach.Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Uebertragungsfunktion der Servoeinheit (15) in Abhängigkeit von dem Steuersignal zwei zueinander inverse Dämpfungstenne enthalten kann. (Fig. 8). 9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Muster von Strahlungsflecken aus zwei Strahlungsflecken (R.. , Rp) besteht, die über einen Abstand gleich dem halben Spurabstand (A) in radialer Richtung gegeneinander verschoben sind und auf je einem gesonderten Teil des zweiten Messdetektors (17) abgebildet werden, wobei das zweite Messsignal (I₂) durch Subtraktion der von diesen gesonderten Teilen des zweiten Messdetektors (17) gelieferten Signale erhalten wird. (Fig. 1 '+ '*).

   S09826/0872

   25.10. 197-'*

   tu. Vo τίΊ chiπ α j β nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,. dass das zweite Messignal (lo» T^,) durch Messunc der Niederfrequenzkomponente des vom Auslesedo lcktor (i'O gelicforten Signals erhalten wjrd. (Fig. 6).

   11. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekenn-,zeich.net, da«*⁵ die I)IPS'erentiicrschaltung (2ό) einen OporatioiiRVors Lürker (v) enthält, dessen nicht-invertiertüidi'iuJCingang das' zwei te Rpge-lsignal (ΐ_?) KUgel'Uhrt wird und dessen invertierender Eingang über eine Kapazität (c) mit einem Punkt konstanten Potentials und über einen Widerstand (r) mit dem Ausgang des Operations· vorfctärkcrs-(v) verbunden ist. (Fig. 11).

   12. Vorrichtung nach Ansprach 3> dadurch gekennzeichnet, dass als Different!!torschaltung (26). ein Netzwerk (C. , Ii₁, R;,) versende t wird, das. bei verhältnisnicässig liiedrigoJi Frei]uenzon. wonig'j tens annähernd proportional und bei verhältnismäesig hohen Frequenzen wenigstens annähernd difi'erentiierond wirkt.

   509826/0872

   BAD ORIGINAL

   Le

   erseite