Устройство управления перемещением оптической головки относительно дискового носителя информации

 

Использование: в системах отслеживания информационной дорожки считывающим лучом , например, в лазерных проигрывателях компакт-дисков. Сущность изобретения: устройство содержит блок 1 формирования сигнала слежения за дорожкой, источник 2 опорного напряжения, компаратор 3, задающий каскад 4, привод 5 перемещения оптической головки 6, датчик 7 периода вращения дискового носителя, формирователь 8 импульса , элемент 9 задержки, интегратор 10, сумматор 11, схему совпадений 12, ключ 13. 1-11-2-10-3-12-4-5-6-1, 7-8-9-13-10, 10-13-8-12, 2-11, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 11 В 7/08, 21/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 с (Л 0 ! о

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4902934/10 (22) 16,01,91 (46) 07,10,92. Бюл, К 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт "Градиент" (72) В.В,Мартынов (56) Патент ЕПВ N 0102057, кл. G 11 В 7/08, 1984.

Патент ФРГ ¹ 3346112, кл, G 11 В 7/08, 1967. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ОПТИЧЕСКОЙ ГОЛОВКИ ОТНОСИТЕЛЬНО ДИСКОВОГО НОСИТЕЛЯ

ИНФОРМАЦИИ, Ж„, 17б752б А1 (57) Использование: в системах отслеживания информационной дорожки считывающим лучом, например, в лазерных проигрывателях компакт-дисков. Сущность изобретения; устройство содержит блок 1 формирования сигнала слежения за дорожкой, источник 2 опорного напряжения, компаратор 3, задающий каскад 4, привод 5 перемещения оптической головки 6, датчик 7 периода вращения дискового носителя, формирователь 8 импульса, элемент 9 задержки, интегратор,0, сумматор 11, схему совпадений 12, ключ 13.

1 — 11 — 2 — 10 — 3 — 12 — 4 — 5 — 6 — 1, 7 — 8 — 9 — 13 — 10, 10 — 13 — 8 — 12, 2 — 11, 2 ил, 1767526

Изобретение относится к технике записи- считывания информации на оптических дисках и может быть использовано в системах отслеживания информационной дорожки считывающим лучом, например, в лазерных проигрывателях компакт-дисков.

Известно устройство управления перемещением оптической головки, содержащее датчик положения оптической головки относительно дискового носителя информации, включающее оптическую Шкалу, вмонтировайную в корпус оптической головки, блок обработки считанного с диска сигнала, регистр корректора шкалы, вход которого соединен с выходами датчика положения оптической головки и блока обработки считанного с диска сигнала, компаратор и привод перемещения оптической головки (1).

В этом устройстве управление перемещением оптической головки происходит с помощью сравнения сигналов, считанных головкой с диска, с сигналами оптической шкалы.

Однако известное устройство громоздко, так как содержит оптическую шкалу, вмонтированную в корпус оптической головки. На точность его работы влияет эксцентриситет дискового носителя информации и другие помехи, Из известных наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство управления перемещением оптической головки относительно дискового носителя информации, содержащее блок формирования сигнала слежения за дорожкой, источник опорного напряжения, компаратор и. задающий каскад, выход которого соединен с приводом перемещения оптической головки, а также фильтрующую цепь с постоянной времени 2-3 с, D-триггер, центральный и дополнительный процессоры (2).

В этом устройстве управление перемещением оптической головки происходит в результате анализа сигнала ошибки слежения за дорожкой, считанного с дискового носителя информации. Скорость отработки возникающих ошибок слежения определяется в основном постоянной времени фильтрующей цепи, т.е, не может быть менее 2 — 3 с, а точность отработки определяется качеством сигнала ошибки слежения за дорожкой, Этот сигнал состоит из составляющих трех различных частотных диапазонов: 1) высокочастотной составляющей 4ч, обусловленной колебаниями считывающего луча около центра дорожки при работе САР слежения. за дорожкой, оптическими дефектами диска, механическими вибрациями, шумами, эти составляющие в основном лежат в диапазоне от сотен герц и выше; 2) низкочастотной составляющей U«, обусловленной радиальными биениями диска, т.е. его эксцентриситетом; частотный диапазон этой составляющей определяется скоростью вращения диска и составляет 3,3 — 8,3 Гц;

5 3)сверхнизкочастотной составляющей Up, обусловленной медленным радиальным перемещением считывающего луча при считывании информации в нормальном режиме; частотный диапазон этой составляющей от 1 Гц и ниже.

10 Таким образом, только одна составляющая считанного сигнала Ор несет полезную информацию, две другие составляющие вносят ошибки, ложные срабатывания, т.e. снижают точность управления перемещением оптической головки относительно дискового носителя информации.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности управления путем устранения влияния эксцентриситета дискового носителя. Кроме того, устранены влияния колебаний считывающего луча около центра дорожки при работе САР слежения за дорожкой, а также влиянйя оптических дефектов диска, механических вибраций и других шумов, 25 Указанная цель достигается тем, что устройство управления перемещением оптической головки относительно дискового носителя информации, содержащее блок формирования сигнала слежения за дорож30 кой, источник опорного напряжения, компаратор и задающий каскад, выход которого соединен с приводом перемещения оптической головки, введены датчик периода вращения дискового носителя с формирова35 телем импульса и элементом задержки, по крайней мере один интегратор с сумматором, схема совпадений и ключ, при этом выходы блока формирования сигнала слежения за дорожкой и источника опорного

4Q напряжения подключены ко входу интегратора с сумматором, выход которо о подключен ко входу компаратора, выход последнего подключен к первому входу схемы совпадений, второй вход которой под45 ключен к выходу формирователя импульсов, а выход подключен ко входу задающего каскада, выход интегратора соединен со входом через ключ, цепь управления которого подключена через элемент задержки к формирователю импульсов.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства управления перемещением оптической головки с одним интегратором и сумматором; на фиг,2 — то же, с двумя интеграторами.

Устройство содержит блок 1 формирования сигнала слежения за дорожкой, источник 2 опорного напряжения, компаратор

3 и задающий каскад 4, выход которого соединен с приводом 5 перемещения оптиче1767526

35

55 ской головки 6, датчик 7 периода вращения дискового носителя, формирователь 8 импульса и элемент 9 задержки, интегратор

10, сумматор 11, схему совпадений 12 и ключ 13. При этом выходы блока 1 форми- 5 рования сигнала слежения за дорожкой и источника 2 опорного напряжения подключены к входу сумматора 11, выход которого соединен с входом интегратора 10 (как указано на фиг,1), выход интегратора 10 подключен к входу компаратора 3, выход которого подключен к первому входу 14 схемы совпадений 12, второй вход 15 которой соединен с выходом формирователя 8 импульсов, а выход 16 схемы 12 соединен со входом задающего каскада 4, выход 17 интегратора 10 соединен с его входом 18 через ключ 13, вход 19 управления которого под ключен через элемент задержки 9 к формирователю 8 импульсов, На фиг,2 показан вариант описываемой схемы, в котором для построения интегратора могут использоваться менее качественные микросхемы (например, с повышенной величиной температурного дрейфа, меньшим коэффициентом усиления). В этом случае используется два интегратора 20 и 21 (на двух операционных усилителях в одном корпусе), При этом вход интегратора 20 соединен с выходом блока 1 формирования сигнала слежения за дорожкой, вход интегратора 21 соединен с выходом источника 2 опорного напряжения, выходы интеграторов 20 и 21 соединены с входом сумматора 22, выход которого соединен с входом компаратора 3, Так же, как и в схеме на фиг,1, в этой схеме выходы интеграторов соединены со своими входами через ключ 13 (в схеме на фиг,2 используется двухконтактный ключ), При такой схеме соединений накапливающаяся за время интегрирования ошибка будет примерно одинаковой на выходах обоих интеграторов и при подаче выходных сигналов интеграторов (с противоположными знаками) на входы сумматора напряжения ошибки интеграторов будут взаимно компенсироваться.

Устройство управления перемещением оптической головки работает следующим образом.

При вращении дискового носителя информации, считанный оптической головкой

6 сигнал подается на блок 1 формирования сигнала ошибки слежения за дорожкой, при этом датчик 7 периода вращения диска вырабатывает сигнал, период Т повторения которого равен периоду вращения диска, Формирователь 8 формирует из сигнала датчика (с периодом повторения T) короткий импульс, который подается на вход 15 схемы 12 совпадений.

При этом напряжение с выхода блока 1 складывается с опорным напряжением от источника 2 опорного напряжения в сумматоре 11 и подается на интегратор 10, который интегрирует суммарное напряжение блока 1 и источника 2 за время одного периода вращения диска. Это происходит следующим образом: при поступлении управляющего импульса на вход 19 ключа 13 последний кратковременно замыкает выход

17 интегратора 10 с его входом 18 и тем самым сбрасывает на нуль выходное напряжение интегратора (разряжает интегрирующий конденсатор, на фиг. не показан), Сброс интегратора происходит каждый период Т, Выходной сигнал интегратора (при времени интегрирования, равном одному периоду Т вращения диска) будет равен

t+T

Винт = ./ (0сигн + Uon) dt, т где — текущее время;

Осигн — напряжение на выходе блока 1 формирования сигнала слежения за дорожкой 0сигн = Us + 0нч + Up

U0tt — напряжение на выходе источника

2 опорного напряжения;

U> — высокочастотная составляющая, обусловленная колебаниями считывающего луча около центра дорожки при работе САР слежения за дорожкой, оптическими дефектами диска, механическими вибрациями и шумами;

0нч — низкочастотная составляющая, обусловленная радиальными биениями диска, т.е, эксцентриситетом;

Ор — сверхнизкочастотная составляю щая, обусловленная медленными радиальными перемещениями считывающего луча при считывании информации в нормальном режиме, При подстановке в U««его сосгавляющих имеем

t+T

U = f (U -.U.,+u,+U..) dt т или

t+T t+T

Uè.í.ò .= 3 И.ч . dT + f uí.÷,dt +

t t т+Т +т

+f и dt+ f U,„dt.

t t

Поскольку постоянная времени интегратора и время интегрирования значитель1767526 но превышают периоды частот высокочастотного диапазона, интегратор 10 для них играет роль хорошего сглаживающего фильтра, поэтому сигнал на выходе интегратора, обусловленный этой составляющей, будет равен нулю.

Составляющая U>< обусловленная эксцентриситетом диска) имеет форму, довольно точно соответствующую синусоиде (из математической физики известно, что, если окружность вращается в cBQBA плоскости вокруг оси, не совпадающей с ее центром, то точка пересечения этой окружности с проходящим через центр вращения неподвижным радиусом будет двигаться во времени по синусоидальному закону).

Известно также, что интеграл от синусоиды за время, равное ее периоду, равен нулю

t+T t+T

/ sinmt dt = — cosset r =О, t t где в = — — (см. Бронштейн И.Н, Спра2л

Т вочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов, M., 1959, с. 333, 387).

Поэтому второй член в выражении (1) также будет равен нулю.

Составляющая Up изменяется настолько медленно, что за время одного периода вращения диска ее в первом приближении можно считать постоянной, При интегрировании напряжения Up реальным электронным интегратором, постоя н ная времени z которого намного больше времени интегрирования (т.е, периода вращения диска Т), напряжение на выходе интегратора будет равно

t+T t+T — f Up бт =Up — =Up —, T, Х Х

u,х —. т (2) к концу времени интегрирования.

Аналогично результатом интегрирования постоянного опорного напряжения О« будет

Uon — .

Задание времени интегрирования Т, равного периоду вращения диска, произвот,е. выходное напряжение интегратора линейно растет во времени и достигает максимального значения

55

45 дится за счет того, что выходное напряжение интегратора 10 через каждый период Т сбрасывается до нуля короткими импульсами, поступающими от формирователя через элемент 9 задержки.

Выходное напряжение интегратора 10

u t подается на компаратор 3, который, если напряжение UM> О, подает команду через схему 1,2 на задающий каскад 4, который выдает нормированный импульс на двигатель привода 5 оптической головки 6, Последняя делает небольшой скачок по направлению к краю диска, а объектив позиционера (продолжая отслеживать информационную дорожку) перемещается на такое же расстояние относительно головки в обратную сторону, По мере считывания информации с диска позиционер плавно перемещается к краю диска (за период Т íà 1 6 мкм). Соответственно возрастает сверхнизкочастотная составляющая Up, В конце каждого периода Т на выходе интегратора 10 появляется напряжение, пропорциональное значению Up, Фактически это устройство позволяет через короткие промежутки времени (равные периоду вращения диска) получать информацию о среднем за период смещения позиционера от нейтрального положения, Длительность периода Т вЂ” величина переменная; она увеличивается при перемещении считывающего пятна от центра диска к его краю (поскольку скорость вращения диска при этом замедляется примерно с

8 до 3 об/с и,кроме того, может изменяться на несколько процентов в зависимости от конкретного проигрываемого диска (так как линейная скорость развертывания дорожки у разных дисков может изменяться от 1,2 до

1,4 м/с). Поэтому в соответствии с формулой (2) напряжение на выходе интегратора 10 также будет зависеть не только от значения ир, но и от значения периода Т. Чтобы исключить такую зависимость, в схему вводится опорное напряжение, Действительно, если в конце периода T выходное напряжение интегратора равно нулю, т.е, u,— — 0,.— =0, Т Т т то текущее значение Up равно установленному значению опорного напряжения независимо от величины периода вращения диска. Значит при настройке устройства необходимо выставлять U«, равное по величине (но с противоположным знаком) напряжению, соответствующему отклонению объектива (на фиг, не показано) от по1767526

10 аЬг г

Составитель Л.Табун щи кова

Техред М,Моргентал Корректор Н.Слободяник

Редактор

Заказ 3550 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101 ложения равновесия, при котором должен подаваться импульс на двигатель привода 5 оптической головки 6.

Когда напряжение на выходе интегратора 10 превысит нулевое значение, компаратор подает сигнал через схему совпадений

12 на задающий каскад 4 и, следовательно, на привод 5 оптической головки.

Элемент 9 задержки, например одновибратор, введен в схему для того, чтобы сбрасывание интегратора 10 производилось сразу же после подачи сигнала компаратора 3 на задающий каскад 4.

Формула изобретения

Устройство управления перемещением оптической головки относительно дискового носителя информации, содержащее блок формирования сигнала слежения за дорожкой, источник опорного напряжения, компаратор и задающий каскад, выход которого соединен с приводом перемещения оптической головки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности управления путем устранения влияния эксцентриситета дискового носителя, в

5 него введены датчик периода вращения дискового носителя с формирователем импульса и элементом задержки, по крайней мере один интегратор с сумматором, схема совпадений и ключ, при этом выходы блока формирования сигнала слежения за дорожкой и источника опорного напряжения подключены к входу интегратора с сумматором, выход которого подключен к входу компаратора, вход последнего подключен к первому входу схемы совпадений, второй вход которой соединен с выходом формирователя импульсов, а выход соединен с входом задающего каскада, выход интегратора соединен с его входом через ключ, цепь управления которого подключена через элемент задержки к формирователю импульсов.