DE3409588C2 - Servosystem für die Spurverfolgung und/oder Fokussierung in einem Datenlesegerät - Google Patents
Servosystem für die Spurverfolgung und/oder Fokussierung in einem DatenlesegerätInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Servo-System für die Steuerung der Position eines Lesestrahls in einem optischen Video-Plattenspieler oder einer ähnlichen Vorrichtung, bei der ein Offset-Signal zur Beseitigung einer Offset-Größe in einem Fehlersignal, welches zur Steuerung der Position des Lesestrahls verwendet wird, dann beseitigt wird, wenn der Pegel des Lesesignals unter einem vorbestimmten Pegel abfällt. Demzufolge werden fehlerhafte Operationen wie beispielsweise eine Defokussierung und das Springen aus der Spur oder Überspringen einer Spur verhindert, wenn der Lesestrahl über Kratzer, Staub und Schmutz oder ähnliches auf dem Aufzeichnungsmedium hinwegstreicht.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Servosystem für die Spurverfolgung und/oder Fokussierung in einem
Datenlesegerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Servosystem ist aus der DE-OS 30 42 108
bekannt.
Bildplatten werden in den für sie vorgesehenen Abspielgeräten mittels optischer Abtaster abgetastet, bei
denen ein Laserstrahl auf die Bildplatte fokussiert wird. Dabei wird mit Hilfe eines Spurverfolgungs-Servosystems
sichergestellt, daß der Laserstrahl die Spur auf der Platte genau verfolgt. Weiterhin enthalten solche
Servosysteme in aller Regel auch Servoeinrichtungen zur Sicherstellung der exakten Fokussierung des Laserstrahls
auf die Oberfläche der abzutastenden Platte.
Ein Beispiel eines herkömmlichen Servo-Systems zur Steuerung einer Leseposition unter Verwendung des
zuvor erläuterten Fokus-Servo-Systems und des Spurfolge-Servo-Systems,
ist in den F i g. 1A und IB gezeigt In F i g. 1 werden drei Punktstrahlen 2,3 und 4, die durch
Fokussierung eines Laserstrahls erhalten werden, auf eine Aufzeichnungsbahn 1 in einer Lagebeziehung, wie
dies gezeigt ist, gelenkt Das heißt, wenn sich der datenerfassende
Punktstrahl 2 auf der Bahn 1 befindet, so liegen die Punktstrahlen 3 und 4 auf gegenüberliegenden
Rändern oder Kanten der Bahn 1. Wenn demzufolge der erfassende Punktstrahl 2 in einer Richtung verschoben
wird, senkrecht zur Bahn (in radialer Richtung der Videoscheibe), ändert sich die Differenz in der
Lichtmenge zwischen den reflektierten Strahlen der Punktstrahlen 3 und 4 entsprechend der Richtung der
Verschiebung und entsprechend dem Ausmaß der Verschiebung des erfassenden Punktstrahles 2. Die reflektierten
Strahlen der Punktstrahlen 3 und 4 werden in elektrische Signale mit Hilfe von photoelektrischen
Wandlerelementen 5 und 6 umgewandelt Diese elektrischen Signale werden in Form von Spurfehler angebenden
Signalen A und B ausgegeben.
Der reflektierte Strahl des erfassenden Punktstrahles
2 wird über eine Zylinderlinse (nicht gezeigt) auf die lichterfassende Fläche eines photoelektrischen Wandlerelementes
7 geschickt Die Ebene., weiche die erzeugende Linie der Zylinderlinse enthält ist gegenüber der
Ebene unterschiedlich, die senkrecht dazu verläuft und zwar in der Position auf der optischen Achse, wo der die
Zylinderlinse passierende Lichtstrahl fokussiert wird. Daher ändert sich die Gestalt des Lichtstrahls, der auf
die lichterfassende Fläche des photoelektrischen Wandlerelements 7 projiziert wird, entsprechend der Lagebeziehung
zwischen der Aufzeichnungsfläche der Aufzeichnungsplatte und der Fokussierungsstelle des Laserstrahls,
Um die Änderung in der Gestalt des Lichtstrahls festzustellen, der auf die lichterfassende Fläche
des photoelektrischen Wandierelements 7 projiziert wird, ist das Element 7 mit vier lk:hterfassenden Einheiten
ausgestattet, die voneinander unabhängig sind und die so angeordnet sind, als ob sie durch zwei gerade
Linien in vier Teile aufgeteilt sind. Die lichterfassende Fläche des photoelektrischen Wandlerelements 7 ist an
einer Stelle angeordnet, an der dann, wenn der Fokussierungspunkt des Laserstrahls auf der Aufzeichnungsfläche
der Aufzeichungsplatte exakt positioniert ist, der reflektierte Strahl, der durch die Zylinderlinse hindurchgelaufen
ist, im wesentlichen kreisförmig wird. Somit ist der Unterschied im Wert zwischen den Ausgangsgrößen
der Addierstufen 8 und 9, von denen jede die Ausgangsgrößen der gegenüberliegenden Einheiten des
photoelektrischen Wandlerelements 7 addieren, ein Anzeichen der Richtung und des Ausmaßes der Verschiebung
des Fokussierungspunktes des Laserstrahls. Die Ausgangsgrößen der Addierstufen 8 und 9 werden jeweils
als Fokussierungsfehler angebende Signale C und D abgegeben. Diese herkömmliche Fokussierungs-Servovorrichtung
ist mehr in Einzelheiten in der japanischen offengelegten Patentanmeldung 926/1980 beschrieben.
Die Ausgangsgrößen der Addierstufen 8 und 9 gelangen zu einem Addierer 10, dessen Ausgangsgröße als
Datenwiedergabesignal verwendet wird, welches als ein H F (Hochfrequenz) Signal vorliegt.
Ein Paar von Signalen, wie die die Spurfehler angebenden Signale A und B bzw. die die Fokussierungsfehler
angebenden Signale C und D, die ein Fehlersignal darstellen, gelangen über Widerstände R\ und Ri zu
dem invertierenden Eingangsanschluß und dem nicht invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers
OP\. Der nicht invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OP\ ist über einen Widerstand
/?3 geerdet Der invertierende Eingangsanschluß
des Verstärkers OP\ ist über einen Widerstand &t mit
dem Ausgangsanschluß verbunden. Der Operationsverstärker
OPi und die Widerstände Ri bis Ra bilden eine
Differenzversfärkerschaliung 11. Ein Signal, welches
der Differenz der Werte zwischen dem Paar der Signalen entspricht, wird durch die Differenzverstärkerschaltung
11 verstärkt und wird in Form eines Spur-Fehlersignals
bzw. eines Fokussierungs-Fehlersignals ausgegeben.
Das bekannte Servosystem für die Spurverfolgung nach der DE-OS 30 42 108 enthält weiterhin eine Detektoreinrichtung,
mit deren Hilfe der Pegei des Datenwiedergabesignals geprüft wird. Unterschreitet dieser einen
vorgegebenen unteren Grenzwert, dann wird die Auswertung des Datenwiedergabesignals unterbrochen,
da dieses auch Steuerdalensignale, beispielsweise Adressensignale enthalten kann, die im Fallt zu schwacher
Pegel zu einer fehlerhaften Auswertung führen könnten.
Aufgrund von Unterschieden in den Eigenschaften oder Kennlinien zwischen den photoelektrischen Wandlerelementen
5 und 6 oder zwischen den lichterfassenden Einheiten des photoelektrischen Wandlerelements
7 kann das Spurfehlersignal bzw. das Fokussisrungfehlersignal
eine Offset-Spannung enthalten, die kompensiert werden muß. Zu diesem Zweck wird über einen
Widerstand R5 dem invertierenden Eingangsanschluß
des Operationsverstärkers OP\ eine Offset-Spannung zugeführt, die die vorerwähnte, aus den Eigenschaften
oder Kennlinien der Wandlerelemente resultierende Offset-Spanr.ung beseitigt Diese kompensierende Offset-Spannung
wird an einem bewegbaren Kontakt eines variablen Widerstandes VR\ abgenommen, dessen feste
Kontakte zwischen den positiven und negativen Anschluß der Stromversorgungsquelle geschaltet sind. Der
bewegliche Kontakt des variablen Widerstandes VR\ ist über einen Kondensator C\ geerdet.
Das Ausgangsfehlersignal der Differenzverstärkerschaltung 11 wird über einen Widerstand Re dem invertierenden
Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers OP2 zugeführt, wobei der nicht invertierende Eingangsanschluß
desselben über einen Widerstand R7 geerdet ist. Die Ausgangsgröße des Operationsverstärkers
OPi gelangt zu dem einen Ende einer Wicklung L über
einen Pufferverstärker 12, der Transistoren Qi und O2,
einen Kondensator Ci und Widerstände Rt und Rg umfaßt
Die Wicklung L bildet entweder eine Treiberwicklung, die als Nachlaufbetätigungsvorrichtung zum Antreiben
eines Nachlaufspiegels (nicht gezeigt) dient, oder besteht aus einem Fokussierungs-Motor-Rotor,
der als Fokussierungsbetätigungsvorrichtung zum Treiben einer Fokussierungslinse (nicht gezeigt) dient. Das
andere Ende der Wicklung L ist über einen Widerstand Ä10 geerdet. Über dem Widerstand R\o wird eine Spannung
entwickelt, die einem Treiberstrom entspricht, der eo in der Wicklung L fließt. Die so entwickelte Spannung
gelangt über einen Rückkopplungswiderstand Ri 1 zum
invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers OPi.
Das in der zuvor geschilderten Weise ergänzte Servo-System ist jedoch mit Nachteilen behaftet dahingehend,
daß dann, wenn die Pegddifferenz zwischen dem Paar der Signale, die das Fehlersignal bilden, beseitigt wird,
was durch Kratzer, Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium bewirkt werden kann, nur die Offset-Spannung
verstärkt wird, wodurch ein unerwünschter Treiberstrom den Servoantrieben zugeführt wird.
Als Folge können fehlerhafte Operationen wie beispielsweise eine Defokussierung und ein Überspringen
der Aufzeichnungsspur auftreten.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Servo-System der eingangs genannten Art zu schaffen,
welches die Leseposition steuern kann ohne dabei durch Kratzer, Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium
beeinflußt zu werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher
erläutert Fs zeigen
Fig. IA und IB jeweils eine erU-uternde Schaltung
und eine Schaltungsanordnung einc-3 herkömmlichen
Servo-Systems in einem Datenlesegerät,
F i g. 2 eine Schaltungsanordnung, teilweise in Blockschaltform
einer bevorzugten Ausführungsform eines Servo-Systems nach der Erfindung, und
F i g. 3 eine Schaltungsanordnung, teilweise in Blockschaltform einer weiteren Ausführungsform nach der
Erfindung.
Es sollen nun im folgenden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen unter Hinweis auf
die Figuren 2 und 3 erläutert werden.
Wie in F i g. 2 gezeigt ist sind bei einem ersten Ausführungsbeispiel
eine Differenzverstärkerschaltung 11, ein Pufferverstärker 12, ein Operationsverstärker OP2,
eine Spule L Widerstände A5, R6, Rg und Rio, ein veränderbarer
Widerstand VR<, und ein Kondensator Q in
der gleichen Weise zusammengeschaltet wie in F i g. 1B.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das Eervo-System
nach F i g. 2 sich von demjenigen nach F i g. 1B in den
folgenden Punkten unterscheidet: Es wird eine Spannung, die an dem beweglichen Kontakt des veränderbaren
Widerstandes V7?2 erzeugt wird, über einen Anaiogschalter 13 und einen Widerstand Ä12 dem invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers Ο/Ί
zugeführt. Der veränderbare Widerstand V7?2 ist zwischen den positiven und negativen Anschluß der Stromversorgungsquellen
geschaltet. Der Analogschalter 13 wird beispielsweise eingeschaltet, wenn ein Signal mit
niedrigem Pegel dem Steuereingangsanschluß zugeführt wird. Der Aasgangsanschluß des Analogschalters
13 ist über einen Kondensator C3 geerdet Der Analogschalter 13, der veränderbare Widerstand VA2, der Widers'an.j
R\2 und der Kondensator C3 bilden eine Korrekturschaltung
für die Offset-Spannung.
Die Ausgangsgröße einer Schaltung 14, welche die Pegelabnahme eines Signals feststellt, gelangt zuni
Steuereingangsanschluß des Analogschalters 13. Die Schaltung 14 besteht aus einem Hüllkurven-Detektor
15, der beispielsweise eine AM-Detektor (Demodulatorschaltung enthält, um die Einhüllende des HF-Signals
zu erfassen bzw. zu demoduHeren und. eine Vergleichsstufe 16 zum Vergleichen der Ausgangsgröße des
Einhüllende-Detektors 15 mit einer Bezugsspannung Vn
Die Schaltung 14, welche die Pegelabnahme eines Signals erfaßt, ist so ausgelegt, daß dann, wenn der Pegel
der Hüllkurve des HF-Signals kleiner wird als der Bezugswert Vr und zwar aufgrund der Pegelverminderung
des HF-Signals, die Vergleichsstufe 16 ein Detektorsi-
gnal ausgibt, welches aus einem Signal mit niedrigem
Pegel besteht Wenn in der so aufgebauten Schaltung der Signalpegel des HF-Signals abfällt und zwar aufgrund
von Kratzern, Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium, gelangt das Detektorsignal zum
Steuereingangsanschluß des Analogschalters 13. Als Ergebnis wird der Analogschalter 13 eingeschaltet und die
Spannung am bewegbaren Kontakt des veränderbaren Widerstandes VR2 gelangt über den Analogschalter 13
und den Widerstand R]2 zum invertierenden EingangsanschluD
des Operationsverstärkers OPi. Es kann daher die Offset-Spannung, die über den Widerstand A5 dem
invertierenden EingangsanschluD des Operationsverstärkers OPi zugeführt wird, durch geeignete Wahl der
Stellung des beweglichen Kontaktes des veränderbaren Widerstandes VR2 beseitigt werden. V/enn somit die
Differenz im Pegel zwischen dem Signalpaar, welches das Fehlersignal bildet, durch das Vorhandensein von
Kratzern Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium beseitigt wird, wird auch die Offset-Spannung
beseitigt, so daß der Pegel des Fehlersignals im wesentlichen auf Null gehalten werden kann. Es wird somit ein
unerwünschter Stromfluß in den Servoantrieben verhindert.
F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform
nach der Erfindung. Nach Fig.3 sind ein Differenzverstärker 11, ein Pufferverstärker 12, ein
Operationsverstärker OP2, eine Wicklung oder Spule L,
und Widerstände /?& R9 und Ro in der gleichen Weise
zusammengeschaltet wie in F i g. 1B. Die Ausführungsform nach F i g. 3 unterscheidet sich jedoch von der genannten
in den folgenden Punkten:
Die Offset-Spannung, die am bewegbaren Kontakt des veränderbaren Widerstandes VR vorgesehen wird,
gelangt über den Widerstand R5 und eine die Offset-Spannung
korrigierende Vorrichtung, nämlich einen Analögschälier J7, zürn invertierenden Eingangsanschluß
des Operationsverstärkers OP]. Der Analogschalter 17 wird dann ausgeschaltet, wenn ein Signal mit
niedrigem Pegel seinem Steuereingangsanschluß zügeführt wird. Der Steuereingangsanschluß des Analogschalters
17 empfängt die Ausgangsgröße der einen Abfall des Signalpegels erfassenden Schaltung 14, wobei
letztere Schaltung einen Hüllkurven-Detektor 15 (Demodulator) und eine Vergleichsstufe 16 enthält
Wenn bei der in dieser Weise aufgebauten Schaltung der Pegel des HF-Signais abfällt aufgrund des Vorhandenseins
von Kratzern, Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium, gelangt das Detektorsignal,
welches aus einem Signal mit niedrigem Pegel besteht, zum Steuereingangsanschluß des Analogschalters 17,
der dann ausgeschaltet wird und die Zufuhr der Offset-Spannung zum invertierenden Eingangsanschluß des
Operationsverstärkers OPi sperrt, die am bewegbaren
Kontakt des veränderbaren Widerstandes VR\ entwikkelt
wird. Dies ist äquivalent mit der Beseitigung der Offset-Spannung. Wenn demzufolge der Pegelunterschied
zwischen den Signalen des Signalpaares, die azs
Fehiersignal formen, durch das Vorhandensein von Kratzern, Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungs- ω
medium beseitigt wird, wird auch die Offset-Spannung, die dem invertierenden Eingangsanschiuß des Operationsverstärkers
OPi zugeführt wird, beseitigt, so daß
der Pegel des Fehlersignals im wesentlichen auf Null gehalten wird. Somit wird das Problem beseitigt welches
durch einen unerwünschten Strom in den Servoantrieben verursacht wird.
Bei den zuvor erläuterten Ausführungsformen erfaßt die Detektorschaltung 14, welche die Abnahme des Signalpegels feststellt, die Abnahme des Pegels des HF-Signals unter Verwendung des Hüllkurven-Detektors 15, der die Hüllkurve des HF-Signals erfaßt bzw. demoduliert. Die Schaltung 14 kann jedoch so ausgelegt werden, daß die Pegelabnahme des HF-Signals durch einen FM-Detektor (Demodulator) festgestellt wird, der dann, wenn der Pegel des HF-Signals kleiner wird als ein Schwellenwert, eine Abnahme in der momentan vorhandenen Frequenz feststellt und der dann seine Ausgangsspannung entsprechend ändert. Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung zur Korrektur der Offset-Spannung so ausgelegt, daß entsprechend dem Detektorsignal die korrigierende Spannung zur Offset-Spannung hinzuaddiert wird oder das Anlegen der Offset-Spannung verhindert wird. Die Funktion der Korrektur der Offset-Spannung kann jedoch auch durch Verändern der Verstärkung der Differenzverstärkerschaltung 11 abhängig vom Detektorsignal realisiert werden.
Bei den zuvor erläuterten Ausführungsformen erfaßt die Detektorschaltung 14, welche die Abnahme des Signalpegels feststellt, die Abnahme des Pegels des HF-Signals unter Verwendung des Hüllkurven-Detektors 15, der die Hüllkurve des HF-Signals erfaßt bzw. demoduliert. Die Schaltung 14 kann jedoch so ausgelegt werden, daß die Pegelabnahme des HF-Signals durch einen FM-Detektor (Demodulator) festgestellt wird, der dann, wenn der Pegel des HF-Signals kleiner wird als ein Schwellenwert, eine Abnahme in der momentan vorhandenen Frequenz feststellt und der dann seine Ausgangsspannung entsprechend ändert. Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung zur Korrektur der Offset-Spannung so ausgelegt, daß entsprechend dem Detektorsignal die korrigierende Spannung zur Offset-Spannung hinzuaddiert wird oder das Anlegen der Offset-Spannung verhindert wird. Die Funktion der Korrektur der Offset-Spannung kann jedoch auch durch Verändern der Verstärkung der Differenzverstärkerschaltung 11 abhängig vom Detektorsignal realisiert werden.
Bei dem Servo-System für ein Datenlesegerät nach der Erfindung wird die Offset-Spannung in dem Fehlersignal
korrigiert, wenn der Pegel des HF-Signals abfällt Es wird demzufolge eine fehlerhafte Erzeugung von
Fehlersignalen aufgrund des Vorhandenseins von Kratzern. Staub oder Schmutz auf dem Aufzeichnungsmedium
verhindert. Ferner werden auch fehlerhafte Betriebsweisen wie beispielsweise eine Defokussierung
und ein Springen aus der Spur oder ein Überspringen der Spur verhindert. Das Servo-System nach der Erfindung
kann somit die Betriebsweise des Datenlesegerätes stabil halten.
Obwohl ein Servo-System für ein optisches Datenlesegerät beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, daß
die vorliegende Erfindung auf ein solches Gerät nicht beschränkt ist. Das technische Konzept nach der vorliegenden
Erfindung kann auch beispielsweise bei einem Nachlauf-Servo-System in einem Datenlesegerät vom
elektrostatischen Kapazitätstyp zur Anwendung gelangen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Servosystem für die Spurverfolgung und/oder Fokussierung in einem Datenlesegerät mit einer Detektoreinrichtung
zur Erzeugung von zwei die Spurlage und/oder die Fokussierung eines Abtasters angebenden
Signalen und einem davon angesteuerten Fehlersignalgenerator zur Erzeugung eines Fehlersignals,
das das Ausmaß einer Verschiebung der herrschenden Leseposition des Abtasters aus einer
Soll-Leseposition angibt und zur Korrektur der Leseposition verwendet ist, und mit einer Einrichtung
zum Ermitteln des Pegels des vom Abtaster gelieferten
Wiedergabesignals und zum Erzeugen eines De- ;s tektorsignals, wenn der Pegel des Wiedergabesignals
unter einen vorgegebenen Grenzwert fällt, gekennzeichnet durcheine von dem Detektorsignal
angesteuerte Einrichtung (13, Ä12, VR2; 17)
zum Beseitigen einer dem Fehlersignalgenerator (il) zugeführten Offset-Spannung, wenn das Detektorsignal
erzeugt wird.
2. Servosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fehlersignalgenerator (11) drei Eingänge aufweist, von denen zwei mit der Detektoreinrichtung
(5,6; 8,9) und der dritte mit einer eine
dem einen Spurfehlerdetektorsignal zugeführte Offset-Spannung erzeugenden Einrichtung (VRi) verbunden
ist, und daß mit dem dritten Eingang weiterhin eine Summierschaltung (Rs, Rn) verbunden ist, in
der der Offset-Spannung eine diese kompensierende
Spannung überlagert wird, wenn das Detektorsignal erzeugt wird.
3. Servosystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierscualtung (Rs, R12) mit einem
Schalter (13) verbunden ist, der geschlossen ist, wenn das Detektorsignal erzeugt wird.
4. Servosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehiersignalgenerator (11) drei
Eingänge aufweist, von denen zwei mit der Detektoreinrichtung (5,6; 8,9) und der dritte mit einer eine
dem einen Spurfehlerdetektorsignal zugeführte Offset-Spannung erzeugenden Einrichtung (VRi) ver"
bunden ist, und daß zwischen der die Offset-Spannung erzeugenden Einrichtung (VRt) und dem dritten
Eingang des Fehlersignalgenerators (11) ein Schalter (17) angeordnet ist, der von dem Detektorsignal
gesteuert wird und geöffnet ist, wenn das Detektorsignal erzeugt wird.
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