DE3604722A1 - Vorrichtung zur ermittlung von fokussierfehlern - Google Patents
Vorrichtung zur ermittlung von fokussierfehlernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln von Fokussierfehlern, die sich insbesondere für eine Vorrichtung
zur Anwendung eines Lichtstrahls eig)§tjt, etwa für
einen optischen Videoplattenspieler, einen optischen Audioplattenspieler oder eine optische digitale Aufzeichnungsvorrichtung,
bei der die Fokussierposition des einstrahlenden Lichts Änderungen der Position der reflektierenden
Fläche folgen muß.
Bei einer Vorrichtung mit optischer Platte, bei der eine Fläche eines rotierenden Aufzeichnungsmediums durch Laserlicht beleuchtet und Informationen optisch aufgenommen,
wiedergegeben oder gelöscht werden, ist ein selbstfokussierendes Servosystem erforderlich. Dieses bewegt eine Objektivlinse
im optischen Kopf gemäß der Bewegung der reflektierenden
Fläche in der Richtung der optischen Achse, was in der rotierenden optischen Platte stattfindet, so daß die
Daten aufzeichnende Fläche stets innerhalb der Fokussiertiefe
des Laserlichtspunkts ist. Das selbstfokussierende Servosystem besteht aus einem Servomotor, zum Beispiel von
Schwingspulenbauart, zur Bewegung der Objektivlinse in Richtung
der optischen Achse, aus einer Fokussierfehlerermittlungsoptik und aus einem Servoverstärker zur Bewegung des
Servomotors gemäß dem auf diese Weise ermittelten Fokussierfehler. Jedoch ist unter diesen Elementen die Optik zur Ermittlung
von Fokussierfehlern besonders wichtig. Bei Anwendung bei einer Vorrichtung mit optischer Platte ist eine
Konstruktion erwünscht, bei der Änderungen des reflektierten Lichts auf Grund von Informationsvertiefungen auf der Informationsauf
Zeichnungsfläche, von die Spuren bildenden Vorrillen usw. die Fokussierfehlersignale nicht beeinflussen. Um ferner
eine korrekte Fokussierkontrolle zu erzielen, ist eine Konstruktion der Vorrichtung erwünscht, bei der, selbst wenn
eine Verschiebung der optischen Achse des von der Informa-
tionsaufZeichnungsfläche reflektierten Lichts stattfindet,
z.B. durch Verschiebung der Position des optischen Systems, dies die Fokussierfehlersignale nicht beeinflußt.
\f\J Es wurden bisher verschiedene Verfahren für die Konstruktion
einer Vorrichtung zur Ermittlung des oben beschriebenen Fokussierf ehlers vorgeschlagen. Bei einem hiervon wird das von der
InformationsaufZeichnungsfläche (Reflexionsflache) reflektierte
Licht durch eine Linse fokussiert, wobei am Konvergenzpunkt des Lichts eine Messerkante so angeordnet ist, daß nur
ein Teil des reflektierten Lichts einen hinter der Messerkante gelegenen Photodetektor erreicht, vgl. z. B. die US-PS 4 450 547.
Gemäß diesem Verfahren kann ein halbkreisförmiges optisches
Bild auf dem Photodetektor erzielt werden, und war durch Anordnen einer zylindrischen Linse zwischen der Fokussierlinse
und der Messerkante, wobei sich das Bild entsprechend der Größe des Fokussierf ehlers dreht. Es ist auch möglich, ein hochgenaues
Fokussierfehlersignal mittels eines zweigeteilten Photodetektors unter Verwendung dessen Differenzausgangs zu erzielen.
Da jedoch das Fokussierfehlersignal von der relativen Positionsbeziehung zwischen der Messerkante und dem fokussierten
Licht abhängt, besteht bei diesem Verfahren ein Problem darin, daß Änderungen der Position der Messerkante auf Grund der
Wärmedehnung und von Abweichungen der optischen Achse des reflektierten Lichts das Fokussierfehlersignal beeinflussen.
Gemäß einem weiteren Verfahren, wie es zum Beispiel in der
japanischen Patentanmeldung Nr. 84-77637 beschrieben ist, befindet sich ferner ein optisches Element
zum Trennen des zentralen Teils und des Umfangsteils des Lichtstrahls in zwei Richtungen auf dem optischen Weg, längs
welchem das reflektierte Licht fokussiert wird. Die auf diese Weise getrennten Lichtstrahlen werden von gesonderten
Photodetektoren empfangen, so daß ein Fokussierfehlersignal durch Verwendung der Differenz zwischen deren Ausgängen erzielt
wird. Da aber Änderungen der Lichtintensität unterschiedlich für die Informations Vertiefungen und für die oben ange-
gebenen Spuren auftreten, bleibt bei diesem Verfahren ein Problem darin, daß im Fehlersignal Rauschkomponenten enthalten
sind.
Da das optische System zur Wiedergabe der Information und das optische System für die Fokussierfehlerermittlung und
die Spurfehlerermittlung getrennt sind, besteht zusätzlich für eine Vorrichtung mit optischer Platte, die eine solche
Vorrichtung zur Ermittlung des Fokussierfehlers verwendet,
ein Problem darin, daß der optische Kopf zu groß ist, zu viele Teile aufweist und im Ergebnis zu teuer ist.
l\ Eine Aufgaoe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung
zur Ermittlung von Fokussierfehlem, bei der vom Zustand
der reflektierenden Oberfläche abhängende Intensitätsänderungen des reflektierten Lichts und Änderungen der optischen
Achse, wie sie oben beschrieben wurden, das Fokussierfehlersignal kaum beeinflussen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung mit optischer Platte, die einen kleinen und nicht
teuren Kopf aufweist.
Zur Lösung der ersten Aufgabe enthält die Vorrichtung zur Ermittlung von Fokussierfehlern nach der Erfindung folgendes:
eine Fokussierlinse zum Fokussieren des reflektierten Lichts, das von der reflektierenden Oberfläche kommt, auf der ein
projizierter Lichtstrahl fokussiert werden soll, eine Einrichtung
zum Trennen des austretenden Lichtstrahls der Fokussierlinse in einen ersten und einen zweiten fokussierten
Lichtstrahl, einen ersten und einen zweiten Photodetektor, die auf dem Lichtweg des ersten bzw. des zweiten fokussierten
Lichtstrahls angeordnet sind, und eine Schaltung zur Erzeugung eines Fokussierfehlersignals wenigstens in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen den Ausgängen der beiden Photodetektoren. Jeder der Photodetektoren befindet sich auf jedem
der Lichtwege in einer solchen Positionsbeziehung, daß eine Größenänderung der empfangenen optischen Bilder der fokussierten
Lichtstrahlen auf Grund von Fokussierfehlern in zueinander entgegengesetzten Richtungen auftritt, wobei der oben erwähnte
Ausgang proportional zur Lichtintensität in einem gewissen Teil des empfangenen optischen Bilds für ein empfangenes
optisches Bild erzeugt wird, das sich in der vergrößernden Richtung geändert hat.
Die oben erwähnte Positionsbeziehung der Photodetektoren wird zum Beispiel erfüllt durch Anordnen des ersten Photodetektors
hinter dem Konvergenzpunkt des ersten fokussierten Lichtstrahls und des zweiten Photodetektors vor dem Konvergenzpunkt
des zweiten fokussierten Lichtstrahls.
Wenn die lichtreflektierende Oberfläche vom Brennpunkt abweicht
und da das empfangene optische Bild für einen der beiden Photodektoren vergrößert und für den anderen verkleinert wird,
nimmt das Verhältnis des außerhalb des photoelektrischen Umformerbereichs
projezierten Lichts zum gesamten projizierten Licht zu und nimmt somit der Ausgang an der Seite ab, wo das
empfangene Lichtbild vergrößert wird, wenn nur ein Teilbereich des empfangenen optischen Bilds zur photoelektrischen Umformung
übertragen wird, z. B. unter Verwendung einer Maske mit einer gegebenen Öffnung an der O berflache jedes der Photodetektoren.
Im Gegensatz hierzu nimmt der Ausgang an dem Photodetektor zu, wo das empfangene optische Bild verkleinert ist,
und zwar wegen des Verhältnisses des im photoelektrischen Umformbereich projizierten Lichts. Folglich kann das Fokussierfehlersignal
durch Bilden der Differenz zwischen den Ausgängen der beiden Photodetektoren erhalten werden. Wenn sich die
Intensität des reflektierten Lichts auf Grund von Unebenheiten der reflektierten Oberfläche ändert und da diese Rauschkomponenten
zur selben Zeit in den beiden fokussierten Strahlen auftreten, werden sie in diesem Fall gegeneinander kompensiert
und somit Einflüsse auf das Fokussierfehlersignal beseitigt.
360Λ722
Da das Fokussierfehlersignal und gegebenenfalls das Spurfehlersignal
unter Verwendung desselben Lichtstrahls ermittelt werden können, der auch zur Wiedergabe der Information verwendet
wird, kann ferner erfindungsgemäß eine Vorrichtung mit optischer Platte verwirklicht werden, bei der die Anzahl
der Teile verringert ist und die einen kleinen und nicht teuren optischen Kopf aufweist.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Konstruktion einer Ausführungsform von Vorrichtungen zum Ermitteln des
Fokussierfehlers nach der Erfindung;
Fig.2A-2D schematische Darstellung zur Erläuterung der Änderungen des empfangenen optischen Bilds an Photodetektoren
13, 14 in Abhängigkeit von der Konstruktion der für die Ausführungsform verwendeten Photodetektoren
und der Position der Konvergenz;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Beispiels der Eigenschaften des Fokussierfehlersignals, das durch
die Ausführungsform erhalten wird;
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des empfangenen optischen Bilds an den Photodetektoren
für den Fall, daß Beugungslichter erster Ordnung im reflektierten Licht der oben beschriebenen Ausführungsform
auftreten;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Photodetektoren;
Fig. 6 ein Schaltschema für das Ausgangssignal der Photodetektoren
gemäß Fig. 5;
Fig.7A und 7B schematische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise, wenn Abweichungen der optischen Achse
der in Fig. 1 angegebenen Konstruktion stattfinden;
Fig. 8 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des empfangenen optischen Bilds, wenn Abweichungen der
optischen Achse der Photodetektoren von Fig. 5 stattfinden;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Photodetektoren;
Fig.10 eine schematische Darstellung der Wellenform des
durch die Photodetektoren von Fig. 9 erhaltenen Ausgangssignals;
Fig.11 eine schematische Darstellung eines Beispiels für
Variationen der in Fig. 9 angegebenen Photodetektoren;
Fig.12 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise
der Photodetektoren in Fig. 9 ;
Fig.13 und 14 schematische Darstellungen von jeweils einer
Ausführungsform von Vorrichtungen mit optischer Platte unter Verwendung einer Vorrichtung zur Ermittlung
des Fokussierfehlers nach der Erfindung;
Fig.15 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform
von Vorrichtungen mit magneto-optischer Platte unter Verwendung einer Vorrichtung zur Ermittlung von Fokussierfehlern
nach der Erfindung;
Fig.16A-16C schematische Darstellungen zur Erläuterung der Änderungen des auf Photodetektoren 35, 36 empfangenen
optischen Bilds in Abhängigkeit von der Konstruktion der Photodetektoren, die bei der Ausführungsform in
Fig. 15 verwendet werden, und in Abhängigkeit von der
Position der Konvergenz;
Fig.17 eine schematische Darstellung eines Beispiels für
Photodetektoren 39 zur Spurfehlerermittlung, die bei
der Ausführungsform von Fig. 15 verwendet werden
können;
Fig.18A und 18B schematische Darstellungen zur Erläuterung
des Prinzips der Informationswiedergabe durch den magneto-optischen Effekt;
Fig.19 ein Schaltschema für das Ausgangssignal der in Fig.
gezeigten Photodetektoren 35, 36;
Fig.20 eine schematische Darstellung einer v/eiteren Ausführungsform
von Vorrichtungen mit magneto-optischer Platte unter Verwendung einer Vorrichtung zur Ermittlung
von Fokussierfehlern nach der Erfindung;
Fig.21A und 21B schematische Darstellungen der Konstruktion
der Photodetektoren 51, 52, die für die in Fig. 20 gezeigte Ausführungsform verwendet werden.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Grundkonstruktion der Vorrichtung zur Ermittlung der Position des Brennpunkts
nach der Erfindung, wobei sich eine reflektierende Oberfläche 1 in der Position des Brennpunkts befindet. Dagegen
ist mit 1' eine Situation bezeichnet, bei der die Position
der reflektierenden Oberfläche von der Position des Brennpunkts so abweicht, daß sie weiter von der Fokussierlinse
weg entfernt ist. 2 und 2' bezeichnen die reflektierten Lichtstrahlen, wenn sich die reflektierende Oberfläche
in jeder der beiden Stellungen befindet. Eine Fokussierlinse 3 dient zum Fokussieren des reflektierten Lichts 2 an einem
Konvergenzpunkt P... Ein Strahlteiler 10 (z. B. ein Halbspiegel
oder ein Polarisationsstrahlteiler) ist zwischen
die Fokussierlinse 3 und den Konvergenzpunkt P1 eingesetzt.
Das von der Fokussierlinse 3 fokussierte reflektierte Licht wird durch den Strahlteiler 10 in zwei Strahlen unterteilt,
d. h. den hindurchtretenden Strahl 2A und den reflektierten Strahl 2B, die zwei Konvergenzpunkte P.. bzw. P2 bilden, die
sich im gleichen Abstand von der teilenden Fläche 10' befinden.
Erfindungsgemäß werden zwei Photodetektoren 13 und 14 verwendet.
Der eine (13) von ihnen befindet sich in der Position,
die dem Strahlteiler um eine gegebene Strecke w näher als der Konvergenzpunkt P2 gelegen ist. Dagegen befindet sich der
andere (14) der Photodetektoren an der Position, die hiervon
um die gegebene Strecke weiter als der Konvergenzpunkt P1
entfernt ist, so daß sie das Austrittslicht des Strahlteilers an ihren jeweiligen Positionen empfangen.
Jeder der Photodetektoren 13 und 14 ist so gebaut, daß mit
Ausnahme einer wirksamen Photodetektorfläche 16 am zentralen
Teil mit kleinerem Durchmesser als denjenigen des Lichtpunkts bei korrekter Fokussierung, wie in Fig. 2D angegeben,
sein Umfangsteil von einer Maske 15 bedeckt ist, wobei sie alle grundsätzlich dieselbe Form haben. Wenn die reflektierende
Oberfläche 1 an der Position des Brennpunkts gut lokalisiert ist, haben die beiden fokussierten Lichstrahlen 2A und
2B identische Querschnittsflächen im selben Abstand w von den Konvergenzpunkten P. bzw. P„. Empfangene optische Bilder (Lichtpunkte)
mit derselben Fläche werden auf den Photodetektoren 13 und 14, wie durch die Schraffur in Fig. 2B angegeben, so
gebildet, daß ihre Verhältnisse des durch die lichtempfangende Oberfläche 16 empfangenen Lichts zum gesamten projizierten
Licht einander gleich sind. Wenn folglich der Strahlteiler den einfallenden Strahl in den hindurchtretenden Strahl 2A
und den reflektierten Strahl 2B mit identischer Lichtintensität
tat aufteilt, sind die Ausgänge der beiden Photodetektoren
und 14 bei korrekter Fokussierung gleich groß=
Wenn bei der oben beschriebenen Konstruktion die reflektierende
Oberfläche 1 in die mit 1' bezeichnete Position verschoben
wird, bewegen sich bei korrekter Fokussierung die Konvergenzpunkte der beiden vereinigten Lichstrahlen in Positionen, die
dem Strahlteiler näher als den Konvergenzpunkten P1 und P2
gelegen sind, was durch die gestrichelten Linien 2A1 und 2B'
in Fig. 1 dargestellt ist. Daher wird auf dem Photodetektor der Lichtpunkt 61 so verkleinert (Fig. 2A), daß beinahe das
gesamte Licht durch die lichtempfangende Fläche 16 empfangen wird. Andererseits wird auf dem anderen Photodetektor 14
nur ein Teil eines vergrößerten Lichtpunkts 6" durch die lichtempfangende Fläche 16 empfangen. In diesem Fall ist der
Ausgang des Photodetektors 13 größer als derjenige des Photodetektors 14, so daß die Differenz zwischen den Ausgangssignalen
der beiden Photodetektoren der Größe des Fokussierfehlers
entspricht. Wenn bei der oben beschriebenen Konstruktion die reflektierende Fläche von der Position 1 in einer sol die η
Richtung verschoben wird, daß sie der Linse 3 näher kommt, wird die Beziehung zwischen den Ausgängen der Photodetektoren
umgekehrt, da der Lichtpunkt 6"1 am Photodetektor 13 vwrgrössert
und der Lichtpunkt 6"" am Photodetektor 14 verkleinert wird, vgl. Fig. 2C. Folglich zeigt der Differenzausgang V der
beiden Photodetektoren 13 und 14 eine S-förmige Charakteristik gegenüber der Größe des Fokussierfehlers δ, vgl. Fig.3.
Es ist somit möglich, durch Anwendung dieser Eigenschaft ein selbstfokussierendes Servosystem zu bauen.
Für den Fall, daß zum Beispiel eine optische Platte mit einer Informationsspur in Form einer Vorrille als reflektierende
Oberfläche 1 verwendet wird, erscheinen bei der Konstruktion der oben beschriebenen Vorrichtung Beugungsstrahlen erster
Ordnung in den Lichtpunkten auf den beiden Photodetektoren 13 und 14, was durch 11a und 11b in Fig. 1 angege hen ist. Wenn
die Position des Lichtpunkts auf der optischen Platte von der Spur abweicht, verändert sich die Intensität der Beugungsstrahlen 11a, 11b erster Ordnung. Wenn jedoch der Fokussierfehler
klein ist, weil die bei den beiden Photodetektoren 13 und 14 auftretenden Intensitätsänderungen identisch sind,
werden sie durch Bilden ihres Differenzausgangs kompensiert, weshalb auf das Fokussierfehlerermittlungssignal beinahe keine
Einflüsse wirken.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist jede der wirksamen Oberflächen der
Photodetektoren 13 und 14 so in zwei Teile unterteilt, daß die
Beugungsstrahlen 11a, 11b erster Ordnung getrennt und die Photoermittlungssignale
A, B, C und D unabhängig von den vier lichtempfangenden Oberflächen 16a, 16b, 16c bzw. 16d entnommen werden.
Wenn voneinander unabhängige Ausgänge auf diese Weise aus den vier lichtempfangenden Oberflächen entnommen werden, können
das Fokussierfehlerermittlungssxgnal AF durch Bilden von (A+B)-(C+D)
und das Spurpositionsermittlungssignal TR durch Bilden von (A-B)+(C-D) erhalten werden. Ferner kann durch Addieren
aller Ausgänge ein Informationssignal SN an der Spur erhalten werden. Wenn jede der wirksamen Oberflächen des Photodetektors
auf diese Weise in mehrere Bereiche unterteilt ist, kann das Spurpositionsermittlungssignal TR durch Verwendung nur eines
Photodetektors erhalten werden.
Fig. 7A und 7B sind schematische Darstellungen zur Erläuterung des Falls, bei dem die optische Achse des reflektierten Lichts
von der Achse der Photodetektoren 13, 14 abweicht. Ein solcher Zustand kann beispielsweise stattfinden, entweder, wenn die
Linse einer dezentrierten Spur auf der optischen Platte folgt oder wenn Teile des optischen Systems auf Grund von Temperaturänderungen
oder Änderungen mit Ablauf der Zeit verschoben werden. Unter der Annahme, daß der Lichtpunkt um ε auf der reflektierenden
Oberfläche 1 und die Linse 3 auch um ε in derselben Richtung wie der Lichtpunkt gemäß Fig. 7A verschoben wird, wird
der Lichtpunkt 6 an den Photodetektoren 13, 14 um ε in die ge-
strichelt dargestellte Position 6" verschoben, vgl. Fig. 7B. ·
Selbst wenn eine derartige Verschiebung des empfangenen Lichtpunkts 6 stattfindet, ändern sich die Ausgänge der
Photodetektoren 13, 14 nicht, weshalb kleine Fehler im Fokussierfehlersignal AF erzeugt werden, wenn die Intensitätsverteilung im Lichtpunkt 6 gleichförmig ist. Selbst wenn
ferner die Intensitätsverteilung im Lichtpunkt 6 ungleichmäßig ist, sind Fehler, die in dem unter Anwendung des Differenzausgangs
erhaltenen Fokussierfehlersignal erzeugt werden, extrem klein, da die Verschiebung des Lichtpunkts
für die beiden Photodetektoren in gleicher Weise auftritt.
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Lichtpunkts auf den Photodetektoren 13, 14 für den Fall,
daß Abweichungen der optischen Achse des reflektierten Lichts,
stattfinden, wenn die Position der Spur mittels eines in Fig. 5 gezeigten Photodetektors der Teilbauweise ermittelt
wird. Da die lichtempfangenden Oberflächen 16a, 16b, 16c
und 16d und die Position des Beugungsstrahls erster Ordnung 11a, 11b gegeneinander verschoben sind, nimmt in diesem Fall
der Ausgang in 16b und 16c merklich ab, wo sich die Grenze des Beugungsstrahls erster Ordnung befindet. Da jedoch die
Abnahme des Ausgangs für 16b und 16c beinahe identisch ist, kann durch Bezeichnung dieses Werts mit ρ das Spurpositionsermittlung
s signal TR dargestellt werden durch {A-(B-p)}+ {(C-p)-D}=(A-B)+(C-D) , wobei ρ eliminiert ist.
Es ist somit ersichtlich, daß Änderungen der optischen Achse das Spurpositionsermittelungssignal TR nicht beeinflussen und
daß, selbst wenn sie es tun, durch sie bedingte Fehler extrem
klein sind.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Photodetektoren
13, 14. Bei dieser Ausführungsform ist eine bandförmige Maske
15, deren Breite kleiner als der Durchmesser des Lichtpunkts
6 bei korrekter Fokussierung ist, so angeordnet, daß sie den zentralen Teil der Photodetektoren 13, 14 in zwei Teile
teilt. Die in zwei Teile 16a und 16b bzw. 16c und 16d unterteilten
lichtaufnehmenden Flächen sind so gebaut, daß ihre Ausgänge bei korrekter Fokussierung ungefähr gleich sind.
Das Fokussierfehlerermittlungssignal AF ist gegeben durch (A+B)-(C+D), wobei A, B, C bzw. D die Ausgänge der Teile
der lichtempfangenden Flächen 16a bis 16d darstellen. Der
Ausgang V des Fehlerssignals bezüglich der Bewegung der Fokussierposition <5 zeigt die in Fig. 10 angegebene
Charakteristik.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Teile der in zwei Teile 16e und 16f bzw. 16g und 16h unterteilten
lichtaufnehmenden Fläche angeordnet sind zur Ermittlung der Spurposition an dem Teil, der durch die Maske 15
des Photodetektors 13, 14 bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform bedeckt ist. Bezeichnet man den Ausgang der
Teile 16e - 16g mit E-H, so ist das Spurpositionsermittlungssignal
TR gegeben durch (E-F)+(G-H). Verglichen mit der Ausführungsform in Fig. 8 ist die Größe der durch die
Beugungslichter erster Ordnung erzeugten Fehler im Fokussierfehlerermittlungssignal
im Augenblick der Spurpassage oder der Spurferne noch kleiner als diejenigen, die bei der vorhergehenden
Ausführungsform erzielt werden, da die Menge des
Beugungslichts erster Ordnung 11a, 11b, das durch die Teile der lichtempfangenden Oberflächen 16a-16d für die Fokussierfehlerermittlung
empfangen wird, verringert werden kann. Beim Aufbau der Ausführungsform von Fig. 9 ändern sich dort,
wo die lichtempfangende Fläche in zwei Teile 16a, 16b oder 16c, 16d unterteilt ist, die Ausgänge (A+B) und (C+D) der
Photodetektoren 13 bzw. 14 geringfügig, wenn die Lichtpunkte
an den Photodetektoren sich auf Grund von Abweichungen der optischen Achse des reflektierten Lichts (wie durch
6' in Fig. 12 angegeben) nach oben und unten bewegen. Da
jedoch diese Änderungen in gleicher Weise in den Photodetektoren 13 und 14 auftreten und wenn man ihren Wert mit q bezeichnet,
kann das Fokussierpositionsermittlungssignal AF
wiedergegeben werden durch (A+B-q)-(C+D-q)=(A+B)-(C+D), wodurch die Einflüsse dieser Änderungen gegeneinander kompensiert
werden können. Für das Spurpositionsermittlungssignal TR sind dann die Einflüsse der Abweichungen der optischen
Achse identisch mit denjenigen, die für die erste Ausführungsform erwähnt wurden.
Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Erfindung an einer Vorrichtung mit optischer Platte angewendet
ist. Eine Lichtquelle 17 besteht aus einer Laserdiode und einem optischen System zur Umformung von
Laserlicht in einen parallelen Lichtstrom, wobei der durch die Vorrichtung 17 ausgesandte parallele Lichstroni 18
durch einen Polarisations-strahl teiler 19, eine Viertelwellenplatte
20 und eine Objektivlinse 21 auf die auf einer optischen Platte 22 gebildete Informationsspur 23 (eine
Vorrille, in der Sacklöcher und eine Reihe von unregelmäßigen Löchern angeordnet sind) fokussiert wird. Auf der optischen
Platte befindet sich ein Informationaufzeichnungsfilm,
der für das Perforationsaufzeichnen gemäß der aufzuzeichnenden Information mit einem in seiner Intensität
modulierten Lichtstrahl so bestrahlt wird, daß die Information durch lokales Formen von Perforationen in diesem Aufzeichnungsfilm
aufgezeichnet wird. Die Wiedergabe der Information erfolgt durch Anwenden von Intensitätsänderungen
des durch die optische Platte reflektierten Lichts. Für die ausschließlich zur Wiedergabe verwendeten Vorrichtungen,
etwa Videoplatte, Audioplatte usw., wird ein hochreflektierender Film verwendet, wobei die Informationswiedergabe
Vertiefungen
unter Verwendung von durch die ungleichmäßigen / bedingten Phasendifferenzen im reflektierten Licht erfolgt. Die
FokussVersteuerung und die Spurführungssteuerung sind sowohl
für die Aufzeichnung als auch für die Wiedergabe erforderlich. Das durch die optische Platte 22 reflektierte Licht
tritt durch den Polarisations-Strahlteiler 19 und wird
zur erläuterten Vorrichtung zur Ermittlung von Fokussierfehlern geleitet, vgl. Fig. 1. Bei diesem Beispiel wird als
Strahlteiler 12 ein Strahlteiler der Halbspiegelbauweise verwendet.
Zusätzlich werden als Photodetektoren 13 und 14 solche
mit der Konstruktion von Fig. 5 verwendet, wobei das Spurpositionermittlungssignal TR zur selben Zeit erhalten
wird. Werden die Ausgänge der Teile der lichtempfangenden
Flächen 16a, 16b, 16c und 16d mit A, B, C bzw. D bezeichnet,
so sind das Fokussierfehlerermittlungssignal AF, das Spurpositionermittlungssignal
TR und das Informationssignal SI jeweils gegeben durch:
AF = (A+B) -(C+D) . (1)
TR = (A-B)+(C-D), und (2)
SI = (A+B)+(C+D). (3)
Die Selbstfokussierung und die Selbstspurführung können dadurch
erzielt werden, daß die Linse 21 gemäß den Signalen AF und TR in den Richtungen bewegt werden, die durch die Pfeile
124 bzw. 125 angegeben sind.
Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Erfindung bei einer optischen Platte angewendet ist. In Fig.
sind die Elemente, die denjenigen der vorhergehenden Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Bei dieser Ausführungsform befindet sich eine Viertelwellenplatte 24 zwischen dem Polarisations-strahlteiler 19 und
der Linse 3, wobei anstelle des halbspiegelartigen Strahlteilers 12 ein Pülarisations-strahlteiler 25 verwendet wird.
Wenn ein Polarisations-strahlteiler 25 verwendet wird, ist es durch Ändern des Einbauwinkels der Viertelwellenplatte 24
möglich, das Verhältnis zwischen dem hindurchtretenden Strahl 2A und dem reflektierten Strahl 2B einzustellen. Folglich ist
der Regelvorgang zum Angleichen der in die beiden Photodetektoren 13 und 14 eingegebenen Lichtmengen leichter. Dieser
Regelvorgang zum Angleichen der Lichtmengen kann jedoch durch Regeln der Verstärkung eines Verstärkers, der in der Aus-
vervollständj.gt werden,
gangsschaltung für jeden der Photodetektoren eingebaut ist,/ Bei dieser Ausführungsform werden für die Photodetektoren 13
und 14 solche mit einem Aufbau wie in Fig. 11 verwendet.
Bezeichnet man die Ausgänge der Teile der lichtempfangenden Flächen 16a, 16b, 16c, 16d für den Photodetektor 13 und diejenigen
der Teile 16f, 16e, 16g, 16h für den Photodetektor 14 rait A, B, C, D, E, F, G bzw. H, so können das Fokussierfehlerermittlungssignal
AF, das Spurpositionsermittlungssignal TR und das Informationssignal SI jeweils gegeben werden
durch:
AF = (A+B)-(C+D) (4)
TR = (F-E)+ (H-G) (5)
SI = (A+B+E+F)+(C-i-D+G+H) (6)
Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Erfindung bei einer Vorrichtung mit magneto-optischer Scheibe Anwendung
findet. Das von einer Halgleiterlaservorrichtung 31 ausgesandte Laserlicht wird durch durch eine Kollimationslinse 32
in einen parallelen Strahl umgeformt, der durch einen Strahlteiler 33 hindurchtritt und nach einer Reflexion durch einen
Spiegel 30 mittels einer Fokussierlinse 21 so fokussiert wird,
daß auf der Oberfläche der Platte 22 ein Laser1ichtpunkt geformt
wird. Für den Fall, daß ein Halbleiterlaser verwendet wird, der Lagerlicht mit einer anisotropen Lichtintensitätsverteilung
hat, muß man über ein optisches Element zum Formen der Strahlintensitätsverteilung verfügen, d. h. ein dreieckiges
Prisma im optischen Weg zwischen der Kollimationslinse 32 und dem Strahlteiler 33 (z. B. ein Polarisations-Strahlteiler)
. Das von der Platte kommende reflektierte Licht wird wieder durch die Fokussierlinse 21 in einen parallelen Strahl
umgeformt, der von einem Spiegel 30 und wiederum vom Strahlteiler 33 reflektiert wird. Ein Teil des reflektierten Strahls
wird noch einmal durch einen weiteren Strahlteiler 34 reflektiert und zu einerm optischen System zur Fokussierfehlerermittlung
geleitet. Die Informationswiedergabe besteht aus einer Halbwellenplatte 26, einer Fokussierlinse 3, einem Polarisations-Strahlteiler
25 und zwei Photodetektoren 35, 36.
Zuerst wird das Prinzip der Fokussierfehlerermittlung beschrieben.
Die Polarisationsrichtung des auf den Polarisations-Strahlteiler 25 einfallenden Strahls kann um etwa 45° drehen
gegenüber der Richtung der S-Polarisierung oder der Richtung der P-Polarisierung des reflektierenden Films des Strahlteilers
25 durch Drehen der Halbwellenplatte 26 zur Einstellung. Der einfallende Strahl wird durch den Strahlteiler 25 in zwei
Strahlen mit ungefähr gleichen Lichtmengen unterteilt. Beim korrekten Fokussierzustand, bei dem der bestrahlende Lichtpunkt
sich auf der Oberfläche der Platte 22 befindet, befindet sich der Photodetektor 35 zwischen den Position eines
durch die Fokussierlinse 3 gebildeten Konvergenzpunkt P_ und dem Polarisations-Strahlteiler 25, wobei ein weiterer Photodetektor
sich auf der vom Strahlteiler 25 aus entgegengesetzten Seite des anderen Konvergenzpunkts P1. Dieser Abstand
zwischen dem Konvergenzpunkt P„ und dem Photodetektor 35 ist etwa gleich demjenigen zwischen dem Konvergenzpunkt P1
und dem Photodetektor 36. Die schraffierten Teile 36a, 36b und 36c in Fig. 16A, 16B und 16C zeigen die Form der unterteilten
Photodetektorelemente des Photodetektors 36, während die schraffierten Teile 35a, 35b und 35c die Form der unterteilten
Photodetektorelemente des Photodetektors 35 zeigen. Die Kreise 6 in Fig. 16B zeigen die Form des Lichtflusses auf der
lichtempfangenden Oberfläche der Photodetektoren 35 bzw. 36. Bei dem oben angegebenen korrekten Fokussierzustand sind sie
ungefähr gleich groß. Wenn sich die Platte 22 der Fokussierlinse 21 nähert und da der Konvergenzpunkt P1 näher an den
Photodetektor 36 herankommt, wird der Lichtpunkt 6"" auf der lichtempfangenden Oberfläche kleiner, vgl. Fig. 16C, und da
der Konvergenzpunkt P1 weiter vom Photodetektor 35 weg kommt,
wird der Lichtpunkt 6"' auf der lichtempfangenden Oberfläche größer. Wenn im Gegensatz hierzu die Platte 22 in einen grösseren
Abstand von der Fokussierlinse 21 kommt, wird der Lichtpunkt 6" größer und der Lichtpunkt 61 kleiner. Durch
Bilden der Differenz zwischen der Summe der Ausgänge der unterteilten Photodetektorelemente 36a und 36b und der Summe
der Ausgänge der unterteilten Photodetektorelemente 35a und
36b kann daher das Fokussierfehlerermittlungssignal AF erhalten
werden. Durch Bilden der Differenz zwischen den unterteilten Photodetektorelementen 36C und 35C ist es ferner auch
möglich, das Fokussierfehlerermittlungssignal AF zu erhalten.
Ferner kann das Signal für die magnetische Informationswiedergabe erhalten werden durch Bilden der Differenz zwischen der
Summe der Ausgänge der unterteilten Photodetektorelemente 36a, 36b und 36c und der Summe der Ausgänge der unterteilten
Photodetektorelemente 35a, 35b und 35c. Die Fig. 18A und 18B sind schematische Darstellungen zur Erläuterung des Prinzips
der magnetischen Informationswiedergabe. Die Abszisse PX gibt die Richtung der P-Polarisierung an, während die Ordinate
SY die Richtung der S-Polarisierung angibt für die reflektierende Oberfläche des polarisierenden Strahlteilers 25, vgl.
Fig. 15. Ein senkrechter dünner magnetischer Film ist auf der
Oberfläche der Platte 22 angeordnet, wobei die Information durch Umkehren der Magnetisierungsrichtung in diesem Film
aufgezeichnet wird. Wenn ein Laserlichtpunkt auf diesen magnetischen Film projiziert wird, dreht sich die Polarisationsrichtung des reflektierten Lichts durch den magneto-optischen
Effekt (Kerr-Effekt) um etwa 0,5° in Abhängigkeit von der Umkehrung der Magnetisierungsrichtung. Die magneto-optische
Plattenvorrichtung ermittelt diese extrem kleine Drehung der Polarisationsrichtung und führt die Wiedergabe der Information
aus. Fig. 18A zeigt die Polarisationsrichtung des Lichts vor dem Einfallen auf die Halbwellenplatte 26 (Fig. 15), wo
der Pfeils 48 die Polarisationsirhcung des Lichts in den Fall angibt, daß der Lichtpunkt in dem Teil des magnetischen Films
projiziert wird, wo auf der Platte 22 keine Information aufgezeichnet ist. Wenn sich der Lichtpunkt zu dem Teil bewegt,
wo keine Information aufgezeichnet ist, dreht sich die Polarisationsrichtung in der durch den Pfeil 49 angegebenen Weise.
Fig. 18B gibt die Polarisationsrichtung des Lichts an, das durch die Halbwellenplatte 26 hindurchgetreten ist. Da die
Polarisationsrichtung um etwa 45° durch Regeln der Drehung der
Halbwellenplatte gedreht werden kann, wird die Richtung der Pfeile 48 und 49 um etwa 45° gegenüber der in Fig. 18A angegebenen
Richtung gedreht. Da der Polarisations-Strahlteiler die Eigenschaft hat, daß das durch die Abszisse PX angegebene
P-polarisierte Licht hindurchtritt, während das durch die Ordinate
SY angegebene S-polarisierte Licht reflektiert wird, wenn der Lichtpunkt in dem Teil des magnetischen Films lokalisiert
ist, wo keine Information aufgezeichnet wird, tritt im durch den Pfeil 48 angegebenen polarisierten Licht die durch
den Pfeil 60 angegebene Lichtmenge durch den polarisierenden Strahlteiler 25 und wird vom Photodetektor 35 aufgenommen.
Im Gegensatz hierzu wird die durch den Pfeil 61 angegebene Lichtmenge durch den Strahlteiler 25 reflektiert und vom Photodetektor
36 aufgenommen. Wenn andererseits der Lichtpunkt in dem Teil des magnetischen Films lokalisiert ist, wo Informationen
aufgezeichnet werden, wird in dem durch den Pfeil 49 angegebenen polarisierten Licht die durch den Pfeil 62 angegebene
Lichtmenge vom Photodetektor aufgenommen, während die durch den Pfeil 63 angegebene Lichtmenge vom Photodetektor 36
aufgenommen wird. Folglich kann das Signal für die magnetische Informationswiedergabe erhalten werden durch Bilden der Differenz
zwischen den von dem jeweiligen Photodetektor empfangenen Lichtmengen in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen
der aufgezeichneten Information, da die vom Photodetektor 35 empfangene Lichtmenge um die durch den Pfeil 64 angegebene
abnimmt, während die durch den Photodetektor 36 empfangene Lichtmenge um die durch den Pfeil 65 angegebene zunimmt.
Da es gemeinsame Teile bei den Funktionen der Ausgänge der unterteilten Photodetektorelemente zur Erzielung des Fokussierfehlersignals
und des Informationswiedergabesignals gibt, können Probleme bezüglich der gegenseitigen Wechselwirkung
zwischen den Signalen auftreten. Stellt man jedoch in Rechnung, daß die Frequenz des Informationswiedergabesignals einige
Megahertz beträgt, weil das Intervall der Informationsaufzeichnung einige μΐη beträgt, während die veränderliche Frequenz
des Fokussierfehlersignals einige 100 Hertz beträgt,
— 2, ι —
weil die Drehzahl der Platte einige 10 Hertz beträgt, können die beiden Signale zufriedenstellend getrennt werden, z. B.
durch Verwendung einer Filterschaltung, weshalb kein Problem vorliegt.
Gemäß Fig. 19 werden zum Beispiel die Ausgänge der unterteilten
Photodetektorelemente 36a und 36b in einer Additionsschaltung 81 addiert, während die Ausgänge der unterteilten Photodetektorelemente
35a und 35b in einer Additionsschaltung 82 addiert werden. Danach kann das Fokussierfehlerermittlungssignal
erhalten werden durch Bilden der Differenz zwischen den Ausgängen der Additionsschaltungen 81 und 82, die durch
Tiefpaßfilter 85 bzw. 86 hindurchgetreten sind, deren Abschaltfrequenz
zum Beispiel 1 kHz in einer Additionsschaltung 90 beträgt. Ferner werden die Ausgänge der unterteilten
Photodetektorelemente 36a, 36b und 36c in einer Additionsschaltung 83 addiert, während die Ausgänge der Photodetektorelemente
35a, 35b und 35c in einer Additionsschaltung 84 addiert werden. Danach kann das Informationswiedergabesignal
erhalten werden durch Bilden der Differenz zwischen den Ausgängen der Additionsschaltungen 83 und 84, die durch Hochpaßfilter
87 bzw.88 hindurchgetreten sind, deren Abschaltfrequenz, z. B. 100 kHz, in einer Differenzschaltung 91 beträgt.
Der Photodetektor 39 ist ein Detektor, der Abweichungen des Lichtpunkts von der Spur auf der Plattenoberfläche ermittelt
und zum Beispiel unterteilte Photodetektorelemente 39a, 39b und 39c aufweist, die in Fig. 17 schraffiert dargestellt sind.
Das Prinzip der Spurfehlerermittlung ist im einzelnen in der IS-PS 4 525 826 beschrieben, weshalb eine Erläuterung hierfür
weggelassen ist. Das Muster des Lichtflusses auf der lichtempfangenden Oberfläche des Photodetektors 39 entsteht durch
Interferenz zwischen dem Beugungsstrahl 40a nullter Ordnung
und den Beugungsstrahlen 40b und 40c der +1. Ordnung. Da die Lichtintensitäten in den Interferenzbereichen 40ab und 40ac
in Abhängigkeit von der Abweichungen von der Spur variieren,
kann das Spurfehlersignal TR erhalten werden durch Bilden der Differenz zwischen den Ausgängen der Photodetektoren 39a und
39b, die sich in den Interferenzbereichen 40ab bzw. 40ac
befinden.
Zusätzlich wird ein Elektromagnet 41 verwendet, der ein auf den Magnetisierungsfilm auf der Platte 22 aufgeübtes äußeres
Magnetfeld erzeugt, um Informationen aufzuzeichnen oder zu
löschen. Ferner sind der aus dem oben beschriebenen optischen Element bestehende optische Kopf und der Elektromagnet 41,
z. B. auf einer sich bewegenden Basis so montiert, daß sie radial zur Platte 22 bewegbar sind und mittels eines Antriebsmotors,
etwa eines Linearmotors usw., auf einer gewünschten Spurposition lokalisiert werden. Ferner erfolgt
die Spurführungssteuerung unter Verwendung beispielsweise eines rotierenden Spiegels, etwas des Spiegels 30, und des
Spurführungssignals TR, das aus dem Ausgang des Photodetektors 39 ermittelt wird, der Abweichungen dieses rotierenden
Spiegels darstellt.
Andererseits erfolgt die Selbstfokussiersteuerung zum Beispiel durch Anordnen einer Betätigungseinrichtung, etwa
von Schwingspulen usw., um die Fokussierlinse 21, durch Antreiben dieser Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit vom
Fokussierfehlerermittlungssignal AF, das aus den Ausgängen der Photodetektoren 35 und 36 ermittelt wird, und durch Bewegen
der Fokussierlinse 21 längs der optischen Achse. Ferner können auch die Spurführungssteuerung und die Selbstfokussiersteuerung
gleichzeitig ausgeführt werden durch Anordnen einer zweidimensionalen Betätigungseinrichtung um
die Fokussierlinse 21, die radial zur Platte bewegbar ist, und durch Antreiben dieser Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit
vom Spurführungssignal TR und vom Fokussierfehlerermittlungssignal
AF.
Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform wird das Spurführungsfehlerermittlungssignal
erhalten durch ausschließliches Verwenden des Photodetektors 39. Jedoch wird das
durch die Spurführung bedingte Beugungsinterferenzmuster auch durch den Lichtfluß 6 in Fig. 16B erzeugt. Wenn folglich der
Teil der Photodetektorelemente symmetrisch im Interferenzbereich
des Beugungsstrahls nullter Ordnung und des Beugungsstrahls +1. Ordnung innerhalb der zentralen Photodetektorelemente
35c und 36c der Photodetektoren 35 bzw. 36 gebildet sind, kann das Spurfehlersignal auch durch Bilden der
Differenz zwischen ihren Ausgängen erhalten werden. Daher können der Strahlteiler 34 und der Photodetektor 39 auf diese
Weise weggelassen werden.
Fig. 20 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, bei der die in Fig. 15 angegebene Ausführungsform auf der Basis der oben beschriebenen Idee
verbessert ist. Der Photodetektor 51 hat unterteilte Photodetektorelemente, die durch schraffierte Teile 51a, 51b, 51c,
51d und 51e in Fig. 21A angege ban sind, während der Photodetektor
52 unterteilte Photodetektorelemente hat, die durch die schraffierten Teile 52a, 52b, 52c, 52d und 52e angegeben sind.
Da die Funktion der übrigen Konstruktionsteile in Fig. 20 identisch mit denjenigen von Fig. 15 ist, ist ihre Erläuterung
weggelassen. Das Fokussierfehlerermittlungssignal AF kann erhalten
werden durch Bilden der Differenz zwischen der Summe der Ausgänge der unterteilten Photodetektorelemente 51a und
51c und der Summe der Ausgänge der unterteilten Photodetektorelemente 52a und 52b. Das Spurfehlerermittlungssignal TF
kann erhalten werden durch Bilden der Differenz zwischen den Ausgängen der unterteilten Photodetektorelemente 51d und 51e
oder durch Bilden der Differenz der Ausgänge der Elemente 52d und 52e oder durch Addieren der beiden oben angegebenen
Subtraktionsergebnisse. Ferner kann das Informationswiedergabesignal erhalten werden durch Bilden der Differenz zwischen
dem gesamten Ausgang des Photodetektor 51 und demjeni-
gen des Photodetektors 52.
Zusätzlich kann die Spurführungssteuerung und die Selbstfokussiersteuerung
in derselben Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 15 erfolgen.
Der optische Kopf gemäß den Ausführungsformen von Fig. 15
und 20 ist offensichtlich nicht auf denjenigen beschränkt, in dem die Informationswiedergabe durch den magneto-optischen
Effekt erfolgt, sondern es ist auch möglich. Informationen wiederzugeben, die aufgezeichnet sind durch Addieren
der gesamten Ausgänge der Photodetektoren 35 und derjenigen des Photodetektors 36 von Fig. 15, durch Addieren der gesamten
Ausgänge des Photodetektors 51 und derjenigen des Photodetektors 52 von Fig. 20 oder durch ein Aufzeichnen der
gleichförmigen Vertiefungsart, der Lochart oder der Kristallphasenänderung
s art.
Im obigen wurden einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Für die Form der wirksamen lichtempfangenden Oberfläche
des Photodetektors sind verschiedene Abänderungen möglich, die von den Formen der oben erwähnten Ausführungsformen
abweichen, wobei jegliche Form verwendet werden kann, für die die Größe des auf den Photodetektor projizierten Lichtpunkts
in Abhängigkeit von der Größe des Fokussierfehlers variiert, wobei nur ein gegebener Teil des Lichtpunkts am
empfangenen Lichtsignal reflektiert wird. Wenn auch ferner die beiden Photodetektoren 13, 14 oder 35, 36 oder 51, 52 sich
an Positionen befinden, die um w im gleichen Abstand von den Konvergenzpunkten der oben beschriebenen Ausführungsformen
entfernt sind, können ihre Positionen in Abhängigkeit von der Lichtmenge des hindurchtretenden Strahls 2A und derjenigen des
reflektierten Strahls 2B geregelt werden. Ferner ist es auch möglich, daß der hindurchtretende Strahl 2A vor dem Konvergenzpünkt
empfangen wird, während der reflektierte Strahl 2B hinter dem Konvergenzpunkt empfangen wird, wobei die beiden
Photodetektoren in ihrer gegenseitigen Positionsbeziehung neu
plaziert werden, und daß die lichtempfangenden Oberflächen der beiden Photodetektoren unterschiedliche Flächenbereiche
haben in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Strahlteilers 12, 25.
Aus der obigen Erläuterung ergibt sich folgendes: Da Licht von der reflektierenden Oberfläche, die am Brennpunkt eines
projizierten Strahls eingestellt werden soll, in zwei in zwei Richtungen gerichtete Strahlen aufgeteilt ist, sind
erfindungsgemäß Photodetektoren auf den optischen Wegen der unterteilten Lichstrahlen in einer solchen Positionsbeziehung
angeordnet, daß durch Fokussierfehler bedingte Größenänderungen
der empfangenen optischen Bilder (Lichtpunkte) in entgegengesetzten Richtungen zueinander erscheinen. Jeder der
Photodetektoren formt stets nur einen Teil des Lichts von jedem der empfangenen optischen Bilder um. Die Differenz
zwischen den Ausgängen der beiden oben beschrie banen Photodetektoren
wird als Fokussierfehlerermittlungssignal verwendet.
Selbst wenn Änderungen des reflektierten Lichts durch Änderungen der Form der reflektierenden Oberfläche erzeugt
werden, kann ein Fokussierfehlerermittlungssignal erhalten werden, das durch diese Änderungen nur geringfügig beeinflußt
wird.
Da ferner das Fokussierfehlersignal durch Verwendung desselben Lichtflusses wie für die Informationswiedergabe ermittelt
werden kann, ist die Anzahl der einen optischen Kopf bildenden optischen Teile gering. Somit kann ein kleiner, leichter
und preiswerter optischer Kopf verwirklicht werden.
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Claims (20)
1. Vorrichtung zur Ermittlung von Fokussierfehlern
- mit einer Fokussierlinse (3) zum Fokussieren von reflektiertem Licht, das von einer lichtreflektierenden
Fläche (1; 22) kommt, die auf den Brennpunkt eines projizierten Lichtstrahls eingestellt werden
soll,
- mit einer Strahlteileinrichtung (10; 12; 25) zum Unterteilen des Austrittslichts der Fokussierlinse
(3) in einen ersten und einen zweiten fokussierten Lichtstrahl (2A, 2B),
- mit einem ersten und einem zweiten Photodetektor (13,
14; 35, 36; 51; 52), die auf den optischen Wegen des ersten bzw. des zweiten fokussierten Lichtstrahls (2A,
2B) angeordnet sind, und
- mit einer Schaltung zur Erzeugung eines Fokussierfehlersignals (AF), das wenigstens von der Differenz
zwischen den Ausgängen der beiden Photodetektoren (13, 14; 35, 36; 51, 52) abhängt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektoren (13, 14; 35, 36; 51, 52) in
einer derartigen Positionsbeziehung angeordnet sind, daß durch Fokussierfehler bedingte Größenänderungen der
81-(B469-02)
empfangenen optischen Bilder (6) der fokussierten Lichtstrahlen
(2A, 2B) in entgegengesetzten Richtungen zueinander erscheinen, wobei jeder von ihnen ein Ausgangssignal erzeugt,
das zur Lichtmenge in einem gegebenen Bereich (16) des empfangenen optischen Bilds (6) proportional ist,
wenn es sich dieses vergrößert
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- daß der erste Photodetektor (14; 36; 52,) sich hinter dem Konvergenzpunkt (P1) befindet und
- daß der zweite Photodetektor (13; 35; 51) sich vor dem Konvergenzpunkt (P~) befindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Strahlteileinrichtung (10) einen Halbspiegel
aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Strahlteileinrichtung (10) eine Viertelwellenplatte (24) und einen Polarisations-strahlteiler
(25) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Strahlteileinrichtung (10) eine Halbwellenplatte (26) und einen Polarisations-Strahlteiler
(25) enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
- daß jeder der ersten und zweiten Photodetektoren (13, 14) einen derartigen teilweise lichtundurchlässigen Aufbau
hat, daß nur ein zentraler Teil den gegebenen Bereich (16) des empfangenen optischen Bilds (6) bildet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
- daß bei richtiger Fokussierung der gegebene Bereich (16) eine kleinere Fläche als das empfangene optische
Bild hat.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
- daß wenigstens einer der ersten und zweiten Photodetektoren (13, 14) einen photoelektrischen ümforinteil
aufweist, der im gegebenen Bereich (15) in zwei Teile unterteilt ist, und
- daß die Schaltung Steuersignale erzeugt, damit die Position auf der reflektierenden Fläche einer gegebenen
Spur folgt durch Verwenden der Differenz zwischen den Ausgängen des in zwei Teile (16a, 16b;
16c, 16d) unterteilten photoelektrischen ümformteils
(16) .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
- daß jeder der ersten und der zweiten Photodetektoren (13, 14) einen derartigen teilweise lichtundurchlässigen
Aufbau (15) hat, daß der zentrale Teil abgedeckt ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
- daß jeder der ersten und der zweiten Photodetektoren (13, 14) unterteilt ist: in einen ersten Bereich, der
den zentralen Teil des empfangenen optischen Bilds (6) aufnimmt, in einen zweiten und in einen dritten Teil
(16a, 16b; 16c, 16d), die gesondert und einander gegenüberliegend an den Seiten des ersten Bereichs
angeordnet sind und die Umfangsteile des empfangenen optischen Bilds (6) aufnehmen,
- daß der erste Bereich weiter in zwei Teile (16e, 16f;
16g, 16h) unterteilt ist und
- daß die Schaltung ein Fukossierfehlersignal auf der
Basis der Ausgänge des zweiten und des dritten Bereichs (16a, 16b; 16c, 16d) und ein Steuersignal erzeugt,
damit die Position der Reflexion auf der reflektierenden Fläche der gegebenen Spur folgt auf
der Basis der Ausgänge des in zwei Teile (16e, 16f;
16g, 16h) unterteilten ersten Bereichs.
11. Vorrichtung mit optischer Platte,
gekennzeichnet
gekennzeichnet
- durch einen plattenförmigen Informationen aufzeichnenden Träger (1, 22),
- durch ein optisches System zum Fokussieren eines Lichtstrahls (2) auf dem Träger (1, 22),
- durch eine Fokussierlinse (3) zum Fokussieren von durch den Träger (1, 22) reflektiertem Licht, was
ein Ermittlungssystem für das reflektierte Licht ist,
- durch eine Einrichtung (10; 12; 25) zum Unterteilen des Austrittslichts der Fokussierlinse (3) in einen
ersten und einen zweiten fokussierten Lichtstrahl (2A, 2B),
- durch einen ersten optischen Kopf mit wenigstens einem Ermittlungssystern, bestehend aus einem ersten
und einem zweiten Photodetektor (13, 14; 35, 36; 51, 52) in den optischen Wegen des ersten und des zweiten
fokussierten Lichtstrahls (2A, 2B), die in einer derartigen Positionsbeziehung angeordnet sind, daß
Größenänderungen der empfangenen optischen Bilder der fokussierten Lichtstrahlen (2A, 2B) auf Grund
von Fokussierfehlern in einander entgegengesetzten Richtungen auftreten, wobei jeder von ihnen einen
Ausgang erzeugt, der proportional der Lichtmenge
in einem gegebenen Bereich des empfangenen optischen Bilds (6) ist, wenn es derart variiert, daß es vergrößert
wird, und
- durch eine Schaltung, die mit dem ersten und dem zweiten Photodetektor (13, 14; 35, 36; 51, 52) verbunden
ist und ein Fokussierfehlersignal (AF) erzeugt, das den Lichtstrahl (2) derart steuert, daß
er auf dem die Informationen aufzeichendenden Träger
(1; 22) fokussiert wird, wobei die Schaltung auch ein Signal erzeugt, das die auf dem Träger (1; 22)
aufgezeichnete Information wiedergibt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
- daß der erste Photodetektor (14; 36, 52) sich hinter
dem Konvergenzpunkt (P.) befindet und
- daß der zweite Photodetektor (13; 35; 51) sich vor
dem Konvergenzpunkt (P^) befindet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Strahlteileinrichtung (10) einen Halbspiegel
(12) enthält.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Strahlteileinrichtung (10) eine Viertelwellenplatte (24) und einen Polarisations-Strahlteiler
(25) enthält.
15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 1 2,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Strahlteileinrichtung (10) eine Halbwellenplatte (26) und einen Polarisations-Strahlteiler
(25) enthält.
16. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
- daß jeder der ersten und der zweiten Photodetektoren (13, 14) einen derartigen teilweisen lichtundurchlässigen
Aufbau hat, daß er ein zentraler Teil des gegebenen Bereichs (16) des empfangenen optischen Bilds
(6) ist, und
- daß die Schaltung das Fokussierfehlersignal (AF)
in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Ausgängen des ersten und des zweiten Photodetektors
(13, 14) und auch ein Signal erzeugt, das die auf den Informationen aufzeichnenden Träger (1; 22) aufgezeichnete
Information wiedergibt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
- daß wenigstens einer der ersten und der zweiten Photodetektoren
(13, 14) einen photoelektrischen Umformteil
aufweist, der im gegebenen Bereich (16) in zwei Teile (16a, 16b; 16c, 16d) unterteilt ist, und
- daß die Schaltung auch Steuersignale erzeugt, damit der Lichtstrahl (2) einer gegebenen Spur auf dem Informationen
aufzeichnenden Träger (1; 22) folgt in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Ausgang
des in zwei Teile (16a, 16b; 16c, 16d) unterteilten photoelektrischen Umformteils.
18. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 1 2,
dadurch gekennzeichnet,
- daß jeder der ersten und der zweiten Photodektoren (13, 14; 35, 36; 51, 52) folgendes aufweist: einen
ersten Bereich (35c, 36c; 51c, 52c), der den zentralen Teil des empfangenen optischen Bilds (6) aufnimmt,
einen zweiten und einen dritten Bereich (16a, 16c; 16b, 16d; 35a, 36a; 35b, 36b; 51a, 52a; 51b, 52b),
~7~ 360A722
die gesondert und aneinanderliegend an den Seiten des ersten Bereichs (15) angeordnet sind und Umfangsteile
des empfangenen optischen Bilds (6) aufnehmen, und
- daß die Schaltung das Fokussierfehlersignal (AF) auf der Basis der Ausgänge des zweiten und des dritten
Bereichs (16a,16c; 16b, 16d) und das Informationswiedergabesignal
(SN) auf der Basis der Ausgänge des ersten, des zweiten und des dritten Bereichs
(15, 16a, 16b; 15, 16c, 16d; 35, 35a, 35b, 35c; 36, 36a, 36b, 36c; 51, 51a, 51b, 51c; 52, 52a, 52b, 52c)
erzeugt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
- daß der erste Bereich (15; 51c 52c) wenigstens in
zwei Teile (16e, 16f; 16g, 16h; 51d, 51e; 52d, 52e) unterteilt ist und
- daß die Schaltung ein Spurfehlersignal (TR) erzeugt, damit der Lichtstrahl (2) einer gegebenen Spur auf
dem Informationen aufzeichnenden Träger (12) folgt in Abhängigkeit \on den Ausgängen der Teile (16e, 16f;
16g, 16h; 51d, 51e; 52d, 52e) des unterteilten Bereichs.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18,
gekennzeichnet
gekennzeichnet
- durch einen dritten Photodetektor (39) , der von den
Informationen aufzeichnenden Träger reflektiertes
Licht entpfängt, wobei der dritte Photodetektor (39) wenigstens in zwei Teile (39a, 39b) unterteilt ist,
und
- durch eine Einrichtung (34) zum Teilen des reflektierten Strahls in zwei Strahlen und zum Leiten des
einen von ihnen zur Fokussierlinse (3) und des anderen zum dritten Photodetektor (39),
- wobei die Schaltung ein Spurfeh le rs ignal erzeugt, damit der
Lichtstrahl einer gegebenen Spur auf dem Träger folgt in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Teile
(39a, 39b) des zweigeteilten Bereichs des dritten Photodetektors (39) .
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