DE2935250A1

DE2935250A1 - Servo-spurfuehrungs-antriebsvorrichtung fuer eine optische leseeinrichtung

Info

Publication number: DE2935250A1
Application number: DE19792935250
Authority: DE
Inventors: Takashi Okano
Original assignee: Universal Pioneer Corp
Current assignee: Universal Pioneer Corp
Priority date: 1978-09-09
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1980-03-13
Also published as: JPS6040093B2; US4268745A; JPS5538662A; GB2040501B; DE2935250C2; GB2040501A

Description

Be sehr eibutig

Die Erfindung betrifft eine Servo-Spurführungs-Antriebsvarrichtung für eine optische Leseeinrichtung für Informationen, bei der die Abtastung der Informationen durch Bestrahlung mit einem Lichtstrahl erfolgt.

Bei einer sogenannten optischen Videospeicherplatte oder Bildplatte sind auf der Oberfläche der Platte Aussparungen angeordnet, die als "Gruben" ("Pits") bezeichnet werden, so daß konzentrische Spuren oder eine spiralförmige Spur entstehen. Die Videoinformationen -werden durch die Längen und Intervalle, insbesondere Abstände, dieser Vertiefungen aufgezeichnet.

Beim Abtasten der Informationen von einer solchen optischen Videospeicherplatte wird die aus diesen Vertiefungen bestehende Video-Spur durch einen Lichtstrahl beaufschlagt, dessen durch die Existenz oder das Fehlen dieser Vertiefungen modulierter Reflexions-Lichtstrahl anschließend demoduliert wird. Die Leseeinrichtung für die Informationen einer solchen Aufzeichnungsplatte ist mit einer sogenannten "Servo-Spurführungs-Vorrichtung" (♦tracking servo device") versehen, damit der die Platte bestrahlende Lichtstrahl in jedem Zeitpunkt korrekt, d.h., in der richtigen räumlichen Anordnung, die Bildspeicherspuren beaufschlagt.

Figur 1 zeigt ein zur Erläuterung dienendes Diagramm des schematischen Aufbaus einer Ausführungsform einer Servo-Spurführungs-Vorrichtung. Ein Lichtstrahl von einer Lichtquelle 1, wie beispielsweise einem Helium-Neon-Laser, wird durch eine Kollimator-Linse 2, einen Strahlteiler 3j eine A/4 Platte 4, einen Tangentialspiegel 5» einen Spurführungs-Spie gel 6 und eine Fokussierlinse 7 geführt, wodurch er auf die Aufzeich-

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nungsoberfläche einer optischen Videospeicherplatte 8 fokussiert wird. Der Reflexions-Lichtstrahl wird durch die Fokussierlinse 7, den Spurfuhrungsspiegel 6 "und den. Tangential spiegel 5 auf die /\/k Plette 4 und den Strahlteiler 3 geführt, wo der einfallende Lichtstrahl und der Reflexions-Lichtstrahl, der die Informationen "ausgelesen" hat, effektiv getrennt werden.

Der durch den Strahlteiler 3 abgetrennte Reflexions-Lichtstrahl wird zu einem weiteren Strahlteiler 11 geführt, wo er in einen Lichtstrahl für die Servosteuerung und einen Lichtstrahl-für die Reproduktion des Signals aufgeteilt wird, Der Lichtstrahl für die Wiedergewinnung des Signals wird durch ein Lichtempfangselement {nicht dargestellt) festgestellt und In der geeigneten Weise verarbeitet, um ein Signal wiederzugewinnen. Andererseits wird der Lichtstrahl für die Servo Steuerung durch eine zylindrische Linse 12 zia. der Lichtesapfaiigsobsrflädi s eines Lichtenapfangseleiaentes 9 geführt, das im Strahlengang hliater der Linse 12-vorgesehen ist.

Das Li äse empfang s si es eat 9 erzeugt eis. Servosigrnal, welches die Pr-eliiiitg des Spu^rührusags = Spiegels β steuern äaaa_s sowie slim Ssirvo-Foloissisrungssignal _v- welches dazu dient j dis vertitale Bewegung der Fokussierli-His e 7 i-E Bezug auf "dis Platte β ξϊι steusra« Auf diese Weise wird übt sa? Bestrahlung dienende Liciitstiralil iniraer asf -der OberflMcSie deir AufseiciiraiziLgsplatte fokussiert=

Uie maim is siasslnisn in. Figc 2 srl^enizeEä. l;as.si₀ bestellt das Liciiteapf*angselsr»einit 9 aas Tier Lichtesnpfaagseinliei teia 9a₀ 9^₂ 9o_Q 9^= Sss" durch dis sjli-ärisoae Linse verlaufenid-s LisJhistirafel wird auf dsLi bsldeii BxreHnlinien fol"iissxejr"& ₀ die si,aL· im si:zejr die I-iasts!linien der" ayliü dirisclieis. Liase ar/ifcaltssisieiz gbeas uLid i.s. dsr Eibsiis be-

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finden, die senkrecht zu der oben erwähnten Ebene verläuft .

Durch Ausnutzung dieses Prinzips werden die Formänderungen des Strahlfleckes, der auf die vier getrennten Lichtempfangseinheiten des Lichtempfangselementes 9 projiziert werden, festgestellt und gemessen, um die Lagebeziehung zwischen der Fokussi erlinse 7 und der Oberfläche der Platte zu bestimmen. Dies wird wiederum dazu verwendet, die vertikale Bewegung der Linse 7 zu steuern, wodurch die Servo-Fokussierung durchgeführt wird.

Bei der Servo-Spurführung werden die Summen der Ausgangssignale der benachbarten Lichtempfangseinheiten 9a und 9d sowie 9b und 9c, d.h., die Summen (Va + Vd) und (Vb + Vc) einem Komparator-Verstärker 10 zugeführt, wobei die Differenzspannung Ve als Fehlersignal für die Servospurführung herangezogen wird.

Wenn, durch geeignete Einstellung der Beziehung zwischen der zylin drischen Linse 12, dem Lichtempfangselement und der Videospur die Mitte des Bestrahlungs-Lichtstrahles auf die Mittellinie der Videospur justiert wird, dann werden die Abbildungen der Vertiefungen auf die Lichtempfangsoberflachen projiziert, wie in Fig. 3(a) durch das Bezugszeichen 20 angedeutet ist. Wenn jedoch die Mitte des Bestrahlungs-Lichtstrahles von der Mittellinie der Videospur verschoben wird, dann werden die Abbildungen der Vertiefungen auf die Lichtempfangsoberf lachen projiziert, wie es in Fig. 3(b) durch das Be zug s ζ eich en 20 angedeutet ist. D. li. also, daß das Ausgangssignal Ve des Komparator-Verstärkers 10 ein Fehlersignal ist, das dem Abstand zwischen der Mitte des Lidi tstrahles und der Mittellinie der Spur entspricht. Der Spurführungs-Spiegel 6 wird urn den notwen-

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digen Winkel unter Verwendung dieses Fehl er sign als gedreht, wodurch, der Lichtstrahl immer korrekt auf die Spur ausgerichtet wird.

Der Tangential spiegel 5 dient -zur Steuerung der Lage des Lichtstrahls in tangentialer Richtung der Videospeicherplatte und außerdem zur Korrektur der Zeit-Basis. Da Funktion und Aufbau dieses Tagentialspiegels 5 bekannt sind, sollen sie nicht näher erläutert werden.

Obwohl die Videospuren einer optischen Bildspeicherplatte im wesentlichen konzentrisch angeordnet sind_s fällt im allgemeinen die Mitte dieser Konzentrischen Kreise nicht mit dem Rotations-Mittelpunkt der ¥ideospeicherplatte zusammen, der dann erhalten wird, wenn. die platte auf einer Wiedergabevorrichtung gedreht wird. Wenn also die Spurführungs-Servoschleife offen. ist, verläuft der Strahlfleck des Lichtstrahls quer über die Spuren Y, wie in Fig. 4(a) durch den Pfeil X "angedeutet, ist. Wenn unter dieser Bedingung die Spurführungs-Servoschleife .geschlossen wird, wird der Spurführungs-Spiegel plötzlich um eine bestimmte Strecke verschoben, um der Spur zu folgen.. Dies gilt insbesondere dann, wenn die HeIativgeschwindigkeit zwischen dem Lichtstrahl und der Spur hoch ist» In diesem Fall führt der Spurfiilirungs-Spiegel den. Lichtstrahl über die Spur. Dabei wird der Spiegel- Schwingungen ausgesetzt, bis die Servo-Vorrichtung vollständig zur Ruhe gekommen ist, d.h., der gewünschte Zustand erreicht wirdf im schlimmsten Fall wird es jedoch unmöglich, die Servovorrichtung zur Ruhe zubringen.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Servo-Spurführungs-Antriebsvorrichtung zu "schaffen, welche die Servo-Schleife am Beginn der Spurführungs-Servovorrichtung in einer optischen Leseeinrich-

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tung für Informationen des oben beschriebenen Typs stabil, d.h., ohne ausgeprägten Einschwingvorgang, schließen kann»

Die Servo-Spurfiihrungs-Antriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung nutzt den exzentrischen Zustand aus, in dem die Mitte einer Videospur nicht mit dem Rotations-Mittelpunkt der optischen Bildspeicherplatte zusammenfällt. Wegen dieser Exzentrizität ändert sich die Relativgeschwindigkeit zwischen der Videospur und dem Lichtstrahl, bei der der Lichtstrahl über die Videospur verläuft, während einer Drehung der Platte sinusförmig. Unter Ausnutzung dieser Tatsache wird der Minimalwert der Relativgeschwindigkeit oder ein Wert in der Nähe dieses Minimalwertes festgestellt. Andererseits wird der Pegel des Reproduktionssignals, das erzeugt wir-&,--wenn der Lichtstrahl die Spur passiert, festgestellt, so daß die Servoschleife geschlossen wird, wenn die Geschwindigkeit gering und der Pegel des Reproduktionssignals hoch sind.

Dies bedeutet, daß die Servoschleife geschlossen wird, wenn die Relativgeschwindigkeit niedrig ist und der zur Bestrahlung dienende Lichtstrahl sich auf der Spur befindet. Deshalb kann die Servosteuerung sehr stabil durchgeführt werden.

Die Erfindung schafft also eine Servo-Spur führungs-Antriebsvorrichtung für eine optische Leiteinrichtung für Informationen, die eine Spurführungs-Servovorrichtung verwendet, um einer Aufzeichnungsspur auf einer Aufzeichnungsoberfläche für Informationen mittels eines Lichtstrahls zu folgen und die Informationen unter Verwendung des die Aufzeichnungsoberfläche bestrahlenden Lichtstrahls abzutasten bzw. auszulesen. Eine Schaltungsanordnung zur Feststellung der Geschwindigkeit

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mißt die Relativgeschwindigkeit zwischen der Aufzeichnung sspur und dem Lichtstrahl, bei welcher der Lichtstrahl über die Aufzeichnungspiir verläuft. Wenn die Relativgeschimdigkeit kleiner als ein vorlier bestimmter Wert ist, wird ein erstes Detektorsignal erzeugt. Eine Schaltung s an Ordnung zur Feststellung des Signalpegels mißt den Pegel des Reproduktionssignals für die Informationen. Wenn diesel* Pegel einen vorher bestimmten Wert erreicht, wird ein zweites Detektorsignal erzeugt» Wenn das erste Hind zweite Detektorsignal gleichzeitig gebildet werden, wird ein Instructionssignal erzeugt, um die Servoschleife der Servo-Spurführungsvorrichtung zu schließen.--

Die Erfindung wird im folgendes aafesna. Ύοη Aus fähr iaugs beispielen unter Bezugnahme auf die i5siliegeu.dteja_s scliecaatisehen Zeichnungen iiälisr erläutert» Es seigeia

1 ein DiagraHißi eines Ausfüliirusigsöeispie einer Servo - Spuif f iisr ujrigs^yorrie Ire ung ₅

Fig» 2 eia Siagraiaai der SciialttiiEgsasiordritinig sut Erzeugung des Spui'fuis.ruiags-Feib.lersisaials

Fig-a 3 auf ein Licht;ssipfcüzsselsaesät prs jisisrü

den Fall, fesi des der Liciitsta-alilflecis-rai't der Mittellinie einer Spur ausaEaaesnfällt, aad

den Fall darsü©llea₃ bei <äer& dsr traiilfleck etwas voa dar Mittellinie der Spur- verschoben i st ₀

Figo 4{aj, Cb} und (c) die BesiehuEng- s--jisclies2. äesra Lichtstrahlfleck uisid äsr Sptür fesw« der I¹JeI-lesif οΐΓίΐΕ des Fehler signals und. eiiasi® Mepro-

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duktionssignal, wenn die Servo-Spurführungs-Schleife offen ist,

Fig. 5 ein zur Erläuterung dienendes Diagramm für die Beschreibung der Relativgeschwindigkeit der Spur und des Fleckes, die erhalten wird, wenn die Mitte der Spur ■ von dem Rotations-Mittelpunkt der Platte verschoben wird,

Fig. 6 ein Blockdiagramm einer Ausführungsfonn einer Servo-Spurführungs-Antri ebsvorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 7 ein Diagramm der Wellenformen der verschiedenen, bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 6 auftretenden Signale.

Fig. 4(a) zeigt die Beziehung zwischen dem Bestrahlungsfleck und der Spur, wenn die Servo-Spurführungsschleife offen ist, während die Wellenform des entsprechenden Fehlersignals Ve in Fig. 4(b) zu erkennen ist; die Wellenform des entsprechenden Reproduktionssignals S ist in Fig. 4(c) dargestellt. Wie man in Fig. 5 erkennen kann, ist im allgemeinen die Mitte 0^! einer optischen Bildspeicherplcfcte 8 von der Mitte 0 der Videospur Y verschoben. Dementsprechend ist die Relativgeschwindigkeit der Spur und des Flecks auf einer Linie M minimal, welche die Mitte 0 der Spur und den Rdationsmittelpunkt O¹ verbindet. Im Gegensatz hierzu ist die ReIat.ivgeschwindigkeit maximal auf einer Linie N, die durch den Rotationsmittelpunkt O¹ verläuft und senkrecht zu der Linie M ist. Deshalb ändert sich die Relativgeschwindigkeit allmählich zwisehen den Linien M und N. Daraus läßt sich erkennen, daß sich die Relativgeschwindigkeit bei einer Drehung der Platte 8 als ein Zyklus sinusförmig ändert.

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Basierend auf diesen. Tatsachen wurde die Servo-Spurführungs-Antriebsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, entwickelt, die in Form eines Blockdiagramms in Fig. 6 zu erkennen ist. Wie sich aus Fig. 6 ergibt, ist eine Differentiations-Schaltung 21 vorgesehen, die ein Eingangssignal A empfängt; dabei bandelt es sich um das Fehlersignal Ve des Komparator-Verstärkers 10 (siehe die Figuren 1 und 2)« Das Ausgangs signal B der Differentiationsschaltung 21 wird zsu einer Detektorschaltung 22 geführt, die eine Hüllkurvett-

gleichrichtung durchführt, um ein HüllkurvensignaX C zu erhalten. Das HüllkurvensignaX C wird auf einen Komparator 23 gegeben, wo es mit einer Bezugsspannung V_B1 verglichen wird. Wenn das.Signal C höher als die Bezugsspannung V_n, ist, gibt der Komparator 23 ein Detektorsign al D mit hohem Pegel ab. Wenn das Signal C kleiner als die Bezugsspannung ist, gibt der Kompaiator ein Signal D mit niedrigem Pegel ab.

Andererseits wird das in Fig. 4(c) gezeigte Reproduktionssignal S einem Hüllkurven-Gleichrienter 24 zugeführt, dessen Aus gangs signal E in. einem zweiten Komparator 25 mit einer Bezugsspannung V₀₀ verglichen wird,

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Der Komparator 25 gibt ein Detektorsignal F ab, das einen niedigen Pegel "hat, wenn das Signal E höher als die Bezugsspannung V₀₀ ist, und das einen hohen Pegel hat, wenn das Signal E kleiner als die Bezugsspannung V_p ist. Die beiden Signale D und F werden einem ODER-Glied 26 zugeführt, dessen Ausgangssignal, als Instruktionssignal für das Schließen der Servo schleife dient.

Fig. 7 zeigt die Wellenformen in den verschiedenen Teilen der Schaltungsanordnung nach Fig. 6» Die Eezugs- _zeichen für diese Wellenformen sind gleich den Bezugszeichen, mit denen die verschiedenen Signale in Fig. 6 gekennzeichnet sind. Wie sich aus Fig. 7 undder Erläuterung von Fig. 5 ergibt, hat das Spurführungs-Fehler-

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signal Ve eine Wellenform, wie sie in Fig. 7 durch das Bezugszeichen A gekennzeichnet ist, wenn die Servo schleife offen ist. Dementsprechend hat das Ausgangssignal der Differentiationsschaltung 21 die durch das Bezugszeichen B in Fig. 7 gekennzeichnete Form. Als Ergebnis hiervon liefert der Hüllkurvengleichrichter 22 ein Ausgangssignal mit der durch das Bezugszeichen C in Fig. 7 gekennzeichneten Form. Dann zeigt ein Signal mit niedrigem Pegel des Ausgangssignals D des Komparators 23 an, daß die Relativgeschwindigkeit gering ist.

Andererseits zeigt das Vergleichssignal F mit niedrigem Pegel, das aus dem Ausgangssignal E des Hüllkurvengleichrichters aus dem Reproduktionssignal S und der Bezugsspannung V _ erhalten wird, an, daß sich der Fleck auf der Spur befindet. Wenn die beiden Signale D und F mit niedrigem Pegel gleichzeitig auftreten, wird das ODER-Glied 26 angesteuert, um die Servoschleife zu schließen. Dann kann die Servo-Spurführungsvorrichtung ihren stabilen Betrieb durch Speisung der Servoschleife in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal 6 mit niedrigem Pegel des ODER-Gliedes 26 beginnen. Wie in Fig. 7(g) zu erkennen ist, führt die Erzeugung eines Signals mit hohem Pegel, entweder des Signals D oder des Signals F, zu einem hohen ODER-Ausgangssignal.

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Claims

P/-' d N^ANiVvA V-TE A. GRUNECKER

H. KINKELDEY W. STOCKMAIR

OR -ING · A.E ICALTECH

K. SCHUMANN

Dft RER NAT GIPL-PMYS

P. H. JAKOB

DlPL-ING

G. BEZOLD

OR R£H MAT - DIPL-CHEM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE «3

31. Aug. 1979

ι8ι

UNIVERSAL PIONEER CORPORATION

No. 4-1, Meguro 1-chome, Meguro-ku, Tokyo, Japan

S ervo-Spur fiihrungs-Ant rieb svor rieht ung für eine optische Leseeinrichtung

Pat ent ansprii ehe

ίί'Δ Servo-Spurführurgs-Antriebsvorrichtung für eine optische Leseeinrichtung für Informationen mit einer Servo-Spurfuhrungs-Vorrichtung, um mittels eines Lichtstrahls einer aufgezeichneten Spur auf einer Auf2eichnungsoberfläche für die Informationen zu folgen und. die Informationen unter Ausnutzung des die Aufzeichnungsoberfläche bestrahlenden Lichtstrahls auszulesen, gekennzeichnet durch einen Geschwindigkeitsdetektor zur Feststellung der Relativgeschwindigkeit der Aufzeichnungsspur (Y) und des Bestrahlungs-Lichtstrahls, bei welcher der Bestrahlungs-Lichtstrahl über die Videospur (Y) verläuft, wobei ein erstes Detektorsignal erzeugt wird, wenn die Relativgeschwindigkeit

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kleiner als ein vorher bestimmter Wert ist, weiterhin durch einen Signalpegeldetektor zur Feststellung des Pegels des Reproduktionssignals für die Informationen, wobei ein zweites Detektorsignal erzeugt wird, wenn der Pegel des Reproduktionssignals einen vorher bestimmten Wert erreicht, und durch eine auf die gleichzeitige Erzeugung des ersten und zweiten Detektorsignals ansprechende Anordnung (26) zur Erzeugung eines Instruktionssignals (6), um die Servoschleife der Servospurführungs-Vorrichtung zu schließen.

2. Vorrichtung nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsdetektor eine Anordnung für die Feststellung einer Verschiebung des Bestrahlungs-Lichtstrahls von der Mitte der Spur (Y) und asur Erzeugung eines Fehlersignals, welches den Abstand zwischen dem Bestrahlungslichtstrahl und der Mitte der Spur (Y) entspricht, eine Differentiationsschaltung (21) für die Differentiation des Fehlersignals, einen Hüllkurvengleichrichter (22) für das Differentiations-Ausgangssignal der Differentiationsschaltung (21), und eine Anordnung für die Ausgabe des ersten Detektorsigrals aufweist, wenn sich das Ausgangssignal des Hüllkurvengleichrichters (22) des Geschwindigkeitsdetektors auf und unter einem vorgegebenen Pegel befindet.

3« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Feststellung des Signalspegels einen Hüllkurvengleichrichter (2%), der das Reproduktionssignal (S) empfängt, und einen Komparator (25) aufweist, der das Ausgangssig-E2.al des Hüllkürvengl ei chri caters (2%) mit einem vorgegebenen Signaiwert vergleicht und das zweite BeteiztQZ-signal erzeugt.

t-o Föi'riclitiing nach eint π d« r Ansprüche 2 oder 3t srsli gekennzeichnet, ac H iie Anordnung zur" Fest-

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stellung der YerSchiebung des Bestrahlungs-LichtStrahles und zur Erzeugung eines Fehlersignals ein Lichtempfangselerneut (3) mit Licfcrtempfangsoberflächen (9a.·- 9b, 9c, 9d) sowie einen Komparator für den Vergleich. der Positionssignale und die Erzeugung des Fehlersignals aufweist.

5· Vorrichtung nach Anspruch %, dadurch gekennzeich. net, daß die Anordnung für die Feststellung der ¥er~ schiebung des Bestrahlungs-Lichtstrahls und.zur Erzeugung eines Fehlersignals weiterhin eine Summieranordnung aufweist, um die Aus gangs signale der Licht enapfangsoberflachen selektiv zu PositionsSignalen zu kombinieren.

6. Forrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtempfangselement (9) vier Lichtempfangsoberflächen (9a, 9b, 9c, 9d) hat, die in einem symmetrischen Muster angeordnet sind, und daß die Suimnieranordnung zwei Summierglieder aufweist, um jeweils Signale von zwei benachbarten Oberflächen zu kombinieren.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6_t dadurch, gekennzeichnet, daß die auf die "gleichzeitige Erzeugung des ersten und zweiten Detektorsignals ansprechende Anordnung ein ODER-Glied (26) aufweist.

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