DE3609467C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Datenaufzeichnungs/Wiedergabe­ gerät, welches eine optische Platte oder dergleichen ver­ wendet. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Spursteuervorrichtung nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1 für ein derartiges Datenaufzeichnungs/Wieder­ gabegerät. Eine derartige Spursteuervorrichtung ist aus der EP-OS 00 90 379 bekannt.

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 Platte nicht äquidistant sind. Auch wenn die Spuren kon­ zentrisch auf der Platte ausgebildet sind, sind die Sek­ toren einer einzelnen Spur zum Drehmittelpunkt der Platte nicht äquidistant, da die Platte selbst eine gewisse Ex­ zentrizität aufweist und somit ebenfalls eine Spursteuerung nötig ist.

Eine typische Spursteuervorrichtung weist eine Linsen­ steuervorrichtung 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 Objektiv­ linse ist für gewöhnlich mittels einer Feder im Gehäuse des optischen Kopfes gelagert und befestigt. Eine Betä­ tigungsvorrichtung 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 opti­ sches 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 60-1 43 442 beschrieben ist. Bei diesem System werden ein Träger und somit der optische Aufnehmer selbst und auch die Objektivlinse be­ wegt, 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 _V des Trägerbewegungsschaltkrei­ ses für das Spurfehlersignal ist größer als ein Verstär­ kungsfaktor G _L des Linsenbewegungsschaltkreises. Wenn die Trägerbewegung somit mit einem großen Spurfehlersignal begonnen wird, wird der Schwingspulenmotor überstark be­ tätigt. Somit wird eine Spursteuerung mit einem Laser­ strahl noch schwieriger. Daher wird bei dem bekannten Zwei-Stufen-Servosystem zunächst die Linsensteuerung durchgeführt und nach der Verringerung des Spurfehlersi­ gnales die Steuerung des Trägers begonnen.

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

Der Frequenzgang des Schaltkreises für die Trägerver­ stellung, welcher den Schwingspulenmotor aufweist ist in Fig. 1 mit der gestrichelten Linie dargestellt. Der Ver­ stärkungsfaktor erreicht sein Maximum bei einem nieder­ frequenten Spurfehlersignal, d. h. bei niederfrequenten Änderungen und mit wachsender Frequenz nimmt die Ver­ stärkung ab. Da jedoch die Objektivlinse von einer Blatt­ feder oder dergleichen gelagert und befestigt ist, wird die Linse durch die Eigenfrequenz der Blattfeder beein­ flußt. Der Frequenzgang des Linsenverstellungsschalt­ kreises ist in Fig. 1 mit der durchgezogenen Linie dar­ gestellt.

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

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spursteuervorrichtung gemäß der EP-OS 00 90 379 derart weiterzubilden, daß die Nachteile herkömmlicher Zwei- Schritt-Servospursteuersysteme überwunden werden, d. h., daß mit ihr ein Laserstrahl mit hoher Geschwindigkeit präzise auf der gewünschten Spur positioniert werden kann.

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

Zwar ist es aus der DE-OS 32 27 300 an sich bekannt, Einrichtungen zum Steigern eines Verstärkungsfaktors der Linsenbewegungsvorrichtung für Frequenzkomponenten unter­ halb einer bestimmten Frequenz mittels Tiefpaßfiltern vorzunehmen, jedoch beziehen sich diese Maßnahmen nicht auf eine spezielle Resonanzfrequenz einer speziellen Linsenbewegungsvorrichtung, sondern es sollen dort vor alle höherfrequente Störungen beseitigt werden, die z. B. bereits durch die in den Spuren aufgezeichneten In­ formationsmuster entstehen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigt

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

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Spursteuervorrichtung ge­ mäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung; und

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

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines optischen Plat­ tensystems, bei dem nur ein Datenlesevorgang vorgesehen ist. Eine optische Platte 1 als Datenträger wird von ei­ nem Motor 2 mit konstanter Drehzahl angetrieben. Die Platte 1 ist hierbei derart angeordnet, daß ihre Daten­ aufzeichnungsoberfläche nach unten weist. Unter der Platte 1 ist ein optischer Aufnehmer 3 angeordnet. Der Aufnehmer 3 fokussiert einen Laserstrahl von einem Halb­ leiterlaser 36, um eine Spur auf der Platte 1 mit dem 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 λ/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 Totalre­ flektions-Prisma 35 und einen Photodetektor 38, dessen empfindliche Fläche halbiert oder geviertelt ist, wird der Strahl erfaßt und abgetastet und dann einem Daten­ wiedergabeabschnitt (nicht dargestellt) zugeführt.

Ein Differenzausgang des Photodetektors 38 wird einem Differenzverstärker 6 zugeführt, der dann ein Spurfeh­ lersignal 41 erzeugt. Die Linse 31 wird von einer nicht dargestellten Feder gelagert und gehalten und kann durch eine Betätigungsvorrichtung 39 in radialer Richtung ent­ lang 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 Linsensta­ bilitätsdetektor 13 und dem ersten Eingangsanschluß 11 A eines Umschalters 11 und über einen Schalter 100 einem Verstärkungsphasen-Kompensationsschaltkreis 7 zugeführt. Ein Ausgang des Schaltkreises 7 wird einer Linsentrei­ berschaltung 8 zugeführt. Die Schaltung 8 bewegt die Linse 31 mittels der Betätigungsvorrichtung 39.

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

Der zweite Eingangsanschluß 11 B des Umschalters 11 emp­ fängt ein Trägersteuersignal von der Steuerung 14. Dieses Trägersteuersignal beinhaltet Geschwindigkeits- und Po­ sitionssteuersignale, welche später noch genauer be­ schrieben werden. Die normale Schaltlage des Umschalters 11 ist wie in Fig. 2 dargestellt, d. h., die Kontaktlage ist beim Anschluß 11 B und eine Umschaltung zum Anschluß 11 A erfolgt bei Erzeugung des Signales 27. Der Ausgang des Umschalters 11 wird über einen Phasenkompensations­ schaltkreis 12 dem Motor 5 zugeführt. An dem Träger 4 ist eine Skala 9 angeordnet und Markierungen auf der Skala 9 werden gelesen, um die Versetzung des Trägers 4 zu er­ fassen. Die Skala 9 kann eine optische oder eine magne­ tische Skala, ein Potentiometer oder dergleichen sein. Ein Ausgangs-Skalensignal von einem Skalenleser 105, der die Markierungen auf der Skala 9 liest, wird der Steue­ rung 14 und einem Trägerstabilitätsdetektor 106 zuge­ führt. Die Skala 9 und der Skalenleser 105 können einen Aufbau haben, wie er beispielsweise in der US-PS 44 81 613 beschrieben ist. Die Skala 9 weist eine perio­ dische Skalierung auf, so daß bei Bewegung des Trägers 4 mit konstanter Geschwindigkeit ein sinusförmiges Skalen­ signal 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 Trägers abgeschlossen ist. Wenn das Signal 81 innerhalb eines festgelegten Schwellenbereiches konvergiert, er­ zeugt 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 Si­ gnals 96 geschlossen.

Fig. 3 zeigt den genauen Aufbau des Verstärkungsphasen- Kompensationsschaltkreises 7. Das Signal 41 wird einem Phasenkompensationsschaltkreis 72 über einen niederfre­ quenten Verstärkungsintegrator 71 und einem Schalter S 1 oder direkt über einen Schalter S 2 zugeführt. Der Inte­ grator 71 verstärkt diejenigen Eingangssignalkomponenten, deren Frequenz unterhalb einer bestimmten Grenzfrequenz liegt. Diese bestimmte Grenzfrequenz ist als Resonanz­ frequenz des Linsensteuerungsschaltkreises definiert. Die Signale 27 und 96 werden einem UND-Gatter 73 zugeführt. Der Ausgang vom Gatter 73 wird dem Steueranschluß des Schalters S 2 zugeführt. Weiterhin wird der Ausgang des Gatters 73 über einen Inverter 74 dem Steueranschluß des Schalters S 1 zugeführt.

Die Arbeitsweise dieser Spursteuervorrichtung ist wie folgt:

Wenn die Stellung des Aufnehmers 3 stark von der ge­ wünschten Spur abweicht, wird eine Zugriffsoperation durchgeführt, um den Aufnehmer 3 nahe an die Zielspur zu bringen. Zu Beginn dieses Zugriffs ist der Umschalter 11 mit dem Anschluß 11 B verbunden und der Schalter 100 ist offen. Wenn ein Zugriffsbefehlssignal (d. h. ein Signal zum Bewegen des Trägers in Richtung Zielspur) von einer Steuerung (host controller) der Steuerung 14 zuge­ führt wird, wobei dieses Signal in Fig. 2 mit dem Be­ zugszeichen 15 versehen ist, wählt die Steuerung 14 eine vorgespeicherte Trägergeschwindigkeits-Steuerungskurve abängig von der Differenz zwischen der momentanen Trä­ gerposition (Spuradresse) und der Zielspuradresse. Die Steuerung 14 legt dann dieses ausgewählte Trägerge­ schwindigkeits-Steuersignal über den Anschluß 11 B 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 Ge­ schwindigkeits-Steuermodus von einem Positions-Steuer­ modus 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 11 weiterhin mit dem Anschluß 11 B in Verbindung bleibt, wird das Positionssteuersignal über den Umschalter 11 und den Schaltkreis 12 dem Motor 5 zugeführt und ein Positions­ steuermodus-Signal 94 wird dem Detektor 106 zugeführt.

Wenn dieser Zugriff abgeschlossen ist, wird eine Zwei- Schritt-Servospursteuerung begonnen. In dieser Ausfüh­ rungsform wird zunächst eine Linsensteuerung durch den Schaltkreis 8 begonnen. Wenn das erkannte Spurfehlersi­ gnal 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 Geschwin­ digkeit des Trägers 4 verringert und die Amplitude des Signals 81 stufenweise konvergiert. Wenn der Detektor 106 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 Antwort auf das Signal 96 mit hohem logischen Wert wird der Schal­ ter 100 geschlossen. In diesem Zustand ist eine Linsen­ servoschleife, bestehend aus dem Photodetektor 38, dem Verstärker 6, dem Schalter 100, den Schaltkreisen 7 und 8 und der Betätigungsvorrichtung 39 gebildet, welche die Linsensteuerung durchführt.

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 S 2 und S 1 sind offen bzw. geschlossen. Die niederfrequente Komponente des Signals 41 wird von dem Integrator 71 verstärkt und dieses verstärkte niederfrequente Signal 41 wird über den Schalter S 1 dem Schaltkreis 72 zugeführt. Mit der Frequenzcharakteristik des Linsensteuerschalt­ kreises wird die Verstärkung der Komponenten, die eine Frequenz haben die unter der Resonanzfrequenz liegt, erhöht. Ähnlich wie die Frequenzcharakteristik des Trä­ gersteuerschaltkreise, die in Fig. 1 gestrichelt darge­ stellt ist, ist die Verstärkung für niederfrequente Än­ derungen 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 11 A umgeschaltet und eine Trägersteuerung-Servoschleife bestehend aus dem Photode­ tektor 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 Wert ist, wenn das Signal 27 hoch ist, nimmt der Ausgang des Gatters 73 ebenfalls hohen Wert an, so daß der Schalter S 2 geschlossen und der Schalter S 1 geöffnet wird. Das Signal 41 läuft nun über den Schalter S 2 zum Schaltkreis 72, ohne den Integrator 71 zu passieren. So­ mit wird die Verstärkung von niederfrequenten Komponenten des Signals 41 abgebrochen. Der Grund hierfür liegt da­ rin, daß die niederfrequente 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 3 im hohen Grad von dem mechanisch neutralen Punk ab­ weicht; das optische Offset-Signal wird erzeugt und eine Zwei-Schritt-Servosteuerung kann nicht ausreichend genau durchgeführt werden. Bei einer Zwei-Schritt-Servosteue­ rung wird die Versetzung des Trägers 4 hauptsächlich für niederfrequente Veränderungen verwendet und die Verset­ zung 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 Linsensteuerung verstärkt, d. h., während der Anfangsperiode der Zwei-Schritt-Servosteuerung. Die Verschlechterung des Ansprechverhaltens auf die niederfrequente Komponente während der Anfangsperiode der Spursteuerung in herkömm­ lichen 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 ver­ schiedene 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 Schalter 100 (Fig. 2), welcher die Bildung der Linsen- Servoschleife steuert mit dem Ausgang des Schaltkreises 7 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 be­ schrieben. Selbstverständlich kann die vorliegende Er­ findung 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 (5)

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, wobei eine Objektivlinse (31) mittels einer federnden Aufhängung, welche bei Auslenkung der Objektivlinse eine Rückstellkraft erzeugt in einem Ge­ häuse eines optischen Kopfes angeordnet ist, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (7) zum Steigern eines Verstärkungsfak­ tors der Linsenbewegungsvorrichtung (39) für Frequenz­ komponenten unterhalb einer Resonanzfrequenz der Linsen­ bewegungsvorrichtung (39), während lediglich die Linsen­ bewegungsvorrichtung (39) arbeitet.

2. Spursteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen aufweisen:

eine Betätigungsvorrichtung (39) zur Bewegung einer Objektivlinse (31) als Antwort auf ein Spurfehlersi­ gnal, einen Schwingspulenmotor (5) zur Bewegung eines Trägers (4), der einen optischen Aufnehmer (3) trägt als Antwort auf das Spurfehlersignal und Einrichtun­ gen (11, 100) um zunächst die Linsenbewegungsvor­ richtung (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 ge­ kennzeichnet, 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 Spurfehler­ signals enthalten sind, welches der Linsenbewegungs­ vorrichtung zugeführt wird.

4. Spursteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Objektivlinse (31) von einer Blattfeder gehalten ist und im rechten Winkel zu den Spuren durch eine Kraft von der Betätigungsvorrich­ tung (39) bewegbar ist, wobei die Betätigungsvor­ richtung 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.