DE3530749A1 - Servosystem fuer ein datenlesegeraet - Google Patents

Description

Beschreibung

Servosystem für ein Datenlesegerät

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Servosystem und insbesondere auf ein Servosystem zur Verwendung in einem Datenlesegerät zum Lesen von Daten von einer Aufzeichnungsplatte.

Bei einem Datenlesegerät, wie beispielsweise einem digitalen Audioplattenspieler wird eine Aufzeichnungsplatte mittels eines Motors gedreht. Ein Spindel-Servogerät ist dem Motor zugeordnet. Ein Abnehmer ist vorgesehen, der sich lediglich in der radialen Richtung der Aufzeichnungsplatte bewegt. Ein spurfolgendes Servosystem ist vorgesehen, um einen Datenerfassungspunkt des Abnehmers auf genaue Weise einer Spur folgen zu lassen, die spiralförmig auf der Aufzeichnungsplatte ausgebildet ist.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines spurfolgenden Servogerätes nach dem Stand der Technik. Drei gebündelte Strahlen 2, 3 und 4, die durch Bündeln eines Laserstrahls erzeugt werden, werden auf die Aufzeichnungsspur 1 in der in Fig. 1 gezeigten Lagebeziehung gerichtet. Wenn der Datenerfassungsstrahl 2 auf die Spur 1 gerichtet ist, liegen die anderen beiden Strahlen 3 und 4 an gegenüberliegenden Kanten der Spur 1. Wenn demgemäß der Erfassungsstrahl 2 in einer Richtung senkrecht zur Spur (radial zur Videoplatte) versetzt wird, ändert sich die Differenz der Lichtmenge zwischen den reflektierten Strahlen der Strahlen 3 und 4 entsprechend der Richtung des Versatzes und dem Betrag des Versatzes des abtastenden Strahles 2. Die reflektierten Strahlen der Strahlen 3 und 4 werden mittels fotoelektrischer Wandlerelemente 5 und 6 jeweils in elektrische Signale umgewandelt. Diese Signale werden an einem Differentialverstärker 7 angelegt.

BAD ORIGfNAL

Ein spurfolgendes Fehlersignal wird mittels eines Verstärkers 7 gemäß der Differenz der Pegel zwischen den Ausgangssignalen der fotoelektrischen Wandlerelemente 5 und 6 erzeugt. Nach dem Verstärken mittels eines spurfolgenden Servoverstärkers 8 wird dieses Signal an ein Spurfolge-Betätigungsglied 9 angelegt. Somit ist eine spurfolgende Servoschleife gebildet.

Das spurfolgende Betätigungsglied 9 enthält beispielsweise eine Spule, die einen (nicht dargestellten) spurfolgenden Spiegel antreibt. Der spurfolgende Spiegel wird durch die Spule gedreht, um dadurch die Lichtstrahlen 2, 3 und 4 in der radialen Richtung der Aufzeichnungsplatte abzulenken.

Der reflektierte Strahl des Strahles 2 wird durch eine zylindrische Linse (nicht dargestellt) auf eine lichtempfangende Oberfläche eines fotoelektrischen Wandlerelementes 10 gestrahlt. Die Ebene einschließlich der erzeugenden Linie der zylindrischen Linsen weicht von der Ebene ab, die hierzu senkrecht in der Lage der optischen Achse liegt, wo der Lichtstrahl, der das zylindrische Linsensystem durchläuft, gebündelt ist. Daher ändert sich die Form des auf die Lichtempfangsfläche des fotoelektrischen Wandlerelements 10 projizierten Lichtstrahls gemäß der Lagebeziehung zwischen den Fokus-Punkten bzw. Bündelungspunkten des Laserstrahls. Um Veränderungen der Form des auf die lichtempfangende Fläche des fotoelektrischen Wandlereiements 10 projizierten Lichtstrahls zu erfassen, ist die Fläche des Elements 10 in vier lichtempfangende Segmente unterteilt, die voneinander unabhängig sind. Die lichtempfangende Fläche des fotoelektrischen Wandlerelements 10 ist in einer Lage angeordnet, in der der reflektierte Lichtstrahl nach seinem Durchtritt durch das zylindrische Linsensystem im wesentlichen kreisförmig ist, wenn der Bündelungspunkt oder Fokus des Laserstrahls genau auf die Aufzeichnungsfläche der Aufzeichnungsplatte eingestellt ist.

Pegelabweichungen zwischen den Ausgangssignalen der Addierer 11 und 12, von denen jeder die Ausgangssignale entgegengesetzter Segmente des fotoelektrischen Wandlerelements 10 addiert, geben die Richtung und den Betrag der Abweichung des Bündelungspunktes oder des Fokus des Laserstrahls an. Die Ausgangssignale der Addierer 11 und 12 bilden Fokus-Fehlererfassungssignale b und c. Darüber hinaus bildet das Ausgangssignal des Addierers 13, der die Ausgangssignale der Addierer 11 und 12 addiert, ein Datenlesesignal, das ein Hochfrequenzsignal ist.

Bei dem oben beschriebenen üblichen spurfolgenden Servosystem kann der Schleifengewinn angehoben werden, wobei der Datenerfassungsstrahl 2 der Spur genauer folgt, und wobei die Wahrscheinlichkeit von fehlerhaften Betriebsbedingungen, wie einem überspringen einer Spur, abgesenkt wird, selbst wenn äußere Vibrationen auftreten und/oder wenn eine Exzentrizität auf der Aufzeichnungsplatte vorliegt. Somit kann mit Steigerung des Schleifengewinnes oder der Schleifenverstärkung eine stabilere spurfolgende Steuerung erreicht werden. Wenn allerdings Anormalitäten wie Kratzer oder Verschmutzungen auf der Aufzeichungsplatte vorliegen, bewirkt ein Anheben des Schleifengewindes bzw. der Schleifenverstärkung eine zeitliche Verteilung der spurfolgenden Fehlersignale, wenn der Datenerfassungsstrahl 2 die Anormalitäten auf der Aufzeichnungsspur kreuzt. Als Ergebnis hiervon können fehlerhafte Betriebsweisen, wie das überspringen von Spuren, auftreten.

Demgemäß ist es bei einem üblichen spurfolgenden Servosystem nötig, entweder einen niedrigen Verstärkungswert bzw. Schleifengewinnwert zu wählen, um fehlerhafte Betriebsweisen wie das überspringen von Spuren aufgrund von Kratzern oder Verschmutzungen zu vermeiden und um eine stabile, spurfolgende Steuerung zu erreichen. Das übliche spurfolgende Servosystem hat daher den Nachteil, daß keine aus-

reichend stabile spurfolgende Steuerung erzielbar ist.

Es wurde bereits vorgeschlagen, dem Gewinn der spurfolgen- ·' den Servoschleife lediglich bei Erfassung von Anormalitäten abzusenken. Zu diesem Zwecke werden Anormalitäten erfaßt, in dem Verzerrungen des Hochfrequenzsignalverlaufs ermittelt werden, das nach Erfassen des Datenerfassungsstrahles 2 ermittelt wird, oder im Signalverlauf eines spurfolgenden Fehlersignals, das nach Erfassung der Strahlen 3 und 4 erzeugt wird. Um diese Verzerrungen in dem Hochfrequenzsignal oder in dem spurfolgenden Fehlersignal zu ermitteln, wird eine integrierende Schaltung mit einer Zeitverzögerung benötigt. Jedoch ist eine relativ lange Zeit vonnöten, um die Verzerrungen in der Signalform dieser Signale bei Verwendung einer derartigen Annäherung zu erfassen, so daß es weiterhin schwierig ist, auf zuverlässige Weise fehlerhafte Betriebsweisen, die das überspringen von Spuren verhindern.

Ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung eines Servosystems, das nicht durch äußere Vibrationen und/oder Exzentrizitäten einer Aufzeichnungsplatte negativ beeinflußtwird, und das auf stabile Weise die Lage eines Datenerfassungspunktes steuert.

Bei dem Servosystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Erfassungssignal für Anormalitäten zu einem Zeitpunkt erzeugt, wenn der Pegel eines von der Aufzeichnungsplatte durch einen Tonabnehmer erhaltenen Signals unterhalb eines vorbestimmten Pegels fällt, wobei ab dem Zeitpunkt der Erzeugung eines Erfassungssignals für eine Anormalität der Schleifengewinn bzw. die Schleifenverstärkung während einer Zeitdauer abgesenkt wird, die länger als die Drehzeitdauer des Datenerfassungspunktes bezüglich der Aufzeichnungsplatte ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines üblichen spurfolgenden Servosystems;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Servosystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Aufzeichnungsoberfläche einer Aufzeichnungsplatte; und

Fig. 4 ein Signaldiagramm zum Erläutern der Betriebsweise des in Fig. 2 gezeigten Gerätes.

In Fig. 2 werden die drei punktförmigen Strahlen 2, 3 und

__n 4 durch Bündeln eines Laserstrahls erhalten und auf eine ZO

Aufzeichnungsspur 1 in der in Fig. 1 gezeigten Lagebeziehung gerichtet. Ferner sind fotoelektrische Wandlerelemente 5, 6 und 10, ein Differentialverstärker 7, ein spurfolgender Servoverstärker 8, ein spurfolgendes Betätigungsglied

_oc 9 sowie Addierer 11, 12 und 13 in der Art miteinander ver-2b

bunden, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert und gezeigt ist.

Das Servosystem gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem in

_ Fig. 1 gezeigten in folgenden Merkmalen: Die Verstärkung 30

des spurfolgenden Servoverstärkers 8 wird abgesenkt, wenn ein Verstärkungsabsenksteuersignal e von einer Q-Ausgangsklemme eines erneut triggerbaren monostabilen Multivibrators (nachfolgend als RMMV bezeichnet) an diesen angelegt

_nc. wird. Die Trigsereingangsklemme des RMMV 15 wird mit dem ob

Ausgangssignal einer Erfassungsschaltung 16 für Anormalitäten beaufschlagt. Die Erfassungsschaltung 16 für Anor-

BAD ORfGfNAL

malitäten erzeugt ein Anormalitäten-Erfassungssignal mit hohem Pegel, wenn der Pegel des Hochfrequenzsignals des Addierers 13 unter einen vorbestimmten Pegel abfällt.

Mit der derart aufgebauten Schaltung wird die Signalform des Hochfrequenzsignals die in Fig. ²IA gezeigte Veränderung annehmen, wenn Anormalitäten A, wie beispielsweise Kratzer und Verschmutzungen, auf der in Fig. 3 dargestellten Aufzeichnungsplatte vorliegen. Das heißt, die Hüllkurve des Hochfrequenzsignals nimmt jedesmal ab, wenn der Datenerfassungsstrahl 2 die Anormalität A kreuzt. Die Zeitdauer der Pegelabsenkung des Hochfrequenzsignals entspricht der Drehgeschwindigkeit der Aufzeichnungsplatte. Das erstemal, zu dem eine periodische Absenkung des Pegels des Hochfrequenzsignals a bei Auftreten einer Anormalität A absinkt, ist die Pegelveränderung des Hochfrequenzsignals niedrig. Jedoch wird bei jedem darauffolgenden Mal, wenn der Datenerfassungsstrahl 2 die Anormalität A durchläuft, die Pegelveränderung des Hochfrequenzsignals größer. Ein Anormalitäten-Erfassungssignal d wird mit der gleichen Zeitdauer wie die Drehzeit T erzeugt, wie in Fig. 4B gezeigt ist. Die Zeitkonstante des RMMV 15 ist auf einen Wert eingestellt, der geringfügig oberhalb des längsten Wertes für die Drehdauer T liegt. Beispielsweise liegt die Zeitkonstante bei ungefähr 300 msek. bei einer Drehgeschwindigkeit von 200 Umdrehungen pro Minute im Falle einer CLV-Platte (Platte mit konstanter linearer Rückgeschwindigkeit) wenn der Datenerfassungsstrahl an der äußersten peripheren Spur der Platte liegt.

Der RMMV 15 ist in seinem rückgesetzten Zustand (Q =0) während eines Zeitintervalls ab dem Auftreten bis zum Verschwinden des Erfassungssignals für Anormalitäten d, wobei ein Signal zum Absenken der Verstärkung e mit hohem Pegel ausgangsseitig erzeugt wird, wie dies in Fig. 4C dargestellt ist. Wenn demzufolge der Datenerfassungsstrahl 2

in der radialen Richtung der Platte abgelenkt wird, wird die Verstärkung des spurfolgenden Servoverstärkers 8 während einer Zeitdauer vermindert, die zwischen dem ersten Zeitpunkt liegt, zu dem der Datenerfassungsstrahl 2 die Anormalität A berührt, bis der Strahl sie letztendlich verläßt. Da aus diesem Grunde der Schleifengewinn von dem Zeitpunkt an, von dem der Datenerfassungsstrahl 2 zum ersten Mal die Anormalität A berührt (d.h. von dem Zeitpunkt an, zu dem das spurfolgende Fehlersignal geringfügig durch Kratzer oder Verschmutzungen auf der Aufzeichnungsplatte negativ beeinflußt wird) vermindert gehalten wird, werden fehlerhafte Betriebsweisen, wie das Springen von einer Spur zur nächsten, verhindert.

Obwohl bei dem obigen Ausführungsbeispiel eine Erfassungsschaltung 16 für Abnormalitäten verwendet wird, um Abnormalitäten auf der Oberfläche der Platte durch den Pegel des Hochfrequenzsignals a zu erfassen, ist es möglich, das Vorliegen von Abnormalitäten durch Pegeländerungen des spurfolgenden Fehlersignals zu erfassen. Obwohl die Zeitkonstante des RMMV 15 als konstant beschrieben worden ist, kann diese mit der Drehgeschwindigkeit der Platte verändert werden. Obwohl der Schleifengewinn als sich intermittierend ändernd in Reaktion auf das Verstärkungsabsenkungssignal beschrieben worden ist, kann er gemäß der Größe oder dem Grad der Anormalität verändert werden. Obwohl der RMMV 15 als Befehlsgenerator erzeugt wird, kann bei Verwenden eines Mikrocomputers eine Steuerschaltung verwendet werden, die die verschiedenen Komponenten des Datenlesegerätes steuert, wobei ein Programm in einem ROM des Mikrocomputers gespeichert ist, das derart ausgebildet ist, daß der Mikrocomputer als Befehlsgenerator betrieben wird.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein spurfolgendes Servosystem auf der Grundlage eines Strahl-Systems für ein optisches Datenlesegerät. Allerdings kann die vorliegende

Erfindung ebenfalls auf andere Servosysteme, wie beispielsweise Fokus-Servosysteme oder spurfolgende Servosysteme bei einem Datenlesegerät eines elektrostatischen Kapazitätstyps Anwendung finden.

Wie oben beschrieben worden ist, ist das Servosystem gemäß der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, daß Anormalitäten auf der Aufzeichnungsfläche mittels eines von einem Abnehmer erhaltenen Signals erfaßt werden, wobei der Schleifengewinn bzw. die Schleifenverstärkung von dem Zeitpunkt an auf einem verminderten Wert gehalten wird, wenn eine Anormalität während einer Zeitdauer erfaßt wird, deren Periodendauer die Drehperiodendauer der Platte übersteigt. Wenn daher der Datenerfassungspunkt Abschnitte überstreicht, während denen das Fehlersignal deutlich negativ beeinflußt ist, wird die Schleifenverstärkung bzw. der Schleifengewinn von vornherein abgesenkt, so daß das Auftreten von Fehlbetriebsweisen, wie beispielsweise dem Spurspringen verhindert wird.

Darüber hinaus ist das Servosystem gemäß der vorliegenden Erfindung bezüglich seiner Bauweise einfach und enthält keine aufwendigen Geräte, die beispielsweise bei einem Servosystem Einsatz finden, bei dem der Schleifengewinn bzw. die Schleifenverstärkung zu einem Zeitpunkt vermindert wird, zu dem der Datenerfassungspunkt des Aufnehmers die Lage eines Kratzers oder von Verschmutzungen erreicht.

Darüber hinaus kann der Schleifengewinn ausreichend hoch während der Zeit eingestellt werden, währendder Daten von normalen Abschnitten ausgelesen werden, so daß das Servosystem gemäß der vorliegenden Erfindung eine negative Beeinflussung der wiedergegebenen Signale durch äußere Vibrationen und Exzentrizitäten der Aufzeichnungsplatte verhindert.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Servosystem für ein Datenlesegerät zum Steuern der Lage eines Datenerfassungspunktes eines Aufnehmers zum Lesen von Daten von einer sich drehenden Aufzeichnungsplatte, mit einer Rückkopplungssteuerschleife zum Aufrechterhalten der ausgerichteten Lage des Abnehmers mit einer Spur der Platte, gekennzeichnet durch eine Erfassungseinrichtung (16) für Anormalitäten zum Erzeugen eines Erfassungssignals für Anormalitäten, wenn der Aufnehmer eine Information bezüglich einer Anormalität auf der Platte empfängt; und

35 durch eine Einrichtung (8, 15) zum Vermindern der Schleifenverstärkung der Steuerschleife (5 bis 9) in Reaktion auf

das Erfassungssignal für Anormalitäten.

2. Servosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Erfassungseinrichtung (-16) eine Einrichtung zum Erzeugen des Erfassungssignals für Anormalitäten aufweist, die ein Signal erzeugt, wenn ein Pegel eines von der Aufzeichnungsplatte durch den Abnehmer gelesenen Signals unter einen vorbestimmten Pegel abfällt.

3- Servosystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das von der Aufzeichnungsplatte ausgelesene Signal ein Hochfrequenzsignal ist, das ausgangsseitig durch einen Addierer (13) erzeugt wird.

H. Servosystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Erfassungseinrichtung (16) für Anormalitäten eine Einrichtung zum Erzeugen des Erfassungssignals für Anormalitäten aufweist, die ein Ausgangssignal erzeugt, wenn ein Pegel eines spurfolgenden Fehlersignals, das durch den Abnehmer erzeugt wird, sich in einer vorbestimmten Art ändert.

5. Servosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Signalerzeugungseinrichtung für das Anormalitätenerfassungssignal eine erneut triggerbare monostabile Multivibratorschaltung (15) aufweist.

6. Servosystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkungsverminderungsein- richtung (8) eine Einrichtung (8, 15) zum Vermindern der Verstärkung vom Zeitpunkt der Erzeugung des Anormalitätenerfassungssignals während einer Zeitdauer, die länger als die Drehzeitdauer der Platte ist, aufweist.

7. Servosystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine Zeitkonstante der erneut triggerbaren monostabilen Multivibratorschaltung (15) ge-

1 ringfügig länger als die Zeitdauer der längsten Drehzeitdauer der Platte ist.

8. Servosystem nach Anspruch 6, ferner g e k e η η 5zeichnet durch eine Einrichtung zum Verändern einer Zeitkonstante der erneut triggerbaren monostabilen Multivibratorschaltung (15) gemäß der Drehgeschwindigkeit der Platte.

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