DE69836515T2

DE69836515T2 - Vorrichtung zum Lesen von und/oder zur Aufzeichnung auf optischen Aufzeichnungsmedien

Info

Publication number: DE69836515T2
Application number: DE69836515T
Authority: DE
Inventors: Christian Büchler
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: US6266305B1; JPH1116177A; CN1127062C; EP0883114A2; DE69836515D1; DE19723542A1; EP0883114A3; CN1201975A; EP0883114B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Lesen und/oder Beschreiben optischer Aufzeichnungsträger, welches variable Verzögerungselemente aufweist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Einstellung der Verzögerungszeiten der Verzögerungselemente.
Ein derartiges Gerät ist aus der US-A-4,785,441 bekannt. In diesem bekannten Gerät werden Fehler im Spurführungssignal, welche durch Verkippen des optischen Aufzeichnungsträgers oder durch unterschiedliche Pittiefen im optischen Aufzeichnungsträger hervorgerufen werden dadurch kompensiert, daß die Verzögerungszeiten der variablen Verzögerungselemente aufgrund eines während des Betriebs durchgeführten Phasenvergleichs abgeändert werden.
Als nachteilig an dem bekannten Gerät ist anzusehen, daß zwar durch Verkippung des optischen Aufzeichnungsträgers oder durch unterschiedliche Pittiefen des optischen Aufzeichnungsträgers hervorgerufene Fehler relativ gut ausgleichbar sind, aber die Art der Detektion eines durch Linsenverschiebung hervorgerufenen Fehlers nicht optimal ist. Dies liegt daran, daß Fehleranteile aus anderen Fehlerquellen, z.B. durch Alterung oder sich ändernde Umgebungsbedingungen hervorgerufene Änderungen der Bauteileigenschaften, mit einfließen. Dies führt dazu, daß die Kompensation gerade nicht optimal ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 vorzuschlagen, welches eine bestmögliche Kompensation des aufgrund der Linsenbewegung hervorgerufenen Fehlers im Spurfehlersignal und damit im Spurführungssignal aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hierbei wird der Spurführungseinrichtung ein künstliches Störsignal zugeführt, das dadurch hervorgerufene Spurfehlersignal mit dem Störsignal verglichen und das Ergebnis der Kontrolleinrichtung zugeführt. Dies hat den Vorteil, daß durch Linsenauslenkung hervorgerufene Fehler im Spurfehlersignal optimal kompensiert werden. Die Störsignalerzeugungseinrichtung bewirkt eine Auslenkung der Linse und damit einen Fehler im Spurfehlersignal, dem Ausgangssignal des Phasenkomparators. Dieser Fehler wird nicht kompensiert, solange der Spurführungsregelkreis nicht geschlossen ist. Ein durch die Linsenauslenkung hervorgerufener Fehler tritt also im Spurfehlersignal zunächst unkompensiert zu Tage. Mittels der Kontrolleinrichtung werden das Störsignal und das Spurfehlersignal verglichen und mittels des Ergebnisses dieses Vergleichs werden die Verzögerungszeiten der variablen Verzögerungselemente optimal eingestellt. Dies bedeutet, daß vom Störsignal nach der Einstellung kein oder nur ein sehr schwacher Resteinfluß im Spurfehlersignal zurückbleibt.
Nach einer ersten erfindungsgemäßen Variante sind zwei weitere Verzögerungselemente fester Verzögerungszeit vorgesehen, so daß jedem Detektorelement ein Verzögerungselement zugeordnet ist. Durch Verkürzen oder Verlängern der Verzögerungszeiten der variablen Verzögerungselemente im Vergleich zu denjenigen der fest eingestellten Verzögerungselemente können die Ausgangssignale sowohl des einen als auch des anderen Paars Detektorelemente gegenüber dem jeweils anderen Paar verzögert werden. Dies hat den Vorteil, daß mittels einer geringen Anzahl Verzögerungselemente dennoch eine große Variabilität erzielbar ist.
Erfindungsgemäß ist nach einer weiteren Variante vorgesehen, jedem der Detektorelemente des Vierquadranten-Detektors ein variables Verzögerungselement zuzuordnen, sowie eine Schalteinrichtung vorzusehen, die zum Verbinden jeweils eines Detektorelementepaares mit einem Steuerausgang der Kontrolleinrichtung dient. Dies hat den Vorteil, daß das Einstellen der für die optimale Kompensation geeigneten Verzögerungszeiten vereinfacht ist, da die Ausgangssignale jeweils des geeigneteren Paares von Detektorelementen mittels der zugehörigen Verzögerungselemente zeitlich verzögert wird. Einfacher aufgebaute und somit kostengünstigere Verzögerungselemente können hierbei nach einer ersten Ausführungsform Verwendung finden, da alle Verzögerungselemente lediglich in eine Richtung verstellbar ausgelegt sein können. D.h. ihre variable Verzögerungszeit wird von einem Anfangswert, vorzugsweise Null, aus erhöht. Es ist dabei nicht erforderlich, von einem mittleren Anfangswert der Verzögerung auszugehen, von dem aus dann die Verzögerungszeit herauf- oder herabgesetzt werden kann. Die Ausstattung jedes Detektorelements mit einem variablen Verzögerungselement ermöglicht zudem, außer dem Ausgleich eines durch Linsenauslenkung hervorgerufenen Fehlers auch den Ausgleich eines Offsets im Spurfehlersignal oder anderer Anpassungen, beispielsweise an durch Bauteiltoleranzen hervorgerufene unerwünschte Verzögerungen oder ähnliche Störeinflüsse.
Eine andere erfindungsgemäße Möglichkeit, mit lediglich zwei variablen Verzögerungselementen auszukommen besteht darin, diese mittels einer Schalteinrichtung jeweils mit den Detektorelementen zu verbinden, deren Signale zu verzögern sind. Dies hat den Vorteil, daß die Verzögerungszeiten der Verzögerungselemente nur in eine Richtung verändert, z.B. ausschließlich verlängert, zu werden brauchen.
Die Kontrolleinrichtung weist vorteilhafterweise eine Vergleichseinrichtung auf, an deren Eingängen das Ausgangssignal des Phasenkomparators und das Ausgangssignal der Störsignalerzeugungseinrichtung anliegen, wobei das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung zur Einstellung der variablen Verzögerungselemente dient. Dies hat den Vorteil, daß die Vergleichseinrichtung sowohl ein Richtungssignal bereitstellt, welches angibt, ob die einzustellende Verzögerung positiv oder negativ sein muß, bzw. welches Paar Detektorelemente zu verzögern ist, als auch ein Betragssignal, welches die Größe der erforderlichen Verzögerung angibt. Vorteilhafterweise weist die Vergleichseinrichtung einen Synchron-Demodulator auf.
Dabei sind erfindungsgemäß sowohl Lösungen mit zwei variablen Verzögerungselementen und einer einfachen Schalteinrichtung vorgesehen als auch Lösungen mit einem einzigen Verzögerungselement und einer etwas aufwendigeren Schalteinrichtung. Dies hat den Vorteil, daß in Abhängigkeit von den gegebenen Randbedingungen die jeweils kostenmäßig oder vom Herstellungsaufwand her gesehen günstigste Version realisiert werden kann. Im allgemeinen sind dabei Lösungen mit einer geringen Anzahl Verzögerungselemente vorzuziehen, da sie bei Realisierung als integrierter Schaltkreis eine geringe Chip-Fläche beanspruchen.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, ein Ausgangssignal der Kontrolleinrichtung mittels eines Schaltungsblocks in Betrag und Vorzeichen zu zerlegen. Dies hat den Vorteil, daß beispielsweise das Vorzeichensignal direkt zum Ansteuern einer Schalteinrichtung verwendet werden kann, die somit ein quasi digitales Ansteuersignal definierter Amplitude erhält. Weiterhin erübrigt sich dadurch eine Vorzeichenermittlung z.B. bei den Verzögerungselementen.
In Anspruch 7 ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung insbesondere der Detektionsanordnung des erfindungsgemäßen Geräts angegeben. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß Detektionsanordnungen und Kontrolleinrichtungen zur Einstellung der Verzögerungselemente und damit zur Kompensation von systematischen Fehlern im Spurfehlersignal besonders gut aufeinander abgestimmt sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für ein derartiges Gerät anzugeben, das eine bestmögliche Kompensation des aufgrund der Linsenbewegung hervorgerufenen Fehlers im Spurfehlersignal ermöglicht.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung der Verzögerungszeiten von Verzögerungselementen eines eine Spurführungseinrichtung aufweisenden Geräts zum Lesen und/oder Beschreiben optischer Aufzeichnungsträger, wobei die Verzögerungselemente zwischen Detektorelementen eines Vierquadranten-Detektors und einer Einrichtung zur Ermittlung eines Spurfehlersignals angeordnet sind, werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

a) der Spurführungsregelkreis wird geöffnet,
b) der Spurführungseinrichtung wird ein Störsignal zugeführt,
c) das Spurfehlersignal und das Störsignal werden miteinander verglichen,
d) die Verzögerungszeiten von zwei benachbarten Detektorelementen zugeordneten Verzögerungselementen werden gemeinsam geändert,
e) liegen die Anteile des Störsignals im Spurfehlersignal über einem bestimmten Grenzwert, so wird Schritt d) erneut durchgeführt,
f) das Störsignal wird unterbrochen,
g) die ermittelten Verzögerungszeiten werden beibehalten.

Dies hat den Vorteil, daß eine optimale Kompensation von eventuell vorhandenen Fehlern im Spurfehlersignal möglich ist. Durch das aufgeprägte Störsignal werden die Auswirkungen dieses Fehlers vergrößert und sind somit leichter erkennbar und kompensierbar. Die Kompensation erfolgt zudem genauer, da auch kleine, durch das Störsignal hervorgerufene Einflüsse erkannt werden. Andererseits werden Einflüsse im Spurführungssignal, die nicht durch das Störsignal hervorgerufen sind, im Vergleich erkannt und nicht zur Kompensation herangezogen.
Die ermittelten Verzögerungszeiten werden gegebenenfalls gespeichert, um beispielsweise nach einer Störung wieder aufgerufen werden zu können. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, die ermittelten Verzögerungszeiten mit einer Identifikationsinformation des jeweiligen Aufzeichnungsträgers abzuspeichern, um nach einem in Zukunft erfolgenden erneuten Einlegen dieses speziellen Aufzeichnungsträgers in das Gerät sofort die auf diesen speziellen Aufzeichnungsträger angepaßten Verzögerungszeiten einstellen zu können.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Störsignal ein periodisches Signal ist. Dies hat den Vorteil, daß der Vergleich damit auf einfache Weise realisierbar ist. Es liegt allerdings ebenfalls im Rahmen der Erfindung, ein vorgegebenes nicht-periodisches Signal zu verwenden, welches gegebenenfalls auf die Geräteeigenschaften angepaßt ist.
Vorteilhafterweise wird das Spurführungssignal mit dem phasenverschobenen Störsignal verglichen. Dies hat den Vorteil, daß durch die Phasenverschiebung ein Ausgleich der Reaktionszeit der Spurführungseinrichtung auf das Störsignal erfolgt. Diese Reaktionszeit ist im allgemeinen gerätespezifisch und wird bei Konstruktion des Geräts berücksichtigt. Eine adaptive Anpassung der Phasenverschiebung, insbesondere auch bei vorgegebenem nicht-periodischem Signal, ist ebenfalls vorteilhaft möglich. Auch andere auftretende Verzögerungszeiten, die z.B. durch Tiefpaßeigenschaften einzelner Elemente hervorgerufen sein können, werden durch die Phasenverschiebung ausgeglichen.
Die Frequenz des periodischen Signals liegt erfindungsgemäß bevorzugterweise unterhalb einer Resonanzfrequenz der Spurführungseinrichtung. Dies hat den Vorteil, daß keine Störeinflüsse durch beginnende Resonanzerscheinungen auftreten. Je größer der Abstand der Frequenz des Störsignals von der Resonanzfrequenz ist, um so besser ist es, da sich dann auch noch keine oder nur vernachlässigbar geringe, bereits in der Nähe des Resonanzbereichs auftretende Phasenverschiebungen bemerkbar machen können. Die Resonanzfrequenz des Aktuators der Spurführungseinrichtung ist nicht generell angebbar, da sie von Geräteeigenschaften abhängt. Liegt die Frequenz des Störsignals unterhalb von 10 Hz, dann ist jedoch im allgemeinen ein ausreichender Abstand zur Resonanzfrequenz gegeben. Die Frequenz des Störsignals sollte auch nicht zu klein sein, da sonst die Reaktionszeit zu lange ist, was sich negativ auf die Einstellung auswirkt. Die Frequenz des Störsignals ist daher erfindungsgemäß größer als 2 Hz gewählt. Prinzipiell ist es ebenfalls möglich, für das periodische Signal eine oberhalb der Resonanzfrequenz liegende Frequenz zu wählen, die entsprechend weit von der Resonanzfrequenz bzw. den Resonanzfrequenzen der Spurführungseinrichtung beabstandet ist.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die konkret angegebenen Ausführungsbeispiele und Alternativen beschränkt ist, sondern alle im Können des Fachmanns liegende Weiterbildungen miteinschließt. Weitere Vorteile sowie weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen entnommen werden.
Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Geräts,
2 ein bekanntes, die DPD Spurführungsmethode nutzendes Gerät,
3 die Phasenbeziehung der einzelnen Detektorsignale bei Anwendung der DPD Spurführungsmethode,
4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,
5 eine logische Steuerung eines erfindungsgemäßen Geräts,
6 ein Signaldiagramm zum erfindungsgemäßen Verfahren,
7 eine Ausführung der Kontrolleinrichtung,
8 einen Teil eines erfindungsgemäßen Geräts in einer weiteren Ausführungsform mit zwei variablen und zwei festen Verzögerungselementen,
9 einen Teil eines erfindungsgemäßen Geräts in einer weiteren Ausführungsform mit vier variablen Verzögerungselementen und
10 einen Teil eines erfindungsgemäßen Geräts in einer weiteren Ausführungsform mit einem variablen Verzögerungselement zum Offsetabgleich.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gerät. Auf der linken Seite ist eine Spurführungseinrichtung 13 dargestellt, zu der eine Objektivlinse 3 und ein Feinantrieb 6 gehören. Der Feinantrieb 6 wird vom Spurführungsregler 17 angesteuert, an dessen Eingang das von einem Phasendetektor 14 abgegebene Spurfehlersignal DPD-TE anliegt. Zum anderen wird der Feinantrieb 6 von einer Störsignalerzeugungseinrichtung 22 mit einem Störsignal S beaufschlagt. Das Störsignal S wird mittels eines Phasenschiebers 23 zum Signal WSY phasenverschoben und einer Kontrolleinrichtung 24 zugeführt. Die Kontrolleinrichtung 24 wertet das Signal WSY und das Spurfehlersignal DPD-TE aus und stellt über eine Schalteinrichtung 37 die Verzögerungszeiten τ_A, τ_B, τ_C und τ_D der variablen Verzögerungselemente 26A, 26B, 26C, 26D ein. Die variablen Verzögerungselemente 26A, 26B, 26C, 26D verzögern die von den Detektorelementen A, B, C, D des Vierquadrantendetektors 5 abgegebenen Signale um die jeweils eingestellten Verzögerungszeiten τ_A, τ_B, τ_C bzw. τ_D. Die so verzögerten Signale der Detektorelemente A und C werden in einer ersten Summationsstelle 15 summiert und an den Phasendetektor 14 weitergeleitet. Entsprechendes gilt für die verzögerten Signale der Detektorelemente B und D sowie die Summationsstelle 16.
Die DPD Spurführungsmethode wird nun anhand von 2 erläutert. 2 zeigt ein bekanntes, die DPD Spurführungsmethode nutzendes Gerät in schematischer Darstellung. Eine Lichtquelle 1 erzeugt einen Lichtstrahl, der über einen halbdurchlässigen Spiegel 2, der als Teil eines polarisierenden Strahlteilers dargestellt ist, und eine Objektivlinse 3 auf einen optischen Aufzeichnungsträger 4 fokussiert wird. Von dort wird der Lichtstrahl reflektiert und auf einen Vierquadrantendetektor 5 geleitet. Der Vierquadrantendetektor 5 ist um 90° gekippt abgebildet, d.h. in Draufsicht, und besteht aus vier Detektorelementen A, B, C und D. Pfeil 10 zeigt die Spurrichtung an, d.h. die Richtung, in der sich der Aufzeichnungsträger 4 relativ zum Vierquadrantendetektor 5 bewegt. Der Vierquadrantendetektor 5 kann somit in zwei seitlich zur Spurrichtung liegende Detektorbereiche eingeteilt werden, die aus den Detektorelementen A und B einerseits sowie C und D andererseits bestehen.
Zwischen Lichtquelle 1 und Spiegel 2 ist ein Kollimator 7 angeordnet, zwischen Spiegel 2 und dem Vierquadrantendetektor 5 eine Konvexlinse 8. Ein Feinantrieb 6 bewegt die Objektivlinse 3 in radialer Richtung bezüglich des optischen Aufzeichnungsträgers 4 entsprechend einem Feinantrieb-Stellsignal TS. Objektivlinse 3 und Feinantrieb 6 sind Teil der Spurführungseinrichtung 13. Der Aufzeichnungsträger 4 ist als scheibenförmige Platte ausgelegt, beispielsweise entsprechend einer Audio-Compact Disc (CD), einer Video Disc, einem Aufzeichnungsträger hoher Aufzeichnungsdichte (DVD) oder ähnlichem. Der optische Aufzeichnungsträger 4 wird mittels eines hier nur schematisch angedeuteten Plattenantriebs 9 in Rotation versetzt. Dargestellt ist ein Schnitt durch den Aufzeichnungsträger 4 entlang eines Durchmessers. Der von der Objektivlinse 3 auf den Aufzeichnungsträger 4 fokussierte Lichtstrahl befindet sich im radial äußeren Bereich des Aufzeichnungsträgers 4. Die Verschiebungsrichtung des vom optischen Aufzeichnungsträger 4 reflektierten Strahls nach Durchgang der Objektivlinse 3 welche durch die vom Feinantrieb 6 bewirkte Verschiebung der Objektivlinse 3 hervorgerufen wird, ist durch die Pfeile 12 angedeutet. Pfeil 11 stellt die Bewegungsrichtung der Linse 3 dar.
Die Ausgänge der Detektorelemente A und C sind mit einer ersten Summationsstelle 15 verbunden, die Ausgänge der Detektorelemente B und D mit einer zweiten Summationsstelle 16. Die entsprechenden Summensignale A + C bzw. B + D werden einem Phasendetektor 14 zugeleitet, an dessen Ausgang ein nach der DPD-Methode ermitteltes Spurfehlersignal DPD-TE anliegt.
Die Ausgänge der Summationsstellen 15 und 16 sind mit den Eingängen einer weiteren Summationsstelle 18 verbunden. Am Ausgang der Summationsstelle 18 liegt somit die Summe der Signale aller Detektorelemente A, B, C und D an. Dieses Signal ist das Informationssignal HF, welches zum Umwandeln in für den Nutzer auswertbare Signale an eine hier nicht dargestellte Auswerteeinheit weitergegeben wird.
Zur Beschreibung der Funktion des erfindungsgemäßen Geräts sei zunächst auf 1 hingewiesen. Hier ist der Aufbau des Phasendetektors 14 schematisch erläutert. Die Eingänge des Phasendetektors 14 sind mit jeweils einem Wandler 19 bzw. 19' verbunden, deren Ausgänge mit den Eingängen eines Phasenkomparators 20 verbunden sind. Der Ausgang des Phasenkomparators 20 ist über ein Tiefpaßfilter 21 mit dem Ausgang des Phasendetektors 14 verbunden, an dem das mittels der DPD-Methode ermittelte Spurfehlersignal DPD-TE anliegt. Der erste Eingang des Phasendetektors 14 ist mit dem Ausgang der Summationsstelle 15 verbunden, an deren Eingängen die Ausgangssignale der Detektorelemente A und C anliegen. Der zweite Eingang des Phasendetektors 14 ist mit dem Ausgang der Summationsstelle 16 verbunden, deren Eingänge mit den Detektorelementen B und D verbunden sind.
Die Signale der Detektorelemente A und C werden in der Summationsstelle 15 addiert, das Summensignal wird im Wandler 19, der als Nulldurchgangskomparator wirkt, auf Logik-Level gebracht. Ein entsprechendes digitalisiertes Summensignal B + D wird mittels der Summationsstelle 16 und des Wandlers 19' gebildet. Diese beiden Signale werden dem Phasenkomparator 20 zugeführt, der den zeitlichen Abstand der beiden Signale zueinander auswertet. Das Spurfehlersignal DPD-TE ist der Mittelwert dieser Zeitdifferenzen und wird durch das Tiefpaßfilter 21 gebildet. Wenn der Abtastpunkt oder Spot 29, wie im nachfolgenden zu 3 erläutert, genau der Spurmitte 30 folgt, dann erfolgen die Nulldurchgänge der Summensignale A + C und B + D gleichzeitig, der sich ergebende Spurfehler ist Null. Wenn der Spot 29 der Spur mit einer konstanten Abweichung zur Spurmitte folgt, so tritt der Nulldurchgang dieser Summensignale nicht mehr gleichzeitig, sondern zeitlich zueinander verschoben auf. Die auftretende Zeitdifferenz ist im Mittel näherungsweise proportional zur Abweichung der Abtastung zur Spurmitte, wobei die Zeitdifferenz bezogen auf eines der Signale positiv oder negativ sein kann. Das Vorzeichen der Zeitdifferenz beinhaltet also die Richtung, der Betrag dagegen die Größe der Abweichung.
3 zeigt in ihrem oberen Teil einen schematischen, stark vergrößerten Ausschnitt der Informationsschicht des optischer Aufzeichnungsträgers 4 in Draufsicht. Man erkennt drei nebeneinanderliegende Spuren, von denen zwei bzw. drei der sie bildenden, in Spurrichtung länglich ausgedehnten Vertiefungen, der sogenannten Pits 28, dargestellt sind. Sowohl die Abstände der Pits 28 in Spurrichtung als auch deren Länge in Spurrichtung (Pfeil 10) können in bestimmten Grenzen von den hier abgebildeten Gegebenheiten abweichen. Dies hängt vom verwendeten Modulationsverfahren zur Umsetzung der zu speichernden Information in das Pit-Muster und von dem Inhalt der aufgezeichneten Informationen ab. Insbesondere können die Pits 28 unterschiedliche Länge aufweisen.
Links von den Pits 28 ist eine symmetrisch zur Spurmitte 30 der mittleren Spur befindliche Vierquadrantendetektor 5 mit den Detektorelementen A, B, C und D angedeutet. Dies dient dazu, zu verdeutlichen, wie sich die Ausgangssignale der Detektorbereiche A, B, C und D bei Verschiebung des auf die Informationsschicht fallenden Lichtflecks, des Spot 29, aus der Spurmitte 30 heraus verhalten.
Im unteren Bereich der 3 sind die Amplituden mehrerer Kombinationen der Ausgangssignale der Detektorbereiche A, B, C und D über der Zeitachse t aufgetragen, wobei die Zeitachse t bei einer Bewegung von Spot 29 und optischem Aufzeichnungsträger in Spurrichtung (Pfeil 10) relativ zueinander mit normaler Auslesegeschwindigkeit, der Raumachse in Spurrichtung entspricht.
Die direkt unterhalb der Pits 28 abgebildete Kurve 31 zeigt das Informationssignal HF, d.h. die Summe der Signale aller Detektorelemente A, B, C und D. Solange der Spot 29 keines der Pits 28 trifft, ist die Amplitude des Informationssignals HF groß. Sobald sich der Spot 29 auf eines der Pits 28 bewegt nimmt die Amplitude in Folge von destruktiver Interferenz ab und erreicht ein Minimum sobald eine größtmögliche Überdeckung von Spot 29 und Pit 28 erreicht ist.
Die Kurven 32 zeigen eine Kombination der Signale A + C und B + D ohne Spurfehler, d.h. wenn der Spot 29 zur Spurmitte 30 zentriert ist, bzw. wenn keine Auslenkung der Objektivlinse 3 vorliegt. Die Kurven 32' (punktiert) bzw. die Kurven 32'' (gestrichelt) zeigen die zeitliche Verschiebung der Summensignale A + C und B + D in Abhängigkeit von der Linsenverschiebung oder der Abweichung des Spots 29' bzw. des Spots 29'' von der Spurmitte 30 in Richtung der verschobenen Abtastspur 30' bzw. 30''. Da sowohl eine Abweichung von der Spurmitte als auch eine Linsenverschiebung zum gleichen Ergebnis führen, lassen sich beide Abhängigkeiten nicht trennen. Die zeitliche Verschiebung Δt der Signale A + C und B + D zueinander entspricht in ihrem Betrag der Größe der Abweichung der verschobenen Abtastspur 30', 30'' von der Spurmitte 30 und in ihrem Vorzeichen der Richtung der entsprechenden Abweichung. Der Phasendetektor 14 bestimmt daraus – wie oben beschrieben – das Spurfehlersignal DPD-TE.
Es sei angemerkt, daß abhängig vom optischen Aufbau die Signale der Detektorbereiche A, B, C und D zueinander schon ohne Spurabweichung oder Linsenauslenkung zeitlich statische Verschiebungen aufweisen können. Die in den Kurven 32' und 32'' gezeigten Verschiebungen von B + D im Vergleich zu A + C sind aber typisch bei Linsenauslenkung oder Abweichung von der Spurmitte.
Da die Objektivlinse 3 in horizontaler Richtung, d.h. senkrecht zur Richtung der Spuren des Aufzeichnungsträgers 4 beweglich sein muß, ergibt sich bei Auslenkung in horizontaler Richtung aufgrund der Strahlengeometrie ebenfalls eine Wanderung der reflektierten Abbildung der Platteninformationsoberfläche auf dem Vierquadrantendetektor 5. Eine besondere Eigenschaft der DPD Spurführungsmethode ist es also, daß durch diese Zeitdifferenzen aufgrund der Linsenbewegung ein Spurfehlersignal DPD-TE entsteht, welches nicht Null ist, selbst wenn der Spot 29 der Spurmitte 30 genau folgt.
Durch gezieltes zeitliches Verzögern des Signals eines oder mehrerer Detektorelemente A, B, C, D vor deren Addition in den Summationsstellen 15 bzw. 16 läßt sich eine Kompensation des aufgrund der Linsenbewegung hervorgerufenen Offsets im Spurfehlersignal DPD-TE erreichen. Das erfindungsgemäße Gerät sowie das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen es, durch den Abgleich der Verzögerungszeiten τ_A, τ_B, τ_C bzw. τ_D der variablen Verzögerungselemente 26A, 26B, 26C und 26D eine bestmögliche Kompensation dieses Offsets aufgrund der Linsenbewegung zu erreichen.
Die Funktion eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Geräts wird nun anhand der 1 beschrieben. Durch die Bewegung der Objektivlinse 3 parallel zur Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 4 senkrecht zur Spurrichtung, d.h. in Richung des Pfeils 11, bildet sich ein Offset im Spurfehlersignal DPD-TE aus. Erfindungsgemäß wird der Feinantrieb 6 mittels eines sinusförmigen Störsignals S von der Störsignalerzeugungseinrichtung 22 angesteuert. Dadurch wird die Objektivlinse 3 um einen gewissen mechanischem Weg um ihre mechanische Nullage bewegt, man spricht auch davon, daß die Objektivlinse 3 gewobbelt wird.
Die Ansteuerfrequenz ist dabei in gewissen Grenzen frei wählbar. Sinnvoll sind ca. 2–10 Hz, da bei zu langsamer Frequenz die Meßzeit bzw. Integrationszeit, wie weiter unten zur Kontrolleinrichtung 24 beschrieben, zu lang wird, und man bei zu hoher Frequenz in die Nähe der nicht genau spezifizierten Eigenresonanz der Spurführungseinrichtung kommt. Wird die Objektivlinse 3 nun ausgelenkt, so tritt bei falscher Einstellung der Verzögerungszeiten τ_A, τ_B, τ_C bzw. τ_D der Verzögerungselemente 26A, 26B, 26C und 26D eine Modulation der Einhüllenden des Spurfehlersignals DPD-TE auf.
Die Spurführungseinrichtung 13 folgt der Anregung durch das Störsignal S zeitlich verzögert. Zur Ermittlung der Modulation des Spurfehlersignals DPD-TE wird ein Tiefpaßfilter 27 mit einer niedrigen Eckfrequenz verwendet. Daher sind die Nulldurchgänge der Modulation auf dem zur Auswertung herangezogenen niederfrequenten Anteil des Spurfehlersignals, des Signals TELP, zeitlich verschoben zu den Nulldurchgängen des Störsignals S. Diese Phasenverschiebung wird mittels des Phasenschiebers 23 ausgeglichen, dessen Phasenverschiebung so gewählt ist, daß sie der durch die Spurführungseinrichtung 13 und das Tiefpaßfilter 27 hervorgerufenen Phasenverschiebung entspricht. Am Ausgang des Phasenschiebers 23 erhält man ein phasenverschobenes Störsignal WSY, welches im Folgenden auch als Wobble-Synchronsignal bezeichnet ist, das synchron zur Modulation des Signals TELP, des niederfrequenten Anteils des Spurfehlersignals DPD-TE, ist.
Die Verzögerungszeiten τ_A, τ_B, τ_C bzw. τ_D der Verzögerungselemente 26A, 26B, 26C bzw. 26D werden von der Kontrolleinrichtung 24 gesteuert eingestellt. Dazu weist die Kontrolleinrichtung 24 eine Offsetbestimmungseinrichtung 44 und eine Vergleichseinrichtung 45 auf. Letztere enthält im Ausführungsbeispiel eine differentielle Sample-and-Hold-Schaltung DSH, einen Synchrondemodulator 33, einen ersten Fensterkomparator 34 und eine Sample-and-Hold-Schaltung 35. Daran schließt sich ein erster Schaltungsblock 36 an.
Das Signal WSY und das Ausgabesignal TELP des Tiefpaßfilters 27 werden einem Synchrondemodulator 33 zugeführt, der aus der Modulation des Signals TELP den Betrag bildet und aufintegriert. Sind Modulation des Signals TELP und das Wobble-Synchronsignal WSY in Phase, so wächst die Ausgangsspannung VA, sind diese Signale gegenphasig, so fällt die Ausgangsspannung VA des Synchrondemodulators 33. Die Ausgangsspannung VA wird einerseits einer ersten Sample-and-Hold-Schaltung 35 zugeführt, und andererseits einer differentiellen Sample-and-Hold-Schaltung DSH, die eine Spannung VD erzeugt, welche proportional zur zeitlichen Änderung der Spannung VA ist. Die Spannung VD ist also dann von Null verschieden, wenn sich die Ausgangsspannung VA des Synchrondemodulators 33 zeitlich ändert. Sie ist gleich Null, wenn keine zeitliche Änderung der Ausgangsspannung VA mehr erfolgt. Mit Hilfe eines Fensterkomparators 34, an dem die Vergleichsspannungen ±VRD anliegen, welche fest vorgegeben sein können aber vorteilhafterweise auch adaptiv angepaßt werden können, läßt sich dies feststellen. Dessen Ausgangssignal NMT zeigt also an, wenn das Spurfehlersignal DPD-TE keine zur Frequenz des Störsignals S synchrone Modulation mehr aufweist.
Die Sample-and-Hold-Schaltung 35 wird zunächst durch ein Steuersignal S/H1, welches von einer nicht dargestellten Steuerung abgegeben wird, auf Sample, d.h. "Spannung folgen", VAS = VA, geschaltet. Die Ausgangsspannung VAS der Sample-and-Hold-Schaltung 35 wird einem Schaltungsblock 36 zugeführt, der aus der Ausgangsspannung VAS den Betrag ABS(A) und das Vorzeichen SIGN(A) bildet. Das Vorzeichen SIGN(A) entscheidet, welchem der Paare von Detektorelementen A und B oder C und D der Betrag ABS(A) der Ausgangsspannung VAS zugeführt wird. Dazu wird der erste Schalter 38 der Schalteinrichtung 37 durch das Vorzeichen-Signal SIGN(A) gesteuert. Mit den beschriebenen Schaltungsfunktionen läßt sich also die Verzögerungszeit τ_A, τ_B bzw. τ_C, τ_D eines Paars der Detektorelemente A und B oder C und D so abgleichen, daß die Linsenbewegungs-abhängige Modulation des Spurfehlersignals DPD-TE kompensiert wird.
Ist dies erfolgt, so wird durch die erste Sample-and-Hold-Schaltung 35 die Spannung VAS gehalten. Übrig bleibt nun noch ein konstanter Offset im Spurfehlersignal DPD-TE, der sich nur durch das paarweise Verstellen der Verzögerungszeiten der Verzögerungselemente A und C oder B und D kompensieren läßt. Dieser Offset wird mit Hilfe der Offsetbestimmungseinrichtung 44 durchgeführt, die einen Integrator 39, einen Fensterkomparator 40 und eine Sample- and-Hold-Schaltung 41 aufweist. An deren Ausgang schließt sich im Ausführungsbeispiel ein zweiter Schaltungsblock 42 an.
4 zeigt beispielhaft ein Ablaufdiagramm, nach dem ein Abgleich eines erfindungsgemäßen Geräts in den oben genannten Schritten erfolgen kann, Abwandlungen davon und andere, den oben beschriebenen Schritten entsprechende Abläufe liegen natürlich ebenfalls im Rahmen der Erfindung.
Nach dem Start des Verfahrens in Schritt 50 wird in Schritt 51 der Spurführungsregler 17 ausgeschaltet und die Störsignalerzeugungseinrichtung 22 eingeschaltet. Damit wird die Objektivlinse wie oben beschrieben gewobbelt. Im Schritt 52 werden die Verzögerungszeiten τ_A, τ_B, τ_C und τ_D der Verzögerungselemente 26A, 26B, 26C und 26D auf einen Ausgangswert, im allgemeinen auf Null, zurückgesetzt. Zur Bildung des Spurfehlersignals DPD-TE wird gemäß Schritt 53 die Zeit zwischen den von den Summationsstellen 15 und 16 abgegebenen Signalen (A + C) und (B + D) verwendet, die aus den jeweils über die Verzögerungselemente 26A, 26B, 26C und 26D geführten Ausgangssignalen der Detektorelemente A, B, C und D gebildet sind. Im Schritt 54 wird mit Hilfe des Synchrondemodulators 33 die durch das Störsignal S hervorgerufene Modulation des Spurfehlersignals DPD-TE erfaßt. Im Schritt 55 erfolgt eine Verzweigung zum Schritt 56 wenn die differentielle Sample-and-Hold-Schaltung DSH noch Veränderungen im Signal VA feststellt, d.h wenn gilt VA ≠ const. Wenn keine Veränderung mehr im Signal VA auftritt, dann wird zu Schritt 57 verzweigt.
Im Schritt 56 entscheidet die Richtung der Änderung, d.h. die Tatsache, ob die Modulation des Spurfehlersignals DPD-TE in Phase oder gegenphasig zum Störsignal S ist, ob zu Schritt 58 oder zu Schritt 59 verzweigt wird. Im Schritt 58 werden die Verzögerungszeiten τ_C und τ_D der Verzögerungselemente 26C und 26D erhöht, während diejenigen der anderen beiden Verzögerungselemente 26A und 26B beibehalten werden.
Im Schritt 59 werden die Verzögerungszeiten τ_A und τ_B erhöht, die anderen bleiben ungeändert. Nach den Schritten 58 bzw. 59 wird erneut Schritt 54 durchgeführt. Diese Schleife wird so oft durchlaufen, bis die eingestellten Verzögerungszeiten ausreichen, um die Modulation im Spurfehlersignal DPD-TE auszugleichen. Die beschriebene Schleife wirkt dabei wie eine Integration. Wenn keine Änderung der Ausgangsspannung VA des Synchrondemodulators 33 mehr erfolgt, wird gemäß Schritt 55 zu Schritt 57 und damit zur Offset-Kompensation verzweigt.
Eine alternative Art, wie die Verzögerungszeiten τ_A und τ_B bzw. τ_C und τ_D geändert werden können, geht aus der linken Seite von 4 in Schritten 80 bis 84 hervor (siehe gestrichelte Linien). Schritt 54 ist bei diesem alternativen Verfahren insoweit modifiziert, als die durch das Störsignal S verursachte Modulation des Spurfehlersignals DPD-TE als ein erster Modulationswert erfaßt und gespeichert wird. In Schritt 80 werden zwei Verzögerungszeiten, entweder τ_A und τ_B oder τ_C und τ_D, um denselben Wert geändert. Bei diesem Wert handelt es sich vorzugsweise um einen voreingestellten Wert, der an das Verhalten der anderen Bauteile des Geräts angepaßt ist, so daß bestes Funktionieren erzielt wird. Schritt 81 ähnelt Schritt 54: die durch das Störsignal S verursachte Modulation des Spurfehlersignals DPD-TE wird als ein zweiter Modulationswert erfaßt und gespeichert.
Nach einer bevorzugten Lösung geht das Verfahren mit Schritt 82 weiter. Es liegt jedoch auch im Erfindungsumfang, gemäß der strichpunktierten Linie zu Schritt 80 abzuzweigen, dasselbe Paar Verzögerungszeiten wieder um einen voreingestellten Wert zu ändern und zu Schritt 81 zu gehen, um die Modulation zu erfassen und sie als dritten Modulationswert zu speichern. Diese Schleife kann auch mehrere weitere Male durchlaufen werden, so daß n Modulationswerte gespeichert werden. Bevorzugt wird jedoch die Zahl n klein gehalten.
In Schritt 82 werden die gespeicherten Modulationswerte miteinander verglichen. Als Ergebnis des Vergleichs werden ein Paar Verzögerungszeiten τ_A und τ_B bzw. τ_C und τ_D, das als nächstes geändert werden soll, sowie der geeignete Wert für diese Änderung in Schritt 83 ausgewertet. Falls die Beziehung zwischen Verzögerungszeitenänderungswert und durch diese Änderung verursachter Modulationsverringerung linear oder fast linear ist, reichen zwei gespeicherte Modulationswerte aus, um die Richtung, d. h. das relevante Verzögerungszeitenpaar, und den Wert der nächsten Änderung zu bestimmen. Dies erfolgt vorzugsweise mittels einer Berechnung oder mittels einer Tabelle. Falls die erwähnte Beziehung nicht linear ist, kann es auch möglich sein, die Richtung und den Wert aus lediglich zwei gespeicherten Modulationswerten beispielsweise mittels einer Tabelle zu bestimmen. Falls das Ergebnis dieser Auswertung nicht ausreichend ist, wird vorgeschlagen, mehr als zwei gespeicherte Modulationswerte zu nehmen, wie oben für die strichpunktierte Linie beschrieben.
In Schritt 84 werden die Verzögerungszeiten τ_A und τ_B bzw. τ_C und τ_D des Paars Verzögerungselemente A, B oder C, D, die in Schritt 83 bestimmt wurden, um den in Schritt 83 bestimmten Wert geändert. Da dieser Wert bestimmungsgemäß für den Abgleich des Einflusses der Linsenbewegung ausreicht, ist eine weitere Überprüfung dieser Art nicht notwendig. Der nächste Verfahrensschritt ist Schritt 57 des Hauptbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der Vorteil der beschriebenen alternativen Ausführungsform liegt darin, daß sie im Vergleich zu den Schritten 55 bis 59 schneller durchgeführt werden kann, weil die Schleife von Schritt 54 üblicherweise über Schritte 55, 56 und 58 oder 59 zurück zu Schritt 54 mehrere Male durchlaufen werden muß. Die Schritte 80 bis 84 werden nur einmal durchlaufen, während die kleine Schleife der Schritte 80 und 81 wahrscheinlich zwei- oder nur wenige Male durchlaufen wird.
Aber da das Profil der Beziehung von "Verzögerungszeitänderung" zu "Modulationsverringerung" bekannt ist, ist das alternative Verfahren in den meisten Fällen schneller als das oben beschriebene Hauptverfahren. Das alternative Verfahren kann als "Interpolationsansatz" bezeichnet werden, weil aus zwei oder einer anderen geringen Zahl von Werten der Wert eines letzten Schritts zur Annäherung an ein gewünschtes Ergebnis interpoliert wird, und zwar entweder durch lineare Interpolation oder nicht lineare Interpolation oder durch Einsatz einer geeigneten Tabelle.
Ein Vorteil des beschriebenen Hauptverfahrens besteht darin, daß das Profil der oben genannten Beziehung nicht genau bekannt sein muß und daß das Ergebnis durch die Integrationswirkung genauer ist. Die Integrationswirkung wird durch die Abfolge von kleinen Schritten zur Annäherung an das gewünschte Resultat erzielt. Das Hauptverfahren kann daher auch als "Iterationsansatz" bezeichnet werden. Ein vorteilhaftes Verfahren zur schnellen Erzielung eines genaueren Resultats besteht in der Kombinierung beider beschriebener Verfahren, d. h. die Kombinierung des Integrationsansatzes mit dem Iterationsansatz. Beispielsweise ist der Wert für die Änderung der Verzögerungszeiten in Schritt 58 oder 59 kein fester Wert, sondern er läßt sich aus einem Vergleich von zwei oder mehr vorher erfaßten Modulationswerten bestimmen.
Im weiteren wird ein Iterationsansatz für den Abgleich eines Offset beim Spurfehlersignal in Schritten 60 bis 64 von 4 beschrieben. Analog zu dem oben beschriebenen alternativen Verfahren wird auch hier vorzugsweise ein Integrationsansatz verfolgt, wenn ein schnelles Resultat erwünscht ist. Nach Schritt 57 und vor Schritt 62 in 4 werden dann Verfahrensschritte durchgeführt, die denen bei Schritten 80 bis 84 beschriebenen ähneln. Auch hier kann zur schnellen Erzielung eines genauen Resultats vorteilhaft eine Kombination des Integrationsansatzes und des Iterationsansatzes durchgeführt werden.
In Schritt 57 werden die eingestellten Werte τ_A, τ_B, τ_C und τ_D gespeichert. Zwei davon haben den Wert Null, die anderen zwei haben einen Wert der größer als Null ist. Weiterhin wird in Schritt 57 der Gleichspannungs-Offset mittels des Tiefpaßfilters 27 und des zweiten Fensterkomparators 40 ermittelt. Wenn der Gleichspannungs-Offset von Null verschieden ist, d.h. wenn gilt TELP ≠ 0, dann wird zu Schritt 61 verzweigt. Wenn der Gleichspannungs-Offset im Rahmen vorgegebener Schranken, im Ausführungsbeispiel der Vergleichsspannungen ±VRTE, gleich Null ist, dann wird zu Schritt 62 verzweigt. In Schritt 61 entscheidet die Polarität des Gleichspannungs-Offsets, d.h. das Vorzeichen des Signals TELP, welches Paar der Detektorelemente zustätzlich verzögert wird. Gilt TELP < 0, dann wird zu Schritt 63 verzweigt, andernfalls zu Schritt 64. In Schritt 63 wird eine zusätzliche Verzögerung der Verzögerungselemente 26B und 26D vorgenommen, indem ein dem Signal ABS(B) entsprechender Wert zu den bereits ermittelten und gespeicherten Verzögerungszeiten τ_B und τ_D addiert wird. Die anderen beiden Verzögerungszeiten τ_A und τ_C bleiben ungeändert. In Schritt 64 wird eine zusätzliche Verzögerung der Verzögerungselemente 26A und 26C vorgenommen, indem ein dem Signal ABS(B) entsprechender Wert zu den bereits ermittelten und gespeicherten Verzögerungszeiten τ_A und τ_C addiert wird. Die anderen beiden Verzögerungszeiten τ_B und τ_D bleiben ungeändert. Nach den Schritten 63 bzw. 64 wird erneut Schritt 60 durchgeführt. Diese Schleife wird so oft durchlaufen, bis das Erhöhen der Verzögerungszeiten der Verzögerungselemente 26A und 26C oder 26B und 26D bewirkt hat, daß der Gleichspannungs-Offset kleiner ist als die Vergleichsspannung ±VRTE des Fensterkomparators 40. Ein mehrmaliges Durchlaufen dieser Schleife und gleichzeitiges Inkrementieren wirkt dabei wie eine Integration.
Entsprechend Schritt 62 werden die ermittelten und eingestellten Verzögerungszeiten τ_A, τ_B, τ_C und τ_D gespeichert und gehalten. Diese gespeicherten Werte sind die optimalen Kompensationswerte. Das Verfahren wird daher in Schritt 65 beendet.
Das in 4 abgebildete Ablaufdiagramm kann beispielsweise durch eine logische Steuerung entsprechend 5 in Verbindung mit dem in 1 abgebildeten Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Geräts realisiert werden. Dabei sind die logischen Und-Gatter mit AND, die logischen Oder-Gatter mit OR und Negationsglieder mit N bzw. NOT gekennzeichnet, Zahlenangaben beziehen sich auf die Anzahl der jeweiligen Eingänge. Gesonderte Bezugszeichen sind nur dann vergeben, wenn erforderlich.
Durch das Signal START wird der Abgleichvorgang gestartet und die Objektivlinse 3 gewobbelt. Da normalerweise eine Modulation des Spurfehlersignals DPD-TE aufgrund der Linsenbewegung vorhanden ist, ist das Signal NMT auf dem Logiklevel "low", so daß die Signalflanke des Signals START die ersten Sample-and-Hold-Schaltung 35 mittels des vom ersten Digital-Flip-Flop 71 abgegebenen Signals S/H1 auf "Sample" schaltet. Durch NMT = "low" wird das zweite Digital-Flip-Flop 72 zurückgesetzt, und das Reset-Signal IRE für den Integrator 39 zur Gleichspannungs-Offset-Kompensation aufrechterhalten. Der Startimpuls für das zweite Digital-Flip-Flop 72 wird ebenfalls unterdrückt. Durch das Freischalten der ersten Sample-and-Hold-Schaltung 35 wird das selbsttätige Ablaufen des ersten Abgleichschritts ermöglicht, da die integrierende Komponente bereits im Synchrondemodulator 33 enthalten ist. Das Ablaufen des ersten Schritts endet, wenn sich die Spannung VA nicht mehr zeitlich ändert und somit die Spannung VD auf den Wert Null zurückkehrt.
Der erste Abgleichschritt wird automatisch umgangen, wenn das Signal NMT von Beginn an auf Logiklevel "high" ist, also die Modulation des Spurfehlersignals DPD-TE auch ohne Verzögerung der Ausgangssignale der Detektorelemente A und B oder C und D ausreichend klein ist. Der Ausgang NMT des Fensterkomparators 34 schaltet auf "high", wodurch das erste Digital-Flip-Flop 71 zurückgesetzt und das zweite Digital-Flip-Flop 72 gesetzt wird. Gleichzeitig wird die Sample-and-Hold-Schaltung 35 auf "Hold" geschaltet und die Spannung VAS zur Kompensation der Modulation des Spurfehlersignals DPD-TE gespeichert. Zeitgleich wird die Sample-and-Hold-Schaltung 41 auf "Sample" geschaltet und der Integrator 39 über das Signal IRE = "low" freigegeben. Der zweite Abgleich läuft wegen der Integration ebenfalls automatisch ab, bis das Signal NDT Logiklevel "high" annimmt.
Somit ist auch der DC-Offset im Spurfehlersignal DPD-TE kompensiert und das Ende des Abgleichs erreicht. Sollte der DC-Offset bereits nach dem 1. Abgleichschritt gleich Null sein, so nimmt das Signal NDT bereits zu diesem Zeitpunkt Level "high" an und der zweite Schritt wird übersprungen. Das Signal ADF zeigt nach außen hin an, daß der Abgleich erfolgreich erfolgt ist und sowohl Modulation als auch Offset Null sind bzw. unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegen. Mit Hilfe des Signals HOLDALL können beide Sample-and-Hold-Schaltungen 35, 41 zwangsweise im Zustand HOLD gehalten werden, um die Spannungen für die Verzögerungsglieder 26 zu speichern.
Der Ablauf des Abgleichs entsprechend 5 ist mit Hilfe eines Signaldiagramms in 6 dargestellt. Die einzelnen Signale sind wie zu den 1 und 5 bezeichnet, nach rechts läuft die Zeitachse. Die durch Feinantrieb 6 und Tiefpaßfilter 21 hervorgerufene Phasenverschiebung zwischen Störsignal S und Spurfehlersignal DPD-TE ist der Einfachheit halber zu Null angenommen. Auch die Einschwingzeit der beiden Abgleichschritte ist der Einfachheit halber im Vergleich zur Periode der Wobbelfrequenz zu kurz dargestellt.
In 7 ist eine einfache Realisierung der Kontrolleinrichtung 24, bestehend aus Offsetbestimmungseinrichtung 44 sowie der Vergleichseinrichtung 45 mittels analoger Bauteile angegeben. Diese Abbildung entspricht dem rechten Teil der 1 und ist auch mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Funktion der dargestellten Schaltung ist aus der oben angegebenen Beschreibung ersichtlich, auf die einzelnen Bauteile wie Operationsverstärker etc. wird daher hier nicht näher eingegangen.
Entsprechend einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsmöglichkeit der Erfindung, ist statt des Tiefpaß 27 eine Schaltung zur Ermittlung der Differenz zwischen oberer und unterer Einhüllenden des Spurfehlersignals DPD-TE vorgesehen. Diese Differenz ist im Idealfall minimal.
In einer weiteren, ebenfalls hier nicht dargestellten Variante der Erfindung ist anstatt des Phasenschiebers 23 und des Synchrondemodulators 33 ein phasenunabhängiger Synchrongleichrichter mit nachfolgender Integration vorgesehen. Obwohl hierbei die Hardware etwas aufwendiger zu realisieren ist, empfiehlt sich diese Maßnahme aufgrund der dadurch erzielten höheren Genauigkeit.
Da Sample-and-Hold-Schaltungen, die mit Kondensatoren als Ladungsspeicher arbeiten, aufgrund von Leckströmen nicht lange Zeit stabil die Spannung halten können, ist die Digitalisierung der Werte der Ausgangsspannungen VA und VB und das Halten der Werte auf digitaler Ebene als vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die Spannungen VAS und VBS werden dann wiederum digital-analog-gewandelt ausgegeben. In diesem Fall findet auch die Trennung in Betrag und Vorzeichen vorteilhaft auf digitaler Ebene statt.
Besonders vorteilhaft ist es, den gesamten Ablauf des Verfahrens, d.h. alle Schaltungsblöcke im rechten Teil der 1 bzw. die Blöcke der 7, in einen Mikrocontroller zu integrieren. Es ist dabei ein Tiefpaßfilter 27 oder alternativ dazu ein Einhüllendendetektor, siehe oben, nötig. Dessen Ausgangsspannung TELP wird vom Mikrocontroller digitalisiert. Die Steuerung der Verzögerungsglieder 26 erfolgt über vier Digital-Analog-Wandler oder vorteilhafterweise direkt digital. Da der Mikrocontroller in der Regel ohnehin den Fokus- und Spur-Servo steuert, kann er die Wobbelung des Feinantriebs 6 ebenfalls übernehmen und einen phasenunabhängigen Synchrondetektor beinhalten. Damit ist der zusätzliche Hardwareaufwand stark minimiert.
8 zeigt einen Teil eines erfindungsgemäßen Geräts in einer weiteren Ausführungsform mit zwei variablen Verzögerungselementen 26A, 26B und zwei Verzögerungselementen 26F fester Verzögerungszeit. Der dargestellte Teil des Geräts ersetzt den entsprechenden Teil des in 1 dargestellten Geräts, gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nur dann gesondert beschrieben, wenn sie vom weiter oben Gesagten abweichen. Dies gilt sinngemäß auch für die folgenden Abbildungen.
Die Verzögerungszeiten τ_A und τ_B der Verzögerungselemente 26A und 26B lassen sich ausgehend von der festen Verzögerungszeit τ_F der Verzögerungselemente 26F verkürzen oder verlängern, so daß sowohl die Signale der Detektorelemente A und B gegenüber denjenigen der Detektorelemente C und D verzögert werden können als auch umgekehrt. Die Verzögerungselemente 26A und 26B werden dazu mit dem Signal VAS beaufschlagt, welches sowohl Betrag als auch Vorzeichen enthält. Vorteile dieser Ausgestaltungsform liegen unter anderem darin, daß nur zwei der Verzögerungselemente variabel zu sein brauchen und daß keine zusätzliche Aufspaltung des Signals VAS in Vorzeichen und Betrag notwendig ist.
Zum Abgleich eines Offsets ist in 8 eine weitere Möglichkeit dargestellt: Das Signal VBS, welches von der Sample-und-Hold Schaltung 41 abgegeben wird, wird dem Ausgangssignal des Phasendetektors 14 in einer Summationsstelle 75 addiert, deren Ausgangssignal das Spurfehlersignal DPD-TE ist. Der Offset-Abgleich erfolgt also nach den Summationsstellen 15 und 16.
9 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts. Hierbei ist der Offset-Abgleich ebenfalls nach den Summationsstellen 15, 16, aber noch vor dem hier nicht dargestellten Phasendetektor 14 vorgesehen. Eine Schalteinrichtung 25 wird in Abhängigkeit vom Signal SIGN(B) geschaltet und bewirkt, daß das Signal ABS(B) einem von zwei Verzögerungselementen 26S, 26T zugeführt wird. Das Verzögerungselement 26S ist dabei zwischen der Summationsstelle 15 und dem Phasendetektor 14, das Verzögerungselement 26T zwischen der Summationsstelle 16 und dem Phasendetektor 14 angeordnet. Die Verzögerungselemente 26S, 26T sind somit mittels der Schalteinrichtung 25 mit dem Ausgangssignal VBS der Offset-Bestimmungseinrichtung 44 verbindbar. Es liegt im Rahmen der Erfindung, statt zweier variabler Verzögerungselemente 26S, 26T an dieser Stelle, ähnlich wie zu 8 beschrieben, ein Verzögerungselement fester Verzögerungszeit und ein variables Verzögerungselement vorzusehen, dessen Verzögerungszeit im Vergleich zur festen Verzögerungszeit des anderen Verzögerungselements in Abhängigkeit vom Signal VBS verkürzt oder verlängert wird.
Zum Abgleich des durch Linsenbewegung hervorgerufenen Fehlers sind in 9 zwei variable Verzögerungselemente 26X und 26Y vorgesehen, die mittels einer Schalteinrichtung 37' entweder mit den Detektorelementen A und B oder den Detektorelementen C und D verbindbar sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß entweder die Signale des einen Paars A-B oder diejenigen des anderen Paars C-D gegenüber dem jeweils anderen Paar verzögert werden. Die Schalteinrichtung 37' wird mittels des Signals SIGN(A) geschaltet, die Verzögerungselemente 26X, 26Y werden mit dem Signal ABS(A) beaufschlagt.
10 zeigt einen zum Offsetabgleich dienenden Teil eines erfindungsgemäßen Geräts einer weiteren Ausführungsform. Auch hier erfolgt eine Verzögerung der bereits addierten Signale A + C bzw. C + D zwischen den Summationsstellen 15 bzw. 16 und dem Phasendetektor 14. Dazu wird ein variables Verzögerungselement 26U, welches mit dem Signal ABS(B) beaufschlagt ist, mittels einer Schalteinrichtung 25' entweder in den einen oder den anderen Pfad eingefügt. Die Schalteinrichtung 25' schaltet in Abhängigkeit vom Signal SIGN(B). Die beiden Signale ABS(B) und SIGN(B) werden, wie oben beschrieben, vom Ausgangssignal VBS der Offsetbestimmungseinrichtung 44 abgeleitet. Ein Vorteil dieser Ausgestaltungsform besteht darin, daß nur ein einziges variables Verzögerungselement 26U benötigt wird.
Es versteht sich, daß sinnvolle Kombinationen der einzelnen hier dargestellten Ausgestaltungsformen zum Ausgleich des durch Linsenbewegung hervorgerufenen Fehlers und des Offset ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegen, auch wenn sie hier nicht im Detail beschrieben sind.

Claims

Gerät zum Lesen und/oder Beschreiben optischer Aufzeichnungsträger (4), welches eine Spurführungseinrichtung (13), einen Vierquadrantendetektor (5) mit vier Detektorelementen (A, B, C, D), zwei Summationsstellen (15, 16) und einen Phasenkomparator (20) zur Spurführung entsprechend der Differentiellen-Phasen-Detektions-Methode aufweist, sowie zwei von einer Kontrolleinrichtung (24) einstellbare variable Verzögerungselemente (26), die im Signalpfad zwischen den Detektorelementen (A, B, C, D) und dem Phasenkomparator (20) enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (22) zur Erzeugung eines künstlichen Störsignals vorhanden ist, deren Ausgang mit der Spurführungseinrichtung (13) verbunden ist, um eine Auslenkung einer Linse (3) des Geräts zu bewirken, und auch mit einem ersten Eingang der Kontrolleinrichtung (24) verbunden ist, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Phasenkomparators (20) verbunden ist, und daß Mittel (24) zur Einstellung der Verzögerungszeiten der variablen Verzögerungselemente unter Verwendung des Ergebnisses eines Vergleichs des ersten und des zweiten Eingangssignals der Kontrolleinrichtung (24) vorhanden sind, so daß durch die Linsenauslenkung verursachte Fehler im Spurfehlersignal optimal kompensiert werden.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Detektorelementen (A, B) des Vierquadrantendetektors (5) je ein variables Verzögerungselement (26A, 26B) und den anderen beiden Detektorelementen (C, D) je ein Verzögerungselement (26F) fester Verzögerungszeit zugeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Detektorelemente (A, B, C, D) des Vierquadrantendetektors (5) ein variables Verzögerungselement (26A, 26B, 26C, 26D) zugeordnet ist, und daß eine Schalteinrichtung (37) zum Verbinden eines Detektorelementepaares (A-B, C-D, A-C, B-D) mit einem Steuerausgang, an dem ein Ausgangssignal (VAS, VBS) der Kontrolleinrichtung (24) anliegt, vorhanden ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung (37') vorhanden ist, mittels der zwei der Detektorelemente (A, B, C, D) des Vierquadrantendetektors (5) mit je einem variablem Verzögerungselement (26X, 26Y) verbindbar sind.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung (24) eine Vergleichseinrichtung (45) aufweist, an deren Eingängen das Ausgangssignal (DPD-TE, TELP) des Phasenkomparators (20) und das Ausgangssignal (S, WSY) der Störsignalerzeugungseinrichtung (22) anliegen, und deren Ausgangssignal (VAS) zur Einstellung der variablen Verzögerungselemente (26A, 26B, 26C, 26D, 26X, 26Y) dient.
Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerausgang, an dem ein Ausgangssignal (VAS, VBS) anliegt, ein Schaltungsblock (36,42) zugeordnet ist, der den Betrag (ABS(A), ABS(B)) und/oder das Vorzeichen (SIGN(A), SIGN(B)) des am Steuerausgang (VAS, VBS) anliegenden Signals ermittelt.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Störsignalerzeugungseinrichtung (22) mit einem ersten Eingang einer Vergleichseinrichtung (45) verbunden ist, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Phasenkomparators (20) verbunden ist, und deren Ausgang mit dem Ausgang der Kontrolleinrichtung (24) in Verbindung steht.
Verfahren zur Einstellung der Verzögerungszeiten (τ_A, τ_B, τ_C, τ_D, τ_S, τ_T, τ_U, τ_X, τ_Y) von Verzögerungselementen (26A, 26B, 26C, 26D, 26S, 26T, 26U, 26X, 26Y) eines eine Spurführungseinrichtung (13) aufweisenden Geräts zum Lesen und/oder Beschreiben optischer Aufzeichnungsträger (4), wobei die Verzögerungselemente (26A, 26B, 26C, 26D, 26S, 26T, 26U, 26X, 26Y) zwischen Detektorelementen (A, B, C, D) eines 4-Quadranten-Detektors (5) und einer Einrichtung (14) zur Ermittlung eines Spurfehlersignals (DPD-TE, TELP) angeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) der Spurführungsregelkreis wird geöffnet, b) der Spurführungseinrichtung (13) wird ein künstliches Störsignal (S) zugeführt, um eine Auslenkung der Linse des Geräts zu bewirken, c) das Spurfehlersignal (DPD-TE, TELP) und das künstliche Störsignal (S) werden miteinander verglichen, d) die Verzögerungszeiten (τ_A, τ_B bzw. τ_C, τ_D bzw. τ_X, τ_Y) von zwei benachbarten Detektorelementen (A, B bzw. C, D) zugeordneten Verzögerungselementen (26A, 26B bzw. 26C, 26D bzw. 26X, 26Y) werden gemeinsam geändert, e) liegen die Anteile des künstlichen Störsignals (S) im Spurfehlersignal (DPD-TE, TELP) über einem bestimmten Grenzwert, so wird Schritt d) erneut durchgeführt, f) das künstliche Störsignal (S) wird unterbrochen, und g) die ermittelten Verzögerungszeiten (τ_A, τ_B, τ_C, τ_D, τ_X, τ_Y) werden beibehalten, so daß durch Linsenauslenkung hervorgerufene Fehler im Spurfehlersignal optimal kompensiert werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Störsignal (S) ein periodisches Signal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt c) das Spurfehlersignal (DPD-TE, TELP) mit dem phasenverschobenen Störsignal (WSY) verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des periodischen Signals unterhalb einer Resonanzfrequenz der Spurführungseinrichtung (13) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt e) wie folgt geändert wird: e1) die Komponente des Störsignals (S) im Spurfehlersignal (DPD-TE, TELP) wird erfaßt und mit der jeweiligen Komponente von Schritt c) verglichen, e2) aus dem Ergebnis des Vergleichs wird ein Wert für die Änderung der Verzögerungszeiten (τ_A, τ_B oder τ_C, τ_D oder τ_X, τ_Y) von Verzögerungselementen (26A, 26B oder 26C, 26D oder 26X, 26Y), die zwei benachbarten Detektorelementen (A, B oder C, D) zugeordnet sind, ausgewertet, und die jeweiligen Verzögerungszeiten (τ_A, τ_B oder τ_C, τ_D oder τ_X, τ_Y) werden gemeinsam geändert.