NL194970C

NL194970C - Inrichting voor het verschaffen van een nauwkeurig foutsignaal in een optische registratieaandrijfinrichting.

Info

Publication number: NL194970C
Application number: NL8801928A
Authority: NL
Inventors: Kazuhiko Nakane; Teruo Furukawa; Kyosuke Yoshimoto; Masayoshi Shimamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-08-04
Filing date: 1988-08-03
Publication date: 2003-09-02
Also published as: US5007038A; JPS6439633A; NL8801928A; NL194970B

Description

1 194970

Inrichting voor het verschaffen van een nauwkeurig foutsignaal In een optische registratleaandrljf-Inrichtlng

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verschaffen van een nauwkeurig foutsignaal in een 5 optische registratie-aandrijfinrichting met verschillende bedrijfsmodussen, waaronder het registreren, reproduceren en uitwissen van gegevens, en verder registratiemedia met verschillende reflectievermogens gebruikend, omvattende middelen voor het met een gefocusseerde lichtbundel verlichten van een registratie-oppervlak voor het registreren, reproduceren en uitwissen van gegevens en middelen voor het detecteren van vanaf het registratie-oppervlak gereflecteerd licht en het vormen van een foutsignaal uit de 10 gedetecteerde licht, alsmede middelen voor het omzetten van het foutsignaal van een stroom in een spanning.

Een dergelijke inrichting is bekend uit de Europese octrooiaanvrage nr. 0.095.766. In deze bekende inrichting wordt een aantal fouten vergeleken met een van tevoren bepaalde waarde en wordt de versterking van een versterker in overeenstemming het vergelijkingsresultaat door middel van een terugspeelconditie-15 discriminator omgeschakeld naar één van een aantal waarden. Meer in het bijzonder wordt door middel van een verwerkingsschakeling het detectiesignaal van een fotodlodes omvattende opnemer aan de terugspeel-conditiediscriminator toegevoerd en wordt de versterking van de versterker naar één van een aantal waarden omgeschakeld.

In een optisch schijfsysteem of een optomagnetisch schijfsysteem wordt gebruikelijk voorzien in 20 lichtvermogen van lage intensiteit voor verlichting wanneer gegevens worden gereproduceerd, terwijl wordt voorzien in lichtvermogen van hoge intensiteit voor verlichting wanneer gegevens worden geregistreerd. Een foutsignaal dat wordt gebruikt voor de lichtstip-spoorvolgservo of -focusseringsservo benut licht dat wordt gereflecteerd of doorgelaten door een schijf. Daardoor verandert met een verandering In lichtvermogen ook het foutsignaal. Om een stabiel servosignaal te verkrijgen is daarom het niveau van het foutsignaal 25 wenselijk constant, ongeacht zelfs een grote verandering in het lichtvermogen. Om hieraan te voldoen, is het de praktijk geweest de versterkingsfactor van een voorversterker voor het versterken van een detector-uitgangssignaal in stappen te schakelen, één ten tijde van de reproductie en de andere ten tijde van het registreren. Een specifiek voorbeeld van een dergelijk systeem is beschreven in Japanse ter inzage gelegde octrooiaanvrage 6.022.746. De basisopbouw van het systeem zal worden beschreven onder verwijzing naar 30 figuur 5 van de nog te bespreken tekening, die een schakelschema is, dat een servoversterkingsfactor-stuurschakeling laat zien, die wordt gebruikt bij een werkwijze voor het aandrijven van een registratiemedium volgens de stand van de techniek.

Verwijzend naar figuur 5 geeft verwijzingscijfer i een fotosensor aan, 2 een verschilversterker voor een uit-het-brandpuntsignaalsysteem, 3 en 5 versterkers voor het verschaffen van een spoorvolgservo-35 aanstuursignaal aan een uitgangsklem 6, 7 een defocusseringssignaalsysteemvereschilversterker, 8 en 10 versterkers voor het verschaffen van een focusseringsservo-aanstuur-signaal aan een uitgangsklem 11,12 en 13 een totale reflectielichtsysteeminversieversterker en een filter, en zijn 4 en 9 transistoren, die zijn aangebracht tussen filter 13 en versterkers 3 en 5. Bij een dergelijk systeem volgens de stand van de techniek wordt de uitgangsstroom van de fotosensor 1 door een versterker 2 omgezet in een spanning die 40 dan wordt doorgelaten door een versterker 3 die de versterkingsfactor naar één of twee waarden kan schakelen, om aldus te voorzien in een foutsignaal. In dit geval kan door het schakelen van de versterkingsfactor van de versterker 3 ten tijde van de reproductie of registratie het foutsignaalniveau in een van tevoren bepaald bereik worden gehouden en kan een stabiel spoorvolgservosignaal worden verkregen.

Ook kan op dezelfde wijze een focusseringsservoslgnaal worden verkregen.

45 Het optische schijfsysteem volgens de stand van de techniek heeft de hierboven beschreven eenvoudige opbouw, omdat geen aandacht is besteed aan het van doen hebben met verschillende soorten registratiemedium voor hetzelfde systeem. Dit is zo omdat in dit geval de verhouding van de grootte van het fotosensoruitgangssignaal waar men mee van doen heeft tussen het geval van reproductie en het geval van registratie ongeveer 1:10 is, zodat de uitgangsspanningen van de versterkers 2 en 7 niet kleiner dan de 50 versterkerfout worden ten tijde van de reproductie, op welk moment het uitgangssignaal laag is en ten tijde van het registreren binnen het toelaatbare bereik van het versterkeruitgangssignaal kunnen worden gehouden, op welk moment het uitgangssignaal hoog is. Wanneer echter aandacht wordt besteed aan het van doen hebben met verschillende soorten registratiemedia voor hetzelfde systeem, varieert het lichtvermogen dat wordt gebruikt voor reproductie, registratie en schrapping met de individuele media en 55 varieert ook het lichtreflectievermogen van het mediumoppervlak. Daarom varieert het gereflecteerde lichtvermogen dat het product van het lichtvermogen van de verlichting en lichtreflectievermogen is, aanzienlijk. Dientengevolge bedraagt de verhouding tussen de minimale en maximale waarde van het 194970 2 sensoruitgangssignaal één tot verschillende honderden. Om deze reden overschrijdt, indien een verster-kingsfactor die niet kleiner is dan de versterkerfout wordt verschaft ten tijde van het lage uitgangssignaal, dew versterkingsfactor ten tijde van het hoge uitgangssignaal het uitgangssignaalbereik. Indien anderzijds een versterkersfactor in het normale uitgangssignaalbereik wordt verschaft ten tijde van het hoge uitgangs-5 signaal is ten tijde van het lage uitgangssignaal de versterkingsfactor kleiner dan de fout, zodat het onmogelijk wordt welk signaal dan ook af te nemen.

De uitvinding is bedoeld om de hierboven beschreven problemen op te lossen, en haar doel is te voorzien in een inrichting die het mogelijk maakt dat te allen tijde in geval van gebruik van registratiemedia met verscheidene karakteristieken een foutsignaal van hoge nauwkeurigheid kan worden gebruikt.

10 Hiertoe is de inrichting, zoals in de aanhef omschreven, voorzien van schattingsmiddelen voor het schatten van van een vermogen van het gereflecteerde licht uit een product van het vaste, in code vastgelegde, reflectievermogen van de registratiemedia en een van de bedrijfsmodus afhankelijk vermogen van de lichtbundel, en van selectiemiddelen voor het uit een aantal waarden selecteren van een versterking van de omzettingstrap onder besturing van de schattingsmiddelen.

15 Met de hierboven beschreven inrichting kan het foutsignaal in een normaal bedrijfsbereik van de schakeling worden behandeld en kan een zeer nauwkeurige besturing worden verkregen.

De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hemd van de tekening, waarin: figuren 1 en 2 respectievelijk een blokschema en een schakelschema zijn van een systeem voor het 20 aandrijven van een registratiemedium; figuren 3 en 4 respectievelijk een blokschema en een schakelschema zijn, die een andere uitvoeringsvorm van een systeem voor het aandrijven van een registratiemedium laten zien, en; figuur 5 een schakelschema is, dat een servoversterkingsfactorstuurschakeling laat zien, die wordt gebruikt bij een werkwijze voor het aandrijven van een registratiemedium volgens de stand van de techniek. 25

Figuur 1 is een blokschema dat de uitvoeringsvorm van een registratiemediumaandrijfsysteem laat zien en figuur 2 is een schakelschema dat het systeem van figuur 1 gedetailleerd laat zien. In figuren 1 en 2 geeft het verwijzingsgetal 101 een fotosensor voor het detecteren van vanaf een registratiemedium gereflecteerd licht aan, 102 een stroom-naar-spanningomzettingsversterker voor het omzetten van de fotosensoruitgangs-30 stroom in spanning om te worden verschaft als een foutsignaal, 103 een besturingseenheid voor het instellen van de stroom-naar-spanningomzettingsversterkingsfactor van de versterker 102,104 een stroomversterker met variabele versterkingsfactor en 105 een stroom-naar-spanningomzetter.

De stroomversterker 104 is voorzien van een stroomspiegelschakeling die bestaat uit transistoren 107 tot en met 109 en een stroomschakelketen die bestaat uit transistorverschilversterkers 110,111, en 112,113. 35 De stroom-naar-spanningomzetter 105 bestaat uit een terugkoppelweerstand voor stroom-naar-spanningomzetting en een operationele versterker 115.

Nu zal de werking van het systeem van figuur 2 worden beschreven.

De uitgangsstroom l101 van de fotosensor 101 wordt toegevoerd aan de transistor 107 van de stroomspiegelschakeling. De emitteroppervlakten en collectorstromen van de transistoren 107 tot en met 109 40 aangegeven met A107 en lc107> Aiw en A108 en lc109 geldt op basis van het goed berekende werkingsprincipe van de stroomspiegelschakeling de betrekking Ι°107 Ι°108 lC109 A—= A—= A— (') λ107 Λ10β λ109 45 Aangezien te107 = '101 I®108 = aIZ * <ioi (2) m107 IC _ .1 IC109"A107 ,101 50

Door het geschikt bepalen van de emitteroppervlakteverhoudingen A10a/A107 en A109/A1OT van de transistoren 107 tot en met 109 kan de fotosensoruitgangsstroom l101 met de gewenste versterkingsfactor worden versterkt. De collectorstroom lc108 van de transistor 108 wordt door middel van een stroomschakelaar die bestaat uit de verschilversterkertransistoren 110 en 111 toegevoerd en de collectorstroom lc109 van de 55 transistor 109 wordt door middel van een stroomschakelaar die bestaat uit verschilversterkertransistoren 112 en 113 toegevoerd. De som van de collectorstroom lc1t1 en lc113 van de transistoren 111 en 113 vormen de uitgangsstroom l104 van de stroomversterker 104. Van de verschilversterkertransistoren 110 en 111 wordt 3 194970 die met de hogere van hun basispotentialen VB110 en VB111 geleidend gemaakt, terwijl de andere met de lagere basispotentiaal niet-geleidend wordt gemaakt. Aldus kan door het vanaf de besturingseenheid 103 aan de transistoren 110 en 111 geven van een verschilspanningssignaal de toevoerweg van stroom lc111 worden geschakeld om te verkrijgen 5 lc1n = lc10e (wanneer VB110 < VB113) of lcin = 0 (wanneer VB110 > Bb111)

Zoals voor de transistoren 112 en 113 kunnen we gelijksoortigerwijze verkrijgen 10 lc113 = lc109 (wanneer VB112 < VB113) of lc113 = 0 (wanneer VB112 > VB112

De uitgangsstroom van de stroomversterker 104 kan dus worden geschreven als 15 1-104 = β·Ιΐ08 + Wl09 waarin 1 wanneer VB110 < VB111 8 " 0 wanneer VB110 > VB111 1 wanneer VB112 < VB113 20 ~ 0 wanneer VB112 > VB113 dat wil zeggen dat a en b variabelen zijn, die de schakeltoestand vertegenwoordigen. Gebruikmakend van de vergelijking (2),

I (a Al0e . h Al09^ I

25 No* - ' a107 + b' A107/ * 101 (4)

Met de stroomversterker 104 kan de versterkingsfactor vrij worden ingesteld en kan een aantal versterkings-factoren van de één naar de ander worden geschakeld in overeenstemming met een logisch signaal vanaf de besturingseenheid 103.

30 De stroom-naar-spanningomzetter 105 zet de ingangsstroom -l104 om in een spanningssignaal V10S.

De weerstandswaarde van de terugkoppelweerstand 114 aangevend R114 te zijn, verkrijgen we uit de karakteristieken van de van de operationele versterker 115 gebruikmakende goed bekende stroom-naar-spanningomzettingsschakeling V=R I,04 35

Uit de vergelijkingen (4) en (5) heeft de stroom-naar-spanningomzettingsversterker 104 die bestaat uit de stroomversterker 104 en stroom-naar-spanningomzetter 105 een ingang/uitgangskarakteristiek die is uitgedrukt als 40 Vl05=(a'^ + b‘^f)'Rl14'1101 (6) en kan de versterkingsfactor instellen en schakelen. Afhankelijk van de combinatie van a en b kan de versterkingsfactor op één van vier waarden worden ingesteld, n.^l“.R .^255.r .

AR U A M114 A n114 40 A107 «107

Aioe + ^09 γϊ “A^ R"4 (7)

In deze uitvoeringsvorm is met het oog op de eenvoud slechts voorzien in twee schakelingen a en b, maar 50 gebruikelijk is het mogelijk n circuits te schakelen en dit geval kan de versterkingsfactor op één van ten hoogste 2n waarden worden ingesteld.

De versterkingsfactor van elke schakeling kan volkomen vrij worden Ingesteld; zo kunnen bijvoorbeeld 2" versterkingswaarden worden ingesteld op een uniform interval zoals 2°, 2\ 22..... 22^1.

In het registratiemedlumaandrijfsysteem heeft het dynamisch bereik van het lichtvermogen van de 55 verlichting een reikwijdte van bij benadering 1 tot en met 10, terwijl die van het reflectievermogen van het medium eveneens een reikwijdte van bij benadering 1 tot en met 10 heeft, zoals eerder is uiteengezet in verband met de problemen volgens de stand van de techniek. Het dynamische bereik van de intensiteit van 194970 4 het gereflecteerde licht, dat wil zeggen het dynamische bereik van de uitgangsstroom l101 van de fotosensor 101 is het product van de hierboven genoemde reikwijdten, dat wil zeggen deze heeft een reikwijdte van ongeveer 1 tot en met 100. In een feitelijke schakeling is het moeilijk hoge nauwkeurigheid over het totale dynamische bereik zoals hierboven genoemd te garanderen.

5 In het registratiemediumaandrijfsysteem worden elk van de registratie-, reproductie- en uitwisbedrijfstypen en lichtvermogen van de verlichting herkend en wordt het reflectievermogen van de verlichting herkend en wordt het reflectievermogen van het medium dat wordt gebruikt als een code in het medium vastgehouden. Daardoor is het mogelijk een maximale versterkingsfactor en een minimaal lichtvermogensniveau van de verlichting te handhaven en deze van tevoren ingestelde waarden uit te lezen. Het is dus mogelijk de 10 intensiteit van gereflecteerd licht op basis van de uitgelezen gegevens te schatten.

De besturingseenheid 103 berekent een optimale stroom-naar-spanningomzettingsversterkingsfactor in overeenstemming met de fotosensoruitgangsstroom l101 die op deze wijze is verkregen en stelt de berekende versterkingsfactor voor de versterker 102 in.

Een praktisch voorbeeld van het Instellen van de versterkingsfactor voor de versterker 102 is als volgt.

15 Lichtvermogen van de verlichting voor reproductie:

0,4 tot en-met 2,0 mW

Lichtvermogen voor de verlichting voor registratie:

5,0 tot en met 10,0 mW

Lichtvermogen van de verlichting voor uitwissing:

20 6,0 tot en met 15,0 mW

Reflectievermogen van medium: 10 tot 90%

Aldus wordt de gevoeligheid van de fotosensor met K aangevend, de fotosensoruitgangsstroom l101 gegeven als 25 0,04 tot en met 13,5 K (dat wil zeggen maximale waarde = minimale waarde maal 338)

Voor het het dynamische schattingsbereïk van de uitgangsspanning V105 houden binnen een bereik van 1 tot en met 10, wordt de versterkingsfactor als volgt ingesteld en geschakeld.

Reflectievermogen van medium. Bedrijfsstatus en lichtvermogen van de verlichting. Gereflecteerd lichtvermogen. Versterkingsfactor stroomversterker. Uitgangsspanning V10s. Reproductie. Registratie.

30 Uitwissing.

Op deze wijze kan het dynamische bereik, dat zonder versterkingsfactorschakelen 1 tot en met 338 is geweest, worden gehouden binnen 0,36 tot en met 2,7, dat wil zeggen 1 tot en met 7,5.

In dit voorbeeld kan de versterkingsfactor van de stroomversterker worden geschakeld naar één van acht waarden, in afhankelijkheid van het reflectievermogen van het medium, bedrijfstype en lichtvermogen van 35 de verlichting, maar het is mogelijk het dynamische bereik fijner te verdelen of versterklngsfactor- omschakeling afhankelijk van alleen het lichtvermogen van de verlichting toe te staan. Verder is het In een systeem dat een beperkt bedrijf heeft, mogelijk het omschakelen van alleen het reflectievermogen toe te staan. Een voorbeeld van versterkingsfactorinstelling in een systeem voor het omschakelen van de versterkingsfactor van de stroomversterker afhankelijk van het bedrijfstype of lichtvermogen van de 40 verlichting zal hieronder worden getoond. Dit voorbeeld gaat van dezelfde aanname uit als In het voorafgaande voorbeeld.

Reflectievermogen van medium. Bedrijfstoestand en lichtvermogen van de verlichting. Gereflecteerd lichtvermogen. Versterkingsfactor stroomversterker. Uitgangsspanning V10S. Reproductie. Registratie, uitwissen.

45 In dit geval is het dynamische bereik 1 tot en met 54. In een systeem, waarin de stroom- versterkingsfactor van de stroomversterker wordt omgeschakeld in afhankelijkheid van alleen het reflectievermogen van het medium kan het dynamische bereik als volgt binnen 1 tot en met 112,5 worden gehouden.

Reflectievermogen van medium. Bedrijfstoestand en lichtvermogen van de verlichting. Versterkingsfactor 50 stroomversterker. Uitgangsspanning V.

Het zal worden gezien dat het bereik van 1 tot en met 338 kan worden gereduceerd tot eenderde door eenvoudige deling.

Verder is het mogelijk de stroom-naar-spanningomzettingsversterker 102 op te bouwen met een stroom-naar-spanningomzetter 105 en een spanningsversterker 106 met variabele versterkingsfactor, zoals 55 is getoond in figuur 3. Figuur 4 laat een voorbeeld van de gedetailleerde schakelingsinrichting in dit geval zien. Een weerstand 105 vormt de stroom-naar-spanningomzetter en de spanningsversterker 106 met variabele versterkingsfactor is voorzien van een als spanningsvolger verbonden operationele versterker 116,

Claims

5 194970 een omkeringsversterker die is verbonden met operationele versterker 117 en ingangsweerstanden 118 en 119, een terugkoppelweerstand 120 en analoge schakelaars 121 en 122 voor het instellen van de versterkingsfactor van de versterker 117. De werking van de schakeling van figuur 4 zal nu worden beschreven. 5 De uitgangsstroom ll01 van de fotosensor 101 wordt door de weerstand 105 die een weerstandswaarde wR105 heeft, omgezet in een spanning l101.R105· De uitgangsspanning van de spanningsvolger 116 vormt eveneens l-ιοι^ios- De besturingseenheid 103 voorziet in logische signalen c en d voor het omschakelen van de versterkingsfactor als stuursignalen voor de analoge schakelaars 121 en 122. c = 1 om analoge schakelaar 121 aan te schakelen 10 0 om analoge schakelaar 121 uit te schakelen d = 1 om analoge schakelaar 122 aan te schakelen 0 om analoge schakelaar uit te schakelen. Onder gebruikmaking van de weerstandswaarde R118 en R118 van de ingangsweerstanden, de weerstandswaarde R120 van de terugkoppelweerstand en hierboven aangegeven c en d kan de uitgangs-15 spanning V 117 van de omkeringsversterker 117 worden uitgedrukt als W _ .1 . Q , V117 - '101 n104 / p R \ (¾^¾2) i η ^ ' R1ie + C ' R11e „ .. = 'hoi ' Mios p Γ5 Μ /m 20 Μιιβ Miie W In de spanningsversterker 106 kan de versterkingsfactor vrij worden ingesteld in afhankelijkheid van de weerstandswaarden Rm, R118 en R120 en is het eveneens mogelijk het omschakelen van een aantal versterkingsfactorwaarden in overeenstemming met de logische signalen c en d vanaf de besturingseenheid 103 toe te staan. In dit voorbeeld is voorzien in twee ingangsweerstanden en twee analoge schakelaars, 25 maar het Is mogelijk het aantal omschakelbare versterkingsfactorwaarden te vergroten door het vergroten van het aantal ingangsweerstanden en analoge schakelaars. Verder is, ofschoon dit tot nu toe nog niet is opgemerkt, het registratiemedium dat een spoorvolgservo of focusseringsservo vereist niet beperkt tot de optische schijf of fotomagnetische schijf maar zijn verschillende andere vormen van registratiemedium bij voorbeeld optische kaarten, optische vellen en optische trommels denkbaar. 30 Verder kan het registratiemedium bestaan uit verscheidene denkbare materialen, bijvoorbeeld metalen, oxiden, die, welke bestaan uit pigmenten en anorganische verbindingen en organische verbindingen. Verder is de condensorlens niet beperkt tot de sferische lens en Is het ook mogelijk een niet-sferische lens, een hologramlens, een buigingsrooster, een Fresnellens of welk ander onderdeel dan ook dat een lensfunctie heeft te gebruiken om licht te condenseren. 35 Verder is de sensor niet beperkt tot de ΡΙΝ-fotosensor, maar is het mogelijk een PN-fotodiode, een lawinefotodiode, een PSD of een zonnebatterij of enig ander onderdeel te gebruiken, zolang als een signaal alsmede stroomgegevens kunnen worden verkregen. Zoals in het voorgaande is beschreven, wordt in een proces van het omzetten van de sensoruitgangsstroom In een spanning de omzettingsversterkingsfactor geschakeld door het schatten van het gereflecteerde 40 lichtvermogen uit de reflectiefactor van het registratiemedium of lichtvermogen van de verlichting of beide van deze, zodat de uitgangsspanning binnen een gewenst bereik kan worden gehouden, waardoor vermindering van verschuivingsruis of andere externe verstorende factoren mogelijk Is om een zeer nauwkeurig foutsignaal te verkrijgen. 45

1. Inrichting voor het verschaffen van een nauwkeurig foutsignaal in een optische registratie-aandrijflnrichting met verschillende bedrijfsmodussen, waaronder het registreren, reproduceren en uitwissen 50 van gegevens, en verder registratiemedia met verschillende reflectievermogens gebruikend, omvattende middelen voor het met een gefocusseerde lichtbundel verlichten van een registratie-oppervlak voor het registreren, reproduceren en uitwissen van gegevens en middelen voor het detecteren van vanaf het registratie-oppervlak gereflecteerd licht en het vormen van een foutsignaal uit de gedetecteerde licht, alsmede middelen voor het omzetten van het foutsignaal van een stroom in een spanning, met het kenmerk,' 55 dat de inrichting is voorzien van schattingsmiddelen voor het schatten van van een vermogen van het gereflecteerde licht uit een product van het vaste, in code vastgelegde, reflectievermogen van de registratiemedia en een van de bedrijfsmodus afhankelijk vermogen van de lichtbundel, en van selectiemiddelen voor 194970 6 het uit een aantal waarden selecteren van een versterking van de omzettingstrap onder besturing van de schattingsmiddelen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de schattingsmiddelen voor het schatten van het vermogen van de lichtbundel zijn ingericht om het het vermogen van de lichtbundel in te stellen op een 5 minimale waarde en de versterking van de omzettingstrap op een maximale waarde ten tijde van het starten van de registratieaandrijfinrichting, om het reflectievermogen van de registratiemedia en een vereist vermogen van de lichtbundel te lezen en om het vereiste vermogen te vermenigvuldigen met het reflectievermogen voor het verkrijgen van het geschatte vermogen. Hierbij 4 bladen tekening