DE2555506C2

DE2555506C2 - Vorrichtung und Schaltungsanordnung für ein Lesegerät mit optischer Abtastung eines flachen Aufzeichnungsträgers

Info

Publication number: DE2555506C2
Application number: DE2555506A
Authority: DE
Inventors: Ate van Eindhoven Dijk
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1975-12-10
Publication date: 1983-02-24
Also published as: BE836963A; JPS5189444A; IT1052721B; SE404270B; NO754349L; NL182257B; US3974327A; ATA973575A; CH596725A5; NL7416754A; JPS5411683B2; CA1052469A; AU500162B2; GB1531488A; AT343733B; ES443736A1; DK583275A; DK137873C; NO144550B; DE2555506A1

Description

— einer ein Auslesebündel liefernden Strahlungs- is quelle,

— einem Objektivsystem mit veränderlich einstellbarer Fokussierung zum Fokussieren des Auslesebündels auf die Ebene der InformationsstruktnT;

— einem Detektorsystem zur Erfassung der von dem Informationsträger reflektierten Strahlung, wobei optischer Strahlengang und nähere Ausbildung des Detektorsystems so gewählt sind, daß ein für die automatische Nachfokussierung verwendbares Rege!;ignal entsteht, welches folgenden charakteristischen Signalverlauf aufweist:

— das Regelsignal besitzt bei Einstellung auf exakte Fokussierung eine Nullstelle erster Ordnung,

— im Bereich vom eckten Fokussierungsabstand bis zu dem beim Stm vorgegebenen Abstand durchläuft das Regelsignal ir einem ersten, z. B. positiven Amplitudenbereicn ein Hauptmaximum, um bei größeren Abständen der Defokussierung gegen den Wert Null zu konvergieren, wobei, bedingt durch den Aufbau des Informationsträgers, Zwischen-Extremata mit vergleichsweise kleinen Signalwerten eingenom- men werden,

— im Bei eich vom exakten Fokussierungsabstand zum Abstand Null liegt das Regelsignal in einem zweiten, z. B. negativen, Amplitudenbereich,

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gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

— daß dieses Regelsignal (Stin Fig.2, entspricht Differenz-Signal Si₈-S19) Eingangssignal für die Schaltung (22 in F i g. 1 und F i g. 3,4, 5) zur Einstellung einer Anfangsfokussierung ist,

— daß die Schaltung (22) während der Einstellzeit für die Anfangsfokussierung ein zweites Regelsignal (Sr) (F i g. 1 und 2) bildet, welches aus dem primären Regelsignal (Si) entsteht, indem diesem im gesamten Bereich ein zusätzliches (positives) Signal (Vb in Fig.2) mit vergleichsweise kleinem Signalwert Überlagert wird, welches im Bereich von exakter Fokussierung (c)b\s zu dem bei Start zunächst vorgegebenen Abstand (a) einen Signalverlauf des zweiten Regelsignals (S_r) im ersten (positiven) Amplitudenbereich gewährleistet, und indem des weiteren der Wertebereich des zweiten Regelsignals (S_r) durch eine die (positiven) Signalwerte begrenzende Begrenzerschaltung eingeschränkt wird,

— und daß nach Erreichen der Soll-Lage (c) das zusätzliche Vorspannungssignal (Vb) und die Begrenzung unwirksam gemacht werden

— und das Regelsignal das dem zweiten Steuersignal entgegengesetzte Vorzeichen annimmt mit einer vergleichsweise großen Amplitude derart, daß das Objektivsystem (12) eine große Beschleunigung von dem Aufzeichnungsträger (1) weg (Abbremsung) erfährt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Fokussierdetektionssystem zwei strahlungsempfindliche Fokussierdetektoren enthält und die Differenz der Ausgangssignale der Fokussierdetektoren proportional dem Fokusfehler ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (22; F i g. 3,4,5) einen Differenzverstärker (50), dessen Eingänge an die Fokussierdetektoren (18,19) angeschlossen sind und dessen Ausgang (Vft mit einem ersten Eingang eines Operationsverstärkers (51, 62) verbunden ist, wobei ein zweiter Eingang dieses Operationsverstärkers zur Zuführung des zusätzlichen Signals (V_B) über einen Schalter (Sb) an eine Hilfsspannungsquel-Ie (57; V₇) angeschlossen ist, sowie eine mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbundene Transistorendstufe (Ti, Ti, 7i 7<; Tf, T^, T\j, Ti₈) aufweist, in deren- Ausgangskreis ein Antriebselement (Sp) für das Objektivsystem (12) aufgenommen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorendstufe unmittelbar an eine der Klemmen (58') einer Speisequelle und über einen Schalter (S_c) an die andere Klemme (58) dieser Speisequelle angeschlossen ist (F i g. 3).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die Schalter (Sa, Sb, Sc) von einer elektronischen Uhr (54) gesteuert werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Antriebselement für das Objekt*.system durch eine in einem Magnetfeld befindliche Spule gebildet ist dadurch gekennzeichnet daß die Spule (S_p) in eine Brückenschaltung (Ri, Rj, R_m S_p) aufgenommen ist und daß die Spannung zwischen den Meßdiagonalpunkten (60, 61) über ein nur in einer Richtung leitendes Element (53) dem Operationsverstärker (51) zugeführt wird (Fig. 3).

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Antriebselement des Objektivsystems durch eine in einem Magnetfeld befindliche Spule gebildet ist und in Reihe mit dem Operationsverstärker ein Transistorschaltkreis angeordnet ist, dessen Ausgang über einen Emitterfolger mit der Spule verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (S_p) in eine Brückenschaltung (Rm, Äei, Ru) aufgenommen ist, daß zwischen den Meßdiagonalpunkten (70, 71) der Brückenschaltung ein zwei Transistoren (Tn, Tjj) aufweisender Differenzverstärker angeordnet ist und daß der Kollektor eines der Transistoren (Tu) des Differenzverstärkers auf den Transistorschaltkreis (T₁₂, Γ, j, D₁, D₂) rückgekoppelt ist (F i g. 5).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und Schaltungsanordnung für die beim Start eines Lesegerätes mit optischer Abtastung und automatischer Nachfokussierung erforderliche Einstellung einer Anfangsfo-

kussierung auf die Ebene einer optisch auslesbaren Informationsstruktur, welche auf einem flachen, reflektierenden und mit einer transparenten Schutzschicht versehenen Aufzeichnungsträger angebracht ist und von diesem durch eine optische Anordnung ausgelesen wird, welche aus den folgenden Einheiten besteht

— einer ein Auslesebünae' liefernden Strahlungsquel-

^le·

— einem Objektivsystem mit veränderlich einstellbarer Fokussierung zum Fokussieren des Auülesebündels auf die Ebene der Informationsstruktur,

— einem Detektorsystem zur Erfassung der von dem Informationsträger reflektierten Strahlung, wobei optischer Strahlengang und nähere Ausbildung des Detektorsystems so gewählt sind, daß ein für die automatische Nachfokussierung verwendbares Regelsignal entsteht, welches folgenden charakteristischen Signalverlauf aufweist:

— im Bereich vom exakten Fokussierungsobstand bis zu dem beim Start vorgegebenen Abstand durchläuft das Regelsignal in einem ersten, z. B. positiven, Araplitudenbereich ein Hauptmaximum, um bei größeren Abständen der Defokussierung gegen den Wert Null zu konvergieren, wobei, bedingt durch den Aufbau des Informationsträgers, Zwischen-Extremata mit vergleichsweise kleinen Signalwerten eingenommen werden,

— im Bereich vom exakten Fokussierungsabstand zum Abstand Null liegt das Regelsignal in einem zweiten, z. B. negativen, Amplitudenbereich.

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 Größe 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 Änderungen erfahren. Diese Änderungen können verschiedene Ursachen haben. Erstens ist es möglich, daß der Aufzeichnungsträger nicht völlig flach ist Zweitens können, wenn der Aufzeichnungsträger eine Folie ist beim Rotieren des Trägers V/ellungen in diesem Träger auftreten. Ferner können die optischen Elemente des Aufzeichnungsträgers Schwingungen ausgesetzt sein.

Beim Auftreten solcher Änderungen 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 Spur herrührende Strahlung, sondern auch von den benachbarten Spuren herrührende Strahlung auf das Signaldetektionssystem gelangt, Übersprechen auftreiten kann. Durch die verringerte Modulationstiefe und das Übersprechen 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.

ίο Nach. Reflexion an der Informationsstruktur des Aufzeichnungsträgers 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 Magnetfcid angeordneten Spule, z. B. Lautsprecherspule angebracht j;ein. Das Objektivstem kann dann in bezug auf die Fläche der Informationss-7uktur dadurch verschoben werden, daß der Lautsprecherspule ein geeignetes Regelsignal zugeführt wird. Dieses Regelsi gnal 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 Aufzeich nungsträger den für ein optimales Auslesen gewünsch ten Wert aufweist Wenn bei diesem »Einlaufen« des Objektivsystems die Bewegung dieses Objektivsystems durch die von den Fokussierdetektoren abgegebenen Signale bestimmt wird, wird das ObjektivsysWm, bei abnehmendem Abstand zwischen diesem System und dem Aufzeichnungsträger, nicht rechtzeitig genügend abgebremst werden, so daß es gegen den Aufzeichnungsträger stößt Weiter ist es möglich, daß eine Reflexion des Fokussierbündels an der, nicht mit der Information versehenen Vorderseite des Aufzeichnungsträgers erfolgt Dadurch kann, wenn das Objektivsystem so weit von dem Aufzeichnungsträger entfernt ist, daß es auf diese Vorderseite fokussiert ist, ein Vorzeichenwechsel des Regelsignals erfolgen und somit eine falsche Fokussierung eintreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine falsche Fokussierung zu vermeiden und zu verhindern, Jaß beim Einstellen das Objektivsystem gegen den

Aufzeichnungsträger stößt.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung gelöst durch die Kombination folgender Merkmale:

— daß dieses Regelsignal Eingangssignal für die Schaltung zur Einstellung einer Anfangsfokussie· rung ist,

— daß die Schaltung während der Einstellzeit für die Anfangsfokussierung ein zweites Regelsignal bil de. welches aus dem primären Regeisigvia! entsteht, indem diesem im gesamten Bereich ein zusätzliches (positives) Signal mit vergleichsweise kleinem Signalwert überlagert wird, welches im

Bereich von exakter Fokussierung bis zu dem bei Start zunächst vorgegebenen Abstand einen Signalverlauf des zweiten Regelsignals im ersten (positiven) Amplitudenbereich gewährleistet, und indem des weiteren der Wertebereich des zweiten Regelsignals durch eine die (positiven) Signalwerte begrenzende Begrenzerschaltung eingeschränkt wird,

— und daß nach Erreichen der Soll-Lage das zusätzliche Vorspannungssignal und die Begrenzung unwirksam gemacht werden

— und das Regelsignal das dem zweiten Steuersignal entgegengesetzte Vorzeichen annimmt mit einer vergleichsweise großen Amplitude derart, daß das Objektivsystem eine große Beschleunigung von dem Aufzeichnungsträger weg (Abbremsung) erfährt.

cmc uevur^ugic rtUMumuiigSiufin einer TurriCmüng

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 Operationsverstärkers verbunden ist, wobei an einen zweiten Eingang dieses Operations-Verstärkers eine Hilfsspannungsquelle über einen Schalter angeschlossen ist, sowie eine Transistorendstufe, in deren Ausgangskreis ein Antriebselement für das Objektivsystem aufgenommen ist.

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

F i g. 1 eine Ausführungsform einer früher vorgeschlagenen Vorrichtung zum optischen Auslesen eines Aufzeichnungsträgers,

F i g. 2 das Prinzip der Erfindung, F i g. 3 teilweise blockschematisch eine elektronische Schaltung nach der Erfindung zur Anwendung in der Vorrichtung nach F i g. 1 und

Fig.4 und 5 im Detail Ausführungsformen einer derartigen elektronischen Schaltung.

In F i g. 1 <«·· mit 1 ein scheibenförmiger runder Aufzeichnungsträger bezeichnet. In der Fläche 2 dieses Aufzeichnungsträgers sind Informationsspuren 3 angebracht. Eine Informationsspur 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 Informationsflächfc 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 Aufzeichnungsträ gers 1 fokussiert Die Hilfslinse 10 sorgt dafür, daß die ganze Eir.trittspupiüe des Objektivsystems 12 ausgefüllt wird. Der Aufzeichnungsträger kann mit Hilfe einer Welle 5, die durch eine öffnung 4 in dem Aufzeichnungsträger geführt ist, gedreht werden. Das Auslesebündel 31 wird dann entsprechend der Informationsstruktur, die nacheinander in dem Bündelquerschnitt erscheint, moduliert. Nach Reflexion an der Fläche der Informationsstruktur passiert das modulierte Auslesebündel das Objektivsystem zum zweitenmal und fällt dann z.B. auf einen halbdurchlässigen Spiegel U 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 Weise ein Informationssignal S, erzeugt werden V inn, das mit z.B. einer üblichen Fernsehempfangsvorrichtung 21 sichtbar und hörbar gemacht werden kann.

Beim Auslesen des Aufzeichnungsträgers, dessen optische Informationsstruktur sehr kleine Details, z. B. in der Größenordnung von 1 μηι, aufweist, ist es erforderlich, kleine Änderungen in der Lage der

ir.f.-.r: .:«««ilK«U_A A_nt**\,t',aror% -*», \rnnr\t*n Aam'lt HlA

ιιιιιπ malleii^i ιη^ιiv. uvi^mivi »-»· «.u ««w»··>*..., ·.·...... — : — Fokussierung des Objektivs nachgeregelt werden kann. Zur Bestimmung der genannten Änderungen wird der Teil des Strahlungsbündels 30 benutzt, der an der Fläche 9 des Bündelteilers 7 reflektiert wird. Dieser Teil verläßt nach vollständiger Reflexion an der Fläche 8 den Bündelteiler als ein zweites Strahlungsbündel 32. Das Bündel 32 wirkt als Fokussierbündel und tritt durch die öffnung einer Blende 15 hindurch. Das Fokussierbündel tritt in :,inem verhältnismäßig großen Abstand von der optischen Achse des Objektivsystems 12 in dieses Objektivsystem ein. Nach Brechung durch das Objektivsystem trifft das Fokussierbünde! 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 Fokussierdetektoren 18 und 19, die durch einen engen Spalt 17 voneinander getrennt sind.

In dem Wege des Fokussierbündels ist eine Hilfslinse 14 angeordnet. Diese Hilfslinse fokussiert das Bündel 32 in der Brennebene des Objektivsystems 12, so daß das Fokussierbündel das Objektiv als ein paralleles Bündel verläßt. Auf diese Weise wird ein Strahlungsfleck 33 konstanter Größe auf der Informationsfläche 2 erzeugt, so daß auch der Strahlungsfleck in der Ebene der Fokussierdetektoren eine konstante Größe 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 Räche 2 und des Objektivsystems erzeugt wird, λ.» 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. größer werden. Das Fokussierbündel wird dann über einen kleineren bzw. größeren Winkel gebrochen werden. Dies hat zur Folge, daß der Detektor 18 mehr bzw. weniger Strahlung als der Detektor 19 empfängt

Die Signale S\g und S« der Fokussierdetektoren werden einer elektronischen Schaltung 22 zugeführt, in der sie verglichen werden und ein Regelsignal S_r abgeleitet wird. Das Signal S_r wird einer Vorrichtung zum Verschieben des Objektivsystems, z.B. einer Lautsprecherspule 13, in der das Objektivsystem aufgehängt ist zugeführt Statt mit einer Lautsprecher-

spule kann das Objektivsystem auch mit anderen Mitteln, wie piezoelektrischen, magnetostriktiven oder elektrostatischen Mitteln, stets mit Hilfe des Signals S_r, angetrieben unO verstellt werden. Die nachstehend zu beschreibende Erfindung beschränkt sich weiter nicht auf die Anwendung des in Fig. I gezeigten Fokussierdetektionssystems. Auch andere optoelektronische Sysvme zum Ableiten eines Fokussiersignals, wie z. B. das in der deutschen Offenlegungsschrift 22 11 049 beschriebene System, können Anwendung finden.

In F i g. 2 ist das Signal .Sä 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 St ist in Volt und der Abstand dm mm aufgetragen.

[Windet sich das Objektivsystem in einem Abstand

Aufzeichnungsträger, so fällt das Fokussierbündel außerhalb der Detektoren 18 und 19, so daß das Fokussierdetektionssystem nicht wirksam ist und das Signal St Null ist. Hat sich das Objektivsystem bis den Abstand a von dem Aufzeichnungsträger genähert, so wird der Detektor 19 Strahlung von dem Fokussierbündel empfangen, während der Detektor 18 diese Strahlung noch nicht empfängt, so daß das Signal St positiv ist. Bei einem positiven Signal St erfährt das Objektiv eine Beschleunigung nach oben, zu dem Aufzeichnungsträger hin. Das Signal St bleibt, abgeseher von dem kleinen Spnnnungsabfall um den Abstand b, positiv, bis der Abstand zwischen dem Objektivsystem und dem Aufzeichnungsträger den Wert c(der z. B. 0,7 mm ist) aufweist. Dann empfangen die Detektoren 18 und 19 eine gleiche Menge Strahlung von dem Fokussierbündel. Bei kleineren Abständen des Objektivsystems 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 F i g. 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 Reflexion des Fokussierbündels an der informationsfläche 2 auch eine Reflexion auf der Vorderseite des Aufzeichnungsträgers auftreten. Dadurch kann, wenn das Objektivsystem so weit von dem Aufzeichnungsträger entfernt ist (Abstand b in Fig.2), daß es auf diese Vorderseite fokussiert ist das Signal St sein Vorzeichen wechseln. Die Gefahr besteht dann, daß die Fokussierregelung diesen Abstand als den richtigen Abstand »sieht« und auf diesen Abstand einstellen wird

Wenn sich das Objektivsystem dem Aufzeichnungsträger bis den Abstand c genähert hat weist es eine gewisse 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 Größenordnung, so daß auch die maximale negative Ik^chleunigung in der gleichen Größenordnung wie die maximale positive Beschleunigung liegt. Wenn, wie in F i g. 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

ίο 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 abgeleiieten Spannung eine positive Vorspannung überlagert. Diese Vorspannung ist in Fig. 2 mit V₈ bezeichnet. In der Schaltung 22 wird der positive elektrische Strom von der Lautsprecherspule, von der auf Hoc Ohipbtiucvctpm pinp 711 npm A nf^pinhnunfrctra. — —· ——" " — j-···· · -j -«-— — —.............. .._D~.. ..

ger hin gerichtete Kraft ausgeübt wird, begrenzt, so daß innerhalb des Bereiches von a bis c das von der Schaltung 22 gelieferte Ausgangssignal S_r 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_r nun positiv, so daß nicht mehr die Gefahr besteht, daß die Γ okussierung auf der Vorderseite des Aufzeichnungsträgers eingestellt wiru. 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 Detektorsignalen S\» und S\<> abgeleitete Spannung von der Schaltung 22 weitergeleitet (vgl. die gestrichelte Kurve 42 in F i g. 2). Dadurch wird das Objektivsystem stark abgebremst, so daß es zu dem Abstand c zurückkehrt. Der Abstand zwischen cund e ist z. B. nur 2 μιη, so daß bei Anwendung der Schaltung nach der Erfindung das Objektivsystem nur über einen sehr kleinen Abstand an seiner Nennlage vorbeischießt. Wenn der Abstand e erreicht ist, kann dies in der Schaltung dadurch festgestellt werden, daß das von den Fokussierdetektoren gelieferte Signal Sf stark abnimmt.

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 5i ist über einen Widerstand R\ mit einer Spannungsquelle 57 von z.B. -15V verbunden, die die vorerwähnte Vorspannung Ve liefert Der Widerstand Ri kann mittels eines Schalters S₈ an Erde gelegt werden. Das Signal des Verstärkers 51 wird einer Endstufe zugeführt, die die Transistoren T_u T₂, T₃ und T₄ 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 Spannungsquelle ist ein Schalter Sc angeordnet In dem Ausgangskreis der Endstufe ist ein Schalter Sa der Lautsprecherspule Sp, mit deren Hilfe das Objektivsystem bewegt wird, vorgeordnet

Ehe ein Aufzeichnungsträger in der Auslesevorrichtung angebracht wird, werden zunächst die Speisung und die Vorspannung Vb angeschlossen.

Beim Anbringen des Aufzeichnungsträgers in der Auslesevorrichtung nach F i g. 1 sind die Schalter Sa. Sb und Sc geöffnet Dann wird zunächst der Motor zum Austreiben der Welle 3 angelassen und wird auch der Laser gestartti, so daß det Aufzeichnungsträger, der eine dünne Platte oder eine Folie sein kann, sich ausrichten und der Laser sich stabilisieren kann. Dann wird der Schalter Sa geschlossen.

Beim Einlaufen des Objektivsystems wird anfänglich die Beschleunigung des Objektivsystems durch die Vorspannung Vb 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 Vi zusammen die Beschleunigung. Da die positive SpeisesnanniincT für Hip Endstufe 3¹JS⁰CSCh^UCt ISt ksnn der positive Strom durch die Lautsprecherspule nicht von den Transistoren 7Ί, Ti, Ti und Tt 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 e genähert hat, nimmt die Spannung Vt 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 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 Sb geschlossen werden, wodurch die Vorspannung kurzgeschlossen wird. Wenn weiter auch der Schalter Sc geschlossen wird, wird der Strom durch die Spule S_p nur noch durch das vom Verstärker 50 abgegebene Signal bestimmt. Dieses Signal, das einen Verlauf nach der Kurve 40 der F i g. 2 mit einem steilen Verlauf um den Punkt c aufweist, ermöglicht es, etwaige Abweichungen in der Fokussierung schnell zu korrigieren.

Die Schalter Sa, Sb und Sc, die tatsächlich elektronische Schalter sind, können von einer elektronischen Uhr betätigt werden, die in Fig.3 schematisch mit 54 bezeichnet ist Die Zeit zwischen dem Schließen des Schalters Sa und dem Schließen der Schalter S₈ und Sc kann z. B. 100 msec sein. Zum Erreichen des Abstandes e wird z. B. eine Zeit von 40 msec benötigt

Bei der bisher beschriebenen Fokussierregelung 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 Objektivsystems auf Null herabgesetzt werden muß, kann nach der Erfindung erheblich kleiner sein, wenn dafür gesorgt werden kann, daß sich das Objektivsystem 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 F i g. 3 ist schematisch eine Regelung zum Antreiben des Objektivsystems mit einer konstanten Geschwindigkeit dargestellt

Die Lautsprecherspule S_p bildet einen Teil einer Brückenschaltung. Die verschiedenen Zweige der Brücke werden durch den ohmschen Widerstand (Rl) der Spule, den Meßwiderstand Rm und die beiden Widerstände R₇ und R₃ gebildet. Das Verhältnis R]ZR₂ wird gleich dem Verhältnis RJRm gewählt. Sobald sich das Objektivsystem 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 51 zugeführt. Indem in die Rückkopplungsleitung ein

ίο nur in 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

!5 hin) konstant gehalten. In dem Rückkopplungssystem ist eine bestimmte Leerlaufverstärkung vorhanden. Dip Größe dieser Verstärkung bestimmt das Maß, in dem die Geschwindigkeit des Objektivsystems konstant hlpiht Πΐρ Riirlrlfnnnhino Hip ak pinp nämnfunp 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 Fig.4 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 Fokussierdetektionssystem herrührende Signal Vi wird von einem Operationsverstärker 62 verstärkt. Hinter dem Operationsverstärker ist ein aus zwei Dioden (D] und Eh) und zwei Transistoren (T\ 2 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 Sp, mit der das Objektivsystem angetrieben wird, aufgenommen ist Diese Spule liegt in Reihe mit dem Widerstand Rm. Die Spannung über diesem Widerstand ist auf denjenigen Eingang des Operationsverstärkers rückgekoppelt, dem auch die HilfsSpannung Ve zugeführt wird. Durch die Rückkopplung ist der Strom durch die Spule S_p stets der Eingangsspannung proportional (Gegenkopplung). Die Spule Sp und der Widerstand /?msind zwei Zweige einer Brückenschaltung, deren andere Zweige durch die Widerstände Rx und Λ31 gebildet werden. Der Verbindungspunkt der Widerstände Ryo und Λ31 ist mit dem Emitter eines Transistors Ti₉ und der Verbindungspunkt der Spule und des Widerstandes Rm mit dem Emitter eines Transistors T_x verbunden.

Wenn sich die Brückenschaltung im Gleichgewicht befindet, fließt durch den Transistor Tw ein bestimmter Kollektorstrom. Dieser Kollektorstrom ergibt einen derartigen Spannungsabfall über dem Widerstand Ä13, daß der Transistor Γη gesperrt ist Sobald das Objektivsystem in Bewegung versetzt wird, wird sich der Kollektorstrom durch den Transistor T₁₉ ändern.

Bevor das Objektivsystem einzulaufen beginnt ist die Hilfsspannung Vgam Punkt 5 vorhanden. Die Spannung am Punkt A ist dann derart groß, daß der Schalter noch nicht leitet Nach einiger Zeit wird am Punkt Λ eine lerartige Spannung angeboten, daß der Schalter zu leiten beginnt. Die Hilfsspannung Vb bleibt vorhanden. Über der Spule S_p erscheint dann eine negative Spannung, wodurch eine Kraft auf das Objektivsystem

zu dem Aufzeichnungsträger hn ausgeübt wird. Durch rlie Bewegung des Objektivsystems ändert sich der Kollektors·rom durch den Transistor Tw derart, daß der Transistor 7"n leitend wird. Die Spannung an demjenigen Eingang des Operationsverstärkers, d;m 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 Tn 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 Tw gesperrt. Nach einer Zeitspanne, die genügend iang ist, damit sich das Objektivsystem auf die richtige Fokussierung hat einstellen können, wird die Hilfsspannnng Vo ahgesrhaltet. Dann kann der Transistor Tn nicht mehr leitend werden und die Gegenkopplung ist nicht mehri jrhanden.

In der Vorrichtung nach F i g. 4 müssen die elektronischen Elemente hohen Anforderungen entsprechen. Diese Anforderungen können bei der Vorrichtung nach Fig. 5 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 Fig.4, der Operationsverstärker 62 in die Gegenkopplun^sschleife aufgenommen. In der Vorrichtung nach F i g. 5 ist ein die Transistoren T32 und Γ33 enthaltender Differenzverstärker zwischen den Meßdiagonalpunkten 70 und 71 einer Brückenschaltung angebracht, wobei die Spule S_p einen Teil dieser Briickenschaltung bildet Der Kollektor des Transistors Γ32 ist mit der Basis des Transistors Tn des Schalters S verbunden. Am Eingang dieses Schalters liegt eine Spannung Vj, die von dem Operationsverstärker 62 geliefert wird. Die Ausgangsspannung dieses Verstärkers ist V„ Der Ausgang des Schalters 5 ist über einen Emitterfolgerkreis, der den Widerstand Rn und den Transistor Tm enthält, mit der Spule S_p verbunden. Die Spannung VJ über der Spule ist nahezu gleich der Spannung V*

Die von dem Fokussierdetektionssystem herrührende Spannung Vf wird, wie in Fig.4, 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 A₅₂ an die negative Speisespannung Vi gelegt wird. Sobald sich das Objektivsystem dem Aufzeichnungsträger bis einen Abstand c (vgL Fig.2) genähert hat, wird die 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) zu eisern Pegel »2« {■£. S. OV) übergeht Bei diesem Obergang wird der Schalter 5 der aus den Transistoren T_n und Ti₃ sowie den Dioden D\ und Di besteht, leitend werden.

Bei einem Pegel »1« am Punkt A wird der Transistor Γ11, dessen Emitter zv, -k? negativen Speisespannung V₁ liegt, leitend werden. Die Koilesrs.orspe^nung dieses Transistors ist dann nahezu VV Dann kann weder der Transistor Γ12 noch der Transistor 7u leitend sein. Bei einem Pegel »2« am Punkt A. ist der Transistor Tu gesurrt. Die Basis von 7"|₂ ist über einen Widerstand Λ21

j mi; ei τ positiven Speisespannung V₁' verbunden und dieser Transistor befindet sich dann im Saitigungszustand.

Sobald der verfügbare Basisstrom für den Transistor T|2 durch den Strom h herabgesetzt wird, gelangt dieser Transistor aus dem Sättigungszustand. Der Strom h ergibt über dem Widerstand Λ21 einen bestimmten Spannungsabfall. Die Ausgangsspannung V_Umtx des Schalters Sist dann

V-„_m„= V₁'-h- Ru-V*,

wobei Vbc die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 7Ϊ2 ist. Sobald V, niedriger als V_Um,_t wird, wird die Ausgangsspannung V_u, gegeben durch

wobei V₄Ji die Spannung über dem Transistor Tn ist, wenn sich dieser im gesättigten Zustand befindet.

Beim »Einlaufen« des Objektivsystems ist Vj, dank der Hilfsspannung am zweiten Eingang des Operationsverstärkers 62, hoch. Die Ausgangsspannung V_u und die Spannung VJ werden durch den Strom h bestimmt. Dieser Strom ist der Kollektorstrom des Transistors Γ32 des Differenzverstärkers (Tyi, T33), dei zwischen den Verbindungspunkten 70 und 71 der Brückenschaltung angeordnet ist, die aus der Spule S_p und den Widerständen Rm Rs\ und R₆^ besteht. Die Spannung VJ 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 Vudann durch V,bestimmt wird.

Der Differenzverstärker ist derart bemessen, daß beim »Einlaufen« des Objektivsystems die Kollektorströme der Transistoren Tn und Tn einander nahezu gleich sind. Wird V₁ und damit V₁₁ nahezu 0 V, so kann durch 7-32 kein Kollektorstrom mehr fließen. Der Transistor T33 zieht dann einen zweimal größeren Kollektorstrom. Durch den Spannungsabfall u^jr dem Widerstand Rn nimmt die Basisspannung des Transistors Γ34 derart ab, daß Tu nicht mehr leitend sein kann. Die Kollektorspannung des Transistors Tm wird dann nahezu gleich VV. Dadurch wird die negative Hilfsspannung am zweiten Eingang des Operationsverstärkers 62 ausgeglichen.

Ferner nimmt dann auch die Basisspannung des Transistors Γ31 und damit auch die Emitterspannung dieses Transistors ab. Dadurch wird die Brückenschaltung aus dem Gleichgewichtszustand gebracht, so daß auch wenn V, wieder höher wird, der Strom k 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 T30 vorgesehen. Die Basis dieses Transistors ist mit dem Punkt 14 verbunden. Während des Übergangs von eiern Pegel »1« zu dem Pegel »2« wird der Transistor T30 während kurzer Zeit

as leitend sein, wodurch die Brückenschaltung in den Gleichgewichtszustand gebracht wird.

Hierzu ^ i"'.ia.u Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung und Schaltungsanordnung für die beim Start eines Lesegerätes mit optischer Abtastung und automatischer Nachfokussierung erforderliche Einstellung einer Anfangsfokussierung auf die Ebene einer optisch auslesbaren Informationsstruktur, welche auf einem flachen, reflektierenden und mit einer transparenten Schutzschicht versehenen Aufzeichnungsträger angebracht ist und von diesem durch eine optische Anordnung ausgelesen wird, welche aus den folgenden Einheiten besteht