DE2935250C2 - Spurführungs-Steuereinrichtung für den Abtastlichtstrahl einer optischen Leseeinrichtung - Google Patents
Spurführungs-Steuereinrichtung für den Abtastlichtstrahl einer optischen LeseeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Spurführungs-Steuereinrichtung für den Abtastlichtstrahl einer optischen
Leseeinrichtung, bei der mit dem Abtastlichtstrahl die auf einen mit nahezu gleichförmiger Geschwindigkeit
rotierenden Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Informationsspuren abtastbar sind und bei der durch eine
mit dem von den Informationsspuren reflektierten Abtastlichtstrahl beaufschlagte, optische Fühlereinrichtung ein Informationswiedergabesignal und ein Spurführungssignal erzeugbar sind, wobei das Spurführungssignal periodisch mit dem Spurabstand ist und bei keiner
Spurabweichung den Wert Null besitzt und das Spurführungssignal über eine Servoschleife der Spurführungssteuereinrichtung als Steuersignal zuführbar ist.
Bei Aufzeichnungsträgern, die in der Form von Bildplatten vorliegen, sind auf deren Flächen Vertiefungen
ausgebildet, die in konzentrischen Spuren oder als eine spiralförmige Spur angeordnet sind. Die Bildinfor
mationen werden durch die Längen und Abstände dieser Vertiefungen dargestellt.
Beim Abtasten der Informationen von einer solchen Bildplatte wird die von diesen Vertiefungen gebildete
Bildspur mit einem Lichtstrahl beaufschlagt, dessen reflektierter Lichtstrahl durch das Vorliegen oder
Fehlen von Vertiefungen moduliert wird. Der reflektierte Lichtstrahl wird anschließend demoduliert, um
Informationssignale zu erhalten. Die optische Leseeinrichtung für die Informationen einer solchen Bildplatte
ist mit einer Spurführungs-Steuereinrichtung versehen, damit der die Platte bestrahlende Lichtstrahl zu jedem
Zeitpunkt richtig, d.h. in der richtigen räumlichen Ordnung die Bildspuren beaufschlagt
F i g. 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 3, eine Xl 4 Platte 4, einen
Tangentialspiegel 5, einen Spurführungs-Spiegel 6 und eine Fokussierlinse 7 geführt, wodurch er auf die
Aufzeichnungsoberfläche einer optischen Bildplatte 8 fokussiert wird. Der Reflexions-Lichtstrahl wird durch
die Fokussierlinse 7, den Spurführungsspiegel 6 und den Tangentialspiegel 5 auf die λ/4 Platte 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 Spurführung und einen Lichtstrahl für die Wiedergabe der Information aufgeteilt wird. Der Lichtstrahl für die Wiedergabe
der Information wird durch ein Lichtempfangselement (nicht dargestellt) festgestellt und verarbeitet, um ein
Informationswiedergabesignal zu gewinnen. Anderer seits wird der Lichtstrahl für die Steuerung der
Spurführung durch eine zylindrische Linse 12 zu einem Lichtempfangselement 9 geführt, das im Strahlengang
hinter der Linse 12 vorgesehen ist.
signal, welches die Drehung des Spurführungs-Spiegels
6 steuern kann, sowie ein Servo-Fokussierungssignal, welches dazu dient, die vertikale Bewegung der
Fokussierlinse 7 in bezug auf die Platte 8 zu steuern. Auf diese Weise wird der zur Bestrahlung dienende
Lichtstrahl immer auf der Oberfläche der Bildplatte fokussiert.
Wie man im einzelnen in Fig. 2 erkennen kann, besteht das Lichtempfangselement 9 aus vier Lichtemp
fangseinheiten 9a, 96, 9c, 9c/. Der durch die zylindrische Linse 12 verlaufende Lichtstrahl wird auf den beiden Brennlinien fokussiert, die sich in einer die Mantellinien
der zylindrischen Linse enthaltenden Ebene und in der Ebene befinden, 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 Fokussierlinse 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
fco Ausgangssignale der benachbarten Lichtempfangseinheiten 9a und 9c/ sowie 9b und 9c d. h.. die Summen
(Va + Vd) und (Vb + Vc) einem Komparator-Verstärker
10 zugeführt, wobei die Differenzspannung Vc als Fehlersignal für die Servospurführung herangezogen
wird.
Wenn durch geeignete Einstellung der Beziehung zwischen der zylindrischen Linse 12. dem Lichtempfangselement
9 und der Bildspur die Mitte des
Bestrahlungs-Lichtstrahles auf die Mittellinie der Bildspur justiert wird, dann werden die Abbildungen der
Vertiefungen auf die Lichtempfangsoberflächen projiziert, wie in Fig.3(a) durch das Be^ugszeichen 20
angedeutet ist Wenn jedoch die Mitte des Bestrahlungs-Lichtstrahles von der Mittellinie dtr Bildspur verschoben
wird, dann werden die Abbildungen der Vertiefungen auf die Lichtempfangsoberflächen projiziert, wie es
in F i g. 3(b) durch das Bezugszeichen 20 angedeutet ist
Das heißt also, daß das Ausgangssignal Ve des Komparator-Verstärkers 10 ein Fehlersignal ist, das
dem Abstand zwischen der Mitte des Lichtstrahles und der Mittellinie der Spur entspricht Der Spurführungs-Spiegel
6 wird um den notwendigen Winkel unter Verwendung dieses Fehlersignals gedreht, wodurch der
Lichtstrahl immer korrekt auf die Bildspur ausgerichtet wird.
Der Tangentialspiegel 5 dient zur Steuerung der Lage des Lichtstrahls in tangentialer Richtung der Bildplatte
und außerdem zur Korrektur der Zeit-Basis. Da Funktion und Aufbau dieses Tangential-Spiegels 5
bekannt sind, sollen sie nicht näher erläutert werden.
Obwohl die Bildspuren einer optischen Bildplatte im wesentlichen konzentrisch angeordnet sind, fällt im
allgemeinen die Mitte dieser konzentrischen Kreise nicht mit dem Rotations-Mittelpunkt der Bildplatte
zusammen, der dann erhalten wird, wenn die Platte auf einer optischen Leseeinrichtung gedreht wird. Wenn
also die Spurführungs-Servoschleife offen ist, verläuft
der Strahlfleck quer über die Spuren Y, wie in F i g. 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.
Eine Spurführungs-Steuereinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 27 28 624 bekannt. In
dieser Druckschrift ist angegeben, daß ein Spurführungssignal, durch welches der Abtastlichtstrahl mittels
einer Spurführungs-Steuereinrichtung auf die Mitte der Abtastspur gelenkt wird, periodisch ist, wenn eine
Exzentrizität von Spurzentrum und Drehzentrum des Aufzeichnungsträgers vorliegt. Um dieser periodischen
Spurstörung Rechnung zu tragen, wird eine Phasenkompensation des Spurführungssignals gemäß dem
Abstand zwischen der Spur und dem Lichtfleck des Abtastlichtstrahls vorgenommen.
Bei einem aus der GB-PS 13 82 907 bekannten System mit magnetischer Abtastung wird für die
Spurführungssteuereinrichtung ein Spurführungssignal erzeugt, durch welches nicht nur die Zentrierung des
Magnetkopfes auf die abzutastende Spur sondern auch eine Berücksichtigung einer möglichen Exzentrizität
von Spurzentrum und Drehzentrum erfolgt.
Bei diesen beiden Spurführungs-Steuereinrichtungen handelt es sich jeweils darum, eine Stabilisierung des der
Spurführung dienenden Servo-Systems zu bewirken. Diese Stabilisierung tritt erfolgreich dann ein, wenn das
Abtastelement, d. h. ein Lichtstrahl bzw. ein Magnetkopf auf die abzutastende Spur »gesetzt« worden ist.
Außer der Stabilisierung eines Servo-Systems für die Spurführungs-Steuereinrichtung in Hinblick auf eine
Exzentrizität von Spurzentrum und Drehzentrum ist von großer Bedeutung, zu welchem Zeitpunkt eine
Servoschleife geschlossen werden soll, wenn ein Abtastelement zu einer Spur hin bewegt bzw. auf diese
»aufgesetzt« wird.
Wie bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung der F i g. 4(a) erwähnt wurde, kann der Spurführungs-
Spiegel plötzlich um eine bestimmte Strecke verschoben werden, um der Spur zu folgen. Eine solche
plötzliche Bewegung des Spurführungs-Spiegels tritt insbesondere dann auf, wenn die Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Lichtstrahl und der Bildspur hoch ist In diesem Fall führt der Spurführungs-Spiegel Schwingungen
aus, bis das Servosystem zur Ruhe kommt, d h. der erwünschte Zustand erreicht wird. Es kann unter
Umständen auch der Fall eintreten, daß das Servosystern überhaupt nicht zur Ruhe kommt, so daß sich der
Spurführungs-Spiegel fortlaufend hin- und herbewegt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spurführungs-Steuereinrichtung der eingangs genannten
Art derart weiterzubilden, daß bei periodischen Störungen der Spureinstellung, wie sie insbesondere bei
ei.ier Exzentrizität von Spurzentrum und Drehzentrum des Aufzeichnungsträgers auftreten, eine stabile Funktionsweise
der zur Spurführung dienenden Servoschleife erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das differenzierte Spurführungssignal einem ersten
Hüllkurven-Gleichrichter zugeführt wird, dessen Ausgangssignal in einem ersten Komparator mit einer
ersten Bezugsspannung verglichen wird, durch den ein erstes Ausgangssignal mit einem ersten Pegel erzeugbar
ist, wenn das Ausgangssignal des ersten Hüllkurven-Gleichrichters kleiner als die erste Bezugsspannung ist,
daß das Informationswiedergabesignal einem zweiten Hüllkurven-Gleichrichter zugeführt wird, dessen Ausgangssignal
in einem zweiten Komparator mit einer zweiten Bezugsspannung verglichen wird, durch den ein
zweites Ausgangssignal mit dem ersten Pegel erzeugbar ist, wenn das Ausgangssignal des zweiten Hüllkurven-Gleichrichters
größer als die zweite Bezugsspannung ist, und daß von dem ersten und dem zweiten
Ausgangssignal ein Signal zum Schließen der Servoschleife abgeleitet wird, wenn das erste und das zweite
Ausgangssignal den ersten Pegel aufweisen.
Bei der erfindungsgemäßen Spurführungs-Steuereinrichtung wird der günstigste Zeitpunkt festgestellt, zu
dem die Servoschleife geschlossen werden soll. Wenn in radialer Richtung die relative Geschwindigkeit zwischen
einem Lichtfleck eines Abtastlichtstrahls und einer Bildspur auf dem Aufzeichnungsträger groß ist, so
ist es schwierig, die Servoschleife zu schließen. Im Falle von Exzentrizität zwischen Spurzentrum und Drehzentrum
ändert sich die genannte relative Geschwindigkeit periodisch zwischen einem großen und einem kleinen
Wert in Übereinstimmung mit der Rotation des Aufzeichnungsträgers. Ein günstiger Zeitpunkt zum
Schließen der Servoschleife liegt dann vor, wenn die genannte Relativgeschwindigkeit klein ist. Bei der
erfindungsgemäßen Spurführungs-Steuereinrichtung wird die Servoschleife auch dann geschlossen, wenn sich
der Lichtfleck des Abtastlichtstrahls auf einer Spur befindet, d. h. wenn der Spurfehler klein und das
Wiedergabesignal groß sind. Als weitere Bedingung zum Schließen der Servoschleife kommt hinzu, daß
gleichzeitig die relative Geschwindigkeit zwischen der Spur und dem Lichtfleck des Abtastlichtstrahls kleiner
als ein vorbestimmter Wert ist. In vorteilhafter Weise wird dadurch eine sehr stabile Servo-Steuerung
en Jchi.
Bei den in den vorgenannten Druckschriften angegebenenSpu
rführungs-Steuereinrichtungen für das Abtastelement wird eine Stabilisierung des Servosystems für
den Fall angestrebt, daß die Servoschleife bereits geschlossen worden ist. Möglicherweise auftretende
Einschwingvorgänge des Servosystems beim »Aufsetzen« des Abtastelementes auf eine Spur werden erst mit
der Spurführungs-Steuereinrichtung nach der Erfindung berücksichtigt und vermieden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Auführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die schematischen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Diagramm einer Servo-Spurführungseinrichtung,
F i g. 2 ein Diagramm einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Spurführungssignals,
Fig.3 auf ein Lichtempfangselement projizierte Abbildungen der Vertiefungen, wobei F i g. 3(a) den Fall,
bei dem der Lichtfleck mit der Mittellinie einer Spur zusammenfallt, und Fig.3(b) den Fall darstellen, bei
dem der Lichtfleck etwas von der Mittellinie der Spur verschoben ist,
F i g. 4(a), (b) und (c) die Beziehung zwischen dem Lichtfleck und der Spur bzw. der Wellenform des
Spurführungssignals und einem Informationswiedergabesignal, wenn die Servoschleife der Spurführungseinrichtung
offen ist,
F i g. 5 ein Diagramm für die Beschreibung der Relativgeschwindigkeit der Spur und des Lichtfleckes,
die erhalten wird, wenn die Mitte der Spur von dem Drehzentrum der Bildplatte verschoben wird,
F i g. 6 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Spurführungssteuereinrichtung nach der Erfindung
und
F i g. 7 ein Diagramm der Wellenformen der verschiedenen, bei der Steuereinrichtung F i g. 6 auftretenden
Signale.
Fig.4(a) zeigt die Beziehung zwischen dem Lichtfleck
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 Wiedergabesignals 5 ist in Fig.4(c)dargestellt. Wie man in Fig.5 erkennen
kann, ist im allgemeinen die Mitte 0' einer optischen Bildplatte 8 von der Mitte 0 der Bildspur V verschoben.
Dementsprechend ist die Relativgeschwindigkeit der Spur und des Lichtfleckes auf einer Linie M minimal,
welche die Mitte 0 der Spur und das Drehzentrum 0' verbindet. Im Gegensatz hierzu ist die Relativgeschwindigkeit
maximal auf einer Linie /V, die durch das Drehzentrum 0' verläuft und senkrecht zur der Linie M
ist. Deshalb ändert sich die Relativgeschwindigkeit allmählich zwischen den Linien M und N. Daraus läßt
sich erkennen, daß sich die Relativgeschwindigkeit bei einer Drehung der Platte 8 periodisch und sinusförmig
ändert.
Ausgehend von diesen Tatsachen wurde die Spurführungs-Steuereinrichtung
nach der Erfindung entwickelt. Ein Ausführungsbeispiel ist in F i g. 6 zu erkennen. Wie
sich aus F i g. 6 ergibt, ist eine Differentiationsschaltung
21 vorgesehen, die ein Eingangssignal A empfängt; dieses ist das Spurführungssignal Ve des Komparator-Verstärkers
10 (siehe die Fi g. 1 und 2). Das Ausgangssignal ßder Differentiationsschaltung 21 wird zu einer
Detektorschaltung22geführt.dieeine Hüllkurvengleichrichiung
durchführt, um ein Hüllkurvensignal C zu erhalten. Das Hüllkurvensignal C wird auf einen
Komparator 23 gegeben, wo es mit einer Bezugsspannung Vr ι verglichen wird. Wenn das Signal C höher als
die Bezugsspannung Vr ι ist. gibt der Komparator 23 ein
Detektorsignal D mit hohem Pegel ab. Wenn das Signal C kleiner als die Bezugsspannung ist, gibt der
Komparator ein Signal D mit niedrigem Pegel ab.
Andererseits wird das in Fig.4(c) gezeigte Wiedergabesignal
S einem Hüllkurven-Gleichrichter 24 zugeführt, dessen Ausgangssignal E in einem zweiten
Komparator 25 mit einer Bezugsspannung V« 2 verglichen wird. Der Komparator 25 gibt ein Detektorsignal
F ab, das einen niedrigen Pegel hat, wenn das Signal £ höher als die Bezugsspannung Vr 2 ist, und das
einen hohen Pegel hat, wenn das Signal E kleiner als die Bezugsspannung VR 2 ist. Die beiden Signale D und F
werden einem ODER-Glied 26 zugeführt, dessen Ausgangssignal als Instruktionssignal für das Schließen
der Servoschleife dient.
F i g. 7 zeigt die Wellenformen in den verschiedenen Teilen der Schaltungsanordnung nach Fig.6. Die
Bezugszeichen für diese Wellenformen sind gleich den Bezugszeichen, mit denen die verschiedenen Signale in
F i g. 6 gekennzeichnet sind. Wie sich aus F i g. 7 und der Erläuterung von F i g. 5 ergibt, hat das Spurführungs-Fehlersignal
Ve eine Wellenform, wie sie in F i g. 7 durch das Bezugszeichen A gekennzeichnet ist, wenn die
Servoschleife offen ist. Dementsprechend hat das Ausgangssignal der Differentiationsschaltung 21 die
durch das Bezugszeichen B in F i g. 7 gekennzeichnete Form. Als Ergebnis hiervon liefert der Hüllkurven-Gleichrichter
22 ein Ausgangssigna! 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
Relativgcschwindigkeit gering ist.
Andererseits zeigt das Vergleichssignal F mit niedrigem Pegel, das aus dem Ausgangssignal E des
Hüllkurven-Gleichrichters aus dem Reproduktionssignal 5 und der Bezugsspannung Vr 2 erhalten wird, an,
daß sich der Fleck auf der Spur befindet. Wenn die beiden Signale Dund Fmit 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 G mit niedrigem Pegel des ODER-Gliedes
26 beginnen. Wie in F i g. 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.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:SpurfQhnings-Steuereinrichtung für den Abtastlichtstrahl einer optischen Leseeinrichtung, bei der mit dem Abtastlichtstrahl die auf einen mit nahezu gleichförmiger Geschwindigkeit rotierenden Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Informationsspuren abtastbar sind und bei der durch eine mit dem von den Informationsspuren reflektierten Abtastlichtstrahl beaufschlagte, optische Fühlereinrichtung ein Informationswiedergabesignal und ein Spurführungssignal erzeugbar sind, wobei das Spurführungssignal periodisch mit dem Spurabstand ist und bei keiner Spurabweichung den Wert Null besitzt und das Spurführungssignal über eine Servoschleife der Spurführungssteuereinrichtung als Steuersignal zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das differenzierte Spurführungssignal (B) einem ersten Hüllkurven-Gleichrichter (22) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal (C) in einem ersten Komparator (23) mit einer ersten Bezugsspannung (VR i) verglichen wird, durch den ein erstes Ausgangssignal mit einem ersten Pegel erzeugbar ist, wenn das Ausgangssignal (C) des ersten Hüllkurven-Gleichrichters (22) kleiner als die erste Bezugsspannung (Vr i) ist, daß das Informationswiedergabesignal (S) einem zweiten Hüllkurven-Gleichrichter (24) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal (E) in einem zweiten Komparator (25) mit einer zweiten Bezugsspannung (Vr 2) verglichen wird, durch den ein zweites Ausgangssignal mit dem ersten Pegel erzeugbar ist, wenn das Ausgangssignal (E) des zweiten Hüllkurven-Gleichrichters (24) größer als die zweite Bezugsspannung (Vr 2) ist, und daß von dem ersten und dem zweiten Ausgangssignal ein Signal (G) zum Schließen der Servoschleife abgeleitet wird, wenn das erste und das zweite Ausgangssignal den ersten Pegel aufweisen.
Applications Claiming Priority (1)
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| JP53111086A JPS6040093B2 (ja) | 1978-09-09 | 1978-09-09 | トラッキングサ−ボ引込装置 |
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