NL8803012A - Optische aftastinrichting voorzien van een focusseerregelsysteem alsmede een geintegreerde schakeling voor toepassing in het focusseerregelsysteem. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Optische aftastinrichting voorzien van een focusseerregelsysteem alsmede een geïntegreerde schakeling voor toepassing in het fokusseerregelsysteem.

De uitvinding heeft betrekking op een optische aftastinrichting voor het met een aftastbundel aftasten van een registratielaag van een registratiedrager, welke aftastinrichting is voorzien van een focusseerregelsysteem voor het in hoofdzaak laten samenvallen van een focuspunt van de aftastbundel met het vlak van de registratielaag, waartoe het focusseerregelsysteem is voorzien van een actuator voor het verplaatsen van het focuspunt ten opzichte van het vlak van de registratielaag, een focusfoutdetector voor het opwekken van een focusfoutsignaal dat binnen een bepaald werkgebied van de actuator indikatief is voor het afstandsverschil tussen het focuspunt en het vlak van de registratiedrager, een regelschakeling voor het in afhankelijkheid van het focusfoutsignaal afleiden van een eerste stuursignaal voor de actuator, waarbij de aftastinrichting verder is voorzien van een signaalgenerator voor het opwekken van een in de tijd variërend additionele stuursignaal in een tijdsinterval waarin de focusseerregeling onwerkzaam is, waarbij de signaalgenerator is voorzien van een hulpschakeling voor het opwekken van een eerste ingangssignaal voor integrerende middelen en van een schakeling voor het afleiden van het stuursignaal uit een uitgangssignaal van de integrerende middelen, waarbij de aftastinrichting verder is voorzien van middelen voor het werkzaam maken van het focusseerregelsysteem in reactie op een detectiesignaal dat aangeeft dat de focusactuator het werkgebied heeft bereikt.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een geïntegreerde schakeling voor toepassing in het focusseringregelssysteem.

Een aftastinrichting volgens de openingsparagraaf is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift US 4.128.847. In de aldaar beschreven aftastinrichting wordt de aftastbundel via een langs zijn optische as beweegbaar focusseerobjectief op de registratiedrager gericht. In werkzame toestand van het focusseerregelsysteem wordt het focuseerobjectief wordt door de actuator aangedreven, waarbij de actuator in afhankelijkheid van het focusfoutsignaal zodanig wordt gestuurd dat de stralingsbundel op de registratielaag van de registratiedrager gefocusseerd blijft.

Voordat het focusseerregelsysteem werkzaam gemaakt wordt, wekt de toegepaste hulpschakeling wekt een periodiek blokvormig signaal op, dat door een integrator wordt omgezet in een driehoeksvormig stuursignaal voor de actuator. Het focusfoutobjectief beweegt dan afhankelijk van de helling van het driehoeksvormig signaal, naar de registratiedrager toe dan wel aan de registratiedrager af.

Bij het bereiken van het werkgebied worden de integrerende middelen in een houdtoestand gebracht waarin de integratiewaarde vastgehouden. Bovendien wordt de focusseerregeling door het sluiten van de regellus werkzaam gemaakt, waarna de aftastbundel op de registratiedrager gefocusseerd wordt gehouden. Het op deze wijze werkzaam maken van het focusseerregelsysteem staat bekend als het invangen van de focuseerregeling. Nadat het focusseerregelsysteem is ingevangen wordt bij de bekende aftastinrichting het werkpunt in feite bepaald door de vastgehouden integratiewaarde.

Dit houdt in dat het tijdstip waarop wordt ingevangen nauwkeurig bepaald moet zijn. Het is immers voor een goede regeling gewenst dat het werkpunt van de regeling in het midden van het regelbereik is gelegen. In dat geval kunnen focusfouten in beide richtingen maximaal gecompenseerd worden.

Verder heeft de bekende inrichting nog het bezwaar dat de integratiewaarde aan de uitgang van de integrator gedurende lange tijd constant gehouden moet worden, en wel totdat de focusregeling na het wisselen van de registratiedrager weer opnieuw opgestart wordt. Dit houdt in dat de instelling van het werkpunt van de regeling niet aangepast wordt aan parameterveranderingen in de afspeelinrichting of registratiedrager waardoor de afstand tussen de optische kop en de registratiedrager verandert.

Om te voorkomen dat het werkpunt van de regeling niet ongewenst verloopt dient bovendien een nagenoeg driftvrije integrator gebruikt te worden.

In de praktijk betekent dit dat in feite alleen digitale integratoren geschikt zijn.

De uitvinding stelt zich onder meer ten doel om een inrichting volgens de openingsparagraaf te verschaffen waarbij minder eisen aan de integrator en de bepaling van het invangtijdstip van de focusregeling worden gesteld, en waarbij de regeling aan de genoemde parameter veranderingen wordt aangepast. Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door een aftastinrichting gekenmerkt doordat de aftastinrichting is voorzien van middelen voor het in reactie op het detectiesignaal, in plaats van het eerste ingangssignaal, toevoeren van het focusfoutsignaal aan de integrerende middelen.

Bij de aftastinrichting volgens de uitvinding vormen de regelschakeling en de integrerende middelen samen een regelaar met I-actie, zodat laagfrequente verstoringen vrijwel volledig gecompenseerd worden, waardoor het regelsysteem minder gevoelig is van parametervariaties.

Het werkpunt van de regeling met een regelaar met I-actie wordt steeds automatisch aangepast. Deze automatische aanpassing betekent ook dat het tijdstip waarop de focusregeling werkzaam gemaakt wordt aanzienlijk minder kritisch geworden is.

Verder heeft de aftastinrichting volgens de uitvinding het voordeel dat de integrerende middelen zowel worden gebruikt voor het opwekken van het actuatorstuursignaal bij het invangen alsook voor het verkrijgen van de I-actie van de regelaar. Dat is vooral van voordeel als de focusregeling als geïntegreerde analoge schakeling wordt uitgevoerd. De gebruikelijke integrerende middelen, normaal een condensator, zijn namelijk moeilijk integreerbaar. In de praktijk betekent dit dat een externe condensator via een aansluitklem met de geïntegreerde schakeling wordt verbonden. Aangezien de in een uitgangsklemmen van een geïntegreerde schakeling relatief kostbaar zijn is het gewenst dat het aantal aansluitklemmen beperkt blijft. Uit dit oogpunt is een tweevoudig gebruikt van de integrerende middelen dan ook zeer aantrekkelijk.

Een vanwege zijn eenvoud aantrekkelijke uitvoeringsvorm van de aftastinrichting wordt gekenmerkt doordat de uitgang van de integrerende middelen is gekoppeld met een ingang van de hulpschakeling ter verkrijging van een teruggekoppelde oscillator voor het opwekken van het stuursignaal.

Een andere uitvoeringsvorm van de aftastinrichting wordt gekenmerkt doordat de aftastinrichting een detectieschakeling omvat voor het afleiden van het detectiesignaal uit het focusfoutsignaal.

Bij deze uitvoeringsvor* wordt voordelig gebruik gemaakt van het feit dat het focusfoutsignaal zelf aangeeft of het werkgebied al dan niet is bereikt. In tegenstelling tot de uit het genoemde octrooischrift bekende afleiding van het detectiesignaal uit het uitgelezen inforwatiesignaal, heeft de afleiding van het detectiesignaal bij de laatstgenoemde uitvoeringsvorm het voordeel dat deze ook toegepast kan worden bij nog onbeschreven registratiedragers, zoals bijvoorbeeld bij de zogeheten optische “write once" platen.

De gebruikelijk optische registratiedragers omvatten een transparant substraat waarop de registratielaag is aangebracht. De aftasting van de registratielaag vindt plaats via het transparante substraat. Daarbij wordt een gedeelte van de aftastbundel door het buitenoppervlak van het substraat gereflecteerd (voorkantreflectie).

Deze voorkantreflectie is er de oorzaak van dat eveneens een focusfoutsignaal wordt opgewekt indien de aftastbundel op het buitenoppervlak van het substraat is gefocusseerd. Bij het invangen van de focusseerregeling dient dan ook voorkomen te worden dat deze regeling invangt op het buitenoppervlak van het substraat.

Een uitvoeringsvorm van de aftastinrichting die dit mogelijk maakt wordt gekenmerkt doordat de hulpschakeling is voorzien van middelen voor het opwekken van een richtingssignaal, dat de richting aangeeft waarin het focuspunt gestuurd wordt, waarbij de detectieschakeling is ingericht voor het afleiden van het detectiesignaal uit de sterkte van het focusfoutsignaal en de door het richtingssignaal aangegeven richting zodanig dat het detectiesignaal wordt opgewekt indien het focusfoutsignaal bij een voorafbepaalde verplaatsingsrichting van het focuspunt een bepaald referentieniveau doorsnijdt.

Door alleen inschakeling van de focusseerregeling toe te staan, indien de focusactuator in een voorafbepaalde richting wordt gestuurd, wordt het logelijk om alleen in te vangen als het focuspunt van de aftastbundel in een richting wordt bewogen waarin het tijdstip dat het focuspunt het vlak van de registratiedrager passeert voor het tijdstip van het passerende substraats-buitenoppervlak ligt, waardoor de kans dat de focusregeling invangt op dit buitenoppervlak vrijwel uitgesloten wordt.

Een andere uitvoeringsvorm van de aftastinrichting wordt gekenmerkt doordat de regelschakeling een differentiërend element omvat voor het differentiëren van het focusfoutsignaal, waarbij de regelschakeling is ingericht om het eerste stuursignaal van de actuator uit het gedifferentieerde focusfoutsignaal af te leiden, waarbij de middelen voor het werkzaam maken van het focusseerregelsysteem schakelmiddelen omvatten van het in reactie op het detectiesignaal toevoeren van het eerste stuursignaal aan de actuator.

Door toepassing van een regelschakeling met differentiërende actie wordt een stabielere regeling verkregen. Verder heeft deze uitvoeringsvorm het voordeel dat het focusfoutsignaal ook bij het invangen steeds aan het differentiërend element wordt toegevoerd, zodat bij het werkzaam maken van de regeling het differentiërend element geen ongewenst overgangsverschijnsel veroorzaakt.

Een verdere uitvoeringsvorm van de aftastinrichting wordt gekenmerkt doordat de regelschakeling is voorzien van middelen voor het toevoeren van het gedifferentieerde focusfoutsignaal aan de actuator indien bij een onwerkzame focusregelsysteem het genoemde werkgebied in de genoemde voorafbepaalde richting doorlopen wordt.

Door het aan de actuator toevoeren van het gedifferentieerde focusfoutsignaal tijdens het doorlopen van het werkgebied is de genoemde voorafbepaalde richting, wordt bereikt dat de snelheid waarmee het focuspunt tijdens het doorlopen van het werkgebied wordt verplaatst verminderd wordt. Dit betekent dat op het moment van werkzaam maken van het regelsysteem (het moment van invangen) de verplaatsingssnelheid van het focuspunt al aanzienlijk is afgenomen ten opzichte van de snelheid waarmee het werkgebied wordt bereikt. Dit maakt het mogelijk om het werkgebied met grote snelheid te benaderen zonder dat daardoor het gevaar bestaat dat vanwege deze hoge snelheid het werkgebied voorbij geschoten wordt. Immers bij het binnenkomen van het werkgebied wordt de verplaatsing van het focuspunt meteen snel vertraagd als gevolg van de terugkoppeling van het gedifferentieerde focusfoutsignaal naar de actuator.

Uitvoeringsvormen van de aftastinrichting volgens de uitvinding zullen, bij wijze van voorbeeld, hierna in detail beschreven worden onder verwijzing naar de figuren 1 tot en met 4, waarin figuur 1 en 3 verschillende uitvoeringsvormen van de aftastinrichting volgens de uitvinding tonen, en figuur 2 het focusfoutsignaal toont als functie van de positie van het focusobjectief, figuur 4 een andere uitvoeringsvorm van de regelschakeling voor toepassing in de aftastinrichting volgens de uitvinding toont.

Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van een aftastinrichting volgens de uitvinding voor het langs optische weg uitlezen van informatie van een om een as 1 roterende registratiedrager 2, bijvoorbeeld een "compact disc".

De registratiedrager 2 omvat een transparant substraat 3 waarop een registratielaag 4 is aangebracht. De registratielaag 4 is afgedekt met een beschermlaag 5. De registratielaag 4 is voorzien van (niet weergegeven} informatiesporen die een informatiestructuur vertoont die op de opgetekende informatie vertegenwoordigt. De in de informatiesporen opgetekende informatie kan worden uitgelezen door de informatiesporen met een stralingsbundel af te tasten en daarbij de door de informatiestructuur veroorzaakte bundelmodulatie te detecteren. Daartoe is de aftastinrichting voorzien van een optische leeskop 6 van een gebruikelijke soort. De leeskop 6 omvat een laser 7 welke een stralingsbundel 8 opwekt, welke via een halfdoorlatende spiegel 9 en de objectieven 10 en 11 op de registratielaag 4 wordt gericht. Daarbij wordt de stralingsbundel tot zeer kleine afmetingen in het focuspunt P geconcentreerd. Ten einde het focuspunt P te laten samenvallen met het vlak van de registratielaag 4 is het objectief 11 in de door een pijl 12 aangegeven richting verplaatsbaar met behulp van een, hier schematisch weergegeven, actuator 13 van een gebruikelijke soort, die het objectief 11 over een door een stuursignaal AS bepaalde afstand ten opzichte van de leeskop 6 verplaatst.

Ter bepaling van de focusfout wordt de door de registratielaag 4 gereflecteerde bundel via de halfdoorlatende spiegel 9, een bundelsplitser, bijvoorbeeld in de vorm van een dakkantprisma 14 geprojecteerd op een viertal in rij gelegen optische detectoren 15a, 15b, 15c en 15d. De door de optische detectoren 15 geleverde detectiestromen worden met behulp van een stroomspanningsomzetter 16 omgezet in een viertal signaalspanningen Va, Vb, Vc en Vd. Een signaalbewerkingsschakeling 17 leidt uit deze signaalspanningen een focusfoutsignaal-FE af. Verder leidt de signaalbewerkingsschakeling uit de signaalspanningen nog een spoorvolgfout RE, en een uitleessignaal Vi af, dat de uitgelezen informatie vertegenwoordigt.

Figuur 2 toont het verloop van het focusfoutsignaal-FE als functie van de afstand z van het objectief tot de registratielaag 4. Het focusfoutsignaal-FE is binnen een werkgebied B in hoofdzaak proportioneel met de focusfout. Het verwijzingscijfer 18 geeft het punt aan, waarbij het focuspunt P samenvalt met het vlak van de registrielaag 4. Het verwijzingscijfer 19 geeft het punt aan waarbij het focuspunt P samenvalt met het buitenoppervlak van het substraat 3. Aan weerszijde van het punt 19 heeft het focusfoutsignaal-FE een van nul afwijkende waarde. Dit vindt zijn oorzaak in het feit dat het buitenoppervlak 28 van het substraat 3 een gedeelte van de aftastbundel reflecteert. Dit resulteert in de opwekking van een ongewenst focusfoutsignaal in het geval dat het focuspunt P in de nabijheid van het buitenoppervlak van het substraat is gelegen.

De aftastinrichting is verder voorzien van een invangschakeling 20. De invangschakeling 20 omvat een hulpschakeling, in de vorm van een blokgolfgenerator 21, voor het opwekken van een periodiek blokvormig signaal AH dat via een elektronische schakelaar 22 naar een integrator 23 wordt toegevoerd. De ingetrator 23 zet het blokvormige signaal om in een driehoekvormig signaal dat via een sommatieschakeling 24 naar de actuator 13 wordt toegevoerd. In reactie op het driehoekvormige signaal zal de actuator de afstand tussen het objectief en de registratielaag 4 afwisselend vergroten en verkleinen.

De blokgolfgenerator 21, de integrator 23 en de actuator 13 zijn zodanig gedimensioneerd, dat het focuspunt P tijdens de heen en weergaande beweging van het objectief telkens het vlak van de registratielaag 4 passeert. Een detectieschakeling 26 wekt een detectiesignaal INFOCÜS op dat aangeeft dat de positie van het objectief 11 binnen het werkgebrek B is gelegen. De detectieschakeling kan bijvoorbeeld bestaan uit de in US 4,128,847 beschreven detectieschakeling, die het detectiesignaal afleidt uit de amplitude van het uitgelezen hoogfrequente informatiesignaal. Echter ook andere detectieschakelingen zijn toepasbaar. Een voorbeeld van een detectieschakeling waarbij het detectiesignaal uit het focusfoutsignaal wordt afgeleid zal verderop beschreven worden. Het detectiesignaal INFOCUS wordt als stuursignaal toegevoerd aan de schakelaar 22 en een regelschakeling 26. De regelschakeling 26 wordt in reactie op het detectiesignaal INFOCÜS werkzaam genaakt. De regelschakeling 26 wekt een uitgangssignaal AS op dat tenminste een component omvat die proportioneel is met het focusfoutsignaal-FE. Verder wordt de schakelaar 22 in reactie op het detectiesignaal INFOCOS zodanig gestuurd dat in plaats van het signaal AH het focusfoutsignaal-FE aan de integrator 23 wordt toegevoerd. De regelschakeling 26 en de integrator 23 vormen tezamen een regelaar met tenminste een proportionele en een integrerende actie, waarmee de actuator 13 zodanig gestuurd wordt, dat het focusfoutsignaal-FE in hoofdzaak op nul gehouden wordt. Daar op het moment van werkzaam maken van de regelaar de actuator 13 zich in het werkgebied B gelegen is, zal het focuspunt P dan in hoofdzaak in het vlak van de registratielaag gehouden worden. Met andere woorden de focusseerregeling is ingevangen op de registratielaag 4.

Door toepassing van een regelaar met integrerende actie worden laagfrequent focusfouten volledig gecompenseerd. Dit wil zeggen dat in het geval tijdens het uitlezen de afstand tussen de leeskop 2 en de registratielaag 2 verandert, dit volledig door een verandering van het uitgangssignaal van de integrator 23 wordt gecompenseerd. Ook is de exacte positie van het objectief 11 binnen het invangbereik op het moment van werkzaammaken van de focusseerregeling niet critisch. Immers door de integrerende actie wordt het objectief automatisch in de richting van het door verwijzingscijfer 18 in figuur 2 aangegeven positie gebracht.

Figuur 3 toont een tweede uitvoeringsvorm van de aftastinrichting volgens de uitvinding. De getoonde uitvoeringsvorm omvat een PID-regelaar, in de vorm van een regelschakeling 30, een hulpschakeling 31 en een detectieschakeling 32. De schakelingen 30, 31 en 32 zijn ondergebracht in één geïntegreerde schakeling.

In de regelschakeling 30 wordt het focusfoutsignaal-FE toegevoerd aan een inverteerschakeling 52 voor het inverteren van het focusfoutsignaal-FE. Het gelnverterde focusfoutsignaal-FE wordt toegevoerd aan een differentiator 34, welke bestaat uit een gedeelte 34a, dat in de geïntegreerde schakeling is opgenomen en een RC-keten 34b waardoor de tijdconstante van de differentiator wordt vastgelegd en welke keten niet in de geïntegreerde schakeling is opgenomen. Het differentiator gedeelte 24a kan bestaan uit een schakeling die de RC-keten 24b voedt met een spanning die evenredig is met het geïnverteerde focusfoutsignaal-FE, en een schakeling die aan de uitgang van de differentiator een signaal afgeeft dat evenredig is met de stroom in de RC-keten 34b.

Verder wordt het geïnverteerde focusfoutsignaal-FE aangeboden aan een versterker 35 met een konstante versterkingsfactor K. Tenslotte wordt het geïnverteerde focusfoutsignaal-FE via een elektronische schakelaar 36 toegevoerd aan een ingang 38 van een integrator 37, welke bestaat uit een gedeelte 37a dat in de geïntegreerde schakeling is opgenomen en een condensator 37b waardoor de integratieconstante van de integrator wordt vastgelegd. De condensator 37b is niet in de geïntegreerde schakeling opgenomen, maar via een aansluitklem 49 met het gedeelte 37a verbonden met het gedeelte 37a. Het gedeelte 37a kan bijvoorbeeld worden gevormd door een gestuurde stroombron, waarmee de condensator 37b kan worden geladen met een stroom die proportioneel is met de signaalsterkte van het op de ingang 38 aangeboden signaal en door een versterkerschakeling die aan een uitgang 39 een spanning opwekt die proportioneel is met de spanning over de condensator 37b. De uitgangssignalen van de differentiator 34 en de versterker 35 worden in een sommator 40 gecombineerd tot een signaal AS", waarbij in de signaalpaden tussen de differentiator 34a en de sommator 40 een elektronsiche schakelaar 43 is aangebracht, en waarbij in het signaalpad tussen de versterker 35 en de sommator 40 een elektronische schakelaar 44 is aangebracht. Het signaal AS' van de integrator 37 wordt met behulp van een sommator 41 gecombineerd en vervolgens met een versterker 42 versterkt. Het uitgangssignaal van versterker 42 vormt het stuursignaal AS voor de actuator 13. De hulpschakeling 31 omvat een tweetal parallel geschakelde inschakelbare stroombronnen 45 en 46. De aansluitklem 49 van de condensator 37b is via een serieschakeling van elektronische schakelaars 47 en 48 aangesloten op een gemeenschappelijk knooppunt 50 van de parallelschakeling van de stroombronnen 45 en 46. In ingeschakelde toestand onttrekt stroombron 45 een stroom met een sterkte J uit het knooppunt 50, terwijl stroombron 46 in ingeschakelde toestand een stroom met een sterkte J levert aan het knooppunt 50. De stroombronnen worden gestuurd door uitgangssignalen FD en FU van een tweetal NIET-EN-poorten 51 en 52 die als flipflop (FF1) geschakeld zijn. De ingang van een versterker 53 is verbonden met de aansluitklem 49 van condensator 37b. Het uitgangssignaal van de versterker 53 wordt toegevoerd aan een tweetal comparators 54 en 55. De comparator 54 vergelijkt het uitgangssignaal van de versterker 53 met een positieve referentiespanning R+, terwijl de comparator 55 dit uitgangssignaal vergelijkt met een negatieve referentiespanning R-. De comparator 54 geeft daarbij een ingangssignaal met een logisch O-niveau af voor de NIET-EN-poort 51, indien het uitgangssignaal van de versterker 53 groter is dan de referentiespanning R+, terwijl de comparator 55 een ingangssignaal met logisch O-niveau voor de NIET-EN-poort 52 afgeeft indien het uitgangssignaal van de versterker lager is dan de referentiespanning R-.

Verder wordt nog een logisch stuursignaal FOCUSON als ingangssignaal toegevoerd aan de NIET-EN-poort 52. Het FOCUSON signaal is een extern stuursignaal dat aangeeft dat de stralingsbundel op de registratielaag 4 gefocusseerd dient te worden.

Verder is de schakeling 31 nog voorzien van een elektronische schakelaar 62 voor het kortsluiten van de condensator 37b.

De detectieschakeling 32 omvat een verschiltrap 56 voor het bepalen van het verschil tussen het focusfoutsignaal-FE en een negatieve referentiespanning REF. Het uitgangssignaal van de verschiltrap 56 wordt toegevoerd aan een comparator 57 die een ingangssignaal met een logische 1-niveau voor een NIET-EN poort 58 opwekt, indien de signaalwaarde van het focusfoutsignaal-FE lager is dan de referentiespanning REF.

Verder wordt het signaal FD als ingangssignaal aangeboden aan de NIET-EN poort 58. Het uitgangssignaal van de NIET-EN poort 58 wordt aangeboden aan een ingang van een NIET-EN poort 59 welke samen met een NIET-EN poort 60 een flipflop (FF2) vormen. Het externe signaal FOCUSON wordt als ingangssignaal van de NIET-EN poort 59 aangeboden. Het uitgangssignaal van de NIET-EN poort 60 wordt met behulp van een NIET-EN poort 61 geïnverteerd. Het uitgangssignaal van de NIET-EN poort 60 fungeert als het detectiesignaal INFOCUS.

De schakelaars 36, 43, 44 en 47 worden gestuurd door het detectiesignaal INFOCUS, waarbij de schakelaars 36, 43 en 44 zijn gesloten bij een logisch 1-niveau van het signaal INFOCUS, en waarbij de schakelaar 47 wordt gesloten bij een logische O-niveau van het signaal INFOCUS. De schakelaars 48 en 62 worden gestuurd door het externe stuursignaal FOCUSON, waarbij de schakelaar 48 is gesloten bij een logische 1 niveau van het signaal FOCÜSON, terwijl de schakelaar 62 gesloten is bij een logische 0 niveau van het signaal FOCUSON.

De werking van de in figuur 3 getoonde schakeling is als volgt:

Zolang nog geen focussering van de aftastbundel op de registratielaag 4 gewenst is, heeft het startsignaal FOCUSON een logische 0 niveau. Dit houdt in dat de condensator 37b is kortgesloten en dat de stroombronnen 45 en 46 losgekoppeld zijn van de condensator 37b. De uitgangssignalen van de NIET-EN poorten 52 en 60 hebben dan een logische 1 niveau. Het FOCUSIN signaal heeft dan een logische 0 niveau, zodat de schakelaars 36, 43 en 44 geopend zijn.

De schakeling wordt in werking gesteld zodra het startsignaal FOCUSON een logische 1 niveau aanneemt. Hierdoor wordt schakelaar 62 geopend en wordt schakelaar 48 gesloten waardoor de condensator 37b door de stroombron 46 wordt opgeladen.

Het stuursignaal AS neemt dan toe waardoor het objectief 11 naar de registratiedrager toe wordt bewogen. Zodra de condensator 37b zover opgeladen is dat de uitgangsspanning van versterker 53 de referentiespanning overschrijdt wordt het logisch niveau uitgangssignaal FU van NIET-EN poort 52 gelijk aan 0 en wordt het logisch niveau van het uitgangssignaal FD van NIET-EN poort gelijk aan 1, waardoor de condensator 37b door stroombron 45 wordt ontladen, en het objectief weer van de registratiedrager 2 af beweegt, dat wil zeggen in de richting van de pijl 12. Zodra het focusfoutsignaal-FE de referentiespanning doorsnijdt (aangegeven door verwijzingscijfer 27 in figuur 2) wordt het signaalniveau van het uitgangssignaal van de comparator 57 gelijk aan 1. Aangezien het signaalniveau van signaal FD tijdens een beweging van het objectief aan de registratiedrager 2 toe eveneens 1 is zal het signaalniveau van het uitgangssignaal van NIET-EN poort 58 0 worden, waardoor het uitgangssignaalniveau van NIET-EN poort 60 0 wordt. Daarmee wordt het signaalniveau van het detectiesignaal INFOCUS gelijk aan 1.

De stroombronnen 45 en 46 worden dan als gevolg van het openen van schakelaar 47 van de condensator 37b losgekoppeld. Bovendien worden de schakelaars 36, 43 en 44 gesloten waardoor de regelkring voor het regelen van de focussering wordt gesloten, en daarmee dus de teruggekoppelde focusregeling werkzaam wordt gemaakt.

In de schakeling van figuur 3 is de referentiespanning REF lager gekozen dan de laagst voorkortende waarde van het focusfoutsignaal-FE bij het passeren van het buitenoppervlak 28 van het substraat 3 door het focuspunt P. Hierdoor wordt voorkomen dat de focusregeling invangt op het buitenoppervlak. Bovendien is invangen alleen toegestaan indien het objectief van de registratiedrager 2 af wordt bewogen, waardoor het focuspunt P eerst het vlak van de registratielaag 4 passeert voordat het buitenoppervlak van het substraat 3 wordt gepasseerd. Hierdoor wordt het invangen van de focusregeling op het buitenoppervlak praktisch uitgesloten.

Bij de schakeling van figuur 3 wordt voor de opwekking van het stuursignaal voor de actuator 13 tijdens het invangen en voor de integrator van de PID-regelaar na het invangen dezelfde condensator 37b gebruikt.

Dit heeft het voordeel dat het aantal condensatoren wordt beperkt. Verder heeft dit het voordeel dat de instelling van de integrator op het moment van sluiten reeds tot een juiste waarde geladen is, waardoor geen ongewenst overgangsverschijnsel ontstaat, zodat een zeer stabiel invanggedrag wordt verkregen. Omdat bovendien het ingangssignaal van de differentiator 34 tijdens het invangen reeds aanwezig is, heeft de differentiator 34 bij het sluiten van de regellus eveneens geen nadelig gevolg.

Figuur 4 toont een andere uitvoeringsvorm van de regelschakeling 30, waarbij de elementen die overeenkomen met die in figuur 3 met dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid.

In deze uitvoeringsvorm zijn de schakelingen voor het verkrijgen van de proportionele en differentiërende actie gecombineerd in één schakeling. Daartoe is een weerstand 34c parallel geschakeld aan de RC-keten 34b. Verder is een diode 50 parallel geschakeld over de schakelaar 43. Dit heeft tot gevolg dat in het geval het werkgebied B in de door de pijl 12 aangegeven richting doorlopen wordt, het door de elementen 34a, 34b en34c gevormde schakeling opgewekte uitgangssignaal via de diode 50 wordt toegevoerd aan de actuator 13. Immers vanwege de steile helling van de FE-karakteristiek in het werkgebied B is de differentiërende term, welke dan een positief teken heeft, dominant ten opzichte van de proportionele term.

De doorlating van de differentiërende term via de diode 50 tijdens het doorlopen van het werkgebied B, heeft het voordelige gevolg dat de snelheid waarmee het werkgebied B doorlopen wordt beperkt wordt, waardoor voorkomen wordt dat op het moment van inschakelen van de focusregeling bij het bereiken van punt 27 (in figuur 2) de snelheid van de focusseerobjectief 11 nog zo groot is dat het werkgebied B voorbij geschoten wordt en de focusregeling dus niet invangt.

In figuur 4 zijn de schakelingen voor het uitvoeren van de proportionele en de differentiërende waarde gecombineerd. Het zal echter duidelijk zijn dat het voordelige effect van de diode 50 eveneens optreedt, indien de proportionele actie door een afzonderlijke schakeling wordt uitgevoerd.

Bij een afzonderlijke schakeling voor de proportionele actie is het bovendien ook mogelijk om tijdens de verplaatsing van het focusserobjectief in de door pijl 12 aangegeven richting een signaal aan de sommatieschakeling 41 toe te voeren waarvan de sterkte overeenkomt met de absolute waarde van het uitgangssignaal van de differentiator 34.

Verder wordt opgeraerkt dat in de hier beschreven uitvoeringsvorm van de aftastinrichting voor de opwekking van het focusfoutsignaal een zogeheten foucault detectiesysteem wordt toegepast. Het zij opgemerkt dat even goed andere detectiesystemen gebruikt kunnen worden zoals bijvoorbeeld een astigmatisch focusfoutdetectiesysteem.

Tenslotte wordt opgemerkt dat de uitvinding is beschreven aan de hand van een inrichting voor het uitlezen van informatie. De uitvinding kan echter even goed worden toegepast in een inrichting voor het optekenen van informatie met behulp van een aftastbundel.

Claims (10)

1. Optische aftastinrichting voor het met een aftastbundel aftasten van een registratielaag van een registratiedrager, welke aftastinrichting is voorzien van een focusseerregelsysteem voor het in hoofdzaak laten samenvallen van een focuspunt van de aftastbundel met het vlak van de registratielaag, waartoe het focusseerregelsysteem is voorzien van een actuator voor het verplaatsen van het focuspunt ten opzichte van het vlak van de registratielaag, een focusfoutdetector voor het opwekken van een focusfoutsignaal dat binnen een bepaald werkgebied van de actuator indikatief is voor het afstandsverschil tussen het focuspunt en het vlak van de registratiedrager, een regelschakeling voor het in afhankelijkheid van het focusfoutsignaal afleiden van een eerste stuursignaal voor de actuator, waarbij de aftastinrichting verder is voorzien van een signaalgenerator voor het opwekken van een in de tijd variërend additionele stuursignaal in een tijdsinterval waarin de focusseerregeling onwerkzaam is, waarbij de signaalgenerator is voorzien van een hulpschakeling voor het opwekken van een eerste ingangssignaal voor integrerende middelen en van een schakeling voor het afleiden van het stuursignaal uit een uitgangssignaal van de integrerende middelen, waarbij de aftastinrichting verder is voorzien van middelen voor het werkzaam maken van het focusseerregelsysteem in reactie op een detectiesignaal dat aangeeft dat de focusactuator het werkgebied heeft bereikt op een detectiesignaal, met het kenmerk, dat de aftastinrichting is voorzien van middelen voor het in reactie op het detectiesignaal, in plaats van het eerste ingangssignaal, toevoeren van het focusfoutsignaal aan de integrerende middelen.

2. Aftastinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor de uitgang van de integrerende middelen is gekoppeld met een ingang van de hulpschakeling ter verkrijging van een teruggekoppelde oscillator voor het opwekken van het stuursignaal.

3. Aftastinrichting volgens conclusie 1 of 2, waarin de integrerende middelen door een condensator worden gevormd.

4. Aftastinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de aftastinrichting een detectieschakeling omvat voor het afleiden van het detectiesignaal uit het focusfoutsignaal.

5. Aftastinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de hulpschakeling is voorzien van middelen voor het opwekken van een richtingssignaal, dat de richting aangeeft waarin het focuspunt gestuurd wordt, waarbij de detectieschakeling is ingericht voor het afleiden van het detectiesignaal uit de sterkte van het focusfoutsignaal en de door het richtingssignaal aangegeven richting zodanig dat het detectiesignaal wordt opgewekt indien het focusfoutsignaal bij een voorafbepaalde verplaatsingsrichting van het focuspunt een bepaald referentieniveau doorsnijdt.

6. Aftastinrichting volgens één der conclusies, met het kenmerk, dat de regelschakeling een differentiërend element omvat voor het differentiëren van het focusfoutsignaal, waarbij de regelschakeling is ingericht om het eerste stuursignaal van de actuator uit het gedifferentieerde focusfoutsignaal af te leiden, waarbij de middelen voor het werkzaam maken van het focusseerregelsysteem schakelmiddelen omvatten van het in reactie op het detectiesignaal toevoeren van het eerste stuursignaal aan de actuator.

7. Aftastinrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de regelschakeling is voorzien van middelen voor het toevoeren van het gedifferentieerde focusfoutsignaal aan de actuator indien bij een onwerkzame focusregelsysteem het genoemde werkgebied in de genoemde voorafbepaalde richting doorlopen wordt.

8. Aftastinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat bij onwerkzaam focusregelsysteem de uitgang van het differentiërende element via een gelijkrichtend element gekoppeld is met de actuator.

9. Aftastinrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de regelschakeling, de signaalgenerator met uitzondering van de integrerende middelen in één geïntegreerde schakeling zijn opgenomen.

10. Geïntegreerde schakeling voor toepassing in de aftastinrichting volgens conclusie 9.