DE3047822A1 - Vorrichtung zum auslesen optischer information - Google Patents

Vorrichtung zum auslesen optischer information

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Description

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HITACHI, LTD., Tokyo, Japan
Vorrichtung zum Auslesen optischer Information
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auslesen optischer Information, insbesondere zum Auslesen optischer Information von einer sogenannten optischen Scheibe.
Es gibt bereits eine Vorrichtung, bei der eine Leitrille auf einer optischen Scheibe vorgesehen und zusätzlich aufzuzeichnende Information aufgezeichnet wird durch Nachführen eines LichtflieCks entlang der Leitrille bei gleichzeitiger Modulierung der Lichtintensität des Lichtflecks. Ein derartiges Beispiel findet sich in der JP-OS 130 102/79, wobei die Leitrille vom Phasen-Typ mit einer Rillentiefe von λ/8 ist (Λ = Wellenlänge des Laser-Auslese-
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Bündels). Die Zusatz-Information wird intensitätsmäßig aufgezeichnet, indem Vertiefungen in einem dünnen Metall-Film ausgebildet werden, der auf die Oberfläche der Scheibe aufgedampft worden ist.
Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung sind eine Selbstfokussiereinrichtung zum Fokussieren des Laserbündels auf die Scheibe und eine Nachführeinrichtung zur Lageregelung eines konvergierenden Punkts (Flecks) des Laserbündels erforderlich, damit das Laserbündel entlang einer Leitrille nachgeführt wird.
Eine derartige Vorrichtung ist in Fig. 1 und 2 abgebildet.
Aus Fig. 1 ist folgendes ersichtlich:
Ein Laserbündel 2, emittiert von einer Laserlichtquelle 1, durchläuft einen Bündelteiler 3, einen Lichtumlenker 20 und eine Sammellinse 4 und wird dann auf eine Spur 5 einer optischen Scheibe 6 (von der nur ein Teil in Fig. 1 gezeigt ist) fokussiert. Das reflektierte Laserbündel durchläuft die Sammellinse 4 und den Lichtumlenker und wird dann auf eine Einrichtungs-Linse 7 wie eine Zylinderlinse durch den Bündelteiler 3 gerichtet. Die Zylinderlinse 7 ist unter einem Winkel von ca. 45 zur Richtung der Spur 5 geneigt, d. h. zur y-Richtung in Fig. 1.
Ähnlich ist ein Lichtdetektor 11 (zu dem das von der Zylinderlinse 7 durchgelassene Licht übertragen wird) so angeordnet, daß - vgl. Fig. 2 - eine von Grenzlinien 1 und (d. h. orthogonalen Achsen, die eine Lichtempfangsfläche in
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Copy
vier Abschnitte unterteilen) auf der Lichtempfangsfläche parallel zur y-Richtung von Pig. 2 angeordnet ist. Mit einer derartigen Anordnung wird erreicht, daß, wenn die Tiefe der Vertiefung von der Viertel-Wellenlänge des Laser-Auslesebündels abweicht, die Verteilung des reflektierten Lichts an der Spur asymmetrisch zur Spur erfolgt und daher nicht ein Fokussiersignal reflektiert.
In Fig. 2 ist das Fokussiersignal erzeugt durch Änderung in der Verteilung/der Lichtempfangsfläche (unterteilt in vier Abschnitte) des Lichtdetektors 11 zum Erfassen von Fehlfokussierung, wie durch eine Strichlinie in Fig. 2 angedeutet ist. D. h., es wird erzeugt auf der Grundlage eines Differenzsignals (bei einem Subtrahierer 14) zwischen einem Summensignal (bei einem Addierer 12) von Ausgangssignalen von den Lichtempfangsflächen-Abschnitten 11a und 11b und eines Summensignals (bei einem Addierer 13) von Ausgangssignalen von den Lichtempfangsflächen-Abschnitten 11c und 11d. Das Differenzsignal wird eingespeist in eine Schwing- oder Tauchspule 4, um eine Selbstfokussierung vorzunehmen. Ferner ist vorhanden ein Verstärker 15. Andererseits wird das Nachführsignal erzeugt auf der Grundlage eines Differenzsignals (bei einem Subtrahierer 18) zwischen einem Summensignal (bei einem Addierer 28) von Aus-
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gangssignalen den Lichtempfangsflächen-Abschnitten 11a und 11d und eines Summensignals (bei einem Addierer 29) von AusgangsSignalen von den Lichtempfangsflächen-Abschnitten 11b und 11c. Das resultierende Differenzsignal stellt das Spurabweichungs-Signal infolge der Verteilung des gestreuten Lichts dar. In Fig. 2 sind ferner zu sehen Addierer 12, 13, 28, 29, Differenzverstärker 14 und 18, ein Phasen-Kompensierer 15, eine Lichtablenker-Ansteuerschaltung 19 sowie ein Nachführ-Ablenker 20.
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Die derart erfolgende Gewinnung des Nachführsignals hat den Nachteil eines niedrigen Rauschabstands.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Auslesevorrichtung für optische Information zu schaffen, die genau ein Fokussier-Ablage-Signal erfassen kann, wobei insbesondere das Nachführsignal mit großem Rauschabstand erzeugt werden soll.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch Verwendung eines Differenzsignals zwischen dem Ausgangssignal von Lichtempfangsflächen-Abschnitten, die symmetrisch zu einer Richtung senkrecht zur Spurrichtung liegen, als das Nachführsignal, wenn das Nachführsignal aus einer Änderung im Verteilungsmuster von gebeugtem Licht auf einem Lichtdetektor mit den vier unterteilten Lichtempfangsflächen-Abschnitten zu erfassen ist.
Durch die Erfindung wird also eine Vorrichtung zum Auslesen optischer Information geschaffen, die einen Lichtdetektor mit einer Lichtempfangsfläche besitzt, die in vier Abschnitte durch transversale Achsen unterteilt ist, sowie eine Optik mit einer Zylinderlinse, die reflektiertes Licht von einer optischen Scheibe auf den Lichtdetektor wirft. Ein Differenzsignal zwischen Ausgangssignalen von den Lichtempfangsabschnitten an gegenüberliegenden Seiten der Achse parallel zu einer Informationsspur der optischen Scheibe bzw. der Achse quer zur Informationsspur wird als NachführSignal zum Nachführen entlang der Informationsspur benutzt.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Prinzip der Selbstfokussierung;
Fig. 2 das Blockschaltbild einer bestehenden Vorrichtung für Selbstfokussierung und Nachführung;
Fig. 3 und 4a bis 4d BündelVerteilungsdiagramme zur Erläuterung eines Prinzips der Erfindung;
Fig. 5a und 5b eine Beziehung zwischen Bündelmuster und Lichtdetektor;
Fig. 6 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Zunächst sei ein Prinzip der Erfindung erläutert.
Fig. 3 zeigt die gegenseitige Lage eines Lichtdetektors, einer Zylinderlinse und einer Gegenstandslinse. Im einzelnen sind ersichtlich eine optische Achse 50 einer Optik, eine Lxchtaustrittsblende 51 der Objektivlinse und eine Lxchtaustrittsblende 52 der Zylinderlinse; ferner ein Brennpunkt in Fokussierrichtung der Zylinderlinse sowie ein Brennpunkt der Gegenstandslinse. Dabei gilt definitionsgemäß für den Abstand von der Lichtaustrittsblende
zum Lichtdetektor 54 = 1
zum Brennpunkt 55 der Zylinderlinse =1', zum Brennpunkt 53 der Gegenstandslinse = 1.
Ein x-y-Koordinatensystem ist in einer Ebene auf der Lxchtaustrittsblende der Zylinderlinse definiert. Ein X-Y-Koordinatensystem ist definiert auf einer Fläche des Lichtdetek-
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tors 54.
Es gelten dann die folgenden Beziehungen zwischen χ und X, sowie y und Y:
X = ä*x (1)
Y = -by (2)
a = —j (3)
~ 1O - lf
b = -^n (4).
Ein Punkt (χ, y) in der Lichtaustrittsblende der Zylinderlinse wird auf einen Punkt (X, Y) nach den Umwandlungen gemäß den Formeln (1) und (2) projiziert.
Fig. 4a bis 4d zeigt die Art der Projektion:
Ein Kreis mit Fig. 4a in der x-y-Ebene erscheint als Ellipse oder Kreis in der X-Y-Ebene gemäß Fig. 4b entsprechend dem Amplitudenverhältnis von |a| und |b|. Dieser Umstand wird zur Erfassung der Fokussier-Ablage benutzt. Zwei Kreise, die symmetrisch relativ zu Achsen 61 und 62 liegen, die ihrerseits um 45 gegen die x- bzw. y-Achse in der x-y-Ebene von Fig. 4c geneigt sind, erscheinen in Fig. 4d in der X-Y-Ebene entsprechend den Formeln (1) und (2) in Abhängigkeit vom Amplitudenverhältnis von ja| und jb
Das Amplitudenverhältnis von j al und jbl ändert sich mit der Lage, die der Lichtdetektor einnimmt. Wenn diese näher zum Brennpunkt 55 ist, ist | a| kleiner als lb| (wie in Vollinie in Fig. 4b und Fig. 4d gezeigt), wenn sie näher zum Brennpunkt 53 ist, ist |ä j größer als |b| (in Strich-
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linie in Fig. 4b und 4d gezeigt) und wenn sie einen Punkt zwischen dem Brennpunkt 55 und der Lichtaustrittsblende 52 einnimmt, ist | ä | gleich |b | (wie in den Einpunkt-Linien von Fig. 4b und 4d gezeigt).
Die Zylinderlinse ist um 45° zur Spurrichtung geneigt. Wenn die Spurrichtung mit der Achse 61 gemäß Fig. 4c zusammenfällt, hat ein Verteilungsmuster des gebeugten Lichts zwei Kreise in der x-y-Ebene gemäß Fig. 4c.
Fig. 5a und 5b zeigen die Änderungen im Bündelmuster in der X-Y-Ebene und der X-Y-Ebene, wenn die Zylinderlinse um 45 zur Spurrichtung geneigt ist, wobei Fig. 5b insbesondere die Beziehung zwischen dem Lichtdetektor mit der vierfach unterteilten Lichtempfangsfläche und dem Muster des gebeugten Lichts zeigt, wenn es die Spur durchsetzt. Um genau das Fokussier-Ablagesignal zu erfassen, muß der Lichtdetektor an einem Ort positioniert werden, der die Beziehung ja| = |bj in bester Fokussierlage sichert. Zu diesem Zeitpunkt tritt die Verteilung des gebeugten Lichts auf dem Lichtdetektor entsprechend der Einpunkt-Linie in Fig. 5b auf. Ein Differenzsignal vom Lichtdetektor, der symmetrisch zur Richtung senkrecht auf der Spur angeordnet ist, bildet also das Nachführ-Signal.
Es sei nun anhand von Fig. 6 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, wobei mit Fig. 2 übereinstimmende Bezugszeichen entsprechende Bauelemente bezeichnen.
Die Trennlinien des Lichtdetektors, die vier Lichtempfangsabschnitte 11a, 11b, 11c und 11d definieren, sind parallel zu den Achsen 61 bzw. 62 angeordnet. Die Spurrichtung fällt mit der Achse 61 zusammen. Die Zylinderlinse
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(nicht gezeigt in Fig. 6) ist um 45° gegen die Achsen 61 und 62 geneigt. Das Fokusaier-Ablage-Signal wird erzeugt,indem die Ausgangssignale von den Lichtempfangsabschnitten 11a und 11c (die sich in bezug auf die Achse 61 gegenüberliegen und nicht zueinander benachbart sind) in einen Addierer 12' eingespeist, die Ausgangssignale von den Lichtempfangsabschnitten 11b und 11d (die sich in bezug auf die Achse 61 gegenüberliegen und nicht zueinander benachbart sind) in einen Addierer 13" und die Ausgangssignale von den Addierern 12' und 13" in einen Differenz-Verstärker 14* eingespeist werden, der seinerseits das Fokussier-Ablage-Signal erzeugt. Dieses Signal wird in einen Phasen-Kompensierer 15' eingespeist, um die Sehwingspule 4 anzusteuern.
Andererseits ist - wie oben beschrieben - das Verteilungsmuster des Nachführsignals symmetrisch zur Achse 62, die unter einem rechten Winkel zur Achse 61 liegt, die parallel zur Spurrichtung verläuft. Entsprechend wird das Nachführsignal erzeugt durch Einspeisen der Ausgangssignale von den Lichtempfangsabschnitten 11a und 11b in einen Addierer 28', das Einspeisen der Ausgangssignale von den Lichtempfangsabschnitten 11d und 11c in einen Addierer 29* und das Einspeisen der Ausgangssignale von den Addierern 28' und 29' in einen^Differenz-Verstärker 18', um dazwischen eine Differenz zu erzeugen. Dieses Differenzsignal wird in eine Lichtablenkschaltung 19' eingespeist, die den Lichtablenker 20 ansteuert, um das Nachführen zu bewirken.
Das Erfassen von Informationssignalen aus den Vertiefungen, die auf der Scheibe aufgezeichnet sind, kann erfolgen durch Vernüpfen der Ausgangssignale von den Lichtempfangsabschnitten 11a, 11b, 11c und 11d durch einen Addie-
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rer. Wahlweise kann es durchgeführt werden durch Ausnutzung von Unsymmetrie des gebeugten Lichts in Spurrichtung. Genauer gesagt, durch Auswertung von Unsymmetrie des gestreuten Lichts in Richtung tangential zur Drehung der Scheibe, auf der die Vertiefungen aufgezeichnet sind, wird ein Summensignal der Ausgangssignale von den Lichtempfangsabschnitten 11a und 11d in einem Addierer erzeugt, ferner ein Summensignal der Ausgangssignale von den Lichtempfangsabschnitten 11b und 11c in einem Addierer und ein Differenzsignal zwischen diesen Summensignalen in einem Subtrahierer.
Die vom Nachführsignal angesteuerten Einrichtungen umfassen den Lichtablenker (Galvanometerspiegel, A/O-Ablenker (akustooptischen Lichtablenker)) oder jede andere Einrichtung, die wirksam äen Lichtfleck bewegt. Z. B. kann die Einrichtung zum Bewegen der gesamten Optik ein Schwenkarm (wie in einer Magnetplatten-Einrichtung verwendet) oder ein Linearmotor sein.
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Claims (4)

  1. BEETZ-LAMPRECHT-BEETZ Steinsdorfstr. 10 ■ D-8000 München 22 Telefon (089) 227201 - .?27244 295910 Telex 522048 - Telegramm Allp;il<jnt Munr.hor!
    81-31.787P(3I.788H)
    Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt Dipl.-Ing. R. BEETZ sen.
    Dipl.-Ing K. LAMPRECHT Dr-Ing. R. BEETZ jr Rechtsanwalt Dipl Phys. Dr jur U HHIDRICH Dr.-Ing. W TIMPE Dipl. Ing. J. SIEGFRIED Priv. Doz Dipl-Chein. Dr. rnr nat. W SCIIMIIT MJMIAN
    18. Dez. 198o
    Ansprüche
    81-(A5246-O2)-HdSl
    13ÖÖ42/05Ö8
    ORIGINAL INSPECTED
    "-"2 - ' 30A7822
    ( 1y· Vorrichtung zum Auslesen optischer Information, mit
    - einer Laserbündelquelle,
    - einem Informationsaufzeichnungsträger einschließlich Spuren, die gespeicherte Information enthalten,
    - einer ersten Optik zur Projektion eines Laserbündels von der Laserbündelquelle auf eine Spur des Informationsauf Zeichnungsträgers ,
    - einem Lichtdetektor zum Erfassen eines von der Informationsspur abgeleiteten Laserbündels,
    - einer zweiten Optik zur Projektion des von der Informationsspur abgeleiteten Laserbündels auf den Lichtdetektor über ein optisches Glied mit der Punktion einer Ein:-Richtungs-Linse, und
    - einer ersten sowie einer zweiten Steuereinrichtung, die angesteuert von einem Ausgangssignal des Lichtdetektors die Lage der ersten Optik derart steuert, daß das Laserbündel auf den Aufzeichnungsträger fokussiert und das Laserbündel entlang der Informationsspur nachgeführt wird,
    - wobei:
    - das optische Glied derart angeordnet ist, daß eine optische Achse einen Winkel von ca. 45° mit der Richtung der Informationsspur bildet, und
    - der Lichtdetektor mindestens vier Lichtempfangsabschnitte aufweist, die symmetrisch zu Achsen quer zueinander angeordnet sind, wobei die eine der Achsen parallel zur Richtung der Informationsspur verläuft,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß die zweite Steuereinrichtung
    - ein Differenzsignal zwischen Summen-Signalen von Ausgangssignalen von den Lichtempfangsabschnitten (11a bis 11d) auf gegenüberliegenden Seiten der Achse quer zur Richtung (61) der Informations spur (5) eirpfängt.
  2. 2. Vorrichtung zum Auslesen optischer Information, mit
    - einer Laserbündelquelle,
    - einem Informationsaufzeichnungsträger einschließlich Spuren, die gespeicherte Information enthalten,
    - einer ersten Optik zur Projektion eines Laserbündels von der Laserbündelquelle auf eine Spur des Informationsauf Zeichnungsträgers ,
    - einem Lichtdetektor zum Erfassen eines von der Informationsspur abgeleiteten Laserbündels,
    - einer zweiten Optik zur Projektion des von der Informationsspur abgeleiteten Laserbündels auf den Lichtdetektor über ein optisches Glied mit der Funktion einer Ein-Rlchtuncrs-Linse/ ..und
    - einer ersten sowie einer zweiten Steuereinrichtung, die angesteuert von einem Ausgangssignal des Lichtdetektors die Lage der ersten Optik derart steuert, daß das Laserbündel auf den Aufzeichnungsträger fokussiert und das Laserbündel entlang der Informationsspur nachgeführt wird,
    - wobei:
    - das optische Glied derart angeordnet ist, daß eine optische Achse einen Winkel von ca. 45° mit der Richtung der Informationsspur bildet, und
    - der Lichtdetektor mindestens vier Lichtempfangsabschnitte aufweist, die symmetrisch zu Achsen quer zueinander angeordnet sind, wobei die eine der Achsen parallel zur Richtung der Informationsspur verläuft,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß die erste Steuereinrichtung
    - ein Differenzsignal zwischen Summen-Signalen von Ausgangs-Signalen von zugehörigen zwei nicht benachbarten Lichtempfangsabschnitten <11a- 11c; 11b, 11d) auf-gegenüberliegenden Seiten der Achse quer zur Richtung (61) der" Informationsspur (5) empfängt.
    130042/0585
    Γ4'_ * " 3Q47822
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
    - eine Einrichtung zur Erzeugung eines Summensignals der Ausgangssignale von den vier Lichtempfangsabschnitten (11a bis 11d),
    - wobei das Summensignal als ein Informationssignal dient.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
    - eine Einrichtung zur Erzeugung eines Differenzsignals zwischen den Summensignalen der Ausgangssignale von entsprechenden zwei der Lichtempfangsabschnitte (11a bis 11d), die in Richtung der Informationsspur angeordnet sind.
    42/05
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