DE2660901C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lesekopf gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein Lesekopf dieser Art ist bekannt (z. B. DE-OS 23 10 059 oder US-PS 38 25 323). Der Stellmechanismus für das Spur­ fehlersignal ist als gesondertes Bauelement neben dem eigent­ lichen Objektivträger angebracht und beispielsweise in Form einer Tauchspule ausgebildet, die in einem Magneten hin- und herverschiebbar ist und die über ein Gestänge mit dem Objek­ tivträger verbunden ist. Die bekannten Vorrichtungen sind in ihren Abmessungen relativ groß und schwer, sie benötigen da­ her auch relativ große magnetische Stellkräfte und sie sind aus diesem Grunde auch wenig geeignet für Lesevorrichtungen, bei denen der Aufzeichnungsträger mit hoher Geschwindigkeit rotiert und bei denen daher auch das Spurnachstellen sehr schnell durchgeführt werden muß.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Lesekopf der eingangs er­ wähnten Art zu schaffen, der extrem leicht und gedrungen auf­ gebaut ist und daher eine hohe Ansprechempfindlichkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Lesekopf gemäß Ober­ begriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnende Merk­ male gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Lesekopf ist die elektromagneti­ sche Stellvorrichtung für das Spur-Fehlersignal unmittelbar am Objektivträger angebracht und umgibt diesen konzentrisch, und zwar nicht als zylindrische Spule, sondern vielmehr als Flachspule, die in einer Ebene senkrecht zur Objektivachse an­ geordnet ist. Die Dicke in Richtung Objektivachse kann bei der erfindungsgemäßen Spule sehr klein gehalten werden, der Lese­ kopf selbst kann dadurch extrem klein und gedrungen ausgebil­ det werden. Die Spule selbst ist extrem leicht. Die Verwendung einer Flachspule ermöglicht auch einen sehr gedrungenen und wirkungsvollen Aufbau des zugehörigen Magneten, der gabelartig die Flachspule übergreift und dessen wirksamer Magnetspalt sehr schmal gemacht werden kann, da er ja nur die schmale Flachspule aufnehmen muß. Dadurch kann mit einem relativ kleinen Magneten eine hohe Magnetflußdichte im Spalt erzielt werden und die erzeugbaren Nachstellkräfte sind optimal. Bei einem erfindungsgemäßen Lesekopf ist also der Gesamtaufbau im Gewicht relativ leicht und gedrungen und trotzdem kann das Ob­ jektiv sehr schnell in Abhängigkeit von Spur-Fehlersignalen oder gegebenenfalls auch in anderer Richtung, beispielsweise zum Ausgleich von Zeitbasisfehlern in Richtung der Spur ver­ stellt werden.

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

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau und die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Lesekopfes;

Fig. 2 bis 8 zeigen Details des erfindungsgemäßen Lese­ kopfes und die spezielle Art der Ausbildung der Spule der elektromagnetischen Stellvorrichtung.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung einen grundsätz­ lichen Aufbau eines Abtastkopfes zum optischen Lesen nach der Erfindung. Ein scheibenförmiger 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 Projektionsobjektives 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 Verarbeitungsein­ heit 18, die ein Informationssignal V und ein Nachlaufsignal C erzeugt. Der Reflexionsspiegel 15 ist nicht schwenkbar gelagert, sondern steht fest, und das Projek­ tionsobjektiv 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 Licht­ punkt gegenüber der Spur in einer zur Spurrichtung recht­ winkligen 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. festgestellt werden. Die Verarbeitungs­ einheit 18 erzeugt ein Nachlaufsignal C, das für die Abweichung des Lichtpunktes vom Spurzentrum 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 entsprechend Fig. 1 in der waagerechten Richtung A so verstellt werden, daß der Lichtpunkt mit der ab­ zutastenden Spur in Deckung kommt. Die Projektionsobjektiv­ einheit 16′, der Photodetektor 17, die Verarbeitungseinheit 18 und die Verstellschaltung 19 bilden einen Regelkreis mit Rückführung. In diesem Regelkreis mit Rückführung ist eine Abweichung des Lichtpunktes von der optischen Achse eine Ent­ fernung oder Strecke, über die das Projektionsobjektiv 16 ver­ stellt wird, und ist somit, wenn die Vergrößerung des Projek­ tionsobjektives 16 M ist, eine Abweichung der Informations­ spur multipliziert mit M. Beispiel: Wenn die Vergrößerung des Projektionsobjektivs 16 ¹/₂₀ 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 Be­ reich 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 Projektions­ objektiv 16 nur an der optischen Achse frei von Aberration ist.

Wie oben erläutert, wird die Größe der Abweichung des Licht­ punktes gegenüber der optischen Achse um den der Vergrößerung M des Projektionsobjektivs 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 ver­ wirklicht 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 wirtschaft­ lich hergestellt werden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Projektionsobjektiveinheit 16′ ist das Projektionsobjektiv 16 an einem unteren Ende eines Rohrkörpers 21 befestigt, dessen oberes Ende mit einem Flansch versehen ist, an dem eine spiralig gewickelte Spule 22 befestigt ist. Die Spule 22 ist zwischen Polstücken eines Paares Dauermagneten 23 und 24 an­ geordnet. Der Spule 22 ist das Verstellsignal M′ aus der Verstellschaltung 19 (Fig. 1) über Zuleitungsdrähte 25 zu­ führbar. Das obere Ende des Rohrkörpers 21 ist mit einem unteren Ende eines elastischen Trägers 26 verbunden, von dem ein oberes Ende an einer Basis 27 befestigt ist.

Wenn das Verstellsignal M′ über die Zuleitungsdrähte 25 der Spule 22 zugeführt wird, wird die Spule 22 einer entsprechend Fig. 2 seitlich gerichteten Kraft ausgesetzt. Daher wird der Rohrkörper 21, und somit das Projektionsobjektiv 16, in der zur optischen Achse rechtwinkligen Richtung verstellt. Auf diese Weise läßt sich durch Verändern des durch die Spule 22 fließenden Stromes der Lichtpunkt mit der Spur des Auf­ zeichnungsträgers 11 in Deckung bringen. Bei dieser Aus­ führungsform sind zwei als Dauermagnete ausgebildete Magnete 23 und 24 verwendet, im Prinzip würde es jedoch ausreichen, den einen oder den anderen von ihnen zu benutzen.

Bei der in Fig. 3 in perspektivischer Ansicht gezeigten zweiten Ausführungsform des Abtastkopfes zum optischen Lesen nach der Erfindung ist nur der einzelne Magnet 23 verwendet. Der übrige Aufbau des Abtastkopfes dieser Ausführungsform ist völlig derselbe wie bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 2.

Wenn die Drehgeschwindigkeit des scheibenförmigen Aufzeich­ nungsträgers, beispielsweise einer Videoscheibe, schwankt, weicht der Lichtpunkt in der Richtung der Informationsspur ab. Daraus ergibt sich beim reproduzierten Signal ein Zeit­ basisfehler, der bei der bekannten Vorrichtung mit Hilfe eines ziemlich komplizierten elektronischen Gerätes elektrisch ausgeglichen wird.

Erfindungsgemäß läßt sich die Abweichung des Lichtpunktes in der Spurrichtung durch Verstellen des Projektionsobjektives in der Richtung der Spur ausgleichen.

Bei der in Fig. 4 in perspektivischer Ansicht gezeigten dritten Ausführungsform des Abtastkopfes zum optischen Lesen nach der Erfindung läßt sich das Projektionsobjektiv sowohl in der Richtung der Spur als auch in der zur Spur recht­ winkligen Richtung verstellen. Bei dieser Ausführungsform muß die Verarbeitungseinheit 18 sowohl ein Zeitbasisfehler­ signal als auch das Nachlaufsignal C erzeugen. Ein Projektions­ objektiv 16 ist an einem unteren Ende eines Rohrkörpers 21 befestigt, dessen oberes Ende an einer Tragplatte 28 befestigt ist. An einer Oberfläche der Tragplatte 28 ist ein Paar Spulen 22 und 32 angeordnet. Die Spule 22 ist durch das Nach­ laufsignal C erregbar, das über Zuleitungsdrähte 25 zugeführt wird, und die Spule 32 ist durch das Zeitbasisfehlersignal erregbar, das über Zuleitungsdrähte 35 zugeführt wird. Über der Spule 22 ist ein erster, beim gezeigten Beispiel als Dauermagnet ausgebildeter Magnet 23, über der Spule 32 ein zweiter, beim gezeigten Beispiel als Dauermagnet ausgebilde­ ter Magnet 33 angeordnet. Der erste Magnet 23 ist in einer Richtung A angeordnet, die zu einer Spur T rechtwinklig ver­ läuft. Der zweite Magnet 33 ist in einer zur Richtung der Spur T parallelen Richtung B angeordnet. Die Tragplatte 28 ist mit einer Basis 27 durch einen elastischen Träger ver­ bunden, der bei dieser Ausführungsform aus vier elastischen Drähten 29 zusammengesetzt ist. Durch diese Maßnahme läßt sich das Projektionsobjektiv 16 im wesentlichen parallel zu den Richtungen A und B verstellen.

Wenn das Nachlaufsignal C der ersten Spule 22 zugeführt 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 T verstellt. Wenn das Zeitbasisfehler­ signal der zweiten Spule 32 zugeführt wird, ist die Spule 32 einer Kraft in der Richtung B ausgesetzt, so daß das Projek­ tionsobjektiv 16 in der Richtung B der Spur T bewegt 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 Deckung zu bringen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 können zwei weitere Magnete vorgesehen sein, die je, ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2, den Magneten 23 und 33 gegenüber angeordnet sind.

Wie oben beschrieben, muß der Lichtpunkt während des Abtastens auf die Spur fokussiert sein. Zu diesem Zweck ist es notwendig, das Projektionsobjektiv 16 in einer zu seiner optischen Achse parallelen Richtung zu verstellen.

Bei einer in Fig. 5 bis 7 dargestellten anderen Ausführungs­ form des Abtastkopfes nach der Erfindung ist ein Projektions­ objektiv 16 dreidimensional verstellbar, d. h. in einer Richtung A rechtwinklig zur Spurrichtung, in einer Spurrichtung B und in einer Richtung C′ rechtwinklig zu den Richtungen A und B und somit in Richtung der optischen Achse. Die Vorrichtung, mit der das Projektionsobjektiv in den Richtungen A und B beweglich abgestützt ist, ist die gleiche wie in Fig. 4 dar­ gestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die elastischen Drähte 29 mit einer kreisringförmigen Scheibe 40 verbunden, die mittels Blattfedern 41 an einer Basis 27 so befestigt ist, daß sie in der Richtung C′ der optischen Achse des Pro­ jektionsobjektivs 16 verstellbar ist. Gemäß Fig. 6 ist an der Oberseite der kreisringförmigen Scheibe 40 ein zylindrischer Körper 42 befestigt. Um die Außenfläche des zylindrischen Körpers 42 ist eine Spule 43 gewickelt, die in einem an der Basis 27 befestigten, kreisringförmigen Dauermagneten 44 an­ geordnet ist. Somit ist die Spule 43, wenn sie erregt wird, einer Kraft in der Richtung C′ ausgesetzt, so daß das Projek­ tionsobjektiv 16 in diese Richtung C′ bewegt wird. Bei dieser Ausführungsform muß die Verarbeitungseinheit 18 (Fig. 1) sowohl ein Signal für die selbsttätige Fokussierung oder Auto­ fokussiersignal erzeugen, welches einen Betrag und eine Richtung darstellt, mit dem und in der der Lichtpunkt am Aufzeichnungs­ träger defokussiert ist, als auch das Nachlaufsignal C und das Zeitbasisfehlersignal abgeben.

Fig. 8 zeigt in der rechten Zeichnungshälfte einen Querschnitt, in der linken Hälfte eine Ansicht von vorne einer zweiten abge­ wandelten Ausführungsform, bei welcher der Objektivträger 21 mit einer an der Basis 27 befestigten Schraubenfeder 46 aufge­ hängt ist.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen verwenden Dauermagnete und die Erregung der Spulen erfolgt durch das Nachlaufsignal, das Zeitbasisfehlersignal und das Autofokussiersignal. Es kann jedoch ein Elektromagnet verwendet sein, und die Steuersignale können einer Wicklung am Elektromagneten zugeführt werden. Außerdem kann der Aufzeichnungsträger reflektierend sein. Die Informationsspuren können statt spiralig konzentrisch auf­ gezeichnet sein. Der Aufzeichnungsträger kann ein zylindri­ scher Körper sein, in dem die Aufzeichnungsspur spiralig ausgebildet ist.

Claims (6)

1. Lesekopf für das Lesen einer auf einem Aufzeichnungsträ­ ger (11) als Spur oder Spuren aufgezeichneten Information, mit einem Objektiv (16) zum Projizieren eines Lichtpunktes auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers, einer Abtasteinrichtung (17, 18, 19) zum Abtasten der Relativstellung zwischen Objektiv und Spur und zum Erzeugen eines Spur- oder Zeitbasis-Fehler­ signals (M′), und mit einem Objektivträger (21), der über eine elektromagnetische Stellvorrichtung, welche aus einer mit Magneten (23, 24, 33) zusammenwirkenden beweglichen Spule (22, 32) besteht, in Abhängigkeit vom Spur- oder Zeitbasis-Fehler­ signal in Richtung (A oder B) senkrecht zur Objektivachse verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Spule als Flachspule (22, 32) ausgebildet ist,
• - direkt am Objektivträger (21) befestigt ist,
• - und nur ein Teil dieser Flachspule (22, 32) von einem die Spurfehler-Korrekturkraft senkrecht zur Objektivachse erzeu­ genden örtlich begrenzten Magnetfluß (erzeugt durch Magnete 23, 24 oder 33) durchsetzt ist.

2. Lesekopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule in einer Ebene gewickelt ist, die senkrecht zur Objektivachse verläuft.

3. Lesekopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfluß durch zwei Magnete (23, 24) erzeugt ist, die symmetrisch zur Objektivachse angeordnet sind.

4. Lesekopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule spiralig gewickelt ist.

5. Lesekopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Objektivträger (21) über eine nachgiebige Unterstüt­ zung (26) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Unterstützung (26) symmetrisch zu einer die Objektivachse und die Spur enthaltenden Ebene angeordnet ist.

6. Lesekopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Unterstützung (26) durch zwei parallel zueinander angeordnete Blattfedern (26) gebildet ist.