CH637782A5 - Aufzeichnungs- und/oder wiedergabevorrichtung fuer einen bandfoermigen magnetischen aufzeichnungstraeger mit einem regelsystem zur positionierung des magnetkopfes. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information(en) in einer Anzahl paralleler longitudinaler Spuren auf einem bandförmigen magnetischen Aufzeichnungsträger mit einem Magnetkopf, der mit dem an ihm entlang geführten Aufzeichnungsträger zusammenarbeiten kann; Positionierungsmitteln zur Regelung der relativen Lage dieses Magnetkopfes in bezug auf den Aufzeichnungsträger in einer Richtung quer zu der Fortbewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers und in einer Ebene parallel zu der Berührungsfläche des Aufzeichnungsträgers mit dem Magnetkopf, sowie Steuermitteln, mit deren Hilfe ein Regelsignal erzeugt und den Positionierungsmitteln zugeführt wird, wobei dieses Regelsignal für den Unterschied zwischen der Ist- und der Sollage des Magnetkopfes repräsentativ ist.

Bei magnetischen Mehrkanal-Aufzeichnungs- und/oder -Wiedergabevorrichtungen mit einem bandförmigen magnetischen Aufzeichnungsträger und einem (Mehrkanal-)Magnet-kopf, wobei Informationen in einer Anzahl paralleler longitudinaler Spuren auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet und/oder ausgelesen werden, ist es beim Auslesen der Informationen von grosser Bedeutung, dass der Magnetkopf eine richtige Lage in bezug auf die Spuren auf dem Aufzeichnungsträger einnimmt. Die Genauigkeit, mit der dieser Magnetkopf in bezug auf die Spuren positioniert ist, bestimmt nämlich den Abstand, der zwischen nebeneinander liegenden Spuren auf dem Aufzeichnungsträger eingehalten werden muss, und bestimmt dadurch auch die Nutzwirkung der Informations-speicherung, d.h. die Menge an Information, die pro Oberflä-cheneinheit des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet werden kann.

Um die Informationsdichte zu vergrössern, werden immer sçhmâlere Spuren und immer kleinere Spurabstände angewandt. So sind bereits Systeme entwickelt worden, bei denen der Aufzeichnungsträger mehr als 100 Spuren mit einer Spurbreite von etwa 40 um und einem Spurabstand von 10 |am enthält. Es ist einleuchtend, dass bei Systemen dieser Art sehr strenge Anforderungen in bezug auf die Positionierung des Magnetkopfes gestellt werden.

Um diese strengen Positionierungsanforderungen erfüllen zu können, sind Servosysteme der eingangs genannten Art entwickelt worden, die demzufolge den Zweck haben, auf sehr genaue Weise die Lage des Magnetkopfes in einer Richtung quer zu der Fortbewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers zu regeln. Ein derartiges System ist z.B. aus der deutschen Patentanmeldung 1921360 bekannt. Bei dem in dieser Patentanmeldung beschriebenen System zur Positionierung des Magnetkopfes werden Bezugsspuren auf dem Aufzeichnungs2

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träger verwendet, die durch zusätzliche Magnetköpfe abgetastet werden, wobei die von diesen zusätzlichen Magnetköpfen gelieferten Signale zu einem Messsignal verarbeitet werden, das für die Lage des Magnetkopfes in bezug auf den Aufzeichnungsträger repräsentativ ist.

Der Anwendung eines derartigen Messsystems haften eine Anzahl wichtiger Nachteile an. Ais der grösste Nachteil ist die Tatsache zu betrachten, dass bei Anwendung eines derartigen Systems der verfügbare Informationsraum auf dem Aufzeichnungsträger nicht optimal benutzt werden kann. Dies ist an erster Stelle darauf zurückzuführen, dass die Bezugsspuren naturgemäss nützlichen Informationsraum auf dem Aufzeichnungsträger in Anspruch nehmen. Infolge dieser Tatsache ist man dazu gezwungen, einen Kompromiss in bezug auf den Mess- und Regelbereich der Steuermittel und den Verlust an Informationsraum auf dem Aufzeichnungsträger zu treffen. Der Messbereich wird bei der Anwendung der genannten Bezugsspuren nämlich durch die Breite dieser Spuren bestimmt, so dass ein grosser Messbereich automatisch mit einem grossen Verlust an Informationsraum auf dem Aufzeichnungsträger einhergeht. Dieser Verlust an Informationsraum wird bei der Anwendung dieser magnetisch abtastbaren Bezugsspuren noch durch die Tatsache vergrössert, dass dabei die Positionierungsmittel nur beim Wiedergeben der aufgezeichneten Information wirksam sein können. Dies hat zur Folge, dass längs der beiden Ränder des Aufzeichnungsträgers ein Gebiet mit einer Breite, die gleich oder grösser als die mögliche Bandverschiebung in der Querrichtung ist, nicht als Informationsraum benutzt werden kann, weil wegen der Tatsache, dass bei Aufnahme keine Regelung der Magnetkopfpositionierung stattfindet, der für die Aufzeichnung in einer innerhalb dieses Gebietes liegenden Informations- oder Bezugsspur bestimmte Magnetkopf den Kontakt mit dem Aufzeichnungsträger völlig verlieren kann.

Als weiterer Nachteil dieses bekannten Systems seien die Empfindlichkeit für den Typ und die Fehlstellen des in dem Aufzeichnungsträger verwendeten magnetischen Materials erwähnt. Bei einer einmalig eingestellten Stärke der in die Bezugsspuren einzuschreibenden Bezugssignale ist die Stärke der beim Auslesen ausgelesenen Bezugssignale naturgemäss von dem in dem Aufzeichnungsträger verwendeten magnetischen Material abhängig. Dies hat zur Folge, dass die Verstärkung in der durch die Steuermittel und die Positionierungsmittel gebildeten Regelschleife von dem Typ des magnetischen Materials des Aufzeichnungsträgers abhängig ist, wodurch es schwierig ist, diese Regelschleife für jeden Aufzeichnungsträgertyp optimal zu wählen. Weiter werden etwaige Fehlstellen, z.B. Unterbrechungen, in der magnetischen Schicht des Aufzeichnungsträgers das Ausfallen der Positionierung des Magnetkopfes zur Folge haben, wodurch erhebliche Störungen beim Auslesen der Information auftreten können.

Schliesslich weist dieses bekannte System noch den Nachteil auf, dass die Bandbreite der Übertragungskennlinie der durch die Steuermittel und die Positionierungsmittel gebildeten Regelschleife von der Geschwindigkeit abhängig ist, mit der der Aufzeichnungsträger an dem Magnetkopf entlang bewegt wird, und insbesondere von der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Aufzeichnungsträger und den Magnetköpfen, mit denen die Bezugsspuren abgetastet werden. Die maximale Signalfrequenz, die von einem Magnetkopf ausgelesen werden kann, ist ja von der Geschwindigkeit abhängig, mit der der Aufzeichnungsträger an dem Magnetkopf entlang bewegt wird. Dies hat zur Folge, dass das bekannte System nicht bei jeder beliebigen Geschwindigkeit, insbesondere einer niedrigen Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers optimal wirksam sein kann.

Die Erfindung bezweckt, eine Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung mit Steuer- und Positionierungsmitteln zu schaffen, in der unter Beibehaltung einer genauen Positionierung des Magnetkopfes die Nachteile des bekannten Systems vermieden werden und bei der insbesondere der zur Verfügung stehende Informationsraum auf dem Aufzeichnungsträger maximal ausgenutzt werden kann.

Dazu ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel mit einem ersten und einem zweiten optischen System versehen sind, die je ein lichtausstrahlendes Element zum Aussenden eines Strahlungsbündels zu einem gesonderten Rand des Aufzeichnungsträgers und ein lichtaufnehmendes Element zum Aufnehmen der längs des Aufzeichnungsträgers streifenden Lichtmenge des von dem zugehörigen lichtausstrahlenden Element ausgesandten Strahlungsbündels enthalten, wobei wenigstens eines der beiden genannten Elemente jedes optischen Systems starr mit dem Magnetkopf verbunden ist und die Steuermittel weiter mit einer mit den lichtaufnehmenden Elementen der beiden optischen Systeme gekoppelten Detektionsvorrichtung versehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von der gegenseitigen Grösse der von beiden lichtaufnehmenden Elementen empfangenen Lichtmengen das Regelsignal für die Positionierungsmittel erzeugt wird.

Im Gegensatz zu dem bekannten System wird bei der Vorrichtung nach der Erfindung die Lage des Magnetkopfes nicht auf Bezugsspuren, sondern auf die beiden Ränder des bandförmigen Aufzeichnungsträgers bezogen. Dies ergibt die Möglichkeit, ein optisches Messsystem zu verwenden, das die beiden optischen Systeme enthält und mit deren Hilfe die Lage dieses Magnetkopfes gemessen wird. Die Anwendung dieser optischen Systeme zum Erzeugen eines Messsignals, das für die Lage des Magnetkopfes repräsentativ ist, hat an erster Stelle den Vorteil, dass dabei kein Informationsraum auf dem Aufzeichnungsträger geopfert zu werden braucht. Da weiter dieses optische Messsystem auch bei Aufnahme wirksam sein kann, bedeutet dies, dass die Lage der Informationsspuren bei Aufnahme bereits genau bestimmt ist, wodurch die Notwendigkeit entfällt, längs der Ränder des Aufzeichnungsträgers ein Gebiet als Sicherheitsmarke einzuhalten, d.h. nicht für die Speicherung von Informationen zu benutzen. Dies bedeutet, dass durch die Anwendung des optischen Messsystems praktisch die vollständige Breite des Aufzeichnungsträgers für die Informationsspeicherung benutzt werden kann.

Durch die Verwendung eines mit den Rändern des Aufzeichnungsträgers zusammenarbeitenden optischen Messsystems wird weiter erreicht, dass der Messbereich der Steuermittel sehr gross ist. Dieser Messbereich ist tatsächlich gleich der Breite des Aufzeichnungsträgers, wodurch eine grosse Betriebssicherheit in bezug auf die Positionierung des Magnetkopfes erhalten ist.

Weiter ist dieses optische Messsystem von dem Typ des magnetischen Materials des Aufzeichnungsträgers unabhängig, wodurch die durch die Steuermittel und die Positionierungsmittel gebildete Regelschleife unabhängig von dem Aufzeichnungsträgertyp optimal entworfen werden kann. Ausserdem ist dabei die Regelung unempfindlich für Unterbrechungen u.dgl. der magnetischen Schicht dieses Aufzeichnungsträgers. Schliesslich ist die Frequenzkennlinie dieses optischen Messsystems von der Geschwindigkeit, mit der der Aufzeichnungsträger an dem Magnetkopf entlang geführt wird, unabhängig, wodurch die Regelschleife auch bei einer beliebigen niedrigen Geschwindigkeit nach wie vor optimal wirkt.

Die Wirkung des Systems nach der Erfindung beruht darauf, dass, wenn der Magnetkopf richtig positioniert ist, der Aufzeichnungsträger entweder genau die Hälfte des von jedem der lichtausstrahlenden Elemente ausgesandten Strahlungsbündels oder die Hälfte jedes der lichtaufnehmenden Elemente abdeckt. Die lichtaufnehmenden Elemente jedes der optischen Systeme empfangen dann gleiche Lichtmengen.

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Wenn eine relative Verschiebung zwischen dem Aufzeichnungsträger und dem Magnetkopf in einer Richtung quer zu der Fortbewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers stattfindet, werden die von den beiden lichtaufnehmenden Elementen empfangenen Lichtmengen ungleich. Der Unterschied zwi- 5 sehen den von diesen beiden lichtaufnehmenden Elementen empfangenen Lichtmengen ist dabei für den Unterschied zwischen der Ist- und der Sollage des Magnetkopfes repräsentativ und kann dadurch als Regelsignal der Positionierungsmittel dienen. Dazu ist es nun erforderlich, mit Hilfe einer Detekti- 10 onsvorrichtung ein elektrisches Signal zu erzeugen, das von der gegenseitigen Grösse der von den beiden lichtaufnehmenden Elementen empfangenen Lichtmengen abhängig ist.

Für die Ausführung der optischen Systeme und der zugehörigen Detektionsvorrichtung sind eine Anzahl von Möglich- 15 keiten gegeben. Nach einer ersten Ausführungsform enthält jedes der beiden optischen Systeme einen Lichtwandler zur Umwandlung der von dem lichtaufnehmenden Element des betreffenden optischen Systems empfangenen Lichtmenge in ein elektrisches Ausgangssignal. Die Detektionsvorrichtung ist 20 mit einer Addierschaltung versehen, von der die Ausgangssignale der beiden Lichtwandler mit entgegengesetzter Polarität zueinander addiert werden und das Summensignal als Regelsignal geliefert wird. Diese Ausführungsform ist weiter vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass die lichtausstrah- 25 lenden Elemente der beiden optischen Systeme mit einer Modulationsvorrichtung gekoppelt sind, mit deren Hilfe die Stärke der von den beiden lichtausstrahlenden Elementen ausgesandten Strahlungsbündel mit einer Modulationsfrequenz gleichphasig geändert wird, und dass die Detektionsvorrich- 30 tung zum Erhalten des Regelsignals einen Synchrondetektor enthält, dem das Summensignal der Addierschaltung und ein der Modulationsvorrichtung entnommenes Signal mit einer Frequenz gleich der Modulationsfrequenz zugeführt werden. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass in der 35 Detektionsvorrichtung Wechselstromverstärker verwendet werden können. Vorzugsweise ist diese Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung ein Bandpassfilter mit einem Durchlassband um die Modulationsfrequenz enthält, wobei über dieses Bandpassfilter das Sum- 40 mensignal dem Synchrondetektor zugeführt wird. Dadurch wird auf einfache Weise eine gute Unterdrückung des Einflusses des Umgebungslichtes erhalten. Bei diesen Ausführungen der Vorrichtung nach der Erfindung kann das lichtausstrahlende Element jedes der beiden optischen Systeme aus einem 45 Lichtleiter bestehen, der optisch mit einer gemeinsamen Lichtquelle verbunden ist. Dadurch ist gesichert, dass nach einer einmaligen Abgleichung beide lichtausstrahlende Elemente ein Strahlungsbündel mit dem richtigen gegenseitigen Stärkeverhältnis aussenden, ungeachtet der Änderung der Intensität 50 der von der Lichtquelle erzeugten Lichtenergie.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die lichtausstrahlenden Elemente der beiden optischen Systeme mit einer Modulationsvorrichtung gekoppelt sind, mit deren Hilfe 55 die Stärke der von den beiden lichtausstrahlenden Elementen ausgesandten Strahlungsbündel mit einer Modulationsfrequenz gegenphasig geändert wird, und dass die Detektionsvorrichtung zur Lieferung eines elektrischen Summensignals eingerichtet ist, das die Summe der von den beiden lichtaufneh- 6» menden Elementen empfangenen Lichtmengen darstellt, während diese Detektionsvorrichtung weiter einen Synchrondetektor enthält, dem dieses elektrische Summensignal und ein der Modulationsvorrichtung entnommenes Signal mit einer Frequenz gleich der Modulationsfrequenz zugeführt werden. Bei 65 dieser Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung senden die lichtausstrahlenden Elemente der zwei optischen Systeme also ein sich gegenphasig änderndes Strahlungsbündel aus. Durch Summation der von den beiden lichtaufnehmenden Elementen empfangenen Lichtmengen und synchrone Detektion kann dann das gewünschte Regelsignal erhalten werden. Die genannte Summation kann dadurch erhalten werden, dass die von den beiden lichtaufnehmenden Elementen empfangenen Lichtmengen mit Hilfe von Lichtwandlern in elektrische Signale umgewandelt und diese Signale zueinander addiert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt diese Summation auf optischem Wege, indem nämlich als lichtaufnehmendes Element jedes der beiden optischen Systeme ein Lichtleiter verwendet und dieser Lichtleiter optisch mit einem gemeinsamen Lichtwandler gekoppelt wird.

Dadurch, dass bei diesen zwei zuletzt genannten bevorzugten Ausführungsformen die lichtausstrahlenden Elemente wieder sich ändernde Lichtbündel aussenden, ergibt sich wieder die Möglichkeit, durch die Anordnung eines Bandpassfilters mit einem Passband um die Modulationsfrequenz in der Detektionsvorrichtung den Einfluss des Umgebungslichtes effektiv zu unterdrücken.

Einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher .beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1,2 und 3 drei verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 4 eine Schaltung zur Ansteuerung der in der Ausführungsform nach Fig. 3 verwendeten lichtemmitierenden Dioden, und

Fig. 5 den Verlauf der Steuerströme für diese Dioden. Fig.

1 zeigt perspektivisch einen Halter 1, auf dem ein Magnetkopf

2 befestigt ist, der aus einer Vielzahl von Magnetköpfen K besteht. Längs dieses Magnetkopfes 2 wird in einer Richtung V ein Magnetband 3 geführt, auf dem durch Zusammenarbeit mit dem Magnetkopf 2 in einer Anzahl von Köpfen K entsprechender Spuren Informationen aufgezeichnet oder ausgelesen werden können.

Um dafür zu sorgen, dass die Magnetköpfe K stets auf die betreffenden Spuren des Magnetbandes 3 ausgerichtet sind, sind Positionierungsmittel vorhanden, die aus einer Antriebsvorrichtung 4 bestehen, die den Halter 1 in einer Richtung R verschieben kann. Diese Antriebsvorrichtung 4 empfängt ein Steuersignal von Steuermitteln, die die Lage des Halters 1 in bezug auf das Magnetband 3 detektieren.

Diese Steuermittel enthalten ein erstes optisches System 5, das aus einem lichtausstrahlenden Element 6 und einem lichtaufnehmenden Element 7 besteht, und ein zweites optisches System 8, das aus einem lichtausstrahlenden Element 9 und einem lichtaufnehmenden Element 10 besteht. Die beiden lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 können z. B. aus lichtemittierenden Dioden (LEDs) bestehen, die aus einer Speisequelle 11 gespeist werden. Diese Elemente 6 und 9 sind derart angeordnet, dass sie je einen gesonderten Rand Si und S2 des Magnetbandes beleuchten. Die lichtaufnehmenden Elemente 7 und 10 können z. B. aus Photodioden bestehen, die auf dem Halter 1 befestigt sind, und zwar in einem gegenseitigen Abstand, der, in der Richtung R gesehen, gleich der Breite B des Magnetbandes 3 ist.

Die von den lichtausstrahlenden Elementen 6 und 9 zu den lichtaufnehmenden Elementen 7 bzw. 10 ausgesandten Strahlungsbündel werden von dem Magnetband 3 teilweise abgedeckt. Wenn der Halter 1 die richtige Lage in bezug auf das Magnetband 3 einnimmt, d.h. wenn der Magnetkopf 2 exakt auf das Magnetband 3 ausgerichtet ist, sind die Teile der von den Elementen 6 und 9 ausgesandten Strahlungsbündel, die längs des Magnetbandes 3 streifen und die Photodioden 7 und 10 treffen, einander gleich, so dass dann auch die Ausgangssignale dieser Photodioden 7 und 10 einander gleich sind. Wenn sich der Halter 1 in der Richtung R bewegt, wird das Magnetband eines der Strahlungsbündel in grösserem Masse und das

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andere Strahlungsbündel in geringerem Masse abdecken, so dass die Ausgangssignale der Photodiode 7 und 10 einen gegenseitigen Unterschied aufweisen.

Diese Tatsache wird dazu benutzt, ein geeignetes Steuersignal für die Antriebsvorrichtung 4 zu erhalten. In der darge- 5 stellten Ausführungsform, bei der angenommen wird, dass die beiden lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 ein kontinuierliches Strahlungsbündel aussenden, ist dazu eine Detektionsvorrichtung 12 vorgesehen, die den Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der beiden Photodioden 7 und 10 bestimmt io und dazu z. B. einen Differenzverstärker enthalten kann. Das Differenzsignal wird dann über einen Servoverstärker 13 der Antriebsvorrichtung 4 zugeführt und bewirkt dadurch eine Korrektur der Lage des Halters 1 und somit des Magnetkopfes 2 in bezug auf das Magnetband 3. 15

Die Ausführung der Antriebsvorrichtung 4 ist für die Erfindung nicht von wesentlicher Bedeutung. Beispielsweise sei nur ein magnetisches System erwähnt, bei dem der Halter 1 starr an einer in einem Magnetfeld angeordneten Magnetspule befestigt ist, die von dem Steuersignal erregt wird. Als zweites 20 Beispiel sei eine Befestigung des Halters 1 an dem Chassis über piezoelektrische Biegeelemente erwähnt, die von dem Steuersignal erregt werden.

Der lineare Messbereich des durch die beiden optischen Systeme gebildeten Messsystems entspricht in der dargestell- 25 ten Ausführungsform der Abmessung der beiden Photodioden 7 und 10 in der Richtung R. In dieser Ausführungsform ist ja angenommen, dass die beiden lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 je ein verhältnismässig breites Strahlungsbündel aussenden und dass die beiden Photodioden 7 und 10 von dem Auf- 30 zeichnungsträger 3 teilweise, und zwar bei einer richtigen Positionierung des Halters 1 je zur Hälfte, abgedeckt werden. Die Grenzen dieses linearen Messbereiches, innerhalb dessen sich das Ausgangssignal der Detektionsvorrichtung 12 linear mit einer Verschiebung des Halters 1 in der Richtung R ändert, 35 werden erreicht, wenn eine der Photodioden 7 und 10 völlig von dem Magnetband 3 abgedeckt wird. Auch ausserhalb dieses linearen Messbereiches bleibt das dargestellte Regelsystem aber auf richtige Weise wirksam, weil bei einer grösseren relativen Verschiebung zwischen dem Halter 1 und dem Magnet- 40 band 3 eine der Photodioden nach wie vor völlig abgedeckt ist, wodurch ein maximales Regelsignal für die Antriebsvorrichtung 4 erhalten bleibt. Die Regelung wird erst unwirksam,

wenn die relative Verschiebung zwischen dem Halter 1 und dem Magnetband 3 derart ist, dass beide Photodioden 7 und 45 10 gar nicht mehr von dem Magnetband 3 abgedeckt werden, was einer höchstzulässigen Verschiebung in beiden Richtungen gleich der Breite B des Magnetbandes 3 entspricht. Der Mess- und Regelbereich des in Fig. 1 gezeigten Systems wird daher in der Praxis völlig durch die Bündelbreite der von den 50 lichtausstrahlenden Elementen 6 und 9 erzeugten Strahlungsbündel bestimmt, die durch passende Wahl der lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 und gegebenenfalls mit diesen gekoppelten Linsen auf dem gewünschten optimalen Wert festgelegt werden kann. Die Anwendung von Linsen ist dabei 55 zweckdienlich, um sicherzustellen, dass jedes der ausgesandten Strahlungsbündel möglichst ein paralleles Bündel mit einer möglichst homogenen Lichtverteilung ist.

Wenn lichtausstrahlende Elemente mit einer kleineren Bündelbreite des ausgesandten Strahlungsbündels verwendet 60 werden sollen, können die lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 der Bewegung des Halters 1 folgen und somit auch von der Antriebsvorrichtung 4 in der Richtung R verschoben werden. Für die lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 können dann z.B. Lichtleiter (Fasern) verwendet werden, wodurch die Aus- 65 führungsform erhalten wird, die im Querschnitt schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Entsprechende Elemente sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet.

Der Aufbau des Halters 1 mit Magnetkopf (nicht dargestellt) und den Photodioden 7 und 10 ist mit dem nach Fig. 1 völlig identisch. Im Gegensatz zu Fig. 1 sind nun aber die lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 in einem zweiten Halter 15 angeordnet, der starr mit dem Halter 1 gekoppelt ist und also ebenfalls von der Antriebsvorrichtung 4 in der Richtung R verschoben werden kann. Diese lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 bestehen nun aus Lichtleitern (Fasern), deren Enden in dem Halter 15 befestigt sind. Jeder dieser Lichtleiter kann an seinem anderen Ende an eine eigene Lichtquelle angeschlossen werden, aber weil beide Lichtleiter in der dargestellten Ausführungsform doch stets gemeinsam Licht ausstrahlen, ist es möglich, für die beiden Lichtleiter eine gemeinsame Lichtquelle 16 zu verwenden, die von einer Speisequelle 11 gesteuert wird. Das Steuersignal für die Antriebsvorrichtung 4 kann auf völlig gleiche Weise wie in Fig. 1 mit Hilfe der Detektionsvorrichtung 12 und des Servoverstärkers 13 erhalten werden.

Durch die starre Kopplung zwischen dem Halter 15 und dem Halter 1 wird erreicht, dass die Bündelbreite der von den lichtausstrahlenden Elementen 6 und 9 ausgesandten Strahlungsbündel kein beschränkender Faktor für den Mess- und Regelbereich des Systems mehr ist, wodurch bei dieser Ausführungsform der Regelbereich dem Zweifachen der Breite B des Aufzeichnungsträgers entspricht.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist zwischen der lichtemittierenden Diode 16 und der Speisequelle 11 eine Modulationsvorrichtung 20 angeordnet, die ein Modulationssigna] von einem Oszillator 19 empfängt. Diese Modulationsvorrichtung hat den Zweck, dafür zu sorgen, dass die lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 kein kontinuierliches Strahlungsbündel, sondern ein sich periodisch änderndes Strahlungsbündel aussenden. Die Form dieser periodischen Änderung ist nicht von wesentlicher Bedeutung. So kann die lichtemittierende Diode 16 mit einem Gleichstrom, dem ein sinusförmiger Wechselstrom überlagert ist, erregt werden, wodurch Strahlungsbündel erhalten werden, die neben einer kontinuierlichen Lichtstärke eine sich sinusförmig ändernde Lichtstärke aufweisen. Statt einer sinusförmigen Änderung kann z. B. auch eine rechteckförmige Änderung der Lichtstärke bewirkt werden. Im letzteren Falle kann sogar durch das Weglassen der Gleichstromkomponente die lichtemittierende Diode intermittierend betrieben, d.h. periodisch ein- und ausgeschaltet werden. Um nun aus dem von der Detektionsvorrichtung 12 gelieferten Summensignal ein geeignetes Regelsignal für die Antriebsvorrichtung 4 zu erhalten, ist es erforderlich, dieses Summensignal einem Synchrondetektor 18 zuzuführen, der zugleich von dem Oszillator 19 das Steuersignal für die Modulationsvorrichtung 20, somit ein Signal mit einer Frequenz gleich der Modulationsfrequenz, empfängt. Das Ausgangssignal dieses Synchrondetektors 18 ist dann wieder für die Grösse und die Richtung des Lagenfehlers des Halters repräsentativ.

Die Anwendung einer sich ändernden Stärke der Strahlungsbündel hat an erster Stelle den Vorteil, dass in der Regelschleife nur Wechselstromverstärker verwendet zu werden brauchen. Ein viel wichtigerer Vorteil wird in bezug auf die Unterdrückung des Einflusses von Umgebungslicht auf die Lagenmessung erhalten. Es ist einleuchtend, dass Umgebungslicht, das in ungleichem Masse die beiden Photodioden 7 und 10 trifft, einen Beitrag zu dem Summensignal der Detektionsvorrichtung 12 liefert und dadurch die Lagenmessung stört. Dieses Umgebungslicht wird im allgemeinen als Beitrag zu diesem Summensignal eine Gleichstromkomponente, aber überdies, z.B. eingeschaltetem Kunstlicht, eine Wechselstromkomponente liefern. Dadurch, dass nun die Modulationsfrequenz für die Änderung der Strahlungsbündel genügend hoch, z.B. gleich 100 kHz, gewählt wird und in die Verbindung zwi-

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sehen der Detektionsvorrichtung 12 und dem Synchrondetektor 18 ein Bandpassfilter 14 mit einem Passband um diese Modulationsfrequenz aufgenommen wird, wird der durch das Umgebungslicht herbeigeführte Beitrag zu dem Summensignal der Detektionsvorrichtung gesperrt und dadurch der Einfluss des Umgebungslichtes auf die Messung völlig unterdrückt.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, in der wieder zwei gesonderte lichtemittierende Dioden 6 und 9 verwendet werden. Mittels einer zwischen diesen lichtemittierenden Dioden 6 und 9 und der Speisequelle 11 angebrachten Modulationsvorrichtung 20 und des Oszillators 19 wird dafür gesorgt, dass diese lichtemittierenden Dioden 6 und 9 ein auch mit der Modulationsfrequenz änderndes Strahlungsbündel emittieren. Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 2, bei der die Änderung der beiden Strahlungsbündel gleichphasig ist, werden jedoch die beiden lichtemittierenden Dioden 6 und 9 nun gegenphasig angesteuert, wodurch auch die Änderung der Strahlungsbündel gegenphasig ist.

In dem Halter 1 sind die lichtemittierenden Dioden 6 und 9 wieder gegenüber den zwei lichtaufnehmenden Elementen 7 und 10 angeordnet, die in der gewählten Ausführung durch zwei Lichtleiter (Fasern) gebildet werden. Diese zwei Lichtleiter sind mit einer gemeinsamen Photodiode 17 gekoppelt, deren Ausgangssignal demzufolge die Summe der von den beiden Lichtleitern empfangenen Lichtmengen darstellt. Befindet sich das Magnetband 3 in der Mitte zwischen den Enden der beiden Lichtleiter 7 und 10, so empfangen diese beiden Lichtleiter zwar zu praktisch jedem Zeitpunkt ungleiche Lichtmengen, aber die Summe dieser Lichtmengen ist konstant, was bedeutet, dass das Ausgangssignal der Photodiode 17 dann konstant ist. Ist das Magnetband in bezug auf diese Sollage verschoben, so liefert die Photodiode 17 ein Ausgangssignal mit einer Wechselstromkomponente mit einer Frequenz gleich der Modulationsfrequenz (z.B. 100 kHz), deren Amplitude ein Mass für die Grösse des Lagenfehlers zwischen Magnetkopf und Magnetband ist, während die Phase in bezug auf das Modulationssignal für die Modulationsvorrichtung 20 die Richtung des Lagenfehlers angibt. Das Steuersignal für die Antriebsvorrichtung 4 kann daher dadurch erhalten werden, dass das Ausgangssignal dieser Photodiode 17 einem Synchrondetektor 18 zugeführt wird, der zugleich das von dem Oszillator 19 gelieferte Modulationsignal empfängt. Um dabei den Einfluss des Umgebungslichtes zu beseitigen, kann zwischen der Photodiode 17 und diesem Synchrondetektor 18 wieder ein Bandpassfilter 14 mit einem Passband um die Modulationsfrequenz (100 kHz) angeordnet werden.

Statt der beiden Lichtleiter 7 und 10 können in dieser gezeigten Ausführungsform in dem Halter 1 selbstverständlich auch zwei gesonderte Photodioden angeordnet und die Ausgangssignale dieser Photodioden elektrisch summiert werden. Weiter leuchtet es ein, dass in bezug auf die gegenseitige Anordnung der lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 und der lichtaufnehmenden Elemente 7 und 10 viele Abwandlungen möglich sind, was nicht nur für die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform, sondern auch für die Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2 zutrifft. So ist es z.B. ohne weiteres möglich, statt der lichtaufnehmenden Elemente 7 und 10 ein oder beide lichtausstrahlenden Elemente 6 und 9 in den Halter 1 aufzunehmen. Dabei können nach Wahl die beiden nicht auf dem Halter 1 befestigten Elemente gegebenenfalls starr mit der Antriebsvorrichtung 4 gekoppelt werden, d.h., dass sie der Bewegung des Halters 1 folgen.

Es dürfte einleuchten, dass es für die Genauigkeit der dargestellten Systeme von grosser Bedeutung ist, dass die zwei optischen Kanäle des Messsystems möglichst identisch sind. Eine etwaige gegenseitige Abweichung zwischen diesen beiden optischen Kanälen kann durch eine Abgleichung der Ansteue-rung der lichtausstrahlenden Elemente oder der Detektionsvorrichtung ausgeglichen werden.

Fig. 4 zeigt eine Schaltung zur Ansteuerung der in der Ausführungsform nach Fig. 3 verwendeten lichtemittierenden Dioden 6 und 9, mit deren Hilfe diese Angleichung stattfinden kann. Diese Schaltung enthält die Transistoren Ti und T2, deren Emitter einerseits miteinander über einen Widerstand Ri und andererseits über Widerstände R3 und R4 mit der negativen Klemme der Speisespannungsquelle verbunden sind. Die lichtemittierenden Dioden 6 und 9 sind mit den Kollektoren dieser Transistoren Ti und T2 verbunden und empfangen von diesen Transistoren die Steuerströme Ii und I2.

An die Basis des Transistors Ti wird ein Steuersignal angelegt, das aus einer Gleichspannüngskomponente und einer Wechselspannungskomponente aufgebaut ist. Die Gleichspannungskomponente wird über einen Spannungsteiler Re von einer Bezugsspannung VR abgeleitet. Die Wechselspannungskomponente wird über die Trennkondensatoren Ci und C2 und den Spannungsteiler Rs von dem der Eingangsklemme K zugeführten Modulationssignal des Oszillators 19 (Fig. 3) abgeleitet. Durch Einstellung der Spannungsteiler R5 und Re kann das Verhältnis zwischen der Ämplitude der Wechsel-spannungskoäiponente und dem Wert der Gleichspannungskomponente eingestellt werden, wobei die Amplitude der Wechselspannungskomponente kleiner als die Gleichspannüngskomponente gewählt wird.

Die Basis des Transistors T2 empfängt ein Steuersignal von einem Operationsverstärker A. Der Emitter des Transistors Ti ist über einen Tiefpass F3 mit dem nichtinvertierenden Eingang (+) dieses Operationsverstärkers A verbunden, während der Emitter des Transistors T2 über einen Tiefpass F2 mit dem invertierenden Eingang ( —) dieses Operationsverstärkers A verbunden ist. Dadurch wird erreicht, dass die Gleichspannungen an den Emittern der Transistoren Ti und T2 zwangsläufig einander gleich und dadurch auch die Gleichströme durch diese Transistoren Ti und T2 einander gleich sind. Dies bedeutet, dass die Steuerströme Ii und I2 für die lichtemittierenden Dioden 6 und 9 eine gleich grosse Gleichstromkomponente I = aufweisen, wie in Fig. 5 angegeben ist.

Damit ist eine der wichtigsten Bedingungen erhalten, die dafür sorgen, dass die lichtemittierenden Dioden gleiche Lichtmengen aussenden. Die von einer lichtemittierenden Diode abgegebene Lichtmenge ist nämlich im wesentlichen von zwei Faktoren, und zwar der Temperatur und dem Steuerstrom, abhängig. Dadurch, dass beide lichtemittierenden Dioden denselben Gleichstrom empfangen, ist ihre Verlustleistung gleich. Dadurch, dass weiter sichergestellt wird, dass der thermische Widerstand zwischen den beiden Dioden klein ist, z. B. indem sie in einen gemeinsamen Kühlkörper aufgenommen werden, ist gesichert, dass die beiden Dioden mit grosser Genauigkeit dieselbe Temperatur aufweisen.

Die Wechselstromkomponente des Steuerstroms Ii wird unmittelbar von dem der Klemme K zugeführten Modulationssignal abgeleitet. Die Wechselstromkomponente des Steuerstroms I2 wird dadurch festgelegt, dass der Anzapfungspunkt des Widerstandes Ri über einen Hochpass Fi mit dem invertierenden Eingang ( — ) des Operationsverstärkers A verbunden ist. Dadurch wird erreicht, dass die Wechselspannung an dem Emitter des Transistors T2 genau zu der Wechselspannung an dem Emitter des Transistors Ti gegenphasig ist, wobei das Verhältnis der Amplituden dieser beiden Wechselspannungen durch die Einstellung des Anzapfungspunktes des Widerstandes Ri bestimmt wird. Dadurch werden also sowohl die Phasenbeziehung der Wechselstromkomponente der Steuerströme Ii und I2 als auch ihr gegenseitiges Amplitudenverhältnis genau festgelegt.

Die Schaltung kann auf einfache Weise bei unterbrochener Regelschleife abgeglichen werden, ehe der Aufzeichnungsträger 3 eingeführt wird. In diesem Falle muss das Steuersignal

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Naturgemäss kann die Lichtausbeute der lichtemittierenden Dioden weiter, u.a. mit Hilfe von Gegenkopplung, stabilisiert werden. Dies kann völlig elektrisch aber gegebenenfalls '<> auch teilweise optisch erfolgen, z.B. dadurch, dass mit Hilfe von Lichtleitern von jedem der Strahlungsbündel ein Teil abgezweigt und summiert und über einen Synchrondetektor in ein elektrisches Gegenkopplungssignal für die Steuerschaltung umgewandelt wird. 15

Wie für die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform angegeben ist, kann der Magnetkopf 2 aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Köpfe K bestehen, die mit je einer gesonder637 782

ten Spur des Aufzeichnungsträgers zusammenarbeiten. Dabei ergibt sich die Möglichkeit, gleichzeitig eine Vielzahl verschiedener Informationssignale auf den Aufzeichnungsträger aufzuzeichnen. Dieselbe Anordnung eignet sich aber ebensogut zur Aufzeichnung nur eines einzigen Informationssignals. Dabei kann der auf dem Aufzeichnungsträger verfügbare Informationsraum auf einfache Weise optimal benutzt werden, dadurch, dass das Informationssignal beim Erreichen des Endes des Aufzeichnungsträgers stets einem anderen (benachbarten) Kopf K zugeführt und gleichzeitig die Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers umgekèhrt wird, so dass nacheinander nebeneinanderliegende Spuren auf den Aufzeichnungsträger eingeschrieben werden. In dieser Ausführungsform genügt naturgemäss dann auch ein einziger Magnetkopf, der beim Erreichen des Endes des Aufzeichnungsträgers stets eine Verschiebung gleich dem gewünschten Spuçabstand zwischen den Spuren auf dem Aufzeichnungsträger quer zu der Bewegungsrichtung vollführt.

G

2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

637 782 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Aufzeichnen und/oder Wiedergeben von Information(en) in einer Anzahl paralleler Spuren auf einem bandförmigen magnetischen Aufzeichnungsträger mit einem Magnetkopf zum Zusammenarbeiten mit dem an diesem Magnetkopf entlang geführten Aufzeichnungsträger; Positionierungsmitteln zur Regelung der relativen Lage dieses Magnetkopfes in bezug auf den Aufzeichnungsträger in einer Richtung quer zu der Fortbewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers und in einer Ebene parallel zu der Berührungsfläche dieses Aufzeichnungsträgers mit dem Magnetkopf, sowie Steuermitteln, mit deren Hilfe ein Regelsignal erzeugt und den Positionierungsmitteln zugeführt wird, wobei dieses Regelsignal für den Unterschied zwischen der Ist- und der Sollage des Magnetkopfes repräsentativ ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel mit einem ersten und einem zweiten optischen System (5, 8) versehen sind, die je ein lichtausstrahlendes Element (6,9) zum Aussenden eines Strahlungsbündels zu einem gesonderten Rand (Si, S2) des Aufzeichnungsträgers (3) und ein lichtaufnehmendes Element (7, 10) zum Aufnehmen der längs des Aufzeichnungsträgers (3) streifenden Lichtmenge des von dem zugehörigen lichtausstrahlenden Element ausgesandten Strahlungsbündels enthalten, wobei wenigstens eines der beiden genannten Elemente (6,7 bzw. 9,10) jedes optischen Systems (5 bzw. 8) starr mit dem Magnetkopf (2) verbunden ist und die Steuermittel weiter mit einer mit den lichtaufnehmenden Elementen (7,10) der beiden optischen Systeme (5, 8) gekoppelten Detektionsvor-richtung versehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von der gegenseitigen Grösse der von den beiden lichtaufnehmenden Elementen (7,10) empfangenen Lichtmengen das Regelsignal für die Positionierungsmittel (4) erzeugt wird (Fig. 1).-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beiden Systeme (5, 8) einen Lichtwandler zur Umwandlung der von dem lichtaufnehmenden Element (7,10) des betreffenden optischen Systems empfangenen Lichtmenge in ein elektrisches Ausgangssignal enthält, und dass die Detek-tionsvorrichtung mit einer Addierschaltung (12) versehen ist, mit deren Hilfe die Ausgangssignale dieser beiden Lichtwandler mit entgegengesetzter Polarität zueinander addiert werden (Fig. 1).

3).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtausstrahlenden Elemente (6, 9) der beiden optischen Systeme (5, 8) mit einer Modulationsvorrichtung (19,20) gekoppelt sind, mit deren Hilfe die Stärke der von den beiden lichtausstrahlenden Elementen (6,9) ausgesandten Strahlungsbündel mit der Modulationsfrequenz gleichphasig geändert wird, und dass die Detektionsvorrichtung zum Erhalten des Regelsignals einen Synchrondetektor (18) enthält, dem das Summensignal der Addierschaltung (12) und ein der Modulationsvorrichtung (19,20) entnommenes Signal mit einer Frequenz gleich der Modulationsfrequenz zugeführt werden (Fig. 2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtausstrahlende Element (6,9) jedes der beiden optischen Systeme (5, 8) aus einem Lichtleiter besteht, und dass diese beiden Lichtleiter optisch mit einer gemeinsamen Lichtquelle (16) gekoppelt sind (Fig. 2).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtausstrahlenden Elemente (6,9) der beiden optischen Systeme (5, 8) mit einer Modulationsvorrichtung (19,20) gekoppelt sind, mit deren Hilfe die Stärke der von den beiden lichtausstrahlenden Elementen (6,9) ausgesandten Strahlungsbündel mit der Modulationsfrequenz gegenphasig geändert wird, und dass die Detektionsvorrichtung zur Lieferung eines elektrischen Summensignals eingerichtet ist, dass die Summe der von den beiden lichtaufnehmenden Elementen (7,10) empfangenen Lichtmengen darstellt, während diese

Detektionsvorrichtung weiter einen Synchrondetektor (18) enthält, dem dieses elektrische Summensignal und ein der Modulationsvorrichtung (19, 20) entnommenes Signal mit einer Frequenz gleich der Modulationsfrequenz zugeführt werden (Fig.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Iichtaufnehmende Element (7, 10) jedes der beiden optischen Systeme (5, 8) aus einem Lichtleiter besteht, und dass die Detektionsvorrichtung einen Lichtwandler (17) enthält, mit dem die beiden Lichtleiter optisch gekoppelt sind und an dessen Ausgang das elektrische Summensignal zur Verfügung steht (Fig. 3).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3,4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung ein Bandpassfilter (14) mit einem Passband und die Modulationsfrequenz enthält, über das das elektrische Summensignal dem Synchrondetektor (18) zugeführt wird.