DE3733422A1

DE3733422A1 - Optischer aufnehmer

Info

Publication number: DE3733422A1
Application number: DE19873733422
Authority: DE
Inventors: Susumu Nomura
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1987-10-02
Publication date: 1988-05-05
Also published as: JPS6358321U; JPH0626972Y2; GB2196115A; GB8723200D0; US4815060A; GB2196115B

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Aufnehmer, der zum Aufzeichnen und zum Wiedergeben von Daten in digitaler Form geeignet ist.

Die Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Fotodetektors in einem herkömmlichen optischen Aufnehmer. Der Fotodetektor 6 ist in die Bereiche 11, 12, 13 und 14 durch drei Trennlinien unterteilt. Die Ausgänge der inneren Bereiche 11 und 12 werden an eine Additionsschaltung 15 angelegt, wobei die Ausgänge der äußeren Bereiche 13 und 14 an die Additionsschaltung 16 geführt werden. Die Differenz zwischen den Ausgängen der Additionsschaltungen 15 und 16 werden von einem Differenzverstärker 19 errechnet. Ein optisches Element, wie z.B. eine Zylinderlinse, verursacht einen Astigmatismus beim Lichtstrahl, der zu dem Fotodetektor gelangt. Die Breite (die Summe der Breiten) der Bereiche 11 und 12 ist so festgelegt, daß der Ausgang des Differenzverstärkers 19 Null ist, wenn das optische System auf ein Objekt fokussiert ist. Wenn das optische System nicht fokussiert ist, wechselt der Abschnitt des Lichtstrahls auf dem Fotodetektor von einem Kreis in eine vertikale oder horizontale längliche Ellipse. Der Ausgang des Differenzverstärkers 19 kann daher als Fokusfehlersignal nach dem sogen. "Astigmatismus-Prinzip" eingesetzt werden.

Andererseits werden die Ausgänge der Bereiche 11 und 13 auf der linken Seite an eine Additionsschaltung 17 weitergegeben, während die Ausgänge der Bereiche 12 und 14 auf der rechten Seite an die Additionsschaltung 18 gelangen. Die Differenz zwischen den Ausgängen der Additionsschaltungen 17 und 18 wird von einem Differenzverstärker 20 errechnet. Im Spurfehlerzustand, d.h. in dem Zustand, in dem der Mittelpunkt einer Vertiefung, die auf der Platte ausgebildet ist, nicht von einem Lichtstrahl belichtet wird, werden die Lichtmengen, die von der Vertiefung gebrochen werden (die Vertiefung ist durch gestrichelte Linien in der Figur dargestellt) unterschiedlich. Im Ergebnis führt dies dazu, daß eine Differenz zwischen den Ausgängen der Addierschaltungen 17 und 18 erhalten wird, die das Spurfehlersignal wiedergibt. Diese, im Stand der Technik bekannte Technik nennt man das "Push-Pull-Prinzip".

Wenn in Abhängigkeit von dem Spurfehlersignal die Objektivlinse (nicht gezeigt) senkrecht zur Spur bewegt wird, wandert der Lichtstrahl auf dem Fotodetektor 6 in Richtung S senkrecht zur Richtung T. Als Ergebnis davon erhält das Fokusfehlersignal und das Spurfehlersignal andere als die wahren Fehlerbestandteile, so daß es unmöglich ist, eine Fokussteuerung und eine Spursteuerung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.

Die Erfindung will diese Probleme lösen. Um diese Probleme zu lösen, schlägt die Erfindung vor, den Fotodetektor in vier Bereiche mit Hilfe von drei parallelen Trennlinien zu unterteilen, wobei die Richtung einer Spur bezüglich der Trennlinien so festgelegt ist, daß die Auswirkungen des an einer Spur gebrochenen Lichtes auf der Scheibe in dem Fokusfehlersignal ausgelöscht sind.

Genauer gesagt, schafft die Erfindung einen optischen Aufnehmer, der umfaßt:
eine Lichtquelle,
eine Objektivlinse zur Fokussierung eines Lichtstrahls, der von einer Lichtquelle abgegeben wird, auf eine Platte, einen Fotodetektor, der den an der Platte reflektierten Lichtstrahl aufnimmt, wobei der Fotodetektor in einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Bereich durch drei parallele Trennlinien unterteilt ist. Desweiteren ist eine optische Einrichtung zur Astigmatisierung des Lichtstrahls, der auf den Fotodetektor fällt, vorgesehen. Ein erster Differentialverstärker empfängt ein Signal, das durch Addition der Ausgänge der ersten und zweiten Bereiche, die die inneren Bereiche der Fotodetektoren sind, erhalten wird und der ein Signal empfängt, das durch Addition der Ausgänge der dritten und vierten Bereiche, die die äußeren Bereiche des Fotodetektors sind, erhalten wird und der in Abhängigkeit davon ein Fokusfehlersignal erzeugt. Ein zweiter Differentialverstärker erhält wenigstens einen der Ausgänge der ersten und dritten Bereiche und wenigstens einen der Ausgänge der zweiten und vierten Bereiche und erzeugt in Abhängigkeit davon ein Spurfehlersignal. Die Summe der Breiten der ersten und zweiten Bereiche wird so festgelegt, daß das Fokusfehlersignal Null ist, wenn der Lichtstrahl auf die Platte fokussiert ist. Die Bewegungsrichtung einer Spur wird bezüglich der Trennlinien so geneigt, daß die Differenz zwischen den gebrochenen Lichtkomponenten an der Spur in den ersten und dritten Bereichen und die Differenz zwischen den gebrochenen Lichtkomponenten an der Spur in den zweiten und vierten Bereichen Null wird oder wenigstens ein Minimum annimmt. Die Bewegungsrichtung des Lichtstrahls während der Nachführung ist parallel zu den Trennlinien.

Der Fotodetektor, der das astigmatisierte Licht nachweist, ist durch drei parallele Trennlinien in vier Bereiche unterteilt, so daß eine Fokussteuerung unter Anwendung des Astigmatismusverfahrens durchgeführt werden kann. Die Richtung der nachgeführten Spur ist bezüglich der Trennlinien so geneigt, daß die Anteile des an der Spur gebrochenen Lichts, die in den ersten und dritten Bereich fallen, betragsmäßig gleich sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Erklärungsdiagramm der Anordnung eines herkömmlichen Fotodetektors,

Fig. 2 zeigt ein Erläuterungsdiagramm, das eine erfindungsgemäße Fotodetektoranordnung zeigt und

Fig. 3 ist ein Erläuterungsdiagramm, das einen optischen Aufnehmer unter Verwendung des erfindungsgemäßen Fotodetektors zeigt.

Das Diagramm der Fig. 3 dient dazu, die Funktionsprinzipien der optischen Aufnehmervorrichtung nach der Erfindung zu erläutern. In der Fig. 3 bezeichnet 1 eine Lichtquelle, beispielsweise einen Halbleiterlaser. Der von der Lichtquelle emittierte Lichtstrahl trifft auf einen Strahlteiler 2. Der durch den Strahlteiler 2 hindurch getretene Lichtstrahl wird auf die Platte 4 mit Hilfe eines Objektivs 3 fokussiert. Der an der Platte 4 reflektierte Lichtstrahl tritt durch das Objektiv 3 auf den Strahlteiler 2, wo er reflektiert wird. Der so reflektierte Lichtstrahl tritt durch ein optisches Element, nämlich eine Zylinderlinse 5, wo er astigmatisiert wird. Der so astigmatisierte Lichtstrahl wird vom Fotodetektor 6 nachgewiesen. Wie im Falle des Fotodetektors 6 der Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Fotodetektor 6 nach der Erfindung in vier Bereiche 11, 12, 13 und 14 durch drei parallele Linien, wie in Fig. 2 gezeigt, unterteilt. Da der Lichtstrahl durch die Zylinderlinse 5 astigmatisiert ist, ist der Bildpunkt auf dem Fotodetektor 6 im wesentlichen kreisförmig, wenn der Strahl auf der Scheibe 4 fokussiert ist. Jedoch wird der Bildpunkt elliptisch, wobei entweder in vertikaler oder horizontaler Richtung eine Verlängerung stattfindet, wenn die Platte 4 nicht im Fokuspunkt liegt (wenn die Platte entweder vor oder hinter dem Fokus liegt).

Die Ausgänge der Bereiche 11 und 12 werden an eine Addierschaltung 15 angelegt, während die Ausgänge der Bereiche 13 und 14 an eine Addierschaltung 16 gelangen. Die Differenz zwischen den Ausgängen der Addierschaltungen 15 und 16 wird von einem Differentialverstärker 19 errechnet. Die Summe der Breiten der Bereiche 11 und 12 ist so festgelegt, daß der Ausgang des Differenzverstärkers 19 zu Null wird, wenn die Platte 4 im Fokus liegt. Wenn demnach die Platte 4 weg vom Fokus bewegt wird, erzeugt der Differenzverstärker 19 ein Ausgangssignal, dessen Betrag der Bewegung der Platte 4 von der Fokuslage weg entspricht. Der Ausgang des Differenzverstärkers 19 kann daher als Fokusfehlersignal verwendet werden und es kann die Lage der Objektivlinse entsprechend diesem Fokusfehlersignal gesteuert werden.

Die Ausgänge der Bereiche 11 und 13 auf der linken Seite des Fotodetektors 6 werden an eine Addierschaltung 17 weitergegeben, während die Ausgänge der Bereiche 12 und 14 auf der rechten Seite des Fotodetektors an die Addierschaltung 18 gelangen. Der Unterschied zwischen den Ausgängen der Addierschaltungen 17 und 18 wird von einem Differenzverstärker 20 errechnet. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers wird als Spurfehlersignal verwendet. Die bisher beschriebene Anordnung entspricht der herkömmlichen Fotodetektoranordnung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Jedoch anders als in den Lösungen nach dem Stand der Technik wird bei dem Fotodetektor nach der Erfindung die Spurbewegungsrichtung T so gewählt, daß ein Winkel R bezüglich der Trennlinien und der Bewegungsrichtung der Objektivlinse 3 erhalten wird, d.h., die Richtung S der Bewegung des Lichtpunktes auf dem Fotodetektor 6 ist parallel zu den Trennlinien. Anders gesagt, bewegt sich der auf die Platte gerichtete Strahl unter Bildung eines Winkels R bezüglich der Spurrichtung und die Sinuskomponente in der Bewegungsrichtung wird zur Durchführung des Spursteuerbetriebs eingesetzt. Da dann der Strahl auf dem Fotodetektor 6 sich entlang der Trennlinien bewegt, beeinflussen sich der Spurfehler und der Fokusfehler nicht nachteilig.

In dem Fall, in dem die Bewegungsrichtung der Objektivlinse 3 nicht senkrecht zur Spur ist, werden Zitteranteile in den wiedergegebenen Signalen erscheinen. Das bedeutet, unter der Annahme, daß die Bewegungsrichtung des Strahls auf der Platte d sei, daß die Zitterkomponenten in den Abspielsignalen bei Vorlauf des Strahls oder bei Nachlauf des Strahls um einen Abstand d×CoS R in der Spurrichtung erscheinen. Diese Zitteranteile können jedoch in Fällen ausreichend korrigiert werden, in denen die aufgezeichneten und abgespielten Signale digitale Signale, wie im Fall von CD-Platten (Kompaktdisk) sind.

Die Anteile des auf einer Spur gebrochenen Lichts (durch die Schattierung in der Fig. 2 angedeutet) sind symmetrisch zueinander bezüglich der Richtung T. Abhängig vom Winkel R können die Anteile des gebrochenen Lichts das Fokusfehlersignal nachteilig beeinflussen. Daher wird erfindungsgemäß der Winkel R so festgelegt, daß der Unterschied zwischen den gebrochenen Lichtanteilen in den Bereichen 11 und 13 und der Unterschied zwischen den gebrochenen Lichtanteilen in den Bereichen 12 und 14 beide zu Null werden oder wenigstens ein Minimum annehmen. Mit anderen Worten, wird der Winkel R so festgelegt, daß der Ausgang des Bereichs 11 der gleiche oder nahezu der gleiche ist, wie der Ausgang des Bereichs 13 und der Ausgang des Bereichs 12 der gleiche oder nahezu der gleiche ist wie der Ausgang des Bereichs 14. Durch die Festlegung des Winkels R in dieser Art und Weise lassen sich nachteilige Auswirkungen des gebrochenen Lichts an der Spur auf das Fokusfehlersignal eliminieren oder zumindest minimieren.

Das Spurfehlersignal kann unter Verwendung der Differenz zwischen den Ausgängen der Bereiche 11 und 12 oder der Differenz zwischen den Ausgängen der Bereiche 13 und 14 erhalten werden.

Aus der oben genannten Beschreibung wird deutlich, daß der optische Aufnehmer nach der Erfindung eine Lichtquelle aufweist, eine Objektivlinse, die den Lichtstrahl von einer Lichtquelle auf eine Platte fokussiert, einen Fotodetektor, der den an der Platte reflektierten Lichtstrahl nachweist, wobei der Fotodetektor in vier Bereiche durch drei parallele Unterteilungslinien unterteilt ist, eine optische Einrichtung zur Astigmatisierung des Lichtstrahls, der auf den Fotodetektor trifft; einen ersten Differentialverstärker, der ein Signal empfängt, das durch Addition der Ausgänge eines ersten und zweiten Bereichs, die die inneren Bereiche des Fotodetektors sind, erhalten wird, und der Ausgänge der dritten und vierten Bereiche, die die äußeren Bereiche des Fotodetektors darstellen erhalten wird, um so ein Fokusfehlersignal zu erzeugen; des weiteren ist ein zweiter Differentialverstärker vorhanden, der wenigstens einen der Ausgänge der ersten und dritten Bereiche und wenigstens einen der Ausgänge der zweiten und vierten Bereiche empfängt und ein Spurfehlersignal in Abhängigkeit davon erzeugt.

Bei dieser Vorrichtung wird die Summe der Breiten der ersten und zweiten Bereiche so festgelegt, daß das Fokusfehlersignal Null ist, wenn der Lichtstrahl auf die Platte fokussiert ist, und es ist die Spurbewegungsrichtung bezüglich der Trennlinien geneigt, so daß Unterschiede zwischen den Beugungslichtanteilen in dem ersten und dritten Bereich und diejenigen zwischen den gebeugten Lichtanteilen in dem zweiten und vierten Bereich zu Null werden oder wenigstens ein Minimum annehmen. Die Bewegungsrichtung des Lichtstrahls bei der Spurführung ist parallel zu den Trennlinien. Mit dieser Anordnung können sowohl das Spurfehlersignal als auch das Fokusfehlersignal mit hoher Genauigkeit erzeugt werden.

Claims

1. Optischer Aufnehmer gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (1), durch eine Objektivlinse (3) zur Fokussierung des Lichtstrahls von der Lichtquelle auf eine Platte (4), durch einen Fotodetektor (6), der den an der Platte (4) reflektierten Lichtstrahl nachweist, wobei der Fotodetektor in innere erste und zweite Bereiche (11, 12) und äußere dritte und vierte Bereiche (13, 14) durch drei parallele Trennlinien unterteilt ist, durch eine optische Einrichtung, die einen reflektierten Anteil des Lichtstrahls, der auf den Fotodetektor fällt, astigmatisiert, durch eine Einrichtung (15) zur Addition der Ausgänge der ersten und zweiten Bereiche (11, 12); durch eine Einrichtung (16) zur Addition der dritten und vierten Bereiche (13, 14); durch einen ersten Differenzverstärker (19), der ein Ausgangssignal erhält, das von der Einrichtung (15) zur Addition der Ausgänge der ersten und zweiten Bereiche erzeugt ist sowie ein Ausgangssignal, das durch die Einrichtung (16) zur Addition der Ausgänge der dritten und vierten Bereiche (13, 14) erhält, um so ein Fokusfehlersignal zu erzeugen, und durch einen zweiten Differentialverstärker (20), an den wenigstens einer der Ausgänge des ersten und dritten Bereichs und wenigstens einer der Ausgänge des zweiten und vierten Bereichs angeschlossen ist, um so ein Spurfehlersignal zu erzeugen und wobei die Summe der Breiten der ersten und zweiten Bereiche (11, 12) so gewählt ist, daß das Fokusfehlersignal Null ist, wenn der Lichtstrahl auf der Platte (4) fokussiert ist, wobei die Bewegungsrichtung einer Spur bezüglich des Aufnehmers im Hinblick auf die Trennlinien in einem Winkel (R) so geneigt ist, daß die Differenz zwischen den an der Spur in den ersten und dritten Bereichen gebeugten Lichtanteilen und der Differenz zwischen den an der Spur in den zweiten und vierten Bereichen gebeugten Lichtanteilen ein Minimum beträgt und wobei die Bewegungsrichtung des Lichtstrahls bei der Spurverfolgung parallel zu den Trennlinien verläuft.

2. Optischer Aufnehmer nach Anspruch 1, wobei die Differenz zwischen den Anteilen des an der Spur in den ersten und dritten Bereichen gebeugten Lichts und der Differenz zwischen den an der Spur in den zweiten und vierten Bereichen gebeugten Lichts Null ist.