NL9200808A - Optische schrijf- en/of leesinrichting. - Google Patents

Description

Optische schrijf- en/of leesinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een optische schrijf- en/of leesinrichting welke is voorzien van een stralingsbron voor het opwekken van een stralingsbundel, van een optisch stelsel voor het via een registratiedrager richten van de stralingsbundel op een stralingsgevoelige detector, waarbij een stralingsvlek op de registratiedrager wordt veroorzaakt door de stralingsbundel, van middelen voor het bewerkstelligen van een aftasting van een servospoor op de registratiedrager door de stralingsvlek, waarbij de detector is voorzien van middelen voor het afleiden van een eerste en een tweede detectiesignaal welke indicatief zijn voor het vermogen in respectievelijk een eerste en tweede deel binnen de doorsnede van de door de detector ontvangen stralingsbundel, welke twee delen aan weerszijde van een denkbeeldige lijn zijn gelegen waarvan de richting overeenkomt met de spoorrichting, van signaalcombinatiemiddelen voor het afleiden van een verschilsignaal dat indicatief is voor het verschil tussen de twee detectiesignalen, welke inrichting verder is voorzien van een informatieterugwinningsschakeling voor het terugwinnen van informatie uit het verschilsignaal.

Een dergelijke inrichting is bekend uit EP-A-0.265.984. De aldaar beschreven inrichting betreft een inrichting voor het optekenen en/of lezen van informatie in/uit een servospoor dat een periodieke radiële spoorwobbel vertoont. De frequentie van de wobbel is overeenkomstig een positie-informatiesignaal gemoduleerd. Als gevolg van deze spoorwobbel vertoont het verschilsignaal een gelijkstroomvrije FM-modulatie die het positie-informatiesignaal vertegenwoordigt. Met een signaalterugwinningsschakeling in de vorm van een FM-demodulator wordt dit positie-informatiesignaal teruggewonnen. Op deze wijze kan tijdens de uitlezing van de opgetekende informatie positie-informatie uit het push-pull-signaal worden teruggewonnen, hetgeen voor een efficiënte besturing gewenst is. Ook tijdens de optekening van informatie, waarbij de intensiteit van de stralingsbundel wordt gemoduleerd, kan informatie omtrent de positie van het afgetaste gedeelte van het servospoor worden afgeleid. Voor een betrouwbare terugwinning van het positie-informatiesignaal is het gewenst dat de wobbel/ruis verhouding in het verschilsignaal voldoende hoog is. Het is gebleken dat bij een kleine afwijking in de positionering van de detector, er al een aanzienlijke verslechtering van de wobbel/ruis verhouding optreedt.

Het is een doel Yan de uitvinding om middelen ter verschaffen welke er zorg voor dragen dat de wobbel/ruis-verhouding ook bij een positioneringsfout voldoende hoog blijft voor een betrouwbare terugwinning van de door het verschilsignaal vertegenwoordigde informatie.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt voor een inrichting volgens de openingsparagraaf, welke is gekenmerkt doordat de inrichting is voorzien van een balanceerschakeling voor het aanpassen de verhouding tussen de mate waarin de detectiesignalen bijdragen tot het verschilsignaal en van middelen voor het bepalen van de gelijkstroomcomponent in het aangepaste verschilsignaal en middelen voor het in afhankelijk van de bepaalde gelijkstroomcomponent instellen van de genoemde verhouding op een waarde waarvoor de bepaalde gelijkstroomcomponent in hoofdzaak gelijk aan nul is.

De uitvinding berust mede op het inzicht dat de additionele ruiscomponent welke het gevolg is van de positioneringsfout evenredig is met de som van de detectiesignalen. Door de aanpassing van de verhouding waarin de detectiesignalen bijdragen kan dus gecompenseerd worden υοογ de additionele ruis die het gevolg is van de positioneringsfout. Vanwege het feit dat het FM-gemoduleerde positie-informatie signaal geen gelijkstroomcomponent bevat en de door de positioneringsfout veroorzaakte additionele ruiscomponent wel een gelijkstroomcomponent bevat, kan een volledige compensatie van de additionele ruis worden verkregen door de verhouding in te stellen op waarde waarvoor de gelijkstroomcomponent in het aangepaste verschilsignaal gelijk aan nul is.

Verdere uitvoeringsvormen alsmede de voordelen hiervan zullen hierna in detail beschreven worden onder verwijzing naar de figuren 1 tot en met 5, waarin figuur 1 een optische registratiedrager van een beschrijfbare soort toont, figuur 2 een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding toont, figuur 3 het stralingsgevoelige oppervlak van een push-pull detector toont, figuren 4 en 5 uitvoeringsvormen tonen van schakelingen voor toepassing in de inrichting volgens de uitvinding.

Figuur la toont het bovenaanzicht van een registratiedrager 1 van een beschrijfbare soort. Figuur lb toont een gedeelte van een doorsnede van de registratiedrager langs de lijn b-b. De registratiedrager 1 omvat een transparant substraat 5 waarop een stralingsgevoelige laag 6 is aangebracht welke is afgedekt met een beschermlaag 7. De registratiedrager 1 is voorzien van een spiraalvormig servospoor 4 in de vorm van een groef in het substraat. Het servospoor vertoont een spoormodulatie in de vorm van een periodieke radiële slingering, ook wel radiële wobbel genoemd. Een sterk vergroot gedeelte 2 van de het spoor 4 is in figuur lc getoond. Door middel van een modulatie van de frequentie van de wobbel kan een plaatsinformatiesignaal in het servospoor worden opgenomen. Voor een gedetailleerde beschrijving van de hiervoor genoemde registratiedrager wordt verwezen naar de EP-A 0.265.984 en EP-A 0.325.330, welke documenten hierbij door verwijzing worden geacht te zijn opgenomen in de beschrijving.

Figuur 2 toont een optische schrijf- en/of lees inrichting volgens de uitvinding voor het optekenen en/ of uitlezen van informatie in/uit het servospoor 4 van de registratiedrager 1. De inrichting omvat een stralingsbron 10, bijvoorbeeld in de vorm van een halfgeleiderlaser. De stralingsbron 10 wekt een stralingsbundel 11 op die met behulp van een optisch stelsel, welke onder andere een focuseerobjectief 14 omvat, op het servo spoor 4 van de registratie drager wordt gericht. De stralingsbundel 11 veroorzaakt daarbij een kleine stralingsvlek 11a op de registratiedrager 1. Ter verkrijging van een aftasting van het servospoor 4 door deze aftastvlek 11a wordt de registratiedrager 1 op een gebruikelijke wijze door een aandrijfmotor 15 om een as 16a roterend aangedreven. De stralingsbundel 11 wordt door de registratiedrager 1 gereflecteerd en met een bundelscheider 13, bijvoorbeeld een halfdoorlatende spiegel, worden de heengaande en terugkerende stralingsbundel van elkaar gescheiden. De terugkerende stralingsbundel wordt naar een detector 12 geleid. De detector 12 is een radiële push-pull detector van een gebruikelijke soort. Bij een dergelijke push-pull detector wordt het vermogen in twee delen van de doorsnede met elkaar vergeleken. Deze twee delen zijn gelegen aan weerszijden van een denkbeeldige lijn door het midden van de terugkerende bundel. De richting van deze lijn komt overeen met de spoorrichting ter plaatse van de aftastvlek.

Figuur 3 toont het stralingsgevoelige oppervlak van een uitvoeringsvorm van de detector 12. Het stralingsgevoelige oppervlak is verdeeld in twee delen 20 en 21. De grens tussen deze delen 20 en 21 is aangegeven door een lijn 23 met een richting die overeenkomt met de spoorrichting. De detector 12 omvat twee deeldetectoren die ieder het stralingsvermogen in een van de twee delen 20 en 21 van het stralingsgevoelig oppervlak detecteren. De deeldetektoren wekken fotostromen II en 12 op die evenredig zijn met het vermogen van de straling die op het delen 20 en 21 valt. Het verschil tussen de fotostromen II en 12 is een maat voor de positie van het centrum van de aftastvlek op de registratiedrager ten opzichte van het centrum van het servospoor. Dit verschil kan op een gebruikelijke wijze gebruikt worden om de radiële positie van de aftastvlek zodanig aan te passen dat het centrum van de aftastvlek in hoofdzaak het midden van het servospoor blijft volgen. Er wordt echter opgemerkt dat de spoorvolging ook op een van de vele ander gebruikelijke wijzen kan worden gerealiseerd, bijvoorbeeld door middel van een zogeheten drie-spots-spoorvolgsysteem. De door de wobbel veroorzaakte signaalcomponent in het verschil tussen de fotostromen II en 12 valt buiten de bandbreedte van de spoorvolging, zodat spoorvolging niet in staat is om te reageren op deze signaalcomponent. Een signaal dat overeenkomt met deze signaalcomponent wordt met behulp van een schakeling 16 afgeleid uit de fotostromen II en 12. Dit signaal zal verderop kortweg aangeduid worden als wobbelsignaal. Dit wobbelsignaal vertegenwoordigt het plaatsinformatiesignaal dat door de FM-gemoduleerde wobbel van servospoor is vastgelegd. Een informatieterugwinningsschakeling 17 in de vorm van een FM-demodulator wint het positie-informatiesignaal terug uit het wobbelsignaal. Dit positie-informatiesignaal kan bijvoorbeeld toegevoerd worden aan een besturingseenheid 18a voor het besturen van de optekening zoals beschreven in de reeds genoemde europese octrooiaanvragen.

De in figuur 2 getoonde inrichting kan worden gebruikt in een optekenmode en in een uitleesmode. Ten behoeve van de optekening is de inrichting voorzien van een signaalbewerkingschakeling 18 voor het omzetten van het op te tekenen signaal Vi in een gemoduleerd signaal dat beter geschikt is voor de optekening als het oorspronkelijke signaal Vi. De schakeling 18 kan bijvoorbeeld een EFM-modulator omvatten zoals gebruikelijk wordt toegepast bij de optekening van CD-signalen. Het gemoduleerde signaal aan de uitgang van schakeling 18 wordt toegevoerd aan een stuurschakeling 19 voor de stralingsbron 10. De stuurschakeling 19 is er een van gebruikelijke soort die het vermogen van de door de stralingsbron 10 opgewekte stralingsbundel 11 zodanig moduleert dat in het afgetaste gedeelte van de registratiedrager een informatiepatroon wordt aangébracht dat overeenkomt met het gemoduleerde signaal.

Het aldus aangebrachte informatiepatroon kan worden uitgelezen wanneer de inrichting in de leesmode wordt bedreven. In de leesmode wordt het vermogen van de stralingsbron 10 op een constante waarde ingesteld, die te laag is om een verandering in de registratielaag 6 te bewerkstelligen.

In de leesmode bevatten de door detector 12 afgeven fotostromen II en 12 een signaalcomponent die wordt veroorzaakt door het informatiepatroon in het afgetaste gedeelte van het servospoor 4. Deze signaalcomponent vormt een stoorcomponent in het wobbelsignaal. Voor een betrouwbare terugwinning van het positie-informatiesignaal uit het wobbelsignaal is van het belang dat de verhouding tussen het signaalvermogen van de wobbelcomponent en het signaalvermogen van het stoorsignaal voldoende groot is. Deze verhouding zal verderop kortweg worden aangeduid als W/N-verhouding. Het is gebleken dat de positionering van de detector van grote invloed is op de W/N-verhouding, zoals hierna in detail zal worden verklaard.

In figuur 3 is met een verwijzingscijfer 24 een lichtvlek aangegeven die door de terugkerende stralingsbundel op de detector 12 wordt veroorzaakt. De afwijking tussen het midden van de stralingsvlek 24 en de grens 23 tussen de stralingsgevoelige delen van de deeldetectoren is aangegeven door δ. De invloed die de afwijking δ heeft op de fotostromen II en 12 zal hierna worden aangegeven.

Voor de fotostromen II en 12 geldt:

Hierin is: Sj de signaalcomponent in II die door de wobbel wordt veroorzaakt, S2 de signaalcomponent in 12 die door de wobbel wordt veroorzaakt.

Ax is het oppervlak van de vlek 24 dat op deel 20 van het stralingsgevoelige oppervlak van de detector terechtkomt, A2 is het oppervlak van de vlek 24 dat op deel 21 van het stralingsgevoelige oppervlak van de detector terechtkomt, e de signaalcomponent die door het aangebrachte informatiepatroon wordt veroorzaakt.

De grootheden en A2 zijn afhankelijk van de afwijking δ. Voor deze grootheden geldt:

Het wobbelsignaal PP komt overeen met het verschil van de fotostromen II en 12. Voor het wobbelsignaal PP geldt dan de volgende relatie

Zoals uit de voorgaande vergelijking blijkt vertoont het wobbelsignaal PP een additionele stoorcomponent die evenredig is met de afwijking δ.

Deze additionele stoorcomponent kan uit het wobbelsignaal verwijderd worden door bij de bepaling van het wobbelsignaal de fotostromen met verschillende weegfactoren van elkaar af te trekken zoals weergegeven in de onderstaande vergelijking.

Hierin is PP* het aangepaste, of gebalanceerde wobbelsignaal.

De aanpassing kan worden verkregen door bij de assemblage van de inrichting éénmalig een zodanig balancering in te stellen dat de additionele stoorcomponent in het gebalanceerde wobbelsignaal is verwijderd.

Het bezwaar hiervan is dat als gevolg van parameterveranderingen in het optisch stelsel de balancering na verloop van tijd niet meer correct is ingesteld.

Een inrichting waarbij de balancering bij veranderende parameters automatisch aangepast wordt verdient dan ook de voorkeur.

In het geval het ongestoorde wobbelsignaal een zogeheten gelijkstroomvrij signaal is zoals wordt verkregen met de registratiedrager die in de reeds genoemde octrooischriften wordt beschreven, dan kan tijdens bedrijf de gelijkstroomcomponent in het gebalanceerde wobbelsignaal worden bepaald en de balancering in afhankelijkheid van de gedetekteerde gelijkstroomcomponent zodanig veranderd worden dat de gelijkstroomcomponent op een in hoofdzaak aan nul gelijke waarde wordt gehouden.

Een uitvoeringsvorm van de schakeling 16 waarmee dit wordt gerealiseerd is getoond in figuur 4. De in deze figuur getoonde schakeling 16 omvat een verschilversterker 40 voor het bepalen van het wobbelsignaal PP uit de fotostromen II en 12. Verder omvat de schakeling 16 een sommatieversterker 41 voor het opwekken van een signaal CA dat indicatief is voor de som van de fotostromen II en 12. Het signaal CA wordt toegevoerd aan een eerste ingang van een vermenigvuldiger 42. Aan een tweede ingang van de vermenigvuldiger 42 wordt een instelsignaal Vb toegevoerd. De vermenigvuldiger 42 geeft aan een uitgang een signaal af dat evenredig is met het produkt van de aan zijn ingangen ontvangen signalen. Het uitgangssignaal van de vermenigvuldiger 42 wordt toegevoerd aan een eerste ingang van een sommatieschakeling 43. Aan een tweede ingang van de sommatieschakeling 43 wordt het signaal PP toegevoerd. Aan de uitgang van de sommatieschakeling kan het gebalanceerde wobbelsignaal PP* worden afgenomen. Ter bepaling van de gelijkstroomcomponent in het gebalanceerde wobbelsignaal PP* is de schakeling voorzien van een laagdoorlaatfïlter 44 waarvan een ingang is gekoppeld met de uitgang van de sommatieschakeling 43. Opgemerkt wordt dat voor de bepaling van de gelijkstroomcomponent ook ander schakelingen dan een laagdoorlaatfïlter toegepast kunnen worden. Het laagdoorlaatfïlter 44 geeft aan zijn uitgang een signaal af dat indicatief is voor de gelijkstroomcomponent in het gebalanceerde wobbelsignaal PP*.

Het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfïlter 44 wordt toegevoerd aan een schakeling 45 welke in afhankelijkheid van het teken van de gelijkstroomcomponent de signaalwaarde van het instelsignaal aanpast in een richting waarvoor de gelijkstroomcomponent in het gebalanceerde wobbelsignaal PP* afheemt. De schakeling 45 kan bijvoorbeeld bestaan uit een integrator 45. Echter ook andere schakelingen zijn mogelijk.

Figuur 5 toont een andere uitvoeringsvorm van de schakeling 16, waarbij de componenten die gelijk zijn aan die van de in figuur 4 getoonde uitvoeringsvorm met hetzelfde verwijzingscijfer zijn aangeduid. In de uitvoeringsvorm van figuur 5 worden de fotostromen II en 12 toegevoerd aan ingangen van respectievelijk een vermenigvuldiger 50 en een vermenigvuldiger 51. Aan een tweede ingang van de vermenigvuldiger 50 wordt een correctiesignaal V+ toegevoerd met een signaal waarde die overeen komt met (1+e), zodat aan de uitgang van de vermenigvuldiger 50 een signaal kan worden afgenomen met een signaalwaarde (l+e)Il. Aan een tweede ingang van vermenigvuldiger 51 wordt een correctiesignaal V- toegevoerd met een signaalwaarde die gelijk is aan (1-e), zodat aan de uitgang Yan de vermenigvuldiger een signaal kan worden afgenomen met een signaalwaarde die gelijk is aan (l-e)I2. De uitgangssignalen van de vermenigvuldigers 50 en 51 worden toegevoerd aan een Yerschilversterker 52 voor het bepalen van het verschil tussen deze signalen. Aan de uitgang van de verschilversterker kan het gebalanceerde wobbelsignaal PP* worden afgenomen. Het laagdoorlaatfilter 44 bepaalt weer de gelijkstroomcomponent in het •te gebalanceerde wobbelsignaal PP .

In afhankelijk van de bepaalde gelijkstroomcomponent wordt de signaalwaarde e van een signaal Ve aangepast. Uit het signaal V£ worden met behulp van een rekenschakeling 46 op een gebruikelijke wijze de signalen V+ en V- afgeleid. Door de aanpassing van de signaalwaarde van Ve wordt bereikt dat de •te gelijkstroomcomponent m het gebalanceerde wobbelsignaal PP op een in hoofdzaak aan nul gelijke waarde wordt gehouden.

In het hiervoorgaande is de balancering van het wobbelsignaal beschreven tijdens de uitlezing van in het servospoor 4 opgetekende informatie. Door deze balancering wordt gecompenseerd voor de additionele stoorcomponent in de het wobbelsignaal, die door het informatiepatroon wordt veroorzaakt bij een onjuiste positionering van de detector 12.

Het zij opgemerkt dat de uitvinding vooral van voordeel is bij de uitlezing van het positie-informatiesignaal uit de beschreven gedeelten van het servospoor. Echter de uitvinding is ook toepasbaar voor het verwijderen van de stoorcomponent welke bij de optekening wordt veroorzaakt door de modulatie van het vermogen van de lichtbundel. In de praktijk is echter gebleken dat de verstorende invloed bij optekening lager is dan bij de uitlezing.

Tenslotte wordt opgemerkt dat de uitvinding niet beperkt is tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen. In het bijzonder wordt daarbij opgemerkt dat in plaats van de beschreven push-pull detector 12 ook push-pull detectoren van een andere soort kunnen worden toegepast.

Claims (1)

1. Conclusie. Optische schrijf- en/of leesinrichting welke is voorzien van een stralingsbron voor het opwekken van een stralingsbundel, van een optisch stelsel voor het via een registratiedrager richten van de stralingsbundel op een stralingsgevoelige detector, waarbij een stralingsvlek op de registratiedrager wordt veroorzaakt door de stralingsbundel, van middelen voor het bewerkstelligen van een aftasting van een servospoor op de registratiedrager door de stralingsvlek, waarbij de detector is voorzien van middelen voor het afleiden van een eerste en een tweede detectiesignaal welke indicatief zijn voor het vermogen in respectievelijk een eerste en tweede deel binnen de doorsnede van de door de detector ontvangen stralingsbundel, welke twee delen aan weerszijde van een denkbeeldige lijn zijn gelegen waarvan de richting overeenkomt met de spoorrichting, van signaalcombinatiemiddelen voor het afleiden van een verschilsignaal dat indicatief is voor het verschil tussen de twee detectiesignalen, welke inrichting verder is voorzien van een informatieterugwinningsschakeling voor het terugwinnen van informatie uit het verschilsignaal, met het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van een balanceerschakeling voor het aanpassen de verhouding tussen de mate waarin de detectiesignalen bijdragen tot het verschilsignaal en van middelen voor het bepalen van de gelijkstroomcomponent in het aangepaste verschilsignaal en middelen voor het in afhankelijk van de bepaalde gelijkstroomcomponent instellen van de genoemde verhouding op een waarde waarvoor de bepaalde gelijkstroomcomponent in hoofdzaak gelijk aan nul is.