DE69106253T2

DE69106253T2 - Steuervorrichtung für lichtaussendende Vorrichtung.

Info

Publication number: DE69106253T2
Application number: DE69106253T
Authority: DE
Inventors: David Ernest Call; Julian Lewkowicz
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2011-07-16
Also published as: DE69106253D1; JP2527855B2; JPH0644600A; US5185734A; EP0467616A2; EP0467616A3; EP0467616B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Steuersysteme für Laser oder andere lichtaussendende Vorrichtungen und im einzelnen auf Steuersysteme für in optischen Datenspeichereinrichtungen verwendete Festkörper-Laser.
Laser, insbesondere Festkörper-Laser, werden seit Jahren zur Erzeugung von Lichtstrahlen zum Aufzeichnen, Lesen und Löschen von Daten auf optischen Speichermedien verwendet. Es wurde festgestellt, daß es sowohl bei den Steuersystemen als auch beim Laser selbst zu unbeabsichtigten Veränderungen ihrer Betriebsparameter kommt. Außerdem schwanken die Betriebsparameter von einem Speichermedium zum anderen; solche Schwankungen sind bei sogenannten herausnehmbaren optischen Speichermedien von Bedeutung.
Natürlich ist es allgemein üblich, die Laser-Steuersysteme so zu kalibrieren, daß sie mit einem gegebenen optischen Medium arbeiten; bei einer solchen Kalibrierung muß gewöhnlich die Intensität des Laserlichtstrahls am optischen Speichermedium analysiert und anschließend der Betrieb der Laser-Steuerkreise so eingestellt werden, daß er auf die vorbestimmte oder gewünschte Lichtintensität am optischen Speichermedium abgestimmt ist. Solche Steuersysteme enthielten Digital-Analog-Wandler (DAC) zur Ermöglichung der Datenaufzeichnungs-, -lese- und -löschoperationen auf einem optischen Speichermedium.
Der Laserbetrieb wurde unabhängig vom optischen Medium gesteuert. US-A-4,709,369 zeigt zum Beispiel das Anlegen einer Gleichspannung, die den Spitzenwert von Lichtimpulsen aus einer Laserdiode darstellt, unabhängig vom Modulationsmuster der Lichtimpulse. In diesem Patent wird eine integrative Rückkoppelungsschleife gezeigt, welche die gewünschte Leistung des Lasers mit dem momentanen Ausgang des Anpassungsmittels vergleicht und einen Ausgangsstrom anlegt, der bewirkt, daß die Laserdiode Lichtimpulse mit dem gewünschten Wert liefert. Das Anpassungsmittel enthält eine Abtast- und Halteschaltung, die mit einer Integrator-Rückkoppelungsschleife kooperiert und mit einer Geschwindigkeit arbeitet, als ob das modulierte oder zerhackte Licht von der Laserdiode kontinuierlich eingeschaltet wäre. Die Anpasung des Lasers erfolgt durch den Menschen. Es ist wünschenswert, durch automatische Kalibrierung und Anpassung des Laserausgangs ganz auf das Eingreifen des Menschen zu verzichten.
US-A-4,503,467 zeigt einen Digital-Analog-Wandler, der von einem Vorwärtszähler angetrieben wird, der den Ausgang des Digital-Analog-Wandlers schrittweise von einem unteren Grenzwert bis zu einem oberen Grenzwert erhöht. Die Ausgangssignale der Licht empfangenden Einheiten, die als eine Reihe von Licht empfangenden Einheiten angeordnet sind, werden von Komparatoren mit einem Analog-Bezugssignal verglichen, welches Dunkelheit oder kein Licht darstellt. Speicher empfangen die Digitalsignale und werden von den Komparatoren gesteuert, um momentane Digitalwerte zu speichern, wenn die entsprechenden Komparatoren ihre Zustände verändern, das heißt, den numerischen Wert, der zur Erzeugung eines vorbestimmten Analog-Wertes verwendet wird, erfassen. Es ist wünschenswert, eine schnellere Kalibrierungstechnik bereitzustellen, bei der digitalisierte numerische Werte erst nach erfolgter Kalibrierung verwendet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Steuersystems für eine Licht aussendende Vorrichtung, zum Beispiel einen in einer optischen Datenspeichereinrichtung verwendeten Laser.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für eine Licht aussendende Vorrichtung, die folgendes aufweist: einen Steuerkreis zur Steuerung der Lichtaussendung von der Vorrichtung, einen Digital-Analog-Wandler zur Erzeugung von Analogsignalen zur Weitergabe an die Steuerschaltung, um die Intensität des ausgesendeten Lichts zu steuern, Mittel zum Senden von Digitalsignalen an den Digital-Analog- Wandler, entsprechend der geforderten Intensität des ausgesendeten Lichts, und Kalibriermittel zur Kalibrierung des Steuersystems zur Berücksichtigung von Veränderungen in den Parametern oder im Betriebszustand des Systems.
Gemäß der Erfindung ist das Steuersystem dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibriermittel ein Mittel zur Veränderung der Digitalsignale umfaßt, die an den Wandler gesendet werden, bis die Intensität des von der Vorrichtung ausgesendeten Lichts eine erste, unterste Grenze erreicht, und zum Speichern des Werts der Digitalsignale als ersten Digitalwert, ein Mittel zur Veränderung der an den genannten Wandler gesendeten Digitalsignale, bis die Intensität des von der Vorrichtung ausgesendeten Lichts eine zweite, oberste Grenze erreicht, und zum Speichern des Werts der Digitalsignale als zweiten Digitalwert, und ein Berechnungsmittel zur Berechnung der Veränderung der Lichtintensität (E) aus den gespeicherten Digitalwerten, dargestellt durch eine Veränderungseinheit des Digitalsignalwerts.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung steuert ein Digital-Analog-Wandler die Ausgangslichtintensität einer Laserdiode, zum Beispiel um Signale auf einer optischen Platte aufzuzeichnen. Ein Erfassungsmittel erfaßt den Laserstrahl oder den Ausgang seines Kalibrierungsfensters. Die Laserleistung für die Aufzeichnung wird kalibriert, indem zunächst der Digital-Analog-Wandler (DAC) so eingestellt wird, daß er dem Laser einen Antrieb mit einer vorbestimmten Mindest-Laserleistung liefert. Der numerische Eingang zum DAC wird erhöht, bis ein Analogvergleich der Laserstrahlintensität einen vorbestimmten Wert über dem Mindest-Laserleistungspegel erreicht. An diesem Punkt werden die Kalibrierungsschritte des DAC und der Laserschaltkreise gestoppt. Durch Berechnung in einem Mikroprozessor wird der Mindest-Leistungswert von dem Leistungsbezugswert subtrahiert, dann wird die Zahl der DAC-Einstellungen zwischen den beiden Leistungspegeln dividiert, um eine DAC-Effizienz zu erhalten, welche die Veränderung des Laser-Ausgangsleistungspegels pro DAC- Einheitswert-Eingangsveränderung ist. Dann werden die für den Betrieb des Lasers gewünschten Leistungspegel bestimmt. Anschließend wird durch Berechnungen das Verhältnis jedes DAC- Einheitswerteingangs zur Gewinnung eines absoluten Laser-Ausgangswerts bestimmt.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist, daß die Komparatoren für die Bestimmung des Mindestleistungspegels und des Höchst- oder Bezugsleistungspegels dann im normalen täglichen Betrieb des Lasers zur Erkennung von Zuständen mit zu geringer und zu hoher Leistung verwendet werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung soll nun, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, ein Ausführungsbeispiel beschrieben werden; es zeigt
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Datenspeichersystems mit optischer Platte, das ein Laser-Steuersystem gemäß der Erfindung ausgestaltet,
Fig. 2 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm, das den Betrieb des in Fig. 1 erläuterten Laser-Steuersystems zeigt,
Fig. 3 einen Schaltplan, der die Arbeitsweise der Kalibrierung, die Betriebsweise des in Fig. 1 erläuterten Laser-Steuersystems bei zu geringer und zu hoher Leistung zeigt,
Fig. 4 einen vereinfachten Plan der Arbeitsweise der ersten Kalibrierung des in Fig. 1 erläuterten Steuersystems,
Fig. 5 einen Plan, der die Arbeitsweise der Fehlererkennung bei zu niedriger oder zu hoher Leistung des in Fig. 1 erläuterten Steuersystems zeigt, und
Fig. 6 eine schematische Erläuterung einer optischen Aufzeichnungsplatte, auf der Leistungspegel- und Steuerpegel-Informationen aufgezeichnet werden, und die mit dem in Fig. 1 erläuterten Steuersystem verwendet werden kann.
Wenden wir uns nun im einzelnen den beiliegenden Zeichnungen zu, in denen gleiche Zahlen auf gleiche Teile und strukturelle Merkmale in den verschiedenen Figuren hinweisen. Eine magnetooptische Datenspeicherplatte 10 ist in geeigneter Weise drehbar in einem optischen Platten-Datenspeichersystem eingebaut (mechanische Details nicht dargestellt). Bei der praktischen Umsetzung des beschriebenen Ausführungsbeispiels können auch andere Arten von optischen Medien verwendet werden. Ein optisches System 11, das die üblichen Strahlenteiler usw. enthält, sendet einen Lichtstrahl durch die Objektivlinse 12 über den Lichtpfad 13 und empfängt reflektiertes Licht von der Platte 10 über denselben Pfad und dieselbe Objektivlinse 12. Der Laser 14 sendet einen Lichtstrahl durch das optische System 11 zur Platte 10, der von der Laser- Steuereinheit 15 gesteuert wird, wie später in Fig. 3 ausführlicher beschrieben wird. Das in Fig. 1 erläuterte Datenspeichersystem wird von einem programmierten Mikroprozessor 20 mit einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 21 gesteuert. Der Mikroprozessor 20 sendet über das Kabel 22 dem Digital- Analog-Wandler (DAC) 23 einen digitalen Wert. DAC 23 sendet ein Analogsignal an die Laser-Steuerschaltung 15, um die Intensität des vom Laser 14 zum optischen System 11 ausgesendeten Lichtstrahls zu bestimmen. Die Intensität des Laser-Ausgangslichtstrahls wird entsprechend der vom Mikroprozessor 20 oder anderen Datenverarbeitungsschaltungen gesendeten Daten moduliert. Die Leitung 24 zwischen dem Mikroprozessor 20 und der Laser-Steuerschaltung 15 ist eine zusätzliche Modussteuerung zur Steuerung der Laser-Steuerschaltung 15, wie später deutlich wird.
Die Intensität des Lasers 14 wird von einer Rückkoppelungsschaltung in der Laser-Steuerschaltung 15 gesteuert. Der Laser 14 sendet über den Lichtpfad 30 einen Hilfslichtstrahl zu einer Photodiode 31. Die Photodiode 31 verändert die Amplitude des Ausgangsstroms entsprechend der Intensität des über den Pfad 30 gesendeten Lichts, wie bekannt ist. Der Transimpedanz-Verstärker 32 spricht auf die Ausgangsstrom- Amplitude der Diode 31 an, die mit einem Bezugswert auf Leitung 33 verglichen wird, und liefert über die Leitung 34 Signale, die die Intensität des Ausgangsstrahls des Lasers 14 anzeigen. Der Potentiometer 38 paßt die Zunahme des Transimpedanz-Verstärkers 32 an, um einen Ziel-Lese- Ausgangsleistungspegel zu erhalten. Diese Anpassung bewirkt einen kalibrierten Signalpegel auf Leitung 34 in Volt pro Watt. Der Signalpegel auf Leitung 34 stellt dadurch den absoluten Licht-Leistungsausgang des Lasers 14 dar. Die Laser-Steuerschaltung 15 spricht unter normalen Betriebsbedingungen auf den Signalpegel auf Leitung 34 an und hält den Betrieb des Lasers 14 mit vorbestimmten Intensitätswerten aufrecht, wie bekannt ist.
Wie nachfolgend beschrieben wird, werden zusätzliche Schaltungen bereitgestellt, die das Signal der Leitung 34 verarbeiten, um eine automatische Kalibrierung des DAC 23 zu ermöglichen, so daß numerische Werte auf Kabel 22 präzise eine gewünschte Intensität des Ausgangslichtstrahls vom Laser 14 darstellen. Es wird erwartet, daß der DAC 23 jedesmal dann neu kalibriert wird, wenn eine neue Platte 10 in das Speichersystem eingelegt wird und/oder während vorbestimmter Fehlerkorrekturprozeduren. Die Kalibrierung des DAC 23 basiert auf Zunahmen in der Intensität des Ausgangslichtstrahls des Lasers 14 zwischen einem untersten oder sicheren Wert und einem obersten berechneten und vorbestimmten Betriebswert. Dieser oberste Wert wird, basierend auf dem Arbeitsbereich des optischen Mediums 10 sowie den Betriebsgrenzen des Lasers 14, vorherbestimmt.
Ein erster Analog-Komparator 40 empfängt an einem Eingang das Signal der Leitung 34, welches die Intensität des Ausgangslichtstrahls des Lasers 14 anzeigt. Auf Leitung 41 ist ein Referenzwert, der den gewünschten untersten oder sicheren Wert CAL VR1 anzeigt. Der Komparator 40 sendet über die Leitung 42 kontinuierlich ein Inaktiv-Signal an den Mikroprozessor 20, es sei denn, das Signal auf Leitung 34 zeigt an, daß der Laser 14 einen Lichtstrahl aussendet, dessen Intensität dem Mindestwert entspricht oder größer als dieser ist. In diesem Moment sendet der Komparator 40 über die Leitung 42 ein Aktiv-Signal an den Mikroprozessor 20. Der Mikroprozessor 20 speichert dann den DAC 23-Eingangswert in der Tabelle 43, um später Werte zu errechnen, die zur Steuerung des Lasers 14 dienen.
Das Programm des Mikroprozessors 20 erhöht, wie später beschrieben wird, dauernd den numerischen Wert über das Kabel 22, um hierdurch zu bewirken, daß der DAC 23 den Laser 14 so steuert, daß er ständig ansteigende Leistungspegel zur Erhöhung der Ausgangslichtintensität liefert. Dieses sich wiederholende stufenweise Erhöhen setzt sich solange fort, bis der Komparator 35, der dieselbe Bauweise wie der Komparator 40 hat, und in dem die Leitung 36 über den Schalter 36 an ein CAL VR2-Bezugssignal angeschlossen ist, an seinem ersten Eingang ein Signal auf Leitung 34 erkennt, dessen Amplitude größer ist, als das Bezugssignal auf Leitung 36, das eine maximale oder gewünschte Bezugs-Ausgangslichtintensität des Lasers 14 darstellt. Wenn der Komparator 35 erkennt, daß das Signal auf Leitung 34 kleiner als das Bezugssignal auf Leitung 36 ist, sendet er über die Leitung 37 ein Inaktiv-Signal an den Mikroprozessor 20. Sobald der Komparator 35 feststellt, daß das Signal auf Leitung 34 das Bezugssignal auf Leitung 36 überschreitet, wird über die Leitung 37 dem Mikroprozessor 20 ein Aktiv-Signal gesendet, woraufhin der Mikroprozessor 20 diesen DAC 23-Eingangswert in der Tabelle 43 speichert. An diesem Punkt hat der Mikroprozessor 20 den Meßteil der Anfangskalibrierung des DAC 23 abgeschlossen.
Es ist davon auszugehen, daß der Mikroprozessor 20 außerdem alle Aspekte des dargestellten Datenspeichersystems mit optischer Platte steuert. Zum Beispiel wird der Detektor 50, der die vom Medium 10 erfaßten Daten erkennt, auch gesteuert, um die Datensignale über die Leitung 51 zu senden, wie bekannt ist. Der Detektor 50 ist in optischer Detektor, der durch das optische System 11 optisch gekoppelt ist.
Fig. 2 erläutert in Form eines Ablaufdiagramms die im Hinblick auf das in Fig. 1 erläuterte Datenspeichersystem beschriebenen Operationen. Bei Schritt 55 setzt der Mikroprozessor 20 den Löschmodus für den Betrieb des Lasers 14. Löschmodus heißt nur, daß der Laser 14 bei konstanter Laser- Ausgangsintensität, das heißt, einer Intensität, wie sie zum Löschen von auf dem magnetooptischen Medium 10 aufgezeichneten Signalen verwendet wird, dauernd EIN geschaltet ist. Bei Schritt 56 sendet der Mikroprozessor 20 über die Leitung 22 eine Zahl, um den DAC 23 auf einen niedrigsten oder Mindest- Ausgangslicht-Intensitätspegel für den Laser 14 zu setzen. stellte Leistungsbereich errechnet wird, indem der vom Komparator 40 dargestellte Mindestleistungspegel Pmin von dem durch die Aktion des Komparators 35 dargestellten maximalen Leistungspegel Pmax subtrahiert wird (Pmax - Pmin). Der Mikroprozessor 20 berechnet dann den von den Komparatoren 35 und 40 ermittelten Bereich des DAC 23, indem die Zahl DACmin des DAC 23, die bei Ausführung des Maschinenschritts 57 gespeichert wurde, von dem Wert für DACmax subtrahiert wird. In Schritt 64 wird der berechnete Leistungsbereich (Pmax-Pmin) durch den DAC 23-Bereich (DACmax - DACmin) dividiert, um einen Wert E für die Leistungspegel-Änderung pro DAC 23- Schritt oder Änderung eines Einheitswerts in der numerischen Steuerung auf Leitung 22 zu erhalten. Ein solcher Wert E kann als die Darstellung der Gesamteffizienz der Laser-Steuerschaltung 15 und des Lasers 14 betrachtet werden.
In Schritt 65 verwendet der Mikroprozessor 20 dann den Wert E oder die Effizienz zur Berechnung der verschiedenen Einstellungen für den DAC 23 für Datenaufzeichnungs- und -löschoperationen. In Schritt 65 wird der digitale DAC-Eingangswert für die Aufzeichnung berechnet, indem der DACmin-Wert zu einem entsprechenden berechneten Aufzeichnungs- oder Lösch-Leistungspegel-Inkrement addiert wird. In der folgenden Gleichung steht "p" entweder für den gewünschten Aufzeichnungs- oder den gewünschten Löschleistungspegel;
P-Pmin/E ; (1)
Die Einstellung des DAC 23 für jeden gewünschten Leistungspegel P ist demnach:
DAC = DACmin + [(P-Pmin)/E] (2)
Der DACmin-Wert kann so ausgewählt werden, daß er Null beträgt, wodurch die Schritte 57 und 58 wegfallen. Der Schritt 56 setzt DACmin auf Null, was Pmin entspricht. In diesem Fall werden die Berechnungen von Schritt 65 dadurch vereinfacht, daß DACmin 0 ist, wodurch die Gleichung (2) reduziert wird auf:
DAC = P - Pmin/E (3)
und die Effizienz-Gleichung auf:
E = (Pmax - Pmin)/DACmax (4)
Die Effizienz E wird von der Tätigkeit der Diode 31, des Lesers 14, des Verstärkers 32 und der Laser-Steuerschaltung 15 sowie auch vom DAC 23 selbst beeinflußt. Veränderungen von "E" können auf Veränderungen jedes dieser Parameter hinweisen. Wiederholte Messungen von E sind für die Wartung und den Betrieb des Systems unerläßlich.
Die aus den Gleichungen (2) oder (3) errechneten Werte werden dann in der Tabelle 43 gespeichert und werden vom Mikroprozessor 20 während des normalen Betriebsablaufs verwendet. Während einer Datenaufzeichnungsoperation wird der bei Schritt 65 berechnete Wert verwendet, um den Zustand des Mediums 10 und der Fläche die momentan von dem über den Pfad 13 ausgesendeten Laserstrahl abgetastet wird, zu verändern. Zwischen den Aufzeichnungsschritten, das heißt, zur Aufzeichnung von "Nullen" oder keinen Veränderungen, wird der Leistungspegel des Lese-Laser-Ausgangslichts verwendet. Das in Fig. 1 erläuterte Datenaufzeichnungssystem ist jetzt für den Normalbetrieb vorbereitet, wie durch Schritt 66 angezeigt. An diesem Punkt werden die Komparatoren 35 und 40 jetzt zur Erkennung von Zuständen mit zu hoher bzw. zu niedriger Leistung bei der Lichtstrahlaussendung des Lasers 14 verwendet, wie später noch beschrieben werden soll.
Wenden wir uns nun der Fig. 3 zu, in der die Einzelheiten der Laser-Steuerschaltung 15 gezeigt werden. Ein Verstärker 70 der Laser-Steuerschaltung 15 empfängt ein Signal von Leitung 34. Ein Bezugseingang an Leitung 71 steuert den Verstärker 70 während der Leseoperationen. Das Widerstandsnetz 73 ist an Bezugsspannungen gekoppelt, wobei der über die Leitung 71 an den Verstärker 70 gesendete Vorspannungswert durch den Leseschalter 72 verändert wird. Der Unterschied in der Signalspannungsamplitude zwischen den Signalen der Leitung 34 und der Leitung 71 ist der Spannungs-Fehlerausgang zwischen einem gewünschten Lese-Laser-Ausgangsleistungspegel und dem tatsächlichen Laser-Ausgangsleistungspegel. Der Verstärker 70 verstärkt diese Fehlerspannung und sendet sie durch den Steuerschalter 75, der über das Signal vom Mikroprozessor 20, das über die Leitung 76 empfangen wird, geschlossen wird. Der Schalter 75 wird für die Leseoperationen geschlossen. Der Kondensator 77 glättet das vom Verstärker 70 empfangene Signal und wirkt wie ein Abtast- und Haltekondensator, wenn der Schalter 75 offen ist. Ein zweiter Verstärker 78 puffert und verstärkt das Fehlersignal, um es durch den Widerstand 79 zu einem steuernden Transistor 80 durchgehen zu lassen, der als Stromregler dient. Die Basis eines zweiten Transistors 81 ist an den Kollektor des Transistors 80 angeschlossen und liefert einen Strom von einer Bezugsguelle +V1, der durch die Spannungsverschiebungsdiode 82 fließt und von dort zu einer Laserdiode 14, um die Lichtaussendung zu bewirken. Der Wert des durch den Transistor 81 fließenden Stroms ist der Gesamtwert für den betreffenden Modus. Für die Aufzeichnung bedeutet dies, daß durch die Laserdiode 14 ein Aufzeichnungspegel des Stroms hindurchfließt, um diese anzusteuern, so daß sie einen Ausgangslichtstrahl aussendet, dessen Leistungs- oder Intensitätspegel für eine Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmedium geeignet ist. Zwischen den Schreib- oder Aufzeichnungsaktionen, das heißt, der Aufzeichnung von "Nullen" oder wenn auf dem vorher gelöschten Aufzeichnungsmedium keine Änderungen erfolgen, wird der vom Transistor 81 kommende Strom teilweise durch einen Transistor 86 zu einer Stromsenke 87 abgeleitet. Der Wert des zu der Stromsenke fließenden Stroms wird vom DAC 23 gesteuert und steuert somit die Licht-Aussendung des Lasers 14. Ein Schreib-Datensignal wird an den Schalter 90, dargestellt als Flip-flop, gesendet. Ein über die Leitung 91 gesendetes Transistor-Abschaltsignal macht den Transistor 86 nichtleitend. Diese Aktion zwingt den vom Transistor 81 kommenden Strom, durch die Laserdiode 14 zu fließen, um eine maximale Lichtaussendung, das heißt, einen maximalen Lichtausgang, zu bewirken. Gleichzeitig schaltet die Leitung 92 vom Flip-flop 90 den Transistor 93 auf Stromleitung, um den Strom in der Senke 87, der zuvor vom Transistor 86 geliefert wurde, zu ersetzen. Das Ergebnis ist die Aufzeichnung von binären "Einsen" auf dem Aufzeichnungsmedium 10, zum Beispiel durch Umkehrung der remanenten Magnetisierung des durch den Strahl auf Pfad 13 abgetasteten Bereichs. Wenn zum Flip-flop 90 ein Signal "nicht schreiben" gesendet wird, wird die Stromleitung der Transistoren 86 und 93 umgekehrt, um den Strom vom Transistor 81 umzuleiten, so daß die Lichtaussendung des Lasers 14 reduziert wird.
Während der Datenleseoperationen, mit geschlossenem Schalter 75, ist eine Steuerschleife des Lasers 14 vorhanden, so daß das Signal der Leitung 34 (welches die vom Laser ausgesendete Lichtleistung oder Intensität darstellt) mit dem Signal der Leitung 71 übereinstimmt (gewünschte Lese-Laser- Ausgangsleistung oder gewünschter Intensitätspegel). Jedesmal, wenn vom Mikroprozessor 20 der DAC 23-Eingangswert geändert wird, wird der Schalter 75 geschlossen und der Flip- flop 90 gesetzt. Dann wird der Transistor 86 stromleitend. Diese Aktion verändert die Stromamplitude in der Senke 87, so daß auch die Menge des vom Transistor 81 abgeleiteten Stroms verändert wird. Bei jeder Änderung des Eingangswerts zum DAC 23 ist eine zeitliche Verzögerung erforderlich, die es der oben beschriebenen Laser-Servorsteuerschleife erlaubt, einen ausgeglichenen Betriebspunkt zu erreichen. Während dieser zeitlichen Verzögerung findet eine Veränderung des durch den Transistor 81 fließenden Stroms statt. Während der Datenaufzeichnungs- oder -löschmodi wird der Schalter 75 offen gehalten, um zu verhindern, daß die oben beschriebene Servo-Aktion den Laserantriebsstrom beim Aufzeichnen oder Löschen verändert.
Die Komparatoren 35 und 40 dienen nicht nur der Kalibrierung des DAC 23, sondern auch der Erkennung von Zuständen mit zu niedriger oder zu hoher Leistung durch Veränderung der Komparator-Bezugswerte. Der Ausgangsanschluß des Schalters 105 ist zur Steuerung des Komparators 40 an die Leitung 41 angeschlossen. Während der Kalibrierungsphase schaltet der Mikroprozessor 20 durch Signal auf Leitung 24 (in Fig. 3 nicht gezeigt) den elektronischen Schalter 105 auf Leitung 107, so daß die Bezugsspannung VR1 über die Leitung 41 zum Komparator 40 geliefert wird, um zu erkennen, daß der Leistungsausgangspegel des Lasers 14 den Minimalwert erreicht hat. Im Normalbetrieb ist der Schalter 105 auf Leitung 106 geschaltet, womit angezeigt wird, daß vom Laser 14 eine minimale Leistung auszusenden ist. Ähnlich ist der Ausgang des Schalters 110 an die Leitung 36 als Eingang zum Schalt-Komparator 35 angeschlossen. Während der Kalibrierungsphase wird die Leitung 111 über den Schalter 110 mit der Leitung 36 verbunden, um den maximalen Leistungskalibrierungspegel zu bestimmen, der von VR2 angezeigt wird. Im Lese-Modus koppelt der Schalter 110 an Leitung 112 an, welche ein sicheres oder maximales Leseamplituden-Anzeigesignal zur Leitung 36 sendet, um sicherzustellen, daß die Intensität des Lese-Laserlichtstrahls niedrig genug ist, um ein unbeabsichtigtes Löschen von aufgezeichneten Informationen in dem vom Laserlichtstrahl 14 abgetasteten Bereich zu verhindern. Im Schreibmodus wird die maximale Leistungsanzeige für den Schreibmodus auf Leitung 113 zur Leitung 36 gesendet. Hierdurch wird eine zu hohe Leistung des Lasers 14 verhindert. In ähnlicher Weise, jedoch nicht notwendigerweise, wird das Signal für den Sicherheitswert des Löschpegels auf Leitung 114 im Löschmodus verwendet.
Wenn beide Schalt-Komparatoren 35 und 40 ihre jeweiligen Signale im Normalbetrieb über die Leitungen 42 und 37 senden, passieren diese Signale die logische ODER-Schaltung 100 durch den Schalter 101, der nur während der normalen Operationen geschlossen ist, und gehen über die Leitung 102 zum Mikroprozessor 20. Das Signal auf Leitung 102 unterbricht dann den Mikroprozessor 20, und dieser schaltet den Laser 14 ab.
Der zweistufige Leistungsbegrenzungsschutz nach oben und unten wickelt die folgenden Zustände ab. Wenn es in einer der Komponenten zu einer plötzlichen Veränderung kommt, wie zum Beispiel in Fig. 3 dargestellt, oder der optische Pfad plötzlich aufgrund von Reibteilchen oder aus anderen Gründen verlegt ist, so wird dies von den Leistungsbegrenzungs-Detektoren 35 und 40 im normalen Betriebsmodus erkannt. Eine verminderte Transparenz im optischen Pfad 30 reduziert den Photostrom von der Photodiode 31 , so daß die Laser- Steuereinheit 15 versucht, den Strom des Lasers 14 und somit seinen Leistungsintensitätsausgang zu erhöhen, wenn eine solche Erhöhung in Wirklichkeit nicht garantiert werden kann. In diesem Fall erkennt der Komparator 40, daß ein Zustand mit zu geringer Leistung vorliegt, was bewirkt, daß der Mikroprozessor 20 den Laserstrom abschaltet. Wenn es zu einer plötzlichen Veränderung kommt, zum Beispiel eine Veränderung, die innerhalb von 3 Mikrosekunden stattfindet, kommt es am Ausgang des Verstärkers 32 zu einem signifikanten Spannungsausschlag, der vom Komparator 40 entweder als ein Zustand mit zu geringer Leistung oder vom Komparator 35 als ein Zustand mit zu hoher Leistung erkannt wird. Ein Ausfall der Schaltungskomponenten in der Laser-Steuerschaltung 15 kann außerdem verschiedene Änderungen des Betriebs des Lasers 14 verursachen, die alle von den Komparatoren 35 und 40 erkannt werden und bewirken, daß der Mikroprozessor 20 den Laser zum Schutz der aufgezeichneten Daten abschaltet. Langsamere Veränderungen in der Effizienz des optischen Pfads, des Detektors 31, des Lasers 14 und der Steuerschaltung 15 und bei anderen Komponenten werden durch Rekalibrierung der Effizienz des DAC 23 erkannt, wie noch beschrieben wird.
Das Ablaufdiagramm der Fig. 4 zeigt eine Sequenz, die der Mikroprozessor 20 zur Kalibrierung des DAC 23 ausführt, beginnend bei einer Initialisierungszeit an Leitung 129. Bei Schritt 130 schließt der Mikroprozessor 20 den Schalter 75, um die Laser-Servosteuerung in die Lage zu versetzen ihren Betriebsleistungspegel zu ändern, da der DAC 23 veränderte Eingangswerte vom Mikroprozessor empfängt. Bei Schritt 131 wird der Schreibdateneingang inaktiv gehalten, so daß der Flip-flop 90 (Fig. 3) in einem inaktiven Status bleibt. Dieser Status des Flip-flop 90 bewirkt, daß der Transistor 86 angesteuert und somit stromleitend wird und daß der Transistor 93 nicht stromleitend wird. Bei Schritt 132 liefert der Mikroprozessor 20 die Mindest-Digitalwertsignale über Kabel 22 an DAC 23 (setzt DAC 23 auf Mindesteingangswert) . Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom in der Senke 87 vom Kollektorstrom des Transistors 81 subtrahiert.
Bei Schritt 133 wird über eine Zeitverzögerung erreicht, daß die in Fig. 3 erläuterte Steuerschaltung 15 und das optische Ansprechen stabile Zustände erreichen, die den Mindesteingangswert des DAC 23 wiedergeben. Dadurch wird der Kollektorstrom des Transistors 81 verändert, so daß die Ausgangslichtleistung vom Laser 14, dargestellt durch das Signal auf Leitung 34, auf das gewünschte, vom Signal der Leitung 71 dargestellte Signal abgestimmt ist.
Bei Schritt 134 öffnet der Mikroprozessor 20 den Schalter 75, um den Kollektorstrom des Transistors 81 auf einem konstanten Wert zu halten, der durch den aktuellen digitalen Eingangswert des DAC 23 bestimmt wird. In Schritt 135 aktiviert der Mikroprozessor 20 das Schreibdatensignal, indem er den Flip- flop 90 in den Aktiv-Status setzt. Der Aktiv-Status des Flip- flop 90 zwingt den Transistor 86 dazu, nicht stromleitend, und den Transistor 93 stromleitend zu sein. In diesem Moment wird der gesamte Strom vom Kollektor des Transistors 81 zur Laserdiode 14 geliefert, was bewirkt, daß diese Licht mit einem maximalen Leistungspegel aussendet, wie durch die Einstellung des DAC 23 bestimmt wird. Der Mikroprozessor 20 erfaßt dann bei Schritt 136 das Ausgangssignal vom Komparator 40 auf Leitung 42. Ist das Signal vom Komparator 40 inaktiv (zum Beispiel relativ negativ), wie durch Schritt 137 erfaßt, inaktiviert der Mikroprozessor 20 die Schreibdaten (setzt den Flip-flop 90 zurück) und schließt in Schritt 138 den Schalter 75.
Bei Schritt 139 wird der vom Mikroprozessor 20 auf Kabel 22 gesendete Wert um einen vorbestimmten Betrag erhöht. Dieser vom DAC 23 geänderte Eingang ist von einer zeitlichen Verzögerung 140 gefolgt, bevor die Schritte 134-137 wiederholt werden, bis der Komparator 40 ein Aktiv-Signal (zum Beispiel ein relativ positives Signal) auf der Leitung 42 liefert, was bewirkt, daß der Mikroprozessor 20 die Schleife verläßt, da vom Laser 14 eine Mindest-Ausgangslichtleistung erzeugt wurde.
Bei Schritt 141 wird die Leitung 37 abgetastet, um festzustellen, ob sie immer noch inaktiv ist. Wenn das Signal der Leitung 37 bei Schritt 142 aktiv ist, dann ist eine Fehlerbedingung eingetreten, das heißt, die Höchst- und Mindestgrenzen dürften nicht gleich sein. Wenn das Signal der Leitung 37 bei Schritt 142 inaktiv ist, dann speichert der Mikroprozessor 20 bei Schritt 144 den Mindestwert (DACmin) in Tabelle 43 des RAM 21. Der Mikroprozessor 20 tritt dann in eine Betriebsschleife ein, mit den Schritten 145-152, um den vom Schalt-Komparator 35 erkannten maximalen Leistungspegel zu finden. Schritt 145 beziehungsweise 146 inaktivieren die Schreibdaten (setzen den Flip-flop 90 zurück) und schließen den Schalter 75.
Bei Schritt 147 wird der DAC 23-Eingangswert um eine vorbestimmte Anzahl von Einheiten, zum Beispiel 1, 2 oder 3, erhöht. Der Mikroprozessor 20 zählt die Zunahmen der DAC 23- Schritte und speichert die Stückzahl in der Tabelle 43. Nachdem der DAC-Eingangswert erhöht wurde, kommt es zu einer Zeitverzögerung 148, die es dem Lasersystem erlaubt, sich auf einen stabilen Zustand einzupendeln. Bei Schritt 149 beziehungsweise 150 wird der Schalter 75 geöffnet und die Schreibdaten werden aktiviert (der Flip-flop 90 gesetzt) . Bei Schritt 151 tastet der Mikroprozessor 20 die Leitung 37 auf einen Aktiv- oder Inaktiv-Signalzustand ab. Wenn das Signal der Leitung 37 bei Schritt 152 inaktiv ist, erfolgt ein Wiedereintritt in die Schleife und eine Wiederholung, bis Leitung 37 aktiv wird. Wenn das Signal auf Leitung 37 aktiv ist, speichert der Mikroprozessor 20 in Schritt 153 den aktuellen DAC 23-Eingangswert in der Tabelle 43 als DACmax, setzt in Schritt 154 den Flip-flop 90 zurück, um die Schreibdaten zu inaktivieren, und schließt in Schritt 155 den Schalter 75. Von Schritt 155 setzt der Mikroprozessor 20 dann mit Schritt 64 der Fig. 2 über die Leitung 156 seine Operation fort.
Fig. 5 ist ein verkürztes Ablaufdiagramm der normalen Arbeitsweise des Mikroprozessors, das zeigt, wie ein Zustand mit zuwenig oder zuviel Leistung erkannt wird.
Der Mikroprozessor 20 hat einen bekannten Interrupt-Eingang. Das Signal auf Leitung 102 wird an diejenigen Realzeit-Interrupts dieses Mikroprozessors 20 gesendet, die eine hohe Priorität haben. Sobald ein Signal auf Leitung 102 den Interrupt aktiviert, wie zum Beispiel bei Schritt 160, wendet sich der Mikroprozessor 20 umgehend diesem Interrupt zu. Bei Schritt 161 schaltet der Mikroprozessor 20 den Laser 14 in Reaktion auf den empfangenen Interrupt ab. Bei Schritt 162 kann der Laser 14 rekalibriert werden, um festzustellen, ob ein momentaner oder intermittierender Zustand vorliegt. Ist die Rekalibrierung erfolgreich, wird bei Schritt 165 ein normaler Betrieb fortgesetzt, wobei in einem Fehlerprotokoll in der üblichen Weise ein Fehler notiert wird. Ist die Rekalibrierung nicht erfolgreich, wird ein Dauerfehler gesetzt und der Laser 14 wird bis zur Ausführung manueller Fehlerbehebungsmaßnahmen abgeschaltet.
Fig. 6 ist eine vereinfachte schematische Draufsicht auf eine Datenspeicherplatte 10 mit einem Bereich 172, in dem nominelle Werte (empfohlene Laserintensität) für die Aufzeichnung, das Löschen und das Lesen von Daten von der Platte 10 gespeichert sind. Solche Zahlen können bei der Herstellung der Platte 10 bereitgestellt werden und vom Mikroprozessor 20 zur Berechnung der digitalen Eingangswerte für den DAC 23 verwendet werden, für geforderte Laser-Ausgangsleistungswerte für den Betrieb mit einer bestimmten einzelnen Platte. Wenn eine Platte 10 mit der Kalibrierungsinformation im Bereich 171 in ein Plattenspeichersystem geladen wird, dann wird während der Initialisierung diese Information vom Mikroprozessor 20 gelesen und bei der Initialisierung des Speichersystems für die jeweilige Platte 10 verwendet. In einem anderen Aspekt der beschriebenen Anordnung kann bei der Herstellung des in Fig. 1 erläuterten Speichersystems der DAC 23 im Werk kalibriert werden. Diese Ergebnisse der Leistungskalibrierung und Leistungsberechnung des DAC können in einem nullspannungsgesicherten Langzeitspeicher im PROM 171 gespeichert werden, um später im Speichersystem verwendet zu werden. Bei nachfolgenden Leistungskalibrierungen des DAC 23 wird der neugewonnene DAC-Leistungswert "E" mit dem im PROM 171 gespeicherten Anfangswert E verglichen. Ein solcher Vergleich ist bei der Messung von Veränderungen des Leistungswerts E des DAC 23 über einen längeren Zeitraum oder bei bekannten Betriebsbedingungen nützlich. Bei Überschreitung der Grenzen wird eine Fehlerbedingung gemeldet, der Fehler kann dann manuell behoben werden. Die DAC-Kalibrierung erkennt bei Verwendung der beschriebenen Anordnung solche Schwankungen im Betrieb jedes optischen Datenspeichersystems oder einer anderen optischen Vorrichtung.

Claims

1. Ein Steuersystem für eine lichtaussendende Vorrichtung (14), folgendes aufweisend:

eine Steuerschaltung (15) zum Steuern der Aussendung von Licht von der genannten Vorrichtung,

einen Digital-Analog-Wandler (23) zur Erzeugung von Analog-Signalen, die an die genannte Steuerschaltung (15) gesendet werden, um die Intensität des genannten ausgesendeten Lichts zu steuern,

Mittel (20) zum Senden von Digital-Signalen an den genannten Digital-Analog-Wandler entsprechend der geforderten Intensität des genannten ausgesendeten Lichts, und

Kalibriermittel zur Kalibrierung des genannten Steuersystems zur Berücksichtigung von Schwankungen in den Parametern oder im Betriebszustand des genannten Systems,

dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Kalibriermittel folgendes aufweist:

Mittel (20) zum verändern der an den genannten Wandler gesendeten Digital-Signale, bis die Intensität des von der genannten Vorrichtung ausgesendeten Lichts einen ersten Mindestpegel erreicht hat, und Speichern des Werts der genannten Digital-Signale als einen ersten Digitalwert,

Mittel (20) zum Verändern der zum genannten Wandler gesendeten Digital-Signale, bis die Intensität des von der genannten Vorrichtung ausgesendeten Lichts einen zweiten Höchstpegel erreicht hat, und Speichern des Werts des genannten Digital-Signals als zweiten Digital-Wert, und

Berechnungsmittel (20) zur Berechnung der Veränderung der Lichtintensität (E) aus den genannten gespeicherten Digital-Werten, dargestellt durch eine Veränderungseinheit des digitalen Signalwerts.

2. Ein Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Kalibriermittel folgendes aufweist:

Mittel (20) zum Teilen der Differenz zwischen dem genannten ersten und dem genannten zweiten Digitalwert durch die Differenz zwischen dem genannten Höchst- und Mindest-Lichtintensitätspegel, zur Berechnung des Werts für E.

3. Ein Steuersystem nach jedem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibriermittel folgendes aufweist:

Mittel (30, 31, 32) zum Messen der Intensität des genannten ausgesendeten Lichts, während dieses verändert wird,

erste Vergleichsmittel (40) zum Vergleichen der genannten gemessenen Lichtintensität mit einem Signal, das den genannten Mindestwert darstellt, und um an das genannte Berechnungsmittel ein erstes Signal zu senden, wenn der genannte Mindestwert nicht überschritten wird, und ein zweites Signal, wenn der genannte Mindestwert überschritten wird, und

zweite Vergleichsmittel (35), zum Vergleichen der genannten gemessenen Lichtintensität mit einem Signal, das den genannten Höchstwert darstellt, und um an das genannte Berechnungsmittel ein drittes Signal zu liefern, wenn der genannte Maximalwert nicht überschritten wird, und ein viertes Signal, wenn der genannte Maximalwert überschritten wird.