DE2625359C3 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem
Oberbegriff das Patentanspruchs 1. Bei derartigen Vorrichtungen kommt es zur genauen Erfassung der
Information darauf an, daß sowohl der abtastende Strahl radialen Schwankungen der Informationsspur als
auch das den abtastenden Strahl auf die Trägeroberfläche fokussierende optische System axialen Schwankungen
der Trägeroberfläche nachgeführt werden.
Ein bekanntes derartiges Gerät ist in Fig. 1 schematisth dargestellt. Der aus einem ersten Laser 31
stammende Lichtstrahl durchsetzt einen halbdurchlässi
gen Spiegel 27 und wird an einem Spiegel 32 umgelenkt und durch eine Linse 33 auf eine Videoplatte 26
fokussiert. Der reflektierte Strahl läuft auf demselben
optischen Weg zurück, wird dübel an dem halbdurchläs
sigen Spiegel 27 reflektiert und trifft auf einen ersten Photndetektor 28 Der aus einem zweiten Laser 34
stammende Lichtstrahl wird ebenfalls durch die Linse JJ
auf die Videoplatte 26 fokussiert, und der reflektierte Strahl fällt nach nochmaligefn Durchsetzen der Linse 33
auf einen zweiten Photodetektor 30. Der Lichtstrahl aus dem Laser dient dazu, die Information aus der in der
Videoplatte 26 aufgezeichneten Infofrnalionsspur abzutasten und den abtastenden Strahl durch Kippen des
Spiegels 32 radialen Schwankungen der Informationsspur nachzuführen, während der Lichtstrahl aus dem
Laser 34 dazu dient, das optische System axialen Schwankungen der Plattenoberfläche nachzuführen.
Um die Fokussierung möglichst exakt zu steuern, ist es erforderlich, daß die Strahlen beider Laser dasselbe
optische System durchlaufen und möglichst genau auf dieselbe Stelle der Plattenoberfläche treffen. Bei der
bekannten Vorrichtung nach Fi g. 1 ist diese Forderung
jedoch nur bis zu einem gewissen Grade zu erfüll ?n, weil
ίο der den Strahl aus dem Laser 31 umlenkende
Kippspiegel 32 eine bestimmte Mindestgröße hat, daher der Strahl aus dem Laser 34 um diesen Spiegel
herumgelenkt werden muß und nicht längs desselben Weges wie der erste Lieh'strahl verlaufen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 derart auszugestalten, daß sie ohne räumlichen Mehraufwand eine einfache und exakte Strahlführung
gestattet, um die Genauigkeit der Informationsabtastung
zu erhöhen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen
Maßnahmen. Durch den Einsatz eines dichroischen Spiegels wird es möglich, daß die beiden Lichtstrahlen
im wesentlichen längs desselben optischen Pfades das optische System durchsetzen und auf die Trägeroberfläche
fallen, wie es Hir die genaue Nachführung der Fokussierung mit Hilfe des optischen Systems erforderlich
ist. Da der dichroische Spiegel gleichzeitig schwenkbar ist, um den eigentlichen Abtaststrahl der
Informationsspur r<Kchzuführen, übernimmt er außer
seiner eigentlichen wellenlängenselektiven Funktion gleichzeitig die Funktion als Kippspiegel zur Nachführung
in Radialrichtung. Gegenüber der bekannten Vorrichtung sind also keine zusätzlichen Bauelemente
erforderlich, so daß die gewünschte Kompaktheit der Vorrichtung erhalten bleibt.
Aus der US-PS 38 12 325 ist es zwar bekannt, mit zwei
Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge zu arbeiten. die an einem dichroischen Spiege. zerlegt werden.
Die beiden dort verwendeten Lichtstrahlen haben jedoch lediglich die Funktion, verschiedenfarbige
Markierungen abzutasten; entsprechend hat auch der dort verwendete dichroische Spiegel nur die Aufgabe,
Farbfilter zu ersetzen. Dagegen wirkt bei dieser bekannten Vorrichtung der dichroische Spiegel insbesondere
nicht als Kippspiegel, was gerade für die Erfindung wichtig ist, weil damit erreicht wird, daß nur
der die radialen Abweichungen wiedergebende Strahl verschwenkt wird, während der andere Strahl unverändert
auf den ihm zugehörigen Detektor trifft. Würde nämlich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch
de, zweite Strahl verschwenkt, so würde der zugehörige
Photodetektor entsprechend mehr oder weniger Licht empfangen und dementsprechend das optische Svstem
in Axialrichtung nachführen, obwohl die Fokussierung keiner Nachführung bedarf.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden in der nachstehenden Beschreibung anhand der weiteren Figuren erläutert Von diesen zeigen
(ig. 2, J, 5 und b schematische Darstellungen fur
jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und
F i g. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise
des Ausführungsbeispiels nach F i g. 3.
M Bei der Vorrichtung nach Fig.2 erzeugt ein erster Laser 41 einen Laserstrahl der WellenlängeAl, während ein zweiter Laser 42 einen Laserstrahl der Wellenlänge Λ2 erzeugt. Im Strahl des ersten Lasers 41 ist ein
M Bei der Vorrichtung nach Fig.2 erzeugt ein erster Laser 41 einen Laserstrahl der WellenlängeAl, während ein zweiter Laser 42 einen Laserstrahl der Wellenlänge Λ2 erzeugt. Im Strahl des ersten Lasers 41 ist ein
halbdurchlässiger Spiegel 43 angeordnet. Das Gerät enthält weiterhin einen verschwenkbaren dichroischen
Spiegel 45, der Licht der Wellenlänge Al reflektiert und
Licht der Wellenlänge A2 durchläßt. Ein erster Photodetektor 44 dient der optischen Informationsabtastung
und dem Spurhalten, während ein zweiter Photodetektor 46 der optischen Abtastung für die
Autofokussierung dient. Ein Aufzeichnungsträger 47, beispielsweise ein Band, eine Folie oder eine Videoplatte,
ist mit Aufzeichnungsspuren 48 versehen. Die Lichtstrahlen der Wellenlänge Al und A2 der Laser 41
bzw. 42 werden über den dichroischen Spiegel 45 auf den Aufzeichnungsträger 47 gelenkt. Sie werden von
der Aufzeichnungsspur 48 des Aufzeichnungsträgers 47 reflektiert Im reflektierten Licht wird das Licht der
Wellenlänge Al am dichroischen Spiegel 45 reflektiert und gelangt über den Spiegel 43 auf den ersten
Photodetektor 44, der zur Wiedergabe der in der Informationsspur 48 aufgezeichneten Information und
Steuerung des Geräts dient. Das reflektierte Licht der Wellenlänge A2 läuft durch den dichroischen Spiegel 45
hindurch und fällt auf den zweiten Photodetekto·. 46. der zur Eigenfokussierung dient.
Dieses Gerät zeichnet sich vor allem durch nur sehr geringe Verluste der Lichtleistung aus. Außerdem ist das
optische System robust und einfach.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Der Aufzeichnungsträger 8 wird durci
drei Lichtstrahlen abgetastet. Der Laserstrahl der Wellenlänge Al wird von einem Halbleiterlaser 1
erzeugt, durch eine Linse 2 zu einem Strahl 3 parallelisiert und durch Beugung an einem Gitter 4 in
drei Strahlen verschiedener Ordnung aufgeteilt, nämlich in einen Strahl — 1. Ordnung, nullter Ordnung und + 1.
Ordnung. Die Strahlen laufen über eine Linse 5 auf einen Strahlteiler 15, werden an einem verschwenkbaren
dichroischen Spiegel 6 umgelenkt und durch eine Linse 7 auf die Informationsspur 9 des Aufzeichnungsträgers 8
fokussiert.
Das Licht de- + 1. Ordnung, nullten Ordnung und — 1.
Ordnung das von der Aufzeichnungsspur 9 reflektiert wird, wird wiederum am Spiegel 6 reflektiert und
gelangt dann auf die Photodetektoren 161, 162 und 163. Das Informationssignal wird vom mittleren Photodetektor
162 abgetastet, das Spursignal wird als Differenzsignal der beiden äußeren Photodetekto. en 161 und 163
in der unten beschriebenen Weise abgetastet.
Die Beziehungen zwischen den Photodetektoren und den reflektierten Lichtstrahlen sind in der Fig. 4
veranschaulicht. Die PhotoJjtektoren 161, 162 und 163
haben die l.ichteinfallöffnungen 161a, 162a bzw. 163a.
Die reflektieren Lichtstrahlen A. Bund C seien dem
Licht der + 1. Ordnung, der nullten Ordnung bzw. der — 1. Ordnung zugeordnet, das auf de F.ingangsöffnungen
161.7. 162a und J63a projiziert ist. In der F i g. 4
bezeichnen die Buchstaben A. ßund Cdie Leuchtflecke
der entsprechenden Strahlen.
Die Mittelpunktslinie P. die die Zentren der
Eingangsoffnungen der Photodetektoren miteinander verbindet, schneidet die Verbindungslinie Q. die die
Zentren der Lichtflecke der einzelnen Strahlen miteinander verbindet im oder zumindest im Bereich der
Lichteinlaßöffnung 162a des mittleren Photodetektors. Die Leuchtflecken der Strahlen A und C treffen nur
teilweise auf die Lichteinlaßöffnungen 161a und 163a der beiden Randphotodetektoren.
Wenn in der Darstellung r'er F i g. 3 die Informationsspur 9 nach rechts oder links aus ihrer Vorschubrichtung
ausweicht (wobei die Vorschubrichtung senkrecht zur Zeichenebene liegt), verschiebt sich auch die Verbin
dungslinie Q der Leuchtflecken der reflektierten Strahlen in Fig.4 nach rechts oder links relativ zur
Zentrallinie P der Lichteinfallöffnungen. Dementsprechend werden die Ausgangssignale der äußeren
Photodetektoren 161 und 163 komplementär zueinander erhöht oder erniedrigt. Dadurch kann der
Lichtstrahl stets auf der Spur gehalten werden. Eine
to Abweichung von der Spur macht sich im Differentialausgang zwischen den beiden Photodetektoren 161 und
163 bemerkbar, der seinerseits den Spiegel 6 korrespondierend nachstellt. Dieses Verfahren der Spurhaltung ist
im einzelnen in »Philips Technical Review« 33 (1973), 178 beschrieben.
Von einer zweiten Lichtquelle 10 wird ein Lichtstrahl der Wellenlänge A2 erzeugt, dessen Wellenlänge
verschieden von der Wellenlänge des Lichtes des Halbleiterslasers 1 ist Der Strahl der Wellenlänge A2
wird durch eine Linse 12 ebenfalls auf ^n verschwenkbaren
dichroischen Spiegel 6 gerichtet Das Licht der Wellenlänge A2 wird hier gebündelt, konvergiert im
Fokus der Linse 7 und wird auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 8 projiziert. Das an der Obt-fläehe
reflektierte Licht der Wellenlänge A2 gelangt auf den Spiegel 6 zurück, läuft durch diesen hindurch und
wird auf einen Positionsdetektor 14 gegeben.
Wenn die Position des Aufzeichnungsträgers 8 aufwärts und abwärts schwankt, der Träger also nicht
jo plan ist, schwankt die Position des reflektierten
Lichtstrahls auf dem Positionsdetektor 14 nach Maßgabe der Höhenveränderung des Trägers. Dadurch wird
das Defokussieren ermittelt und in Form eines entsprechenden Defokussierungssignals signalisiert. Die
vertikale Bewegung des Trägers kann durch eine senkrechte Verschiebung der Linse 7 nach Maßgabe des
Defokussierungssignals kompensiert werden. Die Kompensation kann über eine gebräuchliche Tauchspule
erfolgen, so daß sie hier nicht näher beschrieben zu werden braucht
Der dichroische Spiegel 6 weist einen Reflexionsgrad
von praktisch 100% für das Licht der Wellenlänge Al auf, das vom Halbleiterlaser 1 ausgesandt wird, und
einen Reflexionsgrad von praktisch 0% für Licht der Wellenlänge Xl, das von der Lichtquelle ίθ ausgeaandt
wird. Der Spiegel 6 wirkt also in Abhängigkeit von der Wellenlänge des einfallenden Lichtes einmal als reiner
Spiegel und einmal als reine Transmissionsscheibe. Im Gerät nach F i g. 3 werden also das Licht des
Halbleiterslasers 1 und der Lichtquelle 10 in einem einzigen optischen System ohne geringste optische
Verluste miteinander vermischt behandelt. Die Strahlen werden gemeinsam über eine einzige Sammellinse 7 auf
der. Aufzeichnungsträger 8 gelenkt und von diesem refiekiiert.
Als Lichtquelle 10 kann beispielsweise ebenfalls ein
Halbleiterlaser oder das Licht einer Leuchtdiode dienen,
wobei dieses Licht lediglich eine vom Licht des
Halbleiterlasers 1 ibweichende Wellenlänge haben
M) muß Als Lichtquelle 10 kann auch eine Quelle fur
weißes Licht dienen. Der Halbleiterlaser i dient der Abtastung des Informationssystems und de" Abtastung
der Aufzeichnungsspur bzw. der Erzeugung des Spursijjnals. Dazu wird vorzugsweise ein Laserstrahl
er. eingesetzt, da dieses Tastlicht zumindest größenordnungsnäßig
die sehr geringe Breite der Aufzeichnung'.· spur Si auf dem Aufzeichnungsträger 8 haben muß.
Andererseits braucht der parallelisierte Strahl des
Systems zur automatischen Fokussierung auf dem Aufzeichnungsträger nicht so fein gebündelt zu sein, so
daß als Lichtquelle 10 auch ein nicht von einem Laser oder Halbleiterlaser stammender Lichtstrahl verwendet
werden kann. Insbesondere wird vorzugsweise das von einer Leuchtdiode ausgesändte Licht Verwendet. Die
Lichtquelle 10 ist also vorzugsweise eine Leuchtdiode. Eine solche Leuchtdiode weist einen vergleichsweise
hohen Wirkungsgrad auf und kann in den Abmessungen sehr klein gehalten werden.
Die Wellenlängenselektivität des dichroischen Spiegels liegt in der Größenordnung von einigen Nanometern.
Es ist daher vollkommen ausreichend, wenn die Wellenlängen des Lichtes der Lichtquelle 10 und des
Halbleiterlasers Ιμπι 10—20 nm voneinander differiefen.
Das gesamte optische System des in F i g. 3 gezeigten Gerätes kann im Vergleich zu den bekannten Geräten
ι ι.. . ι ι ·„ .··. »:„ u„ „»„in ...„_J„_ i„,u„
fUMMf/dfll UIlU flVJ3tl«llgUlf3lIg llblgl.Jl^ir( 1TV.IVJUII. Urals**
sondere ist im Vergleich zu dem in Fig. 1 gezeigten Gerät der zu hohen Intensitätsverlusten führende
halbdurchlässige Spiegel 32 nicht erforderlich. Dies führt zu einer Erhöhung des optischen Wirkungsgrades
um den Faktor 4 bei der Bildwiedergabe.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Ein Halbleiterlaser 17 weist drei
Emissionsquellen 171, 172 und 173 auf. Die Strahlen jeder Quelle werden durch eine Linse 2 zu parallelen
Strahlen 3 gebündelt. Die parallelisierten Strahlen laufen über eine Linse 5. Im übrigen entspricht das
anschließende Gerät der in der Fig.3 gezeigten Anordnung. Wie dort werden die drei Laserstrahlen
entsprechend den Strahlen der —1., nullten und +1. Ordnung zur Informationssignalabtastung, Spurabtastung
und Eigenfokussierung verwendet. Der Unterschied zwischen dem in Fig. 3 und dem in Fig. 5
gezeigten Ausführungsbeispiel besteht lediglich darin, daß in dem in Fi g. 5 gezeigten Gerät drei voneinander
unabhängige Laserstrahlquellen verwendet werden. Das Licht der Lichtquelle 10 wird zur automatischen
Fokussierung verwendet. Als Lichtquelle 10 dient eine Leuchtdiode oder eine weiße Lichtquelle. Auch in dem
in Fig.5 gezeigten Gerät wird das Spursignal auf der
Basis des Ausgangsdifferenzsignals zwischen den Detektoren 161 und 163 erhalten. Das Spurhalten wird
also durch Verschieben des Lasers 17 senkrecht zur optischen Achse oder durch Verschwenken des
dichroischen Spiegels 6 bewirkt. Die automatische Fokussierung wird in der Weise bewirkt, daß das
Ausgangssignal des Positionsdetektors 14 auf eine so
Tauchspule gegebrn wird, die die Linse 7 axial verschiebt.
Als Modifizierung der in den F i g. 3 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiele kann ein Leuchtdichtedetektor
statt des Positionsdetektors 14 verwendet werden. «
Die vorstehend erläuterten Geräte verwenden einen in Reflexion zu lesenden Aufzeichnungsträger. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf solche Aufzeichnungsträger beschränkt In gleicher Weise können Aufzeichnungsträger
gelesen werden, die in Transmission lesbar h" sind. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem
der Aufzeichnungsträger in Transmission gelesen wird, ist in F i g. 6 dargestellt Ein Laser 81 erzeugt einen
Laserstrahl der Wellenlänge Al, der über eine Linse 82 auf einen verschwenkbaren dichroischen Spiegel 83 ilS
gelangt. Das vom Spiegel 83 reflektierte Licht wird auf die in Transmission lesbare Videoplatte 85 über eine
Linse 84 fokussiert. Das Licht der Wellenlänge Al tritt durch die Videoplatte 85 und trifft dann auf eine Linse
87, nachdem es die in Transmission lesbare Inföfmationsspur
86 auf der Videoplatte 85 durchlaufen hat. Das Licht der Wellenlänge Al wird nach Durchlaufen der
Linse 87 am dichroischen Spiegel 95 reflektiert. Das reflektierte Licht wird dann auf einen Photodetektor 89
geleitet. Wie beim Lesen der Videoplatte in Reflexion werden die Införrnälioriswiedefgewinnung und die
Spurabtastung auf der Basis des elektrischen Ausgangssignals des Photodetektors 89 in gebräuchlicher Weise
vorgenommen. Der Laserstrahl der Wellenlänge A2 eines Lasers 90 wird am Strahltciler 91 in zwei
Teilstrahlen aufgeteilt. Einer dieser Strahlen läuft auf die Linse 92, während der andere am Spiegel 93 umgelenkt
und auf eine Linse 94 geführt wird. Die Linsen 92 und 94 ttuknn ι/Ληοιηη nriar trprcpKi ArI αγία* fl*"<*r»r»iwoif er» Hör
Brennpunkt der Linse 92 liegt in P1 auf der in Richtung
des Lichtstrahles vor der Videoplatte 85 liegenden Seite, in der Darstellung der F i g. 6 also über der Videoplatte
85, während der Brennpunkt der Linse 94 in P2 auf der Transmissionsseite der Videoplatte 85 liegt, in der
Darstellung der Fig. 6 also unterhalb der Videoplatte 85. Die Brennpunkte P1 und P2 sind gleich weit von der
Videoplatte 85 entfernt. Die Lichtstrahlen der Wellenlänge A2 hafen, nachdem sie durch die Linsen 92 und 94
mit den unterschiedlichen Brennweiten und den Spiegel 83 gelangt sind, auf die Sammellinse 84. Der dichroische
Spiegel 83 reflektiert Licht der Wellenlänge Al und läßt das Licht der Wellenlänge A2 hindurch. Das Licht der
Strahlen der Wellenlänge A2 läuft also über die Sammellinse 84 und dann konvergierend auf die
Videoplatte 85. Wenn die Lichtstrahlen der Wellenlänge A2 auf der Videoplatte 85 konvergieren, ist die
entstehende Streuung am größten. Die Strahlen der Wellenlänge A2 werden daher nicht unmittelbar auf der
Videoplatte 85 fokussiert, sondern sind mit Bezug auf diese Ebene leicht defokussiert. Dadurch wird eine
Beugung vermieden. Die Strahlen werden nach Durchlaufen der PU tte in den Photodetektoren 96 und
97 aufgefangen. Ihr Differenzsignal wird ausgewertet. Das Differenzsignal dient der automatischen Einstellung
der Sammellinse 84, was beispielsweise über eine Tauchspule erfolgen kann. Dabei wird auf ein
Differenzsignal Null fokussiert. Solche Systeme zur automatischen Fokussierung der Sammellinse 84 sind an
sich bekannt und daher hier nicht näher beschrieben. Das Licht der Wellenlänge A2 läuft hinter der
Videoplatte 85 über die Linse 87, tritt durch ien dichroischen Spiegel 95 und fällt dann auf die
Photodetektoren 96 und 97. Aus deren elektrischen Ausgangssignalen wird dann das vorstehend beschriebene
Differenzsignal gebildet, das als Steuersignal für die Scharfstellung der Sammellinse 84 dient. Der
ortsfeste dichroische Spiegel 95 reflektiert Licht der Wellenlänge Al und ist für Licht der Wellenlänge A2
durchlässig.
Wenn die Videoplatte 85 aus ihrer Sollebene in Richtung des Brennpunktes P1 auswandert, nimmt das
Ausgangssignal des Photodetektors 96 ab. Wandert die Videoplatte 85 in Richtung auf den Brennpunkt P2 aus,
so nimmt das vom Photodetektor 97 abgegebene Ausgangssignal ab.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zur optischen Abtastung einer auf einem rotierenden Träger aufgezeichneten Informationsspur,
mit einer ersten Lichtquelle, deren Strahl von einem Spiegel auf die Informationsspur gelenkt
und durch ein optisches System auf die Oberfläche des Trägers fokussiert wird und nach Modulation mit
der aufgezeichneten Information auf einen ersten Detektor fällt, dessen Ausgar.gssignal außer der
Informationswiedergabe zur Verschwenkung des Spiegels dient, um die Abtastung radialen Schwankungen
der Informationsspur nachzuführen, sowie mit einer zweiten Lichtquelle, deren Strahl durch
dasselbe optische System auf den Träger fokussiert wird und danach auf einen zweiten Detektor fällt,
dessen Ausgangssignal dazu dient, das optische System axialen Schwankungen der Trägeroberfläche
nachzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtquellen (1, 17, 41, 81; 10,
42, 90) Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen emittieren, daß auch der Strahl der zweiten
Lichtquelle auf den zur Spurnachführung verschwenkbaren Spiegel auftrifft und daß dieser
Spiegel ein dichroischer Spiegel (6,45,83) ist, der nur
den Strahl der ersten Lichtquelle (1, 17, 41, 81) reflektiert, den Strahl der zweien Lichtquelle (10,
42,90) dagegen hindurchläßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lichtquelle (10) eine
Leuchtdiode ist.
3. Vorrichte ig nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet
durch ein zwischen dir -jrste Lichtquelle (1)
und das optische System (6, 7) eingeschaltetes Element (4), das den Strahl o'er oten Lichtquelle in
mehrere Teilstrahlen zerlegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das den Lichtstrahl zerlegende Element (4) ein Beugungsgitter ist.
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ID=13350881
Family Applications (1)
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