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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung für ein Wiedergabe- oder Aufzeichnungsgerät für optische
Aufzeichnungsträger
mit einer Neigungsregelung, die den Abtaststrahl mindestens in einer
Richtung senkrecht auf den optischen Aufzeichnungsträger, wie
beispielsweise CD, DVD oder Blue Disc, ausrichtet.
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Optische
Aufzeichnungsträger,
wie CD, DVD oder Blue Disc, sind häufig radial nach außen nach oben
oder unten gebogen und können
mit einer üblichen
Abtasteinrichtung, die den Abtaststrahl ausschließlich auf
der Spur und in Fokusrichtung des Aufzeichnungsträgers führt, weder
aufgezeichnet noch wiedergegeben werden. Dies ist insbesondere für aus mehreren
Schichten zusammengefügte
Aufzeichnungsträger,
wie beispielweise die DVD, zutreffend. Von innen nach außen gewölbte Aufzeichnungsträger werden
aufgrund der Form der Wölbung auch
als Regenschirm – Disc
bezeichnet. Die Oberfläche
einer solchen Disc weist eine als radialer Tilt bezeichnete Neigung
zu einer Ebene auf, so dass zum senkrechten Ausrichten des Abtaststrahls
auf den Aufzeichnungsträger
ein Verkippen der Abtasteinrichtung oder des Aktuators erforderlich
ist, da eine optimale Aufzeichnung oder Wiedergabe von Informationen
ausschließlich
bei senkrechter Ausrichtung des Abtaststrahls auf den Aufzeichnungsträger gewährleistet
ist. Eine unter dem Begriff Plattenschlag bekannte Wölbung des
Aufzeichnungsträgers,
die sich mit jeder Umdrehung des Aufzeichnungsträgers wiederholt, führt in der
Regel sowohl zu einem radialen als auch zu einem tangentialen Tilt. Ein
Gerät zum
senkrechten Ausrichten des Abtaststrahls auf den Aufzeichnungsträger durch
Verkippen der Abtasteinrichtung ist bereits aus der US-A-5,034,939
bekannt. Bei diesem Gerät
wird die Fehlerrate eines vom Aufzeichnungsträger gelesenen Datensignals
zum senkrechten Ausrichten bzw. zum Verändern der Neigung des Abtaststrahls
verwendet. Eine minimale Fehlerrate entspricht dabei einer optimalen
Verkippungskorrektur. Weiterhin ist gemäß US-A-5001690 eine Tiltservoschaltung
bekannt, mit welcher der Neigungswinkel des Abtaststrahls zum Erreichen
eines maximalen Pegels des reproduzierten Informationssignals bzw.
des RF-Signals, das vom Aufzeichnungsträger detektiert wird, verändert wird.
Die Fehlerrate und auch der Pegel des RF-Signals werden jedoch neben
dem Tilt auch von zahlreichen anderen Faktoren, wie beispielsweise
Kratzer, sogenannte black dots, der Tiefe der Pits, dem Reflektionsgrad
der Disc und einem Fokusoffset beeinflusst. Insbesondere Kratzer
und andere Faktoren, welche neben der Neigung des Abtaststrahls
das detektierte Hochfrequenzsignal beeinflussen, führen jedoch
zu einer unnötigen
Korrektur des Neigungswinkels, wodurch das Abtasten oder Aufzeichnen
von Informationen durch Abweichungen von einer auf den Aufzeichnungsträger gerichteten
Senkrechten nachteilig beeinflusst wird. Darüber hinaus wird die Richtung
der Änderung
des Neigungswinkels erst nach einer vorangegangenen Änderung
des Neigungswinkels und der erreichten Erhöhung oder Verringerung der
Fehlerrate oder des HF – Pegels
bestimmt, so daß zunächst eine
falsche Richtung gewählt
und eine unmittelbare Korrektur des Neigungswinkels nicht durchgeführt werden
kann. Weiterhin wird die zentrale Prozessoreinheit des Gerätes mit
dem Bestimmen der Richtung der Änderung
Neigungswinkels in Abhängigkeit
von der Zunahme oder Verringerung der Fehlerrate oder des Pegels
des HF-Signals belastet. Um die Faktoren, welche neben der Neigung
des Abtaststrahls das detektierte Hochfrequenzsignal beeinflussen,
von der Neigungsregelung auszuschließen, wurden zur Neigungsregelung
auch bereits zusätzliche
Neigungssensoren verwendet, die jedoch einen erhöhten Aufwand erfordern.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung für ein Wiedergabe-
oder Aufzeichnungsgerät
für optische
Aufzeichnungsträger mit
einer Neigungsregelung zu schaffen, welche ohne zusätzliche
Neigungssensoren trotzdem die genannten Nachteile weitestgehend
beseitigen und mit geringem Aufwand realisierbar sind.
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Diese
Aufgabe wird mit in unabhängigen
Ansprüchen
angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Es
ist ein Aspekt der Erfindung, den Abtaststrahl in einem Wiedergabe-
oder Aufzeichnungsgerät
für optische
Aufzeichnungsträger
ohne zusätzliche
Neigungssensoren und von anderen Faktoren, welche neben der Neigung
des Abtaststrahls das detektierte Hochfrequenzsignal beeinflussen
weitestgehend unbeeinflusst, senkrecht auf den Aufzeichnungsträger auszurichten.
Der zur Aufzeichnung oder Wiedergabe von Informationen vorgesehene Abtaststrahl
wird mit einer Neigungsregelung den Abweichungen des Aufzeichnungsträgers von
einer Ebene nachgeführt
oder die den Abtaststrahl bereitstellende Abtasteinrichtung wird
bei Schrägstellung bzw.
Neigung senkrecht auf den Aufzeichnungsträger ausgerichtet. Das senkrechte
Ausrichten der Abtasteinrichtung auf den Aufzeichnungsträger mit
einer Neigungsregelung hat neben einer verbesserten Aufzeichnung
oder Wiedergabe den Vorteil, daß der Justageprozess
der Abtasteinrichtung während
der Herstellung des Aufzeichnungs- oder Wiedergabegerätes mit
geringerer Genauigkeit durchgeführt
werden kann. Während
ebenfalls das Ziel der Erfindung darin besteht, durch senkrechtes
Ausrichten des Abtaststrahls auf den Aufzeichnungsträger einen
möglichst
großes
Hochfrequenzsignal vom Aufzeichnungsträger zu detektieren, sollen
jedoch andere Faktoren, welche neben der Neigung des Abtaststrahls
die Amplitude beziehungsweise den Pegel des Hochfrequenzsignals
beeinflussen, weitestgehend von der Regelung der Neigung des Abtaststrahls
ausgeschlossen werden. Darüber
hinaus sollen eine auf dem sogenannten Try and Error Prinzip beruhende
Regelung sowie zusätzliche
Neigungssensoren vermieden werden.
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Es
ist deshalb eine Neigungsregelung vorgesehen, die von einem unteren
Hüllkurvensignal
beziehungsweise dem Mirrorsignal eines vom Aufzeichnungsträger detektierten
Hochfrequenzsignals ausgeht, das dem Dunkelwert eines vom optischen
Aufzeichnungsträger
detektierten Hochfrequenzsignals entspricht. Das untere Hüllkurvensignal
beziehungsweise das Mirrorsignal wird mit einem Modulationssignal
multipliziert und zum Bilden einer Regelabweichung integriert, die
der Neigung des Abtaststrahls zum optischen Aufzeichnungsträger entspricht.
Das Modulationssignal, das ebenfalls dem Signal zum Steuern der
Mittel zum Einstellen der Neigung des auf den Aufzeichnungsträger gerichteten
Abtaststrahls zugefügt
wird, ist gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ein Rechtecksignal mit nach einer Nullsignalphase bzw. Pause wechselnder
Polarität.
Die Amplitude des Modulationssignals wurde in einer Ausführung derart
gewählt,
dass sie eine Veränderung
der Neigung des Abtaststrahls von ungefähr 1/30 Grad bzw. 2 Bogenminuten
bewirkt. Dem Ausführungsbeispiel
entsprechend wird als Modulationssignal ein symmetrisches Rechtecksignal
mit einer Frequenz von 4 Hz und der angegebenen Amplitude verwendet,
das einen 50%-igen Nullanteil aufweist. Grundsätzlich können jedoch auch andere Signalformen, wie
beispielsweise ein sinusförmiges
oder ein Dreieck- bzw. Sägezahnsignal
als Modulationssignal verwendet werden. Hinsichtlich der Frequenz
ist ein Modulationssignal mit einer mindestens einer Umdrehung des
Aufzeichnungsträgers
entsprechenden Periodendauer vorteilhaft, wobei jedoch auch andere Frequenzen
verwendet werden können,
die den Anforderungen an die Geschwindigkeit der Neigungsregelung
Rechnung tragen.
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Dadurch,
dass das untere Hüllkurvensignal beziehungsweise
der Dunkelwert des vom Aufzeichnungsträger detektierten Hochfrequenzsignals
zur Neigungsregelung verwendet wird, wird verhindert, dass andere
Faktoren, welche ebenfalls die Amplitude bzw. den Pegel des vom
Aufzeichnungsträger
detektierten Hochfrequenzsignals beeinflussen, die Neigungsregelung
nachteilig beeinflussen. Das zur Neigungsregelung verwendete Modulationssignal
ist derart gewählt,
dass es im Hochfrequenzsignal, dass vom Aufzeichnungsträger detektiert
wird, nahezu nicht detektierbar ist. Da sich der Neigungswinkel während der
Abtastung des Aufzeichnungsträgers relativ
langsam verändert,
ist eine niedrige Frequenz des Modulationssignals zur Neigungsregelung
ausreichend. Durch Multiplikation des unteren Hüllkurvensignals mit dem Modulationssignals
und anschließender
Integration wird eine Regelabweichung, die eine Abweichung des Abtaststrahls
von einer auf den Aufzeichnungsträger gerichteten Senkrechten
darstellt, unmittelbar festgestellt, so dass eine dynamische und
unmittelbar wirksame Neigungsregelung erreicht wird.
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Zum
Realisieren des Verfahrens in einem Aufzeichnungs- oder Wiedergabegerät können vorteilhaft
in derartigen Geräten
bereits vorhandene Baugruppen verwendet werden. So ist beispielsweise
in derartigen Geräten
bereits ein sogenannter Mirrorsignaldetektor zum Detektieren von
Spurwechseln vorgesehen, der das als Mirrorsignal bezeichnete untere
Hüllkurvensignal
bereitstellt. Das Mirrorsignal, das üblicherweise nur bei offenem
Spurregelkreis verwendet wird, wenn der Abtaststrahl die Aufzeichnungsspur
verlässt,
wird hier bei geschlossenem Spurregelkreis zur Neigungsregelung
verwendet. Zum Realisieren des Neigungswinkelregelkreises sind ein
Multiplizierer, ein Modulator und ein Neigungsregler vorgesehen,
so dass die Schaltungsanordnung, die beispielsweise als digitale
Schaltungsanordnung realisiert wird, einen geringen Aufwand erfordert.
Das von einem Hüllkurvendetektor
oder einem Wobbelsignaldetektor bereitgestellte Signal der unteren
Hüllkurve
wird einem Multiplizierer zugeführt, der
mit dem Modulator zum Bereitstellen des Modulationssignals verbunden
ist. Durch Multiplikation des Hüllkurvensignals
mit dem Modulationssignal wird die Korrelation des Hüllkurvensignals
zum Modulationssignal hergestellt, so dass nach Integration des Signals über mindestens
eine Periodendauer eine der Neigung entsprechende Regelabweichung
bereitgestellt wird, die einem am Multiplizierer angeschlossenen
Neigungsregler zugeführt
wird, dessen Ausgang mit dem Modulator und einem Mittel zum Einstellen
der Neigung des Abtaststrahls verbunden ist. Mit dem Ausgangssignal
des Neigungsreglers wird im Aktuator eine Spule zur Neigung des
Abtaststrahls angesteuert, die mit den Spulen zur Spurführung oder
Fokussierung vergleichbar ist und ein vergleichbares Übertragungsverhalten
aufweist, wodurch schnelle Neigungswinkeländerungen im Bereich oberhalb
von 100 Hz ermöglicht
werden. Die in Aufzeichnungs- oder Wiedergabegeräten für optische Aufzeichnungsträger mit
digitalen Servoregelkreisen vorhandenen A/D – und D/A – Wandler zum Steuern der Abtasteinrichtung
und zum Digitalisieren mit der Abtasteinrichtung vom Aufzeigungsträger detektierter
Signale können
aufgrund der geringen Frequenz der Signale ebenfalls für den Neigungsregelkreis
verwendet werden. Zum senkrechten Ausrichten des Abtaststrahls auf
den Aufzeichnungsträger können bekannte
3D – Aktuatoren
verwendet werden, die mit Spulen oder einem Motor den Neigungswinkel
des Abtaststrahls zum Aufzeichnungsträger ausrichten.
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Obwohl
die in Aufzeichnungsgeräten
verwendeten Aufzeichnungsträger
in der Regel noch keine aufgezeichneten Informationen enthalten,
die in Wiedergabegeräten
das Hochfrequenzsignal bilden, sind das Verfahren und die Anordnung
sowohl in Aufzeichnungs- als auch in Wiedergabegeräten anwendbar,
da derartige Aufzeichnungsträger
zur Aufzeichnung von Informationen eine Wobbelspur aufweisen, die
ebenfalls ein Hochfrequenzsignal bereitstellt, das mit einem Wobbelsignaldetektor
detektiert wird.
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Der
vorgeschlagene Neigungsregelkreis erfordert keine zusätzliche
Prozessorleistung, so dass die zentrale Prozessoreinheit des Gerätes nicht
mit Entscheidungen über
die Richtung der Neigungswinkelveränderung belastet wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Zeichnungen
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 Blockschaltbild einer
Schaltungsanordnung für
eine Neigungsregelung in einem Wiedergabegerät für optische Aufzeichnungsträger,
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2 Prinzipskizze zur Ausrichtung
des Abtaststrahls bei einem nach oben gewölbten Aufzeichnungsträger,
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3 Prinzipskizze zur Ausrichtung
des Abtaststrahls bei einem nach unten gewölbten Aufzeichnungsträger,
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4 Prinzipskizze zum Aufbau
einer bekannten optischen Abtasteinrichtung,
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5 Prinzipskizze zur Ausrichtung
des Abtaststrahls mit einer bekannten optischen Abtasteinrichtung,
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6 Prinzipskizze zur tangentialen
Neigung des Abtaststrahls zum Aufzeichnungsträger,
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7 Prinzipskizze zur radialen
Neigung des Abtaststrahls zum Aufzeichnungsträger,
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8 Blockschaltbild einer
Schaltungsanordnung für
eine Neigungsregelung in einem Aufzeichnungsgerät für optische Aufzeichnungsträger,
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9 Prinzipskizze zur Veranschaulichung einer
Abtaststrahlneigung,
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10 Prinzipskizze zur Abtastveränderung bei
Neigung des Abtaststrahls,
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11 Diagram zur Abhängigkeit
der unteren Hüllkurve
von der Neigung des Abtaststrahls,
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12 Prinzipskizze zur Veranschaulichung des
Hochfrequenzsignals bei großer
Neigung,
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13 Modulationssignal,
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14 Prinzipskizze zur Veranschaulichung des
Hochfrequenzsignals bei verringerter Neigung,
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15 Modulationssignal,
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16 Prinzipskizze zur Veranschaulichung des
Hochfrequenzsignals bei senkrechter Ausrichtung des Abtaststrahls,
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17 Modulationssignal.
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Bezugszeichen
sind in den Figuren übereinstimmend
verwendet.
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Aufzeichnungs-
oder Wiedergabegeräte
für optische
Aufzeichnungsträger
weisen eine Abtasteinrichtung PU auf, mit der ein in 1 nicht dargestellter optischer
Aufzeichnungsträger
OD abgetastet wird. Die Abtasteinrichtung PU wird mit einem Spurfehlersignal
TE und einem Fokusfehlersignal FE zur Spurführung und Fokussierung des
Abtaststrahls auf den optischen Aufzeichnungsträger OD in bekannter Art und
Weise angesteuert. Das vom optischen Aufzeichnungsträger OD reflektierte
Licht wird mit Fotodetektoren A bis F detektiert und in digitalen
Servoregelkreisen über
mindestens einen Analog/Digital-Wandler A/D und/oder Signalerzeugungsmitteln SG
den Reglern zum Regeln der Spurführung
und zur Fokussierung zugeführt.
Darüber
hinaus stellt die Abtasteinrichtung PU ein vom optischen Aufzeichnungsträger OD detektiertes
Hochfrequenzsignal HF bereit, welches der Lichtintensität entspricht.
Durch Hochpassfilterung des HF-Signals wird das reproduzierte Informationssignal
gebildet. Das Hochfrequenzsignal HF wird in bekannter Weise auch
einem Hüllkurvendetektor
ENV zugeführt,
der das obere Hüllkurvensignal
up, welches der Intensität
sogenannter Lands entspricht und das untere Hüllkurvensignal Io des Hochfrequenzsignals
HF bereitstellt. Das untere Hüllkurvensignal
entspricht der Intensität der
Pits. Diese Hüllkurvensignale
up, Io werden generell in Aufzeichnungs- oder Wiedergabegeräten für optische
Aufzeichnungsträger
OD bereitgestellt, um beispielsweise Spurwechsel oder Störungen auf
dem optischen Aufzeichnungsträger
OD mit hoher Zuverlässigkeit
auswerten zu können.
Das untere Hüllkurvensignal
Io wird auch als Mirrorsignal bezeichnet, das in der Regel bei offenem
Spurregelkreis zum Signalisieren von Spurwechseln verwendet wird.
Der Begriff Mirror bzw. Spiegelsignal rührt daher, das der Abtaststrahl
beim Spurwechsel die Spiegelfläche
des optischen Aufzeichnungsträgers
OD überquert.
Das obere Hüllkurvensignal
up und das untere Hüllkurvensignal
Io, welche mit dem Hüllkurvendetektor ENV
aus dem Hochfrequenzsignal HF erzeugt werden, sind in den 12, 14, 16 dargestellt.
Die 12, 14, 16 zeigen
Hochfrequenzsignale HF mit unterschiedlichem Pegel bzw. unterschiedlicher
Amplitude, die von der Neigung des Abtaststrahls zum optischen Aufzeichnungsträger OD beeinflusst
wird. Hinsichtlich der Neigung des Abtaststrahls zum optischen Aufzeichnungsträger OD unterscheidet,
man grundsätzlich
zwischen einer radialen und einer tangentialen Neigung, wie es in
den 6 und 7 dargestellt ist. 6 veranschaulicht die tangentiale
Neigung eines Abtaststrahls zur Aufzeichnungsspur des optischen
Aufzeichnungsträgers
OD, wobei der Neigungswinkel β des
Abtaststrahls zu einer auf den optischen Aufzeichnungsträger OD gerichteten
Senkrechten der tangentiale Neigungswinkel β ist. Während ein tangentialer Neigungswinkel β dazu führt, dass
die Pits des optischen Aufzeichnungsträgers OD gegebenenfalls mit
veränderter
Länge ausgelesen
werden, führt
ein radialer Neigungswinkel α zu einem
verringerten Pegel bzw. einer geringeren Amplitude des Hochfrequenzsignals
HF, das vom optischen Aufzeichnungsträger OD abgetastet wird. Das Verringern
des Pegels bzw. der Amplitude des Hochfrequenzsignals HF ist darauf
zurückzuführen, dass die
Neigung des Abtaststrahls zu einer auf den optischen Aufzeichnungsträger OD gerichteten
Senkrechten zu einem breiteren Abtastlichtfleck führt. Ein angenommener
kreisrunder Strahl wird bei Neigung als elliptische Fläche reflektiert.
Befindet sich der Strahl über
einem Land, so entspricht die elliptische Fläche vollständig der Spiegelfläche und
die Intensität
des Abtaststrahls ist relativ unabhängig von der Neigung. Befindet
sich der Strahl über
einem Pit, so verändert
sich die Intensität,
da nur bei senkrechter Einstrahlung eine optimale Pit-Intensität bzw. ein
optimaler Dunkelwert durch Auslöschung
erzielt wird. Der Abtaststrahl wird mit einem Fokusregelkreis auf dem
optischen Aufzeichnungsträger
fokussiert, so dass sich, wie in 10 dargestellt,
bei senkrechter Ausrichtung auf den optischen Aufzeichnungsträger OD ein
kreisförmiger
Lichtfleck mit vorgegebenem Durchmesser auf der Informationsspur
T des optischen Aufzeichnungsträgers
OD abbildet. Das vom optischen Aufzeichnungsträger OD reflektierte Licht wird
mit der Abtasteinrichtung PU detektiert, die einer bekannten Ausführung entsprechend
einen aus vier Quadranten A, B, C, D bestehenden Photodetektor für den Hauptstrahl
und zwei Nebenstrahldetektoren E, F aufweist. Mit den Signalen der
Nebenstrahldetektoren E, F wird in der Regel das Spurfehlersignal TE
für CD-Aufzeichnungsträger OD gebildet
während
mit dem Differenzsignal der Summe gegenüberliegender Quadranten des
Hauptstrahldetektors das Fokusfehlersignal FE und aus dem Summensignal der
Quadranten A, B, C, D das Informationssignal beziehungsweise das
Hochfrequenzsignal HF gebildet wird. Der Fokusregelkreis einer derartigen
Abtasteinrichtung PU regelt die Objektivlinse der Abtasteinrichtung
PU in eine Position, so dass sich auf dem Photodetektor stets kreisförmiger Lichtfleck
abbildet. Ein in einem Neigungswinkel α auf den optischen Aufzeichnungsträger OD gerichteter
Abtaststrahl, der, wie in 9 dargestellt,
mit einer Breite b reflektiert und detektiert wird, beleuchtet jedoch
eine Fläche
mit einer Ausdehnung a auf dem optischen Aufzeichnungsträger OD.
Diese Ausdehnung a führt
bei radialem Neigungswinkel α zu
einem breiteren Abtastlichtfleck, der zur Informationsspurbreite
T des optischen Aufzeichnungsträgers
OD die Ausdehnung a aufweist. Die Abtastung optischer Aufzeichnungsträger OD mit
von Vertiefungen bzw. Erhöhungen
gebildeten Informationsspeicherelementen, den sogenannten Pits oder
dem sogenannten Graben bei beschreibbaren optischen Aufzeichnungsträgern OD, beruht
jedoch auf dem Prinzip der destruktiven Interferenz, so dass zur
Auslöschung
des vom Aufzeichnungsträger
OD reflektierten Abtaststrahls ein vorgegebenes Verhältnis zwischen
gleichzeitig bestrahlter Erhöhung
und Vertiefung einzuhalten ist. Dieses Verhältnis ist bei einer Ausdehnung
a des Abtastlichtflecks gegenüber
der Informationsspurbreite T des optischen Aufzeichnungsträgers OD
gestört.
Der Anteil des Lichts, der von der Spiegelfläche, die sich zwischen den
Informationsspuren befindet, reflektiert wird, ist größer als
der Anteil, der von der Vertiefung bzw. von der Informationsspur
reflektiert wird. Da die Vertiefung, welche die Informationsspur
des Aufzeichnungsträgers
OD bildet, derart gewählt
ist, dass sich eine zur Auslöschung
des Abtaststrahls führende
Phasenverschiebung ergibt, wird mit einem breiteren Abtastlichtfleck
vom Aufzeichnungsträger
OD ein geringerer Dunkelwert detektiert. Der Maximalwert des vom
Aufzeichnungsträger
OD reflektierten Lichts zwischen den Spuren des Aufzeichnungsträgers OD oder
außerhalb
von Vertiefungen bleibt hingegen konstant. Der Wechsel von Vertiefungen
und Erhöhungen
der Informationsträgerschicht
des Aufzeichnungsträgers
OD wird mit der Abtasteinrichtung PU als Hochfrequenzsignal HF detektiert.
Das Verringern der Auslöschung
des vom Aufzeichnungsträger reflektierten
Abtaststrahls führt
dann zu einem geringeren Pegel bzw. zu einer geringeren Amplitude
des Hochfrequenzsignals HF, da als Pegel bzw. Amplitude des Hochfrequenzsignals
HF die Differenz zwischen Maximal- und Minimalwert des Hochfrequenzsignals
HF bezeichnet wird. Die Maximalwerte des Hochfrequenzsignals HF
bilden das obere Hüllkurvensignal
up und die Minimalwerte des Hochfrequenzsignals HF bilden das untere
Hüllkurvensignal Io
des Hochfrequenzsignals HF. Da das untere Hüllkurvensignal Io den Dunkelwert
des vom Aufzeichnungsträger
OD detektierten Signals repräsentiert, ist
das Verhältnis
der unteren Hüllkurve
Low Env zu einem Maximalwert AD-Max, der von den Quadranten A...D
des Photodetektors der Abtasteinrichtung PU detektiert wird, bei
senkrechter Ausrichtung des Abtaststrahls auf den Aufzeichnungsträger OD am geringsten,
wie dies in 11 dargestellt
ist. Das Verhältnis
der Abweichung Tilt von einer senkrechten Ausrichtung des Abtaststrahls
auf den Aufzeichnungsträger
OD zur Ausrichtung ohne Abweichung Tilto ist in 11 als Abzisse des Diagrams verwendet. 11 stellt somit die Abhängigkeit
der unteren Hüllkurve
bzw. des unteren Hüllkurvensignals
Io von der radialen Neigung des Abtaststrahls zum Aufzeichnungsträger OD dar.
Um eine möglichst
große Amplitude
bzw. einen maximalen Pegel des Hochfrequenzsignals HF zu erreichen,
ist der Abtaststrahl bzw. die optische Achse OA der Abtasteinrichtung PU
auch bei gekrümmten
optischen Aufzeichnungsträgern
OD stets senkrecht auf den optischen Aufzeichnungsträger OD auszurichten,
wie es in den 2 und 3 dargestellt ist. Die Wölbung der
Aufzeichnungsträger
OD nimmt in der Regel von einem inneren Radius IDR über einen
mittleren Radius MDR bis zu einem äußeren Radius ODR zu, wobei der
optische Aufzeichnungsträger
OD nach oben, wie in 2 dargestellt,
oder unten, wie in 3 dargestellt,
gewölbt
sein kann. Darüber
hinaus ist es auch möglich,
dass der optische Aufzeichnungsträger OD bis zu einem bestimmten
Radius nach oben und anschließend
nach unten oder umgekehrt gewölbt
ist. Die geringste Wölbung
tritt jedoch in der Regel beim inneren Radius IDR des optischen
Aufzeichnungsträgers
OD auf. Das Verkippen der optischen Achse OA zur senkrechten Ausrichtung
auf den optischen Aufzeichnungsträger OD war für optische
Aufzeichnungsträger
OD geringer Speicherdichte, wie beispielsweise der CD, ursprünglich weder
vorgesehen noch erforderlich, so dass eine Abtasteinrichtung PU,
wie sie beispielhaft in 4 dargestellt
ist, ausreichend war. Eine optische Abtasteinrichtung PU, wie sie
in 4 dargestellt ist,
besteht aus einer Objektivlinse OL, die auf einem Linsenhalter LH
montiert ist, der sich über
vier Drähte
SPW elastisch auf einem Drahthalter VW abstützt. Der Drahthalter WH ist auf
einer Grundplatte AP montiert, die auch Magnete M trägt. Am Linsenhalter
LH sind eine Fokusspule FC und Spurführungsspulen TC vorgesehen,
die zur Auslenkung der Objektivlinse in Spur- und/oder Fokusrichtung über die
Drähte
SPW angesteuert werden. Unter dem Linsenhalter LH sind in nicht
dargestellter Weise der Laser und die Photodetektoren zum Erzeugen
bzw. Detektieren des Abtaststrahls angeordnet. Die Abtasteinrichtung
PU ist in der Regel auf einem Grobantrieb angeordnet, um den optischen
Aufzeichnungsträger
OD im gesamten Bereich der Informationsträgerschicht abtasten zu können. Derartige
Abtasteinrichtungen PU berücksichtigen, wie
in 5 dargestellt, eine
Wölbung
des optischen Aufzeichnungsträgers
OD nicht. Die optische Achse OA der Abtasteinrichtung PU wurde im
Herstellungsprozess senkrecht zu einem ebenen Aufzeichnungsträger OD ausgerichtet
und diese Ausrichtung der optischen Achse OA wird auch während der
Abtastung gewölbter
Aufzeichnungsträger
OD mit der von den Drähten
SPW gebildeten Parallelführung
beibehalten. Um die optische Achse OA auch bei gewölbten Aufzeichnungsträgern OD,
wie in 2 und 3 dargestellt, stets senkrecht
auf den Aufzeichnungsträger
OD auszurichten, sind bereits Abtasteinrichtungen PU bekannt, bei
denen die optische Achse OA durch Verkippen der in 4 dargestellten Abtasteinrichtung PU
mit einem Motor oder durch Verkippen der Objektivlinse OL, der Wölbung des
optischen Aufzeichnungsträgers
angepasst wird. Zum Verkippen der Objektivlinse OL sind dann zusätzliche Spulen
vorgesehen, mit denen der Linsenhalter LH bzw. die Objektivlinse
OL zusätzlich
zur Auslenkung in Fokus- und Spurrichtung geneigt wird. Unabhängig von
den Mitteln zum Neigen der optischen Achse OA der Abtasteinrichtung
PU ist ein Regelkreis vorgesehen, mit dem die optische Achse OA
der Wölbung des
optischen Aufzeichnungsträgers
OD entsprechend nachgeführt
wird, um trotz der Wölbung
des Aufzeichnungsträgers
OD oder bei einer Schrägstellung
der Abtasteinrichtung PU in der Neutrallage stets ein senkrechtes
Ausrichten des Abtaststrahls auf den optischen Aufzeichnungsträger OD zu
gewährleisten.
Um die Nachteile bekannter Regelkreise zur Neigungsregelung zu vermeiden,
ist ein Regelkreis vorgesehen, in dem eine den Dunkelwert eines vom
optischen Aufzeichnungsträger
OD abgetasteten Hochfrequenzsignals HF repräsentierende Hüllkurve
verwendet wird. Diese Hüllkurve
ist bei üblicher Betrachtungsweise
das untere Hüllkurvensignal
Io des Hochfrequenzsignals HF, das von der Informationsspur des
optischen Aufzeichnungsträgers
OD detektiert wird. Das untere Hüllkurvensignal
Io, wie es in 12 dargestellt
ist, weist bei einer Neigung des Abtaststrahls zum Aufzeichnungsträger OD,
die zu korrigieren ist, einen relativ großen Abstand zu einer Nulllinie
N und zur oberen Hüllkurve
up des Hochfrequenzsignals HF einen relativ geringen Abstand auf. Der
Pegel bzw. die Amplitude des detektierten Hochfrequenzsignals HF,
das zur Wiedergabe der auf dem Aufzeichnungsträger OD gespeicherten Informationen
erforderlich ist, ist im Vergleich zu einer senkrechten Ausrichtung
des Abtaststrahls verringert, wie ein Vergleich der 12 und 16 zeigt.
Zur Korrektur der Neigung des Abtaststrahls wird ein Modulationssignal
MO verwendet, das zur Veranschaulichung des Prinzips in den 13, 15 und 17 in
stark vergrößertem Maßstab dargestellt
ist. Einem Ausführungsbeispiel
entsprechend wird ein Modulationssignal MO verwendet, das ein symmetrisches
Rechtecksignal mit einem 50 %igem Nullanteil und einer Frequenz
von 4 Hz ist. Mit symmetrischem Rechtecksignal mit 50 %igem Nullanteil
wird hier ein Signal beschrieben, bei dem sich während einer Periode Rechteckimpulse
unterschiedlicher Polarität
durch ein jeweils gleich langes Nullsignal getrennt abwechseln.
Grundsätzlich
können
jedoch auch andere, vorzugsweise zu einer Nulllinie symmetrisierte
Signalformen mit abweichender Frequenz als Modulationssignal MO
verwendet werden. Das untere Hüllkurvensignal
Io wird einerseits mit dem Modulationssignal MO multipliziert und
andererseits dem Steuersignal zum Verändern der Neigung des Abtaststrahls zum
Aufzeichnungsträger
OD hinzugefügt.
Durch Addieren des Modulationssignals MO zum Steuersignal, das zum
Verändern
der Neigung des Abtaststrahls vorgesehen ist, wird das untere Hüllkurvensignal
Io in einer Art beeinflusst, die zur Erläuterung des Prinzips in 14 angegebenen ist. Die
Darstellung ist jedoch rein theoretisch da die Modulation bei Betrachtung
des Hochfrequenzsignals HF auf einem Oszillographen kaum detektierbar
ist. Einem Ausführungsbeispiel
entsprechend wurde ein Modulationssignal MO mit einer Amplitude
verwendet, das einer Veränderung
der Neigung der optischen Achse OA des Abtaststrahls von ungefähr 1/30
Grad bzw. 2 Bogenminuten entspricht. Das Modulationssignal MO, das
analog zur 13 in 15 zur Veranschaulichung übertrieben
dargestellt ist, führt
in der in 14 ebenfalls übertriebenen
dargestellten unteren Hüllkurve
Io des Hochfrequenzsignals HF dazu, dass bei einer über die
senkrechte Ausrichtung hinausgehenden Auslenkung ein geringerer
Dunkelwert erreicht wird. Obwohl ein symmetrisches Modulationssignal
MO verwendet wird, sind die Auswirkungen in der unteren Hüllkurve
Io des Hochfrequenzsignals HF jedoch solange unsymmetrisch bzw.
ungleich, wie eine Neigung des Abtaststrahls bzw. eine Abweichung
von einer Senkrechten vorhanden ist. Das untere Hüllkurvensignal
Io weist durch Korrelation mit dem Modulationssignal MO eine Unsymmetrie auf,
die zur Regelung der Neigung des Abtaststrahls verwendet wird. Hierzu
wird das untere Hüllkurvensignal
Io vor dem Neigungsregler TIER, dem die Regelabweichung zugeführt wird,
mit dem Modulationssignal MO multipliziert. Ist die senkrechte Ausrichtung
des Abtaststrahls auf den Aufzeichnungsträger OD erreicht, führt dies,
wie in 16 dargestellt,
zu einem maximalen Pegel bzw. zu einer maximalen Amplitude des Hochfrequenzsignals
HF, da eine maximale Auslöschung
und dadurch der niedrigste Wert des unteren Hüllkurvensignals Io erreicht
wird. In 16 ist zur
Veranschaulichung noch eine Modulation des unteren Hüllkurvensignals
Io dargestellt, die jedoch praktisch nicht mehr nachweisbar ist.
Sowohl die positive als auch die negative Amplitude des Modulationssignals
MO führt
zu einem geringeren Dunkelwert, der bei senkrechter Ausrichtung
des Abtaststrahls auf den Aufzeichnungsträger OD für beide Richtungen des Modulationssignals
MO gleich ist, so dass die Regelabweichung Null ist. Eine von 90
Grad abweichende Neigung des Abtaststrahls moduliert das über den
Addierer + dem Steuersignal zum Einstellen der Neigung des Abtaststrahls
hinzugefügte Modulationssignal
MO unsymmetrisch, so dass nach Integration über eine Periode des Modulationssignals MO
bereits eine Regelabweichung feststellbar ist.
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Dadurch,
dass das untere Hüllkurvensignal Io
zur Neigungsreglung verwendet wird, werden andere Faktoren, die
sich ebenfalls nachteilig auf den Pegel bzw. die Amplitude des
Hochfrequenzsignals HF auswirken, von der Neigungsregelung ausgeschlossen,
so dass die Nachteile bekannter Lösungen vermieden werden. Kratzer,
Fingerabdrücke oder
andere Verschmutzungen oder Störungen
der Oberfläche
verringern im allgemeinen den Reflektionsgrad des optischen Aufzeichnungsträgers, wodurch
insbesondere das obere Hüllkurvensignal
up und der Pegel bzw. die Amplitude des Hochfrequenzsignals HF beeinflusst
werden. Darüber
hinaus tritt durch die genannten Verschmutzungen oder Störungen des
optischen Aufzeichnungsträgers
OD auch eine erhöhte
Fehlerrate im detektierten Informationssignal auf. Da derartige
Faktoren das Hochfrequenzsignal HF unabhängig von der Neigung des Abtaststrahls
beeinflussen, wird deren Einfluss durch die Verwendung des unteren
Hüllkurvensignals
Io, das den Dunkelwert des detektierten Hochfrequenzsignals HF repräsentiert,
von der Neigungsregelung ausgeschlossen. Zur Neigungsregelung ist
ein zusätzlicher
Neigungssensor nicht erforderlich und dennoch werden andere Faktoren,
die das Hochfrequenzsignal HF unabhängig von der Neigung des Abtaststrahls
beeinflussen, weitestgehend vom Einfluss auf die Neigungsregelung
ausgeschlossen.
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Die
Hüllkurvensignale
Io, up können
sowohl durch kapazitive als auch durch gleichstrommäßige Kopplung
aus dem Hochfrequenzsignal HF erzeugt werden, wobei sich der gleichstrommäßige Anschluss
des Hüllkurvendetektors
ENV an die Photodetektoren als vorteilhaft erwiesen hat. Darüber hinaus
kann der Neigungsregelkreis, wie in 1 dargestellt,
als digitaler Regelkreis ausgeführt
werden, in dem bereits im Aufzeichnungs- oder Wiedergabegerät vorhandene
Baugruppen verwendet werden. Bei Wiedergabegeräten für optische Aufzeichnungsträger wird
das hochfrequente Summensignal der Photodetektoren A, B, C, D nach
Hochpassfilterung als Informationssignal verwendet, das auch als
sogenanntes reproduziertes Signal mit der Abkürzung RF bezeichnet wird. Das
reproduzierte Signal verliert jedoch die Eigenschaften, über die
das Hochfrequenzsignal HF zur Bildung der Hüllenkurvensignale Io, up verfügt. Optische
Aufzeichnungsträger
OD, auf denen noch keine Informationssignale gespeichert sind, werden
in Aufzeichnungsgeräten
mit Informationen beschrieben. Derartige Aufzeichnungsträger OD verfügen jedoch
bereits vor der Aufzeichnung über
einen sogenannten Graben in Form einer Wobbelspur, die zur Aufzeichnung
von Informationen verwendet wird. Die Wobbelspur des optischen Aufzeichnungsträgers OD,
die auch zum Bestimmen des Ortes auf dem Aufzeichnungsträger OD verwendet
wird, wird ebenfalls mit der Abtasteinrichtung PU detektiert und
liefert analog zu optischen Aufzeichnungsträgern OD, die bereits aufgezeichnete
Informationen aufweisen, ein Hochfrequenzsignal HF, das als Wobbelsignal WOB
bezeichnet wird. In Aufzeichnungsgeräten für optische Aufzeichnungsträger OD wird
dann die untere Hüllkurve
des Wobbelsignals WOB zur Neigungsregelung verwendet. Die entsprechende Schaltungsanordnung
zur Realisierung des Verfahrens ist in 8 dargestellt. 8 unterscheidet sich gegenüber 1 nur dahingehend, dass
der Hüllkurvendetektor
ENV durch einen Wobbelsignal-Detektor WOB ersetzt ist. Das untere
Hüllkurvensignal
Io des Wobbelsignals WOB repräsentiert
ebenfalls den Dunkelwert des Hochfrequenzsignals HF bzw. des Wobbelsignals
WOB, so dass das Verfahren und die Anordnung in gleicher Weise für Aufzeichnungs-
und Wiedergabegeräte
anwendbar sind. Das untere Hüllkurvensignal
Io eines vom optischen Aufzeichnungsträger OD detektierten Hochfrequenzsignals
HF wird mit einem Modulationssignal MO multipliziert und zum Bilden
einer Regelabweichung, die einer Abweichung eines auf den optischen
Aufzeichnungsträger OD
gerichteten Abtaststrahls von einer Senkrechten entspricht, integriert
beziehungsweise tiefpassgefiltert. Zum Realisieren des Neigungsregelkreises
sind 1 entsprechend
ein Multiplizierer MU, ein Modulator MOD und ein Neigungsregler
TIER vorgesehen, so dass die Schaltungsanordnung einen geringen Aufwand
erfordert. Der Modulator MOD ist mit dem Multiplizierer MU und einem
Addierer + verbunden, der am Ausgang des Neigungsreglers TIER angeschlossen
ist und der Multiplizierer MU, dem auch das untere Hüllkurvensignal
Io zugeführt
wird, ist mit dem Eingang des Neigungsreglers TIER verbunden, dessen
Ausgang, wie in 1 dargestellt, über einen digital/analog
Wandler D/A mit der Abtasteinrichtung PU verbunden ist, die ein
Mittel zum Einstellen der Neigung des Abtaststrahls aufweist.
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Die
hier beschriebenen Ausführungsformen sind
als Beispiele angegeben und ein Fachmann kann andere Ausführungsformen
der Erfindung realisieren, die im Bereich der Erfindung bleiben.