DE69029797T2

DE69029797T2 - Verbesserter Focusfühler für optische Informationspeicherungssysteme

Info

Publication number: DE69029797T2
Application number: DE69029797T
Authority: DE
Inventors: Daniel R Marshall
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2010-12-21
Also published as: DE69029797D1; EP0440963B1; JP3260771B2; JPH04213418A; EP0440963A3; US5097455A; EP0440963A2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet magnetooptischer Informationsspeichersysteme und insbesondere auf Geräte, die in solchen Systemen verwendet werden, für die sogenannte Spurenverfolgung und Fokussierung.

Hintergrund der Erfindung

Informationsspeicherungssysteme und insbesondere Computerspeichersysteme speiche typischerweise Daten magnetisch oder optisch auf mehreren Medientypen, wie z.B. sich drehenden Platten. Daten, die auf solchen Platten, die beispielsweise magnetisch oder optisch sind, gespeichert werden, sind in einer Serie von Spuren enthalten. Sobald sie auf einer Platte gebildet sind, sind derartige Spuren typischerweise spiralförmig oder konzentrisch und können in einer Anzahl von bis zu mehreren tausend Spuren auf jeder Seite einer Platte abhängig von dem Durchmesser der verwendeten Platte und abhängig davon, ob die Informationen magnetisch oder optisch aufgezeichnet sind, vorhanden sein. Die Spuren auf einer Platte können in etwa analog zu Rillen auf einer Schallplatte betrachtet werden.
Beim magnetischen Aufzeichnen und beim magnetooptischen Aufzeichnen werden Informationen auf einem betrachteten Medium durch Ausrichten des Magnetfelds des Mediums an gegebenen Punkten entlang gegebener Spuren gespeichert. Um auf auf einer Platte gespeicherte Daten zuzugreifen oder dieselben zu lesen, wird ein sogenannter Kopf oder Wandler entlang eines im allgemeinen radialen Wegs über die Oberfläche der Platte bewegt, während sich die Platte dreht. Der im allgemeinen radialen Bewegung wird entweder ein gerader Linienweg oder ein gekrümmter Weg folgen, und zwar abhängig davon, ob entweder eine lineare oder eine Dreh-Betätigungsvorrichtung zum Positionieren des Kopfes verwendet wird.
Bei der magnetooptischen Speicherung werden ähnlich zu dem magnetischen Aufzeichnen Informationen codiert und in einer Sequenz von Bits gespeichert, die durch magnetische Bereiche definiert sind, die senkrecht zu der Medienoberfläche in einer von zwei möglichen Ausrichtungen ausgerichtet sind, und zwar beispielsweise entweder mit dem Nordpol nach oben oder mit dem Nordpol nach unten. Eine leere Platte, d.h. eine gelöschte Spur, weist Magnetpole auf, die alle in einer Richtung ausgerichtet sind. Bei magnetooptischen Medien variiert die magnetische Kraft, die benötigt wird, um einen magnetischen Bereich von beispielsweise mit dem Nordpol nach unten zu dem Nordpol nach oben umzukippen, d.h. die Koerzitivkraft, stark mit der Temperatur. Bei Raumtemperatur ist die Koerzitivkraft, die notwendig ist, um das magnetische Medium umzukehren, so hoch, daß ein üblicher Magnet zu schwach ist. Bei etwa 150ºC nimmt die Koerzitivkraft, die benötigt wird, um einen Bereich umzukehren, wesentlich ab (200-450 Oe), wobei ein Bit unter Verwendung üblicher Magnete, die Elektromagnete umfassen, aufgezeichnet werden kann.
Während eines Aufzeichnungsbetriebs bei einem magnetooptischen System wird ein fokussierter Laserstrahl verwendet, um ausgewählte Punkte auf dem Medium neben einem relativ großen Elektromagnet zu erwärmen. Auf diese Art und Weise kann ein Punkt auf dem Medium erwärmt werden, wodurch die koerzitivkraft, die benötigt wird, um ein Informationsbit zu schreiben, verringert wird, und wodurch der Magnet abhängig von der Richtung des Flusses, der durch einen solchen Magnet erzeugt wird, das gewünschte Bit aufzeichnen kann. Sobald der Laserstrahl ausgeschaltet wird, kühlt sich der vorher erwärmte Punkt auf dem Medium ab, wodurch das ausgerichtete Medium in der gewünschten Ausrichtung "eingefroren" wird. Um derart aufgezeichnete Informationen zu löschen, muß das Verfahren nur umgekehrt werden, d.h. der Punkt auf dem Medium wird durch den Laserstrahl erwärmt, wonach die Flußrichtung, die durch den Magnet erzeugt wird, derart sein wird, um Medium-basierte magnetische Nordpole in einer einzigen Ausrichtung neu auszurichten.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird eine graphischere Interpretation des obigen magnetooptischen Systems beschrieben. Eine magnetooptische Platte 10 ist gezeichnet, wobei ein kleiner Abschnitt der Platte 10 vergrößert und perspektivisch dargestellt ist. Fachleute werden erkennen, daß eine transparente Substratschicht, die normalerweise auf der Platte 10 vorhanden ist, nicht gezeigt ist. Der vergrößerte Abschnitt 12 ist derart gezeigt, daß er eine magnetooptische Schicht 14 aufweist, welche über einer Verkapselungsschicht 16 liegt. Wäre die transparente Schicht gezeichnet worden, würde sie über der magnetooptischen Schicht 14 liegen. Ein Plattenabschnitt 12 ist derart gezeigt, daß er eine Serie von konzentrischen Spuren 18a, 18b, 18c und 18d aufweist. Die Spuren sind derart gezeigt, daß sie erhoben sind, wobei ein Tal oder eine Rille 20 zwischen denselben vorhanden ist.
Das Lesen von Informationen, die auf einer magnetooptischen Platte aufgezeichnet sind, wird allein durch elektrooptische Mittel erreicht. Ein Lichtstrahl mit kleinerer Leistung von einer Laserdiode 22 wird durch eine Linse 24 ausgerichtet, durch einen Polarisations- oder "Leck"-Strahlaufteiler 26 geleitet und durch eine Linse 28 auf die Spur 18b fokussiert. Abhängig von dem Typ des verwendeten Mediums kann der Laserlichtstrahl entweder von der magnetooptischen Schicht 14 reflektiert oder durch die Schicht transmittiert werden, wobei derselbe dann jeweils von entweder über oder unter dem Medium ausgelesen wird. Aufgrund von Phänomenen, die als der magnetooptische Kerr-Effekt und als der Faraday-Effekt bekannt sind, wird Licht, das von dem Medium reflektiert wird (Kerr) oder das durch das Medium transmittiert wird (Faraday) einen etwas unterschiedlichen Polarisationszustand als das einfallende Licht, das auf das Medium fokussiert ist, aufweisen. Die Änderung des Polarisationszustandes wird typischerweise eine Drehung der Polarisationsebene des linear polarisierten Lichtes und das Einführen einer Elliptizität abhängig von der Ausrichtung des Mediums an diesem Punkt aufweisen.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, wird Licht, das von der Spur 18b reflektiert wird, durch die Linse 28 ausgerichtet und von einem Polarisationsstrahlteiler 26 zu einem Amplitudenstrahlteiler reflektiert. Der Amplitudenstrahlteiler teilt das polarisierte Licht in einen ersten und in einen zweiten Strahl für Differenzerfassungszwecke. Der erste Strahl wird durch eine feste Servolinse 29 auf die Oberfläche des Detektors 30 fokussiert. Der zweite Strahl wird durch eine Analyseeinrichtung auf die Oberfläche eines Detektors fokussiert. Siehe allgemein bei Freese, Robert P., "Optical disks become erasable", IEEE Spectrum, Februar 1988, S. 41-45. Bei der Differenzerfassung werden die elektrischen Signale, die von den Detektoren 29 und dem Analysator erzeugt werden, subtrahiert.
Wie es aus dem obigen offensichtlich ist, wird es, wenn Informationen gelesen oder auf eine magnetooptische Platte oder auf irgendeine optische Platte geschrieben werden, notwendig sein, die Positionierung des Lichtstrahls, der von der Linse 28 fokussiert wird, auf der Spur 18b zu halten, während sich die Platte 10 dreht. Eine derartige Operation ist als Spurenverfolgung bekannt. Die Spurenverfolgung erfordert das Erzeugen eines Radialpositions-Fehlersignals. Die Spurenverfolgung ist in der Technik bekannt, wobei ein Beispiel für dieselbe in der JP-A-59/191,143 beschrieben ist. Aus dem obigen ist es ebenfalls offensichtlich, daß, da relativ kleine magnetische Bereiche aufgezeichnet, gelesen und gelöscht werden, es wichtig ist, einen fokussierten Lichtstrahl auf der gewünschten Spur zu halten. Das Beibehalten des Brennpunkts des Lichtstrahls benötigt das Erzeugen eines Axialfokus-Fehlersignals. Die Bestimmung von Fokusfehlersignalen ist ebenfalls in der Technik bekannt. Beispiele für ein bekanntes Verfahren zum Bestimmen eines Fokusfehlers sind in der US-A-4,546,460 gezeigt. Jedes dieser Signale, d.h. das Positionsfehlersignal und das Fokusfehlersignal, werden basierend auf Signalen berechnet, die von dem Detektor 30 erzeugt werden.
Licht, das von der gerillten Platte 10 reflektiert und auf den Detektor 30 gerichtet wird, wird ein Schnittinterferogramm bilden. Wenn Licht auf einen Fleck auf einem gerillten Medium, wie z.B. dem, das bei optischen und magnetooptischen Platten verwendet wird, fokussiert wird, enthält das reflektierte Licht eine Serie von Reflexionsordnungen von denen jede eine Achse aufweist, die von der Mittelachse abweicht. Diese Überlappung der Reflexionsordnungen erzeugt das Schnittinterferogramm. Ein Schnittinterferogramm wird auf einen Detektor, wie z.B. den Detektor 30, gerichtet. Wenn es korrekt abgetastet wird, kann das erfaßte Schnittinterferogramm verwendet werden, um das Radialpositions-Fehlersignal und das Fokusfehlersignal zu erzeugen. Die Fähigkeit, diese Fehlersignale zu berechnen, basiert auf den Eigenschaften des Schnittinterferogramms bezüglich des Brennpunkts und der Radialposition.
Das Schnittinterferogramm, das von dem in Fig. 1 gezeigten magnetooptischen System erzeugt wird, ist in Fig. 2 auf dem Detektor 30 gezeichnet. Das Schnittinterferogramm ist derart gezeigt, daß es die Reflexion 32 nullter Ordnung und einen Anteil der Reflexionen 34 und 36 erster Ordnung aufweist. Wie es gezeigt ist, "berühren" sich die Reflexionen erster Ordnung gerade in der Mitte der Reflexion nullter Ordnung 32. In Relation zu der Position des fokussierten Lichtstrahls auf der Spur 18b wird die Konfiguration des Schnittinterferogramms im wesentlichen die gleiche bleiben, d.h. die Reflexionen erster Ordnung werden sich gerade in der Mitte der Reflexion nullter Ordnung "berühren". Die hellen und die dunklen Bereiche, die dem Schnittinterferogramm zugeordnet sind, werden sich jedoch verändern. Da das fokussierte Licht in Fig. 1 derart gezeigt ist, daß es bezüglich der Spur 18b "auf der Spur" ist, ist das Schnittinterferogramm von Fig. 1 derart gezeichnet, daß es gleiche dunkle Regionen in den Überlappungsbereichen zwischen den Reflexionen nullter Ordnung und erster Ordnung aufweist. Sobald der Lichtstrahl radial über die Platte 10 bewegt wird, wird sich die Schattierung in dem Schnittinterferogramm, das in Fig. 2 gezeigt ist, verändern. In Fig. 3 ist gezeigt, wie sich die Schattierung des Schnittinterferogramms verändert, während sich der durch die Linse 28 auf die Platte 10 fokussierte Lichtstrahl radial bewegt.
Fig. 3a zeigt ein Schnittinterferogramm, welches anzeigt, daß das durch die Linse 28 fokussierte Licht sich radial bezüglich der Platte 10 nach innen bewegt hat, derart, daß dasselbe in der Region einer Kante 38, welche in Fig. 1 gezeigt ist, ist. In einer derartigen Position ist zu sehen, daß ein Überlappungsabschnitt 34 dunkel schattiert ist, während die Überlapppung 36 keine Schattierung aufweist. Bezugnehmend nun auf Fig. 3b hat sich der Lichtstrahl, der durch die Linse 28 fokussiert wird, noch weiter nach innen bewegt, derart, daß derselbe nun in der Rille 20 positioniert ist. Wie es in Fig. 3b gezeigt ist, sind die Überlappungsabschnitte 34 und 36 gleich schattiert, was anzeigt, daß der Lichtstrahl in einer mittleren Position positioniert ist. Fig. 3c zeigt ein Schnittinterferogramm, welches den Lichtstrahl, der von der Linse 28 fokussiert ist, darstellt, wobei derselbe in der Region einer Kante 40 der magnetooptischen Schicht 14 positioniert ist. Wenn sich das fokussierte Licht in einer derartigen Position befindet, zeigt das Schnittinterferogramm den Überlappungsabschnitt 34 derart, daß derselbe keine Schattierung aufweist, während der Überlappungsabschnitt 36 eine Schattierung aufweist. Mit Kenntnis der Eigenschaften des Schnittinterferogramms bezüglich der Positionierung des fokussierten Lichtstrahls ist es möglich, den Detektor 30 zu verwenden, um ein Radialpositions- Fehlersignal zu erzeugen.
Wieder bezugnehmend auf Fig. 2 ist zu sehen, daß der Detektor 30 tatsächlich eine Kombination von vier Detektoren ist, von denen jeder eine photoempfindliche Oberfläche aufweist.
Jeder der vier Detektoren wird ein Signal erzeugen, das die Intensität des Lichts auf seiner Oberfläche anzeigt. Jeder der vier Detektoren wurde jeweils mit A, B, C und D bezeichnet. Das Radialpositions-Fehlersignal wird erzeugt, indem Signale, die von diesen Detektoren erzeugt werden, addiert und subtrahiert werden. Gemäß den in Fig. 2 gezeigten Detektoren kann das Positionsfehlersignal (PE; PE = Position Error) gemäß der folgenden Formel bestimmt werden:
PE = B - C
Um den Brennpunkt zu bestimmen, erfaßt der Detektor 30 tatsächlich den Durchmesser des beleuchteten Flecks, der das Schnittinterferogramm aufweist. Demgemäß wird der Brennpunkt tatsächlich durch Erfassen der Größe des Flecks bestimmt, der durch den Schnitt des Detektors mit dem konvergierenden Strahl gebildet ist. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wird der Brennpunkt durch einen Verstärker 42 gemäß der folgenden Formel bestimmt:
FE = (A + D) - (B + C),
wobei FE (FE Focus Error) das Fokusfehlersignal ist.
Es wird angemerkt, daß der Detektor als ein Detektor vom "I"-Typ bekannt ist. Zusätzlich zu dem Detektor vom Typ I wurden ebenfalls Detektoren vom Quadrantentyp zur Verwendung beim Bestimmen von Positionsfehlersignalen und Fokusfehlersignalen vorgeschlagen. Siehe beispielsweise in den U.S.- Patenten mit den Nummern 4,773,053 (Gottfried), 4,797,868 (Ando) und 4,779,250 (Kogure u.a) und in Lee, Wai-Hon, "Optical Technology For Compact Disk Pickups", Lasers and Optronics, S. 85-87 (September 1987).
Die GB-A-2,196,115 offenbart ein optisches Aufnahmegerät für eine Compactdisk oder dergleichen, bei der der Photodetektor in vier Regionen durch drei parallele Aufteilungslinien aufgeteilt ist. Ein Fokusfehlersignal FE wird durch Bilden der Differenz zwischen der Summe der Ausgabe der inneren beiden Regionen und der Summe der Ausgaben der äußeren beiden Regionen gebildet, während ein Verfolgungsfehlersignal TE (TE = Tracking Error) durch Bilden der Differenz zwischen den Ausgaben zumindest einer der ersten und der dritten Region und zumindest einer der zweiten und der vierten Region erzeugt wird. Die Summe der Breiten der beiden inneren Regionen ist derart eingestellt, daß das Fokusfehlersignal Null ist, wenn sich der reflektierte Strahl im Brennpunkt auf der Platte befindet. Die Bewegungsrichtung T einer Spur ist bezüglich der Aufteilungslinien derart geneigt (e), daß die Differenz der Ausgaben von jeder der angrenzenden inneren und äußeren Region Null oder minimal ist. Die Bewegungsrichtung S des Lichtstrahls während der Verfolgung ist parallel zu den Aufteilungslinien.
Obwohl die oben beschriebenen Geräte zum Erzeugen von Positionsfehler- und Fokusfehlersignalen im allgemeinen ausreichend sind, zeigen sie jedoch Probleme, wenn eine Fein-Fokussierung benötigt wird. Es ist aus dem obigen offensichtlich, daß das Verwenden eines fokussierten Lichtflecks einen Vorteil bei einer Informationsspeicherung mit hoher Dichte aufweist. Es wurde abgeschätzt, daß die theoretische obere Grenze der Speicherkapazität von magnetooptischen Systemen bis zu 300 Megabit pro Quadratzoll des Mediums betragen kann. Praktisch ausgedrückt sind bei einer 5,25-Zoll-Floppydiskette Ergebnisse von etwa 400 bis 800 Megabit zu erwarten. Das Problem, das dem Verwenden eines stark konvergierenden Lichtkegels zugeordnet ist, ist der seichten In-Fokus-Region inhährent. Typischerweise ist die fokussierte Region für den Lichtkegel, der bei optischen Informationsspeichersystemen verwendet wird, in der Größenordnung von 1 µm. Die oben beschriebenen Geräte können jedoch, obwohl sie im allgemeinen akzeptabel sind, keinen präzise fokussierten Fleck innerhalb dieser fokussierten Ein-Mikrometer-Region beibehalten.
Folglich besteht immer noch ein Bedarf nach einem Detektor, welcher in der Lage ist, nicht nur Positionsfehlerinformationen zu liefern, sondern ebenfalls Fokusfehlerinformationen, welche verwendet werden, um den Lichtstrahl grob zu fokussieren und anschließend den Lichtstrahl fein zu fokussieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Aufnahmegerät geschaffen, wie es in Anspruch 1 spezifiziert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erfassen der Formen eines Lichtstrahls geschaffen, der auf gerillte optische Medien gerichtet ist, wie es in Anspruch 8 spezifiziert ist.
Die Vorteile der Erfindung werden bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch Erfassen des Brennpunkts eines Lichtstrahls erreicht, der auf ein gerilltes optisches Medium gerichtet ist, wobei Licht, das von dem Medium reflektiert wird, eine Anzahl von Reflexionsordnungen aufweist, die ein Schnittinterferogramm bilden, und wobei Überlappungsregionen zwischen den Reflexionsordnungen in dem Interferogramm erzeugt werden, wobei es gezeigt ist, daß es ein Lichtaufnahmebauglied zum Aufnehmen von Licht, das von dem Medium reflektiert wird, und zum Richten des Lichts auf ein Detektorbauglied zum Erfassen von Differenzen in der Lichthelligkeit über den Überlappungsregionen aufweist. Das Erfassungsbauglied ist derart gezeigt, daß es ein erstes photoempfindliches Bauglied zum Erfassen der Lichthelligkeit in einem Abschnitt der Überlappungsregion zwischen den Reflexionen nullter und erster Ordnung, ein zweites photoempfindliches Bauglied zum Erfassen der Lichthelligkeit in dem Rest der Überlappungsregionen zwischen den Reflexionen nullter und erster Ordnung und einen Differenzverstärker zum Vergleichen der Helligkeit, die zwischen dem Abschnitt und dem Rest der Überlappungsregion erfaßt wurde, aufweist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden, und ihre vielen Ziele und Vorteile werden für Fachleute durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung offensichtlich, wenn dieselbe in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bekannten magnetooptischen Informationsspeicherungssystems;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1;
Fig. 3a, 3b Alternativansichten des in Fig. 2 gezeigten und 3c Servodetektors;
Fig. 4a, 4b und 4c Interferogramme, die verschiedene Fokusbedingungen zeigen;
Fig. 5 eine Draufsicht des Detektors gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 eine alternative Ansicht des in Fig. 5 gezeigten Servodetektors, wobei das Interferogramm entfernt wurde.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Ein neuer und neuartiger Detektor zum Erfassen des Brennpunkts eines Lichtstrahls, der auf ein gerilltes optisches Medium gerichtet ist, ist in Fig. 6 gezeigt und mit 44 bezeichnet. Es wird angemerkt, daß der Detektor 44 als Ersatz für das in Fig. 1 gezeigte System entworfen ist, wobei der Detektor 44 statt des Detektors 30 eingesetzt wird. Mit dieser Einsetzung ist es zu sehen, daß der Detektor 44 in Verbindung mit den Lichtaufnahmebaugliedern, d.h. der Linse 28 und dem Leck-Strahlaufteiler 26, wirkt, damit die Interferogramme auf denselben gerichtet werden. In anderen Worten ist der Detektor 44 positioniert, um Licht von dem Leckstrahlteiler 26 zu empfangen. Breit ausgedrückt erfaßt der Detektor 44 Unterschiede der Helligkeit des Lichts in den sich überlappenden Regionen in den Interferogrammen.
Es werden beispielsweise die in Fig. 4 gezeigten Interferogramme betrachtet. Ein Interferogramm 4b entspricht dem in Fig. 2 gezeigten Interferogramm, d.h. das Interferogramm stellt dar, daß der Lichtstrahl, der durch die Linse 28 fokussiert ist, in der Mitte der Rille 20 ist. Fig. 4b stellt ebenfalls dar, daß der Lichtstrahl auf die Oberfläche der Platte 10 fokussiert ist. Es wird in Erinnerung gerufen, daß, während der Lichtstrahl in den Brennpunkt und aus dem Brennpunkt geht, d.h. der Brennpunkt des Lichtstrahls entweder über oder unter der Oberfläche der Platte 10 ist, das Interferogramm im Durchmesser größer oder kleiner wird. Der bekannte Detektor, der in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, erfaßt den Durchmesser des Interferogramms relativ, um ein Grob-Fokussierungssignal zu liefern. Ein zweites Phänomen tritt jedoch auf. Wie es in den Fig. 4a und 4c gezeigt ist, würden die bekannten Detektoren anzeigen, daß diese Interferogramme einen nahezu fokussierten Lichtstrahl zeigen. In Fig. 4a befindet sich der Brennpunkt unter der Oberfläche der Platte 10, und zwar um ein paar Mikrometer, während Fig. 4c eine Situation zeigt, bei der Brennpunkt einige wenige Mikrometer über der Platte 10 ist. Bekannte Detektoren sind nicht ausreichend empfindlich, um diese Fein-Fokusbedingung zu erfassen.
Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, umfaßt der Detektor 44 sechs Photodetektoren, wobei jeder Photodetektor eine photoempfindliche Oberfläche aufweist, die dazu dient, Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Durch Untersuchen der Unterschiede zwischen den Photodetektoren B und C und den Photodetektoren D und E können die Fein-Fokussierungsbedingungen, die in den Fig. 4a, 4b und 4c gezeigt sind, unterschieden werden. Bezugnehmend auf Fig. 5 ist es beispielsweise zu sehen, daß das hellste Licht, daß von den Photodetektoren E und B erfaßt wird, zu der Helligkeit unterschiedlich sein wird, die von den Photodetektoren C und D erfaßt wird. Somit kann die Situation, bei der der Brennpunkt des Lichts über der Platte 10 ist, erfaßt werden.
Folglich ist zu sehen, daß der Detektor 44 ein erstes photoempfindliches Bauglied, d.h. die Photodioden C und D, zum Erfassen der Helligkeit des Lichts in einem Abschnitt der überlappten Region zwischen den Reflexionen nullter und erster Ordnung aufweist. Diese Überlappungsregion tritt in der Mitte des Flecks auf. Der Detektor 44 umfaßt ebenfalls ein zweites photoempfindliches Bauglied, d.h. Photodetektoren D und E, zum Erfassen der Helligkeit von Licht in dem Rest der Überlappungsregion. Die Helligkeit wird erfaßt, wobei diese beiden Regionen durch irgendeine bekannte Einrichtung, wie z.B. durch einen Verstärker 42, verglichen werden, wobei die Signale, die von den Photodetektoren C und D erzeugt werden, mit dem positiven Eingang des Verstärkers 42 verbunden sind, während die Signale, die von den Photodetektoren B und E erzeugt werden, mit dem negativen Eingang des Verstärkers 42 verbunden sind. Somit werden die Helligkeiten, die zwischen dem Mittelabschnitt und dem Rest der Überlappungsregion erfaßt werden, verglichen. Alternativ könnte gesagt werden, daß das Fein-Fokusfehlersignal gemäß der folgenden Formel bestimmt wird:
FE&sub1; = (C + D) - (B + E),
wobei FE&sub1; das Fein-Fokusfehlersignal ist.
Es ist ebenfalls in Fig. 6 zu sehen, daß ein drittes Paar von Photodetektoren, d.h. die Photodetektoren A und F auf entgegengesetzten Seiten der Photodetektoren C und D und B und E positioniert sind, derart, daß die anderen Photodetektoren zwischen den Photodetektoren A und F enthalten sind. Aus dieser Anordnung kann die Größe des Lichtflecks überwacht werden, wobei ein Grob-Fokusfehlersignal gemäß der folgenden Formel erzeugt werden kann:
FE&sub2; = (A + F) - (B + C + D + E)
Es wird ebenfalls angemerkt, daß der Detektor 44 verwendet werden kann, um ein Radialpositions-Fehlersignal zu erzeugen. Ein derartiges Radialpositions-Fehlersignal wird gemäß der folgenden Formel erzeugt:
PE = (B + C) - (D + E),
wobei PE das Radialpositions-Fehlersignal ist.
Somit wurde gezeigt, daß die vorliegende Erfindung eine Kombination einer Fleckgrößenerfassung und einer Erfassung der Überlappungsbereiche für sowohl die Brennpunkt- als auch die Radial-Positionierung verwenden kann.
Im Hinblick auf das oben Ausgeführte, ist es offensichtlich, daß der Detektor 44 verwendet werden kann, um ein Grob-Fokusfehlersignal, ein Fein-Fokusfehlersignal und ein Radialpositions-Fehlersignal zu erzeugen, indem die Signale, die von jeder Photodiode erzeugt werden, gemäß den hierin beschriebenen Formeln kombiniert werden.

Claims

1. Ein optisches Aufnahmegerät zum Erfassen des Brennpunkts eines Lichtstrahls, der auf ein gerilltes optisches Medium (10) gerichtet ist, wobei Licht, das von dem Medium reflektiert wird, eine Anzahl von Reflexionsordnungen (32, 34, 36) aufweist, die ein Schnittinterferogramm bilden, und wobei Überlappungsregionen zwischen den Reflexionsordnungen in dem Interferogramm erzeugt werden, mit folgenden Merkmalen:

einer Lichtempfangseinrichtung (26, 28, 29) zum Empfangen von Licht, das von dem Medium reflektiert wird, und zum Richten des Lichts auf eine Detektoreinrichtung; und

einer Detektoreinrichtung (30), die photoempfindliche Regionen (44b, 44c, 44d, 44e) aufweist und positioniert ist, um Licht zu empfangen, das durch die Lichtempfangseinrichtung (26, 28, 29) gerichtet ist, zum Ableiten eines Fein-Fokusfehlersignals aus der Erfassung von Differenzen der Lichthelligkeit über den Überlappungsregionen, die durch eine Fein-Fokusfehlerbedingung eingeführt werden;

wobei die Anzahl von Reflexionsordnungen zumindest die nullte Ordnung (32) und Abschnitte der ersten Ordnungen (34, 36) aufweist;

wobei die Detektoreinrichtung eine erste photoempfindliche Einrichtung (44c, 44d) zum Erfassen der Helligkeit des Lichts in einem Abschnitt der Überlappungsregion zwischen der nullten und der ersten Reflexionsordnung, eine zweite photoempfindliche Einrichtung (44b, 44e) zum Erfassen der Helligkeit von Licht in dem Rest der Überlappungsregion zwischen der nullten und der ersten Reflexionsordnung und eine Komparatoreinrichtung (42) zum Vergleichen der Helligkeit, die zwischen dem Abschnitt und dem Rest der Überlappungsregion erfaßt wird, aufweist; und

wobei die erste photoempfindliche Einrichtung (44c, 44d) und die zweite photoempfindliche Einrichtung (44b, 44e) Licht hauptsächlich aus der Überlappungsregion empfangen.

2. Das Gerät gemäß Anspruch 1, bei dem die erste photoempfindliche Einrichtung ein erstes Paar von Photodetektoren (44c, 44d) aufweist, das positioniert ist, um die Mitte des Interferogramms zu erfassen, und bei dem die zweite photoempfindliche Einrichtung ein zweites Paar von Photodetektoren (44b, 44e) aufweist, das positioniert ist, um die äußeren Abschnitte der Überlappungsregionen zwischen der nullten und den ersten Reflexionsordnungen zu erfassen.

3. Das Gerät gemäß Anspruch 2, das ferner eine dritte photoempfindliche Einrichtung aufweist, die ein drittes Paar von Photodetektoren (44a, 44f) aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten der ersten und der zweiten photoempfindlichen Einrichtung positioniert sind, derart, daß die erste und die zweite photoempfindliche Einrichtung zwischen dem dritten Paar von Photodetektoren enthalten sind.

4. Das Gerät gemäß Anspruch 3, bei dem jeder der Photodetektoren ein elektrisches Signal erzeugt, das das Licht darstellt, das von dem Photodetektor erfaßt wird, wobei das erste Paar von Photodetektoren mit C und D bezeichnet ist, das zweite Paar von Photodetektoren mit B und E bezeichnet ist und das dritte Paar von Photodetektoren mit A und mit F bezeichnet ist, und wobei der Fein-Fokus des Lichts gemäß der folgenden Formel bestimmt wird:

FE = (C + D) - (B + E)

5. Das Gerät gemäß Anspruch 4, bei dem der Grob-Fokus des Lichts gemäß der folgenden Formel bestimmt wird:

FE = A + F) - (B + C + D + E)

6. Das Gerät gemäß Anspruch 4, bei dem ein Positionsfehlersignal gemäß der folgenden Formel bestimmt wird:

PE = (B + C) - (D + E)

7. Das Gerät gemäß Anspruch 1, bei dem das Interferogramm einen Fleck auf der Detektoreinrichtung bildet, wobei der Fleck eine Größe aufweist, und wobei die Detektoreinrichtung ebenfalls die Fleckgröße erfaßt.

8. Ein Verfahren zum Erfassen des Brennpunkts eines Lichtstrahls, der auf ein gerilltes optisches Medium (10) gerichtet ist, wobei Licht, das von dem Medium reflektiert wird, eine Anzahl von Reflexionsordnungen (32, 34, 36) aufweist, die ein Schnittinterferogramm bilden, und bei dem Überlappungsregionen zwischen den Reflexionsordnungen in dem Interferogramm erzeugt werden, mit folgenden Schritten:

Empfangen von Licht, das von dem Medium auf einen Detektor (30) mit photoempfindlichen Regionen (44b, 44c, 44d, 44e) reflektiert wird;

Ableiten eines Fein-Fokusfehlersignals durch Erfassen von Differenzen in der Helligkeit des Lichts über den Überlappungsregionen, die durch eine Fein-Fokusfehlerbedingung eingeführt werden;

wobei die Anzahl von Reflexionsordnungen die nullte und die ersten Ordnungen umfaßt; und

wobei der Schritt des Erfassens folgende Schritte aufweist:

a. Erfassen der Helligkeit von Licht in einem Abschnitt der Überlappungsregion zwischen den Reflexionen nullter und erster Ordnung durch Empfangen von Licht hauptsächlich aus der Überlappungsregion;

b. Erfassen der Helligkeit von Licht in dem Rest der Überlappungsregion zwischen den Reflexionen nullter und erster Ordnung durch Empfangen von Licht hauptsächlich aus der Überlappungsregion; und

c. Vergleichen der Helligkeit, die zwischen dem Abschnitt und dem Rest der Überlappungsregion erfaßt wird.

9. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem der Schritt des Erfassens der Helligkeit von Licht in einem Abschnitt der Überlappungsregion den Schritt des Erfassens der Mitte des Interferogramms aufweist, und bei dem der Schritt des Erfassens der Helligkeit von Licht in dem Rest der Überlappungsregion den Schritt des Erfassens der äußeren Abschnitte der Überlappungsregion zwischen den Reflexionen nullter und erster Ordnung aufweist.

10. Das Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem der Schritt des Vergleichens der Helligkeit, die zwischen dem Abschnitt und dem Rest der Überlappungsregion erfaßt wird, den Schritt des Subtrahierens der Helligkeit, die in dem äußeren Abschnitt erfaßt wird, von der Helligkeit, die in der Mitte erfaßt wird, aufweist.