DE3640660A1 - Vorrichtung zur bestimmung der stellung eines objektivs - Google Patents
Vorrichtung zur bestimmung der stellung eines objektivsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen
oder Erfassen der Stellung eines Objektivs, insbeson
dere eine Anordnung, bei welcher von einem licht
emittierenden Element emittierte Lichtstrahlen auf
einen am Objektiv angebrachten Spiegel gerichtet wer
den und Lichtmeß- oder -sensorelemente die vom Spiegel
reflektierten Strahlen abgreifen und damit die Stellung
des Objektivs bestimmen.
In neuerer Zeit sind Informations-Aufzeichnung/Such
geräte entwickelt und ständig verbessert worden. Bei
solchen Geräten werden Informationen mittels eines Licht
strahls auf einer optischen Platte, einer optischen Karte
oder einem anderen Informations-Aufzeichnungsträger (im
folgenden einfach als optische Platte bezeichnet) auf
gezeichnet bzw. daraus wiedergewonnen oder ausgelesen.
Bei solchen Geräten muß der Lichtstrahl genau auf die
optische Platte fokussiert werden, damit der Lichtstrahl
den auf der optischen Platte ausgebildeten Spurführungen
genau zu folgen vermag. Zu diesem Zweck sind solche Geräte
mit einer Fokussierservoeinheit zum Feststellen eines
Fokussier- oder Scharfstellzustands, und um ein Objek
tiv stets im Fokussierzustand zu halten, sowie einer
Nachführservoeinheit zum Erfassen einer Nachlauf- oder
Spurführung, und um das Objektiv jederzeit auf diese
Spurführung gerichtet zu halten, versehen. Herkömm
licherweise erfolgt die Feststellung des Fokussier
zustands nach einem astigmatischen Verfahren unter
Verwendung einer astigmatischen Linse, nach dem Grenz
winkelverfahren unter Verwendung eines totalreflektieren
den Prismas oder nach dem Schneidenverfahren unter Ver
wendung einer Schneide. Bei diesen Verfahren wird die
astigmatische Linse, das Prisma oder die Schneide in
den Strahlengang des von der optischen Platte reflek
tierten Lichtstrahls eingebracht, wobei der von der
Linse o.dgl. durchgelassene oder übertragene (trans
mitted) Lichtstrahl zu einem Photodetektor für die
Fokusbestimmung gerichtet wird. Bei einem (anderen)
Verfahren zur Spurfeststellung wird ein Beugungsbild
der Spurführung (tracking guide) erfaßt. Dabei wird
der von der optischen Platte reflektierte Lichtstrahl
zu einem Detektor zum Erfassen des Beugungsbilds ge
leitet.
Bei diesen Fokus- und Spurerfassungsverfahren werden
somit Fokus(sierzustand) und Spur mittels des von der
optischen Platte reflektierten Lichtstrahls bestimmt
oder erfaßt. Wenn daher die optische Platte Kratzer
oder anhaftenden Staub aufweist oder aus irgendeinem
Grund schwingt, kann ein Photodetektor für Fokus- und
Spurerfassung möglicherweise Fehlersignale liefern,
so daß das Objektiv ggf. in einer unvorhergesehenen
Richtung verschoben wird und in manchen Fällen sogar
an der optischen Platte anstößt. In Abhängigkeit von den
Fehlersignalen kann das Objektiv zudem zu einer uner
wünschten Spurführung geführt werden, oder es kann zu
lange dauern, bis das Objektiv wieder zur gewünschten
Nachlauf- oder Spurführung (d.h. Aufzeichnungsspur)
zurückgeführt wird. In manchen Fällen kann dabei in
einer Servoregelschleife Schwingung herbeigeführt wer
den, so daß das Objektiv zu einer Schwingung veranlaßt
wird.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer
Vorrichtung, welche die Stellung eines Objektivs mit
hoher Ansprechempfindlichkeit zu erfassen oder bestim
men vermag.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Bestimmen
der Stellung eines Objektivs, das bewegbar aufgehängt
und längs (einer) vorbestimmten Richtung(en) bewegbar
ist, erfindungsgemäß gelöst durch einen mit dem Objek
tiv mitbewegbaren Spiegel, eine dem Spiegel gegenüber
stehende feste Basis, an der Basis befestigte, dem Spie
gel zugewandte lichtemittierende Mittel, welche Licht
strahlen zum Spiegel emittieren, sowie erste und zweite
Photodetektoren zum Erfassen oder Abgreifen der vom
Spiegel reflektierten Lichtstrahlen und Umwandeln der
selben in elektrische Signale, wobei die Photodetekto
ren längs der vorbestimmten Richtung(en) angeordnet
und an der Basis befestigt sind.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine teilweise in Blockschaltbildform gehal
tene schematische Darstellung eines optischen
Systems bei einem Informations-Aufzeichnung/
Suchgerät mit Fokussier- und Nachführservo
(regel)schleifen,
Fig. 2 und 3 eine Aufsicht bzw. eine Schnittansicht
einer Anordnung eines Stelltriebs (actuator)
zum Ansteuern eines Objektivs mit einer er
findungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung
der Stellung des Objektivs,
Fig. 4 und 5 eine Aufsicht bzw. eine Schnittansicht
einer Reflektor-Koppleranordnung bei der Vor
richtung nach Fig. 2 und 3,
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwi
schen der Stellung des Objektivs und der Größe
eines Fokussierüberwachungssignals, das von
einem mit der Koppleranordnung nach Fig. 4 ver
bundenen Differentialverstärker geliefert wird,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Reflek
tor-Koppleranordnung (reflector-type coupler
arrangement) zur Bestimmung der Stellung eines
Objektivs gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung,
Fig. 8 und 9 eine Aufsicht bzw. eine Schnittansicht
der Koppleranordnung nach Fig. 7,
Fig. 10 eine Aufsicht auf eine Abwandlung der Koppler
anordnung nach Fig. 7,
Fig. 11A bis 11C Aufsichten auf weitere Abwandlungen
der Koppleranordnung nach Fig. 7,
Fig. 11D eine Schnittansicht der Koppleranordnung nach
Fig. 11C und
Fig. 11E eine Schnittansicht einer weiteren Abwandlung
der Koppleranordnung nach Fig. 7.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung (oder
auch Erfassung) der Stellung eines Objektivs ist gemäß
Fig. 1 auf ein Informations-Aufzeichnung/Suchgerät an
gewandt, bei dem ein von einem Halbleiter-Laser 11
divergierend emittierter Laserstrahl L durch eine
Kollimatorlinse 12 in einen parallelen Strahl umge
wandelt und über einen Strahlteiler 13 auf ein Ob
jektiv 14 geworfen wird, um durch letzteres konver
giert zu werden. Der konvergierte Laserstrahl wird
sodann auf eine Aufzeichnungsschicht 10 eines Infor
mations-Aufzeichnungsträgers, z.B. einer optischen
Platte, projiziert, auf welchem Informationen in
Form von Grübchen bzw. sog. Pits oder anderen Auf
zeichnungsdomänen in Nachführ- oder Spurführungen
(im folgenden einfach als "Spuren" bezeichnet) auf
gezeichnet sind oder werden sollen. Im Wiedergewin
nungs- oder Suchmodus (retrieval mode) wird ein vor
bestimmter Laserstrahl vom Halbleiter-Laser 11
emittiert, in den Domänen optisch moduliert und
zum Objektiv 14 zurückgeworfen. In einem Aufzeichnungs
modus wird ein entsprechend der aufzuzeichnenden Infor
mation optisch modulierter Laserstrahl vom Laser 11
emittiert, um auf den Spuren Aufzeichnungsdomänen zu
erzeugen. Sodann wird dieser Strahl wieder zum Objek
tiv 14 zurückgeworfen. Der zurückgeworfene Laserstrahl
wird durch das Objektiv 14 konvergiert, durch den Strah
lenteiler 13 reflektiert und in ein optisches System 18
für Erfassung oder Abgreifung gerichtet. Bei dem in
Fig. 1 dargestellten Informations-Aufzeichnung/Such
gerät ist ein in US-PS 40 23 033 beschriebenes astig
matisches optisches System für das System 18 vorgesehen.
Dabei sind eine Sammellinse 15 und eine zylindrische
Linse 16 als astigmatische Linse auf der optischen Achse
des vom Strahlteiler 13 reflektierten Laserstrahls ange
ordnet. Nach dem Durchgang durch die Linsen 15 und 16
fällt der Strahl auf einen vier lichtempfindliche Be
reiche aufweisenden Photodetektor 17, um durch diesen
in elektrische Signale umgewandelt zu werden. Die Signale
werden durch einen Signalprozessor 19 zwecks Rückgewin
nung von Informationssignalen verarbeitet und außerdem
zu einem Fokussiersignalgenerator 20 und einem Spurfüh
rungs- oder Nachführsignalgenerator 21 geleitet, welche
daraufhin ein Fokussiersignal bzw. ein Nachführsignal
(tracking signal) liefern. In Abhängigkeit von den
Fokussier- und Nachführsignalen wird ein noch näher
zu beschreibender Stelltrieb oder Betätigungsmecha
nismus (actuator) 23 so betätigt, daß das Objektiv 14
in einem Fokussierzustand und auf eine gewünschte Spur
gerichtet gehalten wird.
Ein auf dem Schneidenverfahren beruhendes optisches
Detektorsystem (nicht dargestellt) kann ebenfalls
für die Wiedergewinnung der Informationssignale und
zum Erzeugen der Fokussier- und Nachführsignale be
nutzt werden. Beispiele für das Schneidenverfahren
sind in US-PSen 45 85 933, 45 21 680 und 45 64 460
beschrieben. Bezüglich weiterer Einzelheiten der das
astigmatische Verfahren oder das Schneidenverfahren
anwendenden optischen Systeme sei auf diese US-Psen
Bezug genommen.
Der Stelltrieb 23 für das Objektiv 14 besitzt den in
Fig. 2 und 3 dargestellten Aufbau. Das Objektiv 14
ist in einem zylindrischen Halte-Rahmen 24 montiert,
der an den freien Enden zweier Blattfedern 25 be
festigt ist, welche sich ihrerseits von der Basis
eines zylindrischen Innenrahmens 27 parallel zuein
ander erstrecken. Das Objektiv 14 ist somit durch die
Blattfedern 25 so gehaltert, daß es, wie durch den
Pfeil D 1 angedeutet, unter einem rechten Winkel zur
Verlaufsrichtung der Aufzeichnungs-Spur verschiebbar
ist. Am Rahmen 24 ist ein mit diesem bewegbares Magnet
element 26 befestigt, das in einer an einem Außenrahmen
40 befestigten Magneteinheit 31 angeordnet ist. Letztere
besteht aus zwei Jochen 28, zwei Dauermagneten 29, die
unter Umschließung des Magnetelements 26 miteinander
verbunden sind, sowie um die Joche 28 herumgewickel
ten Spulen 30. Wenn in Abhängigkeit von einem Spur
führungs- oder Nachführsignal ein vorbestimmter Strom
an die Spulen 30 angelegt wird, verschiebt sich das
Magnetelement 26 in Richtung des Pfeils D 1, wobei das
Objektiv 14 auf die bezeichnete Spur gerichtet wird.
Der Innenrahmen 27 ist mittels zweier Spiralfedern 32
aufgehängt, die vom Außenrahmen 40 getragen werden, um
den mit dem Objektiv 14 gekoppelten Innenrahmen 27 so
zu haltern, daß er sich, wie durch den Pfeil D 2 ange
geben, in Richtung der optischen Achse des Objektivs 14
bewegen kann. Der Innenrahmen 27 ist außerdem mit einem
zylindrischen Ring 33 verbunden, um den eine Spule 34
herumgewickelt ist. In Entsprechung zur Spule 34 sind
ein Dauermagnet 35 sowie Joche 36 und 37 am Außenrah
men 40 befestigt. Die Joche 36 und 37 erstrecken sich
dabei in einen Raum zwischen dem Innenrahmen 27 und
dem Ring 33. Wenn somit in Abhängigkeit vom Fokussier
signal ein Strom an die Spule 34 angelegt wird, bewegt
sich der Innenrahmen 27 in Richtung der optischen Achse
des Objektivs 14, um letzteres im Fokussierzustand zu
halten.
In den in Fig. 1 gezeigten Fokussier- und Nachführservo
schleifen wird der von der Aufzeichnungsschicht 10 der
optischen Platte reflektierte Laserstrahl für Fokus- und
Spurbestimmung benutzt. Wenn dabei die optische Platte
Kratzer oder anhaftenden Staub aufweist oder aus irgend
einem Grund schwingt, kann der Photodetektor 17 möglicher
weise Fehlersignale liefern, aufgrund derer das Objektiv
in einer unvorhergesehenen Richtung bewegt wird. Bei der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dagegen der Stelltrieb
23 weiterhin mit einem Erfassungs- oder Detektorsystem
(detection system) zur Überwachung zumindest der Fokussier
servoschleife und vorzugsweise sowohl der Fokussier- als
auch der Nachführservoschleife versehen. Gemäß den Fig. 2
und 3 ist an der Außenfläche oder -seite des das Objektiv
14 halternden Halte-Rahmens 24 ein Spiegel 44 vorgesehen,
während am Außenrahmen 40 eine dem Spiegel 44 zuge
wandte Koppel- oder Koppleranordnung 45 des Reflektor
typs befestigt ist. Die die Ausgestaltung gemäß Fig. 4
und 5 aufweisende Koppleranordnung 45 dient zur Erfas
sung einer Bewegung des Objektivs 14 längs seiner opti
schen Achse. In der Koppleranordnung 45 ist ein licht
emittierendes Element oder Leuchtelement 52, z.B. eine
Leuchtdiode oder Laserdiode, an einer Basis 51 befestigt,
die aus einer mit Epoxyharz beschichteten Glasplatte
oder -scheibe besteht (vgl. Fig. 4 und 5). Zwei Photo
detektoren 53 und 54 sind jeweils auf gegenüberliegen
den Seiten des Leuchtelements 52 angeordnet und symme
trisch zu letzterem an der Basis 51 befestigt. Weiter
hin sind das Leuchtelement 52 und die Photodetektoren
53 und 54 längs der optischen Achse des Objektivs 14,
d.h. in Richtung des Pfeils D 1, angeordnet. Weiterhin
sind zwischen dem Leuchtelement 52 und den Photodetek
toren 53, 54 jeweils Abschirm- oder Abschattungsplatten (shading
plates) 55 bzw. 56 an der Basis 51 befestigt. Auf die
Basis 51 ist ein durchsichtiges Epoxyharz 57 aufgetra
gen, so daß das Leuchtelement, die Photodetektoren 53
und 54 sowie die Platten 55 und 56 in das Epoxyharz 57
eingebettet sind. Der Spiegel 44 und die Koppleranord
nung 45 werden im voraus so angeordnet oder justiert,
daß die vom Leuchtelement 52 emittierten und vom Spie
gel 44 reflektierten Lichtstrahlen gleichmäßig auf die
Photodetektoren 53 und 54 verteilt werden, wenn sich das
Objektiv 14 im Fokussierzustand befindet, d.h. wenn sein
Brennpunkt auf der Aufzeichnungsschicht 10 liegt. Die
Abschattungsplatten 55 und 56 können aus einem Isolier
material, wie Kunststoff, oder aus einem leitfähigen
Material, wie rostfreiem Stahl, bestehen. Wenn die
Platten 55 und 56 aus einem leitfähigen Werkstoff her
gestellt sind, werden ihre Oberflächen mit einem Iso
liermaterial beschichtet; wahlweise können Isolier
elemente auf die mit der Basis 51 und den Photodetek
toren 53 und 54 in Berührung stehenden Flächen der
Platten 55 und 56 aufgebracht werden. Vorzugsweise
sind die gegenüberstehenden Flächen der Platten 55 und
56 auf Spiegelglanz geschliffen, so daß eine Streuung
der vom Leuchtelement 52 ausgehenden Lichtstrahlen ver
hindert wird.
Bei der Koppleranordnung 45 gemäß Fig. 4 und 5 werden
die vom Leuchtelement 52 emittierten Lichtstrahlen ent
weder unmittelbar oder nach Reflexion von den gegenüber
stehenden Flächen der Abschattungsplatten 55 und 56 auf
den Spiegel 44 geworfen. Vom Spiegel 44 werden die
Lichtstrahlen zur Koppleranordnung 45 zurückgeworfen
und von den Photodetektoren 53 und 54 erfaßt. Wenn sich
das Objektiv 14 im Fokussierzustand befindet, besitzen
die von den Photodetektoren 53 und 54 erfaßten oder ab
gegriffenen Lichtstrahlen jeweils gleiche Intensität.
Infolgedessen liefern die Photodetektoren 53, 54 elek
trische Signale jeweils gleicher Größe, wobei Fokussier
Überwachungssignale eines Null-Pegels, welcher den
Fokussierzustand anzeigt, vom Differentialverstärker
58 geliefert werden. Wenn sich das Objektiv 14 im Nicht
fokussierzustand befindet, so daß sein Brennpunkt außer
halb (über oder unter) der Aufzeichnungsschicht 10 liegt,
besitzen die von den Photodetektoren 53 und 54 erfaßten
Lichtstrahlen unterschiedliche Intensitäten. Infolge
dessen werden von den Photodetektoren 53 und 54 elek
trische Signale unterschiedlicher Größen geliefert,
wobei der Differentialverstärker 58 den Nichtfokussier
zustand anzeigende Impulse oder Fokussier-Überwachungs
signale eines Minus-Pegels (vgl. Fig. 6) liefert. Nach
Maßgabe der Fokussier-Überwachungssignale kann der Stell
trieb 23 unmittelbar angesteuert werden, um das Objek
tiv 14 in den Fokussierzustand zu bringen. Wenn dann
ein Fokussierservoschleifensystem arbeitet, befindet
sich ein Erfassungs- oder Detektorsystem zur Überwachung
der Fokussierservoschleife ständig in Betrieb, um damit
die Lieferung von Überwachungssignalen zu einer nicht
dargestellten Monitor- oder Überwachungsschaltung auf
rechtzuerhalten. Falls das Schleifensystem jedoch feh
lerhaft arbeitet, wird es durch die Überwachungsschal
tung mit dem Stelltrieb 23 verbunden, um diesen damit
zu betätigen. Wenn das Schleifensystem normal arbeitet,
ist es vom Stelltrieb 23 getrennt, so daß es nur durch
die Überwachungsschaltung überwacht wird.
Bei der Koppleranordnung 45 gemäß Fig. 4 und 5 werden
die vom Leuchtelement 52 emittierten Lichtstrahlen
durch die Abschirm- oder Abschattungsplatten 55 und 56
daran gehindert, die Photodetektoren 53 und 54 unmittel
bar oder nach Reflexion von der aufgetragenen durch
sichtigen Epoxyharzschicht 57 zu erreichen. Die Licht
strahlen werden nämlich durch die gegenüberstehenden
Flächen der Platten 55 und 56 reflektiert und zum Spie
gel gerichtet. Hierdurch wird eine Beeinflussung der
Photodetektoren 53 und 54 durch Störsignale verhindert.
Mit der beschriebenen Ausführungsform kann mithin die
Stellung des Objektivs mit hoher Empfindlichkeit oder
Ansprechempfindlichkeit bestimmt werden.
In den Fig. 7, 8 und 9 ist ein Erfassungs- oder Detek
torsystem für sowohl die Fokussier- als auch die Nach
führservoschleife dargestellt. Bei der in Fig. 7 ge
zeigten Koppleranordnung 45 sind vier Photodetektoren
53 A, 53 B, 54 A und 54 B symmetrisch zum Leuchtelement 52
an der Basis 51 angeordnet. Die Photodetektoren 53 A
und 54 A sind dabei längs der optischen Achse des Ob
jektivs 14 bzw. in Richtung des Pfeils D 1 angeordnet.
Die Photodetektoren 53 B und 54 B liegen in derselben
Anordnung vor. Weiterhin sind die Photodetektoren 53 A
und 53 B sowie die Photodetektoren 54 A und 54 B in einer
Richtung D 2 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Aufzeich
nungs-Spuren angeordnet. Der Spiegel 44 und die Koppler
anordnung 45 werden im voraus so angeordnet oder justiert,
daß vom Leuchtelement 52 emittierte und durch den Spiegel
44 reflektierte Lichtstrahlen gleichmäßig auf die Photo
detektoren 53 A und 54 A bzw. 53 B und 54 B verteilt werden,
wenn sich das Objektiv 14 im Fokussierzustand befindet,
d.h. wenn der Brennpunkt des Objektivs 14 auf der Auf
zeichnungsfläche 10 liegt. Wenn das Objektiv 14 auf eine
spezifische oder gezeichnete Spur gerichtet ist, so daß
der konvergierte Laserstrahl dieser Spur einwandfrei
nachfolgt, werden die vom Element 52 emittierten und
durch den Spiegel 44 reflektierten Lichtstrahlen gleich
mäßig auf die Photodetektoren 53 A und 53 B bzw. 54 A und
54 B verteilt. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist
außerdem als Abschattungs- oder Abschirmplatte ein
zylindrisches Element 56 vorgesehen, während gemäß
Fig. 9 an der Öffnung des zylindrischen Elements eine
Sammellinse 61 angeordnet ist, durch welche die Richt
wirkung der zum Spiegel 44 geleiteten Lichtstrahlen
verbessert wird.
Bei der Koppleranordnung 45 gemäß Fig. 8 und 9 werden
die vom Leuchtelement 52 emittierten Lichtstrahlen
durch die Sammellinse 61 konvergiert und wirksam zum
Spiegel 44 gerichtet, durch letzteren zur Koppleran
ordnung 45 zurückgeworfen und dann durch die Photo
detektoren 53 A, 54 A, 53 B und 54 B erfaßt bzw. abgegrif
fen. Wenn sich das Objektiv 14 im Fokussierzustand be
findet, liegen die durch die Photodetektoren 53 A und 53 B
bzw. 54 A und 54 B abgegriffenen Lichtstrahlen mit jeweils
gleicher Intensität vor. Infolgedessen besitzt ein Sum
menausgangssignal von einer Addierstufe 62 zum Addieren
der elektrischen Signale von den Photodetektoren 53 A
und 53 B dieselbe Größe wie ein Summenausgangssignal
von einer Addierstufe 63 zum Addieren der elektrischen
Signale von den Photodetektoren 54 A und 54 B. In Abhängig
keit davon liefert ein Differentialverstärker 66 Fokus
sier-Überwachungssignale des Pegels "Null" zur Anzeige
des Fokussierzustands. Wenn sich das Objektiv 14 im
Nichtfokussierzustand befindet, so daß sein Brennpunkt
außerhalb der Aufzeichnungsschicht 10 liegt, besitzen
die von den Photodetektoren 53 A und 53 B bzw. 54 A und
54 B erfaßten oder abgegriffenen Lichtstrahlen unter
schiedliche Intensitäten. Infolgedessen liefern die
Addierstufen 62 und 63 elektrische Signale unter
schiedlicher Größen oder Pegel, während ein Differen
tialverstärker 67 den Nichtfokussierzustand angebende
Impulse bzw. Fokussier-Überwachungssignale eines Minus-
Pegels liefert. Wenn das Objektiv 14 auf eine vorge
sehene Spur gerichtet ist, besitzen die von den Photo
detektoren 53 A und 54 A bzw. 53 B und 54 B abgegriffenen
Lichtstrahlen jeweils gleiche Intensität. Infolgedes
sen besitzt ein Summenausgangssignal von einer Addier
stufe 65 zum Addieren der elektrischen Signale von den
Photodetektoren 53 A und 54 A dieselbe Größe wie ein Sum
menausgangssignal von einer Addierstufe 64 zum Addieren
der elektrischen Signale von den Photodetektoren 53 B
und 54 B. Daraufhin liefert der Differentialverstärker
66 Spur- oder Nachführüberwachungssignale des Null-
Pegels, welcher anzeigt, daß der konvergierte Laser
strahl einer richtigen Aufzeichnungs-Spur nachfolgt.
Wenn das Objektiv 14 nicht auf die vorgesehene Spur
gerichtet ist, besitzen die durch die Photodetektoren
53 A und 54 A bzw. 53 B und 54 B abgegriffenen Lichtstrah
len jeweils unterschiedliche Intensität. Infolgedessen
unterscheidet sich das Summenausgangssignal von der
Addierstufe 65 zum Addieren der elektrischen Signale
der Photodetektoren 53 A und 54 A eine andere Größe als
das Summierausgangssignal von der Addierstufe 64 zum
Addieren der elektrischen Signale der Photodetektoren
53 B und 54 B. Daraufhin liefert der Differentialverstär
ker 67 Impulse, die anzeigen, daß der konvergierte
Laserstrahl der richtigen Aufzeichnungs-Spur nicht
nachfolgt, bzw. Nachführüberwachungssignale eines
Minus-Pegels. In Abhängigkeit von den Fokussier
und Nachführüberwachungssignalen kann der Stelltrieb
23 unmittelbar angesteuert werden, um das Objektiv 14
im Fokussierzustand und einwandfrei auf die richtige
Spur gerichtet zu halten. Wenn ein Fokussier- und
Nachführservoschleifensystem arbeitet, ist das Er
fassungs- oder Detektorsystem zur Überwachung der
Fokussier- und Nachführservoschleifen ständig in
Betrieb, so daß die Überwachungssignale fortlaufend
zur nicht dargestellten Überwachungsschaltung gelie
fert werden. Falls das Schleifensystem dagegen fehler
haft arbeitet, ist oder wird es durch die Überwachungs
schaltung mit dem Stelltrieb 23 verbunden, so daß
letzterer betätigt wird. Wenn das Schleifensystem
normal arbeitet, ist es vom Stelltrieb 23 getrennt,
so daß es nur durch die Überwachungsschaltung über
wacht wird.
Bei der Koppleranordnung 45 gemäß Fig. 8 und 9 werden
die vom Leuchtelement 52 emittierten Lichtstrahlen wirk
sam bzw. mit hohem Wirkungsgrad auf den Spiegel gerich
tet, so daß Fokussierzustand und Spurnachführung genau
erfaßt oder bestimmt werden können.
Die Anordnung der Photodetektoren 53 A, 54 A, 53 B und 54 B
ist nicht auf diejenige nach den Fig. 7 bis 9 beschränkt.
Wahlweise können die Photodetektoren auf die in den
Fig. 10 und 11A bis 11C dargestellte Weise angeordnet
sein. Bei der Koppleranordnung 45 gemäß Fig. 10 sind
vier Photodetektoren 68 bis 71 symmetrisch zum licht
emittierenden Element oder Leuchtelement 52 an der
Basis 51 angeordnet. Dabei sind die Photodetektoren
68 und 69 längs der optischen Achse des Objektivs 14
bzw. in Richtung des Pfeils D 1 angeordnet, während
die Photodetektoren 70 und 71 in Richtung des Pfeils
D 2 angeordnet sind. Außerdem sind die Photodetektoren
68 und 69 mit einem Differentialverstärker 66 zum Er
zeugen von Fokussier-Überwachungssignalen verbunden,
während die Photodetektoren 70 und 71 mit einem Nach
führüberwachungssignale erzeugenden Differentialver
stärker 67 verbunden sind.
Mit der Koppleranordnung 45 gemäß Fig. 10 können
Fokussierzustand und Spurnachführung ebenfalls ge
nau erfaßt werden.
Abwandlungen der Anordnungen der Abschirm- oder Abschat
tungsplatte 56 sind beispielsweise in den Fig. 11A
bis 11C dargestellt. Dabei sind den Teilen von Fig. 1
bis 9 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern
wie vorher bezeichnet.
Wenn bei den beschriebenen Ausführungsformen die Inten
sität der vom Leuchtelement, speziell von einer Leucht
diode 52 emittierten Lichtstrahlen nicht ausreichend
ist, können gemäß Fig. 11C zwei oder mehr lichtemittierende
Elemente bzw. Leuchtelemente 52 A und 52 B an der Basis 51
angeordnet sein. Bei der Koppleranordnung 45 gemäß Fig. 11C
sind die Leuchtelemente 52 A und 52 B vorzugsweise in Reihe
geschaltet, um den den Leuchtelementen 52 A und 52 B zuzu
führenden Strom zu verringern und eine ausreichende
Leuchtintensität zu erzielen. Bei der Anordnung nach
Fig. 11C sind die Leuchtelemente 52 A und 52 B gemäß Fig. 11D
auf an der Basis 51 vorgesehenen Leitermustern 82 bzw. 84
montiert. Die jeweiligen Kathoden der Leuchtelemente
52 A und 52 B sind mit ihren entsprechenden Leitermustern
82 bzw. 84 verbunden, während ihre Anoden über Verbin
dungsdrähte 88 bzw. 90 mit Leitermustern 82 bzw. 86
verbunden sind. Die Leuchtelemente 52 A und 52 B sind auf
diese Weise in Reihe geschaltet. Die Koppleranordnung
mit den in Reihe geschalteten Leuchtelementen 52 A und
52 B ist nicht auf die Ausgestaltung gemäß Fig. 11C oder
11D beschränkt, sondern kann in der Weise abgewandelt
werden, daß die Leuchtelemente 52 A und 52 B gemäß Fig. 11E
schichtartig übereinander gestapelt sind.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Koppler
anordnung gemäß Fig. 4 dazu benutzt werden, eine Ab
weichung des Objektivs 14 längs der Richtung D 2 fest
zustellen, um das Objektiv 14 auf die vorgesehene Auf
zeichnungs-Spur (tracking guide) zu richten. Bei der
Koppleranordnung sind das Leuchtelement 52 und die
Photodetektoren 53, 54 längs der Richtung D 2 ange
ordnet, so daß der Differentialverstärker 58 nur das
Nachführüberwachungssignal und nicht das Fokussier
Überwachungssignal liefert.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das mit
einem durch das Objektiv übertragenen Lichtstrahl
arbeitende Fokussier- und Nachführdetektorsystem
sicher den Photodetektor für Fokussier- und Nach
führerfassung oder -bestimmung an der Erzeugung von
Fehlersignalen hindern, die zu einer Bewegung des
Objektivs in einer unerwarteten Richtung führen
können,wenn die optische Platte Kratzer oder Staub
aufweist oder aus irgendeinem Grund schwingt. Da
hierbei Fokussier- und Nachführzustand (focus and
track) mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kön
nen, läßt sich das Objektiv sicher und schnell in
einer vorbestimmten Stellung positionieren.
Claims (14)
1. Vorrichtung zum Bestimmen der Stellung eines Objek
tivs, das bewegbar aufgehängt und längs (einer) vor
bestimmten Richtung(en) bewegbar ist, gekennzeichnet
durch
einen mit dem Objektiv (14) mitbewegbaren Spiegel (44),
eine dem Spiegel (44) gegenüberstehende feste Basis (51),
an der Basis (51) befestigte, dem Spiegel (44) zu gewandte lichtemittierende Mittel (52; 52 A, 52 B), welche Lichtstrahlen zum Spiegel (44) emittieren, sowie
erste und zweite Photodetektoren (53, 54, 53 A, 53 B, 54 A, 54 B, 68, 69, 70, 71) zum Erfassen oder Abgrei fen der vom Spiegel (44) reflektierten Lichtstrah len und Umwandeln derselben in elektrische Signale, wobei die Photodetektoren (53, 54, 53 A, 53 B, 54 A, 54 B, 68, 69, 70, 71) längs der vorbestimmten Rich tung(en) (D 1, D 2) angeordnet und an der Basis (51) befestigt sind.
einen mit dem Objektiv (14) mitbewegbaren Spiegel (44),
eine dem Spiegel (44) gegenüberstehende feste Basis (51),
an der Basis (51) befestigte, dem Spiegel (44) zu gewandte lichtemittierende Mittel (52; 52 A, 52 B), welche Lichtstrahlen zum Spiegel (44) emittieren, sowie
erste und zweite Photodetektoren (53, 54, 53 A, 53 B, 54 A, 54 B, 68, 69, 70, 71) zum Erfassen oder Abgrei fen der vom Spiegel (44) reflektierten Lichtstrah len und Umwandeln derselben in elektrische Signale, wobei die Photodetektoren (53, 54, 53 A, 53 B, 54 A, 54 B, 68, 69, 70, 71) längs der vorbestimmten Rich tung(en) (D 1, D 2) angeordnet und an der Basis (51) befestigt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen mit den ersten und zweiten Photodetektoren
(53, 54, 53 A, 53 B, 54 A, 54 B, 68, 69, 70, 71) ver
bundenen ersten Differentialverstärker (58, 66, 67)
zum Erzeugen eines ersten Überwachungssignals ent
sprechend der Differenz zwischen den von ersten und
zweiten Photodetektoren (53, 54, 53 A, 53 B, 54 A, 54 B,
68, 69, 70, 71) gelieferten elektrischen Signalen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine die lichtemittierenden Mittel (52, 52 A, 52 B)
und die Photodetektoren (53, 54, 53 A, 53 B, 54 A, 54 B,
68, 69, 70, 71) auf der Basis (51) abdeckende durch
sichtige Abdeckeinheit (57).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein zwischen den lichtemittierenden Mitteln (52, 52 A,
52 B) und dem Spiegel (44) angeordnetes Sammel(linsen)
element (61) zum Konvergieren der von den licht
emittierenden Mitteln (52, 52 A, 52 B) emittierten
Lichtstrahlen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine zwischen den Photodetektoren (53, 54, 53 A, 53 B,
54 A, 54 B, 68, 69, 70, 71) und den lichtemittierenden
Mitteln (52, 52 A, 52 B) angeordnete Abschattungs- bzw.
Abschirmeinheit (55, 56), um die von den lichtemittieren
den Mitteln (52, 52 A, 52 B) emittierten Lichtstrahlen
daran zu hindern, die Photodetektoren (53, 54, 53 A, 53 B,
54 A, 54 B, 68, 69, 70, 71) unmittelbar zu erreichen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Objektiv (14) eine optische Achse (D 1) auf
weist und längs der vorbestimmten Richtung (D 2) prak
tisch senkrecht zur optischen Achse (D 1) bewegbar ist
und daß die ersten und zweiten Photodetektoren (53, 54,
53 A, 53 B, 54 A, 54 B, 68, 69, 70, 71) längs der vorbe
stimmten Richtung(en) (D 1, D 2) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Objektiv (14) eine längs der (einen) vorbe
stimmten Richtung (D 2) verlaufende optische Achse
(D 2) aufweist und längs der optischen Achse beweg
bar oder verschiebbar ist und daß die ersten und
zweiten Photodetektoren (53, 54, 53 A, 53 B, 54 A, 54 B,
68, 69, 70, 71) längs der optischen Achse (D 2) ange
ordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch
dritte und vierte Photodetektoren (68, 69, 70, 71)
zum Erfassen oder Abgreifen der vom Spiegel (44) re
flektierten Lichtstrahlen und Umwandeln derselben in
elektrische Signale, wobei die dritten und vierten
Photodetektoren (68-71) in der vorbestimmten Rich
tung (D 2) praktisch senkrecht zur optischen Achse (D 1)
und praktisch symmetrisch in bezug auf die licht
emittierenden Mittel angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch
eine zwischen den Photodetektoren (68-71) und den
lichtemittierenden Mitteln (52, 52 A, 52 B) angeord
nete Abschattungs- oder Abschirmeinheit (55, 56),
um die von den lichtemittierenden Mitteln (52, 52 A,
52 B) emittierten Lichtstrahlen daran zu hindern,
die Photodetektoren (68-71) unmittelbar zu er
reichen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch
einen mit den dritten und vierten Photodetektoren
(68-71) verbundenen zweiten Differentialverstär
ker (66, 67) zur Erzeugung eines zweiten Über
wachungssignals entsprechend der Differenz zwi
schen den von den dritten und vierten Photodetek
toren (68-71) gelieferten elektrischen Signalen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
dritte und vierte Photodetektoren (53 A, 53 B, 54 A, 54 B)
zum Erfassen oder Abgreifen der vom Spiegel (44) re
flektierten Lichtstrahlen und Umwandeln derselben in
elektrische Signale, wobei die dritten und vierten
Photodetektoren (53 A, 53 B, 54 A, 54 B) längs der opti
schen Achse (D 1), die ersten und dritten Photodetek
toren (53 A, 53 B, 54 A, 54 B) in der bestimmten Richtung
(D 2) praktisch senkrecht zur optischen Achse (D 1) und
die zweiten und vierten Photodetektoren (53 A, 53 B,
54 A, 54 B) ebenfalls in der bestimmten Richtung (D 2)
praktisch senkrecht zur optischen Achse (D 1) angeord
net sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch
eine zwischen den Photodetektoren (53 A, 53 B, 54 A,
54 B) und den lichtemittierenden Mitteln (52, 52 A, 52 B)
angeordnete Abschattungs- oder Abschirmeinheit (55, 56),
um die von den lichtemittierenden Mitteln (52, 52 A, 52 B)
emittierten Lichtstrahlen daran zu hindern, die Photo
detektoren (53, 54, 53 A, 53 B, 54 A, 54 B) unmittelbar
zu erreichen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch
eine erste Addierstufe (62) zum Addieren der elek
trischen Signale von den ersten und dritten Photo
detektoren (53 A, 53 B) zwecks Erzeugung eines ersten
Summensignals, eine zweite Addierstufe (63) zum
Addieren der elektrischen Signale von den zweiten
und vierten Photodetektoren (54 A, 54 B) zwecks Er
zeugung eines zweiten Summensignals, einen mit erster
und zweiter Addierstufe (62, 63) verbundenen ersten
Differentialverstärker (66) zum Erzeugen eines ersten
Überwachungssignals entsprechend der Differenz zwi
schen erstem und zweitem Summensignal, eine dritte
Addierstufe (65) zum Addieren der elektrischen Signale
von erstem und zweitem Photodetektor (53 A, 54 A) zwecks
Erzeugung eines dritten Summensignals, eine vierte
Addierstufe (64) zum Addieren der elektrischen
Signale von drittem und viertem Photodetektor (54 A,
54 B) zwecks Erzeugung eines vierten Summensignals
und einen mit dritter und vierter Addierstufe (65,
64) verbundenen zweiten Differentialverstärker zum
Erzeugen eines zweiten Überwachungssignals entsprechend
der Differenz zwischen drittem und viertem Summensignal.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die lichtemittierenden Mittel (52, 52 A, 52 B) zwei
(miteinander) in Reihe geschaltete Leuchtdioden (52 A,
52 B) umfassen.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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