DE2418195A1

DE2418195A1 - Verfahren zur fuehrung eines lichtstrahls auf einer signalspur

Info

Publication number: DE2418195A1
Application number: DE2418195A
Authority: DE
Inventors: Karl-Ludwig Dr Zorn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-04-13
Filing date: 1974-04-13
Publication date: 1975-11-06
Also published as: JPS5851331B2; FR2267606A1; FR2267606B1; IT1037225B; US3975630A; GB1496565A; CH574660A5; JPS50142045A; NL7504347A

Description

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ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart

Verfahren zur Führung eines Lichtstrahle auf einer Signalspur.

Es sind'heute Verfahren zum Aufzeichnen von Inforraationssignalen auf einen Träger mit einem Laserstrahl bekannt, bei denen wegen des sehr kleinen Lichtflecks eines Laserstrahls eine außerordentlich hohe Informationsdichte erzielt werden kann. Hierzu ist es erforderlich, daß die Spuren in sehr geringem Abstand zueinander geführt werden, wobei die Breite der Signalspur z.B. 1^um und der Abstand benachbarter Spuren von Spurmitte zu Spurmitte etwa 3/um beträgt, wenn ein Steg von 2yum stehen bleibt.

Beim optischen Auslesen der gespeicherten Informationen wird die Signalspur von einem gebündelten Lichtstrahl abgetastet.

Wegen der äußerst kleinen Spurraessungen ist es ohne extremen mechanischen Aufwand nicht möglich, den Lichtstrahl reproduzierbar auf der Spur zu halten ohne durch eine zusätzliche Regeleinrichtung den Strahl der Spurbewegung nachzuführen. Als Stellglied einer solchen Spurnachführungsregelung verwendet man z.B. einen schnellen Schwingspiegel der an geeigneter Stelle im Strahlengang angebracht ist und eine Verschiebung des Lichtflecks in der Speicherebene senkrecht zur Spurrichtung ermöglicht.

Problematisch bei der Regelung der Spurnachführungsrichtung ist das Gewinnen eines geeigneten optischen Signals. In diesem Signal muß die Information enthalten sein, ob der Strahl nach links oder rechts von der Spurrichtung abweicht. Die Erfindung befaßt sich daher mit der Aufgabe ein Verfahren zur Gewinnung dieses optischen Signals zu ,schaffen, welches technisch einfach auszuführen ist und eine! suverläseige Regelung ermöglicht. ι

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Ee sind bereits Verfahren bekannt, bei denen zur Spurführung Hilfestrahlen benutzt werden, die rechts und links der Spur mitlaufen und bei einer Abweichung des Abtastflecks von der Spur ein unsymmetrisches Signal an zwei zugeordnete Fotodioden abgeben. Es bedeutet einen nennenswerten Aufwand an optischen Hilfsmitteln, diese Hilfsstrahlen zu erzeugen und in geeignetem Abstand von dem Hauptabtaststrahl zu halten. Die Erfindung bezweckt daher, ein Verfahren zur Führung eines Lichststrahls anzugeben, bei dem die Daten zur Korrektur der Spurlage des Abtaststrahls unmittelbar von dem Abtaststrahl selbst abgeleitet werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der bekannten Methode zur Prüfung von Objektiven nach Foucault ausgegangen. Wenn man im Brennpunkt einer Ideallinse eine Schneide senkrecht zur optischen Achse anordnet und die Linsenöffnung mit dem Auge unmittelbar hinter der Schneide beobachtet, so werden bei einem fehlerfreien Objektiv alle Strahlen gleichzeitig von der Schneide verdeckt, wodurch die Ausleuchtung der Linsenöffnung gleichmäßig verschwindet. Bei fehlerhaften Objektiven bemerkt man je nach Stellung der Schneide wechselnde Ungleichmäßigkeiten der Ausleuchtung. Eins solche ungleichmäßige Ausleuchtung wird auch erhalten, wenn die Schneide nicht im Brennpunkt, sondern in einem defokuseierten Bereich durch das Lichtbündel geführt wird.

Dieser Effekt wird von der Erfindung ausgenutzt, um ein Spurführungssignal von einem einzigen Strahlbündel zu erhalten, welches zugleich als Träger des aufgezeichneten Signals dient. Dabei treten an die Stelle der Schneide die beiden Ränder der Signalspur. Ein solches Verfahren setzt allerdings voraus, daß der Abstand zwischen Fokussierungsoptik und dem Trägermedium für die Signalspuren stabilisiert ist, da im anderen Fall die gewonnenen Spurführungssignale von Störsignalen infolge Abstandsschwankungen überlagert werden.

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Das Verfahren zur Gewinnung eines Spurführungssignals bei der Abtastung von optisch kontrastierenden Signalspuren auf einem Trägermedium in deren Längsrichtung mittels eines durch ein Objektiv fokussierten Lichtstrahlbündels, wobei der Abstand zwischen dem - relativ zueinander bewegten - Spurträgermediums und der Fokussxerungsoptxk stabilisiert ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß a?findungsgemäß der Fokus des bündelnden Objektivs auf einen solchen Abstand vor oder hinter der die Spuren aufweisenden Ebene des Trägermediums einge-

• stellt ist, daß die Spurbreite von dem Lichtstrahlbündel mindestens ausgefüllt ist, und daß zwei Fotozellen hinter

" dem Fokus auf der dem Objektiv abgewandten Seite des Trägers beiderseits der optischen Achse und bezüglich der Spurrichtung nebeneinander angebracht sind, derart, daß die Differenz der Fotoströme ein Maß für die Abweichung des Abtastbündels von der Spurmitte abgibt.

Das Ergebnis einer ungleichmäßigen Erhellung oder Verdunkelung des Feldes der Austrittspupille quer zur Spurrichtung kann außer durch Unscharfstellen des Fokus bezüglich der Spur auch durch Verwendung eines astigmatischen Objektivs oder durch Schrägstellen der Objektivachse bezüglich der Senkrechten der Trägerebene oder Zuschalten einer schwach gekrümmten Zylinderlinse erreicht werden. .

Dia Erfindung ist nicht nur bei transparenten Spuren in undurchsichtigen Trägern, sondern auch bei durchsichtigen Trägern und undurchsichtigen Spuren anwendbar. Im Fälle einer Verspiegelung des Spurträgers können die Fotozellen statt hinter der Signalspur auch vor derselben angebracht werden, wenn man einen strahlenteilenden Spiegel verwendet.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 23 13 7^1 ist es bereits bekannt, für die Ermittlung von Lagefehlern des Trägers eine Optik zu verwenden, die nach Art des Foucaultschen Ver- - . -

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suche aufgebaut ißt, und zwei Fotozellen zur Signalgewinnung zu verwenden. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung handelt es sich aber dort um die Detektion von Lagefehlern der Spurebene in Bezug auf das Signaldetektionssystem. Das System be nötigt auch eine relativ breite Spur (Fig. 2), setzt also voraus, daß sich der Abtastfleck auf der Spur befindet. Hin ter der Spurebene wird eine zusätzliche Optik benötigt.

Bei der Erfindung ist das Problem der Ermittlung von Lagefehlern des Spurträger in Bezug zur Fokussieroptik oder zum Signaldetektionssystem als bereits gelöst vorausgesetzt, und zwar aufgrund eines in einer früheren Patentanmeldiing (P 22 59 60*0 angegebenen Systems. Dadurch kann der Foucaultsehe Schneideeffekt bei der vorliegenden Erfindung zu einer höchst einfachen und wirksamen Spurführung ausgenutzt werden. Bei der Anwendung sind durch die seitlichen Spurbegrenzungen zwei Schneiden cder Kanten, die sich beide im Lichtfleck befinden und ihn bei Spurabweichung unsymmetrisch begrenzen. Aus dem von den Fotozellen erhaltenen Differenzsignal kann nach Verstärkung ein Steuersignal zur Steuerung eines Schwer.kspiegels abgeleitet werden, welcher, im Strahlengang vor dem Spurträger angeordnet, eine Rückführung des Strahlbündels auf die Spurmitte bewirkt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nun auf die Zeichnung bezuggenomroen, welche in

Fig. 1 verschiedene Lichtverteilungen A·- F im Strahlbündel, und in

Fig. 2 eine Abtastvorrichtung in schematischer Darstel lung mit einer beispielsweisen Anwendung der Erfindung zeigt.

In Fig. 1 sind A-C die Lichtverteilungen im Bündelquerschnitt hinter der Spurebene bei Verwendung eines guten Objektivs für

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den Fall dargestellt, daß eine kleine Defokussierung, z.B. eine Fokuslage unmittelbar vor der Spurebene vorgesehen iat. Man erhält dann, wenn sich die Kante -der transparenten Spui links befindet, in der linken Hälfte der Lichtverteilung eine Verdunkelung, wenn der Abtastfleck in Spurmitte ist, eine Bymmetrische Aufhellung, und wenn sich die Kante rechte befindet, eine Verdunkelung rechts. Bei einem Objektiv mit Öffnungsfehlern, welche zu Verzerrungen der Form des Brennflecks führen (sagittale und meridionale Brennlinie) und die Spur zwischen den Brennlinien liegt, können Verdunkelungsformen entsprechend den Formen D, E und F erhalten werden.

In der Abtastanordnung gemäßt Fig. 2 befindet sich der Fokus unterhalb der auf der Oberfläche der Speicherplatte 1 liegenden transparenten Spuren 2 , 2^, -2.,. Ein Objektiv 3 fokussiert die Strahlen *t eines Laeers in eine Ebene hinter der Spurebone der Speicherplatte 1. Das durch die Spuren hindurchtretende Laserlicht erregt die beiden Fotozellen ^. und 5->· Liegt das Lichtbündel symmetrisch zur Spurmitte, so ist der Differenzstrom der Zellen null, bei Rechts- oder Linksabweichung wird die eine oder andere Fotozelle stärker erregt, und es kann von dem Differenzstrom ein Regelsignal, etwa zur Steuerung der Winkelstellung des Spiegels 6, abgeleitet werden. Der Fokusabstand kann bei dieser Anordnung durch eine.Luftlagerung des Abtastkopfes stabilisiert werden, welche dadurch gebildet wird, daß ein Luftstrom durch den Schlauch 7 in das Objektivgehäuse .8 eintritt und es durch die für den Durchtritt des Lichtbundeis freigehaltene untere öffnung wieder verläßt. Bei elastischer Vorspannung der Halterung des Objektivs 3 in Richtung auf die Speicherplatte wird dann die * Lage des Objektivs relativ zur Oberfläche der die Signalspuren tragenden Speicherplatte 1 stabilisiert.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

O / 1 Q Ι Q ς

2 O 3

Patentansprüche

/iy Verfahren zur Gewinnung eines Spurführungssignals bei der Abtastung von optisch kontrastierenden Signalspuren auf einem Trägermedium in deren Längßrichtung mittels eines durch ein Objektiv fokussierten Lichtstrahlbündels, v/obei der Abstand zwischen dem Spurträgermediura und der Fokussierungsoptik stabiliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokus des bündelnden Objektivs (j5) auf einen solchen Abstand vor oder hinter der die Spuren tragenden Ebene des Trägermediums (Ό eingestellt ist, daß die Spurbreite von dem Lichtstrahlbündel mindestens ausgefüllt ist, und daß zwei Fotozellen (5.., 5_O) in dem Strahlenbündel hinter dem Fokus auf der dem Objektiv ("5) abgewandten Seite des Trägers beiderseits der optischen Achse und bezüglich der Spurrichtung nebeneinander angebracht sind, derart, daß die Differenz der Fotostrcme ein Maß für die Abweichung des Abtastbündels von der Spurmitte abgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Objektiv mit Astigmatisrausfehler verwendet wird und dies so eingestellt ist, daß sich der engste Bündelquerschnitt in der Ebene der Signalapuren befindet.

3· Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des Objektivs einen Winkel mit der Normalen der Spurebene bildet.

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