DE3408910A1

DE3408910A1 - Optische bandendedetektionsanordnung

Info

Publication number: DE3408910A1
Application number: DE19843408910
Authority: DE
Inventors: Richard Cees Eindhoven Spiero
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1983-03-16
Filing date: 1984-03-10
Publication date: 1984-09-20
Also published as: US4570075A; CA1224255A; HK41787A; NL8300947A; ES8501156A1; ES530550A0; GB2136626B; GB8406402D0; FR2542907A1; GB2136626A; FR2542907B1; AT382038B; ATA83384A; JPS59177750A

Description

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"Optische Bandendedetektionsanordnung".

Die Erfindung betrifft eine optische Bandendedetektionsanordnung für Verwendung in einem Magnetbandaufnalime- und/oder Wiedergabegerät mit einer Lichtquelle, einem damit zusammenarbeitenden lichtempfindlichen EIement und einem mit diesem lichtempfindlichen Element verbundenen Detektor.

Derartige Anordnungen werden u.a. in Kassettenrekordern verwendet und müssen dafür sorgen, dass der Bandantrieb am Ende des Bandes zur Vermeidung von Bandbruch stopt. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass an die Lichtdichte der Kassette und des Geräts hohe Anforderungen gestellt werden, weil sonst die Anordnung von Umgebungslicht (künstliches Licht oder Tageslicht) beeinflusst wird und der Kassettenrekorder zu unrecht abschalten kann. Ausser der Tatsache, dass Lichtdichte an sich baulich kompliziert ist, bringt dies weiter noch den Nachteil mit sich, dass es wenig Freiheit hinsichtlich des Entwurfs der Kassette gibt. Transparent gefärbte Kassetten sind dabei z.B. nicht möglich. Auch ist ein getrenntes durchsichtiges Fenster in der Kassette zur Prüfung des Bandvorrats anzubringen. Dies alles macht es unvorteilhaft, die an sich zweckmässige optische Bandendedetektion zu benutzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung eingangs erwähnter Art anzugeben, bei der der Einfluss des Umgebungslichtt; stark reduziert ist.

Diese Aufgabe wird eri'indungsgemäss dadurch gelöst, dass tviu Modulator zum Modulieren des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichts vorgesehen ist, damit der Detektor das von dieser Lichtquelle ausgestrahlte Licht vom Umgebungslicht unterscheiden kann.

Da es erwünscht ist, das lichtempfindliche Element als Stromquelle arbeiten zu lassen, weil dabei der

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Ausgangsstrom einen linearen Zusammenhang mit dem auffallenden Licht aufweist, und nicht, wie es der Fall ist, wenn dieses Element als Spannungsquelle betrieben wird, die Stromimpulse aus der pulsierenden Lichtquelle eine vom Umgebungslicht beeinflusste Amplitude aufweisen, entstehen Probleme, weil die verhältnismässig starken niederfrequenten Ströme, die für Tageslicht Gleichströme und für Kunstlicht Ströme mit einer Frequenz gleich der doppelten Netzfrequenz sein werden, die den Detektor übersteuern.

Zur Lösung dieses Problems ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element einen Stromcharakter hat und dass der Detektor einen mit dem photoempfindlichen Element gekoppelten Strom-Spannungswandler enthält, der über ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz unter der Frequenz der Modulation der Lichtquelle mit einem Spannungs-Stromwandler verbunden ist, der im niederfrequenten Stromteil mit dem Strom-Spannungswaridler ausgleichend verbunden ist, so dass der niederfrequente Teil des vom Strom-Spannungswandler empfangenen Stroms reduziert ist.

Die Erfindung ist weiter noch dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator zum Pulsieren der Lichtquelle mit einer vorgegebenen Frequenz eingerichtet ist und dass der Detektor diese Lichtpulse synchron detektiert.

Diese bevorzugte Ausführungsforu ist weiter noch dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor einen Differenzverstärker enthält, an dessen einen Eingang ein zu detektierendes Signal gelangt und an dessen anderer Eingang dieses Signal über einen synchron mit der Modulation der Lichtquelle betätigten Schalter und eine Halterkapazität gelangt, so dass der Unterschied zwischen den zugeführten Signalen in abwechselnden Phasen der Modulation der Lichtquelle verstärkt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in der eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung dargestellt ist. In der Figur ist eine Lichtquelle,

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insbesondere eine Fotodiode 1 dargestellt, deren ausgestrahltes Licht von einem fotoempfindlichen Element, insbesondere von einem Fototransistor 2, detektierbar ist. . Eine derartige Kombination wird zum Detektieren des durchsichtigen Endes eines ansonsten undurchsichtigen Magnetbands in einem Magnetbandrekorder, beispielsweise einem Videokassettenrekorder, benutzt. Der Fototransistor 2 erzeugt einen der empfangenen Lichtmenge proportionalen Fotostrorn I— an einem Ausgang 3 (dem Emitter). Mit dem Ausgang

]q 3 is* ein Strom-Spannungswandler h verbunden, der einen empfangenen Eingangs strom It™ in eine Aus gangs spannung am Ausgang 7 umwandelt. Dieser Strom—Spannungswandler besteht aus einem Operationsverstärker 8, der einen Widerstand 9 mit einem Wert R₁ zwischen seinem Ausgang und seinem invertierenden Eingang enthält und dessen nicht-invertierender Eingang mit einem Punkt auf Referenzspannung V_n verbunden

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ist. Hierdurch wird auch die Spannung am Ausgang 3 des Fototransistors auf der Spannung V_n gehalten. Auf diese Weise

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ist die Ausgangsspannung am Punkt 7 gleich V_D - IR .

Jtv XlJc 1 Ohne besondere Abschirmungsmassnahmen empfängt der Fototransistor 2 neben dem von der Fotodiode 1 ausgestrahlten Licht auch Umgebungslicht. Es ist daher nicht gut möglich, ohne zusätzliche Massnehmen eine Variation in dem vom Fototransistor 2 der Fotodiode 1 empfangenen Licht von einer Variation im Umgebungslicht zu unterscheiden. Da die optische Abschirmung des Fototransistors 2 vom Umgebungslicht beschwerlich sein kann, ist erfindungsgemäss eine elektronische Lösung gewählt, die aus der Modulation des von der Fotodiode 1 ausgestrahlten Lichts mittels einer Quelle 10 besteht, die in diesem Beispiel ein impulsförmiges Signal erzeugt, obgleich es grundsätzlich auch möglich ist, eine andere Signalform zu wählen.. Hierdurch ist neben einer Komponente durch Umgebungslicht, die bei Tageslicht Gleichs tx^oin und bei künstlichem Licht ein niederfrequenter Strom mit einer Frequenz gleich der doppelten Netzfrequenz ist, auch eine pulsierende Komponente im Fotostrom vorhanden, wenn der Fototransistor 2 Licht aus der Fotodiode 1 empfängt (am Oandendo), während diese pulsierende Komponente nicht

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vorhanden ist, wenn der Fototransistor 2 kein Licht aus der Fotodiode 1 empfängt. Durch die Detektion dieser pulsierenden Komponente kann also day Bandende detektiert werden. Hierzu gibt es einige Möglichkeiten, wie κ. U. sclurialbandlge Filterung bei der Impulsfrequenz sowie synchrone De t:ek Lion.

Um zu vermeiden, dass das Ausgangssigiial hinsichtlich der Amplitude von der Umgebungslichtmenge abhängig IsL, wird der Fototransistor 2 als Stromquelle betrieben, so dciss der Fotostrom I_ weitgehend proportional der empfangenen Lichtmenge ist. Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Strom Xp eine vom Umgebungslicht abhängige, manchmal relativ sehr starke Niederfrequenzstromkomponente ist, die nicht, wie es bei Spannungskomponenten der Fall ist, einfach entkoppelbar ist, sodass die Gefahr besteht, dass die Eingangsstufe 4 der mit dem Ausgang 3 d-^es Fototransistors 2 gekoppelten Schaltung von dieser niederfrequenten Stromkomponente in die Sättigung gesteuert wird. Zur Lösung dieses Problems ist der Ausgang 7 des Verstärkers 4 über ein Tiefpassfilter 5> das aus einem RC-Netz mit dem Widerstand 21 und dem Kondensator 22 bestehen kann, an einen Spannungs-Stromwandler 6 angeschlossen, der einen als Spannungsfolger geschalteten Operationsverstärker 23 in Serienschaltung mit dem Widerstand 24 mit dem Wert R_? enthält. Der Spannungs-Stromwandler 6 erzeugt einen Strom I,„ am Ausgang 3 des Fototransistors 2. Insofern die Komponenten

Y - V_n am Ausgang J, die wie bereits genannt, gleich

Y - 1^pR₁ niederfrequent sind, werden sie über den Folger

23 dem Widerstand 24 zugeführt, der an der anderen Seite mit dem Ausgang 3 verbunden ist, der eine Spannung gleich der Spannung V führt. Für den Strom I_T gilt dabei R₁ ^R R, ^L1<

¹LF = ζ ¹HF ^{Oder 1}HF = R₁ + R_£ ¹F* ^{WW R}f>> ^R2 ^±Sfc' ^wircl also der niederfrequente Teil des Strom 1 des Fototransistors 2 um den Faktor 77— reduziert dem Strom-Spaimungs-²
wandler 4 weitergeleitet und wird Sättigung vermieden.

In der Figur ist der Ausgang 7 des Strom-Spannungswandler 4 über einen Widerstand 11 mit einem Wert R„ mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers

»ν. , _ _ » WW W

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17 verbunden, welcher Eingang über einen Widerstand 12 mit dem Wert Rr an den Ausgang 18 dieses Operationsverstärkers angeschlossen. Der Ausgang 7 ist ebenfalls über einen von der Synchronquelle 10 betätigten Schalter 16 und den Widerstand 14 mit dem Wert R mit dem nicht-invertie-

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renden Eingang des Operatxonsvertsärkers 17 verbunden, weicher nicht-invertierende Eingang über den Widerstand mit dem Wert R^ mit dem Punkt auf Referenzspannung V_n verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Schalter 16 und dem Widerstand 14 ist an einen Abtastkondensator angeschlossen.

Wenn die Fotodiode 1 kein Licht ausstrahlt, ist der Schalter 16 geschlossen. Am Ausgang 7 liegt dabei ein

Signal V - V_, wobei V_n die bereits genannte Referenz-HO ix

spannung und V~ eine Komponente durch das Umgebungslicht ist. Diese Spannung liegt daher auch am Kondensator 15· In diesem Fall führen beide Eingänge das gleiche Signal und ist das Signal am Ausgang 18 gleich V_n. Sendet die

ix

Fotodiode 1 Licht aus, ist der Schalter 17 geöffnet. Am Ausgang 7 ist dabei das Signal V_ - V_n - V„ vorhanden,

ix U ο

wobei V die bereits erwähnte Referenzspannung, V die bereits erwähnte Komponente durch das Umgebungslicht und V_g die Komponente durch das vom Fototransistor 2 aus der Fotodiode 1 empfangene Licht ist. Da am Kondensator 15 das Signal V_ - V_ vorhanden ist, wird der Unterschied, d.h. das Signal V_q, verstärkt und erscheint am Ausgang 18 das

Signal V+ J± y_. D_er Einfluss des Umgebungslichts ist R^ ^b

daher eliminiert.

Dem Ausgang 18 kann noch eine weitere Schaltung

19 beigefügt sein, die die pulsierende Ausgangsspannung am Ausgang 18 verarbeitet, beispielsweise ein Tiefpassfilter, ei.no Abtastschaltung oder eine synchron mit der Quelle IO ,",·(.» takte fce Gatterschaltung, die den Zustand des nitrile hon lCiiip L'aii,";s von Licht aus der Fotodiode 1 anhand dos Werts des Signals V₁, + —t V₀ detektiert, das nahezu

^u R₃ ^s

V ist, wenn ein undurchsichtiges Magnetband zwischen der Fotodiode 1 und dem Fototransistor 2 vorhanden ist, und

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das am Ende des Bands, wo sich ein durchsichtiges Bandstück befindet, verliältnismässiß- hoch ist.

- Leerseite -

Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

Optische Bandendedetektionsanordnuiig für Verwendung in einem Magnetbandaufnahme- und/oder Wiedergabegerät mit einer Lichtquelle, einem damit zusammenarbeitenden lichtempfindlichen Element und einem mit diesem lichtempfindlichen Element verbundenen Detektor, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modulator (1O) zum Modulieren des von der Lichtquelle (1) ausgestrahlten Lichts vorgesehen ist, damit der Detektor das von dieser Lichtquelle ausgestrahlte Licht vom Umgebungslicht unterscheiden kann.
2. Optische Bandendedetektionsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element (2) Stromquellencharakter hat und dass der Detektor einen mit dem fotoempfindlichen Element verbundenen Strom-Spannungswandler (4) enthält, der über ein Tiefpassfilter

(5) mit einer Grenzfrequenz unter der Frequenz der Modulation der Lichtquelle mit einem Spannungs-Stromwandler (6) verbunden ist, der im niederfrequenten Stromteil ausgleichend mit dem Strom-Spannungswandler verbunden ist, so dass der niederfrequente Teil des vom Strom-Spannungswandler (4) empfangenen Stroms reduziert ist.
3. Optische Bandendedetektionsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator zum Pulsieren der Lichtquelle mit einer vorgegebenen Frequenz eingerichtet ist und dass der Detektor diese Lichtimpulse synchron detektiert.

h. Anordnung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor einen Differenzverstärker (17) enthält, dessen einem Eingang ein zu detektiereiides Signal und dessen anderem Eingang dieses Signal über einen synchron mit der Modulation der Lichtquelle (i) betätigten Schalter (i6) und eine Haltekapazität (I5) zugeführt wird, so dass der Unterschied zwischen den zugeführten Signalen in abwechselnden Phasen der Modulation der Lichtquelle verstärkt wird.