DE3609467A1

DE3609467A1 - Spursteuervorrichtung fuer ein datenaufzeichnungs/wiedergabegeraet

Info

Publication number: DE3609467A1
Application number: DE19863609467
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Hachioji Tokio/Tokyo Ikeda; Makie Hino Tokio/Tokyo Morota; Hiroo Ina Nagano Okada
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-03-23
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1986-11-27
Also published as: JPS61217939A; JPH0614409B2; US4761773A; DE3609467C2

Description

Spursteuervorrichtung für ein Datenaufzeichnungs/Wiedergabegerät

Die Erfindung betrifft ein Datenaufzeichnungs/Wiedergabegerät, welches eine optische Platte oder dergleichen verwendet. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Spursteuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 für ein derartiges Datenaufzeichnungs/Wiedergabegerät.

Datenaufzeichnungs/Wiedergabegeräte, welche optische Platten verwenden werden in den letzten Jahren immer häufiger eingesetzt. Um Daten auf einer optischen Platte zu lesen, wird eine Datenaufzeichnungsspur (im folgenden mit "Spur" bezeichnet) von einem Laserstrahl beleuchtet und auf der Grundlage des von der Spur reflektierten Lichtstrahles werden Daten gelesen. Wenn diese Spuren auf der optischen Platte spiralförmig verlaufen ist eine Spursteuerung im Lesemodus nötig, um die Spur exakt mit einem Laserstrahl beleuchten zu können, da die einzelnen Sektoren einer einzigen Spur zum Drehmittelpunkt der

Postgiroamt München 1360 52-802 (BLZ 700 100 80) ■ Deutsche Bank AG Freising 93 020 50 (BLZ 700 700 10) Stadtsparkasse Freising 6007 (BLZ 700 510 03) ■ Dresdner Bank Freising 7 828 500 00 (BLZ 700 800 00)

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Platte nicht äquidistant sind. Auch wenn die Spuren konzentrisch auf der Platte ausgebildet sind, sind die Sektoren einer einzelnen Spur zum Drehmittelpunkt der Platte nicht äquidistant, da die Platte selbst eine gewisse Exzentrizität aufweist und somit eine Spursteuerung ebenfalls nötig ist.

Eine typische Spursteuervorrichtung weist eine Linsensteuervorrichtung auf, mittels der eine Objektivlinse in Abhängigkeit eines Spurfehlersignales, das von dem Licht erhalten wird, das von der optischen Platte reflektiert oder hindurchgelassen wird, bewegt wird. Die Objektivlinse ist für gewöhnlich mittels einer Feder im Gehäuse des optischen Kopfes gelagert und befestigt. Eine Betätigungsvorrichtung kann mit Energie versorgt werden, um die Linse zu bewegen. Wenn die Betätigungsvorrichtung abgeschaltet wird, wird die Linse - ausbalanziert durch die Federkraft - in einer mechanisch neutralen Stellung gehalten. Wenn jedoch die Spurexzentrizität 20 oder 30 Mikrometer überschreitet, weicht die Objektivlinse stark von dem mechanisch neutralen Punkt ab, so daß ein optisches Offset-Signal mit dem Spurfehlersignal gemischt wird. Somit greift der Laserstrahl als Antwort auf das optische Offset-Signal auf eine falsche Spur zu.

Um dieses Problem zu umgehen, wurde ein SpurSteuersystem entwickelt, das mit "Zwei-Schritt-Servosystem" bezeichnet ist und beispielsweise in der JP-PS 60-143442 beschrieben ist. Bei diesem System werden ein Träger und somit der optische Aufnehmer selbst und auch die Objektivlinse bewegt, um eine gemeinsame Spursteuerung durchzuführen. Ein Spurfehlersignal entsprechend eines Spursteuerungsfehlers wird der Betätigungsvorrichtung für die Objektivlinse und einem Schwingspulenmotor für den Träger zugeführt.

Ein· Verstärkungsfaktor G des TrägerbewegungsSchaltkreises für das Spurfehlersignal ist größer als ein Verstär-

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kungsfaktor G des Linsenbewegungsschaltkreises. Wenn die Trägerbewegung somit mit einem großen Spurfehlersignal begonnen wird, wird der Schwingspulenmotor überstark betätigt. Somit wird eine Spursteuerung mit einem Laserstrahl noch schwieriger. Daher wird bei dem bekannten Zwei-Stufen-Servosystem zunächst die Linsensteuerung durchgeführt und nach der Verringerung des Spurfehlersignales die Steuerung des Trägers begonnen.

Allerdings weist das Zwei-Stufen-Servosystem den folgenden Nachteil auf:

Der Frequenzgang des Schaltkreises für die Trägerverstellung, welcher den Schwingspulenmotor aufweist ist in Fig. 1 mit der gestrichelten Linie dargestellt. Der Verstärkungsfaktor erreicht sein Maximum bei einem niederfrequenten Spurfehlersignal, d. h. bei niederfrequenten Änderungen und mit wachsender Frequenz nimmt die Verstärkung ab. Da jedoch die Objektivlinse von einer Blattfeder oder dergleichen gelagert und befestigt ist, wird die Linse durch die Eigenfrequenz der Blattfeder beeinflußt. Der Frequenzgang des Linsenverstellungsschaltkreises ist in Fig. 1 mit der durchgezogenen Linie dargestellt.

Wenn daher bei einer bekannten Zwei-Schritt-Servospursteuerung zunächst mit der Steuerung die Objektivlinse begonnen wird, ist das Ansprechverhalten bei niederfrequenten Veränderungen mangelhaft. Dies hat zur Folge, daß eine befriedigende Spursteuerung schwierig durchzuführen ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spursteuervorrichtung für ein Datenaufzeichnungs/Wiedergabegerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart zu schaffen, daß die Nachteile herkömmlicher Zwei- Schritt-ServospurSteuersysterne überwunden werden, d.h., daß mit

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ihr ein Laserstrahl mit hoher Geschwindigkeit präzise auf der gewünschten Spur positionniert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 in graphischer Darstellung die Beziehung des Frequenzganges eines Linsensteuerschaltkreises und eines Trägerschaltkreises bei einer bekannten Spursteuervorrichtung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Spursteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ; und

Fig. 3 ein Schaltkreisdiagramm eines Verstärkungsphasen-Kompensationsschaltkreises in der Vorrichtung gemäß Fig. 2.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines optischen Plattensystems, bei dem nur ein Datenlesevorgang vorgesehen ist. Eine optische Platte 1 als Datenträger wird von einem Motor 2 mit konstanter Drehzahl angetrieben. Die Platte 1 ist hierbei derart angeordnet, daß ihre Datenaufzeichnungsoberfläche nach unten weist. Unter der Platte 1 ist ein optischer Aufnehmer 3 angeordnet. Der Aufnehmer 3 fokussiert einen Laserstrahl von einem Halbleiterlaser 36, um eine Spur auf der Platte 1 mit dem

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fokussierten Laserstrahl zu beleuchten.

Der Laserstrahl von dem Halbleiterlaser 36 trifft durch eine Kollimatorlinse 37 auf ein Umlenkprisma 34, so daß der Querschnitt des Laserstrahles kreisförmig geformt wird. Der Laserstrahl trifft von dem Prisma 34 durch ein Polarisationsprisma 33 auf ein .^/4-Plättchen 32 und eine Objektivlinse 31, so daß die Spur auf der Platte 1 mit einem Laserstrahl beleuchtet wird, der von der Linse 31 austritt. Der von der Spur reflektierte Strahl tritt wieder in das Prisma 33 ein, wo der optische Weg des Strahles um 90 Grad abgelenkt wird. Über ein Totalreflektions-Prisma 35 und einen Photodetektor 38, dessen empfindliche Fläche halbiert oder geviertelt ist, wird der Strahl erfaßt und abgetastet und dann einem Datenwiedergabeabschnitt (nicht dargestellt) zugeführt.

Ein Differenzausgang des Photodetektors 38 wird einem Differenzverstärker 6 zugeführt, der dann ein Spurfehlersignal 41 erzeugt. Die Linse 31 wird von einer nicht dargestellten Feder gelagert und gehalten und kann durch eine Betätigungsvorrichtung 39 in radialer Richtung entlang der Platte 1 bewegt werden, so daß der Laserstrahl entlang einer gewünschten Spur verfahren werden kann. Der Aufnehmer 3 ist auf einem Träger 4 angeordnet, wobei der Träger 4 mittels eines Schwingspulenmotors (VCM) 5 in radialer Richtung entlang der Platte 1 bewegbar ist, so daß eine gemeinsame Spursteuerung erfolgt.

Das Signal 41 wird von dem Verstärker 6 einem Linsenstabilitätsdetektor 13 und dem ersten Eingangsanschluß llA eines Umschalters 11 und über einen Schalter 100 einem Verstärkungsphasen-Kompensationsschaltkreis 7 zugeführt. Ein Ausgang des Schaltkreises 7 wird einer Linsentreiberschaltung 8 zugeführt. Die Schaltung 8 bewegt die Linse 31 mittels der Betätigungsvorrichtung 39.

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Der Detektor 13 bestimmt in Abhängigkeit vom Signal 41, ob die Linsensteuerung abgeschlossen ist. Wenn das Signal 41 innerhalb eines festgelegten Schwellenbereiches konvergiert, erzeugt der Detektor 13 ein Linsenstabilitätssignal 27. Dieses Signal 27 wird dem Steueranschluß des Umschalters 11 und dem Schaltkreis 7 zugeführt.

Der zweite Eingangsanschluß HB des Umschalters 11 empfängt ein Trägersteuersignal von der Steuerung 14. Dieses Trägersteuersignal beinhaltet Geschwindigkeits- und Positionssteuersignale, welche später noch genauer beschrieben werden. Die normale Schaltlage des Umschalters 11 ist wie in Fig. 2 dargestellt, d.h., die Kontaktlage ist beim Anschluß HB und eine Umschaltung zum Anschluß llA erfolgt bei Erzeugung des Signales 27. Der Ausgang des Umschalters 11 wird über einen Phasenkompensationsschaltkreis 12 dem Motor 5 zugeführt. An dem Träger 4 ist eine Skala 9 angeordnet und Markierungen auf der Skala werden gelesen, um die Versetzung des Trägers 4 zu erfassen. Die Skala 9 kann eine optische oder eine magnetische Skala, ein Potentiometer oder dergleichen sein. Ein Ausgangs-Skalensignal von einem Skalenleser 105, der die Markierungen auf der Skala 9 liest, wird der Steuerung 14 und einem Trägerstabilitätsdetektor 106 zugeführt. Die Skala 9 und der Skalenleser 105 können einen Aufbau haben, wie er beispielsweise in der US-PS 4,481,613 beschrieben ist. Die Skala 9 weist eine periodische Skalierung auf, so daß bei Bewegung des Trägers mit konstanter Geschwindigkeit ein sinusförmiges Skalensignal mit konstanter Periode erzeugt wird. Wenn sich jedoch die Geschwindigkeit des Trägers 4 ändert, ändert sich auch die Periode des Skalensignals entsprechend. Wenn der Träger 4 angehalten wird, wird kein Skalensignal erzeugt.

Ähnlich wie der Detektor 13 bestimmt der Detektor 106 in Abhängigkeit des Skalensignals 81, ob die Bewegung des

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Trägers abgeschlossen ist. Wenn das Signal 81 innerhalb eines festgelegten Schwellenbereiches konvergiert, erzeugt der Detektor 106 ein Trägerstabilitätssignal 96. Dieses Signal 96 wird dem Steueranschluß des Schalters 100 und dem Schaltkreis 7 zugeführt. Der Schalter 100, der normalerweise offen ist, wird bei Erzeugung des Signals 96 geschlossen.

Fig. 3 zeigt den genauen Aufbau des Verstärkungsphasen-Kompensationsschaltkreises 7. Das Signal 41 wird einem Phasenkompensationsschaltkreis 72 über einen niederfrequenten Verstärkungsintegrator 71 und einem Schalter Sl oder direkt über einen Schalter S2 zugeführt. Der Integrator 71 verstärkt diejenigen Eingangssignalkomponenten, deren Frequenz unterhalb einer bestimmten Grenzfrequenz liegt. Diese bestimmte Grenzfrequenz ist als Resonanzfrequenz des Linsensteuerungsschaltkreises definiert. Die Signale 27 und 96 werden einem UND-Gatter 73 zugeführt. Der Ausgang vom Gatter 73 wird dem Steueranschluß des Schalters S2 zugeführt. Weiterhin wird der Ausgang des Gatters 73 über einen Inverter 74 dem Steueranschluß des Schalters Sl zugeführt.

Die Arbeitsweise dieser Spursteuervorrichtung ist wie folgt:

Wenn die Stellung des Aufnehmers 3 stark von der gewünschten Spur abweicht, wird eine Zugriffsoperation durchgeführt, um den Aufnehmer 3 nahe an die Zielspur zu bringen. Zu Beginn dieses Zugriffs ist der Umschalter mit dem Anschluß llB verbunden und der Schalter 100 ist offen. Wenn ein Zugriffsbefehlssignal (d.h. ein Signal zum Bewegen des Trägers in Richtung Zielspur) von einer Gaststeuerung (host controller) der Steuerung 14 zugeführt wird, wobei dieses Signal in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 15 versehen ist, wählt die Steuerung 14 eine vorgespeicherte Trägergeschwindigkeits-Steuerungskurve

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abhängig von der Differenz zwischen der momentanen Trägerposition (Spuradresse) und der Zielspuradresse. Die Steuerung 14 legt dann dieses ausgewählte Trägergeschwindigkeits-Steuersignal über den Anschluß HB des Umschalters 11 und dem Schaltkreis 12 an den Motor 5. Somit wird die Geschwindigkeit des Trägers 4 gesteuert, so daß dieser Arbeitsmodus Geschwindigkeits- Steuermodus genannt wird.

Wenn sich der Träger der Zielspur nähert, wird der Geschwindigkeits-Steuermodus von einem Positions-Steuermodus ersetzt. Die Steuerung 14 unterbricht die Erzeugung des Geschwindigkeitssteuersignals und beginnt mit der Erzeugung eines Positionssteuersignals um zu verhindern, daß sich der Träger 4 aufgrund'äußerer Erschütterungen aus der Halteposition herausbewegt. Da der Umschalter weiterhin mit dem Anschluß 11B in Verbindung bleibt, wird das PositionsSteuersignal über den Umschalter 11 und den Schaltkreis 12 dem Motor 5 zugeführt und ein Positionssteuermodus-Signal 94 wird dem Detektor 106 zugeführt.

Wenn dieser Zugriff abgeschlossen ist, wird eine Zwei-Schritt-Servospursteuerung begonnen. In dieser Ausführungsform wird zunächst eine Linsensteuerung durch den Schaltkreis 8 begonnen. Wenn das erkannte Spurfehlersignal innerhalb eines festgelegten Schwellenwertbereiches fällt, wird weiterhin der Motor 5 für die Trägersteuerung gestartet.

Genauer gesagt, dieser Ablauf erfolgt wie folgt:

Wenn der Zugriff beinahe beendet ist, wird die Geschwindigkeit des Trägers 4 verringert und die Amplitude des Signals 81 stufenweise konvergiert. Wenn der Detektor erfaßt, daß das Signal 81 ausreichend konvergiert ist und daß der Träger 4 vollständig angehalten hat, bestimmt der Detektor 106 das Ende des Zugriffes. Danach erzeugt der Detektor 106 das Signal 96 mit hohem logischen Wert. Als

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Antwort auf das Signal 96 mit hohem Wert wird der Schalter 100 geschlossen. In diesem Zustand ist eine Linsenservoschleife, bestehend aus dem Photodetektor 38, dem Verstärker 6, dem Schalter 100, den Schaltkreisen 7 und und der Betätigungsvorrichtung 39 gebildet und führt die Linsensteuerung durch.

in diesem Zustand wird das Signal 27 nicht mehr erzeugt bzw. bleibt auf niedrigem logischen Wert. Der Ausgang des Gatters 73 ist ebenfalls logisch Null und die Schalter S2 und Sl sind offen bzw. geschlossen. Die niederfrequente Komponente des Signals 41 wird von dem Integrator 71 verstärkt und dieses verstärkte niederfrequente Signal wird über den Schalter Sl dem Schaltkreis 72 zugeführt.

Mit der Frequenzcharakteristik des LinsensteuerSchaltkreises wird die Verstärkung der Komponenten, die eine Frequenz haben die unter der Resonanzfrequenz liegt, erhöht. Ähnlich wie die Frequenzcharakteristik des Trägersteuerschaltkreise, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, ist die Verstärkung für niederfrequente Änderungen am höchsten und nimmt mit wachsenden Frequenzen linear ab.

Zu Beginn der Linsenservosteuerung wird das Signal 41 stufenweise konvergiert. Wenn der Detektor 13 erfaßt hat, daß das Signal 41 ausreichend konvergiert ist und der Laserstrahl die gewünschte Spur erreicht hat, erzeugt der Detektor 13 das Signal 27. Zu diesem Zeitpunkt wird der Umschalter 11 zu dem Anschluß HA umgeschaltet und eine Trägersteuerung-Servoschleife bestehend aus dem Photodetektor 38, dem Verstärker 6, dem Umschalter 11, dem Schaltkreis 12 und dem Motor 5 wird zusätzlich zu der Linsensteuerung-Servoschleife gebildet und führt die Trägersteuerung durch. Danach tastet der Laserstrahl die gewünschte Spur ab. Da das Signal 96 auf hohem logischen Viert ist, wenn das Signal 27 hoch ist, nimmt der Ausgang des Gatters 73 ebenfalls hohen Wert an, so daß der

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"^C AL.' Schalter S2 geschlossen und der Schalter Sl geöffnet wird. Das Signal 41 läuft nun über den Schalter S2 zum Schaltkreis 72, ohne den Integrator 71 zu passieren. Somit wird die Verstärkung von niederfrequenten Komponenten des Signals 41 abgebrochen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die niederfrquente Steuerung durch die Linse 3 fortgeführt wird, wenn die niederfrequente Komponente des Signals 41 weiterhin verstärkt wird, nachdem mit der Steuerung des Trägers begonnen wurde und weil die Linse im hohen Grad von dem mechanisch neutralen Punkt abweicht; das optische Offset-Signal wird erzeugt und eine Zwei-Schritt-Servosteuerung kann nicht ausreichend genau durchgeführt werden. Bei einer Zwei-Schritt-Servosteuerung wird die Versetzung des Trägers 4 hauptsächlich für niederfrequente Veränderungen verwendet und die Versetzung der Linse 3 wird für hochfrequente Veränderungen verwendet.

Somit wird bei der beschriebenen Ausführungsform in dem Zwei-Schritt-Servosystem die niederfrequente Komponente des Spurfehlersignals nur während der Lisensteuerung verstärkt, d.h., während der Anfangsperiode der Zwei-Schritt-Servosteuerung. Die Verschlechterung des Ansprechverhaltens auf die niederfrequente Komponente während der Anfangsperiode der Spursteuerung in herkömmlichen Zwei-Schritt-Servosystemen kann verhindert werden, so daß eine ausreichend genaue Spursteuerung durchgeführt werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebene spezielle Ausführungsform begrenzt; vielmehr sind verschiedene Abwandlungen und Änderungen möglich. So kann anstelle der Bewegung der Objektivlinse ein Laser oder ein Spiegel in dem optischen System bewegt werden, um den Laserstrahl zu bewegen. Die Bewegungsvorrichtung für den Träger kann auch eine Gewindespindel oder ein Zahnriemen anstelle des Schwingspulenmotors sein. Weiterhin kann der

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Schalter 100 (Fig. 2), welcher die Bildung der Linsen-Servoschleife steuert mit dem Ausgang des Schaltkreises verbunden sein. Der Umschalter 11, der die Bildung der Träger-Servoschleife steuert, kann mit dem Ausgang des Schaltkreises 12 verbunden sein. Weiterhin wurde in der beschriebenen Ausführungsform ein reines Lesesystem beschrieben. Selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung auch mit Schreib/Lesevorrichtungen verwendet werden. Schließlich muß das Aufzeichnungsmedium nicht eine optische Platte sein, sondern kann auch in Form von Magnetbändern, Karten oder Trommeln vorliegen.

Claims

Patentansprüche

1. Spursteuervorrichtung mit Einrichtungen (11, 100), welche den Start einer Linsenbewegungsvorrichtung (39) als Antwort auf einen Spursteuerbefehl veranlassen und danach veranlassen, daß eine Trägerbewegungsvorrichtung (5) aktiviert wird, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (7) zum Steigern eines Verstärkungsfaktors der Linsenbewegungsvorrichtung (39) für Frequenzkomponenten unterhalb einer Resonanzfrequenz der Linsenbewegungsvorrichtung (39), während lediglich die Linsenbewegungsvorrichtung (39) arbeitet.

2. Spursteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen aufweisen: eine Betätigungsvorrichtung (39) zur Bewegung einer

Postgiroamt München 1360 52-802 (BLZ 700 100 80) · Deutsche Bank AG Freising 93 020 50 (BLZ 700 700 10) Staatsparkasse Freising 6007 (BLZ 700 510 03) ■ Dresdner Bank Freising 7 828 500 00 (BLZ 700 800 00)

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Objektivlinse (31) als Antwort auf ein Spurfehlersignal, einen Schwingspulenmotor (5) zur Bewegung eines Trägers (4), der einen optischen Aufnehmer (3) trägt als Antwort auf das Spurfehlersignal und Einrichtungen (11, 100) um zunächst die Linsenbewegungsvorrichtung (39) als Antwort auf einen SpurSteuerbefehl zu betätigen und danach den Schwingspulenmotor (5) zu betätigen, wenn erfaßt wird, daß das Spurfehlersignal innerhalb eines festgelegten Schwellwertbereiches konvergiert ist.

3. Spursteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Anheben des Verstärkungsfaktors eine Einrichtung (71) aufweist, um Frequenzkomponenten zu verstärken, die unterhalb der Resonanzfrequenz der Linsenbewegungsvorrichtung liegen und die in Signalkomponenten des Spurfehlersignals enthalten sind, welches der Linsenbewegungsvorrichtung zugeführt wird.

4. Spursteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Objektivlinse (31) von einer Blattfeder gehalten ist und im rechten Winkel zu den Spuren durch eine Kraft von der Betätigungsvorrichtung (39) bewegbar ist, wobei die Betätigungsvorrichtung als Antwort auf ein Spurfehlersignal mit Energie versorgt wird und ein Träger (4), der einen optischen Aufnehmer trägt, im rechten Winkel zu den Spuren durch einen Schwingspulenmotor (5) bewegt wird, der als Antwort auf das Spurfehlersignal mit Energie versorgt wird.