DE3301702A1

DE3301702A1 - Anordnung zum lesen eines scheibenfoermigen aufzeichnungstraegers

Info

Publication number: DE3301702A1
Application number: DE19833301702
Authority: DE
Inventors: Ate van 5621 Eindhoven Dijk
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1982-01-21
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1983-07-28
Also published as: KR840003509A; AU1063583A; FR2520145A1; NL8200208A; GB2113872B; JPH0332143B2; IT8319161A0; KR880001174B1; US4446545A; ES519100A0; AU552691B2; BE895655A; FR2520145B1; JPS58125243A; SG97085G; GB8301154D0; GB2113872A; ES8400833A1; IT1167553B; DE3301702C2

Description

PHN 10.249 *"⁺ λ 4~-6-1982

"Anordnung zum Lesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers".

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Lesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers mit nahezu konzentrischen Datenspuren, mit einem optischen System zum Erzeugen von drei Strahlenbündeln und zum Projizieren die- ^ ser Strahlenbündel als einen ersten, einen zweiten und einen dritten Strahlungsfleck am Aufzeichnungsträger, wobei der zweite und der dritte Strahlungsfleck in einer Richtung quer zur Spurrichtung an beiden Seiten des ersten Strahlungsflecks liegen und in dieser Richtung gesehen einen Abstand zur Mittellinie durch den ersten Strahlungsfleck parallel zu den Datenspuren von wenigstens nahezu einem Viertel des Spurenstichs der Datenspuren besitzen,

einem ersten, einem zweiten und einem dritten Detektor zum Detektieren der Lichtenergiemenge in den dem ersten, zweiten, und dritten Strahlungsfleck entsprechenden, austretenden Strahlenbündeln und zum Umsetzen dieser Lichtenergie in entsprechende elektrische Ausgangssignale,

einem mit den Strahlenbündeln zusammenarbeitenden

Richtsystem zum Zentrieren des ersten Strahlungsflecks auf

einer Datenspur,

und mit einer mit dem zweiten und dem dritten Detektor gekoppelten Steueranordnung zum Erzeugen eines Steuersignals für das Richtsystem in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen den Ausgangssignalen des zweiten und dritten Detektors.

Eine derartige Anordnung ist aus der

DE-PS 23 20 477 bekannt. Bei der in dieser Patentschrift dargestellten Leseanordnung für einen optischen Aufzeichnungsträger werden die Ausgangssignale des zweiten und des

V

dritten Detektors zum Erhalten eines radialen Stetlersignals voneinander abgezogen, mit dem über die Ansteuerung des Richtsystems der erste Strahlungsfleck auf der'Datenspur zentriert wird.

PHN 10.249 ""ß^'f, 4-6-1982

Die Erzeugung des radialen Steuersignals basiert dabei auf dem Hinweis, dass die mittlere Lichtintensität eines austretenden Strahlenbündels von der Position des Strahlungsflecks auf einer Datenspur abhängig ist, insbesondere ob dieser' Strahlungsfleck mit einer Datenspur zusammenfällt oder nicht. Da der zweite und der dritte Strahlungsfleclc in radialer Richtung gesehen gleiche Abstände zum ersten Strahlungsfleck einnehmen, sind die Ausgangssignale des zweiten und des dritten Detektors gleich, wenn der erste Strahlungsfleck auf einer Datenspur zentriert ist. Sonst sind die Ausgangssignale des zweiten und dritten Detektors ungleich und kann das Unterschiedssignal dazu benutzt werden, das Richtsystem zur Erzielung der gewünschten Zentrierung; anzut reihen.

i^r> Γ. i ti flR'-.lileil dieses Ln der t'S-Pn Leu t.scbrif L dar-

p;es tollten Systems ist, dass die Grosse des gewonnenen Steuersignals nicht nur von der Dezentrierung des ersten S ! i'.mIi I un/vH Γ Locks in bezu;¹; au Γ die Datenspur abhängig ist, Hoiitlorn dass daneben noch eine Vielzahl von Parametern sowohl der Leseanordnung selbst als auch des Aufzeichnungsträgers dabei eine Rolle spielt. Mit anderen Worten die Steilheit des Steuersignals um den gewünschten Einstellpunk ü herum liegt nicht eindeutig- fest, sondern hat von einer Anzahl Änderungen erfahrender Systemparameter eine veränderliche Abhängigkeit.

Die wichtigsten dieser Parameter sind

(a) die Intensität der erzeugten Strahlenbündel,

(b) der Übertragungskoeffizient des Aufzeichnungsträgermaterials und beim Reflektionslesen der Reflektionskoeffizient der Reflektionsschicht,

(c) die Form der Datengebiete der Datenspur,

(d) Fokussierungsabweichungen der Strahlungsflecke in bezug auf die Ebene der Datenspur

(e) der Spurstich der Datenspuren.

Da alle diese Parameter eine erhebliche Streuung aufweisen, bedeutet dies, dass die Grosse des gewonnenen Steuersignals als Funktion der Spurabweichung eine erhebliche Schwankung aufweisen kann. Dies entspricht einer we- '

PHN 10,249 ""&■" ^- 4-6-1982

sentlichen Schwankung des Verstärkungsfaktors in der radialen Servoschleife. Für die Verwirklichung einer wirksamen Servoregelschleife ist dies jedoch sehr nachteilig. Denn in einer Servoregelschleife·versucht man durch den Zusatz von Filtern, eine für die betreffende Regelfunktion möglichst geeignete XJbertragungskennlinie zu verwirklichen. Muss jedoch ein stark schwankender Verstärkungsfaktor berücksichtigt werden, so ergibt sich bei dem Festlegen der Gesamtübertragungskennlinie eine grosse Beschränkung. Denn wenn für einen bestimmten Verstärkungsfaktor die Gesamtübertragungskennlinie festgelegt wird, kann es sich schnell ereignen, dass für einen davon abweichenden Verstärkungsfak-. tor die Regelschleife instabil wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leseanordnung für scheibenförmige Aufzeichnungsträger zu schaffen, bei der das erzeugte radiale Steuersignal weitgehend unabhängig von den erwähnten Parametern ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Steueranordnung auch mit dem ersten Detektor gekoppelt und zum Erzeugen eines Steuersignals V eingerichtet ist, das folgender Formel entspricht

V-V
IR]!

IR] !r2

^{C V}R1 ^{+ V}R2 - <*V
wobei V„, Vp und V„„ die Ausgangssignale des ersten, des

zweiten bzw. des dritten Detektors sind, tx ein Einstellfak-25

tor und V „ ein Bezugssignal ist.

Die angegebene Kombination der verschiedenen Ausgangssignale der drei Detektoren bewirkt, dass das gewonnene Steuersignal V weitgehend von den erwähnten Parametern un-

abhängig ist. Das bedeutet, dass die Übertragungsfunktion 30

der radialen Servoregelschleife möglichst optimal gewählt werden kann, ohne dass dies eine Gefahr für Instabilitäten gibt.

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen

Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranord-35

nung mit einer ersten Differenzstufe für die Bestimmung des Unterschieds.· zwischen den Aus gangs signal en des zweiten und des dritten Detektors, mit einer zweiten Differenzstufe für die Bestimmung des Unterschieds zwischen der Summe der Aus-

PHN" 10.249 ~·γ? -/■ 4-6-1982

gangsSignale des zweiten und dritten Detektors und dem Ausgangssignal des ersten Detektors, und mit einer Teilerstufe für die Ermittlung des Quotienten zwischen den Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Differenzstufe und für die Erzeugung eines entsprechenden Steuersignals versehen ist, während eine besondere Ausführungsform dieser Steueranordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen die zweite Differenzstufe und die Teilerstufe ein Verstärker zur Durchführung einer Modulbearbeitung des Ausgangssignals dieser zweiten Differenzstufe aufgenommen ist. Diese Modulbearbeitung bewirkt zunächst, dass die Ausführung der Teilerstufe einfacher sein kann. Ausserdem wird erreicht, dass der Verlauf des gewonnenen Steuersignals bei einer Bewegung quer über die Datenspuren einen ununterbrochenen Verlauf darstellt, insbesondere wenn die Grosse des Steuersignals begrenzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Leseanordnung,

Fig. 2 die Position der Strahijungsflecke auf dem Aufζ eichnungs träger,

Fig. 3 den Verlauf der Ausgangssignale der Detektoren bei einer Verschiebung quer zur Spurrichtung, Fig. 4 ein Beispiel eines Frequenzgangs eines radialen Servosystems,

Fig. 5 den Verlauf des mit der erfindungsgemässen Anordnung gewonnenen Steuersignals,

Fig. 6 das Blockschaltbild einer Ausführungsform der bei der erfindungsgemässen Anordnung benutzten Steueranordnung,

Fig. 7 ein ausgearbeitetes Schaltschema dieser Steueranordnung, und

Fig. 8 eine Abwandlung zum gewonnenen Steuersignal V .

Zn Fig, 1 bezeichnet 1 einen scheibenförmigen Aufzeichnungsträger, der mit einer Vielzahl konzentrischer oder quasi-konzentrischer (spiralförmiger) Datenspuren ver-

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sehen ist. In diesen Datenspuren kann die Information auf verschiedenen bekannte Weisen aufgezeichnet sein. Als Beispiel sei auf die DE-PS 22 08 379 verwiesen, wobei in den Datentspuren sich Gebiete und Zwischengebiete unterscheiden lassen, deren unterschiedliche Länge die gespeicherte Information darstellt. Diese Gebiete und Zwischengebiete beeinflussen auf verschiedene Weise ein auf die Datenspur projiziertes Strahlenbündel, das dadurch in Abhängigkeit von der gespeicherten Information moduliert wird. So kann der Übertragungs- oder Reflektionskoeffizient der Gebiete sich von dem der Zwischengebiete unterscheiden, so dass ein Lesestrahlungsbündel amplitudenmoduliert wird. Weiter ist es möglich, die Gebiete und Zwischengebiete auf dem Aufzeichnungsträger in verschiedener Höhe anzuordnen, wodurch das Lesestrahlungsbündel phasenmoduliert wird, was mit geeigneten Mitteln wieder in eine Amplitudenmodulation umgewandelt werden kann. Da die Modualtionsart und die Aufzeichnungsart der Daten für die vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung ist, wird darauf nicht näher eingegangen. Beim dargestellten Beispiel wurde angenommen, dass der Aufzeichnungsträger 1 an der Oberseite mit einer reflektierenden Datenstruktür versehen ist.

Dieser Aufzeichnungsträger 1 wird von einem Motor 2 über eine durch eine Zentralöffnung dieses Aufzeichnungsträgers ragende Welle 3 i^m Drehsinn angetrieben. Zum Lesen des Aufzeichnungsträgers 1 ist ein optisches System .4 vorgesehen, das in ein Gehäuse 5 aufgenommen ist. Dieses optische System 4 enthält eine Strahlungsquelle 6, die drei Strahlenbündel S, R und R„ aussendet. Diese drei Strahlenbündel werden zusammen über einen halbdurchlässigen Spiegel 7, einen kippbaren Spiegel 8 und eine Linse 9 auf den Aufzeichnungsträger 1 als Strahlungsflecke s, r und r₂ projiziert. Die vom Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlenbündel S¹, R₁' und Rp' werden vom Spiegel 8 und vom halbdurchlässigen Spiegel 7 auf die Detektoren 10, 11 und rei'lekticrt. Diese Detektoren 10, 11 und 12 erzeugen an ihrem jeweiligen Ausgang ein Ausgangssignal, das die Lichtintensität der vom Aufzeichnungsträger modulierten Strahlen-

PIIN 10.249 .:..£-·■ " -4-6-1982

bündel S¹, R ' und R ' darstellt.

Diese Ausgangssignale der Detektoren 10, 11 und 12 gelangen an eine Steueranordnung 13» die aus diesen Signalen ein Steuersignal V für die radiale Positionierung

der von den Strahlungsbündeln S, R₁ und R_? auf den Aufzeichnungsträger 1 projizierten Strahlungsflecke s, τ und v_o ableitet. Zur Ausführung dieser radialen Positionierung wird dieses Steuersignal V einer Antriebsvorrichtung 14 zugeführt, die den Spiegel 8 um eine Achse 15 kippen kann.

Diese Antriebsvorrichtung 14 kann beispielsweise ein von einem Steuerstrom geregelter elektromagnetischer Antrieb sein. Aus der mittleren Stellung des Spiegels 8 kann weiter noch ein Steuersignal für eine Grobregelung 16 abgeleitet werden, mit der das Gehäuse 5 in radialer Richtung verschoben werden kann.

Xn Fig. 2 ist die Positionierung der Strahlungsflecke s, r₁ und r„ gegeneinander und in bezug auf die Datenspuren auf dem Aufzeichnungsträger dargestellt. Die Strahlungsflecke r₁ und r_? liegen in radialer Richtung χ gesehen an beiden Seiten des Abtastflecks 5 ^¹¹ einem Abstand q/4 in bezug auf diesen Abtastfleck 5> wobei q der Spurstich ist, d.h. der Abstand zwischen den Mitten benachbarter Datenspuren (T.. , T„).

Die Wahl dieses Strahlungsfleckenmusters basiert auf der Angabe, dass bei genauer Zentrierung des Strahlungsflecks 5 auf einer Datenspur s die beiden den Strahlungsflecken r.. und r„ entsprechenden, reflektierten Strahlungsbündel R ' und R ' die gleiche mittlere Lichtintensität besitzen. Ist die Zentrierung des Strahlungsflecks s unrichtig, unterscheiden sich die mittleren Lichtintensitäten der reflektierten Strahlungsbündel R · und R„'. Der Begriff "mittlere" gibt dabei an, dass Schwankungen in der Lichtintensität infolge der Hochfrequenzdatenstruktur in der Datenspur ausser Betracht gelassen werden. Faktisch werden diese HochfrequenzSchwankungen beim Ableiten des radialen Steuersignals durch Tiefpassfilter abgetrennt.

Zur Veranschaulichung ist in Fig_o 3 der Verlauf der mittleren Intensität A der Strahlungsbündel R ' und R '

PHN 10.249 '-Jp- "_r 4-6-1982

als Funktion der Position des Strahlungsflecke s in bezug auf die Datenspuren dargestellt. Daraus ist ersichtlicht, dass der Unterschied zwischen diesen Lichtintensitäten, also der Unterschied zwischen den Aus gangs signal en der De.tektoren-11 und 12, für die Richtung und die Grosse der radialen Spurabweichung repräsentativ ist. Dieses Differenzsignal kann daher als Steuersignal für das Richtsystem 14 benutzt werden, wodurch der Strahlungsfleck s auf die Datenspur zentriert gehalten wird. Dieser Strahlungsfleck s kann daher als Lesefleck benutzt werden und wird von der in der Datenspur gespeicherten Information moduliert. Der Ausgang des Detektors TO erzeugt somit das Datensignal und ist mit einer.Datenverarbeitungseinheit verbunden. Da diese Datenverarbeitungseinheit für die vorliegende Erfindung unwichtig ist, ist sie in der Figur 2 nicht dargestellt.

Ein Problem bei dem Erzeugen des radialen Steuersignals auf diese Weise wird dadurch verursacht, dass das gewonnene Steuersignal von einer Anzahl streuungsanfälliger Parameter abhängig ist. So ist die Grosse des gewonnenen Steuersignals von der Form der Datengebiete in der Datenspur abhängig. Denn-diese Form, beispielsweise die Tiefe und/oder die Breite der Gruben in einer als Hoch-Niedrig-Struktur ausgeführten Datenspur, bestimmt die mittlere Lichtintensität des reflektierten Strahlungsbündels, wenn der Strahlungsfleck mit der Datenspur zusammenfällt. Infolgedessen ist die Amplitude des Intensitätsverlaufs V,

V_,_o der Strahlungsbündel bei der Verschiebung über die Spuren von dieser Form der Datengebiete abhängig. Wie aus der punktierten Linie in Fig. 2 ersichtlich, ist die Grosse des gewonnenen Steuersignals V_ni-V__o von dieser Amplitude und. also von dieser Form der Datengebiete abhängig.

Die gleiche Änderung des gewonnenen Steuersignals tritt auf, wenn die Fokussierung der Strahlungsflecke auf der Datenstruktur nicht ganz einwandfrei ist. Normalerweise werden die Strahlungsbündel möglichst gut auf der Datenebene des Aufzeichnungsträgers mittels einer Fokusregelung fokussiert, mit der die Linse 9 in der Richtung des Aufzeichnungsträgers positioniert wird und mit der.Uneben-

PHN 10.249 ''JQf-'-" '-' -^:· - 4-6-Ι982

IQ

heiten des Aufzeichnungsträgers ausgeglichen werden. Abhängig von der Ebenheit des Aufzeichnungsträgers treten jedoch Restfehler in dieser Fokussierung auf, wodurch die Durchmesser der Strahlungsflecke s, r₁ und r_? noch bestimmte Schwankungen erfahren. Diese Schwankungen im Durchmesser der Strahlungsflecke bewirken wieder Schwankungen in der Amplitude der Lichtintensitäten V_n und V_n , vie in

Xv. 1 ixet

Fig. 3 angegeben, also Schwankungen im gewonnenen Steuersignal.

^q Tritt eine Schwankung im Spurstich auf, wird die

Steilheit des Steuersignals mit diesem Spurstich umgekehrt proportional schwanken. Denn die Periode des Steuersignals ist dem Spurstich direkt proportional, also der Steilheit umgekehrt proportional.
Die möglichen Schwankungen in der Grosse des erzeugten Steuersignals beschränkt weitgehend die Optimierung der radialen Servoregelschleife, wie anhand der Fig. näher erläutert wird. In dieser Figur ist beispielsweise der Frequenzgang der offenen Schleifenverstärkung G einer radialen Servoregelschleife aufgetragen. Dieser Frequenzgang weist ein flaches Stück bis zu einer Frequenz f1 auf. Für diese niedrigen Frequenzen wird eine sehr hohe Verstärkung angestrebt, denn hierdurch wird die Genauigkeit der Regelung bestimmt. Von der Frequenz f1 bis zur Frequenz f2 zeigt der Frequenzgang einen ziemlich sprunghaften Abfall (beispielsweise 12 dß/Okt), weil man im allgemeinen den Einfluss hoher Frequenzen, beispielsweise ausgelöst durch Mängel im Aufzeichnungsträger, auf die Regelschleife vermeiden möchte. TJm den stabilen Zustand der geschlossenen gg Regelschleife zu gewährleisten, darf jedoch die Neigung des Frequenzgangs beim Schnittpunkt der 0 dB-Achse des Verstärkungsfaktors G maximal -6 dB/Okt sein, so dass mit Hilfe von Korrekturnetzwerken der Frequenzgang von der Frequenz f2 an in eine —6 dB/Okt—Neigung umgebogen wird.

Schwankt jedoch die Grosse des Regelsignals infolge einer Schwankung der Modulationstiefe oder durch Fokusfehler, was auf eine Schwankung im Verstärkungsfaktor. G der OffenschieifenverStärkung herauskommt, so verschiebt

PHN 10.249 -Sr * * 4-6-1982

- H-

gleichsam der Frequenzgang sich in vertikaler Richtung. Würde hierdurch der endgtiltige Frequenzgang den gestrichelten Verlauf annehmen, so würde die Servoregelschleife instabil werden, denn im Schnittpunkt mit der 0 dB-Achse beträgt die Neigung dabei -12 dß/Okt.

Das bedeutet, dass man beim Festlegen des Frequenzgangs der Offenschleifenverstärkung die mögliche Verschiebung dieses Frequenzgangs berücksichtigen soll, so dass man für einen Frequenzgang keine optimale Wahl mehr treffen kann-.

Nach der vorliegenden Erfindung wird nunmehr dafür gesorgt, dass das erzeugte radiale Steuersignal weitgehend von den erwähnten Parametern unabhängig ist, wodurch ein einmal gewählter Frequenzgang auch, gut festliegt und .

kaum Verschiebung ergahren wird. Das bedeutet, dass man für diesen Frequenzgang eine optimale Wahl treffen kann, wodurch das Regelverhalten der radialen Servoregelschleife wesentlich verbessert werden kann.

Erfindungsgemäss wird zum Ableiten des Steuersignals V neben den beiden AusgangsSignalen V und V__o der Detektoren 11 und 12 auch das Ausgangssignal V des Detek-

tors 11 benutzt. Insbesondere wird ein Steuersignal V erzeugt, das folgender Formel entspricht:

V-V

v =

r ~ V +V - (XV ' ref ^v '

. RI⁺ R2 °s

wobei «X ein Einstellfaktor und V „ ein Referenzsignal darstellen.

Zum Nachweisen des Effekts dieser Massnahme kann für den Verlauf der Ausgangssignale V und V_no der Detektoren 11 und 12 folgende Formel gegeben werden:

Vp₁ = H(i+m sin 2 JY —) /_\

V_R2 = H(i-m sin 2 TT |)

Dabei ist H die Lichtintensität eines jßden der auf dem Aufzeichnungsträger gerichteten Strahlenbündel R und R_p und ist m die Modulationstiefe, die von der Fokussierung

und von der Form der Datenspur abhängig ist.

Das Ausgangssignal V des Detektors 10 entspricht folgender Formel:

PHN 10.249 -·ν?Τ- ^n "' 4-6-1982

V = .·Ή( 1-rri cos 2.) -) (3)

a q

wobei , ,H die Lichtintensität des Strahlenbündels S ist, die häufig von der der Strahlenbündel R und R_p abweicht. Einsetzen der Formeln (2) und (3) in'(1) ergibt: 2Hm sin 2''" —

^Vc = ^g — ^Vref ^

2H- -χ ( .v H-.-."> Hm cos 2 :- -

Indern mit Hilfe einer Einstellmöglichkeit in der Steueranordnung dafür gesorgt wird, dass ^ ■ ι = 2, wird diese Formel neu geschrieben als
sin Z-.rS.

^Vc = —^T · ^Vref = ** ²^f · ^Vref ^)

cos 2 // —

q·

Daraus ist direkt ersichtlich, dass der störende Parameter m völlig eliminiert ist. Weiter ist ersichtlich, dass der Verlauf des Steuersignals V als Funktion von χ (siehe Fig. 5) nicht mehr sinusförmig ist, wie bei der Verwendung von V_R -V_R2 (siehe Fig. 5), sondern tangensförmig wie in. Fig. 5 mit der gestrichelten Linie angegeben. Selbstverständlich kann man durch weitere elektronische Bearbeitungen der Verlauf des endgültigen Steuersignals an die betreffenden Wünsche anpasoen.

Durch eine Tangens-Hyperbel-Bearbeitung kann die Tangensform in eine Gerade umgewandelt werden, so dass eine Sägezahnkennlinie mit der Periode 1/2 q entstehen würde. Statt dieser Sägezahnkennlinie kann auch, eine Sägezahnkennlinie mit der Periode q durch die Verschiebung des erstgenannten Sägezahns innerhalb bestimmter Quadranten des Gebiets 0< χ< q erzeugt werden. Auch kann die Sägezahnkennlinie in eine Dreieckkennlinie umgewandelt werden. Für die vorliegende Erfindung ist dies selbstverständlich von untergeordneter Bedeutung in dem Sinne, dass man durch Eindeutigkeit des gewonnenen Steuersignals V gerade die Möglichkeit

zum gefahrlosen Verwenden dieser Art von Bearbeitungen bekommt.

Weiter hat es sich gezeigt, dass die Abhängigkeit des Steuersignals von SpurstichSchwankungen wesentlich herabgesetzt ist. Dies ist dadurch verursacht, dass durch die angegebene Signalbearbeitung gernäss der Formel 1 eine Bearbeitung durchgeführt wird, die annähernd eine direkt pro-

PHN 10.249

portionale Abhängigkeit vom Spurstich einführt, die die zuvor genannte, umgekehrt proportionale Abhängigkeit wenigstens teilweise ausgleicht.

In·Fig. 6 ist schematisch eine Ausführungsform der Steueranordnung 13 zum Erzeugen des gewünschten Steuersignals V dargestellt. Die Steueranordnung 13 enthält drei Eingangsanschlüsse 21, 22 und 23 zum Empfangen der Ausgangssignale V₀, V-., und V_no der Detektoren 10, 11 und 12. Die

ο K I XV.Ä

beiden Signale V_. und V^₀ .werden in einer Differenzstufe 2h

ti I Kx

voneinander abgezogen. Auch werden diese beiden Signale in einer Addierstufe 25 zueinander addiert. Das Signal V gelangt an einen Verstärker 26 mit einstellbarer Verstärkung, der zum Festlegen des Faktors t*. in der Formel 4 dient. Das gewonnene Summensignal V_n -+V₁₃₀ und das Ausgangssignal « V

ti I ixet S

des Verstärkers 26 werden anschliessend in einer Differenzstufe 27 voneinander abgezogen, wonach das gewonnene Unterschiedssignal abermals mit Hilfe eines Verstärkers 28 verstärkt wird. Das verstärkte Signal aus dem Verstärker 28 und das Ausgangssignal der Differenzstufe 2k gelangen schliesslich ah einer Teilerstufe 29, die einem Ausgangsanschluss 32 das Steuersignal V liefert. In der dargestellten Ausführungsform enthält diese Teilerstufe einen Verstärker 30 mit einem Rückkopplungskreis, der mit einem Multiplizierer 31 ausgerüstet ist.

Dabei sind noch zwei Möglichkeiten gegeben. Durch die Ausführung des Multiplizierers als Vierquadrantmultiplizierer entsteht ein Steuersignal V mit einem von χ ab-

hängigen Verlauf, wie er in Fig. 5 gestrichelt dargestellt ist. Jedoch ist es auch möglich, einen Zweiquadrantmultiplizierer zu verwenden. In diesem Fall ist der Verstärker 28 derart auszulegen, dass sein.Ausgangssignal dem Modul seines Eingangssignals entspricht. Bei dieser Ausführungsform entsteht ein Steuersignal V ' mit einem Verlauf als Funktion von x, der in den betreffenden Quadranten Q< x< Λ/h q Lind 3/k q< x< q ,vollständig dem Verlauf von V entspricht, in den übrigen zwei Quadranten Λ/h q<x<!3/4 Q. jedoch invertiert ist (siehe Fig. 55 die strichpunktierte Linie). Durch die Begrenzung der Grosse des Steuersignals

PHN 10.249 "U2- j, ■ 4-6-T982

V ' bei dieser Ausl'ührnngsform auf einen bestimmten Wert Ao ergibt sich als Funktion von χ wieder eine kontinuierlich verlaufende Funktion, wie in Fig, 5 angegeben, die nur hinsichtlich der Form vom Verlauf des Steuersignals V_n^-V₀₀ abweicht.

In Fig. 7 ist schliesslich ein ausgearbeitetes Ausführungsbeispiel der Steueranordnung 13 nach Fig. 6 dargestellt. Dabei wird in dieser Steueranordnung auch ein Steuersignal für die Fokusregelung erzeugt, wobei von der sog. astigmatischen Fokussierung ausgegangen wurde, wie beispielsweise in der niederländischen Patentanmeldung 7 703 Ο76 beschrieben ist. Um b'ei diesem Verfahren ein Fokusfehlersignal zu erhalten, ist der Detektor 10 (Fig. 1) für den Strahlungsfleck 5 in eine Anzahl von Teildetektoren aufgeteilt. Durch die geeignete Kombination der Ausgangssignale dieser Teildetektoren können zwei Signale F₁ und F_ gewonnen werden, deren Unterschied den Fokusfehler darstellt.

In der Steueranordnung nach Fig. 7 werden diese beiden Signale F. und F„, die als Detektorströme zur Verfügung kommen, den beiden Eingängen 31 und 32 eines Differenzverstärkers 30 zugeführt. Am Ausgang 33 dieses Differenzverstärkers 30 steht dann das Differenzsignal Λ F für ■Weiterbearbeitung in der Fokussierregelschleife zur Verfügung. Die Summe der beiden Signale F₁ und F„, die dem Signal V nach Fig. 6 entspricht, gelangt an den Eingang 4i des als Stromspiegelschaltung ausgeführten Verstärkers 26, an dessen Ausgang 42 der verstärkte Signalstrom zur Verfügung steht. Diese Stromspiegelschaltung enthält einen einstellbaren Widerstand 4'3 zum Einstellen des Verstärkungsfaktors zwischen dem Eingang und dem Ausgang, welcher Verstärkungsfaktor den Faktor c^ in der Formel (1) bestimmt.

Die Differenzstufe 27 ist gleichfalls als Stromspiegelschaltung mit einem Eingang 5I und einem Ausgang 52 ausgeführt. Der Eingang 5I soll dabei die Summe der Äusgangssignale der beiden Detektoren 11 und 12 empfangen, zu welchem Zweck diese beiden Signale zunächst zu summieren sind. Es ist jedoch auch eine einfachere Lösung möglich. Die Detektoren 10, 11 und 12 werden im allgemeinen inte-

PHN 1Q.249 J^" j,- 4-6"-1982 ·

^ ve?-

griert auf einem einzigen Substrat angeordnet und erzeugen dabei an den betreffenden Ausgängen ihre entsprechenden Detektorströme. Das Substrat führt jedoch gleichfalls einen Strom, der der Summe aller Detektorströme und somit V_n-1H-V_n^V entspricht. Indem nunmehr dieser Substratstrom

K I n£ S

dem Eingang 51 des Stromspiegels 27 zugeführt wird, ist eine getrennte Addierschaltung 25 (Fig. 6) überflüssig geworden, während durch die Anpassung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 26 der zusätzliche Term V wieder beseitigt werden kann.

Der Ausgang 52 des Stromspiegels 27 ist mit dem Ausgang des Stromspiegels 26 verbunden, so dass die beiden Ausgangsströme der Stromspiegel voneinander abgezogen werden und das Differenzsignal V_n., +V_n,- c< V als Differenzstrom am

Jx 1 K(C S Ausgang 52 zur Verfügung steht.-

Dieser Differenzstrom gelangt zum Eingang 61 des Verstärkers 28. Dieser Verstärker 28 führt ebenfalls eine Modulbearbeitung durch. Ein Eingangsstrom mit negativer Polarität am Eingang 61 wird zweimal gespiegelt, u.zw. über den Spiegel 62 und den Spiegel 63 und steht daher als Ausgangsstrom mit negativer Polarität am Ausgang 64 zur Verfügung. Ein Eingangsstrom mit positiver Polarität am Eingang 01 dagegen wird nur einmal gespiegelt, u.zw. im Spiegel 65 und steht daher gleichfalls als Ausgangsstrom mit negativer Polarität am Ausgang 64 zur Verfügung.

Dieser Ausgangsstrom gelangt an einen Eingang 71 der Teilerstufe 29. Das zweite Signal für diese Teilerstufe am Eingang 72 kommt aus der als Stromspiegel ausgeführten Differenzstufe 24 an, deren Eingängen 81 und 82 die Detektorsignale V₁₃₁ umd V₀ zugeführt werden* Der von der Teiler-

Xv I ixet

stufe als Differenzsignal an den Ausgängen 73 und 74 gelieferte Quotient wird in einer Verstärkerstufe 9Q abermals verstärkt und steht schliesslich als Steuersignal V an

einem Ausgangsanschluss 9I zur Verfügung. Diese Verstärkerstufe 9Ö enthält weiter noch zwei Eingänge 92 und 93 j denen Referenzsignale zum Korrigieren eines möglichen Offsets in der Schaltung zugeführt werden können.

Schliesslich enthält die Schaltung nach Fig, 7

I /

46 ^O.!

10.249 >*r * " 4-6-1982

e LiHMi weiteren Au.s^yatigsanschluss 65» der· mit dem Modulverstärker 28 gekoppelt ist. Dieser Ausgang 65 erzeugt ein rechteckförmiges Ausgangssignal V , das einen ersten Wert für 0< x<^1/'( η !Hid 'i/'l q < χ < q und einen viwoLfceri Wert fflr I/^ <4 ^{v x} ^ 3/4 Ο.» wie i*¹ -Fig· 8 angegeben, besitzt. Auch ist in Fig. 8 abermals der Verlauf des am Ausgang¹ 91 zur Verfügung stehenden Steuersignals V dargestellt. Das rechteckförmige Signal V kann nunmehr zum Modifizieren des Steuersignals V zum Erhalten einer zuverlässigeren Zentrie-

rung benutzt werden. Wie aus dem Verlauf von V ersichtlich ist, ist der Regelbereich im wesentlichen auf -i/4 q <^- χ ¹C 1/4 q beschränkt. Vergrössert sich die Spurabweichung, beispielsweise durch eine Störung, so sinkt für χ ^ 1/4 q das Steuersignal sprunghaft bei ansteigendem χ ab.

Dabei kann auch durch mögliche Phasenverdrehungen beim Durchlaufen der Grenze χ = 1/4 q die Regelung schon sehr rasch nicht mehr die Möglichkeit haben, den Lesefleck auf die gewünschte Spur (x = θ) zurückzuregeln, sondern verschiebt sich dieser Fleck nach der folgenden Spur (x = q).

Da gerade bei dieser Grenze χ = 1/4 q das Rechtecksignal V gl'-.icn Mull wird, lässt sich dieses Signal zum Andern des Steuersignals in stabilisierendem Sinne benutzen. Insbesondere kann dieses Signal V eine Halteschaltung aktivieren, die das Steuersignal V beim Durchgang von

C -

χ = 1/4 q auf dem Wert Ao hält, so lange dieses Signal V gleich Null ist. Auf gleiche Weise wird das Steuersignal V

auf dem Wert -Ao beim Durchgang von χ = -i/4 q gehalten. Auf diese Weise entsteht, ausgehend von einer Zentrierung auf der Spur χ = 0, ein Steuersignal V ', das für -T/4 q< χ< T/4 q dem Steuersignal V entspricht. Für

T/4 q< χ <3/4 q besitzt dieses Steuersignal V ' den Wert

Ao, für -3/4 q<: x<-1/4 q den Wert -Ao, während für x< -3/h q und x> "i/h q V ' wieder gleich V ist. Wie aus

O C

der Figur klar ersichtlich ist, ist der Haltebereich'der Regelung durch diese Massnahme wesentlich vergrössert, so dass der Lesefleck mit grosser Sicherheit auf der gewünschten Spur zentriert bleibt.

Es wird klar sein, dass die vorliegende Erfindung

PHN 10.,2 49 >r · ■ '4 - 6 - Τ9 8 2"

sich keineswegs auf die in den Figuren angegebenen Ausführun-fjsformen beschrankt. Abhängig von der Wahl des op tischen Systems können sowohl systemtechnische als auch schalttechnische Variationen benutzt werden. 5

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Claims

PHN 10.349 Τ*? * ""4-6-1

PATENTANSPRUCHES

(λ J Anordnung zum Lesen eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers mit nahezu konzentrischen Datenspuren, mit einem optischen System zum Erzeugen von drei Strahlungsbündeln und zum Projizieren dieser Strahlungsbündel als einen ersten, einen zweiten und einen dritten Strahlungsfleck auf den Aufzeichnungsträger, wobei der zweite und der dritte Strahlungsfleck in einer Richtung quer zur Spurrichtung an beiden Seiten des ersten Strahlungsflecks liegen und in diese Richtung gesehen einen Abstand zur Mittellinie durch den ersten Strahlungsfleck parallel zu den Datenspuren wenigstens nahezu von einem Viertel des Spurstichs der Datenspuren besitzen, mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Detektor zum Detektieren der Lichtenergiemenge in den dem ersten, dem zweiten bzw. dem dritten Strahlungsfleck entsprechenden austretenden Strahlungsbündeln und zum Umsetzen dieser Lichtenergie in entsprechende Ausgangssignale, mit einem mit den Strahlungsbündeln zusammenarbeitenden Richtsystem zum Zentrieren des ersten Strahlungsflekcs auf eine Datenspur, und mit einer mit dem zweiten und dem dritten Detektor gekoppelten Steueranordnung zum Erzeugen eines Steuersignals für das Richtsystem in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen den Ausgangssignalen des zweiten und des dritten Detektors, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung auch mit dem ersten Detektor gekoppelt und zum Erzeugen eines Steuersignal V eingerichtet ist, das folgender Formel entspricht!

V-V

ν ν

^{C V}R1 ^{+ V}R2 - * ^Vs "
wobei V , V₁ und V₀₀ die Ausgangssignale des ersten, des

on SKI ±t<C

zweiten bzw. des dritten Detektors, ^k. ein Einstellfaktor und V ein Referenzsignal sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung mit einer ersten Differenz-

- «

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stufe zum Ermitteln der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des zweiten und des dritten Detektors, mit einer zweiten Differenzstufe zum Ermitteln der Differenz zwischen der Summe der Ausgangssignale des zweiten und des dritten Detektors und dem Ausgangssignal des ersten Detektors und mit einer Teilerstufe zur Ermittlung des Quotienten zwischen den AusgangsSignalen der ersten und der zweiten Differenzstufe und zur Erzeugung eines entsprechenden Steuersignals ausgerüstet ist.
3· Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Differenzstufe und der Teilerstufe ein Verstärker zum Durchführen einer Modulbearbeitung am Ausgangssignal dieser zweiten Differenzstufe aufgenommen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Differenzstufe ein erstes Eingangssignal empfängt, dass der Summe der Ausgangssignale des ersten, des zweiten und des dritten Detektors proportional ist.