DE3402684C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Einrichtungen zum optischen Abtasten eines Aufzeichnungs­ trägers weisen üblicherweise einen optischen Kopf mit einer Lichtquelle, etwa einer Laser-Lichtquelle, ein optisches System mit einer Kollimatorlinse, einem Objektiv usw. und ein Lichtempfangselement in Form einer PIN-Fotodiode oder dergleichen auf. Die von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen werden auf dem Aufzeichnungsträger, wie z. B. einer Platte, konvergiert und durch die aufgezeichnete Information optisch moduliert. Das modulierte Licht wird dann mittels des Lichtempfangselements fotoelektrisch umgesetzt. Ein solcher optischer Kopf ist bei einer optischen Videoplatte, einer optischen Digital-Schall­ platte, einer optischen Informationsdatei oder dergleichen anwendbar. Die aufgezeichnete Information besteht üblicher­ weise aus feinen Mustern, die konzentrisch oder spiralen­ förmig an einem drehbaren scheibenförmigen Informations­ träger (einer Platte) ausgebildet sind. Diese Muster sind durch Oberflächen-Unebenheiten, teilweise ausge­ bildete Öffnungen, Änderungen des Reflexionsfaktors, Unterschiede in der Magnetisierungsrichtung oder der­ gleichen gebildet.

Die Muster sind sehr fein, um hohe Aufzeichnungsdichte zu erreichen. Daher ist es bei der Wiedergabe dieser auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Information erforderlich, daß die konvergierten Strahlen genau der Spur folgen. Bei einer Platte können beispielsweise auf­ grund von Exzentrizitäten oder dergleichen bei einer Drehung der Platte radiale Versetzungen der Spur auf­ treten. Um solche Effekte zu kompensieren, müssen die konvergierten Strahlen oder die Platte verschoben werden, wozu ein Spurfolgefehler-Signal erforderlich ist, welches die Abweichung der konvergierten Strahlen von der Spur anzeigt.

Grundsätzlich sind folgende Einrichtungen zum Abnehmen von Spurfolgefehler-Signalen bekannt:

(1) Abtasteinrichtung nach dem Dreistrahlen-System

Eine solche Abtasteinrichtung ist aus der die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zeigenden "Philips Technische Rundschau", 33. Jhg. 1973/74, Nr. 7, S. 198 bis 201 bekannt. In Fig. 1 ist ein Beispiel für einen optischen Kopf 21 mit einer solchen Einrichtung schematisch ge­ zeigt, bei dem aus einer Lichtquelle 1 wie etwa einem Halbleiter-Laser austretende Lichtstrahlen mittels einer Kollimatorlinse 2 kollimiert und die kollimierten Strahlen durch ein Beugungsgitter 3 in drei Lichtstrahlen aufge­ teilt werden. Diese aufgeteilten Lichtstrahlen werden nach dem Hindurchtreten durch einen Halbspiegel 4 mittels eines Objektivs 5 auf einem Aufzeichnungsträger 6 z. B. in Form einer Platte konvergiert. Hierbei fällt gemäß der Darstellung in Fig. 2 eines der konvergierten Strahlenbündel auf die im wesentlichen mittige Stelle eines feinen Informationsmusters 7 auf dem Aufzeichnungs­ träger 6, um einen Hauptstrahlenpunkt 8 zu bilden, während die übrigen beiden Strahlenbündel in zu der Abtastrich­ tung des Informationsmusters 7 senkrechten Richtung ge­ lenkt werden, um jeweils Nebenstrahlenpunkte 9 und 10 zu bilden.

Das Reflexionslicht des auf die im wesentlichen mittige Stelle des Informationsmusters 7 fallenden Strahlenpunkts 8 wird durch das Informationsmuster 7 optisch moduliert und über das Objektiv 5, den Halbspiegel 4 und eine Sammel­ linse 11 mittels einer fotoelektrischen Wandlereinrich­ tung 12 wie einer PIN-Fotodiode fotoelektrisch umgesetzt, wodurch gemäß der Darstellung in Fig. 3 ein Strom/ Spannungsumsetzer 13 ein Informationssignal V _A abgibt. Andererseits werden auch die Reflexionslichtstrahlen der beiden übrigen konvergierten Lichtstrahlenbündel durch das Informationsmuster optisch moduliert. Diese modulierten Lichtstrahlen werden jeweils mittels foto­ elektrischer Wandlereinrichtungen 14 und 15 fotoelektrisch umgesetzt. Diese Umsetzungsignale werden jeweils Strom/ Spannungsumsetzern 16 bzw. 17 zugeführt und dann über Tiefpaßfilter 18 bzw. 19 zum Unterdrücken der Frequenz­ komponenten des Informationssignals V _A geführt. Die Aus­ gangssignale der Tiefpaßfilter 18 und 19 liegen an einem Differenzverstärker 20 an, um die Differenz zwischen diesen Signalen zu erfassen und dadurch ein Spurfolgefehler- Signal V _B zu erhalten. In Fig. 2 ist die Bewegungsrichtung des Informationsmuster 7 mit einem Pfeil X dargestellt.

(2) Abtasteinrichtung nach dem Überlagerungs-System

Fig. 4 zeigt ein in der JP-OS 3 236/1982 beschriebenes Beispiel, bei dem ein einziges Strahlenbündel auf einem Informationsträger konvergiert und das durch das In­ formationsmuster optisch modulierte Lichtstrahlenbündel auf einen vierteiligen fotoelektrischen Wandler 22 ge­ richtet wird. Der Wandler 22 weist vier Elemente 22 A, 22 B, 22 C und 22 D auf, die einander paarweise diagonal gegenüberstehen. Die Ausgangssignale der Elemete jedes Paars werden mittels Addierer 23 A bzw. 23 B addiert, deren Ausgangssignale über einen Subtrahierer 24 A und einen Addierer 24 B in ein Differenzsignal DL bzw. in ein In­ formationswiedergabesignal RF ungesetzt werden. Dabei wird mittels eines Impulsgenerators 25 bei dem Null­ durchgang des Informationswiedergabesignals RF ein Impuls erzeugt und unter Verwendung desselben als Abfrageimpuls das Differenzsignal DL mit einer Abfrage/Halteschaltung 26 abgefragt und gespeichert. Das gespeicherte Signal wird nach dem Filtern mittels eines Tiefpaßfilters 27 als Spurfolgefehler-Signal V _C abgenommen.

(3) Abtasteinrichtung nach dem Gegentakt-System

Bei dieser Einrichtung wird ein einziges Lichstrahlen­ bündel auf einem Aufzeichnungsträger konvergiert. Das mittels des Informationsmusters optisch modulierte Licht­ strahlenbündel wird auf einen zweiteiligen fotoelektrischen Wandler gerichtet. Als Spurfolgefehler-Signal wird die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der beiden Ele­ mente des fotoelektrischen Wandlers abgenommen, während als Informationssignal die Summe der beiden Ausgangs­ signale erfaßt wird.

Bei diesen herkömmlichen Einrichtungen bestehen die folgenden Probleme:

Bei der Abtasteinrichtung (1) werden die aus der Licht­ quelle austretenden Lichtstrahlen in drei Strahlenbündel aufgeteilt. Daher ist die Intensität jedes der aufge­ teilten Lichtstrahlenbündel relativ gering, was die Er­ zielung eines höheren Nutzsignal/Störsignal-Verhältnisses bzw. Störabstands bei dem Erzeugen des Abnahmesignals beeinträchtigt.

Bei der Abtasteinrichtung (2) ist insbesondere dann, wenn die Frequenz des Informationssignals hoch ist, für das Abfragen und Speichern in bezug auf die Lichtstrahlen ein komplizierter Aufbau erforderlich.

Bei der Abtasteinrichtung (3) ist der fotoelektrische Wandler gewöhnlich an einer Stelle angeordnet, die nicht zu dem Strahlenpunkt auf dem Aufzeichnungsträger optisch konjugiert ist. Daher verändert sich der optische Weg bei einer Bewegung des Aufzeichnungsträgers aus der Ebene seiner Oberfläche, so daß sich die Form des auf den foto­ elektrischen Wandler projizierten Musters verändert. Da­ her ist es schwierig, einen Spurfolgefehler genau zu er­ fassen. Falls zur Lösung dieses Problems der fotoelek­ trische Wandler in optischer Kunjugation zu dem Strahlen­ punkt auf dem Aufzeichnungsträger angeordnet wird, ist ein längerer optischer Weg erforderlich, da zum gesonderten Erfassen der optischen Modulation für den Spurfolgefehler zwei fotoelektrische Wandlerelemente normale Größe not­ wendig sind.

Darüber hinaus ist aus dem Abstract der JP-OS 56-41 538 ein optisches Abtastsystem bekannt, das mit einem einzigen Abtastlichtstrahl arbeitet. Bei diesem System wird der Abtastlichtstrahl über einen Strahlteiler auf einen zwei­ teiligen Fotodetektor abgelenkt, dessen beide von den beiden Detektorabschnitten abgeleitete Ausgangssignale nach einer Hüllkurvengleichrichtung miteinander ver­ glichen werden. Bei ungleichen Hüllkurvensignalen tritt ein entsprechendes Fehlersignal auf, das zur Nachstellung eines die Strahlpunktlage auf der Aufzeichnungsplatte bestimmenden Spiegels dient. Eine exakte Abtaststeuerung ist dabei allerdings nicht in jedem Fall sichergestellt und insbesondere dann nicht erreichbar, wenn der Abtast­ punkt gerade zwischen zwei parallelen Spuren liegen sollte. In einem solchen Fall sind die beiden miteinander ver­ glichenen Ausgangssignale der Hüllkurvendetektoren gleich groß, so daß fehlerhafterweise nicht auf die Spurmitte nachgestellt wird.

Ein ähnliches Abtastsystem ist auch aus dem Abstract der JP-OS 56-41 533 bekannt, bei dem aufgrund im wesent­ lichen übereinstimmenden Aufbaus auch die vorstehend be­ reits erörterten Nachteile auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum optischen Abtasten gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 derart auszugestalten, daß bei einfachem Auf­ bau eine zuverlässige Spurfolgefehler-Erfassung und -Korrektur bei hohem Nutz/Störsignal-Verhältnis erziel­ bar ist.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Erfindungsgemäß werden somit anstelle von drei nur zwei Abtastlichtstrahlen verwendet, die sich dementsprechend durch höhere Intensität und damit besseres Nutz-/Stör­ signal-Verhältnis auszeichnen. Mit diesen beiden Abtast­ lichtstrahlen lassen sich Spurfolgefehler aufgrund der radialen Versetzung der Abtastpunkte gegenüber dem In­ formationsmuster zuverlässig erfassen und korrigieren, was bei einem Einstrahlen-System nicht in gleicher Weise möglich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer her­ kömmlichen Abtasteinrichtung, die nach dem Drei­ strahlen-System arbeitet,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Auftreffpunkte und das Informations­ muster bei der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Signalaufbereitungseinheit der in Fig. 1 gezeig­ ten Einrichtung,

Fig. 4 ein Blockschaltbild, der Signalaufbereitungseinheit bei einer Abtasteinrichtung, die nach dem Überlage­ rungs-System arbeitet,

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Auftreffpunkte und das Informationsmuster bei der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Signalformungseinrichtung der in Fig. 5 gezeigten Einrichtung, und

Fig. 8 Beispiele von Signalkurven, die an einzelnen Abschnitten der in Fig. 7 gezeigten Einrichtung auftreten.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel erzeugt eine Lichtquelle 31 wie etwa ein Halbleiter- Laser Lichstrahlen, die mittels einer Kollimator­ linse 32 kollimiert und durch ein Beugungsgitter 33 in zwei Lichtstrahlenbündel aufgeteilt werden. Aufgrund der Verwendung eines Beugungsgitters mit Richtwir­ kung (nämlich eines Beugungsgitters, das nur das in positiver erster Ordnung gebeugte Licht abgibt) sind zwei Lichtstrahlbündel ausreichender Stärke erzielbar. Alternativ kann das Beugungsgitter durch ein Keilprisma ersetzt werden. Diese beiden Lichtstrahlenbündel treten durch einen Halbspiegel 34 hindurch und werden dann mittels eines Objektivs 35 auf einem Aufzeichnungsträger 36 wie etwa einer Platte konvergiert. Auf dem Aufzeichnungs­ träger 36 werden gemäß der Darstellung in Fig. 6 ein primärer Auftreffpunkt 38, der im wesentlichen der Mitte des Informationsmusters 37 folgt, und auch ein einziger sekundärer Auftreffpunkt 40 gebil­ det, der der Spur des Informationsmusters 37 unter teilweiser Überlappung der Spur folgt.

Die an den primären und sekundären Auftreffpunkten 38 und 40 reflektierten Lichtstrahlen werden durch das In­ formationsmuster 37 optisch moduliert und über das Objektiv 35, den Halbspiegel 34 und eine Sammellinse 41 jeweils mittels fotoelektrischer Wandlereinrichtungen 42 bzw. 45, die z. B. durch PIN-Foto­ dioden gebildet sind, fotoelektrisch umgesetzt.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel für die Gestaltung einer Signalformungseinrichtung der erfindungsgemäßen Einrich­ tung, wobei mit 48 A und 48 B Strom/Spannungsumsetzer zum jeweiligen Umsetzen der Ströme der zugeordneten fotoelektrischen Wandlereinrich­ tungen 42 bzw. 45 in Spannungen bezeichnet sind.

An die Ausgänge der zugeordneten Umsetzer 48 A bzw. 48 B sind Hüllkurvendetektoren 49 A, 49 B ange­ schlossen. Ein Spannungsvergleicher 50 vergleicht ein Ausgangssignal V _G des Hüllkurvendetektors 49 B mit einer Bezugsspannung V _J , während eine Addier/Subtrahierschaltung 51 einen Addiervorgang bzw. einen Substrahiervorgang bezüglich eines Ausgangssignals V _F des Hüllkurvendetektors 49 A bzw. einer Bezugsspannung V _H ausführt. Ein Polungsumschalter 52 dient zum Umschalten der Polung eines Ausgangssignals V _I der Addier/Subtrahierschaltung 51 entsprechend einer Spannung V _K des Spannungsvergleichers 50.

Die Funktionsweise des in den Fig. 5 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiels wird nun anhand der in Fig. 8 gezeigten Kurvenformen beschrieben.

Die von den fotoelektrischen Wandlereinrichtungen 42 und 45 abgegebenen Ausgangsströme werden durch die Strom/Spannungsum­ setzer 48 A bzw. 48 B einer Strom/Spannungsumsetzung unter­ zogen, wodurch Wiedergabeausgangssignale V _D und V _E gemäß der Darstellung in Fig. 8(A) bzw. Fig. 8(D) gewonnen werden. In diesem Fall ist das Wiedergabeausgangssignal V _D das Informationssignal. Diese Wiedergabeausgangssignale V _D und V _E werden jeweils durch die Hüllkurvendetektoren 49 A bzw. 49 B einer Hüllkurvenerfassung unterzogen, wodurch Hüllkurvensignale V _F bzw. V _G gemäß der Darstellung in Fig. 8(B) bzw. 8(E) gebildet werden.

Durch die Addier/Subtrahierschaltung 51 wird von dem Hüllkurvensignal V _F ein vorgewähltes Bezugswertsignal V _H subtrahiert, um ein Fehlersignal V _I zu erhalten, welches an den Polungsumschalter 52 angelegt wird (Fig. 8(B) und (C)). Dieses Signal V _I stellt die Amplitude bzw. das Ausmaß des Spurfolgefehlers dar. Andererseits wird mit dem Spannungsvergleicher 50 das Hüllkurvensignal V _G mit einem vorgewählten Bezugswertsignal V _J verglichen, um ein Polungssignal V _K zu erhalten (Fig. 8(e) und (F)). Dieses Polungssignal V _K stellt die Polarität bzw. Rich­ tung des Spurfolgefehlers dar. Der Polungsumschalter 51 schaltet mit dem Polungssignal V _K die Polarität des Fehlersignals V _I um, damit ein Spurfolgefehler-Signal V _L zu bilden (Fig. 8(G)).

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird bei der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung der Bildträger mit einem primä­ ren Strahlenbündel und einem einzigen sekundären Strah­ lenbündel bestrahlt, wobei diese Strahlenbündel Auftreff­ punkte ergeben, die durch das Informationsmuster moduliert wer­ den. Die optische Modulation jedes Strahlenpunkts wird mittels der jeweils zugeordneten fotoelektrischen Wandlereinrichtung erfaßt, deren Ausgangssignale einer Hüllkurvenerfassung und den vorbestimmten Rechenvor­ gängen unterzogen werden. Auf diese Weise können das Informationssignal und das Spurfolgefehler-Signal mit einfachem und kompaktem Aufbau abgenommen werden.

Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung im Vergleich zu der herkömmlichen mit drei Strahlen arbeitenden Abtasteinrichtung die Lichtmenge jedes Strahlenbündels gesteigert. Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung im Vergleich zu der herkömmlichen, nach dem Überlagerungs­ system arbeitenden Abtasteinrichtung eine Vereinfachung der Signalformungseinrichtung gewährleistet. Ferner ist die erfindungsgemäße Einrich­ tung im Vergleich zu der herkömmlichen Abtasteinrichtung mit Gegentakt-Prinzip gegenüber Einflüssen aufgrund von Bewegungen des Aufzeichnungsträgers aus der Oberflächenebene weniger empfind­ lich.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Kombination aus der einzigen Lichtquelle und dem Beugungsgitter auch durch mehrere Licht­ quellen ersetzt werden. Ferner müssen die durch das Informations­ muster auf dem Aufzeichnungsträger modulierten Lichstrahlen nicht reflektiert werden, sondern können auch durch diesen hindurchtreten.

Darüber hinaus kann der Aufzeichnungsträger (das Aufzeich­ nungsmaterial) beliebige Form haben, wie beispielsweise in Form einer Platte, eines Bands, einer Trommel, einer Karte usw.

Claims (6)

1. Einrichtung zum optischen Abtasten eines ein Informationsmuster tragenden Aufzeichnungsträgers, mit einer Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen des Aufzeichnungsträgers mit mehreren Lichtstrahlen, deren Auftreffpunkte auf dem Aufzeichnungsträger zumindest in der zur Richtung der Informationsmusterabtastung senkrechten Richtung voneinander beabstandet sind, einer Wandlereinrichtung zum voneinander unabhängigen fotoelektrischen Umsetzen der durch das Informationsmuster modulierten Lichtstrahlen in entsprechende Ausgangssignale und einer Signalformungseinrichtung, die aus den Ausgangssignalen der Wandlereinrichtung ein Informationssignal und ein Spurfolgefehler-Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestrahlungvorrichtung lediglich zwei Lichtstrahlen zur Erzielung des Spurfehler-Signals er­ zeugt,
daß der Auftreffpunkt (38) des erste Lichtstrahls gesteuert durch das Spurfehler-Signal den Informations­ mustern der Spur möglichst exakt mittig folgt,
daß der Auftreffpunkt (40) des zweiten Lichtstrahls einem der beiden Spurränder der Spur folgt,
daß die Signalformungseinrichtung (Fig. 7: 48 bis 52) aufweist,
eine Hüllkurvenerfassungseinrichtung (48 A, 48 B, 49 A, 49 B), die aus den beiden Ausgangssignalen (V _D , V _E ) der fotoelektrischen Wandlereinrichtung (42, 48 A, 45, 48 B) ein erstes (V _F ) und zweites (V _G ) Hüllkurvensignal erzeugt, wobei das erste Hüllkurvensignal aus den Abtastungen des ersten Lichtstrahls gebildet wird,
eine Addier/Substrahierschaltung (51), welche den Wert des ersten Hüllkurvensignals (V _F ) vom Wert eines ersten Bezugswertsignals (V _H ) substrahiert, um ein Fehlersignal (V _I ) zu erzeugen, wobei der Wert des ersten Bezugswertsi­ gnals (V _H ) dem Maximalwert des ersten Hüllkurvensignals (V _F ) entspricht,
einen Spannungsvergleicher (50), welcher den Wert des zweiten Hüllkurvensignals (V _G ) mit dem Wert eines zweiten Bezugswertsignals (V _J ) vergleicht, um ein zweiwertiges Polungssignal (V _K ) zu erhalten, wobei der Wert des zweiten Bezugswertsignals (V _J ) dem Mittelwert aus den Extremwerten des zweiten Hüllkurvensignals (V _G ) entspricht, und
einen Polungsumschalter (52), welcher das Spurfol­ gefehler-Signal (V _L ) erzeugt, dessen absoluter Wert durch den Wert des Fehlersignals (V _I ) bestimmt wird und dessen Polarität aus dem Wert des binären Polungssignals (V _K ) abgeleitet wird, und
daß das Informationssignal (V _D ) aus den Ab­ tastungen des ersten Lichstrahls erzeugt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsvorrichtung (31 bis 35) eine Licht­ quelle (31) und eine Teilervorrichtung (33) zum Aufteilen des von der Lichtquelle erzeugten Lichtstrahls in den ersten und den zweiten Lichtstrahl aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die fotoelektrische Wandlereinrichtung zwei Fotodetektoren (42, 45) aufweist, die jeweils den ersten bzw. den zweiten Lichtstrahl erfassen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurvenerfassungseinrichtung (48 A, 49 A, 48 B, 49 B) für das Erzeugen der Hüllkurvensi­ gnale (V _F , V _G ) zwei an die fotoelektrische Wandlerein­ richtung (42, 45) angeschlossene Sätze aus jeweils einem Strom/Spannungsumsetzer (48 A, 48 B) und einem Hüllkurvende­ tektor (49 A, 49 B) aufweist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Informationssignal (V _D ) durch Strom/Spannungsumsetzung des dem ersten Lichtstrahl entsprechenden Ausgangssignals der fotoelektrischen Wand­ lereinrichtung (42, 48 A, 45, 48 B) gebildet ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Lichtstrahl der auch durch den ersten Lichtstrahl abgetasteten Spur folgt.