DE3801696C2 - Spurführungsschaltung zur Servoüberwachung einer optischen Aufzeichnungs- und/oder Leseeinrichtung - Google Patents

Spurführungsschaltung zur Servoüberwachung einer optischen Aufzeichnungs- und/oder Leseeinrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Spurführungsschaltung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Daten entlang einer Aufzeichnungsspur in einem kontaktfreien Verfahren auf ein Speichermedium wie eine optische Platte, ist eine Servo­ überwachung der Spurführung eines Strahlflecks entlang einer Aufzeichnungsspur vorzunehmen.
Bei einer herkömmlichen Spurführungsschaltung wird dann, wenn der Strahlfleck Spuren schneidet, ein sinusförmiges Spurfehlersignal Vp erhalten, wie es in Fig. 1a dargestellt ist. Mit x als Abweichung und p als Spurabstand ergibt sich
Vp = A sin (2 π (x/p).
Die Servoüberwachung wird so ausgeführt, daß das Spurfehler­ signal Vp Null wird.
Ein Spurensprung, bei dem der Strahlfleck von einer Spur zu einer benachbarten oder einer weiter entfernten Spur bewegt wird, um dort Aufzeichnen oder Lesen durchzuführen, wird mit der herkömmlichen Schaltung wie folgt ausgeführt:
Der Strahlfleck wird mit einer Steuerung bei ausgeschalte­ ter Servoüberwachung nahe zur Zielspur bewegt. Dann wird die Servoüberwachung wieder eingeschaltet, um den Strahl­ fleck genau auf der Zielspur zu führen.
Da das Signal Vp sinusförmig ist, ist es nicht möglich, ihm eindeutig eine Abweichung x zuzuordnen, was aus Fig. 1a erkennbar ist. Eine eindeutige Zuordnung ist vielmehr nur in den schraffierten Bereichen gemäß Fig. 1a, nämlich nur bis zu einer Abweichung von 1/4 des Spurabstandes möglich. Nur innerhalb dieses Bereiches findet sichere Spurführung statt.
Wenn die Abweichung x so groß ist, daß der Strahlfleck außerhalb dem schraffierten Bereich liegt, wird die Spur­ führungsregelung instabil oder beginnt zu schwingen. Die Neigung zu solchen Instabilitäten besteht insbesondere dann, wenn der Strahl stark in Abstandsrichtung bewegt wird, wie bei einem Spurwechsel.
Dies ist z. B. dann der Fall, wenn bei abgeschalteter Servo­ überwachung ein Spurwechsel durchgeführt wird und dann die Überwachung wieder eingeschaltet wird, dabei jedoch der Strahlfleck außerhalb der schraffierten Bereiche von Fig. 1a liegt.
Da in diesem Fall nach einem Spurwechsel die Servoüber­ wachung nicht schnell stabilisiert werden kann, braucht es einige Zeit, bis der Strahl sicher der Zielspur folgen kann. Es kann jedoch geschehen, daß der Strahlfleck unerwünscht einer anderen Spur folgt. Dann muß ein neuer Sprung aus­ geführt werden.
Die GB 2 151 355 A offenbart einen Spurfehler-Signalgenerator, der drei lichtempfangende Elemente aufweist, von denen zwei die Spurführungspits abtasten und eines die Signalpits abtastet, und von denen auswahlweise jeweils zwei so zusammengeschaltet werden, daß sie ein Signal gemäß der Fig. 1A bilden. Durch das auswahlweise Zusammenschalten ergibt sich im Bereich -p/2x<p/2 eine eindeutige Zuordnung der Abweichung zum Fehlersignal, die jedoch nicht linear verläuft.
Durch ein so in dem betrachteten Bereich gebildetes zwar stetiges, aber nicht lineares Signal wird der Aufwand für die Spurführung und die Spur­ wechsel gegenüber einem einfacher zu handhabenden linearen Signal deutlich erhöht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spurführungs­ schaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die im Bereich -p/2x<p/2 ein lineares Fehlersignal erzeugt.
Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Da die erfindungsgemäße Spurführungsschaltung statt mit einem sinusförmigen mit einem linearen Signal arbeitet, das proportional zur Abweichung von der zu folgenden Spur ist, ergibt sich für die Abweichung und damit für die Servo­ überwachung ein eindeutiger Wert.
Diese eindeutige Zuordnung ermöglicht es auch, einen Spur­ wechsel bei eingeschalteter Servoüberwachung durchzuführen, was zu besonders stabilem Verhalten führt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a bis 1d zeitkorrelierte Signalverläufe eines Spur­ fehlersignals Vp, eines verschobenen Signales VQ, eines unverschobenen Fehlersignales V′x bzw. eines verschobenen Fehlersignales Vx;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Spurführungsschaltung;
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Abtast/Halte-Anordnung, wie sie in der Spurführungsschaltung gemäß Fig. 2 verwendet wird;
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Operators, wie er in der Spurführungsschaltung gemäß Fig. 2 verwendet wird;
Fig. 5a und 5b je ein Beispiel zweier verschiedener Sprungsignale;
Fig. 6 zeitkorrelierte Signalverläufe bei ausgeschalteter Servoüberwachung; und
Fig. 7 zeitkorrelierte Signalverläufe bei eingeschalteter Servoüberwachung.
Gemäß der Darstellung von Fig. 2 wird durch eine optische Aufnahmeeinrichtung 12 von einer optischen Platte 11 ein Signal gelesen, das durch einen Verstärker 13 verstärkt wird und dann einem PLL 14 und einer Abtast/Halte-Schal­ tung 15 zugeführt wird.
Aus dem dem PLL 14 zugeführten Signal wird ein Taktsignal gebildet, auf dessen Grundlage ein Taktgeber 16 ein Start­ signal zum Starten der Abtast/Halte-Schaltung 15 abgibt.
Die Abtast/Halte-Schaltung 15 ist in Fig. 3 im Detail darge­ stellt. Sie weist 3 Abtast/Halte-Glieder 21-23 und einen Operationsverstärker 24 auf.
Wie ebenfalls in Fig. 3 dargestellt, weist die optische Platte Führungspits 11b und 11c und ein Taktpit 11d auf. Die Führungspits sind um 1/4 des Spurabstandes nach beiden Seiten von der Mitte einer Spur 11a weg gegeneinander ver­ setzt. Das Taktpit 11d ist folgend auf die Führungspits 11b und 11c aufgezeichnet.
Abtast/Halte-Glieder 21 und 22 tasten Signale von den Führungspits 11b bzw. 11c ab und halten diese. Der Opera­ tionsverstärker 24 verarbeitet die Signale zu einem Spur­ fehlersignal Vp.
Das Abtast/Halte-Glied 23 tastet das Signal vom Taktpit 11d ab und gibt ein verschobenes Signal VQ entsprechend der Ab­ weichung aus, was in Fig. 1b dargestellt ist.
Das verschobene Signal VQ ist gegeben durch:
VQ = A cos (2 π x/p) + C
und es weist eine Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem Spurfehlersignal Vp auf.
Unter der Bedingung V′Q = VQ-C = A cos (2πx/p) gilt
Vp/V′Q = (A sin (2π x/p)/(A cos (2π x/p) = tan (2π x/p).
Für ein die Abweichung x angebendes Signal V′x gilt dann:
V′x = p/2π (tan-1 (Vp/V′Q)) (1)
Dieses Signal ist in Fig. 1c dargestellt. Es ist im Bereich |x|<(p/4) proportional zur Abweichung x, weist jedoch bei |x|=(p/4) unstetiges Verhalten auf. An diesen Stellen wird jedoch eine Pegelverschiebung vorgenommen, wie in Fig. 1d dargestellt, so daß das dann erhaltene Signal Vx proportional zur Abweichung x im gesamten Bereich |x|<(p/2) ist.
Das Fehlersignal Vx und die Abweichung x des Strahlflecks von einer Spur sind somit im ganzen Abweichungsbereich ein­ deutig einander zugeordnet, außer in der Lage |x|=(p/2), d. h. in der Mitte zwischen zwei Spuren.
Ein Operator 25 empfängt das Spurfehlersignal Vp und das verschobene Signal VQ von der Abtast/Halte-Schaltung 15 und liefert das Fehlersignal Vx an ein Subtrahierglied 26.
Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform werden die Abtast/Halte-Glieder 21 - 23 verwendet, da, wie aus Fig. 3 erkennbar, die verwendete optische Platte 11 vorgeformte Führungspits 11b und 11c und Taktpits 11d aufweist. Wenn jedoch eine Kompaktplatte oder Videoplatte nur als Wieder­ gabeplatte verwendet wird, können das bekannte Spurfehler­ signal und das Datenwiedergabesignal als Spurfehlersignale Vp bzw. verschobene Signale V′Q verwendet werden. Es ist dann nicht erforderlich, Abtast/Halte-Glieder 21-23 zu verwenden.
In Fig. 4 ist der Aufbau des bereits genannten Operators 25 genauer dargestellt. Über einen A/D-Konverter 31 wird das Spurfehlersignal Vp einem PROM 32 zugeführt, ebenso wie diesem das phasenverschobene Signal V′Q über einen A/D- Konverter 34 nach Substraktion der Konstanten C an einem Subtrahierglied 33 zugeführt wird.
Der PROM 32, z. B. ein PROM 2732, enthält eine Tabelle, die der in Fig. 1d dargestellten Beziehung zwischen digita­ lisierten Fehlersignalen Vp und phasenverschobenen Signa­ len V′Q genügt. Das in der Tabelle nachgeschlagene Signal wird einem D/A-Konverter 35 zugeführt, der das Fehlersig­ nal Vx als analoges Signal ausgibt.
Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn Signale nicht digital verarbeitet werden, die Gleichung (1) auch durch einen Operator für trigonometrische Funktionen direkt abge­ arbeitet werden kann, wie er als analoger IC bereits auf dem Markt erhältlich ist. Das unverschobene Fehlersignal V′x kann in das verschobene Signal Vx korrigiert werden.
Wenn dabei das phasenverschobene Signal VQ analog vorab um einen der Konstanten C entsprechenden Betrag verschoben wird, muß der Subtrahiervorgang für die Konstante C nicht ausgeführt werden. Das Signal VQ kann dann direkt verwen­ det werden.
Das Subtrahierglied 26 erhält neben dem Signal vom Opera­ tor 25 noch ein Zielspursignal (entsprechend der gewünsch­ ten Abweichung von der Spur 11a) über einen Schalter 36. Bei normaler Spurüberwachung, d. h. wenn der Strahlfleck genau die Spur 11a abtastet, ist das Zielspursignal O. Das Fehlersignal Vx, das proportional zur Abweichung x ist, wird dann vom Subtrahierglied 26 der optischen Abtast­ einrichtung 12 über einen Phasenschieber 41 und einen Trei­ ber 42 zugeführt.
Soll ein Spurwechsel durchgeführt werden, wird ein von einem Mikrocomputer 43 ausgegebenes Signal über einen D/A- Wandler 44 und den Schalter 36 auf das Subtrahierglied 26 gelegt.
In den Fig. 5a und 5b sind zwei Beispiele für solche Sig­ nale angegeben. Dabei gilt das Signal gemäß Fig. 5a für den Fall, daß der Strahlfleck von einer Spur auf die benach­ barte springen soll. Das Signal gemäß Fig. 5b gilt dann, wenn der Strahlfleck um 2 Spuren verschoben werden soll. Es ist ersichtlich, daß das Signal für jeden Spurwechsel mit dem Fehlersignal Vx übereinstimmt, wie es vom Opera­ tor 25 ausgegeben wird. Es weist so viele Wellen auf, wie Spuren zu wechseln sind.
Jeder Spurwechsel wird bei eingeschalteter Servoüberwachung, also bei Rückkopplung gemäß Fig. 2 durchgeführt. Es ist je­ doch wie bei einer herkömmlichen Schaltung möglich, den Spurwechsel bei ausgeschalteter Spurüberwachung, d. h. bei Steuerung durchzuführen. In diesem Fall wird der Operator 25 direkt mit dem Phasenschieber 41 ohne Zwischenschalten des Subtrahiergliedes 26, des Schalters 36, des Mikrocompu­ ters 43 und des D/A-Wandlers 44 verbunden. Stattdessen liegt hinter dem Phasenschieber 41 ein Schalter 45, der auch auf einen Signalgenerator 26 für Spurwechsel geschal­ tet werden kann. Der Strahlfleck wird unter Steuerung durch ein Signal vom Signalgenerator 46 über den Schal­ ter 45 verschoben. Wenn so der Strahlfleck nahe der Ziel­ spur liegt, wird der Regelkreis durch Verstellen des Schal­ ters 45 wieder geschlossen.
Auch bei dieser Art der Strahlverschiebung kann die Spur­ überwachung stabil ausgeführt werden, da der Bereich, in dem eine eindeutige Zuordnung zwischen Abweichung und Feh­ lersignal besteht, weiter ist als bei Benutzung der her­ kömmlichen Spurführungsschaltung.
In Fig. 6 ist oben das Fehlersignal Vx und darunter das Spurfehlersignal Vp aufgezeichnet, und zwar vor und hinter einem Wendepunkt des Strahlflecks, bei ausgeschalteter Servoüberwachung und bei Zick-Zack-Bewegung des Strahl­ flecks aufgrund des Abtastens von mehreren Spuren 11a bei einer exzentrischen optischen Platte 11. Es ist aus Fig. 11 erkennbar, daß beim Bewegen des Strahls in umgekehrter Richtung das Fehlersignal Vx in Gegenrichtung geneigt ist.
Fig. 7 zeigt das Fehlersignal Vx und das Spurfehlersig­ nal Vp, wie sie dann erhalten werden, wenn die Verstärkung des Sprungsignals gemäß Fig. 5a größer ist als normal und wenn der Strahlfleck auf eine Nachbarspur springen soll.
Wenn die Verstärkung des Sprungsignals normal ist, wird der Strahlfleck direkt auf der Nachbarspur geführt und das Fehlersignal Vx weist die Form des Signalzuges auf, der in Fig. 7 strichpunktiert eingezeichnet und mit 51 bezeich­ net ist.
Wird dagegen das in Fig. 7 oben ausgezogen dargestellte Fehlersignal Vx erhalten, ist das Sprungsignal zu groß. Der Strahlfleck bewegt sich daher über die Zielspur hinaus, wie aus dem Signalbereich 52 in Fig. 7 erkennbar. In einem Signalbereich 53 ist der Strahlfleck jedoch in einem Be­ reich, in dem er geführt werden kann. Wie aus dem Bereich 54 erkennbar, kehrt der Strahlfleck schrittweise zur Zielspur zurück.
Dagegen fällt entsprechend dem Signal Vp im Bereich 55 der Strahlfleck aus dem Bereich, in dem er geführt werden kann. Ist das Spurfehlersignal Vp das Fehlersignal gewesen, wäre es nicht möglich gewesen, zur Zielspur zurückzukehren.

Claims (8)

1. Spurführungsschaltung zur Servoüberwachung einer Auf­ zeichnungs- und/oder Leseeinrichtung, mit Hilfe eines Fehlersignals in bezug auf ein mit Aufzeichnungsspuren versehenes Speichermedium, mit
  • - einer Fehlersignalschaltung (15, 25), die ein Fehler­ signal (Vx) bildet, das einer Abweichung (x) von der Aufzeichnungsspur (11a) in Richtung der Spurteilung eindeutig zugeordnet werden kann,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignalschaltung eine Schaltung (25) aufweist, die einen Operator (32), der die Abweichung x des Strahlflecks von der Aufzeichnungsspur (11a) auf Grundlage des Spurfehlersignals, das A sin (2 π (x/p)) ist, und des ver­ schobenen Signals, das A cos (2 π (x/p)) ist, berechnet, und einen Pegelschieber aufweist, der den Pegel der Abweichung x verschiebt, wenn sich diese im Bereich p/4 | x | < p/2befindet, um ein lineares Signal im Bereich -p/2x<p/2 zu erzielen, wobei p der Spurabstand ist.
2. Spurführungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignalschaltung eine Schaltung (25) aufweist, die auf Grundlage des üblichen Spurfehlersignals (Vp) und eines verschobenen Signals (V′Q), das eine Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem Spurfehlersignal aufweist, das Fehler­ signal (Vx) berechnet und ausgibt.
3. Spurführungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Operator (32) das Spurfehlersignal durch das verschobene Signal teilt (Vx/V′Q).
4. Spurführungsschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spurfehlersignal (Vp) durch Abtasten und Halten des Signals einer optischen Aufnahmeeinrichtung (12) gewonnen wird, das geliefert wird, wenn der Strahlfleck ein Spurpit (11b, 11c) abtastet, und daß das verschobene Signal (VQ) durch Ab­ tasten und Halten des Ausgangssignals von der optischen Aufnahmeeinrichtung (12) erhalten wird, wenn der Strahl­ fleck ein Taktpit (11d) abtastet.
5. Spurführungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Operator (26) zum Verarbeiten des Fehlersignals (Vx) und eines Zielspursignals.
6. Spurführungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zielspursignal O ist, so daß der Strahlfleck genau die Aufzeichnungsspur (11a) abtastet.
7. Spurführungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zielspursignal dann, wenn der Strahlfleck von einer Aufzeichnungsspur (11a) zu einer anderen Aufzeichnungsspur springen soll, auf einen Wert gesetzt wird, der der Abweichung (x) zwischen den beiden Spuren proportional ist.
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