DE2423074C2 - Device for tracking a light beam scanning head - Google Patents

Device for tracking a light beam scanning head

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DE2423074C2 DE2423074A DE2423074A DE2423074C2 DE 2423074 C2 DE2423074 C2 DE 2423074C2 DE 2423074 A DE2423074 A DE 2423074A DE 2423074 A DE2423074 A DE 2423074A DE 2423074 C2 DE2423074 C2 DE 2423074C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.The invention relates to a device according to the preamble of claim I.

Aus der DE-OS 23 20 477 ist es bekannt, zur Erzeugung eines Steuersignals für die Servosteuerung einen /weiten Schwingspiegel /u verwenden. Dort werden aus dem Abtastlichtstrahl zwei seitlich quer zur Spur liegende Hilfsstrahlen erzeugt und durch Drehung eines Spiegels auf je einen von zwei Hilfsdetektoren gelenkt.From DE-OS 23 20 477 it is known to generate a control signal for the servo control use a / wide oscillating mirror / u. There are two laterally transverse to the scanning light beam Auxiliary beams lying on the track are generated and by rotating a mirror on each of two auxiliary detectors steered.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch mechanische Erschütterungen entstehenden Störimpulse weitgehend /u vermeiden und die Steuersignale von den Nutzsignalen trennen und eine hohe Stabilität der Abtastung erzielen zu können.The invention is based on the object by mechanical vibrations resulting interference pulses largely / u avoid and the control signals from Separate the useful signals and achieve high scanning stability.

} Hierzu sind erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vorgesehen. } According to the invention, the measures specified in the characterizing part of claim 1 are provided for this purpose.

Als Haüptvorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung sind zu nennen: Es Werden keine Hilfsstrahlen oder zusätzliche Optiken benötigt, es ist keine Trennung von Strahlen zwecks Messung von Teillichtströmen erfor^ derlich, die Anordnung ist durch Verstellen rein elektrischer Größen leicht auf optimale Wirkungsweise einzustellen und durch Wahl einer Wobbeifrequenz weit oberhalb der maximalen Regelfrequenz sehr störunempfindlich zu machen.As main advantages of the device according to the invention are to be mentioned: No auxiliary beams or additional optics are required, there is no separation of Beams required for the measurement of partial luminous fluxes, the arrangement is pure by adjusting Electrical values can be easily adjusted to the optimum mode of action and wide by choosing a wobble frequency to make very insensitive to interference above the maximum control frequency.

Diese und weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung werden im folgenden weiter verdeutlicht, wenn die Erfindung anhand der Begleitzeichnung ausführlich besprochen wird. Es zeigtThese and other advantages of the device according to the invention are further illustrated below, when the invention is discussed in detail with reference to the accompanying drawing. It shows

F i g. 1 eine Apparatur zur Gewinnung von Signalen ι ο durch optische Abtastung einer auf einer scheibenförmigen Platte aufgezeichneten spiraligen Signalspur,F i g. 1 an apparatus for obtaining signals ι ο by optical scanning on a disk-shaped Disk recorded spiral signal track,

Fig. 2 das vergrößerte Bild der Spur mit einer Bewegungsbahn des AbtTStflecks,2 shows the enlarged image of the track with a trajectory of the AbtTStflecks,

F i g. 3 ein Bauelement der Apparatur zur Bewegung des Spurführungsspiegels undF i g. 3 shows a component of the apparatus for moving the tracking mirror and

Fig.4 ein Schaltschema zur Gewinnung der Steuer- und Ausgangssignale.Fig. 4 a circuit diagram for obtaining the control and output signals.

In F i g. 1 ist mit 1 eine transparente kreisförmige Platte aus Kunststoff bezeichnet, welche von einem Motor 2 über den Plattenteller 3 in Umdrehung versetzt wird. Auf der Unterseite der Platte 1 befinden sich die Signalspuren, z. B. eine Folge von undurchsichtigen Strichen oder Punkten in einer transparenten Oberfläche. Prinzipiell ist die Erfindung jedoch auch bei einer Aufzeichnungsart anwendbar, bei der die Spur aus einer Folge durchsichtiger Löcher oder Siriche in einer undurchlässigen, insbesondere spiegelnden Oberfläche besteht.In Fig. 1 is with 1 a transparent circular A plate made of plastic denotes which is set in rotation by a motor 2 via the turntable 3 will. On the underside of the plate 1 are the signal traces, for. B. a series of opaque Lines or dots in a transparent surface. In principle, however, the invention also applies to a Type of recording applicable in which the track consists of a sequence of transparent holes or siriches in a impermeable, especially reflective surface.

Zum Abtasten der spiralförmig auf der Platte jo aufgezeichneten Sauren dient ein beweglicher Mechanismus 3, der in einer Schlittenführung auf der Grundplatte verschoben werden kann. Eine hierzu dienende Spindel 5 kann mit einem besonderen Motor oder ein Getriebe mit der Achse des Motors 2 verbunden sein. Der Schlitten 3 trägt eine Lichtstrahlquelle, z. B. einen Laser 6, dessen Licht über eine erste Linse 7 zusammengefaßt und gebündelt über die Spiegel 8 und 9 und das Objektiv 10 auf die Rückseite der Platte 1 projiziert wird derart, daß der Fokus des Objektivs 10 mit der Ebene der Signalspuren auf der Platte 1 zusammenfällt. Damit der Fokus auf der Spur gehalten werden kann, obwohl die Spurlage bei der Umdrehung der Platte unregelmäßigen Schwankungen unterworfen ist. ist der Spiegel 9 als Schwingspiegel ausgebildet, so daß der abtastende Lichtstrahl durch elektrische Signale in Radialrichtung /ur Platte bewegt werden kann. Bei bekannten Einrichtungen werden zur Spiegelbewegung mechanische, magnetische oder piezoelektrische Mittel verwendet. Die Steuerung dieser Mittel erfolgt in Servotechnik durch Bilden eines Regelkreises, dem ein der Abweichung des Abtastflecks von der Spur etwa proportionales Signal zugeführt wird.A movable mechanism is used to scan the acids recorded spirally on disk jo 3, which can be moved in a slide guide on the base plate. One about this Serving spindle 5 can be with a special motor or a gearbox with the axis of the motor 2 be connected. The carriage 3 carries a light beam source, e.g. B. a laser 6, whose light over a first Lens 7 combined and bundled via the mirrors 8 and 9 and the lens 10 on the back of the plate 1 is projected in such a way that the focus of the lens 10 coincides with the plane of the signal tracks on the disk 1 coincides. So that the focus can be kept on the track, although the track position during the rotation the plate is subject to irregular fluctuations. if the mirror 9 is designed as an oscillating mirror, see above that the scanning light beam can be moved by electrical signals in the radial direction / ur plate. at known devices are mechanical, magnetic or piezoelectric means for mirror movement used. The control of these means takes place in servo technology by forming a control loop, the a the deviation of the scanning spot from the track is fed approximately proportional signal.

Bei der Erfindung erfolgt die Ableitung desIn the invention, the derivation takes place

Regelsignals nach folgendem neuartigen Svstem: Um ein Signal /u erhalten, das die l.ageabweichung des Abtastlichtflecks von der Spurmitie nach Größe und Richtung angibt, wird der Lichtstrahl mit einer oberhalb des Spektrums der mechanischen Siorfrequen/en liegenden Frequenz quer /ur Spur mit einer AmplitudeControl signal according to the following new system: Um receive a signal / u that shows the positional deviation of the Specifies scanning light spots from the Spurmitie according to size and direction, the light beam is with one above of the spectrum of the mechanical Siorfrequen / s lying frequency across / down track with an amplitude

bu hin und her bewegt, daß der Lichtfleck bei Normallage iTiur wenig überiden einen oder anderen. Rand der Spurbu moved back and forth that the light spot in the normal position iTiur little overid one or the other. Edge of the trail

hinausragt. Zum Beispiel kann die Amplitude etwa die Hälfte der Spurbreite betragen.protrudes. For example, the amplitude can be about the Half of the track width.

Die Bahn des Lichtflecks in bezug auf die Spur ist in Fig. 2 gezeigt. In dieser Figur bedeutet 11 die Signalspur, und sind 12 und 13 zwei Extremstellungen des Abtastflecks bei einer Normallage. Bei dieser Lage •ist die Bahn des Abtastflecks eine zur SpurmitteThe path of the light spot with respect to the track is shown in FIG. In this figure, 11 means the Signal track, and 12 and 13 are two extreme positions of the scanning spot in a normal position. In this situation • the path of the scanning spot is one to the center of the track

symmetrische Sinuskurve. Diese Bewegung wird dem Abtaststrahl mit Hilfe dos zweiten in Fig. 1 gezeigten Spiegels 8 erteilt, welcher mit einem Schwenkmechanismus 8a verbunden ist. Vorzugsweise besteht dieses Element aus einer piezoelektrischen Platte, welche Scherschwingungen ausführt. Zu diesem Zwecke ist die Platte 8a an einer Seite mit einem Massivblock fest verbunden, der seinerseits mit dem rahmenförmigen Mechanismus 3 verbunden ist. Ein solches Schwingungselement ist sehr robust und bewirkt eine für den obigen Zweck völlig ausreichende Ablenkamplitude. Die Frequenz kann weit oberhalb des mechanischen Störspektrums gelegt werden.symmetrical sine curve. This movement is shown to the scanning beam by means of the second in FIG Mirror 8 granted, which is connected to a pivot mechanism 8a. Preferably this exists Element made of a piezoelectric plate that performs shear vibrations. For this purpose, the Plate 8a firmly connected on one side to a solid block, which in turn is connected to the frame-shaped Mechanism 3 is connected. Such a vibrating element is very robust and causes one for the above Purpose completely sufficient deflection amplitude. The frequency can be well above the mechanical Interference spectrum are placed.

Das Licht des durch die Spurlage und -gestalt modulierten Abtaststrahls wird von einer Fotozelle 14 in F i g. 1 aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt. Diese enthalten einerseits die Signalmodulation der Spur, und andererseits die durch die Sinusbewegung des Abtastflecks und durch Spurabweichungen verursachten Signale. Die letzteren können durch ein Bandfilter von der Signalmodulation getrennt werden. Ihre charakteristische Form sei im folgenden erörtert.The light of the scanning beam modulated by the track position and shape is emitted by a photocell 14 in Fig. 1 and converted into electrical signals. On the one hand, these contain the signal modulation the track, and on the other hand that caused by the sinusoidal movement of the scanning spot and by track deviations caused signals. The latter can be separated from the signal modulation by a band filter will. Their characteristic shape is as follows discussed.

Liegt die Sinusbahn des Abtastflecks symmetrisch zur Spurmitte, so entsteht an der Fotozelle eine Spannung von der doppelten Sinusfrequenz. Wenn die Spurlage von der Sinusmitte abweicht, so tritt eine Komponente der Sinusfrequenz selbst auf, und zwar in Phase vor- oder nacheilend, je nachdem ob die Spurabweichung nach rechts oder links erfolgt.If the sine trajectory of the scanning spot is symmetrical to the center of the track, a voltage is generated on the photocell of twice the sine frequency. If the track position deviates from the sine center, a component occurs the sinus frequency itself, in phase leading or lagging, depending on whether the track deviation to the right or left.

In Fig.4 ist die gesamte Regeleinrichtung zur Steuerung der beiden Spiegel im Prinzip dargestellt. In dieser Figur ist ein — gestrichelt gezeichneter — Lichtstrahl durch die beiden Spiegel 8 und 9 so beeinflußbar, daß er durch die Speicherplatte hindurch auf die Fotozelle 14 fällt. Die erfindungsgemäße Wobbeibewegung des Abtaststrahls wird durch einen Wobbeioszillator 20 erzeugt, der das piezoelektrische Element 21 des Spiegels 8 steuert. Das an der Fotozelle 14 erhaltene Signal wird einer Frequenzweiche 22 zugeführt, von deren einem Ausgang das Nutzsignal S abgenommen und der v/eiteren Verarbeitung zugeleitet wird. Das am anderen Ausgang der Frequenzweiche entstehende Sinussignal gelangt, evtl. über einen zusätzlichen Tiefpaß, zu einer Diskriminatorschaltung 24. deren andere·" Eingang da* Sinussignal des Oszillators 20 zugeführt ist. Je nach Phasenlage zwischen den beiden Eingangssignalen wird am Ausgang von 24 eine Steuerspannung wechselnder Polarität und Amplitude auftreten, die zur Beeinflussung des Steuerelementes 26 für den Schwingspiegel 9 dient, ί Obwohl eine Anzahl von Steuerelementen für den zur Spurnachführung dienenden Schwingspiegel bekannt sind, sind diese doch meistens zu träge oder aber zu aufwendig, um den Forderungen nach einer störsicheren und wirtschaftlichen Spurführung zu genügen. Ein sehrIn Figure 4, the entire control device for controlling the two mirrors is shown in principle. In this figure, a light beam - shown in dashed lines - can be influenced by the two mirrors 8 and 9 in such a way that it falls through the storage plate onto the photocell 14. The wobble movement according to the invention of the scanning beam is generated by a wobble oscillator 20 which controls the piezoelectric element 21 of the mirror 8. The signal received at the photocell 14 is fed to a frequency separator 22, from one output of which the useful signal S is taken and passed on for further processing. The sinusoidal signal arising at the other output of the crossover reaches a discriminator circuit 24, possibly via an additional low-pass filter, the other input of which is fed to the sinusoidal signal of the oscillator 20. Depending on the phase position between the two input signals, a control voltage is applied to the output of 24 alternating polarity and amplitude occur, which is used to influence the control element 26 for the oscillating mirror 9, ί Although a number of control elements are known for the oscillating mirror used for tracking, these are usually too slow or too expensive to meet the requirements for a fail-safe and economical tracking. A very

ι» träghei'sarmes und wirtschaftliches Steuerelement, welches Gegenstand einer gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin ist und sich mit besonderem Vorteil im Rahmen dieser Erfindung verwenden läßt, ist in F i g. 3 dargestellt.ι »low-inertia and economical control element, which is the subject of a simultaneously filed patent application by the applicant and which deals with Can be used particularly advantageously in the context of this invention is shown in FIG. 3 shown.

ι · In F i g. 3 ist der Spiegel 9 auf einer Achse 15 befestigt, die zwischen den beiden piezoelektrischen Platten 16 und 17 eines Dehnungsschwingers eingeklemmt ist. Wenn die beiden äußeren Belegungen der Platten 16 und 17 an die Steuerspannung angelegt und die innerenι · In F i g. 3 the mirror 9 is attached to an axis 15, which is clamped between the two piezoelectric plates 16 and 17 of an extensometer. When the two outer assignments of the plates 16 and 17 are applied to the control voltage and the inner

-·> Belegungs.i geerdet sind, so werden sie im Gegentakt gedehnt bzw. verkürzt, so daß die A .ise 15 des Spiegels 9 in Drehung versetzt wird. Der erhaltene Drehwinkei ist erheblich größer als er mit einem Scherelement wie bei dem Spiegel 8 erreichbar ist.- ·> Occupancy.i are grounded, they are in push-pull stretched or shortened, so that the A .ise 15 of the mirror 9 is set in rotation. The angle of rotation obtained is considerably greater than that obtained with a shear element such as at the mirror 8 can be reached.

-"» Ergänzend wird bemerkt, daß in Fig. 1 eine Stabili: .srung des Fokalabstandes der Objektivlinse 10 von der Platte angedeutet ist. Diese Stabilisierung wird gemäß einer älteren Anmeldung der Anmelderin mit Hilfe eines Luftstroms erreicht, welcher über den- "" In addition, it is noted that in Fig. 1 a Stabilization of the focal distance of the objective lens 10 indicated by the plate. This stabilization is according to an earlier application of the applicant with Achieved with the help of an air stream, which over the

i" Schlauch 18 in den Raum 19 vor der Linse !0 eintritt und ein Luftkissen auf der Oberfläche der Platte 1 erzeugt. Das Objektiv selbst ist durch federnde Mittel an dem Spiegel 9 befestigt.i "tube 18 enters the space 19 in front of the lens! 0 and creates an air cushion on the surface of the plate 1. The lens itself is attached to the mirror 9 by resilient means.

Die wirksame Unterdrückung von Spurführungsfeh-The effective suppression of tracking errors

<"' lern mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erlaubt es nun noch, die Signalspur außer in Längsrichtung zusätzlich durch eine zweite Signalfrequenz in Querrichtung, etwa durch Breitenmodulation oder durch eine wellenförmige Spur, zu modulieren, wenn die Vvobbel-It allows learning with the device according to the invention now, the signal track not only in the longitudinal direction but also in a second signal frequency in the transverse direction, for example by width modulation or by a wave-shaped track, if the Vvobbel-

4(1 frequenz unterhalb der beiden Frequenzbänder liegt. Das kann bei einer Fernsehaufzeichnungen tragenden Plaae ohne Schwierigkeit so eingerichtet werden, indem die Schwarzweißmodulation ein Frequenzband von 6 MHz, die Farbmodulation ein Band von 1 MHz bis 4 (1 frequency is below the two frequency bands. This can be set up without difficulty in a plaae carrying TV recordings by using a frequency band of 6 MHz for black and white modulation and a 1 MHz band for color modulation

->> 0.5 MHz umfaßt, das Band des Regelkreises zur Spureinhaltung von 0 bis 60 kHz reicht, und die Wobbeifrequenz etwa 100 kHz beträgt.- >> 0.5 MHz, the band of the control loop for Tracking ranges from 0 to 60 kHz, and the wobble frequency is about 100 kHz.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zur Spurführung eines Lichtstrahlabtastkopfes bei Speichergeräten unter Verwendung eines mittels eines Steuersignals durch Servokraft bewegten Schwingspiegels, wobei zur Erzeugung eines Steuersignals ein zweiter Schwingspiegel verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastlichtstrahl von dem zweiten Schwingspiegel sinusförmig quer zu der Spur um die durch den ersten Spiegel bewirkte Mittellage mit einer Wobbeifrequenz ausgelenkt wird, daß ferner aus dem vom Abtastlichtstrahl erzeugten Detektorsignal der Bereich der Wobbelfrequenz abgetrennt wird und daß dieses abgetrennte Signal in seiner Phase in einer Phasen-Diskriminatorschaltung mit der Phase des ursprünglichen Wobbelsignales verglichen und daraus das Steuersignal für die Einstellung des ersten Schwingspiegels abgeleitet «iird, wobei der erste Schwingspiegel unter der Kontrolle durch das Steuersignal der Einstellung des Abtastlichtstrahls auf die Spurmitie der Informationsspur dient1. Device for tracking a light beam scanning head in the case of storage devices using an oscillating mirror which is moved by means of a control signal by servo force, with for A second oscillating mirror is used to generate a control signal, characterized in that that the scanning light beam from the second oscillating mirror was sinusoidal across the track caused by the first mirror Central position is deflected with a wobble frequency that also from the scanning light beam generated detector signal, the range of the wobble frequency is separated and that this separated Signal in phase in a phase discriminator circuit with the phase of the original Wobble signal compared and from it the control signal for setting the first oscillating mirror derived «iird, the first oscillating mirror under the control of the control signal of the Adjustment of the scanning light beam on the track mitie the information track is used 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wobbeifrequenz unterhalb des Signalfrequenzkanals des aufgezeichneten Signals, aber oberhalb des zur Servosteuerung benötigten Frequenzbandes liegt.2. Device according to claim 1, characterized in that the wobble frequency below the Signal frequency channel of the recorded signal, but above that required for servo control Frequency band. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spurführungsspiegel und der Wobbelspieg^l von piezoelektrischen Elementen bewegt werden.3. Device according to claim 2, characterized in that the tracking mirror and the Wobbelspieg ^ l be moved by piezoelectric elements. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wobbeispieg-' auf einem piezoelektrischen Scherungsschwinger angebracht ist.4. Device according to claim 3, characterized in that that the Wobbeispieg- 'on a piezoelectric Shear vibrator is attached. 5. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalspur außer in Längsrichtung auch noch in Querrichtung durch eine zweite Signalfrequenz moduliert ist (wellenförmige Spur oder Breitenmodulation), und die Wobbelfrequenz unterhalb der beiden Signalfrequenzbänder liegt.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the signal track except in Longitudinal direction is also modulated transversely by a second signal frequency (wave-shaped Track or width modulation), and the wobble frequency below the two signal frequency bands lies.
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