DE3409588A1 - Servo-system in einem datenlesegeraet - Google Patents
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Description
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Servo-System zur Steuerung der der Lesepostition in einem Datenlesegerät.
In einem Datenlesegerät wie beispielsweise einem optischen Video-Plattenspieler gelangt ein sogenanntes Fokus-Servo-System
zur Anwendung, um einen Laserstrahl genau auf ein Aufzeichnungsmedium und zwar eine Aufzeichnungsplatte zu
fokussieren. Zusätzlich wird ein sogenanntes "Nachlauf-Servo-System" verwendet, um den Laserstrahl, der auf die
Aufzeichnungsfläche der Aufzeichnungsscheibe .fokussiert
wird, zu veranlassen genau der Spur auf der Aufzeichnungsfläche
zu folgen.
Ein Beispiel eines herkömmlichen Servo-Systems zur Steuerung
einer Leseposition unter Verwendung des zuvor erläuterten Fökus-Servo-Systems und des Nachlauf-Servo-Systems, ist in
den Figuren 1A und 1B gezeigt. In Fig. 1 werden drei Punktstrahlen
2,3 und 4, die durch Fokussierung eines Laserstrahls erhalten werden, auf eine Aufzeichnungsbahn 1 in
einer Lagebeziehung, wie dies gezeigt ist, gelenkt. Das
heißt, wenn sich der datenerfassende Punktstrahl 2 auf der Bahn 1 befindet, so liegen die Punktstrahlen 3 und 4 auf
gegenüberliegenden Rändern oder Kanten der Bahn 1. Wenn demzufolge der erfassende Punktstrahl· 2 in einer Richtung
verschoben wird, senkrecht zur Bahn (in radialer Richtung der Videoscheibe), ändert sich die Differenz in der Lichtmenge
zwischen den reflektierten Strahlen der Punktstrahlen 3 und 4 entsprechend der Richtung der Verschiebung und ent-
sprechend dem Ausmaß der Verschiebung des erfassenden Punktstrahles 2. Die reflektierten Strahlen der Punktstrahlen
3 und 4 werden in elektrische Signale mit Hilfe von photoelektrischen Wandlerelementen 5 und 6 umgewandelt.
Diese eleketrischen Signale werden in Form von Nachlauffehler bildende Signale A und B jeweils ausgegeben.
Der reflektierte Strahl des erfassenden Punktstrahles 2 wird über eine Zylinderlinse (nicht gezeigt) auf die lichterfassende
Fläche eines photoelektrischen Wandlerelements 7 geschickt. Die Ebene, welche die erzeugende Linie der
Zylinderlinse enthält ist gegenüber der Ebene unterschiedlich, die senkrecht dazu verläuft und zwar in der Position
auf der optischen Achse, wo der die Zylinderlinse passierende Lichtstrahl fokussiert wird. Daher ändert sieh die Gestalt
des Lichtstrahls, der auf die lichterfassende Fläche des photoelektrischen Wandlerelements 7 projeziert wird
entsprechend der Lagebeziehung zwischen der Aufzeichnungsfläche äer Aufzeichnungsscheibe und der Fokussierungsstelle
des Laserstrahls. Um die Änderung in der Gestalt des Lichtstrahls festzustellen, der auf die lichterfassende
Fläche des photoelektrischen Wandlerelements 7 projeziert wird, ist das Element 7 mit vier lichterfassenden
Einheiten ausgestattet, die voneinander unabhängig sind und die so angeordnet sind, als ob sie durch zwei gerade
Linien in vier Teile aufgeteilt sind. Die lichterfassende
Fläche des photoeleketrischen Wandlerelements 7 ist an einer Stelle angeordnet, an der dann, wenn der Fokussierungspunkt
des Laserstrahls auf der Aufzeichnungsfläche der
Aufzeichnungsscheibe exakt positioniert ist, der reflektierte
Strahl, der durch die Zylinderlinse hindurchgelaufen ist, im wesentlichen kreisförmig wird. Somit ist der
Unterschied im Wert zwischen den Ausgangsgrößen der Addierstufen 8 und 9, von denen jede die Ausgangsgrößen der
gegenüberliegenden Einheiten des photoelektrischen Wandlerelements 7 addieren, ein Anzeichen der Richtung und des
Ausmaßes der Verschiebung des Fokussierungspunktes des Laserstrahls.Die Ausgangsgrößen der Addierstufen 8 und 9
werden jeweils als Fokussierungsfehler bildende Signale CD vorgesehen. Diese herkömmliche Fokussierungs-Servorvorrichtung
ist mehr in Einzelheiten in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 926/1980 beschrieben.
Die Ausgangsgrößen der Addierstufen 8 und 9 gelangen zu
einem Addierer 10, dessen Ausgangsgröße als Lesedatensignal rorgesehen wird, welches als ein HF (Hochfrequenz)
Signal vorliegt.
Ein paar von Signalen wie die Nachlauffehler formenden
Signale A und B oder die Fokussierungsfehler bildende Signale C und D, die ein Fehlersignal darstellen, gelangen
über Widerstände R1 und R_ zu dem invertierenden Eingangsanschluß und dem nicht invertierenden Eingangsanschluß
eines Operationsverstärkers OB.. Der nicht invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OB ist über
einen Widerstand R_ geerdet. Der invertierende Eingangsanschluß des Verstärkers OP. ist über einen Widerstand
R. mit dem Ausgangsanschluß verbunden. Der Operationsverstärker OP. und die Widerstände R, bis R. bilden eine
Differenzverstärkerschaltung 11. Ein Signal, welches der Differenz der Werte zwischen dem Paar der Signalen entspricht,
wird durch die Differenzverstärkerschaltung 11 verstärkt und wird in Form eines Nachlauf-Fehlersignals
oder eines Fokussierungs-Fehlersignals ausgegeben. Eine Offset-Spannung wird über einen Widerstand Rn. dem invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP1
zugeführt, um die Offset-Spannung zu beseitigen, die in
dem Nachlauf-Fehlersignal oder dem Fokussierungs-Fehlersignal
enthalten sein kann und zwar aufgrund von Schwankungen in den Eigenschaften oder Kennlinien zwischen
den photoelektrischen Wandlerelementen 5 und 6 oder zwischen den lichterfassenden Einheiten des photoelektrischen
Wandlerelements 7. Die Offset-Spannung wird an einem bewegbaren
Kontakt eines variablen Widerstandes VR" vorgesehen, dessen feste Kontakte zwischen den positiven und
negativen Anschluß der Stromversorgungsquelle geschaltet sind. Der bewegliche Kontakt des variablen Widerstandes
VR1 ist über einen Kondensator C1 geerdet.
Das Ausgangsfehlersignal der Differenzverstärkerschaltung
11 wird über einen Widerstand R_dem invertierenden Ein-
gangsanschluß eines Operationsverstärkers OP2 zugeführt,
•wobei der nicht invertierende Eingangsanschluß desselben über einen Widerstand R_ geerdet ist. Die Ausgangsgröße
des Operationsverstärkers 0P~ gelangt zu dem einen Ende einer Wicklung L über einen Pufferverstärker 12, der
Transistoren Q1 und Q2, einen Kondensator C2 und Widerstände
Rg und R umfaßt. Die Wicklung L bildet entweder
eine Treiberwicklung, die als Nachlaufbetätigungsvorrichtung zum Antreiben eines Nachlaufspiegeis (nicht gezeigt)
dient, oder besteht aus einem Fokussierungs-Motor-Rotor,
der als Fokussierungsbetätigungsvorrichtung zum Treiben einer Fokussierungslinse (nicht gezeigt) dient. Das andere
Ende der Wicklung L ist über einen Widerstand R10 geerdet.
Über dem Widerstand R1 ^ wird eine Spannung entwickelt, die
einem Treiberstrom entspricht, der in der Wicklung L fließt. Die so entwickelte Spannung gelangt über einen
Rückkopplungswiderstand R .. zum invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP3.
Das in dieser Weise konstruierte herkömmliche Servo-System, der Nachlaufspiegel oder die Fokussierungslinse werden so
betätigt, daß der Fehlersignalwert Null wird, wobei als
Folge hiervon die Position des Fokussierungspunktes des Laserstrahls auf der Aufzeichnungspur oder auf der Aufzeichnungsfläche
genau gesteuert wird.
Das zuvor geschilderte herkömmliche Servo-System ist jedoch
mit Nachteilen behaftet dahingehend, daß dann, wenn die Pegeldifferenz zwischen dem Paar der Signale , die das
Fehlersignal bilden, beseitigt wird, was durch Kratzer, Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium bewirkt
werden kann, nur die Offset-Spannung verstärkt wird, wodurch ein unerwünschter Treiberstrom der Betätigungsvorrichtung
zugeführt wird. Als Folge können fehlerhafte Operationen wie beispielsweise eine Defokussierung und
ein Überspringen der Aufzeichnungsspur auftreten.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Servo-System
für ein Datenlesegerät zu schaffen, welches die Leseposition steuern kann ohne dabei durch Kratzer,Staub
oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium beeinflußt zu
werden.
Bei einem Servo-System für ein Datenlesegerät, bei dem die Leseposition in dem Gerät mit Hilfe eines Fehlersignals
gesteuert wird, welches die Verschiebung der Leseposition anzeigt, und dem eine Offset-Spannung hinzugefügt wurde,
um eine Offset-Größe zu beseitigen, die in dem Fehlersignal auftreten kann, wird erfindungsgemäß die Abnahme des
Pegels des Lesesignals erfaßt, um ein Detektorsignal vorzusehen, und es sind Korrekturmittel für die Offset-Spannung
vorgesehen, um die Offset-Spannung abhängig von
dem Detektorsignal zu beseitigen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1A und 1B jeweils eine erläuternde Schaltung und
eine Schaltungsanordnung eines herkömmlichen Servo-Systems in einem Datenlesegerät;
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung, teilweise in Block-
■ϊ
'· schaltform einer bevorzugten Ausführungsform
eines Servo-Systems nach der Erfindung; und
Fig. 3 eine Schaltungsanordnung, teilweise in Blockschaltform
einer weiteren Ausführungsform nach
der Erfindung.
Es sollen nun im folgenden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung im einzelnen unter Hinweis auf die Figuren ■ 2 und 3 erläutert werden.
Wie in Fig.2 gezeigt ist sind bei einem ersten Ausführungsbeispiel eine Differenzverstärkerschaltung 11, ein Pufferverstärker
12, ein Operationsverstärker OP-, eine Spule L Widerstände R5, Rß, RgUnd R10' ein veränderbarer Widerstand
VR und ein Kondensator C1 in der gleichen Weise
zusammengeschaltet wie in Fig. 1B. Es sei jedoch darauf
hingewiesen, daß das Servo-Systern nach Fig.2 sich von demjenigen
nach Fig. 1B in den folgenden Punkten unterscheidet:
Es wird eine Spannung, die an dem beweglichen Kontakt des veränderbaren Widerstandes VR~ erzeugt wird, über einen
Analogschalter 13 und einen Widerstand R12 dem invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP1 zugeführt.
Der veränderbare Widerstand VR_ ist zwischen den positiven und negativen Anschluß der Stromversorgungsquellen geschaltet. Der Analogschalter 13 wird beispielsweise
eingeschaltet, wenn ein Signal mit niedrigem Pegel dem Steuereingangsanschluß zugeführt wird. Der Ausgangsanschluß
des Analogschalters 13 ist über einen Kondensator
go C geerdet. Der Analogschalter 13, der veränderbare Widerstand
VR„, der Widerstand R12 und der Kondensator C3
bilden eine Korrekturschaltung für die Offset-Spannung.
Die Ausgangsgröße einer Schaltung 14, welche die Pegelabnähme
eines Signals feststellt, gelangt zum Steuereingangsanschluß des Analogschalters 13. Die Schaltung 14 besteht
aus einem Einhüllende-Detektor 15, der beispielsweise eine
AM Detektor (Demodulator) Schaltung enthält, um die Einhüllende des HF Signals zu erfassen bzw. zu demodulieren
und eine Vergleichsstufe 16 zum Vergleichen der Ausgangsgröße des Einhüllende-Detektors 15 mit einer Bezugsspannung V . Die Schaltung 14, welche die Pegelabnahme
eines Signals erfaßt, ist so ausgelegt, daß dann, wenn der Pegel des Einhüllende-Signals des HF Signals kleiner
wird als der Bezugswert V_ und zwar aufgrund der Pegelverminderung
des HF Signals, die Vergleichsstufe 6 ein Detektorsignal ausgibt, welches aus einem Signal mit
niedrigem Pegel besteht. Wenn in der so aufgebauten Schaltung der Signalpegel des HF Signals abfällt und zwar aufgrund
von Kratzern, Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichr
nungsmedium, gelangt das Detektorsignal zum Steuereingangsanschluß
des Analogschalters 13. Als Ergebnis wird der Analogschalter 13 eingeschaltet und die Spannung am bewegbaren
Kontakt des veränderbaren Widerstandes VR_ gelangt ■
über den Analogschalter 13 und den Widerstand R12 zum.invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP1. Es kann daher die Offset-Spannung, die über den
Widerstand R,- dem invertierenden Eingangsanschluß des
Operationsverstärkers OP1 zugeführt wird durch geeignete
Wahl der Stellung des beweglichen Kontaktes des veränderbaren Widerstandes VR_ beseitigt werden. Wenn somit die
Differenz im Pegel zwischen dem Signalpaar, welches das Fehlersignal bildet, durch das Vorhandensein von Kratzern.
Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium beseitigt
wird, wird auch die Offset-Spannung-beseitigt, so daß der
Pegel des Fehlersignals im wesentlichen auf Null gehalten werden kann. Es wird somit ein unerwünschter Stromfluß in
der Betätigungsvorrichtung verhindert.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungs· form nach der Erfindung. Nach Fig. 3 sind ein Differenzverstärker
11, ein Pufferverstärker 12, ein Operationsver-
■Jiff-
-8—
stärker OP2, eine Wicklung oder Spule L, und Widerstände
R,, Rn und RA in der gleichen WEise zusammengeschaltet wie
ο y ■ υ
in Fig. 1B. Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet:
sich jedoch von der genannten in den folgenden Punkten:
Die Offset-Spannung, die am bewegbaren Kontakt des ver- !
änderbaren Widerstandes VR vorgesehen wird, gelangt über den Widerstand R5 und eine die Offset-Spannung korrigierende
Vorrichtung nämlich einen Analogschalter 17 zum invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP1.
Der Analogschalter 17 wird beispielsweise dann ausgeschaltet, wenn ein Signal mit niedrigem Pegel seinem Steuereingangsanschluß
zugeführt wird. Der Steuereingangsanschluß des Analogschalters 17 empfängt die Ausgangsgröße der einen
Abfall des Signalpegels erfassenden Schaltung 14, wobei letztere Schaltung einen Einhüllende-Detektor 15 (Demodulator)
und eine Vergleichsstufe 16 enthält.
Wenn bei der in dieser Weise aufgebauten Schaltung der Pegel des HF Signals abfällt aufgrund des Vorhandenseins
von Kratzern, Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium,
gelangt das Detektorsignal, welches aus einem Signal mit niedrigem Pegel besteht, zum Steuereingangsanschluß
des Analogschalters 17, der dann ausgeschaltet wird und.die Zufuhr der Offset-Spannung zum invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP1 sperrt,
die am bewegbaren Kontakt des veränderbaren Widerstandes VR1 entwickelt wird. Dies ist äquivalent mit der Beseitigung
der Offset-Spannung. Wenn demzufolge der Pegelunterschied
zwischen den Signalen des Signalpaares, die das Fehlersignal formen, durch das Vorhandensein von Kratzern,
Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium beseitigt
wird, wird auch die Offset-Spannung, die dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP1 zugeführt
wird, beseitigt, so daß der Pegel des Fehlersignals im wesentlichen auf Null gehalten wird. Somit wird das Problem
beseitigt, welches durch einen unerwünschten Strom in der Betätigungsvorrichtung verursacht wird.
Bei den zuvor erläuterten Ausführungsformen erfaßt die
Detektorschaltung 14, welche die Abnahme des Signalpegels feststellt, die Abnahme des Pegels des HF Signals unter
Verwendung des Einhüllende-Detektors 15, der die Einhüllende
des HF Signals erfaßt bzw. demoduliert. Die Schaltung 14 kann jedoch so ausgelegt werden, daß die Pegelabnahme des
HF Signals durch einen FM Detektor (Demodulator) festgestellt wird, der dann, wenn der Pegel des HF Signals
kleiner wird als ein Schwellenwert, eine Abnahme in der momentan vorhandenen Frequenz feststellt und.der dann
seine Ausgangsspannung entsprechend ändert. Bei den zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung zur Korrektur der Offset-Spannung so ausgelegt, daß entsprechend
dem Detektorsignal die korrigierende Spannung zur Offset-Spannung hinzu addiert wird oder das Anlegen
der Offset-Spannung verhindert wird. Die Funktion der
Korrektur der Offset-Spannung kann jedoch auch durch Verändern
der Verstärkung der Differenzverstärkerschaltung 11
abhängig vom Detektorsignal realisiert werden.
Bei dem Servo-System für ein Datenlesegerät nach der Erfindung
wird die Offset-Spannung in dem Fehlersignal korrigiert, wenn der Pegel des HF Signals abfällt. Es wird
demzufolge eine fehlerhafte Erzeugung von Fehlersignalen
aufgrund des Vorhandenseins von Kratzern, Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium verhindert. Ferner
werden auch fehlerhafte Betriebsweisen wie beispielsweise eine Defokussierung und ein Springen aus der Spur oder ein
Überspringen der Spur verhindert. Das Servo-System nach der Erfindung kann somit die Betriebsweise des Datenlesegerätes
stabil halten.
Obwohl ein Servo-System für ein optisches Datenlesegerät
1 beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende
Erfindung auf ein solches Gerät nicht beschränkt ist. Das technische Konzept nach der vorliegenden Erfindung
kann auch beispielsweise bei einem Nachlauf-Servo-
5 System in einem Datenlesegerät vom elektrostatischen
Kapazitätstyp zur Anwendung gelangen.
- Leerseite -
Claims (5)
- GRÜNECKER. KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNERPIONEER ELECTRONIC CORPORATION No. 4--1, Meguro 1-ch.ome Meguro-ku Tokyo, JapanPATENTANWÄLTEA GRUNECKER. an jngOR H KINKELDEY o*\ mQDR W STOCKMAIR KH, UDR K SCHUMANN. ο>ί>μτ·,P H JAKOB qwl ·«DR G BEZOLD m o«mW MEISTER Wi *«.H HILSERS) t»i "«οDR H MEYER-PLATH im. ing80OO MÜNCHEN 22MAKIMILIANSTRASSfc WP 18647Servo-System in einem DatenlesegerätPATENTANSPRÜCHE1 .} Servo-System für ein Datenlesegerät, in dem die Lese-30 position abhängig von einem Fehlersignai korrigiert wird,
welches das Ausmaß einer Verschiebung der Leseposition aus einer normalen Lesestellung angibt, gekennzeichnet durch Mittel (14,15,16) zum Vorsehen eines Detektorsignals, welches einen Pegel eines Lesesignals angibt,
35 und durch Mittel (13,R12, VR2, 16) für eine selektiveAddition einer Offset-Spannung für die Beseitigung einer1 Offset-Größe in dem Fehlersignal abhängig von dem Detektorsignal. - 2. Servo-System nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet·, daß die Detektoreinrichtung (14,15,16) einen Einhüllende-Detektor (15) umfaßt.
- 3. Servo-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (14,15,16) einen Frequenzmodulationsdetektor (Demodulator) umfaßt.
- 4. Servo-System nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Addiereinrichtung eine Vergleichsstufe (16) umfaßt/ um einen Pegel des Detektorsignals mit einem Bezugspegel (V ) zu vergleichen, ferner eine erste veränderbare Spannungsquelle (VR2), eine Signal-Summierschaltung (R[-/ R?) enthält, die das Lesesignal als eine Eingangsgröße empfängt, und eine Schaltereinrichtung (13; 17) umfaßt, die abhängig von einer Aus-OQ gangsgröße der Vergleichsstufe (16) arbeitet, um selektiv eine Ausgangsgröße der ersten veränderbaren Spannungsquelle (VR2) einem zweiten Eingang der Signal-Summierschaltung zuzuführen.
- 5. Servo-System nach Anspruch 5, gekennzeichne, t durch eine zweite veränderbare Spannungsquelle (VR1), die an einen dritten Eingang der Signal-Summierschaltung angeschlossen ist.
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