DE3800255A1 - Fokusfehlerdetektor fuer ein plattenabspielgeraet - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lichtstrahlenfokussiereinrichtung zur Verwendung in einem Plattenabspielgerät und speziell auf eine Fokusfehlerdetektorvorrichtung, die einen drei Felder aufweisenden Photodetektor enthält.

Plattenspieler zur Wiedergabe von Information, die auf einer Bildplatte, einer Digitalschallplatte oder dergleichen aufgezeichnet ist, verwenden Fokusservovorrichtungen zur Aufrechterhaltung einer genauen Fokussierung eines Informationsabtastlichtpunktes auf die Aufzeichnungsfläche der Platte. Bei einer solchen Fokusservovorrichtung wird der Fokusfehler einer den Lichtstrahl sammelnden Linse zur Fokussierung des Lichtstrahls auf die Aufzeichnungsfläche der Platte ermittelt, und die Position der Linse längs der optischen Achse des Lichtstrahls wird in Übereinstimmung mit dem ermittelten Fokusfehler nachgestellt.

Zur Ermittlung von Fokusfehlern sind mehrere Verfahren verwendet worden, zu denen das Astigmatismusverfahren, ein Strahldurchmessermeßverfahren, ein Messerkantenverfahren und ein Verfahren des kritischen Winkels gehören. Von diesen Verfahren verwenden das Astigmatismusverfahren und das Strahldurchmessermeßverfahren einen streifenförmigen Photodetektor, der eine Lichtempfangsfläche aufweist, die in drei Sektionen unterteilt ist. Diese Sektionen sind im wesentlichen in bezug auf eine sog. Bezugsachse hintereinander angeordnet. Der Lichtstrahl, der auf einen solchen Photodetektor auftrifft, erzeugt drei Photodetektorausgänge, die je nach Position des Lichtstrahls in bezug auf die Sektionen des Photodetektors abgegeben werden.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines optischen Systems, das Teil einer Fokusfehlerdetektorvorrichtung ist und das Astigmatismusverfahren erläutert. In der Zeichnung wird ein Lichtstrahl von einer Lichtquelle 1, beispielsweise einer Laserdiode emittiert. Der Lichtstrahl fällt durch einen Strahlteiler 2 auf eine Sammellinse 3 und wird von diesem auf die Aufzeichnungsfläche einer Platte 4 fokussiert. Der von der Aufzeichnungsfläche der Platte 4 reflektierte Lichtstrahl verläuft wieder durch die Linse 3 und trifft auf einen Abschnitt 2 a des Strahlteilers 2, von wo aus er auf eine Zylinderlinse 5 reflektiert wird.

Die Linse 5 verleiht dem reflektierten Strahl einen Astigmatismus und bewirkt, daß der so geänderte Strahl auf eine Lichtempfangsfläche eines Photodetektors, beispielsweise des Photodetektors 6 in Fig. 7 gerichtet wird. Ein solcher Photodetektor ist in bezug auf die Zylinderlinse 5 derart angeordnet, daß die Lichtempfangsfläche des Photodetektors eine Stellung einnimmt, in der in bezug auf zwei Fokuslinien L₁ und L₂, die in Fig. 6 dargestellt sind, ein Querschnitt des Lichtflusses, der von der Linse 5 abgegeben wird, kreisförmig ist.

Wie Fig. 7 zeigt, erhält man einen Fokusfehler FE in Übereinstimmung mit dem Ausdruck P _A -(P _B +P _C ). Diesen Ausdruck erhält man wie folgt. Die Lichtempfangsausgänge P _B und P _C werden in einem Addierer 7 addiert, und der Ausgang des Addierers 7 wird einem negativen Eingang eines Differenzverstärkers 8 zugeführt. Der Ausgang P _A des mittleren Abschnitts A des Photodetektors 6 wird dem positiven Eingang des Differenzverstärkers 8 zugeführt.

In Übereinstimmung mit dem erläuterten Astigmatismusverfahren wird die Querschnittsgestalt des Lichtstrahls elliptisch, wenn die Linse 3 aus der Fokussierstellung verschoben wird, wie in den Abschnitten (A) und (C) von Fig. 8 gezeigt. Ein richtig fokussierter Strahl würde im Querschnitt kreisförmig sein und würde wie in (B) in Fig. 8 gezeigt erscheinen. In jedem Falle würde ein unfokussierter Strahl zur Folge haben, daß die Summe der Ausgänge P _B +P _C entweder steigt (Abschnitt A) oder abnimmt (Abschnitt C).

Beim Strahldurchmesser-Meßverfahren wird hingegen ein optisches System verwendet, das von dem beim Astigmatismusverfahren verwendeten etwas abweicht. Die Ergebnisse werden unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Ein richtig fokussierter Strahl würde wie in (B) von Fig. 9 erscheinen. Ein falsch fokussierter Strahl würde so wie bei (A) oder (C) von Fig. 9 erscheinen, d. h. der Durchmesser eines unfokussierten Strahls würde größer oder kleiner als gewünscht sein. Beide Situationen (A) oder (C) in den Fig. 8 und 9 erzeugen somit einen Fokusfehler FE, der nicht Null ist, während die Situationen (B) in den Fig. 8 und 9 ein Fokusfehlersignal ergeben, das Null ist, d. h. P _A -(P _B +P _C ) = 0.

In den Vorrichtungen, die bei den obengenannten Fokusfehlerdetektorverfahren verwendet werden, sind die Breiten b und c der äußeren Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C des Photodetektors 6, gemessen längs einer Achse senkrecht zur oben erwähnten Bezugsachse (d. h. in der Richtung senkrecht zu den Trennungslinien in der Lichtempfangsfläche) so ausgewählt, daß sie wenigstens so groß wie die Breite a des mittleren Lichtempfangsflächenabschnitts A sind. D. h., im Falle, daß die Mitte des Lichtstrahls und die Mitte der Lichtempfangsfläche nicht zusammenfallen und tatsächlich voneinander längs der oben erwähnten zweiten Achse abweichen, wird ein von Null verschiedenes Fokusfehlersignal FE in Übereinstimmung mit der Größe dieser Abweichung erzeugt.

Es sei beispielsweise angenommen, daß ein Lichtstrahl auf den Photodetektor wie in Fig. 10 gezeigt fällt. Diese Figur zeigt eine gewisse Abweichung der Mitte des Lichtstrahls von der Mitte des Photodetektors. Wenn die Mitte des Lichtstrahls gegenüber der Mitte des Photodetektors bewegt wird, können Ausgänge der verschiendenen Abschnitte A bis C so erhalten werden, wie in Fig. 11 gezeigt. In dieser Figur stellt die Abszisse das Ausmaß der Abweichung der Mitte des Lichtstrahls von der Mitte der Lichtempfangsfläche dar, wobei dem Lichtstrahl ein Radius von 1 gegeben ist, und die Ordinate stellt das Ausgangspegel der Lichtempfangsflächen der Fig. 7 und 10 dar. Der Ausgangspegel kann auf 1 gesetzt werden, wenn die Lichtempfangsfläche sämtliches Licht des abgegebenen Lichtstrahls aufnimmt, wie in Fig. 7 gezeigt. In diesem Falle sind die Breiten b und c des Photodetektors 6 auf die Breite a des mittleren Lichtempfangsflächenabschnitts eingestellt (a = b = c = 0,808). Die Auswahl jener Breitenwerte macht die Menge des vom mittleren Abschnitt A empfangenen Lichts gleich der Summe der entsprechenden Mengen des von den Abschnitten B und C empfangenen Lichts, wenn der Lichtstrahl richtig fokussiert ist, wie in den Fig. 8(B) und 9(B) gezeigt. Wie man in Fig. 11 erkennt, besteht für die verschiedenen Photodetektorausgänge P _A , P _B und P _C beim Aufbau des Photodetektors nach den Fig. 7 und 10 ein sehr begrenzter Bereich, in welchem die Differenz P _A -(P _B +P _C ) dicht bei 0 ist.

Betrachtet man hingegen die andere Situation, bei der der Photodetektor die in Fig. 12 gezeigte Gestalt hat, bei der die Breiten B und C auf einen Wert gleich 2,0 eingestellt sind, dann läßt sich das Verhältnis des Fokusfehlersignals in bezug auf Abweichungen eines Lichtstrahlzentrums vom Zentrum des Photodetektors so darstellen, wie in Fig. 13 gezeigt. Auch hier ergibt sich ein sehr kleiner Bereich, der den Nullpunkt auf der Abszisse umgrenzt, bei dem die Differenz P _A -(P _B +P _C ) im wesentlichen gleich 0 ist.

Es ist bei bekannten Vorrichtungen daher schwierig, ein stabiles Fokusfehlersignal FE zu erhalten, weil selbst relativ kleine Abweichungen der Mitte des Lichtstrahls von der Mitte des Photodetektors, gemessen längs der oben erwähnten zweiten Achse, große Änderungen im Pegel des Fokusfehlersignals hervorrufen können.

Im Hinblick auf die obigen Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fokusfehlerdetektorvorrichtung anzugeben, die ein stabiles Fokusfehlersignal über einen breiteren Bereich der Abweichung des Lichtstrahlzentrums vom Zentrum des Photodetektors, gemessen längs einer Achse senkrecht zu einer Achse, in bezug auf die der Photodetektor in wenigstens drei Abschnitte unterteilt ist, abgibt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

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

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Fokusfehlerdetektorvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm, das vier Positionen (A)-(D) eines Lichtstrahls in bezug auf eine Lichtempfangsfläche des Photodetektors zeigt;

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen einer Abweichung einer Lichtstrahlmitte in bezug auf eine Photodetektormitte und dem Pegel eines Fokusfehlersignals zeigt;

Fig. 4(A)-4(D) eine relative Größe eines Lichtstrahls, der auf einen Photodetektor auftrifft, in bezug auf einen Photodetektor unterschiedlicher Größen;

Fig. 5 ein Diagramm bezüglich eines Verhältnisses zwischen einer Breite a eines mittleren Abschnitts eines Photodetektors mit drei Abschnitten in bezug auf Breiten b und c für einen Lichtstrahl mit einem Querschnittsdurchmesser von 1;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Lichtstrahlerzeugungsvorrichtung, die das Astigmatismusverfahren verwendet;

Fig. 7 ein Beispiel einer Fokusfehlersignalerzeugungsvorrichtung, die einen Photodetektor mit drei Abschnitten verwendet;

Fig. 8(A)-8(C) verschiedene Gestalten von Lichtstrahlen auf einem gegebenen Photodetektor, wie sie gemäß dem Astigmatismusverfahren erzeugt würden;

Fig. 9(A)-9(C) Lichtstrahlgestalten auf einer gegebenen Photodetektoroberfläche, wie sie entsprechend einem Strahldurchmesser-Meßverfahren erzeugt würden;

Fig. 10 ein Beispiel einer Lichtstrahlabweichung in bezug auf einen Photodetektor, der drei Abschnitte gleicher Breite aufweist;

Fig. 11 eine Darstellung des Verhälnisses zwischen dem Umfang der Abweichung des Lichtstrahls von der Mitte eines Photodetektors gemessen längs der oben erwähnten zweiten Achse und einem Pegel eines Fokusfehlerausgangssignals vom Photodetektor nach Fig. 10;

Fig. 12 ein Beispiel einer Lichtstrahlabweichung von der Mitte eines Photodetektors mit drei Abschnitten, der äußere Abschnitte größerer Breite als der des mittleren Abschnitts aufweist, und

Fig. 13 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Umfang der Abweichung einer Lichtstrahlmitte von einer Photodetektormitte wie in Fig. 12 gezeigt und der Amplitude des erzeugten Fokusfehlersignals.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Wenn ein Lichtstrahl auf einen Photodetektor fällt, dann ist der Ausgang P _o des Photodetektors im allgemeinen wie folgt:

P _o = ∫s p ( σ ) d σ,

wobei S eine Einfallsfläche des Lichtstrahls und ρ ( σ ) eine Lichtdichte an verschiedenen Punkten σ in der Fläche S darstellen. Wenn die Lichtempfindlichkeitsfläche des Photodetektors in drei Lichtempfangsabschnitte A,B und C unterteilt wäre, die Breiten a, b bzw. c aufweisen und ausreichende Längen in Richtung der Teilungslinien aufweisen, wie in Fig. 1 gezeigt, und wenn der Umfang der Abweichung der Mitte des Lichtstrahls von der Mitte der Lichtempfangsfläche des Photodetektors durch h dargestellt wird, dann lassen sich die Ausgänge P _A , P _B und P _C der Lichtempfangsoberflächenabschnitte A, B und C wie folgt ausdrücken:

P _A = ∫S _A (h) ρ ( σ )d σ
P _B = ∫S _B (h) ρ ( σ )d σ
P _C = ∫S _C (h) ρ ( σ )d σ

wobei S _A (h), S _B (h) und S _C (h) jeweils Einfallsflächen auf den Lichtempfangsoberflächenabschnitten A, B und C darstellen. Wenn der Signalverstärkungsfaktor für den Ausgang des Lichtempfangsoberflächenabschnitts A so eingestellt ist, daß er 1 ist, und wenn die Signalverstärkungsfaktoren für die Ausgänge der Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C so eingestellt sind, daß sie β bzw. γ sind, dann läßt sich das Fokusfehlersignal FE, das mit der Schaltung nach Fig. 1 erzeugbar ist, wie folgt ausdrücken:

FE = P _A -( β P _B +γ P _C ) = ∫S _A (h) ρ ( σ ) d σ-{∫S _B (h) ρ ( σ ) d σ+∫S _C (h)-ρ ( s ) d σ}

Unter der Annahme, daß die Signalverstärkungsfaktoren β und γ im voraus eingestellt sind, dann werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Breiten a, b und c der Lichtempfangsoberflächenabschnitte A, B und C so ausgewählt, daß sie die Ungleichung

2r+dc<a+b+c

erfüllen, wobei dc den Umfang der Abweichung des Lichtstrahls von der Mitte der Lichtempfangsoberfläche in der Teilungsrichtung der Lichtempfangsoberfläche in einem fokussierten Zustand darstellt, wenn ein Wert für das Fokusfehlersignal FE einen vorbestimmten Maximalwert FE _o nicht überschreitet, und r den Radius des Lichtstrahlquerschnitts darstellt. Wenn die Signalverstärkungsfaktoren σ, β und γ sich ändern, dann ändern sich selbstverständlich die entsprechenden Werte für die Breiten a, b und c entsprechend. Weiterhin, wenn der Wert des Lichtpunktradius r ermittelt wird, wenn σ = 1, dann wird die Breite a des Lichtempfangsoberflächenabschnitts A entsprechend bestimmt, und die Werte der Breiten b und c der Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C und die Größen der Signalverstärkungsfaktoren β und γ werden in bezug auf die Größe der Breite a bestimmt.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird der Maximalwert FE _o auf einen Wert gesetzt, der im wesentlichen gleich 0 ist, jedoch derart, daß ein annehmbarer Wertebereich für dc maximal wird. Die Breiten b und c der Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C und die Signalverstärkungsfaktoren β und γ werden daher in bezug auf die Breite a des Lichtempfangsoberflächenabschnitts A so ausgewählt, daß der Lichstrahlmittenabweichungsbereich, in welchem der Umfang der Änderung des Fokusfehlersignals FE im wesentlichen gleich 0 ist, maximal wird.

Das vorangehend Gesagte läßt sich durch das folgende Integral ausdrücken:

wobei u und v jeweils die kleinsten und größten Werte des vorangehenden maximalen Abweichungsbereiches dc darstellen. Eine Fokusfehlerdetektorvorrichtung mit verbesserter Stabilität läßt sich daher erreichen, indem die Werte b und c und die Signalverstärkungsfaktoren β und γ in bezug auf die Breite a so eingestellt werden, daß (v-u) maximal wird.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ein einfaches spezifisches Beispiel erläutert. Zur Vereinfachung der Erklärung sei angenommen, daß in einem fokussierten Zustand die Gestalt des Lichtstrahls auf der Lichtempfangsfläche des Photodetektors 6 stets vollständig kreisförmig ist und die Lichtintensitätsverteilung innerhalb des Kreises gleichförmig ist. Die einfallende Lichtmenge P _o auf dem Photodetektor 6 in einem Stellungsverhältnis zum Photodetektor 6 wie in (A)-(D) in Fig. 3 gezeigt, läßt sich dann wie folgt erhalten:

• (1) P _o = 0, im Zustand (A), bei dem die Bedingung 2c-w<2r, oder 2c+w<2r befriedigt wird;
• im Zustand (B), bei welchem die Bedingung 2r≧2c-w≧-2r, oder 2c+w<2r befriedigt wird;
• (3) P _o = π r², im Zustand (C), bei dem die Bedingung 2c-w<-2r, oder 2c+w<2r befriedigt wird; und
• im Zustand (D), bei dem die Bedingung 2r≧2c+w≧-2r, oder 2c-w<2r befriedigt ist, wobeirden Radius des Lichtstrahls in Querschnittsrichtung darstellt,cdie Distanz zwischen der Mitte des Lichtstrahls und der Mitte der Lichtempfangsfläche des Photodetektors 6 in der Oberflächenteilungsrichtung darstellt, wdie Breite des Photodetektors 6 in der Oberflächenteilungsrichtung darstellt, xeine Integrationskonstante und eine Ordinate in der Teilungsrichtung der Lichtempfangsoberfläche des Photodetektors 6 (in der Richtung senkrecht zu einer Teilungsliniedarstellt.

Fig. 3 zeigt eine Änderung im Fokusfehlersignalpegel in bezug auf den Umfang der Bewegung der Lichstrahlenmitte in Oberflächenteilungsrichtung. Spezieller zeigt Fig. 3 ein Verhältnis zwischen der Änderung der Differenz zwischen der Einfallslichtmenge auf dem mittleren Empfangsoberflächenabschnitt A und der Summe der Einfallslichtmengen auf den gegenüberliegenden seitlichen Lichtempfangsoberflächenabschnitten B und C im Falle, daß die Breite a des mittleren Lichtempfangsoberflächenabschnitts A des Photodetektors 6, in welchem die Mitte des Lichtstrahls liegt, auf der Grundlage des vorangehenden Ausdrucks so ausgewählt ist, daß eine Hälfte der Gesamtmenge des empfangenen Lichts auf den Lichtempfangsoberflächenabschnitt A fällt. In der Zeichnung stellt die Abszisse die Position der Mitte des Lichtstrahls in der Teilungsrichtung dar, wenn der Strahlradius auf 1 normiert ist, und die Ordinate stellt den Wert des Fokusfehlersignals P _A -(P _B +P _C ) dar, wenn die Gesamtmenge des empfangenen Lichts als 1 normiert ist.

Weiterhin zeigen die Kurven (1) bis (4) von Fig. 3 die Ergebnisse, wenn Photodetektoren verwendet werden, die die in den Diagrammen (1) bis (4) von Fig. 3 dargestellten Gestalten aufweisen. Die Kurven (1), (3) und (4) stellen die jeweiligen Fälle für einen Photodetektor dar, der eine Lichtempfangsoberfläche aufweist, die in der Breite gleich dem Lichtstrahldurchmesser ist (a = 0,808 und b = c = 0,596). Ein Photodetektor, bei dem jede der Breiten b und c der beiden seitlichen Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C gleich der Breite a des mittleren Lichtempfangsoberflächenabschnitts A(a = b = c = 0,808) sind, und ein Photodetektor, in welchem die Summe der Breite a des mittleren Lichtempfangsoberflächenabschnitts A mit einer der Breiten b und c der beiden seitlichen Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C gleich dem Lichtstrahldurchmesser ist (a = 0,808 und b = c = 1,192) sind ebenfalls dargestellt.

In jedem der Fälle (1), (3) und (4) beträgt der Umfang der Bewegung der Mitte des Lichtstrahls von der Mitte der Lichtempfangsoberfläche, in der eine Fokusbewegung erlaubt ist (der maximale Lichtstrahlabweichungsbereich) nicht mehr als 10% des Lichtstrahlradius, und in einer solchen Anordnung wird die Fokussteuerung in bezug auf die Bewegung des Lichtstrahls in der Teilungsrichtung bemerkenswert instabil.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die entsprechenden Breiten b und c der seitlichen Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C in bezug auf die Breite a des mittleren Lichtempfangsoberflächenabschnitts A jedoch so gewählt, daß der Lichtstrahlabweichungsbereich maximal wird, und als Ergebnis der numerischen Berechnung werden die optimalen Werte für die Breiten der beiden seitlichen Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C gleich b = c = 0,7 (wie im Falle (2) von Fig. 4 gezeigt). Wenn ein so aufgebauter Photodetektor verwendet wird, dann wird die Breite des maximalen Abweichungsbereiches auf 86% des Lichtpunktradius vergrößert, wodurch die Fokussteuerstabilität bemerkenswert verbessert wird. In einer solchen Anordnung können die Breiten b und c in bezug auf die Breite a so gewählt werden, daß eine Änderung im Wert (P _B +P _C ) nahe dem mittleren Abschnitt der Lichtempfangsoberfläche des Photodetektors 6 am meisten einer Änderung von P _A ähnlich wird. Die Breite a kann wie gewünscht gewählt werden, solange sie kleiner als der Durchmesser ist.

Der Wert von jeder der Breiten b und c der Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C in bezug auf die Breite a des mittleren Lichtempfangsoberflächenabschnitts A kann durch numerische Berechnung unter Verwendung eines Computers erhalten werden, der optische Bedingungen, wie beispielsweise die Datenpunktgestalt der Platte, die Leistungsfähigkeit eines optischen Systems, die Eigenschaften des Laserlichts und die Lichtintensitätsverteilung in dem Lichtstrahl, um nur einige Faktoren zu nennen, in Betracht zieht. Wenn der Radius r des Lichtstrahls bestimmt ist, dann ist auch die Breite a des mittleren Lichtempfangsoberflächenabschnitts A bestimmt. Jede der Breiten b und c der beiden seitlichen Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C kann daher derart bestimmt werden, daß, wenn die Werte der Breiten b und c ausreichend größer als die Breite a des Lichtempfangsoberflächenabschnitts A sind und die Signalverstärkungsfaktoren β und γ im voraus eingestellt sind, der Lichtstrahl in der Teilungsrichtung der Lichtempfangsoberfläche verschoben werden kann, während das Fokusfehlersignal FE beobachtet wird, so daß die Position des Lichtstrahlaußendurchmessers an der Stelle der Verschiebung, die gerade eben kleiner als dc ist, zu einer der Lichtempfangsbereichsgrenzpositionen gemacht wird (d. h. eine äußere Begrenzung des Abschnitts B oder C). Zu diesem Zeitpunkt ändern sich die Werte der Breiten b und c der Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C, wie oben erwähnt, wenn sich die Signalverstärkungsfaktoren β und γ ändern.

Die Breite a des mittleren Lichtempfangsflächenabschnitts A in der vorbeschriebenen Ausführungsform ist so gewählt, daß die Hälfte des Lichts in der Mitte der Lichtaufnahmefläche empfangen wird. Selbst wenn dies nicht der Fall ist, dann kann im fokussierten Zustand das Fokusfehlersignal jedoch zu 0 gemacht werden, wenn der Aufbau derart ist, daß Verstärker 9 und 10 vorgesehen sind, um die Ausgänge P _B und P _C der Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C so zu verstärken, daß das Fokusfehlersignal FE einer Differenz zwischen dem Ausgang P _A des Lichtempfangsoberflächenabschnitts A und der Summe der Ausgänge der Lichtempfangsoberflächenabschnitte B und C nach Verstärkung durch Verstärkungsfaktoren β und γ entspricht.

Fig. 5 zeigt das Verhältnis zwischen der Breite a und jeder der Breiten b und c im Falle, daß man jede der Breiten b und c in bezug auf die Breite a erhält, wenn der Lichtstrahlradius auf 1 normiert ist, wie oben erwähnt. D. h., die Signalverstärkungsfaktoren β und γ werden so bestimmt, daß sie das Fokusfehlersignal FE zu 0 machen, wenn die Mitte des Lichtstrahls und die Mitte der Lichtempfangsoberfläche zusammenfallen, und jede der Breiten b und c wird in bezug auf die Breite a so bestimmt, daß der Abweichungsbereich, in welchem das Fokusfehlersignal FE im wesentlichen gleich 0 ist, in Übereinstimmung mit den Signalverstärkungsfaktoren β und γ maximiert wird.

Die Beschreibung der vorangehenden Ausführungsform wurde in bezug auf eine Anordnung gegeben, bei der der Lichtstrahl in dem Zustand fokussiert wird, in welchem die äußere Gestalt des Lichtflusses des Lichtstrahls im wesentlichen kreisförmig ist. Die Erfindung ist daher auf das oben beschriebene Strahldurchmesser-Meßverfahren anwendbar. Die äußere Gestalt des Lichtflusses kann jedoch elliptisch sein, so daß die Erfindung auch auf das Astigmatismusverfahren anwendbar ist.

Obgleich die vorangehende Beschreibung der Einfachheit halber an einem Fall gegeben wurde, bei dem die Gestalt des Lichtstrahlquerschnitts kreisförmig ist und bei dem die Lichtintensitätsverteilung gleichförmig ist, kann die optimale Gestalt des Photodetektors mit derselben Berechnung ermittelt werden, wie im vorangehenden Beispiel, selbst wenn die Gestalt des Lichtstrahlquerschnitts wegen eines Koma nicht gleichförmig ist oder selbst im Falle, daß die Lichtintensitätsverteilung nicht gleichförmig ist. Obgleich die Breiten und die Signalverstärkungsfaktoren so eingestellt sind, daß b = c und β = γ gelten, lassen sich die gleichen Wirkungen auch im Falle erzielen, daß b≠c und β≠γ. Obgleich der Fall erläutert worden ist, bei dem der Signalverstärkungsfaktor α für den Ausgang des Lichtempfangsoberflächenabschnitts A mit 1 gewählt ist, so daß der Ausgang nicht verstärkt wird, kann selbstverständlich dieser Verstärkungsfaktor auch von 1 abweichen.

Fernerhin, obgleich das Beispiel an einem Fall erläutert wurde, bei dem der Photodetektor in drei Abschnitte unterteilt ist, erfährt die vorliegende Erfindung dadurch keine Einschränkung, sie ist vielmehr auch auf den Fall anwendbar, bei dem die Lichtempfangsoberfläche in mehr als drei Abschnitte unterteilt ist. Im Falle, daß die Teilungslinien des Photodetektors keine Empfindlichkeit haben, oder im Falle, daß in das System Licht einstreut, ändert sich die Lichtempfangsfläche tatsächlich entsprechend, und daher kann die Gestalt des Photodetektors in der gleichen Weise wie bei der vorangehenden Ausführungsform in Übereinstimmung mit der Änderung bestimmt werden.

Obgleich die Breite eines jeden der Lichtempfangsoberflächenabschnitte auf der Annahme bestimmt wurde, daß die Gesamtfläche eines jeden der Lichtempfangsoberflächenabschnitte des Photodetektors als Lichtempfangsbereich in der vorhergehenden Ausführungsform benutzt wird, kann der Lichtempfangsbereich des Photodetektors durch Begrenzungseinrichtungen im Lichtweg begrenzt werden, um den Lichtstrahl teilweise abzuschneiden. Die gleichen Wirkungen erhält man durch eine Bestimmung der Breite eines jeden der begrenzten Lichtempfangsbereiche.

Claims (10)

1. Lichtstrahlfokussierung in einem Plattenwiedergabegerät, enthaltend
eine Lichtstrahlenquelle,
eine Lichtempfangseinrichtung, die in bezug auf eine erste Achse in drei Lichtempfangsabschnitte unterteilt ist, enthaltend einen ersten Lichtempfangsabschnitt mit einer ersten Breite (a) gemessen längs einer zweiten Achse senkrecht zu der ersten Achse, und zweite und dritte Lichtempfangsabschnitte zu beiden Seiten des ersten Lichtempfangsabschnitts in einer Richtung der zweiten Achse, die zweite und dritte Breiten (b und c) aufweisen, gemessen längs der genannten zweiten Achse, wobei das Lichtempfangselement derart positioniert ist, daß es eine optische Achse des von der Lichstrahlenquelle emittierten Lichtstrahls schneidet, wobei erste, zweite und dritte Photodetektorausgänge jeweils in Abhängigkeit vom Auftreffen der Lichtstrahlen auf die ersten, zweiten und dritten Lichtempfangsabschnitte erzeugt werden, wobei der Lichtstrahl einen Radius r an einem Auftreffpunkt mit der Lichtempfangsoberfläche aufweist; und
eine Fokusfehlersignalerzeugungseinrichtung zur Kombination der genannten ersten, zweiten und dritten Ausgänge, um ein Fokusfehlersignal zu erzeugen, das für einen Fokusfehler kennzeichnend ist, wobei die Lichtstrahlfokussiervorrichtung so arbeitet, daß der Pegel des Fokusfehlersignals unter einem Bezugswert gehalten wird, und wobei die ersten, zweiten und dritten Breiten (a, b, c) dem folgenden Zusammenhang gehorchen: 2r+dc<a+b+c,wobei dc eine Maximaldistanz ist, um die der Lichtstrahl längs der genannten zweiten Achse von der Mitte des ersten Lichtempfangsabschnitts abweichen kann, während der Pegel des Fokusfehlersignals noch immer unter dem Bezugswert bleibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Photodetektorausgang mit einem ersten Wert multipliziert wird, um einen ersten multiplizierten Photodetektorausgang zu erzeugen, wobei die Fokusfehlersignalerzeugungseinrichtung enthält:
eine Einrichtung zum Multiplizieren des zweiten Photodetektorausgangs mit einem zweiten Wert, um einen zweiten multiplizierten Photodetektorausgang zu erzeugen;
eine Einrichtung zum Multiplizieren des dritten Photodetektorausgangs mit einem dritten Wert, um einen dritten multiplizierten Photodetektorausgang zu erzeugen;
eine Einrichtung zum Addieren des zweiten und dritten multiplizierten Photodetektorausgangs, um einen summierten Ausgang zu erzeugen, und
eine Einrichtung zum Ableiten einer Differenz zwischen dem ersten multiplizierten Photodetektorausgang und dem summierten Ausgang, um das Fokusfehlersignal zu erzeugen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokusfehlersignalerzeugungseinrichtung weiterhin eine Einrichtung zum Multiplizieren des ersten Photodetektorausgangs mit dem ersten Wert aufweist, um den genannten ersten multiplizierten Photodetektorausgang zu erzeugen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wert gleich 1 ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten Werte einander gleich sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten Breiten einander gleich sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert im wesentlichen gleich 0 ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten, zweiten und dritten Breiten einander gleich sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten Breiten gleich 0,7 sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Breite so gewählt ist, daß sie 2r nicht überschreitet.