DE2924468A1

DE2924468A1 - Servovorrichtung fuer eine optische informationslesevorrichtung

Info

Publication number: DE2924468A1
Application number: DE19792924468
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Kanemaru
Original assignee: Universal Pioneer Corp
Current assignee: Universal Pioneer Corp
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1979-06-18
Publication date: 1980-01-03
Also published as: JPS55947A; GB2026211A; GB2026211B; JPS6038771B2; US4273998A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Servovorrichtung für optische Informationslesevorrichtungen und insbesondere eine Dreistrahl-Fokussier- und Spurführungsservovorrichtung für eine optische Informationslesevorrichtung für Videoplatten.

Gegenstand der Erfindung ist eine derartige Vorrichtung, die in der Weise ausgebildet ist, wie es im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegeben ist.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung näher erläutert:

Fig. 1a zeigen eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines Teils einer Videoplatte.

Fig. 2 zeigt schematisch die Ausbildung einer herkömmlichen Fokussier- und Spurführungsservovorrichtung .

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen.

einem Lichtempfangselement und einem Differenfeial-•verstärker in Fig. 2.

Fig. 4a zeigt die Beziehung zwischen einer Zylinderlinse und dem Lichtempfangselement, wenn das auftreffende Licht richtig auf die Aufzeichnungsfläche mit der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung fokussiert ist.

Fig. 4b zeigt in einem Diagramm die Form eines Lichtstrahles auf der Lichtempfangsfläche des Lichfcempfangselementes bei einer richtigen Fokussierung des Lichtes auf die Aufzeichnungsfläche.

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Fig. 5a zeigt die Beziehung zwischen der Zylinderlinse und dem Lichtempfangselement._r wenn die Aufzeichnungsfläche mit der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung näher an die Fokussierungslinse herangebracht ist.

Fig. 5b zeigt die Form eines Lichtstrahles auf der

Lichtempfangsfläche in dem in Fig. 5a dargestellten Fall.

Fig. 6a zeigt die Beziehung zwischen der Zylinderlinse und dem Lichtempfangselement, wenn die Aufzeichnungsfläche weiter von der Fokussierlinse fortbewegt ist.

Fig. 6b zeigt die Form des Lichtstrahles auf der Lichtempfangsfläche für den in Fig. 6a dargestellten Fall.

Fig .7 zeigt in einem Diagramm die relative Lage der Zylinderlinse und des Empfangseleraentes für das fokussierte Licht bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Fokussier- und Spurführungsservovorrichtung.

In Fig. 1a ist eine Draufsicht auf einen Teil einer optischen Videoplatte dargestellt, während Fig. 1b eine Schnittansicht der Videoplatte zeigt. Bei einer optischen Videoplatte, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, sind Aussparungen 2 in einer Aussenfläche des Plattensubstrates aus einem transparenten Material derart vorgesehen, dass sie koaxiale oder, spiralförmige Spuren bilden. Die Informationen sind in Form der Länge und der Intervalle dieser Aussparungen 2 aufgezeichnet. Die Oberfläche mit den Aussparungen 2 ist mit einem Reflexionsfilm überzogen, der durch Aufdampfen von Aluminium erhalten wird,

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um den optischen Reflexionsfaktor zu erhöhen. Ein Schutzfilm 3 befindet sich auf dem Reflexionsfilm.

Das Auslesen der Informationen von der Platte 1 erfolgt dadurch, dass diejenige Oberfläche der Platte 1 mit Licht beleuchtet wird, an der keine Aussparungen 2 vorgesehen sind und dass das von der Informationsaufzeichnungsflache 4 reflektierte und durch das Vorhandensein oder Fehlen von Aussparungen 2 modulierte Licht demoduliert wird. Bei einer derartigen Informationslesevorrichtung für Informationsauf zeichnungsplatten ist eine sog. Foküssier- und Spurführungsservovorrichtung vorgesehen, um das auf die Informationsaufzeichnungsfläche der Platte auftreffende Licht genau zu fokussieren und das fokussierte auftreffende Licht immer auf die Spur der Platte zu bringen.

Fig. 2 zeigt schematisch eine herkömmliche Dreistrahl-Fokussierund Spurführungsservovorrichtung. Drei von einer Lichtquelle 5, beispielsweise einem Helium-Neon-Laser, ausgesandte Lichtstrahlen gehen durch eine Kollimatorlinse 6, einen Strahlerteiler 7 und einen beweglichen Spiegel 8 und werden anschliessend in der Nähe der Datenaufzeichnungsfläche der Platte 1 über eine Fokussierlinse 9 fokussiert. Die Platte 1 wird mit einer hohen Geschwindigkeit über einen Elektromotor 10 gedreht. Das von der Aufzeichnungsfläche der Platte reflektierte Licht geht durch die Fokussierlinse 9 und über den beweglichen Spiegel 8 zum Strahlenteiler 7_e wo es aufgeteilt wird, woraufhin der resultierende Lichtstrahl über ein fotoelektrisches Wandlerelement in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.

Es ist schwierig, die Platte 1 vollständig eben auszubilden» Gewöhnlich liegt die Platte 1 schräg, wenn sie auf die Drehwelle des Motors 10 aufgesetzt ist. Die Aufzeichnungsfläche 4 wird daher beim Drehen der Platte 1 auf- und abbewegt.

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ist. Unter diesen Umständen sind die Ausgangssignale Va, Vb, Vc und Vc der Lichtempfangseinheiten einander gleich, so dass sich die folgende Gleichung ergibt:

Va + Vb = Vc + Vd

Das Ausgangssignal V eines Differentialverstärkers 13 (Fig. 3) an dem als Differentialeingangssignale Va + Vb und Vc + Vd liegen, ist gleich Null. Das Ausgangssignal des Verstärkers

14 ist dementsprechend gleich Null und das Ausgangssignal einer Linsenantriebseinrichtung 15 ist ebenfalls gleich Null (Fig. 2), so dass die Lage der Fokussierungslinse 9 unverändert bleibt.

Wenn das auftreffende Licht hinter der Aufzeichnungsfläche fokussiert wird, wie es in Fig. 5a dargestellt ist, d.h. wenn der Abstand zwischen der Aufzeichnungsfläche 4 und der Fokussierungslinse kürzer ist, ergibt sich eine Form des auftreffenden Lichtes auf der Lichtempfangsfläche des Lichtempfangselementes 12, wie sie in Fig. 5b dargestellt ist:. Va + Vb ist dann grosser Vc + Vd, so dass das Ausgangssignal V des Differentialverstärkers 13 ' kleiner als Null ist.

Wenn das auftreffende Licht vor der Aufzeichnungsfläche fokussiert wird, wie es in Fig. 6a dargestellt ist, dann ergibt sich eine Form des Lichtes auf der Lichtempfangsfläche, wie sie in Fig. 6b dargestellt ist. Daher ist CVa + Vb)4,_(vc + Vd)und V70.

Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 13, das der Form des Lichtstrahles auf der Lichtempfangsfläche des Lichtempfangselementes entspricht, dient daher als Fehlersignal, das durch den Verstärker 14 verstärkt und anschliessend in eine Verschiebungsinformation durch die Antriebsvorrichtung

15 umgewandelt wird, so dass die Lage der Fokussierlinse 9

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Um die Informationen richtig von der Platte zu lesen, müssen der bewegliche Spiegel 8 und die Fokussierlinse 9 der vertikalen Bewegung der Aufzeichnungsfläche und der Spur der Aussparungen 2 folgen, um die Lichtstrahlen auf die Aufzeichnungsfläche 4 und auf die Spur immer zu fokussieren. Um diesem Erfordernis zu genügen, ist eine Zylinderlinse 11 vor dem Brennfleck

de:s reflektierten Lichtstrahls von der Platte 1 vorgesehen und sind hinter der Linse 11 ein Fokussierlichtempfangselement 12 . . -.. _un(j _zwei Spurführungs-

lichtempfangselemente 17a und 17b vorgesehen. Die Lichtempfangselemente 17a und 17b sind an beiden Seiten des Lichtempfangselementes 12 angeordnet. Diese Elemente 12, 17a und 17b sind in Spurrichtung linear angeordnet. Das Fokussierlichtempfangselement 12 besteht

aus vier unabhängigen Lichtempfangseinheiten 12a, 12b, 12c und 12d_# wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Lichtempfangseinheiten 12a bis 12d sind so angeordnet, dass die Trennlinien der Einheiten unter einem Winkel von 45° zur mittleren Achse des Zylinders der Zylinderlinse verlaufen. Die Stelle auf der optischen Achse, an der die durch die Linse 11 hindurchgehenden Lichtstrahlen fokussiert werden, in einer Ebene, in der die Hauptlinien der Zylinderlinse liegen, unterscheidet sich von der in einer dazu senkrechten Ebene. Unter Verwendung dieses Prinzips wird die Form der Lichtstrahlen auf den Lichtempfangsflächen der vier Lichtempfang seinheiten 12a bis 12d aufgenommen und gemessen, um die Beziehung zwischen der Aufzeichnungsfläche 4 und dem Brennpunkt der Fokussierlinse 9 zu bestimmen.,

Die Lichtempfangsflächen der Lichtempfangseinheiten, sind insbesondere, an einer Stelle angeordnet, an der. dann, .we,nn der Brennfleck des durch die' Fokussierlinse _9 auftreffenden Lichtes richtig auf der Aufzeichnungsfläche der Platte 1 liegt, wie es in Fig. 4a dargestellt ist, das durch die Zylinderlinse 11 hindurchgehende reflektierte Licht im wesentlichen ein Quadrat bildet, wie es in Fig. 4b dargestellt

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über eine Halterung 16 gesteuert wird. D.h. mit anderen Worten, dass eine automatische Fokussiersteuerung erfolgt. Eine Spurführungseinrichtung 20 empfängt weiterhin die Ausgangssignale der beiden Lichtempfangselemente für das Spurführungslicht, die auf beiden Seiten des Empfangselementes 12 für das Fokussierungslicht linear in Spurrichtung der Platte 1 vorgesehen sein, um den beweglichen Spiegel 8 in Stellung zu bringen, wodurch eine Spurführungssteuerung erfolgt, um den fokussierten Lichtstrahl genau auf die Spur der Aussparungen 2 zu bringen.

Wenn bei der oben beschriebenen Fokussier- und Spurführungsservovorrichtung der fokussierte Lichtstrahl richtig auf der Spur der Aussparungen 2 liegt, d.h. wenn eine richtige Spurführung erfolgt, wird die Spur der Aussparungen 2 als dunkler Streifen auf eine gerade Linie projiziert, die die Mittelpunkte der Lichtempfangsflächen der Lichtempfangseinheiten 12a und 12b oder 12c und 12d verbindet. Solange somit eine Fokussierung durch die Fokussierungslinse erhalten wird, ist das Ausgangssignal des Differentialverstärkers an dem Va + Vb und Vc + Vd als Differentialeingangssignal liegen, gleich Null. Wenn die Spurführung nicht richtig ist, weichen jedoch die Eingangssignale Va + Vb und Vc + Vd voneinander ab, was zur Folge hat, dass ein Fehlersignal durch das Lichtempfangselement 12 erzeugt wird, tua die Servofokussierung entgegengesetzt zu te einfluss en.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, ist bereits vorgeschlagen worden, die Zylinderlinse 11 derart anzuordnen, dass die mittlere Achse des Zylinders unter 45° sur Spurrichtung der Platte 1 verläuft. Dieses Verfahren hat jedoch.noch den folgenden Nachteil: Da zwei Lichtempfangselemente 17a und 17b für das Spurführungslicht an beiden Seiten des Empfangselementes 12 linear in Spurrichtung der Platte

vorgesehen sind, und die mittlere Achse der Zylinderlinse

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unter 45° zur Spurrichtung der Platte 1 verläuft, können zwei Spurführungssteuerlichtstrahlen, die durch die Zylinderlinse 11 gehen, die Lichtempfangsflachen der beiden Lichtempfangselemente 17a und 17b nicht erreichen, so dass eine sog. Dreistrahlspurführungssteuerung nicht erfolgen kann. ,

Ziel der Erfindung ist daher eine Fokussier- und Spurführungsservovorrichtung für eine optische Informationslesevorrichtung, bei der die oben beschriebenen Schwierigkeiten überwunden sind.

Die erfindungsgentässe Fokussier- und Spurführungsservovorrichtung für eine optische Informationslesevorrichtung ist im Grundaufbau der herkömmlichen Vorrichtung ähnlich, wie "sie in Fig. 2 dargestellt ist. Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, liegt jedoch die mittlere Achse 11a des Zylinders der Zylinderlinse 11 unter 45° zur Spurrichtung der Aussparungen 2, die durch einen Pfeil Ä angegeben ist, d.h. zur Drehrichtung der Platte 1. Weiterhin sind die Lichtempfangselemente 12 für das Fokussierlicht . so angeordnet, dass die gerade Linien die die Mittelpunkte der Lichtempfangsflächen der Lichtempfangseinheiten 12a und 12b oder 12c und 12d verbinden, unter 45° zur Spurrichtung, die durch den Pfeil A angegeben ist, verlaufen, was bedeutet,, dass die gerade Linie, die die Mittelpunkte der Lichtempfangsflächen der Eichtempfangseinheifcen 12c und 12d verbindet, mit der mittleren Achse 11a der Zylinderlinse 11 zusammenfällt. Die paarweise angeordneten Spurführunrfslichtempfangselamente 17a und 17b sind längs einer Linie angeordnet, die einen Winkel 45° mit der mittleren Achse 11a bildet, so dass die Spurführungslichtempfangselemente 17a und 17b unter 90° zur Spurrichtung der Platte angeordnet sind.

Wenn bei einer in dieser Weise aufgebauten Servovorrichtung die Fokussierung richtig ist, fällt der Lichtstrahl von der

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Aufzeichnungsfläche 4 in Form von drei Lichtstrahlen 18a, 18b und 18c auf die Zylinderfläche der Zylinderlinse 11, die in Spurrichtung angeordnet sind, wie es durch drei schwarze Punkte in Fig. 7 dargestellt ist. Wenn die Brennweite der Zylinderlinse 11 f beträgt, dann ist der optimale Abstand D zwischen dem Hauptpunkt der Zylinderlinse 11 und der Lichtempfangsfläche des Lichtempfangselementes im allgemeinen gleich 2f (D = 2f) . Die drei Lichtstrahlen 18a, 18b und 18c auf der Zylinderfläche sind als Lichtstrahlen 19a, 19b und 19c auf einer Linie unter einem Winkel von 90° zur Spurrichtung auf der Lichtempfangsfläche angeordnet, die im Abstand D = 2f von der Zylinderlinse 11 angeordnet ist. D.h., dass der fokussierte Lichtstrahl 18a als Lichtstrahl 19a auf die Lichtempfangsfläche des Lichtempfangselementes 12 projiziert wird, während die Spurführungslichtstrahlen 18b und 18c als Lichtstrahlen 19b und 19c auf die Lichtempfangsflächen der Spurführungslichtempfangselemente 17a und 17b jeweils projiziert werden.

Aus dem Obigen ergibt sich, dass die Fokussierungssteuerung und die Spurführungssteuerung nach einem'Dreistrahlsystem genau dadurch erfolgen können, dass die Zylinderlinse 11 derart vorgesehen ist, dass ihre mittlere Achse 11a unter einem Winkel von 45° zur Drehrichtung der Platte 1 verläuft, dass die gerade Linie, die die Mittelpunkte der Lichtempfangsflächen der Lichtempfangseinheiten 12a und 12b oder 12c und 12d des Fokussierungslichtempfangsel°mentes 12 verbindet, mit der mittleren Achse Ilazusammenfällt und dass zwei Spurführungslichtempfangselemente 12a und 12b auf einer Linie vorgesehen sind, die einen Winkel von 45° zur mittleren Achse 11a bildet.

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Leerseite

Claims

A. GRÜNECKER

OIPL-!NG

H. KINKELDEY

DR-ING

W. STOCKMAlR

DH-INd · AeE (CALTECH)

K. SCHUMANN

DR RO=L HAT D(PU-PHYS

P. H. JAKOB

OtPL-ING

G. BEZOLD

OR HER MiST- 0(PU-CHEM

8 MÜNCHEN

MAXIMILfANSTRASSE

UNIVERSAL PIOUEER CORPORATION No. 4-1, Heguro 1-ch.ome, Meguro-ku, Tokyo/Japan

P 13 988 P/ht.

Servovorrichtung für eine optische Informationslesevorrichtung

PATE N Tu KSPRUCH

Servovorrichtung für eine optische Informationslesevorrichtung, gekennzeichnet. durch eine
Fokussierungslinse (9) zum Fokussieren eines Beleuchfcimgslichtstrahles auf der Aufzeichnungsfläche (4) einer Platte (D » durch einen beweglichen Spiegel (8), der dazu dient,, den Brennfleck des Beleuchtungslichtstrahles, der von der Fokussierungslinse (9) gebildet wird, auf die Spur der
Platte CD zu bringen, durch eine Zylinderlinse (ID/ clie so angeordnet ist, dass die mittlere Achse ihres Zylinders einen Winkel von 45° mit der Spurrichtung der Platte i4) bildet, um dadurch einen Lichtstrahl von der Aufzeichnungs-

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TELEFON (OSO) 9SS8G2

TELEX OS-2S38O

TELEGRAMMS MONAPAT

TELEKOPiEBER

fläche (4) durch die Zylinderlinse (11) gehen zu lassen, durch eine Fokussierungslichtempfangseinrichtung (12) aus vier getrennten Lichtempfangseinheiten (12a bis 12d) , deren Lichtempfangsflächen mit ihren Mittelpunkten auf zwei orthogonalen geraden Linien liegen, wobei die Fokussierungslichtempfangseinrichtung (12) einen durch die Zylinderlinse (11) gehenden Fokussierungssteuerlichtstrahl in einem Abstand empfängt, der zweimal so gross wie die Brennweite der Zylinderlinse ist, durch zwei Spurführungslichtempfangselemente (17a, 17b), die auf beiden Seiten der Fokussierungslichtempfangseinrichtung (12) derart vorgesehen sind, dass ihre Lichtempfangsflächen mit der Lichtempfangsfläche der Fokussierungslichtempfangseinrichtung (12) fluchten, und die linear angeordnet sind,so dass sie zwei Spurführungssteuerlichtstrahlen empfangen, durch eine Einstelleinrichtung (13, 14, 15), die dazu dient, den Brennfleck des Beleuchtungslichtstrahles, der von der Fokussierungslinse (9 ) gebildet wird, auf die Aufzeichnungsfläche der Platte (1) auf das Ausgangssigrial der Fokussierungslichtempfangseinrichtung (12) ansprechend zu bringen, und durch eine Einrichtung (20) , die die Lage des beweglichen Spiegels (8) auf die Ausgangssignale der beiden Spurführungslichtempfangselemente (17a und 17b) einsprechend so einstellt, dass der Brennfleck auf der Spur der Platte (1) liegt, wobei die Fokussierungslichtempfangseinrichtung (12) so angeordnet ist, dass eine der beiden geraden Linien mit der mittleren Linie des Zylinders der Zylinderlinse (11) zusammenfällt und wobei die beiden Spurführungslichtempfangselemente (17a, 17b) auf einer Linie angeordnet sind, die einen Winkel von 45° mit der mittleren Achse bildet.

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