DE2700136C2

DE2700136C2 - Automatisches optisches Fokussiersystem

Info

Publication number: DE2700136C2
Application number: DE2700136A
Authority: DE
Inventors: Gerard Eduard van Eindhoven Rosmalen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-01-16
Filing date: 1977-01-04
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DK12777A; BE850414A; CA1081511A; FR2338543A1; AU2129077A; ATA16177A; SE7700274L; JPS60183920U; ES455011A1; AT351817B; ZA767246B; AU507647B2; NZ183066A; NL178915C; BR7700212A; JPH0233294Y2; IT1076518B; GB1565741A; CH610432A5; JPS5288306A

Description

— einer optischen Fokussiervorrichtung (9) zum Fokussieren des Strahlenbündels (7) in der imaginären Fokussierebene zu einem Auslesefleck flO) mit einem Gestell (11), einem mit Linsen versehenen und in Richtung der optischen Achse (13) gegenüber dem Gestell

(11) zum Ändern der Lage der Fokussierebene elektrisch steuerbaren und axial bewegbaren Objektiv (12), Lagerungsmitteln (14, 15) zum Lagern des Objektivs dem Gestell sowie elektrodynamischen Antriebsmitteln (16, 20), die mindestens eine Steuerspule (20) zum Steuern der ungefähren Lage der Fokussierfläche umfassen, sowie Mitteln (ebenfalls 20) zum hochfrequenten Schwingenlassen des Objektivs

(12) in axialer Richtung, 'vodurch eine hochfrequente Schwingung um die ungefähre Lage der Fokussierebene entsteht,

— einem auf das von der Informationsspur modulierte reflektierte Strahlenbündel (23) reagierenden Strahlungsdetektor (24) zum Erzeugen eines Detektionssignals (25") abhängig von der Lage der Fokussierebene gegenüber der Informationsebene und

— einer Regelschaltung (44) zum Erzeugen eines von dem Detektionssignal (25") abhängigen Regelsignals (26), das der Steuerspule (20) der optischen Fokussiervorrichtung (9) zugeführt wird,

dadurch gekennzeichnet,

— daß das Objektiv (12) mittels mindestens eines Federelementes (27) mit einem gegenüber dem Objektiv in axialer Richtung beweglichen ^ä0 Scliwingungsausgleichselement (21) verbunden ist. wobei das Objektiv (12) zusammen mit dem Schwingungsausgleichselement und dem (den) Federelement(en) ein hochfrequent schwingendes mechanisches Resonanzsystem bildet,

— und daß die Lagerungsmittel des Objektivs (12) aus einem mit dem Gestell (11) ortsfest und einem mit dem Objektiv beweglich verbundenen Teil eines Gleitlagers (14, 15) bestehen, wobei der bewegliche Teil (15) des Gleitlagers mit dem (den) Federelement(en) (27) im wesentlichen an der Stelle einer neutralen Zone des (der) Federelements (Federelemente), und zwar in einer Zone, in der die Amplitude der hochfrequenten Schwingbewegung im wesentlichen Null beträgt, verbunden ist.

'dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen elektrodynamischen Antriebsmittel einen Teil des SchwingungsausgleichselementesbUden.

3. Optisches Fokussiersystem nach Anspruch Z dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement. (27) aus einer kreisförmigen Platte besteht, die hochfrequente Biegeschwingungen durchführen kann, und zwar zwischen einer einigermaßen konvexen und einer einigermaßen konkaven Form, wobei die neutrale Zone ringförmig ist und zwischen der Mitte und dem Umfang der Platte liegt,

— das Schwingungsausgleichselement (21) im wesentlichen aus einem das bewegliche elektrodynamische Antriebsmittel (20)' tragenden Hohlzylinder (21) besteht, der in konzentrischer Beziehung in der Nähe des Umfanges mit der Federplatte (27) verbunden ist,

— der bewegliche Teil des Gleitlagers aus einer hohlen zylinderförmigen Lagerbüchse (15) besteht, die in konzentrischer Beziehung in der Nähe der neutralen Zone mit der Federplatte (27) verbunden ist, und

— das Objekt (12) in konzentrischer Beziehung in der Nähe der Mitte der Federplatte (27) verbunden ist

4. Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung bzw. zur Vermeidung der Dämpfung, die das Schwingungsausgleichselement (21) im Magnetfeld der elektrodynamischen Antriebsmittel (16, 20) erfährt, mindestens eine der nachfolgenden Maßnahmen angewandt wird:

a) Verteilung des Schwingungsausgleichselementes in mehrere, durch elektrisch isolierende Zonen voneinander getrennte Teile,

b) das Herstellen des SchwV.rgungsausgleichselementes wenigstens teilweise aus elektrisch isolierendem Material.

5. Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem der Teile (27) des hochfrequent schwingenden mechanischen Resonanzsystems (28) ein elektrischer Beschleunigungsaufnehmer (31) angeordnet ist, der mit dem Eingang eines Verstärkers elektrisch verbunden ist, dessen Ausgang mit der Antriebsspule (20) des Resonanzsystems wieder elektrisch verbunden ist.

6. Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungsaufnehmer (31) einen piezoelektrischen Kristall (32) umfaßt, der auf dem mechanischen Resonanzsystem befestigt ist, sowie eine auf dem Kristall angebrachte Hilfsmasse(33).

2. Optisches Fokussiersystem nach Anspruch 1, Die Erfindung bezieht sich auf ein automatisches optisches Fokussiersystem für einen Apparat zum Auslesen einer auf einem Aufzeichnungsträger angebrachten Informationsspur mit Hilfe eines in einer Fokussierebene fokussierten und von einem von einer Strahlungsquelle erzeugten Strahlenbündel herrührenden Auslesefleckens, — insbesondere für einen mit optischer Auslesung funktionierenden Videoplatten-

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spieler —, und zum automatischen Fokussierhalten des Auslesefleckens auf der Ebene, in der sich die Informationsspur (Informationsebene) beim Abspielen eines Aufzeichnungsträgers befindet, mit:

— einer optischen Fokussiervorrichtung zum Fokussieren des Strahlenbündels in der imaginären Fokussierebene zu einem Auslesefleck mit einem Gestell, einem mit Linsen versehenen und in Richtung der optischen Achse gegenüber dem Gestell zum Ändern der Lage der Fokussierebene elektrisch steuerbaren und axial bewegbaren Objektiv, Lag-rungsmitteln zum Lagern des Objektivs gegenüber dem Gestell sowie elektrodynamischen Antriebsmitteln, die mindestens eine Steuerspule zum Steuern der ungefähren Lage der Fokussierfläche umfassen, sowie Mitteln zum hochfrequenten Schwingenlassen des Objektivs in axialer Richtung, wodurch eine hochfrequente Schwingung um die ungefähre Lage der Fokussierebene entsteht

— einem auf das von der Informationsspur modulierte reflektierte Strahlenbündel reagierenden Strahlungsdetektor zum Erzeugen eines DetektiGnssignals abhängig von der Lage der Fokussierebene gegenüber der Informationsebene und

— einer Regelschaltung zum Erzeugen eines von dem Detektionssignal abhängigen Regelsignals, das der Steuerspule der optischen Fokussiervorrichtung zugeführt wird.

In optischen Plattenspielern sind im allgemeinen zwei wesentliche Servosysteme zu unterscheiden, die dazu dienen, mit dem optischen System die Informationsspur, die sich auf der Platte befindet, trotz ständiger Abweichungen in ihrer Lage, lesen zu können. Diese zwei Servosysteme werden durch ein automatisches Spurfolgesystem, mit dessen Hilfe der Informationsspur in radialer und manchmal auch in tangentieller Richtung ständig folgba" ist, und durch ein automatisches Fokussiersystem gebildet, das dazu dient, die Fokussierebene ständig möglichst mit der Informationsebene zusammenfallen zu lassen.

Ein automatisches optisches Fokussiersystem der eingangs erwähnten Art wurde früher vorgeschlagen. Es weist große Übereinstimmung mit iinem automatischen Spurfolgesystem auf, wie dies in dem Artikel »Ein Bildplattensystem mit Laseraufzeichnung«, Funkschau 1974, Heft 25, 3041—3044, beschrieben worden ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird mit Hilfe einer Folgespiegelvorrichtung und einer Anzahl optischer Elemente dal Strahlenbündel auf die Informationsspur einer Videoplatte fokussiert. Das von der auf der Platte vorhandene Information modulierte Strahlenbündel wird danach mit Hilfe einer Photodiode ausgelesen, d. h. daß durch die Photodiode die Modulation in der Lichtintensität des Strahlenbündels in eine Spannungsmodulation umgewandelt wird, die geeigneten elektronischen Mitteln zum Erhalten eines geeigneten Video- und Audiosignals zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Photodiode wird zugleich für eine Spurfolgeregelung verwendet, die, wie bereits erwähnt, dazu dient, den Auslesefleck des Strahlenbündels ständig auf die Informationsspur gerichtet zu halten. Durch den Schwingspiegel, der das aus der Lichtquelle herrührende Strahlenbündel reflektiert, bevor es die Videoplatte erreicht, werden dem Aus! .-sefleck kleine periodische Ausweichungen in einer Richtung quer zur Informationsspur erteilt Durch diese hochfrequenten Bewegungen des Auäleseflecks entstehen hochfrequente Änderungen geringer Amplitude in der Lichtintensität des von der Photodiode aufgefangenen modulierten Strahlenbündels. Die Amplitude dieser hochfrequenten Lichtschwankungen sowie die Phasenbeziehung derselben gegenüber den Schwingbewegungen des Schwingspiegels schaffen Information in bezug auf das Ausmaß und der Richtung der Abweichung von der gewünschten

ίο ungefähren Lage des Ausleseflecks. Diese Information wird elektronisch mittels einer sogenannten synchronen Detektionsanordnung, die aus einem phasenempfindlichen Gleichrichter besteht, erhalten, der ein Signal erzeugt, das dem Folgespiegel zugeführt wird, und zwar zum Nachregeln des Folgespiegels, damit die ungefähre Lage des Ausleseflecks gegenüber der Informationsspur korrigiert wird. Der Schwingspiegel ist auf einem piezokeramischen Schwingungserzeuger angeordnet, der mittels eines Oszillators mit einer fest eingestellten Frequenz gespeist wird. Das Oszillato'-'ägnal mit einer Frequenz von etwa 20 kHz wird zugleich der synchronen Detektionsanordnung zugeführt, und zwar zum Detektieren der Phasenbeziehung zwischen dem Oszillatorsignal und dem aus der Photodiode herrührenden hochfrequenten Signal. In der älteren DE-Patentanmeldung P 2o 45 393 wird ebenfalls eine Spurfolgevorrichtung dieser Art beschrieben, wobei jedoch der Schwingspiegel eine Resonanzschwingung macht und in eine selbstschwingende Schleife mit einer Schwingungsfrequenz von etwa 30 kHz aufgenommen ist Bei dem bereits genannten vorgeschlagenen automatischen optischen Fokussiersystem wird das elektrisch steuerbare Objektiv hochfrequent in der Richtung der optischen Achse und folglich im wesentlichen senkrecht zur Informationsebene hin und her bewegt. Dazu wird der Steuerspule, die zum Steuern der ungefähren Lage der Fokussierebene dient, zugleich eine hochfrequente Spannung zugeführt. Durch die hochfrequent? Schwingung der Fokussierebene um die ungefähre Lage kann

-to auf dieselbe Art und Weise, wie obenstehend beschrieben v.-urde, ein Signal erzeugt werden, das der Steuerspule zum Steuern der ungefähren Lage des Objektivs zugeführt werden kann.

Ein derartiges automatisches optisches Fokussiersystern erfordert eine verhältnismäßig große Menge Energie. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß das Objektiv zusammen mit den damit verbundenen Teilen, wie der Steuerspule, eine verhältnismäßig große Masse aufweist, während weiter an der Stelle der Lagerung des Objektivs gegenüber dem Gestell verhältnismäßig große Reibungsverluste auftreten. Außerdem treten nachteilige Dämpfungsverluste in der Lagerung auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energie eines automatischen Fokussier-Servosystems mit periodischer Ai'-ilenkung des Objektiv? durch geeignete Maßnahmen zu minimisieren.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß das Objektiv mittels mindestens eines Federelementes mit einem gegenüber dem Objektiv in axialer Richtung beweglichen Schwi.igungsausgleichselement verbunden ist, wobei das Objektiv zusammen mit dem Schwingungsausgleichselement und dem (den) Feücrelement(en) ein hochfrequent schwingendes mechanisches Resonanzsystem bildet,
und daß die Lagerunesmittel des Objektivs aus

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einem mit dem Gestell ortsfest und einem mit dem Objektiv beweglich verbundenen Teil eines Gleitlagers bestehen, wobei der bewegliche Teil des Gleitlagers mit dem (den) Federelement(en) im wesentlichen an der Stelle einer neutralen Zone des (der) Federelements (Federelemente), und zwar in einer Zone, in der die Amplitude der hochfrequenten Schwingbewegung im wesentlichen Null beträgt, verbunden ist.

Durch Verwendung der Resonanz eines Resonanzsystems wird ein Schwingsystem mit einem hohen Wirkungsgrad erhalten. Da die beiden zu der Lagerung gehörenden Teile des Gleitlagers nicht hochfrequent gegenüber einander schwingen, treten keine Reibungs- und Dämpfungsverluste im Lager auf. Es ist vorteilhaft, wenn die elektrodynamischen Antriebsmittel einen Teil des Schwingungsausgleichselementes bilden. Die Masse dieser Einzeiteiie kann auf diese Weise noch eintnützliche zusätzliche Rolle spielen.

An sich ist es aus der US-PS 36 42 344 bekannt, bei einem periodisch schwingenden optischen System (Schwingspiegel) mit sogenannten Schwir.gungsausgleichselementen zu arbeiten, um mit möglichst wenig zugeführter Energie ein hochfrequent schwingendes mechanisches Resonanzsystem zu konstruieren. Der Aufbau der Anordnung unterscheidet sich aber deutlich von dem Aufbau nach der Erfindung.

Eine praktische Ausführungsform der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß das Federelement aus einer kreisförmigen Platte besteht, die hochfrequente Biegeschwingungen durchführen kann, und zwar zwischen einer einigermaßen konkaven und einer einigermaßen konvexen Lage, wobei die neutrale Zone ringförmig ist und zwischen der Mitte und dem Umfang der Platte liegt, das Schwingungsausgleichselement im wesentli-

Antriebsmittel tragenden hohlen Zylinder besteht, der in konzentrischer Beziehung in der Nähe des Umfanges mit der federnden Platte verbunden ist. der bewegliche Teil des Gleitlagers aus einer hohlen zylinderförmigen Lagerbüchse besteht, die in konzentrischer Beziehung in der Nähe der neutralen Zone mit der Federplatte verbunden ist und das Objektiv in konzentrischer Beziehung in der Nähe der Mitte mit der federnden Platte verbunden ist. Die kreisförmige Platte entspricht. was die Form anbelangt, dem Objektiv und den meistens verwendeten kreisrunden Steuerspulen für derartige Fokussiersysteme.

Vorzugsweise wird noch zur Verringerung beziehungsweise Vermeidung der Dämpfung die das Schwingungsausgleichselement in dem Magnetfeld der elektrodynamischen Antriebsmittel erfahren könnte, mindestens eine der folgenden Maßnahmen angewandt:

a) Verteilung des Schwingungsausgleichselementes in mehrere durch elektrisch isolierende Zonen voneinander getrennte Teile.

b) das wenigstens teilweise Herstellen des Schwingungsausgleichselementes aus elektrisch isolierendem Material.

Diese Maßnahmen bezwecken. Foucault-Ströme in dem Schwingungsausgleichselement möglichst zu verringern bzw. vöiiig zu vermeiden. ^fti

Zum Aufnehmen des optischen Fokussiersystems in eine selbstschwingende Schleife ist eine nachfolgende Ausführungsform von Bedeutung, die das Kennzeichen

50 aufweist, daß auf einem der Teile des hochfrequent schwingenden mechanischen Resonanzsystems ein elektrischer Beschleunigungsaufnehmer angeordnet ist, der mit dem Eingang des Verstärkers elektrisch verbunden ist, dessen Ausgang mit der Antriebsspule des Resonanzsystems wieder elektrisch verbunden ist. Dabei kann mit Vorteil ein Beschleunigungsaufnehmer verwendet werden, der aus einem piezoelektrischen Kristall besteht, der auf dem mechanischen Resonanzsystem angeordnet ist und eine auf dem Kristall angeordnete Hilfsmasse aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines automatischen optischen Fokussiersystems nach der Erfindung, wobei zugleich im Schnitt eine optische Fokussiervorrichtung für das Fokussiersystem dargestellt ist,

F i g. 2 einen ScnniU durch das mechanische Rcso nanzsystem, das zu der optischen Fokussiervorrichtung nach Fig. I gehört, wobei, deutlichkeitshalber in äußerst übertriebenem Maßstab, angegeben ist, welche Lage die jeweiligen Einzelteile des Resonanzsystems gegenüber einander einnehmen zu dem Augenblick, wo eine der Grenzen der Resonanzschwingung erreicht wird,

Fig. 3 eine Darstellung des Resonanzsystems nach Fig. 2, wobei wieder in übertriebenem Maßstab dargestellt ist. welche Lage die Einzelteile des Resonanzsystems gegenüber einander bei der anderen Grenze der Resonf.nzschwingung einnehmen.

Das in Fig. I dargestellte automatische optische Fokussiersystem gehört zu einem Videoplattenspieler der Art, wie dieser in dem Artikel »Das Philips »VLP«-System, Philips Technische Rundschau 33. Nr. 7 Seiten 190—193, 1973, beschrieben worden ist. Die dabei verwendete Videoplatte, die in Fig 1 mit dem Bezugszeichen 1 angegeben ist. besteht aus einer durchsichtigen PVC-Schicht 2, auf der eine Deckschicht 3 angebracht ist. Auf der Trennfläche dieser zwei Schichten befindet sich die Informationsfläche 4, auf der eine sehr dünne und in der Figur nicht wiedergegebene reflektierende Metallschicht aufgedampft ist. Die Videoplatte wird mit Hilfe einer Antriebsspindel 5 mit einer Drehzahl von 1500 bzw. 1800 Umdrehungen/Minute, abhängig von der Netzfrequenz, die 50 bzw. 60 Hz beträgt, angetrieben. Die verwendete Strahlungsquelle 6 ist ein Laser, das ein Lichtbündel 7 erzeugt. Dieses Lichtbündel wird über einen kippbaren Spiegel 8 der optischen Fokussiervorrichtung 9 zugeführt, wodurch das Bündel zu einem Ausleseflecken 10 fokussieri wird, der in der Fokussierebene der Fokussiervorrichtung liegt. Das Ziel des automatischen Fokussiersystems ist, die Fokussierebene immer mit der Informationsfläche 4 zusammenfallen zu lassen. Die Aufgabe des kippbaren Spiegeis 8 wird im Rahmen dieser Patentanmeldung nicht näher beschrieben, siehe dazu den genannten Artikel. Es sei ausreichend an dieser Stelle zu bemerken, daß dieser kippbare Spiegel eine Aufgabe in einem zweiten Regelkreis hat, der bezweckt, den Ausleseflekken bei Abweichungen der Informationsspur in radialer Richtung immer auf die Spur gerichtet zu halten.

Die optische Fokussiervorrichtung 9 umfaßt ein Gestell 11 und ein Objektiv IZ Unter »Gestell« wird in diesem Zusammenhang das Ganze der Teile verstanden, das nicht mit dem axial beweglichen Objektiv 12 verbunden ist. Dieses Objektiv umfaßt eine Anzahl Linsen, die in der Zeichnung nicht dargestellt und für die

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Erfindung nicht weiter von Bedeutung sind. Die optische Achse des Objektivs ist mit einer strichpunktierten Linie und mit dem Bezugszeichen 13 angegeben. Die Bewegungen des Objektivs 12 erfolgen in der Richtung dieser optischen Achse und dienen dazu, den Ausleseflecken 10 und folglich die Fokussierebene in Richtung der optischen Achse 13 bewegen zu können. Die LageruiigSmittel zum Lagern des Objektivs gegenüber dem Gestell bestehen aus einer mit dem Gestell fest verbundenen Lagerbüchse 14 und einer gegenüber derselben beweglichen und mit dem Objektiv verbundenen Lagerbüchse 15. Das Gestell umfaßt einen ringförmigen axial uiagnetisierten Dauermagneten 16, auf dem auf der einen Seite eine Weicheisenschließplatte 17 angeordnet ist. Auf der anderen Seite ist ein zweiter Teil 18 angeordnet, der durch eine Schließplatte und einen daran bis zur Schließplatte 17 ragenden anschließenden zylinderförmigen Teil gebildet wird, in dem die Lagerbuchse Ϊ4 befestigt ist. Dieser zyündertörmige Teil ist mit dem Bezugszeichen 19 angegeben. Die Schließplatte 17 hat eine zentrale kreisrunde öffnung, in dem der zylinderförmige Teil 19 ragt. Auf diese Weise entsteht zwischen dem Ende des zylinderförmigen Teils 19 und der Schließplatte 17 ein Luftspalt, in dem sich eine Steuerspule 20 befindet, die auf einem Spulenträger 21 angeordnet ist, der mechanisch mit dem Objektiv 12 verbunden ist. Die Steuerspule 20 und der Dauermagnet 16 gehören zu den elektrodynamischen Antriebsmitteln zum Steuern der ungefähren Lage des Objektivs 12 und folglich der Fokussierebene. Durch Zuführen einer hochfrequenten Spannung zur Steuerspule 20 wird dem Objektiv 12 eine hochfrequente Schwingung erteilt.

Das Objektiv 12 mit den verbundenen Teilen wird im Betrieb durch magnetische Kräfte in der Mittellage gehalten bzw. etwas verschoben mittels eines Gleichstromes, der der Wicklung 20 zugeführt wird. Eine gefaltete Membran 47 sichert das Objekiiv 12 gegen Verdrehungen und dient als Staubschutz. In ausgeschaltetem Zustand wird das schwingfähige System mit dem Objektiv 12 auf einer elastischen Platte 48, z. B. aus *<> Gummi, abgesetzt. Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der optischen Fokussiervorrichtung bezieht sich auf eine Abwandlung der Fokussieranordnung, die bereits in der von der Anmelderin eingereichten älteren Patentanmeldung PHN 7 938 beschrieben wurde. Für *5 nähere Informationen in bezug auf die dargestellte Fokussiervorrichtung sowie in bezug auf mögliche andere Ausführungsformen wird auf diese obengenannte Anmeldung hingewiesen.

Durch die an der Stelle der Informationsfläche 4 befindliche reflektierende Schicht wird das auf die Videoplatte geworfene Lichtbündel zurückgeworfen und geht durch das Objektiv 12 und über den Kippspiegel 8 in Richtung eines zweiten halbdurchlässigen Spiegels 22 der sich im Strahlengang 7 befindet. Dieser lenkt das reflektierte Lichtbündel 23 in Richtung eines Strahlungsdetektors 24, der aus einer lichtempfindlichen Diode besteht. Das Ausgangssignal, angegeben durch den Pfeil 25, wird in zwei Ausgangssignale 25' und 25" aufgeteilt. Das Ausgangssignal 25' wird so geeigneten elektronischen Mitteln zum Verarbeiten der in Signal vorhandenen Audio- und Videoinformation zugeführt Das Ausgangssignal 25" dient als Detektionssignal und ist von der Lage der Fokussierebene gegenüber der inforrnationsfiäche 4 durch eine hochfre- " quente Amplitudenmodulation abhängig. Dieses Detektionssignal wird einer Regelschaltung zum Erzeugen eines Regelsignals 26 zugeführt, das der Steuerspule 20 zum Korrigieren der Lage der Fokussierebene zugeführt wird.

Bevor auf die Regelschaltung näher eingegangen wird, wird der kennzeichnende Teil der Konstruktion der optischen Fokussiervorrichtung näher beschrieben. Der bereits e/wähnte Spulenträger 21 ist mittels eines Federelementes 27 mit dem Objektiv 12 verbunden und ist außer als Spulenträger auch als Schwingungsausgleichselement wirksam, infolge der Elastizität des Federelementes 27 ist das Schwingungsausgleichselement in axialer Richtung gegenüber dem Objektiv 12 beweglich und bildet zusammen mit dem Objektiv und dem Federelement ein hochfrequent schwingendes mechanisches Resonanzsystem, das in Fig. 2 und 3 mit dem allgemeinen Bezugszeichen 28 angegeben ist. Dabei ist der bewegliche Teil 15 des Gleitlagers mit dem Federelement 27 im wesentlichen an der Stelle einer neutralen Zone des Federelementes verbunden und zwar in einer Zone, wo die Amplitude der hochfrequent schwingenden Bewegungen im wesentlichen Null beträgt. Das Federelement 27 besteht aus einer kreisförmigen Platte, die hochfrequente Biegeschwingungen durchführen kann und zwar zwischen einer einigermaßen konkaven, in Fig. 3 dargestellten, und einer einigermaßen konvexen, in Fig.2 dargestellten Form, wobei die neutrale Zone ringförmig ist und zwischen der Mitte und dem Umfang der Platte liegt. Diese ringförmige neutrale Zone fällt mit dem Fuß des beweglichen Teils 15 des Gleitlagers zusammen. Die Steuerspule 20 bildet einen Teil der Masse des Schwingungsausgleichselementes 21, das wie bereits erwähnt ringförmig ist und weiter gegenüber dem Objektiv 12 und dem Lagerungselement 15 auf der Federplatte 27 konzentrisch befestigt ist. Das Objektiv ist mit Hilfe eines mit Gewinde versehenen Teils 29 mit der Federplatte 27 in der Nähe der Mitte derselben verbunden. Bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform des Resonanzsystems sind das Schwingungsausgleichselement 21, die Federplatte 27, die Lagerbüchse 15 sowie das mit dem Gewindeteil 29 des Objektivs 12 zusammenarbeitende Teil 30, nachstehend als Objektivhalter bezeichnet, so dargestellt, als ob sie aus einem Teil bestehen. Selbstverständlich ist dies nicht notwendig und kann das Resonanzsystem aus mehreren miteinander fest verbundenen Teilen aufgebaut werden. So ist es praktisch unmöglich, den Objektivhalter 30 entsprechend der Zeichnung aus einem Teil mit der Federplatte 27 zu bilden und dieser Halter wird besser aus einem einzelnen Teil bestehen können, der beispielsweise durch Verlöten, Verschrauben oder Verkleben mit der Federplatte 27 verbunden ist.

Das Resonanzsystem ist derart entworfen worden, daß eine hochfrequente Schwingung vom Objektiv 12 in Richtung der optischen Achse 13 durchgeführt werden kann mit einer Schwingungsfrequenz, die in der Größenordnung von 30 kHz liegt Dabei ist es vorteilhaft daß das Schwingungsausgleichselement 21 zur Vermeidung von Dämpfung im Magnetfeld des Dauermagneten 16 durch das Auftreten von Wirbelströmen oder als einzelner Teil ausgebildet ist der aus einem Elektrizität nicht leitenden Material wie Kunststoff oder aber mittels elektrisch isolierender Zonen wie Einsägungen aus mehreren voneinander getrennten Teilen besteht. Da diese Ausführungsformen dem Fachmann keine Probleme liefern werden, sind diese in der Zeichnung nicht näher angegeben.

Auf der Federplatte 27 ist in der Nähe des Außenumfanges ein elektrischer Beschleunigungsauf-

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nehmer 31 angeordnet, dessen Bedeutung im Beschreibungsteil, der sich auf die Regelschaltung bezieht, näher erläutert wird. Dieser Aufnehmer besteht aus einem piezoelektrischen Kristall 32, der beispielsweise durch Verleimen mit der Federplatte 27 verbunden sein kann sowie aus einer darauf angebrachten Hilfsmasse 33, die beispielsweise nus einem auf dem Kristall festgeklebten Messingblock fc/estehen kann. Während der hochfrequenten Schwingung werden vom Messingblock Zug- und Druckspannungen im Piezokristall 32 erzeugt, wodurch elektrische Spannungen erzeugt werden, die der Beschleunigung des Messingblocks 33 und folglich der Beschleunigung, die an dieser Stelle im Resonanzsystem 28 auftritt, proportional sind.

Mit Hilfe des elektrischen Beschleunigungsaufnehmers 31 ist das mechanische Resonanzsystem 28 in eine seibstschwingende Schleife aufgenommen. Außer dem mechanischen Resonanzsystem 28 umfaßt diese Schleife wie bereits erwähnt den piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmer 31, einen Verstärker 34, dem das Ausgangssignal 35 des Beschleunigungsaufnehmers zugeführt wird, ein phasendrehendes Netzwerk 36, das das Ausgangssignal 37 des Verstärkers 34 erhält, ein amplitudenbegrenzendes Netzwerk 45 sowie einen Verstärker 38. Das Ausgangssignal 39 des phasendre- -'3 henden Netzwerkes 36 wird in zwei Ausgangssignale 39' und 39" aufgeteilt, wobei das Signal 39' über das amplitudenbegrenzende Netzwerk 45 dem Verstärker 38 zugeführt wird. Das Ausgangssignal 40 dieses Verstärkers wird der Steuerspule 20 zugeführt. Die Schwingungen des mechanischen Resonanzsystems 28 werden vom piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmer 31 in elektrische Schwingungen umgewandelt, die durch eine richtige Phasendrehung und Amplitude, die vom phasendrehenden Netzwerk 36 und vom amplitu- ^ denbegrenzenden Netzwerk 45 herbeigeführt wird und nach Zuführung zur Steuerspule 20 dafür sorgen, daß die Steuerspule das richtige hochfrequente Signal erhält, um die auftretende hochfrequente Schwingung beizubehalten. Die auftretende Schwingungsfrequenz entspricht der Resonanzfrequenz des mechanischen Resonanzsystems 28, und die zum Beibehalten der Schwingung erforderliche Leistung dient ausschließlich dazu, die während der Schwingung auftretenden Verluste auszugleichen.

Das Regelsystem zur Steuerung der ungefähren Lage der Fokussierebene des Objektivs 12 und damit auch der Lage des Objektivs 12 selbst umfaßt einen Synchrondetektor, der in F i g. I als SD angegeben ist und aus einem phasenempfindlichen Gleichrichter besteht. Dieser erhält zwei Signale 25" und 41, von denen das erste, wie bereits erwähnt von der Photodiode 24 herrührt und du zweite von einem zweiten phasendrehenden Netzwerk 42, dem das Ausgangssignal 39" des phasendrehenden Netzwerkes 36 zugeführt wird. Der Synchrünueiekiur gibt auf die bereits erwähnte bekannte Weise ein Ausgangssignal 43 ab, das was die Amplitude anbelangt, von der Amplitude des Ausgangssignals 25" der Photodiode 24 und was die Polarität anbelangt, die positiv oder negativ sein kann, von der Phasenbezeichnung zwischen dem hochfrequenten Anteil der Signale 41 und 25" abhängig ist. Das Ausgangssignal 43 des Synchrondetektors geht durch einen elektronischen Regler 44, wonach es in Form eines Regelsignals 26 dem Verstärker 38, der als Summenverstärker ausgebildet ist und die beiden Signale 26 und 39' summiert, zugeführt wird. Das Ausgangssignal 40 des Summenverstärkers 38 enthält also ein Signal zur Steuerung der ungefähren Lage des Objektivs 12 sowie ein hochfrequentes Signal zum Beibehalten der hochfrequenten Resonanzschwingung des mechanischen Resonanzsystems 28.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatisches optisches Fokussiersystem für einen Apparat zum Auslesen einer auf einem Aufzeichnungsträger (1) angebrachten Informationsspur mit Hilfe eines in einer Fokussierebene fokussierten und von einem von einer Strahlungsquelle (6) erzeugten Strahlenbündel (7) herrührenden Auslesefleckens (10), — insbesondere für einen mit optischer Auslesung funktionierenden Videoplattenspieler —, und zum automatischen Fokus- - sierthalten des Auslesefleckens (10) auf der Ebene, in der sich die Informationsspur (Informationsebene (4)) beim Abspielen eines Aufzeichnungsträgers befindet, mit: 15"