DE68906047T2

DE68906047T2 - Gerät und Verfahren zum Erreichen einer Scharfeinstellung in einem optischen System.

Info

Publication number: DE68906047T2
Application number: DE89850037T
Authority: DE
Inventors: Joseph Howard Dimatteo; Alan August Fennema; Benjamin C Fiorino; Julian Lewkowicz
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1993-10-28
Anticipated expiration: 2009-02-08
Also published as: JPH0624069B2; US4998233A; EP0328501A1; EP0328501B1; JPH01220129A; DE68906047D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und ein Verfahren zum Erreichen und Feststellen eines fokussierten Zustandes in einem optischen System.

Diskussion des Standes der Technik

Viele optische Systeme erfordern das genaue Fokussieren eines Strahles einer Strahlung, wie z. B. eines Laserstrahles, um optisch in Beziehung stehende Funktionen durchzuführen. Insbesondere erfordern Aufzeichnungsgeräte für optische Platten ein System zur genauen Scharfeinstellung und ihrer Aufrechterhaltung. Die Scharfeinstellung sollte nicht nur zuverlässig, sondern auch schnell sein. Wenn solche Aufzeichnungsgeräte für optische Platten zur Datenaufzeichnung verwendet werden, erfolgt der anfängliche Versand einer optischen Platte zu einem Kunden gewöhnlich als eine Platte ohne Aufzeichnung. Im Gegensatz dazu ist bei Videoplatten das Video auf der Platte vor der Auslieferung durch eine Fabrik an einen Kunden aufgezeichnet. Ein Beispiel solch einer Videoplatte ist im U.S. Patent 4 439 848 von Ceshkovsky et al. gezeigt. Dieses Patent, das die Scharfeinstellung und ihre Aufrechterhaltung zeigt, lehrt, daß das Lesesignal benutzt wird, um während eines Scharfeinstellungszyklus zu bestimmen, wann der best fokussierte Zustand erreicht ist. Für einen zuverlässigen Betrieb jedoch wird das Lesesignal, das den fokussierten Zustand anzeigt, ausgesandt, wenn die Linse die Position der Fokussierung niit Bezug auf die Videoplatte durchläuft. Als Ergebnis wird ein sogenanntes "Rücklauf"-Signal benutzt, um die Linse weiter von der Platte wegzubewegen, um den fokussierten Zustand erneut zu erreichen, so daß die Scharfeinstellung zuverlässig erfolgen kann. Während das System leicht für Videoplatten anwendbar sein mag, ist es erwünscht, ein System zur Scharfeinstellung anzugeben, das unabhängig ist von jeglicher Aufzeichnung auf der Platte, d.h. mit Platten ohne Aufzeichnung arbeitet, und unabhängig davon ist, ob die Plattenoberfläche sich am Umfang erstreckende Rillen zur Anzeige der Spurpositionen aufweist oder nicht. Darüberhinaus ist es erwünscht, die Forderung nach einem "Rücklauf"-Signal zu vermeiden.
Systeme zur Aufrechterhaltung der Fokussierung und zur Scharfeinstellung haben ein sogenanntes Fokussierungfehlersignal (FFS) benutzt, das durch eine oder mehrere verschiedene Formen von Detektoren für die optische Fokussierung erzeugt wurde. Solche Detektoren empfangen das von der optischen Platte oder einem anderen Gegenstand mit einer Fokussierungebene reflektierte Licht. Das Fokussierungfehlersignal ist im fokussierten Zustand durch einen Nulldurchgang gekennzeichnet. Dieses Phänomen ist im U.S. Patent 4 439 848 dargestellt. Unglücklicherweise können solche Nulldurchgänge auch anders auftreten als beim genau oder optimal fokussierten Zustand, d.h. es kann ein ungenau fokussierter Zustand vorhanden sein. Das ist ein Grund, warum ein Lesesignal, wie z.B. ein Videosignal, oft benutzt wird, um sicher zu sein, daß ein genau fokussierter Zustand während eines Scharfeinstellungszyklus erreicht wurde. Verschiedene Formen der Benutzung der Leseinformation oder eines Spursignals sind in Verbindung mit dem Feststellen des Nulldurchgangs eines FFS benutzt worden, um einen genau fokussierten Zustand anzuzeigen. Die Benutzung des Lesesignals zur Feststellung der Fokussierung ermöglicht keine Scharfeinstellung in optischen Platten ohne Aufzeichnung.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Gerät und ein Verfahren gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 und 8 beansprucht.
Bei einer bevorzugten Form der Erfindung werden eine Anzahl von die Fokussierung anzeigenden Parametern kombiniert, um einen fokussierten Zustand anzuzeigen. Bei einer speziellen Form der Erfindung wird die Anzeige des Laser-Steuerstromes mit dem Feststellen des Nulldurchgangs eines Fokussierungsfehlersignals kombiniert, um den fokussierten Zustand anzuzeigen. Eine weitere Steuerung wird geliefert durch Feststellen, daß die Linse sich dem fokussieiten Zustand nähert, und durch Kombinieren aller drei Anzeigen, um einen fokussierten Zustand anzuzeigen.
Die Scharfeinstellungsschaltung schließt Rampengeneratoren ein, deren Rampen durch Schwellwertspannungen begrenzt sind, um die Linse in eine fokussierte Position bezüglich einer optischen Fokussierungsebene zu bewegen um die Scharfeinstellung zu ermoglichen, während die Bewegung einer Linse senkrecht zur Fokussierungsebene begrenzt wird.
Die vorgenannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden offensichtlich aus der folgenden genaueren Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie sie in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Fokussie rungsystems, das die vorliegende Erfindung benutzt.
Fig. 2 ist ein magneto-optisches Datenaufzeichnungs-und wiedergabegerät, bei dem das Fokussierungssystem nach Fig. 1 erfolgreich eingesetzt werden kann.
Fig. 3 ist ein erweitertes Blockschaltbild des Teils zur Scharfeinstellung des in Fig. 1 dargestellten Fokussierungsystems.
Fig. 4 ist ein Satz idealisierter Signal-Kurvenverläufe, die die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Schaltung erläutern.
Fig. 5 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer alternativen Anordnung zum Feststellen einer Änderung in dem Lasersteuersignal zur Anzeige eines fokussierten Zustandes.

Genauere Beschreibung der Zeichnungen

Es wird jetzt genauer auf die Zeichnungen Bezug genommen. Gleiche Ziffern geben gleiche Teile und strukturelle Merkmale in den verschiedenen Figuren an. Wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen ist, sprechen die Scharfeinstellungsschaltungen 10, die im einzelnen in Fig. 3 wiedergegeben sind, auf einen Befehl Scharfeinstellung an, der über die Leitung 11 empfangen wird, um einen fokussierten Zustand der Linse 45 über das Feinbetätigungs glied 46 herzustellen. Die Scharfeinstellungsschaltungen 10 liefern über die Leitung 12 ein Deaktivierungssignal, um die in Fig. 2 dargestellte Schleife 54 zur Aufrechterhaltung der Fokussierung zu deaktivieren, die ein Teil der in Fig. 2 dargestellten Fokussierungs-und Nachführschaltungen 54 ist. Die Scharfeinstellungsschaltungeu 10 liefern ein Steuersignal für das Betätigungsglied zur Scharfeinstellung über die Leitung 13, durch den Leistungsverstärker 15 an das Betätigungsglied 46. Für die Scharfeinstellung liefert der Laser 67 einen Ausgangsstrahl konstanter Intensität an die Platte 30 (Fig. 2), der durch die Platte 30 über eine später beschriebene Optik zum Fokussierungs- Detektor 62 reflektiert wird. Der Fokussierungs-Detektor 62 liefert ein Fokussierungungsfehlersignal (FFS) über die Leitung 63 F zur Fokussierungschleife 54 F und zu den Scharfeinstellungs schaltungen 10, wie sie im einzelnen in Fig. 3 angegeben sind. Die Scharfeinstellungsschaltungen 10 sprechen auf das FFS auf der Leitung 63 F an zur Überprüfung der Anzeige einer Fokussierungsanforderung, um den Betrieb der Fokussierungschleife 54 F wieder zu aktivieren. Außerdem wird das von der Lasersteuerschaltung 66 über die Leitung 68 zum Laser 67 gelieferte Steuersignal durch den Detektor 17 für den Abfall des Lasersteuersignals gemessen, d.h. wenn die Detektorlinse 17 einen Fokussierungzustand erreicht und eine vorgegebene Verringerung des Lasersteuersignals für den Laser 67 feststellt. Solch eine Verringerung des Lasersteuerstroms ist bei der Fokussierung gefordert, um den Laser in den Stand zu setzen, den Ausgangsstrahl konstanter Leistung aufrechtzuerhalten. Der Detektor 17 liefert dann ein die Fokussierung anzeigendes Signal über die Leitung 18 an die Scharfeinstellungsschaltung 10. Die Schaltungen 1,10 kombinieren daß FFS-Signal auf der Leitung 63 F mit dem Lasersteuersignal für den fokussierten Zustand, um das Linsen-Steuersignal von der Leitung 13 zu entfernen und die Fokussierungsschleife 54 F zu aktivieren.
Ein optisches Aufzeichnungsgerät, bei dem die vorliegende Erfindung mit Vorteil benutzt werden kann, ist in Fig. 2 dargestellt. Eine magneto-optische Aufzeichnungsplatte 30 ist zur Drehung durch einen Motor 32 auf einer Spindel 31 befestigt. Ein den optischen Kopf tragender Arm 33 auf dem Kopfarm-Vorschub, der allgemein durch die Zahl 34 bezeichnet ist, bewegt sich radial zur Platte 30. Ein Rahmen 35 des Aufzeichnungsgerätes befestigt den Wagen 34 in passender Weise für hin- und hergehende radiale Bewegungen. Die radialen Bewegungen des Wagens 34 ermöglichen den Zugriff auf irgendeine einer Vielzahl von konzentrischen Spuren oder Umdrehungen einer spiralförmigen Spur zur Aufzeichnung von Daten auf die Platte und zur Wiedergewinnung von ihr. Ein lineares Betätigungsglied, das auf dem Rahmen 35 geeignet montiert ist, bewegt den Wagen 34 radial, um das Zugreifen auf die Spur zu ermöglichen. Das Aufzeichnungsgerät ist in geeigneter Weise an einen oder mehrere Hauptrechner 37 angeschlossen, solche Hauptrechner können Steuereinheiten sein, Personalcomputer, Computer großer Systeme, Nachrichtenverbindungssysteme, Bildverarbeitungsprozessoren und dergleichen. Anschlußschaltungen 38 sorgen für die logischen und elektrischen Verbindungen zwischen dem optischen Aufzeichnungsgerät und den angeschlossenen Hauptrechnern 37.
Der Mikroprozessor 40 steuert das Aufzeichnungsgerät einschließlich des Anschlusses an den Hauptrechner 37. Steuerdaten, Statusdaten, Befehle und dergleichen werden zwischen den Anschlußschaltungen 38 und dem Mikroprozessor 40 über den bidirektionalen Bus 43 ausgetauscht. In dem Mikroprozessor 40 ist enthalten ein ein Programm oder Mikrocode speichender Lesespeicher (ROM) 41 und ein Daten und Steuersignale speichernder Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 42.
Die Optik des Aufzeichnungsgerätes schließt eine Objektiv- oder Fokussierunglinse 45 ein, die zur Fokussierung und Verfolgung von Bewegungen durch das Feinbetätigungsglied 46 auf dem Kopfarm 33 montiert ist. Dieses Betätigungsglied schließt Mechanismen zum Bewegen der Linse 45 zu der Platte 30 hin und von ihr weg zur Fokussierung und zur Spurverfolgung und für Suchbewegungen radial zur Platte 30 ein; z.B. zum Spurwechsel innerhalb eines Bereiches von 100 Spuren7 so daß der Wagen 34 nicht jedesmal betätigt werden muß, wenn auf eine Spur, die zu der Spur, auf die augenblicklich zugegriffen wird, benachbart ist, zugegriffen werden muß. Die Zahl 47 bezeichnet den doppeltgerichteten Lichtweg zwischen der Linse 45 und der Platte 30.
Bei der magneto-optischen Aufzeichnung liefert der Magnet 48 ein schwaches magnetisches Steuerfeld zum Ausrichten der remanenten Magnetisierungsrichtung eines kleinen Flecks auf der Platte 30, der durch Laserlicht von dar Linse 45 beleuchtet wird. Der Fleck des Laserlichtes heizt den beleuchteten Fleck auf der Aufzeichnungsplatte auf eine Temperatur oberhalb des Curie- Punktes der magneto-optischen Schicht auf (nicht dargestellt, die aber eine Legierung aus Metallen der Seltenen Erden und der Übergangsmetalle sein kann, wie das durch das U.S. Patent 3 949 387 von Chaudhari et al. gelehrt wird). Dieses Erwärmen befähigt den Magneten 48, die remanente Magnetisierung in eine gewünschte Richtung der Magnetisierung zu lenken, wenn der Fleck unter die Temperatur des Curie-Punktes abkühlt. Der Magnet 48 ist als in der "Schreib"-Richtung orientiert dargestellt, d.h. binäre Einsen, die auf der Platte 30 aufgezeichnet werden, sind normalerweise "remanente Nordpol-Magnetisierungen". Um die Platte 30 zu löschen, dreht sich der Magnet 48 so, daß der Südpol der Platte 30 benachbart ist. Die Steuerung 49 des Magneten 48, die mechanisch mit dem drehbaren Magneten 48 gekoppelt ist, wie das durch die gestrichelte Linie 50 angegeben ist, steuert die Schreib-und Löschrichtungen. Der Mikroprozessor 40 liefert über die Leitung 51 Steuersignale an die Steuerung 49, um die Umkehr der Aufzeichnungsrichtung zu bewirken.
Es ist notwendig, die radiale Position des Strahles zu steuern, der dem Pfad 47 folgt, so daß einer Spur oder Umdrehung genau gefolgt wird und daß auf eine gewünschte Spur oder Umdrehung rasch und genau zugegriffen wird. Dazu steuern die Fokussierungs und Spurverfolgungschaltungen 54 sowohl das Grobbetätigungsglied 36 als auch das Feinbetätigungsglied 46. Das Positionieren des Wagens 34 durch das Betätigungsglied 36 wird genau gesteuert durch Steuersignale, die von den Schaltungen 54 über die Leitung 55 dem Betätigungsglied 36 geliefert werden. Zusätzlich wird die Steuerung des Betätigungsgliedes durch die Schaltungen 54 durch Steuersignale ausgeübt, die über die Leitungen 57 und 58 laufen für die Fokussierung und die Feinverfolgung und die Schaltmaßnahmen des Feinbetätigungsgliedes 46.
Das Abfühlen der Fokussierung und der Position der Spurverfolgung wird erreicht durch Analysieren des von der Platte 30 reflektierten Lichtes über den Weg 47,von da aus durch die Linse 45, durch einen halbdurchlässigen Spiegel 60 und das von dem halbdurchlässigen Spiegel 61 zu einem sogenannten "Geviert-Detektor" 62 reflektiert wird. Der Geviert-Detektor 62 besitzt 4 Fotoelemente, die Signale auf 4 Leitungen, die gemeinsam durch die Zahl 63 bezeichnet sind, an die Schaltungen 54 zur Fokussierung und Spurverfolgung liefern. Durch Ausrichten einer Achse des Detektors 62 mit der Mittellinie einer Spur werden Spurverfolgungsoperationen ermöglicht. Fokussierungsoperationen werden erreicht durch Vergleichen der Lichtintensitäten, die durch die vier Fotoelemente des Geviert- Detektors 62 festgestellt werden. Die Schaltungen 54 zur Fokussierung und Spurverfolgung analysieren die Signale auf den Leitungen 63, um sowohl die Fokussierung als auch die Spurverfolgung zu steuern.
Das Aufzeichnen oder Schreiben von Daten auf die Platte 30 wird als nächstes beschrieben. Es wird angenommen, daß der Magnet 48 in die gewünschte Position zum Aufzeichnen von Daten gedreht wurde. Der Mikroprozessor 40 liefert über die Leitung 65 ein Steuersignal an die Laser-Steuerschaltung 66, um anzuzeigen, daß eine Aufzeicbnungsoperation folgen soll. Dies heißt, daß dem Laser 67 durch die Steuerung 66 Energie zugeführt wird, um einen Laserlichtstrahl hoher Intensität für das Aufzeichnen auszusenden; im Gegensatz dazu besitzt der vom Laser 67 für das Lesen ausgesandte Laserlichtstrahl eine verringerte konstante Intensität, um das Erwärmen des vom Laser beleuchteten Fleckes auf der Platte 30 auf unter den Curie-Punkt zu begrenzen. Die Steuerung 66 liefert ihr Steuersignal über die Leitung 68 an den Laser 67 und empfängt über die Leitung 69 ein Rückkopplungssignal, das die Intensität des vom Laser 67 ausgesandten Lichtes angibt. Die Steuerung 68 regelt die Lichtintensität auf den gewünschten konstanten Wert. Der Laser 67, ein Halbleiterlaser, wie z.B. ein Galliumarsenid-Diodenlaser kann durch Datensignale moduliert werden, so daß der ausgesandte Lichtstrahl die aufzuzeichnenden Daten durch solch eine Intensitätsmodulation darstellt. In dieser Beziehung liefern die (später beschriebenen) Datenschaltungen 75 datenanzeigende Signale über die Leitung 78 an den Laser 67, um solch eine Modulation zu bewirken. Dieser modullerte Lichtstrahl durchläuft den Polarisator 70, (der den Strahl linear polarisiert,) von dort aus durch die Kollimatorlinse 71 zu dem halbdurchlässigen Spiegel 60, um durch die Linse 45 hindurch zur Platte 30 reflektiert zu werden. Die Datenschaltungen 75 sind für das Aufzeichnen der vom Mikroprozessor 40 über die Leitung 76 gelieferten geeigneten Steuersignale vorbereitet. Der Mikroprozessor 40 spricht beim Vorbereiten der Schaltungen 75 auf Befehle für das Aufzeichnen an, die von dem Hauptrechner 75 über die Anschlußschaltungen 38 empfangen wurden. Nachdem die Datenschaltungen 75 einmal vorbereitet wurden, werden die Daten zwischen den Datenschaltungen 75 des Hauptrechners 37 über die Anschlußschaltungen 38 direkt übertragen. Die Datenschaltungen 75 liefern auch, ebenso wie (nicht dargestellte) Hilfsschaltungen Signale, die sich auf das Einteilen der Platte 30 beziehen, die Fehlererkennung und-korrektur und dergleichen. Die Schaltungen 75 entfernen während eines Lese- oder Wiederherstellvorganges die Hilfssignale von den gelesen Signalen, bevor sie korrigierte Datensignale über den Bus 77 an den Hauptrechner 37 über die Anschlußschaltungen 38 liefern.
Das Lesen oder Wiederherstellen von Daten der Platte 30 zur Übertragung an einen Hauptrechner erfordert optisches und elektrisches Verarbeiten des Laserlichtstrahles der Platte 30. Der Teil des reflektierten Lichtes (, dessen lineare Polarisation durch den Polarisator 70 durch die Platte 30 unter Benutzung des Kerr-Effektes gedreht wurde,) läuft längs des doppeltgerichteten Lichtweges 47 durch die Linse 45 und die halbdurchlässigen Spiegel 60 und 61 zu dem der Datenerkennung dienenden Teil 79 der Optik des Kopfarmes 33. Der halbdurchlässige Spiegel oder Strahlteiler 80 teilt den reflektierten Strahl in zwei Strahlen gleicher Intensität, die beide die gleiche reflektierte gedrehte Polarisation aufweisen. Das reflektierte Licht des halbdurchlässsigen Spiegels 80 läuft durch einen ersten Polarisator 81, der so eingestellt ist, daß er nur das reflektierte Licht durchläßt, das gedreht wurde, wenn die remanente Magnetisierung des Flecks auf der Platte 30, auf den zugegriffen wurde, eine "Nord-" oder binäre Eins-Anzeige aufweist. Das durchgelassene Licht trifft auf die Fotozelle 82, um ein passend anzeigendes Signal an den Differenzverstärker 85 zu liefern. Weine das reflektierte Licht durch eine remanente Magnetisierung mit der Richtung eines "Süd"-Pols oder eines gelöschten Pols gedreht wurde, dann leitet der Polarisator 81 kein oder sehr wenig Licht weiter, was zur Folge hat, daß kein aktives Signal der Fotozelle 82 zugeführt wird. Die entgegengesetzte Operation tritt durch den Polarisator 83 ein, der nur einen "süd"-gedrehten Laserlichtstrahl zur Fotozelle 84 weiterleitet. Die Fotozelle 84 liefert ihr Signal, daß das von ihr empfangene Laserlicht angibt, an den zweiten Eingang des Differenzverstärkers 85. Der Verstärker 85 liefert das resultierende Differenzsignal (,das die Daten darstellt,) an die Datenschaltungen 75 zur Erkennung. Die erkannten Signale schließen nicht nur Daten ein, die aufgezeichnet wurden, sondern auch ebenso alle der sogenannten Hilfssignale. Der Ausdruck "Daten", wie er hier benutzt wird, soll alle informationstragenden Signale einschließen, vorzugsweise die von der Art mit digitalen oder diskreten Werten. Die Drehstellung und Drehgeschwindigkeit der Spindel 31 wird durch einen geeigneten Tachometer oder einen Emitterfühler 90 abgefühlt. Der Sensor 90, der vorzugsweise von der Art für optisches Abtasten ist, die dunkle und helle Flecken auf einem (nicht dargestellten) Tachometerrad der Spindel 31 abfühlt, liefert die "Tach"- Signale (digitale Signale) an die RPS-Schaltung 91, die die Rotationsposition der Spindel 31 erkennt und informationstragende Signale bezüglich der Rotation an den Miroprozessor 40 liefert. Der Mikroprozessor 40 benutzt solche Rotationssignale zur Steuerung des Zugriffs auf die datenspeichernden Segmente auf der Platte 30, wie das in großem Umfang bei den Platten zur magnetischen Datenspeicherung praktiziert wird. Außerdem laufen die Signale des Sensors 90 zu den Steuerschaltungen 93 für die Spindelgeschwindigkeit, um den Motor 32 so zu steuern, daß die Spindel 31 mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit rotiert. Die Steuerung 93 kann einen quarzgesteuerten Oszillator zur Steuerung der Geschwindigkeit des Motors 32 einschließen, wie das gut bekannt ist. Der Mikroprozessor 40 liefert über die Leitung 94 Steuersignale an die Steuerung 93 in einer üblichen Weise.
Die Figuren 3 und 4 erläutern eine bevorzugte Form der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 zeigt Schaltungen zum Implementieren der Erfindung, während Eig. 4 idealisierte Signalverläufe zeigt, die die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Schaltungen erläutert. Beim Einschalten oder während bestimmte betriebsbedingte Rücksetzungen erfolgen, in denen der Betrieb all der Schaltungen auf einen Bezugszustand rückgesetzt wird, wird ein Rücksetzimpuls über die Leitung 102 geliefert, um die Scharfeinstellungsschaltung 10 auf einen Bezugs- oder Anfaugszustand zu konditionieren. Dieser Bezugszustand öffnet sowohl die Servoschleifen für die Spurverfolgung als auch die Fokussierung und führt dem Betätigungsglied 36 einen Steuerstrom 0 zu. Nachdem die Schaltungen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, auf diesen Bezugszustand rückgesetzt wurden, gibt der Mikroprozessor 40 unter Benutzung seines bekannten Algorithmus zum Initialisieren des Aufzeichnungsgerätes ein Befehlssignal zur Scharfeinstellung über die Leitung 11 an die Scharfeinstellungschaltungen 10 heraus, um diese Schaltungen zu konditionieren, das Betätigungsglied 46 zu betätigen, um die Linse 45 in Richtung des fokussierten Zustandes zu bewegen. Zuerst setzt das Scharfeinstellungssignal 100 den Flip-Flop (FF) 103 auf den Scharfeinstellungszustand. Dieser Vorgang veranlaßt FF 103, ein Signal zur Deaktivierung der Fokussierungsschleife über die Leitung 112 an die Fokussierungsschleife 54 F zu liefern, um die Fokussierungsschleife 54 F zu öffnen oder zu deaktivieren, bis die Scharfeinstellung erreicht wurde. Es sei bemerkt, daß das Rückstellsignal 102 anfangs FF 103 in den Zustand zur Deaktivierung der Fokussierungsschleife 54 F rücksetzt. Das Signal 104 auf der Leitung 12 deaktiviert die Fokussierungsschleife 54 F an der vertikalen Strichlinie 105, die dem Auftreten des Scharfeinstellungssignals 100 entspricht. Das Signal 104 auf der Leitung 12 geht zum Zustand der offenen Schleife oder der deaktivierten Schleife 54 F. Das Signal 104 verbleibt in dem Zustand der offenen Schleife, bis eine Fokussierungsbedingung erkannt wird, wie sie durch die vertikale Strichlinie 108 dargestellt wird. Der Zyklus zur Scharfeinstellung hat drei Phasen. Zwischen den vertikalen gestrichelten Linien 105 und 106 wird die Linse 45 von der optischen Platte 30 wegbewegt zu einer am weitesten entfernten Laufposition, die durch die Bezugsspannung V2 dargestellt ist. An der gestrichelten Linie 106 wird die Bewegung der Linse 45 umgekehrt, um sie auf die optische Platte 30 hin zu bewegen. Wenn die vertikale Strichlinie 107 erreicht ist, beginnt die Phase der Scharfeinstellung. Solch eine Scharfeinstellungsphase schließt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das FFS-Signal 129, das Laserstromsignal 136 und den Nulldurchgang 133 des FFS-Steuersignals des Spitzenwertdetektors 132 ein, wie noch offensichtlich wird.
Das Signal 100 zur Scharfeinstellung läuft auch über die Leitung 11, um das FF 111 in den Zustand zu versetzen, die Linse 45 von der Platte 30 wegzubewegen. Es sei bemerkt, daß der Rücksetzimpuls auf der Leitung 102 anfangs FF 111 in einen nichtbetriebsfähigen Zustand rücksetzt, in dem keine Handlung oder Steuerwig durch das FF 111 über das Betätigungsglied 46 ausgeübt wird. Das in den aktiven Zustand versetzte FF 112 betätigt die INT UP-Schaltung, um ein Rampensignal 114 A des Fokussierungs-Steuersignals 14 zu erzeugen. Das Rampensignal 114 A betätigt das Betätigungsglied 46, um die Linse in die von der Platte 30 am weitesten entfernte Position zu bewegen, wie das durch die Spannung V2 dargestellt ist. Das Rampensignal 114 A läuft von der INT UP-Schaltung 112 durch den Trennverstärker 113 zur Leitung 13. Das zweite Ausgangssignal der INT UP-Schaltung 112 läuft zur Spannungsvergleichsschaltung 114, die V2 über die Leitung 116 empfängt. Wenn das Ausgangssignal der INT UP-Schaltung 112 gleich groß wie V2 ist, dann liefert die Spannungsvergleichsschaltung 114 einen Ausgangsimpuls, dessen zeitliches Auftreten der Linie 106 entspricht, über die Leitung 118, Lim FF 111 in den inaktiven Zustand rückzusetzen. Gleichzeitig setzt der Ausgangsimpuls der Spannungsvergleichs- schaltung auf Leitung 118 das FF 120 in den aktiven Zustand, wie das durch das Signal 122 gezeigt wird, was zur Folge hat, daß das Rampensignal 122 A von der Schaltung INT DOWN 121 erzeugt wird. Das Rampensignal 122 A durchläuft den Trennverstärker 125, um die Leitung 113 zu erreichen für das Vervollständigen eines zweiten Teiles des Steuersignal 14 zur Fokussierung. Das Rampensignal 122 A veranlaßt das Betätigungsglied 46, die Linse 45 auf die Platte 30 hin zu bewegen. Die naheste Position der Linse 45 zur Platte 30 wird durch die Bezugsspannung V3 dargestellt, die in Fig. 4 durch die gestrichelte horizontale Linie angegeben ist. Die Betriebsweise ist derart, daß die Linse 45 nie eine Position erreicht, die der Spannung V3 entspricht, dadurch, daß die später beschriebenen Schaltungen zum Feststellen der Fokussierung das Rampensignal 122 A unterbrechen, bevor V3 erreicht wird. Für den Fall, daß ein Fokussierungzustand nicht erreicht wird, dann liefert die Spannungsvergleichsschaltung 123 durch Feststellen der Gleichheit zwischen der Spannung V3 auf der Leitung 117 und dem Ausgangssignal der INT DOWN-Schaltung 121 einen Ausgangsimpuls über die ODER-Schaltung 124, um Flip-Flop 120 rückzusetzen. Dieser Vorgang unterbricht das Rampensignal 122 A, um zu verhindern, daß die Linse 45 sicb näher an die Platte 30 bewegt als durch die Spannung V3 dargestellt wird.
Der fokussierte Zustand, der in der besten Art und Weise der Erfindung angegeben ist, wird erkannt unter Benutzung von drei die Fokussslerung anzeigenden Parametern. FFS auf der Leitung 63 F ist eine Quelle für zwei der die Fokusssierung anzeigenden Parameter. Wenn sich die Linse 45 dem fokussierten Zustand, der durch die vertikale Linie 108 dargestellt ist, nähert, durchläuft FFS einen einzigen Zyklus einer Sinusschwingung, die einen Ansatz aufweist, der durch einen vorgegebenen Punkt bezüglich des Nulldurchgangs der Fokusssierung angegeben ist, der anzeigt, daß FFS 129 variiert mit dem Entwurf eines Fokussierungsdetektors Wenn FFS 129 die Schwellspannung V1 erreicht, zeigt der Detektor 131 für das Annähern an den Spitzenwert an, daß der erste Spitzenwert der Sinuskurve mit nur einer einzigen Schwingung näher kommt, was die Annäherung an den fokussierten Zustand anzeigt. Der Detektor 131 für das Annähern an den Spitzenwert ist ein Spannungsvergleicher, der die Spannung von FFS 129 mit dem Bezugssignal V1 vergleicht. Das Ausgangssignal 132 des FFS-Detektors für die Annäherung an den Spitzenwert ist das Signal 132 der Fig. 4.
Der zweite FFS-Parameter wird von der Detektorschaltung 133 für den Nulldurchgang erkannt, der auf den Nulldurchgang des FFS 129 anspricht, um die Signalflanke 134 zu erzeugen. Der dritte Parameter, die Fokusssierungseingabe, ist die Verringerung des Steuersignals für den Lasersteuerstrom, das über die Leitung 142 des Lasers empfangen wird. Der Detektor 17 für den Stromabfall des Lasers vergleicht die Amplitude des Lasersteuersignals auf der Leitung 142 mit dem Bezugssignal 12 auf der Leitung 135. Wenn Gleichheit zwischen I2 und dem Signal auf der Leitung 142 festgestellt wird, wie am Punkt 137 des Laserstromsignals 136, gibt der Detektor 17 ein Signal über die Leitung 18 aus, das der horizontalen Strichlinie 108 entspricht. UND-Glied 145 empfängt die Ausgangssignale der Schaltungen 17, 131 und 133. Wenn alle drei Parametersignale gleichzeitig vorhanden sind, liefert das UND-Glied 145 ein Signal im wesentlichen zeitgleich mit der vertikalen Strichlinie 108, uni FF 103 in den Aktivierungszustand für die Fokusssierungsschleife 54 F rückzusetzen. Gleichzeitig durchläuft das Signal 146 das ODER-Glied 124, um FF 120 rückzusetzen um das Rampensignal 122 A zu beenden und die INT DOWN-Schaltung 121 abzuschalten (beendet die Scharfeinstellung). Wenn die Scharfeinstellung erfolgreich war, bleibt der Laserstrom auf der Amplitude 12, wie das durch die Zahl 138 dargestellt ist. In dem seltenen Fall, daß die Scharfeinstellung nicht tatsächlich erfolgt, dann wächst der Laserstrom an, wie das durch die Strichlinie 139 dargestellt ist, was nützlich ist für das Anzeigen des nichtfokussierten Zustandes. Die Strichlinie 140 stellt die Form von FFS 129 für den Fall dar, daß die Fokusssierung nicht erreicht wurde. Die Zahl 141 zeigt FFS 129 an, wenn die Scharfeinstellung erreicht ist.
Die Spannungen V2 bzw. V3, die die am weitesten entfernte Lage der Linse 45 bzw. die naheste Position der Linse 45 bezüglich der Platte 30 darstellen, können benutzt werden, um die Fokussierungsschleife 54 F zu deaktivieren. Das Steuersignal auf der Leitung 16 wird im Komparator 150 integriert und mit den Signalen V2 bzw. V3 auf den Leitungen 116 bzw. 117 verglichen. Der Komparator 150 sendet beim Feststellen, daß die integrierten Werte V2 oder V3 überschreiten, ein Steuersignal zu der Fokussierungsschleife 54 F, um deren Betrieb zu begrenzen.
Fig. 5 stellt eine Modifikation des Detektors 17 der Schleife für die Laserstromsteuerung dar. Das über die Leitung 142 empfangene Lasersteuersignal geht zum Komparator 155, um mit dem Wert I2 auf der Leitung 135 verglichen zu werden. Das Signal auf der Leitung 142 wird auch differenziert, um durch das Differenzierglied 156 eine Spitze des Lasersteuerstromes festzustellen. Die Ausgangssignale der Schaltwigen 155 und 156 werden im UND-Gied 157 logisch UND-verknüpft um ein Parametersignal für die Fokussierung über die Leitung 18 zu senden.

Claims

1. Optisches Gerät mit einem optischen Fokussiermechanismus (46), bei dem eine Linse (24) zu einer Fokussierebene hin und von dieser weg bewegt werden kann, und das aufweist:

an der Fokussierebene angeordnete Reflexionsmittel (30);

ein Lasermittel mit einem Laserelement (67) und mit einer Lasertreiberschaltung (67) zum Liefern eines Lasertreibersignals an das Laserelement (66), uni das Aussenden eines Lichtstrahles durch das Laserelement (67) in Richtung Fokussierebene zu bewirken, an der es durch die Reflexionsmittel (30) reflektiert wird;

einen Detektor (62), der mit den Reflexionsmitteln (30) in optischer Verbindung steht, um den reflektierten Lichtstrahl zu empfangen und ein Fokussierfehlersignal zu erzeugen, das den Fokussierzustand der Linse (45) in ihrer augenblicklichen Position bezüglich der Fokussierebene anzeigt;

eine Servoschaltung (54F) für die Fokussierung, die mit dein Fokussiermechanismus (46) und dem Detektor (62) verbunden ist, um das Fokussierfehlersignal zu empfangen und ein Fokussiertreibersignal zu erzeugen und dieses an den Fokussiermechanismus (46) zum Aufrechterhalten eines fokussierten Zustandes der Linse (45) zu liefern;

mit dem Fokussiermechanismus (46) und der Servoschaltungsmittel für die Fokussierung (54F) verbundene Mittel (10) für das Erlangen der Fokussierung zum Betätigen des Fokussiermechanismus (46), uni die Linse (45) in Richtung des fokussierten Zustandes zu bewegen, nachdem der Betrieb der Servoschaltungsmittel (54) für die Fokussierung gesperrt wurde und

mit den Servoschaltungsmitteln (54F) und den Schaltungsmitteln (10) zum Erlangen der Fokussierung verbundene Schaltungsmittel für das Feststellen der Fokussierung zum Reagieren auf ein erstes Signal für die Fokussierung, um die Servoschaltungsmittel für die Fokussierung wirksam zu machen und den Betrieb der Schaltungsmittel zum Erlangen der Fokussierung unwirksam zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß Abtastmittel (17) für den Strom des Lasertreibers zum Abtasten der Stromamplitude des Lasertreibers mit dem Laserelement (67) verbunden sind und bei Feststellen einer vorbestimmten Reduktion der Stromamplitude des Lasertreibers das erste Signal zum Anzeigen der Fokussierung an die Schaltung zum Feststellen der Fokussierung liefern.

2. Optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

Auswertemittel (131, 132) für das Fokussierfehlersignal mit dem Detektor gekoppelt sind, um das Fokussierfehlersignal zu empfangen und aus dem Fokussierfehlersignal ein zweites Signal zum Anzeigen der Fokussierung zu erzeugen, und

in den Schaltungsmitteln zum Feststellen der Fokussierung Mittel (145) zum Vereinen mit den Auswertemitteln und mit den Mitteln (17) zum Abtasten des Lasertreiberstromes verbunden sind, um das erste und das zweite Signal zum Anzeigen der Fokussierung zu vereinen und die Schaltungsmittel zum Feststellen der Fokussierung zu betätigen, damit die Servoschaltungsmittel (54F) für die Fokussierung im wesentlichen gleichzeitig wieder freigegeben werden und der Betrieb der Schaltungsmittel (10) zum Erlangen der Fokussierung gesperrt wird.

3. Optisches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Auswertemittel ein Amplitudenschwellenmittel, das eine Amplitudenschwelle anzeigt, und ein Komparatormittel aufweisen, um anzuzeigen, wenn das Fokussierfehlersignal die Amplitudenschwelle überschreitet;

in den Auswertemitteln ein Phasendetektormittel die Nulldurchgänge des Fokussierfehlersignals feststellt und jedesmal ein drittes Signal zum Anzeigen der Fokussierung liefert, wenn ein Nulldurchgang festgestellt wird, und

die Mittel (145) zum Vereinen das dritte Signal zum Anzeigen der Fokussierung empfangen und dasselbe mit dem ersten und zweiten Signal zum Anzeigen der Fokussierung vereinen, um die Servoschaltungsmittel für die Fokussierung wieder wirksam zu machen und die Mittel zum Erlangen der Fokussierung unwirksam zu machen.

4. Optisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

Schaltungsmittel (10) zum Erlangen der Fokussierung einen ersten Signalrampengenerator (112) zum Liefern eines Rampensignales enthalten, um den Fokussiermechanismus (46) zum Bewegen der Linse (45) an eine von der Fokussierebene entfernte Position zu betätigen;

ein zweiter Rampengenerator (121) den Fokussiermechanismus (46) betätigt, um die Linse (45) bezüglich der Fokussierebene zu bewegen;

in den Schaltungsmitteln (10) zum Erlangen der Fokussierung ein Spannungsschwellenmittel eine maximal entfernte Stelle der Linse (45) bezüglich der Fokussierebene anzeigt;

eine mit dem ersten Rampengenerator und dem Spannungsschwellenmittel verbundene erste Vergleichsschaltung (114) die Schaltungsmittel des ersten Rampengenerators abschaltet und die zweiten Rampengeneratormittel so betätigt, daß sich die Linse (45) an die entfernteste Position der Linse (45) bewegt und sich dann in Richtung Fokussierebene bewegt, und

das erste Rampengeneratormittel mit den Schaltungsmitteln (145) zum Feststellen der Fokussierung verbunden ist, um auf das Unwirksam machen der Schaltungsmittel (10) zum Erlangen der Fokussierung zu reagieren und die zweite Rampe an der Fokussierungsposition der Linse (45) zu beenden.

5. Optisches Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

ein zweites Schaltungsmittel für eine Spannungsschwelle eine nächstmögliche Stellung der Linse (45) bezüglich der Fokussierebene anzeigt und

ein Komparatormittel (123) mit dem zweiten Schaltungsmittel für eine Spannungsschwelle und dem zweiten Rampengenerator (121) verbunden ist, um die Amplitude der zweiten Rampe mit der Spannungsschwelle zu vergleichen und das Rampensignal abzuschalten, wenn die beiden Signale gleich sind.

6. Optisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Reflexionsmittel (30) eine optische Aufzeichnungsdisk ist, die im optischen Gerät drehbar gelagert ist;

das Lasermittel in Richtung der optischen Disk eine Strahlung mit konstanter Intensität aussendet;

es ein drittes Schaltungsmittel für eine Spannungsschwelle aufweist und

in den Abtastmitteln (17) für den Lasertreiberstrom ein drittes Komparatormittel (155) den Lasertreiberstrom empfängt und denselben mit der dritten Spannungsschwelle (12) vergleicht, um das erste Signal (18) zum Anzeigen der Fokussierung zu erzeugen, wobei die dritte Spannungsschwelle die Stromamplitude des Lasertreibers darstellt, wenn der Strahl an der Disk im fokussierten Zustand ist.

7. Optisches Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

Rücksetzmittel mit Schaltungsmitteln (10) zum Erlangen der Fokussierung und mit den Schaltungsmitteln zum Feststellen der Fokussierung verbunden sind, um die Schaltungsmittel zum Erlangen und Feststellen zu Beginn in einen Zustand rückzusetzen, in welchem die Servoschaltungsmittel (54F) für die Fokussierung freigegeben sind und die Schaltungsmittel (10) zum Erlangen der Fokussierung gesperrt sind, und

Mittel, um das Erlangen der Fokussierung in Gang zu setzen, mit den Schaltungsmitteln (10) zum Erlangen der Fokussierung und den Servoschaltungsmitteln (54F) für die Fokussierung verbunden sind, um den Betrieb der Schaltungsmittel (10) zum Erlangen der Fokussierung in Gang zu setzen und den Betrieb der Servoschaltungsmittel (54F) für die Fokussierung außer Gang zu setzen.

8. Verfahren zum Betreiben eines optischen Gerätes mit einem Lasermittel (67), das in Richtung eines in einer Fokussierungsebene liegenden Reflexionsmittels (30) einen Strahl aussendet, wobei optisch zwischen dem Lasermittel (67) und dem Reflexionsmittel (30) eine Linse (45) angeordnet ist, um den Strahl an den Reflexionsmitteln (30) zu fokussieren, und einen Fokussiermechanismus (46) zum Bewegen der Linse (45) entlang des Strahles, um die Fokussierung zu bewirken, und eine Servoschleife (54F) für die Fokussierung enthält, die mit dem Fokussiermechanismus (46) und einem Fokussierungsfehlerdetektor (62) verbunden ist, um den fokussierten Zustand aufrecht zu erhalten,

wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Unwirksam machen des Aufrechterhaltens des Fokussierungszustandes durch die Servoschleife (54F) für die Fokussierung;

Bewegen der Linse (45) an eine Stelle, die von den Reflexionsmitteln (30) am weitesten entfernt ist, und

Bewegen der Linse (45) mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Richtung der Reflexionsmittel (30), nachdem die entfernteste Position der Linse (45) erreicht wurde,

dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden weiteren Schritte aufweist:

Abtasten des Lasermittels (67) durch Messen eines von dem Lasermittel (67) zum Erzeugen des Strahles verbrauchten Treiberstromes, während sich die Linse (45) in Richtung Reflexionsmittel (30) bewegt, und Feststellen, wann der Treiberstrom des Lasermittels (67) uni eine vorbestimmte Amplitude gesunken ist, und

Erzeugen eines ersten Signals zum Anzeigen der Fokussierung in einer Schaltung zum Feststellen der Fokussierung, welche die Servoschleife für die Fokussierung wieder freigibt, wenn der Lasertreiberstrom um die vorbestimmte Amplitude gesunken ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:

Analysieren des Fokussierfehlersignals, während der Bewegung der Linse (45) in Richtung der Reflexionsmittel (30) durch Bestimmen von Parametern des Fokussierfehlersignals, die eine Nähe zu einem wahren fokussierten Zustand des Strahles an den Reflexionsmitteln (30) anzeigen, um ein zweites Signal zum Anzeigen der Fokussierung zu erzeugen, und

Vereinen des zweiten Signals zum Anzeigen der Fokussierung mit dem ersten Signal zum Anzeigen der Fokussierung, um die Servoschleife für die Fokussierung wieder wirksam zu machen, wenn beide der Signale gleichzeitig festgestellt wurden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Parameter ein Nulldurchgang des Fokussierfehlersignals analysiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:

Bestimmen, wann das Fokussierfehlersignal eine vorbestimmte maximale Amplitude besitzt und

wieder Wirksam machen der Servoschleife für die Fokussierung, nur nachdem die vorbestimmte Amplitude festgestellt wurde und zusammen mit dem Feststellen der verringerten Stromamplitude des Lasertreibers ein Nulldurchgang festgestellt wurde.