DE2719082A1

DE2719082A1 - Optische abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE2719082A1
Application number: DE19772719082
Authority: DE
Inventors: Antonius Adrianus Marius Alem; Lieuwe Boonstra; Francois Dirk Dekker; Johannes Theodorus Ad Veerdonk
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-05-12
Filing date: 1977-04-29
Publication date: 1977-11-24
Also published as: DE2760266A1; JPS60253032A; NO150859B; NO771618L; JPH0130229B2; NO150859C; BE854471A; JPS60242526A; YU119377A; HK16181A; JPS5836414B2; ATA333077A; SE7705334L; DE2760266C2; FR2351468B1; IT1118202B; DK145867C; CH621426A5; JPS57181439A; PL115307B1

Description

PHN. 8390. 6.k.1977.

N-V. Philips Glooiioi.-.Hcniabrieken - *f- £/19*082

Optische Abtastvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine otpische Abtastvorrichtung zum Abtasten von Aufzeichnungsspuren in einer Aufzeichnungsfläche eines Aufzeichnungsträgers mit Hilfe eines von einer Strahlungsquelle herrührenden Strahlungsbündels insbesondere zum Abtasten von Video und/oder Audio-Aufzeichnungsspuren in einer reflektierenden Aufzeichnungsfläche einer sich drehenden Video- oder Audioplatte mit Hilfe eines Lichtbündels mit: einem Gestell, einem Objektiv mit einem Linsensystem und einer optischen

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Achse, geeignet zum Konzentrieren des Strahlungsbündels zu einem Abtastflecken in einer Fokussierfläche; einer Fokussierlagerung die Fokussierbewegungen des Objektivs gegenüber dem Gestell in einer Richtung ermöglicht, die im wesentlichen mit der optischen Achse zusammenfällt, damit mit der Fokussierfläche etwaige Abweichungen von einer ungefähren Lage der Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsträgers in einer Richtung senkrecht zur Aufzeichnungsfläche befolgt werden können; und elektrisch steuerbaren Fokussiermitteln die auf elektrischem Wege Fokussierbewegungen des Objektivs bewirken und steuern.

Eine derartige optische Abtastvorrichtung zum Gebrauch in einem Videoplattenspieler ist bekannt. In einigen zusammenhängenden Artikeln in bezug auf das Philips-VLP-Videoplattensystem in der Zeitschrift "Philips Technische Rundschau", 33, 1973, Nr. 7 Seiten 190-205, wird eine Abtastvorrichtung beschrieben, wobei die genannten elektrisch steuerbaren Fokussiermittel zum Steuern der Fokussierbewegungen einen Dauermagnetkreis umfassen mit einem mit einer Zentralöffnung versehenen axial magnetisierten Dauermagneten mit Weicheisenschliessplatten auf den beiden axialen Enden sowie mit einem zylinderförmigen hohlen Weicheisenkern in der zentralen Oeffnung. Eine zylinderförmige koaxial um den Weicheisenkern angeordnete Spulenkonstruktion ist mit dem Objektiv fest

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verbunden und ist in einem ringförmigen Luftspalt um den Weicheisenkern beweglich. Die Fokussierlagerung des Objektivs erfolgt mit Hilfe einer Anzahl Blattfedern, die je mit ihrem einen Ende mit dem Objektiv und mit dem anderen Ende mit dem Gestell verbunden sind, wodurch eine beschränkte Bewegungsmöglichkeit des Objektivs in axialer Richtung entsteht, Bewegungen in radialer Richtung jedoch im wesentlichen vermieden werden.

Zum Abspielen einer Videoplatte ist es notwendig, dass ausser Mitteln um das Strahlungsbündel auf die Aufzeichnungsspur zu fokussieren zugleich Mittel vorhanden sind, um mit Hilfe des sehr kleinen vom Objektiv auf die Platte geworfenen Abtastflecken der Spur ständig in radialer Richtung zu folgen. Schwingungen in radialer Richtung der Spur treten infolge von Unregelmässigkeiten im Aufzeichnungsverfahren und infolge axialer und radialer Bewegungen, die die Platte während ihrer Drehung macht, auf. Ausser einer Fokussierlagerung zum Fokussieren sind Vorkehrungen notwendig zur Verfolgung der Spur der Platte. Dies kann beispielsweise erfolgen, wie dies auch in der bereits genannten Zeitschrift angegeben ist, mit Hilfe eines beweglichen Spiegels, der in den Strahlungsweg eines Laserbündels gestellt worden ist. Der Spiegel ist unter dem Einfluss eines Regelsignals, das mit der Abweichung des Abtastfleckens gegenüber der Spur auf der Platte

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zusammenhängt, steuerbar. Derartige Spiegel können den Laserstrahl über einen geringen Winkel abweichen lassen, so dass das Objektiv imstande sein muss, auch Laserstrahlen zu verarbeiten und zu fokussieren, die nicht genau entsprechend der optischen Achse in das Objektiv eintreffen und ausserdem einigermassen exzentrisch sein können. Dies erfordert ein Linsensystem, das über ein gewisses "Feld" eine gute Qualität aufweist. Beim genannten bekannten Objektiv ist ein kreisrundes Feld mit einem Durchmesse von ungefähr.400/um erforderlich.

Für ein Linsensystem, das einen Laserstrahl zu einem Ausleseflecken mit einem Durchmesser von etwa 0,9/^um fokussieren muss, ist die Verwirklichung eines derart bemessenen Feldes eine hohe optische Anforderung. Die Erfindung bezweckt nun, eine optische Abtastvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, wobei an das Linsensystem des Objektivs weniger hohe Anforderungen gestellt zu werden brauchen, (insbesondere in bezug auf die Abmessungen des Feldes) und die abhängig von der Ausführungsform auch noch andere Vorteile bietet. Die Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Abtatsvorrichtung weiter enthält: eine Spurfolgelagerung die Spurfolgebewegungen des Objektivs gegenüber dem Gestell ermöglicht, um mit dem Abtastflecken etwaigen Abweichungen von einer ungefähren Lage der Aufzeichnungsspur in einer Richtung

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senkrecht zur Aufzeichnungsspur und in der Aufzeichnungsfläche liegend folgen zu können, und elektrisch steuerbare Spurfolgemittel, die auf elektrischem Wege Spurfolgebewegunge .des Objektivs bewirken und steuern.

Bei einer erfindungsgemässen Abtastvorrichtung kann in bezug auf die genannten elektrisch steuerbaren Spurfolgemittel dafür gesorgt werden, dass die optische Achse des Objektivs immer der Aufzeichnungsspur folgt. Die Folge ist, dass ein geringeres Feld notwendig ist mit beispielsweise statt eines Durchmessers von 400/um einem Durchmesser von etwa 100yum. Eine derartige Abmessung des Feldes bleibt wegen Toleranzen und Spielraum dennoch immer notwendig. Der Gestehungspreis des Objektivs wird dadurch auf zweierlei Weise günstig beeinflusst. An erster Stelle können die optischen Anforderungen niedriger werden; an zweiter Stelle können auch die Anforderungen, die an das genaue Ausrichten der Linsen im Linsensystem gestellt werden, verringert werden, sei es dann wieder auf Kosten eines Teils des verfügbaren Feldes.

Es ist mit Hilfe der Erfindung möglich, zu einem gedrängteren Zusammenbau der zum Abtasten eines Aufzeichnungsträgers erforderlichen Mittel zu gelangen und zwar mit Hilfe einer Ausführungsform, die das Kennzeichen aufweist, dass ausser dem Linsensystem auch andere im Strahlungsweg des Strahlungsbündels notwendige optische Elemente und/oder

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s trahlungseinpf indliche elektronische Elemente im Objektiv eingebaut sind. Es ist dabei möglich, beispielsweise wenn eine Strahlungsquelle geringer Leistung und geringer Masse (wie eine Laserdiode) ausreicht, auch die Strahlungsquelle selbst im Objektiv einzubauen. Bei einer Strahlungsquelle grösserer Leistung und grösserer Masse (wie ein Gaslaser) kann eine Ausführungsform verwendet werden, wobei die Strahlungsquelle sich ausserhalb des Objektivs befindet und ein drahtfölmiger biegsamer Strahllingsleiter mit einem der Enden mit dem Objektiv verbunden und mit dem anderen Ende in dem Strahlungsbündel der Strahlungsquelle angeordnet ist. Ein Vorteil dieser Ausi'ühruiigsforni ist, dass obschon sich die Strahlungsquelle ausserhalb des Objektivs befindet und mit den ortsfesten Teilen des Videoplattenspielers oder eines ähnlichen Gerätes ortsfest verbunden sein kann, dennoch kein beweglicher und über einen Regelkreis elektrisch gesteuerter Spiegel notwendig ist und dass weiter die Lage des Strahlenbündels gegenüber dem Linsensystem unveränderlich ist. Dies führt zu minimalen Anforderungen in bezug auf das erforderliche Feld des Linsensystems. Der Lichtleiter dient in diesem Fall als biegsame Verbindung zwischen dem Objektiv und der StrahlungsquelIe. Moderne Lichtleiter aus Glas oder Stoff können einen hohen Wirkungsgrad bei einer ausreichenden Flexibilität haben um zu gewährleisten, dass keine unerwünschten Kräfte auf das bewegliche Objektiv ausgeübt werden. 709847/0761

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Bei den letzten zwei Ausführungsforinen ist es

in Anbetracht des langen schmalen Aufbaus, den das Objektiv im allgemeinen aufweisen wird, schwierig, eine geeignete Lösung zu finden für das Auffangen des vom Aufzcichnungsträger zurückgeworfenen Strahlungsbündels und zum Ausrichten desselben auf die üblichen strahluiigsempfindlichen elektrischen Elemente. Mit Vorteil kann eine Ausführungsform verwendet werden, wobei im Objektiv und ausserhalb des Teils des Strahlungsweges zwischen der Strahlungsquelle und dem Linsensystem eine oder mehrere reflektierende Oberflächen vorhanden sind zum reflektieren (beispielsweise in der Querrrichtung) des reflektierten Strahlungsbündels. Dabei wird mit Vorteil, in Anbetracht des im allgemeinen geringen verfügbaren Raumes, eine Ausführungsform verwendet werden können, die das Kennzeichen aufweist, dass die reflektierende(n) Oberflache(n) zu der Oberfläche eines einzigen Spiegels gehört (gehöre/i) der mit einem s brahlungsdurchlässigen Teil (beispielsweise einem Loch) das dem zum Linsensystem gerichteten Teil des Strahlungsbündels hindurch lässt, versehen ist.

Für die konstruktive Ausbildung einer erfindungsgemässen Abtastvorrichtung ist eine Ausführungsform von Bedeutung, die das Kennzeichen aufweist, dass die Fokussierlagerung aus einer Parallelführung besteht und dass die Spurfolgelagerung aus einer Schwenklagerung besteht die

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eine beschränkte Schwenkbewegung des Objektivs gegenüber dem Gestell um die Schwenkachse quer zur optischen Achse erlaubt.

Bei dieser Ausführungsform folgt die optische Achse des Objektivs den Lagenabweichungen der Spur durch Schwenkungen des ganzen Objektivs. Selbstverständlich wird eine geeignete Stelle der Schwenkachse gewählt werden müssen. Wo die geeigneteste Stelle liegen wird, ist von dem Entwurf des Gerätes, in dem die Abtastvorrichtung ihre Rolle spi _ en muss, abhängig. Es dürfte jedoch einleuchten, dass es k r.'in Sinn hat, die Schwenkachse in der Hauptebene des Linsensystems zu wählen. Wie aus der theoretischen Optik bekannt ist, wird unter der Hauptebene eine Ebene verstanden, in der eine imaginäre einfache Linse gedacht werden kann, die dieselben Eigenschaften aufweist wie das wirkliche Linsensystem. Beschränkte Schwenkungen des Linsensystems um eine Schwenkachse in der Hauptebene führen nicht zu Bewegungen des Abtastfleckens.

Wie bereits erwähnt, ist eine Abtastvorrichtung bekannt, bei der die elektrisch steuerbaren Fokussiermittel die Fokussierbewegungen des Objektivs steuern mit einem Dauermagnetkreis der einen mit einer zentralen Oeffnung versehenen axial magnetisierten Doppelmagneten und Weieheisenschliessplatten auf den beiden axialen Enden, sowie einen hohlen zylinderförmigen Weiche!senkern besitzt, der

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in der zentralen Oeffnung angeordnet ist; und mit einer zylinderförmigen mit dem Objektiv fest verbundenen und koaxial um den Weicheisenkern angeordneten Spulenkonstruktion, die in einem ringförmigen Luftspalt um den Weicheisenkern axial beweglich ist. Dabei ist eine Ausführungsform von Vorteil mit dem Kennzeichen, dass die Fokussierlagerung aus einer Gleitlagerung besteht, die eine erste mit dem Gestell verbundene Lagerbüchse sowie eine mit dem Objektiv verbundene und gegenüber der ersten Lagerbüchse bewegliche zweite Lagerbüchse aufweist und dass die erste Lagerbüchse mittels der Spurfolgelagerung mit dem Gestell schwenkbar verbunden ist und die genannte Spulenkonstruktion zwei auf beiden Seiten der Schwenkachse symmetrisch angeordnete Spurfolgespulen umfasst. Vorzugsweise wird dabei in Hinblick auf einen hohen Wirkungsgrad der Spulenkonstruktion eine Ausführungsform angewandt, die das Kennzeichen aufweist, dass zwischen jeder der beiden Weicheisenschliessplatten und dem zylinderförmigen Weicheisenkern ein ringförmiger Luftspalt vorhanden ist und dass bei jeder Spurfolgespu.le ein Teil der Windungen in einem Luftspalt und ein anderer Teil der Windungen im anderen Luftspalt liegt, derart, dass die genannten Teile der Windungen einen gleich gerichteten Beitrag zu einem elektrisch erzeugten Schwenkmoment liefern.

Eine andere Schwenkart des Objektivs ist mit

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einer Ausführungsform der Erfindung möglich, die das Kennzeichen aufweist, dass die Fokussierlagerung aus einer Parallelführung und die Spurfolgelagerung aus einer Schwenklagerung besteht die eine beschränkte Schwenkbewegung des Objektivs gegenüber dem Gestell um eine Schwenkachse parallel zu und in einigem Abstand von der optischen Achse ermöglicht. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, wie auch in der Zeichnung dargestellt wird, eine Abtastvorrichtung zu verwirklichen, bei der die Strahlungsquelle mit dem Gestell ortsfest verbunden ist und das Fokussieren und Befolgen der Spur ausschliesslich durch die Bewegungen des Objektivs ohne Hilfe anderer optischer Elemente bzw. eines Lichtleiters erfolgen.

Eine günstige und konstruktiv einfache Ausführungs— form wird erhalten wenn die Vorrichtung einen beweglichen Objektivträger umfasst, die Fokussierlagerung den Objektivträger mit dem Gestell beweglich verbindet und die Spurfolgelagerung das Objektiv mit dem Objektivträger beweglich verbindet.

Insbesondere wenn an die Bandbreite der Abtastvorrichtung keine all zu hohen Anforderungen gestellt werden, beispielsweise wenn die Vorrichtung zum Abtasten von Ton-Aufzeichnungsspuren von einer optisch auslesbaren Schallplatte dient, kann mit Vorteil eine Ausführungsform verwendet werden, wobei die Fokussierlagerung aus einer Anzahl

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gleicher und paralleler in einem Abstand voneinander angeordneter Blattfedern besteht, deren eines Ende mit dem Gestell und deren anderes Ende mit dem Objektivträger verbunden ist und wobei weiter die Spurfolgelagerung aus einer Anzahl gleicher und kreuzweise in einem Abstand voneinander angeordneter Blattfedern besteht, deren eines Ende mit dem Objektivträger und deren anderes Ende mit dem Objektiv verbunden ist. Diese Massnahmen führen zu einem einfachen robusten Aufbau, der keiner Wartung bedarf.

Zur Vermeidung unnötigen Energieverlustes und unnötiger parasitärer Resonanzen ist es günstig, wenn die elektrisch steuerbaren Fokussiermittel aus einem mit dem Gestell verbundenen zylinderförmigen axial magnetisierten Dauermagneten bestehen sowie einer konzentrisch um denselben angeordneten mit dem Objektivträger verbundenen ringförmigen Fokussierspule, die beide koaxial zum Objektiv angeordnet sind.

Ein hoher Wirkungsgrad der elektrischen Spurfolgemittel ist möglich bei einer Ausführungsform, die das Kennzeichen aufweist, dass die elektrisch steuerbaren Spurfolgemittel aus einem mit dem Objektivträger verbundenen Geftige aus zwei zylinderförmigen axial magnetisierten Dauermagneten bestehen, die mit ihren Enden gleicher Polarität gegeneinander angeordnet sind sowie aus einer konzentrisch um dieses Gefüge angeordneten mit dem Objektiv

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verbundenen ringförmigen Spule, und dass die Mittellinie dieser Spurfolgemittel die optische Achse des Objektivs in gewissem Abstand und gegenüber der Schwenkachse der Spurfolgelagerung kreuzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Videoplattenspielers, in dem eine erfindungsgemässe optische Abtastvorrichtung verwendet worden ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Abtastvorric. wobei das Objektiv um eine Schwenkachse senkrecht zur optischen Achse schwenkbar und in einer verschiebbaren Lagerbuchse gelagert ist,

Fig. 3 eine Draufsicht mit einer teilweise abgenommenen Abdeckung der Abtastvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil der Abtastvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 5 einen Schnitt zur Erläuterung des Prinzips einer ähnlichen Abtastvorrichtung, wobei jedoch das Objektiv in einer Lagerbuchse verschiebbar und diese ihrerseits mit dem Gestell schwenkbar verbunden ist,

Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung der Form sowie der Lage gegenüber der Schwenkachse zweier Spurfolgespuren zur Steuerung der Schwenkbewegungen der Abtastvorrichtung nach Fig. 5,

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Fig. 7 einen Schnitt durch eine Abtastvorrichtung, wobei das Objektiv um eine Schwenkachse parallel zur optischen Achse schwenkbar und die Fokussierlagerung sowie die Spurfolgelagerung mit Hilfe von Blattfedern ausgebildet ist, Fig. 8 einen Schnitt gemäss der Linie VIII-VIII in Fig. 7,

Fig. 9 eine Draufsicht der Abtastvorrichtung nach Fig. 7,

Fig. 10 einen Schnitt gemäss der Linie X-X in Fig. 9.

In Fig. 1 ist eine optische Abtastvorrichtung mit dem allgemeinen Bezugszeichen _1_ bezeichnet. Diese Vorrichtung enthält ein Gestell 2, worunter alle nicht mit einem Objektiv ^ mitbewegenden Teile der Vorrichtung begriffen werden. Die Abtastvorrichtung bildet einen Teil eines Videoplattenspielers, der zum Abspielen einer Videoplatte k geeignet ist, die auf eine drehbare Spindel 5 gelegt worden ist. Die Videoplatte besteht aus einem transparenten Teil 6 sowie einer Abdeckschicht 7 (die nicht transparent zu sein braucht), zwischen denen sich eine Aufzeichnungsfläche mit einer äusserst dünnen reflektierenden Schicht 8 befindet, auf der die Videoinformation in Form kleiner Vertiefungen und/oder Erhöhungen angeordnet ist. Das Gestell 2 der Abtastvorrichtung ist auf einer Basisplatte 9 des Videospielers verschiebbar angeordnet. Das Gestell 2 ist in einem Schlitz

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mit Hilfe eines Elektromotors 11 verschiebbar, der über zwei Kegelzahnräder 12 und 13, welches letztere Innengewinde aufweist, eine Gewindestange verschiebt. Die Aufzeichnungsspur befindet sich spiralförmig auf der Videoplatte 4, wobei der Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen der Spirale sehr nahe beieinander liegen und zwar in einem Abstand in der Grössenordnung von einigen ,um.

Mit Hilfe eines Gaslasers 15 wird ein kräftiges Strahlungsbündel erzeugt, das über einen Strahlungsleiter der Unterseite des Objektivs 3 zugeführt wird. Derartige Strahlungsleiter sind in der Optik allgemein bekannt, sie bestehen aus einem transparenten Kern, der von einem transparenten Mantel aus einem Material mit einer anderen Brechzahl als der Kern umgeben ist, wodurch einmal im Kern vorhandene Strahlung nicht durch den Mantel austreten kann. Der aus dem Objektiv heraustretende Teil des Strahlungsbündels ist in der Zeichnung dargestellt und mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet. Eine der Aufgaben der Abtastvorrichtung ist es, diesen Teil des Strahlungsbündels auf die Schicht 8 zu fokussieren, mit anderen Worten dafür zu sorgen, dass die Fokussierflache des Objektivs und die Aufzeichnungsfläche beim Abspielen der Platte möglichst zusammenfallen. Dazu ist das Objektiv in Richtung der optischen Achse hin- und herbeweglich. Dies ist nun in der Zeichnung auf symbolische Weise durch einen Doppelpfeil

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mit dem Bezugszeichen 18 angegeben. Das Objektiv ist ausserdein um eine Achse senkrecht zur Zeichenebene schwenkbar, welche Schwenkbewegung durch den gekrümmten Doppelpfeil dargestellt ist. Diese Schwenkbewegung dient dazu, den Abtastflecken 20 des Strahlungsbündels 17 ständig auf die Aufzeichnungsspur der Videoplatte gerichtet zu halten. Bei Drehung der Videoplatte werden infolge Unregelmässigkeiten im Lauf der Spur auf der Platte sowie infolge Exzentrizität der Zentralöffnung 21 und der Spindel 5 Schwingungen der Spur in einer Richtung quer zur Drehungsachse 22 der Spindel 5 auftreten. Diese Schwingungen werden meistens als "Radiaischwingungen" bezeichnet, während die Befolgung mit dem Ausleseflecken 20 dieser Schwingungen meistens als "Radiales Befolgen" bezeichnet wird. Wegen der Fokussierun und der radialen Befolgung ist das Objektiv 3 in zwei Regelkreise aufgenommen. Diese werden im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung nicht näher beschrieben, da sie für die Erfindung nicht von Bedeutung sind; zur Information in bezug auf brauchbare Techniken zur Fokussierung und radialen Befolgung sei jedoch auf den obenstehend genannten Zeitschriftartikel verwiesen.

Im Objektiv 3 sind alle optischen Elemente

sowie die elektronischen strahlungsempfindlichen Elemente, die zum Detektieren der Lage des Abtastfleckens und zum Abtasten der in der Schicht 8 vorhandenen Video- und

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Audioinformation notwendig sind, untergebracht. Das Objektiv und das Gestell 2 weisen miteinander zusammenarbeitende elektromagnetische Fokussier- und Spurfolgemittel zum elektrisch steuerbaren Hin- und Herbewegen und Schwenken des Objektivs auf. Die elektrischen Verbindungen mit den elektronischen Elementen im Objektiv und mit den genannten elektromagnetischen Mitteln werden über einen Mehrpolstecker an elektronische Kreise angeschlossen, die im Videoplattenspieler vorhanden und in der Zeichnung auf symbolische Weise als Kasten 2k dargestellt sind. Ueber einen mehradrigen elektrischen Leiter 25 und einen Mehrpolstecker 26 ist der Stecker 23 mit dem Kasten 2k verbunden. Auch der Motor 11 ist über einen elektrischen Leiter 27 und die Stecker 28 und 29 zur Speisung und Steuerung mit dem Kasten 2k verbunden. Steuerung des Motors 11 braucht nicht derart zu sein, dass die Fokussierfolgevorrichtung 1 ständig mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die der mittleren Teilung der Spur auf der Videoplatte k entspricht. Es ist auch möglich, die Fokussierfolgevorrichtung schrittweise fortzubewegen, wobei während der Zeit, wo sie stillsteht, die Befolgung der Spur mittels der Schwenkbewegung des Objektivs 3 erfolgt.

Fig. 2 zeigt die Art und Weise, wie eine Abtastvorrichtung aufgebaut sein kann. Das Gestell dieser Abtast-) vorrichtung besteht aus einem axial magnetisierten

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ringförmigen Dauermagneten 30, zwei auf beiden Seiten des Magneten angeordneten Weicheisenschliessplatten und 32 an den beiden axialen Enden, sowie einem hohlen zylinderförmigen Weicheisenkern 331 der in der Zentralöffnung 3^ des Dauermagneten angeordnet ist. Zwischen der oberen Schliessplatte "}2 und dem Kern 33 gibt es einen ringförmigen Luftspalt 35· Darin ist eine zylinderförmige mit dem Objektiv 36 ortsfest verbundene und koaxial um den Veicheisenkern 33 vorgesehene Spulenkonstruktion beweglich. Diese ist mit einer mit dem Objektiv in Richtung der optischen Achse 38 beweglichen Lagerbuchse 39 verbunden, die zusammen mit einer ortsfest mit dem Gestell verbundenen Büchse, kO zur Parallelführung des Objektivs 1 dient und die Fokussierlagerung bildet.

Ueber der Schliessplatte J2 befindet sich ein Kunststoffdeckel k 1 , auf dem eine Gummr.manschette kZ befestigt ist. Diese Manschette ist mit einer Anzahl konzentrischer Falten Ό und kh versehen und mit dem Objektiv 2&. verbunden. Durch die Form der Manschette werden Bewegungen in Richtung der optischen Achse 38 sowie geringfügige Schwenkbewegungen nur in geringem Masse behindert.

Um die Spulenkonstruktion 37 ist eine ringförmige Scheibe 45 angeordnet, die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten, siehe auch Fig. 3. örtlich Einkerbungen

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aufweist. Diese arbeiten mit örtlich vorhandenen Rücken 47 der Kappe 41 zusammen, wodurch vermieden wird, dass das Objektiv "^G_ zusammen mit der Lagerbuchse 39 als Ganzes um die optische Achse 38 drehen kann.

Das Objektiv ist gegenüber der Lagerbuchse 39 um eine Schwenkachse 48 schwenkbar. Dazu ist eine Schwenklagerung vorhanden, die zwei Lagerstifte 49 umfasst sowie zwei Lagerbüchsen 50. Zur Steuerung der Schwenkbewegungen des Objektivs sind auf der Unterseite zwei ringförmige Spurfolgespulen 51 mit Hilfe von Unterstützungen 52 auf dem Boden 53 des Objektivs angeordnet, siehe auch Fig. 4. Die Spulen 51 sind je mit Spielraum um zwei zylinderförmige axial magnetisierte Dauermagneten 54 und 55 angeordnet. Die Pole dieser Dauermagneten befinden sich an ihren Enden. Sie sind mit gleichnamigen Polen aufeinander zugewandt und gegeneinander angeordnet; ihr anderes Ende ist in einem Weicheisenring 56 gefasst. Durch diese Montageart entsteht an der Stelle, wo die gleichnamigen Pole der Magnete 54 und 55 angeordnet sind ein radial gerichtetes Polmagnetfeld, so dass bei Erregung der Spulen 51 diese eineKraft entsprechend der Achse der zylinderförmigen Magneten erfahren. Die Stromrichtung bestimmt die Schwenkrichtung.

Im Boden 53 ist mit Hilfe eines Schraubdeckels 57 und eines verformbaren Kunststoffringes 58 ein Lichtleiter klemmend befestigt. Dieser ist in der Mitte des Bodens 53 angeordnet und richtet ein Strahlungsbündel über die

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optische Achse 38 zum anderen Ende des Objektivs J3_6. Dort befindet sich ein Linsensystem, das aus einer einzigen asphärischen Linse 60 besteht, die mit Hilfe einer Schraubkappe 61 in einer Linsenfassung 62 angeordnet ist. Ausser dieser Linse befinden sich noch eine Anzahl anderer optischer Elemente im Objektiv und zwar eine ^/4-Platte 63, ein Wollaston-Prisma 6k sowie ein mit einer Oeffnung 65 versehener Spiegel 66. Letzterer ist mit einer reflektierenden Oberfläche 67 versehen. Veiter befindet sich im Objektiv noch eine das aus dem Lichtleiter austretende Strahlungsbündel zur Hälfte abdeckende Blendenplatte 68 sowie zwei strahlungsempfindliche Dioden 69 und 70, die zur Umwandlung einer Lichtbündelmodulation in hochfrequente Video- und Audioinformation und Information in bezug auf die Lage der Fokussierungsflache gegenüber der Aufzeichnungsfläche dienen.

Die elektrischen Verbindungen der Spuren 51> der Dioden 69, 70 und der Spule 37 sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Vorzugsweise werden jedoch die Verbindungsdrähte der Spulen 5I und der Dioden 69 und 70 nach oben und in der Nähe der Lagerstifte 49 durch die Wand der Lagerbüchse 39 geführt werden, so dass sie an Montagestiften 71 (siehe Fig. 3) die im Deckel kl angeordnet sind, befestigt werden können.

Die im Objektiv J^6_ vorhandenen Elemente und die

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Dioden 6°-i 70 sowie die Blendenplatte 68 bilden zusammen eine Vorrichtung zum Auslesen optischer Information, über welches Thema sich eingehende Information in der von der Anmelderin bereits eingereichten Patentanmeldung PHN. 7810 finden lässt, welche Anmeldung in diesem Zusammenhang, als einen Teil der vorliegenden Anmeldung bildend, betrachtet wird. Darin wird auch beschrieben, auf welche Weise die automatische Fokussierung des Objektivs 36 erfolgt. Zur automatischen Spurbefolgung wird ein System angewandt, wie dies in der niederländischen ausgelegten Patentanmeldung 7^01^70 gegeben worden ist. Bei diesem System wird eine vorsätzlich durchgeführte periodische Schwingung mit geringer Amplitude der Tnformationsspur auf dem Aufzeichnungsträger angewandt, was zur Folge hat, dass ein Signal geringer Amplitude der Lichtbündelmodulation überlagert wird. Dieses überlagerte Signal enthält Information in bezug auf die Lage des Abtastfleckens gegenüber der Aufzeichnungsspur .

Bei der Abtastvorrichtung nach Fig. 5 ist das Objektiv durch das Bezugszeichen J2 bezeichnet. Der Dauermagnetkreis enthält einen axial magnetisierten Dauermagneten 73 mit einer Zentralöffnung 7^ und zwei

Wfiicheisenschliessplatten 75 und 76 auf den beiden axialen Enden. Ein hohler Weicheisenkern 77 ist in der Zentralöffnung lh angeordnet. Am Objektiv 72 ist eine

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zylinderförmige und koaxial um den Veicheisenkern 77 angeordnete Spulenkonstruktion 78 befestigt, die im ringförmigen Luftspalt 79 zwischen der Schliessplatte 75 und dem Kern axial beweglich ist sowie ein zweiter ringförmiger Luftspalt 80 zwischen der Schliessplatte 76 und dem Kern 77· Die Fokussierlagerung ist eine Gleitlagerung zur parallelen Führung des Objektivs 72 und umfasst eine erste mit dem Gestell verbundene Lagerbuchse 81 und eine mit dem Objektiv verbundene und gegenüber der Lagerbuchse 8i axial bewegliche zweite Lagerbuchse 82. Die Lagerbuchse 81 ist mit Hilfe zweier Lagerstifte 83 mit dem Kern 77 fest verbunden. Diese Lagerstifte sind im Kern 77 befestigt, während zwei Lagerbuchsen 84, die in der Lagerbuchse 81 befestigt sind, auf den Stiften schwenkbar sind. In der dargestellten Ausführungsform ist die Lagerbuchse 82, wie bereits erwähnt, mit dem Objektiv 72 fest verbunden und in der Lagerbüchse 81 verschiebbar. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Aussetiwand des Objektivs 72 selbst als Teil des Gleitlagers zu verwenden.

Der grosse Vorteil der Konstruktion nach Fig. 5 ist, dass das Objektiv 72 in Richtung der optischen Achse 85 sowie für die Spurfolgebewegung und die Schwenkachse 86 mit Hilfe nur eines einzigen elektromagnetischen Systems beweglich ist, wobei der Dauermagnet 73 eine doppelte Funktion hat. Im Vergleich zu der Ausführungsform nach

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Fig. 2 ist dadurch die in Richtung der optischen Achse zu bewegende Masse geringer. Die Spulenkonstruktion 78 ist mit zwei symmetrisch auf beiden Seiten der Schwenkachse 86, siehe auch Fig. 6, angeordnete Spulen 87 versehen, die zur Fokussierung sowie zur Spurfolgung dienen. Mit Hilfe einer Montageplatte 88, siehe Fig. 5» auf der der zylinderförmige Weicheisenkern 77 befestigt ist, ist eine Konstruktion geschaffen, wobei zwischen jeder der Schliessplatten 75 und J6 und dem Kern 77 ein ringförmiger Luftspalt entsteht und zwar die Luftspalte 79 und 80. Damit kann ein hoher Wirkungsgrad der elektromagnetischen Mittel zur axialen Bewegung und zur Schwenkung des Objektivs 73 erhalten werden. Von jeder Spule 87 verläuft ein Teil 89 der Windungen, siehe Fig. 6, im Luftspalt 79 und ein anderer Teil 90 im Luftspalt 80. Diese Teile 89 und 90 liegen derart, dass sie einen gleichgerichteten Beitrag zum elektrisch erzeugten Moment um die Schwenkachse 86 liefern.

Die elektromagnetischen Kräfte, die auf die Teile 89 und 90 der Spulen 87 ausgeübt werden, verlaufen axial. Fokussierbewegungen können durchgeführt werden, wenn die Stromrichtungen durch die entsprechenden Teile und 90 der beiden Spulen derart gewählt werden, dass die axialen Kräfte gleich gerichtet und gleich gross sind. Wird davon abgewichen, so entsteht eine Schwenkbewegung des Objektivs, die zur Spurfolgung benutzt werden kann.

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Die Fig. 7 bis 10 beziehen sich auf eine Abtastvorrichtung, wobei ein Objektiv 91 um eine Schwenkachse parallel zur optischen Achse 93 des Objektivs schwenkbar ist. Ein beweglicher Objektivträger 9'l ist mittels einer Fokussierlagerung 95» die aus zwei parallel zueinander angeordneten Blattfedern 96 bestellt und mit Hilfe von Schrauben 97 und der Kleinniplatten 98 mit einem Gestell 99 verbunden ist. Dieses Gestell besteht aus einer Basisplatte 100, auf der eine Unterstützung 101 mit Bolzen 102 befestigt ist.

Die Spurfolgelagerung 103 verbindet das Objektiv 9I beweglich mit dem Objektivträger <)k und besteht aus vier gleichen und kreuzweise in gewissem Abstand voneinander angeordneten Blattfedern *\0h, deren eines Ende durch Verleimen mit dem Objektivträger ^h und deren anderes Ende ebenfalls durch Verleimen mit dem Objektiv 9I verbunden ist.

Die elektrisch steuerbaren Fokussiermittel bestehen aus einem mit dem Gestell 99 durch Verleimen verbundenen axial magnetisierten Dauermagneten I06 und einer konzentrisch um denselben und durch Verleimen mit dem Objektivträger 9^ verbundenen ringförmigen Fokussierspule 107. Diese sind beide koaxial zum Objektiv 9I angeordnet und der Magnet IO6 ist mit einem Loch IO8 versehen zum Hindurchlassen eines von einer nicht dargestellten ortsfest angeordneten Strahlungsquelle herrührenden Strahlungsbündels. Die elektrisch steuErbaren

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Spurfolgemittel 109 bestehen aus einem mit dem Objektivträger 9^ verbundener) Gefüge aus zwei zylindcrförmigen axial magnetisierten Dauermagneten 110, deren Enden gleicher Polarität gegeneinander angeordnet sind sowie einer konzentrisch um dieses Gefüge angeordneten und mit dem Objektiv 91 verbundenen ringförmigen Spule 111. Die Mittellinie 112 dieser Spurfolgeniittel kreuzt die optische Achse 93 ties Objektivs 91 in gewissem Abstand und gegenüber der Schwenkachse 92 der Spurfolgelagerung IO3.

Zur Befestigung der beiden Dauermagneten 110

auf dem Objektivträger 9^ ist letzterei" mit zwei Nasen versehen. Die beiden Magnete weisen eine Bohrung auf, durch die ein Bolzen Wh gesteckt ist, der die Magneten zwischen den Nasen II3 klemmt.

Die Spule 111 ist in einem Halter 115 festgeleimt, der mit einer Büchse II6 verlötet ist, in der das Objektiv 9I eingeschraubt worden ist. Die Blattfedern 10^ sind über diese Buchse mit dem Objektiv verbunden.

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Λ».

Leeseite

Claims

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r 4 1>

PATENTANSPKUECHE:

Optische Abtastvorrichtung zum Abtasten von Aufzeichnungsspuren in einer Aufzeichnungsfläche eines Aufzeichnungsträgers mit Hilfe eines von einer Strahlungsquelle herrührenden Strahlungsbündels und insbesondere zum Abtasten von Video- und/oder Audio—AufZeichnungsspuren in einer· reflektierenden Aufzeichnungsfläche einer sich drehenden Video- und/oder Audioplatte mit Hilfe eines Lichtbündels, mit einem Gestell, einem Objektiv mit Linsensystem und optischer Achse zum Konzentrieren des Strahlungsbüiidels zu einem Abtastflecken in einer Fokussierflache, einer Fokussierlagerung, die Fokussierbewegungen des Objektivs gegenüber dem Gestell in einer Richtung ermöglicht, die im wesentlichen mit der optischen Achse zusammenfällt, damit mit der Fokussierflache etwaige Abweichungen von einer ungefähren Lage der Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsträgers in einer Richtung senkrecht zur Aufzeichnungsfläche befolgt werden können und elektrisch steuerbaren Fokussiermitteln, die auf elektrischem Wege Fokussierbewegungen des Objektivs bewirken und steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastvorrichtung zusätzlich die nachfolgenden Teile aufweist:

- eine Spurfolgelagerung, die Spurfolgebewegungen (19) des Objektivs (3) gegenüber dem Gestell (2) ermöglicht, um mit dem Abtastflecken (2O) etwaigen Abweichungen von

ORIGINAt-INSPECTED

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* 6.4.77·

einer ungefähren Lage der Aufzeichnungsspur in einer Richtung senkrecht zur Aufzeichnungsspur und in der Aufzeichnungsfläche liegend folgen zu können und

- elektrisch steuerbare Spurfolgemittel, die auf elektrischem Wege Spurfolgebewegungen des Objektivs bewirken und steuern (Fig. 1).
2. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ausser dem Linsensystem auch andere im Strahlungsweg des Strahlungsbündels notwendige optische Elemente und/oder strahlungsempfindliche elektronische Elemente im Objektiv eingebaut sind.
3. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Strahlungsquelle selbst im Objektiv eingebaut ist.
k. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (15) sich ausserhalb des Objektivs (3) befindet und ein drahtförmiger biegsamer Strahlungsleiter (i6) mit einem der Enden mit dem Objektiv (3) verbunden und mit dem anderen Ende im Strahlungsbündel der Strahlungsquelle angeordnet ist (Fig. 1).
5. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Objektiv (36) und ausserhalb desjenigen Teils des Strahlungsweges, der zwischen der Strahlungsquelle und dem Linsensystem (60) liegt, eine

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oder mehrere reflektierende Oberflächen (67) zum Reflektieren auf eines oder mehrere strahlungsempfindliche elektronische Elemente (69» 70) von (eines) mittels eines Aufzeichnungsträgers reflektierten modulierten Teilen (Teiles) des Strahlungsbündels (Fig. 2) vorhanden sind.
6. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende(n) Oberfläche(n) (67) zu der Oberfläche eines einzigen Spiegels (66) gehört (gehören), der mit einem strahlungsdurchlässigen Teil (65) das den zum Linsensystem (60) gerichteten Teil des Strahlungsbündels hindurch lässt, (Fig. 2) versehen ist.
7. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierlagerung aus einer Parallelführung besteht und die Spurfolgelagerung aus einer Schwenklagerung, die eine beschränkte Schwenkbewegung des Objektivs gegenüber dem Gestell um eine Schwenkachse quer zur optischen Achse erlaubt, besteht.
8. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 7» bei der die elektrisch steuerbaren Fokussiermittel, die auf elektrischem Wege die Fokussierbewegungen des Objektivs steuern, mit einem Dauermagnetkreis, der einen mit einer Zentralöffnung versehenen axial magnetisierten Dauermagneten und Weicheisenschliessplatten auf den beiden axialen Enden, sowie einen hohlen zylinderförmigen Weicheisenkern besitzt, der in der Zentralöffnung angeordnet ist,

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und mit einer zylinderförmigen mit dem Objektiv fest verbundenen und koaxial um den Weicheisenkern angeordneten Spulenkonstruktion, die in einem ringförmigen Luftspalt (79) um den Weicheisenkern axial beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierlagerung aus einer Gleitlagerung besteht, die eine erste mit dem Gestell verbundene Lagerbuchse (81) sowie eine mit dem Objektiv verbundene und gegenüber der ersten Lagerbuchse bewegliche zweite Lagerbuchse (82) umfasst, die erste Lagerbuchse (81) mittels der Spurfolgelagerung mit dem Gestell schwenkbar verbunden ist und die genannte Spulenkonstruktion (78) zwei symmetrisch auf beiden Seiten der Schwenkachse (&6) angeordnete Spurfolgespulen (87) umfasst (Fig. 5).
9· Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeder der beiden Veicheisenschliessplatten (75, 76) und dem zylinderförmigen Weicheisenkern (77) ein ringförmiger Luftspalt (79f 80) vorhanden ist und von jeder. Spurfolgespule (87) ein Teil der Windungen (89) in einem Luftspalt (79) und ein anderer Teil (90) der Windungen im anderen Luftspalt (80) liegt und zwar derart, dass die genannten Teile der Windungen einen gleich gerichteten Beitrag zu einem elektrisch erzeugten Schwenkmpment liefern (Fig. 5_t 6).

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10. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Fokussierlagerung aus einer Parallelführung (95) besteht und die Spurfolgelagerung (Fig. 3) aus einer Schwenklagerung besteht, die eine beschränkte Schwenkbewegung des Objektivs (91) gegenüber dem Gestell (99) ^um eine Schwenkachse (92) parallel zu und in gewissem Abstand von der optischen Achse (93) ermöglicht (Fig. 7 - 10).
11. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen beweglichen Objektivträger ( 9^ ) umfasst, dass die Fokussierlagerung (95) den Objektivträger (9^) mit dem Gestell (99) beweglich verbindet und dass die Spurfolgelagerung (103) das Objektiv (91) mit dem Objektivträger (9M beweglich verbindet.
12. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokussierlagerung aus einer Anzahl gleicher und paralleler in einem Abstand voneinander liegenden Blattfedern (96) besteht, deren eines Ende mit dem Gestell (99) und deren anderes Ende mit dem Objektivträger (9*0 verbunden ist, und dass die Spurfolgelagerung aus einer Anzahl gleicher und kreuzweise in einem Abstand voneinander liegenden Blattfedern (iO4) besteht, deren eines Ende mit dem Objektivträger (9'0 und deren anderes Ende mit dem Objektiv (91) verbunden ist.

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13. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch steuerbaren Fokussiermittel (105) aus einem mit dem Gestell (99) verbundenen zylinderförmigen axial magnetisierten Elektromagneten (106) sowie einer konzentrischen um denselben angeordneten mit dem Objektivträger (9^) verbundenen ringförmigen Fokussierspule (107) besteht, die beide koaxial zum Objektiv angeordnet sind.

λΗ. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch steuerbaren Spurfolgemittel (I09) aus einer mit dem Objektivträger (9*0 verbundenen Gefüge aus zwei zylinderförmigen axial magnetisierten Dauermagneten (IIO) bestehen, deren Pole gleicher Polarität gegeneinander angeordnet sind, sowie einer konzentrisch um dieses Gefüge angeordneten, mit dem Objektiv (91) verbundenen ringförmigen Spule (ill), und dass die Mittellinie (114) dieser Spurfolgemittel die optische Achse (93) des Objektivs in gewissem Abstand und gegenüber der Schwenkachse (9%) der Spurfolgelagerung (103) kreuzt.

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