DE2645326C2

DE2645326C2 - Lesekopf für eine optische Lesevorrichtung

Info

Publication number: DE2645326C2
Application number: DE2645326A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Hachioji Tokyo Aihara; Kiyoshi Hino Tokyo Hori; Tadashi Tokyo Morokuma
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1975-10-08
Filing date: 1976-10-07
Publication date: 1984-06-20
Also published as: DE2661050C2; DE2661100C2; DE2645326A1; DE2660901C2; DE2661052C2; NL184030C; US4092529A; DE2661053C2; DE2661051C2; US4092529B1; NL7611125A

Description

dritte Stellvorrichtung vorzusehen, die ein Nachstellen des Objektivträgers in einer dritten Richtung senkrecht zur Objektivachse und parallel zur Spur ermöglicht, wie dies beispielsweise zum Ausgleich von Zdtbasisfehlern in Richtung der Spur wünschenswert ist Für die Ausbildung der federnden Elemente ergeben sich verschiedene Möglichkeiten; besonders vorteilhafte Ausbildungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert

F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Lesekopf für das Lesen einer auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Information.

F i g. 2 bis 4 zeigen Einzelheiten eines ersten Ausführungsbeispiels des Lesekopfes.

F i g. 5 bis 7 zeigen drei weitere Ausführungsbeispiele hierfür.

F i g. 1 zeigt den Prinzipaufbau eines Ljsekopfes für das Lesen einer auf einem Aufzeichnungsträger 11 als Spur oder als Spuren aufgezeichneten Information. Der scheibenförmige Aufzeichnungsträger 11 wird mit einer konstanten Geschwindigkeit um eine Achse 12—12' gedreht. Ein Laserstrahl aus einer Laserquelle 13 wird mittels einer Linse 14, eines Reflexionsspiegels 15 und eines Projektionsobjektivs 16 auf eine Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 11 projiziert Der Laserstrahl, der durch im Aufzeichnungsträger 11 aufgezeichnete Information moduliert wird, wird von einem Photodetektor

17 abgetastet Dieser liefert ein Ausgangssignal an eine Verarbeitungseinheit 18, die ein Informationssignal V und ein Nachlaufsignal C erzeugt. Der Reflexionsspiegel 15 ist nicht schwenkbar, sondern steht fest, und das Projektionsobjektiv 16 ist in einer Projektionsobjektiveinheit 16' so abgestützt daß es rechtwinklig zu seiner optischen Achse und zur Spurrichtung verstellbar ist.

Wenn der auf den Aufzeichnungsträger 11 projizierte Lichtpunkt gegenüber der Spur in einer zur Spurrichtung rechtwinkligen Richtung verschoben ist, ruft die Intensität des durch den Aufzeichnungsträger 11 durchtretenden Lichtstrahls Ungleichgewicht links und rechts vom Zentrum der Spur hervor. Dieses Ungleichgewicht kann vom Photodetektor 17 in bekannter Weise abgetastet bzw. festgehalten werden. Die Verarbeitungseinheit

18 erzeugt ein Nachlaufsignal C, das für die Abweichung des Lichtpunktes von Spurenzentrum Richtung und Betrag angibt. Das Nachlaufsignal C wird einer Verstellschaltung 19 zugeführt, die ein Verstellsignal M' für die Verstellvorrichtung des Projektionsobjektivs 16 erzeugt. Auf diese Weise kann das Projektionsobjektiv 16 in der waagerechten Richtung so verstellt werden, daß der Lichtpunkt mit der abzutastenden Spur in Deckung kommt. Die Projektionsobjektiveinheit 16', der Photodetektor 17, die Verarbeitungseinheit 18 und die Verstelbchaltung 19 bilden einen Regelkreis mit Rückführung. In diesem Regelkreis mit Rückführung ist eine Abweichung des Lichtpunktes von der optischen Achse eine Entfernung oder Strecke, über die das Projektionsobjektiv 16 verstellt wird, und ist somit, wenn die Vergrößerung des Projektionsobjektives 16 M ist, eine Abweichung der Informationsspur multipliziert mit M. Beispiel: Wenn die Vergrößerung des Projektionsobjektivs 16 V20 ist und die Abweichung der Spur 0,1 mm beträgt, dann ist die Abweichung des Lichtpunktes gegenüber der optischen Achse nur 0,005 mm. Dies bedeutet, daß es genügt, wenn das Projektionsobjektiv 16 nur in einem Bereich von 0,005 mm frei von Aberration ist. Enthält der durch das Projektionsobjektiv 16 gehende Laserstrahl parallele Strahlen, dann ist M = 0 und somit ist die Abweichung des Lichtpunktes gegenüber der optischen Achse vollständig auf Null reduziert In diesem Fall genügt es, wenn das Projektionsobjektiv 16 nur an der optischen Achse frei von Aberration ist

Wie oben erläutert, wird die Größe der Abweichung des Lichtpunktes gegenüber der optischen Achse um den der Vergrößerung M des Projeküonsobjektivs 16 entsprechenden Faktor verringert Das Projektionsobjektiv 16, das die oben genannten Forderungen erfüllt, kann, selbst wenn die numerische Apertur 0,4 ist, mit höchstens drei sphärischen Linsen verwirklicht werden. Bei Verwendung eines nichtsphärischen Linsensystems ist es möglich, das Projektionsobjektiv mit nur einer einzigen nichtsphärischen Linse aufzubauen. Es ist daher ziemlich einfach, das Projektionsobjektiv 16 mit einem Gewicht von weniger als 10 g zu verwirklichen. Zudem ist die Konstruktion des Projektionsobjektivs 16 einfach, und das Projektionsobjektiv 16 kann mit einfachen Mitteln wirtschaftlich hergestellt werden.

Wenn die Drehgeschwindigkeit des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers 11, beispielsweise einer Videoscheibe, schwankt, weicht der Lichtpunkt in der Richtung der Informationsspur ab. Daraus ergibt sich beim reproduzierten Signal ein Zeitbasisfehler, der bei dem erfindungsgemäßen Lesekopf ebenfalls auf einfache Weise ausgeglichen werden kann, indem das Projektionsobjektiv in Richtung der Spur verstellt wird, wie dies anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele näher erläutert wird.

Bei einem solchen Lesekopf muß der Lichtpunkt während des Abtastens auf die Spur fokussiert sein. Zu diesem Zweck ist es notwendig, das Projektionsobjektiv 16 in einer zur optischen Achse des Objektives parallelen Richtung zu verstellen. Auch dies wird bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Lesekopfes näher beschrieben.

In dem ersten Ausführungsbeispiel eines Lesekopfes nach den F i g. 2 bis 4 ist das Objektiv 16 am unteren Ende eines rohrförmigen Objektivträgers 21 befestigt, der an einem Halter 28 befestigt ist. Auf der Oberseite des Halters 28 sind zwei Spulen 22 und 32 angebracht. Die Spule 22 ist durch das Nachlaufsignal C erregbar, das über Zuleitungsdrähte 25 zugeführt wird, und die Spule 32 ist durch das Zeitbasisfehlersignal erregbar, das über Zuleitungsdrähte 35 zugeführt wird. Ober der Spule 22 ist ein erster als Dauermagnet ausgebildeter Magnet 23, über der Spule 32 ein zweiter als Dauermagnet ausgebildeter Magnet 33 angeordnet Der erste Magnet 23 ist in einer Richtung A angeordnet, die zu der Spur Γ rechtwinklig verläuft. Der zweite Magnet 33 ist in einer zur Richtung der Spur Γ parallelen Richtung B angeordnet. Der Halter 28 ist mit einer Basis 27 durch ein federndes Element verbunden, das bei dieser Ausführungsform aus vier elastischen Drähten 29 besteht. Durch diese Maßnahme läßt sich das Projektionsobjektiv 16 im wesentlichen parallel zu den Richtungen A und B verstellen.
Wenn das Nachlaufsignal Cder ersten Spule 22 zuge-

bo führt wird, ist die Spule 22 einer Kraft in der Richtung A ausgesetzt und das Projektionsobjektiv 16 wird somit in der Richtung A rechtwinklig zur Spur Tverstellt. Wenn das Zeitbasisfehlersignal der zweiten Spule 32 zugeführt wird, ist die Spule 32 einer Kraft in der Richtung B

fi ausgesetzt, so daß das Projektionsobjektiv 16 in der Richtung B der Spur Tbewegt wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Lichtpunkt mit einer bestimmten Stelle an der abzutastenden Spur T durch Verändern der

durch die Spulen 22 und 32 fließenden Ströme in Dekkung zu bringen.

Zusätzlich ist das Objektiv 16 auch noch in einer Richtung C rechtwinklig zu den Richtungen A und B und somit in Richtung der optischen Achse verstellbar. Die elastischen Drähte 29 sind zu diesem Zweck mit einer kreisringförmigen Scheibe 40 verbunden, die mittels Blattfedern 41 an der Basis 27 befestigt ist, daß sie in der Richtung C der optischen Achse des Projektionsobjektivs 16 verstellbar ist. Gemäß F i g. 3 ist an der Oberseite der kreisringförmigen Scheibe 40 ein zylindrischer Körper 42 befestigt Um die Außenfläche des zylindrischen Körpers 42 ist ein Spule 43 gewickelt, die in einem an der Basis 27 befestigten kreisringförmigen Dauermagneten 44 angeordnet ist. Somit ist die Spuie 43, wenn sie erregt wird, einer Kraft in der Richtung C ausgesetzt, so daß das Projektionsobjektiv 16 in diese Richtung C" bewegt wird. Bei dieser Ausführungsform muß die Verarbeitungseinheit 18 sowohl ein Signal für die selbsttätige Fokussierung oder Autofokussierung erzeugen, welches einen Betrag und eine Richtung darstellt, mit dem und in der der Lichtpunkt am Aufzeichnungsträger defokussiert ist, als auch das Nachlaufsignal Cund das Zeitbasisfehlersignal abgeben.

Bei der in F i g. 5 in perspektivischer Ansicht gezeigten abgewandelten Ausführungsform des Lesekopfes ist der Rohrkörper 21 von einer Spiralblattfeder 45 abgestützt, welche mit einem Basisabschnitt 27' verbunden ist

Fig.6 zeigt in der rechten Zeichnungshälfte einen Querschnitt, in der linken Hälfte eine Ansicht von vorn einer weiteren Ausführungsform, bei der der Rohrkörper 21 mit einer an der Basis 27 befestigten Schraubenfeder 46 aufgehängt ist

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 7 ist der Rohrkörper 21 durch zwei elastische Träger in den Richtungen A, B und C beweglich abgestützt. Die Träger sind elastische Stäbe 46' und 47, die gemäß F i g. 7 eine spezielle Biegeverformung aufweisen, d. h. sie sind dreidimensional gebogen, so daß sie Bewegung des Projektionsobjektivs 16 in den drei Richtungen A, B und C" zulassen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

45

60

Claims

1 2 Richtungen (A, B, C) nachgiebige gebogene Feder-Patentansprüche: stäbe (46,47') verwendet sind.

1. Lesekopf für das Lesen einer auf einem relativ

dazu bewegten Aufzeichnungsträger als Spur oder 5

als Spuren aufgezeichneten Information, mit einem

Objektiv zum Projizieren eines Lichtpunktes auf die Die Erfindung betrifft einen Lesekopf laut Oberbe-

Oberfläche des Aufzeichnungsträgers, einer Abtast- griff des Hauptanspruches.

einrichtung zum Abtasten der Relativstellung zwi- Ein Lesekopf dieser Art ist bekannt (DE-OS sehen Objektiv und Spur und zum Erzeugen eines 10 25 04 570). Bei diesem bekannten Lesekopf ist der Ob-Spur-Fehlersignals und eines Fokussier-Fehlersi- jektivträger über quer zur Objektivachse angeordneten gnals, einem Objektivträger, der über eine nachgie- Blattfedern in Richtung Objektivachse bewegbar gelabige Unterstützung in einer ersten Richtung parallel gert und über eine auf der Objektivträger-Hülse aufgezur Objektivachse bewegbar am Lesekopf befestigt wickelte Spule in Richtung der Objektivachse zum ist und der durch das Fokussier-Fehlersignal in die- 15 Nachfokussieren verstellbar. Die Blattfedern sind dabei ser erstes Richtung mittels einer Fokussier-Spule- nur in Richtung der Objektivachse nachgiebig. Die nanordnung steuerbar ist, sowie mit einer Spurnach- Spurnachführung erfolgt bei diesem bekannten Leseführvorrichtung, mittels welcher der Lichtpunkt kopf durch Verstellen des optischen Systems (Umlenkdurch das Spur-Fehlersignal senkrecht zur Objektiv- spiegel des Lichtstrahles), und zwar durch einen als Pieachse und senkrecht zur Spur in einer zweiten Rieh- 20 zoelement ausgebildeten entsprechenden Stellmechatung verstellbar ist, dadurch gekennzeich- nismus. Durch das Verschwenken des Spiegels wird der net, daß die Objektivträger-Unterstützung (26,29, Lichtstrahl mehr oder weniger gegenüber der optischen 39,41,45,46,47) federnde Elemente verwendet, wel- Achse verstellt und das Objektiv muß entsprechend aufche spiralförmig mit der Objektivachse als zentrale wendig konstruiert sein, damit über die ganze Linsenöff-Achse (F i g. 5 und 6) oder symmetrisch zur Objek- 25 nung eine entsprechende Verstellung des Lichtstrahles tivachse und zur zweiten Richtung (F i g. 2, 3 und 7) durchgeführt werden kann. Dies ist nur mit einem relaangebracht sind, und somit die Objektivträger-Un- tiv großen und schweren Linsensystem möglich, das jeterstützung auch in der zweiten Richtung (A) senk- doch wiederum nur mit einem relativ starken Stellmerecht zur Objektivachse nachgiebig ist und die Spur- chanismus fokussiert werden kann. Das bekannte Sy-Nachfuhrvorrichtung in an sich bekannter Weise als 30 stern ist in dieser Form nicht für solche Leseköpfe geeigelektromagnetische Stelleinrichtung ausgebildet ist, net, bei denen der Aufzeichnungsträger mit hoher Gederen beweglicher Teil (22) am Objektivträger (21) schwindigkeit rotiert und bei dem daher auch ein sehr und deren fester Teil (23) am Lesekopf (27) befestigt schnelles Nachstellen nötig ist
ist Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Lesekopf der

2. Lesekopf nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 35 bezeichneten Art zu schaffen, bei dem die bewegbaren zeichnet daß neben der Spur-Nachführvorrichtung Teile sehr leicht ausgebildet sind und daher sehr schnell (22, 23) eine weitere elektromagnetische Stellein- verstellt werden können und bei dem trotzdem gewährrichtung (32, 33) vorgesehen ist, deren bewegbares leistet ist, daß die Objektivachse ihre räumliche Orien-

| Teil (32) am Objektivträger (21) und dessen festste- tierung möglichst beibehält

S hendes Teil (33) am Lesekopf (27) befestigt ist, und 40 Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Lesekopf

Γ die federnden Elemente so ausgebildet sind, daß die gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches durch

t';' Objektivträger-Unterstützung durch ein Zeitbasis- dessen kennzeichnende Merkmale gelöst Vorteilhafte

?;* Fehlersignal in einer dritten Richtung (B) senkrecht Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü-

; zur Objektivachse parallel zur Spur (T) verstellbar chen.

|i, ist. 45 Die erfindungsgemäße Ausbildung der Objektivträ-

;;';

3. Lesekopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- ger-Unterstützung ermöglicht einen gewichtsmäßig

vl kennzeichnet, daß die Objektivträger-Unterstüt- sehr leichten Gesamtaufbau, der Objektivträger ist

•i zung ein Zwischenteil (40) aufweist, das über ein in praktisch nur durch einige wenige Federelemente ge-

?i der ersten Richtung (C)nachgiebiges erstes federn- halten. Damit ist es möglich, für die Spurnachführung

If'' des Element (41) am Lesekopf (27) befestigt ist und 50 und für das Fokussieren des Objektivs elektromagneti-

: i an dem das bewegliche Teil (22) der Spur-Nachführ- sehe Stelleinrichtungen zu verwenden, die selbst sehr

; ] vorrichtung über ein in der zweiten Richtung (A) leicht ausgebildet sind und vor allem sehr schnell an-

V;.¹ nachgiebiges zweites federndes Element (29) befe- sprechen und die für das Nachstellen erforderlichen

.' stigtist. Kräfte mit geringstem Energieaufwand erzeugen. Die

4. Lesekopf nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 55 erfindungsgemäße Ausbildung der Objektivträger-Un- ^;, zeichnet, daß das erste federnde Element durch terstützung gewährleistet außerdem, daß die Objektiv-■: Blattfedern (41) gebildet ist achse trotz Lageänderung des Objektivs in die erste

5. Lesekopf nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge- und/oder zweite bzw. dritte Richtung ihre räumliche kennzeichnet, daß das zweite federnde Element Orientierung im wesentlichen beibehält, dadurch kann durch nachgiebige Drähte (29) gebildet ist, die zwi- bo das Linsensystem sehr klein und gewichtsmäßig leicht sehen Teil (40) und Objektivträger (21) gespannt ausgebildet werden. Die erfindungsgemäße Ausbildung sind. der Objektivträger-Unterstützung ermöglicht nicht nur

6. Lesekopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- das Verstellen des Objektives durch ein Fokussier-Fehkennzeichnet, daß als federndes Element eine in al- lersignal in der ersten Richtung (parallel zur Objektivlen Richtungen (A, B, C) nachgiebige Spiralfeder 65 achse) und durch ein Spur-Fehlersignal in der zweiten (45,46) verwendet ist. Richtung (senkrecht zur Objektivachse und senkrecht

7. Lesekopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- zur Spur), sondern es ist auf einfache Weise gemäß einer kennzeichnet, daß als federnde Elemente in allen Weiterbildung der Erfindung auch möglich, noch eine