DE602004003368T2

DE602004003368T2 - Verfahren zum abgleich der verstärkung eines linsen-positions-signales und eine entsprechende vorrichtung zum lesen und/oder schreiben eines optischen aufnahmemediums

Info

Publication number: DE602004003368T2
Application number: DE602004003368T
Authority: DE
Inventors: Christian Büchler
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2024-05-15
Also published as: EP1625577A1; JP2006528400A; ATE346358T1; DE602004003368D1; KR20060014053A; WO2004102545A1; EP1625577B1; CN1809880A; CN100576325C; US7499382B2; US20070104048A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich einer Verstärkung zur Erzeugen eines Linsenpositionssignals, welches die Position der optischen Achse einer Objektivlinse eines Geräts zum Lesen und/oder Beschreiben eines optischen Aufzeichnungsträgers in Bezug auf die optische Achse eines in diesem Gerät verwendeten optischen Abtasters beschreibt, sowie ein entsprechend ausgestaltetes Gerät zum Lesen und/oder Beschreiben eines optischen Aufzeichnungsträgers.
Herkömmlicherweise wird in Geräten zum Lesen und/oder Beschreiben optischer Aufzeichnungsträger, wie beispielsweise optischer Aufzeichnungsträger, bei denen Informationsspuren sowohl in als "Groove" bezeichneten Vertiefungen (G) als auch in als "Land" bezeichneten Erhöhungen (L) enthalten sind (z.B. DVD-RAM), ein Spurfehlersignal erzeugt, welches zur Spurführungsregelung in dem jeweiligen Gerät verwendet werden kann. Eine der verbreiteten Methoden zur Bildung des Spurfehlersignals ist die sogenannte "Differential Push-Pull"(DPP)-Methode, wie es beispielsweise in der EP 0 745 982 A2 beschrieben ist. Dabei wird der von einer Laserdiode abgegebene Laserstrahl in drei Strahlen, nämlich einen Hauptstrahl und zwei Nebenstrahlen, aufgeteilt, welche zueinander benachbarte Spuren des jeweils verwendeten optischen Aufzeichnungsträgers abtasten. Die von dem optischen Aufzeichnungsträger reflektierten Haupt- und Nebenstrahlen werden ausgewertet, um davon abhängig Hauptstrahl- und Nebenstrahl-Spurfehlersignale zu erhalten, aus denen durch geeignete Kombination das gewünschte Spurfehlersignal generiert wird.
Eine entsprechende Anordnung ist beispielhaft in 15 dargestellt. Das von einer Lichtquelle bzw. einem Laser 1 emittierte Licht wird nach Passieren einer Kollimatorlinse 2 von einem Brechungsgitter 3 in den Hauptstrahl (d.h. einen Strahl 0. Ordnung) und die beiden Nebenstrahlen (d.h. Strahlen ± 1. Ordnung) aufgeteilt. Der Hauptstrahl, der die abzutastende Information in einer Spur eines entsprechenden Aufzeichnungsträgers 7 liest, enthält üblicherweise den größten Teil (ca. 80–90%) der Lichtinformation. Die beiden Nebenstrahlen enthalten jeweils die restlichen ca. 5–10% der Gesamtlichtintensität, wobei der Einfachheit halber angenommen wird, daß die Lichtenergie der höheren Beugungsordnungen des Brechungsgitters 3 Null sind. Diese drei Strahlen werden über einen polarisierenden Strahlteiler 4 und eine Viertelwellenplatte 5 sowie eine Objektivlinse 6 auf den optischen Aufzeichnungsträger 7 fokussiert, um diesen zu lesen bzw. zu beschreiben. Die von dem optischen Aufzeichnungsträger 7 reflektierten drei Strahlen werden über den Strahlteiler 4 und eine Zylinderlinse 8 einer Photodetektoreinheit 9 zugeführt, welche die drei von dem optischen Aufzeichnungsträger 7 reflektierten Strahlen detektiert. In der Abbildung sind die drei Strahlen symbolisch zwischen Zylinderlinse 8 und Photodetektoreinheit 9 angedeutet. Mit der Photodetektoreinheit 9 ist eine Auswertungseinheit 10 verbunden, welche die detektierten Signale der reflektierten Haupt- und Nebenstrahlen zur Erzeugung des Spurfehlersignals auswertet.
Das Brechungsgitter 3 wird so eingebaut, daß die Abbildung der beiden Nebenstrahlen gerade die Mitte der Nebenspuren bzw. (bei Medien, welche nur in "Groove"-Spuren beschrieben werden können) die Mitte neben der vom Hauptstrahl abgetasteten Spur abtasten. Da die Nebenstrahlen und der Hauptstrahl optisch voneinander trennbar sein sollen, sind deren Abbildungen auf dem optischen Aufzeichnungsträger 7 und auf der Photodetektoreinheit 9 in ihrer Position voneinander getrennt. Rotiert der optische Aufzeichnungsträger 7, so befindet sich einer der Nebenstrahlen in Lese- bzw. Schreibrichtung vor und der andere Nebenstrahl hinter dem Hauptstrahl. Die Auswertungseinheit 10 der in 8 gezeigten Anordnung wertet die auf den Photodetektor 9 reflektierten Lichtintensitäten für jeden der drei Strahlen getrennt aus.
Sowohl aus den detektierten Signalen des Hauptstrahls als auch der Nebenstrahlen wird, jeweils für sich betrachtet, in der Auswertungseinheit 10 ein Push-Pull-Signal erzeugt, welches den Spurfehler des jeweiligen Strahls zur Spur darstellt. Da die beiden Nebenstrahlen aber die Nebenspuren zu der Schreib-/Lesespur abtasten, ist deren Push-Pull-Spurfehler invertiert zu demjenigen des Hauptstrahls. Die jeweiligen Push-Pull-Komponenten für sich betrachtet enthalten also den tatsächlichen Spurfehler zu der jeweils abgetasteten Spur. Da die Spurlage der drei Strahlen sich nur gemeinsam ändern kann, ändern sich die drei Push-Pull-Signale gleichermaßen.
Die Objektivlinse 6 eines wie in 15 skizzierten optischen Abtasters 21 muß beweglich gelagert sein, um auch bei einem optischen Aufzeichnungsträger 7, welcher Höhenschlag und/oder Exzentrizität aufweist, zu ermöglichen, den Abtaststrahl zu fokussieren und auf einer vorgegebenen Spur zu halten. Der aus den Elementen 2, 3, 4, 5, 8, 9 bestehende Teil des Abtasters 21 definiert dabei eine optische Achse 22. Die Objektivlinse 6 ist in ihrer Ruheposition idealerweise so angeordnet, daß ihre optische Achse 23 mit der optischen Achse 22 der anderen optischen Bauelemente des optischen Abtasters 21 übereinstimmt.
Die Bewegung der Objektivlinse 6 wird üblicherweise durch einen elektromagnetischen Antrieb erreicht. Die Objektivlinse wird dabei durch eine Anordnung von Gelenken oder Federn in einer vorbestimmten Ruhelage gehalten, von der aus sie durch Anlegen eines Stroms an den elektromagnetischen Antrieb aus ihrer Ruheposition ausgelenkt werden kann. Die Ausgangssignale der Auswertungseinheit 10 stellen dazu Spurfehler- und Focusfehlersignale bereit, welche die Position der Objektivlinse 6 beschreiben und mit Hilfe von Regelkreisen zu korrigieren erlauben.
Soll ein optischer Aufzeichnungsträger 7, dessen Spuren spiralförmig aufgebracht sind, abgetastet werden, so wird die Objektivlinse 6 bei einem kontinuierlichen Abtastvorgnag zunehmend ausgelenkt. Ihre optische Achse 23 verschiebt sich daher zunehmend weg von der optischen Achse 22 der anderen optischen Bauelemente. Um dieser Verschiebung der optischen Achsen zueinander entgegenzuwirken, ist üblicherweise ein Stell- oder Linearmotor vorgesehen, der den Abtaster 21 mit den darin eingebauten optischen Bauelementen 2, 3, 4, 5, 8, 9 so nachschiebt, daß die optischen Achsen möglichst wenig voneinander abweichen. Dieser Motor wird üblicherweise als Grobspurmotor CTM bezeichnet. Nach dem Stand der Technik wird als Kriterium für die Abweichungen der optischen Achsen die Ansteuerspannung des elektromagentischen Antriebs der Objektivlinse verwendet.
Dabei wird angenommen, daß die optische Achse 23 der Objektivlinse 6 mit derjenigen der anderen optischen Bauelemente zusammenfällt, wenn kein Strom durch den elektromagnetischen Antrieb fließt.
Da die Objektivlinse federnd aufgehängt ist, ist diese Annahme nicht in allen Betriebsfällen richtig. Beispielsweise ändert die Objektivlinse ihre Position auch ohne Ansteuerung der Antriebsspulen, wenn externe Kräfte auf sie einwirken, wie sie bei einem Stoß gegen das Abspielgerät auftreten können. Desweiteren kann sich durch Alterung der Gelenke oder Federn die Ruhelage der Objektivlinse so verändern, daß die optischen Achsen voneinander abweichen. Diese Einwirkungen lassen sich anhand der Ansteuerspannung der Antriebsspulen nicht erfassen.
Wird nun beispielsweise während eines Spursprungs die Objektivlinse 6 bewegt, so bewegen sich auch die Abbildungen der Haupt- und Nebenstrahlen auf der Photodetektoreinheit 9. Diese Verschiebung der Abbildung hat eine Offset-Spannung am Ausgang der Auswertungseinheit 10 zur Folge, wobei die Richtung dieser Offset-Spannung für alle Strahlen gleich ist. Durch die Verschiebung der Objektivlinse 6 entsteht also eine Offset-Spannung, die nicht von einem tatsächlichen Spurfehler herrührt und daher störend ist. Der echte Spurfehleranteil und der unerwünschte linsenbewegungsabhängige Anteil addieren sich in dem von den jeweiligen Detektoren der Photodetektoreinheit 9 detektierten und von der Auswertungseinheit 10 gelieferten Push-Pull-Signal.
Werden nun die Push-Pull-Signale der Nebenstrahlen addiert und diese Summe von Push-Pull-Signal des Hauptstrahls abgezogen, so hebt sich dieser unerwünschte linsenbewegungsabhängige Anteil bei passender Gewichtung zwischen Haupt- und Nebenstrahlenanteilen auf. Da die Push-Pull-Anteile von Haupt- und Nebenstrahlen zueinander invertiert sind, addieren diese sich hingegen nach Anwendung der Subtraktion phasenrichtig, so daß bei richtiger Einstellung des Gewichtungsfaktors der tatsächliche Spurfehler erhalten wird. In der EP 0 708 961 B1 ist beispielhaft eine Methode zur Ermittlung eines geeigneten Gewichtungsfaktors beschrieben.
Aus den zuvor beschriebenen Eigenschaften der herkömmlichen DPP-Methode ergibt sich, daß wegen der Lage der Nebenstrahlen die Phasenverschiebung zwischen dem Hauptstrahl und den Nebenstrahlen nominell 180 Grad beträgt. Dies ist von Vorteil, da sich durch die Differenzbildung die Spurfehleranteile des Hauptstrahls und der Nebenstrahlen addieren. Betrachtet man die Lage der Strahlen auf den Spuren, so wird für das Erreichen der maximalen Amplitude des Spurfehlersignals der Winkel des Brechungsgitters 3 genau so eingestellt, daß (beispielsweise bei einer DVD-RAM) die Nebenstrahlen die Spurmitten der Nebenspuren bzw. (bei Medien, die nur in "Groove"-Spuren beschrieben werden können) gerade den Bereich zwischen zwei Spuren neben der vom Hauptstrahl abgetasteten Spur treffen.
Ziel der zuvor beschriebenen DPP-Methode ist es, ein Spurfehlersignal zu bilden, welches keine Offset-Abhängigkeit von der Position der Objektivlinse 6 relativ zur optischen Achse des jeweils verwendeten Abtasters hat. Bei der zuvor beschriebenen Verknüpfung der Push-Pull-Anteile des Hauptstrahls und der Nebenstrahlen kann zwar der tatsächliche Spurfehler erhalten werden, wegen der Aufhebung des linsenbewegungsabhängigen Anteils ist es jedoch nicht möglich, die Position der Objektivlinse 6 in Bezug auf die optische Achse des Abtasters zu erfassen.
Während eines Spurfolgevorgangs wird die Objektivlinse 6 senkrecht zur Spurrichtung des optischen Aufzeichnungsträgers 7 verschoben, d.h. die optische Achse der Objektivlinse 6 wird von der optischen Achse des Abtasters 21 weg bewegt. Dies hat eine entsprechende Verschiebung der Abbildung des reflektierten Abtaststrahls auf den Detektorelementen der Photodetektoreinheit 9 zur Folge. Wenn die bereits beschriebene DPP-Methode zur Spurführung benutzt wird, führt das zwar dazu, dass der jeweils abgetasteten Spur korrekt gefolgt wird, aber die Auswertungseinheit 10 kann in diesem Fall nicht erkennen, daß die optischen Achsen von Objektivlinse 6 und Abtaster 21 nicht übereinstimmen.
Tatsächlich muss zu diesem Zweck ein Linsenpositionssignal aus den Push-Pull-Signalen der Nebenstrahlen und dem Push-Pull-Signale des Hauptstrahls gebildet werden. Auf diesem Wege ist es möglich, die Position der Objektivlinse 6 in Bezug auf die optische Achse 22 des Abtasters 21 zu beschreiben. Das Linsenpositionssignal kann auch dazu verwendet werden, der Steuerungseinheit des Geräts Hilfssignale zur Verfügung zu stellen, die es erlauben, einen Positionierungsvorgang schnell auszuführen, wie er zum Beispiel zum Zugriff auf ein anderes Musikstück auf einer CD erforderlich ist.
Bereits vorgeschlagen wurde, die eingangs beschriebene DPP-Methode zur Erzeugung des Linsenpositionssignals zu verwenden. Im Gegensatz zu der Situation, wo das Spurfehlersignal mithilfe der DPP-Methode nach dem Stand der Technik erhalten wird, wird das Push-Pull-Signal der Nebenstrahlen in diesem Fall zu dem Push-Pull-Signal des Hauptstrahls hinzuaddiert, um die linsenbewegungsabhängige Komponente zu erhalten. Dabei erfolgt insbesondere eine gewichtete Addition, wobei der Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit von dem Abstand der beiden Nebenstrahlen zu dem Hauptstrahl und dem Spurabstand auf einen idealen Wert eingestellt werden kann. Zusätzlich werden die von den verwendeten Strahlen abgeleiteten Signale normiert, um die Einstellung des Gewichtungsfaktors zu vereinfachen.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein Gerät zu beschreiben, welches den oben beschriebenen Gewichtungsfaktor derart abgleicht, dass ein Linsenpositionssignal gebildet werden kann, in dem die Spurfehlerkomponenten so weit wie möglich unterdrückt sind. Die Ermittlung des einzustellenden Gewichtungsfaktors geschieht dabei vorteilhafterweise während des Lesens oder Schreibens eines optischen Aufzeichnungs-trägers, wodurch Änderungen der Einstellung des Gewichtungsfaktors bedingt durch sich während des Betriebs ändernde Eigenschaften des optischen Abtasters sofort vorgenommen werden können.
Die Erfindung basiert auf der Idee, dass ein Linsenpositionssignal LCE gebildet wird aus den Push-Pull-Signalen OPP der Nebenstrahlen und aus dem Push-Pull-Signal CPP des Hauptstrahls. Die Erfindung benutzt die Tatsache, dass, wenn die Hauptstrahlkomponente CPP in dem Signal LCE zu stark oder zu schwach im Vergleich zu den Nebenstrahlkomponenten OPP gewichtet ist, das resultierende Signal LCE eine Komponente enthält, die vom Spurfehler abhängt und in Phase mit oder in Gegenphase zu einem Spurfehlersignal DPP ist.
Gemäß der Erfindung wird die Amplitude der vom Spurfehler abhängenden Komponente der Nebenstrahlen als ein erstes Messsignal bestimmt, und die Amplitude der vom Spurfehler abhängenden Komponente des Hauptstrahls als das zweite Messsignal, wobei diese Komponenten diejenigen sind, die beim Passieren der verschiedenen Spurpositionen auftreten. Die beiden Messsignale werden ausgewertet um den Gewichtsfaktor so zu berechnen oder setzen, dass die vom Spurfehler abhängenden Komponenten in dem LCE Signal zu Null werden. Beispielhaft werden die Amplituden der bereits gewichteten Haupt- und Nebenstrahl-Fehlersignale getrennt gemessen, bevor sie addiert werden, und, wenn irgendein Unterschied besteht, wird der gewichtsfaktor des schwächeren Signals erhöht, und/oder der gewichtsfaktor des stärkeren Signals verringert.
Mit anderen Worten: Für die Grobspurregelung CTC von Laufwerken für optische Aufzeichnungsträger wird ein Linsenpositionssignal LCE benötigt, das die Abweichung der Linse von ihrer geometrischen Mittenposition anzeigt. Gemäß dem Stand der Technik wird in Dreistrahl-Pickups das Linsenpositionssignal LCE durch gewichtete Kombination bestimmter Photodetektorsignale des Haupt- und Nebenstrahls erzeugt. Nur eine korrekte Einstellung der Gewichte stellt sicher, dass das Linsenpositionssignal frei ist von Übersprechen aus dem Spurfehlersignal. Die Erfindung beschreibt Verfahren, mit denen die Gewichte automatisch adjustiert und an die Eigenschaften des Pickups und des Aufzeichnungsmediums angepasst werden können. Die Amplituden der spurfehlerabhängigen Komponenten des Hauptstrahlsignals und des Nebenstrahlsignals werden gemessen, und durch eine gemeinsame Auswertung werden angepasste Gewichte aus ihnen hergeleitet. Auswertungen unter Verwendung von Synchrondetektion und zeitlicher Integration werden beschrieben, von denen einige während Lese/Schreibbetriebs benutzt werden können.
Dokument WO-A-02/49023, auf das sich die zweiteilige Anspruchsform bezieht, beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung eines Linsenpositionssignals in einem Abspielgerät für optische Platten, bei dem das Linsenpositionssignal durch Addition des Spurfehlersignals des Hauptstrahls und desjenigen des Nebenstrahls erhalten wird. Die Gewichtsfaktoren zur Erzeugung des Linsenpositionssignals werden auf variable Weise erzeugt, aber das Dokument verschweigt, wie diese Gewichtsfaktoren adjustiert werden müssen, während die vorliegende Erfindung eine fortdauernde Adjustierung der Gewichtsfaktoren verwirklicht.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine Anordnung zur Erzeugung eines Linsenpositionssignals nach dem Stand der Technik,
2 zeigt eine Variante der in 1 gezeigten ersten Anordnung, wobei die erzeugten Signale LCE und DPP normiert werden,
3 zeigt eine weitere Variante der in 2 gezeigten Anordnung mit alternativer Normierung entsprechend des Stands der Technik,
4 zeigt ein Spurbild mit Strahlanordnung des Hauptstrahls und der Nebenstrahlen und die bei dieser Strahlanordnung erhaltenen Push-Pull-Signale,
5 zeigt ein Signaldiagramm, in dem das Linsenpositionssignal bei Auslenkung der Objektivlinse wiedergegeben ist,
6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Einstellung einer Gewichtung zur Bildung des Linsenpositionssignals,
7 zeigt beispielhaft ein Signaldiagramm, in dem das Linsenpositionssignal bei falsch und richtig eingestellter Gewichtung wiedergegeben ist,
8 bis 10 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zur Einstellung einer Gewichtung zur Bildung des Linsenpositionssignals bei deaktiviertem Spurregelkreis,
11 bis 12 zeigen Signaldiagramme, in denen das Linsenpositionssignal bei falsch und richtig eingestellter Gewichtung und geschlossenem Spurregelkreis wiedergegeben sind,
13 bis 14 zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zur Einstellung einer Gewichtung zur Bildung des Linsenpositionssignals bei aktiviertem Spurregelkreis und
15 zeigt einen vereinfachten Aufbau eines optischen Abtasters zur Durchführung der DPP-Methode nach dem Stande der Technik, wobei dieser Aufbau auch auf die vorliegende Erfindung anwendbar ist.
Wie eingangs beschrieben worden ist, setzt sich das gemäß der DPP-Methode erzeugte Spurfehlersignal aus dem entsprechenden Anteil des Hauptstrahls und den addierten Anteilen der Nebenstrahlen zusammen, wobei gemäß dem Stand der Technik die Anteile der Nebenstrahlen addiert und die daraus resultierende Summe vom Anteil des Hauptstrahls mit passender Gewichtung subtrahiert wird.
Für alle folgenden Betrachtungen wird vereinfachend angenommen, daß die Intensitäten der drei betrachteten Abtaststrahlen beim Auftreffen auf die Photodetektoreinheit 9 gleich sind. In der Praxis ist jedoch die Intensität der Nebenstrahlen von ihrer Spurlage, von der Reflexion der abgetasteten Spur sowie von den Eigenschaften des Brechungsgitters 3 abhängig und schwächer als die Intensität des Hauptstrahls, sodaß die Intensität der Nebenstrahlen entsprechend zur Hauptstrahlintensität skaliert werden muß. Idealerweise kann dies durch eine Normierung geschehen.
Die Signale CPP und OPP oder alternativ die Einzelsignale OPP1 und OPP2 können normiert werden, indem diese Signale durch die Summensignale, die proportional der jeweils von den Detektorflächen aufgenommenen Lichtmenge sind, geteilt werden. Eine solche Normierung (1) wird beispielsweise in der Auswertungseinheit 10 realisiert.
Ausgehend von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigen die 2 und 3 zwei weitere Varianten einer Normierung. In 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Normierung jeweils für den Hauptstrahl (CPP) und gemeinsam für die Nebenstrahlen (OPP) gezeigt. Die normierten Signale sind dabei als CPPN, OPPN, LCEN und DPPN durch angehängtes "N" bezeichnet. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Push-Pull-Anteile der drei Strahlen getrennt normiert werden, bevor daraus die Signale LCE und DPP durch gewichtete Addition bzw. Subtraktion gebildet werden.
Wie oben beschrieben, ist es erforderlich, den Gewichtungsfaktor G an die Nebenspurabstände anzupassen. Wird beispielsweise die in 2 gezeigte Variante zugrunde gelegt, so ist die Signalamplitude des Signals LCE von der Einstellung des Kompensationsfaktors G abhängig. Dies wird durch eine weitere Variante der in den 2 und 3 gezeigten Varianten vermieden, die im folgenden beschrieben ist.
Die in den 16 bzw. 17 gezeigte Variante betrifft die Gewichtung zwischen dem Hauptstrahl und den Nebenstrahlen. Vorteilhafterweise wird beispielsweise der nur für das Nebenstrahlsignal verwendete Gewichtungsfaktor G durch zwei Gewichtungsfaktoren 1+G' und 1-G' ersetzt, die auf die Haupt- und Nebenstrahlsignale wirken.
Durch die Aufspaltung des Gewichtungsfaktors G in zwei von G' abhängige Gewichtungsfaktoren wird erreicht, daß die Amplitude des linsenbewegungsabhängigen Signals LCE unabhängig vom jeweils einzustellenden Gewichtungsfaktor ist. Analog kann die Formel (1) auch auf den Gewichtungsfaktor K zur Bildung des DPP-Signals angewendet werden. Die Faktoren G und K werden beispielsweise jeweils analog zu 2 bzw. 3 gewählt. Die derartig gewichteten Signale sind mit LCEN' und DPPN' bezeichnet.
Es gelten unter oben beschriebener Voraussetzung folgende Zusammenhänge, siehe dazu beispielsweise auch die weiter unten näher beschriebene Fig.: DPP = CPP – K·OPP (1)
Dabei bezeichnet DPP das gemäß der DPP-Methode erhaltene Signal, CPP den entsprechenden Anteil des Hauptstrahls, OPP den Anteil der Nebenstrahlen, K einen Gewichtungsfaktor, x die Abtastposition eines Strahls relativ zur Spurmitte, Δx den Abstand der beiden Nebenstrahlen zum Hauptstrahl und p den Spurabstand, welcher hier, entsprechend der Definition gemäß dem DVD-RAM-Standard zwischen den Mitten zweier benachbarter Spuren gemessen wird. Mit l wird die Bewegung der Objektivlinse 6 aus der Ruhelage bezeichnet. Die Amplituden a und k sind Faktoren, welche von der Geometrie der abgetasteten Spuren, der Empfindlichkeit der Photodetektoreinheit 9 usw. abhängen. Da die drei Strahlen mechanisch miteinander verkoppelt sind, sind die Variablen x bzw. l in den Formeln für das CPP-Signal und das OPP-Signal jeweils gleich.
Um eine Kompensation der linsenbewegungsabhängigen Komponente l zu ereichen, muß die folgende Gleichung erfüllt sein: DPPl = CPPl – K·OPPl = 0 (4)
Dabei bezeichnet der Index "l" jeweils den linsenbewegungsabhängigen Anteil des entsprechenden Signals. Bei Berücksichtigung der obigen Formeln (2) und (3) folgt für den Gewichtungsfaktor zur Kompensation der linsenbewegungsabhängigen Komponente: K = 0,5 (5)
Dieser Gewichtungsfaktor K ist unabhängig von der Ausrichtung der Nebenstrahlen in Bezug auf den Hauptstrahl. Üblicherweise wird versucht, die Spurfehleramplitude maximal zu machen, indem der Abstand Δx entsprechend eingestellt wird. Dies wird bei Auswertung der obigen Formeln (1) bis (3) mit K = 0.5 dann erreicht, wenn folgende Beziehung gilt:
Da die Cosinusfunktion periodisch ist, gilt dies für: Δx = (2n + 1)·p mit n = 0 , 1, 2 ,... (7)
Aus den Formeln (1) bis (3) folgt, daß bei Verwendung eines neuen Gewichtungsfaktors G mit negativem Vorzeichen, d.h. bei Ersetzen der Subtraktion des OPP-Signals von dem CPP-Signal durch eine Addition dieser beiden Signale, lediglich der linsenbewegungsabhängige Anteil erhalten wird, während sich die einzelnen Spurfehleranteile gegenseitig aufheben. Insbesondere muß zur Kompensation der Spurfehleranteile folgende Beziehung gelten: DPPx = CPPx – G·OPPx = 0 (8)
Dabei bezeichnet der Index "x" die spurfehlerabhängige Komponente des jeweiligen Signals. Die Beziehung von (8) ist unter Berücksichtigung der obigen Beziehungen (2) und (3) erfüllt, wenn gilt:
Die spurfehlerabhängige Komponente des DPP-Signals kann somit in Abhängigkeit von Δx und p eliminiert werden, wenn gilt.
Bei einem angenommenen Abstand der Nebenstrahlen vom Hauptstrahl von Δx = p ergibt sich hierzu: G = –0,5 (11)
Aus dem negativen Vorzeichen des Gewichtungsfaktors G gemäß Formel (11) geht hervor, daß die Subtraktion durch eine Addition ersetzt werden muß. Sind die Nebenstrahlen auf Δx = p angeordnet, reicht also die Anwendung der Addition der CPP- und OPP-Signale aus, um die Spurfehlerkomponente zu Null zu machen und die linsenbewegungsabhängige Komponente zu erhalten. G = –0.5, wird durch Einsetzen von Δx = p in die Formeln (1) bis (3) die linsenbewegungsabhängige Komponente wie folgt erhalten: DPPl = 2kl (12)
Das so gewonnene Signal enthält nur die linsenbewegungsabhängige Komponente, es wird mit LCE (Lens Center Error) bezeichnet.
In 1 ist eine entsprechende Anordnung zur Erzeugung des linsenbewegungsabhängigen Komponente oder des entsprechenden Linsenpositionssignals LCE durch Anwendung der DPP-Methode dargestellt. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Photodetektoreinheit 9 zur Detektierung des reflektierten Hauptstrahls eine Photodetektoreinheit 12 mit vier photoempfindlichen Flächen A–D aufweist, während zur Detektierung der reflektierten Nebenstrahlen jeweils Photodetektorelemente 11, 13 mit lediglich jeweils zwei photoempfindlichen Flächen E1, E2 bzw. F1, F2 vorgesehen sind. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist ein Verstärker mit einem einstellbaren Verstärkungsfaktor G vorgesehen, um die Gewichtung des Nebenstrahlfehlersignals OPP zum Hauptstrahlfehlersignal CPP einzustellen.
Um während des Abspielvorgangs des optischen Aufzeichnungsträgers 7 die Linsenposition messen zu können, ist die gleichzeitige Bildung des Spurfehlersignals DPP aus der Differenz sowie des Linsenpositionssignals LCE aus der Summe der Teilsignale CPP und OPP notwendig. Aus diesem Grund ist in 1 zusätzlich ein Signalpfad enthalten, der das Spurfehlersignal DPP erzeugt. Da in diesem Fall beide Signale gleichzeitig verfügbar sind, kann der Spurregelkreis geschlossen und gleichzeitig die Information über die Linsenposition zum Nachregeln des Grobspurmotors des optischen Abtasters 21 verwendet werden.
Ist der Abstand Δx der Nebenstrahlen vom Hauptstrahl nicht Δx = p, sondern beispielsweise Δx = 3/4p, ergibt sich für den Gewichtungsfaktor G, welcher zur Kompensation des Spurfehleranteils führt, gemäß Formel (11):
In diesem Fall unterscheidet sich der für die Erzeugung des Spurfehlersignals optimale Gewichtungsfaktor K von dem für die Erzeugung des Linsenpositionssignals erforderlichen Gewichtungsfaktor G nicht nur im Vorzeichen, sondern auch dem Betrag nach. Der Gewichtungsfaktor K zur Unterdrückung des linsenbewegungsabhängigen Anteils ist idealerweise immer 0,5, während der Gewichtungsfaktor zur Kompensation des Spurfehleranteils immer negativ, jedoch an die Position der Nebenstrahlen anzupassen ist. Demzufolge beinhaltet die in 1 gezeigte Anordnung die Möglichkeit, den zur Erzeugung des Linsenpositionssignals LCE verwendeten Gewichtungsfaktor variabel einstellbar vorzusehen.
Wird ein variabel einstellbarer Gewichtungsfaktor vorgesehen, lassen sich in Verbindung mit der DPP-Spurfehlermethode auch andere Nebenspurabstände Δx als die oben genannten verwenden. Theoretisch zu nutzen sind Spurabstände im Bereich von p/2 < Δx < 3p/2. Die Grenzen p/2 und (3/2)·p sind praktisch nicht nutzbar, da der Spurfehlerbeitrag im Signalanteil OPP hier Null wird und sich selbst bei einem unendlich groß eingestellten Faktor G keine Kompensation des Spurfehlerbeitrags des CPP Signals erreichen ließe. Als Sonderfall kann man hier die Summe der Signale OPP1 und OPP2 allein verwenden, um ein Linsenpositionssignal zu erhalten. Verzichtet man auf die Bildung eines Spurfehlersignals nach der DPP-Methode, so kann man das Linsenpositionssignal auch bei beliebigen Nebenspurabständen Δx bilden. Grenzfälle ergeben sich hier bei Δx = 0 oder Δx = 2·n·p, da die spurfehlerabhängigen Anteile der Teilsignale CPP, OPP1 und OPP2 hier gleichphasig sind und sich keine Kompensation dieser Anteile erreichen läßt. Weiterhin ist zu beachten, daß sich für 0 < Δx < p/2 sowie für 3p/2 < Δx < 2p das Vorzeichen des Gewichtungsfaktors G umkehrt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein Gerät zu beschreiben, welches den oben beschriebenen Gewichtungsfaktor G derart abgleicht, dass ein Linsenpositionssignal gebildet werden kann, in dem die Push-Pull-Signalkomponenten möglichst unterdrückt sind. Der Gewichtungsfaktor G hängt hierbei, wie dar-gestellt, von der Spurlage der Nebenstrahlen sowie dem abgetasteten optischen Speichermedium ab. Da diese Parameter sowohl für die optische Abtasteinheit als auch für das optische Speichermedium gewissen Toleranzen unterworfen sind, ist ein solcher Abgleich individuell durchzuführen.
Ein Verfahren, durch welches der Gewichtungsfaktor G in geeigneter Weise ermittelt werden kann, soll anhand des folgenden Ausführungsbeispiels erläutert werden.
In 4 ist ein Signaldiagramm gezeigt, welches den spurfehlerabhängigen Anteil des LCE-Signals für unterschiedliche Einstellungen des Gewichtungsfaktors G darstellt. Zusätzlich ist beispielhaft das Spurfehlersignal DPP gezeigt.
Die 4B und 4C zeigen, wie ein falsch eingestellter Gewichtungsfaktor sich bei der Erzeugung des LCE-Signals in Abhängigkeit der Spurlage auswirkt. Dazu sind die Signalverläufe der einzelnen Signale in Abhängigkeit der Spurlage x gezeichnet. Typischerweise zeigen die spurlagenabhängigen Anteile für den jeweiligen Abtaststrahl auf den jeweiligen Spurmitten von L oder G einen Nulldurchgang, während sie an den Grenzen zwischen G und L eine maximale Amplitude aufweisen.
Das Signal DPP weist in Groove-Mitte und Land-Mitte ebenfalls einen Nulldurchgang auf. Die größten Amplituden liegen an den Grenzen zwischen G und L.
Ist im Signal LCE der Hauptstrahlanteil CPP gegenüber den Nebenstrahlanteilen OPP zu stark gewichtet, so enthält das resultierende Signal LCE eine spurfehlerabhängige Komponente, welche in Phase mit dem Signal DPP ist. Sind dagegen die Nebenstrahlanteile OPP bezüglich dem Hauptstrahlanteil CPP übergewichtet, so entsteht im Signal LCE eine spurfehlerabhängige Komponente, welche gegenphasig zu DPP ist.
Um sicherzustellen, dass die spurfehlerabhängige Komponente im LCE-Signal nicht mehr enthalten ist, muss der Gewichtungsfaktor zwischen Hauptstrahlsignal und Nebenstrahlsignal korrekt eingestellt werden.
Zur Durchführung einer ersten Abgleichmethode ist es erforderlich, dass der Abtaststrahl sich relativ zu den Spuren bewegt, so dass die verschiedenen Spurlagen wie in 4 gezeichnet durchlaufen werden. Dies kann dadurch geschehen, dass der Focusregelkreis des Lese- bzw. Abspielgeräts aktiviert wird, und die focussierende Objektivlinse derart bewegt wird, dass eine Relativbewegung des Abtaststrahls relativ zu den Spuren erfolgt (5). Dabei ist der Spurregelkreis noch nicht aktiviert. Wird die Objektivlinse beispielsweise durch eine sinusförmige Ansteuerspannung quer zu den spuren bewegt, so weist das LCE-Signal eine gewünschte Komponente auf, die der Bewegung der Objektivlinse proportional ist und sich in der Einhüllenden (5A–5C) des Signals LCE zeigt, sowie eine unerwünschte spurfehlerabhängige Komponente, welche – analog zu 4 – von der Einstellung der Gewichtung abhängt. Wie in 4B weist das LCE-Signal in 5A eine zu DPP gleichphasige Komponente auf, wenn der Hauptstrahl zu stark gewichtet wird. Eine gegenphasige Komponente 5B ergibt sich, wenn der Nebenstrahlanteil übergewichtet wird. Bei korrekter Gewichtung (5C) bleibt in LCE nur die Komponente übrig, die der Bewegung der Objektivlinse entspricht. Durch eine Hochpassfilterung des LCE-Signals kann erreicht werden, dass die gegebenenfalls noch vorhandene spurfehlerabhängige Komponente von der Bewegungskomponente getrennt wird.
Wegen der üblicherweise auftretenden Exzentrizität des opt. Speichermediums erfolgt eine Bewegung des Abtaststrahls relativ zu den Spuren bereits ohne eine Bewegung der Objektivlinse durch eine Ansteuerspannung.
Die erste Abgleichmethode umfasst, dass bei deaktiviertem Spurregelkreis die Amplituden der spurfehlerabhängigen Komponenten der Nebenstrahlen und der spurfehlerabhängigen Komponenten des Hauptstrahls, die bei deaktivierter Spurregelschleife beim Durchlaufen der verschiedenen Spurlagen auftreten, ermittelt werden, und dass der Gewichtungsfaktor berechnet und so eingestellt wird, dass die spurfehlerabhängigen Komponenten im LCE-Signal Null werden.
Dazu wird die Amplitude der Summe der normierten Nebenstrahlfehlersignale mit Hilfe eines ersten Spitzenwertdetektors PD1 und die Amplitude des normierten Hauptstrahlfehlersignals mit Hilfe eines zweiten Spitzenwertdetektors PD2 ermittelt. Eine Auswerteeinheit/Gewichtungsberechnungseinheit AC, IC vergleicht die Amplituden und verwendet das Resultat zur Berechnung eines Gewichtungsfaktors. Anschließend wird die Summe der Nebenstahlfehlersignale vom Hauptstrahlfehlersignal unter Anwendung des ermittelten Gewichtungsfaktors subtrahiert.
Dabei wird vorausgesetzt, dass sich der Gewichtungsfaktor aus den Amplituden berechnen lässt.
Eine alternative, in 6A gezeigte Methode umfasst die Messung der Amplituden der gewichteten und gegebenenfalls normierten Haupt- bzw. Nebenstrahlfehlersignale, und dass bei einer Differenz der Gewichtungsfaktor des schwächeren Signals erhöht und/oder der des stärkeren Signals verringert wird. Dies kann durch einen iterativen Prozess geschehen, der mehrere Focusdurchläufe beinhaltet und dann beendet wird, wenn die Differenz der Amplituden einen vorbestimmten Wert unterschreiten. Die zu unter-schreitende Grenze wird mittels eines Fensterkomparators festgelegt.
Die beiden oben beschriebenen Methoden setzen voraus, dass die Amplitudenmessung ein verlässliches Ergebnis liefert, aus dem der nächste Gewichtungsschritt sicher ermittelt werden kann. Da aber sowohl das Hauptstrahlsignal als auch die Nebenstrahlsignale in der Praxis mit Rauschen und Störungen behaftet sind, sollte für eine ausreichende Einstellgenauigkeit eine Mittelung der Amplitudenmesswerte erfolgen.
Eine zweite Abgleichmethode besteht darin, das Signal LCE mit einem geeigneten Signal zu multiplizieren, welches beispielsweise zwischen den Spuren die jeweils größte Amplitude aufweist und auf G bzw. Land einen Nulldurchgang zeigt (4D). Auch ein invertiertes Verhalten eines solchen geeigneten Signals ist verwendbar.
Geeignet hierfür ist jedes Spurfehlersignal, also beispielsweise das 3-Strahl-Spurfehlersignal oder auch das DPP-Spurfehlersignal.
Da das DPP-Spurfehlersignal bei den oben beschriebenen Spurlagen vorteilhaft gebildet werden kann, wird es bevorzugterweise verwendet, um es mit dem Signal LCE zu multiplizieren (7). Vorteilhafterweise werden die beiden Signale vor der Multiplikation noch einer Hochpassfilterung unterzogen, um eventuelle niederfrequente Anteile der Signale DPP und LCE zu unterdrücken. Am Ausgang des Multiplizierers entsteht je nach eingestellter Gewichtung (7A, 7B) eine pulsierende Gleichspannung, deren Vorzeichen die Phase und deren Mittelwert (oder altenativ:Spitzenwert) den Betrag der spurfehlerabhängigen Komponente im LCE-Signal repräsentiert. Ziel ist es, die Gewichtung so einzustellen, dass der Wert dieser pulsierenden Gleichspannung möglichst zu Null wird (7C). Dies wird beispielsweise mittels eines in 8 als WC gezeigten Fensterkomparators festgestellt, dessen Vergleichsspannungen VT1, VT2 auf vorbestimmbare Werte eingestellt werden. Dabei sind diese Vergleichswerte VT1, VT2 gerade so klein zu wählen, dass die pulsierende Gleichspannung ausreichend klein und die damit einhergehende resultierende Einstellung der Gewichtung innerhalb vorgegebener Grenzen liegt. Die Ausgänge des Fensterkomparators zeigen an, ob die korrekte Einstellung der Gewichtung bereits gefunden wurde (Wert des Produkts innerhalb des Fensters), oder ob eine Verstellung der Gewichtung zugunsten des Hauptstrahlanteils (Wert unterhalb des Fensters) oder des Nebenstrahlanteils (Wert oberhalb des Fensters) notwendig ist (siehe 7). Dem Fensterkomparator WC kann ein Mittelwertbildner AV vorgeschaltet werden, um eine Mittelung der pulsierenden Gleichspannung über eine vorgegebene Anzahl von Schwingungen durchzuführen.
Eine Steuerschaltung IC wertet beispielsweise nach einer vorgegebenen Anzahl von Schwingungen des Signals DPP die Ausgangssignale des Fensterkomparators WC aus und steuert im nächsten Schritt die Einstellung der Gewichtung. Dieser Einstellvorgang kann in schrittweiser Annäherung (Iteration, 8) an den korrekten Wert der Gewichtung erfolgen, wobei ein Aufwärts-Abwärts-Kontrollsignal UD und ein Schrittsignal ST als Eingabe für einen Schrittgenerator STG verwendet werden. Alternativ kann eine Berechnung der nächsten Gewichtungseinstellung auf der Basis einer Steigungsberechnung unter Verwendung einer Stufenneigungsbestimmung SSD und einer Stufengrößenberechnung und -steuerung SSCC erfolgen, wie in 9 gezeigt. Die Steuerschaltung IC, SSCC wiederholt diese Abgleichschritte so lange, bis der Mittelwert oder Spitzenwert des Produkts des LCE und DPP innerhalb vorgegebener Werte liegt.
Eine weitere und besonders vorteilhafte Variante zur Einstellung des Gewichtungsfaktors wird im Folgenden anhand 10 beschrieben. Bei der Verwendung dieser Variante wird ebenfalls davon ausgegangen, dass der Focusregler bereits aktiviert ist und eine Relativbewegung des Abtaststrahls relativ zu den Spuren des optischen Speichermediums stattfindet. Auch hier wird ein Multiplizierer MUL verwendet, um das (optional in HPF1 hochpassgefilterte) LCE Signal mit dem (ebenfalls optional in HPF2 hochpassgefilterten) DPP Signal zu multiplizieren. Das Ausgangssignal des Multiplizierers MUL wird dann mittels eines Integrators INT aufintegriert. Der Integrator besitzt als besondere Eigenschaft einen Rücksetzeingang, der bewirkt, dass die Integrationsspannung nach der Ansteuerung dieses Rücksetzeingangs mit dem Wert Null beginnt. Das Ausgangssignal des Integrators INT ist dann mit einem Fensterkomparator WC verbunden, dessen Vergleichsspannungen VT1, VT2 auf vorbestimmbare Werte eingestellt werden. Die Ausgänge des Fensterkomparators WC zeigen an, ob die korrekte Einstellung der Gewichtung bereits gefunden wurde (Wert des Produkts innerhalb des Fensters), oder ob eine Verstellung der Gewichtung zugunsten des Hauptstrahlanteils (Wert unterhalb des Fensters) oder des Neben-strahlanteils (Wert oberhalb des Fensters) notwendig ist.
Eine Steuerschaltung IC wertet nach einer vorgegebenen Zeit die jeweiligen Ausgangssignale des Fensterkomparators WC aus und steuert entsprechend die Einstellung der Gewichtung. Anschließend setzt die Steuerschaltung IC den Integrator INT auf Null, bevor ein neuer zeitgesteuerter Messzyklus beginnt. Innerhalb der vorgegebenen Zeit eines jeden Messzyklus wird eine vorgegebene Anzahl von Spurkreuzungen des Abtaststrahls zur Bildung des Produkts zwischen LCE und DPP berücksichtigt. Durch die mit dem Wert Null startende Integration entsteht nach der vorgegebenen Messzeit ein Integrationswert, der dem Durchschnittswert des Produkts von LCE und DPP und somit dem Fehler der Gewichtung entspricht. Die vorgegebenen Vergleichsspannungen VT1, VT2 des Fensterkomparators WC sind gerade so klein zu wählen, dass der Integrationswert ausreichend klein und die damit einhergehende resultierende Einstellung der Gewichtung innerhalb vorgegebener Grenzen liegt.
Die Einstellung der Gewichtung kann in schrittweiser Annäherung oder Iteration an den korrekten Wert erfolgen, unter Verwendung eines Schrittgenerators STG, wie in 10 gezeigt. Alternativ kann eine Berechnung der nächsten Gewichtungseinstellung auf der Basis einer Steigungsberechnung erfolgen. Die Steuerschaltung IC wiederholt diese Abgleichschritte so lange, bis der Integrationswert des Produkts von LCE und DPP innerhalb vorgegebener Werte liegt.
Der Vorteil der zweiten Variante ist es, dass innerhalb der vorgegebenen Messzeit eine größere Anzahl von Spurkreuzungen des Abtaststrahls zur Bildung des Produkts zwischen LCE und DPP berücksichtigt werden kann. Eventuelle Rausch- oder Störkomponenten werden durch die Verwendung der Integration ausgemittelt.
Alternativ zur reinen Zeitsteuerung des Messzyklus kann der Messzyklus auch an die Umdrehung des optischen Speichermediums angepasst werden. So kann ein Messzyklus einen Bruchteil oder auch mehrere Umdrehungen des optischen Speichermediums andauern.
In einer dritten Variante wird wiederum ein Multiplizierer MUL verwendet, um das (optional in HPF1 hochpassgefilterte) LCE Signal mit dem (ebenfalls optional in HPF2 hochpassgefilterten) DPP Signal zu multiplizieren. Altenativ kann das (optional hochpassgefilterte) DPP Signal, welches typischerweise einen sinusförmigen Verlauf hat, vor der Multiplikation binärisiert werden, wobei die Ausgänge des Binärisierers +1 oder –1 sind. Der Multiplizierer MUL multipliziert dann das LCE Signal mit +1 oder –1, wodurch wiederum eine pulsierende Gleichspannung entsteht, deren Vorzeichen die Phase und deren Amplitude den Betrag des focusoffsetabhängigen Anteils des LCE Signals repräsentiert. Das Ausgangssignal des Multiplizierers wird mittels eines Integrators INT aufintegriert, welcher seine Ausgangsspannung ändert, bis der Wert der Multiplikation zu Null wird. Dies ist genau dann der Fall, wenn der optimale Gewichtungsfaktor erreicht ist. Verbindet man demnach die Ausgangsspannung des Integrators mittels einer Anpassschaltung mit der Gewichtungseinstellung, so entsteht eine Regelschleife, die sich wegen des Integrators im Rückkopplungszweig automatisch so einstellt, dass das Eingangssignal des Integrators zu Null wird. Dies ist genau dann der Fall, wenn die richtige Gewichtung eingestellt ist und das Ausgangssignal des Multiplizierers Null wird.
Besonders mit Hilfe der beiden letzten Varianten der beschriebenen ersten Abgleichmethode ist es möglich, den Gewichtungsfaktor relativ genau zu ermitteln. Alle Varianten lassen sich in vorteilhafter Weise durch digitale Signalverarbeitung oder durch einen digitalen Signalprozessor realisieren. Voraussetzung zur Durchführung der angegebenen Abgleichmethode ist es, dass eine Relativbewegung des Abtaststrahls relativ zu den Spuren des optischen Speichermediums stattfindet, wobei der Spurregler TC typischerweise deaktiviert ist.
Üblicherweise ist die Ermittlung des Gewichtungsfaktors entsprechend einer solchen Abgleichmethode ein Bestandteil innerhalb eines Ablaufs von mehreren Abgleichschritten, die nach dem Einschalten eines Geräts zum Lesen oder Schreiben eines optischen Speichermediums durchgeführt werden. Diese Abgleichschritte werden durchgeführt, bevor beispielsweise ein Lese- oder Schreibvorgang gestartet wird.
Weitere Abgleichmethoden, die auch während des Lese- bzw. Schreibbetriebs arbeiten, sollen im folgenden Text beschrieben werden. Eine erste Methode zur Einstellung des Gewichtungsfaktors, und die während des Lese- bzw. Schreibbetriebs durchgeführt werden kann, wird im folgenden Text beschrieben. Bei der Verwendung dieser Methode wird wiederum davon ausgegangen, dass der Focusregler bereits aktiviert ist. Zusätzlich ist der Spurregler TC ebenfalls bereits aktiviert und sorgt dafür, dass der Hauptabtaststrahl entlang der Mitte einer vorbestimmten Spur (G oder L) geführt wird.
An einem Summenpunkt AP wird in den geschlossenen Spurregelkreis ein in einem Linsenbewegungsgenerator LMG erzeugtes Modulationssignal M eingespeist. Dieses Modulationssignal M ist vorteilhafterweise sinusförmig und hat eine Amplitude, die den Arbeitspunkt des Spurreglers um beispielsweise 10% seines maximalen Regelbereichs moduliert. Dies hat zur Folge, dass die spurfehlerabhängigen Anteile der Signale der den Abtaststrahlen zugeordneten Detektorsegmente um etwa 10% ihrer Maximalwerte moduliert werden. Die Maximalwerte sind dabei gegeben durch die Spitze-Spitze Amplitude des Spurfehlersignals beim Bewegen des Abtaststrahls quer zu den Spuren. Dieser Zusammenhang ist in 11 und 12 dargestellt. Das Spurfehlersignal DPP hat beispielsweise eine Amplitude A von 1V für einen Abstand von 0.74μm zwischen L (n) und L (n + 1).
Der Verlauf des Spurfehlersignals nahe der Mitte der Spur G ist näherungsweise linear und kann durch den folgenden Ansatz errechnet werden. Dabei ist U das Spurfehlersignal, A die Amplitude, x die Spurlage, an der die Steigung ermittelt werden soll und p der Spurabstand:
Die Steigung entspricht der Ableitung:
Wird der Wert p/2 für x eingesetzt, um die Steigung im Nulldurchgang (der der Groovemitte entspricht) zu berechnen, so erhält man:
Die Steigung U' ist demnach nur von dem Spurabstand und der dazugehörigen Amplitude A abhängig. Die Steigung kann in [V/μm] angegeben werden. Setzt man die Amplitude A mit 1V und den Spurabstand p mit 0,74μm ein, so erhält man eine Steigung von 8,49V/μm.
Hat das Spurfehlersignal DPP beispielsweise eine Amplitude A von 1V (entspricht 2Vpp) bei einem Spurabstand von 0,74μm und wird das Modulationssignal M mit beispielsweise einer Amplitude M von 100mV (entspricht 200mVpp) am Eingang des Spurreglers zum Spurfehlersignal DPP addiert, so kann die Bewegung des Abtaststrahls berechnet werden, indem der Kehrwert der Steigung mit der Amplitude des Modulationssignals multipliziert wird.
Wird die Modulation M in den Kehrwert der Steigung eingesetzt:
Ein Modulationssignal mit einer Amplitude M von +/–100mV (entspricht 200mVpp) bewegt demnach den Abtaststrahl um Δx = +/–11,777nm.
Das Spurfehlersignal DPP seinerseits setzt sich aus der Differenz von Hauptstrahl-Spurfehlersignal (CPP) und dem addierten Nebenstrahl-Spurfehlersignal (OPP) zusammen. Da die Nebenstrahlen die komplementäre Spur zum Hauptstrahl abtasten, ist die Steigung für das Nebenstrahl-Spurfehlersignal OPP invertiert zu der Steigung des Hauptstrahl-Spurfehlersignals CPP. Das resultierende DPP-Signal weist bei der in 11A, 12A gezeigten Verrechnung eine Gesamtsteigung mit dem gleichen Vorzeichen wie das CPP-Signal auf.
Zur Bildung des LCE-Signals wird das Hauptstrahl-Spurfehlersignal CPP beispielsweise mit einer Gewichtung (1+G), und die Summe der Nebenstrahl-Spurfehlersignale OPP mit einer Gewichtung (1-G) multipliziert. Die gewählte Einstellung der Gewichtung hat demzufolge eine proportionale Auswirkung auf die Steigung der sich durch die Multiplikation mit den Gewichtungsfaktoren ergebenden beiden Signale (CPP', OPP'), die anschließend durch Addition zum LCE-Signal verrechnet werden. Nach der Addition von CPP' wie in 11B, 12B gezeigt, und OPP' wie in 11C, 12C gezeigt, zur Bildung des in 11D, 12D gezeigten LCE-Signals ist das Vorzeichen der Steigung sowie der Betrag der Steigung einer verbleibenden Spurfehlerkomponente daher von der Einstellung der Gewichtung abhängig. Genauer gesagt wird die Steigung der verbleibenden Spurfehlerkomponente proportional zur Differenz der Steigungen CPP' und OPP' sein. Wird beispielsweise das Hauptstrahl-Spurfehlersignal CPP zu stark gewichtet, so verbleibt im LCE-Signal eine Spurfehlerkomponente, deren Steigung das gleiche Vorzeichen aufweist wie die des Spurfehlersignals DPP (11D). Wird dagegen das Nebenstrahl-Spurfehlersignal OPP zu stark gewichtet, so verbleibt im LCE-Signal eine Spurfehlerkomponente, deren Steigung das invertierte Vorzeichen zu der des Spurfehlersignals DPP aufweist (12D).
In 11E–11G und 12E–12G ist dargestellt, wie sich Modulation M auf die Spurlage Δx der Abtaststrahlen um die jeweilige Spurmitte sowie auf das Signal LCE auswirkt. Die durch die Modulation M hervorgerufenen Spurfehlerkomponenten im Signal LCE sind je nach eingestellter Gewichtung in Phase oder gegenphasig zur Modulation M, so dass sich aus Phasenlage sowie Amplitude der Spurfehlerkomponenten im Signal LCE in Bezug auf das Modulationssignal M die korrekte Einstellung der Gewichtung zwischen CPP und OPP ermitteln lässt.
Um aus der Phasenlage sowie der Amplitude der Spurfehlerkomponenten im Signal LCE die korrekte Einstellung der Gewichtung zu ermitteln, lässt sich vorteilhafterweise ein Synchrondemodulator verwenden.
Dabei kann alternativ zur Verwendung eines Gewichtungsfaktors G für die Nebenstrahlfehlersignale oder eines Gewichtungsfaktors G' für die Hauptstrahlfehlersignale in vorteilhafter Weise der Gewichtungsfaktor auf die beiden Signalzweige aufgeteilt werden (1 + G; 1 – G), wie dies in den Signaldiagrammen der 11, 12 sowie den Ausführungsbeispielen 13 und 14 gezeigt ist. Durch diese Aufteilung des Gewichtungsfaktors wird erreicht, dass die Amplitude des Signals LCE weniger von der Einstellung des Gewichtungsfaktors abhängig ist.
Der Synchrondemodulator besteht in einem ersten Ausführungsbeispiel (13) aus einen Multiplizierer MUL, einer Mittelwertbildungseinheit AV und einer Steuerschaltung IC für den Gewichtungsfaktor. Der Multiplizierer MUL, der das Linsenpositionssignal LCE mit dem im Modulationsgenerator MODG erzeugten Modulationssignal M multipliziert, erzeugt eine pulsierende Gleichspannung, deren Polarität von der Phase zwischen den Eingangssignalen des Multiplizierers MUL und deren Mittelwert vom Betrag der Amplitude des Linsenpositionssignals LCE abhängt. Die Steuerschaltung IC für den Gewichtungsfaktor wertet die Polarität des gebildeten Mittelwerts aus und ändert schrittweise den Gewichtungsfaktor in einer von der Polarität abgeleiteten Richtung. Dies geschieht in mehreren iterativen Schritten unter Verwendung eines von einem Aufwärts-Abwärts-Signal UD und einem Schrittsignal ST gesteuerten Schrittgenerators STG so lange, bis der Betrag des Mittelwerts innerhalb eines vorbestimmten Grenzwerts liegt. Dazu wird üblicherweise ein Fensterkomparator WC verwendet, dessen Vergleichsspannungen VT1, VT2 vorgegeben sind. Da der Mittelwert idealerweise bei korrekt eingestellter Gewichtung zu Null werden soll, sind die Vergleichsspannungen so klein zu wählen, dass der optimale Gewichtungsfaktor mit ausreichender Genauigkeit gefunden wird. Anstatt des Mittelwerts kann auch alternativ die Amplitude als Kriterium für das Erreichen des richtigen Gewichtungsfaktors ausgewertet werden. Alternativ kann auch zum Beispiel das Spurfehlersignal DPP zur Multiplikation mit LCE verwendet werden, wie mit der gepunkteten Linie B in 13 angezeigt, anstatt das Modulationssignal M zu verwenden, wie mit der gepunkteten Linie A angezeigt.
Da der Betrag des Mittelwerts näherungsweise proportional zum Abgleichfehler des Gewichtungsfaktors ist, lässt sich die Zahl der iterativen Abgleichschritte reduzieren, die zum optimalen Gewichtungsfaktor führen. Ist beispielsweise der Quotient von Gewichtungsschritt zu Mittelwert (also die Steigung) bekannt, so lässt sich daraus der nächste Gewichtungsschritt aus dieser Steigung berechnen und so die Anzahl der Schritte bis zum Erreichen des optimalen Gewichtungsfaktors reduzieren.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel (14A) besteht der Synchrondemodulator aus einem Multiplizierer MUL, einem Integrator INT sowie einer Anpassschaltung ADJC für den Gewichtungsfaktor. Dabei kann beispielsweise das typischerweise sinusförmige Störsignal M vor der Multiplikation gefiltert (14A) oder in einem Binärisierer BIN binärisiert werden (14B), wobei die Ausgänge des Binärisierers BIN +1 oder –1 sind. Der Multiplizierer MUL multipliziert dann das Ausgangssignal des Subtrahierers mit +1 oder –1, wobei wiederum eine pulsierende Gleichspannung entsteht, deren Polarität von der Phase zwischen den Eingangssignalen des Multiplizierers MUL abhängt, und deren Mittelwert vom Betrag der Amplitude des Ausgangssignals des Subtrahierers abhängt. Der auf den Multiplizierer MUL folgende Integrator INT ändert seine Ausgangsspannung so lange, bis der Wert der Multiplikation zu Null wird. Dies ist genau dann der Fall, wenn der optimale Gewichtungsfaktor erreicht ist. Verbindet man demnach die Ausgangsspannung des Integrators INT mittels einer Anpassschaltung mit der Gewichtungseinstellung, so entsteht eine Regelschleife, die vom Integrator INT im Rückkopplungszweig automatisch so einstellt wird, dass das Eingangssignal des Integrators INT zu Null wird.
Alternativ kann auch zum Beispiel das Spurfehlersignal DPP zur Multiplikation mit LCE verwendet werden, wie mit der gepunkteten Linie B in 14 gezeigt, anstatt das Modulationssignal M zu verwenden, wie mit gepunkteter Linie A gezeigt.
Wie bereits eingangs erwähnt wurde, wurde für alle obigen Betrachtungen vereinfachend angenommen, daß die Intensitäten der drei betrachteten Abtaststrahlen beim Auftreffen auf die Photodetektoreinheit 9 gleich sind. Die angegebenen Kompensationsfaktoren G bzw. K gelten deshalb nur, wenn diese Vereinfachung angewendet wird.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Linsenpositionssignals (LCE) in einer Abtasteinheit (21) für optische Aufzeichnungsmedien (7) mit in Spuren aufgezeichneten Daten, wobei die Abtasteinheit (21) eine Objektivlinse (6), die verschiedene Positionen relativ zur Abtasteinheit (21) einnehmen kann, sowie einen Spurregelkreis (TC) aufweist, einen optischen Hauptstrahl und mindestens einen Nebenstrahl erzeugt, wobei die Haupt- und Nebenstrahlen auf das Aufzeichnungsmedium (7) fokussiert werden, wobei das Licht, das von dem Aufzeichnungsmedium (7) reflektiert wird, ausgewertet wird mit Hilfe von zwei oder mehr Photodetektorsegmenten (9, 11, 12, 13) die den Strahlen zugeordnet sind, wobei ein erstes Fehlersignal (CPP) hergeleitet wird aus den Signalen der dem Hauptstrahl zugeordneten Photodetektorsegmente (12), und wobei ein zweites Fehlersignal (OPP) hergeleitet wird aus den Signalen der den Nebenstrahlen zugeordneten Photodetektorsegmente (11, 13), und wobei das Linsenpositionssignal (LCE) in dem Verfahren gebildet wird durch Kombination des ersten Fehlersignals (CPP) multipliziert mit einem ersten Zweiggewicht (1 + G) und des zweiten Fehlersignals (OPP) multipliziert mit einem zweiten Zweiggewicht (1 – G, G); gekennzeichnet durch die Schritte: – Abtasten des optischen Aufzeichnungsmediums (7) auf eine Weise, dass eine Position der Strahlen auf dem Aufzeichnungsmedium (7) relativ zu der Spur variiert, – Messen eines ersten Messsignals (CPP, DPP, LCE, M, OPP), das in einem ersten Verhältnis eine erste, von der Position der Objektivlinse (6) relativ zur Abtasteinheit (21) abhängende Signalkomponente und eine zweite, von der Position des Abtaststrahls relativ zu den Spuren auf dem Aufzeichnungsmedium (7) abhängende Signalkomponente enthält, – Messen eines zweiten Messsignals (CPP, DPP, LCE, M, OPP), das die erste Signalkomponente und die zweite Signalkomponente in einem zweiten, von dem ersten Verhältnis verschiedenen Verhältnis enthält, – Auswerten der Messsignale, – Abgleichen der Zweiggewichte (G, 1 + G, 1 – G) gesteuert von dem Ergebnis der Auswertung.
Das Verfahren von Anspruch 1, benutzt bei eingeschaltetem Spurregelkreis (TC), wobei ein Ablenkungssignal (M) in den Spurregelkreis (TC) eingespeist wird, wobei eine in dem Linsenpositionssignal (LCE) enthaltene und durch das Ablenkungssignal (M) verursachte Spurfehlerkomponente extrahiert wird, und wobei die korrekte Einstellung für die Zweiggewichte (G, 1 + G, 1 + G) aus dem Phasenwinkel und der Amplitude der Spurfehlerkomponente bestimmt wird.
Das Verfahren von Anspruch 2, bei dem die Spurfehlerkomponente als ein Auswertungssignal benutzt wird und die Zweiggewichte (G, 1 + G, 1 – G) in iterativen Abgleichschritten geändert werden in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Auswertungssignals, solange bis der Wert des Auswertungssignals zwischen einem unteren und einem oberen Vergleichswert liegt.
Das Verfahren von Anspruch 2, bei dem die Spurfehlerkomponente integriert wird und die Zweiggewichte (G, 1 + G, 1 – G) aus dem Ausgangssignal der Integration gebildet werden.
Das Verfahren von Anspruch 1, benutzt bei ausgeschaltetem Spurregelkreis (TC).
Das Verfahren von Anspruch 5, wobei die Objektivlinse (6) quer zu den Spuren bewegt wird.
Das Verfahren von Anspruch 5 oder 6, wobei das erste Messsignal aus dem ersten Fehlersignal (CPP) gebildet wird, das zweite Messsignal aus dem zweiten Fehlersignal (OPP) gebildet wird, die Amplituden der Messsignale ausgewertet werden, und die Zweiggewichte (G, 1 + G, 1 – G) aus den gemessenen Amplituden so berechnet werden, dass die spurfehlerabhängigen Komponenten des Linsenpositionssignals (LCE) zu Null werden.
Das Verfahren von Anspruch 5 oder 6, wobei das erste Messsignal aus dem ersten Fehlersignal (CPP) multipliziert mit dem ersten Zweiggewicht (1 + G) gebildet wird, das zweite Messsignal aus dem zweiten Fehlersignal (OPP) multipliziert mit dem zweiten Zweiggewicht (1 – G, G) gebildet wird, die Amplituden der Messsignale ausgewertet werden, und, wenn die Amplituden unterschiedlich sind, die Zweiggewichte (G, 1 + G, 1 – G) in mindestens einem Abgleichschritt so geändert werden, dass die Differenz zwischen den Amplituden verringert wird.
Das Verfahren von Anspruch 5 oder 6, wobei das erste Messsignal aus dem Linsenpositionssignal (LCE) gebildet wird, das zweite Messsignal aus einem Spurfehlersignal gebildet wird, ein Auswertesignal aus dem Produkt der beiden Messsignale gebildet wird, das Auswertesignal durch Vergleich mit einem Vergleichsintervall ausgewertet wird, und, wenn das Auswertesignal nicht innerhalb des Vergleichsintervalls liegt, die Zweiggewichte (G, 1 + G, 1 – G) in mindestens einem Abgleichschritt so geändert werden, dass das Auswertesignal in Richtung auf das Vergleichsintervall geändert wird.
Das Verfahren von Anspruch 3 oder 9, wobei der Betrag der Veränderung der Zweiggewichte (G, 1 + G, 1 – G) in jedem Abgleichschritt in Abhängigkeit von dem Wert des Auswertesignals im vorherigen Abgleichschritt bestimmt wird.
Das Verfahren von Anspruch 9, wobei die Bildung des Auswertesignals einen Integrationsvorgang einschließt und eine Ablaufsteuerung vorgesehen ist, die das Ergebnis der Integration vor jeder Messung auf Null zurücksetzt.
Das Verfahren von Anspruch 11, wobei die Bildung des zweiten Messsignals eine Umwandlung in binäre Form einschließt.
Vorrichtung zum Ausführen eines der Verfahren von Anspruch 1 bis 12.