DE19711634A1 - Abspiel- und/oder Aufzeichnungsgerät für optische Aufzeichnungsträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abspiel- und/oder Aufzeichnungs­ gerät für optische Aufzeichnungsträger mit einer Intensitätsregelschaltung für die Laserdiode eines optischen Abtasters des Geräts.

Übliche Abspiel- und/oder Aufzeichnungsgeräte für optische Aufzeichnungsträger, beispielsweise CD-Laufwerke, haben einen optischen Abtaster, der eine Laserdiode und mehrere Empfangsdioden aufweist, die das von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers, z. B. der CD, reflektierte Licht aufnehmen. Bei den Empfangsdioden handelt es sich um Dioden, deren Ausgangssignal zum Auslesen von gespeicherten Informationen, beispielsweise Audio, Video, Daten oder ähnlichem, genutzt werden. Sie dienen im allgemeinen auch zur Ermittlung des Fokus- und Spurfehlers für eine Fokus- und Spurnachführung.

Damit die Empfangsdioden ein auswertbares Lichtsignal erhalten, muß die Laserdiode eine ausreichende Lichtintensität abgeben. Die Lichtintensität der Laserdiode ist eine Funktion des Diodenstroms. Da die Größe des Diodenstroms wiederum Einfluß auf die Lebensdauer der Laserdiode hat, die sich bei Annäherung an den maximal zulässigen Strom drastisch vermindert, wird der Diodenstrom im Interesse einer hohen Lebensdauer der Laserdiode über ein in ihrem Strompfad angeordnetes Stellglied auf einen möglichst niedrigen Grundwert eingestellt, so daß die Lichtintensität zum Lesen der gespeicherten Informationen gerade ausreicht. Dies gilt für den ungünstigsten Fall innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs der optischen Aufzeichnungsträger.

Um die Lichtintensität der Laserdiode in der Grundeinstellung zu halten, ist es bekannt, die direkte Lichtemission der Laserdiode mittels einer Monitordiode zu erfassen und das Signal der Monitordiode auf das Stellglied im Sinne einer Intensitätsregelung rückzuführen. Mit dieser Maßnahme lassen sich Intensitätsänderungen der Laserdiode während des Betriebs aber auch z. B. durch thermische Einflüsse oder Alterung hervorgerufene Intensitätsänderungen kompensieren.

Unterschiedliche optische Eigenschaften von unterschiedlichen optischen Aufzeichnungsträgern werden bei dieser Maßnahme nicht berücksichtigt. Einflüsse auf die optischen Eigenschaften eines optischen Aufzeichnungsträgers haben neben Beschädigungen und Verschmutzungen der Oberfläche, erhöhter Absorption der Schutzschicht oder verminderter Reflexionseigenschaften der reflektierenden Schicht insbesondere vom Mittelwert der Norm abweichende Breiten der die aufgezeichneten Informationen darstellenden Vertiefungen in der reflektierenden Schicht, die beim Abtasten das reflektierte Licht in seiner Intensität modulieren.

Stehen der Durchmesser des auf die Aufzeichnungsspur fallenden Lichtfleckes und die Breite der Vertiefungen nicht in einem vorgegebenen optimalen Verhältnis zueinander, so reduziert sich die Intensitätsdifferenz zwischen dem an der Spiegelfläche und dem an den Vertiefungen reflektierten Licht. Das von den Ausgangssignalen der Empfangsdioden abgeleitete Datensignal kann dadurch verzerrt werden und dies kann insbesondere in Verbindung mit weiteren Beeinträchtigungen dazu führen, daß Lesefehler auftreten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Anpassung des optischen Abtasters eines gattungsgemäßen Geräts an die optischen Eigenschaften des jeweiligen Aufzeichnungs­ trägers zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Abspiel- und/oder Aufzeichnungs­ gerät für optische Aufzeichnungsträger mit einer Intensitätsregelschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Dies hat den Vorteil, daß der Diodenstrom somit abhängig von den optischen und/oder geometrischen Eigenschaften des jeweils verwendeten optischen Aufzeichnungs­ trägers so eingestellt wird, daß eine möglichst optimale Abtastsicherheit gewährleistet ist.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung.

Die Wirkungsweise der Erfindung beruht auf folgender Überlegung:
Eine optimale Abtastung wird erreicht, wenn der Durchmesser des Lichtfleckes des von der Laserdiode erzeugten und durch eine Optik auf den optischen Aufzeichnungsträger fokussierten Lichtes gerade in einem solchen Verhältnis zur Breite der die aufgezeichneten Informationen darstellenden Vertiefungen in der reflektierenden Schicht des Aufzeichnungsträgers steht, daß die Empfangsdioden eine möglichst geringe Lichtintensität empfangen, wenn der Lichtfleck auf eine Vertiefung fällt. In diesem Fall interferieren das auf die Vertiefung fallende und von dort auf die Empfangsdioden reflektierte Licht und das neben die Vertiefung fallende und von dort auf die Empfangsdioden reflektierte Licht miteinander derart, daß sie sich nahezu vollständig auslöschen. Die Tiefe der Vertiefungen des optischen Aufzeichnungsträgers ist so gewählt, daß ein definierter Gangunterschied zwischen dem in der Vertiefung und dem außerhalb der Vertiefung reflektierten Licht auftritt. Liegt dieser Gangunterschied bei der halben Wellenlänge des abtastenden Laserlichts, so tritt Auslöschung im reflektierten Licht durch destruktive Interferenz auf. Das auf die übrigen Bereiche ohne Vertiefungen fallende Licht wird nahezu ohne Gangunterschied reflektiert, so daß in diesem Fall nahezu die maximal mögliche Lichtintensität auf die Empfangsdioden gelangt.

Ist der Durchmesser des Lichtfleckes im Verhältnis zur Breite der Vertiefungen kleiner als das oben beschriebene optimale Verhältnis, so tritt zwar ebenfalls eine Auslöschung des in den Vertiefungen reflektierten Lichts mit dem außerhalb der Vertiefungen reflektierten Licht auf, diese Auslöschung ist aber nicht vollständig, da die jeweils reflektierenden Flächen und damit die Intensitäten des jeweils reflektierten Lichts nicht übereinstimmen. Die Differenz der von den Empfangsdioden registrierten Lichtintensitäten zwischen der Abtastung von Vertiefungen und der Abtastung der vertiefungsfreien übrigen Bereiche ist dadurch geringer.

Umgekehrt führt ein Lichtfleck, dessen Durchmesser größer als dem genannten optimale Verhältnis entsprechend ist dazu, daß ebenfalls keine komplette Auslöschung durch destruktive Interferenz auftritt, da in diesem Fall die Intensität des außerhalb der Vertiefung reflektierten Lichts größer ist als diejenige des innerhalb der Vertiefung reflektierten Lichts.

Auch bei optischen Aufzeichnungsträgern, die anstatt oder zusätzlich zu Vertiefungen auch Bereiche unterschiedlicher Reflektivität zur Speicherung der Informationen nutzen, beispielsweise nach dem sogenannten Phase-Change-Verfahren funktionierende Aufzeichnungsträger, spielt der Durchmesser des abtastenden Lichtflecks eine Rolle.

Im Fall, daß die den Vertiefungen entsprechenden Bereiche, die auch als Pits bezeichnet werden, eine geringere Reflektivität aufweisen, gilt das Folgende:
Ist der Durchmesser des Lichtflecks größer als die Breite der Pits, so wird der auf dem Pit liegende Abtastpunkt sowohl von dem Bereich niedriger Reflektivität des Pits als auch von außerhalb des Pits liegenden Bereichen höherer Reflektivität reflektiert, wodurch die von den Empfangselementen registrierte Intensität größer ist, als im Idealfall möglich. Der Intensitätsunterschied zwischen der Abtastung der Pits und der Abtastung der Bereiche zwischen den Pits ist somit reduziert.

Ist der Durchmesser des Lichtflecks dagegen kleiner als die Breite der Pits, so wird zwar bei der Reflexion an einem Pit die geringstmögliche Intensität auf den Empfangsdioden erreicht. Ebenfalls reduziert ist aber auch die auf die Empfangsdioden gelangende Intensität des Lichts, das von den außerhalb der Pits liegenden Bereichen reflektiert wird. Auch in diesem Fall ist der Intensitätsunterschied nicht optimal.

Bei Laserdioden ist der Durchmesser des Lichtfleckes abhängig vom Diodenstrom. Diese Eigenschaft ermöglicht es, durch Regelung des Diodenstroms den Durchmesser des Lichtfleckes an die vorhandene Breite der Pits bzw. der Vertiefungen in den Aufzeichnungsspuren des Aufzeichnungsträgers anzupassen. Allerdings wird auch die Lichtintensität durch den Diodenstrom beeinflußt. Indem das von einer Empfangsdiode für das Lesen der gespeicherten Informationen des Aufzeichnungsträgers stammende Signal ausgewertet wird, ergibt sich ein Signal, das die Einflüsse der Lichtintensität und der Breite des Lichtfleckes auf die Lesbarkeit der gespeicherten Informationen gemeinsam berücksichtigt. Dieses Signal dient zur Steuerung des Sollwertes des Diodenstroms der Laserdiode, sobald nach einem ersten Einschwingvorgang ein stationärer Zustand erreicht wird. Auf diese Weise läßt sich die Anpassung des optischen Abtasters an unterschiedliche Aufzeichnungsträger jeweils optimieren.

Die zusätzliche Rückführung des Signals der Monitordiode auf das Stellglied ermöglicht es, daß beim Startvorgang die Grundeinstellung der Lichtintensität der Laserdiode vorliegt, die bereits eine Auswertung der aufgezeichneten Daten ermöglicht, wenn auch noch nicht die angestrebte optimale Auswertung. Ohne das rückgeführte Signal der Monitordiode könnte der Einstellvorgang unter ungünstigen Umständen wesentlich länger dauern, da die Auswerteschaltung für die Einstellung des Sollwertes des Diodenstroms ja ein auswertbares Signal der Empfangsdioden benötigt, ehe sie aktiv werden kann.

Die Kombination der Regelschaltung aus Monitordiode und Auswerteschaltung führt somit besonders schnell und gezielt zu einer optimalen Einstellung des Abtasters und gleicht ferner im laufenden Betrieb Einflüsse durch Verschmutzungen oder abweichende Breiten der Vertiefungen bzw. Pits und der Reflexionseigenschaften aus. Mit dieser Maßnahme wird sowohl beim Starten als auch beim Springen zu unterschiedlichen Spuren des Aufzeichnungsträgers eine schnelle Zugriffs zeit erreicht und ferner wird durch die Optimierung der Abtastung die Anfälligkeit gegen Lesefehler reduziert.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, als Kriterium für eine Optimierung der Arbeitsweise des Abtasters die HF-Signalamplitude der Empfangsdiode bei Aufnahme der Intensitätsschwankungen des reflektierten und ausgelöschten bzw. nicht ausgelöschten Lichtes zu nutzen. Der Strom der Laserdiode wird dann auf maximale HF-Signalamplitude der Empfangsdiode eingestellt. Dies hat den Vorteil, daß eine weitere Erhöhung der Abtastsicherheit erreicht wird.

Bei dem HF-Signal handelt es sich um das noch nicht dekodierte Signal von der CD. Die maximale HF-Signalamplitude bietet die Gewähr für eine sichere Unterscheidung der die aufgezeichneten Datenbits charakterisierenden Zustände. Außerdem ist so genügend Reserve vorhanden, um eine Dekodierung auch bei geringeren Amplituden, die durch weitere Beeinträchtigungen eintreten können, vornehmen zu können.

Alternativ oder in Kombination mit dem vorgenannten Kriterium ist erfindungsgemäß vorgesehen, auch die Fehlerrate des dekodierten Signals als Kriterium für eine Optimierung der Arbeitsweise des Abtasters zu nutzen. Der Strom der Laserdiode wird dann auf minimale Fehlerrate des dekodierten Signals eingestellt. Dies hat den Vorteil, daß ein möglichst fehlerfreies Wiedergabesignal erzielt wird.

Die Auswerteschaltung weist vorteilhafterweise ein Einstellglied auf, mit dem ein Sollwert für die Grundeinstellung einstellbar ist. Dies hat den Vorteil, daß bereits in der Anlaufphase, in der noch kein Signal der Empfangsdioden vorliegt, ein möglichst optimaler Diodenstrom der Laserdiode eingestellt ist.

Normalerweise würde man den Sollwert so einstellen, daß die daraus resultierende Größe des Lichtfleckes etwa in der Mitte des von der Norm vorgegebenen Toleranzbandes möglicher Abweichungen liegt. Durch eine Abweichung der optischen Werte auf dem Markt angebotener Aufzeichnungsträger innerhalb des zulässigen Toleranzbandes von mittleren Werten kann eine Anpassung des Grundwertes des Sollwertes auf den zu erwartenden Sollwert zweckmäßig sein, damit die Einstellung auf den endgültigen Sollwert und damit auf den eingeschwungenen Zustand schneller erfolgt. Ferner kann mit dem Einstellglied auch eine Anpassung im Rahmen von Wartungsarbeiten an Bauteiletoleranzen des Abtasters und dessen Peripherie erfolgen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels erläutert, das in der Fig. 1 dargestellt ist. Diese zeigt ein Blockschaltbild der Intensitätsregelschaltung eines erfindungsgemäßen Abspiel- und/oder Aufzeichnungsgeräts für optische Aufzeichnungsträger.

Eine Laserdiode 1 als Bestandteil eines optischen Abtasters eines erfindungsgemäßen Geräts weist in ihrem Strompfad ein Stellglied 2 auf, das hier als Operationsverstärker ausgebildet ist. Über einen ersten Eingang 3 des Stellgliedes 2 wird ein Sollwert vorgegeben, während über einen zweiten Eingang 4 ein Regelsignal zugeführt wird. Das Regelsignal wird von einer Monitordiode 5 erzeugt, die das von der Laserdiode 1 ausgesandte Licht auswertet. Das Signal der Monitordiode 5 gelangt über einen Verstärker 6 zum zweiten Eingang 4 des Stellgliedes 2.

Am ersten Eingang 3 des Stellgliedes 2 ist eine Auswerteschaltung 7 angeordnet, die den Sollwert vorgibt. Ein Eingangssignal der Auswerteschaltung 7 ist das über einen Verstärker 11 verstärkte nicht dekodierte HF-Signal einer Empfangsdiode 8 für die gespeicherten Informationen des Aufzeichnungsträgers. Im Ausführungsbeispiel ist eine einzige Empfangsdiode 8 dargestellt, die in mehrere Empfangsbereiche aufgeteilt sein kann. Im allgemeinen wird eine Vierquadran­ ten-Aufteilung der Empfangsdiode 8 verwendet. Alternativ oder zusätzlich zum HF-Signal erhält die Auswerteschaltung 7 ihr Eingangssignal von einem Dekoder 10 als Fehlerrate. Ferner ist noch ein Einstellglied 9 vorgesehen, mit dem die Grundeinstellung des Sollwertes einstellbar ist.

Beim Starten eines erfindungsgemäßen Geräts mit optischem Abtaster und Intensitätsregelschaltung ist zunächst eine Grundeinstellung des Diodenstroms wirksam. Mittels der Monitordiode 5 wird der Diodenstrom der Laserdiode 1 dann auf die Grundeinstellung der Lichtintensität korrigiert, sofern die Grundeinstellung des Diodenstrom von diesem Wert abweicht. Die Grundeinstellung der Lichtintensität ist so bemessen, daß Aufzeichnungsträger auch mit ungünstigen optischen Eigenschaften noch abgespielt werden können.

Über eine nicht dargestellte Erkennungsschaltung wird das von der Empfangsdiode 8 detektierte Signal daraufhin ausgewertet, ob ein Aufzeichnungsträger im Laufwerk liegt. Bei Erkennung eines Aufzeichnungsträgers wird die Laserdiode 1 zunächst in der Grundeinstellung ihrer Lichtintensität mit dem entsprechenden Diodenstrom bestromt. Unter Beibehaltung dieses Stromwertes wird nun das Signal der Empfangsdioden 8 durch die Auswerteschaltung 7 ausgewertet. Dieses Signal muß noch nicht optimal sein. Es reicht zunächst aus, daß überhaupt ein Signal ausgewertet wird.

Aufgrund des ausgewerteten Signals wird der Wert des Diodenstroms der Laserdiode 1 so lange verändert, bis die HF-Signalamplitude maximal und/oder die vom Dekoder 10 ausgegebene Fehlerrate minimal wird. Bei diesem Vorgang wird über die Höhe des Diodenstroms die Lichtintensität der Laserdiode 1 und somit auch die Breite des Lichtfleckes verändert. Der Intensitätsunterschied des reflektierten Lichtes zwischen den reflektierenden und den absorbierenden bzw. den auslöschenden und den nicht-auslöschenden Bereichen des Aufzeichnungsträgers wird so größer und damit auch die Signalamplitude des von den Empfangsdioden gewonnenen HF-Signals. Dabei wird vorausgesetzt, daß die hier nicht näher dargestellten Spur- und Fokusregelungen des Geräts einwandfrei arbeiten und somit der korrekte Abstand des Abtasters von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers eingestellt ist und der Abtaster in der Mitte der Aufzeichnungsspur geführt wird.

Erfindungsgemäß ist somit eine Auswerteschaltung 7 für das vom Aufzeichnungsträger stammende Signal vorgesehen, um unterschiedliche optische und/oder geometrische Eigenschaften von Aufzeichnungsträgern, wie die Breite der die aufgezeichneten Informationen darstellenden Vertiefungen in der reflektierenden Schicht, kompensieren zu können. Die Auswerteschaltung 7 ist mit dem Stellglied 2 im Strompfad der Laserdiode 1 verbunden und gibt abhängig von Auswertekriterien des vom Aufzeichnungsträger stammenden Signals einen modifizierten Sollwert des Diodenstroms der Laserdiode 1 vor.

Außer der Breite der Vertiefungen bzw. der Pits kann auch die geometrische Abmessung oder Ausgestaltung der Vertiefungen bzw. der Pits von einem Idealzustand abweichen und somit einen negativen Einfluß auf das Auslesen des Aufzeichnungsträgers haben. Insbesondere kann die Tiefe der Vertiefungen vom Idealwert abweichen oder nicht optimal zur Wellenlänge der verwendeten Laserdiode passen. Auch in diesen Fällen weist das auf die Empfangsdiode 8 fallende Interferenzmuster des vom Aufzeichnungsträger reflektierten Lichts für die Vertiefung nicht die optimal mögliche niedrige Intensität auf. Das erfindungsgemäße Gerät ist aufgrund der auf das HF-Signal bzw. die Fehlerrate rückgekoppelten Regelung des Lichtflecks dazu in der Lage, auch auf derartige und andere, hier nicht näher angegebene Ursachen beruhende Fehler zu korrigieren.

Claims (4)

1. Abspiel- und/oder Aufzeichnungsgerät für optische Aufzeichnungsträger mit einer Intensitätsregelschaltung für die Laserdiode (1) eines optischen Abtasters des Geräts, welche ein im Strompfad der Laserdiode (1) angeordnetes Stellglied (2), dem ein Sollwert für einen anfänglichen Grundwert des Diodenstroms vorgegeben ist, und eine mit dem Stellglied (2) verbundene Monitordiode (5) aufweist, die das Laserlicht auswertet und eine Regelgröße für einen Grundwert der Lichtintensität der Laserdiode auf das Stellglied (2) rückführt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteschaltung (7) für das vom Aufzeichnungsträger stammende Signal vorgesehen ist., deren Ausgang mit dem Stellglied (2) verbunden ist und abhängig von Auswertekriterien des vom Aufzeichnungsträger stammenden Signals einen modifizierten Sollwert des Diodenstroms der Laserdiode (1) vorgibt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (7) als Kriterium für eine Optimierung der Arbeitsweise des Abtasters die HF-Signalamplitude der Empfangsdiode (8) auswertet und den modifizierten Sollwert des Diodenstroms der Laserdiode (1) auf maximale HF-Signalamplitude der Empfangsdiode (8) einstellt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (7) als Kriterium für eine Optimierung der Arbeitsweise des Abtasters alternativ oder zusätzlich die Fehlerrate des dekodierten Signals des Dekoders (10) auswertet und den modifizierten Sollwert des Diodenstroms der Laserdiode (1) auf minimale Fehlerrate des Dekoders (10) einstellt.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (7) ein Einstellglied (9) aufweist, mit dem der Sollwert für die Grundeinstellung einstellbar ist.