DE4017485A1 - Verfahren zur kompensation des offsets eines photodetektors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation des Off­ sets eines Photodetektors, der in einem Gerät eingesetzt ist, um aus einem optischen Signal ein elektrisches Signal zu erzeu­ gen.

In einem CD-Spieler wird der Lichtstrahl eines Lasers auf den Aufzeichnungsträger, die Compact-Disc, mittels eines Fokusregel­ kreises fokussiert. Von der Platte wird der Lichtstrahl auf ei­ nen Vierquadrantenphotodetektor reflektiert. Um eine einwand­ freie Wiedergabe der Daten zu erzielen, ist eine genaue Fokus­ sierung des Lichtstrahls auf die Platte erforderlich.

In der Fig. 1 ist der Photodetektor PD der optischen Abtastvor­ richtung eines CD-Spielers gezeigt, bei der ein Laserstrahl L auf die Platte fokussiert wird.

Beim Photodetektor sind vier quadratförmige Photodioden A, B, C und D so zusammengefügt, daß sie wiederum ein Quadrat bilden. Der Laserstrahl L, der auf die vier Photodioden A, B, C und D fokussiert wird, erzeugt das Datensignal HF = AS + BS + CS + DS und das Fokusfehlersignal FE = (AS + CS)-(BS + DS). Mit AS, BS, CS und DS sind jeweils die Photospannungen der Dioden A, B, C und D bezeichnet. Weil in der optischen Abtastvorrichtung im Strahlengang des Laserstrahls L eine astigmatisch wirkende Zy­ linderlinse vorgesehen ist, ist der Laserstrahl L bei genauer Fokussierung auf dem großen Quadrat, das aus den vier Photodi­ oden A, B, C und D gebildet wird, kreisförmig, während er bei Defokussierung Ellipsenform annimmt.

Fig. 1a zeigt den Fall der Fokussierung. Weil der vom Laser­ strahl L auf dem großen Quadrat gebildete Lichtfleck Kreisform hat, ergibt sich das Fokusfehlersignal zu FE = (AS + CS)-(BS + DS) = 0 Am Wert null des Fokusfehlersignals FE erkennt der Fokusregelkreis, daß genau fokussiert ist.

In Fig. 1b ist nun der eine Fall der Defokussierung, daß die Platte zu weit von der Objektivlinse entfernt ist, dargestellt. Das Fokusfehlersignal FE ist negativ: FE = (AS + CS)-(BS + DS) = 0. Am negativen Wert des Fokusfehlersignals FE erkennt der Fokusregelkreis, daß der Abstand zwischen der Platte und der Objektivlinse zu groß ist. Deshalb wird die Objektivlinse vom Stellglied des Fokusregelkreises soweit auf die Platte zu bewegt, bis das Fokusfehlersignal FE null wird.

Der andere Fall der Defokussierung, daß die Objektivlinse zu na­ he an der Platte liegt, ist in Fig. 1c gezeigt. Das Fokusfeh­ lersignal FE hat einen positiven Wert : FE = (AS + CS)-(BS + DS) = 0. Am positiven Wert des Fokusfehlersignals FE erkennt der Fokusregelkreis, daß die Objektivlinse zu nahe an der Plat­ te liegt. Die Objektivlinse wird daher vom Stellglied soweit von der Platte weg bewegt, bis das Fokusfehlersignal FE zu null wird.

Weil es sich bei dem Vierquadrantenphotodetektor jedoch nicht um ein ideales offsetfreies Bauteil handelt, ist das Fokusfeh­ lersignal FE bei genauer Fokussierung, wenn der Lichtfleck auf dem Vierquadrantenphotodetektor kreisförmig wird, nicht null. Vielmehr ist das Fokusfehlersignal FE positiv oder negativ. Um eine sichere Abtastung der Daten zu gewährleisten, muß dieser unerwünschte Offset kompensiert werden.

Bei der Herstellung eines CD-Spielers wird ein kreisförmiger Lichtstrahl auf den Vierquadrantenphotodetektor gerichtet, wie es bei genauer Fokussierung des Lichtstrahls auf die Platte der Fall ist. Das Fokusfehlersignal FE wird in der Regel nicht wie gewünscht null sein, sondern einen positiven oder negativen Wert, den Offset, annehmen. Durch Einstellen eines Potentiome­ ters wird der Offset in mühsamer und sorgfältiger Handarbeit bei jedem CD-Spieler kompensiert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei der Herstellung eines Gerätes gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 das Verfahren zur Kom­ pensation des Offsets wesentlich zu vereinfachen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß bei der Produkti­ on des Gerätes der Offset des Photodetektors gemessen und in ei­ nem Speicher abgelegt wird, der zusammen mit dem Photodetektor in das Gerät eingebaut wird, daß bei der Erstinbetriebnahme des Gerätes der im Speicher stehende Offset abgefragt wird, um auto­ matisch eine Offsetkompensationsgröße zu erzeugen.

Es zeigt

Fig. 1 einen Vierquadrantenphotodetektor,

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Erfindung,

Fig. 3 einen Fokusregelkreis eines CD-Spielers, in dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommt.

Am Beispiel eines CD-Spielers mit einem Vierquadrantenphotode­ tektor wird die Erfindung nun näher erläutert.

Zunächst wird wie beim Stand der Technik der Offset des Vierqua­ drantenphotodetektors bestimmt, indem ein kreisförmiger Licht­ fleck auf dem Vierquadrantenphotodetektor gerichtet wird, wie es bei genauer Fokussierung der Fall ist. Der Betrag und das Vorzeichen des auf diese Weise ermittelten Offsets des Vierqua­ drantenphotodetektors werden in einem Speicher abgelegt.

Wenn der CD-Spieler fertiggestellt ist, fragt ein Mikroprozes­ sor den Speicher nach dem Betrag und dem Vorzeichen des Offsets ab. Aus dem gespeicherten Betrag und dem Vorzeichen bildet der Mikroprozessor eine Offsetkompensationsgröße, z. B. eine Offset­ kompensationsspannung gleichen Betrages aber entgegengesetzten Vorzeichens, die er am Eingang des Fokusregelkreises einspeist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher nur noch der Offset des Vierquadrantenphotodetektors sorgfältig von Hand ge­ messen. Die Kompensation des Offsets erfolgt aber nicht mehr in mühsamer, sorgfältiger und deshalb zeitraubender Handarbeit z. B. durch Einstellen eines Potentiometers, sondern vielmehr auf automatischem Weg mittels eines Mikroprozessors, der aus dem gespeicherten Offset eine Offsetkompensationsgröße bildet und diese Offsetkompensationsgröße an geeigneter Stelle in den Fokusregelkreis einspeist.

In Fig. 3 ist der Fokusregelkreis eines CD-Spielers abgebil­ det, in dem von dem erfindungsgemäßen Verfahren Gebrauch ge­ macht wird.

Der Lichtstrahl eines Lasers LS wird über eine Linse L1 auf einen Prismenstrahlteiler PS gerichtet, der den Lichtstrahl rechtwinklig auf eine Compact Disc CD ablenkt. Mittels einer zwischen dem Prismenstrahlteiler PS und der Platte CD vorgesehe­ nen Objektivlinse O wird der Lichtstrahl L auf die Platte CD fokussiert, die ihn den Prismenstrahlteiler PS und eine Zylin­ derlinse ZL durchstrahlend auf einen Vierquadrantenphotodetek­ tor PD reflektiert. Dessen Ausgänge sind mit den Eingängen ei­ nes Differenzverstärkers V1 verbunden. Der Ausgang des Diffe­ renzverstärkers V1, der das Fokusfehlersignal FE erzeugt, ist mit dem ersten Eingang einer Summationsstelle SU verbunden, de­ ren Ausgang mit dem Eingang eines Regelverstärkers V2 verbunden ist. Der Ausgang des Regelverstärkers V2 ist mit einem Stell­ glied SG verbunden, das die Objektivlinse O in Richtung der op­ tischen Achse bewegt, um den Lichtstrahl L auf die Platte CD zu fokussieren.

Ein Mikroprozessor MP fragt bei der Erstinbetriebnahme des CD- Spielers einen Speicher S nach dem Offset des Photodetektors PD ab. Aus dem Betrag und dem Vorzeichen des im Speicher S gespei­ cherten Offsets erzeugt der Mikroprozessor MP eine Offsetkom­ pensationsspannung UK, die er am zweiten Eingang der Summations­ stelle SU in den Fokusregelkreis einspeist.

Die Erfindung ist allgemein für Geräte geeignet, die mit einem Photodetektor ausgerüstet sind, der optische Signale in elektri­ sche Signale umwandelt. Als Beispiele seien CD-Spieler, Video­ plattenspieler, DRAW-Disc-Spieler und magneto-optische Geräte angeführt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Kompensation des Offsets eines Photodetek­ tors (PD) der in einem Gerät eingesetzt ist, um aus einem optischen Signal ein elektrisches Signal (FE) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Produktion des Gerätes der Offset des Photodetektors (PD) gemessen und in einem Speicher abgelegt wird, der zusam­ men mit dem Photodetektor (PD) in das Gerät eingebaut wird, daß bei der ersten Inbetriebnahme des Gerätes der im Speicher stehende Offset abgefragt wird, um eine Offsetkom­ pensationsgröße zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Betrag und das Vorzeichen der Off­ setspannung oder des Offsetstromes des Photodetektors (PD) gespeichert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Offsetkompensationsgröße densel­ ben Betrag aber das umgekehrte Vorzeichen wie die Off­ setspannung oder der Offsetstrom des Photodetektors hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verfahren bei einem opti­ schen Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerät angewendet wird, das mit einem Photodetektor ausgerüstet ist, damit aus dem von einem Aufzeichnungsträger auf den Photodetek­ tor reflektierten Licht ein elektrisches Daten- und/oder Servosignal erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Photodetektor ein sogenannter Vierquadrantenphotodetektor (PD) vorgesehen ist, aus des­ sen Ausgangssignalen durch Summen- und Differenzbildung ein Fokusfehlersignal für einen Fokusregelkreis erzeugt wird und daß die Fokussierung des Lichts auf den Aufzeich­ nungsträger nach dem Astigmatismusverfahren erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gerät ein Mikroprozes­ sor vorgesehen ist, um den Speicher nach Betrag und Vorzei­ chen des Offsets abzufragen und um aus dem gespeicherten Wert des Offsets eine Offsetkompensationsspannung oder ei­ nen Offsetkompensationsstrom zu berechnen und zu erzeugen.

7. Fokusregelkreis zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgänge eines Vierquadrantenpho­ todetektors (PD) mit den Eingängen eines Differenzverstär­ kers (V1) verbunden sind, daß der Ausgang des Differenzver­ stärkers (V1) mit dem ersten Eingang einer Summationsstel­ le (SU) verbunden ist, deren Ausgang mit dem Eingang eines Regelverstärkers (V2) verbunden ist, daß der Ausgang des Regelverstärkers (V2) mit einem Stellglied (SG) verbunden ist, das eine Objektivlinse (O) in Richtung der optischen Achse bewegt, um einen Lichtstrahl (L) auf eine Platte (CD) zu fokussieren, daß ein Mikroprozessor (MP) über eine bidirektionale Leitung (BL) mit einem Speicher (S) verbun­ den ist und daß der Mikroprozessor die Offsetkompensati­ onsgröße am zweiten Eingang der Summationsstelle SU in den Fokusregelkreis einspeist.