DE2608035A1 - Optische fokussiervorrichtung zum foskussieren eines strahlungsbuendels - Google Patents
Optische fokussiervorrichtung zum foskussieren eines strahlungsbuendelsInfo
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Description
. 7938. VIJN/EVH.
. J ί
PHN-7938'" 2608035
.... 25. Febr. 1976
"Optische Fokussiervorrichtung zum Fokussieren eines
Strahlungsbündels"
Die ErfincUmg bezieht sich auf eine optische
Fokussiervorrichtung zum Fokussieren eines von einer
Strahlungsquelle herrührenden Strahlungsbündels auf einen Aufzeichnungsträger, insbesondere zum Fokussieren
eines von einer Lichtquelle herrührenden Lichtbündels aixf die reflektierende Oberfläche einer Videoplatte
mit einem Gestell, einem Objektiv, dcis eine Anzahl
optischer Linsen enthält, die in einer Linscnfassung
angeordnet sind, einem elektromagnetischen Antriebssystem zur axialen Verschiebung des Objektivs in Richtung
der optischen Achse gegenüber dem Gestell und welches System aus beweglichen sowie ortsfesten elektromagnetischen
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ORIGINAL INSPECTED
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Mitteln bestellt und mindestens einen Magneten und eine Spule umfasst, sowie einer Parallelfiilirung zum axialen
Führen des Objektivs gegenüber dem Gestelle
Eine Vorrichtung dieser Art ist zum Gebrauch bei einem Video-Plattenspieler bekannte Im Hinblick auf
die gewählte Spieldauer und die Bandbreite des aufgezeiclmeten
Videosignals muss die Vorrichtung beim Abspielen einer Platte sehr kleine Einzelheiten wahrnehmen
können. Dies erfordert eine Optik mit einer grossen Apertur und folglich einer geringen Schärfentiefe» Auch
ist eine äusserst genaue Zentrierung des beim Auslesen verwendeten Lichtbündels notwendig, das von einer Laserquolle
herrührt, auf die Informationsspur auf der Platte.
Die Platte kann Unebenheiten aufweisen von 100 bis 500 während die Schärfentiefe des Objektivs, mit dem das
Auslesebündel auf die Platte fokussiert wird, etwa 1 /um ist, ■Weiter kann die Exzentrizität der Spur 100/um betragen,
während das Lichtbündel mit einer Genauigkeit von 0,2 /um auf dio Spur zentriert gehalten werden muss und zwar zur
Vermeidung von Uebersprechersch.einun.gen,
Eine gepi-esste Platte ist, wie gesagt, nie
völlig· flach, Zwcix* v.'ird die immer elnigermassen verfori;:-
bare Platte beim Abspielen gestrafft durch die bei 25 bis
30 Umdrehungen in der Sekunde auftretenden Zentrifugalkräfte
und werden ausserdem mechanische Schwingungen in
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der Platte durch, die Luftschicht zwischen der Platte
und der Obex^seite des Spielers gedämpft, dennoch sollen
Bewegungen von 500 /tun in axialer Richttuag berücksichtigt
wordene Diese 500 /um ist die Amplitude des 25 Herz-Anteils
in der axialen Bewegung der Plattenoberflache. Für Anteile
höherer Frequenzen nimmt die Amplitude schnell ab mit einer Zunahme der Frequenz. Ein Regelkreis, mit dem das
Objektiv mit der Genauigkeit von 1 /um auf die Platte fokussiert gehalten wird, muss also bei 25 Hz eine
Verringerung um mindestens 500 Mal haben. Die mechanischen Einzelteile der Fokus;siervorrichtung müssen möglicht
einfach gehalten werden und zwar zum Erzielen eines möglichst geringen Gestehungspreises,
Bei der bekannten Fokussiervorrichtung besteht
das elektronmgnetische Antriebssystem aus einer mit der
von der Platte abgewandten Seite des Objektivs verbundenen zylinderförmigen Spule mit einem Dauermagnetkreis, wobei
die zylinderfÖrmige Spule in einem Luftspalt im Dauerinagnetkreis
axial beweglich ist. Das Objektiv und die
damit verbundene Spule sind gegenüber dem Dauermagnet—
kreis durch Zuführen einer Spannung zu der Spule bzw.
eines Stromes durch die Spule analog zum Antreiben eines elektrodynamischen Lautsprechers beweglich. Das
Objektiv ist elastisch aufgehängt in Blattfedern, die ziemlich schlaff gewählt worden sind und zwar zur
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Vermeidung grosser Kräfte zum Verschieben des Objektivs
aus s erhalt) des Resonanzgebietes. Die -dazu erforderlichen
Ströme durch die zyliiiderförmige Antriebssptile wurden
eine für die optischen Elemente des Objektivs unerwünschte Erwärmung herbeiführen. Die Federn sind andererseits
starr genug, um seitliche Bewegungen des Objektivs zu vermeiden (vgl, Rege!mechanismen im Philips "VLP"-Plattenspieler,
P.J.M, Janssen und P.E. Day, Philips Technische
Rundschau 33, Seiten 202 bis 205, 1973, Nr. 7).
Durch die Art der Aufhängung des Objektivs mit Hilfe von Blattfedern bildet das Objektiv zusammen mit
den damit verbundenen Massen und den Blattfedern ein praktisch ungedämpftes Massenfedersystem. Wegen der
gewünschten Stabilität des Regelkreises, in den das genannte Massenfedersystem aufgenommen ist, ist dieser
Mangel an Dämpfung als Nachteil der bekannten Vorrichtung zu betrachten, wahrend ausserdem unerwünschte Schwingungen
(Streuschwingungen) der Federn auftreten. Ein weiterer
Nachteil ist die verhältnismässig verwickelte Montage
des Objektivs und zwar wegen der Notwendigkeit der mechanischen Verbindung der Blattfedern mit dem Objektiv
sowie mit den ortsfesten Teilen der Fokussiervorrichtung» Die Erfindung bezweckt nun, eine Fokussiervorrichtung
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der diese Nachteile ausgeschaltet werden und weist dazu das
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Kennzeichen auf, class die Parallelführung eine zylinderförmige
mit dem Gestell verbundene Lagerbuchse umfasst und die Linsenfassung des Objektivs genau passend genau
axial verschiebbar in der Lagerbuchse angeordnet ist. Ausser einer vorzüglichen Führung des Objektivs ist bei
der erfindungsgemässen Fokussiebvorrichtung das Objektiv
auch sehr einfach inontierbar und zwar dadurch, dass es
einfach in die Lagerbuchse geschoben wird. Die Dämpfung entsteht durch die Reibung zwischen der Aussenoberflache
der Linsenfassung und der inneren Oberfläche der Lagerbuchse
„ Es ist dabei von Bedeutung, dass eine derartige Kombination von Materialien gewählt wird, dass möglichst
wenig sogenannte ".stick-slip"-Erscheinungen auftreten,
die die Lagenregelung des Objektivs beeinträchtigen würden, und zugleich die bewegliche Masse des Objektivs
möglichst klein ist. Es ist deswegen vorteilhaft, wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung die Linsenfassung
eine Aussenoberflache aufweist, die aus eloxiertem
Aluminium besteht und die Lagerbuchse eine Innenoberflache
Il
mit PTFA hat.
Zum Vermelden, dass unerwünschte Staubteilchen
in die Fokussicrvorx'ichtung eindringen, sowie zum Vermeiden unerwünschter Querbewegungen sowie Drehbewegungen
des Objektivs gegenüber der Lagerbuchse ist eine Ausführungsform der Erfindung von Bedeutung, die das
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Kennzeichen. aufweist, dass an der dem Aufzeichnungsträger
zuzuwendenden Seite das Objektiv mittels einer konzentrisch
angeordneten und mit konzentrischen Palten versehenen biegsamen Manschette mit dem Gestell verbunden ist«
Eine Ausführungsform der Erfindung, die sich in der Praxis bewährt hat und -ebenso wie die eingangs
erwähnte Pokussiervorrichtung mit elektromagnetischen Mitteln aus einer mit einem axialen Ende der Linsenfassung
fest verbundenen und in konzentrischer Beziehung damit
verbundenen zylinderf örinigen Spule besteht, sowie mit
einem Dauermagnetkreis mit einem zylinderförraigen Luftspcilt
für die Spule versehen worden war, weist das Kennzeichen auf, dass in der Mitte des zylinderförmigen
Dauermagneten ein zylinderförmiger ¥eicheisenmagnetkern
vorgesehen ist, der zylinderförmige Dauermagnet an einer
der axialen Seiten durch eine Tfeicheisenschliessplatte
abgedeckt wird und der zylinderfcSrmige Luftspalt sich
zwischen der Wand der Zentralöffnung in der Schliessplatte
und dem Magnetkern befindet.
Die Pokucsiervorrichtung ist mit seinem Gestell
selbstverständlich mit Teilen des Gerätes zum Abspielen
des Auf zeiclijiungsträgex's verbunden. Es ist vorteilhaft,
wenn zum Entfernen des Objektivs aus den ortsfesten Teilen der Fokussiervorrichtung möglichst wenig Deraontagehandlungen
durchgeführt zu werden brauchen. Im Hinblick
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darauf, ist eine folgende Ausfühxungsform der Erfindung
von Bedeutung, die das Kennzeichen aufweist, dass die Schliessplatte sich an der dem Aufzeichnungsträger zuzuwendenden
Seite des Objektivs "befindet. Wenn die Fokussiervorrichtung,
'wie bei der obenstehend beschriebenen Ausführungsform, mit einer biegsamen Manschette versehen ist,
ist es vorteilhaft, wenn die biegsame Manschette auf einer entfernbaren, das betreffende Ende des Objektivs umgebenden
Abdeckhaube angeoi'dnet ist vind die Abdeckhaube eine Anzahl
durch eine Wand der Abdeckhaube auf beiden Seiten hindurchragender metallener Anschlusszungen trägt und eine Anzahl
Spulenauslaufer der mit dem Objektiv verbundenen Spule mit
den Anschlusszungen verbunden ist. Dabei können das
Objektiv und die Abdeckhaube mit miteinander zusammenarbeitenden, den axialen Hub des Objektivs gegenüber der
Abdeckhaube begrenzenden Anschlagmitteln versehen sein. Die Haube kann auf diese Weise leicht zusammen mit der
biegsamen Manschette und von den von der Spule herrührenden elektrischen Verbind-ungsdraht en nicht behindert als
zusammenhängendes Ganzes den übrigen ortsfesten Teilen der Pokussicrvorrichtung entnommen- vrerdeii.
AiiSführungsbeisxjiele der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch die Mitte einer
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Fokussiervorrichtung, die an der Unterseite einer
Videoplatte auf einem beweglichen Schlitten angeordnet ist, auf dem ausser der Fokussiervorrichtung auch andere
optische Teile des Lichtweges angeordnet sind,
Fig. 2 eine Draufsicht der Fokussiervorrichtung nach Fig. 1, wobei ein Teil der biegsamen Manschette
fortgelassen ist,
Fig. 3 einen Schnitt (geraäss der Linie ΣΙΙ-ΙΙΙ
in Fig. 4) durch eine geänderte Ausführungsform einer
Fokussiervorrichtung, wobei die biegsame Manschette auf einer Abdeckhaube für das Objektiv angeordnet ist und das
Objektiv von oben in den übrigen Teil in der Vorrichtung gesteckt werden kann,
Fig. 4 eine Draufsicht der Fokussiervorrichtung nach Fig. 3» wobei ein Teil der biegsamen Manschette
fortgelassen ist.
In Fig. 1 ist die Fokussiervorrichtung mit dem Bezugszeichen J_ angegeben. Diese dient zum Fokussieren
eines von einer nicht dargestellten Strahlungsquelle herrührenden Strahlungsbündels 2 auf die reflektierende
Unterseite einer Videojilatte 3· In. der Figur sind atisschliesslich
zur Beschreibung der Erfindung wesentliche Teile eines Video-Plattenspielers dargestellt. Für eine
eingehendere Beschreibung des grundsätzlichen Funktionierens eines Video-Plattenspielers sei auf den Artikel
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"Das Philips "VLP-System" in. Philips Technische Rundschau 33,
Seite 190-192, 1973, Nr. 7 verwiesen» Die Fokussiervorrichtung
J_ ist auf einem mit dem Bezugszeichen h bezeichneten
Schlitten befestigt. Die Videoplatte 3 wird mit Hilfe nicht dargestellter und geeigneter Mittel drehend angetrieben
und zwar um eine Achse parallel zur optischen Achse 5 der Fokussiervorrichtung0 Der Schlitten 4 wird
mittels eines Elektromotors in einer Richtung qtier zur
Drehungsachse der Videoplatte bewegt, so dass das von der Laserquelle herrührende Lichtbündel 2 die spiralförmig
auf der Videoplatte aufgezeichnete Informationsspur
auslesen kann. Bevor das Lichtbündel 2 die Pokussiervorrichtung
J_ erreicht, wird das Bündel von einem Spiegel 6 zurückgeworfen
und durch ein sogenanntes Vollaston-Prisma 7 geführt,
danach auf die spiegelnde Oberfläche eines Spiegels 8 geworfen, der einen Teil einer elektrisch steuerbaren
Kippspiegelvorrichtung 9 bildet um zum Schluss über ein optisches Element 10, das eine Anzahl Viertelwellenlängenplatten 11 trägt, die Fokussiervorriclitung _1_ zu erreichen.
Die Fokus si ervorr ich tuiig Λ_ umfasst ein
Gestell 12, das uit Hilfe einer Anzahl Bolzen 13» siehe
Fig. 2, auf dem Schlitten k befestigt ist, Unter "Gestell" wird in dieser Beschreibung das Ganze aus den zu der
Fokussiervorrichtung gehörenden miteinander verbundenen
ortsfesten Teilen verstanden. Das Objektiv JiJf- umfasst
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eine Anzahl optischer Linsen 15 bis einschliesslich 19»
di.e in einer Buchse 20 angeordnet sind. Die Linsen sind in dieser Buchse mit Hilfe einer Mutter 21 sowie mit
Hilfe zweier Distanzteile 22 und 23 fixiert. Mit Hilfe eines Gewindes Zh kann die Buchse 20 ihrerseits wieder
in einer Schiebebuchse 25 angeordnet werden. Die Buchse 20 und die Schiebebuchse 25 bilden zusammen die Linsenfassung
des Objektivs.
Die Parallelführung für das Objektiv umfasst eine zylinderförmige Lagerbuchse 60, die mit der Schiebebuchse
25 zusammenarbeitet. Letztere ist genau passend axial verschiebbar in der Lagerbuchse angeordnet.
Auf der Oberseite ist das Objektiv _1_4 mit dem
Gestell 12 durch eine biegsame Manschette 26 verbunden, die zwei konzentrische Palten 27 und 28 aufweist. Die
Schiebebuchse 25 besteht aus Aluminium und hat eine sehr harte und glatte Aussenoberflache, die durch Opaleloxieren
des Aluminiums entsprechend einem aus der englischen Patentschrift 1 127 O98 der Aiir.ielderin bekannten Verfahren
erhalten worden ist» Diese Aussenoberflache arbeitet mit
der Iniienobcrflache der Lagerbuchse 60 zusammen, die
wegen der gut schmierenden Eigenschaften und wegen des
II
Fehlens von "stick-slip"-Neigungen mit PTFA versehen ist.
In der Praxis hat sich eine La.gerbuch.se bewährt, die atis
einem Material von der Marke "Glacier" mit der Bezeichnung DTJ
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und von "The Glacier Metal Company Ltd, 368 Ealing Road,
Alperton, Wembley, Middlesex, England herrührte, hergestellt worden war. Das Material besteht aus einer Stahlbasis,
auf der eine, poröse Bronzeschicht und eine Obcr-
flächenschicht aus einem PTFA—Bleigemisch, das auch
die Poren der porösen Schicht füllt, angebracht ist.
Zum Antreiben des Objektivs in Richtung der optischen Achse sind eine Anzahl elektromagnetischer
Mittel vorgesehen, Die Schiebebuchse 25 ist an der Unterseite mit einem Flansch 29 versehen, auf dem eine zylinderförmige
Spule 30, entsprechend einer LautSprecherspule,
befestigt ist. Weiter gibt es einen Daitermagnetkreis, mit
einem zylinderförmigen Dauermagneten.31· In der Mitte
dieses Magneten ist ein zylinderförmiger Weicheisenmagnetkern
32 angebracht, der am oberen axialen Ende zu einem Flansch 33 verbreitert ist. Auf der anderen Seite des
Magneten 31 befindet sich ebenfalls eine Weicheisenschliessplatte
3^-· Zwischen der Wand der Zentralöffnung dieser
Schliessplatte und dem zylinderförmigen Teil des Magnetkerns
32 befindet sich ein zylinderförmiger Luftspalt
für die Spule 30. Der Dauermagnet 31 ist axial polarisiert
und zwischen cleni einigermassen kegelförmig verlaufenden
Flansch 33 und der Schliessplatte 3k mit Hilfe einer
Anzahl (nicht dargestellter) Befestigungsbolzen befestigt.
Die Manschette 2.6 ist am Umfang durch Verklebung
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mit dem Flansch 33 des Magnetkerns verbunden. Am Innenumfang
ist diese um das Ende des Objektivs i4 gestülpt.
Bei der Aus führungshorn! nach Fig. 3 ist die
Fokussiervorrichtung mit dem Bezugszeichen ^2. angegeben.
Sie enthält ein Gestell 38, ein Objektiv 3£ mit einer
Linsenfassung, die eine Linsenbuchse 4O und eine Schiebebuchse
41 umfasst, einen Dauermagneten 42, einen ¥eicheiseniiiagnetkem
43 > eine Tieicheisenschliessplatte 44,
eine zylinderförmige Spule 45, einen Luftspalt 46, eine
Lagerbuchse 47 und eine biegsame Manschette 48, die mit
zwei konzentrischen Falten 49 und 50 versehen ist. Bei
dieser Ausführungsform befindet sich die Schliessplatte
an der dem Aufzeichnungsträger zuzuwendenden Seite des
Objektivs. Dadurch entsteht der grosse Vorteil, dass bei der auf einem Schlitten angeoz'dneten Fokussiervorrichtung
das Objektiv 3j9 zusammen mit der Objektivfassung
4o, 4i und der Spule 45 an der Oberseite entfernt bzw.
angeordnet werden können.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4
ist die Manschette 48 auf einer entfernbaren Abdeckhaube 51 befestigt. Diese besteht aus Kunststoff und ist
klemmend auf der Schliessplatte 44 gedrückt. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Befestigungsmethoden
zum Anbringen der Abdeckhaube auf der Schliessplatte möglich. Die Abdeckhaube enthalt zwei metallene Anschluss—
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zungen 52 ο Diese dienen zur elektrischen Verbindung der
Spulenausläufer 53 der Spule 45 mit dem elektronischen
Regelkreis, mit dem die Lage des Objektivs 39, gesteuert wix^d ο
Das Ganze aus Abdeckhaube 51> Objektiv 39>
Manschette 48, Objektivfassung 4θ, 41 und Spule 45 kann
in axialer Richtung von den übrigen Teilen der Fokussiervorrichtung entfernt werden. Dies wird weitgehend erleichtert
durch die Tatsache, dass die Spulenauslaufer
der Spule mit den auf der Haube befestigten Anschlusszungen 52 verbunden sind, so dass die Spulenausläufer
nicht gelöst zu werden brauchen. Das Zusammenhalten der obengenannten Einzelteile zu einer einzigen Einheit wird
weiter dadurch erleichtert, dass das Objektiv 39 und die Abdeckhaube 51 mit miteinander zusammenarbeitenden
Anschlagmitteln 54 und 55 versehen sind» Dabei besteht
das Anschlagmittel 54 aus einem Ring, der auf einem zylinderfÖrmigen Spulenträger 56 befestigt ist tind zwei
radiale Schlitze 57 enthält. Zwei Rippen 58 ragen in diese
Schlitze und dienen zur Vermeidung einer ubermcisßigen
Verdrehung des Objektivs gegenüber dom Gestell bei der Montage und etwaiger Demoxitage, was zu einer Be schild igung
der Spulenausläufer 53 führen könnte. Das Anschlagmittel
befindet sich an der Oberseite der Rippe 58»
Auf der Schliessplatte 44 ist durch Verleimung noch ein aus Gummi bestehender Anschlagring befestigt und
zwar zur Begrenzung des Abwärtshubes des Objektivs»
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Claims (1)
- 7938. 16.2.76.PATENTANSPRUSCIiEOptische Pokussiervorrichtung (j_, Fokussieren eines von einer Strahlungsquelle herrührenden Strahlenbüiidels auf einen Aufζeichnungsträger, insbesondere zum Fokussieren eines von einer Lichtquelle herrührenden Lichtbündeis (2) auf die reflektierende Oberfläche einer Videoplatte (3) mit- einem Gestell (12, 38),- einem Objektiv (_1_4, 2.2.) m^-^ einer Anzahl optischer Linsen (15-19), die in einer Linsenfassung (20, 25; 40, 41 ) angeordnet sind,- einem elektromagnetischen Antriebss3?'steiii zum axialen Verschieben des Objektivs gegenüber dem Gestell in der Richtung der optischen Achse und aus beweglichen sowie ortsfesten elektromagnetischen Mitteln besteht und mindestens einen Magneten und eine Spule umfasst und- einer Parallelführung zur axialen Führung des Objektivs gegenüber dein Gestell, dadurch, gekennzeichnet, dass- die Parallelführung eine zylinderforraige mit dem Gestell verbundene Lagerbuchse (26) umfasst und ·» die Linsenfassung (25) des Objektivs genau passend axial verschiebbar in der Lagerbüchse angeordnet iste 2, Optische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeiclaiet, dass- die Linsenfassung (20, 25) eine Aussenoberfläche aus609839/0681PHN.7938. 16.2.76.eloxiertem Aluminium aufweist und- die Lagerbuchse (26) eine Inneaiob er fläche hat, die PTFA enthält.3. Optische Fokussiervörrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Aufzeichnungsträger(3) zuzuwendenden Seite das Objektiv (_1_4) mit dem Gestell(12) mittels einer konzentrisch angeordneten und mit konzentrischen Falten versehenen biegsamen.Manschette verbunden ist«,h» Optische Fokussiervörrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektromagnetischen Mittel aus einer mit einem axialen Ende der Linsenfassung und in konzentrischer Beziehung damit verbundenen zylinderförmigen Spule (30) sowie einem Dauermagnetkreis mit einem zylinderfSrmigen Dauermagneten und einem zylinderförmigen Luftspalt für die Spule besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ·?· in der Mitte des zylinderförmigen Dauermagneten (31) ein zylinderförmiger ¥eicheisenmagnetkern (32) angeordet ist,- der zylinderfSrmige Dauermagnet (31) an einer der axialen Seiten durch eine Weicheisenschliessplatte (3*0 abgedeckt wird und~ der- zylinderförmige Luftspalt (35) sich zwischen der Wand der zentralen Oeffnung in der Schliessplatte (3*0 und dem Magnetkern (32) befindet.609839/0681PHN.7938. 16o2o76.5« Optische Fokussiervorrichtung nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliessplatte (3^) sich an der dem Aufzeichnungsträger zuzuwendenden Seite des Objektivs Qj?) "befindete6. Optische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass- die biegsame Manschette (48) auf einer entfernbaren, das botreffende Ende des Objektivs umgebenden Abdeckhaube (51) angeordnet ist,- die Abdeckhatibe eine Anzahl durch eine ¥and der Abdeckhaube aiif beiden Seiten hindurchragender metallener Anschlusszungen (52) trägt und- eine Anzahl Spulenausläufev (53) der mit dem Objektiv verbundenen Spule mit den Anschlusszungen verbunden sind»7. Optische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (3_9) und. die Abdeckhaube (51) mit miteinander, zusammenarbeitenden, den axialen Hub des Objektivs gegenüber der Abdeckhaube begrenzenden Anschlagnitteln (5^~55) vorsehen sind*609839/0681
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