DE3507976A1 - Servogeraet zur fehlerreduzierung fuer optische wiedergabesysteme - Google Patents

Description

Servogerät zur Fehlerreduzierung für optische Wiedergabesysteme

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Plattenwiedergabesysteme und speziell auf ein Gerät, das bei solchen Systemen zur Reduzierung von Fehlern dient, die z.B. durch die Exzentrizitäten der platte hervorgerufen werden kön-.05 nen und die beim Fokussieren des Lichtstrahls auf die Plattenoberfläche und bei einer Bewegung des fokussierten Lichtstrahls' entlang einer ausgesuchten Datenspur auf der Plattenoberfläche entstehen.

optische Aufnahmesysteme mit hoher Aufzeichnungsdichte, die zur Aufnahme und Wiedergabe von Information verwendet werden können, sind nach dem heutigen Stand der Technik bekannt. So bezieht sich das US-Patent Nr. 4 097 895, mit dem Titel "Mehrschichtige optische Aufzeichnung", das am

27. Juni 1978 für F. W. Spong erteilt wurde, auf ein optisches Aufzeichnungs-/Wiedergabesystem, bei dem Daten, auf der Oberfläche eines Aufnahmemediums aufgezeichnet werden.

Bei einem solchen System verursacht die thermische Energie eines fokussierten Lichtstrahls hoher Intensität Veränderungen in den optischen Eigenschaften der Oberfläche des Aufnahmemediums. Beispielsweise erzeugen thermische Effekte des Laserstrahls Mulden in einer absorbierenden Schicht auf der Oberfläche der optischen Platte. Bei dem System nach Spong können etwa 10 Bit an Information auf einer Seite eines plattenförmigen Aufnahmemediums mit 30 cm Durchmesser aufgezeichnet werden.

Bei einem optischen Wiedergabeapparat rotiert die scheibenförmige Platte auf einem Plattenteller, während ein Lichtstrahl die Oberfläche der Platte, auf der die Information aufgezeichnet ist, abtastet. Ein optisches System lenkt den Lichtstrahl auf die informationstragende Oberfläche. Um die Information abzulesen, die mit hoher Dichte auf der Plattenoberfläche aufgezeichnet ist, muß, wenn man das System nach Spong verwendet, der Lichtstrahl sehr genau auf die Mitte der aufgezeichneten Spur von Mulden gerichtet sein, und er muß so auf die Plattenoberfläche fokussiert werden, daß der Lichtfleck nur eine sehr kleine Fläche ausleuchtet. Im günstigsten Fall wird die Größe des Lichtflecks durch Beugungseffekte begrenzt.

Probleme, die mit den physikalischen Grenzen für Platte und Wiedergabesystem zusammenhängen, führen sowohl zu Schwierigkeiten den Lichtfleck auf die Muldenspur gerichtet zu halten, als auch den Fokus des Lichtflecks auf der Plattenoberfläche zu halten. Exzentrizitäten der aufgezeichneten Datenspur ergeben sich aus der räumlichen Lage der Platte nach dem Abnehmen und Wiederauflegen, wenn das Mittelloch der Platte nicht genau relativ zur Datenspur zentriert ist. Ein anderes Exzentrizitätsproblem, das die Spurlagenprofile bereits aufgezeichenter Daten ändert, entsteht durch Oberflächenfehler, die ihre Ursache in einer Störung und Deformation der Oberflächenstruktur haben, welche unter

anderem durch thermische Effekte bedingt sein kann. Eine dritte Ursache für Spurexzentrizitäten kann eine wobbelartige Bewegung der Drehtellerachse in ihrer Lagerung sein.

Es ist bekannt, daß man die exzentrische Bewegung der Datenspur relativ zu einem festen Abtaststrahl mittels einer Servoschleife im Spurnachführsystem kompensieren kann. Die exzentrische Bewegung hat die Tendenz, sich für benachbarte Spuren bei jeder Plattenumdrehung zu wiederholen.

es ist ebenfalls bekannt, wie man den Fehler bei verschiedenen Positionen der Platte vorherbestimmen kann, und wie man ein entsprechendes Kompensationssignal an das Servosystem gibt. Dadurch können die Anforderungen an die Bandbreite des Servosystems reduziert werden. Das US-Patent Nr.

4 138 741, mit dem Titel "System zur Kompensation Plattenexzentrizitäten", das am 6. Februar 1979 an L.V. Hedlund et al. erteilt wurde, offenbart ein System, bei dem eine Referenzspur gelesen wird, und eine dem Spurnachführfehlersignal entsprechende Kennzeichnungs-Wellenform erzeugt und gespeichert wird. Diese Wellenform wird dann an die elektronische Schaltung gegeben, die während des folgenden Lesevorgangs das Spurnachführsystem der Platte steuert. Bei dem US-Patent Nr. 4 365 324, mit dem Titel "Exzentrizitätskontrollschaltung", das am 21. Dezember 1982 erteilt wurde, wird ein Signal zur Kompensation der Exzentrizität an das Spurnachführsystem gegeben, das von einer Regelschaltung mit offener Schleife berechnet wurde, welche die Zahl der Signalspurüberschreitungen abzählt, welche an periodischen Stellen während einer Umdrehung der Platte festgestellt werden.

Während mit dem System nach dem US-PS 4 138 741 eine brauchbare Kompensation des Spurnachführfehlers bei Platten erreicht werden kann, die aus Aluminium oder anderen metallisehen Trägermaterialien bestehen, bei denen die durch thermische Effekte erzeugte Störung gleichmäßig über einen

radialen Querschnitt verteilt und dieses System für Kunststoffplatten als ungeeignet angesehen wird. Optische Platten aus Kunststoffträgermaterialien werden sowohl durch thermische Effekte als auch Rotationsbeanspruchungen verformt und diese Verformungen neigen dazu, anisotrop zu sein. Bei einer Kunststoffplatte kann daher ein, auf der äußersten, als Referenz dienenden Spur aufgenommenes Signal zur Kompensation der Spurnachführung für eine Spur mit anderem radialen Abstand völlig unpassend sein, wodurch sich das System nach der US-PS 4 138 741 auf den Fehlerausgleich eher negativ als positiv auswirken kann. Ein Kompensationssignal für die Spurnachführung, das einer einzigen Referenzspur entnommen wird, ist bei der Verwendung von Kunststoffplatten offensichtlich nicht ausreichend.

Außer den mit der Spurnachführung verbundenen Problemen treten auch Schwierigkeiten auf, die Fokussierung auf der Scheibenoberfläche aufrechtzuerhalten. Fokussierungsprobleme können ihre Ursache in Unregelmäßigkeiten des Plattentellers oder des Plattentellerantriebs haben, welcher eine Verschiebung der informationstragenden Oberfläche der rotierenden Platte gegenüber einem festen Punktspunkt bewirken kann. Die Unregelmäßigkeiten der Plattenoberfläche können, wie es auch bei den Problemen mit der Spurnachführung der Fall war, sowohl durch Verformungen entstehen, die durch thermische oder rotationsbedingte Kräfte hervorgerufen werden, als auch durch eine herstellungsbedingte ungleichmäßige Plattendicke verursacht werden.

Ein Servosystem, das den Abstand zwischen der Objektivlinse und einer rotierenden Platte steuert, ist in dem US-Patent Nr. 4 418 405, mit dem Titel "Steuergerät zur Linsenpositionierung für optische Wiedergabesysteme" beschrieben, das am 29. November 1983 an W.E. Barnette et al.

erteilt wurde. Mit diesem Gerät kann jedoch der Fehler nicht vorbestimmt werden, obwohl Fokussierungsfehler, wie

es auch für Spurnachführfehler der Fall ist, die Tendenz haben, sich für benachbarte Spuren bei jeder Plattenumdrehung zu wiederholen.

Die Erfindung wird realisiert bei einem System zur Wiedergabe von Informationen, die auf der Oberfläche eines rotierenden plattenförmigen Mediums aufgezeichnet sind. Bei diesem System werden ein oder mehrere Parameter des Mediums, während dessen Rotation von einem festgestellten Zustand in Richtung auf einen gewünschten Zustand hin verändert. Um dies zu erreichen, ist ein Servomechanismus vorgesehen, der folgendes enthält:

(a) Sensoren, die auf Parameter ansprechen, um ständig entsprechende Fehlersignale zu erzeugen, die die Abweichung dieser Parameter von gewünschten Zuständen wiedergeben,

(b) eine Meßeinrichtung, die (i) auf Fehlersignale und (ii) auf Positionssignale ansprechen, welche die Winkelposition des rotierenden Mediums angeben, so daß für die parameter entsprechende kontinuierliche Steuersignale erzeugt werden können, und

(c) eine Steuerschaltung, die aufgrund der Steuersignale die Parameterzustände in Richtung auf die entsprechenden gewünschten Zustände oder Werte verändern.

Gemäß der Erfindung enthält das jPositionssignal Impulszüge, die während der entsprechenden Rotation des Mediums erzeugt werden, wobei jeder Impuls innerhalb eines Impulszuges den Durchgang des Mediums durch eine entsprechende Winkel-Position des Mediums angbit; und die Meßeinrichtung enthält: Codiereinrichtungen, die beim Auftreten von Impulsen innerhalb jeder Impulsfolge die Stärke jedes der kontinuierlich erzeugten Fehlersignale in entsprechende Fehlerdatenworte

* umcodieren, einen oder mehrere Datenspeicher, wobei jeder einem entsprechenden Parameter zugeordnet ist und Datenspeicher Speicherplätze hat, die einer entsprechenden Winkelposition des Mediums und damit einem entsprechenden Impuls innerhalb jedes Impulszuges des Positionssignals zugeordnet sind, wobei auf jeden Speicherplatz jedem der Datenspeicher ein entsprechendes zurückliegendes"historisches" Datenwort gespeichert wird, einen Rechner, der beim Auftreten jedes Impulses in jeder der Impulszüge (i)

Q jedes Fehlerdatenwort mit (ii) einem historischen Datenwort verarbeitet, das aus einem entsprechenden Speicherplatz eines entsprechenden Datenspeichers (iii) zu einem Steuerdatenwort kombiniert und einen Decoder, der beim Auftreten jedes Impulses innerhalb jedes Impulszuges jedes Steuer-

° datenwort in ein entsprechendes kontinuierliches Steuersignal umwandelt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der folgenden detaillierten Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines optischen Plattenwiedergabesystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein detailliertes Blockdiagramm des in Fig. 1 dargestellten Gerätes zur Fehlerreduzierung; und

Fig. 3 ein Flußdiagramm der Schritte, die von dem in Fig. 1 veranschaulichten Gerät ausgeführt werden können.

Fig. 1 zeigt ein optisches Plattenwiedergabesystem. Die Aufnahmeplatte 10, die am Plattenteller 12 befestigt ist und durch Niederhalter 14 in Position gehalten wird, wird vom Antriebsmotor 16 in Rotation versetzt. Die Abbildung des Niederhalters 14, welcher auch eine Klemmvorrichtung sein

kann, dient lediglich zur Funktionsdarstellung. In der Praxis kann die Platte 10 auch mittels einer Vakuumhalterung fixiert werden. Ein Codierer 18, der zur Veranschaulichtung als Drehwinkelzunahmecodierer an der Achse 17 des Antriebsmotors 16 befestigt ist, erzeugt elektrische Impulse, die der Position von Achse 17 entsprechen und damit Information über die Position der Platte 10 beinhalten. Zwei Ausgangssignale des Codierers 18 werden dem Prozess-Steuerwerk 56 zugeführt. Das erste ist das Indeximpulssignal, das einmal pro Umlauf erzeugt wird, während das zweite das Winkelsegmentsignal ist. Dies können z.B. 1024, in konstanten Abständen aufeinanderfolgende Impulse oder Segmente pro Umlauf sein.

Die Platte 10 kann von der im US-Patent Nr. 4 222 071 (Titel "Informationsträger mit hoher Empfindlichkeit", erteilt am 9. September 1980 an E. E. Bell) beschriebenen Art sein. Die Platte 10 hat mindestens eine Oberfläche, auf der Information aufgezeichnet ist. Bei einer bestimmten Technik der Datenaufzeichnung mittels Materialabtragung wird das Material der aufgezeichneten Schicht auf eine Abtragungstemperatur erwärmt. Beim Aufzeichnungsvorgang schmilzt oder verdampft das Material der Aufzeichnungsschicht, wobei eine Mulde in dieser Schicht entsteht.

Bei entsprechender Modulation der Intensität des Lichtstrahls kann, wenn aufeinanderfolgende Gebiete des plattenförmigen Datenträgers den Lichtstrahl passieren, entsprechend dem aufzeichnenden Signal eine Informationsspur gebildet werden, welche Mulden in Bereichen enthält, wo das Material etnfernt ist, die durch ungestörte Bereiche der Aufzeichnungsschicht getrennt werden (die der hohen Intensität des Lichtstrahls nicht ausgesetzt waren).

Die auf der Oberfläche 20 von der Platte 10 aufgezeichneten Daten werden von dem in Fig. 1 dargestellten optischen Plattenwiedergabesystem gelesen. Das vom Laser 22 erzeugte monochromatische Licht erreicht über den Polarisator 24

einen polarisierenden Strahlaufspalter 26. Der Polarisator bewirkt eine Polarisation des Laserlichts in einer Richtung, in welcher das Laserlicht den Strahlaufspalter 26 durchlaufen kann. Eine Linse 28 lenkt den Lichtstrahl nach Passieren des StrahlaufSpalters 26 durch ein Lambda-Viertel-Plättchen 30 zu einem Galvanometerspiegel 34, der den Strahl durch ein Objektiv 33 reflektiert und so eine Fokussierung des Strahls auf die informationstragende Oberfläche 20 der rotierenden Platte 10 bewirkt. Beim Lesebetrieb wird, wie oben beschrieben, die Ausgangsintensität vom Laser 22 auf einem konstanten Niveau gehalten, das ausreichend unterhalb der Schwellintensität für die Abtragung des Materials der absorbierenden Schicht liegt.

Nach Reflektion an der informationstragenden Oberfläche 20 passiert das Licht die Elemente 33, 34, 30 und 28 und gelangt wieder zum Strahlaufspalter 26. Da der zurücklaufende Lichtstrahl das Lambda-Viertel-Plättchen 30 zweimal durchlaufen hat, ist seine Polarisationsrichtung so geändert, daß der rücklaufende Lichtstrahl vom Strahlaufspalter 26 auf eine, in Fig. 1 als Photodetektor 38 dargestellte Anordnung reflektiert wird, welche Veränderungen der Lichtenergie in ein elektrisches Signal umwandelt.

Um die Oberfläche 20 der rotierenden Platte 10 optisch abzutasten, bewegt sich die im Verschieber 36 mit einer der gewünschten Wiedergabeart entsprechendenGeschwindigkeit in radialer Richtung über die Platte. Der Verschieber 36 bewegt Teile des optischen Systems, nämlich einen Strahlaufspalter 26, eine Linse 28, ein Lambda-Viertel-Plättchen 30, ein Galvanometer 32 und dessen Spiegel 34, ein;. Objektiv und dessen Antrieb 31 sowie einen Photodetektor 38. Mittels eines von einer (nicht abgebildeten) Steuerschaltung des Verschiebers 36 erzeugten Signals kann dieses so bewegt werden (d.h., grobe Spurbewegung), daß der das Objektiv 33 durchlaufende Lichtstrahl wenige Spuren von einer gewünschten Position entfernt auf die Oberfläche 20 von der Platte fällt.

Eine Feineinstellung der Spurnachführung kann dadurch erreicht werden, daß man den Lichtstrahl mittels des - üblichen - galvanometergesteuerten Spiegels 34 genau auf eine gewünschte Spur ablenkt. Das Galvanometer 32 bewirkt eine Bewegung des Spiegels 34 entlang einer Achse, die derart parallel zur reflektierenden Oberfläche 20 der' Platte 10 verläuft, daß ein vom Objektiv 33 erzeugter Lichtfleck bei rotierender Platte entlang einer bestimmten Spur geführt werden kann. Der Spiegel 34 wird vom Galvanometer 32 betätigt, welches wiederum auf von einer Galvanometersteuerschaltung 52 kommende Steuersignale reagiert.

Der Lichtstrahl 35 wird vom Objektiv 33 auf die Oberfläche 20 der Platte 10 fokussiert. Der Objektivantrieb 31 bewegt das Objektiv 33 in der durch den Doppelpfeil 37 angedeuteten Richtung zur Aufrechterhaltung der Fokussierung. Der Objektivantrieb 31 reagiert auf die vom Fokustreiber 54 erzeugten Fokussteuersignale und kann von einem Typ sein, wie er in der bereits erwähnten US-PS 4 418 405 beschrieben ist.

Die auf den Photodetektor 38 einfallende Lichtintensität nimmt beim Durchgang aufeinanderfolgender Bereiche die entweder Mulden aufweisen oder ungestört sind, abwechselnd minimale oder maximale Werte an. Die Lichtintensität ist minimal, wenn sich ein ungestörter Bereich der absorbierenden Schicht der Platte 10 im Fokus des Strahls befindet, während das den Photodetektor 38 erreichende Licht maximale Intensität hat, wenn sich eine Mulde im fokussierten Lichtstrahl befindet.

Das Ausgangssignal des Photodetektors 38 enthält pulscodemodulierte Signale, die sich entsprechend dem Abstand der Kanten der Muldenbereiche ändern. Die Veränderungen der testgestellten Lichtintensität geben im wesentlichen das ursprüngliche, während der Aufnahme auf der Platten-

1 Oberfläche 20 codierte Signal wieder. Das Ausgangssignal des Photodetektors 38 wird zur Verarbeitung der darin enthaltenen Information an die (nicht abgebildete) Wiedergabeelektronikschaltung weitergeleitet; dieses Datensignal wird außerdem einem Fokusfehlersignalgenerator 40 und einem Spurfehlersignalgenerator 42 zugeführt.

Das Spurfehlersignal durchläuft ein Filter 44 zur Dämpfung hochfrequenten Rauschens, das unabhängig von der Winkelposition der Platte ist. Das gefilterte Spurfehlersignal gelangt zum Verstärker 46, der dessen Signal stärke so anpaßt, daß es von der Fehlerreduzierschaltung 60 verarbeitet werden kann. Die Schaltung 60 verarbeitet das Spurfehlersignal, wie im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 noch erläutert wird, um ein Signal für den Galvanometertreiber zu liefern, der seinerseits das Galvanometer 32 mit einem Steuersignal versorgt.

Das Fokusfehlersignal durchläuft ein Filter 48, das, wie <3as Filter 44 ein von der Winkelposition der Platte unabhängiges hochfrequentes Rauschen dämpft. Das gefilterte Fokusfehlersignal gelangt zum Verstärker 50, der dessen Signalstärke so anpaßt, daß es von der Fehlerreduzierschaltung 60 verarbeitet werden kann. Eine nähere Beschreibung, _wie die Schaltung 60 das Fehlersignal für die Spurnachführung verarbeitet, wird im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 vorgenommen, wobei die Schaltung 60 den Fokustreiber 54 mit einem Signal versorgt, welche ihrerseits an dem Objektivantrieb 31 ein Steuersignal abgibt. 30

Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen, welche eine detaillierte Darstellung von der Fe'hlerreduzierungsschaltung 60 aus Fig. 1 wiedergibt. Elemente in Fig. 2, die vom gleichen Typ sind wie in Fig. 1, haben dort dieselbe Nummerierung. In dieser Figur wird die Fehlerreduzierungsschaltung 60 dargestellt mit Schaltern 62 und 76, einem

Analog/Digital-Wandler (A/D) 64, einer arithmetischen Logik-Einheit (ALU) 68, Datenspeichern 70 und 72, einer Datenleitung 66, Digital/Analog-Wandler (D/A) 74 und Abtast- und Halteschaltungen 80 und 82.

Die beiden Fehlersignale von den Verstärkern 46 und 50 liegen an den Eingängen des Schalters 62 an, welcher selektiv eines der beiden Eingangssignale an seinen Ausgang weiterleitet, wenn unter der Steuerung durch die Steuerschaltung 56 ein Signal an seinem Steuereingang anliegt. Dieses ausgewählte Steuersignal wird an A/D-Wandler 64 angelegt, der das analoge Eingangssignal in mehrere (zur Veranschaulichung acht) binäre Signale umwandelt und diese an die Datenleitung 66 weitergibt. Die Zeitsteuer- und Abtast- und Haltefunktionen, die typischerweise mit den A/D-Funktionen verbunden sind, können als vorhanden vorausgesetzt werden, sind jedoch nicht im einzelnen dargestellt.

Die digitalen Daten des binären Ausgangssignals des A/D-Wandlers 64 werden von der Logikeinheit 68 weiterverarbeitet unter Mitwirkung des ersten Datenspeichers 70 (T-Speicher), der für den Spurnachführfehler zuständig ist, sowie des zweiten Datenspeichers 72 (F-Speicher), der für den Fokussierungsfehler zuständig ist. Nachdem ALU die Logikeinheit 68 ihre Operationen, welche in Verbindung mit Fig. 3 ausführlich besprochen werden, durchgeführt hat, bewirkt sie, daß ein Datenwort über die Datenleitung 66 an den D/A-Wandler 74 übermittelt wird, wo das digitale Datenwort in ein Analogsignal umgewandelt wird. Dieses Signal wird selektiv durch

gO den Schalter 76 unter Steuerung vom Steuerwerk 56 mittels eines an die Steuer (C)-Eingänge des Schalters 76 angelegten Signals so geschaltet, daß es eine der beiden Abtast- und Halteschaltungen 80 oder 82 erreicht, und von dort zum Galvanometertreiber 52 oder zum Fokustreiber 54 weiterge-

Q5 leitet wird.

Bei dem vorliegenden Beispiel, wo pro Plattenumdrehung 1024 Signalimpulse vom Codierer 18 tür das Steuerwerk 56 erzeugt werden, können dementsprechend der Datenspeicher 70 für Spurdaten sowie der Datenspeicher 72 für Fokusdaten jeweils 1024 Speicherplätze für Datenworte umfassen, welche die gleiche Wortlänge wie die Datenleitung 66, also 8 Bit bei dem vorliegenden Beispiel, aufweisen.

Das Steuerwerk 56 erzeugt als Antwort auf die Impulse des Codierers 18 Adressensignale für die beiden Datenspeicher 70 und 72 zur Spurdaten- und Fokusdatenspeicherung. So ist in Bezug auf eine feste Indexposition, die vom Indeximpuls festgelegt wird, jedes Datenwort der beiden Datenspeicher 70, 72 einer Winkelposition auf die Scheibe 10 zugeordnet. Dem Inhalt jedes dieser gespeicherten Datenwörter entspricht Richtung und Stärke eines Steuersignals, das notwendig ist, um im Fall des Spurdatenspeichers 70 den vom Galvanometerspiegel 34 abgelenkten Strahl 35 auf der gewünschten Datenspur von Scheibe 10 zu halten und im Fall des Fokusdatenspeichers 72 die Justierung des Objektivs 33 für günstige Fokussierungsbedingungen auf der Oberfläche 20 der Platte 10 aufrechtzuerhalten.

Gemäß der Erfindung erhält die Logikeinheit 68 während jeder Periode, die einem der (zur Veranschaulichung) 1024 Winkelsegmente auf der Platte 10 entspricht und durch einen Signalimpuls vom Codierer 18 angezeigt wird, über vom Schalter 62 passend gesteuerte Eingabebedingungen ein Datenwort, welches digitale Signale enthält, die den Fehler der Datenspurnachführung angeben, summiert dieses Datenwort mit dem im Datenspurspeicher 70 gespeicherten Datenwort, das einer bestimmten Winkelposition von der Platte 10 entspricht, algebraisch aufspeichert, das resultierende Datenwort wieder an der selben Stelle im Datenspeicher und leitet außerdem dieses resultierende Datenwort an den D/A-Wandler 74, von wo aus es über den richtigen Ausgang des Schalters 76 an

die Abtast- und Halteschaltung 80 weitergeleitet wird, welche mittels Φ das Spurnachführsignal zur richtigen Zeit abtastet und es an den Galvanometertreiber 52 anlegt. Dann, während der gleichen Periode werden die Schalter 62 und 76 aktiviert und schalten das Fehlersignal und den Fokustreiber 54 in die Schleife mit der Fehlerreduzierschaltung 60 und es läuft der gleiche Vorgang wiederholt ab, wobei jetzt die gespeicherten Daten von Fokusdatenspeicher 72 verwendet werden, welche ein Fokussignal im richtigen Zeittakt über <t> , in die Abtast- und Halteschaltung 82 eingeben, wodurch schließlich der Fokustreiber 54 ein Steuersignal abgibt. Diese Doppelfunktionsverarbeitung des Fehlersignals wird bei jeder der Winkelpositionen der Platte 10 und während jeder ganzen Umdrehung derselben andauernd wiederholt.

Fig. 3 ist ein detailliertes Flußdiagramm des eben genannten Vorgangs, wobei auch dargestellt ist, wie die Anfangsbesetzung der Speicherplätze der Datenspeicher 70 und 72 erfolgt. Die Schritte von Fig. 3 können im Steuerwerk 56 ablaufen, das typischerweise ein Mikroprozessor sein kann unter Steuerung durch Signale, die an die Logikeinheit 68 und die Datenspeicher 70 und 72 angelegt werden. Dieser Fehlerverarbeitungsprozess würde nur einen Bruchteil der Kapazität eines typischen Mikroprozessors auslasten und könnte bequemerweise in die Funktionen des Hauptsteuergerätes des optischen Plattensystems miteinbezogen werden.

Der Vorgang beginnt bei Schritt 101 während dessen Ausführung (zur Veranschaulichung) 1024 Speicherplätze sowohl des Spurdatenspeichers 70 als auch des Fokusdatenspeichers 72 gelöscht werden, d.h. gleich Null gesetzt werden. Dann, bei Schritt 102, wird solange gewartet, bis ein Impuls vom Codierer 18 kommt, der anzeigt, daß die einmal pro Umdrehung auftretende Indexmarke durchlaufen wird. Die entsprechende Position auf der Platte 10 wird mit Position 0

bezeichnet und entspricht in den Datenspeichern 70 und Speicherplätzen mit Speicheradresse 0. Deshalb wird bei Schritt 103 im Indexregister X auf Null gesetzt.

Die Schritte 104 bis einschließlich 108 beinhalten die Bearbeitung des Spurnachführfehlers. Bei Schritt 104 wird der Spurnachführfehler, d.h. das digitalisierte Datenwort, das den Unterschied zwischen der erwarteten Galvanometerposition und desssen tatsächlicher Position angibt, auf ciie Datenleitung b6 und in die Logikeinheit 68 eingelesen. Bei Schritt 105 wird dieses Datenwort mit dem Inhalt des im Spurdatenspeicher 70 befindlichen Speicherplatzes Kombiniert und so ein neues Datenwort gebildet, das hier mit TSUM bezeichnet wird. (Am Anfang während der ersten Umdrehung von der Platte 10 ist der Inhalt des im Datenspeicher befindlichen Speicherplatzes X gleich Null).

Bei Schritt 106 wird gefragt, ob die Betriebsweise verlangt, daß der Inhalt von Spurdatenspeicher 70 auf den neuesten Stand gesetzt wird. Um Anfangswerte im Speicher 70 zu setzen, ist bei der ersten Umdrehung von der Platte 10 die Antwort immer "ja". Darüberhinaus ist es von großem Vorteil und in der Tat eines der wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung, wenn üer Speicher 70 beim Datenersetzungsvorgang andauernd dynamisch auf den neuesten Stand gesetzt wird. Deshalb wird der Schritt 107 beinahe immer ausgeführt werden, und das auf den neuesten Stand gesetzte Fehlerüatenwort TSUM wird auf den Speicherplatz X im Spurdatenspeicher 70 abgespeichert. TSUM wird dann an den D/A-Wandler 74 übermittelt, wo es den Treiber 52 veranlaßt, passende Galvanometer-Steuersignale zu erzeugen. Damit wird die Bearbeitung des Spurnachführfehlers für die x-te Winkelposition abgeschlossen.

Für die Bearbeitung des Fokusfehlers entsprechen die Schritte 109 bis 113 genau den Schritten 104 bis 108. Diese Schritte (109 bis einschließlich 113) werden ausgeführt, nachdem die Schalter 62 und 76 so eingestellt sind, daß das Fokusfehlersignal gelesen wird und das Fokussteuersignal erzeugt werden kann.

Bei Schritt 114 wird auf den nächsten Zeittaktimpuls vom Codierer 18 gewartet. Wenn dieser ankommt, wird bei Schritt

IQ 115 der Wert von X erhöht und es erfolgt, falls X ungleich 1024 ist, der Einstieg bei Schritt 104 zur Bearbeitung des Spurnachführtehlers tür die nächste Position von Platte 10. Falls, was durch die Indexmarke angezeigt wird, X auf 1024 angestiegen ist, wird mit Schritt 103 das X-Register auf Null gesetzt, worauf die Spurfehlerbearbeitung weitergeht.

Man sieht also, daß die Fehlerreüuzierschaltung 60 auf Fehlersignale, die von den Fehlersignalgeneratoren 40 und 42 erzeugt werden, anspricht und dabei Steuersignale an den Spurnachführtreiber 52 und den Fokustreiber 54 liefert. Der Spurdatenspeicher 70 bzw. Fokusdatenspeicher 72 ermöglichen die Speicherung von Erwartungswerten für die Fehler der Spur- bzw. Fokuspositionen für eine große Anzahl von Winkelpositionen um die Platte 10 herum. Die vom Steuerwerk 56 ausgeführte Prozedur von Fig. 3 gibt passende Befehle an die Logikeinheit 68 sowie an die Datenspeicher 70 und 72 und erlaubt schließlich, daß die gespeicherten Fehlerwerte bei jeder Umdrehung von der Platte 10 dynamisch auf den neuesten Stand gebracht werden, wodurch die von den Signal-

gO erzeuggeneratoren 40 und 42 erzeugten Fehlersignale minimal gehalten werden.

In einem früheren Absatz wurden die Filter 44 und 48 als Filter mit Tiefpaßcharakteristik beschrieben. Darüberhinaus kann man das Filter 44 so wählen, daß es den mittleren quadratischen Spurnachführfehler bei Vorhandensein von Rauschen

vom Photodetektor 38 minimalisiert, wobei man das oben beschriebene Verfahren verwendet, das in festen Intervallabständen Fehlerwerte auf den neuesten Stand setzt. In diesem Sinne enthält das Gerät zur Fehlerreduzierung gemäß der Erfindung im Hinblick auf den Spurnachführfehler ein Kaimanfilter. Das Filter 48 kann ebenfalls so gewählt werden, daß es den mittleren quadratischen Fokustehler bei Vorhandensein von Photodetektorrauschen minimalisiert. Daher kann die Fehlerreduziereinrichtung auch im Hinblick auf Fokusfehler ein Kaimanfilter enthalten.

Die grundlegenden Bestandteile dieser Erfindung sind zwar anhand der in den Figuren dargestellten Anordnungen demonstriert worden, trotzdem erkennt man, daß bei der praktisehen Ausführung der Erfindung verschiedene Abweichungen von solch einer zur Veranschaulichung dienenden Ausgestaltung vorgenommen werden können. Es ist nicht beabsichtigt, die Tragweite dieser Erfindung auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel zu begrenzen.

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Claims (7)

D-R:-Di-ETER V. BEZQ-LD- DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER PATENTANWÄLTE MARIA-THERES1A-STRASSE 22 POSTFACH 86 02 60 D-8OOO MUENCHEN 86 RCA 79.989 U.S.-PA: 607,410 AT: 7. Mai 1984 ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEENS TELEFON (0891 470 60 TELEX S22638 TELEGRAMM SOMBEZ FAX CR Il + III (0891 2716063 RCA Corporation 201 Washington Road, Princeton, N.J. (US) Servogerät zur Fehlerreduzierung für optische Wiedergabesysteme Patentansprüche

1. System (Fig. 1) zur Wiedergabe von Information, die auf einer Oberfläche (20) eines rotierenden plattenförmigen ■ v._ Mediums (10) aufgezeichnet ist, wobei während der fortgesetzten Rotation des Mediums ein oder mehrere Parameter

o5 des Mediums von einem gemessenen Zustand in Richtung auf einen gewünschten Zustand hin verändert werden und zu diesem Zweck ein Servomechanismus vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomechanismus enthält: ■

(a) eine Sensoranordnung (38, 40, 42), die auf Zustände von Parametern anspricht und entsprechende kontinuierliche Fehlersignale erzeugt, welche Abweichungen der Parameterzustände von gewünschten Zuständen darstellen,

(b) Meßeinrichtungen (60, etc.), welche auf (i) die Fehlersignale und (ii) auf ein Positionssignal ansprechen, das die Winkelposition des rotierenden Mediums darstellt, und für die der Parameter entsprechende kontinuierliche Steuersignale erzeugen und

(c) eine Regeleinrichtung (31, 32), welche aufgrund der Regelsignale die Zustände der jeweiligen Parameter in Richtung auf die gewünschten Zustände hin verändert,

und daß das Positionssignal aus Impulsfolgen besteht ("Plattenpositionsimpulse"), die während jeweiliger Umdrehungen des Mediums erzeugt werden, wobei jeder Impuls innerhalb jeder Impulsfolge den Durchgang des Mediums durch eine entsprechende Winkelposition des Mediums markiert, und daß

die Regeleinrichtung (18, 56, etc. in Fig. 2) umfaßt:

eine Codiereinrichtung (62, 64), welche auf innerhalb jedes Impulszuges auftretende Positionssignalimpulse ein den Pegel jedes der kontinuierlich erzeugten Fehlersignale jeweils zu Fehlerdatenworten verschlüsselt,

einen oder mehrere Datenspeicher (70, 72), deren jeder jeweils einem Parameter (Fokussierung, Spurnachführung) entspricht und Speicherplätze hat, die jeweils einer Winkelpostion des Mediums und jeweils einem der Impulse innerhalb jedes Impulszuges des Positionssignals zugeordnet sind; und wobei (b) jeder Speicherplatz in jedem der Datenspeicher ein entsprechendes historisches Datenwort speichert,

einen Rechner (68), der beim Auftreten jedes der Impulse in jedem der Impulszüge (i) jedes Fehlerdatenwort mit einem (ii) historischen Datenwort, welches aus dem entsprechenden Speicherplatz eines entsprechenden Daten-Speichers entnommen wird, (iii) zu einem Steuerdatenwort kombiniert; und

einen Decoder (74, 76, 80, 82), der beim Auftreten jedes Impulses innerhalb jeder Impulsfolge jedes Steuerdatenwort in ein entsprechendes der Steuersignale umwandelt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner eine Einrichtung zum Ersetzen des in jedem Speicherplatz jedes Datenspeichers enthaltenen historisehen Datenwortes durch ein entsprechendes Steuerdatenwort enthält.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Codiereinrichtung folgendes enthält:

(a) einen einzigen Analog/Digital-Wandler (64), der jeweils Parametern entsprechende Fehlerdatenworte erzeugt, und

(b) einen Schalter (62), welcher beim Auftreten jedes Impulses in jedem der Impulszüge der Reihe nach die Fehleranzeigesignale an den Analog/Digital-Wandler weiterleitet, so daß für jeden Impuls in dem Impulszug eine Folge von Fehlerdatenworten erzeugt wird, die sich auf die jeweiligen Parameter beziehen,

daß der Rechner aufgrund jeder der Datenfehlerwortfolgen eine Folge der Steuerdatenworte erzeugt, die jeweiligen Parameternentsprechen,

und daß der Decodierer enthält:

(c) einen einzigen Digital/Analog-Wandler (74), der aufgrund von Steuerdatenworten innerhalb jeder Folge der Reihe nach jeweils Abtastwerte der Steuersignale erzeugt,

(d) Abtast- und Halteschaltungen (80, 82), welchen die jeweiligen Steuersignalabtastwerte zugeführt wer-

IQ den und welche an ihren Ausgängen je eines der kontinuierlichen Steuersignale erzeugen und

(e) einen zusätzlichen Schalter (76), der beim Auftreten jedes Impulses in jeder der Impulsfolgen die Steuer-

"L5 signalabtastwerte auf die jeweiligen Abtast- und Halteschaltungen verteilen.

4. System nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Linse enthält, welche

2Q einen Lichtstrahl auf die Oberfläche fokussiert, wobei einer der Parameter des Systems der Abstand zwischen der Linse und der Oberfläche ist; daß die Steuereinrichtung einen Abstandseinsteller enthält, und daß die Fehlersignale ein Fokusfehlersignal umfassen,

2g und daß das Meßsystem aufgrund dieses Fokusfehlersignals ein Steuersignal für das System zur Entfernungseinstellung erzeugt.

5. System nach einem der Patentansprüche 1, 2 und 3, dadurch ₃Q gekennzeichnet, daß die Information auf der Oberfläche

in räumlich getrennten Längsspuren aufgezeichnet ist, und eine Einrichtung vorgesehen ist, welche eine Führung des Lichtstrahls entlang einer aus diesen Spuren ausgesuchten Spur bewirken; daß einer der Systemparameter die „p. Genauigkeit der Verfolgung einer ausgewählten der Spuren ist, daß die Fehlersignale ein Spurfehlersignal umfassen, und daß die Steuereinrichtung eine Justiereinrichtung

enthält, welchesdie Position des fokussierten Lichtstrahls quer zu der ausgewählten Spur einstellt, und daß das Meßsystem aufgrund des Spurnachführfehlersignals eines der Steuersignale für das Spureinstellsystem erzeugt.