DE2555506A1 - Vorrichtung zum auslesen eines flachen reflektierenden aufzeichnungstraegers, auf dem information in einer optisch auslesbaren struktur angebracht ist - Google Patents

Vorrichtung zum auslesen eines flachen reflektierenden aufzeichnungstraegers, auf dem information in einer optisch auslesbaren struktur angebracht ist

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DE2555506A1
DE2555506A1 DE19752555506 DE2555506A DE2555506A1 DE 2555506 A1 DE2555506 A1 DE 2555506A1 DE 19752555506 DE19752555506 DE 19752555506 DE 2555506 A DE2555506 A DE 2555506A DE 2555506 A1 DE2555506 A1 DE 2555506A1
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Description

PIIN »7862, Va/EVH.
Dip. ·!.-·;■ ■ ' ■" ■ :- ' '·τ -jU.R 1.12.1975.
An*. '·:.:. .·'- -.-'.i^iEKiiN
Anmekijn« vom« ^ ^^ /9 ? T
9 ? T
" Vorrichtung zum Auslesen eines flachen reflektierenden Aufzeichnungsträgers, auf dem Information in einer optisch auslesbaren Struktur angebracht ist "
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auslesen eines flachen reflektierenden AufZeichnungsträgers, auf dem Information, z.B. BiId-- und/oder Toninformation, in einer optisch auslesbaren Struktur angebracht ist, welche Vorrichtung eine ein Auslesebündel liefernde Strahlungsquelle, ein Objektivsystem zum Fokussieren des Auslesebündels auf die Fläche der Informationsstruktur, ein strahlungsempfindliches Signaldetektionssystein zur Umwandlung des von der Informationsstruktur modulierten Auslesebündels in ein
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elektrisches Signal und ein Fokussierdetektxonssystem enthält, das mit einer elektronischen Schaltung zur Ableitung eines Steuersignals zur Regelung der Lage des Objektivsystems in bezug auf die Informationsstruktur gekoppelt ist. Unter einem Fokussierdetektionssystem ist ein Hilfssystem zu verstehen, das aus einer Anzahl optischer Elemente und strahlungsempfindlicher Detektoren zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Ist- und der Sollage der Fokussierungsflache des Objektivsystems besteht,
Eine derartige Vorrichtung ist u.a. aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 22 725 bekannt» Die Informationsstruktur kann nach dieser älteren Patentanmeldung aus einer Vielzahl scheinbar konzentrischer Spuren aufgebaut sein, die zusammen eine ununterbrochene spiralförmige Spur bilden. Die Auslesevorrichtung ist derart eingerichtet, dass nur ein kleiner Teil einer Spur mit einer Grosse gleich etwa dem kleinsten Detail in der Informationsstruktur auf dem Signaldetektionssystem abgebildet wird. Die Strahlungswege zwischen der Strahlungsquelle und der Fläche eines auszulesenden Spurteiles und zwischen dieser Fläche und dem Signaldetektionssystem können aber Aenderungen erfahren. Diese Aenderungen können verschiedene Ursachen haben. Erstens ist es möglich, dass der Aufzeichnungsträger nicht völlig flach ist. Zweitens können, wenn der Aufzeichnungsträger eine Folie ist, beim
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Rotieren des Trägers Wellungen in diesem Träger auftreten. Ferner können die optischen Elemente des AufzeichnungstrSgers Schwingungen ausgesetzt sein.
Beim Auftreten solcher Aenderungen empfängt das Signaldetektionssystem nicht nur Strahlung von einem auszulesenden Teil der Spur, sondern auch von der Umgebung dieses Teiles herrührende Strahlung, Dadurch nimmt die Modulationstiefe des von dem Signaldetektionssystem gelieferten Signals ab, während ausserdem, weil nicht mehr nur von einer einzigen Spux- herrührende Strahlung, sondern auch von den benachbarten Spuren herrührende Strahlung auf das Signaldetektionssystem gelangt, Uebersprechen auftreten kann. Durch die verringerte Modulationstiefe und das Uebersprechen ist dann keine befriedigende Signaldetektion mehr möglich.
Es ist daher von grosser Bedeutung, die
Abweichung zwischen der Ist- und der Sollage der Fläche der Informationsstruktur detektieren und die Fokussierung des Objektivsystems nachregeln zu können. Zum Detektieren der betreffenden Abweichung ist die früher beschriebene Vorrichtung mit einem Fokussierdetektionssystem versehen, in dem ein enges Hilfsbündel (oder Fokussierbündel) von der Strahlungsquelle abgeleitet wird, welches Hilfsbündel exzentrisch durch das Objektivsystem geschickt wird» Nach Reflexion an der Informationsstruktur des Aufzeichnungs-
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trägers und einem zweiten Durchgang durch das Objektivsystem fällt das Fokussierbündel auf ein System zweier durch einen Spalt getrennter strahlungsempfindlicher Fokussierdetektoren ein. Durch Vergleich der auf die Fokussierdetektoren einfallenden Strahlungsintensitäten kann eine Anzeige über das Ausmass der Fokussierung erhalten werden.
Um die Fokussierung des Objektivsystems regeln •zu können, kann dieses System in einer in einem Magnetfeld angeordneten Spule, z.B. LautSprecherspule angebracht sein. Das Objektivsystem kann dann in bezug auf die Fläche der Informationsstruktur dadurch verschoben werden, dass der LautSprecherspule ein geeignetes Regelsignal zugeführt wird. Dieses Regelsignal wird von einer elektronischen Schaltung geliefert, deren Eingangsklemmen die Ausgangssignale der Fokussierdetektoren angeboten werden»
Beim Anbringen eines Aufzeichnungsträgers
in der Auslesevorrichtung muss das Objektiv genügend weit zurückgezogen sein, damit der Aufzeichnungsträger nicht gegen das Objektiv stossen kann. Nach dem Einschalten der Auslesevorrichtung muss das Objektiv zu dem Aufzeichnungsträger hin bewegt werden, bis der Abstand zwischen dem Objektiv und dem Aufzeichnungsträger den für ein optimales Auslesen gewünschten Wert aufweist. Wenn bei diesem "Einlaufen" des Objektivsystems die Bewegung dieses Objektiv-
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systems durch die von den Fokussierdetektoren. abgegebenen Signale bestimmt wird, wird das Objektivsystem, bei abnehmendem Abstand zwischen diesem System und dem Aufzeichnungsträger, nicht rechtzeitig genügend abgebremst werden, so dass es gegen den Aufzeichnungsträger stösst.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine
Auslesevorrichtung zu schaffen, in der Massnahmen getroffen sind, um zu verhindern, dass das Objektivsystem gegen den Aufzeichnungsträger stcJsst. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung enthältt erste Mittel, mit deren Hilfe beim Einlaufen des Objektivsystems einem von dem Pokussierdetektionssystem gelieferten Steuersignal ein zusätzliches Signal überlagert wird, derart, dass ein resultierendes erstes Steuersignal am Ausgang der elektronischen Schaltung erhalten wird, das die Bewegung des Objektivsystems zu dem Aufzeichnungsträger hin bewirkt, zweite Mittel, mit deren Hilfe das resultierende erste Steuersignal auf einen bestimmten Wert begrenzt wird und dritte Mittel, mit deren Hilfe bewirkt wird, dass, wenn sich das Objektivsystem dem Aufzeichnungsträger bis etwa den gewünschten Abstand genähert hat, ein zweites Steuersignal mit einem dem des genannten resultierenden ersten Steuersignals entgegengesetzten Vorzeichen und mit einer die Amplitude des letzteren Signals erheblich überschreitenden Amplitude
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am Ausgang der elektronischen Schaltung erhalten wird, wodurch das Objektivsystem eine grosse Beschleunigung von dem Aufzeichnungsträger weg erfährt.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung enthält: einen Differenzverstärker, dessen Eingänge mit den Fokussierdetektoren verbunden sind und dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines Opex-ationsverstärkers verbunden ist, wobei an einen zweiten Eingang dieses Operationsverstärkers eine Hilfsspannungsquelle über einen Schalter angeschlossen ist, sowie eine Transistorendstufe, in deren Ausgangskreis ein Antriebselement für das Objektivsystem aufgenommen ist.
Einige Ausführungsforinen der Erfindung sind
in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Pig. 1 eine Ausführungsform einer früher
vorgeschlagenen Vorrichtung zum optischen Auslesen eines Aufzeichnungsträgers,
Fig. 2 das Prinzip der Erfindung,
Fig. 3 teilweise blockschematisch eine
elektronische Schaltung nach der Erfindung zur Anwendung in der Vorrichtung nach Fig. 1, und
Fig. h und 5 ini Detail Ausführungsformen
- t einer derartigen elektronischen Schaltung.
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In Fig, 1 ist mit 1 ein scheibenförmiger runder Aufzeichnungsträger bezeichnet. In der Fläche 2 dieses Aufzeichnungsträgers sind Informationsspuren 3 angebracht. Eine Informations spur kann aus einer Vielzahl von Gebieten in Abwechslung mit Zwischengebieten aufgebaut sein, wobei die Information, z.B. ein Farbfernsehprogramm, in den Längen der Gebiete und der Zwischengebiete enthalten sein kann. Der Aufzeichnungsträgerkörper 1 ist strahlungsdurchlässig und die Informationsfläche 2 strahlungsreflektierend.
Der Aufzeichnungsträger wird mit einer
Strahlungsquelle 6» z»B, einem Laser, ausgelesen, die ein enges Strahlungsbündel 30 aussendet. Das Strahlungsbündel tritt über die Fläche 8 in den Bündelteiler 7 ein. Die Fläche 9 des Bündelteilers ist teilweise strahlungsdurchlässig, so dass ein Teil des Strahlungsbündels 30 als ein Auslesebündel 31 durchgelassen wird, während ein anderer Teil des Strahlungsbündels 30 zu der Fläche 8 reflektiert wird.
Das Auslesebündel 31 wird von einem schematisch durch eine einzige Linse dargestellten Objektivsystem 12 auf die Informationsfläche 2 des Aufzeichnungsträgers 1 fokussiert. Die Ililfslinse 10 sorgt dafür, dass die game Eintrittspupille des Objektivsystems 12 ausgefüllt wird. Der Aufzeichnungsträger kann mit Hilfe einer
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Welle 5> die durch eine Oeffnung h in dem Aufzeichnungsträger geführt ist, gedreht werden. Das Auslesebündel 31 wird dann entsprechend der Informationsstrulctur, die nacheinander in dem Bundelquerschnitt erscheint, moduliert. Nach Reflexion an der Fläche der Informationsstrulctur passiert das modulierte Auslesebündel das Objektivsystem zum zweiten Mal und fällt dann z.B. auf einen halbdurchlässigen Spiegel 11 ein» Dieser Spiegel lässt einen Teil des modulierten Auslesebündels zu dem strahlungsempfindlichen Signaldetektor 16 durch« Das von diesem Detektor gelieferte Signal wird einer elektronischen Schaltung 20 zugeführt, in der auf bekannte Veise ein Informationssignal S. erzeugt werden kann, das mit z.B. einer üblichen Fernsehempfangsvorrxchtung 21 sichtbar und hörbar gemacht werden kann»
Beim Auslesen des Aufzeichnungsträgers,
dessen optische Informationsstruktur sehr kleine Details, z.B. in der Grössenordnung von 1 /um, aufweist, ist es erforderlich, kleine Aenderungen in der Lage der Informationsfläche detektieren zu können, damit die Fokussierung des Objektivs nachgeregelt werden kann. Zur Bestimmung^, der genannten Aenderungen wird der Teil des Strahlungsbündels 30 benutzt, der an der Fläche 9 des Bündelteilers reflektiert wird. Dieser Teil verlässt nach vollständiger Reflexion an der Fläche 8 den Bündelteiler als ein zweites
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Strahlungsbündel 32. Das Bündel 32 wirkt als Fokussierbündel und tritt durch die Oeffnung einer Blende 15 hindurch. Das Fokussierbündel tritt in einem verhältnismässig grossen Abstand von der optischen Achse des Objektivsystems in dieses Objektivsystera ein. Nach Brechung durch das Objektivsystem trifft das Fokussierbündel die strahlungsreflektierende Informationsfläche 2, Für das Fokussierbündel wirkt die Informationsfläche wie ein Spiegel, der dieses Bündel zu dem Objektivsystem reflektiert. Das Objektivsystem richtet das Fokussierbündel dann auf ein Gebilde zweier strahlungsempfindlicher Eokussierdetektoren 18 und 19» die durch einen engen Spalt 17 voneinander getrennt sind«
In dem ¥ege des Fokussierbündels ist eine
Hilfslinse 14 angeordnet» Diese Hilfslinse fokussiert das Bündel 32 in der Brennebene des Objektivsystems 12, so dass des Fokussierbündel das Objektiv als ein paralleles Bündel verlässt» Auf diese ¥eise wird ein Strahlungsfleck konstanter Gr8sse auf der Informationsfläche 2 erzeugt, so dass auch der Strahlungsfleck in der Ebene der Pokussierdetektoren eine konstante GrSsse aufweist.
Die Fokussierdetektoren sind derart angeordnet, dass bei einer richtigen Lage der Fläche der Informationsstruktur (siehe Fig. 1) die Abbildung der Blendenöffnung, welche Abbildung mit Hilfe der reflektierenden Fläche 2 und
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des Objektivsystems erze^igt.wird, zu den Detektoren 18 und 19 symmetrisch ist. Die Fokussierdetektoren empfangen dann gleiche Strahlungsintensitäten. Verschiebt sich die Fläche der Informationsstruktur nach unten bzw. nach oben, so wird der Abstand zwischen der Stelle, an der das Fokussierbündel in das Objektivsystem eintritt, und der optischen Achse kleiner bzw. grosser werden. Das Fokussierbündel wird dann über einen kleineren bzw. grbsseren Winkel gebrochen werden. Dies hat zur Folge, dass der Detektor 18 mehr bzw. weniger Strahlung als der Detektor empfängt»
Die Signale S^g und S1 „ der Fokussierdetektoren werden einer elektronischen Schaltung 22 zugeführt, in der sie verglichen werden und ein Regelsignai S abgeleitet wird ο Das Signal S wird einer Vorrichtung zum Verschieben des Objektivsystems, z.B. einer Lautsprecherspule I3, in der das Objektivsystem aufgehängt ist, zugeführt. Statt mit einer Lautsprecherspule kann das Objektivsystem auch mit anderen Mitteln, wie piezoelektrischen, magnetostriktiven oder elektrostatischen Mitteln, stets mit Hilfe des Signals S , angetrieben und verstellt werden. Die nachstehend zu beschreibende Erfindung beschränkt sich weiter nicht auf die Anwendung des in Fig. 1 gezeigten Fokussierde.tektionssystems. Auch andere optoelektronische Systeme zum Ableiten eines Fokussiersignals, wie z.B. das
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in der deutschen Offenlegungsschrift 22 11 Oh9 beschriebene System, können Anwendung finden.
In Fig. 2 ist das Signal S,., das durch Vergleich der von den Fokussierdetektoren 18 und 19 abgegebenen elektrischen Signale erhalten wird, als Funktion des Abstandes des Objektivsystems von der Vorderseite des Aufzeichnungsträgers (Abstand d in Fig. 1) mit der vollen Linie 40 angedeutet. Das Signal Sf ist in Volt und der Abstand d in mm aufgetragen.
Befindet sich das Objektivsystem in einem
Abstand grosser als a (wobei a z.B. 2,5 mm sein kann) von dem Aufzeichnungsträger, so fällt das Fokussierbündel ausserhalb der Detektoren 18 und 19·» so dass das Fokussierdetektionssystem nicht wirksam ist und das Signal S« Null ist. Hat sich das Objektivsystem bis den Abstand a von dem Aufzeichnungsträger genähert, so wird der Detektor Strahlung von dem Fokussierbündel empfangen, während der Detektor 18 diese Strahlung noch nicht empfängt, so dass das Signal S^. positiv ist'. Bei einem positiven Signal S^ erfährt das Objektiv eine Beschleunigung nach oben, zu dem Aufzeichnungsträger hin. Das Signal Sj. bleibt, abgesehen von dem kleinen Spannungsabfall um den Abstand b, positiv, bis der Abstand zwischen dem Objektivsystem und dein Aufzeichnungsträger den Wert c (der z.B. 0,7 rom ist) aufweist. Dann empfangen die Detektoren 18 und 19 eine
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gleiche Menge Strahlung von dem Fokussierbündel. Bei kleineren Abständen des Objektiv syst ems von dem Aufzeichnungsträger empfängt der Detektor 18 eine grössere Strahlungsintensität als der Detektor 19 und erfährt das Objektivsystem eine Beschleunigung nach unten, von dem Aufzeichnungsträger ab.
Bei diesem "Einlaufen" des Objektivsystems
können sich zwei Schwierigkeiten ergeben. Die Informationsstruktur kann sich, wie in Fig. 1 dargestellt ist, auf der Rückseite eines strahlungsdurchlässigen Aufzeichnungsträgers befinden. Dies hat den Vorteil, dass der Aufzeichnungsträgerkörper selber als eine Art Schutzschicht wirkt, wodurch der Einfluss von Staubteilchen, die auf dem Aufzeichnungsträger niederschlagen können, oder von Kratzern, die in dem Aufzeichnungsträger gebildet werden können, auf das Auslesen nahezu beseitigt werden kann. Durch diesen Aufbau des Aufzeichnungsträgers kann aber ausser einer R.eflexion des FokussierbündeIs an der Informationsfläche 2 auch eine Reflexion auf der Vorderseite des Aufzeichnungsträgers auftreten. Dadurch kann, wenn daß Objektivsystem so weit von dem Aufzeichnungsträger entfernt ist (Abstand b in Fig, 2), dass es auf diese Vorderseite fokussiert ist, das Signal S~ sein Vorzeichen wechseln. Die Gefahr besteht dann, dass die Fokussierregelung diesen Abstand als den richtigen Abstand "sieht" und auf diesen
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Abstand einstellen wird.
Wenn sich das Objektivsystem dem Aufzeichnungsträger bis den Abstand c genähert hat, weist es eine ge~ wisse Geschwindigkeit auf. Dann muss das Objektivsystem schnell abgebremst werden. Der maximale positive Wert und der maximale negative Wert des Signals S~ liegen in der gleichen GrSssenordnung, so dass auch die maximale negative Beschleunigung in der gleichen Grössenordnung wie die maximale positive Beschleunigung liegt. Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt ist, der Weg, über den die positive Beschleunigung wirksam gewesen ist, länger als der Weg ist, über den die negative Beschleunigung wirksam gewesen ist, kann die Geschwindigkeit, die das Objektiv in dem Abstand c aufweist, nicht innerhalb dieses Abstandes auf Null herabgesetzt werden, so dass das Objektivsystem gegen den Aufzeichnungsträger stösst.
Nach der Erfindung sind in der elektronischen Schaltung 22 Massnahmen getroffen, um diesen Schwierigkeiten entgegenzuwirken. An erster Stelle wird der von den Signalen der Fokussierdetektoren abgeleiteten Spannung eine positive Vorspannung überlagert. Diese Vorspannung ist in Fig. 2 mit V_ bezeichnet. In der Schaltung 22 wird der positive elektrische Strom von der Lautsprecherspule, von der auf das Objektivsystem eine zu dem Aufzeichnungsträger hin gerichtete Kraft ausgeübt wird, begrenzt, so
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dass innerhalb des Bereiches von a bis c das von der Schaltung 22 gelieferte Ausgangssignal S den mit der gestrichelten Linie 41 angegebenen Verlauf aufweist. Die positive Beschleunigung des Objektivsystems wird somit stark beschränkt. Auch für den Abstand b ist das Signal S nun positiv, so dass nicht mehr die Gefahr besteht, dass die Fokussierung auf der Vorderseite des Aufzeichnungsträgers eingestellt wird. Die Vorspannung VB braucht nur die negative Spannung bei b auszugleichen, so dass diese Vorspannung klein, z.B. 0,3 V im dargestellten Ausführungsbeispiel, sein kann.
An zweiter Stelle wird, wenn festgestellt
ist, dass sich das Objektivsystem dem Aufzeichnungsträger bis den Abstand e genähert hat, die vollständige negative von den Detsktorsignalen S1O und S19 abgeleitete Spannung von der Schaltung 22 weitergeleitet (vgl. die gestrichelte Kurve 42 in Fig. 2). Dadurch wird das Objektivsystem stark abgebremst, so dass es zu dem Abstand c zurückkehrt. Der Abstand zwischen c und e ist z.B. nur 2/um, so dass bei Anwendung der Schaltung nach der Erfindung das Objektivsystem nur über einen sehr kleinen Abstand an seiner Nennlage yorbeischiesst. Wenn der Abstand e erreicht ist, kann dies in der Schaltung dadurch festgestellt werden, dass das von den Fokussierdetektoren gelieferte Signal S ~ stark abnimmt.
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In Fig, 3 ist eine elektronische Schaltung
nach der Erfindung, teilweise blockschematisch, dargestellt. In dieser Figur sind die Fokussierdetektoren mit 55 und 56 bezeichnet. Die Ausgangssignale dieser Detektoren werden einem Differenzverstärker 50 zugeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 50 wird einem Eingang eines Operationsverstärkers 51 zugeführt, der als ein Summator wirkt. Der andere Eingang des Verstärkers 51 ist über einen Widerstand R.. mit einer Spannungsquelle 57 von z.B» -15 V verbunden, die die vorerwähnte Vorspannung Vß liefert. Der Widerstand R., kann mittels eines Schalters S11 an Erde
I ±3
gelegt werden. Das Signal des Verstärkers 51 wird einer Endstufe zugeführt, die die Transistoren T-, T2, T«, und Tl enthält. Diese Endstufe, die als ein Transformator zwischen den hohen Impedanzen links und den niedrigen Impedanzen rechts wirkt, wird an den Klemmen 58 und 58' von einer nicht dargestellten Spannungsquelle gespeist. In der Leitung der positiven Speisespannung ist ein Schalter S-, angeordnet. In dem Ausgangskreis der Endstufe ist ein Schalter S. der LautSprecherspule S , mit deren Hilfe das Objektivsystem bewegt wird, vorgeordnet.
Ehe ein Aufzeichnungsträger in der Auslesevorrichtung angebracht wird, werden zunächst die Speisung . und die Vorspannung Vx, angeschlossen.
Jj
Beim Anbringen des Aufzeichnungsträgers in
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der Auslesevorrichtung nach Fig. 1 sind die Schalter S. ,
S1, und S_ geöffnet. Dann wird zunächst der Motor zum JtJ O
Antreiben der Welle 3 angelassen und wird auch der Laser gestartet, so dass der Aufzeichnungsträger, der eine dünne Platte oder eine Folie sein kann, sich ausrichten und der Laser sich, stabilisieren kann. Dann wird der Schalter S. geschlossen.
Beim Einlaufen des Objektivsystems wird
anfänglich die Beschleunigung des Objektivsystems durch, die Vorspannung V„ bestimmt. Wenn sich das Objektivsystem dem Aufzeichnungsträger bis einen Abstand kleiner als a genähert hat, bestimmen diese Vorspannung und die vom Verstärker 50 gelieferte Spannung V~ zusammen die Beschleunigung, Da die positive Speisespannung für die Endstufe ausgeschaltet ist, kann der positive Strom durch die Lautsprecherspule nicht von den Transistoren T*t T„, T« und ΊΥ geliefert werden, sondern muss dieser Strom über den Operationsverstärker fliessen. Dadurch kann dieser Strom nur beschränkt sein. Zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das Objektivsystem dem Aufzeichnungsträger bis- einen Abstand β genähert hat, nimmt die Spannung V« am Ausgang des Verstärkers 50 plötzlich, sehr stark ab. Der Einfluss der Vorspannung wird dann vernachlässigbar, und es wird ein grosser negativer Strom durch"die LautSprecherspule fliessen. Dieser Strom kann fliessen, weil die negative
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Speisespannung stets vorhanden ist. Das Objektivsystem erfährt eine grosse Beschleunigung nach unten und wird schnell bis zu dem Abstand c, dem gewünschten Abstand, von dem Aufzeichnungsträger gebracht. Dann kann der Schalter S- geschlossen werden, wodurch die Vorspannung kurzgeschlossen wird. Wenn weiter auch der Schalter S-, geschlossen wird, wird der Strom durch die Spule S nur noch durch das vom Verstärker 50 abgegebene Signal bestimmt. Dieses Signal, das einen Verlauf nach der Kurve 40 der Fig« 2 mit einem steilen Verlauf um den Punkt c aufweist, ermöglicht es, etwaige Abweichungen in der Fokussierung schnell zu korrigieren.
Die Schalter S., S5 und S , die tatsächlich elektronische Schalter sind, können von einer elektronischen Uhr betätigt werden, die in Fig. 3 schematisch mit 5^ bezeichnet ist. Die Zeit zwischen dem Schliessen des Schalters S. und dem Schliessen der Schalter Sx, und S^ kann z.B, 100 msec sein. Zum Erreichen des Abstandes e wird z»B» eine Zeit von 40 msec benötigt.
Bei der bisher beschriebenen Fokussier-
regelung wird beim Einlaufen des Objektivsystems dieses System mit einer konstanten Kraft angetrieben, so dass sich das Objektivsystem mit einer konstanten Beschleunigung zu dem Aufzeichnungsträger hin bewegt. Der Einfangbereich d.h. der Abstand, .über den die Geschwindigkeit des Objektiv-
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systems auf Null herabgesetzt werden muss, kann nach der Erfindung erheblich kleiner sein, wenn dafür gesorgt werden kann, dass sich das Objekiiivsystem mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt. Dazu kann ein Gegen-EMK (EMK = elektromotorische Kraft) benutzt werden, die in der Spule des Objektivsystems induziert wird, sobald das Objektivsystem in Bewegung versetzt wird. In Fig. 3 ist schematisch eine Regelung zum Antreiben des Objektivsystems, mit einer konstanten Geschwindigkeit dargestellt»
Die LautSprecherspule S bildet einen Teil einer Brückenschaltung. Die verschiedenen Zweige der Brücke werden durch den ohnischen Widerstand (R1. ) der Spule,
XJ
den Messwiderstand Rm .und die beiden Widerstände R„ und R„ gebildet. Das Verhältnis R-/R2 wird gleich dem Verhältnis Rj/Rm gewählt«, Sobald sich das Objektivs3rstem bewegen wird, gerät die Brückenschaltung aus dem Gleichgewichtszustand* Die Spannung zwischen den Punkten 60 und .61 wird über einen Verstärker 52 dem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt. Indem in die Rüclckopp lungs leitung ein nur ift'.^-r einer Richtung leitendes Element 53 aufgenommen wird, wird sichergestellt, dass die Rückkopplung für nur eine Polarität des Stromes durch die Spule erfolgt. Dadurch wird nur die Geschwindigkeit des Objektivsystems in einer Richtung (zu dem Aufzeichnungsträger hin) konstant gehalten. In dem Rückkopplungssystem ist eine bestimmte Leerlaufver-
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Stärkung vorhanden. Die Grosse dieser Verstärkung bestimmt das Mass, in dem die Geschwindigkeit des Objektivsystems konstant bleibt« Die Rückkopplung, die als eine Dämpfung wirkt, ist nur vorhanden, solange sich das Objektivsystem zu dem Aufzeichnungsträger hin bewegt. Von dem Zeitpunkt an, zu dem das Objektivsystem den Mindestabstand von dem Aufzeichnungsträger erreicht hat und die Geschwindigkeit ihr Vorzeichen wechselt, ist die Gegenkopplung nicht mehr vorhanden·
In Pig. h ist im Detail eine Ausführungsform einer elektronischen Schaltung nach der Erfindung dargestellt. Nur die für das Prinzip der Erfindung wesentlichen Elemente werden beschrieben.
Das von dem Fokus sierde^ektionssystem herrührende Signal V« wird von einem Operationsverstärker verstärkt. Hinter dem Operationsverstärker ist ein aus zwei Dioden (D- und Dg) und zwei Transistoren (T12 und T- „) bestehender Schalter angeordnet, der sowohl positive als auch negative Spannungen schalten kann« Die Schaltspannung für diesen Schalter, wird am Punkt A angeboten und stammt von einem nicht dargestellten Schieberegister. Hinter dem Schalter befindet sich die Endstufe, in deren Ausgangskreis die Spule S , mit der das Objektivsystem angetrieben wird, aufgenommen ist. Diese Spule liegt in Reihe mit dem Widerstand Rm. Die Spannung über diesem Widerstand ist auf
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denjenigen Eingang des Operationsverstärkers rükgekoppelt, dem auch die Hilf sspannung V_ zugeführt wird. Durch." die Rückkopplung ist der Strom durch die Spule S stets der Eingangsspannung proportional (Gegenkopplung)«· Die Spule S und der Widerstand Rm sind zwei Zweige einer Brückenschaltung, deren andere Zweige durch die Widerstände R„Q und Ro- gebildet werden. Der Verbindungspunkt der Widerstände Roq und R„.| ist mit dem Emitter eines Transistors T1Q und der Verbindungspunkt der Spule und des Widerstandes Rm mit dem Emitter eines Transistors T^0 verbunden.
Wenn sich die Brückenschaltung im Gleich.« gewicht befindet, fliesst durch den Transistor T1Q ein bestimmter Kollektorstrom. Dieser Kollektorstrom ergibt einen derartigen Spannungsabfall über dem Widerstand R1Oi dass der Transistor T^1 gesperrt ist. Sobald das Objektivsystem in Bewegung versetzt wird, wird sich der Kollektorstrom durch den Transistor T1Q ändern.
Bevor das Objektivsystem einzulaufen beginnt, ist die Hilf sspannung V7, am Punkt B vorhanden. Die Spannung
S3
am Punkt A ist dann derart gross, dass der Schalter noch nicht leitet. Nach einiger Zeit wird am Punkt A eine derartige Spannung angeboten, dass der Schalter zu leiten beginnt. Die Hilfsspannung V„ bleibt vorhanden. Ueber der Spule S erscheint dann eine negative Spannung, wodurch eine Kraft auf das Objektivsystem zu dem Aufzeichnungsträger
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hin ausgeübt wird. Durch, die Bewegung des Objektivsystems ändert sich der Kollektorstrom durch den Transistor T1 q derart, dass der Transistor T11 leitend wird. Die Spannung an demjenigen Eingang des Operationsverstärkers, dem die Spannung V\> zugeführt wird, wird höher, wodurch die Spannung über der Spule zum Antreiben des Objektivsystems abnimmt. Die Regelung wird sich auf ein Gleichgewicht einstellen, wobei das Objektivsystem eine konstante Geschwindigkeit aufweist. Dadurch, dass der Transistor T11 nur einen Strom aus einer positiven. Speisung liefern kann, kann die Geschwindigkeit des Objektivsystems nur in einer Richtung konstant gehalten werden. Wenn sich das Objektivsystem von dem Aufzeichnungsträger ab bewegt, wird der Transistor T-- gesperrt. Nach einer Zeitspanne, die genügend lang ist, damit sich das Objektivsystem auf die richtige Fokussierung hai;r einstellen ikönnen, wird die Hilf sspannung V abgeschaltet. Dann kann der Transistor T11 nicht mehr leitend werden und die Gegenkopplung ist nicht mehr vorhanden.
In der Vorrichtung nach Pig, 4 müssen die elektronischen Elemente hohen Anforderungen entsprechen. Diese Anforderungen können bei der Vorrichtung nach Pig. viel weniger streng sein. Auch in dieser Vorrichtung ist mit Hilfe einer Gegenkopplung sichergestellt, dass sich beim "Einlaufen" das Objektivsystem mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt. Dabei ist aber nicht, wie in Pig. ht
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der Operationsverstärker 62 in die Gegenkopplungsschleife aufgenommen. In der Vorrichtung nach Fig. 5 ist ein die Transistoren Too und T™ enthaltender Differenzverstärker, zwischen den Messdiagonalpunkten 70 und 71 einer Brückenschaltung angebracht, wobei die Spule S einen Teil dieser Brückenschaltung bildet. Der Kollektor des Transistors T„2 ist mit der Basis des Transistors T12 des Schalters S verbunden. Am Eingang dieses Schalters liegt eine Spannung V., die von dem Operationsverstärker 62 geliefert wird. Die Ausgangs spannung dieses Verstärkers ist V · Der Ausgang des Schalters S ist über einen Emitterfolgerkreis, der den Widerstand R2~ und den Transistor T1^ enthält, mit der Spule S verbunden.. Die Spannung V* 'über der Spule ist nahezu gleich der Spannung V ·
Die von dem Fokussierdetektionssystem herrührende Spannung V~ wird, wie in Fig. h, einem ersten Eingang des Operationsverstärkers 62 zugeführt. An den zweiten Eingang dieses Verstärkers wird zeitweilig eine Hilfsspannung angelegt, um zu erreichen, dass die Fokussierung nicht auf die Vorderseite des Aufzeichnungsträgers eingestellt wird. Diese Hilfsspannung wird dadurch erhalten, dass der zweite Eingang des Verstärkers 62 über den Widerstand R(-2 an die negative Speisespannung V., gelegt wird. Sobald sich das Objektivsystem dem Aufzeichnungsträger bis einen Abstand c (vgl, Fig. 2) genähert hat, wird die
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Hilfsspannung ausgeglichen.
Das Objektivsystem wird sich zu dem Aufzeichnungsträger hin bewegen, sobald die Spannung am Punkt A von einem Pegel "1" (z.B. einer positiven Spannung von 3,5 V) zuj einem Pegel "2M (z.B. O V) übergeht. Bei diesem Uebergang wird der Schalter S, der aus den Transistoren T12 und Τ-« sowie den Dioden D.. und Dp besteht, leitend werden.
Bei einem Pegel "1" am Punkt A wird der
Transistor T-j,, dessen Emitter an der negativen Speisespannung V- liegt, leitend werden. Die KoIlektorspannung dieses Transistors ist dann nahezu V1, Dann kann weder der Transistor T-„ noch der Transistor T-„ leitend sein. Bei einem Pegel M2n am Punkt A ist der Transistor T1^ gesperrt. Die Basis von T- ο ist über einen Widerstand Rpmit der positiven Speisespannung Vl verbunden und dieser Transistor befindet sich dann im Sattigungszustand,
Sobald der verfügbare Basisstrom für den
Transistor T-ρ durch den Strom i~ herabgesetzt wird, gelangt dieser Transistor aus dem Sattigungszustand, Der Strom i„ ergibt über dem Widerstand R2- einen bestimmten Spannungsabfall, Die Ausgangsspannung V des Schalters S ist
max dann
vu = vj - i2.R21-V136,
max
wobei V, die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T12 ist.
Sobald V. niedriger als V wird, wird die Ausgangsmax
spannung V gegeben durch
Ul
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wobei Vo , die Spannung über dem Transistor T12 ist", wenn sich dieser im gesättigten Zustand befindet.
Beim "Einlaufen" des Objektivsystems ist V., dank dex* Hilfsspannung am zweiten Eingang des Operationsverstärkers 62, hoch. Die Ausgangsspannung V und die Spannung V« werden durch den Strom io bestimmt. Dieser Strom ist der Kollektorstrom, des Transistors T„„ des Differenzverstärkers (Τη,ι T„o), der zwischen den Verbindungspunkten 70 und 71 der Brückenschaltung angeordnet ist, die aus der Spule S und den Widerständen R^0» R^-i und R^o besteht. Die Spannung V1 wird derart geregelt, dass sich das Objektivsystem mit einer konstanten Geschwindigkeit zu dem Aufzeichnungsträger hin bewegt»
Sobald sich das Objektivsystem dem Aufzeichnungsträger bis einen Abstand e genähert hat, nimmt V.'ab, so dass V dann durch V. bestimmt wird.
Der Differenzverstärker ist derart bemessen, dass beim "Einlaufen" des Objektivsystems die Kollektorstrb*me der Transistoren T-^ und T1,, einander nahezu gleich sind. Wird V. und-damit V nahezu 0 V, so kann durch T~2 kein Kollektorstrom mehr fliessen. Der Transistor T„„ zieht dann einen zweimal grösseren Kollektorstrom. Durch den Spannungsabfall über dem Widerstand R^-j, nimmt die Basis spannung des Transistors To^ derart ab, dass T„jl
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nicht mehr leitend sein kann» Die Ko11ektorspannung des Transistors T,,/, wird dann nahezu gleich Vi . Dadurch' wird die negative Hilfsspannung am zweiten Eingang des Operations-Verstärkers 62 ausgeglichen.
Ferner nimmt dann auch die Basisspannung des Transistors T^-i und damit auch die Emitter spannung dieses Transistors ab. Dadurch wird die BrUckenschaltung aus dem Gleichgewichtszustand gebracht, so dass auch wenn V. wieder höher wird, der Strom i„ Null bleibt und somit die Regelschleife zum Konstanthalten der Geschwindigkeit des Objektivsystems ausser Betrieb bleibt.
Um zu sichern, dass stets beim "Einlaufen"
des Objektivsystems die Brückenschaltung im Gleichgewicht ist, ist ein Transistor T^0 vorgesehen» Die Basis dieses Transistors ist mit dem Punkt 14 verbunden. Während des Uebergangs von dem Pegel "1" zu dem Pegel "2" wird der Transistor To0 während kurzer Zeit leitend sein, wodurch die Brückenschaltung in den Gleichgewichtszustand gebracht wird »
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Claims (5)

  1. PHN.7862.
    .1.12.75. ~ 26 -
    PATENTANSPRÜCHE;
    Me/ Vorrichtung zum Auslesen eines flachen
    reflektierenden Aufzeichnungsträgers, auf dem Information,, z.B. Bild- und/oder Toninformation, in einer optisch auslesbaren Struktur angebracht ist, welche Vorrichtung eine ein Auslesebündel liefernde Strahlungsquelle, ein Objektivsystem zum Fokussieren des Auslesebündels auf die Fläche der Informationsstruktur, ein strahlungsempfindliches Signaldetektionssystem zur Umwandlung des von der Informations struktur modrilierten Auslesebündels in ein elektrisches Signal und ein Fokussierdetektionssystem enthält, das mit einer elektronischen Schaltung zum Ableiten eines Steuersignals zur Regelung der Lage des Objektivsystems in bezug auf die Informationsstruktur gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung enthält: erste Mittel, mit deren Hilfe beim Einlaufen des Objektivsystems einem von dem Fokussierdetektionssystem gelieferten Steuersignal ein zusätzliches Signal überlagert wird, derart, dass ein resultierendes erstes Steuersignal am Ausgang der elektronischen Schaltung erhalten wird, das eine Bewegung des Objektivsystems zu dem Aufzeichnungsträger hin bewirkt; zweite Mittel, mit deren Hilfe das resultierende erste Steuersignal auf einen bestimmten Wert begrenzt wird, sowie dritte Mittel, mit deren Hilfe bewirkt wird,
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    dass, wenn sich, das Objektiysystem dem Aufzeichnungsträger bis etwa den gewünschten Abstand genähert hat, ein zweites Steuersignal mit einem dem des genannten resultierenden ersten Steuersignals entgegengesetzten Vorzeichen und mit einer die Amplitude des letzteren Signals erheblich überschreitenden Amplitude am Ausgang der elektronischen Schaltung erhalten wird, wodurch das*Objektivsystem eine grosse Beschleunigung von dem Aufzeichnungsträger weg erfährt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung enthält: einen Differenzverstärker, dessen Eingänge mit den Fokussierdetektoren verbunden sind und dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines Operationsverstärkers verbunden ist, wobei an einen zweiten Eingang dieses Operationsverstärkers eine Hilfsspannungsquelle über einen Schalter angeschlossen ist, sowie eine Transistorendstufe, in deren Ausgangskreis ein Antriebselement für das Objektivsystem aufgenommen ist, 3 · . Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch, ge-
  3. kennzeichnet, dass die Transistorendstufe unmittelbar an eine der Klemmen und über einen Schalter an die andere Klemme einer Speisequelle angeschlossen ist,
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
    gekennzeichnet, dass die Schalter von einer elektronischen Uhr gesteuert werden.
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    PHN.7862.
    1.12.75.
    - 28 - ■ .
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das
    Antriebselement für das Objektivsystem eine sich in einem Magnetfeld befindende Spule ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule in eine Brückenschaltung aufgenommen ist, und dass die Spannung zwischen den Messdiagonalpunkten über ein nur in einer Richtung leitendes Element dem Operationsverstärker zugeführt wird.
    6·* Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das
    Antriebselement des Objektivsystems eine sich in einem Magnetfeld befindende Spule ist und bei der in Reihe mit dem Operationsverstärker ein Transistorschaltkreis angeordnet ist, dessen Ausgang über einen Emitterfolger mit der Spule verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule in eine Brückenschaltung aufgenommen ist; dass zwischen den Messdiagonalpunkten der Brückenschaltung ein zwei Transistoren enthaltender Differenzverstärker angebracht ist, und dass der Kollektor eines der Transistoren des Differenzverstärkers auf den Transistorschaltkreis rückgekoppelt ist.
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    Leerseite
DE2555506A 1974-12-23 1975-12-10 Vorrichtung und Schaltungsanordnung für ein Lesegerät mit optischer Abtastung eines flachen Aufzeichnungsträgers Expired DE2555506C2 (de)

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