DE3616331A1

DE3616331A1 - Optische lese-/wiedergabevorrichtung

Info

Publication number: DE3616331A1
Application number: DE19863616331
Authority: DE
Inventors: Hideo Toyokawa Aichi Suenaga; Toshio Aichi Sugiyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-05-20
Filing date: 1986-05-15
Publication date: 1986-11-20
Anticipated expiration: 2006-05-16
Also published as: JPS61264521A; DE3616331C2; US4779255A

Description

Hitachi, Ltd Ό 14. Mai 19 86

N 7024

Optische Lese-/Wiedergabevorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Steuern des Brennpunktes einer optischen Lese-/Wiedergabevorrichtung wie z. B. eines Kompaktplattenspielers (CD-Spielers), und insbesondere eine Astigmatismus-Methode unter Verwendung eines halbdurchlässigen Spiegels.

Systeme zum Erfassen des Brennpunktes einer optischen Lese-/ Wiedergabevorrichtung können durch Astigmatismus-Methoden dargestellt werden, welche einen halbdurchlässigen Spiegel benutzen, wie in der JP-OS 57013/1981 und JP-OS 167863/1984 offenbart ist. Entsprechend den konventionellen Astigmatismus-Methoden ist die Richtung der Brennlinie des Lichtpunktes auf dem Lichtdetektor im allgemeinen in vielen Fällen um 45° im Verhältnis zu einer Spur- bzw. Rillenrichtung geneigt (hiernach als Rille bezeichnet, welche auf der Plattenoberfläche gebildet ist, um die Daten zu speichern ), wie in Fig. 1 gezeigt. Fig. 1 illustriert die konventionelle Anordnung von Lichtdetektoren 10 und eine Brennpunktsignal-Detektorschaltung in einem Astigmatismus-System zum Erfassen des Brennpunktes. In diesem System ist die Richtung der Brennlinie (in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet) des Lichtpunktes um 45° im Verhältnis zu der Rillenrichtung 1 4 auf dem Lichtdetektor geneigt, und eine Teilungslinie (hiernach als Teile-in-vier-Linie bezeichnet) zum Aufteilen des Lichtdetektors 10 in vier Bereiche ist derart angeordnet, daß sie im Verhältnis zur Rillenrichtung 0° aufweist.

Im Falle des Systems mit halbdurchlässigem Spiegel jedoch, wenn die Neigung der Richtung der Brennlinie auf 45° einge-

stellt ist, definiert die Achse der Lichtemission der Laserdiode einen Winkel von 45° im Verhältnis zu einer Richtung, in welcher sich ein Aufnahmeelernent bewegt. Wenn darüberhinaus die Achse eines optischen Detektorsystems horizontal angeordnet ist im Verhältnis zu der Platte unter Verwendung eines reflektierenden Spiegels oder dgl., um die Dicke des Aufnahmeelements zu verringern, wird der Aufbau so komplex, daß es sehr schwierig wird, die optischen Teile zu montieren und ein Gehäuse zu formen, das die optischen Teile enthält.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eine Vorrichtung zu schaffen, welche frei von den oben erwähnten Unzulänglichkeiten ist, die Anordnung der optischen Teile in einer Ebene, die leichte Montage der Teile, eine leichte Konstruktion und Formgebung der Vorrichtung und eine Massenproduktion in kleinen Größen der Vorrichtung ermöglicht.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist die Neigung der Richtung der Brennlinie gemäß der Erfindung so gewählt, daß sie 0° 2Q im Verhältnis zur Rillenrichtung aufweist oder parallel zur Rillenrichtung angeordnet ist, und die Teile-in-vier-Linie des Lichtdetektors ist derart angeordnet, daß sie 45° oder nahezu 45° im Verhältnis zur Rillenrichtung beträgt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung tfon Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:

oQ Fig. 1 einen Schaltplan einer Brennpunktsignal-Detektorschaltung in einer konventionellen Vorrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Anordnung der

optischen Teile in einer Vorrichtung gemäß einer or Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 einen Schaltplan einer Brennpunktsignal-Detektorschaltung gemäß der Ausführungsform der vorliegen-

-'s

den Erfindung,

Fig. 4 eiiE Draufsieht auf eine Plattenformebene,

Fig. 5 Diagramme der Wellenformen der Brennpunktfehlerbis 7 signale und

Fig. 8 ein Diagramm einer Wellenform eines Plattendatensignals.

Um die oben erwähnten Unzulänglichkeiten gemäß der vorliegenden Erfindung zu eliminieren, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 klar wird, ist die Richtung einer Brennlinie (in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet) zwischen den beiden Brennlinien eines Lichtpunktes so eingestellt, daß sie 0° in Bezug zur Rillenrichtung beträgt oder parallel mit der Rillenrichtung auf dem Lichtdetektor ist ( die andere Brennlinie ist natürlich rechtwinklig zur Rillenrichtung angeordnet, und nur eine Brennlinie wird hiernach der Einfachheit halber beschrieben), und die Teile-in-vier-Linie des optischen Detektors ist unter einem Winkel von 45°+ 10° im Verhältnis zur Rillenrichtung auf der Plattenoberfläche angeordnet. Dies ermöglicht eine Anordnung der optischen Teile in der gleichen Ebene und eine Vereinfachung der Form des Aufnahmeelements. Mit der oben erwähnten Lichtdetektoranordnung taucht jedoch ein neues Problem auf, wie unten beschrieben. Die vorliegende Erfindung löst dieses neue Problem durch ein Verfahren, das unten beschrieben wird.

Wenn die Lichtdetektoren gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 3 gezeigt,angeordnet sind, treten Unzulänglichkeiten auf, wie unten beschrieben. .

(1) Wenn ein Lichtpunkt die Muldenfolgen, welche in den Rillen auf der Plattenoberfläche gebildet sind, abtastet, entwickelt sich ein Brennpunktfehler auf einem Teil zwischen der Rille und einem Spiegelteil, welcher zwischen der Rille und der Nachbarrille besteht.

- f-io

(2) In einem Nachlaufsystem, welches die Objektivlinse steuert, wird ein Brennpunktfehler erzeugt, wenn die Objektivlinse der Nachlaufrichtung folgt.

(3) Uenn die Platte Defekte (wie z. B. Blasen, Fingerabdrücke, Kratzer und dgl., welche das Licht streuen) in der Schutzform aufweist, wird die Fähigkeit, der Rille zu folgen, beeinträchtigt.

In Bezug auf den oben unter (1) erwähnten Defekt kann der Brennpunktfehler z. B. auf kleiner als 0,3μπι reduziert werden, selbst wenn die Platte einen Modulationsgrad von größer als 60% aufweist, mit Hilfe einer geeigneten Einstellung der Empfindlichkeit zum Erfassen des Brennpunktfehlers.

In Bezug auf den oben unter (2) erwähnten Defekt kann der Brennpunktfehler auf einen vernachläßigbar kleinen Wert reduziert werden.durch Erhöhen der Genauigkeit des Förderns des Aufnahmeelements und durch Minimieren der Positionsabweichung zwischen der Objektivlinse und einem optischen System, unterschiedlich von der Objektivlinse, welches das Aufnahmeelement bildet.

In Bezug auf den Defekt (3) wurde entdeckt, daß der Brennpunktfehler erheblich verbessert werden kann, wenn die Abweichung elektrisch in einen Brennpunkt-Regelkreis gemäß der vorliegenden Erfindung eingeführt wird. Die Verbesserung der Fähigkeit zum Folgen der Platte mit einem Defekt der unter (3) erwähnten Art wird nunmehr im einzelnen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.

Als repräsentatives Beispiel wird im nachfolgenden der Fall betrachtet, in welchem Staub auf der Plattenoberfläche haftet. Fig. 4 zeigt die Beziehung der Position zwischen einem Lichtpunkt 12 und Staub 11 auf der Oberfläche der Schutzform der Platte. Der Staub 11 auf der Oberfläche der Schutzform tritt durch einen Teil (A) des Lichtpunktes auf der Formoberfläche in der Folge von P. ,P„, P₃ hindurch, wenn die Wiedergabe der

2_ Platte fortgesetzt wird. Wenn die Wiedergabe weiter fortgesetzt wird, tritt der Staub durch die Teile (B) und (C) in der gleichen Weise , wie oben erwähnt, hindurch, und schließlich verläuft der Staub außerhalb des Lichtpunktes. Die Fig. 5 bis 7 illustrieren Brennpunktfehlersignale für den Fall, wenn der Staub den Lichtpunkt passiert hat. Die Diagramme (A) (B) und (C) der Fig. 5 bis 7 repräsentieren die Fälle entsprechend den Teilen (A), (B) und (C) der Fig. 4. Die ausgezogene Linie stellt Wellenformen dar, wenn die iQ Objektivlinse, welche immer einen Brennpunkt auf der Platte bildet, simuliert wird, und die gestrichelte Linien stellen praktische Reaktionen des Regelkreises dar.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm der Wellenformen, welche mit der Lichtdetektoranordnung gemäß dem üblichen Stand der Technik erzielt werden, und Fig. 6 ist ein Diagramm der Wellenformen, welche mit der Lichtdetektoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden. Entsprechend der herkömmlichen Ausführungsform, gezeigt in Fig. 5, wird die Störung im

2Q Brennpunktfehlersignal, welche durch den Staub verursacht wird, ein Maximum, wenn der Staub durch die Teile (A) und (C) hindurch tritt, wobei die Störung in einer S-Form erzeugt wird. Die Objektivlinse wird daher in einer gegebenen Richtung in einem Teil P₁ defokussiert und wird dann in der

2g entgegengesetzten Richtung defokussiert, wenn der Staub zu einem Teil P₃ nach Passieren eines Teiles P₂ kommt. Die Defokussierung der Objektivlinse wird also korrigiert. Im Falle der Fig. 6 ist die Störung in dem Brennpunktfehlersignal, welches durch den Staub verursacht wird, klein, wenn der

₃q Staub die Teile (A) und (C) passiert, und nimmt ein Maximum an, wenn der Staub den Teil (B) passiert, wobei die Störung in einer W-Form erzeugt wird. Daher wird die Objektivlinse in einer gegebenen Richtung in einem Teil Έ, defokussiert, und wird in der gleichen Richtung wie derjenigen des Teiles

g₅ P. beschleunigt, wenn der Staub nach Passieren des Teiles P_ zum Teil P₃ kommt. Nach Passieren des Staubes ist die Objektivlinse stark defokussiert. In Abhängigkeit von der Staubgröße wird die Objektivlinse daher defokussiert, bis

kein Modulationsgrad besteht. Daher besteht für einen ausgedehnten Zeitabschnitt kein Nachlaufsignal, und es ist nicht mehr möglich, der Datenrille zu folgen.

Dies ist der Defekt, welcher der Lichtdetektoranordnung der Fig. 3 inhärent ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der oben erwähnte Defekt durch elektrisches Ab- bzw. Einführen der Abweichung in den Brennpunktregelkreis verbessert, der mit der Brennpunktdetektorschaltung, gezeigt in Fig. 3, einer optischen Plattenvorrichtung verbunden ist, welche das optische System dieser Lichtdetektoranordnung benutzt. Wenn die Abweichung z. B. einer Abweichungsklemme 9 der Fig. 3 elektrisch zugeführt wird, verändern sich die in Fig. 6 gezeigten Wellenformen in die Brennpunktfehlersignal-Wellenformen, gezeigt in Fig. 7..Im nachfolgenden wird der Fall beschrieben, in welchem der Staub durch den Teil (B) hindurchtritt . Wenn die Abweichung abgeführt bzw. berücksichtigt wird, ist die Abweichung der Brennpunktverschiebung'., die ständig während der Wiedergabe erzeugt wird, allgemein durch ψ markiert. Wenn der Staub im Mittelpunkt des Lichtpunktes ankommt, verringert sich ein Plattendatensignal 13, welches zum Zeitpunkt der Wiedergabe mit einer Lichtmen^.e (X reproduziert wird, auf eine Lichtmenge /j , wie durch den Teil P₂ in Fig. 8 angezeigt ist. Demzufolge verringert sich die Verstärkung des Brennpunktregelkreises proportional hierzu, und das Brennpunktfehlersignal steigt an auf Grund der Abweichung bzw. der Verschiebung wie im Teil P_ in der Signalwellenform, wenn der Staub den Teil (B) in Fig. 7 passiert.

Wenn daher ein Zeitpunkt, zu welchem der Staub den Teil (B) passiert, betrachtet wird, kann eine Störung im Brennpunktfehlersignal in den Teilen R₁ und P₀,verursacht durch den Staub, durch eine Abweichungsspannung korrigiert werden, abgeführt im Teil P₀ unter Verwendung z. B. der Einrichtung, gezeigt in Fig. 2. Die Folgefähigkeit an defekten Teilen der Platte kann daher stark verbessert werden, d.h. kann mehr verbessert werden als bei der konventionellen Lichtdetektor-

anordnung, gezeigt in Fig. 1.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben. Fig. 2 zeigt ein 5 optisches. System einer optischen Lese-/Wiedergabevorrichtung gemäß dieser Ausführungsform. Die Lichtmenge eines Laserstrahles, der in der X-Richtung von einer Halbleiter-Laserdiode 1 ausgesandt wird, wird nahezu durch einen halbdurchlässigen Spiegel 2 halbiert, um 90° in die Z-Richtung um-

-,Q geleitet und fällt auf eine Kollimator linse 3, um kollimiert zu werden. Der kollimierte, d.h. ein parallel ausgerichteter Laserstrahl wird durch einen reflektierenden Spiegel 4 um 90° in die Y-Richtung umgelenkt, passiert eine Objektivlinse 5, fällt auf eine Platte 6, welche ein Datenaufzeichnungs-

jc medium ist, liest die Daten, die gespeichert sind, hierdurch reflektiert , wird auf dem oben erwähnten Lichtweg zurückgeführt und erreicht den halbdurchlässigen Spiegel 2. Ungefähr eine Hälfte der Lichtmenge passiert dann den halbdurchlässigen Spiegel 2 und fällt auf einen Lichtdetektor 7, wo die gelesenen Daten in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Gemäß dieser Ausführungsform besteht das Merkmal darin, daß die Richtung der Brennlinie durch den Astigmatismuseffekt des halbdurchlässigen Spiegels 2 auf 0° eingestellt ist im Verhältnis zu der wirksamen Rillenrichtung der Platte oder

2g parallel hierzu, und daß die Richtung der Teile-in-vier-Linie des Lichtdetektros 7 ungefähr 45° - 10° im Verhältnis zu der effektiven Rillenrichtung der Platte angeordnet ist. Daher können die Halbleiter-Laserdioden 1, der halbdurchlässige Spiegel 2, die Kollimatorlinse 3, der reflektierende Spiegel

₃Q 4 und der Lichtdetektor 7 in der gleichen Ebene, welche parallel zur Plattenoberfläche ist, angeordnet werden, was zu einer Vereinfachung der Montage der optischen Teile, des Aufbaus eines Mechanismus zum Zuführen des optischen Bildes, der Form eines Gehäuses der optischen Lesevorrichtung, in welchem die optischen Teiüe enthalten sind, der Formgebung des Gehäuses und einer Massenproduktion der optischen Lesevorrichtung in kleiner Größe beiträgt.

-X-/IO

In Fig. 3 ist die Brennpunktfehlerdetektorschaltung gemäß dieser Ausführungsform gezeigt, in welcher die Summen der entgegengesetzten Detektoren des Lichtdetektors 7, in Fig. in vier geteilt, durch einen Operationsverstärker 8 subtrahiert werden, um ein Brennpunktfehler-Nachweissignal zu erhalten. Hierbei werden die Defekte, welche entstehen, wenn die Richtung der Teile-in-vier-Linie in der Lichtdetektoranordnung dieser Ausführungsform auf 45° im Verhältnis zu der effektiven Rillenrichtung der Platte eingestellt ist, eliminiert durch Abführen der Abweichungsspannung 19 in die Abweichungsklemme 9 der Fig. 3, wie früher erwähnt.

Wie für das oben erwähnte optische System dieser Ausführungsform wird die Abweichungsspannung in die Brennpunktfehler- detektorschaltung, wie in Fig.. 3 gezeigt, abgeführt, so daß der Laserstrahl auf der Datenoberfläche der Platte fokussiert wird. Wenn der Laserstrahl auf der Rille der Plattenoberfläche fokussiert wird durch Steuern des Lichtdetektors, um sich längs der Lichtachse des Detektors zu verschieben, ist der Lichtpunkt auf den Eichtdetektoren nicht gleichmäßig auf die in vier geteilten Detektoren verteilt, sondern ist normalerweise um einen bestimmten Abstand innerhalb eines erfaßbaren ümfanges des Lichtdetektors defokussiert (in dieser Ausführungsform wird ungefähr 1 , 4μΐη als Verschiebungsbetrag der Objektivlinse errechnet). Entsprechend dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erhält man eine Wiedergabevorrichtung einer optischen Platte, welche Signale von der Platte in gutem Zustand wiedergeben kann und welche eine ausreichende Nachfolgefähigkeit aufweist, selbst für Defekte in der Schutzform der Scheibe.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung könnaidie optischen Teile in einer Ebene angeordnet werden, was zur Vereinfachung der Montage der optischen Teile, des Aufbaus eines Gehäuses, in welchem die optischen Teile enthalten sind, und zu einer einfachen Formgebung des Gehäuses beiträgt. Daher können die optischen Lese-/Wiedergabevorrichtungen in einer kleinen Größe massenproduziert werden. Darüberhinaus ist es möglich,

in kostengünstiger Weise eine optische Plattenvorrichtung zu schaffen, welche eine gute Nachfolgefähigkeit für die defekte Scheibe aufweist, welche der Rille selbst dann folgen kann, wenn Staub auf der Plattenoberfläche ist, der größer als 1 mm im Durchmesser ist.

Die vorliegende Erfindung kann außerdem einer optischen Lese-/ Wiedergabevorrichtung angepaßt werden, welche keinen reflektierenden Spiegel aufweist und welche vertikal relativ zur Platte angeordnet ist, wodurch es möglich ist, eine optische Lese-/Wiedergabevorrichtung mit weiter reduzierten Kosten zu schaffen.

Darüberhinaus kann die Lichtdetektoranordnung der vorliegenden Erfindung an andere Astigmatismussysteme als das Astigmatismussystem mit halbdurchlässigem Spiegel angepaßt werden, um verbesserte Nachfolgefähigkeiten für die defekten Scheiben zu erzielen.

Claims

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE BARDEHLE · PAGENBERG -OÖSJ · ALH=NBU-RG rvFROHWITTER RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS JOCHEN PAGENBERG dr. jur. ll. μ harvard·· HEINZ BARDEHLE dipi_-ing. BERNHARD FROHWITTER dipl-inc.» WOLFGANG A. DOST dr., dipl-chem. JÜRGEN KROHER dr. jur.ll.m.queens univ.· UDO W. ALTENBURG dipl-phys. BERNHARD H. GEISSLER dipl-phys. dr. jur. MCL(GWU). AUCH RECHTSANWALT* UND US ATTORNEY AT LAW" OCIgOOI POSTFACH 860620 8000 MÜNCHEN 86 nJ U IUOvJ I TELEFON (089)980361 TELEX 522 791 padd TELEFAX (089)9897 63 HYPOBANK MUC 6860130600 (BLZ 7OO200O1) PGA MUC 387 37-808(BLZ 70010080) BÜRO GALILEIPLATZ 1. 8000 MÜNCHEN 80 datum . 14. Mai 1986 N 702 4 Al/fa Patentansprüche

1. Optische Lese-Aiiedergabevorrichtung mit einem lichtemittierenden Element, einem halbdurchlässigen Spiegel, welcher auf einem Weg des Lichtstrahls angeordnet ist, der von dem lichtemittierenden Element ausgesandt wird, um den Lichtstrahl zu führen, einer Objektivlinse, welche den Brennpunkt des Lichtstrahls auf einer Rille abbildet, die auf der Oberfläche der Platte gebildet ist, und einem Lichtdetektor, welcher die Daten auf der Platte mit Hilfe des Lichtstrahls liest, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung einer der Brennlinien, welche durch den Astxgjnatismuseffekt des halbdurchlässigen Spiegels (2) erzeugt werden, parallel zu

der Richtung der auf der Oberfläche der Platte -(6) gebildeteten Rille verläuft.

2. Optische Lese-Aiiedergabevorrichtung gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung einer Teile-in-

vier-Linie des Detektors (7) unter 45° im Verhältnis zu der Richtung der Rille auf der Oberfläche der Platte (6) angeordnet ist und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, so daß der Lichtpunkt, welcher von dem Lichtstrahl· auf

dem Lichtdetektor gebildet wird, nicht gleichmäßig auf den vier geteilten Bereichen des Lichtdetektors verteilt ist, wenn der Laserstrahl auf der Rille fokussiert ist.

3. Optische Lese-Vwiedergabevorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um ein Abweichungssxgnal einem mit dem Detektor (7) verbundenen Brennpunktregelkreis zuzuführen, so daß der Lichtstrahl auf der Rille fokussiert wird. 10