DE3546599C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine stabilisierte Lasereinrichtung nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Eine optische Informationsspeicher- und -wiedergabevorrichtung besitzt zwei
Betriebszustände, nämlich den Aufzeichnungs- und den Wiedergabebetriebs
zustand. Um Daten von einem Speichermedium, beispielsweise von einer
optischen Platte zu lesen, wird die Vorrichtung in den Wiedergabebetriebs
zustand versetzt. Sollen Daten auf einer optischen Platte gespeichert werden,
so wird die Vorrichtung zunächst in den Wiedergabebetriebszustand versetzt.
Die Vorrichtung gibt einen Laserstrahl von bestimmter Intensität ab, die
im folgenden Wiedergabepegel genannt wird, um die Adresse der Spur zu
lesen, die man entsprechend des von der Spur reflektierten Lichts erhält.
Sodann wird ein Kopf zu der Spur bewegt, die einer Schreibadresse ent
spricht. Hierauf wird die Vorrichtung in den Aufzeichnungsbetriebszustand
gebracht, und die Daten werden bei der Adresse geschrieben. Beispielsweise
wird die Information "1" derart geschrieben, daß ein Laserstrahl großer In
tensität, die im folgenden Aufzeichnungspegel genannt wird und die nor
malerweise mehrfach größer ist als der Wiedergabe-Pegel, auf die Platte
gestrahlt wird, um Vertiefungen auf der Plattenoberfläche zu erzeugen. Da eine
"O" -Information so geschrieben wird, daß keine Vertiefungen auf der Plat
tenoberfläche gebildet werden, wird das Laser-Ausgangssignal auf einen
niedrigen Pegel, den Wiedergabepegel, geschaltet. Deshalb muß der Aus
gangsstrahl einer Lasereinrichtung, die bei einer Informationsaufzeichnungs-
und -wiedergabevorrichtung verwendet wird, zwei unterschiedliche Ausgangs
signalpegel haben.
Im allgemeinen verändert sich das Ausgangssignal eines Halbleiterlasers
sehr in Abhängigkeit von Umwelteinflüssen, z. B. von der Umgebungstempe
ratur. Das Ausgangssignal eines Halbleiterlasers verändert sich auch stark
entsprechend der Selbst-Degradation. Aus diesem Grund ist eine Einrichtung
erforderlich, welche das Laserausgangssignal bei einer Halbleiter-Laservor
richtung stabilisiert und die Zuverlässigkeit verbessert.
Es ist bereits eine stabilisierte Halbleiter-Lasereinrichtung bekannt, die in
einer optischen Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung ver
wendet wird (Japanische Offenlegungsschrift Nr. 58-1 58 051). In dieser Ein
richtung wird eine Rückkopplungs-Regelung dadurch realisiert, daß der Un
terschied zwischen einem Erkennungssignal von einem Fotosensor und einem
Bezugssignal im Wiedergabebetriebszustand erhalten wird, während beim Auf
zeichnungsbetriebszustand eine Regelung mit offener Regelschleife durch
geführt wird. Im Wiedergabebetriebszustand wird ein Laser-Treiberstrom
abgetastet und gehalten, während beim Aufzeichnungsbetriebszustand die
Summe der Aufzeichnungsdaten und des Haltesignals als Laser-Treiberstrom
verwendet wird. Der Nachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin,
daß sie die großen Schwankungen während des Aufzeichnungsvorgangs in der
Umgebungstemperatur nicht ausgleichen kann.
Weiterhin ist eine stabilisierte Lasereinrichtung einer optischen Informationsspeicher-
und -wiedergabeeinrichtung bekannt, die erste und zweite Bezugswerte einstellen
kann und die das von der Lasereinrichtung kommende Licht fotoelektrisch
umwandelt und ein Erkennungssignal erzeugt (DE 34 04 444 A1). Hierbei wird ein
niedriger Pegel ("0") durch eine Rückkopplungsschleife geregelt, während der hohe
Pegel ("1") durch eine offene Schleife geregelt wird. Die bekannte Lasereinrichtung
enthält folglich keine Rückkopplungsregelung der Modulationskomponente während
des Schreibvorgangs. Damit ist es auch nicht möglich, bei nachlassendem Laserwirkungsgrad
die Lichtintensität konstant zu halten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine vorgegebene Laserstrahlungsintensität
beim Schreiben und Lesen auch dann noch aufrechtzuerhalten,
wenn der Laseremissionsgrad nach einer bestimmten Zeit nachläßt.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß es möglich ist,
die Laserintensität über eine Rückkopplung zu regeln und das Regelsignal zu
speichern, wenn sich der Wirkungsgrad während des Lesebetriebs ändert. Während
des Schreibvorgangs wird die Laserintensität entsprechend dem Regelsinn für den
hohen Pegel moduliert, den man duch die Rückkopplungsregelung und das gespeicherte
Regelsignal für den niedrigen Pegel erhält. Hierdurch bleibt die gewünschte
Schreibleistung auch dann noch erhalten, wenn der Laseremissionswirkungsgrad
nachläßt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das ein optisches Informationsaufzeichnungs- und
Wiedergabespeichersystem gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein weiteres Blockschaltbild, das ein optisches Informationsaufzeich
nungs und -wiedergabespeichersystem gemäß der Erfindung;
Fig. 3 ein weiteres Blockschaltbild, das ein optisches Informationsaufzeich
nungs- und -wiedergabespeichersystem gemäß der Erfindung;
Fig. 4 eine Schaltungsanordnung, die ein automatisches Lichtleistungs-Kom
pensationssystem gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 5 ein weiteres Brockschaltbild, das ein automatisches Lichtleistungs
kompensationssystem gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 6 (A), (B) Flußdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der in der
Fig. 5 gezeigten Anordnung;
Fig. 7 ein weiteres Blockdiagramm, das ein automatisches Lichtieistungs
kompensationssystem gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 8 eine weitere Schaltungsanordnung, die ein automatisches Lichtlei
stungskompensationssystem gemäß der Erfindung darstellt und
Fig. 9 eine weitere Schaltungsanordnung, die ein automatisches Lichtleistungs
kompensationssystem gemäß der Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen der Fig. 1 bis 3 werden die be
vorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung bezüglich eines optischen In
formationsaufzeichnungs- und Wiedergabespeichersystems beschrieben.
In der folgenden, auf die Zeichnungen bezogenen Beschreibung, werden bei
den verschiedenen Darstellungen die gleichen Bezugsziffern für die Bezeich
nung der gleichen Elemente verwendet.
Von der Laserdiode 1 wird ein Lichtstrahl auf eine Datenspeichereinrich
tung 3 gestrahlt. Ein Lichtstrom, der von dem hinteren Ende der Laserdi
ode gegeben wird, wird teilweise von einem Fotodetektor 3, z. B. einer
p-i-p Fotodiode erkannt. Eine automatische Lichtstrahlleistungskompensa
tionsschaltung 4 mit einer Regelschaltung 41 und einer Lichtquellentreiber
schaltung 42 wird mit dem erkannten Monitorsignal von der p-i-n Foto
diode 3 versorgt. Eine von der Lichtquelle 1 ausgehende Lichtstrahlleistung
wird regelt, um mit Hilfe eines von der Treiberschaltung 42 erzeugten
Treiberstroms eine stabile Lichtleistung aufrechtzuerhalten. Ein optischer
Ab- oder Aufnehmer 5 mit einem beweglichen Objektiv 51, das den Licht
strahl beim Fokussieren oder Spurfolgen regelt, gibt den Lichtstrahl von der
Laserdiode 1 auf eine entsprechende Position der Datenspeichervorrichtung 2.
Ein von der Datenspeichereinrichtung 2 reflektiertes Licht wird von einem
Fotodetektor 53 über das Objektiv 51 und einen Halbspiegel , der sich auf
dem Abnehmer 5 befindet, erkannt. Der Fotodetektor 53 ist ein Zwei- oder
Vierfachfotodetektor. Das Signal des Fotodetektors 53 wird auf eine Licht
strahlregelschaltung 6 mit einer Regelschaltung für das optische System 61
und der Treiberschaltung für das optische System 62 gegeben. Die Trei
berschaltung 62 des optischen Systems, auf die das erkannte und verarbei
tete Fokus-Fehlersignal oder das Spurfolge-Fehlersignal gegeben wird,
lenkt den Lichtstrahl mit Hilfe des beweglichen Objektivs 51, das seiner
seits von einer Spule 54 oder mit Hilfe eines Schwingspulenmotors (VCM =
Voice Coil Motor) 56 angetrieben wird, so daß die Lichtstrahlfokussierungs
regelung oder Spulfolgeregelung durchgeführt wird. Beispielsweise bewegt der
Schwingspulenmotor 56 den Abnehmer 5 in radialer Richtung des Daten
speichermediums 2, wenn dieses scheibenförmig ist. Eine Lichtstrahlsperr
schaltung 7, die mit einem Befehlssignal 8 beaufschlagt wird, gibt das
Sperrsignal 71 auf die Treiberschaltung 62 des optischen Systems der Licht
strahlkompensationsschaltung 6. Außerdem wird auf die Lichtquellentrei
berschaltung 42 in der automatischen Lichtstrahlleistungskompensations
schaltung 4 ebenfalls das Befehlssignal gegeben.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform defokussiert die Lichtstrahl
sperrschaltung 7 des Speichersystems den Lichtstrahl oder schwenkt diesen
Strahl aus dem Aufnahmebereich der Datenspeichereinrichtung 2 mit Hilfe
der Spule 54 heraus, auf die der Ansteuerstrom zum Defokussieren des von
der Laserdiode 1 ausgehenden Lichtstrahls von der Treiberschaltung 62 ge
geben wird, oder mit Hilfe des VCM 5, auf den der zum Bewegen bestimm
te Antriebsstrom von der Treiberschaltung 62 gegeben wird, und zwar vor
der Informationsaufnahme oder -wiedergabe der Datenspeichereinrichtung,
auf die das Befehlssignal 8 gegeben wird.
Danach wird das Befehls- oder Steuersignal 8 auf die Lichtquellentreiber
schaltung 42 gegeben, und die Laserdiode 1 gibt den Lichtstrahl mit einer
Leistung ab, die zum Speichern oder Löschen von Daten auf der Datenspei
chereinrichtung ausreicht. Der Fotodetektor 3, der den Lichtstrom vom hin
teren Ende der Laserdiode 1 erkennt, erzeugt ein Lichtleistungsmonitorsig
nal, und die automatische Leistungskompensation des Lichtstrahls aus der
Laserdiode 1 kann mit Hilfe der automatischen Lichtstrahlleistungskompen
sationsschaltung 4 durchgeführt werden, welche die Regelschaltung 41 und
die Lichtquellontreiberschaltung 42 umfaßt.
Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild mit einer Ausführungsform der Erfindung.
Ein Regler, beispielsweise eine CPU (Zentraler Prozessor), auf den ein Be
fehlssignal 8 gegeben wird, gibt sein Ausgangssignal auf eine Lichtquellen
treiberschaltung 42 in einer automatischen Lichtstrahlleistungskompensations
schaltung 4 und auf eine Lichtstrahlsperrschaltung 7. Auf eine Treiberschal
tung 62 des optischen Systems wird das Ausgangs-Signal 71 der Lichtstrahl
sperrschaltung 7 gegeben. Eine Regelschaltung 41 in der Lichtstrahllei
stungskompensationsschaltung 4 gibt auf den Regler 9 ein Meßabweichsig
nal. Außerdem versorgt eine optische Systemregelschaltung 61 im Licht
strahlregelkreis 6 den Regler 9 mit einem Lichtstrahlsperrvervollständigungs
signal.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird beim Eintreffen des
Steuer- oder Befehlssignals 8 vom Regler 9 ein Ausgangssignal auf die
Lichtstrahlsperrschaltung 7 gegeben. Dann wird eine Spule 54 für das beweg
liche Objektiv 51 und für den VCM 56 von der Treiberschaltung 62 angetrie
ben, so daß das optische System den Lichtstrahl defokussiert oder ihn aus
dem Aufzeichnungs-Bereich der Datenspeichereinrichtung 2 lenkt.
Andererseits wird ein von der Datenspeichereinrichtung 2 reflektiertes Licht
von einem Fotodetektor 53 erkannt und auf die Regelschaltung 61 des op
tischen Systems gegeben. Die optische Systemregelschaltung 61 gibt auf den
Regler 9 ein Lichtstrahlsperrvervollständigungssignal, das die Beendigung der
Auslenkung oder der Defokussierung des Lichtstrahls anzeigt.
Danach wird auf die Lichtquellentreiberschaltung 42 ein Ausgangssignal des
Reglers 9 gegeben, und die Treiberschaltung 42 beginnt mit der Regelung
der Lichtstrahlkompensation mit Hilfe der Regelschaltungen. Wenn das er
kannte Signal vom Fotodetektor 3 sich außerhalb des Meßbereichs (oberer
oder unterer Schwellwert) befindet, der vorher in der Regelschaltung 41
festgelegt wurde, dann gibt die Regelschaltung 41 schließlich das Meßbe
reichs-Abweich-Signal auf den Regler 9. Sodann erzeugt der Regler 9 ein
Besetztsignal, und der Aufnahme- oder Löschbetrieb der Spule wird ge
stoppt.
Die Fig. 3 stellt ein weiteres Blockschaltbild dar, welches eine Ausführungs
form der Erfindung zeigt. Ein Ausgangssignal von einem Zwei- oder Vier
fach-Fotodetektor 53 wird auf einen Differenzverstärker 63 einer Regel
schaltung 61 des optischen Systems gegeben. Der Differenzverstärker 63
gibt auf einen Addierer 64 in einer Treiberschaltung 62 eines optischen Sy
stems ein Fokus-Fehler-Signal. Andererseits wird über ein Schaltelement 65
eine Stromquelle 66 mit dem Addierer 64 verbunden. Die Stromquelle 66
versorgt eine Spule 54 mit einem Treiberstrom zur Defokussierung des
Lichtstrahls. Das Schaltelement 65 wird mit dem Sperrsignal 71 aus der
Lichtstrahlsperrschaltung 7 (Fig. 2) gespeist, wobei der Schalter den Strom
kreis öffnet oder schließt. Der Addierer 64 gibt auf einen Treiberverstärker
67 das addierte Ausgangssignal, und das Ausgangssignal vom Treiberverstär
ker 67 wird auf die Spule 54 in dem optischen Abnehmer 5 gegeben. Ein
Achswellenmotor 21 dreht die Datenspeichereinrichtung 2, falls diese Ein
richtung die Form einer Scheibe hat.
Entsprechend der oben beschriebenen Anordnung versorgt das Schaltelement
65 den Addierer 64 mit Signalen aus der Stromquelle 66, und zwar in Ab
hängigkeit vom Sperrsignal 71, das von der Lichtstrahlsperrschaltung kommt.
Dies geschieht vor der Informationsspeicherung oder -löschung in der Daten
speichereinrichtung. Sodann gibt der Addierer 64 auf den Treiberverstärker
67 ein addiertes Signal aus der Stromquelle und dem Ausgangssignal des
Differenzverstärkers 63. Deshalb kann die Spule 54 das Objektiv 51 so be
wegen, daß der Lichtstrahl zur Datenspeichereinrichtung hin defokussiert
wird.
In der voraufgehenden Beschreibung der Ausführungsform ist die Lichtstrahl
sperre durch das Defokussieren eines Lichtstrahls als Beispiel beschrieben.
Es können jedoch auch irgendwelche anderen Sperrelemente, so z. B. Ele
mente des Spurführungs-Regelungssystem, verwendet werden. Das heißt, das
Bewegen eines Lichtstrahls aus dem Speicherbereich der Datenspeicherein
richtung 2 kann auch mittels des VCM 56 bewirkt werden.
Die Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem automatischen Lichtleistungs
kompensationssystem der dargestellten Ausführungsform. Eine Fotodiode 3 in
einem optischen Abnehmer erkennt einen Teil des Lichtstroms von der
Laserdiode 1 und versorgt eine Regelschaltung 43 in der Lichtstrahllei
stungskompensationsschaltung 4 mit dem erkannten Monitorsignal. Die Regel
schaltung 43 wird über ein ODER-Gatter 21 und eine Filterschaltung 23
mit einem Schreibdatensignal (W.DATA) und einem Einregel- oder Fest
stellsignal (ADJUST-IN-Signal bzw. ADJ.IN) 902 beaufschlagt, und die Re
gelschaltung 43 wird ebenfalls über ein ODER-Gatter 22 mit einem Schreib
gattersignal (W.GATE) 904 und dem Einregelsignal (ADJ.IN) 902 beauf
schlagt. Eine Lichtquellentreiberschaltung 44 wird über ein ODER-Gatter 21
mit dem Ausgangssignal aus der Regelschaltung 43 und einem ODER-ge
schalteten Signal des W.DATA-Signals 900 und des ADJ.IN-Signals 904 ver
sorgt. DES Ausgangssignal (Treiberstrom) der Lichtquellentreiberschaltung 44
versorgt eine Laserdiode 1. Die Regelschaltung 43 enthält einen Kompara
tor 431, der mit dem Ausgangssignal der Fotodiode 3 gespeist wird, ferner
einen Fensterkomparator 432, der mit dem Ausgangssignal des erwähnten
Komparators 431 versorgt wird, sowie die Analog-Regelschaltung 434 und
435, welche mit dem Ausgangssignal des Fensterkomparators 432 beauf
schlagt wird sowie mit einem Taktsignal aus einem Taktimpulsgenerator 433.
Die erwähnten Analog-Regelschaltungen 434, 435 erzeugen analoge Regelsig
nale, die den Ausgangstreiberstrom vom Lichtquellentreiberkreis 44 regeln,
und zwar in Abhängigkeit vom Lesezustand (Informations-Reproduktion) oder
Schreibzustand (Aufzeichnen) des Vorgangs. Der Komparator 431 wird über
einen Multiplizierer mit einem Vergleichssignal für den Lesebetrieb (R.REF)
aus dem Lesevergleichssignalgenerator 436 und einem Vergleichssignal für
den Schreibbetrieb (W.REF) aus dem Schreibvergleichssignalgenerator 438
beaufschlagt. Der Multiplizierer 437 wird auch über eine Filterschaltung 23
mit dem Ausgangssignal des ODER-Gatters 21 versorgt. Die Komparatoren
4321 und 4322, die zusammen den Fensterkomparator 432 ergeben, werden
über die Widerstände r1, r2 bzw. r3, r4 mit den Vergleichsspannungen (+Vr,
-Vr) gespeist. Das Ausgangssignal des Fensterkomparators 432 wird auf die
UND-Gatter 4341, 4351 gegeben, welche die analogen Regelschaltungen 434,
435 ergeben. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 22, das mit dem
W.GATE-Signal 904 und dem ADJ.IN-Signal 902 beaufschlagt wird, wird
direkt auf das UND-Gatter 26 und über einer Inverter 24 auf das UND-
Gatter 25 gegeben. UND-Gatter 25 und UND-Gatter 26 werden mit dem
vom Generator 433 erzeugten Taktimpuls beaufschlagt. Das UND-Glied 4351,
das in dem analogen Regelkreis 435 für den Lichtstrahl mit der stärkeren
Leistung vorgesehen ist, wird mit dem Ausgangssignal des UND-Glieds 25
beaufschlagt. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 4341 in der analogen
Regelschaltung 434 für den Lichtstrahl mit der niedrigeren Leistung ist über
einen AUF/AB-Zähler für einen D/A-Wandler 4343 vorgesehen.
Das analog umgewandelte Ausgangssignal des D/A-Wandlers 4343 ist für
einen Treibertransistor 441 für die Lichtstrahlemission mit der niedrigeren
Leistung vorgesehen, und zwar über die Zener-Diode 31. Das andere analog
umgewandelte Ausgangssignal des D/A-Wandlers 4353 ist über eine Zenerdi
ode 43 für einen Treibertransistor für die Lichtstrahlemission mit der höhe
ren Leistung vorgesehen. Eine Lichtquellentreiberschaltung 44 enthält, wie
die Fig. 4 zeigt, eine Treiberschaltung für den Lichtstrahl mit der niedrigen
Leistung, welcher einen npn-Transistor 441 für einen Treiber mit niedriger
Leistung und die Außenwiderstände enthält, so wie eine Treiberschaltung
für den Lichtstrahl mit der höheren Leistung, die einen npn-Transistor 442
für den Treiber mit höherer Leistung enthält, sowie die Transistoren 443,
44 mit den Außenwiderständen und der Torschaltung 445. Die Torschaltung
445 wird mit dem Ausgangssignal aus dem ODER-Gatter 21 gespeist, das
seinerseits aus dem W.DATA-Signal 900 und dem ADJ.IN-Signal 904 ge
speist wird.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist das mit Hilfe des Foto
detektors 3 erkannte Monitorsignal des Lichtstroms der Laserdiode 1 für
den Komparator 431 in der Regelschaltung 43 vorgesehen, und dieses Moni
torsignal wird mit dem Referenzsignal aus dem Lesevergleichssignalgene
rator 436 verglichen, wenn der Lichtstrahl mit der niedrigeren Leistungs
stärke für die Abweichung von dem geeigneten Leistungspegel der Informa
tionswiedergabe kompensiert wird. Der Fensterkomparator 432 vergleicht
das Ausgangssignal des Komparators 431 mit den oberen bzw. unteren
Schwellwertpegeln und gibt das bezogene Ausgangssignal auf die analoge
Regelschaltung 434, wenn das Eingangssignal die Schwellenpegel durch
bricht. Die Analog-Regelschaltung 434 wird durch das W.GATE-Signal 904
über das UND-Gatter 25 aktiviert und zählt den AUF/AB-Zähler 4342 hoch
oder runter, und zwar in Abhängigkeit von dem zugeführten Taktimpuls des
Generators 433 und dem Ausgangssignal des Fensterkomparators 432. Das
Zähler-Ausgangssignal wird über den Digital-Analog-Wandler 4343 in ein
Analog-Signal umgewandelt, und das Analogsignal wird auf die Basis des
Transistors 441 in der Lichtquellentreiberschaltung 44 gegeben. Dadurch
wird der abgestrahlte leistungsschwache Laserstrahl bezüglich des Leistungs
pegels für die Abweichung von dem geeigneten Leistungspegel ausgeglichen.
Ähnlich wie oben beschrieben, wird auf den Komparator 431 das erkannte
Monitor-Signal des Fotodetektors 3 gegeben, sowie das multiplizierte Signal
des Schreibvergleichsignals des Schreibvergleichsgenerator 438 und das gefil
terte Ausgangssignal der Filterschaltung 23, auf die wiederum die
ODER- geschalteten W.DATA 900 und ADJ.IN 902 gegeben werden, wenn der lei
stungsstärkere Lichtstrahl bezüglich der Abweichung von dem geeigneten
Leistungspegel der Informationsspeicherung oder -löschung kompensiert wird.
Das Filter 23 dient zur Glättung des W.DATA-Signals und erzeugt gemittel
tes Pegelsignal. So wird das Filter 23 nicht für die Schreibvergleichsschal
tung benötigt, wenn die Frequenzwiedergabe des Multiplizierers 437 hoch
genug ist. Auf den Komparator 431 wird mittels des Multiplizierers 437 das
Vergleichssignal gegeben, weil das mit einem höheren Pegel als das Lese
vergleichssignal versehene Referenzsignal für den Komparator 431 benötigt
wird, wenn die Lichtleistung bezüglich der Abweichung von dem für den
Aufnahme- oder Löschvorgang geeigneten Wert kompensiert wird. Der Fen
sterkomparator 432 vergleicht das Ausgangssignal des Komparators 431 mit
dem unteren oder oberen Vergleichsschwellwert und gibt das Ausgangssignal
auf die Analog-Regelschaltung 435, wenn das Eingangssignal die Schwell
werte durchbricht. Die Analog-Regelschaltung 435 wird von dem W.GATE-
Signal 904 über das UND-Gatter 26 aktiviert und zahlt den AUF/AB-Zähler
4352 hoch oder runter, und zwar in Abhängigkeit von dem Taktimpuls, der
vom Generator 433 kommt und vom Ausgangssignal des Fensterkomparators
432. Das Zählerausgangssignal wird mittels eines D/A-Wandlets 4353 von
einem digitalen Signal in ein analoges Signal umgewandelt, und das analoge
Signal wird auf die Basis des Transistors 442 der Lichtquellentreiberschal
tung 44 gegeben. Andererseits wird das W.DATA-Signal 900 über die Tor
schaltung 445 auf die Transistoren 434 und 444 gegeben, und die Laserdio
de 1 wird pulsweise mittels Ein- und Ausschaltens der Transistoren: 434,
444 betrieben, und zwar in Abhängigkeit von dem W.DATA-Signal 900. Ob
gleich der Treiberstrom der Laserdiode 1 vom Kollektorstrom des Transi
stors 442 gesteuert wird, wird die Lichtstrahlleistungskompensation der La
serdiode durchgeführt.
Im Falle der Kompensation des Lichtstrahls höherer Leistung mittels des ADJ.
IN -Signals 902, wird die Filterschaltung 23 mit einem ADJ.IN- Signal über
das ODER-Gatter 21 versorgt. Das Vergleichersignal für den Komparator
431 wird von dem Multiplizierer 437 geliefert, indem das Filterausgangs
signal und das von der Signalstromquelle 438 erzeugte Schreibvergleichssig
nal multipliziert werden. Außerdem wird auf das UND-Gatter 26 über das
ODER-Gatter 22 das ADS.IN-Signal 902 und der Taktimpuls gegeben, und
das Gatter 26 versorgt die analoge Reglerschaltung 435 mit seinem Aus
gangssignal. Deshalb wird die Lichtstrahlstärkekompensierung bei einem Licht
strahl höherer Leistung in der gleichen Weise ausgeführt wie bei der Lei
stungskompensation der oben beschriebenen Informationsaufzeichnung oder
Informationslöschung.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform spielen AUF/AB-Zähler, die in
den Analog-Regelschaltungen 424 und 435 vorgesehen sind, die Rolle der
Speichereinrichtungen der Leistungskompensationsinformationen.
In einem weiteren Blockschaltbild zeigt die Fig. 5 ein automatisches Licht
stärkekompensationssystem gemäß der Erfindung. Gemäß dieser Ausführungs
form werden die Regelschaltung 41, die optische Systemregelschaltung 61,
die Lichtstrahlsperrschaltung 7 und der Regler 9, die in der Fig. 2 darge
stellt sind, durch einen einzigen Zentralen Prozessor (CPU) 81 realisiert.
Schließlich wird der Zentrale Prozessor 81 mit einem Temperatursignal von
daß Temperaturmeßeinrichtung 101 beschickt, die die Umrebungstemperatur
oder die Gerätetemperatur der Laserdiode 1 erkennt. Auch enthält der
Zentrale Prozessor einen Impulsgeber 102 und mißt die Betriebszeit des
Systems. In der Fig. 5 werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen
Elemente verwendet wie in der Fig. 2.
Entsprechend dieser Ausführungsform werden die A/D-Wandler 103, die sich
im CPU 81 befinden, mit analogen Eingangssignalen beschickt, beispiels
weise mit dem Ausgangssignal des Fotodetektors 3 oder dem Temperatur
signal des Sensors 101, und die umgewandelten digitalen Signale werden in
der CPU 81 verarbeitet. Auf die Lichtquellentreiberschaltung 44 werden
über I/O-Schnittstellen 104 und D/A-Wandler 105 die Ausgangssignale des
Zentralen Prozessors 81 gegeben.
Die Fig. 6(A), (B) sind Ablaufdiagramme zur Erklärung der Funktions
weise der in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsform. Die Fig. 6A zeigt den
Prozeßablauf der Leistungskompensationsbetriebs-Übertragung vom Wieder
gabebetrieb in den Aufzeichnungsbetrieb. Während des Wiedergabevorgangs
wird der von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstärkepegel in den Regler 8
(200 In Fig. 6(A)) eingegeben. Dann wird der Pegel mit dem oberen und un
teren Bezugsschwellwert 201, 202 im Schleifenbetrieb 203, 204 verglichen, und
der Leistungspegel der Lichtquelle wird automatisch während der Wieder
gabephase geregelt.
Wenn das ADJ.IN-Signal erzeugt wird (im Falle der Startzeit wird das
ADS.IN-Signal automatisch von dem Prozessor erzeugt), wird eine Einrich
tung für das optische System durch die ADJ-Routine 205 positionsmäßig
bewegt. Auch der Lichtstrahl wird bewegt. Die angestrahlte Position des
Aufzeichnungsbereichs der Datenspeichereinrichtung und/oder der Lichtstrahl
werden defokussiert. Dann wird die Lichtstrahlleistungskompensation bei
höherer Leistung für den Aufnahmevorgang durchgeführt. Außerdem wird die
Lichtleistungskompensation für den Aufnahmevorgang durchgeführt, und zwar
in Abhängigkeit von dem Temperatursignal 206 oder von der Betriebszeit
207.
Die Fig. 6(B) zeigt ein detaillierteres Ablaufdiagramm der oben beschriebe
nen ADJ-Routine. Erst wird der Lichtstrahl von dem Aufzeichnungsbereich
der Datenspeichereinrichtung 2051 wegbewegt, und der Strahl wird defo
kussiert, beispielsweise mittels einer beweglichen Objektivlinse 2052. Dann
wird die ADJ-Operation 2054 gestartet. Indem der Lichtleistungspegel 2055
gesetzt wird, vergleicht das Lichtleistungskompensationssystem den Leistungs
pegel mit den oberen und unteren Schwellwerten 2056, 2058 in der Schleifen
funktion 2057, 2059, und die Lichtleistungskompensation bei höherer Leistung
wird für den Aufzeichnungsbetrieb durchgeführt.
Wenn, entsprechend dieser Ausführungsform, das Aufnahme- und Wiederga
gabesystem für die optische Information gestartet wird (d. h. EIN aktiviert),
wird die ADJ-Routine gemäß der Erfindung gestartet, dann wird zuerst der
Lichtstrahlleistungspegel, der für den Aufnahmevorgang am geeignetsten
erscheint, in die Speichermittel (d. h. in den AUF/AB-Zähler) eingespeichert,
darauf wird die von der Laserdiode ausgehende Lichtleistung kompensiert.
Während der gewöhnlichen Informationsaufzeichnungsphasen wird die Licht
leistungskompensation mittels eines herkömmlichen geschlossenen Regel
kreises durchgeführt, und zwar in Abhängigkeit von dem erkannten Monitor
signal der Fotodiode, die ein Teil des Lichtstroms von der Laserdiode er
kennt.
In der Fig. 7 ist ein weiteres Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Licht
kompensationssystems gezeigt. Ein Teil des Lichtstroms aus der Laserdiode
1, z. B. der Lichtstrom aus dem hinteren Ende der Laserdiode, wird von
einer Fotodiode 3 erkannt. Ein Komparator 451 der Regelschaltung 45 in
der automatischen Strahlungsleistungskompensationsschaltung wird mit dem
erkannten Monitorsignal von der Fotodiode 3 beaufschlagt. Der Komparator
451 wird auch mit einer Vergleichsspannung V.REF beschickt und liefert
das verglichene Ausgangssignal sowohl für eine Justierschaltung 452 als auch
für eine PID-Schaltung 453. Eine Subtraktionsschaltung 454 wird sowohl mit
mit dem Justiersignal, welches das Ausgangssignal der Justierschaltung 452
ist, und dem PID-Signal, welches das Ausgangssignal der PID-Schaltung 453
ist, beschickt, und die Schaltung 454 erzeugt das subtrahierte Signal des
Justiersignals und des PID-Signals für eine Lichtquellentreiberschaltung 46.
Dadurch kann die Lichtquellentreiberschaltung 46 die Ausgangslichtstärke
aus der Laserdiode 1 kompensieren.
In der Fig. 8 ist eine weitere Schaltungsanordnung dargestellt, das ein auto
matisches Lichtleistungskompensationssystem gemäß der Erfindung zeigt.
In der Fig. 8 werden für die gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen
wie in der Fig. 7 verwendet. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Justier
schaltung 452 einen Fensterkomparator 4521, ein UND-Gatter 4522, einen
Taktimpulsgenerator 4523, einen AUF/AB-Zähler 4524 und einen D/A-Wand
ler 4525.
Das verglichene Ausgangssignal des Komparators 451 wird in den Fenster
komparator 4521 eingegeben und mit den zuvor gesetzten oberen und un
teren Schwellwerten verglichen.
Die Ausgangssignale von zwei Komparatoren, die zusammen den Fenster
komparator 4521 ergeben, werden auf das UND-Gatter 4522 mit dem Takt
signal aus dem Generator 4523 gegeben und bearbeitet. Die Ausgangssignale
des UND-Gatters 4522 werden auf die Eingänge des AUF/AB-Zählers 4524
gegeben, wobei die Hoch- oder Runterzählungen in Abhängigkeit vom Takt
signal erfolgen. Das digitale Ausgangssignal des Zählers 4524 wird in ein
Analogsignal mittels des A/D-Wandlers 4552 umgewandelt. Auf eine Sub
traktionsschaltung 454 wird sowohl das erwähnte analoge Signal aus dem
D/A-Wandler 4525 als auch ein PID-Signal und der PID-Schaltung 453 gege
ben. Ein Operationsverstärker 462 wird mit dem subtrahierten Ausgangssig
nal beschickt, und ein Transistor 463 wird von dem verstärkten Signal aus
dem Verstärker 462 angetrieben. Ein Widerstand 461 arbeitet als Rück
kopplungswiderstand des Verstärkers 462, und ein Widerstand 464 arbeitet
als Strombegrenzer für den Transistor 463. Dadurch wird die Laserdiode 1
in ihrem Treiberstrom in Abhängigkeit von dem Subtraktionssignal, d. h.
(Justiersignal) - (PID-Signal), gesteuert. Auf diese Weise wird die Licht
stärkekompensation des von der Laserdiode 1 ausgegebenen Laserstrahls
durchgeführt.
Die Fig. 9 zeigt noch eine weitere Schaltungsanordnung für eine erfindungs
gemäße automatische Lichtstärkekompensationseinrichtung. Ein UND-Gatter
4532 einer PID-Schaltung 453 wird sowohl mit einem W.GATE-Signal 904
als auch mit einem Taktsignal beschickt, und das Ausgangssignal des
Gatters 4531 wird mit dem über den Inverter 4533 invertierten ADJ.IN-
Signal auf das UND-Gatter 4532 gegeben. Das Ausgangssignal des UND-
Gatters 4532 ist sowohl für einen Analogschalter 4534 direkt und für einen
Analogschalter 4536 über einen Inverter 4535 vorgesehen. Die Widerstande
R5 und R6 sowie ein Kondensator C1, die in der PID-Schaltung 453 vorge
sehen sind, ergeben zusammen eine Differentialschaltung mit einem Opera
tionsverstärker 4537. Ein Komparator 451 gibt das verglichene Ausgangs
signal über einen Schalter 4534 und die erwähnte Differenzschaltung auf
den Operationsverstärker 4537. Außerdem bilden der Widerstand R7 und der
Kondensator C2 zusammen eine Integrierschaltung mit dem Operationsver
stärker 4537. Der Schalter 4536 ist zu dem Kondensator C2 parallelgeschal
tet. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 4537 wird auf die Sub
traktionsschaltung 454 mit dem analogen Ausgangssignal des D/A-Wandlers
4525 der Justierschaltung gegeben. Das subtrahierte Signal wird über eine
Zenerdiode 455 auf die (nicht gezeigte) Lichtquellentreiberschaltung gege
ben.
Erfindungsgemäß wird das Ausgangssignal des Komparators 451 sowohl auf
die Justierschaltung 452 als auch auf die PID-Schaltung 453 gegeben. Das
digitale Justiersignal der Justierschaltung 452 wird auch über einen D/A-
Wandler 4525 auf die Subtraktionsschaltung 454 gegeben. Arbeitet das Sy
stem reproduzierend (d. h. sowohl das W.GATE-Signal als auch das ADJ.IN-
Signal haben einen niedrigen Wert), dann wird das verglichene Ausgangssig
nal des Komparators 451 nicht auf die Differentialschaltung mit dem Kon
densator C1 und den Widerständen R5 und R6 gegeben, da der Schalter
4534 auf der Stellung AUS gehalten wird. Deshalb wird die Leistungskom
pensation mit Hilfe der konventionellen Justierschaltung 452 durchgeführt.
Wenn, andererseits, das System aufzeichnet (d. h. das W.GATE-Signal einen
hohen und das ADJ.IN-Signal einen niedrigen Wert behält), wird über die
UND-Gatter 4531 und 4532 (oder über die UND-Gatter 4531 und 4532) und
den Inverter 4535 das Taktsignal auf die Schalter 4534, 4536 gegeben. Des
halb verbindet der Schalter 4534 das verglichene Ausgangssignal mit der
PID-Schaltung 453, die von dem Taktsignal abhängt. Des weiteren öffnet
der Schalter 4534 die Schaltung während der Schleifenoperation von ADJ.IN
(d. h. das ADJ.IN-Signal hält einen hohen Pegel), und es findet keine PID-
Regelung statt. Schließlich wird auf den Schalter 4536 über den Inverter
4535 das invertierte W.GATE-Signal und das Takt-Signal gegeben, und die
Integrationsregelung der PID-Schaltung 453 wird richtig ausgewählt.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Lichtstärke kompensiert, sowohl mit
Hilfe des konventionellen geschlossenen Schleifensystems als auch mittels
des PID-Steuersystems. Deshalb kann die automatische Lichtstärkekompen
sation mit Echtzeitwiedergabe durchgeführt werden.
Claims (11)
1. Stabilisierte Lasereinrichtung einer digitalen optischen Informationsspeicher- und
- - Wiedergabeeinrichtung, welche zum Speichern von Information einen ersten ("0") und einen zweiten ("1") Zustand benutzt, mit
- - einer Laserstrahlenquelle (1);
- - einer Einstelleinrichtung (436, 438) zum Einstellen erster und zweiter Bezugssignale;
- - einer lichterkennenden Einrichtung (3), welche das von der Laserstrahlenquelle (1) kommende Licht fotoelektrisch umwandelt und ein Erkennungssignal erzeugt; und
- - einer ersten Signalerzeugungseinrichtung (4341), die während des Wiedergabevorgangs ein erstes Signal erzeugt, welches der Differenz zwischen dem ersten Bezugssignal und dem Erkennungssignal aus der lichterkennenden Einrichtung (3) entspricht, wobei das erste Signal der Laserstrahlquelle (1) zugeführt wird;
gekennzeichnet durch
- - einen Speicher (4342) zum Speichern des ersten Signals während einer Auslesezeit bei der Wiedergabe;
- - eine zweite Signalerzeugungseinrichtung (4351), die während eines Aufzeichnungs vorgangs ein zweites Signal erzeugt, welches der Differenz zwischen dem Erkennungs signal aus der lichterkennenden Einrichtung (3) und einer Summe aus erstem und zweitem Bezugssignal entspricht; und
- - eine Schalteinrichtung (445),
- - die während des Aufzeichnungsvorgangs, wenn das Aufzeichnungssignal "0" ist, das erste Treibersignal, das im Speicher (4342) gespeichert ist, auf die Laserstrahlquelle (1) gibt
- - und die während des Aufzeichnungsvorgangs, wenn das Aufzeichnungssignal "1" ist, eine Summe aus dem ersten in dem Speicher (4342) gespeicherten Treibersignal und dem zweiten Signal, das durch die Signalerzeugungseinrichtung (4351) erzeugt wird, auf die Laserstrahlenquelle (1) gibt, wodurch eine rückgekoppelte Steuerung des Auf zeichnungssignals ("1") - also des eigentlichen Schreibsignals - vorgenommen wird.
2. Stabilisierte Lasereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Be
zugsignal der Einstelleinrichtung (438) auf einen Vervielfacher (437) gegeben ist, der mit
dem Ausgang eines Tiefpaßfilters (23) in Verbindung steht.
3. Stabilisierte Lasereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ausgang des Tiefpaßfilters (23) mit dem Schreibsignal beaufschlagt wird.
4. Stabilisierte Lasereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ausgang des Vervielfachers (437) auf einen Eingang eines Vergleichers (431) geführt
ist, dessen anderer Eingang mit einem anderen Bezugssignal der Einstelleinrichtung
(436) beeaufschlagt wird.
5. Stabilisierte Lasereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ausgang des Vergleichers (431) mit dem Eingang eines Fenstervergleichers (432)
verbunden ist, der das Ausgangssignal des Vergleichers (431) mit positiven und nega
tiven Schwellwerten vergleicht.
6. Stabilisierte Lasereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
erste Signalerzeugungseinrichtung (4341) mit einem Auf/Ab-Zähler (4342) in Verbin
dung steht, dessen Ausgang auf einen Digital-Analog-Wandler (4343) geführt ist.
7. Stabilisierte Lasereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Signalerzeugungseinrichtung (4351) mit einem Auf/Ab-Zähler (4352) in Ver
bindung steht, dessen Ausgang auf einen Digital-Analog-Wandler (4353) geführt ist.
8. Stabilisierte Lasereinrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ausgangssignale des Digital-Analog-Wandlers (4343, 4353) über
Zener-Dioden (31, 32) mit einer Lichtquellen-Treiberschaltung (44) verbunden sind.
9. Stabilisierte Lasereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ausgangssignal des Fenstervergleichers (432) auf UND-Gatter (4341, 4351) geführt
ist, welche Signalerzeugungseinrichtungen darstellen.
10. Stabilisierte Lasereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausgang des Tiefpaßfilters (23) mit der Lichtquellen-Treiberschaltung (44) ver
bunden ist.
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