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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Abtasten einer
Informationsebene mit Spuren, wobei die Vorrichtung ein optisches System zum
Erzeugen zweier Spurfolgebündel und eines Hauptbündels, ein Linsensystem zum Fokussieren
der drei Strahlenbündel auf dem Aufzeichnungsträger in zwei zu beiden Seiten einer
abzutastenden Spur liegende Spurfolgeflecke und in einen einzigen Hauptfleck auf der
genannten Spur sowie zumindest drei Detektionssysteme a, b und c zum Auffangen von
vom Aufzeichnungsträger kommender Strahlung jeweils der zwei Spurfolgebündel und
des Hauptbündels umfaßt, wobei jedes Detektionssystem in zumindest zwei Detektoren
aufgespalten ist, und ein hinsichtlich seiner Lage einstellbares Element, um eine
entsprechende Einstellung der transversalen Position des Rauptflecks bezüglich der
abzutastenden Spur (13) zu erzeugen. Diese Vorrichtung kann in Geräten zum Beschreiben
und Auslesen optischer Aufzeichnungsträger verwendet werden.
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Eine Abtastvorrichtung dieser Art ist aus der europäischen
Patentanmeldung Nr.0.201.603 bekannt. In der bekannten Vorrichtung hält ein
Spurfolgeservosystern den Hauptfleck auf der abzutastenden Spur. Dieses System wird mit Hilfe eines
Spurfolgefehlersignais gesteuert, das aus den Signalen der Teildetektoren abgeleitet
wird. Eine Grobsteuerung und eine Feinsteuerung können in dem Spurfolgeservosystem
verwendet werden. Die Grobsteuerung wird realisiert, indem ein den Abtastkopf
enthaltender Schlitten in transversaler Richtung, das heißt der radialen Richtung bezüglich
des runden Aufzeichnungsträgers bewegt wird. Die Feinsteuerung kann realisiert
werden, in dem eine Objektivlinse innerhalb des Abtastkopfes in der transversalen Richtung
verlagert wird. Infolge einer solchen Verlagerung der Objektivlinse verschieben sich die
Strahlungsflecke, die in der Ebene der Detektoren von den Strahlenbündeln gebildet
werden, bezüglich der zugehörigen Detektoren, so daß im Spurfolgefehlersignal ein
Offset erzeugt wird, mit dem das Spurfolgeservo£ystem gesteuert wird.
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Die europäische Patentanmeldung Nr.0.201.603 beschreibt eine
Kombination
aus Detektorsignalen, die ein Spurfolgefehlersignal erzeugen, das unabhängig
von kleinen Querverlagerungen der Linse ist. Im Falle größerer Verlagerungen treten
jedoch im Lichtweg starke Abweichungen auf, weil die Linse weit außerhalb ihrer
optischen Achse verwendet wird. Solche Verlagerungen treten beispielsweise am Anfang
eines Suchvorgangs auf, wenn die Geschwindigkeit des Abtastkopfes beträchtlich erhöht
wird, um zu einer anderen Spur auf dem Aufzeichnungsträger zu gelangen. In einem
solchen Fall werden die von den Detektoren gelieferten Signale häufig ernsthaft gestört,
so daß Fehler auftreten, wenn die Anzahl der überquerten Spuren beim Suchvorgang
gezählt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil
zu beseitigen und eine optische Abtastvorrichtung zu schaffen, in der der Einfluß der
Position der Objektivlinse oder eines anderen irn Lichtweg vorhandenen einstellbaren
Elements auf das Spurfolgefehlersignal verringert wird. Diese Abtastvorrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine elektronische Schaltung zur
Verarbeitung von Ausgangssignalen der Detektoren in ein Positionssignal umfaßt, das die Lage
des genannten einstellbaren Elernents darstellt. Das Positionssignal kann in einfacher
Weise aus den Detektorsignalen abgeleitet werden, die durch die Verschiebung der
Strahlungsflecke auf den Detektoren erzeugt werden. Daher ist es nicht rnehr
notwendig, einen gesonderten Positionssensor nahe des einstellbaren Elementes anzubringen.
Dieses Element kann beispielsweise die obengenannte Objektivlinse oder ein drehbarer
Spiegel sein. Die Position des Elernents kann mit Hilfe des Positionssignals in bekannter
Weise korrigiert werden, so daß die Strahlenbündel die Objektivlinse möglichst zentral
durchlaufen. Während eines Suchvorgangs kann das Positionssignal beispielsweise die
Feinsteuerung steuern, um so die Objektivlinse auf einer Nennposition im Abtastkopf zu
halten, wobei die Linse auf ihrer optischen Achse verwendet wird. Bei der Spurfolge
kann das Positionssignal die Grobsteuerung steuern, so daß sie den Abtastkopf so
positioniert, daß die Objektivlinse ungefähr auf ihrer Nennposition bleibt, um die
Strahlenbündel auf der zu folgenden Spur zu fokussieren.
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Es sei bemerkt, daß in der Zusammenfassung der japanischen
Patentanmeldung Nr.63-291224 vorgeschlagen worden ist, die Position einer Objektivlinse in
einem Abtastkopf aus einem Spurfolgefehlersignal abzuleiten, das von einem einzigen
Abtaststrahlenbündel erzeugt wird. Wenn der Abtastkopf die Spuren während eines
Suchvorgangs quer durchläuft, hat das Spurfolgefehlersignal einen sinusförmigen
Verlauf. Die Gleichstromkomponente des Spurfolgefehlersignals ist ein Maß für die
Position der Objektivlinse. Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist, daß sie langsam
ist, weil die Wechselstromkomponente aus dem Spurfolgefehlersignal ausgefiltert
werden muß. Die Änderungen der Position der Objektivlinse können jedoch schnell
auftreten, insbesondere am Anfang eines Suchvorgangs, wenn die Geschwindigkeit des
Abtastkopfes erheblich erhöht wird. Dann wird die Schaltung kein korrektes
Positionssignal liefern.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eingerichtet ist, ein Positionssignal zu
liefern, das proportional zur Summe zweier Differenzsignale der Detektionssysteme a
und b und einer mit einem Differenzsignal des Detektionssystems c multiplizierten
Konstante ist. Diese erfindungsgemäße Kombination von Detektorsignalen ergibt ein
Positionssignal, das den wichtigen Vorteil hat, daß es nur wenig von Bewegungen der
Flecke quer zur Spurrichtung beeinflußt wird.
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Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Konstante gleich 2T ist, wobei T das Intensitätsverhältnis zwischen einem
Spurfolgebündel und dem Hauptbündel ist. Diese Wahl der Konstanten liefert den
wichtigen Vorteil, daß die Intensitätsdifferenz zwischen dem Hauptbündel und den
Spurfolgebündeln kompensiert wird.
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Infolge einer nicht symmetrischen Intensitätsverteilung des aus der
Strahlungsquelle stammenden Strahlenbündels oder infolge einer Asymmetrie der optischen
Komponenten zwischen der Strahlungsquelle und den Detektoren können die beiden
Spurfolgebündel eventuell nicht die gleiche Intensität haben. Eine weitere Ausführungs
form der Vorrichtung, die hierfür eingerichtet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das
Differenzsignal eines der Detektionssysteme a und b hinsichtlich einer
Intensitätsdifferenz zwischen den beiden Spurfolgebündeln korrigiert worden ist. Durch Multiplikation
des Differenzsignals des Detektionssystems a oder b mit dem Intensitätsverhältnis der
beiden Spurfolgebündel kann ein korrektes Positionssignal erzeugt werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Hauptfleck und jedem der zwei
Spurfolgeflecken in einer Richtung senkrecht zur abzutastenden Spur gleich einer halben
Spurperiode
ist. Jetzt wird das von der elektronischen Schaltung gelieferte Positionssignal
nicht mehr durch Bewegungen der Flecke quer zur Spurrichtung beeinflußt.
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Es sei bemerkt, daß ein solcher Abstand zwischen den Spurfolgeflecken
aus der europäischen Patentanmeldung EP-A-0.201 .603 bekannt ist. In dieser
Anmeldung wird dieser Abstand jedoch nur verwendet, um eine maximale Amplitude des
Spurfolgefehlersignals zu erhalten.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
durch eine weitere elektronische Schaltung gekennzeichnet, die mit den Ausgängen der
Detektoren verbunden ist und ein Normalisierungssignal liefert, das proportional zu den
Summensignalen der Detektionssysteme a und b ist und 2T-mal dem Summensignal des
Detektionssystems c und durch eine Normalisierungsschaltung, die mit den Ausgängen
der beiden elektronischen Schaltungen zum Liefern eines normalisierten Positionssignals
verbunden ist. Infolge der Normalisierung ist das Positionssignal von der Intensität der
Strahlungsquelle unabhängig geworden. Änderungen bei dieser Intensität führen nicht
mehr zu einer Änderung der Vergrößerung in der Steuerungsschleife zum Steuern der
Position des Elements.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im folgenden näher beschrieben. εs zeigen:
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Figur 1 einen Abtastkopf, der einen Aufzeichnungsträger mit Hilfe dreier
Strahlenbündel abtastet;
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Figur 2 die Positionen der von den drei Strahlenbündeln auf dem
Aufzeichnungsträger gebildeten Flecke;
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Figur 3 die drei Detektionssysteme des Abtastkopfes mit elektronischer
Verarbeitungsschaltung;
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Figur 4 einen Abtastkopf mit einer Linse in einer Nennposition und in
einer verschobenen Position;
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Figur 5 einen Abtastkopf mit der Schaltung, die das Positionssignal
erzeugt, und die Positionssteuerung für die Objektivlinse und
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Figur 6 diesen Abtastkopf, der mit einer Normalisierungsschaltung für das
Positionssignal versehen ist.
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Gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren beziehen sich auf die
gleichen Komponenten.
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Figur 1 zeigt einen Teil einer Informationsebene 1 eines
Aufzeichnungsträgers, der mit Hilfe eines optischen Kopfes abgetastet wird. Die Informationsebene hat
parallele Spuren 2 oder quasiparallele Spuren, die zusammen eine spiralförmige Spur
senkrecht zur Zeichenebene bilden. Die Information kann in Form optisch lesbarer
Gebiete (in der Figur nicht abgebildet) zwischen oder in den Spuren gespeichert sein. Der
optische Kopf umfaßt eine Strahlungsquelle 3, beispielsweise einen Diodenlaser, dessen
Strahlung auf ein Gitter 4 einfallt. Das Gitter spaltet das einfallende Strahlenbündel in je
ein Strahlenbündel +1. -1. und 0. Ordnung, d.h. in ein erstes Spurfolgebündel 5, ein
zweites Spurfolgebündel 6 und ein Hauptbündel 7. Der Einfachheit halber sind nur die
vollständigen Wege des ersten Spurfolgebündels und des Hauptbündels dargestellt. Ein
Strahlteiler 8, beispielsweise ein teildurchlässiger Spiegel, sendet die Strahlenbündel in
Richtung einer Objektivlinse 9, die die Strahlenbündel auf die Informationsebene 1
fokussiert. Die Positionen der auf der Informationsebene gebildeten Flecke werden in
Figur 2 dargestellt. Die Spuren 2 haben einen gegenseitigen Abstand q. Spur 13 ist die
Spur, der der Abtastkopffolgen soll. Das erste und das zweite Spurfolgebündel bilden
einen Spurfolgefleck 14 bzw. einen Spurfolgefleck 15, beide bei einem Nennabstand x
von der Spurmitte 13. Der von dem Hauptbündel gebildete Hauptfleck 16 liegt auf Spur
13. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, wird die an der Informationsebene reflektierte Strahlung
in Richtung dreier Detektionssysteme 10, 11, 12 über die Objektivlinse 9 und den
Strahlteiler 8 geleitet. Das Detektionssystem 10 empfängt Strahlung aus dem ersten
Spurfolgebündel 5, Detektionssystem 11 fängt Strahlung aus dem zweiten
Spurfolgebündel 6 auf und Detektionssystem 12 fängt Strahlung aus dem Hauptbündel auf. Figur 3
zeigt die drei Detektionssysteme in Draufsicht. Die Detektionssysteme 10, 11 und 12
werden von Trennlinien 17, 18 bzw. 19 in zwei Hälften unterteilt, wobei jede Hälfte
einen Detektor bildet. Diese Detektoren werden in der Figur mit den Bezugszeichen
10a 10b und 11a, 11b und 12a, 12b bezeichnet. Die Trennlinien verlaufen parallel zu
den Spuren in der Informationsebene 1.
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Die von den drei Strahlenbündeln auf den Detektoren gebildeten Flecke
werden in Figur 3 mit den Bezugszeichen 21, 22 und 23 bezeichnet. Die Information in
den drei Strahlenbündeln wird entsprechend dem Gegentaktverfahren ausgelesen. Das
bedeutet, daß die Ausgangssignale der Detektoren loa und lob einem
Differenzverstärker 24 zugeführt werden, um das Gegentaktsignal Pa zu bilden. In gleicher Weise
bilden
Differenzverstärker 25 und 26 die Gegentaktsignale Pb und Pc der
Detektionssysteme 11 bzw. 12.
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Die drei auf diese Weise gebildeten Gegentaktsignale können zwei
verschiedene Arten Offset-Fehler enthalten. Der erste Offsetfehler, der symmetrische
0ffset, wird erzeugt, wenn die drei Flecke 21, 22 und 23 hinsichtlich der drei
Detektionssysteme 10, 11 und 12 in einer Richtung senkrecht zur Trennlinie 17 verschoben
werden. Ein solcher Offset tritt auf, wenn die Linse 9 seitlich verschoben wird, das heißt
quer zu den Spuren, wie in Fig. 4 gezeigt wird. In dieser Figur zeigen die
ausgezogenen Linien die Linse 9 in der Nennposition und den zugehörigen Pfad der Strahlung
eines der Strahlenbündel 5, 6 oder 7, und die gestrichelten Linien zeigen die Linse 9 um
einen Abstand x&sub1; verschoben und den zugehörigen Strahlengang des gleichen
Strahlenbündels. Während des Offsets bleibt die Position des Bildes 29 der Strahlungsquelle 3
unverändert. Der Hauptfleck 16 auf der Informationsebene 1 bewegt sich seitlich oder
quer zu den Spuren 2 über einen Abstand, der proportional x&sub1; ist. Eine gesteuerte
Verschiebung der Linse 9 wird daher häufig als Feinsteuerung für die transversale
Spurfolge des Hauptflecks 16 verwendet, während die Grobsteuerung aus einer Verschiebung
des gesamten optischen Kopfes in transversaler Richtung besteht. Aus der Figur wird
deutlich, daß der Fleck 23 über die Detektorebene durch Verschieben der Linse 9
verlagert wird. Die Verlagerung xd des Flecks wird definiert durch
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(1) xd / Dd = x&sub1; / D&sub1;,
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wobei Dd und D&sub1; die Durchmesser des Hauptbündels am Ort des Detektionssystems 12
bzw. der Linse 9 sind. Die Positionen der Flecke 21 und 22 sind mit der Position des
Flecks 23 gekoppelt, so daß im Falle einer Verlagerung von Fleck 23 bezüglich des
Detektionssystems 12 um einen Abstand xd die Flecke 21 und 22 um den gleichen
Abstand bezüglich ihrer Detektionssysteme 10 und 11 verlagert werden. Das Ergebnis ist,
daß die Differenzsignale Pa, Pb und Pc jeweils einen Offset εs proportional zu xd haben.
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Ein zweiter Offsetfehler, mit dem die drei Gegentaktsignale belegt sein
können, ist der asymmetrische Offset. Dieser Offset tritt auf, wenn der Abstand
zwischen den Trennlinien 17 und 18 der Detektionssysteme 10 und 11 nicht gleich dem
Abstand zwischen den Mitten der Flecke 21 und 22 der Spurfolgebündel ist. Dies
bewirkt den gleichen Offset εs der Gegentaktsignale Pa und Pb, wenn auch mit
umgekehrtem Vorzeichen. Im Gegentaktsignal Pc ist der asymmetrische Offset definitionsgemäß
gleich null. Der asymmetrische Offset kann beispielsweise durch eine
Temperaturänderung des Diodenlasers 3 bewirkt werden, was zu einer Veränderung der Wellenlänge
der emittierten Strahlung führt. Hierdurch ändert sich der Winkel, unter dem das Gitter
die Spurfolgebündel 5 und 6 ablenkt, und somit die Position der von den
Spurfolgebündeln auf den Detektionssystemen 10 und 11 gebildeten Flecke 21 und 22.
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Es kann in einfacher Weise abgeleitet werden, daß für die drei
Gegentaktsignale die folgenden Ausdrücke gelten:
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(2) Pa = c Ia [m sin(2πx/q+φ) +εs +εa]
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(3) Pb = c Ib [m sin(2πx/q+φ) +εs +εa]
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(4) Pc = c Ic [m sin(2πx/q) +εs]
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mit
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(5) φ = 2πx&sub0;/q.
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In diesem Ausdruck ist c eine detektorabhängige Konstante, die durch den
Wirkungsgrad der Umwandlung von Strahlungsintensität in ein elektrisches Signal bestimmt wird,
Ii ist der Intensität im Strahlenbündel i am Ort des Detektionssystems, m ist die
Modulationsamplitude im Falle einer Querverlagerung des Abtastkopfes über die Spuren und
abhängig von der Geometrie der Spuren, x ist ein Spurfolgefehler oder die
Querverlagerung der Flecke 14, 15 und 16, wenn der Hauptfleck 16 nicht genau der Spur 13
folgt. Die Intensität Ii wird prinzipiell durch die Intensität der aus dem Laser 3
tretenden Strahlung, die Intensitätsverteilung über den Strahlenbündeln, die vom Gitter 4
realisiert wird, und die Reflexion auf der Informationsebene 1 bestimmt. Ia und Ib sind
ungefähr gleich. Aus der genannten europäischen Patentanmeldung Nr.0.201.603 ist
bekannt, daß die Operation
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(6) Er = 2T Pc - (Pa+Pb)
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mit
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(7) T = Ia/Ic
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zu einem Signal Er führt, das den Spurfolgefehler x darstellt, in dem die Offsetglieder
εs
und εa nicht mehr auftreten. εs ist angenommen worden, daß Ia und Ib gleich sind.
Eine maximale Empfindlichkeit von Er für x wird erhalten, wenn φ = π, mit anderen
Worten, wenn der transversale Abstand zwischen dem Hauptfleck und jedem der beiden
Spurfolgeflecken 14 und 15 gleich einer halben Spurperiode ist und die Spurfolgeflecke
somit genau zwischen den Spuren liegen. Kleine Änderungen von φ infolge
beispielsweise einer Exzentrizität der Spurstruktur bezüglich der Drehachse eines runden
Aufzeichnungsträgers beeinflussen das Signal Er dann kaum. Das Signal Er kann als
Spurfolgefehlersignal in einem Spurfolgeservosystem verwendet werden, um den Hauptfleck
16 auf der gewünschten Spur 13 zu halten.
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Wenn für die Feinsteuerung der Spurfolge ein Offset des Objektivlinse 9
verwendet wird, kann die Linse weit weg von der optischen Achse des Systems liegen.
Dies kann auch am Anfang oder Ende eines Suchvorgangs auftreten, wenn die
Abtastkopfgeschwindigkeit erheblich erhöht wird. Um diesen großen Offset zu korrigieren, ist
ein Positionssignal erforderlich, das die Position der Objektivlinse im Abtastkopf
repräsentiert. Hierzu wird der Offset εs in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt,
wobei dieser Offset ein Maß für die Verlagerung der Objektivlinse ist. Die folgende
Operation der Gegentaktsignale führt zu einem Signal Ep, das proportional zu εs ist:
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(8) Ep = 2T Pc + (Pa+Pb)
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= 2c Ia [m(1 + cos φ) sin(2πx/q) + 2εs]
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Die Modulation m ist im allgemeinen bezüglich εs klein, so daß das Signal Ep als Maß
für die Position der Objektivlinse 9 verwendet werden kann. Wenn m groß ist, kann ein
Maß für die Position der Objektivlinse erhalten werden, indem die
Gleichstromkomponente des Signals Ep mit Hilfe einer Schaltung bestimmt wird. Dies ist analog dem
Verfahren, daß aus der genannten Zusammenfassung der japanischen Patentanmeldung
Nr.63-291224 bekannt ist, aber das Verfahren arbeitet besser für das erfindungsgemäße
Positionssignal Ep als für das Spurfolgefehlersignal, weil die Modulation des
Positionssignals geringer ist als die des Spurfolgefehlersignais. Ein einfacheres Verfahren wird
erhalten, wenn φ = π gewählt wird, d.h. wenn die Mitten der Spurfolgeflecke 14 und
genau zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spuren liegen. In diesem Fall wird die
Abhängigkeit von x eliminiert, wobei erhalten wird
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(9) Ep=4c Ia εs.
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Dieses Signal ist proportional zum symmetrischen Offset εs in den Detektorsignalen,
damit proportional zur Verlagerung xd der Flecke auf den Detektionssystemen und über
Formel 1 proportional zur Verlagerung x&sub1; der Objektivlinse 9 des Abtastkopfes. Infolge
der genannten Wahl von φ ist das Signal frei von einer Modulation durch die Spuren 2
in der Informationsebene, d.h. daß sich das Signal Ep bei einer Verlagerung des
Abtastkopfes quer zu den Spuren nicht infolge der Spuren ändert. Ep kann als
Positionsfehlersignal für ein Servosystem verwendet werden, um die Position der Objektivlinse 9
zu korrigieren.
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Die Intensität der beiden Spurfolgebündel 5 und 6 kann unterschiedlich
sein. Dies kann auftreten, wenn beispielsweise die Spurfolgebündel von den
Randstrahlen der Strahlenbündel aus dem Laser 3 erzeugt werden, wie in der niederländischen
Patentanmeldung Nr. 9002007 beschrieben wird. Wenn die Intensitätsverteilung im
Strahlenbündel asymmetrisch ist, sind die Randstrahlen nicht gleich intensiv und die
Spurfolgebündel 5 und 6 haben damit eine unterschiedliche Intensität. Folglich wird das
Signal Ep, das durch die Formel 9 gegeben wird, weiterhin von x abhängig sein, d.h.
das Signal wird eine Modulation durch die Spuren aufweisen. Dann ist es weniger gut
als Positionssignal für die Objektivlinse geeignet. In diesem Fall kann ein befriedigendes
Positionssignal erhalten werden, indem das Gegentaktsignal Pb mit einem
Korrekturfaktor b multipliziert wird, wobei b gleich dem Verhältnis zwischen der Intensität in den
Flecken 21 und 22 auf den Detektionssystemen 10 bzw. 11 ist. Die neue Formel zur
Bildung des Positionssignals Ep ist dann:
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(10) Ep=2T Pc + Pa + b Pb
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mit
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(11) b = Ia / Ib.
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Statt Pb mit b zu multiplizieren, kann natürlich auch Pa mit l/b multipliziert werden.
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Der Wert des Positionssignals Ep in Formel 9 hängt von der auf das
Detektionssignal einfallenden Intensität Ia ab. Diese Intensität hängt unter anderem von
der Quantität von von dem Laser 3 emittierter Strahlung ab und der Reflexion der
Informationsebene
1. Wenn beispielsweise der Laser zehnmal mehr Leistung beim Schreiben
als beim Lesen von Information in der Informationsebene liefert, wird das
Positionssignal auch zehnmal stärker beim Schreiben als beim Lesen, unabhängig von der
Position der Objektivlinse 9. Dies ist eine unerwünschte Situation für die Steuerungsschleife.
Es ist daher wünschenswert, das Positionssignal unabhängig von der Intensität auf den
Detektionssystemen zu machen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann dies
durch Normalisierung des Positionssignals mit Hilfe eines Normalisierungssignals
realisiert werden, welches aus den Signalen der Detektionssysteme 10, 11 und 12 abgeleitet
wird. Statt, wie im Vorhergehenden, Differenzsignale jedes Detektionssystems zu be
stimmen, werden jetzt aus jedem Detektionssystem Summensignale abgeleitet, von
denen jedes die gesamte auf ein Detektionssystem einfallende Intensität repräsentiert.
Diese Summensignale für die Detektionssysteme 10, 11 bzw. 12 sind:
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(12) Sa = c Ia [d + n cos(2πx/q + φ)]
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(13) Sb = c Ib [d + n cos(2πx/q - φ)]
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(14) Sc = c Ic [d + n cos(2πx/q)
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In diesen Ausdrücken ist d eine Konstante, die ungefähr gleich list und n eine
Modulationsamplitude, die von der Geometrie der Spuren abhängt, vergleichbar zur
Modulationsamplitude m in den Formeln 2, 3 und 4. Das Normalisierungssignal Sn wird jetzt
gebildet durch:
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(15) Sn = -2T cos∅ Sc + Sa + b Sb
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= 2cd Ia (1 - cosφ)
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Für die oben verwendete Wahl φ = π wird das Normalisierungssignal
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(16) Sn = 2T Sc + Sa + b Sc
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= 4cd Ia.
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Dieses Signal ist frei von Modulation durch die Spuren 2, weil die Variable x darin
nicht mehr auftritt. Bei Verwendung der Formel 9 und 16 ist das normalisierte
Positionssignal
Ep' jetzt
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(17) Ep' = Ep / Sn
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= εs / d.
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Das normalisierte Positionssignal ist jetzt unabhängig von der Intensität des Lasers 3,
der Reflexion der Informationsebene 1 und der Position des Abtastkopfes bezüglich der
Spuren 2.
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Eine Ausführungsform einer elektronischen Schaltung zur Erzeugung eines
Positionssignals der Objektivlinse 9 gemäß Formel 10 wird in Figur 5 gezeigt. Die drei
Gegentaktsignale Pa, Pb und Pc werden in gleicher Weise aus den Signalen der
Detektionssysteme 10, 11 und 12 abgeleitet wie in Fig. 3. Das Signal Pc wird mit Hilfe einer
Schaltung 30 mit dem konstanten Faktor 2T multipliziert (siehe Formel 7). Wenn die
Intensitäten in den Flecken 21 und 22 der Spurfolgebündel 5 und 6 nicht gleich sind,
muß das Signal Pb in einer Schaltung 31 mit der Konstanten b multipliziert werden
(siehe Formel 11). Die Schaltungen 30 und 31 können mit den Differenzverstarkem 26
bzw 25 integriert werden. Die Ausgangssignale des Differenzverstärkers 24 und der
Schaltungen 30 und 31 werden in einem Summierverstärker 32 addiert. Das
Ausgangssignal des Summierverstärkers ist das Positionssignal Ep. Das Positionssignal kann als
Eingang für eine Steuerschaltung 33 verwendet werden, die die transversale Position der
Objektivlinse 9 korrigiert, d.h. in einer Richtung senkrecht sowohl zu den Spuren als
auch zur optischen Achse der Objektivlinse 9. Die Steuerschaltung kann einen
zusätzlichen Eingang 34 für das Spurfolgefehlersignal Er haben. Ein Stellglied 35 verlagert die
Objektivlinse gemäß dem Ausgangssignal der Steuerschaltung 33. Während eines
Suchvorgangs der Abtastvorrichtung wird das Positionssignal Ep verwendet, um die
Objektivlinse in ihrer Lage zu halten. Während der Spurfolge wird das Signal Er verwendet,
um die Position der Objektivlinse als Feinsteuerung der transversalen Spurfolge des
Hauptflecks zu steuern. Das Signal Ep wird dann für die Grobsteuerung verwendet, die
die Position des den Abtastkopf enthaltenden Schlittens bezüglich der Spuren bestimmt.
Wenn der Hauptfleck 16 auf einer gegebenen Spur gehalten wird, kann die Position der
Objektivlinse in dem Abtastkopf durch Steuerung der Position des Schlittens korrigiert
werden.
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Eine elektronische Schaltung zum Erzeugen eines Positionssignals für die
Objektivlinse 9, normalisiert gemaß Formel (17), wird in Figur 6 gezeigt. Das nicht
normalisierte Positionssignal Ep wird in gleicher Weise gebildet wie in Fig. 5. Ein
Summierverstärker 36 erzeugt das Summensignal Sa, das proportional zur auf das
Detektionssystem 10 einfallende Gesamtintensität ist. In gleicher Weise erzeugen Summier
verstärker 37 und 39 die Summensignale Sb und Sc. Wenn die auf die
Detektionssysteme 10 und 11 einfallenden Intensitäten nicht gleich sind, muß Sb in einer Schaltung 38
mit der Konstanten b multipliziert werden (siehe Formel 11). Das Summensignal Sc
wird mit Hilfe einer Schaltung 40 mit dem konstanten Faktor 2T multipliziert (siehe
Formel 7). Ein Summierverstärker 41 addiert anschließend die Ausgänge des
Summierverstärkers 36 und der zwei Schaltungen 38 und 40. Der Ausgang des
Summierverstärkers 41 ist das Normalisierungssignal Sn. Schließlich dividiert eine Teilerschaltung 42
das Positionssignal Ep durch das Normalisierungssignal Sn, um so das normalisierte
Positionssignal Ep' zu erhalten. Ebenso wie in Fig. 5 kann das letztgenannte Signal
einer Steuerschaltung 33 zur Positionierung der Objektivlinse zugeführt werden.
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Das Detektionssystem 12 kann in vier Quadranten unterteilt werden, zur
Verwendung mit einem Hauptbündel, das astigmatisch gemacht worden ist, um ein
Fokusfehlersignal zu erzeugen, wie in dem US-Patent Nr.4.023.033 beschrieben
worden ist. Es gibt andere Verfahren zur Erzeugung des Fokusfehlersignals, wobei diese
Verfahren eine andersartige Unterteilung des Detektionssystems 12 erfordern. Alle
Verfahren können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden, so lange
ein Gegentaktsignal analog Pc aus dem Detektionssystem 12 abgeleitet werden kann. In
der beschriebenen Ausführungsform wird die Feinsteuerung der transversalen Position
des Hauptflecks durch Verlagerung der Objektivlinse erreicht, und das Positionssignal
wird zur Bestimmung der Position dieser Linse verwendet. Die transversale Position des
Hauptflecks kann auch mit Hilfe von anderen Elementen gesteuert werden. Ein Beispiel
ist der Spiegel 8 in Figur 1. Der Hauptfleck 16 kann auch durch Kippen dieses Spiegels
verlagert werden. Das Positionssignal ist jetzt ein Maß für die Kippung des Spiegels,
und hiermit kann eine Steuerungsschaltung für den Spiegel gesteuert werden. Die
beschriebene elektronische Schaltung zum Erzeugen des Positionssignals ist nur eine von
mehreren möglichen Schaltungen, die die gleiche Funktion ausführen.