DE3833330A1 - Signalverarbeitungsvorrichtung und verfahren zum liefern genauer digitaldaten mit einfachem aufbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zum Liefern genauer Digitaldaten, die vorzugsweise in einer optischen Plattenvorrichtung zum Umsetzen eines Fokus-Fehlersignals, eines Spur-Fehlersignales od. dgl. in Digitaldaten verwendet werden.

Optische Plattenvorrichtungen erfordern verschiedene Steuerungssysteme, um genau Daten aufzuzeichnen oder wiederzugeben. Eines von diesen ist ein Fokussiersteuerungssystem. Bei der Fokussiersteuerung wird der durch Oberflächenablenkung oder Auf-Ab-Bewegung der Plattenoberfläche bei umlaufender optischer Platte verursachte Fokussierfehler erfaßt und ein optisches System, wie beispielsweise eine Objektivlinse, parallel zur optischen Achse des Laserstrahles gemäß der Größe des erfaßten Fokussierfehlers bewegt, um eine optische Fokussierung abzuschließen. Um den Fokussierfehler zu erfassen, werden beispielsweise zwei Photosensoren verwendet, aus deren beiden Ausgangssignalen eine Differenz abgeleitet wird. Dann wird ein Strom entsprechend der Signaldifferenz zu einer Objektivlinsen-Ansteuerspule gespeist, um die Objektivlinse in die richtige Fokussierstellung (fokussierte Stellung) zu setzen. Das heißt, der Laserstrahl wird auf die optische Platte mittels einer Kondensor- oder Sammellinse fokussiert, das von der optischen Platte reflektierte Licht wirkt auf die beiden Photosensoren ein, und die Fokussiersteuerung wird dann bewirkt, um die Differenz zwischen den beiden Ausgangssignalen von den Photosensoren auf Null zu verringern.

Im allgemeinen wird bei der Datenaufzeichnungsoperation der Laserausgangsstrahl auf einen größeren Wert als bei der Datenwiedergabeoperation eingestellt, so daß die auf die beiden Photosensoren einwirkende Lichtmenge groß wird, was zur Lieferung eines größeren Photosensor-Ausgangsstromes führt. Als Ergebnis wird die Schleifenverstärkung eines Fokussier-Steuergliedes groß. Um die Schleifenverstärkung des Fokussiersteuergliedes auf einem konstanten Wert zu halten und das Servosystem zu stabilisieren, wird ein Analog-Dividierer oder ein Digital-Dividierer zur Normierung des Photosensor-Ausgangssignales benutzt.

Wenn ein Analog-Dividierer eingesetzt wird, so wird ein Differenzsignal von zwei Ausgangssignalen durch ein Summensignal hiervon dividiert (normiert), das Ergebnis wird einem Analog/Digital-(A/D-)Umsetzungsprozeß unterworfen, und dann wird die Fokussiersteuerungsoperation gemäß Digitaldaten bewirkt, die in dem A/D-Umsetzungsprozeß erhalten sind. Wenn dagegen der Digital-Dividierer benutzt wird, so werden ein Differenzsignal von zwei Ausgangssignalen und ein Summensignal hiervon einem A/D-Umsetzungsprozeß jeweils unterworfen, und dann wird die Fokussiersteuerungsoperation gemäß Digitaldaten bewirkt, die durch Dividieren der A/D-umgesetzten Daten mittels des Digital-Dividierers erhalten sind.

Wenn jedoch der Analog- oder Digital-Dividierer verwendet wird, so wird das Fokussiersteuerglied in seinen Abmessungen groß und extrem aufwendig. Wenn insbesondere der Digital-Dividierer benutzt wird, so ist es erforderlich, eine hohe Bezugsspannung zu erzeugen, um eine ganze A/D-Umsetzung zu erhalten, wenn eine größere Lichtmenge auf die Photosensoren einwirkt. Wenn dagegen die einfallende Lichtmenge klein ist, wird die Bezugsspannung niedrig, und die Auflösung für die A/D-Umsetzung wird vermindert. Unter Berücksichtigung dieser Ausführungen besteht Bedarf an einer Vorrichtung, die genaue Digitaldaten abzuleiten vermag.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Signalverarbeitungsvorrichtung zu schaffen, die ohne komplizierten Aufbau genaue Digitaldaten erzeugen kann; auch soll ein Signalverarbeitungsverfahren geschaffen werden, das genaue Digitaldaten liefern kann, ohne einen komplizierten Aufbau zu erfordern.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 4 und bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7 erfindungsgemäß durch die in den jeweiligen kennzeichnenden Teilen dieser Patentansprüche enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung schafft also eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Signalen von einem Detektor, der wenigstens erste und zweite Bereiche zum Erzeugen elektrischer Signale nach Empfangen einer physikalischen Größe hat, mit einer ersten Operationseinrichtung zum Ableiten der Summe der elektrischen Signale von wenigstens den ersten und zweiten Bereichen des Detektors, um ein erstes Operationssignal zu erzeugen, das eine vorbestimmte Amplitude aufweist, mit einer zweiten Operationseinrichtung zum Ableiten der Differenz zwischen den elektrischen Signalen von wenigstens den ersten und zweiten Bereichen des Detektors, um ein zweites Operationssignal zu erzeugen, und mit einer Umsetzungseinrichtung zum Umsetzen des durch die zweite Operationseinrichtung erzeugten zweiten Operationssignales in Digitaldaten gemäß einer Umsetzungsverstärkung, die durch die Amplitude des ersten Operationssignales bestimmt ist, das durch die erste Operationseinrichtung erzeugt ist.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Erfassen eines Lichtstrahles von einem optischen Speicher mit den Verfahrensschritten: Fokussieren des Lichtstrahles auf den optischen Speicher durch ein optisches Element, Erfassen des Lichtstrahles von dem optischen Speicher durch einen Detektor, der einen ersten Erfassungsteil zum Erzeugen eines ersten Lichtstrahles entsprechend der dadurch erfaßten Menge des Lichtstrahles und einen zweiten Erfassungsteil zum Erzeugen eines zweiten Signales entsprechend der dadurch erfaßten Menge des Lichtstrahles hat, Addieren des ersten Signales und des zweiten Signales durch einen Addierer, um ein erstes Operationssignal zu erzeugen, das eine vorbestimmte Amplitude aufweist, Subtrahieren des zweiten Signales vom ersten Signal durch einen Subtrahierer, um ein zweites Operationssignal zu erzeugen, Umsetzen des durch den Subtrahierer erzeugten zweiten Operationssignales in die Digitaldaten durch einen Umsetzer entsprechend einer Umsetzungsverstärkung, die durch die Amplitude des durch den Addierer erzeugten ersten Operationssignales bestimmt ist, und Einstellen der Lage des optischen Elementes bezüglich des optischen Speichers durch ein Einstellglied gemäß den Digitaldaten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer optischen Plattenvorrichtung, auf die ein Signalprozessor der vorliegenden Erfindung angewandt ist,

Fig. 2 ein Diagramm mit einem Signalprozessor nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 die Beziehung zwischen einer Bezugsspannung, welche den Digitalumsetzungsbereich für ein Analog-Eingangssignal festgelegt, und umgesetzten Daten in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2,

Fig. 4A und 4B Wellenformdiagramme, die eine Bezugsspannung anzeigen, welche sich gemäß verschiedenen Mengen des einfallenden Lichtes in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 verändert,

Fig. 5 ein Diagramm mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung von Fig. 2 in einem Fall, in welchem eine Summensignal-Prozessorschaltung einschließlich einer Konstantspannungsschaltung verwendet wird,

Fig. 6 ein Diagramm mit einem Signalprozessor nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 die Beziehung zwischen einer den Digitalumsetzungsbereich für ein analoges Eingangssignal definierenden Bezugsspannung und Umsetzungsdaten in dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 ein Diagramm, das Digitaldaten anzeigt, die durch Umsetzen einer Bezugsspannung erhalten sind, welche sich gemäß verschiedenen Mengen an einfallendem Licht in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 verändert,

Fig. 9 ein Diagramm mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 in einem Fall, in welchem eine Summensignal-Verarbeitungsschaltung einschließlich einer Konstantspannungsschaltung verwendet wird,

Fig. 10 ein Diagramm mit einem Signalprozessor nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Fall, in welchem der Signalprozessor von Fig. 2 in einem anderen Teil als der optischen Plattenvorrichtung verwendet wird,

Fig. 11 einen Schnitt mit dem Aufbau eines Halbleiter-Detektorelementes, das in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10 verwendet wird, und

Fig. 12A und 12B Wellenformdiagramme, die eine Bezugsspannung anzeigen, welche sich nach verschiedenen Mengen des einfallenden Lichtes in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10 verändert.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer optischen Plattenvorrichtung, bei welcher Signalprozessoren 31 und 31 a verwendet werden.

Eine optische Platte 1 läuft mit konstanter Drehzahl mittels eines Gleichstrommotores 2 um, der durch ein Motorsteuerglied 18 gesteuert ist. Das Datenaufzeichnen und die Wiedergabe bezüglich der optischen Platte 1 werden mittels eines optischen Gebers oder Abtasters 3 bewirkt. Der optische Abtaster 3 ist auf einer Ansteuerspule 13 festgelegt, die den sich bewegenden Teil eines Linearmotores 41 bildet, und die Ansteuerspule 13 ist mit einem Linearmotor-Steuerglied 17 verbunden. Ein Linearmotor-Lagerdetektor 26, der mit dem Signalprozessor 31 a verbunden ist, ist so ausgelegt, daß er die Anzeige einer auf den optischen Abtaster 3 befestigten optischen Skala 25 erfaßt und zwei Ausgangssignale bezüglich der Position oder Lage der optischen Skala 25 erzeugt. Die Ausgangssignale sind einer vorbestimmten Verarbeitung durch den Signalprozessor 31 a unterworfen, was weiter unten näher erläutert werden wird, und dann sind sie in das Linearmotor-Steuerglied 17 über eine Zentraleinheit (CPU) 23 und einen Digital/Analog-(D/A)Umsetzer 33 eingespeist. Das Linearmotor-Steuerglied 17 steuert den Linearmotor 41 gemäß den empfangenen Signalen.

Ein (nicht gezeigter) Dauermagnet ist auf dem festen Teil des Linearmotors 41 befestigt. Wenn die Ansteuerspule 13 durch das Linearmotor-Steuerglied 17 angeregt wird, wird der optische Abtaster 3 in einer Radialrichtung der optischen Platte 1 bewegt oder verfahren.

Der optische Abtaster 3 umfaßt einen Halbleiterlaser 9, eine Kollimatorlinse 11 a, einen Strahlleiter 11 b, eine Objektivlinse 6, ein Halbprisma 11 c, Fokussierlinsen 10 und 11 d, eine Messerkante oder -schneide 12 und Photodetektoren 7 und 8.

Wenn Daten aufgezeichnet oder wiedergegeben werden, so wird der Halbleiterlaser 9 durch das Laser-Steuerglied 14 angesteuert. Der vom Laser 9 erzeugte Laserstrahl wird zur Kollimatorlinse 11 a übertragen und von dieser kollimiert bzw. parallel gerichtet. Der Strahlleiter 11 b teilt den kollimierten Lichtstrahl in zwei Strahlkomponenten, von denen eine zur Objektivlinse 6 übertragen wird. Die Objektivlinse 6 fokussiert den Lichtstrahl auf eine voreingestellte Spur auf der Oberfläche der optischen Platte 1. Das von der optischen Platte 1 reflektierte Licht wird zu dem Halbprisma 11 c über die Objektivlinse 6 und den Strahlleiter 11 b übertragen und dann in zwei Lichtkomponenten geteilt. Eine der durch das Halbprisma 11 c geteilten Lichtkomponenten wird zum Photodetektor 8 über die Kondensorlinse 10 übertragen. Die andere Lichtkomponente wird zum Photodetektor 7 über die Kondensorlinse 11 d und die Messerkante 12 übertragen.

Der optische Abtaster 3 umfaßt weiterhin Ansteuerspulen 4 und 5 zum Ansteuern der Objektivlinse 6. Diese Objektivlinse 6 ist, wenn sie durch die Ansteuerspule 5 angesteuert wird, entlang der optischen Achse der Linse 6 beweglich, und sie ist entlang der Oberfläche der optischen Platte 1 beweglich, wenn sie durch die Ansteuerspule 4 angesteuert wird.

Der Photodetektor 7, der aus zwei Photodetektorzellen 7 a und 7 b besteht, gibt nach Empfang des Lichtes zwei elektrische Signale ab. Die Ausgangssignale sind einer vorbestimmten Signalverarbeitung im Signaldetektor 31 unterworfen und werden zum Fokussiersteuerglied 15 über die Zentraleinheit 23 und den D/A-Umsetzer 22 gespeist. Ein Ausgangssignal des Fokussiersteuergliedes 15 wird zur Fokussieransteuerspule 5 gespeist und so gesteuert, daß der Laserstrahl auf die optische Platte 1 fokussiert wird.

Der Photodetektor 8, der aus zwei Photodetektorzellen 8 a und 8 b besteht, liefert zwei elektrische Signale nach Empfang des Lichtes. Die beiden Ausgangssignale werden zu einem Differenzverstärker Op 1 gespeist, der seinerseits ein Differenzsignal dazwischen erzeugt. Das Differenzsignal entspricht dem Spurfehler. Das Spurfehlersignal wird zum Spursteuerglied 15 gespeist, das seinerseits ein Spursteuersignal zum Linearmotor-Steuerglied 17 und zur Ansteuerspule 4 für die Spursteuerung speist.

Ausgangssignale des Photodetektors 8 werden auch zu einer Videoschaltung 19 gespeist, in der Bilddaten und Adreßdaten (Spurzahl, Sektorzahl und dgl.) wiedergegeben werden.

Die wiedergegebenen Daten können auf einer Anzeige 29 nach Verarbeitung angezeigt werden.

Das Lasersteuerglied 14, das Fokussiersteuerglied 15, das Spursteuerglied 16, das Linearmotorsteuerglied 17, das Motorsteuerglied 18 und die Videoschaltung 19 sind mittels der Zentraleinheit 23 über eine Busleitung 20 gesteuert. Die Zentraleinheit 23 führt vorbestimmte Aufgaben oder Tasks gemäß dem im Speicher 24 gespeicherten Programm abhängig von Befehlen aus, die über eine Operationstafel oder Betriebstafel 30 eingegeben sind. Weiterhin ist der Digital/Analog-Umsetzer 22 vorgesehen, um Daten zwischen der Zentraleinheit 23 und jedem Steuerglied aus dem Fokussiersteuerglied 15, dem Spursteuerglied 16 und dem Linearmotor-Steuerglied 17 übertragen zu lassen.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das einen Signalprozessor 31 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Der Signalprozessor 31 umfaßt Verstärkerschaltungen 120 und 121, einen Differenzverstärker 122, einen Addierer 123, einen Analog/Digital-Umsetzer 21 und einen Invertierverstärker 125.

Im folgenden wird die Fokussiersteuerungsoperation erläutert, die mittels des erfindungsgemäßen Signalprozessors 31 bewirkt ist. Die Ausgangssignale der Photodetektorzellen 7 a und 7 b, die den Photodetektor 7 bilden, sind jeweils zu den Verstärkerschaltungen 120 und 121 gespeist. Ein Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 121 ist zu einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 122 und zu einem Eingangsanschluß des Addierers 123 gespeist, der als eine Additionsschaltung arbeitet. Ein Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 120 ist zu einem invertierenden Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 122 gespeist, der als ein Subtrahierer arbeitet. Ein Ausgangssignal des Differenzverstärkers 122 ist als ein analoges Eingangssignal (Vin: Fokus-Fehlersignal) zu einem Signaleingangsanschluß 21 a des Analog/Digital-Umsetzers 21 gespeist. Ein Ausgangssignal (Summensignal) des Addierers 123 ist als eine Bezugsspannung (Vref⁺) an einen Bezugsspannungseingangsanschluß 21 b des Analog/Digital-Umsetzers 21 und gleichzeitig als eine Bezugsspannung (Vref ^-) an einen Bezugspannungseingangsanschluß 21 c des Analog/Digital-Umsetzers 21 über den Invertierverstärker 125 gelegt. Der Analog/Digital-Umsetzer 21 setzt ein analoges Eingangssignal (Fokus-Fehlersignal), das vom Differenzverstärker 122 eingespeist ist, in Digitaldaten (Fokus-Ehler-Erfassungssignal) gemäß den Umsetzungskennlinien entsprechend den Bezugsspannungen (Vref⁺ und Vref ^-) um, die vom Addierer 123 und vom Invertierverstärker 125 eingespeist sind.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Umsetzungskennlinien oder -werte so bestimmt, daß der Bereich zwischen den Bezugsspannungen "Vref⁺" und "Vref ^-" in mehrere Spannungswerte unterteilt wird und entsprechenden Digitalwerten von jeweiligen Spannungswerten zugewiesen ist. Beispielsweise sind Digitalwerte "FF_H", "80_H" und "00_H" jeweils entsprechenden Bezugspannungen "+Vref (V)", "0(V)" und "-Vref (V)" zugewiesen.

Auf diese Weise kann die Umsetzungsverstärkung, mit der das Analogsignal, das als das Fokus-Fehlersignal eingespeist ist, in Digitaldaten umgesetzt wird, gemäß dem Ergebnis der Addition des Addierers 123 oder der Summe der auf den Photodetektor 7 einfallenden Lichtmengen gesteuert werden. Wenn beispielsweise die auf den Photodetektor 7 einfallende Lichtmenge klein ist (in der Wiedergabe-Betriebsart), so wird eine Bezugsspannung eines niedrigen Spannungspegels zur Umsetzung eines Analogsignales in Digitaldaten verwendet, wie dies in Fig. 4A gezeigt ist, und wenn die einfallende Lichtmenge groß ist (in der Aufzeichnungs-Betriebsart), so wird eine Bezugsspannung eines hohen Spannungspegels zur Umsetzung eines Analogsignales in Digitaldaten benutzt, wie dies in Fig. 4B dargestellt ist.

Selbst wenn so die auf den Photodetektor 7 einfallende Lichtmenge entsprechend einer Änderung in der Stärke des Laserstrahles in den Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Betriebsarten verändert wird, kann die Analog/Digital-Umsetzung mit konstanten Erfassungseigenschaften oder -kennlinien bewirkt werden.

Ein Ausgangssignal des Analog/Digital-Umsetzers 21 wird zur Zentraleinheit 23 gespeist, die als eine Signalverarbeitungsschaltung arbeitet. Die Zentraleinheit 23 führt verschiedene Verarbeitungen, wie beispielsweise eine Phasenkompensation und den Aufbau oder Abbau der Fokussier-Steuerschleife, aus, wenn Digitaldaten vom Analog/Digital-Umsetzer 21 eingespeist sind. Nach Abschluß der Verarbeitungen speist die Zentraleinheit 23 Ausgangsdaten zum Digital/Analog-Umsetzer 22. Der Digital/Analog-Umsetzer 22 setzt die von der Zentraleinheit 23 ausgegebenen Daten in ein Analogsignal (Fokus-Fehler-Korrektursignal) um und speist das umgesetzte Signal zum Fokussier-Steuerglied 15.

Das Fokussier-Steuerglied 15 speist eine entsprechende Strommenge zur Spule 5 gemäß der Amplitude des vom Digital/Analog-Umsetzer 22 eingespeisten Signales, um die Objektivlinse 4 um einen entsprechenden Abstand in einer Richtung senkrecht zur Aufzeichnungsfläche der optischen Platte 1 (entlang der optischen Achse des Laserstrahles) zu bewegen. Als Ergebnis wird die Objektivlinse 6 in die Fokussierstellung gebracht.

Im folgenden wird der Betrieb der in Fig. 2 gezeigten Schaltung näher erläutert. Bei der Datenwiedergabe-Betriebsart wird ein kontinuierlich schwacher Laserstrahl vom Halbleiterlaser 14 erzeugt. Dagegen wird in der Datenaufzeichnungs-Betriebsart ein großer Strom intermittierend zum Halbleiterlaser 14 gespeist, um den Halbleiterlaser 14 zu veranlassen, intermittierend einen starken Laserstrahl abzugeben. Auf diese Weise wird ein Laserstrahl hoher Stärke (Aufzeichnungsstrahl) vom Halbleiterlaser 14 in der Aufzeichnungs-Betriebsart erzeugt, und ein Laserstrahl schwacher Intensität (Wiedergabestrahl) wird vom Halbleiterlaser 14 in der Wiedergabe-Betriebsart erzeugt.

In jeder der Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Betriebsarten wird das von der optischen Platte 1 reflektierte Licht in einem parallelen Lichtstrahl mittels der Objektivlinse 6 umgewandelt. Das parallele Licht wird zur Projektionslinse 11 d durch das Halbprisma 11 c nach Durchgang durch den Strahlteiler 11 b reflektiert und wirkt dann auf den Photodetektor 7 mittels der Projektionslinse 11 d ein. Somit werden elektrische Signale entsprechend dem einfallenden Licht von den Photodetektorzellen 7 a bzw. 7 b erzeugt und zu den Verstärkerschaltungen 120 bzw. 121 gespeist.

Die Ausgangssignale von den Verstärkerschaltungen 120 und 121 werden zu einem Differenzverstärker 122 und einem Addierer 123 gespeist. Dann speist der Differenzverstärker 122 ein Ausgangssignal entsprechend einer Differenz zwischen den Erfassungssignalen von den Photodetektorzellen 7 a und 7 b zum Analog/Digital-Umsetzer 21.

Der Addierer 123 erzeugt ein Summensignal, das der Gesamtsumme der auf den Photodetektor 7 einfallenden Lichtmengen entspricht und das durch Zusammenaddieren der Erfassungssignale von den Photodetektorzellen 7 a und 7 b erhalten ist, und speist das Summensignal zu dem Bezugspannungseingangsanschluß 21 b des Analog/Digital-Umsetzers 21. Weiterhin wird das Summensignal vom Addierer 123 durch den Invertierverstärker 125 invertiert und dann zum Bezugsspannungseingangsanschluß 21 c des Analog/Digital-Umsetzers 21 gespeist.

Als Ergebnis setzt der Analog/Digital-Umsetzer 21 ein als ein Fokus-Fehlersignal vom Differenzverstärker 122 eingespeistes analoges Eingangssignal in Digitaldaten gemäß den Umsetzungskennwerten um, die durch die Bezugsspannungen (Vref⁺ und Vref ^-) bestimmt sind, welche vom Addierer 123 und Invertierverstärker 125 eingespeist sind.

Selbst wenn die Erfassungspegel der Photodetektorzellen 7 a und 7 b mit einer Änderung in der Stärke des Laserstrahles in den Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Betriebsarten geändert werden, können auf diese Weise Digitaldaten mit konstanten Erfassungskennwerten oder -eigenschaften erhalten werden.

Die Digitaldaten vom Analog/Digital-Umsetzer 21 werden zur Zentraleinheit 23 gespeist. Die Zentraleinheit 23 verarbeitet die Digitaldaten vom Analog/Digital-Umsetzer 21 und speist ein Ausgangssignal zum Digital-Analog-Umsetzer 22, der einerseits ein Fokus-Fehler-Korrektursignal erzeugt.

Das Fokussier-Steuerglied 15 speist einen vorbestimmten Strom zur Spule 5 abhängig vom Fokus-Fehler-Korrektursignal vom Digital/Analog-Umsetzer 22, um die Objektivlinse 6 in Richtung der optischen Achse zum Fokussieren anzusteuern. Somit kann ein Strahlfleck in die Fokussierstellung eingestellt werden.

Auf diese Weise wird der vom Halbleiterlaser 9 erzeugte Laserstrahl auf die optische Platte 1 mittels der Objektivlinse 6 fokussiert, und wenigstens zwei Signale werden mittels des von der optischen Platte 1 reflektierten Lichtes erfaßt. Weiterhin werden ein Subtraktionssignal (Fokus-Fehlersignal) und ein Additionssignal (Summensignal) aufgrund der erfaßten Signale abgeleitet. Dann wird eine Bezugsspannung des Analog/Digital-Umsetzers 21 durch das Additionssignal bestimmt, und das Subtraktionssignal wird in Digitaldaten mit einer Umsetzungsverstärkung entsprechend der Bezugsspannung umgesetzt. Die Digitaldaten werden verwendet, um eine genaue Fokussiersteuerung durchzuführen. Das heißt, wenn das mittels des Photodetektors 7 abgeleitete Fokus-Fehlersignal einer Analog/Digital-Umsetzung mittels des Summensignales als die Bezugsspannung des Analog/Digital-Umsetzers 21 unterworfen wird, kann ebenfalls eine Normierung bewirkt werden.

Da das Summensignal in der Wiedergabe-Betriebsart klein ist, wird beispielsweise die Umsetzungsverstärkung, mit der ein Analogsignal oder ein Fokus-Fehlersignal im Digitaldaten umgesetzt wird, gesteigert. Dagegen wird das Summensignal in der Aufzeichnungs-Betriebsart groß, und daher wird die Umsetzungsverstärkung klein, was es möglich macht, die Verstärkung des gesamten Steuerungssystems konstant zu halten.

Daher kann eine stabile und genaue Fokussiersteuerung bewirkt werden, ohne eine merkliche Änderung in der Schleifenverstärkung zu bewirken und aufwendige Teile, wie beispielsweise Analog-Dividierer, zu benutzen.

In dem obigen Ausführungsbeispiel ist die Fokussiersteuerung erläutert; jedoch ist es auch möglich, die Spur- oder Nachlaufsteuerung in der gleichen Weise wie die Fokussiersteuerung durchzuführen. Das heißt, in diesem Fall wird ein Spurfehler mittels der Photodetektorzellen 8 a und 8 b erfaßt, und dann wird die Objektivlinse 6 mittels der Spule 4 aufgrund des erfaßten Fehlers angesteuert, um diese um eine entsprechende Größe entlang der Oberfläche der optischen Platte 1 zu bewegen.

Obwohl im obigen Ausführungsbeispiel der Signalprozessor 31 mit dem Addierer 123 und dem Invertierverstärker 125 erläutert ist, kann der Signalprozessor 31 auch aus einer Konstantspannungsschaltung gebildet sein, um zu verhindern, daß die Bezugsspannung niedriger als ein voreingestellter Spannungspegel eingestellt wird. Eine derartige Konstantspannungsschaltung ist in Fig. 5 gezeigt.

Die Schaltung von Fig. 5 umfaßt Widerstände R 1, R 2, R 3, R 4 und R 5, Differenzverstärker 131 und 132, eine Diode D und eine Konstantspannungsschaltung 133. Mit diesem Schaltungsaufbau können die Bezugsspannungen Vref⁺ und Vref ^- so eingestellt werden, daß sie die folgende Beziehung erfüllen. Das heißt, die Bezugsspannung Vref⁺ ≧ (Ausgangsspannung Vi der Konstantspannungsschaltung 133 - Vorwärts- oder Durchlaßspannungsabfall der Diode D) und die Bezugsspannung Vref ^- ≦ - (Ausgangsspanung Vi der Konstantspannungsschaltung 133 - Vorwärts- oder Durchlaßspannungsabfall der Diode D). Unter dieser Bedingung wird verhindert, daß die Umsetzungsverstärkung des Analog/Digital-Umsetzers 21 (vgl. Fig. 2) zu groß wird, um einen fehlerhaften Betrieb hervorzurufen, wenn sich die Summe der beiden Erfassungsausgangssignale Null annähert (wenn kein Licht von der optischen Platte 1 reflektiert wird, während kein Laserstrahl erzeugt ist, oder wenn die Objektivlinse 6 weit von dem Brennpunkt entfernt eingestellt ist).

Es wird erläutert, daß die optische Platte als Speichermedium verwendet wird; jedoch ist es auch möglich, eine Laserkarte od. dgl. zu verwenden.

Weiterhin kann die Spule mittels der Impulsbreitensteuerung angesteuert werden, ohne den Digital/Analog-Umsetzer zu verwenden.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Signalprozessors 31 zeigt. Der Signalprozessor 31 umfaßt Verstärkerschaltungen 120 und 121, einen Addierer 222, Verstärkerschaltungen 223 und 224 und einen Analog/Digital-Umsetzer 225.

Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel werden Ausgangssignale von den Photodetektoren 7 a und 7 b zu den Verstärkerschaltungen 120 und 121 gespeist und durch diese verstärkt. Die Ausgangssignale der Verstärkerschaltungen 7 a und 7 b werden zu Eingangsanschlüssen des Addierers 222 gespeist, der als eine Additionsschaltung arbeitet. Weiterhin wird ein Ausgangssignal der Verstärkerschaltung 120 mittels der Verstärkerschaltung 223 verstärkt und dann an einen Signaleingangsanschluß 225 a des Analog/Digital-Umsetzers 225 als ein Analog-Eingangssignal abgegeben (Vin: Fokus-Fehlersignal), das in Digitaldaten umzusetzen ist. Ein Ausgangssignal (Summensignal) des Addierers 222 wird mittels der Verstärkerschaltung 224 verstärkt und dann als eine Bezugsspannung (Vref⁺) an den Bezugsspannungs-Eingangsanschluß 225 b des Analog/Digital-Umsetzers 225 abgegeben.

Der Analog/Digital-Umsetzer 225 bestimmt den Umsetzungsbereich eines analogen Eingangssignales (Vin: Fühler- oder Erfassungssignal durch Photodetektorzelle 7 a entsprechend dem Fokus-Fehlersignal), die von der Verstärkerschaltung 225 eingespeist ist, auf der Basis eines analogen Grundwertes (0 V; Bezugsspannung) und der Bezugsspannung (Vref⁺), die von der Verstärkerschaltung 224 angelegt ist. Daher wird das analoge Eingangssignal in Digitaldaten (Fokus-Fehler-Erfassungssignal) mit den Umsetzungseigenschaften oder -kennwerten entsprechend dem Umsetzungsbereich umgesetzt.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, sind die Umsetzungskennwerte so bestimmt, daß der Bereich zwischen der Bezugsspannung "+Vref (V)" und "0" in eine Vielzahl von Spannungswerten unterteilt wird und entsprechende Digitalwerte für jeweilige Spannungswerte zugewiesen werden. Beispielsweise sind jeweils Digitalwerte "FF_H", "80"_H" und "00_H" entsprechenden Bezugsspannungen "+Vref (V)", "+1/2Vref (V)" und "0 (V)" zugewiesen.

Wenn das von der Verstärkerschaltung 223 eingespeiste analoge Eingangssignal, d. h. das Erfassungssignal von der Photodetektorzelle 7 a einen Spannungspegel entsprechend "+Vref (V)" oder "0 (V)" aufweist, wird die von der Fokussierposition oder -lage entfernteste Position oder Lage angezeigt. Wenn dieses dagegen einen Spannungspegel entsprechend "+1/2Vref (V)" aufweist, wird eine Zwischenposition (Fokussierposition) angezeigt. Auf diese Weise kann der Umsetzungsbereich, in dem das Analogsignal oder das Fokus-Fehlersignal, das von der Photodetektorzelle 7 a eingespeist ist, in Digitaldaten umgesetzt wird, entsprechend der gesamten, auf den Photodetektor 7 einfallenden Lichtmenge oder dem Ergebnis der Addition durch den Addierer 222 gesteuert werden. Es sei angenommen, daß A und B Ausgangssignale der Photodetektorzellen 7 a und 7 b in Fig. 8 bezeichnen. In einem Fall, in dem die Menge des einfallenden Lichtes gering ist (in der Wiedergabe-Betriebsart), wird ein Ausgangssignal A der Photodetektorzelle 7 a in Digitaldaten mit einem schmaleren Umsetzungsbereich umgesetzt, wie dies durch einen Punkt a gezeigt ist. Dagegen wird in einem Fall, in welchem die Menge des einfallenden Lichtes groß ist (in der Aufzeichnungs-Betriebsart), das Ausgangssignal A in Digitaldaten mit einem weiteren Umsetzungsbereich umgesetzt, wie dies durch einen Punkt b gezeigt ist. Selbst wenn so die Menge des auf den Photodetektor 7 einfallenden Lichtes verändert wird oder wenn die Erfassungspegel der Photodetektorzellen 7 a und 7 b durch Änderung der Stärke des Laserstrahles in den Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Betriebsarten verändert werden, können Digitaldaten mit konstantem Erfassungskennwert bzw. konstanter Erfassungskennlinie oder -eigenschaft erhalten werden.

Ein Ausgangssignal des Analo/Digital-Umsetzers 225 wird zur Zentraleinheit 23 gespeist, die als eine Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung arbeitet. Die Zentraleinheit 23 führt die Verarbeitungen, wie beispielsweise Phasenkompensation, Versetzungsaddition, Addition von Fokussier-Mitnahmesignalen und Aufbau oder Abbau der Fokussier-Steuerungsschleife bezüglich den vom Analog/Digital-Umsetzer 225 eingespeisten Digitaldaten durch. Die den obigen Verarbeitungen durch die Zentraleinheit 23 unterworfenen Ausgangsdaten werden zum Digital/Analog-Umsetzer 22 gespeist, der seinerseits die Daten in ein Analogsignal (Fokus-Fehler-Korrektursignal) umsetzt und das umgesetzte Signal an das Fokussier-Steuerglied 15 abgibt. Das Fokussier-Steuerglied 15 speist einen entsprechenden Strom zur Spule 5 abhängig von dem vom Digital/Analog-Umsetzer 22 eingespeisten Signal, um die Objektivlinse 6 in einer Richtung (entlang der optischen Achse des Laserstrahles) senkrecht zur Aufzeichnungsoberfläche der optischen Platte 1 zu bewegen, um so den Fokussierfehler zu korrigieren.

Im folgenden wird der Betrieb des in Fig. 4 gezeigten Signalprozessors 31 erläutert. Wie in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 wird von der optischen Platte 1 reflektiertes Licht in einen parallelen Lichtstrahl mittels der Objektivlinse 6 in den Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Betriebsarten umgesetzt. Der in Parallelform umgesetzte Laserstrahl wird zur Projektionslinse 11 d mittels des Halbprismas 11 c nach Durchgang durch den Strahlteiler 11 b reflektiert und wirkt dann auf den Photodetektor 7 mittels der Projektionslinse 11 d ein. Somit werden elektrische Signale entsprechend dem einfallenden Licht von den Photodetektorzellen 7 a und 7 b erzeugt und jeweils zu den Verstärkerschaltungen 120 und 121 gespeist. Ausgangssignale von den Verstärkerschaltungen 120 und 121 liegen an dem Addierer 222. Der Addierer 222 erzeugt ein Ausgangssignal entsprechend der Summe der Fühler- oder Erfassungssignale von den Photodetektorzellen 7 a und 7 b. Das Summensignal entspricht der auf die Photodetektorzellen 7 a und 7 b einfallenden Lichtmenge. Das Summensignal wird durch die Verstärkerschaltung 224 verstärkt und dann zu einem Bezugsspannungseingangsanschluß 225 b des Analog/Digital-Umsetzers 225 gespeist.

Der Analog/Digital-Umsetzer 225 bestimmt den Umsetzungsbereich auf der Basis des analogen Grundwertes (0 V; Bezugsspannung) und der von der Verstärkerschaltung 224 angelegten Bezugsspannung (Vref⁺). Daher wird das von der Verstärkerschaltung 223 eingespeiste analoge Eingangssignal (Vin: Erfassungssignal durch Photodetektorzelle 7 a; entsprechend Fokus-Fehlersignal) in Digitaldaten (Fokus-Fehler-Erfassungssignal) mit der Umsetzungskennlinie bzw. dem Umsetzungskennwert entsprechend dem Umsetzungsbereich umgesetzt.

Selbst wenn so die Erfassungspegel der Photodetektorzellen 7 a und 7 b durch Änderung der Stärke des Laserstrahles in den Aufzeichnungs- und Wiedergabe-Betriebsarten verändert werden, können Digitaldaten mit konstantem Erfassungskennwert bzw. konstanter Erfassungskennlinie erhalten werden.

Ein digitalisiertes Fokus-Fehlersignal vom Analog/Digital-Umsetzer 225 wird zur Zentraleinheit 23 gespeist. Die Zentraleinheit 23 verarbeitet die Digitaldaten vom Analog/Digital-Umsetzer 225 und speist ein Ausgangssignal zum Digital/Analog-Umsetzer 22, der seinerseits ein Fokus-Fehler-Korrektursignal erzeugt. Das Fokussier-Steuerglied 15 speist einen vorbestimmten Strom zur Spule 17 abhängig von dem Fokus-Fehler-Korrektursignal vom Digital/Analog-Umsetzer 22, um die Objektivlinse 6 in Richtung der optischen Achse zur Fokussiersteuerung anzusteuern. Somit kann der Strahlfleck in die Fokussierstellung eingestellt werden. Auf diese Weise wird in dem obigen Ausführungsbeispiel der vom Halbleiterlaser 9 erzeugte Laserstrahl auf die optische Platte 1 mittels der Objektivlinse 6 fokussiert, und wenigstens zwei Signale werden mittels des von der optischen Platte 1 reflektierten Lichtes erfaßt. Weiterhin wird ein Additionssignal (Summensignal) aufgrund der erfaßten Signale abgeleitet, und eine Bezugsspannung des Analog/Digital-Umsetzers 21 wird durch das Additionssignal bestimmt. Weiterhin werden die erfaßte Bezugsspannung und die vorbestimmte Bezugsspannung (analoger Grundwert) verwendet, um den Umsetzungsbereich zu bestimmen, und die erfaßten Signale werden in Digitaldaten umgesetzt. Dann wird die Objektivlinse entsprechend den Digitaldaten angesteuert. Das heißt, wenn das Fokus-Fehlersignal oder eines der beiden erfaßten Signale vom Photodetektor 7 einer Analog/Digital-Umsetzung mittels der Summe der erfaßten Signale als der Bezugsspannung des Analog/Digital-Umsetzers 21 unterworfen werden, kann ebenfalls eine Normierung bewirkt werden.

Da das mittels des Photodetektors 7 abgeleitete Summensignal als die Bezugsspannung des Analog/Digital-Umsetzers 21 verwendet wird, ist das Summensignal in der Wiedergabe-Betriebsart klein, Daher wird die Umsetzungsverstärkung, mit welcher ein Analogsignal in Digitaldaten umgesetzt wird, groß. Da dagegen das Summensignal in der Aufzeichnungs-Betriebsart groß wird, wird der Umsetzungsbereich, in dem ein Analogsignal in Digitaldaten umgesetzt wird, klein, was es möglich macht, die Umsetzungskennlinie des gesamten Steuerungssystems konstant zu halten.

Daher kann eine stabile und genaue Fokussiersteuerung bewirkt werden, ohne eine merkliche Änderung in der Schleifenverstärkung hervorzurufen und aufwendige Teile, wie beispielsweise Analog-Dividierer, zu verwenden.

In dem obigen Ausführungsbeispiel ist die Fokussiersteuerung erläutert; es ist jedoch auch möglich, die Spur- oder Nachlaufsteuerung mittels des gleichen Aufbaues wie bei der Fokussiersteuerung durchzuführen.

Das heißt, in diesem Fall wird ein Spur- oder Nachlauffehler mittels der Photodetektorzellen 8 a und 8 b erfaßt, und dann wird die Objektivlinse 6 durch die durch die Spule 4 erzeugte elektromagnetische Kraft aufgrund des erfaßten Fehlers angesteuert, um diese um einen entsprechenden Betrag entlang der Oberfläche der optische Platte 1 zu bewegen.

Weiterhin ist im obigen Ausführungsbeispiel erläutert, daß das Summensignal vom Addierer 222 als das Bezugssignal am Analog/Digital-Umsetzer 225 liegt. Jedoch ist es auch möglich, eine Konstantspannungsschaltung zu verwenden, um zu verhindern, daß die Bezugsspannung auf einen kleineren Wert als einen voreingestellten Spannungspegel eingestellt wird. Eine derartige Konstantspannungsschaltung ist in Fig. 9 gezeigt.

Die Schaltung von Fig. 9 umfaßt Widerstände R 1 bis R 8, Verstärker 231, 233 und 234, einen Schalter SW, eine Diode D, einen Analog/Digital-Umsetzer 232 und eine Konstantspannungsschaltung 235.

Mit diesem Schaltungsaufbau kann die Bezugsspannung Vref⁺ am Analog/Digital-Umsetzer 232 so eingestellt werden, daß sie nicht kleiner als die Differenz zwischen der Ausgangsspannung V 1 der Konstantspannungsschaltung 235 und dem Vorwärts- oder Durchlaßspannungsabfall der Diode D wird. Als Ergebnis wird verhindert, daß die Umsetzungsverstärkung des Analog/Digital-Umsetzers 232 zu groß wird.

Auf diese Weise wird vermieden, daß die Umsetzungsverstärkung des Analog/Digital-Umsetzers 232 zu groß wird, um so einen fehlerhaften Betrieb zu verursachen, wenn die Summe der beiden Fühler- oder Erfassungsausgangssignale sich Null annähert (wenn kein Licht von der optischen Platte reflektiert wird, während kein Laserstrahl erzeugt ist, oder wenn die Objektivlinse weit entfernt von dem Brennpunkt eingestellt ist).

Um eine Versetzung od. dgl. zu korrigieren, wird der Schalter SW 1 von einer Schaltstellung a in eine Schaltstellung b mittels der Zentraleinheit 23 gesetzt, so daß die halbe Summe der vom Verstärker 234 erzeugten Erfassungssignale oder 1/2 Vref⁺ zum Signaleingangsanschluß 232 a des Analog/Digital-Umsetzers 232 gespeist werden kann. Die Zentraleinheit 23 speichert Digitaldaten (80_H) vom Analog/Digital-Umsetzer 232 in einem (nicht gezeigten) Datenspeicher.

Danach setzt die Zentraleinheit 23 den Schalter SW von der Schaltstellung b zu der Schaltstellung a, so daß ein Erfassungsignal vom Verstärker 231 oder ein Erfassungssignal von der Photodetektorzelle 7 a an den Signaleingangsanschluß 232 a des Analog/Digital-Umsetzers 232 angelegt werden kann. Als Ergebnis werden Digitaldaten vom Analog/Digital-Umsetzer 232 mit im Datenspeicher gespeicherten Digitaldaten (80_H) mittels der Zentraleinheit 23 verglichen, und die Differenz dazwischen wird als Versetzungskorrektur-(Fehler-)Daten im Datenspeicher abgespeichert.

Auf diese Weise kann der Versetzungsfehler mittels der Versetzungskorrekturdaten korrigiert werden.

Weiterhin ist es möglich, die Spulen 5 mittels der Impulsbreiten-Steuerungsmethode anzusteuern. Es ist im obigen Ausführungsbeispiel erläutert, daß das Fokussier-Fehlersignal in Termen von Digitaldaten erfaßt wird. Jedoch kann der gleiche Betrieb in einem Erfassungssystem bewirkt werden, das eine physikalische Größe erfaßt, indem eine Differenz zwischen Erfassungssignalen von zwei Systemen verwendet wird. Beispielsweise kann die obige Operation in Optokopf-Speiseleitungen (optische Skalen), Magnetkopf-Speiseleitungen od. dgl. bewirkt werden.

Fig. 10 zeigt einen Signalprozessor 31 a, der durch Abändern des Signalprozessors von Fig. 2 erhalten ist, um die Positions- oder Lageerfassung der optischen Skala 25 mittels eines Strahlfleckens durchzuführen.

Beispielsweise wird ein durch reflektiertes Licht von der optischen Skala 25 reflektierter Strahlfleck zu einem Halbleiter-Positionsdetektor 311 über eine auf dem Lage- oder Positionsdetektor 26 befestigte Linse 310 übertragen. Der Halbleiter-Positionsdetektor (PSD) 311 besteht beispielsweise aus einer Silizium-Photodiode, um Positionserfassungssignale des Strahlflecks zu erzeugen, indem das durch die Linse 310 gebildete Lichtbild in zwei elektrische Signale umgesetzt wird.

Wie in Fig. 11 gezeigt ist, hat die Photodiode beispielsweise eine Dreischichtstruktur von scheibenähnlichem Silizium, bei der die oberen und unteren Oberflächenschichten jeweils aus P-leitenden und N-leitenden Schichten bestehen und bei der für die Zwischenschicht eine I-leitende Schicht vorgesehen ist. Ein auf die Photodiode einfallender Lichtstrahlfleck wird in elektrische Signale umgesetzt, und diese werden getrennt als Photoströme (Erfassungssignale) mittels zwei auf der P-leitenden Schicht ausgebildeten Elektroden abgenommen.

Zwei Erfassungsausgangssignale des Halbleiter-Positionsdetektors 311 werden jeweils zu den Verstärkerschaltungen 120 und 121 zur Verstärkung gespeist. Die Ausgangssignale der Verstärkerschaltungen 120 und 121 werden jeweils zu invertierenden und nichtinvertierenden Eingangsanschlüssen der Subtraktionsschaltung oder des Differenzverstärkers 122 und zu Eingangsanschlüssen des als eine Additionsschaltung arbeitenden Addierers 123 gespeist. Ein Ausgangssignal des Differenzverstärkers 122 wird als ein analoges Eingangssignal (Vin: Differenzsignal) an den Signaleingangsanschluß 21 a des Analog/Digital-Umsetzers 21 abgegeben. Ein Ausgangssignal des Addierers 123 wird als eine Bezugsspannung (Vref⁺) an einen Bezugsspannungs-Eingangsanschluß 21 b des Analog/Digital-Umsetzers 21 angelegt und gleichzeitig als eine Bezugsspannung (Vref ^-) einem Bezugsspannungs-Eingangsanschluß 21 c des Analog/Digital-Umsetzers 21 über den Invertierverstärker 125 zugeführt.

Der Analog/Digital-Umsetzer 21 setzt ein analoges Eingangssignal (Differenzsignal), das vom Differenzverstärker 122 eingespeist ist, in Digitaldaten als das Positionserfassungssignal gemäß der Umsetzungskennlinie entsprechend den Bezugsspannungen (Vref⁺ und Vref ^-), die vom Addierer 123 und Invertierverstärker 125 angelegt sind, um. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Umsetzungskennlinie so bestimmt, daß der Bereich zwischen den Bezugspannungen "Vref⁺" und "Vref ^-" in eine Vielzahl von Spannungswerten unterteilt wird und die entsprechenden Digitalwerte jeweiligen Spannungswerten zugewiesen werden. Beispielsweise sind Digitalwerte "FF_H", "80_H" und "00_H" jeweils entsprechenden Bezugsspannungen "+Vref (V)", "0 (V)" und "-Vref (V)" zugewiesen.

Auf diese Weise kann die Umsetzungsverstärkung, mit der das Differenzsignal in Digitaldaten umgesetzt wird, gemäß dem Ergebnis der Addition durch den Addierer 123 oder der Gesamtsumme der auf den Halbleiter-Positionsdetektor 311 einfallenden Lichtmengen gesteuert werden. Beispielsweise wird in einem Fall, in welchem die auf den Halbleiter-Positionsdetektor 311 einfallende Lichtmenge klein ist, eine Bezugsspannung eines niedrigen Spannungspegels für die Umsetzung eines Analogsignales in Digitaldaten verwendet, wie dies in Fig. 12A gezeigt ist, und wenn die einfallende Lichtmenge groß ist, so wird eine Bezugsspannung eines hohen Spannungspegels für die Umsetzung eines Analogsignales in Digitaldaten benutzt, wie dies in Fig. 12B veranschaulicht ist.

Selbst wenn sich die auf den Halbleiter-Positionsdetektor 311 einfallende Lichtmenge verändert, kann das Analogsignal in Digitaldaten als das Positionserfassungssignal mit konstanten Erfassungskennlinien oder -kennwerten umgesetzt werden.

Ein Ausgangssignal des Analog/Digital-Umsetzers 21 wird zur Zentraleinheit (CPU) 23 gespeist, die als eine Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung arbeitet. Die Zentraleinheit 23 führt verschiedene Verarbeitungen durch, wie eine Phasenkompensation, eine Versetzungsaddition und Aufbau oder Abbau der Fokussier-Steuerungsschleife, wenn Digitaldaten vom Analog/Digital-Umsetzer 21 eingespeist sind. Nach Abschluß der Verarbeitungen werden Ausgangsdaten von der Zentraleinheit 23 in ein Analogsignal durch den Digital/Analog-Umsetzer 33 umgesetzt und dann zum Linearmotor-Steuerglied 17 gespeist. Das Linearmotor-Steuerglied 17 steuert den Linearmotor 41 abhängig von dem empfangenen Analogsignal an, um en optischen Abtaster oder Geber 3 um eine entsprechende Entfernung zu bewegen oder zu verfahren.

Im folgenden wird der Betrieb der in Fig. 10 gezeigten Schaltung näher erläutert. Es sei angenommen, daß ein Strahlfleck auf den Halbleiter-Positionsdetektor 311 über die Linse 310 projiziert wird. Dann werden zwei Ausgangssignale entsprechend dem Strahlfleck vom Halbleiter-Positionsdetektor 311 erzeugt und jeweils zu Verstärkerschaltungen 120 und 121 gespeist.

Im folgenden wird die Lage- oder Positionserfassungsoperation erläutert. Ausgangssignale der Verstärkerschaltungen 120 und 121 werden zum Differenzverstärker 122 bzw. zum Addierer 123 gespeist. Der Differenzverstärker 122 speist ein Signal entsprechend einer Differenz zwischen den beiden Erfassungssignalen des Halbleiter-Positionsdetektors 311 zum Analog/Digital-Umsetzer 21.

Weiterhin erzeugt der Addierer 123 ein Signal entsprechend der auf den Halbleiter-Positionsdetektor 311 einfallenden Lichtmenge und speist das Signal zum Bezugsspannungs-Eingangsanschluß 21 b des Analog/Digital-Umsetzers 21. Ein Additionssignal vom Addierer 123 wird ebenfalls mittels des invertierenden Verstärkers 125 invertiert und dann an den Bezugsspannungs-Eingangsanschluß 21 c des Analog/Digitalumsetzers 21 angelegt. Als Ergebnis setzt der Analog/Digital-Umsetzer 21 das vom Differenzverstärker 122 eingespeiste Analogsignal (Differenzsignal) in Digitaldaten mit der Umsetzungskennlinie entsprechend der vom Addierer 123 und Invertierverstärker 125 eingespeisten Bezugsspannung (Vref⁺ und Vref ^-) um. Selbst wenn sich so die Lichtmenge des Strahlfleckes ändert, können Digitaldaten als das Positionserfassungssignal mit konstanter Erfassungskennlinie erhalten werden.

Digitaldaten vom Analog/Digital-Umsetzer 21 werden zur Zentraleinheit 23 gespeist, die ihrerseits vorbestimmte Verarbeitungen durchführt, um ein analoges Ausgangssignal an das Linearmotor-Steuerglied 17 über den Digital/Analog-Umsetzer 33 abzugeben. Das Linearmotor-Steuerglied 17 steuert den Linearmotor 41 abhängig von dem Analogsignal an, um den optischen Abtaster oder Geber 3 in eine gewünschte Position zu bewegen.

Auf diese Weise werden im obigen Ausführungsbeispiel zwei Erfassungssignale von dem Strahlfleck abgeleitet, und ein Subtraktionssignal (Differenzsignal) sowie ein Additionssignal (Summensignal) werden aufgrund der erfaßten Signale abgeleitet. Somit wird eine Bezugsspannung des Analog/Digital-Umsetzers 21 durch das Additionssignal bestimmt, und das Subtraktionssignal wird in Digitaldaten als das Positionserfassungssignal gemäß der Bezugsspannung umgesetzt. Das heißt, wenn die Differenz zwischen den Erfassungssignalen vom Halbleiter-Positionsdetektor 311 einer Analog/Digital-Umsetzung mittels der Summe der Erfassungssignale vom Halbleiter-Positionsdetektor 311 als der Bezugsspannung des Analog/Digital-Umsetzers 21 unterworfen wird, kann eine Normierung ebenfalls bewirkt werden.

Da das mittels des Halbleiter-Positionsdetektors 311 abgeleitete Summensignal als das Bezugssignal des Analog/Digital-Umsetzers 21 verwendet wird, wird beispielsweise das Summensignal klein, wenn die einfallende Lichtmenge klein ist. In diesem Fall wird die Umsetzungsverstärkung, mit der ein Analogsignal oder Differenzsignal in Digitaldaten umgesetzt wird, groß. Dagegen wird das Summensignal groß, wenn die einfallende Lichtmenge groß ist, und daher wird die Umsetzungsverstärkung klein, was es möglich macht, die Verstärkung des gesamten Steuerungssystems konstant zu halten.

Daher kann eine stabile und genaue Lage- oder Positionserfassung bewirkt werden, ohne eine merkliche Änderung in der Schleifenverstärkung zu bewirken und aufwendige Bauteile, wie beispielsweise analoge Dividierer, zu benutzen.

Im obigen Ausführungsbeispiel ist erläutert, daß die Positionserfassung mittels des Strahlfleckes erzielt wird. Jedoch kann der gleiche Betrieb in einem Erfassungssystem erreicht werden, das eine physikalische Größe erfaßt, indem die Differenz zwischen Erfassungssignalen von zwei Systemen benutzt wird.

Obwohl weiterhin im obigen Ausführungsbeispiel der Signalprozessor 31 a mit dem Addierer 123 und dem Invertierverstärker 125 erläutert ist, kann der Signalprozessor 31 a auch unter Verwendung der in Fig. 5 gezeigten Konstantspannungsschaltung aufgebaut werden, um zu verhindern, daß die Bezugsspannung niedriger als ein vorliegender Spannungspegel eingestellt wird.

Wie oben erläutert wurde, umfaßt die Schaltung von Fig. 5 Widerstände R 1, R 2, R 3, R 4 und R 5, Differenzverstärker 131 und 132, eine Diode D und eine Konstantspannungsschaltung 133.

Mit diesem Schaltungsaufbau können Bezugsspannungen Vref⁺ und Vref ^- so eingestellt werden, daß sie die folgende Beziehung erfüllen. Das heißt, Bezugsspannung Vref⁺ ≧ (Ausgangsspannung V 1 der Konstantspannungsschaltung 133 - Vorwärts- oder Durchlaßspannungsabfall der Diode D) und Bezugsspannung Vref ^- ≦ - (Ausgangsspannung V 1 der Konstantspannungsschaltung 133 - Vorwärts- oder Durchlaßspannungsabfall der Diode D).

Unter dieser Bedingung wird verhindert, daß die Umsetzungsverstärkung des Analog/Digital-Umsetzers 21 zu groß wird, um einen fehlerhaften Betrieb hervorzurufen, wenn die Summe der beiden Erfassungsausgangssignale sich Null annähert, während kein Strahlfleck auf den Positionsdetektor 311 projiziert wird.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Verarbeiten von Signalen mit einem Detektor (7), der wenigstens einen ersten und einen zweiten Bereich (7 a, 7 b) zum Erzeugen von elektrischen Signalen nach Empfangen einer physikalischen Größe aufweist,
gekennzeichnet durch
eine erste Operationseinrichtung (123) zum Ableiten der Summe der elektrischen Signale und wenigstens dem ersten und zweiten Bereich (7 a, 7 b) des Detektors (7), um ein ersten Operationssignal mit vorbestimmter Amplitude zu erzeugen,
eine zweite Operationseinrichtung (122) zum Ableiten der Differenz zwischen den elektrischen Signalen von wenigstens dem ersten und zweiten Bereich (7 a, 7 b) des Detektors (7), um ein zweites Operationssignal zu erzeugen, und
eine Umsetzereinrichtung (21) zum Umsetzen des durch die zweite Operationseinrichtung (122) erzeugten zweiten Operationssignales in Digitaldaten gemäß einer Umsetzungsverstärkung, die durch die Amplitude des durch die erste Operationseinrichtung (123) erzeugten ersten Operationssignales bestimmt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung (21) einen Analog/Digital-Umsetzer zum Umsetzen des zweiten Operationssignales in die Digitaldaten aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (7) ein Paar von Photodektoren zum Erzeugen von zwei elektrischen Signalen hat.

4. Vorrichtung zum Erfassen eines Lichtstrahles von einem optischen Speicher (1) mit:
einer Einrichtung (6) zum Fokussieren des Lichtstrahles auf den optischen Speicher (1) und
einer Einrichtung (7) zum Erfassen des Lichtstrahles vom optischen Speicher (1), wobei die Erfassungseinrichtung (7) einen ersten Erfassungsteil (7 a) zum Erzeugen eines ersten Lichtstrahles entsprechend der dadurch erfaßten Lichtstrahlmenge und einen zweiten Erfassungsteil (7 b) zum Erzeugen eines zweiten Lichstrahles entsprechend der dadurch erfaßten Lichstrahlmenge hat,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (123) zum Addieren des ersten Signales und des zweiten Signales, um ein erstes Operationssignal mit einer vorbestimmten Amplitude zu erzeugen,
eine Einrichtung (122) zum Subtrahieren des zweiten Signales vom ersten Signal, um ein zweites Operationssignal zu erzeugen,
eine Einrichtung (21) zum Umsetzen des zweiten, durch die Subtraktionseinrichtung (122) erzeugten Operationssignales in Digitaldaten gemäß einer Umsetzungsverstärkung, die durch die Amplitude des durch die Addiereinrichtung (123) erzeugten ersten Operationssignales bestimmt ist, und
eine auf die Digitaldaten ansprechende Einrichtung (15) bezüglich des optischen Speichers (1).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzereinrichtung (21) einen Analog/Digital-Umsetzer zum Umsetzen des zweiten Operationssignales in die Digitaldaten aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussiereinrichtung (6) eine Objektivlinse zum Fokussieren des Lichstrahles auf den optischen Speicher (1) hat.

7. Verfahren zum Erfassen eines Lichtstrahles von einem optischen Speicher (1) mit:
Fokussieren des Lichtstrahles auf den optischen Speicher (1) durch ein optisches Element (6) und
Erfassen des Lichtstrahles von dem optischen Speicher (1) durch einen Detektor (7), der einen ersten Erfassungsteil (7 a) zum Erzeugen eines ersten Signales entsprechend der dadurch erfaßten Lichtstrahlmenge und einen zweiten Erfassungsteil (7 b) zum Erzeugen eines zweiten Signales entsprechend der dadurch erfaßten Lichtstrahlmenge hat,
gekennzeichnet durch
Addieren des ersten Signales und des zweiten Signales durch einen Addierer (123), um ein erstes Operationssignal mit einer vorbestimmten Amplitude zu erzeugen,
Subtrahieren des zweiten Signales vom ersten Signal durch einen Subtrahierer (122), um ein zweites Operationssignal zu erzeugen,
Umsetzen des durch den Subtrahierer (122) erzeugten zweiten Operationssignales in die Digitaldaten durch einen Umsetzer (21) gemäß einer Umsetzungsverstärkung, die durch die Amplitude des durch den Addierer (123) erzeugten ersten Operationssignales bestimmt ist, und
Einstellen der Lage des optischen Elementes (6) bezüglich des optischen Speichers (1) durch einen Einsteller (15) gemäß den Digitaldaten.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (21) einen Analog/Digital-Umsetzer zum Umsetzen des zweiten Operationssignales in die Digitaldaten hat.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (7) zwei Photodetektoren zum Erzeugen des ersten Signales und des zweiten Signales aufweist.