DE3412911A1 - Spurfuehrungs-servosteuerung fuer eine informationslesevorrichtung - Google Patents

Spurfuehrungs-servosteuerung fuer eine informationslesevorrichtung

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Description

.ψ.
Spurführungs-Servosteuerung für eine Informations lesevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Spurführungs-Servosteuerung für eine Informationslesevorrichtung, die insbesondere in der La· ge ist, den Spurführungs-Servosteuerbetrieb schnell und sicher einrasten zu lassen.
Bei einer Vorrichtung zum Lesen einer aufgezeichneten Information, beispielsweise bei einem Bildplattenspieler oder bei einem Plattenspieler für eine PCM-Platte, d.h. eine Platte mit Pulscodemodulation, oder einem CD-Plattenspieler, besteht die Gefahr, daß die Informationsabnahmestelle, d.h. die Stelle, an der die Information gelesen wird, von der Aufzeichnungsspur in radialer Richtung der Aufzeichnungsplatte abweicht. Das beruht auf einer Exzentrizität, d.h. dem Unterschied zwischen dem Mittelpunkt der Drehung der Platte zum Zeitpunkt der Aufzeichnung und dem Mittelpunkt der Drehung der Platte während der Wiedergabe. Diese Exzentrizität kann auch von einer Präzession, d.h. einer Bewegung der Mitte der Platte, hervorgerufen werden, während die Platte in der Informationslesevorrichtung gedreht wird.
Eine Spurführungs-Servosteuerung dient bei einer Informationslesevorrichtung dazu, diese Diskrepanz zu beseitigen und die Informationsabnahmestelle dazu zu bringen, der Mitte der Aufzeichnungsspur fehlerfrei zu folgen.
Eine Spurführungs-Servosteuerung weist im allgemeinen eine Einrichtung auf, die ein Spurführungsfehlersignal erzeugt,
ΔΌ I I
das einen Pegel und eine Polarität hat, die die Größe und die Richtung der Verschiebung der Informationsabnahmestelle von der Mitte der Aufzeichnungsspur wiedergeben. Anschließend wird die Informationsabnahmestelle zwangsweise in radialer Richtung der Platte nach Maßgabe dieses Spurführungsfehlersignals bewegt.
Um weiterhin einen stabilen Betrieb der Vorrichtung zu bewirken, kann die Spurführungs-Servosteuerung mit offener Regelschleife arbeiten, was während des Anfangs des Spurführungsservosteuerbetriebs erfolgt. Eine Schwierigkeit bei den herkömmlichen Spurführungs-Servosteuerungen besteht jedoch darin, daß ein Unterschied in der Phase des Spurführungsfehlersignals und der Phase eines Steuersignals besteht, das ein Umschalten zwischen dem Betrieb mit offener Regelschleife und dem Betrieb mit geschlossener Regel schleife der Spurführungs-Servosteuerung befiehlt. Eine weitere Schwierigkeit der herkömmlichen Spurführungs-Servosteuerungen besteht darin, daß die Einlaufgeschwindigkeit dieser Steuerungen relativ gering ist.
Durch die Erfindung sollen die Probleme der bekannten Spurführungs-Servosteuermengen ■ beseitigt werden und soll somit eine Spuführungs-Servosteuerung geschaffen werden, die die Servosteuerung sehr stabil und schnell einführen kann.
Dazu weist die erfindungsgemäße Spurführungs-Servosteuerung eine Detektoreinrichtung, die den Zeitpunkt des Null-Durchgangs des Spurführungsfehlersignals wahrnimmt, und eine Zeitsteuereinrichtung auf, die den An- und Ausschaltzeitpunkt eines Servoschleifenschalters nach Maßgabe eines Signals für den NuI1-Durchgang von der Detektoreinrichtung und eines Spurlauf signals steuert, das aus einem Abnehmerausgangsignal gebildet wird. Es ist eine Phasen Verschiebungseinrichtung vorgesehen, die eine Phasenverschiebungscharakte-
ristik hat, die im wesentlichen gleich der Phasenverschiebungscharakteristik einer Entzerrerschaltung ist, die in der Spurführungs-Servoschlelfe verwandt wird, wobei das Spur· führungsfehlersignal am Detektor für den Nülldurchgang über die Phasenverschiebungsschaltung liegt, um für eine sehr genaue Arbeit des Servoschleifenschalters zu sorgen.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen :
Fig.lA schematisch der Reihe nach die Beziehung zwischen der Lage einessLeselichtfleckes und den AufZeichnungsspuren,
Fig. 1B in einem Diagramm die Wellenform des Spurführun:gsf ehlersignal s, wie sie bei'dem in Fig. 1A dargestellten Zustand erhalten wird,
Fig.2A und 2B die Beziehung zwischen der Wellenform des Spurführungsfehlersignals und der potentiellen Energie des Informationslesefleckes,
Fig.3 ein Beispiel des Aufbaus der herkömmlichen
Schaltung einer Spurführungs-Servosteuerung ,
Fig.4A - G die Wellenform der Signale A-G, die an den verschiedenen Stellen der Schaltung von Fig.3 erhalten werden,
Fig.5A das Schaltbild der in der Schaltung von Fig.3 verwandten Entzerrerschaltung ,
Fig.5B die Phasenverschiebungscharakteristik der Entzerrerschaltung von Fig. 5A,
JL· -
Fig.6A - C die Wellenform der Signale F,G,H der Schaltung in Fig. 3 unter Berücksichtigung der Phasenverschiebungscharakteristik der Entzerrerschaltung ,
Fig.7 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spurführungs-Servosteuerung,
Fig.8A das Schaltbild eines Beispiels der Phasenverschiebungsschaltung in Fig. 7,
Fig.8B die Phasenverschiebungscharakteristik der
Phasenverschiebungsschaltung von Fig.8A, und
Fig.9A - I die Wellenform der Signale A bis I, die an den verschiedenen Stellen der in Fig.7 dargestellten Schaltung erzeugt werden.
Bevor das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fokussierungs-Servovorrichtung beschriebee wird, wird zunächst anhand von FIg.1A und 1B die Beziehung zwischen der Größe der Abweichung der Informationslesestelle von der Mitte der Aufzeichnungsspur und der Wellenform des Spurführungsfehlersignals beispielsweise erläutert.
Fig.1A zeigt der Reihe nach die Lage der Informationslesestelle, die sich senkrecht zu den Aufzeichnungsspuren bev/egt. Wie es in Fig.IA dargestellt ist, besteht das leselicht aus einem Informationsleselichtfleck 1 und zwei Spurführungslichtflecken 2 und 3 auf beiden Seiten des Leselichtfleckes 1. Die Anordnung und die relativen Abstände der Lichtflecke 1 bis 3 sind weiterhin so bestimmt, daß ein Teil der Spurführungslichtflecke 2 und 3 auf der Aufzeich-
nungsspur T liegt und der Flächenbereich dieser Teile gleich ist, wenn die Mitte des Leselichtfleckes 1, d.h. der Informationslesestelle, sich auf der Mitte der Aufzeichnungsspur T1 befindet, wie es links in Fig.1A zum Zeitpunkt t1 dargestellt ist. An den übrigen Teilen nach rechts in Fig.1A sind die folgenden Zustände jeweils zu Zeitpunkten t2 bist,-dargestelIt,über die der Leselichtfleck 1 zur nächsten Aufzeichnungsspur To bewegt wird.
Die Wellenform des Spurführungssignals, das dann erhalten wird, wenn der Leselichtfleck 1 Quer über die Aufzeichnungsspuren läuft, ist in Fig.1B dargestellt. Die Stellen t. bis ι,- geben die Amplitude des Spurführungsfehlersignals jeweils zu den Zeitpunkten t. bis tt in Fig.1A wieder. Wie es in Fig.1B dargestellt ist, hat das S'purführunnsfehJersignal die Form einer sinusartigen Welle, deren Amplitude und Polarität jeweils den Abstand oder Fehler der Stelle des Leselichtstrahles von der Aufzeichnungsspur und dessen Richtung wiedergeben .
Während des .Anlauf interval Is der Informationslesevorrichtung oder dann, wenn an der Informationslesevorrichtung Störungen liegen, ist die Spurführungs-Servoschleife im allgemeinen geöffnet, um eine übermäßige Bewegung des Leselichtfleckes aufgrund der Erzeugung eines Spurführungsfehlersignals mit relativ großer Amplitude zu vermeiden. Um daher in der geeigneten Weise mit der Arbeit der Spurführungs-Servosteuerung zu beginnen, ist es notwendig, ein Signal zum Befehlen des Schließens der Spurführungs-Servoschleife zu erzeugen. Es versteht sich, daß eine Wellenform des Spurführungsfehlersignals, wie sie in Fig.1B dargestellt ist, aufgrund der Relativbewegung der Aufzeichnungsspuren, die durch die oben erwähnte Exzentrizität und Präzession verursacht wird, dann erhalten wird, wenn die Spurführungs-Servoschleife offen ist.
Die Bewegung des Leselichtstrahles während eines Übergangsintervalls vom Betrieb mit offener Schleife zum Betrieb mit geschlossener Schleife der Spurführungs-Servosteuerung wird im folgenden anhand von Fig.1B mehr im einzelnen beschrieben.
Es sei angenommen, daß die Spurführungs-Servoschleife zum Zeitpunkt t.. geschlossen wird, und daß die Relativgeschwindigkeit der Aufzeichnungsspur und des Leselichtfleckes zu diesem Zeitpunkt t. gleich v« (m/s) ist, daß die Beschleunigung des Leselichtfleckes, der über ein Spurführungsstellglied bewegt wird, gleich g (m/s ) ist, und daß aus Gründen der Einfachheit das Spurführungsstellglied sofort auf das Vorliegen eines Spurführungsfehlers ansprechen kann und den Informationsleselichtfleck mit einer Beschleunigung g(m/s ) bewegen kann.
Die Lage χ des Leselichtfleckes t Sekunden nach dem Schliessen der Spurführungs-Servoschleife lautet dementsprechend:
x » 1/2 gt2 + vot (1)
Die Relativgeschwindigkeit des Leselichtfleckes bezüglich der Aufzeichnungsspur ist gleich:
ν = v_ - gt (2)
Falls die Relativgeschwindigkeit ν gleich Null wird, wenn der Leselichtfleck die Lage zum Zeitpunkt tg erreicht, d.h. während der Leselichtfleck über eine halbe Spurführungsganghöhe von beispielsweise 0,8 μτη gelaufen ist, wird der Leselichtfleck an der Anfangsstelle, die dem Zeitpunkt t1 entspricht,, eingerastet. Während des normalen Betriebs der Spurführungs-Servosteuerung erfolgt der oben beschriebene Arbeitsvorgang und ist der Leselichtfleck normal eingerastet.
Wenn jedoch der Anfangswert der Relativgeschwindigkeit vQdes Leselichtfleckes übermäßig groß ist, oder wenn die Beschleunigung des Stellgliedes klein ist, wird die Relativgeschwindigkeit an der Stelle, die dem Zeitpunkt t« entspricht,nicht gleich NuI1.
Dieser Zustand der Bewegung des Leselichtfleckes wird im folgenden mehr imr.einzelnen anhand der Fig.2A und 2B beschrieben. Fig.2A zeigt die Wellenform eines Spurführungsfehlersignals, bei dem die Stellen t1 bis tg den Stellen t1 bis tj-in Fig.1A entsprechen. Auch in diesem Fall wird das Stellglied sofort angetrieben, um den Leselichtfleck zu bewegen, selbst wenn nur ein kleinster Pegel des Spurf ührungfeh lersi.gnals vorliegt, und wird der Informationslesefleck mit einer Beschleunigung g in die Richtung beschleunigt, die durch die Polarität des Spurführungsfehlersignals bestimmt ist.
Wenn daher die Spurführungs-Servoschleife geschlossen ist, ändert sich die potentielle Energie des Informationslesefleckes in der Weise, wie es in Fig.2B dargestellt ist. Wenn in diesem Zustand die Servoschleife zum Zeitpunkt t1 geschlossen wird, bewegt sich der Informationslesefleck zu der Stelle des Zeitpunktes tg, während seine kinetische Energie in potentielleEnergie umgewandelt wird. Wenn in diesem Zustand die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Informationslesefleck und der Aufzeichnungsspur nicht gleich Null wird, sondern den Wert v, hat, dann wird der Informationslesefleck beschleunigt, um die Relativgeschwindigkeit ν zu erhöhen, während er seine potentille Energie verliert, so daß er sich über die Stellungen bewegt, die den Zeitpunkten tgbis t,- entsprechen. Während er über die Stellungen läuft, die den Zeitpunkten te bis ty entsprechen, nimmt seine Geschwindigkeit ν mit Abnahme der kinetischen Energie ab. Wenn eine Widerstandskraft, beispielsweise der Reibungswiderstand, vernachlässigt wird, hat der Informationslesefleck daher zum Zeit-
34 I 2a "I I
Λ--Μ
punkt ty dieselbe Geschwindigkeit ν, in derselben Richtung wie zum Zeitpunkt tg.
Das heißt mit anderen Worten, daß der Informationslesefleck über eine Vielzahl von Aufzeichnungsspuren läuft, und daß es nicht möglich ist, den Informationslesefleck an der gewünschten Aufzeichnungsspur einrasten zu lassen. Während der Informationslesefleck über mehrere Aufzeichnungsspuren läuft, hat insbesondere das Spurführungsfehlersignal die Form eines Wechselstromsignals mit einer Periode, die dem Intervall der Aufzeichnungsspuren entspricht.
Mit einem derartigen Spurführungsfehlersignal in Form eines Wechselstromsignals steuert die Spurführungs-Servosteuerung das Spurführungsstellglied und wird die Arbeit der Spurführungs-Servosteuerung für die halbe Periode des Spurführungsfehlersignals beispielsweise während der Zeit t, bis tgStabil. Für die andere halbe Periode des Spurführungsfehlersignals, beispielsweise während der Zeit von tgbis te, wird die Spurführungs-Servosteuerung instabil. Unter den Begriffen "stabil" und "instabil" ist dabei jeweils die Abnahme und die Zunahme der kinetischen Energie der Spurführungs-Servosteuerung zu verstehen, während der Informationslesefleck über die Aufzeichnungsspuren läuft.
Bei derartigen Spurführungs-Servosteuerungen muß daher das Einrasten der Servosteuerung während der stabilen halben Periode des Spurführungsfehlersignals abgeschlossen sein. Dieses Erfordernis führt zusammen mit der oben erwähnten Unmöglichkeit des Einrastens der Servosteuerung zu dem Problem, daß ein leichtes und wirksames Einrasten der Spurführungs-Servosteuerung sehr schwierig ist.
Aus den obigen Gründen wurde bereits eine Spurführungs-Servosteuerung vorgeschlagen, bei der ein stabiles Einrasten
der Servosteuerung sichergestellt ist.
Fig.3 zeigt schematisch eine derartige Spurführungs-Servosteuerung.
Wie es in Fig.3 dargestellt ist, werden ein Leselichtfleck 1 und zwei Spurführungslichtflecke auf einer Aufzeichnungsspur T1 fokussiert. Ein reflektierter Lichtstrahl des Leselichtfleckes 1 wird zu einem photoelektrischen Wandler 4 gelenkt, der die Lichtenergie in ein elektrisches Signal A umwandelt. Das Ausgangssignal des photoelektrischen Wandlers 4 liegt an einem Regel verstärker 5 mit automatisch gesteuertem Verstärkungsfaktor. Das Ausgangssignal des Regel Verstärkers 5 liegt seinerseits an einem Tiefpaßfilter 6, das die Signale im " frequenzmodulierten Tonsignalband mit relativ niedriger Trägerfrequenz, deren Frequenzgang nicht durch die Lineargeschwindigkeit der Aufzeichnungsspur beeinflußt wird, überträgt. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 6·liegt anschließend an einem Hüllkurvendetektor 7, der das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 6 aufnimmt und ein Hüllkurvensignal B liefert, das mit einem Bezugspegel V,in einem Pegelkomparator 8 verglichen wird. Ein Komparatorausgangssignal C des Pegelkomparators 8 hat einen hohen Pegel, wenn der Pegel des Hüllkurvensignals über dem Pegel des Bezugssignals liegt, oder einen niedrigen Pegel, wenn der Pegel des Hüllkurvensignals unter dem Pegel des Bezugssignals liegt. Dieses Komparatorausgangssignal C bildet ein Spur lauf signal, das die Lage des Leselichtfleckes auf der Aufzeichnungsspur angibt.
Die reflektierten Lichtstrahlen von den Spurführungslichtflecken 2 und 3 werden andererseits zu entsprechenden photoelektrischen Wandlern 9 und 10 gelenkt, deren Ausgangssignale an einem Differential verstärker 11 liegen, der ein Spurführungsfehlersignal D erzeugt. Das Spurführungsfehlersignal D liegt dann über einen Entzerrerverstärker 12 zur Kompensation
I Z3 I I
-/3
des Frequenzgangs und einen· Servoschleifenschalter 13 an einem Steuerverstärker 14. Durch das Ausgangssignal des Steuerverstärkers 14 wird ein Stellglied 15 betrieben, um die Lage des Leselichtfleckes zu bewegen.
Das Spurführungsfehlersignal D liegt gleichfalls über ein Tiefpaßfilter 16, an dem ein Rauschanteil beseitigt wird, an einem Detektor 17 für den Signal-Nulldurchgang. Der Detektor 17 nimmt den Zeitpunkt des Nulldurchgangs des Spurführungsfehlersignals D wahr und erzeugt bei jedem wahrgenommenen Zeitpunkt des Nulldurchgangs ein Detektorsignal E. Die Erzeugung dieser Detektorsignale ist mit den Zeitpunkten, an denen der Informationslesefleck über die Mitte der Aufzeichnungsspur läuft, und mit den Zeitpunkten synchronisiert, an denen der Informationslesefleck über den Mittelpunkt zwischen zwei benachbarten Aufzeichnungsspuren läuft, wie es in Fig.1 dargestellt ist. Die in dieser Weise erzeugten Detektorsignale bilden ein erstes und ein zweites Zeitsteuersignal.
Diese beiden Zeitsteuersignale E und das Spur lauf signal C vom Pegelkomparator 8 liegen an einer Zeitsteuerschaltung 18, die ein EIN/AUS-Steuer signal F des Servoschleifenschalters 13 erzeugt und beispielsweise aus einer D-Flip-Flop-Schaltung besteht.
Fig.4A bis 4G zeigen jeweils die Wellenform der Signale A bis G der in Fig.3 dargestellten Spurführungs-Servosteuerung. Es sei angenommen, daß das Detektorsignal E für den Signal-Nulldurchgang vom Detektor 17 zum Zeitpunkt t^ erzeugt wird, wie es in Fig.4E dargestellt ist. In dieser Phase hat das Spurlauf signal C einen hohen Pegel, d.h. läuft der Leselichtfleck quer über die Mitte einer Aufzeichnungsspur. Durch dieses Zeitsteuersignal E erzeugt die Zeitsteuerschaltung 18 ein Steuersignal F mit hohem Pegel, um den Servoschleifenschalter anzuschalten. Folglich beginnt die Spurführungs-Servo -
-ΛΨ
steuerung mit ihrem Steuerbetrieb.
Mit der Arbeit der Spurführungs-ServoschIeifewird das Stellglied in eine Richtung zur Abnahme der Relativgeschwindigkeit gesteuert, während der Leselichtfleck über die Zeitpunkte t., tp und to quer über die Aufzeichnungsspur läuft.
Wenn der Leselichtfleck die Lage durchläuft, die dem Zeitpunkt tg entspricht, hat das Spurlauf signal C einen niedrigen Pegel, Der Leselichtfleck läuft daher im wesentlichen über die Mitte zwischen zwei Aufzeichnungsspuren. Zu diesem Zeitpunkt tj erzeugt daher die Zeitsteuerschaltung 18 entsprechend dem Zeitsteuersignal E ein Steuersignal F mit niedrigem Pegel. Durch dieses Steuersignal mit niedrigem Pegel wird der Servoschleifenschalter 13 geöffnet und das Stellglied 15 so bewegt, daß es den Leselichtfleck im wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
Mit Ablauf der Zeit über die Zeitpunkte tr, tg und t7 wird der Servoschleifenschalter angeschaltet, um den Leselichtfleck in eine Richtung zur Abnahme der Relativgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß die Servoschleife während des instabilen Zeitintervalls der Spurführungs-Servoschleife
d.h. dann geöffnet ist, wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Leselichtfleck und der Aufzeichnungsspur zunimmt. Andererseits ist die Spurführungs-Servoschleife nur während des stabilen Intervalls der Spurführungs-Servoschleife, d.h. dann geschlossen, wenn die Relativgeschwindigkeit abnimmt. Die Wellenform des Steuersignals G, das am Stellglied 15 liegt, hat eine Form, wie sie in Fig.4G dargestellt ist, so daß nur eine Bremskraft am Stellglied 15 liegt und die ReIativgeschwindigkeit des Leselichtsflckes, der die Aufzeichnungsspur kreuzt, abnimmt, um ein positives Einrasten der
O H- I /L «J I I
4-2-
Spurführungs-Servoschleife sicherzustellen. Da jedoch die Spurführungs-Servosteuerung von Fig.3 die Entzerrerschaltung 12 enthält, die das Spurführungsfehlersignal verarbeitet, wird unvermeidlich eine Phasenverschiebung des Spurführungsfehlersignals hervorgerufen.
Die in Fig,3 dargestellte Spurführungs-Servosteuerung hat daher notwendigerweise einen Nachteil, der im einzelnen im folgenden anhand der Fig.5A bis 6C beschrieben wird.
Fig.5A zeigt das Schaltbild des Entzerrers 12, der aus Widerständen R.J, i*2 und einem Kondensator C. aufgebaut ist. Entsprechend der Phasenübertragungscharakteristik der Entzerrerschaltung 12, die in Fig.5B dargestellt ist, tritt die maximale Phasenverschiebung, die in diesem speziellen Fall etwa 45° beträgt, bei einer Frequenz f auf. In üblichen Schaltungen erreicht die Phasenverschiebung einen Wert von 40° bis 70° für eine Frequenz von einigen hundert bis einigen tausend Hertz. Während das Spurführungsfehlersignal durch diese Entzerrerschaltung 12 hindurchgeht, wird seine Phase vorgeschoben. Es tritt daher ein Fehler in der Phasenbeziehung zwischen dem Ausgangssignal H des Entzerrers und dem Steuersignal F zum öffnen und Schließen der Spurführungs-Servoschleife auf, wie es in Fig.6A und 6B dargestellt ist. Dementsprechend hat das am Stellglied 15 liegende Steuersignal eine Wellenform, wie sie in Fig.6C dargestellt ist. Das bedeutet, daß die Phase des Spurführungsfehlersignals H hinter dem Entzerrer 12 und die Phase des Schleifenöffnungssignals F nicht gleich sind, und daß das Stellglied mit einer Beschleunigungskraft sowie einer Bremskraft beaufschlagt wird, was nachteilig das schnelle und stabile Einrasten des Servosteuerbetriebes beeinflußt.
Im folgenden wird anhand von Fig.7 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spurführungs-Servosteuerung beschrieben.
Ak-
Wie es in Fig.7 dargestellt ist, werden ein Leselichtfleck 1 und zwei Spurführungslichtflecke auf einer Aufzeichnungsspur T, fokussiert. Ein reflektierter Lichtstrahl des Leselichtfleckes 1 wird auf einen photoelektrischen Wandler 4 gelenkt, der die Lichtenergie in ein elektrisches Signal A umwandelt. Das Ausgangss.ignal des photoelektrischen Wandlers 4 liegt an einem Regel verstärker 5 mit automatisch gesteuertem Verstärkungsfaktor. Das Ausgangssignal des Regel Verstärkers 5 liegt an einem Tiefpaßfilter 6, das Signale im frequenzmodulierten Tonsignalband mit relativ niedriger Trägerfrequenz, deren Frequenzgang durch die Lineargeschwindigkeit der Aufzeichnungsspur nicht beeinflußt wird, überträgt. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 6 liegt anschließend an einem Hüllkurvendetektor 7, der das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters aufnimmt und als Hüllkurvensignal B abgibt, das mit einem Bezugspegel V1 in einem Pegelkomparator 8 verglichen wird. Das Ausgangssignal C des Pegelkomparators 8 hat einen hohen Pegel, wenn der Pegel des Hüllkurvensignals über dem Pegel des Bezugssignals liegt, und einen niedrigen Pegel, wenn der Pegel des Hüllkurvensignals unter dem des Bezugssignals liegt. Dieses Ausgangssignal C des Komparators bildet ein Spurlaufsignal, das die Lage des Lesefleckes auf der Aufzeichnungsspur angibt.
Andererseits werden die reflektierten Lichtstrahlen der Spurführungslichtf lecke 2 und 3 auf entsprechende photoelektrische Wandler 9 und 10 gelenkt, deren Ausgangssignale an einem Differential verstärker 11 liegen, der ein Spurführungsfehlersignal D erzeugt. Das Spurführungsfehlersignal D liegt anschließend über einen Entzerrerverstärker 12 zur Kompensation des Frequenzganges und einen Servoschleifenschalter 13 an einem Steuerverstärker 14. Durch das Ausgangssignal des Steuerverstärkers 14 wird ein Stellglied 15 so betrieben ,daß es die Lage des Leselichtfleckes bewegt.
4 I ζ. α- ι ι
Das Spurführungsfehlersignal D liegt auch über ein Tiefpaßfilter 16, das einen Rauschanteil ausfiltert ,und über eine Phasenverschiebungsschaltung 19 an einem Detektor 17 für den Signal-Nulldurchgang. Im Detektor 17 wird der Zeitpunkt des Nulldurchgangs des Spurführungsfehlersignals D erfaßt und ein Detektorsignal E zu jedem wahrgenommenen Zeitpunkt des Nulldurchganges erzeugt.
Diese beiden Zeitsignale E und das Spurlauf signal C vom Pegelkomparator 8 liegen an der Zeitsteuerschaltung 18, die ein EIN-AUS-Steuersignal F für einen Servoschleifenschalter 13 erzeugt und beispielsweise aus einer D-Flip-Flop-Schaltung besteht.
Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß eine Phasenverschiebungsschaltung 19 vorgesehen ist, an der das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 16 liegt und dal das Spurführungsfehlersignal D am Nulldurchgangsdetektor 17 liegt, nachdem es über das Tiefpaßfilter 16 und die Phasenverschiebungsschaltung 19 gegangen ist.
Fig.8A zeigt ein Beispiel des Aufbaus der Phasenverschiebungsschaltung 19 und des Nulldurchgangsdetektors 17. Wie es in Fig.8A dargestellt ist, liegt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 16 an einem Nulldurchgangskomparator D., und zwar über ein Hochpaßfilter aus einem Kopplungskondensator Cg und einem Widerstand R3. Weiterhin sind ein Widerstand R4, ein Kondensator C3 und ein EXKLUSIV-ODER-Glied G1 vorgesehen, die das Ausgangssignal des NuIldurchgangskomparators D1 empfangen. Durch diese Schaltungsbauelemente werden die vorderen und hinteren Flanken . des Ausgangssignals des NuIldurchgangskomparators D1 erfaßt und als NuIldurchgangsflankenimpulssignal G ausgegeben.
4-S-
Fig -8B zeigt eine Phasenverschiebungscharakteristik des Hochpaßfilters, bei dem die Phasenvoreilung etwa 45° bei einer Grenzfrequenz fc beträgt. Durch die Wahl dieser Grenzfrequenz bei einem Wert, bei dem die maximale Phasenverschiebung (45°) des Entzerrers auftritt, wird daher die Phasenverschiebung des Ausgangssignals der Phasenverschiebungsschaltung 19 im wesentlichen gleich der des.Ausgangssignals des Entzerrers
Fig.9A bis 91 zeigen die Wellenformen der Signale A bis I der in Fig.7 dargestellten Spurführungs-Servosteuerung. Wie es in Fig.9F dargestellt ist, ist die Phase des Ausgangssignals F der Phasenverschiebungsschaltung 19 gleich der Phase des Ausgangssignals E der Entzerrerschaltung 12, wie es in Fig.9E dargestellt ist. Es ist daher eine genaue Arbeit der Spurführungsservosteuerung möglich.
Während eines Zeit interval Is von einem Zeitpunkt t'^ bis zu einem Zeitpunkt t1, in Fig.9F wird insbesondere das Stellglied mit einer Bremskraft beaufschlagt, und ist während dieser Zeit die Spurführungs-Servoschleife geschlossen. Zum Zeitpunkt t'n hat das Spurlauf signal einen niedrigen Pegel und erzeugt die Zeitsteuerschaltung 18 ein Steuersignal H mit niedrigem Pegel zum Öffnen der Spurführungs-Servoschleife gemäß dem Signal G für den Zeitpunkt des, Nulldurchgangs.
Während eines Zeit interval 1s vom Zeitpunkt t'g bis zu einem Zeitpunkt t'5 arbeitet das Stellglied daher so, daß es den Leselichtfleck mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit bewegt.
Während eines Zeit interval 1s vom Zeitpunkt t'5 bis zu einem Zeitpunkt t'7 ist danach die Spurführungs-Servoschleife wieder geschlossen und liegt die Bremskraft am Stellglied, um die Relativgeschwindigkeit zu vermindern. Darüberhinaus hat das Steuersignal, das am Stellglied 15 liegt, eine Wellenform,
I Zb I I
-4-6-
wie sie in Fig.91 dargestellt ist und liegt während dieses Zeitintervalls nur die Bremskraft an.
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß dadurch, daß die Phasenverschiebungsschaltung 19 vorgesehen ist, ein schnelles und sicheres Einrasten der Spurführungs-Servosteuerung möglich ist.
Durch die Verwendung des in Fig.8A dargestellten Schaltungsaufbaus kann weiterhin der Schaltungsaufbau der Steuerung insgesamt vereinfacht werden und wird es unnötig, eine Phasenverschiebungsschaltung zu verwenden, die mit höheren Kosten verbunden ist und einen relativ komplizierten Schaltungsaufbau hat.
Bei dem in Fig.8A dargestellten Schaltungsaufbau wird weiterhin die Phasenverschiebung für den Bereich niedriger Frequenz größer, wie dies in Fig.8B dargestellt ist. Es ist jedoch sehr unwahrscheinlich, daß der Informationslesefleck die Aufzeichnungsspur bei einer derartigen niedrigen Frequenz des Spurführungsfehlersignals kreuzt, da das Einrasten der Spurführungs-Servosteuerung vollendet ist, bevor die Frequenz des Spurführungsfehlersignals auf diesen Wert abgesunken ist. Es versteht sich jedoch, daß eine unabhängige Phasenverschiebungsschaltung statt der in Fig.8A dargeteilten Schaltung verwandt werden kann.
Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß gemäß der Erfindung das Spurführungsfehlersignal in seiner Phase für die Aufnahme des Nulldurchgangs verschoben wird. Daher können die Phase des Ausgangssignals des Entzerrers der Spurfiinrungs-Servoschleife und die Phase des Zeitpunktes der An- und Ausschaltung der Servoschleife synchronisiert werden. Das hat zur Folge, daß nur die Bremskraft am Stellglied liegt und das Einrasten der Spurführungs-Servosteuerung schneller und stabiler erfolgt.
ΊΟ.
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Claims (2)

  1. 341^yΊ I
    Dr. F, Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
    PATENTANWÄLTE
    ZUGELASSENE VERTRETER BE, M EUROPÄ.SCHEN PATENTAMT REPRESENTAT. VES BEFORE THE EUROPEAN PATENT O F I= I C E
    3/Li FPG01-8401
    PIONEER ELECTRONIC CORPORATION, Tokyo,Japan
    Spurführungs-Servosteuerung für eine Informationslesevorrichtung
    PATENTANSPRÜCHE
    Spurführungs-Servosteuerung für eine Informationslesevorrichtung, in der eine aufgezeichnete Information von einem Aufzeichnungsträger gelesen wird, der eine Vielzahl von Aufzeichnungsspuren aufweist,und in:der ein Informationslesefleck bezüglich der Lage der Aufzeichnungsspur über ein Spurführungsstellglied verschoben werden kann,
    gekennzeichnet durch eine ein Spurführungsfehlersignal erzeugende Einrichtung (9,10,11), die ein Spurführungsfehlersignal erzeugt, das die Größe und die Richtung eines Spurführungsfehlers wiedergibt,
    eine Phasenkompensationseinrichtung (12), die auf das Spurführungsfehlersignal anspricht, um die Phasencharakteristik des Spuführungsfehlersignals zu steuern, eine Steuereinrichtung (14) zum Ansteuern des Spurfüh-
    rungsstelIgIiedes nach Maßgabe des Spurführungsfehlersignals von der Phasenkompensationseinrichtung, eine Servoschleifenschaltereinrichtung (13), die zwischen der Phasenkompensationseinrichtung und der Steuereinrichtung liegt, um die übertragung des Spurführungsfehlersignals zur Steuereinrichtung nach Maßgabe eines Zeitsteuersignals zu ermöglichen und zu sperren,
    eine ein Spurlaufsignal erzeugende Einrichtung (4 bis 8), die ein Spurlauf signal erzeugt, wenn sich der Informationslesefleck auf einer der Aufzeichnungsspuren befindet,
    eine Detektoreinrichtung (17), die auf das Spurführungsfehlersignal anspricht und ein Detektorsignal für den Nulldurchgang erzeugt, das den Zeitpunkt des Nulldurchgangs des Spurführungsfehlersignals angibt, eine Zeitsteuereinrichtung (18), die das Zeitsteuersignal zum öffnen und Schließen der Servoschleifenschaltereinrichtung nach Maßgabe des Spurlaufsignals und des Detektorsignals für den Nulldurchgang erzeugt, und eine Phasenverschiebungseinrichtung (19), die zwischen der das Spurführungsfehlersignal erzeugenden Einrichtung und der Detektoreinrichtung für den Signal-Nulldurchgang angeordnet ist und eine Phasenverschiebungsfunktion hat, die im wesentlichen gleich der der Phasenkompensationseinrichtung für einen vorbestimmten Frequenzbereich des Spurführungsfehlersignals ist,wodurch der Zeitpunkt des An- und Ausschaltens der Servoschleifenschaltereinrichtung korrigiert wird und ein schnelles und stabiles Einrasten der Spurführungs-Servoschleife sichergestellt wird.
  2. 2. Steuerung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Phasenverschiebungseinrichtung die Form eines Hochpaßfilters hat, das aus einem Kopplungskondensator (C2) und einem Massewiderstand (R3) besteht und eine Phasenverschiebungscharakteristik um ihre Übergangsfrequenz herum hat.
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