DE3218265A1 - Vorrichtung zur fokussierregelung fuer ein wiedergabegeraet fuer plattenfoermige, optisch lesbare, rotierende aufzeichnungstraeger - Google Patents

Vorrichtung zur fokussierregelung fuer ein wiedergabegeraet fuer plattenfoermige, optisch lesbare, rotierende aufzeichnungstraeger

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Description

optisch lesbare, rotierende Aufzeichnungsträger
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fokussierregelung für ein Wiedergabegerät für plattenförmige, optisch lesbare, rotierende Aufzeichnungsträger und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung zum Erfassen einer Fokusinformation mittels einer Reflexionsfläche, die exakt oder annähernd unter einem kritischen Winkel gegenüber einem vom Aufzeichnungsträger reflektierten einfallenden Lichtstrahl angeordnet ist. Eine solche Vorrichtung ist in der DE-Patentanmeldung P 30 23 779.7 beschrieben.
Bei einer Vorrichtung zum Erfassen der Scharfeinstellung dieser Art wird ein von einer Lichtquelle ausgesandter Lichtstrahl als Lichtpunkt auf einen optisch lesbaren Aufzeichnungsträger projiziert, der vom Aufzeichnungsträger reflektierte oder durchgelassene Lichtstrahl gegen eine Reflexionsfläche gerichtet, 'die zumindest annähernd unter einem kritischen Winkel gegenüber einer optischen Achse angeordnet ist, und der von der Reflexionsfläche zurückgestrahlte Lichtstrahl wird dann in einen Lichtdetektor eingeleitet, der unterteilte Lichtempfangssektoren aufweist. Durch die Feststellung, ob
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der reflektierte Lichtstrahl parallel ist, divergiert oder konvergiert, wird eine Fokusinformation abgeleitet, die eine Abweichung des Lichtpunktes in der Richtung der optischen Achse gegenüber dem Aufzeichnungsträger darstellt. Bei Scharfeinstellung wird der reflektierte Lichtstrahl zu einem parallelen Lichtstrahl, wogegen er bei einer Abweichung des Lichtpunktes in bezug auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers je nach Richtung der Abweichung divergiert oder konvergiert. Weil bei dieser bekannten Vorrichtung eine Mengenänderung des reflektierten Lichtstrahls entsprechend dem Fokussierzustand auf fotoelektrischem Wege erfaßt wird, ist die Erfassungsgenauigkeit nicht immer optimal.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer grundsätzlichen Ausführungsform der bekannten Vorrichtung zum Erfassen der Fokussierzustandes für die Durchführung einer Fokussierregelung. Gemäß Fig. 1 sendet eine Laserlichtquelle 1 einen Laser-Lichtstrahl 1' aus, der von einer Kollimationslinse 2 zu einem parallelen Lichtstrahl geformt wird. Dieser tritt dann durch einen halbdurchlässigen Spiegel 3 hindurch in ein Objektiv 4 ein und wird von diesem als (Abtast)Lichtpunkt auf eine sich aus Zinnen und Vertiefungen zusammensetzende Informationsspur scharfeingestellt, welche in einem plattenförmigen, .optisch lesbaren, rotierenden Aufzeichnungsträger 5 aufgezeichnet ist. Der Aufzeichnungsträger 5 ist von einem Motor M mit einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit von z.B. 1800 UpM drehantreibbar. Ein vom Aufzeichnungsträger 5 reflektierter Lichtstrahl wird vom Objektiv 4 aufgefangen und durch den Spiegel 3 hindurch'gegen ein Prisma 8 gerichtet, an dem er von einer Reflexionsfläche 8A nochmals zurückgestrahlt wird. Die Reflexionsfläche 8A ist in bezug auf den einfallenden Lichtstrahl zumindest annähernd unter einem kritischen Winkel angeordnet. Das Prisma 8 lenkt den Lichtstrahl zu einem Lichtdetektor 7 ab.
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Der Lichtdetektor 7 hat gemäß seiner ebenfalls in Fig. 1 dargestellten Draufsicht vier Lichtempfangssektoren 100, 101, 102 und 103, die in zwei orthogonalen Richtungen X und Y unterteilt sind, wobei die Richtung X zu einer Spurrichtung parallel ist. Im scharfeingestellten Zustand fällt der von der Reflexionsfläche 8A zurückgestrahlte Lichtstrahl auf das Zentrum des Lichtdetektors 7 auf, so daß jeder der vier Lichtempfangssektoren 100 bis 103 die gleiche Lichtmenge erhält. Wenn der auf den Aufzeichnungsträger 5 projezierte Lichtpunkt von der Scharfeinstellung abweicht, verändern sich Lage und Querschnittsgestalt sowie die Intensitätsverteilung des in die vier Lichtempfangssektoren 100 bis 103 einfallenden Lichtstrahls, so daß sich die von jedem der Lichtempfangssektoren ..' 100 bis 103 empfangene Lichtmenge entsprechend ändert,'Durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ausgangssignale der vier Lichtempfangssektoren 100 bis 103 werden zugehörigen Analog- . addierern 9 und 10 zugeführt, die ihre Ausgangssignale an einen Differentialverstärker 11 abgeben, um ein eine Fokusinformation darstellendes Differenzausgangssignal zu bilden.
Das so erhaltene Differenzausgangssignal wird von einem Stromverstärker 12 verstärkt, der ein Fokussierregelsignal ableitet, das dann einer Schwingspule 6 zugeleitet wird. Die Schwingspule 6 bewegt sich dann entsprechend der erfaßten Fokusinformation in der Richtung der optischen Achse. Die Schwingspule 6 ist am Objektiv 4 befestigt, und daher läßt sich ein Abstand zwischen der Oberfläche des Aufzeichnungs- ., trägers 5 und dem Objektiv 4 entsprechend der Größe des durch' die Schwingspule 6 hindurchfließenden Stromes steuern bzw. regeln. Folglich ist für die Durchführung der Fokust-iierregolung eine Gegenkopplungsschleife gebildet, die durch Verstellen des Objektivs 4 in die günstigste Stellung die Scharfeinstellung aufrechterhält.
Jedoch stellen bei dieser bekannten Vorrichtung die auf foto-
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elektrischem Wege umgewandelten Ausgangssignale der vier Lichtempfangssektoren 100 bis 103 des Lichtdetektors 7 nicht die aus den Vertiefungen der Informationsspur ausgelescne Information, nachstehend Pit-Information genannt, dar, sondern einen Durchschnittswert der auf die Lichtempfangssektoren 100 bis 103 auftreffenden Lichtintensitäten. Wenngleich die Lichtmenge und ein reproduzierter Pegel der Pit-Information, d.h. das reproduzierte RF-Signal , in einer bestiimnt.on Wechselbeziehung zueinander stehen, werden sie dennoch nicht völlig identisch miteinander. Weil außerdem im scharfeingestellten Zustand der auf die im Aufzeichnungsträger 5 aufgezeichnete Informationsspur projizierte Lichtpunkt den kleinstmöglichen Durchmesser hat und eine höchstmögliche optische Auflösung erfolgt, nimmt eine Veränderung der von der Vertiefung im Aufzeichnungsträger 5 modulierten Lichtmenge, also der Pegel des reproduzierten RF-Signals, einen Maximalwert an, und somit ist es nicht immer möglich, die Scharfeinstellung nur durch Erfassen der Veränderung der Lichtmenge genau festzustellen.
Ferner ist die Vorrichtung so ausgelegt, daß die im scharfeingestellten Zustand auf die Lichtempfangssektoren 100 bis 103 (s. Fig. 1) projizierten Lichtmengen identisch miteinander werden. Die Fokusinformation unterliegt somit einer Änderung oder Schwankung, hervorgerufen durch eine Ungleichmäßigkeit eines Reflexionsfaktors der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 5, sowie einer Änderung der Erfassungsempfindlichkeit aufgrund einer Schrägstellung der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 5. Aus diesen verschiedenen Gründen hat die bekannte Vorrichtung den Nachteil, daß die Fokussierregelung nicht genau und exakt durchgeführt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die Fokussierregelung mit größerer Genauigkeit vorgenommen werden kann.
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Eine die Aufgabe lösende Vorrichtung ist mit ihren Ausgestaltungen j η den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Bei der Vorrichtung zur Fokussierregelung gemäß der Erfindung wird eine erhöhte Genauigkeit dadurch erreicht, daß der üblichen Fokusinformation, welche vom Durchschnittswert der auf den Lichtdetektor projizierten Lichtmengen abgeleitet wird, eine Fokusinformation zuaddiert wird, welche vom reproduzierten RF-Signal abgeleitet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Fokussierregelung gemäß' der Erfindung und
Fig. 3 ein Diagramm der Beziehung zwischen einem Ausgangspegel eines Hochpaßfilters und einem Fokussierzustand bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
In Fig. 2 stellt ein mit einer gestrichelten Linie 17 gezeichneter Block einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltungsteil dar, wogegen der übrige Teil der Schaltung mit der der bekannten Vorrichtung gemäß Fig. 1 gleich ist.
Gemäß Fig. 2 sendet eine Laserlichtquelle 1 einen Laser-Lichtstrahl I1 aus, der von einer Kollimationslinse 2 zu einem parallelen Lichtstrahl geformt wird. Dieser tritt dann durch einen halbdui-chlässigen Spiegel 3 hindurch in ein Objektiv 4 ein und wird von diesem auf eine Informationsspur scharfeingestellt, die in einem plattenförmigen, optisch lesbaren, rotierenden Aufzeichnungsträger 5 aufgezeichnet ist. Ein vom Aufzeichnungsträger 5 reflektierter Lichtstrahl wird vom Objektiv 4 aufgefangen und vom Spiegel 3 zu einem Prisma 8 umgelenkt, das eine annähernd unter einem kritischen Winkel angeordnete Reflexionsfläche 8A aufweist. Der von der Reflexions-
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fläche 8A reflektierte Lichtstrahl fällt an vier unterteilten Lichtempfangssektoren 100 bis 103 eines Lichtdetektors 7 auf. Von den Lichtempfangssektoren 100 bis 103 durch fotoelektrische Umwandlung erzeugte Ausgangssignale werden zugehörigen Analogaddierern 9 und 10 zugeführt, die ihre Ausgangssignale an einen ersten Differentialverstärker 11 abgeben, um ein eine Lichtmengenabweichung darstellendes erstes Differenzsignal abzuleiten.
Die Ausgangssignale der Analogaddierer 9 und 10 werden zugehörigen Hochpaßfiltern 18 und 19 zugeleitet, welche der Lichtmenge entsprechende Komponenten von niedriger Frequenz reduzieren, um entsprechend der Pit-Information modulierte RF-Signalkomponenten abzuleiten. Beim gezeigten Beispiel ist eine kritische oder Grenzfrequenz der Hochpaßfilter 18 und 19 auf 100 kHz eingestellt, und es ist möglich, nur Signalkomponenten zu erhalten, deren Frequenzen größer als 100 kHz sind.
Die Ausgangssignale der Hochpaßfilter 18 und 19 werden zugehörigen Hüllkurvendetektoren 13 und 14 zugeleitet, um Hüllkomponenten festzustellen. Die Hüllkurvendetektoren 13 und geben ihre Ausgangssignale an einen Differentialverstärker ab, der ein zweites Differenzsignal ableitet, welches eine Pegeländerung des reproduzierten RF--Signals darstellt. Das zweite Differenzsignal wird daher im scharfeingestellten Zustand zu null Volt, wird aber, wie weiter unten näher beschrieben, je nach Richtung der Lichtpunktabweichung gegenüber dem Aufzeichnungsträger 5, zu einer positiven oder einer negativen Spannung.
Das erste Differenzsignal aus dem ersten Differentialverstärker 11 und das zweite Differenzsignal aus dem zweiten Differentialverstärker 15 werden den Eingängen eines Analogaddierers 16 zugeführt, der aus ihnen ein Fokusinformations-
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Signalgemisch bildet.
Das so erhaltene Fokusinformationssignalgemisch stellt den Fokussierfehler dar und wird über einen Stromverstärker 12 einer Schwingspule 6 als Fokusregelsignal zugeführt, dar, die Schwingspule 6 entsprechend dem Fokussierfehler antreibt. Weil die Schwingspule 6 am Objektiv 4 befestigt ist, wird das Objektiv 4 in der Richtung seiner optischen Achse bewegt und es kann der Abstand zwischen der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 5 und dem Objektiv 4 entsprechend dem durch die Schwingspule 6 hindurchfließenden Strom automatisch geregelt werden. Auf diese Weise ist eine Rückkopplungsschleife für die Durchführung der Fokussierregelung gebildet, und das Objektiv 4 wird stets in der scharfeingestellten Stellung ge- \ ' halten.
In Fig. 3 int ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem Ausgangnpcgel der Hochpaßfilter 18 und 19 und dem Fokussier-ί zustand dargestellt. In Fig. 3 zeigt eine Stelle a den scharf-
* eingestellten Zustand, in dem die Ausgangspegel .der Hochpaß-
• filter 18 und 19 miteinander gleich sind. Wenn sich der Aufzeichnungsträger 5 aus der Scharfeinstellung heraus vom Ob- ; jektiv 4 zu sehr entfernt oder sich ihm zu sehr nähert, ändern sich die Ausgangspegel der Hochpaßfilter 18 und 19 in zuein-ί ander entgegengesetzten Richtungen (s. Fig. 3). Beim gezeigten Beispiel ist die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 15 im scharfeingestellten Zustand null Volt und ' wird positiv oder negativ, je nachdem ob der Aufzeichnungsträger 5 seinen Abstand vom Objektiv 4 zu sehr verkürzt oder zu sehr vergrößert.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß bei der Vorrichtung zur Fokussierregelung gemäß der Erfindung die von der Pegeländerung des reproduzierten RF-Signals abgeleitete Fokusinformation zum üblichen Fokussignal, das von der Änderung der
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auf den Lichtdetektor 7 auffallenden Lichtmenge abgeleitet
wird, zuaddiert wird. Es ist daher möglich, die Fokussierregelung mit großer Genauigkeit vorzunehmen, ohne Beeinträchtigung durch die Lichtmengenänderung, welche durch die Ungleichmäßigkeit des Reflexionsfaktors des Aufzeichnungsträgers b und durch die Schrägstenung des Aufzeichnungsträgers 5 hervorgerufen wird. Im allgemeinen umfaßt das Fokussierregelsystem zur Durchführung eines Phasenausgleichs mehrere Regelkreise, z.B. je einen mit Integral-, Proportional- und Differential-Verhalten. Die mit der Vorrichtung zur Fokussierregelung gemäß der Erfindung erhaltene Fokusinformation läßt sich in vorteilhafter Weise mit der im Regelkreis mit
Differentialregelung abgeleiteten Fokusinformation kombinieren, die mit einem Rauschen behaftet sein kann, das durch
die Ungleichmäßigkeit des Reflexionsfaktors des Aufzeichnungsträgers 5 und die Schrägstellung des Aufzeichnungsträgers 5 hervorgerufen "wird.
Mögliche Abwandlungen und Änderungen der vorstehend beschriebenen Vorrichtung bestehen z.B. darin, daß der Lichtdetektor 7 statt vier zwei' Lichtempfangssektoren aufweist, die in der Richtung X-X geteilt sind. Für die Verstellung des Objektivs 4 in der Richtung seiner optischen Achse können.anstelle der Schwingspule 6 andere Antriebsvorrichtungen vorgesehen sein. Der halbdurchlässige Spiegel 3 kann durch eine polarisierende Fläche ersetzt sein, wobei dann zwischen dieser und dem
Aufzeichnungsträger 5 ein Viertelwellenlängenplättchen angeordnet wird. Es ist auch möglich, das reproduzierte Informationssignal als Summensignal der Ausgangssignale der Analogaddierer 9 und 10 abzuleiten. Beim gezeigten Beispiel wird
die erste Fokusinformation ausgehend von der Änderung der auf den Lichtdetektor 7 auffallenden Lichtmenge abgeleitet und
hierbei durch Einleiten des vom Aufzeichnungsträger 5 reflektierten Lichtstrahls in die Reflexionsfläche 8A erzeugt, die exakt oder annähernd unter dem kritischen Winkel angeordnet
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ist. Gemäß der Erfindung läßt sich jedoch die erste Fokusinformation auf jede andere zweckdienliche Weise als durch Verwendung einer solchen Reflexionsfläche ableiten.
Leerseite

Claims (1)

  1. lA-56 037 D-8000 MÜNCHEN 90
    OLYMPUS OPTICAL CO. LTD. SCHWEIGERSTRASSF 2
    Tokyo, Japan tü«.fh>n: (089)66 «ji
    TE IFc; RAM M: !'ROTE CT PATE NT TELF.X: J 24070
    14. Mai 1982 Patentansprüche ·:
    ( 1. Vorrichtung zur Fokussierregelung für ein Wiedergabegerät für plattenförmige, optisch lesbare, rotierende Aufzeichnungsträger, bei dem ein Lichtstrahl auf eine im Aufzeichnungsträger aufgezeichnete, aus Zinnen und Vertiefungen zusammengesetzte Informationsspur als Lichtpunkt projiziert und.ein von den Vertiefungen der Informationsspur modulierter Lichtstrahl gegen einen fotoelektrischen Wandler gerichtet wird, um ein Informationssignal zu erzeugen, g e k e η η zeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
    eine Einrichtung zum Einleiten wenigstens eines Teils dos modulierten Lichtstrahls in einen Lichtdetektor (7), der in einer bestimmten Richtung in mehrere Lichtempfangssektoren (100,101,102,103) unterteilt ist,
    eine Einrichtung zum Ableiten einer Differenz zwischen Ausgangssignalen der Lichtempfangssektoren (100 bis 103), um ausgehend von einer Änderung der auf die Lichtempfangssektoren (100 bis 103) auftreffenden Lichtstrahlmenge ein erstes ■ Fokusinformationssignal zu erzeugen,
    eine Einrichtung zum Feststellen von durch die Vertiefungen der Inf ormationsspur modulierten Signal komponenten in non Ausgangssignalen der Lichtempfangssektoren (100 bis 103) de-s Lichtdetektors (7),
    eine Einrichtung zum Ableiten einer Differenz zwischen diesen Signalkomponenten, um ausgehend von einer Pegeländerung der Signalkomponenten ein zweites Fokusinformationssignal zu erzeugen,
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    eine Einrichtung zum Erzeugen eines Fokusinformationssignalgemischs aus dem ersten und dem zweiten Fokusinformationssignal, und
    eine Einrichtung zum Durchführen einer Fokussierregelung in Abhängigkeit von diesem Fokusinformationssignalgemisch, um die Scharfeinstellung des Lichtpunktes auf den Aufzeichnungsträger (5) zu erhalten.
    ?. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Einrichtung zum Einleiten des von den Vertiefungen der Informationsspur modulierten Lichtstrahls in den Lichtdetektor (7) eine Reflexionsfläche (8A) aufweist, die gegenüber einem bei Scharfeinstellung einfallenden Lichtstrahl exakt oder annähernd unter einem kritischen Winkel angeordnet ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Lichtempfangssektoren (100 bis 103) des Lichtdetektors (7) parallel zu einer Spurrichtung unterteilt sind.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Lichtempfangssektoren (100 bis 103) weiterhin rechtwinklig zur Spurrichtung unterteilt sind.
    5. . Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Einrichtung zum Erzeugen des ersten Fokusinformationssignals einen ersten Differentialverstärker (ll) aufweist, von dem ein Eingang an wenigstens einen auf einer Seite der Spurrichtung angeordneten Lichtempfangssektor (100 bzw. 101 oder 102 bzw. 103) und der andere Eingang an wenigstens einen auf der entgegengesetzten Seite der Spurrichtung angeordneten Lichtempfangssektor (102 bzw. 103 oder 100 bzw. 101) angeschlossen ist.
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    6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Einrichtung zum Feststellen von Signalkomponenten zwei Hochpaßfilter (18,19), die in den Ausgangssignalen der Lichtempfangssektoren (100 bis 103) ent haltene Komponenten hoher Frequenz durchlassen, und zwei Hüllkurvendetektoren (33,14) aufweist, die HUl 1 r.i )',n^l e in riiM von den Hochpaßfiltern (18,19) abgegebenen Komponenten hoher Frequenz zu erfassen vermögen.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet., daß jedes der Hochpaßfilter (18,19)' eine Grenzfrequenz von etwa 100 kHz hat.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Einrichtung zum Erzeugen des zwei ten Fokusinformationssignals einen zweiten Differentialverstärker (15) aufweist, dessen Eingänge an die Ausgänge der HülIkurvendetektoren (13,14) angeschlossen sind.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Informationssignal als Summe der Ausgangssignale des Lichtdetektors (7) abgeleitet wird.
DE3218265A 1981-05-14 1982-05-14 Fokussiereinrichtung für den Abtastlichtstrahl eines optischen Plattenspielers Expired DE3218265C2 (de)

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