DE3913229C2

DE3913229C2 -

Info

Publication number: DE3913229C2
Application number: DE3913229A
Authority: DE
Inventors: Kiyofumi Saitama Jp Chikuma
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1993-08-19
Also published as: DE3913229A1; NL8901061A; JP2933321B2; JPH02168439A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optische Informationen wiedergebendes Gerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, wobei das Gerät als optischer Video-Plattenspieler oder digitaler Audio-Plattenspieler in einer solchen Einrichtung verwendbar ist.

In der Fig. 1A ist ein bekanntes Wiedergabegerät von optischen Informationen gezeigt. Ein Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle 1, z. B. einer Laserdiode, ausgesendet wird, wird von einem Strahlenteiler 2 reflektiert und von einem Objektiv 3 gesammelt, um auf der Aufzeichnungsfläche einer Scheibe einen kleinen, Informationen beinhaltenden Lichtfleck zu bilden. Das von der Aufzeichnungsfläche der Scheibe 4 reflektierte Licht wird zu einem optischen Signal, das die Information mit sich führt, die als Vertiefung (Grübchen) in der Scheibe 4 aufgezeichnet sind. Dieses optische Signal geht der Reihenfolge nach durch das Objektiv 3 und den Strahlenteiler 2 zu einem Lichtdetektor 5 hindurch, in dem zur Wiedergabe der aufgezeichneten Informationen das optische Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Das Objektiv 3 wird von einem Betätigungsglied 6 in zwei zueinander senkrechten Richtungen angetrieben, von denen die eine zur Aufzeichnungsfläche der Scheibe 4 parallel und die andere senkrecht zu jener Fläche ist. Das Objektiv 3 wird derart eingestellt, daß sein Brennpunkt mit der Aufzeichnungsfläche der Scheibe 4 zusammenfällt, während der Fleck des die Information beinhaltenden Lichts auf einer Spur auf der Aufzeichnungsfläche der Scheibe 4 eingestellt wird. Bei dem System der Fig. 1A ist die optische Einheit einer Einheit ohne gemeinsamen Brennpunkt funktionell äquivalent, wie in der Fig. 1B gezeigt ist.

Wie H. H. Hopkins in seinem Aufsatz mit der Überschrift: "Diffraction Theory of laser read-out system for optical video disc" beschrieben hat (abgedruckt in der Zeitschrift Journal of the Optical Society of America, Band 69, Nr. 1 vom Jan. 1979, Seiten 4-24), weist das in der Fig. 1 dargestellte bekannte Gerät hinsichtlich der Ortsfrequenz der auf der Scheibe aufgezeichneten Informationen inkohärente Transmissions-Eigenschaften auf und leidet unter dem Nachteil, daß das Niveau eines wahrgenommenen Signals bei einer hohen Ortsfrequenz niedrig wird, wie in der Fig. 2 veranschaulicht ist.

Ein Gerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der EP 01 30 831 A2 bekannt. Bei diesem vorbekannten Gerät wird das gesamte reflektierte Licht sowohl zum Feststellen und zur Kontrolle des Fokussierungszustandes als auch zur Wiedergabe der auf dem Aufzeichnungsträger gespeicherten Information eingesetzt. Eine Möglichkeit, einen ausgewählten Teil der reflektierten Strahlung auszuwählen und insbesondere diesen Teil als Ausgangssignal zu verwerten, ist nicht gegeben.

In der nachveröffentlichten EP 03 46 844 A2 wird ein Gerät beschrieben, daß eine Schlitzscheibe direkt im Strahlengang vor einem Photodetektor verwendet. Mit Hilfe der Schlitzscheibe sollen Nebenmaxima in der Intensitätsverteilung der Lichtstrahlung gegenüber dem Hauptmaximum zumindest teilweise in ihrer Intensität abgeschwächt werden. Auf den Photodetektor soll daher im wesentlichen nur noch das Hauptmaximum der Lichtstrahlen auftreffen und von diesem registriert werden.

In der DE 24 53 364 B2 wird eine weitere automatische Fokussierungsvorrichtung offenbart. Durch einen Laser wird über verschiedene Linsen ein Laserstrahl auf einer rotierenden Videoplatte fokussiert. Mittels von einem Photodetektor registrierter, reflektierter Laserstrahlung wird durch einen Schaltkreis der Fokussierungszustand überprüft und ggf. korrigiert.

In der DE 24 31 265 A1 ist eine optische Einrichtung zum Erzeugen eines sehr kleinen Lichtbündels offenbart. Die Verkleinerung des Lichtbündels wird mit Hilfe einer Maske mit ringförmiger Öffnung, durch ein spezielles zylindrisches optisches Teil und ggf. durch eine Kombination beider Teile erreicht.

In der DE 31 37 099 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung der Position eines optischen Strahles offenbart. Ein Photodetektor weist eine Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen auf, die in radialer Richtung zum Aufzeichnungsmedium angeordnet sind. Ein Laser bewegt sich parallel zu dem Photodetektor, während durch die lichtempfindlichen Elemente die Position des Lasers bestimmt wird. Ein weiterer Photodetektor wird zur Umwandlung des durch die Videodisk reflektierten Lichts in ein elektrisches Signal zur Reproduzierung der auf der Videodisk aufgezeichneten Informationen verwendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wahlweise ein Ausgangssignal mit dem höchsten Niveau entsprechend der in der reflektierten Strahlung enthaltenen Lichtintensitätsverteilung, d. h. entsprechend des Hauptmaximums der Intensitätsverteilung zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird bei einem optischen Gerät der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Auswahl nur des Hauptmaximums in der Intensitätsverteilung der reflektierten Strahlung werden unerwünschte Komponenten des Signals, die sonst einen Nebensprecheffekt verursachen würden, ausgeschaltet. Gleichzeitig erhält man ein hohes Ausgangsniveau des wahrgenommenen Signals in einem hohen Ortsfrequenzbereich und eine verbesserte Bildauflösung durch die Verminderung des Durchmessers des ausgewerteten Strahlungsflecks.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren dargestellt und beschrieben.

Die Fig. 1A und 1B sind schematische Wiedergaben, die ein bekanntes optisches Reproduktionsgerät zeigen,

Fig. 2 ist eine Auftragung, die die Beziehung zwischen dem vom Gerät der Fig. 1 ausgegebenen Lesesignal und der Ortsfrequenz darstellt,

die Fig. 3A und 3B sind schematische Ansichten, die ein optische Informationen wiedergebendes Gerät mit einer Abschirmplatte bzw. zusätzlich mit einer apodisierten Linse zeigen,

Fig. 4 ist eine schematische Wiedergabe einer optischen Einheit mit gemeinsamem Brennpunkt

die Fig. 5 und 6 sind Auftragungen verschiedener Verteilungs weisen der Lichtintensität, die bei einer Beleuchtung der Aufzeichnungsflä che einer Scheibe mit einem Laserstrahl erhalten werden,

Fig. 7 ist eine Auftragung, die die Beziehung zwischen ausgele senen Signalen und der Ortsfrequenz angibt, und

Fig. 8 ist eine schematische Ansicht eines Wiedergabegerätes für optische Informationen gemäß einer Ausführungsform der vorlie genden Erfindung.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 8 sei die vorliegende Erfindung ausführlich erläutert.

Fig. 3A ist eine schematische Ansicht eines optische Informa tionen wiedergebenden Geräts. Bei diesem Gerät sind eine Lichtquelle 1, ein Strahlentei ler 2, ein Objektiv 3, eine Scheibe 4, ein Photodetektor 5 und ein Betäti gungsglied 6 in derselben Weise wie bei dem in der Fig. 1 gezeigten Gerät angeordnet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch zwischen dem Strah lenteiler 2 und dem Photodetektor 5 eine Abschirmplatte 9 mit einem kleinen Durchgangsloch, (das anschließend als Nadelloch bezeichnet sei), neben einem Punkt B vorgesehen, der mit einem Punkt A konjugiert ist, an dem auf der Aufzeichnungsfläche der Scheibe 4 ein Informationen beinhaltender Lichtfleck ausgebildet wird.

Bei dem System der Fig. 3A ist die optische Einheit, die aus der Lichtquelle 1, dem Strahlenteiler 2 und dem Objekt 3 zusammengesetzt ist, mit einer einen gemeinsamen Brennpunkt aufweisenden optischen Einheit, die schematisch in der Fig. 4 dargestellt ist, funktionell äquivalent; bei der zuletzt genannten Einheit geht das von einer punktförmigen Lichtquelle 21 austretende Licht durch zwei konvexe Linsen 22 und 23 hindurch, von denen es derart gesammelt wird, daß auf der Lichtempfangsfläche eines Punktdetek tors 24 ein punktförmiges Bild entsteht.

Bei einer bekannten optischen Einheit ohne gemeinsamen Brenn punkt von der in der Fig. 1 wiedergegebenen Art ist die Lichtintensitäts- Verteilung des erhaltenen, punktförmigen Bildes zu [J₁(cz)/(cz)]² proportio nal, worin J₁(z) eine Bessel-Funktion, entsprechend einer gestrichelten Linie a in Fig. 5 gezeigt, ist. Bei der in der Fig. 4 wiedergegebenen, optischen Einheit mit einem gemeinsamen Brennpunkt ist die Lichtintensitäts-Verteilung des erhaltenen, punktförmigen Bildes zu [J₁(cz)/(cz)]⁴ proportional und in der Fig. 5 als ausgezogene Linie b gezeigt. Folglich kann mit Hilfe des in der Fig. 3 dargestellten Gerätes, das eine optische Einheit mit gemeinsamem Brennpunkt enthält, die jeweilige Information mit einem kleinen, die Informa tionen beinhaltenden Lichtfleck ausgelesen werden, wodurch die Bildauflö sung und das Niveau des ausgelesenen und ausgegebenen Signals vergrößert werden. In der Fig. 5 gibt eine strichpunktierte Linie c die Verteilung der Lichtintensität an, die mit einer einen gemeinsamen Brennpunkt aufwei senden optischen Einheit erhalten wird, bei der die eine der beiden Linsen so entworfen ist, daß sie in ihrem Mittelabschnitt eine kleine Transparenz als in der restlichen Fläche aufweist, (das heißt, daß die eine Linse einer Korrektur durch Wegnehmen [Apodisation] unterzogen wird), und eine strich doppeltpunktierte Linie d stellt die Lichtintensitäts-Verteilung in dem Falle dar, daß die beiden Linsen der sog. Apodisation unterworfen werden.

Der auf der Scheibe 4 konvergierende Lichtstrahl liegt in Form einer "durchsichtigen Scheibe" vor, und das Licht in der Nachbarschaft eines auf der Aufzeichnungsfläche der Scheibe 4 ausgebildeten Strahlfleckes weist eine Intensitäts-Verteilung auf, die in der Fig. 6 gezeigt ist; aus dieser kann ersehen werden, daß die Lichtintensität in der Nachbarschaft der Mitte des Strahlfleckes am höchsten ist, wodurch ein ausgeprägter Vorsprung (Hauptmaximum) in der Kurve der Intensitäts-Verteilung entsteht. Das Haupt maximum ist von mehr als einem Nebenmaximum umgeben, wodurch beim Auslesen von Informationen aus benachbarten Spuren ein sog. Nebensprecheffekt ent steht. Die Abschirmplatte 9 sperrt mit dem Nadelloch 8 jenen Anteil des von der Scheibe 4 reflektierten Lichtes aus, der zu den Nebenmaxima, also den Seitenmaxima gehört, wodurch die uner wünschte Lichtkomponente ausgeschaltet wird, die sonst den Nebensprecheffekt im ausgelesenen Signal verursachen würde. Folglich ist das in der Fig. 3A gezeigte Gerät, das eine optische Einheit mit gemeinsamem Brennpunkt über nimmt, imstande, Signale abzugeben, die unter einem nur minimalen Neben sprecheffekt zwischen den benachbarten Spuren leiden.

Das Objektiv 3, das in dem in der Fig. 3 gezeigten Gerät ver wendet wird, kann derart gestaltet sein, daß es in seinem Mittelabschnitt eine geringere Lichttransparenz als in der übrigen Fläche besitzt. Anderer seits kann, wie in der Fig. 3B gezeigt ist, im optischen Weg zwischen dem Objektiv 3 und dem Strahlenteiler 2 eine optische Komponente angeordnet sein, die den Lichtfluß in der Mitte des Lichtstrahles unterdrückt. In bei den Verfahren wird der Durchmesser des die Informationen beinhaltenden Lichtstrahles weiter vermindert, wodurch die Bildauflösung verbessert und die Dämpfung des Niveaus des bei einer vergrößerten Ortsfrequenz abgegebenen Signals verhindert wird.

Es ist bereits ein Versuch unternommen worden, die Durchführung des Auslesens dadurch zu verbessern, daß der Mittelabschnitt eines Objektivs ohne die Verwendung einer optischen Einheit mit gemeinsamem Brennpunkt bloc kiert wird. Diese Lösung ist bei der Verminderung des Durchmessers des die Informationen beinhaltenden Lichtstrahles wirksam, aber andererseits wird der den Nebenmaxima entsprechende Lichtfluß so stark vergrößert, daß ent weder bei einer geringen Ortsfrequenz das Niveau des Ausgangssignals vermin dert oder der Nebensprecheffekt gesteigert wird. Diese Probleme werden von dem in der Fig. 3 dargestellten Gerät ausgeschaltet, in dem die Abschirm platte 9 mit dem Nadelloch 8 wirkungsvoll jenen Anteil des von der Scheibe 4 reflektierten Lichtes aussperrt, der den Nebenmaxima, also den Seitenlap pen, entspricht.

Das in der Fig. 1 gezeigte, bekannte Gerät weist die Eigen schaften auf, wie sie durch eine getrichelte Linie e in der Fig. 7 veran schaulicht sind, und ein Gerät, das an der Stelle einer optischen Einheit mit gemeinsamem Brennpunkt ein durch Wegnehmen korrigiertes, ein sog. "apodi siertes" Objektiv verwendet, besitzt die Eigenschaften, die durch eine strichpunktierte Linie f der Fig. 7 dargestellt sind. Diese können den Eigenschaften des in der Fig. 3 gezeigten Gerätes gegenübergestellt werden, die als strichdoppeltpunktierte Linie g angegeben sind, sowie mit der Kurve verglichen werden, die durch eine feste Linie h angezeigt ist, die sich auf den Fall bezieht, wenn das durch Wegnehmen korrigierte, also "apodisierte" Objektiv in dem Gerät der Fig. 3 benutzt wird.

In der Fig. 8 ist als schematische Ansicht eine Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei dem dargestellten Gerät sind die Lichtquelle 1, der Strahlenteiler 2, das Objektiv 3, die Scheibe 4, der Photodetektor 5 und das Betätigungsglied 6 in derselben Weise wie bei dem in der Fig. 1 veranschaulichten Gerät angeordnet. Gemäß der vorliegen den Erfindung enthält der Photodetektor 5 jedoch eine Detektor-Anordnung 11 aus einer Reihe punktförmiger, photoelektrischer Wandlerelemente, die je weils eine kreisrunde Lichtempfangsfläche mit einem Durchmesser von 2 bis 3 µm aufweisen, und eine Wählschaltung 12, die die Niveaus der von den einzel nen photoelektrischen Wandlerelementen abgegebenen Signale vergleicht und wahlweise ein Signal mit dem höchsten Niveau ausgibt. Bei dem oben gezeigten System wird wahlweise nur das Signal erzeugt, das von einem photoelektri schen Wandlerelement der Photodetektor-Anordnung 11 abgegeben wird, welches jenen Anteil des von der Scheibe 4 reflektierten Lichtes empfängt, das zum Hauptmaximum gehört. Folglich kann das Ausgangsniveau des wahrgenommenen Signals in dem hohen Ortsfrequenzbereich in zufriedenstellender Höhe beibe halten werden, und zusätzlich kann die unerwünschte Komponente ebenfalls ausgeschaltet werden, die sonst im ausgelesenen Signal den Nebensprecheffekt verursachen würde. Wie bei dem in der Fig. 1 gezeigten, bekannten System kann das Objektiv 3 in einer zu den Spuren senkrechten Richtung (das heißt, in der radialen Richtung der Scheibe 4) derart angetrieben werden, daß der Fleck des die Informationen beinhaltenden Lichtes auf eine Spur auf der Aufzeichnungsfläche der Scheibe 4 eingestellt wird. Wegen dieser Antriebs steuerung oder wegen einer zeitabhängigen Versetzung, die in der optischen Achse oder hinsichtlich eines anderen Bezugsfaktors stattfinden könnte, kann die Position eines auf der Photodetektor-Anordnung 11 ausgebildeten Strahl fleckes abgeändert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Informationen selbst unter diesen Umständen wirksam ausgelesen und die gera de erwähnten Vorteile erreicht werden.

Wie oben erläutert ist, ist bei dem optischen, Informationen wiedergebenden Gerät der vorliegenden Erfindung auf dem Lichtweg von einem Aufzeichnungsträger zu einem Photodetektor in der Nähe eines Punktes ein kleines Loch anordbar, der mit einem Punkt konjugiert ist, an dem das Licht der Lichtquelle auf der Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsträgers konvergiert. Hierdurch ist es möglich, mit einem kleinen Fleck des die In formationen beinhaltenden Lichtes die Informationen auszulesen, womit sichergestellt wird, daß ein Fühlsignal mit einem einwandfrei hohen Aus gangsniveau in dem hohen Ortsfrequenzbereich erhalten werden kann. Da die Ortsfrequenz ohne eine Abnahme des Niveaus des Ausgangssignals vergrößert werden kann, leistet das Gerät der vorliegenden Erfindung für Aufzeichnungen in hoher Dichte an einer optischen Scheibe einen Beitrag. Ein anderer Vor teil des optische Informationen wiedergebenden Gerätes der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß jener Anteil des vom Aufzeichnungsträger reflek tierten Lichtes, der den Nebenmaxima, also den Seitenlappen einer durchsich tigen Scheibe entspricht, ausgeschaltet und dadurch der mögliche Neben sprecheffekt zwischen den benachbarten Spuren auf ein Kleinstmaß herabge setzt wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform besitzt das Objektiv zur Sammlung des vom Aufzeichnungsträger reflektierten Lichtes im Mittelteil ei ne geringere Lichttransparenz als in der übrigen Fläche, und hierdurch wird der Durchmesser des die Informationen beinhaltenden Strahles wirksam verrin gert.

Bei einer einfachen Ausführungsform enthält der Photo detektor mehrere Licht wahrnehmende Elemente mit mehreren in einer vorherbestimmten Richtung angeordneten Lichtempfangsflächen und eine Wähl schaltung, die wahlweise das Ausgangssignal mit dem höchsten Niveau aus den das Licht wahrnehmenden Elementen abgibt. In diesem Fall wird nur das Signal eines das Licht wahrnehmenden Elementes wahlweise abgegeben, das jenen Anteil des von der Scheibe reflektierten Lichtes empfängt, der dem Haupt maximum, also dem Hauptlappen entspricht, wodurch sichergestellt wird, daß ein Fühlsignal mit einem ausreichend hohen Ausgangsniveau in einem hohen Ortsfrequenzbereich erhalten wird, während der mögliche Nebensprecheffekt zwischen benachbarten Spuren auf ein Kleinstmaß vermindert wird.

Claims

1. Optische Informationen wiedergebendes Gerät, enthaltend:

a) einen Photodetektor (5),
b) eine Lichtquelle (1),
c) eine erste optische Einheit (6) zum Sammeln des Lichts aus der Lichtquelle (1), damit es an einem Punkt auf eine Aufzeichnungsfläche eines Aufzeichnungsträgers (4) konvergiert, und
d) eine zweite optische Einheit (2) zum Lenken des vom Aufzeichnungsträger (4) reflektierten Lichtes auf den Photodetektor (5) zur Umwandlung des auftreffenden Lichts in ein elektrisches Signal zur Wiedergabe der auf dem Aufzeichnungsträger (4) aufgezeichneten Informationen,

dadurch gekennzeichnet, daß der Photodetektor (5) mehrere das Licht wahrnehmende Elemente mit mehreren in einer vorherbestimmten Richtung angeordneten Lichtempfangsflächen (11) und Wahlhilfsmitteln (12) enthält, die wahlweise ein Signal abgeben, das dem höchsten Niveau der Signale entspricht, die von den das Licht wahrnehmenden Elementen (11) abgegeben werden.

2. Das optische Informationen wiedergebende Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Objektiv in der zweiten optischen Einheit (2) zum Sammeln des vom Aufzeichnungsträger (4) reflektierten Lichtes in einem Mittelteil eine geringere Transparenz als in der restlichen Fläche aufweist.

3. Das optische Informationen wiedergebende Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite optische Einheit (2) einen Strahlenteiler enthält.

4. Das optische informationen wiedergebende Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte zwischen den beiden anderen optischen Einheiten (2, 6) angeordnete optische Einheit zur Unterdrückung des Lichtflusses in einen Mittelabschnitt des reflektierten Lichtes angeordnet ist.