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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abtasten eines
Aufzeichnungsträgers, der im wesentlichen parallele Spuren umfaßt, wobei die Einrichtung einen
Lesekopf zum Abtasten des Aufzeichnungsträgers enthält, wobei bei diesem Vorgang
ein Abtastpunkt über den Aufzeichnungsträger bewegt wird, und wobei der Lesekopf
einen Detektor zum Erzeugen von Detektionssignalen enthält, die von der Position des
Abtastpunktes relativ zu den Spuren abhängen, sowie einen ersten Signalprozessor, der
zum Empfangen der Detektionssignale mit dem Lesekopf gekoppelt ist und eingerichtet
ist, ein Spurfolgefehlersignal und ein Spurpositionssignal abzuleiten, wobei das
Spurfolgefehlersignal über einen gewissen Bereich zu beiden Seiten jeder Spur die Abweichung
zwischen dem Abtastpunkt und der Mitte der nächstgelegenen Spur anzeigt und das
Spurpositionssignal angibt, ob der Abtastpunkt im wesentlichen zwischen zwei Spuren
oder im wesentlichen auf einer Spur positioniert ist, wobei die Einrichtung weiterhin
erste Vergleichsmittel enthält zum Detektieren, ob das Spurpositionssignal eine erste
Schwelle überschreitet, zweite Vergleichsmittel zum Detektieren, ob das
Spurfolgefehlersignal in einem von einer zweiten positiven Schwelle und einer dritten negativen
Schwelle festgelegten Amplitudenfenster liegt, und einen zweiten Signalprozessor zum
Ableiten eines Spurverlustsignals aus den Ergebnissen der von den ersten und zweiten
Vergleichsmitteln ausgeführten Detektionen, wobei dieses Spurverlustsignal angibt, daß
der Abtastpunkt der Spur nicht mehr folgt.
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Eine Einrichtung dieser Art ist aus der internationalen Patentanmeldung
Nr. WO 91/05340 bekannt. Diese Anmeldung beschreibt eine optische
Abtasteinrichtung, in der das Spurverlustsignal als Spurpositionssignal in Form der Umhüllenden des
Hochfrequenzlesesignals erzeugt wird, eine vorgegebene Schwelle durchschneidet und
gleichzeitig das Spurfolgefehlersignal außerhalb des Amplitudenfensters liegt.
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Obwohl das Spurverlustsignal in der bekannten Einrichtung zuverlässig
abgeleitet wird, kann fälschlicherweise im Falle von Plattenfehlern, die schmale
Unterbrechungen
der Informationsschicht aufweisen (auch durch den Ausdruck "Keil"
bekannt) ein Spurverlustsignal erzeugt werden. Ein "Keil" kann zu einer kurzen Störung
der detektierten Signale führen, was dazu führt, daß nahezu gleichzeitig das
Spurfolgefehlersignal aus dem Amplitudenfenster tritt und das Spurpositionssignal die erste
Schwelle durchschneidet und so irrtümlicherweise ein Spurverlustsignal generiert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu
verschaffen, in der ein Spurverlustsignal in zuverlässigerer Weise abgeleitet wird als in der
Einrichtung nach dem Stand der Technik.
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Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art
gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der zweite Signalprozessor eingerichtet ist,
das Spurverlustsignal in dem Fall zu erzeugen, daß von dem Spurpositionssignal eine
Durchschneidung der ersten Schwelle detektiert wird und weiterhin in dem Fall, daß
während eines diese Durchschneidung umgebenden bestimmten Zeitfensters ein
Vorhandensein des Spurfolgefehlersignals außerhalb des Amplitudenfensters detektiert wird.
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Die Erfindung beruht auch auf der Auffassung, daß beim Abtasten eines
defektfreien Abschnitts des Aufzeichnungsträgers wegen der begrenzten
Geschwindigkeit, mit der der Abtastpunkt relativ zu den Spuren verlagert werden kann, ein
Zeitfenster um den Durchschneidungszeitpunkt der ersten Schwelle liegt, innerhalb welchen
Zeitfensters es unmöglich ist, den Abtastpunkt um einen solchen Abstand zu verlagern,
daß das zugehörige Spurfolgefehlersignal innerhalb des genannten Amplitudenfensters zu
liegen kommt. Durch Verwendung des Zeitfensters zum Ableiten des Spurverlustsignals
vermeidet man auch, daß irrtümlicherweise ein Spurverlustsignal generiert wird, wenn
defekte Aufzeichnungsträgerabschnitte abgetastet werden.
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Die Erfindung soll im weiteren anhand der Zeichnung, Figuren 1 bis 7,
erläutert werden. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,
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Fig. 2 die Ableitung eines Spurfolgefehlersignals und eines
Spurpositionssignals,
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Fig. 3 und 4 den Verlauf der Zeit für verschiedene Signale zur
Erläuterung der Erfindung,
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Fig. 5 eine Ausführungsform eines Signalprozessors zur Verwendung in
der erfindungsgemäßen Einrichtung und
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Fig. 6 und 7 den Verlauf der Zeit für verschiedene Signale zur
Erläuterung des Betriebs des Signalprozessors von Fig. 5.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Ein Aufzeichnungsträger in Form einer optisch lesbaren Scheibe wird durch das
Bezugszeichen 1 angegeben. Der Aufzeichnungsträger 1 umfaßt eine Vielzahl paralleler
(konzentrischer) Spuren 20 (vergleiche Fig. 2). Der Aufzeichnungsträger 1 wird um eine
Achse 3 durch einen Antriebsmotor 2 angetrieben. Gegenüber dem rotierenden
Aufzeichnungsträger 1 liegt ein Lesekopf, in dieser Ausführungsform ein optischer
Lesekopf 4 von üblicher Art. Solch ein optischer Lesekopf kann beispielsweise von einer Art
sein, mit der der Aufzeichnungsträger mit dem Lesestrahlenbündel und zwei
Hilfsstrahlenbündeln abgetastet wird. Die Strahlenbündel werden auf den Aufzeichnungsträger 1
in üblicher Weise fokussiert, wobei die Strahlenbündel zu kleinen Abtastflecken auf dem
Aufzeichnungsträger 1 fokussiert werden. In Fig. 2 wird der von dem
Lesestrahlenbündel des Aufzeichnungsträgers bewirkte Abtastfleck durch das Bezugszeichen 21
angegeben, während die von den Hilfsstrahlenbündeln bewirkten Abtastflecke mit den
Bezugszeichen 22 und 23 bezeichnet werden. Die Position der Abtastflecke 22 und 23 ist so,
daß für den Fall, daß die Mitte des Abtastflecks 21 mit der Mitte der Spur 20
übereinstimmt, die Abtastflecke 22 und 23 leicht verschoben zu beiden Seiten der Mitte der
Spur liegen. Die von dem Aufzeichnungsträger 1 reflektierten Strahlenbündel werden in
üblicher Weise auf einen strahlungsempfindlichen Detektor 30 fokussiert, der von einer
Vielzahl Teildetektoren A, B, C, D, E und F gebildet wird. Der Detektor 30 ist so
eingerichtet, daß die reflektierten Hilfsstrahlenbündel auf die Teildetektoren F und E
treffen, während das reflektierte Lesestrahlenbündel auf die Gruppe der Teildetektoren
A, B, C und D trifft. Die Teildetektoren generieren Detektionsströme AS, ..., FS, die
ein Maß für die von den Teildetektoren empfangene Strahlungsmenge sind. Mit Hilfe
eines Signalprozessors werden ein Spurfolgefehlersignal RE und ein Spurpositionssignal
TP aus der niederfrequenten Komponente von Signalen RE* und TP* abgeleitet, die aus
den detektierten Signalen (AS, ..., FS) entsprechend der folgenden Beziehungen
abgeleitet werden:
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RE = ES - FS
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TP = (AS+BS+CD+DS) - K(ES+FS)
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wobei K eine Konstante ist, die so groß ist, daß die Gleichstromkomponente des
Spurpositionssignals TP, die erhalten wird, wenn der Lesekopf in einer Richtung quer zu
den Spuren bewegt wird, gleich null ist. Diese Konstante kann beispielsweise bestimmt
werden, wenn die Einrichtung gestartet wird. Während des Startens, wenn der Lesekopf
relativ zu den Spuren bewegt wird, kann die Konstante angepaßt werden, so daß das
erhaltene Spurpositionssignal keine Gleichstromkomponente mehr enthält. Eine
Bewegung des Lesekopfes in einer Richtung quer zu den Spuren kann durch Ausschalten des
Spurfolgebetriebs erhalten werden. In diesem Fall werden die Spuren, infolge der
exzentrischen Position des Drehpunktes relativ zu den Spuren, in radialer Richtung relativ
zum Lesekopf bewegt. In Fig. 2 werden das Spurfolgefehlersignal RE und das
Spurpositionssignal TP als Funktionen der Position r in der Mitte des Abtastflecks 2 (im
weiteren Abtastpunkt genannt) relativ zu den Spuren in einer Richtung quer zu den
Spuren 20 gezeigt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Signale RE und TP als
Funktion von r zwei periodische Signale, die relativ zueinander um 90º
phasenverschoben sind. In einem Bereich von ungefähr einem Viertel des Spurabstandes zu jeder der
beiden Seiten der Spurmitte ist das Spurfolgefehlersignal im wesentlichen proportional
zum Abstand zwischen der Mitte des Abtastflecks 21 und der Mitte der nächst
gelegenen Spur. Das Spurpositionssignal TP ist maximal, wenn die Mitte des Abtastflecks 21
mit der Mitte einer Spur 20 zusammenfällt, und das Spurpositionssignal TP ist minimal,
wenn die Mitte eines Abtastflecks auf der Hälfte zwischen zwei Spuren 20 liegt, so daß
das Spurpositionssignal TP angibt, ob die Mitte des Abtastflecks im wesentlichen auf
der Spur oder im wesentlichen zwischen den Spuren liegt. Das Spurpositionssignal TP
wird einem Komparator 6 zugeführt, der in üblicher Weise das Signal mit einer
Schwelle D1 vergleicht, die auf der Hälfte zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert
des Spurpositionssignals TP liegt. Der Komparator 6 erzeugt einen Binärwert TPI,
dessen Ränder die Zeitpunkte angeben, zu denen das Signal Typ die Schwelle D1 schneidet.
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Das Spurfolgefehlersignal RE wird einem Komparator 7 zugeführt, der in
üblicherweise detektiert, ob der Signalwert des Signals RE innerhalb oder außerhalb
eines von einer positiven Schwelle D2 und einer negativen Schwelle D3 festgelegten
Amplitudenfensters liegt. Die Schwellen D2 und D3 können beispielsweise halb so groß
wie der maximale oder minimale Wert des Fokusfehlersignals RE sein. Der Komparator
7 erzeugt ein Binärsignal REI, das angibt, ob das Spurfolgefehlersignal RE innerhalb
oder außerhalb des Amplitudenfensters liegt. Ein Signalprozessor 8 leitet aus den
Signalen REI und TPI ein Spurverlustsignal TL ab, das angibt, ob der Abtastpunkt der Spur
nicht mehr folgt. Die Art und Weise, in der dies erfolgt, soll im weiteren anhand der
Figuren 3 und 4 erläutert werden. Fig. 3 zeigt den Verlauf der Zeit der Signale RE und
TPI für den Fall, daß ein defektfreier Teil des Aufzeichnungsträgers 1 abgetastet wird,
während der Abtastpunkt in einer Richtung quer zu den Spuren bewegt wird. Zum
Zeitpunkt t1 liegt der Abtastpunkt nahezu in der Mitte einer Spur 20. Das
Spurfolgefehlersignal RE ist dann nahezu gleich null, und das Signal TPI hat den Logikwert null. Zum
Zeitpunkt t2 ist der Abtastpunkt so weit von der Mitte der Spur entfernt, daß das
zugehörige Spurfolgefehlersignal RE die Schwelle D2 schneidet. Zum Zeitpunkt t3
schneidet das Spurpositionssignal TP die Schwelle D1, und folglich wechselt der Logikwert
des Signals TPI von 0 zu 1. Beim Ableiten des Spurverlustsignals TL wird festgestellt,
ob in einem Zeitfenster TW um den Zeitpunkt t3, zu dem eine Durchschneidung der
Schwelle D2 detektiert wird, das Spurfolgefehlersignal innerhalb des von D2 und D3
festgelegten Amplitudenfensters gelegen hat. Wenn es nicht innerhalb dieses Fensters
gelegen hat, kann angenommen werden, daß der Abtastpunkt der Spur nicht mehr folgt.
Hat es innerhalb des Fensters gelegen, dann gibt dies an, daß das Spurverlustsignal RE
und das Spurpositionssignal nicht übereinstimmen. In diesem Fall fällt unter normalen
Bedingungen eine Durchschneidung der Schwelle D1 durch das Spurpositionssignal RP
mit einem maximalen oder minimalen Wert des Spurfolgefehlersignals RE zusammen.
Da die Geschwindigkeit der radialen Verlagerung des Abtastpunktes begrenzt ist, ist es
unmöglich, den Abtastpunkt im Zeitfenster TW in einem solchem Maße zu verlagern,
daß das zugehörige Spurfolgefehlersignal einen Wert innerhalb des Amplitudenfensters
annimmt.
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Fig. 4 zeigt den Verlauf eines Spurfolgefehlersignals RE und das Signal
TPI, wie es für den Fall eines Aufzeichnungsträgerdefekts beim Abtastpunkt auftreten
kann. Zu diesem Zeitpunkt t4 gibt das Signal TPI an, daß das Spurpositionssignal TP
die Schwelle D1 schneidet. Da das Spurfolgefehlersignal RE während des Zeitfensters
TW innerhalb des Amplitudenfensters gelegen hat, kann angenommen werden, daß die
Durchschneidung der Schwelle D1 durch das Spurpositionssignal von einem
Aufzeichnungsträgerdefekt
bewirkt wird, so daß angenommen werden kann, daß der Abtastpunkt
der Spur noch folgt und kein Spurverlust aufgetreten ist.
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Es wird deutlich sein, daß die praktische Implementierung des Ableitens
des Spurverlustsignals TL auf verschiedene Weisen realisiert werden kann.
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Als Beispiel zeigt Fig. 5 eine mögliche Ausführungsform des
Signalprozessors 8 zum Ableiten des Spurverlustsignals TL in der vorstehend beschriebenen
Weise. Die Schaltung 8 umfaßt eine Timerschaltung 50, der das Signal REI zugeführt wird.
Die Timerschaltung so ist von üblicher Art, die ein invertiertes Signal aus dem an ihren
Eingang angelegten Signal erzeugt und die bei einem 0-1-Übergang des an ihrem
Eingang angebotenen Signals das Ausgangssignal (das mit dem 0-Signal am Eingang
übereinstimmt) noch während eines Zeitintervalls T aufrechterhält, bevor es den inversen
Wert des am Eingang angebotenen Signals annimmt. Das Ausgangssignal der
Timerschaltung 50, mit S1 bezeichnet, wird einem Eingang eines NAND-Gatters 51 mit zwei
Eingängen zugeführt. Das Ausgangssignal des Gatters 51 wird einem Steuereingang
einer Multiplexschaltung 52 mit zwei Eingängen zugeführt.
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Das Signal TPI wird einem Eingang der Multiplexschaltung 52 zugeführt,
welcher Eingang gewählt wird, wenn das Signal der Steuerschaltung der
Multiplexschaltung den Wert 0 hat. Das Signal TPI wird direkt und auch indirekt über eine
Verzögerungsschaltung 53 zugeführt, die eine sehr kurze Verzögerung zu einem ersten und
einem zweiten Eingang eines EXKLUSIV-ODER-Gatters 54 mit zwei Eingängen hat.
Der Ausgang des Gatters 54 wird dem zweiten Eingang des NAND-Gatters 51 über die
Verzögerungsschaltung 55 mit invertierendem Ausgang zugeführt. Die
Verzögerungsschaltung 55 verzögert das Signal um eine Zeitdauer mit der Länge T2.
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Der Ausgang der Multiplexschaltung 52 wird einem Eingang der
Multiplexschaltung 52 über einen taktgesteuerten D-Flipflop 56 zugeführt, welcher Eingang
in dem Fall gewählt wird, in dem das an der Steuerschaltung der Multiplexschaltung 52
empfangene Signal den Wert 1 hat. Das Ausgangssignal der Multiplexschaltung wirkt
als Spurverlustsignal TL.
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Die Funktionsweise des Signalprozessors 8 soll im weiteren anhand der
Figuren 6 und 7 erläutert werden.
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Fig. 6 zeigt den Zeitverlauf verschiedener Signale in normalem Betrieb,
bei denen die defektfreien Zonen des Aufzeichnungsträgers abgetastet werden. Zum
Zeitpunkt t0 liegt der Abtastpunkt im wesentlichen in der Mitte der Spur 20. In diesem
Fall wird das Spurfolgefehlersignal RE gleich null sein. Das Signal REI hat den
Logikwert 0. Das Signal S1 am Ausgang der Timerschaltung hat den Wert 1. Das Signal TPI
hat den Wert 0. Wenn der Abtastpunkt in radialer Richtung bewegt wird, wird das
Spurfolgefehlersignal RE ansteigen. Sobald das Spurfolgefehlersignal RE einmal das von
den Schwellen D2 und D3 festgelegte Amplitudenfenster verlassen hat, wird sich der
Logikwert des Signals REI von 0 auf 1 verändern. Das Logiksignal 1 am Ausgang der
Timerschaltung wird jedoch noch für eine Zeitdauer der Länge T1 aufrechterhalten.
Zum Zeitpunkt t1 ändert sich der Logikwert des Signals TPI von 0 auf 1 wegen des
Spurpositionssignals TP, das die Schwelle T1 durchschneidet, was zum Erzeugen eines
negativen Impulses und eines um ein Intervall T2 verzögerten Impulses im
Ausgangssignal S1 der Verzögerungsschaltung 55 führt. Da der Wert des Signals S1 während des
negativen Impulses in dem Signal S2 gleich 0 ist, wird dieser negative Impuls durch das
Gatter 51 zum Steuereingang der Multiplexschaltung übertragen. Dies führt dazu, daß
der Momentanwert des Signals TPI zum Ausgang der Multiplexschaltung weitergeleitet
und in den Flipflop 56 geladen wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine Detektion
einer Durchschneidung der Schwelle D1 durch das Spurpositionssignal ein zu
generierendes Spurverlustsignal TL bewirkt, das mit Hilfe des Logikwertes 1 angibt, daß der
Abtastpunkt der Spur nicht mehr folgt. In gleichartiger Weise wie vorstehend
beschrieben nimmt das Spurverlustsignal den Wert 0 an, der angibt, daß der Abtastpunkt der
Spur wieder folgt, wenn der nächste Signalwertübergang zum Zeitpunkt t2 stattfindet.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Größe des
Zeitfensters TW durch das Zeitintervall T1 bestimmt, während die Position des
Zeitfensters relativ zur Detektion der Durchschneidung der Schwelle D1 durch das
Verzögerungsintervall T2 bestimmt wird.
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Fig. 7 zeigt den Verlauf der Zeit der verschiedenen Signale für den Fall,
daß ein Defekte enthaltender Teil des Aufzeichnungsträgers abgetastet wird. Wegen
dieser Defekte liegt das Spurfolgefehlersignal außerhalb des von den Schwellen D2 und
D3 festgelegten Amplitudenfensters, und es treten Durchschneidungen der Schwelle D1
durch das Spurpositionssignal TP auf. Die Durchschneidungen der Schwelle D1
bewirken die Generation negativer Impulse in dem Signal S2 am Ausgang der
Verzögerungsschaltung. Infolge der Verwendung der Timerschaltung 50 und der
Verzögerungsschaltung
54 fällt jedoch die Generierung dieser negativen Impulse mit den Zeitperioden
zusammen, in denen das Signal S1 den Wert 1 hat, so daß die negativen Impulse von
dem Gatter 51 nicht zu dem Steuereingang der Multiplexschaltung weitergeleitet
werden. Die Signalwertübergänge in dem Signal TPI die die Durchschneidungen der
Schwelle D1 angeben, führen somit nicht zu unsauberen Anpassungen des
Spurverlustsignals TL am Ausgang der Multiplexschaltung.
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Wie vorstehend bereits bemerkt worden ist, werden die Größe und die
Position des Zeitfensters durch die Werte von T1 und T2 bestimmt. Die optimalen
Werte für T1 und 12 hängen von einer Anzahl Gegebenheiten wie Spurabstand,
Abtastgeschwindigkeit usw. ab. Werte für T1 und T2 von ungefähr 150 µs und 50 µs
erweisen sich für Anwendungen, bei denen ein Aufzeichnungsträger mit einem
Spurabstand und einer Abtastgeschwindigkeit, wie sie in einem CD-Standard festgelegt sind,
abgetastet wird, als außerordentlich zufriedenstellend.
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Die oben beschriebene Ausführungsform betrifft ein optisches Abtasten
einer Spur entsprechend dem sogenannten 3-Fleck-Abtastprinzip, nach dem die
abzutastende Spur nicht nur von einem Lesestrahlenbündel, sondern auch von zwei
Hilfsstrahlenbündeln abgetastet wird, um so ein Spurfolgefehlersignal zu generieren. Es sollte
jedoch bemerkt werden, daß die Erfindung ebenfalls für optische Abtastverfahren
verwendet werden kann, bei denen das Spurfolgefehlersignal und das Spurpositionssignal
ausschließlich auf Basis des an dem Aufzeichnungsträger reflektierten
Lesestrahlenbündels abgeleitet werden. Ebenso wenig beschränkt sich die Erfindung auf optisches
Abtasten. Sie kann für jedes Abtastverfahren verwendet werden, bei dem ein
Spurfolgefehlersignal und ein Spurpositionssignal der in dieser Anmeldung beschriebenen Art
generiert werden.