DE69018101T2

DE69018101T2 - Optische Abtastvorrichtung.

Info

Publication number: DE69018101T2
Application number: DE69018101T
Authority: DE
Inventors: Yukio Kurata; Takahiro Miyake; Yasuo Nakata; Yoshio Yoshida
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1990-01-12
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2010-01-13
Also published as: US5128914A; JPH083910B2; EP0378438A2; EP0378438A3; KR900012219A; DE69018101D1; EP0378438B1; KR930000039B1; JPH02187936A; CA2007619C; CA2007619A1

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung, die in einem CD-Wiedergabegerät, einem Videoplatte-Wiedergabegerät und dergleichen verwendet wird.
Eine optische Abtastvorrichtung, die in CD-Wiedergabegeräten und dergleichen verwendet wird, benutzt eine Beugungsvorrichtung oder ein holographisches, optisches Element, damit die Anzahl von Komponenten der optischen Abtastvorrichtung verringert werden kann.
Fig. 17 und 18 zeigen eine solche herkömmliche optische Abtastvorrichtung mit einer lichtemittierenden Einrichtung 31, einer Beugungseinrichtung 32, einer Kollimationslinse 33, einer Objektivlinse 34 und Photodetektoren 361 und 362. Ein von der lichtemittierenden Einrichtung 31 emittierter Lichtstrahl läuft zunächst durch die Beugungseinrichtung 32. Der gebeugte Strahl nullter Ordnung, der durch die Beugungseinrichtung 32 gelaufen ist, wird durch die Kollimationslinse 33 und die Objektivlinse 34 auf ein Aufzeichnungsmedium 35 fokussiert.
Dann läuft der von der Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsmediums 35 reflektierte Strahl erneut durch die Objektivlinse 34, die Kollimationslinse 33 und die Beugungseinrichtung 32.
Der vom Aufzeichnungsmedium 35 reflektierte Strahl läuft durch die Objektivlinse 34 und die Kollimationslinse 33 und wird durch die Beugungseinrichtung 32 gebeugt. Die sich ergebenden Beugungsstrahlen erster Ordnung werden in die Photodetektoren 361 und 362 eingegeben.
Die Beugungseinrichtung 32 ist durch eine Teilungslinie parallel zur Spurführungsrichtung in zwei Beugungsbereiche 32a und 32b unterteilt. Der gebeugte Strahl erster Ordnung vom Beugungsbereich 32a wird auf den einen Photodetektor 361 fokussiert, der aus Photodetektorbereichen 36a und 36b besteht, und der Beugungsstrahl erster Ordnung vom Beugungsbereich 32b wird auf den anderen Photodetektor 362 fokussiert, der aus Photodetektorbereichen 36c und 36d besteht. Die Ausgangssignale der Photodetektorbereiche 36a-36d werden mittels einer in Fig. 18 dargestellten Berechnungsschaltung in ein Fokusabweichungssignal FE, ein Spurabweichungssignal TE und ein Wiedergabeinformationssignal RF umgesetzt. Wenn die Ausgangssignale der Photodetektorbereiche 36a-36d mit Sa-Sd bezeichnet werden, wird das Fokusabweichungssignal FE durch Berechnen von (Sb + Sc) - (Sa + Sd) durch Summationsschaltungen 37 und 38 und eine Subtraktionsschaltung 39 auf Grundlage des Messerschneideverfahrens erhalten. Das Spurabweichungssignal TE wird durch Berechnen von (Sc + Sd) - (Sa + Sb) durch Summationsschaltungen 40 und 41 und eine Subtraktionsschaltung 42 auf Grundlage des Gegentaktverfahrens erhalten. Das Wiedergabeinformationssignal RF wird durch Berechnen von (Sa + Sb + Sc + Sd) durch Summationsschaltungen 40, 41 und 43 erhalten.
Im allgemeinen verwenden optische Abtastvorrichtungen, die in CD-Wiedergabegeräten und dergleichen verwendet werden, ein Dreifleckverfahren, bei dem zwei Unterstrahlen zum Erfassen der Spurabweichung zusätzlich zu einem Hauptstrahl verwendet werden, um das Spurabweichungssignal TE zu erfassen.
Demgegenüber ist das Gegentaktverfahren, das bei der vorstehend genannten herkömmlichen optischen Abtastvorrichtung verwendet wird, dahingehend nachteilig, daß eine Verschiebung der optischen Achse des optischen Systems gegenüber einer vorgegebenen Position zu einem Versatz des Spurabweichungssignals TE führt; wenn z.B. die optische Achse der Objektivlinse 34 durch einen Spurführung-Regelmechanismus verstellt wird, ist die Position des Spitzenwerts der Intensitätsverteilung der Laserstrahlen ebenfalls gegenüber der Mitte der optischen Achse verschoben. Das Gegentaktverfahren ist ein solches, bei dem der Lichtfluß der Laserstrahlen in zwei Teile unterteilt wird, die entlang einer zur Spurrichtung parallelen Unterteilungslinie liegen, und das Spurabweichungssignal TE wird auf Grundlage der Intensitätsdifferenz zwischen diesen zwei Lichtflußteilen erfaßt. So ruft eine Verschiebung der Position des Spitzenwerts der Intensitätsverteilung der Laserstrahlen einen Versatz des Spurabweichungssignals TE hervor.
Bei der vorstehend genannten herkömmlichen optischen Abtastvorrichtung unter Verwendung einer Beugungseinrichtung tritt ein Versatz des Spurabweichungssignals TE aufgrund einer Verschiebung der optischen Achse des optischen Systems auf, was es unmöglich macht, eine genaue Spurführungsregelung zu erzielen.
EP-A-0 338 840 (Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ) offenbart eine optische Abtastvorrichtung, in der ein Beugungselement vor einem lichtemittierenden Element und einem Photodetektorelement angeordnet ist. Der Bereich des Beugungselements ist durch eine Trennlinie rechtwinklig zur Spurrichtung in zwei Unterbereiche unterteilt. In einem der Unterbreiche ist ein Beugungsgitter ausgebildet, um zwei Unterflecke in zwei Richtungen aus einem Strahl abzutrennen, der vom lichtemittierenden Element emittiert wird, um das sogenannte Dreifleckverfahren auszuführen. Im anderen Unterbereich ist ein Beugungsgitter angeordnet, das dafür sorgt, daß die von einem Aufzeichnungsmedium reflektierten Strahlen auf das Photodetektorelement fokussiert werden.
EP-A-0 365 368 (Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ) offenbart eine optische Abtastvorrichtung, in der ein Hauptstrahl und ein Paar Unterstrahlen verwendet werden und eine Beugungseinrichtung zwischen einem Aufzeichnungsmedium und einer lichtempfangenden Einrichtung angeordnet ist. Die Beugungseinrichtung verfügt über einen ersten, zweiten und dritten Bereich. Der zweite und dritte Bereich erhalten im wesentlichen identische Lichtstrahlen vom Aufzeichnungsmedium. Die lichtempfangende Einrichtung weist einen ersten, zweiten, dritten und vierten Bereich auf. Der erste und zweite Bereich sind durch eine Linie voneinander getrennt, auf die der vom ersten Beugungsbereich gebeugte Hauptstrahl fokussiert wird. Der vom zweiten und dritten Beugungsbereich gebeugte Hauptstrahl wird auf den ersten bzw. dritten lichtempfangenden Bereich fokussiert. Die von der Beugungseinrichtung gebeugten Unterstrahlen werden auf den dritten bzw. vierten lichtempfangenden Bereich fokussiert.
EP-A-0 222 238, die den Oberbegriff von Anspruch 1 reflektiert, offenbart eine Abtastvorrichtung mit einer Kondensorlinse zum Aufzeichnen von Information auf einem Aufzeichnungsmedium und zum Wiedergeben derselben. Ein Beugungsgitter ist zwischen einer Lichtquelle und der Kondensorlinse angeordnet, um das vom Aufzeichnungsmedium zu einem Photodetektor zurückkehrende Licht aufzuteilen, um ein optisches Meßsignal zu erhalten.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine optische Abtastvorrichtung zu schaffen, die die vorstehend erörterten und zahlreiche andere Nachteile und Mängel im Stand der Technik überwindet.
Gemäß der Erfindung weist eine optische Abtastvorrichtung eine lichtemittierende Einrichtung, eine Beugungseinrichtung, ein optisches System und mindestens einen Photodetektor auf und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl von der lichtemittierenden Einrichtung durch die Beugungseinrichtung so gebeugt wird, daß drei getrennte Lichtstrahlen erzeugt werden, von denen einer ein Beugungsstrahl nullter Ordnung ist, der dann als Hauptstrahl durch das optische System auf ein Aufzeichnungsmedium fokussiert wird, und von denen die anderen zwei Beugungsstrahlen erster Ordnung sind, die den beim Dreifleckverfahren erhaltenen zwei Unterstrahlen entsprechen, die dann durch das optische System auf das Aufzeichnungsmedium fokussiert werden, wonach die vom Aufzeichnungsmedium reflektierten Strahlen, die durch das optische System laufen, durch die Beugungseinrichtung so gebeugt werden, daß sie auf den Photodetektor gerichtet werden, von dem Ausgangssignale erzeugt werden, wobei ein Spurabweichungssignal und ein Fokusabweichungssignal aus diesen Ausgangssignalen erfaßt werden, wobei die Beugungseinrichtung in mindestens drei Beugungsbereiche mit Trennlinien unterteilt ist, die so positioniert sind, daß sie rechtwinklig zur Spurführungsrichtung stehen, und wobei die Beugungseinrichtung im wesentlichen symmetrisch in bezug auf eine durch die optische Achse des optischen Systems gehende Linie ist.
Bei einer Ausführungsform ist mindestens einer der Beugungsbereiche mit einem Gitter versehen, durch das die zwei Unterstrahlen des Dreifleckverfahrens ausgebildet werden. Die Gitterlinien des Beugungsbereichs stehen im wesentlichen rechtwinklig zur Spurführungsrichtung. Mindestens einer der restlichen Beugungsbereiche ist mit einem Gitter versehen, durch das die vom Aufzeichnungsmedium reflektierten Strahlen so gebeugt werden, daß sie auf den Photodetektor gerichtet werden. Die Gitterlinien des restlichen Beugungsbereichs liegen im wesentlichen in Spurführungsrichtung.
Bei einer Ausführungsform werden die Unterstrahlen auf solche Weise auf das Aufzeichnungsmedium fokussiert, daß sie symmetrisch in bezug auf den Hauptstrahl liegen und zur Spurführungsrichtung verschoben sind.
Bei einer Ausführungsform sind die lichtemittierende Einrichtung und der Photodetektor durch Anordnen derselben innerhalb eines Gehäuses in einem Körper untergebracht. Ein Fenster des Gehäuses ist durch ein Glas abgedichtet, um innerhalb des Gehäuses einen dichten Raum auszubilden, und die Beugungseinrichtung ist vor dem Fenster angeordnet. Die Beugungseinrichtung kann statt des Glases im Fenster angeordnet sein.
So ermöglicht die hier beschriebene Erfindung das Erreichen der folgenden Ziele: (1) Schaffen einer optischen Abtastvorrichtung, durch die ein Spurabweichungssignal mit dem Dreifleckverfahren in so zuverlässiger Weise erfaßt werden kann, daß im Spurführungssignal nie ein Versatz auftritt, und zwar selbst dann nicht, wenn die optische Achse des optischen Systems gegenüber einer vorgegebenen Position verschoben ist; und (2) Schaffen einer optischen Abtastvorrichtung, in der eine Beugungseinrichtung verwendet wird, die es ermöglicht, die Anzahl von Komponenten des optischen Systems zu verringern und den Spurführung-Regelmechanismus der optischen Abtastvorrichtung genau zu steuern.
Nur beispielhaft werden nun spezielle Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1a eine Seitenansicht ist, die die Pfade von Laserstrahlen zeigt, die von einer lichtemittierenden Einrichtung einer erfindungsgemäßen optischen Abtastvorrichtung emittiert werden;
Fig. 1b eine Seitenansicht ist, die die Pfade der von einer Platte in der optischen Abtastvorrichtung von Fig. 1a reflektierten Strahlen zeigt;
Fig. 2 eine Vorderansicht ist, die die Pfade der Strahlen in der Vorrichtung der Fig. 1a und 1b zeigt;
Fig. 3 ein Blockdiagramm ist, das eine Signalmeßschaltung in einer erfindungsgemäßen optischen Abtastvorrichtung zeigt;
Fig. 4 ein schematisches Diagramm ist, das die Positionsbeziehung zwischen dem Gitter der Beugungseinrichtung und den lichterfassenden Bereichen jedes der Photodetektoren in der optischen Abtastvorrichtung von Fig. 2 zeigt;
Fig. 5a-5c jeweils Draufsichten sind, die die lichtempfangenden Bereiche jedes der Photodetektoren in der optischen Abtastvorrichtung von Fig. 2 auf Grundlage des Prinzips des Messerschneideverfahrens zeigen;
Fig. 6 eine geschnittene Vorderansicht ist, die ein Gehäuse für die lichtemittierende Einrichtung bei der Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine geschnittene Vorderansicht ist, die ein anderes Gehäuse für die lichtemittierende Einrichtung bei der Erfindung zeigt;
Fig. 8a eine Vorderansicht ist, die eine Anordnung für das Gitter einer Beugungseinrichtung bei einer herkömmlichen optischen Abtastvorrichtung zeigt;
Fig. 8b ein schematisches Diagramm ist, das die Bereiche von Lichtflecken zeigt, die zu verwenden sind, wenn die Beugungseinrichtung von Fig. 8a bei der herkömmlichen Abtastvorrichtung genutzt wird, und die das sich ergebende Informationswiedergabesignal RF zeigt;
Fig. 9a ein schematisches Diagramm ist, das eine Anordnung des Gitters der Beugungseinrichtung in der optischen Abtastvorrichtung von Fig. 2 zeigt;
Fig. 9b ein schematisches Diagramm ist, das die Bereiche von Lichtflecken zeigt, die zu verwenden sind, wenn die Beugungseinrichtung von Fig. 9a bei der herkömmlichen Abtastvorrichtung von Fig. 2 genutzt wird, und die das sich ergebende Informationswiedergabesignal RF zeigt;
Fig. 10 ein schematisches Diagramm ist, das die Positionsbeziehung zwischen dem Gitter der Beugungseinrichtung und den lichterfassenden Bereichen jedes der Photodetektoren zeigt, wie bei einer anderen erfindungsgemäßen optischen Abtastvorrichtung verwendet;
Fig. 11a bis 11c jeweils Draufsichten sind, die die lichterfassenden Bereiche jedes der Photodetektoren beim Messerschneideverfahren zeigen;
Fig. 12 ein schematisches Diagramm ist, das die Positionsbeziehung zwischen dem Gitter einer Beugungseinrichtung und den lichterfassenden Bereichen jedes der Photodetektoren zeigt, wie bei einer anderen erfindungsgemäßen optischen Abtastvorrichtung verwendet;
Fig. 13a bis 13c jeweils Draufsichten sind, die die lichtempfangenden Bereiche jedes der Photodetektoren beim Messerschneideverfahren zeigen;
Fig. 14a ein schematisches Diagramm ist, das eine Anordnung des Gitters der Beugungseinrichtung einer anderen optischen Abtastvorrichtung zeigt;
Fig. 14b ein schematisches Diagramm ist, das die Bereiche von Lichtflecken zeigt, wie sie verwendet werden, wenn die Beugungseinrichtung von Fig. 14a in der optischen Abtastvorrichtung verwendet wird, und die das sich ergebende Informationswiedergabesignale RF zeigt;
Fig. 15 ein schematisches Diagramm ist, das die Positionsbeziehung zwischen dem Gitter einer Beugungseinrichtung und den lichtempfangenden Bereichen jedes der Photodetektoren zeigt, wie bei einer anderen erfindungsgemäßen optischen Abtastvorrichtung verwendet;
Fig. 16a bis 16c jeweils Draufsichten sind, die die lichtempfangenden Bereiche jedes der Photodetektoren auf Grundlage des Messerschneideverfahrens zeigen;
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht ist, die eine herkömmliche optische Abtastvorrichtung zeigt, die eine Beugungseinrichtung verwendet; und
Fig. 18 ein Blockdiagramm ist, das eine Signalmeßschaltung bei der herkömmlichen optischen Abtastvorrichtung von Fig. 17 zeigt.
Die Erfindung schafft eine optische Abtastvorrichtung mit einer lichtemittierenden Einrichtung, einer Beugungseinrichtung und Photodetektoren. Ein Laserstrahl von der lichtemittierenden Einrichtung wird durch die Beugungseinrichtung so gebeugt, daß drei getrennte Lichtstrahlen erzeugt werden, von denen der eine der Beugungsstrahl nullter Ordnung ist, der als Hauptstrahl auf ein Aufzeichnungsmedium fokussiert wird, wobei die anderen Strahlen Beugungsstrahlen erster Ordnung sind, die in zwei verschiedenen Richtungen weiterlaufen, d.h. in positiver und negativer Richtung, wobei die gebeugten Strahlen erster Ordnung als Unterstrahlen in solcher Weise auf das Aufzeichnungsmedium fokussiert werden, daß sie symmetrisch zum Hauptstrahl positioniert sind und in Spurführungsrichtung verschoben sind. Die Unterstrahlen sind solche, die gemäß dem Dreifleckverfahren erhalten werden.
Die vom Aufzeichnungsmedium reflektierten Strahlen werden durch die Beugungseinrichtung so gebeugt, daß gebeugte Strahlen erster Ordnung erzeugt werden, die dann auf die Photodetektoren fokussiert werden. Wenn die Bereiche der Beugungseinrichtung, die die Unterstrahlen gemäß dem Dreifleckverfahren erzeugt, Blaze-Eigenschaft aufweisen, so daß sie die Lichtstärke alleine des Beugungsstrahls erster Ordnung verstärken, der in positiver Richtung läuft, ist ausreichende Empfindlichkeit mit einem einzelnen Photodetektor statt mehreren erzielbar.
Jeder der Photodetektoren ist auf dieselbe Weise wie beim wohlbekannten Dreifleckverfahren in mindestens drei Bereiche unterteilt und die Bereiche werden mit den entsprechenden, von der Beugungseinrichtung gebeugten Strahlen beleuchtet. Der vom Hauptstrahl herrührende Beugungsstrahl wird auf die Photodetektoren fokussiert, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, aus dem ein Fokusabweichungssignal durch das Messerschneideverfahren erfaßt werden kann. Ein Spurabweichungssignal kann auf Grundlage des Dreifleckverfahrens aus der Differenz zwischen den Lichtstärken der Beugungsstrahlen, die von den Unterstrahlen herrühren, erfaßt werden.
Gemäß der Erfindung kann das Spurabweichungssignal auf Grundlage des Dreifleckverfahrens erfaßt werden und demgemäß tritt im Spurabweichungssignal selbst dann nie ein Versatz auf, wenn die optische Achse des optischen Systems gegenüber einer vorgegebenen Position versetzt ist. Darüber hinaus kann wegen der Verwendung einer Beugungseinrichtung die Anzahl von Komponenten des optischen Systems verringert werden.
Wenn die lichtemittierende Einrichtung und die Photodetektoren durch Anordnen derselben in einem Gehäuse in einen Körper eingebaut sind und die Beugungseinrichtung als Fenster verwendet wird, das das Gehäuse abdichtet, können die Herstellkosten für die optische Abtastvorrichtung verringert werden.

Beispiel 1

Die Fig. 1a, 1b und 2 zeigen eine erfindungsgemäße optische Abtastvorrichtung, wie ein CD-Wiedergabegerät, mit einer lichtemittierenden Einrichtung 1, einer Beugungseinrichtung 2, einer Kollimationslinse 3 und einer Objektivlinse 4 in dieser Reihenfolge. Die optische Abtastvorrichtung weist ferner zwei Photodetektoren 6 und 6 auf, die zu beiden Seiten der lichtemittierenden Einrichtung 1 angeordnet sind (Fig. 2). Ein Laserstrahl A von der lichtemittierenden Einrichtung 1 wird durch die Beugungseinrichtung 2 gebeugt und durch die Kollimationslinse 3 und die Objektivlinse 4 auf die Aufzeichnungsfläche einer Platte 5 gegeben. Wie in Fig. 1a dargestellt, ist die Beugungseinrichtung 2 durch imaginäre Trennlinien, die rechtwinklig zur Spurführungsrichtung liegen, in drei Beugungsbereiche 2a, 2b und 2c unterteilt. Der mittlere Bereich der Beugungseinrichtung 2, d.h. der Beugungsbereich 2c, verfügt über ein Gitter, durch das die Beugungsstrahlen erster Ordnung in positiver und negativer Richtung, die aus dem von der lichtemittierenden Einrichtung 1 emittierten Laserstrahl A gewonnen werden, Unterstrahlen A&sub1; bzw. A&sub2; werden, die in verschiedenen Richtungen entsprechend denen auf Grundlage des Dreifleckverfahrens zur Aufzeichnungsfläche der Platte 5 laufen. Beide Seitenbereiche der Beugungseinrichtung 2, d.h. die Beugungsbereiche 2a und 2b verfügen über Gitter, durch die, wie in Fig. 2 dargestellt, Beugungsstrahlen erster Ordnung B&sub1;&sub1;a und B&sub1;&sub1;b in positiver Richtung und Beugungsstrahlen erster Ordnung B&sub1;&sub2;a und B&sub1;&sub2;b in negativer Richtung, die von den von der Platte 5 reflektierten Laserstrahlen B herrühren, zu beiden Seiten der lichtemittierenden Einrichtung 1 weiterlaufen. Der Beugungsstrahl nullter Ordnung, der dann erzeugt wird, wenn der Laserstrahl A der lichtemittierenden Einrichtung 1 durch die drei Bereiche 2a, 2b und 2c der Beugungseinrichtung 2 läuft, wird der Hauptstrahl A&sub3;, der demjenigen beim Dreifleckverfahren entspricht.
Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die zwei Photodetektoren 6 zu beiden Seiten der lichtemittierenden Einrichtung 1 angeordnet. Die Beugungsstrahlen erster Ordnung B&sub1;&sub1;a und B&sub1;&sub2;a, die aus dem reflektierten Licht B durch den Bereich 2a der Beugungseinrichtung 2 erzeugt werden, werden jeweils auf die zwei Photodetektoren 6 fokussiert. Die Beugungsstrahlen erster Ordnung B&sub1;&sub1;b und B&sub1;&sub2;b, die aus dem reflektierten Licht B durch den Bereich 2b der Beugungseinrichtung 2 erzeugt werden, werden ebenfalls jeweils auf die zwei Photodetektoren 6 fokussiert. Darüber hinaus werden, wie dies in Fig. 1b dargestellt ist, die Strahlen B&sub2;&sub1;-B&sub2;&sub3;, die den von der Platte 5 reflektierten Strahlen A&sub1;-A&sub3; entsprechen, auf jeden der Photodetektoren 6 fokussiert.
Wenn die Beugungseinrichtung 2 so konzipiert ist, daß die Bereiche 2a und 2b über Blaze-Eigenschaft verfügen, um die Lichtintensität z.B. alleine der Beugungsstrahlen erster Ordnung B&sub1;&sub1;a und B&sub1;&sub1;b zu erhöhen, kann ausreichende Empfindlichkeit nur unter Verwendung eines Photodetektors 6 erzielt werden.
Jeder der Photodetektoren 6 besteht z.B., wie in Fig. 4 dargestellt, aus sechs lichterfassenden Bereichen 6a-6f, von denen jeder ein Ausgangssignal erzeugen kann. Die Bereiche 6a, 6b, 6c und 6d sind entlang einer kreuzförmigen Trennlinie zueinander benachbart. Die Strahlen B&sub2;&sub3;a und B&sub2;&sub3;b, die den von der Platte 5 reflektierten Hauptstrahlen A&sub3; entsprechen, werden auf die Trennlinie zwischen diesen Bereichen 6a-6d fokussiert. Da die Strahlen B&sub2;&sub3;a und B&sub2;&sub3;b dadurch erzeugt werden, daß das reflektierte Licht B durch die Bereiche 2a bzw. 2b der Beugungseinrichtung 2 aufgeteilt wird, weisen sie denselben Effekt wie diejenigen auf, die beim Messerschneideverfahren erhalten werden; d.h., daß dann, wenn der Laserstrahl A von der lichtemittierenden Einrichtung 1 genau auf die Aufzeichnungsfläche der Platte 5 fokussiert wird, wie in Fig. 5b dargestellt, die sich ergebenden Strahlen B&sub2;&sub3;a und B&sub2;&sub3;b auf die Trennlinien zwischen den lichtempfangenden Bereichen 6a und 6b bzw. zwischen den lichtempfangenden Bereichen 6c und 6d fokussiert werden, und dann, wenn der Laserstrahl A vor oder hinter der Aufzeichnungsfläche der Platte 5 fokussiert ist, wie in den Fig. 5a und 5c dargestellt, halbkreisförmige Flecke in den lichtempfangenden Bereichen 6a und 6c oder den lichtempfangenden Bereichen 6b und 6d entstehen, und zwar abhängig vom Abstand (der Verschiebung) zwischen dem Brennpunkt und der Aufzeichnungsfläche der Platte 5.
Die Strahlen B&sub2;&sub1;a und B&sub2;&sub1;b sowie B&sub2;&sub2;a und B&sub2;&sub2;b, die den Unterstrahlen A&sub1; bzw. A&sub2; entsprechen, werden auf die vorstehend genannten lichtempfangenden Bereiche 6e bzw. 6f fokussiert. Die Lichtmengen der Strahlen B&sub2;&sub1;a und B&sub2;&sub1;b sowie B&sub2;&sub2;a und B&sub2;&sub2;b ändern sich umgekehrt mit dem Ausmaß der Verschiebung des Brennpunkts in Spurführungsrichtung auf der Aufzeichnungsfläche der Platte 5, gemäß dem Dreifleckverfahren.
Die lichterfassenden Bereiche 6a-6f des Photodetektors 6 sind so ausgebildet, daß sie ausreichend lang in einer Richtung rechtwinklig zur Spurführungsrichtung dafür sind, daß sie der Bewegung des Brennpunkts aufgrund einer Schwankung der Schwingungswellenlänge der lichtemittierenden Einrichtung 1 und/oder Zusammenbaufehlern der optischen Abtastvorrichtung folgen können.
Die Ausgangssignale Sa-Sf der vorstehend genannten lichtempfangenden Bereiche 6a-6f werden in eine in Fig. 3 dargestellte Signalmeßschaltung gegeben, die drei Summationsschaltungen 7, 8 und 9 und zwei Subtraktionsschaltungen 10 und 11 enthält. Die Ausgangssignale Sa und Sd werden durch die Summationsschaltung 7 aufsummiert, um ein Zwischensignal S&sub1; zu erzeugen. Die Ausgangssignale Sb und Sc werden durch die Summationsschaltung 8 aufsummiert, um ein Zwischensignal S&sub2; zu erzeugen. Die Zwischensignale S&sub1; und S&sub2; werden durch die Summationsschaltung 9 aufsummiert, um das Informationswiedergabesignal RF zu erzeugen. Das Zwischensignal S&sub1; wird durch die Subtraktionsschaltung 10 vom Zwischensignal S&sub2; abgezogen, um das Fokusabweichungssignal FE zu erzeugen. Das Ausgangssignal Se wird von der Subtraktionsschaltung 11 vom Ausgangssignal Sf abgezogen, um das Spurabweichungssignal TE zu erzeugen.
Die lichtemittierende Einrichtung 1 und die Photodetektoren 6, sind, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, innerhalb eines Gehäuses 21 untergebracht, so daß sie zu einem Körper zusammengefaßt sind. Im allgemeinen ist ein solches Gehäuse 21 so konzipiert, daß es die lichtemittierende Einrichtung 1 und die Photodetektoren 6 enthält und durch eine hermetische Dichtung in Form eines Glases 21a abgedichtet ist, um diese Elemente gegen Luft, einschließlich Wasserdampf, Sauerstoff oder dergleichen zu schützen. Die Beugungseinrichtung 2 ist vor dem Glas 21a angeordnet. Bei diesem Beispiel ist, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, die Beugungseinrichtung 2 am Gehäuse 21 anstelle des Glases 21a befestigt, um das Gehäuse 21 abzudichten, wodurch eine Verringerung der Anzahl von Komponenten und der Anzahl von Zusammenbauschritten für die optische Abtastvorrichtung erzielt wird.
Die optische Abtastvorrichtung mit der vorstehend genannten Struktur arbeitet wie folgt.
Der Laserstrahl A von der lichtemittierenden Einrichtung 1 wird durch die drei Bereiche 2a, 2b und 2c der Beugungseinrichtung 2 gebeugt, um einen Beugungsstrahl nullter Ordnung zu erzeugen, der als Hauptstrahl A&sub3; auf die Aufzeichnungsfläche der Platte 5 fokussiert wird. Andererseits werden Beugungsstrahlen erster Ordnung, die in positiver und negativer Richtung laufen, als Unterstrahlen A&sub1; und A&sub2; durch den mittleren Bereich 2c der Beugungseinrichtung 2 erzeugt, wobei die Unterstrahlen A&sub1; und A&sub2; auf solche Weise auf die Aufzeichnungsfläche der Platte 5 fokussiert werden, daß sie symmetrisch in bezug auf den vorstehend genannten Hauptstrahl A&sub3; liegen, jedoch in Spurführungsrichtung verschoben.
Die Strahlen B&sub2;&sub1;-B&sub2;&sub3;, die jeweils den von der Aufzeichnungsfläche der Platte 5 reflektierten Strahlen A&sub1;-A&sub3; entsprechen, werden dann durch die Bereiche 2a und 2b der Beugungseinrichtung 2 gebeugt, um Beugungsstrahlen erster Ordnung zu erzeugen, die dann jeweils auf die zwei Photodetektoren 6 fokussiert werden.
Dann werden die lichtempfangenden Bereiche 6a, 6b, 6c und 6d jedes der Phototdetektoren 6 mit den Strahlen B&sub2;&sub3;a und B&sub2;&sub3;b, die dem von der Platte 5 reflektierten Hauptstrahl A&sub3; entsprechen beleuchtet, wodurch sie Ausgangssignale Sa, Sb, Sc bzw. Sd erzeugen. Diese Ausgangssignale Sa-Sd werden durch die Summationsschaltungen 7, 8 und 9 der Signalmeßschaltung aufsummiert, um das Informationswiedergabesignal RF zu erzeugen. Diese Ausgangssignale Sa-Sd werden durch die Summationsschaltungen 7 und 8 und die Subtraktionsschaltung 10 rechnersich so verarbeitet, daß sie das Fokusabweichungssignal FE gemäß dem Messerschneideverfahren erzeugen. Darüber hinaus werden die lichtempfangenden Bereiche 6e und 6f mit den Strahlen B&sub2;&sub2;a & B&sub2;&sub2;b sowie B&sub2;&sub1;a & B&sub2;&sub1;b beleuchtet, die den von der Platte 5 reflektierten Unterstrahlen A&sub1; bzw. A&sub2; entsprechen, um die Ausgangssignale Se und Sf zu erzeugen, die dann durch die Subtraktionsschaltung 11 der Signalmeßschaltung gemäß dem Dreifleckverfahren rechnersich verarbeitet werden, um das Spurabweichungssignal TE zu erzeugen.
Auf diese Weise kann die optische Abtastvorrichtung dieses Beispiels das Spurabweichungssignal TE auf Grundlage des Dreifleckverfahrens erfassen, so daß keine Möglichkeit besteht, daß ein Versatz aufgrund einer Verschiebung der optischen Achse des optischen Systems entsteht. Darüber hinaus kann die Anzahl von Komponenten des optischen Systems durch die Verwendung der Beugungseinrichtung 2 verringert werden.
Im Hinblick auf die Qualität des Informationswiedergabesignals ist es bevorzugt, daß die Bereiche 2a, 2b und 2c der Beugungseinrichtung 2 rechtwinklig zur Spurführungsrichtung und im wesentlichen symmetrisch in bezug auf eine Linie positioniert sind, die durch die optische Achse geht.
Die Anmelderin dieser Erfindung hat in Japan eine Patentanmeldung für eine optische Abtastvorrichtung eingereicht (Anmeldung Nr. 63-97496, entsprechend der eingangs zitierten EP-A-0 338 840), die, wie in Fig. 8a dargestellt, eine Beugungseinrichtung 16 aufweist, die aus zwei Bereichen 16a und 16b aufgebaut ist. Der Bereich 16a vefügt über ein Gitter zum Erzeugen von Unterstrahlen, die gemäß dem Dreifleckverfahren erhalten werden, und der Bereich 16b verfügt über ein Gitter, damit die von einer Platte reflektierten Strahlen auf Photodetektoren fokussiert werden. Jedoch verwendet eine solche Vorrichtung, wie in Fig. 8b dargestellt, nur einen Schrägstrichbereich des Lichtflecks 18, der durch jede Vertiefung 17 der Platte geht, und demgemäß erhält das sich ergebende Informationswiedergabesignal RF unsymmetrische Form, was die Qualität des Signals verschlechtert und seine zeitliche Schwankung erhöht.
Dagegen werden, wenn, wie oben angegeben, die Bereiche 2a, 2b und 2c des Beugungsgitters so positioniert sind, daß sie rechtwinklig zur Spurführungsrichtung und im wesentlichen symmetrisch in bezug auf eine durch die optische Achse gehende Linie positioniert sind, d.h., wenn die Beugungseinrichtung 2 auf die in Fig. 9a dargestellte Weise ausgebildet ist, die Schrägstrichbereiche, wie aus Fig. 9b erkennbar, jedes der Lichtflecke 19, die symmetrisch zu einer Linie durch die Mitte jeder Vertiefung 17 sind, verwendet, was zu einem Informationswiedergabesignal RF mit symmetrischer Form führt, was es ermöglicht, die Signalqualität zu verbessern und das Auftreten zeitlicher Schwankungen zu unterdrücken.

Beispiel 2

Die optische Abtastvorrichtung dieses Beispiels weist, wie in Fig. 10 dargestellt, eine Beugungseinrichtung 12 und Photodetektoren 13 auf. Jeder Photodetektor 13 verfügt über lichtempfangende Bereiche 13e und 13f, die den lichtempfangenden Bereichen 6e und 6f des in Fig. 4 dargestellten Beispiels 1 entsprechen, wobei die lichtempfangenden Bereiche 13a-13d den lichtempfangenden Bereichen 6a-6d des in Fig. 4 dargestellten Beispiels 1 entsprechen. Die Bereiche 13e und 13f entsprechen den Bereichen 6e bzw. 6f, wohingegen die Bereiche 13a-13d nebeneinander liegen, abweichend von den Bereichen 6a-6d.
Die Beugungseinrichtung 12 verfügt über Beugungsbereiche 12a-12c, die den Beugungsbereichen 2a-2c der in Fig. 4 dargestellten Beugungseinrichtung 2 entsprechen. Der Bereich 12c entspricht dem Bereich 2c, wohingegen die Bereiche 12a und 12b sich von den Bereichen 2a und 2b unterscheiden. Genauer gesagt, liegen die Gitterlinien jedes der Bereiche 2a und 2b parallel zueinander und der Abstand der Gitterlinien im Bereich 2a ist kleiner als der im Bereich 2b, so daß die Strahlen B&sub2;&sub1;a-B&sub2;&sub3;a, die vom Bereich 2a gebeugt wurden, auf eine Position fokussiert werden, die entfernter liegt als die Position, auf die die Strahlen B&sub2;&sub1;b-B&sub2;&sub3;b fokussiert werden, die vom Bereich 2b gebeugt wurden. Andererseits ist bei der Beugungseinrichtung 12 von Fig. 10 der Abstand der Gitterlinien im Bereich 12a derselbe wie der im Bereich 12b, jedoch sind die Gitterlinien im Bereich 12a in einer Richtung geneigt, die sich von der Richtung unterscheidet, in der die Gitterlinien im Bereich 12b geneigt sind, so daß die durch die Bereiche 12a und 12b gebeugten Strahlen auf jeden der Photodetektoren 13 auf abwechselnde, nebeneinanderliegende Weise fokussiert werden.
Wenn der Laserstrahl A genau auf die Aufzeichnungsfläche der Platte 5 fokussiert ist, wie in Fig. 11b dargestellt, sind die Strahlen B&sub2;&sub3;a und B&sub2;&sub3;b auf die Trennlinie zwischen den lichtempfangenden Bereichen 13c und 13d bzw. die Trennlinie zwischen den lichtempfangenden Bereichen 13a und 13d fokussiert, um jeweils Flecke auszubilden.
Wenn der Laserstrahl A vor oder hinter der Aufzeichnungsfläche der Platte 5 fokussiert ist, wie in den Fig. 11a und 11c dargestellt, werden in den lichtempfangenden Bereichen 13b und 13c oder den lichtempfangenden Bereichen 13a und 13d abhängig vom Abstand (der Verschiebung) zwischen dem Brennpunkt und der Aufzeichnugnsfläche der Platte 5 halbkreisförmige Flecke ausgebildet.
Auf Grundlage der Ausgangssignale Sa-Sf der vorstehend genannten lichtempfangenden Bereiche 13a-13f des Photodetektors 13 können das Fokusabweichungssignal FE, das Spurabweichungssignal TE und das Informationswiedergabesignal RF durch die Signalmeßschaltung von Fig. 3 auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 erhalten werden.
Wenn die optische Abtastvorrichtung dieses Beispiels so konzipiert ist, daß die Bereiche 12a, 12b und 12c der Beugungseinrichtung 12 so positioniert sind, daß sie rechtwinklig zur Spurführungsrichtung und auch symmetrisch in bezug auf eine durch die optische Achse gehende Linie positioniert sind, ist ein Informationswiedergabesignal RF mit symmetrischer Form erzielbar, wodurch eine Verbesserung der Signalqualität und eine Unterdrückung zeitlicher Schwankungen erzielt wird.

Beispiel 3

Die optische Abtastvorrichtung dieses Beispiels weist, wie in Fig. 12 dargestellt, eine Beugungseinrichtung 14 und Photodetektoren 6 auf, die mit denen von Fig. 4 übereinstimmen. Die Beugungseinrichtung 14 ist in vier Bereiche 14a-14d unterteilt. Die Bereiche 14a und 14b, die im mittleren Bereich der Beugungseinrichtung 14 positioniert sind, verfügen über Gitter, durch die die von der Platte 5 reflektierten Strahlen 5 so gebeugt werden, daß sie auf die Photodetektoren 6 fokussiert werden. Der Abstand der Gitterlinien im Bereich 14a ist kleiner als der im Bereich 14b, entsprechend der Beziehung zwischen den Gittern in den in Fig. 4 dargestellten Bereichen 2a und 2b, so daß die vom Beugungsbereich 14a gebeugten Strahlen B&sub2;&sub1;a-B&sub2;&sub3;a auf eine Position fokussiert werden, die weiter weg liegt als die Position, auf die die Strahlen B&sub2;&sub1;b-B&sub2;&sub3;b fokussiert werden, die vom Beugungsbereich 14b gebeugt wurde. Die Beugungsbereiche 14c und 14d verfügen jeweils über Gitter zum Ausbilden von Unterstrahlen, die durch das Dreifleckverfahren erzielbar sind.
Das Prinzip der Erfassung von Brennpunkten beruht auf der Verwendung einer Art Messerschneideverfahren auf dieselbe Weise wie bei den Beispielen 1 und 2. Wie in den Fig. 13a bis 13c dargestellt, ändert sich die Aufweitung jedes der auf den Photodetektoren 6 ausgebildeten Flecke abhängig vom Fokussierungszustand des Laserstrahls auf der Aufzeichnungsfläche der Platte 5. Auf Grundlage der Ausgangssignale Sa-Sf der lichtempfangenden Bereiche 6a-6f jedes der Photodetektoren 6 können das Fokusabweichugnssignal FE, das Spurabweichungssignal TE und das Informationswiedergabesignal RF durch die Signalmeßschaltung von Fig. 3 erhalten werden.
Wenn die optische Abtastvorrichtung dieses Beispiels entsprechend so konzipiert ist, daß die Bereiche 14a-14d der Beugungseinrichtung 14 so positioniert sind, daß sie rechtwinklig zur Spurführungsrichtung und im wesentlichen symmetrisch in bezug auf eine durch die optische Achse gehende Linie liegen, d.h., wenn die Beugungseinrichtung 14 so wie in Fig. 14a dargestellt ausgebildet ist, wird, wie aus Fig. 14b erkennbar, der Schrägstrichbereich jedes der Lichtflecke 20, die durch die Vertiefungen 17 auf der Platte laufen, verwendet, wobei der Schrägstrichbereich symmetrisch in bezug auf eine durch die Mitte jeder Vertiefung 17 gehende Linie ist, was zu einem Informationswiedergabesignal RF mit symmetrischer Form führt, was es ermöglicht, die Signalqualität zu verbessern und das Auftreten zeitlicher Schwankungen zu unterdrücken.

Beispiel 4

Die optische Abtastvorrichtung dieses Beispiels weist, wie in Fig. 15 dargestellt, eine Beugungseinrichtung 15 und Photodetektoren 13 auf, die mit denen von Fig. 10 übereinstimmen. Die Beugungseinrichtung 15 ist in vier Bereiche 15a-15d unterteilt, die Bereiche 15a und 15b, die im mittleren Bereich der Beugungseinrichtung 15 liegen, verfügen über Gitter, durch die die von der Platte 5 reflektierten Strahlen B so gebeugt werden, daß sie auf die Photodetektoren 13 fokussiert werden. Das Gitter im Bereich 15a verfügt über denselben Linienabstand wie das im Bereich 15b, jedoch sind die Gitterlinien im Bereich 15a in einer Richtung geneigt die sich von der Richtung unterscheidet, in der die Gitterlinien im Bereich 15b geneigt sind, so daß die Beugungsstrahlen aus den Bereichen 15a und 15b auf abwechselnde, nebeneinanderliegende Weise auf die Photodetektoren 12 fokussiert werden, auf entsprechende Weise wie durch die in Fig. 10 dargestellte Beugungseinrichtung 12. Das Prinzip der Erfassung der Brennpunkte beim vorstehend genannten Aufbau ist das wie bei den Fig. 16a-16c und der Betrieb der optischen Abtastvorrichtung und der Vorgang der Erfassung jedes der Signale sind dieselben wie bei den vorstehend genannten Beispielen.
Wenn die optische Abtastvorrichtung dieses Beispiels entsprechend so konzipiert ist, daß die Bereiche 15a-15d der Beugungseinrichtung 15 so positioniert sind, daß sie rechtwinklig zur Spurführungsrichtung und im wesentlichen symmetrisch zu einer durch die optische Achse gehenden Linie liegen, kann ein Informationswiedergabesignal RF mit symmetrischer Form erhalten werden, was es ermöglicht, die Signalqualität zu verbessern und zeitliche Schwankungen zu unterdrücken.
Es ist zu beachten, daß verschiedene andere Modifizierungen dem Fachmann erkennbar sind und von diesem leicht vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Optische Abtastvorrichtung mit einer lichtemittierenden Einrichtung (1), einer Beugungseinrichtung (2), einem optischen System (3, 4) und mindestens einem Photodetektor (6), dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl (A) von der lichtemittierenden Einrichtung durch die Beugungseinrichtung so gebeugt wird, daß drei getrennte Lichtstrahlen erzeugt werden, von denen einer (A&sub3;) ein Beugungsstrahl nullter Ordnung ist, der dann als Hauptstrahl durch das optische System auf ein Aufzeichnungsmedium (5) fokussiert wird, und von denen die anderen (A&sub1;, A&sub2;) zwei Beugungsstrahlen erster Ordnung sind, die den beim Dreifleckverfahren erhaltenen zwei Unterstrahlen entsprechen, die dann durch das optische System (3, 4) auf das Aufzeichnungsmedium (5) fokussiert werden, wonach die vom Aufzeichnungsmedium reflektierten Strahlen (B), die durch das optische System laufen, durch die Beugungseinrichtung (2) so gebeugt werden, daß sie auf den Photodetektor (6) gerichtet werden, von dem Ausgangssignale (Sa bis Sf) erzeugt werden, wobei ein Spurabweichungssignal (TE) und ein Fokusabweichungssignal (FE) aus diesen Ausgangssignalen erfaßt werden, wobei die Beugungseinrichtung (2) in mindestens drei Beugungsbereiche (2a, 2b, 2c) mit Trennlinien unterteilt ist, die so positioniert sind, daß sie rechtwinklig zur Spurführungsrichtung stehen, und wobei die Beugungseinrichtung im wesentlichen symmetrisch in bezug auf eine durch die optische Achse des optischen Systems gehende Linie ist.

2. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, bei der mindestens einer der Beugungsbereiche (2c) mit einem Gitter versehen ist, durch das die zwei Unterstrahlen gemäß dem Dreifleckverfahren ausgebildet werden.

3. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Gitterlinien des mindestens einen Beugungsbereichs (2c) im wesentlichen rechtwinklig zur Spurführungsrichtung stehen.

4. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 2, bei der mindestens einer der restlichen Beugungsbereiche (2a, 2b) mit einem Gitter versehen ist, durch das die vom Aufzeichnungsmedium (5) reflektierten Strahlen so gebeugt werden, daß sie auf den Photodetektor (6) gerichtet werden.

5. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Gitterlinien des restlichen Beugungsbereichs (2a, 2b) im wesentlichen in Spurführungsrichtung liegen.

6. Optische Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Unterstrahlen auf solche Weise auf das Aufzeichnungsmedium (5) fokussiert werden, daß sie symmetrisch in bezug auf den Hauptstrahl liegen und in Spurführungsrichtung verschoben sind.

7. Optische Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die lichtemittierende Einrichtung (1) und der Photodetektor (6) durch Anordnen derselben in einem Gehäuse (21) in einem Körper zusammengefaßt sind.

8. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 7, bei der ein Fenster (21a) des Gehäuses durch ein Glas abgedichtet ist, um innerhalb des Gehäuses einen abgedichteten Raum auszubilden, wobei die Beugungseinrichtung (2) vor dem Fenster angeordnet ist.

9. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Beugungseinrichtung (2) anstelle des Glases im Fenster angeordnet ist.