DE69119621T2 - Optisches Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerät - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerät zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Informationen unter Verwendung eines Lichtstrahls.
Verwandter Stand der Technik
• Ein optisches Plattenlaufwerk, bei dem eine optische Platte als Aufzeichnungsmedium Verwendung findet, hat kürzlich als externer Speicher für einen Computer Aufmerksamkeit erregt. Bei einer derartigen optischen Platte sind Aufzeichnungsspuren spiralförmig oder konzentrisch ausgebildet, wobei Informationen als Aufzeichnungsvertiefungen auf den Spuren aufge zeichnet werden. Da der Spurabstand zum Schaffen einer hohen Aufzeichnungsdichte gewöhnlich 1 - 2 µm beträgt, kann die optische Platte als Speicher mit großer Kapazität verwendet werden.
• Zur Aufzeichnung von Informationen auf eine optische Platte oder zur Wiedergabe der auf der optischen Platte aufgezeichneten Informationen wird ein optischer Kopf zum Ausstrahlen eines Laserstrahls auf die optische Platte verwendet. Der optische Kopf enthält einen einen Laserstrahl aussendenen Halbleiter-Laser und eine den Ausstrahlungszustand des Laserstrahls auf die optische Platte justierende Objektivlinsen- Stelleinrichtung (wenigstens eine zum Spurführen und Fokussieren), wobei er den Antrieb des optischen Kopf 5 durch Steuern der objektivlinsen-Stelleinrichtung derart steuert, daß der Laserstrahl auf eine Zielspur auf der optischen Platte ausgestrahlt wird.
• Zur Steuerung des optischen Kopfes ist ein hochverstärkendes, breitbandiges Servosystem erforderlich, bei dem jedoch die Erzielung einer ausreichenden Stabilität mit Schwierigkeiten verbunden ist. Wenn das Servosystem eine digitale Steuereinheit enthält, ist die Erzielung einer ausreichenden Stabilität viel schwieriger als bei einer analogen Steuerschaltung aufgrund von Zeitverlusten durch die Operationszeit für die Steuerung oder einer Phasendrehung im hohen Frequenzbereich durch eine Halteschaltung nullter Ordnung.
• Zur Lösung der vorgenannten Probleme ist vorgeschlagen worden, ein Steuersystem durch Einbau eines ein Schieberegister verwendenden Wiederholkompensators zu entwerfen. Der Wiederholkompensator hat so viele Schieberegisterstufen wie die Anzahl der Abtastzeitpunkte in einer Periode einer Umdrehung der Platte und speichert für jede Abtastung ein Servofehlersignal. Bei jeder Abtastung erzeugt er das Servofehlersignal der vorherigen Abtastung und addiert das Ausgangssignal und ein augenblickliches Servofehlersignal, damit eine periodische Änderung aufgrund des Rundlauffehlers der Platte aufgehoben wird. Dies wird später ausführlich beschrieben. Somit kann, da der Wiederholkompensator eine hohe Spurführungscharakteristik zu dem Ziel hat, eine Verstärkung des das Steuersignal für die Objektivlinsen-Stelleinrichtung erzeugenden digitalen Stabilisierkompensators signifikant verringert werden. Folglich wird das Steuersystem stabilisiert, eine höhere Verstärkung als bei einem System ohne den Wiederholkompensator erzielt und die Spurführungscharakteristik verbessert.
• Jedoch treten bei diesem Stand der Technik, da die Abtastfrequenz des Wiederholkompensators und des digitalen Stabilisierkompensators auf den gleichen Wert eingestellt sind, nachstehende Probleme auf. Ein für den Wiederholkompensator erforderliches Frequenzband ist mehrere Male so hoch wie die Rotationsfrequenz der Platte. Da die normale Rotationsfrequenz der Platte etwa 50 Hz beträgt, beträgt die obere Grenze des erforderlichen Frequenzbandes etwa mehrere hundert Hz. Dagegen beträgt ein für den digitalen Stabilisierkompensator erforderliches Frequenzband bis zu mehreren kHz Somit müs sen, wenn die Abtastfrequenzen beider Kompensatoren gleich eingestellt werden sollen, sie auf einige zehn kHz eingestellt werden, was der Abtastfrequenz des digitalen Stabihsierkompensators entspricht, wobei die Tatsache in Betracht gezogen wird, daß die Abtastfrequenz des digitalen Steuersy stems gewöhnlich zehnmal so hoch wie das Frequenzband sein muß. Folglich erhöht sich die Anzahl der Stufen des die 5ervofehlersignale einer Platten-Rotationsperiode speichernden Schieberegisters und die Schaltungsanordnung wird äußerst komplex
• Es sei angenommen, daß die Rotationsfrequenz der Platte 50 Hz (3000 min&supmin;¹) beträgt, daß das für den Wiederholkompensator erforderliche Frequenzband etwa zehnmal so hoch wie die Grundfrequenz sein kann, welche die Rotationsfrequenz der Platte ist, und daß die Abtastfrequenz des Wiederholkompensators etwa zehnmal so hoch wie das Frequenzband des Wiederholkompensators sein kann, das heißt etwa 5 kHz Wenn die Abtastfrequenz des Wiederholkompensators 5 kHz beträgt, beträgt die Anzahl der Stufen des Schieberegisters 100.
• Wenn dagegen die Abtastfrequenzen des Wiederholkompensators und des digitalen Stabilisierkompensators gleich eingestellt sind, beträgt die Abtastfrequenz des Wiederholkompensators mehrere 10 kHz Beträgt beispielsweise die Abtastfrequenz des Wiederholkompensators 50 kHz, so beträgt die Anzahl der Stufen des Schieberegisters 1000, was eine zehnfach größere Speicherkapazität erfordert als die bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel erforderliche. Somit sind beim Stand der Technik, da die Abtastfrequenzen des Wiederholkompensators und des digitalen Stabilisierkompensators gleich eingestellt sind, viele Schieberegisterstufen verwendet und die Schaltungsanordnung des Steuersystems ist sehr komplex.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zur Verringerung der Anzahl der Schieberegister ein Plattenlaufwerk mit verringerter Abtastfrequenz des Wiederholkompensators zu schaffen.
• Erfindungsgemäß ist ein Informationsaufzeichnungs-/Wiedergabegerät zur Aufzeichnung von Informationen auf ein rotierendes Aufzeichnungsmedium und/oder zur Wiedergabe von Informationen von einem rotierenden Aufzeichnungsmedium geschaffen, mit:
• einer Justiereinrichtung zum Justieren der Position eines auf das Aufzeichnungsmedium auftreffenden Lichtstrahls; einer Ausstrahlungszustandsfehler-Erfassungseinrichtung zur Erfassung des von dem Aufzeichnungsmedium reflektierten oder durchgelassenen Lichtstrahls und zur Ausgabe von Ausstrahlungszustandsfehlersignalen; einer Rückkopplungsschaltung zur Abtastung der von der Erfassungseinrichtung ausgegebenen Ausstrahlungszustandsfehlersignale mit einer ersten vorgegebenen Abtastfrequenz zur Erzeugung von Steuersignalen für die Justiereinrichtung in Übereinstimmung mit abgetasteten Ausstrahlungszustandsfehlersignalen und zur Zuführung der Steuersignale zu der Justiereinrichtung; und einer Abtast-Halte- Einrichtung zur Abtastung eines Signals in der Rückkopplungsschaltung in jeder Rotationsperiode des Aufzeichnungsmediums mit einer zweiten vorgegebenen Abtastfreguenz, und zum Addieren des darin gespeicherten abgetasteten Signals zu dem Signal in der Rückkopplungsschaltung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die zweite vorgegebene Abtastfrequenz niedriger eingestellt ist als die erste vorgegebene Abtastfrequenz.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
• Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines optischen Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabegerätes der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 2A bis 2E zeigen Signalverläufe bei einer Betriebsart des Gerätes gemäß Fig. 1.
• Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des optischen Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabegerätes der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 4 zeigt ein charakteristisches Diagramm der Anderung eines Servofehlersignal in Abhängigkeit von der Umdrehung eines Aufzeichnungsmediums in dem optischen Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabegerät der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines optischen Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabegerätes der vorliegenden Erfindung. Bei dem folgenden Ausführungsbeispiel ist speziell eine Spurführungs-Servosteuerung erörtert.
• In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Sensor zur Erfassung eines einen Positionsfehler zwischen einer Zielspur auf einem Aufzeichnungsmedium und einem Ausstrahlungspunkt eines Laserstrahls (nachstehend als Laserpunkt bezeichnet) darstellenden servofehlersignals. Das Erfassungsverfahren kann ein herkömmliches Zweirichtungsverfahren sein. Der Sensor 1 berechnet den Abstand zwischen einem Laserpunktziel r(t) und einer momentanen Stelleinrichtungs-Position y(t) zur Erzeugung eines Servofehlersignals e(t) als Fehlerinformation für die Zielspur.
• Die Bezugszahl 2 bezeichnet einen Wiederholkompensator, der ein analoges Tiefpaßfilter 3, einen Abtaster 4 mit einem A/D- Wandler, ein Schieberegister 5 und eine Halte-Einrichtung 6 mit einem D/A-Wandler enthält. Der Abtaster 4 tastet die Servofehlersignale mit einer vorgegebenen Frequenz in einer Periode ab, während der sich das Aufzeichnungsmedium um eine Umdrehung dreht. Die vom Abtaster 4 abgetasteten Servofehlersignale werden im Schieberegister 5 gespeichert. Entsprechend hat das Schieberegister 5 so viele Stufen wie die Anzahl der Abtastzeitpunkte in einer Umdrehungsperiode des Aufzeichnungsmediums.
• Die Bezugszahl 7 bezeichnet einen Abtaster mit einem A/D- Wandler, wobei er die Servofehlersignale mit einer vorgegebenen Frequenz abtastet. Wie vorstehend beschrieben, muß die Abtastfrequenz wenigstens einige zehn kHz betragen, während die Abtastfrequenz des Wiederholkompensators 2 auf ein Viertel der Abtastfrequenz des Abtasters 7 eingestellt ist. Aufgrund der Reduzierung der Abtastfrequenz ist die Anzahl der Stufen des Schieberegisters 5 entsprechend reduziert. Ein digitaler Stabilisierkompensator 8 berechnet einen Steuerbetrag für eine Stelleinrichtung 10 mit der Abtastfrequenz des Abtasters 7. Die Bezugszahl 9 bezeichnet eine Halte-Einrichtung mit einem D/A-Wandler, während die Bezugszahl 10 eine vom Steuersignal des digitalen Stabilisierkompensators 8 wie vorstehend beschrieben gesteuerte Objektivlinsen-Stelleinrichtung bezeichnet. Das Steuerergebnis der Stelleinrichtung 10 wird zu einem Eingangsschaltkreis über eine Rückkopplungs schleife 11 zurückgeführt. Die Objektivlinsen-Stelleinrichtung 10 wird entsprechend einem Fehler des Eingangssignal derart gesteuert, daß der Laserpunkt zu der Zielspur bewegt wird.
• Eine spezielle Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 2 näher beschrieben.
• Fig. 2A zeigt den zu folgenden Zielwert r(t). Das Signal r(t) enthält aufgrund des Rundlauffehlers des Aufzeichnungsmediums die Rotationsfrequenz und Vielfache der Rotationsfrequenz betragende Frequenzanteile. Fig. 28 zeigt die Abweichung e(t) zwischen r(t) und der augenblicklichen Stelleinrichtungs-Position y(t). Das Signal e(t) wird von dem Sensor 1 erfaßt und von dem Sensor 1 als Servofehlersignal ausgegeben.
• Fig. 2C zeigt ein Ausgangssignal des Abtasters 7 und Fig. 2D ein Ausgangssignal des Schieberegisters 5. Wie vorstehend beschrieben, speichert das Schieberegister 5 die Servofehlersignale in einer Periode einer Umdrehung des Aufzeichnungsmediums mit der vorgegebenen Frequenz. Die Anzahl der Stufen des Schieberegisters 5 ist auf die Anzahl der Abtastzeitpunkte des Abtasters 4 in einer Periode einer Umdrehung des Aufzeichnungsmediums eingestellt. Entsprechend speichert das Schieberegister 5 nacheinander die Servofehlersignale bei jeder Abtastung des Abtasters 4 und gibt nacheinander die Servofehlersignale einer Periode zuvor aus. Die Abtastfrequenz des Abtasters 4, das heißt, die Abtastfrequenz f&sub2; des Wiederholkompensators 2 ist niedriger als die Abtastfrequenz f&sub1; des digitalen Stabilisierkompensators 8 eingestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis f&sub2;/f&sub1; 1/4. Die Abtastfrequenz des digitalen Stabilisierkompensators 8 ist die Abtastfrequenz des Abtasters 7.
• Fig. 2E zeigt ein Summensignal des Ausgangssignals des Schieberegisters 5 und des Ausgangssignals des Abtasters 7. Der digitale Stabilisierkompensator 8 berechnet auf der Basis des Summenausgangsignals gemäß einer vorgegebenen Formel die Steuerwerte für die Objektivlinsen-Stelleinrichtung 10 bei jeder Abtastung durch den Abtaster 7, so daß der Laserpunkt der Zielspur folgt. Wie vorstehend beschrieben, enthält das Signal r(t) von dem Aufzeichnungsmedium die Rotationsfrequenz des Aufzeichnungsmediums und Vielfache der Rotationsfrequenz betragende Frequenzanteile, die die Spurführungscharakteristik des Laserpunkts zu der Spur verschlechtern. Das Schieberegister 5 hält eine Periode von Servofehlersignalen und gibt nacheinander die Servofehlersignale einer Periode zuvor aus. Durch Berücksichtigung der Servosignale einer Periode zuvor wird die periodische Störung aufgrund des Rundlauffehlers des Aufzeichnungsmediums unterdrückt und die Spurführungsfähigkeit des Laserpunkts verbessert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abtastfrequenz des Wiederholkompensators, wie vorstehend beschrieben, auf 1/4 der des digitalen Stabilisierkompensators eingestellt, jedoch ist die Spurführungsfähigkeit des Laserpunkts im wesentlichen die gleiche als wären die Abtastfrequenzen beider Kompensatoren gleich eingestellt.
• Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine interne Verbindung des Wiederholkompensators 2 derart verändert worden, daß das analoge Tiefpaßfilter 3, der Abtaster 4, das Schieberegister 5 und die Halte-Einrichtung 6 in Reihe geschaltet sind. Das Ausgangssignal der Halte-Einrichtung 6 wird zu dem dem Abtaster 7 zuzuführenden Servofehlersignal hinzuaddiert. Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel speichert das Schieberegister 5 nacheinander die Servofehlersignale bei jedem durch den Abtaster 4 eingestellten Abtastzeitpunkt. Es gibt außerdem die abgetasteten Werte einer Periode zuvor bei jedem Abtastzeitpunkt für die Addition zu dem dem Abtaster 7 zuzuführenden Servofehlersignal aus, so daß die periodische Störung aufgrund des Rundlauffehlers des Aufzeichnungsmediums unterdrückt wird.
• Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abtastfrequenz des Wiederholkompensators 2 wieder tiefer als die Abtastfrequenz des digitalen Stabilisierkornpensators 8 eingestellt. Somit kann bei diesem Ausführungsbeispiel die Kapazität des Schieberegisters 5 reduziert und derselbe Effekt wie der bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel erzielt werden.
• Nachstehend wird das Ergebnis eines Experiments näher beschrieben. Gemäß einem Simulationstest durch die Erfinder wurde das in Fig. 4 gezeigte Resultat erhalten. Fig. 4 zeigt ein charakteristisches Diagramm einer Messung der Änderung des Servofehlersignals in Abhängigkeit von der Anzahl der Umdrehungen (Zeit) des Aufzeichnungsmediums. Bedingungen des Experiments sind, daß das Verhältnis f&sub2;/f&sub1; der Abtastfrequenz f&sub2; des Wiederholkompensators und der Abtastfrequenz f&sub1; des digitalen Stabilisierungskompensators 1/5 beträgt, und daß der Anfangswert des Schieberegister überall Null ist. Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, ist das Servofehlersignal nach der zweiten Umdrehung des Aufzeichnungsmediums im wesentlichen Null. Dies zeigt an, daß der Laserpunkt und die Zielspur zusammenfallen und der Laserpunkt gut der Zielspur folgt. Das Servofehlersignal ist ungleich Null während der ersten Umdrehung des Aufzeichnungsmediums nach dem Eingang des Servofeh lersignals. Dies liegt daran, daß der Anfangswert des Schieberegisters zu Null gesetzt worden ist. Entsprechend bleibt ein ständiger Fehler aufgrund der Rotationsfrequenz und der Vielfache der Rotationsfrequenz betragenden Frequenzanteile nur bei der ersten Umdrehung des Aufzeichnungsmediums bestehen, was jedoch kein praktisches Problem darstellt. Wenn die Abtastfrequenz f&sub2; des Wiederholkompensators auf 1/5 der Abtastfrequenz f&sub1; des digitalen Stabilisierkompensators eingestellt ist, so daß die Kapazität des Schieberegisters auf 1/5 reduziert wird, arbeitet das Steuersystem genauso gut wie das Steuersystem mit dem Verhältnis f&sub2;/f&sub1; von 1.
• Erfindungsgemäß ist die Abtastfrequenz des Wiederholkompensators niedriger eingestellt als die des digitalen Stabilisierkompensators. Folglich kann die Kapazität des bei dem Wiederholkompensator verwendeten Schieberegisters wirkungsvoll ohne irgendeine Auswirkung auf die Steuerungsfunktion reduziert werden. Entsprechend läßt sich bei vereinfachter Schaltungsanordnung eine Reduzierung von Umfang und Kosten des Gerätes erzielen.
• Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Spurführungs-Servosteuerung erläutert ist, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die Spurführungs-Servosteuerung, sondern auch auf eine Fokussier-Servosteuerung und auf die Servosteuerung eines das Aufzeichnungsmedium antreibenden Spindelmotors anwendbar.

Claims (4)

1. Informationsaufzeichnungsgerät zur Aufzeichnung von Informationen auf ein sich drehendes Aufzeichnungsmedium oder Informationswiedergabegerät zur Wiedergabe von Informationen von einem sich drehenden Aufzeichnungsmedium, oder Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabegerät zur Aufzeichnung von Informationen auf ein sich drehendes Aufzeichnungsmedium und Wiedergabe von Informationen von einem sich drehenden Aufzeichnungsmedium, mit:

einer Justiereinrichtung (10) zum Justieren der Position eines auf das Aufzeichnungsmedium auftreffende Lichtstrahls;

einer Ausstrahlungszustandsfehler-Erfassungseinrichtung (1) zur Erfassung des von dem Aufzeichnungsmedium reflektierten oder durchgelassenen Lichtstrahls und zur Ausgabe von Ausstrahlungszustandsfehlersignalen;

einer Rückkopplungsschaltung (1, 7, 8, 9, 10) zur Abtastung der von der Erfassungseinrichtung (1) ausgegebenen Ausstrahlungszustandsfehlersignale mit einer ersten vorgegebenen Abtastfrequenz (f&sub1;) zur Erzeugung von Steuersignalen für die Justiereinrichtung (10) in Übereinstimmung mit abgetasteten Ausstrahlungszustandsfehlersignalen und zur Zuführung der Steuersignale zu der Justiereinrichtung (10); und

einer Abtast-Halte-Einrichtung (3, 4, 5, 6) zur Abtastung eines Signals in der Rückkopplungsschaltung (1, 7, 8, 9, 10) in jeder Rotationsperiode des Aufzeichnungsmediums mit einer zweiten vorgegebenen Abtastfrequenz (f&sub2;), und zum Addieren des darin gespeicherten abgetasteten Signals zu dem Signal in der Rückkopplungsschaltung (1, 7, 8, 9, 10), dadurch gekennzeichnet, daß

die zweite vorgegebene Abtastfrequenz (f&sub2;) niedriger eingestellt ist als die erste vorgegebene Abtastfrequenz (f&sub1;).

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die zweite vorgegebene Abtastfrequenz (f&sub2;) im wesentlichen zwischen 1/4 und 1/5 der ersten vorgegebenen Abtastfreguenz (f&sub1;) liegt.

3. Gerät nach Anspruche 1 oder 2, wobei die Ausstrahlungszustandsfehlersignale Strahl-Spurführungsfehlersignale enthalten.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausstrahlungszustandsfehlersignale Fokussierungsfehlersignale enthalten.