DE3533647C2 - Optisches Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabegerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum optischen Aufzeichnen von Informationen auf und zum Wiedergeben derselben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Gerät ist aus GB 2 083 252 A bekannt.

In den letzten Jahren sind vermehrt Systeme in Gebrauch gelangt, die optisch Information auf ein Aufzeichnungsme­ dium aufzeichnen und/oder davon wiedergeben. Typische Bei­ spiele solcher optischen Aufzeichnungsmedien sind Bild­ platten und Digitalschallplatten. Bei Bildplatten ist Video- und Audioinformation in Form von Analogsignalen aufgezeichnet. Bei Digitalschallplatten ist andererseits Audioinformation in Form eines Digitalsignals aufgezeich­ net.

In Anbetracht der Ähnlichkeit der Mechanismen, die zum An­ trieb dieser zwei Plattenarten verwendet werden und der Verfahren zum optischen Aufzeichnen und Wiedergeben die­ ser Signale ist der Wunsch nach einem einzigen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät aufgetreten, das so­ wohl für Bildplatten als auch für Digitalschallplatten verwendet werden kann. Ein solcher kompatibler Platten­ spieler ist schon vorgeschlagen worden.

Wenn ein Gerät beim Betrieb mit Bildplatten (oder Digital­ schallplatten) optimale Eigenschaften hat, dann zeigt es jedoch beim Betrieb mit der anderen Art von Platte, d. h. mit der Digitalschallplatte (bzw. der Bildplatte) keine befriedigenden Betriebseigenschaften, da die zwei Platten verschiedene Formate für die Informationsaufzeichnung ver­ wenden. Die auf einer Bildplatte aufzuzeichnende Informa­ tion ist ein frequenzmoduliertes Fernsehsignal, während auf die Digitalschallplatte ein EFM (Acht-zu-Vierzehn-) moduliertes Signal (das auch ein Bild- oder anderes Sig­ nal sein kann) als Digitalsignal aufgezeichnet wird. Wei­ terhin unterscheidet sich die Bildplatte von der Digital­ schallplatte nicht nur in solchen Gestaltungsparametern, wie Dicke, Außendurchmesser, Gewicht, Spurabstand, Refle­ xionsvermögen und Mittenlochdurchmesser, sondern auch hin­ sichtlich des Materials, aus dem die Platten hergestellt sind.

Aufgrund der vorangehend erläuterten Unterschiede zwi­ schen einer Bildplatte und einer Digitalschallplatte er­ geben sich vielfältige Probleme beim Entwurf eines für beide Platten kompatiblen Aufzeichnungs- und Wiedergabe­ gerätes.

Erstens, wenn die Neigung der optischen Achse des La­ serstrahls gegenüber der Platte so eingestellt wird (siehe hierzu z. B. EP 00 79 109 A1), daß sie für die eine Art von Platte optimal ist, dann ergibt sich keine optimale Informationswiedergabe bei der ande­ ren Art von Platte mit der Folge, daß Information von der betreffenden Platte nicht mit gutem Signal/Stör-Verhält­ nis wiedergegeben werden kann. Dieses Problem rührt von der Tatsache her, daß Bildplatte und Digital­ schallplatte unterschiedliche Außendurchmesser aufwei­ sen, wodurch die Bildplatte gegenüber der Digitalschall­ platte einen anderen Durchhang aufweist.

Spezieller noch, in einem optischen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerät muß der Winkel zwischen der optischen Ach­ se des abtastenden Laserstrahls und der Platte in einem gewissen Verhältnis aufrechter­ halten werden, im Idealzustand werden sie senkrecht zuein­ ander gehalten. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Anordnung zur Realisierung einer solchen Winkeleinstellung an einem Digitalschallplattenspieler. In den Figuren bedeutet 1 eine Digitalschallplatte als Informationsaufzeichnungsträ­ ger und 2 einen Abtaster als Aufnahme/Wiedergabe-Einrich­ tung. Der Abtaster 2 enthält eine Objektivlinse 3, von der ein Laserstrahl 11 gegen die Platte 1 gerichtet wird, um Information abzutasten. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine Leuchtdiode (Fig. 2), und Licht 6, das von der Lichtquelle abgegeben wird, wird von der Platte 1 reflektiert und von zwei licht­ aufnehmenden Elementen 7 und 8 empfangen. Diese Elemente bilden eine Winkeldetektoreinrichtung 9 zum Ermitteln des Relativwinkels zwischen der optischen Achse (Abtaster 2) des Laserstrahls und der Platte 1.

Die Winkeldetektoreinrichtung 9 ist so gestaltet, daß, wenn die optische Achse einen bestimmten Winkel in bezug auf die Platte 1 hat (im Idealzustand stehen sie senkrecht aufeinander) und wenn gewünschte Charakteristika (z. B. Bildverzerrungen) auftreten, der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der lichtempfangenden Elemente 7 und 8 als Folge des Lichteinfalls von der Platte Null ist. Wenn daher der Relativwinkel der optischen Achse nicht das vor­ bestimmte Verhältnis zur Platte hat, dann ändert sich das Gleichgewicht zwischen den von den Elementen 7 und 8 emp­ fangenen Lichtmengen und ein entsprechendes Differenzsig­ nal tritt auf. Durch Betrieb einer Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) für den Abtaster 2 in Abhängigkeit von diesem Signal kann eine Nullsteuerung erzielt werden der­ art, daß die optische Achse so eingestellt wird, daß sie den vorbestimmten Winkel in bezug auf die Platte einnimmt.

Im Wiedergabebetrieb einer Bildplatte ist es wünschens­ wert, ein HF-Signal mit größtmöglichem Pegel zu erzeugen. Andererseits sollte bei einer Digitalschallplatte das Aus­ maß von Störungen minimal sein. Der Relativwinkel Rv zwi­ schen der optischen Achse und der Platte, der die Wieder­ gabe mit höchstem Pegel des HF-Signals von der Bildplatte gewährleistet, ist nicht notwendigerweise gleich dem Win­ kel Ra, der die Störungen bei der Wiedergabe einer Digi­ talschallplatte minimiert. Wenn daher die Bezugsposi­ tion für den Winkel der optischen Achse (Abtaster 2) auf einen Wert eingestellt wird, der für die Bildplatte opti­ mal ist, dann ist der Störumfang, der bei der Wiedergabe der Digitalschallplatte auftritt, zwangsläufig nicht mini­ mal. Wenn andererseits die Bezugsposition auf einen Wert eingestellt wird, der für die Digitalschallplatte optimal ist, dann wird bei der Wiedergabe von einer Bildplatte kein optimaler HF-Signalpegel erreicht (siehe Fig. 3).

Zweitens, wenn sich der Abtaster 2 über die Platte 1 in radialer Richtung bewegt und einen Punkt nahe am äußer­ sten Umfang erreicht, wie in Fig. 2 gezeigt, dann kommt das lichtempfangende Element 8 der Winkeldetektoreinrich­ tung 9 außerhalb der Platte zu liegen, selbst wenn die Objektivlinse 3 noch innerhalb der Grenzen der Platte liegt. Die Folge davon ist, daß das Element 8 kein reflek­ tiertes Licht mehr aufnimmt, was zu einem Fehlbetrieb des Wiedergabegerätes führt. Die Möglichkeit eines solchen Fehlbetriebes steigt, wenn der Durchmesser der Platte fällt, so daß beim Entwurf eines kompatiblen Aufnahme/Wie­ dergabegerätes alle Parameter auf der Grundlage der Plat­ te kleineren Durchmessers festgelegt werden müssen, d. h. der Digitalschallplatte. Dies schränkt jedoch die Posi­ tion, wo die Winkeldetektoreinrichtung installiert wird, ein, wodurch die Freiheit bei der Gestaltung des Gerätes entsprechend eingeschränkt wird.

Drittens, aufgrund der Tatsache, daß der Spurabstand be­ nachbarter Aufzeichnungsspuren bei den unterschiedlichen Plattenarten unterschiedlich ist, ergeben sich die folgen­ den Probleme.

Das optische Informations-Aufzeichnungs/Wiedergabesystem verwendet den Abtaster als optische Einrichtung, und damit dieser Abtaster den Aufzeichnungsspuren auf der Platte ge­ nau folgt, ist ein Spurservosystem erforderlich, mit dem ein Spurfehlersignal erzeugt wird, auf dessen Grundlage die Position des Abtasters in radialer Richtung zur Plat­ te in bezug auf die Aufzeichnungsspuren gesteuert wird. Das "Dreistrahl"-System wird gegenwärtig zur Erzeugung eines solchen Spurfehlersignals verwendet.

Die Fig. 3 und 4 zeigen das Prinzip und die Betriebs­ weise des Dreistrahl-Systems. In Fig. 3 ist mit 11 ein Informationspit, das Teil einer Aufzeichnungsspur ist, dargestellt. Zusätzlich zu einem eine aufgezeichnete In­ formation abtastenden Lichtfleck 12 sind zwei spurinfor­ mationabtastende Lichtflecke 13 und 14 vorhanden, von de­ nen einer dem Lichtfleck 12 vorangeht und der andere dem­ selben Lichtfleck folgt. Diese Lichtflecken werden vom Ab­ taster (nicht dargestellt) erzeugt und beleuchten die Auf­ zeichnungsfläche der Platte.

In Fig. 4 wird der von der Aufzeichnungsfläche reflektier­ te Lichtfleck 12 einem Vier-Quadranten-Photodetektor 15 zugeführt, und die vier Ausgänge des Photodetektors 15 wer­ den in einer (nicht dargestellten) Addierstufe summiert, um ein Wiedergabesignal zu erzeugen. Photodetektoren 16 und 17 sind dazu vorgesehen, die Lichtintensitäten der Lichtflecken 13 und 14 zu ermitteln. Sie erzeugen Ausgänge A und B, die einer Subtrahierstufe 18 zugeführt werden, wo die Differenz zwischen A und B dazu verwendet wird, ein Differenzsignal C zu erzeugen, das anschließend als Spur­ fehlersignal verwendet wird.

Wenn, wie Fig. 5 zeigt, der Spurabstand der Aufzeichnungs­ spuren 19, die von einer Serie von Informationspits 11 ge­ bildet werden, mit "a" bezeichnet wird und wenn der Ab­ stand zwischen dem Lichtfleck 12 und jedem der Lichtflec­ ken 13 und 14 in radialer Richtung der Platte mit "b" be­ zeichnet wird, dann kann durch Einstellung der Größe des Abstandes "b" als ein Bruchteil, beispielsweise ein Vier­ tel des Spurabstandes "a" (d. h. b = a/4) ein Spurfehler­ signal erhalten werden, das, wie in Fig. 6 dargestellt, mit der Größe variiert, um die der die Information abta­ stende Lichtfleck 12 von der Mitte einer Aufzeichnungsspur abweicht. In dem Spurservosystem wird die Position des Ab­ tasters relativ zur Aufzeichnungsspur 19 in radialer Rich­ tung der Platte so gesteuert, daß das oben beschriebene Spurfehlersignal auf Null reduziert wird.

Es sei nun angenommen, daß ein Abtaster verwendet wird, bei dem die Distanz "b" zwischen dem Lichtfleck 12 und je­ dem der Lichtflecke 13 und 14 in radialer Richtung der Platte auf der Basis des Spurabstandes "a" eingestellt ist. Wenn die verwendete Platte einen Spurabstand "a1" aufweist, der größer als "a" ist, wie in Fig. 7 darge­ stellt, dann hat das erhaltene Spurfehlersignal eine ge­ ringe Neigung im Bereich um den Nulldurchgangspunkt, wie in Fig. 8 gezeigt. Wenn andererseits die Platte einen Spur­ abstand "a2" aufweist, der kleiner als "a" ist, wie in Fig. 9 gezeigt, dann hat das erhaltene Spurfehlersignal einen kleinen Absolutwert, wie Fig. 10 zeigt. Spezielle Betriebsarten, wie das Spurüberspringen und die Steuerung von Spurservoverstärkungen müssen manchmal auf der Grund­ lage des Spurfehlersignals ausgeführt werden. Wenn jedoch die Spurfehlersignale Änderungen der oben beschriebenen Ar­ ten aufweisen, dann besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß die gewünschten Spezialbetriebsarten nicht ausgeführt werden können. In dieser Beziehung sei hervorgehoben, daß die Relativpositionen der Lichtflecken 12, 13 und 14 nicht leicht geändert werden können.

Schließlich besteht ein weiteres Problem in dem kompatib­ len optischen Aufzeichnungs/Wiedergabegerät aufgrund eines Unterschieds im optischen System, das für die Wiedergabe von Information von der Bildplatte und von der Digital­ schallplatte eingerichtet ist.

Genauer gesagt, eine numerische Öffnung NA der Objektiv­ linse wird im allgemeinen durch die räumliche Frequenz der Bildplatte im Wiedergabebetrieb bestimmt. Andererseits ist im Falle der Digitalschallplatte der Klirrfaktor der vor­ herrschende Faktor. Bei der Gestaltung des kompatiblen Spielers, der sowohl mit der Bildplatte als auch mit der Digitalschallplatte im Wiedergabebetrieb mit einem einzi­ gen optischen System verwendet werden soll, kann, wenn die numerische Öffnung NA der Objektivlinse so ge­ wählt ist, daß sich ein optimaler Wert für die eine Plat­ te ergibt, dieser Wert keinesfalls für die andere Platte optimal sein, so daß sich kein Signal mit gutem Signal/ Stör-Verhältnis von letzterer Platte erzielen läßt.

Zwei Verfahren sind bislang eingesetzt worden, um dieses Problem zu beherrschen: eines besteht darin, unterschied­ liche Arten von Objektivlinsen 24 für die Wiedergabe von Information von unterschiedlichen Platten zu verwenden; und das andere Verfahren besteht darin, eine rückziehbare Korrekturlinse 28 zwischen dem Strahlteiler 23 und der Objektivlinse 24 zu verwenden, wie in Fig. 11 gezeigt. Bei letzterer Lösung wird die Korrekturlinse 28 aus dem opti­ schen Weg während der Wiedergabe der Bildplatte genommen, um einen optischen Weg A zu erzeugen, der eine virtuell vergrößerte numerische Öffnung hat, während bei der Wie­ dergabe der Digitalschallplatte die Linse 28 in den vor­ handenen optischen Weg eingefügt wird, um einen optischen Weg B zu erzeugen, der eine virtuell verminderte numeri­ sche Öffnung hat. Jedoch verlangt die Anordnung nach Fig. 11 ein kompliziertes optisches System, das zu einem grö­ ßeren und daher teureren Gerät führt.

In Fig. 11 ist mit 21 eine Lichtquelle bezeichnet, von der ein Laserstrahl ausgeht, der durch eine Kollimatorlinse 22, einen Strahlteiler 23, die Korrekturlinse 28 (wenn in den Strahlengang eingefügt) verläuft und von der Objektivlin­ se 24 auf die Platte 25 fokussiert wird. Der von der Platte 25 reflektierte Laserstrahl wandert durch die Objektivlin­ se 24 und die Korrekturlinse 28 (wenn wirksam gemacht) zu­ rück und tritt in den Strahlteiler 23 ein, wo er reflek­ tiert wird und zu einer Kondensorlinse 26 gelangt, von der der Strahl auf ein lichtempfangendes Element 27 fokussiert wird.

Angesichts der beschriebenen Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kompatibles Aufzeichnungs/Wieder­ gabegerät anzugeben, das in der Lage ist, Information auf den größeren Bildplatten und den kleineren Digitalschall­ platten aufzuzeichnen und davon wiederzugeben, wobei bei­ des in einem einzigen Gerät mit zufriedenstellenden Ergeb­ nissen ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebe­ ne Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er­ findung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das Gerät nach der Erfindung verwendet eine Objektivlinse zum Fokussieren des Laserstrahles auf die Platte und die Auswahl der Linse wird in Abhängigkeit von einem vorbe­ stimmten Bereich einer numerischen Öffnung der Objektivlin­ se bestimmt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1A und 1B eine Vorderansicht und eine Draufsicht auf die bekannte Winkeleinstelleinrichtung;

Fig. 2 ein charakteristisches Diagramm der Vorrichtung nach den Fig. 1A und 1B;

Fig. 3 ein Diagramm der Position der Aufzeichnungs­ spuren in bezug auf die abtastenden Licht­ flecken;

Fig. 4 ein Blockdiagramm des zur Erzeugung eines Spur­ fehlersignals verwendeten Schaltkreises;

Fig. 5 ein Diagramm der Position einer Aufzeichnungs­ spur in bezug auf die abtastenden Lichtflecken, wobei die Verwendung der Bezugsspurteilung an­ genommen wird;

Fig. 6 den Verlauf des Spurfehlersignals in Abhängig­ keit von der gegenseitigen Lage von Abtaster und Spur gemäß Fig. 5;

Fig. 7 ein Diagramm der Position einer Aufzeichnungs­ spur in bezug auf die abtastenden Lichtflecken unter der Annahme, daß die Spurteilung größer als die vorerwähnte Bezugsspurteilung ist;

Fig. 8 den Verlauf des Spurfehlersignals, der sich bei der Anordnung nach Fig. 7 ergibt, in Abhängig­ keit von der gegenseitigen Lage von Abtaster und Spur;

Fig. 9 ein Diagramm der Position einer Aufzeichnungs­ spur in bezug auf die abtastenden Lichtflecken, wobei angenommen wird, daß die Spurteilung ge­ ringer als die Bezugsspurteilung ist;

Fig. 10 den Verlauf des Spurfehlersignals in Abhängig­ keit von der gegenseitigen Stellung von Abtaster und Spur nach Fig. 9;

Fig. 11 eine Vorderansicht eines konventionellen opti­ schen Systems;

Fig. 12 ein Blockschaltbild der Winkeleinstelleinrich­ tung zum Einstellen des Neigungswinkels eines Abtasters gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 ein Blockschaltbild für die Erzielung der Winkel­ einstellung in dem Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabegerät nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 eine Vorderansicht der Platte zur Darstellung des Betriebsprinzips des Geräts nach der Er­ findung nach Fig. 13;

Fig. 15 eine Darstellung der Anordnung gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 16 das Konzept der vorliegenden Erfindung für den Fall einer Spurteilung, die größer als die Be­ zugsspurteilung ist;

Fig. 17 das Konzept der Erfindung für den Fall einer Spurteilung, die kleiner als die Bezugsspur­ teilung ist;

Fig. 18A und 18B schematisch zwei Anordnungen des Me­ chanismus zum Umschalten von einem Spindelmo­ tor auf den anderen und umgekehrt in einem kom­ patiblen Spieler, der sowohl für Digitalschall­ platten als auch für Bildplatten geeignet ist;

Fig. 19 eine Vorderansicht des optischen Systems in dem Gerät nach der Erfindung;

Fig. 20 ein charakteristisches Diagramm einer Bildplatte und

Fig. 21 ein charakteristisches Diagramm einer Digital­ schallplatte.

Fig. 12 zeigt ein Blockdiagramm zur Erzielung der Winkel­ einstellung der optischen Achse gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, enthaltend eine Winkelde­ tektoreinrichtung 9 bestehend aus einer Lichtquelle 5 und Lichtempfangselementen 7 und 8 und weiteren -Einrichtungen vom selben Aufbau wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Die Ausgänge der Lichtempfangselemente 7 und 8 werden einem Differenzverstärker 31 zugeführt und das erhaltene Diffe­ renzsignal wird einem Winkeleinstellkreis 32 zugeleitet, der die Einstellung des Winkels des Abtasters 2 und daher der optischen Achse ausführt. Mit 33 ist ein Diskriminator bezeichnet, der zwischen Bildplatten und Digitalschallplat­ ten unterschiedlichen Signalaufzeichnungsformats unter­ scheidet. Dies kann ausgeführt werden durch Ermittlung des Unterschiedes solcher Faktoren, wie Dicke jeder Platte, Durchmesser der Platte, Gewicht, Reflexionsvermögen und aufgezeichnetes oder wiedergegebenes Signal. Mit 34 ist ein Verstärkungsregelkreis bezeichnet, der zwischen dem Lichtempfangselement 7 und dem Differenzverstärker 31 an­ geordnet ist. Dieser Kreis ermöglicht es, die Verstärkung des vom Element 7 abgegebenen Signals, das dem invertie­ renden Eingang des Verstärkers 11 zugeführt wird, in Ab­ hängigkeit von einem Signal vom Diskriminator 33 zu re­ geln.

Gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet der Diskri­ minator 33, ob die auf das Gerät aufgelegte Platte eine Bildplatte oder eine Digitalschallplatte ist (dies kann selbstverständlich auch vom Benutzer selbst unterschieden werden) und liefert ein Ausgangssignal, das die Art der Platte angibt. In Abhängigkeit von dem Signal vom Diskri­ minator 33 regelt der Verstärkungsregelkreis 34 die Ver­ stärkung des dem Differenzverstärker 31 vom Lichtempfangs­ element 7 zugeführten Signals. Der Schaltkreis 34 setzt automatisch die Bezugsposition des Abtasters 2 auf den Winkel Rv, wenn die aufgelegte Platte eine Bildplatte ist, und auf den Winkel Ra, wenn eine Digitalschallplatte auf­ gelegt worden ist. Das Gerät nach der Erfindung ist daher in der Lage, die Information von der Platte unter den be­ sten Bedingungen wiederzugeben, unabhängig von der Art der auf das Gerät aufgelegten Platte.

Gemäß der obigen Beschreibung wird der Eingang des Diffe­ renzverstärkers 31 so geregelt, daß die Bezugsposition des Abtasters 2 eingestellt wird. Alternativ kann der Ausgang vom Verstärker 31 in Abhängigkeit vom Ausgang des Diskrimi­ nators 33 geregelt werden. Das kann in der Weise ausgeführt werden, daß ein Gleichspannungsgenerator 35 vorgesehen ist, so daß eine vorbestimmte Spannung dem Ausgang des Verstär­ kers 31 überlagert wird, wenn eine aus zwei unterschiedli­ chen Plattenarten (z. B. eine Digitalschallplatte) ermit­ telt worden ist. Durch diese Überlagerung erfährt der Aus­ gang vom Verstärker 31 einen Versatz gegenüber jenem, wenn die andere Platte (d. h. die Bildplatte) ermittelt wird, so daß die Bezugsposition des Abtasters 2 verändert wird wie in dem Fall, der in den vorangehenden Absätzen beschrieben worden ist.

In der beschriebenen Ausführungsform wird der Bezugswinkel des Abtasters 2 in eine Stellung gebracht, die sowohl dem HF-Signal als auch dem Klirrfaktor zugeordnet ist. Die Be­ zugsposition kann auch einer solchen Information, wie Über­ sprechen oder Spurfehlerpegel zugeordnet sein. Es versteht sich auch, daß das Konzept dieser Ausführungsform sowohl auf ein Aufzeichnungssystem als auch auf ein Wiedergabesy­ stem angewendet werden kann.

Wie beschrieben enthält das Gerät nach der vorliegenden Erfindung einen Mechanismus zum manuellen oder automati­ schen Einstellen des Bezugswinkels der optischen Achse des Abtasters auf eine Position, die einer bestimmten Art von aufgelegter Platte zugeordnet ist, so daß das Gerät in der Lage ist, eine Informationsaufzeichnung oder -wiedergabe unter optimalen Bedingungen sicherzustellen.

Fig. 13 zeigt ein Blockschaltbild zur Durchführung einer Winkeleinstellung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung ist mit 10 eine Winkeleinstell­ einrichtung bezeichnet, die den Abtaster 2 in Abhängigkeit von einem Signal von der Winkeldetektoreinrichtung 9 be­ wegt (die denselben Aufbau hat, wie in den Fig. 1A und 1B gezeigt), um den Relativwinkel der optischen Achse in bezug auf die Platte einzustellen. Der Diskriminator 33 unterscheidet zwischen der Bildplatte und der Digital­ schallplatte, wie unter Bezugnahme auf Fig. 12 erläutert. Mit dem Bezugszeichen 42 Ist ein Positionsdetektor be­ zeichnet, der die radiale Stellung des Abtasters 2 in be­ zug auf die Platte ermittelt. Dies kann einfach mittels eines Potentiometers, Schalters usw. im Zusammenwirken mit einem Träger (nicht dargestellt) zum Antreiben des Abta­ sters 2 in radialer Richtung der Platte ausgeführt werden. Mit 43 ist ein Regler bezeichnet, der die Winkeleinstell­ einrichtung 10 in Abhängigkeit von dem Signal vom Diskri­ minator 33 und dem Positionsdetektor 42 regelt.

Wie unter Bezugnahme auf den Stand der Technik nach den Fig. 1A und 1B erläutert, stellt die Winkeleinstellein­ richtung 10 in Abhängigkeit von einem Signal von der Win­ keldetektoreinrichtung 9 die Position des Abtasters 2 und daher die Neigung der optischen Achse des Laserstrahles 4, der von der am Abtaster 2 montierten Objektivlinse 3 aus­ geht, ein.

Wenn die Platte 1 auf das Gerät aufgelegt wird, dann be­ stimmt der Diskriminator 33, ob es sich dabei um eine Bildplatte oder eine Digitalschallplatte handelt, und lie­ fert ein Ausgangssignal an den Regler 43. Der Positionsde­ tektor 42 ermittelt die Position des Abtasters 2 (Laser­ strahl 4) auf der Platte in seiner radialen Richtung und liefert ein Detektorsignal an den Regler 43. Wenn die ge­ rade wiedergegebene Platte eine Bildplatte ist, dann re­ gelt der Regler 43 die Winkeleinstelleinrichtung 10 so ein, daß der Abtaster 2 in Abhängigkeit von einem Signal von der Winkeldetektoreinrichtung 9 über den Bereich einer re­ lativ langen Distanz Lv von der Mitte der Scheibe bewegt wird (z. B. von der innersten Spur zu einer mittleren Spur).

Wenn andererseits die aufgelegte Platte eine Digitalschall­ platte ist, dann regelt der Regler 43 die Winkeleinstell­ einrichtung 10 derart, daß der Abtaster 2 über den Bereich einer relativ kurzen Distanz La bewegt wird (z. B. nur über Spuren in der Nachbarschaft des inneren Umfangs der Plat­ te). Wie Fig. 14 zeigt, hat eine Digitalschallplatte 1a aufgrund ihres kleineren Durchmessers auf der Spindel (nicht dargestellt) einen kleineren Durchhang als eine Bildplatte 1v, weshalb eine kleinere Änderung im Relativ­ winkel zwischen der optischen Achse des Laserstrahls und der Platte sich ergibt als bei einer Bildplatte. Bei einer Digitalschallplatte ruft daher ein Fehler im Relativwinkel der optischen Achse kleinere Wirkungen in radialer Rich­ tung hervor, als in tangentialer Richtung (d. h. in Zitter­ richtung), so daß sich ein relativ kleiner zulässiger Win­ kel ergibt. Bei einer Digitalschallplatte ergeben sich da­ her keine großen nachteiligen Wirkungen, selbst wenn die Einstellung der optischen Achse auf die relativ innenlie­ genden Spuren beschränkt wird.

Wenn die Position des Abtasters 2 den zulässigen Bereich überschritten hat, dann wird das Signal von der Winkelde­ tektoreinrichtung 9, das unmittelbar vor diesem Phänomen geliefert worden ist, gehalten, so daß der Relativwinkel der optischen Achse unmittelbar vor dem Auftreten des Phänomens beibehalten wird.

Wie beschrieben, ist das Gerät nach der vorliegenden Er­ findung so gestaltet, daß es die Position der Aufzeich­ nungs/Wiedergabeeinrichtung in radialer Richtung der Plat­ te ermittelt und daß in Abhängigkeit von der ermittelten Position die Einstellung des Relativwinkels der optischen Achse geregelt wird. Wegen dieser Anordnung besteht nur eine geringe Wahrscheinlichkeit eines Fehlbetriebes, selbst wenn die Aufzeichnungs/Wiedergabeeinrichtung einen Punkt auf der Platte erreicht hat, der dicht an deren äußerstem Umfang liegt. Als weiterer Vorteil ergibt sich eine größe­ re Freiheit für die Gestaltung des Gerätes, weil die Be­ schränkungen bezüglich der Position, wo die Winkeldetek­ toreinrichtung an der Aufzeichnungs/Wiedergabeeinrichtung montiert ist, vermindert sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird nachfol­ gend unter Bezugnahme auf die Fig. 15 bis 18 erläutert.

In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform wird die Distanz zwischen dem Lichtfleck 12 und jedem der Licht­ flecke 13 und 14 in radialer Richtung der Platte konstant gehalten ohne Rücksicht auf irgendeine Änderung in der Spurteilung (Spurabstand). Um diesem Erfordernis zu genü­ gen, wird der Relativwinkel zwischen der Linie, die ein Paar die Spurinformation ermittelnden Lichtflecken 13 und 14 miteinander verbindet; und der Linie längs einer Auf­ zeichnungsspur 19 auf der Plattenoberfläche, die tangen­ tial zu diesen Lichtflecken liegt, auf einen Wert einge­ stellt, der der Spurteilung zugeordnet ist.

Die Einstellung des Relativwinkels, der in der obengenann­ ten Art definiert ist, kann so vorgenommen werden, wie in Fig. 15 gezeigt, indem in Abhängigkeit von der Spurteilung die Platte 1 in Richtung Y bewegt wird, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung X (radiale Richtung der Platte) ver­ läuft, in der der Abtaster 2, der drei Lichtstrahlen aus­ sendet, zu bewegen ist. Wenn der Spurabstand "a1" größer ist, als der Spurbezugsabstand "a" (wie in Fig. 7), dann wird die Platte 1 nach Fig. 15 nach unten in bezug auf den Abtaster 2 bewegt. Da die Spur bogenförmig verläuft, be­ wirkt die Abwärtsbewegung der Platte um ein gewisses Maß eine entsprechende Steigerung des oben beschriebenen Rela­ tivwinkels, wie Fig. 16 zeigt. Der gesteigerte Relativ­ winkel R kann auf einen solchen Wert gebracht werden, daß die Distanz "b1" zwischen dem Lichtfleck 12 und jedem der Lichtflecke 13 und 14 in radialer Richtung der Platte gleich einem Viertel des Spurabstandes "a1" ist (b1 = a1/4). Wenn der Spurabstand "a2" kleiner als der Spurbezugsabstand "a" ist, wie in Fig. 9 gezeigt, dann wird die Platte 1 gemäß Fig. 15 gegenüber dem Abtaster 2 nach oben bewegt. Diese Bewegung der Platte um ein gewis­ ses Ausmaß ruft, wie Fig. 17 zeigt, eine entsprechende Verminderung im oben beschriebenen Relativwinkel hervor. Der verminderte Relativwinkel R₂ kann auf einen solchen Wert gebracht werden, daß die Distanz "b2" zwischen dem Lichtfleck 12 und jedem der Lichtflecken 13 und 14 in ra­ dialer Richtung der Platte gleich einem Viertel des Spur­ abstandes "a2" ist (b2 = a2/4).

In der obigen Beschreibung wird die Distanz zwischen dem Lichtfleck 12 und jedem der Lichtflecken 13 und 14 in ra­ dialer Richtung der Platte auf einen Wert eingestellt, der einem Viertel des Spurabstandes entspricht. Die Distanz kann jedoch auf unterschiedliche Werte in Abhängigkeit von der gewählten Plattenart eingestellt werden. Alterna­ tiv kann das Verhältnis der Distanz zum Spurabstand auch auf einen anderen Bruchteil als auf ein Viertel eingestellt werden.

Wie in den Fig. 18A und 18B gezeigt, ist ein "kompatib­ ler" Plattenspieler so aufgebaut, daß von einem Spindelmo­ tor 20a auf einen anderen Spindelmotor 20b und umgekehrt umgeschaltet werden kann. In Fig. 18A sind die beiden Spin­ delmotoren 20a und 20b, von denen einer ausschließlich für den Antrieb der Digitalschallplatte und der andere aus­ schließlich für den Antrieb der Bildplatte bestimmt ist, schwenkbar gehalten, während sie zueinander eine gewisse Winkelbeziehung einnehmen. Wenn der Spindelmotor 20a einen Anschlag 30b berührt, dann steht der andere Spindelmotor 20b in einer im wesentlichen aufrechten Lage, die die Wie­ dergabe der Bildplatte erlaubt. Wenn der Spindelmotor 20b einen Anschlag 30a berührt, dann steht der Spindelmotor 20a in einer im wesentlichen aufrechten Stellung, die dann die Wiedergabe der Digitalschallplatte erlaubt. In Fig. 18B sind die beiden Spindelmotoren in einem gegenseitigen Ab­ stand zueinander angeordnet, jedoch miteinander bewegbar. Wie oben erwähnt, hängt die Auswahl, welcher Antrieb wirk­ sam ist, davon ab, welcher der Anschläge 30a und 30b von dem zugehörigen Spindelmotor berührt wird.

Man versteht, daß die Positionen der Spindelmotoren 20a und 20b in radialer Richtung der Platte, nämlich die Posi­ tion der Platte 1 in Y-Richtung in Fig. 15 schnell verän­ dert werden kann, indem man die Positionen der Anschläge 30a und 30b verstellt. Durch Einstellung der Positionen der Anschläge in Abhängigkeit von dem Spurabstand der im Wiedergabebetrieb anzutreibenden Platte kann die Distanz zwischen dem Lichtfleck 12 und jedem der Lichtflecken 13 und 14 in radialer Richtung der Platte leicht auf den dem Spurabstand der ausgewählten Platte zugeordneten Wert ein­ gestellt werden.

Die Positionen der Anschläge 30a und 30b können manuell in Abhängigkeit vom Spurabstand der Platte eingestellt werden. Automatisch können automatische Zuführeinrichtun­ gen verwendet werden, die die automatische Einstellung der Positionen der Anschläge in Abhängigkeit von der Ein­ gabeinformation, die sich auf den Spurabstand bezieht, einstellen. Der Spurabstand wird für jede der anzutreiben­ den Platten bestimmt, so daß die Positionen der Anschläge 30a und 30b sehr leicht für jede Platte eingestellt wer­ den können, indem ihre Positionen, wie für den Spurabstand einer jeden Platte errechnet, voreingestellt werden.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Platte in be­ zug auf den Abtaster als verschiebbar dargestellt. Ähnli­ che Ergebnisse ergeben sich, wenn andere Positionseinstell­ techniken verwendet werden, die in der Lage sind, den Re­ lativwinkel zu verändern, der zwischen der Verbindungsli­ nie der spurinformationabtastenden Lichtflecken und der Tangente an die Aufzeichnungsspur gebildet wird. Beispiels­ weise kann der Abtaster so gestaltet sein, daß er in bezug auf die Platte beweglich ist. Alternativ können die Rela­ tivpositionen der Platte und des Abtasters in radialer Richtung zur Platte fest sein und statt dessen kann der Ab­ taster um seine Achse drehbar gelagert sein, d. h. um die Achse des die Aufzeichnungsinformationsspur abtastenden Lichtflecks.

Wie beschrieben, wird der genannte Winkel gemäß der vor­ liegenden Erfindung auf einen Wert eingestellt, der dem Spurabstand zugeordnet ist. Die Erfindung schafft daher ein optisches Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabe­ gerät, das in der Lage ist, mit beliebigen Spurabständen betrieben zu werden.

Fig. 19 zeigt eine grundsätzliche Anordnung des optischen Systems, das in dem Gerät nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und jene Komponenten, die denen nach Fig. 12 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Einfach gesagt, das optische System, das in dem Gerät nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, besteht aus einer Lichtquelle 21, einer Kollimatorlinse 22, einem Strahlteiler 23, einer Objektivlinse 24, einer Kondensor­ linse 26 und einem Lichtempfangselement 27 und hat im we­ sentlichen den gleichen Aufbau wie jenes nach Fig. 11 mit der Ausnahme, daß die Korrekturlinse 28 nicht in dem opti­ schen System nach der Erfindung enthalten ist. Was bei der Erfindung einzigartig ist, resultiert aus den Gestaltungs­ erfordernissen, wonach das beanspruchte Gerät in der Lage ist, Information aufzunehmen und wiederzugeben sowohl von einer Bildplatte als auch von einer Digitalschallplatte unter Verwendung eines einzigen optischen Systems für bei­ de Plattenarten. Zur Erfüllung dieser Forderung ist die effektive numerische Öffnung NA/λ der Objektivlinse 24 auf einen Wert eingestellt, der nicht kleiner als 0,57 und nicht größer als 0,68 ist, vorausgesetzt, daß λ die Wellen­ länge in µ des Lichtes von der Lichtquelle 21 ist, während NA die numerische Öffnung der Objektivlinse 24 ist.

Ein typischer Verlauf des Zusammenhanges zwischen der nu­ merischen Öffnung NA und der räumlichen Frequenz "f" eines optischen Systems, das bei der Wiedergabe von Information auf einer Bildplatte verwendet wird, ist in Fig. 20 darge­ stellt. Diese Figur zeigt deutlich, daß in der Wiedergabe­ betriebsart einer Bildplatte größere Werte von NA vorteil­ haft sind, um höhere Werte der räumlichen Frequenz "f" zu erhalten. Wenn hingegen eine Digitalschallplatte wiederge­ geben wird, dann ist der Klirrfaktor von der Plattennei­ gung abhängig, wie Fig. 21 zeigt. In diesem Falle erlauben größere Werte von NA eine entsprechende Verringerung des Klirrfaktors. Andererseits, je größer der Wert von NA ist, um so schneller steigt der Klirrfaktor, der bei einer ge­ neigten Platte auftreten kann. Wenn daher ein Sicherheits­ faktor für die Plattenneigung zulässig sein soll, dann ist es nicht ratsam, einen exzessiv großen Wert von NA zu ver­ wenden.

Die Betriebsparameter der Bildplatte haben beispielsweise folgende typische Werte: die Spurbreite beträgt etwa 0,4 µm, die Spurteilung beträgt etwa 1,67 µm und die Län­ ge des kürzesten Pit, der als Ergebnis einer Signalauf­ zeichnung höchster Frequenz längs des innersten Umfanges der Platte aufgezeichnet ist, beträgt etwa 0,5 µm. Der Lichtfleck hat gewöhnlich einen Durchmesser von 1,22 λ/NA (µm) in Beachtung von Intermodulation, Übersprechen usw., die numerische Öffnung NA für die Bildplatte sollte wenig­ stens 0,45 sein. Wenn eine Lichtquelle verwendet wird, die beispielsweise Licht einer Wellenlänge von 789 nm aussen­ det, dann darf die effektive numerische Öffnung NA/λ nicht kleiner als 0,57 sein.

Wenn andererseits die Digitalschallplatte im Wiedergabebe­ trieb um mehr als 0,7 Grad geneigt ist, dann kann die Grö­ ße von Zittern (Klirrfaktor), die auftritt, ungefähr 230 ns sein, was der theoretische Grenzwert der Wieder­ gabe ist, was sich im wesentlichen in Übereinstimmung mit der Taktperiode befindet. Die praktischen Grenzen für die­ ses Zittern, die die Wiedergabe ohne eine spezielle Technik erlaubt, beträgt ungefähr 120 ns, was einer Plattenneigung von ungefähr 0,4 Grad entspricht. In Ansehung dieser Tat­ sache darf die numerische Öffnung NA für die Wiedergabe einer Digitalschallplatte nicht größer als 0,537 sein. Bei einer Wellenlänge von 789 nm sollte daher die effek­ tive numerische Öffnung NA/λ nicht größer als 0,68 sein.

Wie beschrieben verwendet das Gerät nach der vorliegenden Erfindung eine Objektivlinse, deren effektive numerische Öffnung so eingestellt ist, daß sie innerhalb eines vorbe­ stimmten Bereiches liegt, so daß es das Gerät erlaubt, ein einfacheres, kompakteres und billigeres optisches System zu verwenden. Weiterhin ermöglicht das Gerät, daß Informa­ tion unter optimalen Bedingungen sowohl auf Videoplatten als auch auf Digitalschallplatten aufgezeichnet und/oder davon wiedergegeben wird.

Claims (10)

1. Gerät zum optischen Aufzeichnen und Wiedergeben von Information mittels eines Laserstrahls auf bzw. von Platten zweier unterschiedlicher Außendurchmesser enthaltend eine Winkeldetektoreinrichtung zum Ermitteln des Winkels zwischen der optischen Achse des Laserstrahls, der von einer Aufzeichnungs/Wiedergabeeinrichtung emittiert wird, und der Oberfläche einer in das Gerät geladenen Platte; eine Winkeleinstelleinrichtung, die in Abhängigkeit von einem Signal von der Winkeldetektoreinrichtung die Aufzeichnungs/ Wiedergabeeinrichtung so verstellt, daß der Winkel der optischen Achse relativ zur Platte verstellt wird, gekennzeichnet durch einen Plattendiskriminator (33) zum Identifizieren des Durchmessers einer auf das Gerät aufgelegten Platte (1), der ein erstes Ausgangssignal abgibt, wenn eine Platte (1v) eines ersten Durchmessers geladen ist und ein zweites Ausgangssignal abgibt, wenn eine Platte (1a) eines zweiten Durchmessers geladen ist, wobei der Plattendiskriminator (33) selektiv das erste und das zweite Ausgangssignal auf der Grundlage wenigstens eines der nachfolgend aufgezählten Parameter erzeugt: Plattendicke, Plattendurchmesser, Plattengewicht, Reflexionsvermögen des Plattenmaterials, Durchmesser des Mittenlochs und von der Platte wiedergegebenes Signal und die optische Achse des Laserstrahls auf eine erste Bezugsposition während der Informationsaufzeichnung und Wiedergabe auf bzw. von einer Platte (1v) des ersten Durchmessers und auf eine zweite Bezugsposition während der Informationsaufzeichnung und Wiedergabe auf bzw. von einer Platte (1a) des zweiten Durchmessers eingestellt wird, wobei die erste Bezugsposition von der zweiten Bezugsposition abweicht.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Winkeldetektoreinrichtung ent­ hält: ein lichtemittierendes Element (3), ein Paar Licht­ empfangselemente (7, 8), die das von dem-lichtemittieren­ den Element (3) abgegebene, von der Platte (1) reflektier­ te Licht aufnehmen, und einen Differenzverstärker (31) mit einem ersten Eingang, der das Ausgangssignal des einen lichtempfangenden Elements aufnimmt, und einem zweiten Ein­ gang, der das Ausgangssignal von dem anderen lichtempfan­ genden Element aufnimmt.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Winkeleinstelleinrichtung (10) eine, Verstärkungsregeleinrichtung (34) enthält, die zwi­ schen das eine Lichtempfangselement (7) und den ersten Eingang des Differenzverstärkers (31) geschaltet ist, wo­ bei die Verstärkungsregeleinrichtung (34) in Abhängigkeit von den ersten und zweiten Ausgangssignalen arbeitet, die von dem Plattendiskriminator (33) abgegeben werden.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Positionsdetektoreinrichtung (42) zum Ermitteln der radialen Position der Aufzeich­ nungs/Wiedergabeeinrichtung (2) in bezug auf die Platte (1) vorgesehen ist, und daß der Winkel der optischen Ach­ se des Laserstrahls in Abhängigkeit von einem Signal der Positionsdetektor­ einrichtung (42) nur dann eingestellt wird, wenn die Auf­ zeichnungs/Wiedergabeeinrichtung (2) sich innerhalb eines vorbestimmten Radiusbereiches der Platte (1) befindet.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Position der Aufzeichnungs/Wiedergabeeinrichtung (2) einen vorbestimmten Radiusbereich der Platte (1) überschreitet, der Winkel zwischen der optischen Achse des Laserstrahls und der Plattenoberfläche auf dem Wert gehalten wird, der geherrscht hat, unmittelbar bevor die Aufzeichnungs/Wiedergabeeinrichtung (2) den genannten Bereich überschritten hat.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1v) ersten Durchmessers eine Bild­ platte und die Platte (1a) zweiten Durchmessers eine Digitalschallplat­ te ist.

7. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Spurfehlersig­ nals, wobei das Spurfehlersignal in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen eines zweiten Paares von Lichtempfangs­ elementen erzeugt wird, und durch Einrichtungen, durch die ein Relativwinkel zwischen einer Linie, die ein Paar von Lichtflecken, die von dem zweiten Paar Lichtempfangs­ elementen aufzunehmen sind, verbindet, und einer Linie, die längs einer Aufzeichnungsspur verläuft, auf einen Wert eingestellt wird, der einem Spurabstand der Aufzeichnungsspuren der betreffenden Platte zugeordnet ist.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkel durch Verändern der Po­ sition der Aufzeichnungs/Wiedergabeeinrichtung (2) rela­ tiv zur Platte (1) in einer Richtung im wesentlichen senk­ recht zum Radius der Platte (1) verändert wird.

9. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkel durch Drehen der Auf­ zeichnungs/Wiedergabeeinrichtung (2) um die optische Ach­ se verändert wird.

10. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Objektivlinse (24), durch die der Laserstrahl, auf die Platte fokussiert wird, mit einer effektiven numerischen Öffnung NA/λ von nicht weniger als 0,57 und nicht mehr als 0,68, wobei NA die numerische Öffnung der Objektivlinse und λ die Wel­ lenlänge in µm des Laserstrahls ist.