DE3301702C2 - - Google Patents
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Lesen
eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers mit nahezu konzentrischen
Datenspuren, mit einem optischen System zum
Erzeugen von drei Strahlungsbündeln und zum Projizieren dieser
Strahlenbündel als einen ersten, einen zweiten und
einen dritten Strahlungsfleck auf den Aufzeichnungsträger, wobei
der zweite und der dritte Strahlungsfleck in einer Richtung
quer zur Spurrichtung an beiden Seiten des ersten Strahlungsflecks
liegen und in dieser Richtung gesehen einen Abstand
zur Mittellinie durch den ersten Strahlungsfleck parallel
zu den Datenspuren von wenigstens nahezu einem Viertel des
Spurstichs der Datenspuren besitzen,
mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Detektor zum Detektieren der Lichtenergiemenge in den dem ersten, dem zweiten und dem dritten Strahlungsfleck entsprechenden, austretenden Strahlenbündeln und zum Umsetzen dieser Lichtenergie in entsprechende elektrische Ausgangssignale,
mit einem mit den Strahlenbündeln zusammenarbeitenden Richtsystem zum Zentrieren des ersten Strahlungsflecks auf eine Datenspur,
und mit einer mit dem zweiten und dem dritten Detektor gekoppelten Steueranordnung zum Erzeugen eines Steuersignals für das Richtsystem in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen den Ausgangssignalen des zweiten und des dritten Detektors.
mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Detektor zum Detektieren der Lichtenergiemenge in den dem ersten, dem zweiten und dem dritten Strahlungsfleck entsprechenden, austretenden Strahlenbündeln und zum Umsetzen dieser Lichtenergie in entsprechende elektrische Ausgangssignale,
mit einem mit den Strahlenbündeln zusammenarbeitenden Richtsystem zum Zentrieren des ersten Strahlungsflecks auf eine Datenspur,
und mit einer mit dem zweiten und dem dritten Detektor gekoppelten Steueranordnung zum Erzeugen eines Steuersignals für das Richtsystem in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen den Ausgangssignalen des zweiten und des dritten Detektors.
Eine derartige Anordnung ist aus der
DE-PS 23 20 477 bekannt. Bei der in dieser Patentschrift
dargestellten Leseanordnung für einen optischen Aufzeichnungsträger
werden die Ausgangssignale des zweiten und des
dritten Detektors zum Erhalten eines radialen Steuersignals
voneinander abgezogen, mit dem über die Ansteuerung des
Richtsystems der erste Strahlungsfleck auf der Datenspur
zentriert wird.
Die Erzeugung des radialen Steuersignals basiert
dabei auf dem Hinweis, daß die mittlere Lichtintensität
eines austretenden Strahlenbündels von der Position des
Strahlungsflecks auf einer Datenspur abhängig ist, insbesondere
ob dieser Strahlungsfleck mit einer Datenspur zusammenfällt
oder nicht. Da der zweite und der dritte Strahlungsfleck
in radialer Richtung gesehen gleiche Abstände
zum ersten Strahlungsfleck einnehmen, sind die Ausgangssignale
des zweiten und des dritten Detektors gleich, wenn der
erste Strahlungsfleck auf einer Datenspur zentriert ist.
Sonst sind die Ausgangssignale des zweiten und dritten Detektors
ungleich und kann das Unterschiedssignal dazu benutzt
werden, das Richtsystem zur Erzielung der gewünschten
Zentrierung anzutreiben.
Ein Nachteil dieses
Systems ist, daß die Größe des gewonnenen
Steuersignals nicht nur von der Dezentrierung des ersten
Strahlungsflecks in bezug auf die Datenspur abhängig ist,
sondern daß daneben noch eine Vielzahl von Parametern sowohl
der Leseanordnung selbst als auch des Aufzeichnungsträgers
dabei eine Rolle spielt. Mit anderen Worten die
Steilheit des Steuersignals um den gewünschten Einstellpunkt
herum liegt nicht eindeutig fest, sondern hat von
einer Anzahl Änderungen erfahrender Systemparameter eine
veränderliche Abhängigkeit.
Die wichtigsten dieser Parameter sind
- (a) die Intensität der erzeugten Strahlenbündel,
- (b) der Übertragungskoeffizient des Aufzeichnungsträgermaterials und beim Reflektionslesen der Reflektionskoeffizient der Reflektionsschicht,
- (c) die Form der Datengebiete der Datenspur,
- (d) Fokussierungsabweichungen der Strahlungsflecke in bezug auf die Ebene der Datenspur,
- (e) der Spurstich der Datenspuren.
Da alle diese Parameter eine erhebliche Streuung
aufweisen, bedeutet dies, daß die Größe des gewonnenen
Steuersignals als Funktion der Spurabweichung eine erhebliche
Schwankung aufweisen kann. Dies entspricht einer wesentlichen
Schwankung des Verstärkungsfaktors in der
radialen Servoschleife. Für die Verwirklichung einer
wirksamen Servoregelschleife ist dies jedoch sehr nachteilig.
Denn in einer Servoregelschleife versucht man
durch den Zusatz von Filtern, eine für die betreffende
Regelfunktion möglichst geeignete Übertragungskennlinie zu
verwirklichen. Muß jedoch ein stark schwankender
Verstärkungsfaktor berücksichtigt werden, so ergibt sich
bei dem Festlegen der Gesamtübertragungskennlinie eine
große Beschränkung. Denn wenn für einen bestimmten
Verstärkungsfaktor die Gesamtübertragungskennlinie festgelegt
wird, kann es sich schnell ereignen, daß für einen
davon abweichenden Verstärkungsfaktor die Regelschleife
instabil wird.
Auch aus der DE-OS 24 52 815 ist eine Vorrichtung zum
Auslesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers
bekannt. Darin werden ebenfalls drei Strahlungsflecken
verwendet, von denen einer als Abtastfleck dient und die
beiden anderen zur radialen Regelung zu beiden Seiten des
Abtastflecks in einem Abstand von einem Viertel des Spurabstandes
in radialer Richtung zu beiden Seiten des
Abtastflecks liegen. Ein zusätzliches Muster von
Strahlungsflecken enthält zwei weitere Strahlungsflecke,
die gegenüber den Strahlungsflecken für die radiale
Regelung noch einmal um jeweils ein Viertel des Spurabstandes
versetzt angeordnet sind. Jeder der Strahlungsflecke
wird endgültig auf einem gesonderten Detektor oder
Teildetektor abgebildet.
Aus der DE-OS 27 28 624 ist ein Informations-Abspielgerät
mit einer Schaltungsanordnung zur Spurführung und zum
Eliminieren der Exzentrizität einer Bildplatte bei der
Spurführung bekannt. Darin gelangt das Spurführungssignal
vom Ausgang eines Differenzverstärkers über einen weiteren
Differenzverstärker, eine Phasenkompensationsstufe und
eine Steuerstufe zu einem optischen Abtaster. Zusätzlich
wird das Signal der Steuerstufe durch eine Kompensationsstufe
geführt, die dieselbe Frequenzkennlinie wie die
Phasenkompensationsstufe sowie einen Koeffizienten
aufweist, der durch die Intensität des Strahlfleckes und
den Verstärkungsgrad voraufgegangener Signalverarbeitungsstufen
festgelegt wird. Diese Anordnung dient der
Berechnung des durch die Strahlenfleckverschiebung
hervorgerufenen Fehlers. Dabei ist die Phasenkompensationsstufe
als Phasenschieber oder Phasenkompensator
ausgeführt, um das in dieser Offenlegungsschrift
beschriebene Spurführungs-Regelsystem zu stabilisieren,
während die Kompensationsstufe als Rückkoppel-Kompensationsstufe
ausgebildet ist, die eine Lichtkomponente
nullter Ordnung eliminieren soll.
Der Erfindung liegt die Aufgbe zugrunde, eine Leseanordnung
für scheibenförmige Aufzeichnungsträger zu schaffen,
bei der das erzeugte radiale Steuersignal weitgehend
unabhängig von den eingangs erwähnten Parametern ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten
Merkmale gelöst.
Die angegebene Kombination der verschiedenen Ausgangssignale
der drei Detektoren bewirkt, daß das gewonnene
Steuersignal Vc weitgehend von den erwähnten Parametern
unabhängig ist. Das bedeutet, daß die Übertragungsfunktion
der radialen Servoregelschleife möglichst optimal gewählt
werden kann, ohne daß dies eine Gefahr für Instabilitäten
gibt.
Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung mit
einer ersten Differenzstufe für die Bestimmung des Unterschieds
zwischen den Ausgangssignalen des zweiten und des
dritten Detektors, mit einer zweiten Differenzstufe für
die Bestimmung des Unterschieds zwischen der Summe der
Ausgangssignale
des zweiten und dritten Detektors und dem Ausgangssignal
des ersten Detektors, und mit einer Teilerstufe
für die Ermittlung des Quotienten zwischen den Ausgangssignalen
der ersten und der zweiten Differenzstufe und
für die Erzeugung eines entsprechenden Steuersignals versehen
ist, während eine besondere Ausführungsform dieser
Steueranordnung dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen
die zweite Differenzstufe und die Teilerstufe ein Verstärker
zur Durchführung einer Modulbearbeitung des Ausgangssignals
dieser zweiten Differenzstufe aufgenommen ist. Diese Modulbearbeitung
bewirkt zunächst, daß die Ausführung der Teilerstufe
einfacher sein kann. Außerdem wird erreicht,
daß der Verlauf des gewonnenen Steuersignals bei einer Bewegung
quer über die Datenspuren einen ununterbrochenen
Verlauf darstellt, insbesondere wenn die Größe des Steuersignals
begrenzt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Leseanordnung,
Fig. 2 die Position der Strahlungsflecke auf dem
Aufzeichnungsträger,
Fig. 3 den Verlauf der Ausgangssignale der Detektoren
bei einer Verschiebung quer zur Spurrichtung,
Fig. 4 ein Beispiel eines Frequenzgangs eines
radialen Servosystems,
Fig. 5 den Verlauf des mit der erfindungsgemäßen
Anordnung gewonnenen Steuersignals,
Fig. 6 das Blockschaltbild einer Ausführungsform
der bei der erfindungsgemäßen Anordnung benutzten Steueranordnung,
Fig. 7 ein ausgearbeitetes Schaltschema dieser
Steueranordnung und
Fig. 8 eine Abwandlung zum gewonnenen Steuersignal
Vc.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen scheibenförmigen
Aufzeichnungsträger, der mit einer Vielzahl konzentrischer
oder quasi-konzentrischer (spiralförmiger) Datenspuren versehen
ist. In diesen Datenspuren kann die Information auf
verschiedenen bekannten Weisen aufgezeichnet sein. Als Beispiel
sei auf die DE-PS 22 08 379 verwiesen, wobei in den
Datenspuren sich Gebiete und Zwischengebiete unterscheiden
lassen, deren unterschiedliche Länge die gespeicherte Information
darstellt. Diese Gebiete und Zwischengebiete beeinflussen
auf verschiedene Weise ein auf die Datenspur
projiziertes Strahlenbündel, das dadurch in Abhängigkeit
von der gespeicherten Information moduliert wird. So kann
der Übertragungs- und Reflektionskoeffizient der Gebiete
sich von dem der Zwischengebiete unterscheiden, so daß ein
Lesestrahlungsbündel amplitudenmoduliert wird. Weiter ist
es möglich, die Gebiete und Zwischengebiete auf dem Aufzeichnungsträger
in verschiedener Höhe anzuordnen, wodurch
das Lesestrahlungsbündel phasenmoduliert wird, was mit geeigneten
Mitteln wieder in eine Amplitudenmodulation umgewandelt
werden kann. Da die Modulationsart und die Aufzeichnungsart
der Daten für die vorliegende Erfindung von
untergeordneter Bedeutung ist, wird darauf nicht näher eingegangen.
Beim dargestellten Beispiel wurde angenommen, daß
der Aufzeichnungsträger 1 an der Oberseite mit einer reflektierenden
Datenstruktur versehen ist.
Dieser Aufzeichnungsträger 1 wird von einem Motor
2 über eine durch eine Zentralöffnung dieses Aufzeichnungsträgers
ragende Welle 3 im Drehsinn angetrieben. Zum Lesen
des Aufzeichnungsträgers 1 ist ein optisches System 4 vorgesehen,
das in ein Gehäuse 5 aufgenommen ist. Dieses optische
System 4 enthält eine Strahlungsquelle 6, die drei
Strahlenbündel S, R₁ und R₂ aussendet. Diese drei Strahlenbündel
werden zusammen über einen halbdurchlässigen Spiegel
7, einen kippbaren Spiegel 8 und eine Linse 9 auf den
Aufzeichnungsträger 1 als Strahlungsflecke s, r₁ und r₂
projiziert. Die vom Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlenbündel
S′, R₁′ und R₂′ werden vom Spiegel 8 und vom
halbdurchlässigen Spiegel 7 auf die Detektoren 10, 11 und 12
reflektiert. Diese Detektoren 10, 11 und 12 erzeugen an
ihrem jeweiligen Ausgang ein Ausgangssignal, das die Lichtintensität
der vom Aufzeichnungsträger modulierten Strahlenbündel
S′, R₁′ und R₂′ darstellt.
Diese Ausgangssignale der Detektoren 10, 11 und
12 gelangen an eine Steueranordnung 13, die aus diesen
Signalen ein Steuersignal Vc für die radiale Positionierung
der von den Strahlungsbündeln S, R₁ und R₂ auf den Aufzeichnungsträger
1 projizierten Strahlungsflecke s, r₁ und
r₂ ableitet. Zur Ausführung dieser radialen Positionierung
wird dieses Steuersignal Vc einer Antriebsvorrichtung 14
zugeführt, die den Spiegel 8 um eine Achse 15 kippen kann.
Diese Antriebsvorrichtung 14 kann beispielsweise ein von
einem Steuerstrom geregelter elektromagnetischer Antrieb
sein. Aus der mittleren Stellung des Spiegels 8 kann weiter
noch ein Steuersignal für eine Grobregelung 16 abgeleitet
werden, mit der das Gehäuse 5 in radialer Richtung verschoben
werden kann.
In Fig. 2 ist die Positionierung der Strahlungsflecke
s, r₁ und r₂ gegeneinander und in bezug auf die
Datenspuren auf dem Aufzeichnungsträger dargestellt. Die
Strahlungsflecke r₁ und r₂ liegen in radialer Richtung x
gesehen an beiden Seiten des Abtastflecks 5 in einem Abstand
q/4 in bezug auf diesen Abtastfleck 5, wobei q der
Spurtich ist, d. h. der Abstand zwischen den Mitten benachbarter
Datenspuren (T₁, T₂).
Die Wahl dieses Strahlungsfleckenmusters basiert
auf der Angabe, daß bei genauer Zentrierung des Strahlungsflecks
5 auf einer Datenspur die beiden den Strahlungsflecken
r₁ und r₂ entsprechenden, reflektierten Strahlungsbündel
R₁′ und R₂′ die gleiche mittlere Lichtintensität
besitzen. Ist die Zentrierung des Strahlungsflecks s unrichtig,
unterscheiden sich die mittleren Lichtintensitäten der
reflektierten Strahlungsbündel R₁′ und R₂′. Der Begriff
"mittlere" gibt dabei an, daß Schwankungen in der Lichtintensität
infolge der Hochfrequenzdatenstruktur in der Datenspur
außer Betracht gelassen werden. Faktisch werden diese
Hochfrequenzschwankungen beim Ableiten des radialen Steuersignals
durch Tiefpaßfilter abgetrennt.
Zur Veranschaulichung ist in Fig. 3 der Verlauf
der mittleren Intensität A der Strahlungsbündel R₁′ und R₂′
als Funktion der Position des Strahlungsflecks s in bezug
auf die Datenspuren dargestellt. Daraus ist ersichtlich,
daß der Unterschied zwischen diesen Lichtintensitäten, also
der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der Detektoren
11 und 12, für die Richtung und die Größe der radialen
Spurabweichung repräsentativ ist. Dieses Differenzsignal
kann daher als Steuersignal für das Richtsystem 14 benutzt
werden, wodurch der Strahlungsfleck s auf die Datenspur
zentriert gehalten wird. Dieser Strahlungsfleck s
kann daher als Lesefleck benutzt werden und wird von der in
der Datenspur gespeicherten Information moduliert. Der Ausgang
des Detektors 10 erzeugt somit das Datensignal und
ist mit einer Datenverarbeitungseinheit verbunden. Da diese
Datenverarbeitungseinheit für die vorliegende Erfindung unwichtig
ist, ist sie in der Fig. 2 nicht dargestellt.
Ein Problem bei dem Erzeugen des radialen Steuersignals
auf diese Weise wird dadurch verursacht, daß das
gewonnene Steuersignal von einer Anzahl streuungsanfälliger
Parameter abhängig ist. So ist die Größe des gewonnenen
Steuersignals von der Form der Datengebiete in der Datenspur
abhängig. Denn diese Form, beispielsweise die Tiefe
und/oder die Breite der Gruben in einer als Hoch-Niedrig-
Struktur ausgeführten Datenspur, bestimmt die mittlere
Lichtintensität des reflektierten Strahlungsbündels, wenn
der Strahlungsfleck mit der Datenspur zusammenfällt. Infolgedessen
ist die Amplitude des Intensitätsverlaufs VR1,
VR2 der Strahlungsbündel bei der Verschiebung über die
Spuren von dieser Form der Datengebiete abhängig. Wie aus
der punktierten Linie in Fig. 2 ersichtlich, ist die Größe
des gewonnenen Steuersignals VR1-VR2 von dieser Amplitude
und also von dieser Form der Datengebiete abhängig.
Die gleiche Änderung des gewonnenen Steuersignals
tritt auf, wenn die Fokussierung der Strahlungsflecke auf
der Datenstruktur nicht ganz einwandfrei ist. Normalerweise
werden die Strahlungsbündel möglichst gut auf der Datenebene
des Aufzeichnungsträgers mittels einer Fokusregelung
fokussiert, mit der die Linse 9 in der Richtung des Aufzeichnungsträgers
positioniert wird und mit der Unebenheiten
des Aufzeichnungsträgers ausgeglichen werden. Abhängig
von der Ebenheit des Aufzeichnungsträgers treten jedoch
Restfehler in dieser Fokussierung auf, wodurch die
Durchmesser der Strahlungsflecke s, r₁ und r₂ noch bestimmte
Schwankungen erfahren. Diese Schwankungen im Durchmesser
der Strahlungsflecke bewirken wieder Schwankungen in
der Amplitude der Lichtintensitäten VR1 und VR2, wie in
Fig. 3 angegeben, also Schwankungen im gewonnenen Steuersignal.
Tritt eine Schwankung im Spurstich auf, wird die
Steilheit des Steuersignals mit diesem Spurstich umgekehrt
proportional schwanken. Denn die Periode des Steuersignals
ist dem Spurstich direkt proportional, also der Steilheit
umgekehrt proportional.
Die möglichen Schwankungen in der Größe des
erzeugten Steuersignals beschränkt weitgehend die Optimierung
der radialen Servoregelschleife, wie anhand der Fig. 4
näher erläutert wird. In dieser Figur ist beispielsweise
der Frequenzgang der offenen Schleifenverstärkung G einer
radialen Servoregelschleife aufgetragen. Dieser Frequenzgang
weise ein flaches Stück bis zu einer Frequenz f1 auf.
Für diese niedrigen Frequenzen wird eine sehr hohe Verstärkung
angestrebt, denn hierdurch wird die Genauigkeit der
Regelung bestimmt. Von der Frequenz f1 bis zur Frequenz f2
zeigt der Frequenzgang einen ziemlich sprunghaften Abfall
(beispielsweise 12 dB/Okt), weil man im allgemeinen den
Einfluß hoher Frequenzen, beispielsweise ausgelöst durch
Mängel im Aufzeichnungsträger, auf die Regelschleife vermeiden
möchte. Um den stabilen Zustand der geschlossenen
Regelschleife zu gewährleisten, darf jedoch die Neigung des
Frequenzgangs beim Schnittpunkt der 0-dB-Achse des Verstärkungsfaktors
G maximal -6 dB/Okt sein, so daß mit Hilfe von
Korrekturnetzwerken der Frequenzgang von der Frequenz f2 an
in eine -6 dB/Okt-Neigung umgebogen wird.
Schwankt jedoch die Größe des Regelsignals infolge
einer Schwankung der Modulationstiefe oder durch Fokusfehler,
was auf eine Schwankung im Verstärkungsfaktor
G der Offenschleifenverstärkung herauskommt, so verschiebt
gleichsam der Frequenzgang sich in vertikaler Richtung.
Würde hierdurch der endgültige Frequenzgang den gestrichelten
Verlauf annehmen, so würde die Servoregelschleife instabil
werden, denn im Schnittpunkt mit der 0-dB-Achse beträgt
die Neigung dabei -12 dB/Okt.
Das bedeutet, daß man beim Festlegen des Frequenzgangs
der Offenschleifenverstärkung die mögliche Verschiebung
dieses Frequenzgangs berücksichtigen soll, so
daß man für einen Frequenzgang keine optimale Wahl mehr
treffen kann.
Nach der vorliegenden Erfindung wird nunmehr dafür
gesorgt, daß das erzeugte radiale Steuersignal weitgehend
von den erwähnten Parametern unabhängig ist, wodurch
ein einmal gewählter Frequenzgang auch gut festliegt und
kaum Verschiebung erfahren wird. Das bedeutet, daß man für
diesen Frequenzgang eine optimale Wahl treffen kann, wodurch
das Regelverhalten der radialen Servoregelschleife wesentlich
verbessert werden kann.
Erfindungsgemäß wird zum Ableiten des Steuersignals
Vc neben den beiden Ausgangssignalen VR1 und VR2 der
Detektoren 11 und 12 auch das Ausgangssignal Vs des Detektors
11 benutzt. Insbesondere wird ein Steuersignal Vc erzeugt,
das folgender Formel entspricht:
wobei α ein Einstellfaktor und Vref ein Referenzsignal darstellen.
Zum Nachweisen des Effekts dieser Maßnahme kann
für den Verlauf der Ausgangssignale VR1 und VR2 der Detektoren
11 und 12 folgende Formel gegeben werden:
Dabei ist H die Lichtintensität eines jeden der auf dem
Aufzeichnungsträger gerichteten Strahlenbündel R₁ und R₂,
und ist m die Modulationstiefe, die von der Fokussierung
und von der Form der Datenspur abhängig ist.
Das Ausgangssignal Vs des Detektors 10 entspricht
folgender Formel:
wobei β H die Lichtintensität des Strahlenbündels S ist,
die häufig von der der Strahlenbündel R₁ und R₂ abweicht.
Einsetzen der Formeln (2) und (3) in (1) ergibt:
Indem mit Hilfe einer Einstellmöglichkeit in der Steueranordnung
dafür gesorgt wird, daß αβ = 2, wird diese Formel
neu geschrieben als
Daraus ist direkt ersichtlich, daß der störende Parameter
m völlig eliminiert ist. Weiter ist ersichtlich, daß der
Verlauf des Steuersignals Vs als Funktion von x (siehe
Fig. 5) nicht mehr sinusförmig ist, wie bei der Verwendung
von VR1-VR2 (siehe Fig. 5), sondern tangensförmig wie in
Fig. 5 mit der gestrichelten Linie angegeben. Selbstverständlich
kann man durch weitere elektronische Bearbeitungen
den Verlauf des endgültigen Steuersignals an die betreffenden
Wünsche anpassen.
Durch eine Tangens-Hyperbel-Bearbeitung kann die
Tangensform in eine Gerade umgewandelt werden, so daß eine
Sägezahnkennlinie mit der Periode 1/2 q entstehen würde.
Statt dieser Sägezahnkennlinie kann auch eine Sägezahnkennlinie
mit der Periode q durch die Verschiebung des erstgenannten
Sägezahns innerhalb bestimmter Quadranten des Gebiets
0<x<q erzeugt werden. Auch kann die Sägezahnkennlinie
in eine Dreieckkennlinie umgewandelt werden. Für die
vorliegende Erfindung ist dies selbstverständlich von untergeordneter
Bedeutung in dem Sinne, daß man durch Eindeutigkeit
des gewonnenen Steuersignals Vc gerade die Möglichkeit
zum gefahrlosen Verwenden dieser Art von Bearbeitungen bekommt.
Weiter hat es sich gezeigt, daß die Abhängigkeit
des Steuersignals von Spurstichschwankungen wesentlich herabgesetzt
ist. Dies ist dadurch verursacht, daß durch die
angegebene Signalbearbeitung gemäß der Formel 1 eine Bearbeitung
durchgeführt wird, die annähernd eine direkt proportionale
Abhängigkeit vom Spurstich einführt, die die
zuvor genannte, umgekehrt proportionale Abhängigkeit wenigstens
teilweise ausgleicht.
In Fig. 6 ist schematisch eine Ausführungsform
der Steueranordnung 13 zum Erzeugen des gewünschten Steuersignals
Vc dargestellt. Die Steueranordnung 13 enthält drei
Eingangsanschlüsse 21, 22 und 23 zum Empfangen der Ausgangssignale
VS, VR1 und VR2 der Detektoren 10, 11 und 12. Die
beiden Signale VR1 und VR2 werden in einer Differenzstufe 24
voneinander abgezogen. Auch werden diese beiden Signale in
einer Addierstufe 25 zueinander addiert. Das Signal Vs gelangt
an einen Verstärker 26 mit einstellbarer Verstärkung,
der zum Festlegen des Faktors α in der Formel (4) dient. Das
gewonnene Summensignal VR1+VR2 und das Ausgangssignal α Vs
des Verstärkers 26 werden anschließend in einer Differenzstufe
27 voneinander abgezogen, wonach das gewonnene Unterschiedssignal
abermals mit Hilfe eines Verstärkers 28 verstärkt
wird. Das verstärkte Signal aus dem Verstärker 28
und das Ausgangssignal der Differenzstufe 24 gelangen
schließlich an einer Teilerstufe 29, die einem Ausgangsanschluß
32 das Steuersignal Vc liefert. In der dargestellten
Ausführungsform enthält diese Teilerstufe einen Verstärker
30 mit einem Rückkopplungskreis, der mit einem Multiplizierer
31 ausgerüstet ist.
Dabei sind noch zwei Möglichkeiten gegeben. Durch
die Ausführung des Multiplizierers als Vierquadrantmultiplizierer
entsteht ein Steuersignal Vc mit einem von x abhängigen
Verlauf, wie er in Fig. 5 gestrichelt dargestellt
ist. Jedoch ist es auch möglich, einen Zweiquadrantmultiplizierer
zu verwenden. In diesem Fall ist der Verstärker
28 derart auszulegen, daß sein Ausgangssignal dem Modul
seines Eingangssignals entspricht. Bei dieser Ausführungsform
entsteht ein Steuersignal Vc′ mit einem Verlauf als
Funktion von x, der in den betreffenden Quadranten
0<x<¼ q und ¾ q<x<q, vollständig dem Verlauf von Vc
entspricht, in den übrigen zwei Quadranten ¼ q<x<¾ q
jedoch invertiert ist (siehe Fig. 5, die strichpunktierte
Linie). Durch die Begrenzung der Größe des Steuersignals
Vc′ bei dieser Ausführungsform auf einen bestimmten Wert
Ao ergibt sich als Funktion von x wieder eine kontinuierlich
verlaufende Funktion, wie in Fig. 5 angegeben, die nur
hinsichtlich der Form vom Verlauf des Steuersignals VR1-VR2
abweicht.
In Fig. 7 ist schließlich ein ausgearbeitetes
Ausführungsbeispiel der Steueranordnung 13 nach Fig. 6 dargestellt.
Dabei wird in dieser Steueranordnung auch ein
Steuersignal für die Fokusregelung erzeugt, wobei von der
sog. astigmatischen Fokussierung ausgegangen wurde, wie
beispielsweise in der niederländischen Patentanmeldung
77 03 076 beschrieben ist. Um bei diesem Verfahren ein Fokusfehlersignal
zu erhalten, ist der Detektor 10 (Fig. 1)
für den Strahlungsfleck 5 in eine Anzahl von Teildetektoren
aufgeteilt. Durch die geeignete Kombination der Ausgangssignale
dieser Teildetektoren können zwei Signale F₁ und F₂
gewonnen werden, deren Unterschied den Fokusfehler darstellt.
In der Steueranordnung nach Fig. 7 werden diese
beiden Signale F₁ und F₂, die als Detektorströme zur Verfügung
kommen, den beiden Eingängen 31 und 32 eines Differenzverstärkers
30 zugeführt. Am Ausgang 33 dieses Differenzverstärkers
30 steht dann das Differenzsignal Δ F für Weiterbearbeitung
in der Fokussierregelschleife zur Verfügung.
Die Summe der beiden Signale F₁ und F₂, die dem
Signal Vs nach Fig. 6 entspricht, gelangt an den Eingang 41
des als Stromspiegelschaltung ausgeführten Verstärkers 26,
an dessen Ausgang 42 der verstärkte Signalstrom zur Verfügung
steht. Diese Stromspiegelschaltung enthält einen einstellbaren
Widerstand 43 zum Einstellen des Verstärkungsfaktors
zwischen dem Eingang und dem Ausgang, welcher Verstärkungsfaktor
den Faktor α in der Formel (1) bestimmt.
Die Differenzstufe 27 ist gleichfalls als Stromspiegelschaltung
mit einem Eingang 51 und einem Ausgang 52
ausgeführt. Der Eingang 51 soll dabei die Summe der Ausgangssignale
der beiden Detektoren 11 und 12 empfangen, zu
welchem Zweck diese beiden Signale zunächst zu summieren
sind. Es ist jedoch auch eine einfachere Lösung möglich.
Die Detektoren 10, 11 und 12 werden im allgemeinen integriert
auf einem einzigen Substrat angeordnet und erzeugen
dabei an den betreffenden Ausgängen ihre entsprechenden
Detektorströme. Das Substrat führt jedoch gleichfalls einen
Strom, der der Summe aller Detektorströme und somit
VR1+VR2+Vs entspricht. Indem nunmehr dieser Substratstrom
dem Eingang 51 des Stromspiegels 27 zugeführt wird, ist
eine getrennte Addierschaltung 25 (Fig. 6) überflüssig geworden,
während durch die Anpassung des Verstärkungsfaktors
des Verstärkers 26 der zusätzliche Term Vs wieder beseitigt
werden kann.
Der Ausgang 52 des Stromspiegels 27 ist mit dem
Ausgang des Stromspiegels 26 verbunden, so daß die beiden
Ausgangsströme der Stromspiegel voneinander abgezogen werden
und das Differenzsignal VR1+VR2-α Vs als Differenzstrom am
Ausgang 52 zur Verfügung steht.
Dieser Differenzstrom gelangt zum Eingang 61 des
Verstärkers 28. Dieser Verstärker 28 führt ebenfalls eine
Modulbearbeitung durch. Ein Eingangsstrom mit negativer Polarität
am Eingang 61 wird zweimal gespiegelt, u. zw. über
den Spiegel 62 und den Spiegel 63 und steht daher als Ausgangsstrom
mit negativer Polarität am Ausgang 64 zur Verfügung.
Ein Eingangsstrom mit positiver Polarität am Eingang
61 dagegen wird nur einmal gespiegelt, u. zw. im Spiegel
65 und steht daher gleichfalls als Ausgangsstrom mit
negativer Polarität am Ausgang 64 zur Verfügung.
Dieser Ausgangsstrom gelangt an einen Eingang 71
der Teilerstufe 29. Das zweite Signal für diese Teilerstufe
am Eingang 72 kommt aus der als Stromspiegel ausgeführten
Differenzstufe 24 an, deren Eingängen 81 und 82 die Detektorsignale
VR1 und VR2 zugeführt werden. Der von der Teilerstufe
als Differenzsignal an den Ausgängen 73 und 74 gelieferte
Quotient wird in einer Verstärkerstufe 90 abermals
verstärkt und steht schließlich als Steuersignal Vc an
einem Ausgangsanschluß 91 zur Verfügung. Diese Verstärkerstufe
90 enthält weiter noch zwei Eingänge 92 und 93, denen
Referenzsignale zum Korrigieren eines möglichen Offsets
in der Schaltung zugeführt werden können.
Schließlich enthält die Schaltung nach Fig. 7
einen weiteren Ausgangsanschluß 65, der mit dem Modulverstärker
28 gekoppelt ist. Dieser Ausgang 65 erzeugt ein
rechteckförmiges Ausgangssignal Vp, das einen ersten Wert
für 0<x<¼ q und ¾ q<x<q und einen zweiten Wert für
¼ q<×<¾ q, wie in Fig. 8 angegeben, besitzt. Auch
ist in Fig. 8 abermals der Verlauf des am Ausgang 91 zur
Verfügung stehenden Steuersignals Vc dargestellt. Das rechteckförmige
Signal Vp kann nunmehr zum Modifizieren des
Steuersignals Vc zum Erhalten einer zuverlässigeren Zentrierung
benutzt werden. Wie aus dem Verlauf von Vc ersichtlich
ist, ist der Regelbereich im wesentlichen auf
-¼ q<x<¼ q beschränkt. Vergrößert sich die Spurabweichung,
beispielsweise durch eine Störung, so sinkt für
x<¼ q das Steuersignal sprunghaft bei ansteigendem x ab.
Dabei kann auch durch mögliche Phasenverdrehungen beim
Durchlaufen der Grenze x = ¼ q die Regelung schon sehr
rasch nicht mehr die Möglichkeit haben, den Lesefleck auf
die gewünschte Spur (x = 0) zurückzuregeln, sondern verschiebt
sich dieser Fleck nach der folgenden Spur (x = q).
Da gerade bei dieser Grenze x = ¼ q das Rechtecksignal
Vp gleich Null wird, läßt sich dieses Signal zum
Ändern des Steuersignals in stabilisierendem Sinne benutzen.
Insbesondere kann dieses Signal Vp eine Halteschaltung aktivieren,
die das Steuersignal Vc beim Durchgang von
x = ¼ q auf dem Wert Ao hält, so lange dieses Signal Vp
gleich Null ist. Auf gleiche Weise wird das Steuersignal Vc
auf dem Wert -Ao beim Durchgang von x = -¼ q gehalten.
Auf diese Weise entsteht, ausgehend von einer Zentrierung
auf der Spur x = 0, ein Steuersignal Vo′, das für
-¼ q<x<¼ q dem Steuersignal Vc entspricht. Für
¼ q<x<¾ q besitzt dieses Steuersignal Vc′ den Wert
Ao, für -¾ q<x<-¼ q den Wert -Ao, während für
x<-¾ q und x<¾ q Vo′ wieder gleich Vc ist. Wie aus
der Figur klar ersichtlich ist, ist der Haltebereich der
Regelung durch diese Maßnahme wesentlich vergrößert, so
daß der Lesefleck mit großer Sicherheit auf der gewünschten
Spur zentriert bleibt.
Es wird klar sein, daß die vorliegende Erfindung
sich keineswegs auf die in den Figuren angegebenen Ausführungsformen
beschränkt. Abhängig von der Wahl des optischen
Systems können sowohl systemtechnische als auch
schalttechnische Variationen benutzt werden.
Claims (4)
1. Anordnung zum Lesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers
(1) mit nahezu konzentrischen Datenspuren
(T₀, T₁, T₂, . . .), mit einem optischen System zum
Erzeugen von drei Strahlungsbündeln und zum Projizieren
dieser Strahlungsbündel als einen ersten (S), einen
zweiten (r₁) und einen dritten (r₂) Strahlungsfleck auf
den Aufzeichnungsträger, wobei der zweite und der dritte
Strahlungsfleck in einer Richtung (X) quer zur Spurrichtung
an beiden Seiten des ersten Strahlungsflecks liegen
und in dieser Richtung gesehen einen Abstand zur Mittellinie
durch den ersten Strahlungsfleck parallel zu den
Datenspuren von wenigstens nahezu einem Viertel des
Spurstichs (9) der Datenspuren besitzen, mit einem
ersten (10), einem zweiten (11) und einem dritten (12)
Detektor zum Detektieren der Lichtenergiemenge in den dem
ersten, dem zweiten und dem dritten Strahlungsfleck
entsprechenden austretenden Strahlungsbündeln und zum
Umsetzen dieser Lichtenergie in entsprechende elektrische Ausgangssignale,
mit einem mit den Strahlungsbündeln zusammenarbeitenden
Richtsystem (8, 14, 15) zum Zentrieren des
ersten Strahlungsflecks auf eine Datenspur, und mit einer
mit dem zweiten und dem dritten Detektor gekoppelten
Steueranordnung (13) zum Erzeugen eines Steuersignals
(VR1-VR2) für das Richtsystem in Abhängigkeit
vom Unterschied zwischen den Ausgangssignalen des
zweiten und des dritten Detektors,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranordnung (13) auch
mit dem ersten Detektor (10) gekoppelt und zum Erzeugen
eines Steuersignals Vc eingerichtet ist, das folgender
Formel entspricht:
wobei Vs, VR1 und VR2 die von der radialen Position
des ersten Strahlungsflecks (S) abhängigen Ausgangssignale
des ersten, des zweiten bzw. des dritten Detektors, α ein
Einstellfaktor und Vref ein Referenzsignal sind, und
wobei der Wert des Einstellfaktors α so gewählt wird, daß
das ebenfalls von der radialen Position abhängige Steuersignal
Vc einen angenähert tangensförmigen Signalverlauf
besitzt (Fig. 5 und 8).
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steueranordnung mit einer ersten Differenzstufe
zum Ermitteln der Differenz zwischen den Ausgangssignalen
des zweiten und des dritten Detektors, mit einer
zweiten Differenzstufe zum Ermitteln der Differenz zwischen
der Summe der Ausgangssignale des zweiten und des dritten
Detektors und dem Ausgangssignal des ersten Detektors und
mit einer Teilerstufe zur Ermittlung des Quotienten zwischen
den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Differenzstufe
und zur Erzeugung eines entsprechenden Steuersignals
ausgerüstet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der zweiten Differenzstufe und der Teilerstufe
ein Verstärker zum Durchführen einer Modulbearbeitung
am Ausgangssignal dieser zweiten Differenzstufe aufgenommen
ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Differenzstufe ein erstes Eingangssignal
empfängt, daß der Summe der Ausgangssignale des ersten,
des zweiten und des dritten Detektors proportional ist.
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