DE3218265C2 - Fokussiereinrichtung für den Abtastlichtstrahl eines optischen Plattenspielers - Google Patents

Fokussiereinrichtung für den Abtastlichtstrahl eines optischen Plattenspielers

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Fokussierregelung eines Objektivs (4) in bezug auf eine aus Zinnen und Vertiefungen zusammengesetzte, in einem plattenförmigen, optisch lesbaren, rotierenden Aufzeichnungsträger (5) aufgezeichneten Informationsspur, auf die mit dem Objektiv (4) ein von einer Laserlichtquelle (1) ausgesandter Laser-Lichtstrahl (1Δ) als Lichtpunkt fokussiert werden soll, wird ein vom Aufzeichnungsträger (5) reflektierter Lichtstrahl mittels einer Reflexionsfläche (8A), welche annähernd unter einem kritischen Winkel gegenüber einer optischen Achse angeordnet ist, in einen Lichtdetektor (7) eingeleitet, der in orthogonalen Richtungen in vier Lichtempfangssektoren (100, 101, 102, 103) unterteilt ist. Durch Ableiten einer Differenz zwischen auf fotoelektrischem Wege umgewandelten Ausgangssignalen der Lichtempfangssektoren (100 bis 103) in Abhängigkeit von einer Änderung der auf den Lichtdetektor (7) projizierten durchschnittlichen Lichtmenge wird ein erstes Fokussignal erzeugt. Die Ausgangssignale der Lichtempfangssektoren (100 bis 103) werden ferner Hochpaßfiltern (18, 19) und Hüllkurvendetektoren (13, 14) zugeführt, um zwei durch die Vertiefungen der Informationsspur modulierte RF-Signalkomponenten abzuleiten. Durch Ableiten einer Differenz zwischen den RF-Signalen wird ein zweites Fokussignal erzeugt. Durch Mischen des ersten und des zweiten Fokussignals wird ein Fokussignalgemisch erhalten, entsprechend dem eine sehr genaue Fokussierregelung vorgenommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fokussiereinrichtung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
Eine Fokussiereinrichtung dieser Art ist bekannt (DE-OS 30 23 779). F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild dieser bekannten Vorrichtung. Der Laser-Lichtstrahl Γ einer Laser-Lichtquelle 1 wird mit einer Kollimationslinse 2 zu einem parallelen Lichtstrahl geformt. Dieser titt dann durch einen haibdurchlässigen 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 Aufzeichnungsträgers ist von einem Motor Mmit einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit von z. B. 1800UpM 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 SA nochmals zurückgestrahlt wird. Die Reflexionsfläche 8/4 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.
Der Lichtdetektor 7 hat gemäß seiner ebenfalls in F i g. 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 Röflexionsfläche &A 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 projizierte 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 Analogaddierern 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 Aufzeichnungsträgers 5 und dem Objektiv 4 entsprechend der Größe des durch die Schwingspule 6 hindurchfließenden Stromes steuern bzw. regeln. Folglich ist für die Durchführung der Fokussierregelung eine Gegenkopplungsschleife gebildet, die durch Verstellen des Objektivs 4 in die günstigste Stellung die Scharfeinstellung aufrechterhält.
Jedoch stellen bei dieser bekannten Vorrichtung die auf fotoelektrischem Wege umgewandelten Ausgangssignale der vier Lichtempfangssektoren 100 bis 103 des Lichtdetektors 7 nicht die aus den Vertiefungen der Informationsspur ausgelesene 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 /?F-Signal, in einer bestimmten 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 Grün-
den hat die bekannte Vorrichtung den Nachteil, daß die Fokussierregelung nicht genau und exakt durchgeführt werden kann.
Zur Kompensation von Spurfehlern ist es bei einer Fokussiereinrichtung auch bekannt, zwei getrennte Fokussiersignale einerseits von der Längsrichtung und andererseits von der Querrichtung der Spur abzuleiten (DE-OS27 34 163).
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fokussiereinrichtung der zuerst erwähnten Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß die Fokussierregelung mit größerer Genauigkeit vorgenommen werden kann.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Fokussiervorrichtung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus dem Unteranspruch.
Bei der erfindungsgemäßen Fokussiervorrichtung wird eine erhöhte Genauigkeit dadurch erreicht, daß der üblichen Fokussierinformation, welche vom Durchschnittswert der auf den Lichtdetektor projizierten Lichtmengen abgeleitet wird, eine Fokussierinformation hinzuaddiert wird, welche vom reproduzierten RF-Signai abgeleitet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Fokussierregelung gemäß der Erfindung und
F i g. 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 F i g. 1 gleich ist.
Gemäß F i g. 2 sendet eine Laserlichtquelle 1 einen Laser-Lichtstrahl Γ 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 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 SA aufweist. Der von der Reflexionsfläche 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 /?F-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 erhaUen, 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 14 geben ihre Ausgangssignale an einen Differentialverstärker 15 ab, der ein zweites Differenzsignal ableitet, welches eine Pegeländerung des reproduzierten /?F-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 Fokusinformationssignalgemisch bildet.
Das so erhaltene Fokusinformationssignalgemisch stellt den Fokussierfehler dar und wird über einen Stromverstärker 12 einer Schwingspule 6 als Fokusregelsignal zugeführt, das 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 gehalten.
In F i g. 3 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem Ausgangspegel der Hochpaßfilter 18 und 19 und dem Fokussierzustand dargestellt. In Fig.3 zeigt eine Stelle a den scharfeingestellten Zustand, in dem die Ausgangspegel der Hochpaßfilter 18 und 19 miteinander gleich sind. Wenn sich der Aufzeichnungsträger 5 aus der Scharfeinstellung heraus vom Objektiv 4 zu sehr entfernt oder sich ihm zu sehr nähert, ändern sich die Ausgangspegel der Hochpaßfilter 18 und 19 in zueinander entgegengesetzten Richtungen (s. F i g. 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 gernäß der Erfindung die von der Pegeländerung des reproduzierten RF-Signals abgeleitete Fokusinformation zum üblichen Fokussignal, das von der Änderung der auf den Lichtdetektor 7 auffallenden Lichtmenge abgeleitet wird, zuaddiert wird. Es ist daher möglich, die Fokussierregelung mit
ss großer Genauigkeit vorzunehmen, ohne Beeinträchtigung durch die Lichtmengenänderung, welche durch die Ungleichmäßigkeit des Reflexionsfaktors des Aufzeichnungsträgers 5 und durch die Schrägstellung 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 lab. 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 Reflexions-
faktors 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 Lichtempfangs-Sektoren 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 8/4 erzeugt die exakt oder annähernd unter dem kritischen Winkel angeordnet ist Gemäß der Erfindung läßt sich jedoch die erste Fokusinformation auf jede andere zweckdienliche Weise als durch Verwendung einer solchen Reflexionsfläche ableiten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
30
40
45
50
55
60
65

Claims (2)

Paten tansprüche:
1. Folcussiereinrichtung für den Abtastlichtstrahl eines optischen Plattenspielers, bei dem von dem durch die Vertiefungen der Informationsspur des Aufzeichnungsträgers modulierten Lichtstrahl das Informationssignal abgeleitet wird und bei dem mindestens ein Teil dieses modulierten Lichtstrahls einem in mindestens zwei Lichtempfangsbereiche geteilten Lichtdetektor zugeführt wird, durch den zwei der Lichtmenge dieser Empfangsbereiche entsprechende Signale erzeugt werden, aus denen durch Differenzbildung ein erstes Fokussiersignal für die Scharfeinstellregelung des Abtastlichtpunktes erzeugt wird, mit Lichtempfangsbereichen, die durch Anbringung spezieller optischer Elemente — insbesondere eines Strahlenteilers und einer unter dem kritischen Winkel angeordneten Reflexionsfläche — in den Weg des modulierten Lichtstrahls ihre Lichtmengenverteilungen in bezug auf die Scharfeinstellung entgegengesetzt zueinander ändern, dadurch gekennzeichnet, daß die geteilten Lichtempfangsbereiche (100, 101; 102, 103) des Lichtdetektors (7) jeweils entgegengesetzten Seiten der Informationsspur zugeordnet sind und daß von den beiden Signalen dieser Lichtempfangsbereiche jeweils mittels eines Hochpaßfilters (18, 19) und eines Hüllkurvendetektors (13, 14) zwei Signale erzeugt werden, die entsprechend den Vertiefungen der Informationsspur moduliert sind, aus denen durch Differenzbildung (Differenzverstärker 15) ein zweites Fokussiersignal gebildet wird, das in einer Addierstufe (16) zur Bildung des eigentlichen Scharfeinstellungs-Regelsignals dem ersten Fokussiersignal (Ausgangssignalregelverstärker 11) hinzuaddiert wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochpaßfilter (18,19) eine Grenzfrequenz von etwa 100 kHz besitzen.
DE3218265A 1981-05-14 1982-05-14 Fokussiereinrichtung für den Abtastlichtstrahl eines optischen Plattenspielers Expired DE3218265C2 (de)

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