DE3301787A1

DE3301787A1 - Spurenfolge-steuersystem fuer rillenlose aufzeichnungsplatten

Info

Publication number: DE3301787A1
Application number: DE19833301787
Authority: DE
Inventors: Osamu Ayase Kanagawa Tajima
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1982-01-22
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1983-08-04
Also published as: KR840003512A; FR2520542A1; NL8300225A; DE3301787C2; FR2520542B1; GB2113873B; US4589103A; JPS6250894B2; GB8301615D0; GB2113873A; JPS58125242A

Description

Spurenfolge-Steuersystern für rillenlose Aufzeichnungsplatten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spurenfolge-Steuersystem für rillenlose Aufzeichnungsplatten und insbesondere auf Systeme, bei denen ein durch eine Schräglage der Aufzeichnungsplatte hervorgerufener Spurenfolgefehler unterdrückt wird.

Bei' Spurenfolge-Steuersystemen für rillenlose Aufzeichnungsplatten werden eine optische Tastyorrichtung, die Laserstrahlen auf die Platte richtet, und ein Paar nebeneinanderliegender optoelektrischer Elemente verwendet, auf die die reflektierten Strahlen treffen. Die auf die Plattenoberfläche fallenden Laserstrahlen werden in ihrer Intensität entsprechend Änderungen der Plattenoberfläche moduliert, die die Form einer Folge von mikroskopisch kleinen Vertiefungen mit einer Tiefe haben, welche ungefähr dem Viertel der Wellenlänge der Laserstrahlen ent-

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spricht. Das reflektierte Licht, das sich auf diese Weise entsprechend den Vertiefungen und den Stegteilen der Platte zwischen gesonderten niedrigen und hohen Werten ändert, wird auf die optoelektrischen Elemente gerichtet und bildet auf diesen einen Strahlenpunkt in der Weise, daß dann, wenn die optische Achse der Abtast-Laserstrahlen außerhalb des Verlaufs einer Spur liegt, der Strahlenpunkt auf den optoelektrischen Sensor-Elementen von einer zwischen den Elementen bestehenden neutralen Linie weg versetzt ist. Die Ausgangssignale der optoelektrischen Elemente werden einem Differenzverstärker bzw. Subtrahierer zugeführt, mit dem die Differenz zwischen den Ausgangssignalen erfaßt wird, um ein Spurenfolge-Steuersignal zu bilden, das zur Steuerung der seitlichen Lage der Laserstrahlen herangezogen wird.. Bei der Aufzeichnungsplatte besteht jedoch eine Tendenz zu einer Schräglage in Bezug auf die Horizontale. Wenn dies auftritt, weicht der Strahlenpunkt auf den optoelektrischen Sensorelementen fälschlicherweise ab, so daß ein falsches Spurenfolge-Steuersignal erzeugt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spurenfolge-Steuersystem zu schaffen, mit dem Spurenfolgefehler ausgeschaltet werden, welche durch das Entfallen eines vorbestimmten Winkelverhältnisses zwischen der optischen Achse" von Abtast-Laserstrahlen und der Oberflächenebene einer Aufzeichnungsplatte hervorgerufen werden.

Das erfindungsp.emäße System beruht auf dem Umstand, daß die Abtant-Laserstrahlen hinsichtlich der Intensität durch die mikroskopisch kleinen Vertiefungen und die Stegbereiche dor Platte zu entsprechenden gesonderten Werten moduliert werden. Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß die in den Reflexionen an den Stegbereichen enthaltene Information " ausschließlich mit der Win-

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kelverstellung der Platte in Zusammenhang steht, während die in den Reflexionen an den Vertiefungen enthaltene Information sowohl mit der Winkelverstellung der Platte als auch mit der seitlichen Versetzung der Abtast-Laserstrahlen gegenüber der Spurbahn in Zusammenhang steht. Mit der Erfindung ist beabsichtigt, die Spurenfolgefehler durch Modulieren der von den Vertiefungen erhaltenen Information mit der von den Stegbereichen erhaltenen Information aufzuheben.

Im einzelnen hat das erfindungsgemäße Spurenfolge-Steuersystem ein Paar aus einem ersten und einem zweiten optoelektrischen Sensorelement, die .aneinander angrenzen und durch eine neutrale Linie getrennt sind, und eine optische Vorrichtung, die oberhalb der Platte entsprechend einem Spurenfolge-Steuersignal seitlich in Bezug auf den Verlauf der Spuren bewegbar angebracht ist und Lichtstrahlen auf die Plattenoberfläche abgibt sowie das von der Plattenoberfiäche reflektierte Licht derart leitet, daß es einen Strahlenpunkt auf den Sensorelementen bildet. Wenn ein vorbestimmter Einfallwinkel der Lichtstrahlen auf der Plattenoberfläche eingehalten wird und die Lichtstrahlen dem Verlauf einer vorgegebenen Spur folgen, liegt die Mitte des Strahlenpunkts auf der neutralen Linie, während dann, wenn die Platte schräg steht, so daß die Abtaststrahlen von dem vorbestimmten Einfallwinkel abweichen, und dann, wenn die einfallenden Lichtstrahlen von dem Verlauf der vorgegebenen Spur abweichen, die Mitte des Strahlenpunkts aus der neutralen Linie versetzt ist, so daß das Spurenfolge-Steuersignal eine Fehlinformation enthält. An das erste und das zweite optoelektrische Element werden Maximumdetektoren angeschlossen, um entsprechend den Stegbereichen der Platte ein Paar aus einem ersten und einem zweiten Spitzenwertsignal abzuleiten, die ausschließlich eine Information

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* bezüglich der Winkelverstellung der Platte enthalten. Ferner werden an die optoelektrischen Elemente Modulatorschaltungen zum Modulieren der Größen der Ausgangssignale der Elemente mit den ersten und den zweiten Spitzenwert-Signalen und zum Anlegen der modulierten Signale an einen Subtrahierer angeschlossen, so daß am Ausgang des Subtrahierers die Fehlinformation aufgehoben wird.

Gemäß einer ersten besonderen Gestaltung des erfindungsgemäßen Systems wird die falsche Spurenfolge-Information dadurch aufgehoben,, daß die Ausgangssignale des ersten und des zweiten optoelektrischen Elements mit dem zweiten bzw. dem ersten Spitzenwertsignal multipliziert werden.

Gemäß einer zweiten besonderen Gestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist ein Vergleicher vorgesehen, der das erste und das zweite Spitzenwertsignal miteinander vergleicht und in Abhängigkeit von deren relativen Werten ein erstes oder ein zweites Vergleicherausgangssignal erzeugt. Im Ansprechen auf das erste Vergleicherausgangssignal wird die falsche Spurenfolge-Information dadurch aufgehoben, daß das Ausgangssignal des zweiten optoelektrischen Elements mit dem ersten Spitzenwertsignal multipliziert wird, durch das zweite Spitzenwertsignal divi- diert wird und von dem Ausgangssignal des ersten cptoelektrischen Elements subtrahiert wird. Im Ansprechen auf das zweite Vergleicherausgangssignal wird die falsche Information, dadurch aufgehoben, daß das Ausgangssignal des ersten optoelektrischen Elements mit dem zweiten Spitzenwertsignal multipliziert wird, durch das erste Spitzenwertsignal dividier^ wird und von dem dividierten Signal das Ausgangssignal des zweiten optoelektrischen Elements subtrahiert wird.

Gemäß einer weiteren Gestaltung des erfindungsgemäßen

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Systems werden von einem Detektor bzw. einer Aufnahmeeinrichtung aus den Ausgangssignalen des ersten und des zweiten optoelektrischen Elements Komponenten niedrigerer Amplitude und höherer Frequenz ausgeschieden, so daß an Modulatorschaltungen von den Ausgangssignalen die Komponenten höherer Amplitude und niedrigerer Frequenz angelegt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von AusfUhrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer optischen Abtastvorrichtung, die einen Teil des Spurenfolge-Steuersystems bildet.

Fig. 2 ist eine Darstellung eines Paars optoelektrischer Elemente in der Richtung von Pfeilen II in Fig. 1 gesehen, wobei die Elemente in der Beleuchtung mit reflektiertem Licht dargestellt sind.

Fig. 3 ist eine zur Darstellung von Richtungen des von einem Randbereich einer mikroskopisch kleinen Vertiefung gestreuten Lichts dienende vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils einer Aufzeichnungsplatte.

Fig. 4 ist eine Draufsicht eines' Teils der Aufzeichnungsplatte, wobei strichlierte Flächen Strahlenpunkte darstellen, die auf verschiedene Stellen fallen.

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Fig. 5 ist ein Kurvenformdiagramm, das die Kurvenformen der Ausgangssignale der optoelektrischen Elemente sowie die Kurvenform der Differenz zwischen diesen Signalen zeigt.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der Spurenfolge-Steuerschaltung des Systems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild des Steuersystems gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, das eine vorzugsweise gewählte Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels des Steuersystems zeigt.

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild des Steuersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 10 bis 12 sind Blockschaltbilder von abgewandelten Ausführungsbeispielen des Steuersystems.

Fig. 13 und 14 sind Kurvenformdiagramme für die Erläuterung der Funktionsweise der abgewandelten Ausführungsbeispiele.

Vor der ausführlichen Beschreibung des Steuersystems wird zuerst anhand der Fig. 1 bis 5 das dem System zu-' grundeliegende Prinzip erläutert.

In der Fig. 1 ist eine optische Abtastvorrichtung 100 gezeigt, die oberhalb der Oberfläche einer Aufzeichnungsplatte angebracht ist und die mittels einer Stellvorrichtung 200 entsprechend einem Spurenfolge-Steuersignal seitlich in Bezug auf den Verlauf paralleler Spuren der

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Platte bewegbar ist. Die optische Abtastvorrichtung hat einen Halbleiterlaser 1 für die Abgabe von linear polarisierten Laserstrahlen, die mit einer ausgezogenen Linie la dargestellt sind. Die Strahlen werden mittels einer Linse 2 parallel gerichtet und über ein Polarisationsprisma 3 zu einer ^/4-Phasenschieberplatte 4 geleitet, so daß die aus derselben austretenden Strahlen zirkulär polarisiert sind. Unterhalb der Phasenschieberplatte 4 ist eine Fokussierlinse 5 angeordnet, die die Strahlen auf der Oberfläche einer Aufzeichnungsplatte 6 fokussiert, welche einen hohen Reflexionsgrad hat und auf welcher Informationen in der Form einer Folge mikroskopisch kleiner Vertiefungen längs konzentrischer oder spiralenförmiger Spuren aufgezeichnet sind.

Gemäß der Darstellung durch eine gestrichelte Linie 8. werden die Strahlen von der Platte in einer Richtung reflektiert, die der Einfallrichtung genau entgegengesetzt ist, wenn die Ebene der Platte genau senkrecht zur Einfall richtung steht. Durch die Reflexion an der Plattenoberfläche wird die Richtung der zirkulären Polarisation umgekehrt. Das reflektierte Licht wird von der Line. 5 gesammelt und durchläuft die λ/4-Phasenschieberplatte 4, in der es in Licht mit einer linearen Polarisationsebene umgesetzt wird. Die Umsetzung in die lineare Polarisation bewirkt, daß die Strahlen an einer Reflexionsfläche 3a des Prismas 3, die gegenüber dem Einfallwinkel um 45° geneigt ist, zu einem Fotodetektor 7 hin reflektiert werden.

Gemäß der Darstellung in der Fig. 2 hat der Fotodetektor 7 ein linkes Segment 7a und ein rechtes Segment 7b, die von einer Linie 11 getrennt sind, welche die Abbildungspunktgröße der einfallenden Strahlen 8 halbiert, wenn die Plattenoberflächen-Ebene genau senkrecht zur opti-

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sehen Achse der einfallenden Strahlen steht und die Abtaststrahlen genau dem Spurverlauf folgen. Wenn dies der Fall ist, entspricht die neutrale Linie 11 sowohl der Plattenoberflächen-Ebene als auch der optischen Achse der Informations-Abtaststrahlen, wobei die Fotodetektor-Segmente 7a und 7b Ausgangssignale gleicher Amplitude abgeben. Wenn die Strahlen von dem Spurverlauf abweichen, tritt zwischen den' beiden Ausgangssignalen des Fotodetektors 7 ein Amplitudenunterschied auf, der zum Steuern der seitlichen Lage der Laserstrahlen in Bezug auf den Spurverlauf herangezogen werden kann.

Von der Plattenoberfläche wird das Licht auf die in Fig. 3 gezeigte Weise reflektiert. Mikroskopisch kleine Vertiefungen 9 haben jeweils einen bei 9a dargestellten schrägen Wandteil und eine Tiefe d, die gewöhnlich 1/5 bis zu 1/6 der Wellenlänge der Laserstrahlen beträgt. Folglich heben sich dann, wenn die Strahlen gemäß der Darstellung in Fig. 4 auf einer Mittellinie 14 einer Spur gehalten werden und in eine durch eine strichlierte Fläche 12 dargestellte Lage kommen, die von dem Boden der Vertiefung reflektierten Lichtstrahlen und die von dem benachbarten Stegbereich reflektierten Lichtstrahlen gegenseitig durch Interferenz auf, so daß die reflektierten Strahlen eine minimale Lichtstärke haben, die einem logischen Pegel "0" entspricht. Wenn sich gemäß der Darstellung bei 13 der Fokussierpunkt der Strahlen auf einen Stegbereich verschiebt, haben die reflektierten Strahlen eine maximale Lichtstärke, die einem logischen Pegel "l" entspricht.

Wenn die einfallenden Strahlen gegenüber der Mittellinie 14 einer vorgegebenen Spur um eine Strecke X seitlich versetzt sind, einer Bahn 20 folgen und zu einer mit 21 in Fig. 4 bezeichneten Stelle gelangen, wobei sich eine entsprechende Signalpegel-Änderung χ ergibt, beleuchtet

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ein rechter Teil 8a der Strahlen den Boden der Vertiefung 9, während ein linker Teil 8b, der gegenüber dem rechten Teil 8a seitlich um eine Strecke m versetzt ist, den Stegbereich der Platte 6 beleuchtet (Fig. 3). In diesem Fall entsteht eine Lichtbeugung, die gleichartig der durch ein Loch hervorgerufenen Beugung ist, so daß von dem Reflexionspunkt an der Vertiefung 9 weg Lichtstrahlen 15 und 16 auseinanderlaufen, während von dem Reflexionspunkt an dem Stegbereich weg Lichtstrahlen 17 und 18 auseinanderlaufen.

Der Wegunterschied Δ zwischen den nach links abgelenkten Strahlen 15 und 17 und der Wegunterschied Δ „ zwischen den .nach rechts abgelenkten Strahlen 16 und 18 sind folgendermaßen gegeben:

^, = d(l + cos^) + m sin ψ

*t 2d + mf (mit (f>« 1) (D

^₂ = d(l + cos^ ) - m sinJP
= 2d - my ' ( mit (f< < 1) (2)

Daher ist der Wegunterschied Δ ₁ nahezu gleich einem halben Wellenlängenwert, während der Wegunterschied

_2f- Δ _ kleiner als ein Wellenlängenwert ist, der in einem Bereich zwischen 2/5 und 2/6 der vollen Wellenlänge
liegt. Auf diese Weise ergibt sich an den nach links abgelenkten .Komponenten eine verringernde Wechselwirkung, während sich an den nach rechts abgelegten Komponenten

QQ eine verstärkende Wechselwirkung ergibt. Die Reflexion an dem schrägen Übergangsbereich bzw. Wandteil 9a steigert die nach rechts abgelenkten Komponenten. Dadurch erzeugt der Fotodetektor 7 Ausgangssignale, die angeben, daß die Laserstrahlen aus dem Spurverlauf nach links

or versatzt sind. Wenn sich die Strahlen auf einen bei 22 gezeigten Stegbereich bewegen, tritt keine derartige Ab-

lenkung auf, so daß die reflektierten Strahlen in gleichartiger Weise auf die gesonderten Segmente 7a und 7b des Fotodetektors fallen.

Die Fig. 5 zeigt die Kurvenformen von Ausgangssignalen Ia und Ib, die von den Fotodetektor-Segmenten bzw. Elementen 7a bzw. 7b abgegeben werden, und die Kurvenform eines Spurenfolge-Steuersignals (Ia-Ib) bei der Versetzung der Strahlen gegenüber der Spur um die Strecke X, die eine ent-

-^Q sprechende Änderung χ des Signalpegels ergibt. Die Signale Ia, Ib und (Ia-Ib) sind folgendermaßen darzustellen:

Ia = A - B - χ + (B + x) cos O t (3)

Ib=A-B + x+ (B-x) cos Ot .. (4)

Ia - Ib = -2x + 2x cos Qt (5)

wobei A die Amplitude des Signals ist, das abgegeben

wird, wenn die Strahlen den Stegbereich der Platte 6

beleuchten, und B die Amplitude des Signals ist,wenn die Strahlen genau dem Spurverlauf folgen.

Wenn die Platte schrägsteht, so daß ihre Oberfläche nicht mehr senkrecht zu dem Einfallwinkel der Laserstrahlen steht, weicht in Abhängigkeit von der Richtung und. dem Winkel der Schräglage der Strahlenpunkt auf dem Fotodetektor 7 zu einer Seite von der neutralen Linie 11 ab. Im einzelnen wird das aus den auf eine Vertiefung 9 treffenden Strahlen abgeleitete Spurenfolge-Steuersignal derart· beeinflußt, daß es sowohl eine Information hinsichtlich der Abweichung der Strahlen von dem Spurverlauf als auch eine Information hinsichtlich des Neigungswinkels der Platte 6 enthält. Ferner wird das aus den auf einen Stegbereich der Platte treffenden Strahlen abgeleitete Spurfolge-Signal derart beeinflußt, daß es nur eine

Information bezüglich des Plattenneigungswinkels enthält.

Die . nun in diesen Spurenfolge-Steuersignale enthaltene Neigungswinkelinformation wird nun in quantitativer Hinsieht untersucht. Der Strahlenpunkt auf dem Fotodetektor 7 ist aus der Linie 11 um eine Strecke versetzt, die proportional der Brennweite der Linse 5 mal dem Neigungswinkel der. Platte 6 gegenüber der Horizontalen ist; daher wird die auf das Fotodetektor-Segment 7a fallende Lichtmenge beispielsweise um eine Menge t\ vergrößert, die proportional zu dieser Versetzung mal dem effektiven Durchmesser der Linse 5 ist, während die auf das andere Segment 7b fallende Lichtmenge um die gleiche Menge vermindert wird.

Falls die Strahlen mit ihrer Mitte auf Stegbereiche gemäß der Darstellung bei 13 und 22 (in Fig.4) fallen, geben die Fotodetektor-Segmente 7a und 7b jeweils die folgenden Ausgangssignale la bzw. Ib ab:

La = A +<*A ( 6 )

Lb = A - 0(A . (7)

Wenn andererseits gemäß der ' Darstellung bei 12 und 21 _oc die Mitte der Strahlen auf Vertiefungen fällt, geben die Fotodetektor-Segmen.te bzw. Elemente 7a und 7b ' die folgenden Ausgangssignale Pa bzw. Pb ab:

Pa = Ia +

⁽⁹⁾

Pb = Ib 30

wobei Ia und Ib diejenigen Ausgangssignale der Elemente
7a bzw. 7b sind, die abgegeben werden, wenn die Platte 6 nicht geneigt ist.

Wenn wie bei einer Spurenfolge-Steuerschaltung nach dem Stand der Technik die Differenz zwischen den Signalen gemäß den Ausdrücken (8) und (9) herangezogen wird, ergibt sich das Steuersignal zu

Ia - Ib + 2dlb ^{10)

wobei der dritte Ausdruck 2 es Ib einen Fehler darstellt, der durch das Abweichen des Strahlenpunkts auf dem Fotodetektor 7 von der neutralen Linie 11 hervorgerufen ist. 10

Bei dem Spurenfolge-Steuersystem werden durch das Multiplizieren der Gleichungen (7) und (8) und das Multiplirzieren der Gleichungen (6) und (9) die folgenden Gleichungen gewonnen:
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(Ia + (Xlb)A(l - Oi) = (Ia - oda + oilb - (X²Ib)A ... (11)

(Ib - OiIb)A[I + d) = (Ib - 0(²Ib)A (12)

Durch das Bilden der Differenz zwischen den Gleichungen (11) und (12) ergibt sich der folgende Ausdruck:

Da der durch den Ausdruck (13) gegebene Wert zu dem Wert

(Ia-Ib) proportional ist, der den richtigen Spurenfolge-Steuerwert darstellt, und in dem Ausdruck (13) kein fehlerhafter Ausdruck enthalten ist, kann der Wert gemäß QQ (13) zum Kompensieren des durch die Schräglage der Platte 6 hervorgerufenen Fehlers herangezogen werden.

Alternativ kann die Neigungswinkel-Kompensation folgendermaßen erzielt werden:
Gleichung (8)-Gleichung (9) χ Gleichung (6)/Gleichung (7)

= Ia + OiIb - {(Ib - OiIb) χ (A + fl(A)/(A - «Ά)}
= Ia - Ib

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Das Steuersystem, bei dem das vorstehend erläuterte

Grundprinzip angewandt wird, wird nun anhand der Fig. 6 bis 9 beschrieben.

In der Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Spurenfolge-Steuerschaltung des Systems gezeigt. Die Schaltung hat ein Paar aus Multiplizierschaltungen 30 und 31, die mit ihren ersten Eingängen jeweils an die Ausgänge der Fotodetektor-Element? 7a bzw. 7b angeschlossen sind und

IG ein Paar aus identischen Spitzenwertdetektoren 32 und 33. Der Spitzenwertdetektor 32 ist auf herkömmliche Weise aufgebaut und mit einer Diode 34 gebildet, deren Anode mit dem Ausgang des Elements 7a verbunden ist und deren kathode.mit einem zweiten Eingang der Multiplizierschaltung 31 verbunden ist. Zwischen die Kathode der Diode 34 und Masse sind parallel ein Kondensator 35 und ein Widerstand 36 geschaltet. Der Spitzenwertdetektor 33 hat den gleichen Aufbau wie der Spitzenwertdetektor 32 und ist mit seinem Eingang an den Ausgang des Fotodetektor-Elements 7b sowie mit seinem Ausgang an den zweiten Eingang der Multiplizierschaltung 30 angeschlossen. Die Ausgänge der Multiplizierschaltungen 30 und 31 sind mit dem nichtinvertierenden bzw. dem invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers bwz. Subtrahierers 37 verbunden, um damit ein Spurenfolge-Steuersignal für das Anlegen an die Stellvorrichtung 200 zu erzeugen, welche die seitliche Lage der auf die Platte 6 treffenden Laserstrahlen steuert.

Da die Ausgangssignale der Fotodetektor-Elemente 7a und 7b die Spitzenwerte annehmen, wenn die Strahlen einen. Stegbereich der Platte 6 beleuchten, gibt das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 32 den Multiplikator A (1+ ctf ) aus der Gleichung (12) an, während das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 33 den Multiplikator A(I- <rt ) der Gleichung (11) angibt. Die Multiplizierschaltung 30 ergibt die Multiplikation des MuItipiikanten

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* (Ia+ σ< Ib) mit dem Multiplikator A(I- Cx ) und erzeugt ein Ausgangssignal gemäß der Gleichung (11), während die Multiplizierschaltung 31 die Multiplikation des MuI-tiplikanten (Ib- 0." Ib) mit dem Multiplikator A(I+ <X ) ergibt und ein Ausgangssignal gemäß der Gleichung (12) erzeugt. Diese Ausgangssignale werden in dem Subtrahierer 37 so zusammengesetzt, daß ein Steuersignal erzeugt wird, welches den Wert (Ia-Ib) (1- o< )A .darstellt.

Die Ausgangssignale der Fotodetektor-Elemente 7a und 7b werden auch an . einen Addierer 38 angelegt, von dem an einen Ausgangsanschluß 39 das zusammengesetzte Ausgangssignal zur Verwendung als von der Platte 6 abgenommenes Informationssignal abgenommen wird.

Die Fig. 7 zeigt eine Abwandlung des Ausfuhrungsbeispiels nach Fig. 6 in der Weise, daß anstelle der Spitzenwertdetektoren 32 und 33 nach Fig. 6 Abfrage/Haiteschaltungen 42 und 43 vorgesehen sind. Die Abfrage/Haiteschaltungen 42 und 43 sind an die Fotodetektor-Elemente 7a bzw. 7b jeweils so angeschlossen, daß die Spitzenwerte der aufgenommenen Informationssignale im Ansprechen auf einen jeweiligen Abfrageimpuls abgerufen werden, der aus einer Schaltung abgegeben wird, welche aus einem Addierer 44-, einer Differenzierschaltung 45 und einem Nulldurchgangsdetektor 46 gebildet ist. Die Differenzierschaltung 45 ergibt ein Signal mit einer Phasenverschiebung von 90° in Bezug auf das aufgenommene Informationssignal. Der Nulldurchgangsdetektor 46 erfaßt . den NuIl- durchgangspunkt des differenzierten Signals und erzeugt einen Abfrageimpuls, der dem Spitzenwert des ermittelten Informationssignals entspricht. Die mittels der Schaltungen 42 und 43 abgerufenen Spitzenwerte werden als Multiplikatoren der Gleichungen (11) und (12) an die zweiten Eingänge von Multiplizierschaltungen 41 bzw. 40 angelegt,

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die an die Fotodetektcr-Elemente 7a bzw. 7b angeschlossen sind. Ein Subtrahierer 47 nimmt die Ausgangssignale der Multiplizierschaltungen 40 und 41 auf und erzeugt das Spurenfolge-Steuersignal.
5

Das AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 7 wird auf die in Fig. 8 gezeigte Weise abgewandelt. Zwei zusätzliche Abfrage/ Halteschaltungen 50 und 51 werden jeweils an die Ausgänge der Fotodetektor-Elemente 7a bzw. 7b so angeschlossen, daß die Minimalwerte des aufgenommenen Informationssignals abgefragt werden, das abgegeben wird, wenn die Laserstrahlen die Vertiefungen auf der Platte beleuchten. Da die Minimalwerte in Bezug auf die Spitzenwerte um 180° phasenverschoben sind, werden die Abfrageimpulse für die Abfrage/Halteschaltungen 50 und 51 aus einem Nulldurchgangsdetektor 52 abgeleitet, der mit dem Ausgang der Differenzierschaltung 45 so verbunden ist, daß er den bezüglich des mittels des Nulldurchgangsdetektors 46 erfaßten Nulldurchgangs, um 180° phasenverschobenen Nulldurchgang erfaßt. Die die Minimalwerte darstellenden, von den Abfrage/Halteschaltungen 50 und 51 abgerufenen Signale werden den Multiplizierschaltungen 40 bzw. 41. jeweils als die Multiplikanten der Gleichungen (11) bzw. (12) zugeführt. Das Einschalten der Abfrage/Haiteschaltungen 50 und 51 ist im Hinblick auf das Signal/Rauschverhältnis vorteilhaft, da dadurch die Unterschiede zwischen den Multiplikanten und den Multiplikatoren der Gleichungen (11) und (12) auf maximale Werte gebracht werden.

Ein in Fig. 9 gezeigtes weiteres Ausführungsbeispiel stellt eine Realisierung der Gleichung (14) dar. Bei diesem AusfUhrungsbeispiel sind ein Paar aus Schaltgliedern 61 und 62, ein Satz aus lcgarithmischen Wandlern 63, 64 und 65, ein Subtrahierer 66 und ein antilogarithmischer Wandler 67 vorgesehen. Ferner dient ein Verglei-

eher 73 zum Vergleichen der Ausgangssignale von Spitzenwertdetektoren 68 und 69, wodurch die Schaltglieder 61 und 62 gesteuert werden. Weiterhin ist an den Ausgang eines Subtrahierers 70 ein Schaltglied 71 angeschlossen, über das das Ausgangssignal des Subtrahierers 70 direkt oder über einen Inverter 72 an die Stellvorrichtung 200 angelegt wird.

Wenn die Platte 6 derart geneigt ist, daß der Strahlenpunkt auf dem Fotodetektor 7 zu dem Element 7a hin verschoben wird, ist das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 68 größer als das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 69, so daß der Vergleicher 73 ein Ausgangssignal mit dem logischen Pegel "0" abgibt. Durch das Ausgangssignal mit dem logischen Pegel "0" werden die Schaltglieder 61 und 62 auf die Stellungen "A" geschaltet. Bei diesem Zustand ist das Ausgangssignal des Fotodetektor-Elements 7a einerseits über einen Kontakt 61a des Sphaltglieds 61 als erster Ausdruck (Ia + «Ib) der Gleichung (14) an den nicht invertierenden Eingang des Subtrahierers 70 und andererseits über den.Spitzenwertdetektor 68 und einen Kontakt 62a des Schaltglieds 62 an den logarithmischen Wandler 64 angelegt. Das Ausgangssignal des Fotodetektor-Elements 7b ist■ einerseits über einen Kontakt 61b des Schaitglieds 61 ah den logarithmischen Wandler 63 und andererseits über den Spitzenwertdetektor 69 und einen Kontakt 62b des Schaltglieds 62 an den logarithmischen Wandler 62 angelegt.■

Die Ausgangssignale der logarithmischen Wandler 63, 64 und 65 stellen jeweils die logarithmischen Werte der Faktoren des zweiten Ausdrucks der Gleichung (14) dar. Die Ausgangssignale■ der logarithmischen Wandler 63 und 64 werden gemeinsam an den nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers bzw. Subtrahierers 66 angelegt,

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an dessen invertierenden Eingang das Ausgangssignal des logarithmischen Wandlers 65 angelegt wird. Der antilogarithmische Wandler 67 setzt das Ausgangssignal des Subtrahierers 66 im reziproken Sinne um, wodurch der zweite Ausdruck der Gleichung (14) an den invertierenden Eingang des Subtrahierers 70 angelegt wird, so daß an dem Ausgang dieses Subtrahierers das Ergebnis der Gleichung (14) • erzielt und über das Schaltglied 71 direkt an die Stellvorrichtung 200 abgegeben Wird.

Falls das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 69 größer als das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 68 wird, wenn die Platte 6 in der Gegenrichtung geneigt ist, wechselt das Ausgangssignal des Vergleichers 73 auf den logischen Pegel "1". Wenn dies auftritt, sind die Ausgangssignale der Fotodetektor-Elemente 7a und 7b jeweils durch (Ia- <* la) bzw. (Ib + oc Ia) gegeben. Die Schaltglieder 61, 62 und 71 werden nun auf Stellungen "B" geschaltet, so daß die Schaltung das Ausgangssignal des Subtrahierers 70 als Ergebnis der folgenden Gleichung abgibt:

Ib + «la - {(la -· ex Ia)(A + « A)/A - «A)} * Ib - Ia

(14a)

Zur Kompensation der Schräglage der Platte 6 in der Gegenrichtung wird das Vorzeichen gemäß der Gleichung (14a) mittels des Inverters 72 umgekehrt.

Die Größe des Strahlenpunkts auf der Platte wird zwar so bestimmt, daß sie kleiner als der Abstand zwischen benachbarten Vertiefungen 9 ist, jedoch kann gemäß der Darstellung in der Fig. 4 der Strahlenpunkt zwei benachbarte Vertiefungen erfassen, wenn die Dichte der Vertiefungen hoch ist. Aufgrund des Umstands, daß die Laser-

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strahlen eine Fourier-Energieverteilung (mit einem mittigen Maximum bei Ib in Fig.4) haben, erhalten durch die Komponente höherer Frequenz der aufgezeichneten Information die von dem Fotodetektor 7 abgegebenen Signale Spitzenwerte mit kleineren Amplituden als bei Informations-Komponenten niedrigerer Frequenz. Dies ergibt einen Fehler des Spurenfolge-Steuersignals.

Dieses Problem wird dadurch behoben, daß zum Ausscheiden ^O ^von Spitzenwerten unterhalb eines vorbestimmten Werts Tiefpaßfilter oder Schmitt-Triggerschaltungen zur Erfassung von Spitzenwerten oberhalb des vorbestimmten Werts eingesetzt werden.

IQ Aus diesem Grund werden gemäß den Darstellungen in den Fig. 10 bis 12, in denen zur Bezeichnung von Teilen, die denjenigen bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechen, die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele abgewandelt.

Gemäß Fig. 10 sind zwischen die Fotodetektor-Elemente 7a und 7b und die Spitzenwertdetektoren 32 bzw. 33 jeweils Tiefpaßfilter 80 bzw. 81 geschaltet. Jedes der Tiefpaßfilter hat typischerweise eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 82 und einem Kondensator 83, die von dem zugeordneten Fotodetektor-Element gegen Masse geschaltet ist, wobei der Verbindungspunkt mit dem Eingang des zugeordneten Spitzenwertdetektors verbunden ist. Die Zeitkonstante aus dem Widerstand 82 und dem Kondensator 83 ist so gewählt, daß das Ausgangssignal eines jeden Tiefpaßfilters einen weitaus geringeren Pegel der hochfrequenten Komponente hat als die Komponente höherer Frequenz, die in der Fig. 13 durch die gestrichelte Linie 84 gezeigt ist. Typischerweise hat die

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Zeitkonstante eines jeden Tiefpaßfilters den Wert eines Zehntels des Entladungszeitkonstantenwerts des zugeordneten Spitzenwertdetektors, so daß die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters unterhalb von einigen Hz liegt. Infolgedessen unterdrücken die Tiefpaßfilter 80 und 81 die Komponenten höherer Frequenz, so daß sie eine Kurvenform 85 erzeugen. Auf diese Weise werden die Multiplizierschaltungen 30 und 3.1 aus den zugeordneten Spitzenwertdetektcren mit den echten Multiplikations-Faktoren gespeist.

Eine Abwandlung der Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 7 und 8 ist in der Fig. 11 gezeigt. Die Differenzierschaltung 45 und der Nulldurchgangsdetektor 46 dieser vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind durch eine Schmitt-Triggerschaltung 90 ersetzt, die gemäß der Darstellung durch gestrichelte Linien 91 und 92 in der Fig. 14 einen höheren und einen niedrigeren Schwellenwert hat. Der höhere Schwellenwert 91 wird auf einen Pegel zwischen dem maximalen und dem minimalen Spitzenwert gewählt, die jeweils aus den Komponenten mit der höheren bzw. der niedrigeren Frequenz abgeleitet werden. Die
Schmitt-Triggerschaltung 90 schaltet auf einen Ausgabezustand hohen Pegels, wenn das Eingangssignal aus dem Addierer 44 (gemäß der Darstellung durch eine Kurvenform 93) den höheren Schwellenwert 91 erreicht, und kehrt zu dem ursprünglichen Schaltzustand zurück, wenn das Signal unter den niedrigeren Schwellenwert 92 abfällt. Auf diese Weise werden von dieser Schmitt-Triggerschaltung Impulse 94 ausschließlich im Ansprechen auf Komponenten höherer Frequenz der aufgezeichneten Information erzeugt, so daß die Abfrage/Halteschaltungen 42 und 43 die Eingangssignale mit einer Amplitude abrufen, die höher als ein dem Schwellenwert 91 entsprechender Schwellenwert ist. Während des Intervalls, in dem die Komponente höherer Frequenz vorliegt, behalten die Abfrage/Halteschaltung die zuletzt

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abgerufenen Werte bei, die den Stegbereichen 10 entstammen, wobei von den Multiplizierschaltungen 41 und 42 diese Werte zum Multiplizieren der von den Vertiefungen 9 stammenden Minimalwerte verwendet werden.

Die Fig. 12 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 9. Diese Abwandlung ist der in Fig. 10 gezeigten insofern gleichartig, als jeweils zwischen die Fotodetektor-Elemente 7a und 7b und die Spitzenwertdetektoren 68 bzw. 69 Tiefpaßfilter 95 und 96 geschaltet sind.

Eine rillenlose Aufzeichnungsplatte mit parallelen Spuren, auf denen Informationen als eine Folge von mikroskopisch kleinen Vertiefungen aufgezeichnet sind, wird mit einem Laserstrahlenbündel beleuchtet, das derart zu einem ersten und einem zweiten angrenzenden optoelektrischen Sensorelement für die Erzeugung jeweiliger Ausgangssignale reflektiert wird, daß die Sensorelemente auf gleiche Weise beleuchtet werden, wenn der Abtaststrahl unter einem vorbestimmten Einfallwinkel auf der Bahn der Aufzeichnungsspur gehalten wird. Zum Aufheben von Spurenfolgefehlern, die sich aus einer Schräglage der Platte ergeben, werden aus den Sensorelementen erste und zweite Spitzenwertsigna-Ie abgeleitet, die jeweils ausschließlich eine Information hinsichtlich des Neigungswinkels enthalten. Die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Sensorelements werden hinsichtlich der Amplitude mit dem ersten und dem zweiten Spitzenwertsignal moduliert und einem Subtrahierer zugeführt, der die Differenz zwischen den beiden modulierten Signalen ermittelt und ein Spurenfolge-Steuersignal derart abgibt, daß am Ausgang des Subtrahierers eine Fehlinformation unterdrückt ist.

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Claims

Patentansprüche

1 .j Spurenfolge-Steuersystem zur Verwendung bei einer rillenlosen Aufzeichnungsplatte, auf der Informationen in der Form einer Folge mikroskopisch kleiner Vertiefungen längs parallelen Spuren aufgezeichnet sind, mit einem Paar aus einem ersten und einem zweiten optoelektrischen Element, die aneinander angrenzen und durch eine neutrale Linie getrennt sind, einem Subtrahierer, der gemäß den Ausgangssignalen der optoelektrischen Elemente ein Spurenfolge-Steuersignal erzeugt, und einer Vorrichtung, die bezüglich des Verlaufs der Spuren entsprechend dem Spurenfolge-Steuersignal seitlich bewegbar oberhalb der Platte angebracht ist und die Lichtstrahlen auf die Oberfläche der Platte sendet, die von der Plattenoberfläche reflektierten Lichtstrahlen umlenkt und auf der Oberfläche des ersten und des zweiten optoelektrischen Elements derart einen Strahlenpunkt bildet, daß dann, wenn die abgegebenen Lichtstrahlen einen vorbestimmten Einfallwinkel auf der Plattenoberfläche haben und dem Verlauf einer vorgegebenen Spur folgen, die Mitte des Strahlenpunkts auf der neutralen Linie liegt, und dann, wenn die Platte geneigt ist, so daß die abgegebenen

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Lichtstrahlen von (Jem vorbestimmten Einfallwinkel abweichen, und wenn die auf treffenden Lichtstrahlen von dem Verlauf der vorgegebenen Spur abweichen, die Mitte des Strahlenpunkts von der neutralen Linie abweicht, so daß ilaa Spurenfolge-Steuers ignal eine Fehlinformation enthält, gekennzeichnet durch eine Maximumdetektoreinrichtung (22,:i3;42 bis 46; 68, 69), die auf die Ausgangssignale des ersten und des zweiten optoeLektrisehen Elements (7a,7b) durch Erfassen der den Stegbereichen (10) der Platte (6) entsprechenden Spitzenwerte der Ausgangssignale anspricht, um aus dem ersten und dem zweiten optoelektrisohen Element jeweils ein erstes bzw. ein zweites Spitzenwertsignal abzuleiten, und eine Modulatoreinrichtung (30, .31 ;40,41; 63 bis 67), die die Ausgangssignale des erstem und des zweiten optoelektrischen Elements mit den ersten und den zweiten Spitzenwertsignalen moduliert und die modulierten Signale an den Subtrahierer (37;47;70) anlegt, der die Differenz zwischen den modu-Lierten Signalen in der Weise erfaßt, daß die Fehlinformation im Ausgangssignal des Subtrahierers aufgeheben wird.

?. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, (iaß die Modulatoreinrichtung eine Multiplizier-· einrichtung (3U,31;40,41 ) zum Multiplizieren der Ausgangssignale des ersten und des zweiten optoelektrischen Elements (7a,7b) mit dem zweiten bzw. dem ersten Spitzenwertsignal aufweist.

3.· Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Max iinumdetektore i nrichtung ein Paar aus einem ersten und einem zweiten Spitzenwertdetekt.or (32,3") aufweist, die jeweils mit dem ersten bzw. dem zweiten optoelektrischen Element (7a,7b) verbunden :;Lnd und das erste bzw. dar; zweite Sp i tzenwertsignal

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erzeugen, und daß die Modul at.ore inrichtung ein Paar aus einer ersten und einer zweiten MuitiplLzierschaltung (30,31) aufweist, die die Beträge der Ausgangssignale des ersten und des zweiten optoelektrischen Elements mit dem zweiten bzw. dem ersten Spitzenwertsignal multiplizieren .

4. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximumdetektoreinrichtung ein Paar aus einer ersten und einer zweiten Abfrage/Halteschaltung (42,43), die jeweils mit dem ersten bzw. dem zweiten optoelektrischen Element (7a,7b) verbunden sind, und eine Spitzenwerterfassungseinrichtung (45,46) aufweist, die das Auftreten der Spitzenwerte der Ausgangssignale der optoelektrischen Elemente in der Weise erfaßt, daß die Abfrage/Halteschaltungen die Ausgangssignale der zugeordneten optoelektrischen Elemente abfragen und speichern.

5. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Minimumdetektoreinrichtung (50,51), die die Minimalwerte der Ausgangssignale des ersten und des zweiten optoelektrischen Elements (7a,7b) erfaßt und an die Modulatoreinrichtung (40,41) anlegt, an der die Minimalwerte mit den Spitzenwertsignalen moduliert werden.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimumdetektoreinrichtung ein Paar aus einer ersten und einer zweiten Abfrage/Halteschaltung (50,51), die mit dem ersten bzw. dem zweiten optoelektrischen Element (7a,7b) verbunden sind, und eine Erfassungseinrichtung (45,46,52) aufweist, die das Auftreten der Minimalwerte der Ausgangssignale der optoelektrischen Elemente derart erfaßt, daß die Abfrage/Halteschaltun-

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gen die Ausgangssignale der zugeordneten optoelektrischen Elemente abfragen und speichern, und daß die Modulatoreir.richtung eine Multipliziereinrichtung (40,41) ist, die auf die Ausgangssignale der Abfrage/Haiteschaltungen als MuItipiikanten anspricht.

7. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoreinrichtung einen Vergleicher (73), der die ersten und die zweiten Spitzenwertsignale miteinander vergleicht und in Abhängigkeit von den Relativwerten der verglichenen Signale ein erstes und ein zweites Vergleicherausgangssignal erzeugt, und eine Recheneinrichtung (63 bis 67) aufweist, die auf das erste Vergleicherausgangssignal durch Multiplizieren des Betrags des Ausgangssignals des zweiten optoelektrischen Elements (7b) mit dem ersten Spitzenwertsignal, Dividieren des Betrags des multiplizierten Signals durch das zweite Spitzenwertsignal und Subtrahieren des dividierten Signals von dem Ausgangssignal des ersten optoelektrisehen Elements (7a) anspricht und die auf das zweite Vergleicherausgangssignal durch Multiplizieren des Betrags des Ausgangssignals des ersten optoelektrischen Elements durch das zweite Spitzenwertsignal, Dividieren des Betrags des letzteren multiplizierten Signals durch das erste Spitzenwertsignal und Subtrahieren des Ausgangssignals des zweiten optoelektrischen Elements von dem letzteren dividierten Signal anspricht.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (63 bis 67) ein erstes und ein zweites Schaltglied (61,62), die jeweils zwei Eingänge und zwei Ausgänge haben, welche im Ansprechen auf das erste Vergleicherausgangssignal mit den Eingängen und im Ansprechen auf das zweite Vergleicherausgangssignal umgepolt mit den Eingängen verbunden sind,

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wobei die Eingänge des ersten Schaltglieds (61) mit dem ersten bzw. dem zweiten optoelektrischen Element (7a,7b) verbunden sind, während die Eingänge des zweiten Schaltglieds (62) die Spitzenwerte der Ausgangssignale des ersten bzw. des zweiten optoelektrischen Elements aufnehmen, einen zweiten Subtrahierer (66) mit einem Positiveingang und einem Negativeinganß, einen ersten, einen zweiten und einen dritten logarithmischen Wandler (63 bis 65), wobei die Ausgänge des ersten und des zweiten logarithmischen Wandlers (63,64) gemeinsam mit dem Positiveingang verbunden sind, der Ausgang des dritten logarithmischen Wandlers (65) mit dem Negativeingang verbunden ist, der Eingang des ersten logarithmischen Wandlers selektiv über das erste Schaltglied mit dem ersten oder dem zweiten optoelektrischen Element verbunden ist und die Eingänge des zweiten und des dritten logarithmischen Wandlers über das zweite Schaltglied die Spitzenwerte der Ausgangssignale des ersten bzw. des zweiten optoelektrischen Elements aufnehmen, und einen antilogarithmisehen Wandler (67) aufweist, dessen Eingang mit dem Ausgang des zweiten Subtrahierers (66) verbunden ist und dessen Ausgangssignal als eines der modulierten Signale an den ersten Subtrahierer (70) angelegt ist, an welchen das andere modulierte Signal über das erste Schaltglied selektiv aus dem ersten oder dem zweiten optoelektrischen Element angelegt ist.

9. Steuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, für eine Aufzeichnungsplatte, deren mikroskopisch kleine Vertiefungen in langen und kurzen Abständen ausgebildet sind, so daß die jeweiligen optoelektrischen Elemente ein Ausgangssignal mit einer ersten Komponente höherer Amplitude und niedrigerer Frequenz und einer zweiten Komponente niedrigerer Amplitude und höherer Frequenz erzeugt, gekennzeichnet durch eine Aufnahmeein-

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richtung (80,81;90;95,96), die jeweils mit den optoelektrischen Elementen (7a,7b) verbunden ist und ausschließlich auf die erste Komponente anspricht, wobei die Maximumdetektoreinrichtung (32,33;42,43;68,69) auf die derart erfaßte erste Komponente anspricht.

10. Steuersystem nach Anspruch 9·, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahrneeinrichtung für die erste Komponente ein erstes und ein zweites Tiefpaßfilter (80,81; 95,96) aufweist, die jeweils mit dem ersten bzw. dem zweiten optoelektrischen Element (7a,7b) verbunden sind und die erste Komponente des Ausgangssignals des ersten bzw. des zweiten optoelektrischen Elements zu einem ersten bzw. zu einem zweiten Spitzenwertdetektor (32,33; 68,69) der Maximumdetektoreinrichtung durchlassen.

11. Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung für die erste Komponente eine Schmitt-Triggerschaltung (90) aufweist, die auf die erste Komponente der Ausgangssignale der optoelektrischen Elemente (7a,7b) durch Erzeugen von Abfrageimpulsen anspricht, durch die eine erste und eine zweite Abfrage/Halteschaltung (42,43) der Maximumdetektoreinrichtung jeweils das Ausgangssignal des zugeordneten optoelektrischen Elements abruft und speichert.

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