DE2649688A1

DE2649688A1 - Einrichtung zur ermittlung der fokussierung eines lichtbuendels und damit ausgeruesteter optischer leser

Info

Publication number: DE2649688A1
Application number: DE19762649688
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Bortuzzo; Gerald Roullet
Original assignee: Thomson-Brandt SA
Current assignee: Thomson-Brandt SA
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-05
Also published as: GB1561541A; JPS5838855B2; FR2330062A1; CA1073254A; JPS5257803A; FR2330062B1; US4128847A; DE2649688C2

Description

Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierung eines Lichtbündels und damit ausgerüsteter optischer Leser

Die Erfindung bezieht sich auf das Lesen von in einer Spur auf einem beweglichen Träger eingetragener Information mittels eines auf die Spur konzentrierten Bündels.

Damit das Lesebündel während des Lesens des Trägers ständig auf die Spur konzentriert ist, ist es erforderlich, daß der Fokussierungspunkt dieses Bündels längs der Achse des Bündels beweglich ist, um die Spur verfolgen zu können, denn der in Bewegung befindliche Träger ist im allgemeinen nicht vollkommen eben.

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Für die Verschiebung des Leseflecks längs der optischen Achse des Lesebündels gibt es mehrere Möglichkeiten. Eine besteht darin, das Leseobjektiv längs einer Achse zu verschieben, wobei der Fokussierungspunkt des Lesebündels sich korrelativ verschiebt.

Eine der Vorrichtungen, die zum Verschieben des Leseobjektivs benutzt werden kann, ist ein elektromagnetischer Antrieb, der sich senkrecht zu der Ebene des Informationsträgers verschiebt. Aus der FR-OS 74.41 133 ist ein verbesserter elektromagnetischer Antrieb dieser Art bekannt, denn er enthält eine Ringspule, die, wenn die Folgeregelschleife offen ist, gestattet, das Leseobjektiv in einer Ruhelage zu halten, und eine Zylinderspule, die von dem Folgeregelsignal durchflossen wird, wenn die Folgeregelschleife geschlossen ist.

Die bekannten optischen Leser enthalten zwar Fölgeregeleinrichtungen, da aber die Dynamik der die Fokussierungsabweichung messenden Fühler gering ist, ist es erforderlich, zuerst den Lesefleck in eine Position nahe der Foku ss ie rungs position zu bringen, damit die Folgeregeleinrichtung nicht instabil ist.

Diese Annäherung kann automatisch erfolgen, beispielsweise mit Hilfe eines Steuersignals, das das Objektiv immer in

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derselben Richtung aus einer Ruhelage verschiebt, bis sich das System in der Intrittfallzone der Folgeregeleinrichtung befindet. Ein solches System weist Nachteile auf, denn es ι erfordert einen manuellen Eingriff, um das Leseobjektiv in seine Ruhelage zurückzubringen, wenn bei zu hoher Geschwindigkeit das System die Intrittfallzone überschritten hat.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierung gestattet, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden. Insbesondere gestattet sie, jeglichen manuellen Eingriff zu vei— meiden, sei es bei der Anfangsannaherung an die Fokussierungszone oder bei einem Außertrittfallen der Folgeregeleinrichtung während des Lesens.

Eine Einriqhtung zur Ermittlung der Fokussierung eines Lichtbündels auf einem durch ein konzentriertes Bündel optisch lesbaren beweglichen Informationsträger, mit einer Lageregelschleife, die in der Lage ist, kleine Lageänderungen des Fokussierungspunktes des Bündels in bezug auf den Informationsträger um eine Mittellage zu korrigieren, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Detektorschaltung zur Erfassung der Einhüllenden des gelesenen Hochfrequenzsignals enthält, die ein Signal mit zwei Zuständen liefert, welche dem

Nichtvorhandensein bzw. dem Vorhandensein des HF-Signals entsprechen, und deren Ausgang einerseits mit dem Steuereingang eines in der Regelschleife angeordneten Schalters und andererseits

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mit dem Steuereingang einer Generatorschaltung verbunden ist, welche ein Annäherungssignal liefert, daß auf Einrichtungen zum Vor- und Zurückverschieben des Fokussierungspunktes zwischen zwei Grenzlagen einwirkt, wobei bei Nicht vorhandensein des HF-Signals die Regelschleife offen ist und die Generatorschaltung ein Annäherungssignal liefert, während bei Vorhandensein des HF-Signals die Regelschleife geschlossen und die Generatorschaltung blockiert ist, und wobei die Umkehrung der Verschiebungsrichtung durch die aktive Flanke des Ausgangssignals der Detektorschaltung erzeugt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Gesamtschema der erfindungsge

mäßen Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierung, und

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Be

triebsweise der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Informationsträger 1 in Form einer Platte (teilweise dargestellt), der sich zum Lesen der Spur durch

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ein* Bündel 3, das aus einer Punktquelle S stammt und mittels eines Objektivs 4 in einem Punkt 0 konzentriert wird, um seine Achse 2 drehen kann.

Für die Verschiebung des Objektivs 4 enthält die Einrichtung zwei unabhängige Wicklungen: eine erste Wicklung 5, die benutzt wird, um das Objektiv bei Nichtvorhandensein des zu lesenden Informationsträgers in seiner Ruhelage zu halten, um die Fokussierungszone am Anfang des Lesens des Infoi— mationsträgers zu ermitteln und um es während des Lesens in die Intrittfallzone der Folgeregelung zurückzuführen, und eine zweite Wicklung 6, die in der Intrittfallzone benutzt wird.

Bei Nichtvorhandensein des zu lesenden Informationsträgers wird das Objektiv 4 mit Hilfe eines Gleichstromsignals DC, das an dem Eingang eines die Voreinstellwicklung 5 speisenden Verstärkers 20 anliegt, in einer Ruhelage gehalten.

Im normalen Betrieb mit einem, zu lesenden Informationsträger wird, wenn sich der Lesefleck in einer der Fokussierungslage benachbarten Zone befindet, ein Bruchteil der einfallenden Strahlung durch den Informationsträger reflektiert, durchquert das Objektiv 4, wird durch ein teilweise reflektierendes Plättchen 7 reflektiert, durchquert eine Zylinderlinse 8 und wird durch eine Detektorzelle 9 erfaßt. Das von dieser Zelle 9 gelieferte elektrische Signal, welches den vertikalen Fokuss ie rungs -

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fehler kennzeichnet, wird an den Eingang eines Verstärkers 19 über einen Schalter 17 angelegt, der dann geschlossen ist. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers 19 wird an die Wicklung 6 angelegt. Diese verschiedenen Elemente bilden die Folgeregelschleife, die benutzt wird, wenn sich der Lesefleck in der Nähe des Fokussierungspunktes des Lesebündels befindet. Die Lage .des Objektivs 4 folgt so den gemessenen Abweichungen, damit der Fokussierungspunkt der Oberfläche des Trägers folgt.

Für die Voreinstellphase des Objektivs bei dem Auflegen des Informationsträgers für das Lesen liefert eine Kippschaltung 10, deren Ausgang mit dem Eingang einer Integrierschaltung 12 über einen Schalter 11 verbunden ist, ein Signal, welches die eine oder die andere der beiden Amplituden +V oder -V hat. Der Ausgang der Integrierschaltung 12 ist mit dem Eingang eines Schwellenwertdetektors 13 verbunden, welcher einen unteren Schwellenwert V . und einen oberen Schwellen-

mm

wert V hat. Wenn das Ausgangssignal in der Amplitude

einen dieser beiden Schwellenwerte überschreitet, gibt der Schwellenwertdetektor, dessen Ausgang mit einem Steuereingang der Kippschaltung 10 verbunden ist, einen Impuls ab, der eine Zustandsänderung des Ausgangs der Kippschaltung und somit eine Umkehrung der Steigung des Ausgangssignals der Integrierschaltung 12 verursacht, wobei der Schalter 11 immer geschlossen ist. Das so an dem Ausgang der Integrierschaltung erhaltene Dreiecksignal wird dem Gleichstromsignal DC überlagert und durch den Verstärker 20 verstärkt.

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Infolgedessen verschiebt sich das Objektiv mit konstanter Geschwindigkeit um seine Ruhelage zwischen zwei Grenzlagen, und zwar solange der Schalter 11 nicht geöffnet wird.

In der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung erfolgt das eigentliche Lesen, d.h. die Erfassung des die Information tragenden Hochfrequenzsignals im Durchlicht mittels Zellen und Differenzverstärkern, die in ihrer Gesamtheit durch den Block 18 dargestellt sind.. Wenn der auf den Informationsträger projizierte Lesefleck ausreichend konzentriert ist, erfassen die das Lesen ausführenden Zellen ein HF-Signal, das an den Eingang eines Hüllkurvendetektors 12 angelegt wird, welcher die Einhüllende des erfaßten Hochfrequenzsignals liefert. Der Ausgang des Hüllkurvendetektors 15 ist mit dem Eingang eines Schmitt-Triggers 16 verbunden, der eine Formgebung des genannten Hüllkurvensignals vornimmt und ein Signal mit zwei Werten 1 und 0 abgibt, welche dem Vorhandensein bzw. dem Nichtvorhandensein des gelesenen Signals entsprechen. Der Ausgang dieses Schmitt-Triggers 16 ist einerseits mit dem Steuereingang des Schalters 11, andererseits mit dem Steuereingang des Schalters 17 und schließlich mit einem zweiten Steuereingang für die Zustandsänderung der Kippschaltung 10 verbunden, wobei diese Zustandsänderungen des Ausgangs der Kippschaltung 10 an einer der Flanken des Ausgangssignals des Schmitt-Triggers 16 erfolgen, beispielsweise an den abfallenden Flanken.

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Wenn das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 16 den Wert O hat, d.h. wenn es kein erfaßtes Signal gibt, ist der Schalter 17 geöffnet, d.h. die Folgeregelschleife ist geöffnet und der Schalter 11 ist geschlossen, d.h. die Integrierschaltung 12 liefert ein Ermittlungsrampensignal. "

Wenn dagegen das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 16 den Wert 1 hat, d.h. wenn ein Signal erfaßt wird, ist der Schalter 11 geöffnet und gleichzeitig ist der Schalter 17 geschlossen, was bedeutet, daß das System in die Intrittfallzone der Folgeregeleinrichtung gelangt ist.

Wenn das System die Intrittfallzone verläßt, geht das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 16 von dem Wert 1 auf den Wert 0 über und infolgedessen wird die Folgeregelschleife geöffnet, der Schalter 11 wird geschlossen und die Zustandsänderung des Ausgangs der Kippschaltung 10 ruft einen Wechsel der Richtungsänderung des Ausgangssignals der Integrierschaltung 12 und somit eine Änderung der Richtung der Bewegung des Objektivs hervor. Das ist von besonderem Nutzen, wenn die Intrittfallzone mit relativ großer Geschwindigkeit durchquert worden ist und wenn es zu einer Überschreitung der Fokussierungslage gekommen ist. Es erfolgt dann eine automatische Umkehrung der Richtung der gleichförmigen Bewegung des Objektivs.

Diese verschiedenen Situationen sind in dem Diagramm von Fig. 2 veranschaulicht, welches die Signale an verschiedenen

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Punkten der Einrichtung zeigt. Zur Vereinfachung der Bezeichnung tragen die Ausgangssignale der verschiedenen Elemente die gleichen Bezugszeichen wie diese Elemente.

Die Kippschaltung 10 ändert den Zustand entweder wenn das Ausgangssignal der Integrierschaltung 12 einen Schwellenwert erreicht oder wenn das Lesesignal, das vorhanden war, verschwindet. Da die Frequenz des Dreiecksignals etwa 3 bis 4 Hz beträgt, kann das Verschwinden des Lesesignals an den Detektoren eingreifen, wenn es aufgrund der Trägheit des Objektivs zu einer Überschreitung der Fokussierungszone gekommen ist. Das ergibt sich im allgemeinen am Anfang des Lesevorgangs, aber die Einrichtung gestattet durch die Umkehrung der Richtung der Rampe, schnell in diese Zone zurückzukehren.

Da, wie oben angegeben, die Steuerung der Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierung mit der Erfassung des in der Spur gravierten Signals verknüpft ist, sind die Vorrichtungen zur Annäherung an die Fokussierungszone von dem Fühler unabhängig, o&r in geschlossener Schleife benutzt wird, wenn der Lesefleck in einer Zone ist, die sich nahe bei dem Fokussierungspunkt des Bündels befindet. Es kann dabei zu keiner Wechselwirkung im Innern der Folgeregelschleife zwischen dem Signal, das die Ermittlung der gravierten Zone gestattet, und dem Fehlersignal der Folgeregelschleife kommen, wodurch die Ui— sachen einer Instabilität vermieden werden.

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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt.

Insbesondere, vorausgesetzt, daß die Einrichtung zur Ermittlung gestattet, ein Ermittlungssignal zu bilden, welches eine Bewegung des Objektivs zwischen zwei Lagen bei Nichtvorhandensein eines erfaßten Signals hervorruft, und daß bei Vorhandensein eines erfaßten Signals dieses Signal blockiert und die Folgeregelschleife geschlossen wird, bildet eine solche Ermittlungseinrichtung einen Teil der Erfindung.

Schließlich kann ein optischer Leser, der eine solche Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierung enthält, zum Lesen eines Informationsträgers benutzt werden, der die konzentrierte Strahlung durchläßt oder reflektiert, wobei das Vertikalfokussierungsfehlersignal in beliebiger Weise erhalten werden kann, beispielsweise mit Hilfe von Zellen, die in derselben Ebene wie die Lesezellen angeordnet sind, sei es, daß letztere zum Lesen eines reflektierenden Informationsträgers im Auflicht oder zum Lesen eines für die Strahlung durchlässigen Trägers im Durchlicht bestimmt sind.

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Claims

Patentansprüche:

Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierung eines Lichtbündels auf einem durch ein konzentriertes Bündel optisch lesbaren beweglichen Informationsträger, mit einer Lageregelschleife, die in der Lage ist, kleine Lageänderungen des Fokussierungspunktes des Bündels in bezug auf den Informationsträger um eine Mittellage zu korrigieren, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Detektorschaltung zur Erfassung der Einhüllenden des gelesenen Hochfrequenzsignals enthält, die ein Signal mit zwei Zuständen liefert, welche dem Nichtvorhandensein bzw. dem Vorhandensein des HF-Signals entsprechen, und deren Ausgang einerseits mit dem Steuereingang eines in der Regelschleife angeordneten Schalters und andererseits mit dem Steuereingang einer Generatorschaltung verbunden ist, welche ein Annäherungssignal liefert, das auf Einrichtungen zum Vor- und Zurückverschieben des Fokussierungspunktes zwischen zwei Grenzlagen einwirkt, wobei bei Nichtvorhandensein des HF-Signals die Regelschleife offen ist und die Generatorschaltung ein Annäherungssignal liefert, während bei Vorhandensein des HF-Signals die Regelschleife geschlossen und die Generatorschaltung blockiert ist, und wobei die Umkehrung der Verschie-< bungsrichtung durch die aktive Flanke des Ausgangssignals der Detektorschaltung erzeugt wird.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Annäherungssignal aus ansteigenden und abfallenden Rampen besteht, die auf die Verschiebungseinrichtungen einwirken, um den Fokussierungspunkt zwischen den beiden Grenzlagen zu verschieben.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorschaltung eine Integrierschaltung enthält, deren Eingang mit dem Ausgang einer Kippschaltung verbunden ist, die ein Signal mit dem einen oder dem anderen von zwei vorbestimmten Werten über einen Schalter liefert, der einen Steuereingang hat, welches der Steuereingang der Generatorschaltung ist, wobei die Kippschaltung einen Takteingang hat, d&r einen Impuls zur Zustandsänderung empfängt, wenn das Signal einen Schwellenwert erreicht, der einer der Grenzlagen entspricht.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltung außerdem Impulse zur Zustandsänderung empfängt, wenn das Ausgangssignal der Detektorschaltung seinen Zustand ändert.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ruhespannung ständig dem Annäherungssignal hinzugefügt wird, um den Fokussierungspunkt in gleichem Abstand von den beiden Grenzlagen zu halten.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Annäherungssignal und die Lageregelschleife unabhängig voneinander auf die Verschiebung des Fokussierungspunktes einwirken.

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7. Optischer Leser fur einen beweglichen Informationsträger, mit einer Einrichtung zur Ermittlung der Fokussierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Leseobjektiv zum Fokussieren des Lesebündels auf dem Informationsträger und Einrichtungen zur Verschiebung des Fokussierungspunktes enthält, die aus einem elektrodynamischen Wandler bestehen, der ein mit dem Objektiv verbundenes bewegliches Teil und zwei leitende Wicklungen enthält, von denen die eine in und die andere außerhalb der Lageregelschleife liegt.

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