DE3844119C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Fokussieren eines Lichtstrahls auf ein Objekt nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein herkömmliches optisches Plattengerät zeichnet Daten in Form von Grübchen bzw. sog. Pits auf einer Spiralspur einer optischen Platte mittels eines optischen Kopfes auf, und es reproduziert die Daten aus den auf der Platte aufgezeichneten Pits. Der Bereich zwischen den Pits wird dabei als Flächenteil (Fleck) bezeichnet. Der optische Kopf enthält eine Lichtquelle zum Richten eines Richtstrahls auf die optische Platte, eine Objektivlinse und eine Anzahl von photoelektrischen Wandlerelementen zum Detektieren bzw. Abnehmen des von der optischen Platte reflektierten Lichts. Ein durch ein entsprechendes photoelektrisches Element detektierter Ausgangsstrom für jedes Wandlerelement wird durch einen entsprechenden Strom- Spannung-Wandler in eine Spannung umgewandelt. Ausgangsspannungen der Strom-Spannung-Wandler werden Rechenoperationen, wie Addition und Subtraktion, unterworfen, um ein Fokussiersignal, ein Spurnachführsignal und ein Wiedergabesignal für aufgezeichnete Daten zu erzeugen. Ein Fokussiersteuersignal wird für Fokussteuerung benutzt, wodurch der Abstand zwischen der Platte und der Ob­ jektivlinse konstantgehalten wird, um einen von lotrechter Bewegung (Schlag) der Oberfläche der Platte resultierenden Fokussierfehler zu korrigieren. Das Spurnachführsignal wird für Radialspur(nach)führung benutzt, wodurch der Lichtstrahl so gesteuert wird, daß er während Aufzeichnung oder Wiedergabe nicht von einer Spur abweicht. Fokussier- und Spurnachführsignal decken einen Frequenzbereich von Gleichspannung bis 20 kHz ab, während das reproduzierte Si­ gnal der aufgezeichneten Daten einen weiten Frequenzbe­ reich von Gleichspannung bis zu mehreren MHz abdeckt.

Ein derartiges optisches Plattengerät ist in US-PS 47 01 897 beschrieben.

Das vorstehend umrissene herkömmliche optische Plattengerät ist mit den folgenden Mängeln behaftet.

Zunächst kann unabhängig von der Fokussiersteuerung ein Fokussierfehler infolge eines von außen einwirkenden Schlags od. dgl. eingeführt werden. Für die Feststellung eines der­ artigen Fokussierfehlers wird herkömmlicherweise ein spe­ zieller Sensor benutzt oder ein Mittelwert der Ausgangsströme der photoelektrischen Elemente berechnet. Dieser Mittelwert verkleinert sich, wenn ein Fokussierfehler auftritt. Die Verwendung eines speziellen Sensors bedingt allerdings eine Vergrößerung der Zahl der Bauteile und eine Komplizierung des Aufbaus des Plattengeräts. Während der Wiedergabe verringert sich, wie im Fall des Fokussier­ fehlers, ebenfalls der Mittelwert des von den Pits der optischen Platte reflektierten Lichts. Anhand des Mittelwerts der Ausgangsströme der photoelek­ trischen Elemente ist es daher schwierig, zwischen den auf­ gezeichneten Daten und dem Fokussierfehler zu unterschei­ den. Infolgedessen kann der Fokussierfehler nicht genau festgestellt werden, so daß auch die Wiedergabe nicht ge­ nau erfolgen kann.

Zur Erzeugung des Fokussiersteuersignals, des Spurnachführ­ signals und des reproduzierten bzw. Wiedergabesignals wer­ den als Strom-Spannungs-Wandler üblicherweise Operations­ verstärker verwendet. Der Einsatz einer Anzahl von ver­ gleichsweise breitbandigen Operationsverstärkern erhöht aber die Gesamtkosten für das Gerät.

Als Lichtquelle des optischen Kopfes wird ein Halbleiter- Laser eingesetzt. Der Ausgangspegel des Halbleiter-Lasers ist während der Aufzeichnung höher eingestellt als bei der Wiedergabe. Bei der Aufzeichnung erzeugt daher eine Photo­ diode, die das von der optischen Platte reflektierte Licht empfängt, einen größeren Ausgangsstrom. Wenn der Ausgangs­ strom zur Normierung einer Divisionsschal­ tung eingegeben wird, muß diese daher einen größeren Dyna­ mikbereich aufweisen, um eine genaue Rechenoperation auszu­ führen. Demzufolge erhöhen sich die Bauteilkosten.

Für Aufzeichnung und Wiedergabe muß durch Verschieben des Lichtstrahls ein Zugriff zu einer gewünsch­ ten Spur hergestellt werden. Für die Bestimmung der vom Lichtstrahl zurückgelegten Strecke ist herkömmlicherweise ein Spurzählkreis zum Zählen der vom Lichtstrahl über­ strichenen Zahl von Spuren vorgesehen. Für das Zählen der Spuren wird ein schmalbandiges Spurnachführsignal benutzt. Wenn der Lichtstrahl eine Spur mit hoher Geschwindigkeit kreuzt, wird daher die Amplitude des Spurnachführsignals klein, so daß dann keine einwandfreie Zählung erreicht wer­ den kann. Infolgedessen wird die Zugriffsoperation ungenau, so daß keine genaue Aufzeichnung und Wiedergabe erreichbar ist.

Im Hinblick auf diese geschilderten Mängel besteht ein Bedarf nach einem optischen Gerät, das bezüglich seiner Bauteile kostensparend ist und das Daten genau aufzuzeichnen oder wiederzugeben vermag.

Aus der DE 37 34 163 A1 ist ein Gerät der eingangs genannten Art bekannt. Dieses Gerät hat also eine Einheit zum Richten eines Lichtstrahls auf ein Objekt, eine Detektoreinheit zum Detektien des Lichtstrahls vom Objekt zwecks Erzeugung eines elektrischen Signals und eine Einheit zum Trennen der Hoch- und Niederfrequenzkomponenten des durch die Detektoreinheit erzeugten elektrischen Signals. Bei diesem Gerät werden Signale abgeleitet, die von der Gestalt abhängen, welche ein Lichtfleck jeweils annimmt. Hierzu ermitteln Addierer die Komponenten des Lichtfleckes in y- und x-Richtung.

Weiterhin ist aus der DE 32 18 265 A1 eine Vorrichtung zur Fokussierregelung bei Wiedergabegeräten für plattenförmige Aufzeichnungsträger bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird die Differenz von Ausgangssignalen von Lichtempfangssektoren gebildet. Ferner werden die Ausgangssignale der Lichtempfangssektoren Hochpaßfiltern und Hüllkurvendetektoren zugeführt, um zwei durch die Vertiefungen der Informationsspur modulierte Hochfrequenz-Signalkomponenten abzuleiten.

Schließlich beschreibt die DE 37 01 144 A1 eine Servoschaltung, bei welcher einem Spannungswandler ein Verstärker nachgeschaltet ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zum Fokussieren eines Lichtstrahls auf ein Objekt zum Wiedergeben von auf dem Objekt aufgezeichneten Daten zu schaffen, das mit wenig kostenfaufwendigen Bauteilen auskommt und dennoch Daten genau aufzuzeichnen und wiederzugeben vermag.

Diese Aufgabe wird bei einem Gerät zum Fokussieren eines Lichtstrahls nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 5.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines optischen Aufzeich­ nungs/Wiedergabegeräts gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild der Datenreprodu­ zierschaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 und 4 graphische Darstellungen von Leistungs­ kennlinien von bei der Schaltung nach Fig. 2 eingesetzten Operationsverstärkern,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Operationsverstärker (A1-A4) nach Fig. 2 bei Aufzeichnung und Wiedergabe,

Fig. 6A und 6B den Verlauf von Signalen zur Erläuterung der Kompensation bei einem Spurnachführsignal,

Fig. 7 ein Schaltbild einer praktischen Ausgestaltung einer Frequenzkompensierschaltung nach Fig. 2,

Fig. 8 eine graphische Darstellung von Kennlinien der Frequenzkompensierschaltung nach Fig. 7 und

Fig. 9A bis 9C graphische Darstellungen zur Erläuterung einer Fokussierfehlerdetektion.

Gemäß Fig. 1, die ein optisches Gerät gemäß der Erfindung veranschaulicht, wird eine optische Platte 1 durch einen Motor 2 mit konstanter Geschwindigkeit in Drehung versetzt. Der Motor 2 wird durch eine Motorsteuereinheit 18 gesteuert. Die Datenaufzeichnung auf der opti­ schen Platte 1 und die Datenreproduktion von ihr erfolgen mittels eines optischen Kopfes 3, der mit einem Linearmotor 41 gekoppelt ist, welcher seinerseits eine Antriebsspule 13 als bewegbaren Teil und einen nicht dargestellten Dauermagneten als feststehenden Teil aufweist. Die An­ triebsspule 13 ist mit einer Linearmotorsteuerein­ heit 17 verbunden. Wenn die Antriebsspule 13 durch die Steuereinheit 17 erregt wird, wird der optische Kopf 3 für Bewegung in Richtung des Radius der optischen Platte 1 angetrieben. Mit der Linearmotorsteuereinheit 17 ist ein Linearmotor-Lagendetektor 26 verbunden, der in Abhängigkeit von einer mit dem optischen Kopf 3 verbundenen optischen Skala 25 ein Stellungssignal erzeugt, das eine vom optischen Kopf 3 zurückgelegte Strecke angibt.

Der optische Kopf 3 umfaßt eine durch nicht dargestellte Blattfedern gehalterte Objektivlinse 6 sowie Treiberspulen 4, 5. Die Objektivlinse 6 wird durch die Treiberspule 5 in Richtung der optischen Achse der Linse 6 zur Aufrechterhaltung des Fokussierzustands und durch die Treiberspule 4 in Richtung des Radius der optischen Platte 1 (senkrecht zur optischen Linsenachse) bewegt. Der opti­ sche Kopf 3 umfaßt ferner einen Halbleiter-Laser 9, eine Photodiode PD, eine Kollimatorlinse 11a, ein Halbprisma 11b, eine Kondensorlinse 10a, eine Zylinderlinse 10b und einen Quadrantendetektor 8.

Der Halbleiter-Laser 9 wird durch eine außerhalb des opti­ schen Kopfes 3 angeordnete Lasersteuereinheit 14 angesteu­ ert. Die vom Laser 9 emittierte Lichtmenge wird durch die in der Nähe des Lasers 9 angeordnete Photodiode PD detek­ tiert. Die Lasersteuereinheit 14 spricht auf ein Ausgangs­ signal von der Photodiode PD an, um die vom Laser 9 emit­ tierte Lichtmenge konstant zu halten.

Das vom Halbleiter-Laser 9 emittierte Licht wird über die Kollimatorlinse 11a, das Halbprisma 11b und die Objektiv­ line 6 auf die optische Platte 1 geworfen. Das von der Platte 1 reflektierte Licht wird über die Objektivlinse 6, das Halbprisma 11b, die Kondensorlinse 10a und die Zylin­ derlinse 10b auf den Quadrantendetektor 8 gerichtet. Letzterer besteht aus Photodioden D1-D4, deren Aus­ gangssignale an eine Datenreproduzierschaltung 12 ange­ legt werden. Letztere erzeugt ein Fokussiersignal Vfs, ein Spurnachführsignal Vts und ein Spurzählsignal Vtc. Das Fokussiersignal Vfs und das Spurnachführsignal Vts werden einer Fokussiersteuereinheit 15 bzw. einer Spurnachführ­ steuereinheit 16 eingespeist, um ein Fokussiersteuersi­ gnal bzw. ein Spurnachführsteuersignal zu erzeugen. Das Fokussiersteuersignal wird über einen Verstärker 28 an die Treiberspule 5 für die Ansteuerung der Objektivlinse 6 zur Aufrechterhaltung des Fokussierzustands angelegt, während das Spurnachführsteuersignal über einen Verstär­ ker 27 an die Treiberspule 4 zum Ansteuern der Objektivlinse 6 in Richtung des Radius der optischen Platte 1 angelegt wird. Das Spurnachführsteuersignal dient auch zum Bewegen bzw. Verschieben des optischen Kopfes 3, und es wird daher der Linearmotorsteuereinheit 17 einge­ speist.

Die Ausgangssignale der Photodioden D1-D4 werden in der Datenreproduzierschaltung 12 zu einem Summensignal addiert, das seinerseits einer Videoschaltung 19 einge­ speist wird, in welcher das Summensignal in Form digita­ ler Daten reproduziert wird. Die reproduzierten Daten werden einem Datenleser 50 zugeführt, der aufgezeichnete Daten VD demoduliert und ein Zeittaktsignal T1 erzeugt, welches die Strom-Spannung-Umwandlungsverstärkung der Datenreprodu­ zierschaltung 12 bei Datenaufzeichnung ein­ stellt. Die reproduzierten Daten werden auch an einen Hüllkurvendetektor 54 angelegt, welcher die Hüllkurve des Summensignals entsprechend dem von Flächen­ teilen auf der optischen Platte 1 reflektierten Licht de­ tektiert. Das Meßaus­ gangssignal des Detektors 54 wird einem Fokussierfehler­ detektor 55 eingespeist, welcher feststellt, ob sich der Lichtstrahl auf der Platte außerhalb des Fokussierzustands befindet oder nicht. Ein Defokussierzustand kann durch Fehler der Platte selbst, Staubteilchen auf der Platte usw. eingeführt werden. Das Detektionsergebnis wird einer Zentraleinheit (CPU) 23 eingegeben.

Die Datenreproduzierschaltung 12, die Videoschaltung 19, der Datenleser 50, der Hüllkurvendetektor 54 und der Fokus­ sierfehlerdetektor 55 werden später noch näher erläutert werden.

Die Lasersteuereinheit 14, die Fokussiersteuereinheit 15, die Spurnachführsteuereinheit 16, die Linearmotorsteuerein­ heit 17 und die Motorsteuereinheit 18 sind über eine Sam­ melleitung bzw. einen Bus 20 mit der Zentraleinheit 23 ge­ koppelt. Die Zentraleinheit 23 ist zur Ausführung vorbe­ stimmter Operationen nach Maßgabe von in einem Speicher 24 abgespeicherten Programmen programmiert.

Ein Analog/Digital- bzw. A/D-Wandler 21 und ein Digital/- Analog- bzw. D/A-Wandler 22 dienen für Datenübertragung bzw. Datenaustausch zwischen Fokussiersteuereinheit 15, Spurnachführsteuereinheit 16, Linearmotorsteuereinheit 17 und Zentraleinheit 23.

Fig. 2 veranschaulicht die Einzelheiten der Datenreprodu­ zierschaltung 12. Die den Quadrantendetektor 8 bildenden Photodioden D1-D4 sind mit ihren Kathoden an einer Stromversorung -V zusammengeschaltet und an ihren Anoden über Widerstände R1 eines Filterkreises FL1 an die jeweiligen invertierenden Eingänge von Operations­ verstärkern A1 bis A4 angeschlossen. Die nichtinver­ tierenden Eingänge der Operationsverstärker A1 bis A4 liegen an Masse, während ihre Ausgänge über Widerstände R3 mit ihren jeweiligen invertierenden Eingängen verbun­ den sind. Eine Reihenschaltung aus einem Schalter S1 und einem Widerstand R31 ist zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers A1 geschaltet. Eine Reihenschaltung aus einem Schalter S2 und einem Widerstand R31 liegt zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers A2. Weiterhin ist eine Reihenschaltung aus einem Schalter S3 und einem Widerstand R31 zwischen Ausgang und invertie­ renden Eingang des Operationsverstärkers A3 geschaltet. Ebenso liegt eine Reihenschaltung aus einem Schalter S4 und einem Widerstand R31 zwischen Ausgang und invertie­ rendem Eingang des Operationsverstärkers A4.

Der Ausgang des Operationsverstärkers A1 ist mit dem in­ vertierenden Eingang eines Operationsverstärkers A5 über einen Widerstand R4 verbunden, zu dem eine Reihenschal­ tung aus einem Widerstand R41 und einem Schalter S5 parallelgeschaltet ist. Der Ausgang des Operationsverstär­ kers A2 ist mit dem invertierenden Eingang des Operations­ verstärkers A5 über einen Widerstand R4 verbunden, zu dem eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R41 und einem Schalter S6 parallelgeschaltet ist. Weiterhin ist der Ausgang des Operationsverstärkers A3 mit dem inver­ tierenden Eingang des Operationsverstärkers A5 über einen Widerstand R4 verbunden, zu dem eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R41 und einem Schalter S7 parallelge­ schaltet ist. Auf ähnliche Weise ist der Ausgang des Ope­ rationsverstärkers A4 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers A5 über einen Widerstand R4 ange­ schlossen, zu dem eine Reihenschaltung aus einem Wider­ stand R41 und einem Schalter S8 parallelgeschaltet ist.

Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers A5 liegt an Masse, während sein Ausgang über einen Wider­ stand R5 mit seinem invertierenden Eingang verbunden ist.

Die Schalter S1 bis S8 werden durch das vom noch näher zu beschreibenden Datenleser 50 ausgegebene Zeittaktsignal T1 so geschaltet, daß sie beim Aufzeichnen von Daten auf der optischen Platte 1 geschlossen und bei der Wiedergabe bzw. Auslesung von Daten aus der optischen Platte 1 offen sind.

Andererseits sind die Anoden der Photodioden D1-D4 mit dem invertierenden Eingang eines als Videoschaltung 19 dienenden Operationsverstärkers A6 über Reihenschaltungen aus jeweils einem Widerstand R2 und einem Kondensator C, welche den Filterkreis FL1 bilden, verbunden. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers A6 liegt an Masse, während sein invertierender Eingang über einen Widerstand R6 an den Ausgang des Operationsverstärkers A5 und über einen Widerstand R7 an seinen eigenen Aus­ gang angeschlossen ist. Der Ausgang des Operationsverstär­ kers A6 ist mit dem Eingang einer Binärisierschaltung 19a verbunden, welche binäre Aufzeichnungsdaten liefert.

Die Größen der Widerstände R1, R2 und des Kondensators C des Filters bzw. Filterkreises FL1 sind so gewählt, daß die Bandteilfrequenz des Filters oberhalb des Frequenzbe­ reichs von Fokussiersteuersignal und Spurnachführsteuer­ signal, aber unterhalb des Bereichs der Frequenzen liegt, die durch die Operationsverstärker A1 bis A5 behandelt werden.

Die angestrebten Kennlinien der Ope­ rationsverstärker A1 bis A5 sind nachstehend beschrieben.

Bei der beschriebenen Anordnung fällt das von der opti­ schen Platte 1 reflektierte Licht auf den Quadrantende­ tektor 8, so daß die Photodioden D1-D4 jeweils Ströme I1-I4 erzeugen.

Wenn die über die Widerstände R1 fließenden Ströme zu I11-I14 und die durch die Reihenschaltungen aus Konden­ sator C und Widerstand R2 fließenden Ströme zu I21-I24 vorausgesetzt werden, bestimmen sich Strömung I1n (I11-I14) und I2n (I21-I24) wie folgt:

I1n = (1 + jωCR2)/{1 + jωC(R1 + R2)} × In
I2n = jωCR1/{1 + jωC(R1 + R2)} × In

In obigen Gleichungen bedeutet: n = 1-4.

Die Ausgangsspannungen V1-V4 der Operationsverstärker A1-A4 lassen sich daher wie folgt darstellen:

Vn = -(1 + jωCR2)/{1 + jωC(R1 + R2)} InR3

Die Operationsverstärker A1-A4 arbeiten somit als Strom-Spannungs-Wandler mit den Kenn­ linien gemäß Fig. 3.

Unter der Voraussetzung von R3 = R4 läßt sich die Aus­ gangsspannung V5 des Operationsverstärkers A5 ausdrücken zu:

V5 = -R5(V1 + V2 + V3 + V4)/R4
    = (1 + ωCR2)/{1 + jωC(R1 + R2)} × (I1 + I2 + I3 + I4)R5

Unter der Voraussetzung von R5 = R6 bestimmt sich die Ausgangsspannung V6 des Operationsverstärkers A6 zu:

V6 = -R7⟨(I21 + I22 + I23 + I24) + V3/R6}
    = -R7[jωCR1/{1 + jωC(R1 + R2)} × (I1 + I2 + I3 + I4) + (1 + jωCR2)/{1 + jωC(R1 + R2)} × (I1 + I2)]
    = -R7(I1 + I2 + I3 + I4)

Die Ausgangsspannung V6 des Operationsverstärkers A6 bein­ haltet eine Strom-Spannungs-Umwandlungsgröße aus der Summe der Eingangsströme über den Gesamtfrequenzbereich hinweg. Der Operationsverstärker A6 muß daher die Kennlinie gemäß Fig. 4 aufweisen. Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 kann R2 gleich 0 sein, wobei in diesem Falle gilt ω2 = ∞.

Da die Operationsverstärker A1-A5 einfach benötigt wer­ den, um die Strom-Spannungs-Umwandlung entsprechend den Kennlinien gemäß Fig. 3 durchzuführen, kann durch ent­ sprechende Wahl von R1, R2, C die Verwendung schmalbandiger Operationsverstärker möglich werden. Ein breitbandiger Ope­ rationsverstärker mit der Kennlinie gemäß Fig. 4 braucht lediglich für den Operationsverstärker A6 verwendet zu werden. Infolgedessen kann die gesamte Schaltung kosten­ sparend aufgebaut werden.

Wenn die Ausgangsströme der Photodioden D1-D4 - wie be­ schrieben - durch die Operationsverstärker A1-A4, A6 verarbeitet werden, repräsentieren die Ausgangsspannun­ gen V1-V4 der Operationsverstärker A1-A4 einen Mittel­ wert der von der optischen Platte 1 reflektierten Lichtmen­ ge, während die Ausgangsspannung V6 des Operationsver­ stärkers A6 ein auf der optischen Platte 1 aufgezeichnetes Datensignal darstellt. Wenn somit ω1 in Fig. 3 auf 10- 20 kHz eingestellt ist, können Rechenoperationen, wie Addition und Subtraktion, an den Ausgangsspannungen V1-V4 ein Fokussteuersignal oder ein Spurnachführsteuersignal liefern.

Dies bedeutet, daß die Ausgangssignale V1 und V2 der Operationsverstärker A1 bzw. A2 über Verstärker 41 bzw. 42 einer Addierstufe AD1 eingespeist werden, wäh­ rend Ausgangssignale V3 und V4 der Operationsverstärker A3 bzw. A4 über Verstärker 43 bzw. 44 einer Addierstufe AD2 eingespeist werden. Die Ausgangssignale der Addier­ stufen AD1 und AD2 werden einer Subtrahierstufe DV1 eingegeben, um das Fokussiersignal Vf zu erzeugen, das seinerseits über einen Verstärker 45 einem Teilerkreis 46 eingespeist wird.

Die Ausgangssignale der Verstärker 41 und 43 werden einer Addierstufe AD3, die Ausgangssignale der Verstär­ ker 42 und 44 einer Addierstufe AD4 eingespeist. Die Ausgangssignale der Addierstufen AD3 und AD4 werden einer Subtrahierstufe DV2 eingegeben, um das Spurnach­ führsignal Vt zu erzeugen, das seinerseits über einen Verstärker 47 einem Teilerkreis 48 eingegeben wird. Wei­ terhin werden die Ausgangssignale der Verstärker 41 bis 44 einer Addierstufe AD5 eingegeben, in welcher sie zu einem Summensignal Vs addiert werden. Das Summensignal Vs wird an die Teilerkreise 46 und 48 über einen Ver­ stärker 49 angelegt. In den Teilerkreisen 46 und 48 wer­ den das Fokussiersignal Vf und das Spurnachführ­ signal Vt durch das Summensignal Vs dividiert, um ein normiertes Fokussiersignal Vfs und ein normiertes Spurnachführsignal Vts zu er­ zeugen, die der Fokussiersteuereinheit 15 bzw. der Spur­ nachführsteuereinheit 16 eingespeist werden.

Wie vorstehend beschrieben, ist die Ausgangsspannung V6 des Operationsverstärkers A6 ein reproduziertes Signal für auf der optischen Platte aufgezeichnete Daten. Dieses Signal wird durch die Binärisierschaltung 19a zu einem zweiwertigen Signal codiert und somit als Digitalsignal behandelt. Das von der Binärisierschal­ tung 19a ausgegebene Digitalsignal wird dem einen Demodu­ lator, einen Taktsteuerkreis usw. enthalten­ den Datenleser 50 eingespeist, in welchem die Aufzeich­ nungsdaten rückgewonnen werden. Die rückgewonnenen Auf­ zeichnungsdaten Vd, welche Adreßdaten enthalten, werden zur Zentraleinheit 23 übertragen. Die Zentraleinheit 23 liefert ein Steuersignal für die Führung des optischen Kopfes 3 zu einer Bestimmungsadresse nach Maßgabe der ihr eingegebenen Adreßdaten.

Bei Datenaufzeichnung auf der optischen Platte 1 liefert der Datenleser 50 ein Taktsteuersignal T1, welches angibt, daß sich die optische Platte nunmehr in einem Aufzeichnungsmodus befindet.

Die Funktion des Taktsteuersignals T1 ist im folgenden erläutert.

Bei der Aufzeichnung ist die Ausgangsleistung des Halb­ leiter-Lasers 9 größer eingestellt als während der Wie­ dergabe. Die Ausgangsströme I1-I4 der Photodioden D1-D4 sind somit im Vergleich zu den ent­ sprechenden Strömen bei Wiedergabe groß. Die Ausgangs­ spannungen V1-V4 der Operationsverstärker A1-A4 und deren Summenspannung Vs wird daher entsprechend hoch. Wenn die Pegel der Signale stark variieren, benötigen die mit diesen Signalen gespeisten Teilerkreise 46, 48 einen großen Dynamikbereich. Ein Teilerkreis eines großen Dynamikbereiches ist jedoch kostenaufwendig.

Aus diesem Grund werden bei dieser Ausführungsform die Schalter S1-S4 in einem Aufzeichnungsmodus gemäß Fig. 5 durch das Taktsteuersignal T1 geschlossen, um damit die Strom-Spannungs-Umwandlungsverstärkung jedes Operations­ verstärkers A1-A4 zu verringern. Infolgedessen werden die Absolutgrößen der Ausgangsspannungen V1-V4 unter den durch eine ge­ strichelte Linie in Fig. 5 angegebenen Pegel gesenkt, so daß die Ausgangsspannungen zwischen Aufzeichnung und Wiedergabe keine große Pegeldifferenz zeigen.

Der vorstehend beschriebene Plan der Steuerung bzw. Rege­ lung der Strom-Spannungs-Umwandlungsverstärkung der Opera­ tionsverstärker A1-A4 bietet die im folgenden angegebenen Vorteile gegenüber einem Plan des Umschaltens der Ver­ stärkung jedes der mit den Ausgangsspannungen V1- V4 der Operationsverstärker A1-A4 gespeisten Verstär­ ker 41 bis 44 entsprechend einem Aufzeichnungs- oder Wie­ dergabemodus.

Der zuletzt genannte Fall ist nämlich mit dem Problem be­ haftet, daß die Ausgangsspannungen V1-V4 einer Verzerrung unterliegen können, wenn die Stromversorgungsspannung der Operationsverstärker A1-A4 einer Beschränkung unterliegt. Beim Umschalten der Verstärkungen der Verstärker 41 bis 44 müssen nämlich die Ausgangsspannungen V1-V4 für die Ge­ währleistung der erforderlichen Verstärkungsregelung wei­ ter verstärkt werden. In diesem Fall werden auch Abweich- oder Versatzspannungen der Operationsverstärker A1-A4 verstärkt, wodurch die Regelung instabil wird und Ver­ zerrung eingeführt wird. Dieses Problem kann je­ doch dadurch vermieden werden, daß die Verstärkungsrege­ lung durch Operationsverstärker A1-A4, wie bei der be­ schriebenen Ausführungsform, durchgeführt wird.

Weiterhin werden die den Operationsverstärkern A1-A4 zugeordneten Schalter S1-S4 sowie die Schalter S5-S8 durch das Zeitsteuersignal T1 geschlossen, mit dem Ergeb­ nis, daß die Verstärkungen der Operationsverstärker A1- A4 herabgesetzt werden, die Verstärkung des Operations­ verstärkers A6 dagegen entsprechend angehoben wird. Aus diesem Grund entspricht unabhängig von Aufzeichnung oder Wiedergabe die Ausgangsspannung V6 des Verstärkers A6 einem Ausgangssignal, das erhalten wird durch Umwandeln der Summe I1 + I2 + I3 + I4 der Ausgangsströme der Photo­ dioden D1-D4 mit einer konstanten Umwandlungsverstär­ kung. Demzufolge tritt beim Umschalten zwischen Aufzeichnung und Wiedergabe keine Übergangs- oder Einschwingerscheinung auf, so daß die Aufzeichnungs­ daten stabil bzw. zuverlässig reproduziert werden können.

Eine verbesserte Methode zum Zählen der Anzahl der von einem Lichtstrahl überstrichenen Spuren ist nachstehend im ein­ zelnen beschrieben.

Nach der Umwandlung des re­ produzierten Signals in ein Digitalsignal durch die Video­ schaltung 19 werden Adreßdaten, welche die augenblickliche Stel­ lung des Lichtstrahls angeben, im Datenleser 50 rückge­ wonnen. Zum Bewegen des Lichtstrahls von der augenblick­ lichen Adresse zu einer anderen Adresse über die optische Platte 1 für die Aufzeichnung oder Wiedergabe von Daten muß die Lagensteuerung des Lichtstrahls durch die Zentraleinheit 23 durchgeführt werden. Dabei ist es nötig, eine vom Lichtstrahl zurückgelegte Strecke zu bestimmen. Mit anderen Worten: es ist nötig, die Anzahl der vom Lichtstrahl überstrichenen oder gekreuzten Spuren zu zählen. Da das Spurnachführsignal Vt von dem reflektier­ ten Licht des die Spuren der optischen Platte 1 über­ streichenden Lichtstrahls herrührt, kann durch Zählen des binären Signals des Spurnachführsignals Vt die Anzahl der vom Lichtstrahl überstrichenen Spuren bestimmt werden.

Das Spurnachführsignal Vt ist jedoch ein schmalbandiges Signal, weil es aus den Ausgangsspannungen V1-V4 der Operationsverstärker A1-A4 gebildet ist. Wenn daher der Lichtstrahl die Spuren mit hoher Geschwindigkeit über­ streicht, wird die Amplitude des Spurnachführsignals, wie in Fig. 6A gezeigt, klein, so daß die Spuren nicht gezählt werden können.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird das von der Subtrahierstufe DV2 gemäß Fig. 2 ausgegebene Spurnach­ führsignal Vt einer Frequenzkompensier­ schaltung 51 eingespeist. Gemäß Fig. 7 besteht die Fre­ quenzkompensierschaltung 51 aus einem aus Widerständen R3, R4 und einem Kondensator C gebildeten Filterkreis FL2 und einem zum Abnehmen eines Ausgangssignals des Filterkreises FL2 geschalteten Verstärker A7. Wie bei 51a in Fig. 8 gezeigt, besitzt die Frequenzkompensierschaltung 51 einen solchen Frequenzgang, daß die Verstärkung bei der Band­ teilungsfrequenz ω1 des Bandteilungsfilterkreises FL1 anzusteigen beginnt und ihren Anstieg bei einer Frequenz ω4 beendet, die niedriger ist als die Frequenzen des re­ produzierten Signals für die Aufzeichnungsdaten. Der Fre­ quenzgang des die Frequenzkompensierschaltung 51 durch­ laufenden Spurnachführsignals ist daher, wie bei 51b in Fig. 8 gezeigt, verbessert. Infolgedessen ist es auf­ grund der Frequenzkompensierschaltung 51 möglich, ein Signal rückzugewinnen, das erhalten wird, wenn der Licht­ strahl die Spuren mit hoher Geschwindigkeit kreuzt (vgl. Fig. 6b). Durch Umwandlung eines Ausgangssignals der Frequenzkompensierschaltung 51 in ein binäres Signal (Zweipegelsignal) in der Binärisierschaltung 52 und Zäh­ len des Binärsignals (bzw. der Binärsignale) in einer Spurzählschaltung 53 ist es möglich, die Anzahl der vom Lichtstrahl überstrichenen Spuren sicher zu zählen bzw. zu bestimmen.

Die Ausgangssignale I11-I14 des Filterkreises FL1 be­ sitzen aufgrund der Widerstände R1, R2 und des Konden­ sators C reduzierte Hochfrequenzkomponenten. Auch wenn die Frequenzgänge der Operationsverstärker A1- A4 nicht besonders gut sind, werden daher die kleinen Hochfrequenzkomponenten in den Operationsverstärkern nur wenig verzerrt. Dasselbe gilt für die Verstärker 41 bis 44 und die nachgeschalteten Schaltungen, und die Frequenz­ kompensierschaltung 51 kann somit ohne weiteres ein Signal rückgewinnen, das beim Überstreichen einer Spur durch den Lichtstrahl erhalten wird.

Bei der beschriebenen Anordnung wird das Ausgangssignal Vt der Subtrahierstufe DV2 der Frequenzkompensierschal­ tung 51 eingespeist. Wahlweise kann - wie durch eine ge­ strichelte Linie in Fig. 2 angegeben - das Ausgangssignal Vts des Teilerkreises 48 der Frequenzkompensierschaltung 51 eingespeist werden. Da in diesem Fall das in ein Binär­ signal umzuwandelnde Spurnachführsignal mittels des Sum­ mensignals Vs normiert ist, wird die Amplitude des Spur­ nachführsignals durch das Vorhandensein oder Fehlen von Daten und unterschiedliche Reflexionsgrade wenig ver­ ändert, so daß das Spurnachführsignal stabiler bzw. zu­ verlässiger in ein Binärsignal umgesetzt werden kann.

Im folgenden ist die Erfassung eines Fokussierfehlers be­ schrieben.

Fig. 9A veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Ab­ stand zwischen optischer Platte 1 und Objektivlinse 6 und dem Ausgangssignal V6 des Operationsverstärkers A6. Dabei ist mit 0 eine Stellung bezeichnet, in welcher auf die Platte 1 fokussiert ist. Mit dem Symbol (+) ist die Rich­ tung bezeichnet, in welcher sich die Objektivlinse 6 von der optischen Platte 1 wegbewegt, während mit (-) die Richtung bezeichnet ist, in welcher sich die Objektiv­ linse 6 an die optische Platte 1 heranbewegt. Mit a ist ein elektrisches Signal entsprechend dem von Flächenteilen, in denen keine Bits ausgebildet sind, reflektierten Licht bezeichnet, während b für ein elektrisches Signal ent­ sprechend dem von den Bits der optischen Platte 1 reflek­ tierten Licht steht. Wie aus Fig. 9A deutlich hervorgeht, nimmt der Pegel der Ausgangsspannung V6 des Operationsver­ stärkers A6 mit sich vergrößerndem Defokussierzustand auf der optischen Platte (fortlaufend) ab.

Wenn beim herkömmlichen Gerät während der Aufzeichnung oder Wiedergabe ein Fokussierfehler aufgrund eines von außen her einwirkenden Schlags oder von Fehlern der optischen Platte 1 auftritt, wird der Fokussierfehler aufgrund der Tatsache erfaßt, daß sich der Mittelwert der elektrischen Signale von den Photodioden D1- D4 verkleinert. Auch wenn die Photodioden D1-D4 das von den Bits der optischen Platte 1 reflektierte Licht empfangen, verringern sich jedoch die Ausgangsströme der Dioden D1-D4 in gleichem Maße, so daß auf diese Weise der Defokussierzustand nicht genau be­ stimmt werden kann. Andererseits könnte ein Fokussierfeh­ ler aufgrund der Tatsache erfaßt werden, daß sich der Pegel des Ausgangsspannungssignals V6 des Operationsverstärkers A6 beim Auftreten des Fokussierfeh­ lers verkleinert. Wie bei c in Fig. 9A angegeben, verrin­ gert sich jedoch der Pegel des Ausgangsspannungssignals V6 entsprechend dem von einem Bit reflektierten Licht im gleichen Ausmaß, wie sich das Ausgangssignal beim Auftre­ ten eines Fokussierfehlers verkleinert. Es ist daher schwie­ rig, zwischen dem Fokussierzustand und dem Defokussierzu­ stand zu unterscheiden.

Zur Feststellung des Fokussierfehlers muß daher der Pegel bzw. die Hüllkurve des Ausgangsspannungssignals V6 des Ope­ rationsverstärkers A6 entsprechend dem von Flächenteilen der optischen Platte 1 reflektierten Licht erfaßt werden. Fig. 9B veranschaulicht den Verlauf der Ausgangsspannung V6 des Operationsverstärkers A6 für den Fall des Auftretens eines Fokussierfehlers. Wenn die Aus­ gangsspannung V6 des Operationsverstärkers A6 dem aus einem Widerstand R8, einer Diode D5, einem Kondensator C1 und einem Verstärker A8 bestehenden Hüllkurvendetektor 54 eingegeben wird, wird eine in Fig. 9C gezeigte Span­ nungswellenform V7 erhalten. Wie aus einem Vergleich der Spannungswellenform V7 mit einem Spannungspegel (LPF ge­ mäß Fig. 9B), der durch Anlegung des Ausgangsspannungs­ signals V6 vom Operationsverstärker A6 an ein Tiefpaß­ filter erhalten wird, hervorgeht, kann die Spannungswel­ lenform V7 vom Pegel des Signals V6 im Defokussierzustand unterschieden werden, wie dies in Fig. 9A dargestellt ist. Durch Vergleichen der Wellenform V7 mit einer Bezugsspannung im Fo­ kussierfehlerdetektor 55 aus z.B. einem Spannungskompara­ tor wird es daher möglich, einen Fokussierfehler genau festzustellen.

Bei Verwendung einer optischen Platte des Typs, bei wel­ cher die Menge des von Flächenteilen reflek­ tierten Lichts verkleinert ist, kann die Hüllkurve des Aus­ gangssignals V6 des Operationsverstärkers A6 entspre­ chend dem von den Bits reflektierten Licht erfaßt werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform werden die Ausgangs­ ströme der Photodioden D1-D4 durch den Bandteilungs- Filterkreis FL1 aus den Widerständen R1, R2 und dem Konden­ sator C in eine niederfrequente Signalkomponente und eine hochfrequente Signalkomponente geteilt. Die niederfrequente Signalkomponente wird der Strom-Spannungs- Umwandlung durch die Operationsverstärker A1-A4 unter­ worfen, während die hochfrequente Signalkomponente der Strom-Spannungs-Umwandlung durch den eine Breitbandcharak­ teristik aufweisenden Operationsverstärker A6 unterworfen wird. Da hierbei keine Breitband-Operationsverstärker in einer Zahl entsprechend derjenigen der Photodioden benötigt werden, kann die Zahl der breitbandigen Operationsver­ stärker herabgesetzt sein, so daß die Fertigungskosten für die Schaltung entsprechend gesenkt werden können.

Weiterhin wird die Strom-Spannungs-Umwandlungsverstärkung jedes Operationsverstärkers A1-A4 bei der Datenaufzeich­ nung herabgesetzt. Es ist daher möglich, eine große Varia­ tion oder Schwankung im Signalpegel für Aufzeichnungs- und Wiedergabemodus zu unterdrücken und damit zuverläs­ sige Fokussier- und Spurnachführsteuerung zu gewährlei­ sten. Darüber hinaus wird die Verstärkung des mit dem Aus­ gangssignal V1-V4 der Operationsverstärker A1-A4 ge­ speisten Operationsverstärkers A5 zum Zeitpunkt der Daten­ aufzeichnung angehoben. Auf diese Weise ist es möglich, den Pegel des vom Operationsverstärker A6 abgegebenen Da­ tenreproduktionssignals V6 sowohl im Aufzeichnungsmodus als auch im Wiedergabemodus konstant zu halten.

Um weiterhin die Anzahl der vom Lichtstrahl überstrichenen Spuren zu zählen, wird das Spurnachführsignal einer Fre­ quenzkompensation durch die Fre­ quenzkompensierschaltung 51 unterworfen, deren Verstär­ kungsanstieg bei einer Frequenz anhält, die niedriger ist als die Frequenzen des Datenreproduktionssignals. Anschließend wird das Ausgangssignal der Frequenzkompensierschaltung 51 durch die Binärisier­ schaltung 52 digitalisiert, und die so erzeugten Digital­ signale werden durch die Spurzählschaltung 53 gezählt. Die Zahl der Spuren kann daher zuverlässig gezählt werden, auch wenn der Lichtstrahl die Spuren mit hoher Geschwin­ digkeit überstreicht.

Für die Feststellung eines Fokussier­ fehlers wird weiterhin das vom Operationsverstärker A6 ausgegebene Datenreproduktionssignal V6 dem Hüllkurven­ detektor 54 eingespeist. Dieser erfaßt anschließend eine Hüllkurve des Datenreproduktionssignals V6, welche dem von Flächenteilen der optischen Platte reflektierten Licht entspricht. Auf diese Weise kann ein Fokussierfehler zuverlässig festgestellt werden.

Vorstehend ist die Erfindung in Verbindung mit einer Aus­ führungsform unter Verwendung eines Quadrantendetektors beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf be­ schränkt. Wenn die Zahl der verwendeten Photodioden größer ist als zwei oder dieser Zahl gleich ist, kann eine beliebige andere Anordnung des Detektors verwen­ det werden.

Claims (6)

1. Gerät zum Fokussieren eines Lichtstrahls auf ein Objekt (1) zum Wiedergeben von auf dem Objekt (1) aufgezeichneten Daten, umfassend

• - eine Einheit (6) zum Richten des Lichtstrahls auf das Objekt (1),
• - eine Einheit (8) zum Detektieren oder Abnehmen des Lichtstrahls vom Objekt (1) zwecks Erzeugung eines elektrischen Signals mit einer Hochfrequenz- und einer Niederfrequenzkomponente, und
• - eine Einheit (FL1) zum Trennen der Hoch- und Niederfrequenzkomponenten des durch die Detektoreinheit (8) erzeugten elektrischen Signals

gekennzeichnet durch

• - eine Einrichtung (A1-A4) zum Verstärken der durch die Trenneinheit (FL1) getrennten Niederfrequenzkomponente zwecks Einstellung einer Lage der Richteinheit (6) relativ zum Objekt (1), wobei die Niederfrequenz- Verstärkereinrichtung ein der Niederfrequenzkomponente entsprechendes schmales Frequenzband aufweist, und
• - eine Einheit (A6) zum Verstärken der durch die Trenneinheit (FL1) getrennten Hochfrequenzkomponente zwecks Reproduzierens der Daten vom Objekt (1), wobei die Hochfrequenz-Verstärkereinheit (A6) ein der Hochfrequenzkomponente entsprechendes breites Frequenzband aufweist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinheit (FL1) ein Bandteilfilter (FL1) zum Trennen des elektrischen Signals in die Hochfrequenzkomponente und die Niederfrequenzkomponente umfaßt.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandteilfilter (FL1) Kondensatoren und Widerstände zum Festlegen einer Bandteilungsfrequenz aufweist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenz-Verstärkereinheit (A6) einen Strom-Spannungs- Wandler für das elektrische Signal umfaßt.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederfrequenz-Verstärkereinrichtung (A1-A4) Strom- Spannungs-Wandler für das elektrische Signals umfaßt.