DE2824778C2

DE2824778C2 - Linsenfokussiervorrichtung

Info

Publication number: DE2824778C2
Application number: DE2824778A
Authority: DE
Inventors: James E. San Pedro Calif. Elliott; Lee Long Beach Calif. Mickelson
Original assignee: Discovision Ass Costa Mesa Calif; Discovision Associates
Current assignee: Discovision Associates
Priority date: 1977-06-06
Filing date: 1978-06-06
Publication date: 1982-07-22
Also published as: IT1095296B; HK42186A; FR2394106A1; GB1603596A; JPS544105A; US4152586A; FR2394106B1; IT7824247A0; NL7806068A; BE867877A; CA1120152A; DE2824778A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Linsenfokussiervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der »Funkschau«, 1973, Heft 25, S. 952 bis 956, bekanntgeworden ist

Bei einem bekannten Fernseh-Wiedergabegerät (DE-OS 24 53 364) mit einer auf einem Plattenteller liegenden rotierenden Scheibe mit aufgezeichneten Fernsehsignalen wird die Scheibe mit den aufgezeichneten Fernsehsignalen von einem Lichtstrahl abgetastet der mit Hilfe eines Objektivs auf die Information enthaltenden Stellen auf der Oberfläche der Scheibe fokussiert gehalten wird. Von der Aufzsichnungsspur wird ein Lichtstrahl durch das Objektiv zurückreflektiert und auf ein Detektorsystem mit einer Fotozelle gelenkt worin dann mehrere Detektoren sowohl Signale zur Steuerung, unter anderem der Lage des Objektivs, als auch Informationssignale mit der auf der Aufzeichnungsspur gespeicherten Fernseh-Information erzeugen. Die die Information enthaltenden Ausgangssignale des Detektorsystems werden dann zur Erzeugung einer Anzeige z. B. auf einer Kathodenstrahlröhre verwendet so daß sich ein Bildschirm-Ausgangssignal ergibt

Eine Linsenfokussiervorrichtung mit Fotozellen-Detektoren ist z. B. aus der eingangs genannten Zeitschrift »Funkschau« bekanntgeworden. Bei diesem Fokussierungssystem werden von dem die Information nachweisenden Detektor getrennte lichtempfindliche Detektoren zur Fokussierung auf dem Weg des Lichtstrahls oder neben dem die Information empfangenden Detektor angebracht Die Fokussierung steuernde Signale werden deshalb vom Informationssignal getrennt erzeugt und dienen zum Betrieb eines Servosystems zur Wiederherstellung der genauen Fokussierung.

Das System besteht im wesentlichen aus einer fin Objektiv tragenden elektrodynamisch arbeitenden Einheit, die eine kontrollierte Verschiebung des Objektivs möglich macht Sie wird von- einem Signal gesteuert das abhängig ist von der momentanen Position eines Hilfslichtböndels auf der Oberfläche einer Video-Platte, Das Hilfslichtbündel wird mit emem Strahlenteiler aus dem Laser-Hauptbündel abgeleitet. Es verläuft in einem bestimmten Abstand parallel zur optischen Achse, passiert eine Hilfslinse und anschließend die spaltförmige öffnung einer sonst lichtundurchlässigen Platte, die außerdem zwei Detektoren trägt Die Hilfslinse fokussiert den Laserstrahl so, daß er nach Verlassen der Objektivlinse als parallel laufendes Licbtbündel die Plattenoberfläche* erreicht und dort entsprechend reflektiert wird. Befindet sich die Video-Langspielplatte in der korrekten Position, dann fällt das reflektierte Licht genau in die Spaltöffnung und beide Detektoren nehmen vom Restlicht einen gleich großen Anteil auf. Das entstehende Korrektursignal ist somit auf beiden Seiten gleich groß und es hebt sich auf. Befindet sich die Platte jedoch in einer unkorrekten Position, wird das reflektierte Hilfsbündel von der Objektivlinse in einem anderen "ynkt gebrochen und landet hauptsächlich nur auf einem Detektor. Damit überwiegt dessen Anteil im Korrektursignal, das nun die das Objektiv tragende Einheit veranlaßt ihre Position so lange zu verändern, bis der reflektierte Hilfsstrahl wieder die spaltfönnige Austrittsöffnung trifft In diesem Fall ist dann der exakte Abstand Linse-Plattenoberfläche wieder eingestellt und das Laserbündel genau auf der Spur fokussiert

Da der rechteckige Spalt nur an zwei seiner vier Seiten von den beiden Detektoren begrenzt wird, ist die bekannte Linsenfokussiervorrichtung etwa gegen Lichtstrahlen unempfindlich, die auf die beiden anderen Seiten der Begrenzung des rechteckigen Spaltes auftreffen.

Aus der DE-OS 24 58 868 ist es bekannt, daß die zur Fokussierung verwendeten Detektoren koplanar auf einem gemeinsamen Träger angeordnet werden, um ihre Kennlinien anzugleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linsenfokussiervorrichtung der eingangs genannten Art :u schaffen, bei der die Empfindlichkeit eines aus zwei Detektoren bestehenden Übertragers unabhängig von der Richtung der Abweichung der. reflektierten Strahlenbündels ist, die durch die Infoririationsträgeroberfläche der Video-Platte bzw. -Scheibe hervorgerufen wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen herausgestellt

Die beiden den Übertrager bildenden Detektoren sind so gelagert daß sie fast die gesamte reflektierte Strahlung empfangen, wobei die elektrischen Signale so miteinander kombiniert werden können, daß jegliche in der reflektierten Strahlung enthaltene Information ausgewertet werden kann. Mindestens ein Teil der zweiten strahlungsempfindlichen Oberfläche des zweiten Detektors ist längs des Umfangs der strahlungsempfindlichen Oberfläche des ersten Detektors angeordnet. Es tritt nur tin ganz geringer Verlust infolge der Trennung der ersten strahlungsempfindlichen Oberfläche von der zweiten strahlungsempfindlichen Oberfläche auf.

Der Übertrager besitzt einen kreisrunden Detektor, der von einem ringförmigen Detektor umgeben, aber elektrisch von iliiii isoliert ist Die Detektoren werden zweckmäßigerweise auf einem gemeinsamen Träger

mit einem Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen angebracht, so daß sich zusammenpassende Ansprechkennlinien ergeben und daß außerdem Ausrichtungsfehler und der zu Verlusten reflektierter Strahlungsanteile führende Zwischenraum zwischen i den Detektoren sehr klein gehalten werden.

Der Übertrager wird so gestellt, daß ein Teil des auf dem Übertrager entstehenden, reflektierten Strahlenbündels von beiden Detektoren empfangen wird. Fokussierungsschwankungen verändern dann die Grö- to ße des reflektierten Strahlenbündels und ergeben eine differentielle Änderung der von beiden Detektoren empfangenen relativen Strahlungsanteilc. Durch Erzeugung elektrischer Ausgangssignale liefern die Detektoren dann eine Anzeige sowohl der Größe als auch der ; , Rk huing der Veränderungen im Abstand der Objektivlinse von der Informationsträgeroberfläche der Video-Scheibe. Die Fokussieningsfehler werden nachgewiesen durch substraktive Zusammenfassung der elektrischen •MngdiiE-oigMdii. in.· ΐΛΐίΜυιι,ιι, v;c.n;r,gCtcr; cüe ;., Information durch additive Zusammenfassung dieser Signale erhalten wird.

Durch die Erfindung wird erreicht, daü alle benötigten elektrischen Signale erzeugt werden und somit daraus die gesamte im auftreffenden Strahlenbündel y, enthaltene Information sowie die nur Korrektur der f i'k.issierung benötigte Information abgeleitet werden können.

Das Verhältnis der (lachen des inneren und des äußeren Detektors und die Einstellung de¹· Übertragers n> au! dem Lichtweg des reflektierten Strahler^ündels müssen so gewählt werden, daß sich das gewünschte Ansprechverhalten de> Übertragers ergibt. daU jedoch gleichzeitig die Empfindlichkeit des Übertragers gegen Nachführungsfehler ur J Veränderungen in der von der y, Lichtquelle ausgehenden Strahlung möglichst gering gehalten v>ird: außerdem müssen Nichtlinearitäten des Ansprechverhaltens des äußeren Detektors relativ zum inneren Detektor möglichst gering gehalten werden. Vorzugsweise wird die innere Dctektorflache so klein wie möglich gehalten und das Verhältnis der äußeren Detektorfläche zur inneren Detektorfläche so groß wie möglich gewählt. Der Übertrager kann auf dem Strahlweg des reflektierten Strahls so angebracht werden, daß gleiche Strahlungsanteile vom inneren Detektor und äußeren Detektor nachgewiesen werden, wenn das Strahlenbündel genau auf die Informationsträgeroberfläche der Video-Scheibe ausgerichtet ist. Es ergeben sich damit gleiche elektrische Ausgangssignale von den beiden Detektoren, und die Subtraktion der _;o beiden Signale liefert das Signal Null, jede andere Stellung des Übertragers führt zu einem von Null verschiedenen Differenzsignal, ergibt eine Nichtlinearität im Ansprechverhalten des äußeren Detektors gegenüber dem inneren Detektor, und führt zu einer Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen in der von der Lichtquelle ausgehenden Strahlungsintensität, wobei dann die Schwankungen irrtümlich als Fokussierungsfehler behandelt werden können. Geeignete Schaltungen zur Erzeugung von Vorspannungen und Einrichtungen zur Kompensation der ÜDertragungsfunktion sind vorgesehen, um die oben angeführten Schwierigkeiten auszuschalten.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine Hilfslinse zwischen der Objektivlinse und den Detektoren auf dem Weg des reflektierten Strahlenbündels eingesetzt Die Hilfslinse wird so gestellt daü die von der Informationsträgeroberfläche der Video-Scheibe herrührenden Nachführungsfehler nicht verstärkt werden, während im Abstand der Objektivlinse von der Informalionsträgeroberfläche der Video-Scheibe verstärkt werden. Dabei ergibt eine Veränderung des Abstands der Scheibe von der Objektivlinse eine Verschiebung der Brennebene auf der gegenüberliegenden Seite der Objektivlinse, so daß sie nicht mit dem Brennpunkt der Hilfslinse zusammenfällt. Das auseinandergezogene, durch die Hilfslinse gehende entfokussierte Strahlenbündel wird mit einer konkav-konvexen Linse verstärkt. Die Detektoren empfangen das verstärkte Strahlenbündel mit ungleichen auf die beiden Detektoren auffallenden Lichtintensität. Die Differenz wird von der Hilfslinse verstärkt, um ein stärker ansteigendes Korrektursignal mit besserem Signal-Rausch-Verhältnis zur Verfugung zu haben.

Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. In den Zeichnungen ist

!·!«. ! eine vcreinfücbic pprsnr-kiivisrhe Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung, die in einem Wiedergabegerät für Video-Platten bzw. Scheiben verwendet wird;

Fig? eine vereinfachte schematische Darstellung eines Teils der Fig. I, die das Strahlenbündel auf die Informationsoberfläche der Videoscheibe fokussiert zeigt:

Fig. j eine der F ι g. 2 ähnelnde Ansicht, wobei jedoch r'.!s Strahlenbündel entfokussiert ist und die Informationsträgeroberfläche der Videoscheibe auf eine Objektivlinse hin verschoben dargestellt ist:

F i g. 4 eine der F i g. 2 ähnelnde Darstellung mit entfokussiertem Strahlenbündel, wobei die Informationsträgeroberfläche der Video-Scheibe von der Objektivlinse wegbewegt dargestellt ist;

F i g. 5 eine Aufsicht auf die beiden Detektoren;

F i g. 6 der Sehaltplan einer Schaltung für Fehlersignale und Steuerung;

F ι g. 6A eine Darstellung des Spannungsverlaufs nn den beiden Detektoren, die zur Erläuterung der in dem Schaltplan der F i g. 6 auftretenden Fehlersignale dient;

Fig. 7 eine vereinfachte, schematische Darstellung eines Teils der in F i g. I dargestellten Vorrichtung, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 8 eine vereinfachte schematische Darstellung ähnlich der F i g. 7. wobei jedoch das Strahlenbündel entfokussiert ist, und die Informationsträgeroberfläche der Video-Scheibe von der Objektivlinse wegbewegt dargestellt ist: und

F i g. 9 ein vereinfachtes Blockschaltbild für eine weitere Ausführungsform. bei der eine Hilfslinse zwischen der Objektivlinse und den beiden Detektoren eingesetzt ist.

Die in F i g. 1 dargestellte, vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung wird mit einem schematisch dargestellten Wiedergabegerät für Video-Scheiben verwendet In den verschiedenen Figuren werden die gleichen Bezugsziffern zur Kennzeichnung der gleichen Teile verwendet

Das Wiedergabegerät hat einen Plattenteller 10, der von einem Motor 12 in Drehungen versetzt wird und eine Video-Scheibe mit einer Informationsträgeroberfläche 14 trägt auf der zahlreiche mikroskopisch kleine, kreisförmige oder spiralige Informationsspuren ausgebildet sind Das nur durch seine Achse in F i g. 1 dargestellte Strahlenbündel bzw. der Strahl 17 wird von einem Laser ais Lichtquelle 16 erzeugt und mit einem geeigneten optischen System auf die Informations-

trägeroberfläche 14 der Video-Scheibe gelenkt. Ein vereinfachtes optisches System ist dargestellt, in dem das Strahlenbündel 17 auf einen Strahlteiler 18 gerichtet und im Strahlteiler längs des optischen Teilwegs 19 reflektiert und durch eine Objektivlinse bzw. Linse 20 gesandt wird, die ihrerseits in Richtung der optischen Achse beweglich ist, um den Strahl auf einen genauen Abtastfleck 22 auf der Informationsträgeroberfläche 14 der ViHeoscheibe zu fokussieren. Nicht dargestellt ist eine Scnlittenvorrichtung, mit der die Videoscheibe in Radialrichtung mit einer Geschwindigkeit verstellt werden kann, die normalerweise gleich ist der Ganghöhe der Spuren mit aufgezeichneter Information; ferner sind auch keine Elemente zur Feinsteuerung des Strahls dargestellt, mit denen der optische Teilweg 19 r. des Strahls 17 gesteuert wird, so daß der Fleck 22 genau den Informationsspuren folgt.

Der Strahl 17 wird von der Informationsträgeroberfläche 14 zurückgeworfen und dabei mit den Informationselementen, beispielsweise mit Fernseh- und Ton-Information, moduliert. Diese Information kann aul der Spur in der Form aufeinanderfolgender, das Licht reflektierender bzw. nicht reflektierender Abschnitte gespeichert werden. Ein in Fig. 1 ebenfalls nur durch die optische Achse dargestellter reflektierter Strahl 23 ^ geht durch die Linse 20 längs des Teilwegs 19 des Strahls 17 und ferner durch den Strahlteiler 18 ohne Reflexion zurück und fällt auf einen lichtempfindlichen Übertrager 24, der zwei elektrische Signale erzeugt, die in einer bestimmten Weise zusammengefaßt werden, so daß sich zwei Arten von Signalen ergeben, nämlich ein die F<*hlfokussierung angebendes Fehlersignal, das die Fokussierung des Flecks auf der Informationsträgeroberfläche 14 kennzeichnet, und ein Informationssignal, das dem dem reflektierten Strahl 23 von der Informationsträgeroberfläche 14 übermittelten Informationsinhalt entspricht. Ein weiterer, nicht dargestellter Übertrager wird normalerweise noch dazu verwendet, ein Nachstellungsfehlersignal zu erzeugen, mit dem die oben erwähnten Elemente zur Feinsteuerung des Strahls verstellt werden.

Die zwei vom Übertrager 24 abgegebenen elektrischen Signale werden über Leitungen 27, 27' an eine Fehlersignalschaltung 30 geleitet, in der das Fokussie· rungsfehlersignal erzeugt und dann über die Leitung 31 weiter an einen die Linse 20 bewegenden Motor 32 geleitet wird. Der Motor 32 ist mechanisch an die Linse 20 angeschlossen dargestellt; er bewegt diese längs des optischen Teilwegs 19 des Strahls 17, um die Fokussierung des Flecks 22 aufrechtzuerhalten. Die gleichen elektrischen Signale werden über die Leitungen 27, 27' auch an eine Vorrichtung 28 zur Verarbeitung der Information weitergeleitet, worin dann die richtige Signalverarbeitung entsprechend der auf dem Träger gespeicherten Information vorgenommen wird, d. h. es werden gewöhnlich die Fernseh- und Ton-Signale sowie digitale Informationssignale verarbeitet

Die Informationsspuren und die in ihnen gespeicherte Information sind sehr dicht auf der Informationsträger- w> oberfläche 14 angebracht Gewöhnlich haben die Spuren eine Breite von weniger als 1 μπι und benachbarte Spuren sind um den gleichen Abstand voneinander entfernt Aufeinanderfolgende reflektierende und nicht reflektierende Gebiete sind auf den Spuren angebracht und haben eine Länge zwischen 1 und 1,5 μπ\ in Längsrichtung der Spur. Etwa 55 000 Spuren sind auf einer Seite der Videoscheibe, die die Größe einer Schallplatte hat, angebracht und ergeben eine etwa halbständige Wiedergabe, bei der die Scheibe mit der verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit von 1800 Umdrehungen pro Minute rotiert.

Daher sollte der durch Bündelung des Strahls 17 entstehende Fleck 22 auf der Informationsträgeroberfläche 14 keinen wesentlich größeren Durchmesser als die Länge und Breite der auf den Spuren gespeicherten Informationselemente haben, Falls der Fleck 22 größer ist, kann er mehr als eine Informationsspur und mehr als ein Informationselement überdecken, so daß ein »Übersprechen« von Informationselementen, die neben dem momentan vom Strahl 17 abzulesenden Informationselementen gelegen sind, stattfindet. Der Abstand der Linse 20 von der Informationsträgeroberfläche 14 am Fleck 22 ist eine kritische Größe, da Veränderungen dieses Abstands die Fokussierung des Strahls 17 stören, was eine Vergrößerung des Flecks zur Folge hat.

Zwar können diese Veränderungen dadurch kompensiert werden, daß man die Linse 20 in Richtung des optischen Teiiwegs Ϊ9 des Strahls i7 verschiebt, um dadurch einen konstanten Abstand zwischen der Linse 20 und der Informationsträgeroberfläche 14 aufrechtzuerhalten, doch muß ein zum Nachweis der Fokussierung des Flecks 22 und entsprechender Verschiebung der Linse 20 geeignetes Fokussierungssystem sehr geringe Änderungen des kritischen Abstands der Linse von der Informationsträgeroberfläche nachweisen können. Das Fokussierungssystem muß ferner die Stellung der Linse 20 auch bei der hohen Geschwindigkeit, mit der der Fleck 22 über die Video-Scheibe gleitet, einregeln können, so daß die Ausrichtung auf die Informationsträgeroberfläche 14 erhalten bleibt. Dies gilt besonders für die Bereiche in der Nähe der Außenkante der Video-Scheibe. Der Nachweis von Veränderungen des kritischen Abstands durch den Übertrager und die Aufrechterhaltung der Strahlfokussierung auf die Informationsträgeroberfläche werden nun unter Bezugnahme auf F i g. 2 bis 6 beschrieben.

Wie in F i g. 2 dargestellt, wird der von der Lichtquelle 16 ausgehende Strahl 17 als scharf gebündelter Lichtstrahl durch eine Linse 34 (die in F i g. I nicht dargestellt ist) geschickt, um den Strahl soweit aufzuweiten, daß er die Eintrittsöffnung der Linse nach der Reflexion am Strahlteiler 18 ausfüllt. Bessere Ergebnisse werden erhalten, wenn die Eintrittsöffnung vom Strahl 17 überdeckt wird, da dann maximale Lichtintensität von der Linse 20 auf den Fleck 22 fokussiert wird. Der reflektierte Strahl 23 tritt durch die Linse 20 hindurch und folgt dabei dem optischen Teilweg 19 des von der Lichtquelle ausgehenden Strahls 17, tritt jedoch ohne Reflexion durch den Strahlteiler 18. D<;r reflektierte Strahl wird durch die Linse 20 wieder an der der Informationsträgeroberfläche 14 gegenüberliegenden Seite gebündelt Wie aus Fig.2 ersichtlich, wird der reflektierte Strahl 23 auf eine Bildebene 36 fokussiert und weitet sich von dieser ausgehend konisch auf. In den Zeichnungen ist der Weg des reflektierten Strahls 23 gradlinig dargestellt während der bei Bedarf mit Hilfe von Spiegeln oder dergleichen umgelenkt werden kann.

Der Übertrager 24 wird in den reflektierten Strahl 23 auf einer Seite der Bildebene 36 eingesetzt empfängt den reflektierten Strahl 23 und liefert das oben erwähnte Paar elektrischer Signale Der Übertrager 24 besteht aus zwei getrennten lichtempfindlichen Detektoren 25. 25'. die elektrisch voneinander isoliert sind. Jeder der Detektoren 25, 25' erzeugt ein elektrisches

Signal, das dem von ihm empfangenen Anteil des reflektierten Strahls 23 entspricht. Wie oben beschrieben, wird dieses Paar elektrischer Signale über Leitungen 27, 27' an die Fehlersignal-Schaltung 30 übertragen, in der ein Signal zur Steuerung des Motors 32 zur Bewegung der Linse 20 erzeugt wird, so daß die Linse 20 in einem praktisch gleichförmigen Abstand von der Informationsträgeroberfläche 14 gehalten wird. Das gleiche Paar elektrischer Signale wird über die gleichen Leitungen 27. 27' an die Vorrichtung 28 zur Verarbeitung der Video-Signale geleitet; in dieser Vorrichtung werden die Signale summiert, um die im reflektierten Strahl 23 enthaltene Information zu gewinnen und weiter zu verarbeiten.

Wie insbesondere aus Fig.5 ersichtlich, besitzt der Übertrager 24 einen kreisförmigen, inneren Detektor 25, dessen Mittelpunkt mit der Achse des reflektierten Strahls 23 zusammenfällt. Ein ringförmiger äußerer Detektor 25' ist konzentrisch und koplanar zu dem inneren bzw. mittleren Detektor 25 angeordnet, wobei ein schmaler Ring 44 die beiden Detektoren voneinander trennt und isoliert. Die lichtempfindlichen Oberflächen der Detektoren 25, 25' werden zweckmäßigerweise gleichzeitig auf einem gemeinsamen Träger hergestellt, da damit die genaue Lage der beiden Detektoren zueinander erreicht wird und Fehleinstellungen bei der Anpassung der Detektoren aneinander vermieden werden. Wenn Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen verwendet werden, wird gewährleistet, daß die beiden Detektoren 25, 25' zusammenpassende Ansprechcharakteristiken haben und daß der Ring 44 sehr schmal wird.

In Fig.5 ist der Radius des kreisförmigen mittleren Detektors 25 mit ro bezeichnet, während der Außenradius des äußeren Detektors 25', gemessen von der Achse des reflektierten Strahls 23, mit r' bezeichnet ist. Der Radius des reflektierten Strahlenbündel, das auf der von der lichtempfindlichen Oberfläche der Detektoren 25,25' definierten Ebene entsteht, ist mit rbezeichnet.

Sobald der Radius des inneren Detektors 25 und der des äußeren Detektors 25' festgelegt worden sind, kann der Übertrager 24 auf der Achse des reflektierten Strahls 23 so angeordnet werden, daß das Verhältnis der auf jedem Detektor bei der genauen Fokussierung des Flecks 22 auf die Informationsträgeroberfläche 14 beleuchteten Flächen einen vorgeschriebenen Wert annimmt. Aus weiter unten beschriebenen Gründen ist die Anordnung vorzugsweise so zu wählen, daß die vom inneren Detektor 25 empfangene Strahlung gleich der vom äußeren Detektor 25' empfangenen Strahlung ist, wenn der Fleck 22 scharf ist. Die zwei von den Detektoren 25, 25' erzeugten elektrischen Signale haben dann gleiche Größe. Unter der Annahme einer gleichförmigen Lichtverteilung in einer den reflektierten Strahl 23 schneidenden Ebene und unter der Annahme, daß die Räche des Ringes 44 vernachlässigt werden kann, erhält man für die Beziehung zwischen r und ro unter diesen Verhältnissen:

r = fT- ro.

Die in Fig.3 und 4 dargestellten Anordnungen ähneln der der Fig.2, unterscheiden sich jedoch im Abstand zwischen der Informationsträgeroberfläche 14 und der Linse 20. Diese Unterschiede des Abstands vergrößern den auf der Informationsträgeroberfläche ausgebildeten Fleck 22 und verschieben damit die Lage der Bildebene des reflektierten Strahls 23 auf der Achse dieses Strahls. Die Verschiebung der BildeLfne ergibt eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Radius rdes auf dem Detektor erzeugten Bildes des reflektierten Strahls, wodurch direkt die Größe der von den Detektoren 29 bzw. 25' abgegebenen elektrischen

Signale beeinflußt wird.

Im der Fall der Fig.3 hat sich die Informationsträgeroberfläche 14 der Linse 20 angenähert, wodurch sich ein vergrößerter, entfokussierter Fleck 22' auf der Informationsträgeroberfläche ergibt. Gleichzeitig ist die

ίο Bildebene 46 an den Übertrager 24 heranbewegt worden und der Radius r ist verkleinert, d. h., der reflektierte Strahl ist stärker auf den inneren Detektor 25 als den äußeren Detektor 25' konzentriert. Im Falle der Fig. 4 ist der umgekehrte Tatbestand dargestellt, d.h., die Informationsträgeroberfläche 14 hat sich von der Linse 20 entfernt, wodurch sich ein vergrößerter Fleck 22' ergibt; die Bildebene 48 ist vom Übertrager 24 wegbewegt worden und der Radius r hat sich vergrößert, d. h., das Bild des reflektierten Strahls ^;st vergrößert, so daß verhältnismäßig mehr Strahlung auf den äußeren Detektor 25' ais auf den inneren Detektor 25 fällt.

Bei diesen Beispielen ist zu beachten, daß die Entfokussierung des Flecks 22 vom Übertrager nachgewiesen wurde, ohne daß hierbei eine Verringerung der Strahlung auftrat, die für die Ableitung des Informationsinhalts des reflektierten Strahls 23 zur Verfügung steht; es tritt nur ein vernachlässigbar kleiner Verlust von Licht durch den isolierenden Ring 44 auf.

Vermieden wird dadurch ein Hauptnachteil vieler bekannter Detektor-Systeme, in denen Detektoren zum Nachweis von Fokussierungsfehlern getrennt von Detektoren für den Informationsnachweis benutzt werden, wobei die Detektoren für den Fokussierungsfehler häufig Strahlung am Erreichen der Detektoren für die Informationsverarbeitung hindern.

Fig. 6 zeigt im einzelnen den Anschluß der Detektoren 25 und 25' an die Verstärker 50 bzw. 52 in der Fehlersignal-Schaltung 30. Das vom äußeren Detektor 25' stammende verstärkte Signal wird an den positiven Eingang eines Summierverstärkers 54 angelegt. Das vom inneren Detektor 25 stammende verstärkte Signal wird dagegen an dt.ι negativen Eingang des gleichen Verstärkers 54 geführt. Wenn die Detektoren 25, 25' auf der vom reflektierten Strahl 23 definierten optischen Achse angeordnet sind, so daß gleiche Strahlungsmengen auf die Detektoren bei der genauen Fokussierung des Flecks 22 auftreffen, sind die von den Detektoren erzeugten elektrischen Signale im Falle der Fokussierung gleich. In diesem Fall ist dann das Ausgangssignal des Verstärkers 54 Null. Wie oben beschrieben, wird dieses Ausgangssignal über Leitung 31 an den Motor 32 zur Verstellung der Linse 20 geführt; der Motor wird in diesem Fall nicht in Betrieb genommen und die Linse 20 bleibt in dem der Fokussierung entsprechenden Abstand von der Informationsträgeroberfläche 14.

Wenn sich andrerseits, wie unter Bezugnahme auf F i g. 3 und 4 beschrieben, die Informationsträgeroberfläche 14 auf die Linse 20 hin oder von ihr weg bewegt verändert sich die relative vom inneren Detektor 25 bzw. dem äußeren Detektor 25' empfangene Strahlung, was zur Folge hat daß die Detektoren ungleiche elektrische Signale erzeugen. Wenn die verstärkten Ausgangssignale der Detektoren 25, 25' im Verstärker 34 voneinander abgezogen werden, haben ais Ausgangssägnale dieses Verstärkers ein Vorzeichen und eine Größe, die die Richtung und den Abstand, um den

sich die Informationsträgeroberfläche 14 von der Fokw<sierungsstellung in bezug auf Linse 20 wegbewegt hat, kennzeichnen. Der die Linse bewegende Motor 3? wird von den vom Verstärker 54 abgebenen Ausgangssignalen gesteuert und bewegt die Linse 20 auf die -, Informationsträgeroberfläche 14 zu oder von ihr weg, je nachdem, wie dies zur Wiederherstellung der Fokussierung notwendig ist. Der Motor 32 bleibt solange in Betrieb, bis die vom inneren Detektor 25 empfangene Strahlung gleich der vom äußeren Detektor 25' ι ο empfangenen Strahlung ist. Die Linse 20 befindet sich dann in einem Abstand von der Informationsträgeroberfläche 14, daß der durch Fokussierung des Strahls 17 gebildete Fleck 22 die kleinstmögliche Größe hat, die mit der Wellenlänge des verwendeten Lichts erreicht werden k^nn und die der Größe der Informationselemente auf aer Informationsspur der Video-Scheibe Rechnung trägt, was einem Durchmesser von etwa I μίτι entspricht (vgl. F i g. 2).
in der obigen Beschreibung wurde angenommen, daß

definierten optischen Achse angebracht ist, so daß gleiche Struhlungsmengen von jedem der Detektoren 25, 25' empfangen werden, wenn die richtige Fokussierung des Flecks 22 vorliegt. Es wurde angegeben, daß die Einstellung des Übertragers auf die Gleichheit dieser Signale vorzugsweise verwendet werden sollte. Der Grund hierfür wird nunmehr unter Bezugnahme auf die in F i g. 6A dargestellten Kurven erläutert.

Der in F i g. 6A dargestellte Spannungsverlauf ist eine jo etwas idealisierte Darstellurs eines differentiellen Fokussierungsfehler-Signals £ das am Ausgang des Verstärkers 54 (F i g. 6) erscheint und durch Bewegung der Linse 20 über einen verhältnismäßig großen Abstand d auf dem Weg des Strahls 17 entsteht. Bei der Inbetriebnahme des Video-Wiedergabegeräts befindet sich die Linse 20 normalerweise in einer zurückgezogenen Stellung, die sich bedeutend von der Stellung der optimalen Fokussierung unterscheidet. Bei dieser zurückgezogenen Stellung hat das Bild, das vom reflektierten Strahl auf die Ebene des Detektors entworfen wird, einen viel größeren Durchmesser als der Radius r' des äußeren Detektors 25', so daß der Unterschied an Strahlungsleistung, die vom inneren Detektor 25 und dem äußeren Detektor 25' empfangen wird, verhältnismäßig klein sein kann. Das Fokussierungsfehler-Signal £ wird dann fast Null, wie es auf der linken Seite des Spannungsverlaufs angegeben ist.

Wenn die Linse 20 auf dem optischen Teilweg 19 in die Stellung maximaler Fokussierung in bezug auf die Informationsoberfläche 14 bewegt wird, vergrößert sich das Fokussierungsfehler-Signal £ während die Strahlung des reflektierten Strahls mehr auf den äußeren Detektor 25' konzentriert wird. Am Punkt B der Kurve ist der Radius rdes Bildes des reflektierten Strahls auf der Ebene des Detektors gleich dem Radius r" des äußeren Detektors 25'.

Wenn sich die Lmse 20 weiter auf die Stellung der optimalen Fokussierung hinbewegt, nehmen die Fokussierungsfehler-Signale ab und erreichen schließlich den eo Wert NuIE, was durch den Punkt A auf der Kurve angedeutet ist An diesem Punkt werden gleiche Strahlungsmengen vom inneren Detektor 25 und dem äußeren Detektor 25' empfangen. Wenn die Linse noch weiter auf dem optischen Teilweg 19 auf die Informationsträgeroberfläche der Video-Scheibe 14 zubewegt wird, nimmt das Fokussierungsfehler-Signal weiter auf einen minimalen negativen Wert ab, der angibt, daß der Radius r des Bildes des reflektierten Strahls auf der Ebene des Detektors kleiner oder gie'ch dem Radius n> des inneren Detektors 25 ist. Nimmt man an, daß die Linse 20 noch weiter auf die Video-Scheibe zubewegt werden könnte, ohne sie zu berühren, so würde das Fokussierungsfehler-Signal E wieder anzusteigen beginnen, nachdem die Bildebene des reflektierten Strahls durch die Detektor-Ebene hindurchgegangen ist und der Radius r sich auf einen ro überschreitenden Wert erhöht hat. Punkt C der Kurve entspricht der Stellung, in der eine Bildebene dii reflektierten Strahls auf der vom Detektor definierten Ebene liegt

Durch Wahl einer Stellung auf der Achse des reflektierten Strahls 23 für die Anbringung des Übertragers 24 können der Radius r des Bildes des reflektierten Strahls auf der Ebene des Detektors und damit die Größe des Fokussierungsfehler-Signals Tals »Ruhepunkt« für den Fokussierungszustand des Abtastflecks 22 gewählt werden. Die Abschnitte mit negativer

«eben R

r>A Γ AM]

Piiniprpn

Gebiet, in dem ein stabiler Betrieb des Systems zur Fokussierungssteuerung möglich ist. Statt den Punkt A als Ruhepunkt beim Betrieb zu wählen, könnte auch Punkt B gewählt werden, wobei dann verhältnismäßig mehr Strahlung vom äußeren Detektor 25' als vom inneren Detektor 25 in der fokussierten Stellung des Flecks 22 aufgenommen wird. In diesem Fall muß die Schaltung 30 für das Fehlersignal abgeändert werden, so daß kein Signal über Leitung 31 an den Motor 32 zur Verstellung der Linse 20 übertragen wird und daß damit die Linse 20 unbeweglich bleibt. Zu diesem Zweck kann ein Vorspannungssignal verwendet werden, das bei der Addition zu den Ausgangssignalen des inneren Detektors 25 das Differenzsignal zum Verschwinden bringt.

Zu beachten ist, daß das Ansprechverhalten des äußeren Detektors 25' gegenüber dem inneren Detektor 25 nichtlinear ist, wenn sich am Punkt D die Fokussierung verändert. Die Nichtlinearität drückt sich durch die Krümmung der negativen Neigung der Kurve aus. Es ist deshalb zweckmäßig, diese Nichtlinearität zu kompensieren, so daß der Nachweis von Fokussierungsfehlern und das dynamische Anspruchverhalten des Fokussierungssystems nicht zu stark von der Richtung abhängen, in der die Linse 20 zur Korrekt«" verstellt werden muß. Ein weiteres Problem ergibt sicn daraus. daß eine Veränderung der Intensität des von der Lichtquelle stammenden Strahls die relativen Intensitäten an den Detektoren 25, 25' unabhängig von Fokussierungsänderungen beeinflußt. Falls keine Kompensation stattfindet, werden derartige Intensitätsänderungen irrtümlich als Fokussierungs'ehler interpretiert.

In der in F i g. 9 dargestellten, abgeänderten Schaltung werden das Informationssignal und das die Fokussierung korrigierende Signal vom Ausgang des Übertragers 24 erhalten. Die elektrischen Ausgangssignale des inneren Detektors 25 werden über Leitung 27 und die Ausgangssignale des äußeren Detektors 25 über Leitung 27' zugeführt

Die Ausgangssignale der beiden Detektoren werden an ein erstes differenzierendes Netzwerk 130 und an ein addierendes Netzwerk 140 angelegt Das addierende Netzwerk 140 umfaßt ein Hochfrequenzfilter 142, das additiv die hochfrequenten Komponenten der anfallenden, das aufgezeichnete Fernsehsignal darstellenden Strahlung zusammenfassen kann. Ein zweites, niederfrequentes additives Netzwerk 144 ist vorgesehen, um Veränderungen, die in der Intensität durch Schwankun-

gen der Laser-Leistung hervorgerufen werden können, nachzuweisen.

Die Ausgangssignale der als Tiefpaß wirkenden Verstärker-Summierstufe 144 werden an eine Vergleichsstufe 146 angelegt, deren zweiter Eingang an eine regelbare Spannungsquelle 148 für die Nullinie angelegt ist. Diese Spannungsquelle kann auf den Wert des Signals, das bei durchschnittlicher, mittlerer Laser-Leistung erzeugt wird, eingestellt werden. Die Ausgangssignale der Vergleichsstufe 146 werden an ein ι ο Vorspannungs-Netzwerk 150 angelegt, dessen Ausgangssignale ihrerseits an eine Summierschaltung 152 im Fokussierungskorrektur-Netzwerk 130 angelegt werden. Die Ausgangssignale des inneren Detektors 25 bilden die zweiten Eingangssignale der Summierschal- is tung 152, deren Ausgangssignale an einen der Eingänge des Differenzier-Netzwerks 154 geführt werden. Das Signal zur Korrektur der Fokussierung wird aus dem Differenzier-Netzwerk 154 erhalten. Zweite Eingangssignale erhält das Differenzier-Netzwerk aus der Kompensationsschaltung 156 der Übertragungsfunktion; diese Schaltung modifiziert die über Leitung 27' zugeführten Ausgangssignale des äußeren Detektors 25' und korrigiert Nichtlinearitäten des Spannungsverlaufs durch Einregelung der Verstärkung der elektrischen Ausgangssignale des äußeren Detektors 25'.

Der in F i g. 6A dargestellte Spannungsverlauf eignet sich auch zur Beschreibung des Einflusses, den der Radius /fc des inneren Detektors 25 und der Radius r'des äußeren Detektors 25' auf die Ansprechkennlinien des Übertragers haben. Insbesondere wurde festgestellt, daß der Radius r₀ so klein wie möglich gewählt werden sollte, da die negative Neigung des Spannungsverlaufs zwischen den Punkten B und C dann steiler wird und damit die Ansprechempfindlichkeit des Fokussierungssystems auf Fokussierungsänderungen erhöht Ein innerer Detektor mit einem Radius von etwa 45 μπι wurde mit gutem Erfolg verwendet

Es wurde auch festgestellt, daß das Verhältnis des Radius V zum Radius /0 möglichst groß sein sollte, da dies auch die negative Neigung der Kurve erhöht und sie linearisiert (siehe Fig.6A), besonders in dem Abschnitt zwischen Punkten B und A. Dadurch wird die Höhe der positiven, vom Punkt B definierten Spitze erhöht Um optimale Ergebnisse zu erhalten, sollte theoretisch das Verhältnis des Radius r' zum Radius n> unendlich sein, wobei dann der positiv werdende Kurventeil die von den gestrichelten Linien der F i g. 6A dargestellte Form annehmen würde. Ein Verhältnis des Radius des äußeren Detektors zum Radius des inneren Detektors von etwa 10:1 ergab zufriedenstellende Ergebnisse, und es ist anzunehmen, daß ein Verhältnis von etwa 5 :1 noch tragbar ist Verhältnisse von etwa 2 :1 werden als unannehmbar angesehen.

Die beiden dargestellten Ausführungsformen des Linsenfokussierungssystems nützen die tatsächliche Form der Betriebsanordnung, so z. B. des von der Lichtquelle kommenden Strahls 17, in der bestmöglichen Weise aus. Von Lasern emittierte Lichtstrahlen haben im allgemeinen eine zylindrische oder konische Form mit einer Mittelachse. Der Aufbau des Detektors und des Übertragers gewährleistet die Erfassung und den Empfang von praktisch dem gesamten Lichtstrahl, der von der sich bewegenden Informationsträgeroberfläche 14 moduliert wird.

Wie oben erwähnt, geht nur sehr wenig Licht durch den die beiden Detektoren trennenden Ring 44 verloren. Es gehen keine Anteile des modulierten Strahls außerhalb der Kanten des Detektors verloren, so daß sich eine stärkere, klarere Fernsehsignal-Wiedergabe oder andere aus dem modulierten Strahl angeleitete Anzeige erzielen läßt

Zu beachten ist, daß der Übertrager 24 näher an der Linse 20 als die Bildebene 36 der Fig.2 angebracht werden kann. Der Übertrager 24 darf nur nicht mit der Bildebene 36 zusammenfallen, die von der fokussieren Stellung der Linse 20 festgelegt ist Falls der Übertrager 24 sich in der Bildebene 36 selbst befinden würde, würde eine Bewegung der Bildebene näher zur Linse 20 oder weiter von ihr weg nur dazu führen, daß der äußere Detektor 25' mehr licht empfängt Es wäre deshalb unmöglich zu unterscheiden, ob die Objektivlinse 20 näher zur Informationsträgeroberfläche 14 kommen oder sich von ihr wegbewegen sollte, um den Strahl 17 wieder richtig zu fokussieren.

Falls der Übertrager 24 näher an die Linse 20 als an die Bildebene 36 in der fokussierten Stellung gebracht würde, wäre der Verstärker 54 umzupolen. Ansonsten arbeitet das System in der oben beschriebenen Weise.

F i g. 7 und 8 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung. Hierbei wird der vom Laser 16 ausgehende Strahl 17 auf eine reflektierende Oberfläche am Strahlteiler 18 gelenkt Der Strahl 17 geht dann über den optischen Teilweg 19 durch die Linse 20, die ihn auf die sich bewegende Informationsträgeroberfläche 14 fokussiert Der reflektierte Strahl 23 wird durch Reflexion des Strahls 17 an der Informationsträgeroberfläche und Zurückleitung des Strahls auf dem optischen Teilweg 19 durch die Linse 20 und durch den Strahlteiler 18 ohne Reflexion erhalten. Die schematischen Darstellungen der F i g. 7 und 8 ähneln der der F i g. 2.

In der in Fig.7 dargestellten Anordnung ist die Annäherung der Informationsträgeroberfläche 14 an die Linse 20 gestrichelt bei 14' schematisch dargestellt Der reflektierte Strahl 23 verläuft auf dem optischen Teilweg 19 in Form der gestrichelten Linien. Eine zweite Linse oder Hilfslinse 60 ist an der der Fokussierung entsprechenden Bildebene 36 des von der Informationsträgeroberfläche 14 reflektierten Strahl angebracht Die Achse der Hilfslinse 60 fällt mit der vom reflektierten Strahl 23 definierten Achse zusammen. In dei dargestellten Ausführungsform wird eine bi-konkave Linse verwendet doch können andere Linsen gewählt werden, wie sich aus den folgenden Erläuterunger ergibt

Fehlt die Hilfslinse 60, führt die Bewegung dei Informationsträgeroberfläche 14 in die Stellung 14 dazu, daß eine Bildebene des reflektierten Strahls vorr Punkt 36 zum Punkt 62 verschoben wird. Durcl Einsetzen der Hilfslinse 60 an der Stelle der dei Fokussierung entsprechenden Bildebene 36 wird dei reflektierte Strahl 23 gebrochen, so daß eine Bildebene am Punkt 64 näher als am Punkt 62 an der Ebene de! Detektors erscheint Wenn sich die Informationsträger oberfläche 14 näher zur Linse 20 hin bewegt, bedeute das Einsetzen der Hilfslinse 60, daß der reflektiert! Strahl 23 stärker auf den' inneren Detektor 2! konzentriert wird. Unter diesen Umständen ist das von Detektor 25 empfangene Licht intensiver, da der Radiu: r kleiner ist als beim Fehler der Hilfsleiste 60.

Die gegenteilige Wirkung wird erreicht wenn sich dii Informationsträgeroberfläche 14 von der Linse 21 wegbewegt, was durch die Linien 14" in F i g. I angedeutet ist. In diesem Fall folgt der reflektierti Strahl 23 den gestrichelten Linien in Fig.8. Wie obei angegeben, wird die Ebene des entfokussierten reflek

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tierten Strahls 23 von der Bildebene 36 im Fokussierungsfall wegbewegt zu einer Bildebene 68, die weiter vom Übertrager entfernt ist Die Hilfslinse 60 führt zu einer weiteren Auffächerung des entfokussierten Strahls 23, so daß sich ein größerer Radius r in der Ebene des Übertragers ergibt.

In dem in Fig.8 dargestellten Fall erhält der innere Detektor 25 einen im Vergleich mit dem äußeren Detektor 25' stark verringerten Anteil der reflektierten Strahlung 23. Die Hilfslinse 60 vergrößert damit die entfokussierende Wirkung der bewegten Informationsträgeroberfläche 14, wenn sich diese von der Linse 20 wegbewegt Sowohl in dem in F i g. 7 als auch in dem in F i g. 8 dargestellten Fall ergibt sich keine Vergrößerung des durch den Übertrager gehenden lichtstrahls, vorausgesetzt, die Informationsträgeroberfläche 14 wird im richtigen Fokussierungsabstand von der Hilfslinse 60 gehalten.

Wie oben erwähnt werden Objektive von der Art der dargestellten Linse 20 häufig mit verschiedenen Nachführungssystemen gekoppelt um den Abtastfleck 22 innerhalb der seitlichen Begrenzungen der informationsspur zu halten. Exzentrizitäten in der kreisförmigen oder spiraligen Anordnung der Informationsspuren können dazu führen, daß das Nachführungssystem den Fleck 22 in Radialrichtung von der Scheibe wegbewegt Der reflektierte Strahl 23 wird dann auf der Ebene des Übertragers 24 in seitlicher Richtung verschoben.

Bisher machten sich derartige seitliche Verschiebungen notwendigerweise als Entfokussiemngsfehler in den Detektoren bemerkbar. Bei der Erfindung hat eine gewisse seitliche Bewegung keine differentielle Wirkung auf den übertrager 24. Wenn die Kante des Strahls, die in der Ebene der Detektoren 25, 25' durch den Radius r definiert ist sich nach oben bewegt und fast mit dem Ring 44 zusammenfällt so sind die relativen Anteile der vom inneren Detektor 25 und dem äußeren Detektor 25' empfangenen Strahlung unverändert In dem oben beschriebenen Beispiel, in dem für rungefähr

V 2 · Λ)

gilt, wenn der Strahl auf den Fleck 22 fokussiert ist, ist es ohne Veränderung der relativen, von den Detektoren 25 und 25' nachgewiesenen Lichtintensitäten tragbar, daß seitliche Bewegungen über 40% vom Mittelpunkt des inneren Detektors 25 weg überschreiten, wobei die vom reflektierten Strahl 23 definierte Achse sich um diese 40% verschiebt Unter diesen Umständen wird angenommen, daß das Licht gleichmäßig über den Querschnitt des Strahls selbst verteilt ist Diese so Annahme wird im folgenden noch im einzelnen erläutert

Wenn der Nachführungsfehler gegenüber der Größe des mittleren Detektors groß ist, ist es zweckmäßig, eine Hilfslinse zu verwenden. Ein derartig großer Nachführungsfehler hat offensichtlich direkten Einfluß auf die relative, von den einzelnen Detektoren 25 und 25' empfangene Lichtmenge, Die Linsenfokussiervorricbtung kann unter diesen Umständen eine Differenz in den Signalen als Fokussierungsfehler ansehen und die Stellung der Objektivlinse in entsprechender Weise einregeln.

Die Hilfslinse 60 vergrößert damit die Veränderungen des Radius r des Bildes des reflektierten Strahls, wenn der Strahl 17 nicht richtig auf die sich bewegende Informationsträgeroberfläche 14 fokussiert ist Jede andere Abweichung des Strahls 17 beeinflußt jedoch die Lage der der Fokussierung entsprechenden Bildebene 36 in bezug auf die Hilfslinse 60 nicht Da die Abweichungen des Strahls 17 nicht verstärkt werden, wenn sich die Bildebene 36 am Ort der Hilfslinse 60 befindet werden die Auswirkungen von Nachführungsabweichungen des Strahls 17 nicht verstärkt Mit anderen Worten, bei Verwendung der Hilfslinse spricht das Fokussierungssystem stärker auf tats£räliche Fokussierungsfehler als auf irrtümlich als Fokussierungsfehler interpretierte Nachführungsfehler an wie wenn keine Hilfslinse verwendet wird.

Eine andere Möglichkeit den Einfluß der Nachführungsfehler auf das System zum Fokussierungsfehlernachweis gering zu halten, besteht darin, die Fläche des inneren Detektors 25 in bezug auf das Gesamtbild des an der Ebene des Detektors auftretenden reflektierten Strahls so klein wie möglich zu machen. Dies würde bedeuten, daß der Betrieb am Punkt D der in Fig.6A dargestellten Kurve stattfindet Das Einsetzen der Hilfslinse 60 zwischen der Objektivlinse und dem Übertrager 24 bedeutet daß der innere Detektor 25 kleiner erscheint

Im allgemeinen ist anzunehmen, daß der verwendete Lichtstrahl 17 eines Lasers eine Gaußsche Intensitätsverteilung über einen Strahldurchmesser hat Der von der sich bewegenden Informationsoberfläche 14 reflektierte Lichtstrahl wird jedoch von den auf den einzelnen Informationsträgerspuren vorhandenen Informationselementen moduliert Es ist anzunehmen, daß sich die Abweichungen der Informationsträgerspur in der Mitte der Spur stärker häufen als an den Seitenkanten. Die Verteilung des Lichts quer zu einem Querschnitt des reflektierten Strahls ist damit gleichmäßiger als eine Gaußverteilung, bei der die Lichtintensität stärker längs der vom reflektierten Strahl 23 definierten Achse konzentriert ist

In Fällen, in denen festgestellt werden kann, daß ein Querschnitt des reflektierten Strahls 23 stark von einer gleichförmigen Verteilung der Lichtintensität abweicht, können die Verstärker 50 und 52 so eingeregelt werden, daß die an den Differentialverstärker 54 angelegten Signale im Falle des fokussierten, von der Quelle kommenden Strahls gleich sind. Andere Kompensationen können vorgenommen werden, d.h., es kann beispielsweise der Radius r₀ des mittleren Detektors 25 angepaßt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Linsenfokussiervorrichtung mit einer Quelle zur Erzeugung eines Strahlenbündels, das auf eine Informationsträgeroberfläche gerichtet ist und von ihr reflektiert wird, mit einer Linse, mit einem im Strahlengang der reflektierten Strahlung angebrachten ersten Detektor, der eine strahlungsempfindliche Oberfläche zum Empfang eines ersten Teils der reflektierten Strahlung aufweist und ein erstes elektrisches, die vom Detektor empfangene Strahlung anzeigendes Signal erzeugt, mit einem vom ersten Detektor isoliert angebrachten zweiten koplanaren Detektor, der eine strahlungsempfindliche Oberfläche aufweist, und einen zweiten Anteil der reflektierten Strahlung empfängt, wobei der zweite Detektor ein zweites elektrisches, die von ihm empfangene Strahlung anzeigendes Signal erzeugt, und mit auf die Signale der Detektoren ansprechende Steuereinrichtungen, die das erste Signal mit dem zweiten Signal vergleichen und auf Grund des Vergleichsergebnisses Fokussierungseinrichtungen so steuert, daß sie die Linse durch Bewegung in axialer Richtung in eine solche Stellung bringen, daß sie das Strahlenbündel auf die Informationsträgeroberfläche fokussiert, d a durch gekennzeichnet, daß die optische Achse (23) des reflektierten Strahlenbündels auf die strahlungsempfindliche Oberfläche des ersten Detektors (25) gerichtet ist und mindestens ein Teil der strahlungsempfindiichen Oberfläche des zweiten Detektors (25') längs des Umfangs der strahlungsempfindlicLen Oberfläche des ersten Detektors (25) angeordnet ist.

2. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen die Bewegung der Linse (20) als Funktion der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal bewegen.

3. Linsenfokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliche Oberfläche des ersten Detektors (25) kreisförmig ist.

4. Linsenfokussiervorrichtung nach einem Jer Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliche Oberfläche des zweiten Detektors (25') ringförmig ist.

5. Linsenfokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliche Oberfläche des ersten Detektors (25) und die strahlungsempfindliche Oberfläche des zweiten Detektors (25') auf einer gemeinsamen Trägerfläche ausgebildet sind.

6. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliehe Oberfläche des ersten Detektors (25) auf eine vom reflektierten Strahl definierte optische Achse (23) zentriert ist.

7. Linsenfokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliche Oberfläche des zweiten Detektors (25') im wesentlichen konzentrisch zur strahlungsempfindlichen Oberfläche des ersten Detektors (25) angeordnet ist.

8. Linsenfokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliche Oberfläche des zweiten Detektors (25') eine etwa 25mal größere oder noch größere Fläche als die strahlungsempfindliche Oberfläche des ersten Detektors (25) hat,

9. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsempfindliche Oberfläche des ersten Detektors (25) Strahlung in einem vorgeschriebenen Verhältnis zu der von der strahlungsempfindlichen Oberfläche des zweiten Detektors (25') empfangenen Strahlung erhält, wenn das Strahlenbündel (17) optimal auf die Informationsträgeroberfläche (14) fokussiert ist

10. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch!), dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis 1 :1 beträgt

11. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeschriebene Verhältnis von 1 :1 abweicht und daß ferner auf die Lichtquelle ansprechende Vorspannungseinrichtungen vorgesehen sind, die die Steuereinrichtungen bei Veränderungen der Strahlungsintensität des von der Lichtquelle ausgehenden Strahlenbündels so ansteuern, daß derartige Intensitätsschwankungen zu keiner Bewegung der Linse (20) führen.

12. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeschriebene Verhältnis von 1 :1 nach unten abweicht, und daß die Steuereinrichtungen Kompensationseinrichtungen umfassen, die nichtlineare Veränderungen im zweiten elektrischen Signal relativ zu Veränderungen des ersten elektrischen Signals kompensieren.

13. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Oberfläche eine Informationsträgeroberfläche ist und mindestens ein Teil des Strahlenbündels von der Informationsoberfläche reflektiert und durch die von ihm getragene Information moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Vorrichtung (18, 34) vorgesehen ist die zusammen mit der Linse (20) das Strahlenbündel (17) entlang eines ersten optischen Teilweges (17, 19) führt, der sich von der Lichtquelle (16) zur Informationsträger-Oberfläche (14) erstreckt, und daß die optische Einrichtung (18,34) zusammen mit der Linse (20) das reflektierte Strahlenbündel auf eine Bildebene entlang eines zweiten optischen Teilweges (19, 23) entfernt von der Informationsträgeroberfläche (14) fokussiert, daß die Linse (20) entlang des ersten optischen Teilweges (17, 19) bewegbar ist, um das Strahlenbündel auf die Informationsträgeroberfläche (14) zu fokussieren, daß die Übertragungsvorrichtung (24, 25, 25') in dem zweiten optischen Teilweg (23) 50 angeordnet ist, daß sie nicht mit der Bildebene der reflektierten Strahlenbündel zusammenfällt, und daß die auf die Steuervorrichtung (30). ansprechende Vorrichtung (32) die Linse (20) entlang des ersten optischen Teilweges (17, 19) zwecks Fokussierung des Strahlenbündels auf die Informationsträgeroberfläche (14) bewegt.

14. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch auf den Übertrager (24, 25, 25') ansprechende Einrichtungen, die das erste und das zweite Signal zusammenfassen, um die im reflektierten Strahl enthaltene Information abzuleiten.

15. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zweiten optischen Teilweg (23) eine Hilfslinse (60) angebracht ist, die sich an einem Ort befindet, an dem bei optimaler Fokussierung des von der Lichtquelle kommenden Strahlenbündels (17) auf die Informa-

tionsträgeroberfläcbe (14) die Bildebene liegt, so daß der reflektierte Strahl nur gebrochen wird, wenn der von der Lichtquelle kommende Strahl (17) entfokussiert ist

16. Unsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfslinse (60) auf der vom reflektierten Strahl definierten optischen Achse (23) angebracht ist

17. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnst, daß die Einrichtungen zur Zusammenfassung das erste Signal und das zweite Signal addieren.

18. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (16) als Laser ausgebildet ist

19. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 13, · dadurch gekennzeichnet daß der reflektierte Strahl von der Informationsträgeroberfläche (14) durch die Linse (20) auf den zweiten optischen Teilweg (23) gelenkt wird, und daß mindestens ein Teil des zweiten optischen Teilweges mit dem ersten optischen Teilweg (19) zusammenfällt

20. LJnsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß die HilfslVae (60) eine konkave Linse ist

21. Linsenfokussiervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß die Hilfslinse (60) eine bi-konkave Linse ist