DE2734257C2

DE2734257C2 - Vorrichtung zum berührungslosen optischen Auslesen von Information von einem Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE2734257C2
Application number: DE2734257A
Authority: DE
Inventors: Jacobus Petrus Josephus Heemskerk; Kornelis Antonie Immink; Carel Arthur Jan Eindhoven Simons
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-08-02
Filing date: 1977-07-29
Publication date: 1984-01-19
Also published as: DE2760057C2; ATA569577A; NO772674L; ZA773820B; AR216770A1; PL116457B1; AU2741777A; CA1109559A; JPH01264637A; SE8405522L; PL199971A1; JPS638536B2; DE2734257A1; BR7705041A; BE857364A; SE437737B; NZ184779A; US4365323A; JPH01271925A; NL7608561A

Description

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- daß sowohl als Lichtquelle /ur hr/eugung des AuslesehürMels (hl uls auch /ur hrlassung des vom Informationsträger (I) an der Informationssirukiur relkktierten Lichtes mindestens eine spezielle Halbleiterdiode (6) verwendet wird, in die die reflektierte Strahlung zurückkehrt, wobei entweder die Halbleiterdiode in an sich bekannter Weise gleichzeitig auch die Funktion eines Slrahlungs-Detektors besitzt, wek'ie Funktion über den sich bei der Bestrahlung ändernden Innenwiderstanct der Halbleiterdiode (6) und über eine Sdi.i'ituni! (18. 23. 22. 9) /ur Messung dieses Widerstandes realisiert wird, oder wobei auf der vom Aul/eiehnungsträger (I) abgekehrten Seite der Halbleiterdiode (f> ein ■ /ahlungscmpfindiicher Detektor (8) ar.gcb-ach! ist.
und dall der Diodenlaser (6) ütv;r eleklro-nxchanische Mittel (45, 46. 47 bzw 55, 56, 57) zur I mwandlung eines periodischen elektrischen Signals in eine periodische räumliche Auslenkung in einer .'ur tbenc des Informationsträgers senkre.hlen Richtung (X) oder in einer /ur Spurrichtung O > senkrechten unu /ur F.bene des Aufzeichnungsträgers parallelen Richtung (/.) periodisch oszillierend verschoben wird

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gükeriR-zeichnet, u.ili das aus mindestens einer solchen Halbleiterdiode (6) bestehende I aser-Deiektor-System periodisch oszillierend verschoben wird

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß elektromechanische Antriebsmittei (55. 56, 57) zur periodischen Verschiebung der Laser-Deiektor-F.inheil in der Richtung der optischen AchS2 des Objektiv systems (7) vorhanden sind, wobei die Frequenz der Verschiebung erheblich niedriger als die Frequenz ist. die der mittleren Raumfrequenz der Deiaiis ty. 1) in der in'ornuiiiunvuiuRiui entspricht, während die Amplitude der Verschiebung kleiner als die Tiefenschärfe des Objektivsystems ist. und dall in einer elektronischen Schaltung zur Verarbeitung des vom Diodenlaser (6) gelieferten Signals ein Filter zum Ableiten eines Niederfrequcnzsignals vorhanden Ist, das zu einem Steuersignal (SO verarbeitet wird, das elektromechanischen Mitteln zur Nachregelung der zeitlich ausgemittelten Lage des Laspr-Detekior-Systems längs der optischen Achse zugeführt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Laser-Detektor-System (6) MIttel zur Umwandlung eines periodischen elektrischen Signals (24) in eine periodische Verschiebung des Auslesestrahls (b) effektiv quer zu der Spunichiung nit einer den Durchmesser des Auslescstrahls unterschreitenden Amplitude und mit einer Frequenz enthält, die erheblich niedriger als die Frequenz ist. die der mittleren Raumfrequenz der Details Cs. t) in der Informationsstruktur entspricht, und daß in einer elektronischen Schaltung (9) zur Verarbeitung des von dem Diodenlaser (6) gelieferten Signals (S) ein Filter (26) zur Abtrennung eines Niederfrequenzsignals angeordnet ist. das zu einem Steuersignal (S₁) verarbeitet wird, das elektromechanischen Mitteln (45, 46. 47) zur Nachregelung der zeitlich ausgemittelten Lage des Auslesellecks (V > in bezug auf eine auszulesende Spur (3) zugeführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2. 3 oder 4. in der sowohl das von dem Diodenlaser (6) emittierte Strahlungsbündel (b) periodisch verschoben als auch die Lage der Laser-Detektor-Einheit längs der optischen Achse periodisch verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Änderungen darstellenden Zeitfunktionen gegeben sind durch: ρ (J-1) und ρ (nf ■ 1 + π/2), wobei /> eine periodische Funktion darstellt, /die Frequenz ist, mit der eine der Änderungen verläuft, und n =!. 2 usw ist.

6. Optische Ausleseeinheit für eine Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da'¹ diese Einheit auä einem hohlz.ylindris(.hen Körper (100) besteht, in dem die Laser-Üetekior-Einheii (101) und das Objektivsysiem (106, 107, 108) angeordnet sind, und daß dieser Körper auf der Außenseite mit elektromechanischen Mitteln <80, 85. 88, 89, 90) /ur Nachregelung der Lage dieses Körpers in seiner Längsrichtun» und/oder in mindestens einer von zwei zueinander senkrechten und senkrecht auf der Längsrchtung stehenden Richtungen versehen ist. wobei die von den optoelektronischen Mitteln gelieferten Regeistanale (Sr. St. Si) den elektromechanischen Mitteln zugeführt werden.

7. Optische Ausleseeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dali das Objektivsystem ein hemisymmeirlsches System ist un-i aus einer ersten (106) und einer zweiten einfachen Liiise (108) mit asphärischen Oberflächen besieht

8. Optische Ausleseeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (106) und die zweite Linse ;1O8) einander gleich sind, und daß die erste Linse eine kollimierende Linse ist.

9. Optische Ausleseeinheit nach Anspruch " uder 8. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten

(106) und der zweiten Linse (108) eine Korrekturlinse

(107) vorhanden ist. mit deren Hilfe der Astigmatismus der von dem Diodenlaser emittierten Strahlung größtenteils ausgeglichen wird

10 Optische Ausleseeinheil nach Anspruch 9, dadurch ?s^l.er;r.;e!i:hne'.. '»»'* <»<· Ki.rrekturlinse (107) eine Nullinse ist. deren optische Achse einen dem Astigmatismus des D'odenlasers angepaßten Winkel mit der optischen Achse des durch die erste und die zweite Linse gebildeten Systems einschließt

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum berührungslosen optischen Auslesen von Information, weiche auf einem sich lelatlv zur Ausleseeinheit bewegenden Informationsträger in Form einer strahlunesre-

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flektierenden und spurförmlg angeordneten Informationsstruktur aufgezeichnet ist, mit einer Ausleseeinheit, weiche em Linsensystem zum Fokussieren eines Auslesestrahls auf die Informationsstruktur und ein System aus mindestens einem Laser zur Erzeugung eines Ausle-E sebündels und einem optischen Detektor zum Auslesen S'der Information enthält, wobei durch Zusammenwirken !,der Systeme der Ausleseeinheit der Fokussierungstleck ;nit Hilfe etektromechanischer Mittel periodisch oszillierend verschoben wrd.

J Unter einer optischen Ausleseeinheit ist das Ganze der |: Mittel zu verstehen, die dafür sorgen, daß ein Auslese- |- strahl erzeugt wird, daß dieser Strahl zu einem Auslesef fleck mit den gewünschten Abmessungen 2<:f die Informationsstruktur fokussiert wird und daß der ref .Harte ψ Auslesestrahl in ein elektrisches Signa! "mge··- -»-Kielt wird.

f Unter einer »spurförmig angeordneten^ '"l-.'-.nationsstruktur ist eine Struktur zu verstehe. . Jeren Informationsdelails gemäß konzentrische ouer scheinbar konzentrischen Spuren angeordnet b ' wobei diese letzteren Spuren zusammen eine ununterbrochene spiralförmige Spur bilden

Ein Diodenlaser hat die Eigenschaften, daß der Ouotient der Spannung über und des Stroms durch den üiodenlaser bei einem bestimmten Strom (nachstehend kurz als der elektrische Widerstand des Diodenlasers bezeichnet) und die Strahlungsintensität, die der Diodenlaser bei einem bestimmten Strom emittiert, sich in Abhängigkeit von der ausgelesenen Information ändern.

Information, wie ein Farbfernsehprogramm, kann in einem Aufzeichnungsträger in einer spurförmigen Informationsstruktur gespeichert werden, wobei die Spuren eine Vielzahl von Gebieten abwechselnd mit Zwischengebieten enthalten. Die Information kann in der Raumfrequenz der Gebiete und den Längen der Gebiete kodiert jg sein.

Die Gebiete können sich optisch von den Zv. ischenge bieten dadurch unterscheiden, daß sie z. B. einen anderen Absorptionskoeffizienten oder eine andere Phasentiefe aufweisen.

Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Informationsstruklur eine reflektierende Struktur ist, d. h., wenn die Gebieie strahlungsabsorbierend und die Zwischengebiete strahlungsreflektierend sind, oder wenn die Gebiete und die Zwischengebiete beide reflektierend s.nd. aber auf verscniedenen Tiefen in dem Aufzeichnungsträger liegen. Dann durchlaufen nämlich der von der Strahlungsquelle emittierte unmodulierte Ausiesestrahl und der von der Informationsstruktur reflektierte modulierte Auslesestrahl größtenteils denselben optischen Weg, so daß gegenseitige Schwingungen der in dem gemeinsamen Strahlungsweg angebrachten optischen Elemente nahezu das ausgelesene Signal nicht beeinflussen.

Beim Auslesen eines siranlungsreflektierenden Auf-7eichnunesträgers mit Fülle eines Gaslasers, wie eines Helium-Neon-Lasers, muli der modulierte Auslesestrahi auf einen sich außerhalb des gemeinsamen Strahlungsweges befindenden strahlungsempfindlich·-^ Detektor gerichtet werden. Dazu kann in dem gemeinsamen Strah-Jungsweg z. B. ein halbdurchlässige' Spiegel angeordnet sein. Dann wird aber, abgesehen von Absorptions- und Reflexionsverlusten in dem optischen Weg, z. B. nur 25% der von der Quelle emittierten Strahlung für das Auslesen benutzt. Weiter muß bei Anwendung eines Gaslasers ^fi5 dafür gesorgt werden, daß keine Rückkopplung modulierter Strahlung auf den Laser stattfinden kann, well dann wegen der großen Kohärenzlänge des Laserstrahls unerwünschte Schwankungen in dem Ausiesestrahl auftreten können. Dadurch müssen zusätzliche Maßnahmen getroffen werden. Z. B. muß der halbdurchlässige Spiegel durch ein teueres polarisationsempfindliches Teilprisma ersetzt und muß zwischen diesem Prisma und dem Aufzeichnungsträger eine λ/4-Platte angeordnet werden.

In der deutschen Auslegeschrift 22 44 119 wird vorgeschlagen, einen Aufzeichnungsträger mit einem Halbleiter-Diodenlaser auszulesen. Dabei wird die Tatsache benutzt, daß, wenn das von dem üiodenlaser emittierte Strahlungsbündel von dem Aufzeichnungsträger zu dem Diodenlaser reflektiert wird, die Intensität des emittierten Laserstrahls und der elektrische Widerstand des Oiodenlasers zunehmen. Beim Abtasten einer Spur eines Aufzeichnungsträgers mit einem derartigen Laserstrahl ändern sich die genannte Intensität und der genannte elektrische Widerstand entsprechend der Reihenfolge von Gebieten und Zw ischengebieten in der betreffenden Spur. Der Aufzeichnungsträger kann dann ohne Anwendung eines gesonderten Detektors ausgelesen werden. Ein Strahlenteilerelement ist nicht mehr erforderlich, und die Auslest-vorrichiung kann eirv einfache Bauart aufweisen.

Lm sehr kleine Inforrnationsdetails. / B. in der Größenordnung von 1 μηι, auslesen zu können, muli der Auslesestrahl nach wie vor stets scharf aut die Inlorniationsstrukiur fokussiert sein. Ferner muß dafür gesorgt werden, daß die Mitte ües Ausleseftecks stets mit der Mitte einer auszulesenden Spur zusammenfällt In der Vorrichtung nach der DE-(JS 22 44 119 Wt der Diodenlaser dazu auf einer Kufe befestigt, die durch in den Aufzeichnungsträger geprellte Nuten gezogen wi.d. Kine derartige mechanische Führung weist den Nachteil auf. daß der Aufzeichnungsträger sich abnutzt. Außerdem kann mit der Anordnung nach der DL-OS 22 44 119 der Durchmesser ues ^usleseilc-ks nicht genügend klein gemacht werden, so daß das Auflösungsvermögen nicht genügend groß ist. um Infonnalionsdetails in der Größenordnung von Mikrons auszulesen

Die Lrfindung be/weckt. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art /u schaffen, die die zuletzt genannten Nachteile nicht aufweist, ein besonders genaues Auslesen gcsidiici und einfach auigcbuii! hl. Die Vorrichtung nach der Frlindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl als Lichtquelle /ur Fr/cugung des Auslesebündcls als auth /ur LrSassung 'Je^ vom Irformaiionsträger an der Informationssiruktur reflektierten Lichtes mindestens eine spezielle Halbleiterdiode verwendet wird, in die die reflektiert Strahlung zurückkehrt, wobei entweder die Halbleiterdiode in .in siih bekannte Weise gleichzeitig auch die Funktion eines Suahlungs-Detektors besitzt, welche Funkiio'i über den sich bei der Bestrahlung jndernden Innenwiderstand der Halbleiterdiode i'nd über eine Schaltung zur Messung dieses Widerstandes realisiert wiru. oder wobei auf der vom Aufzeichnungsträger abgekehrten Seite der HiilbleiterüiuUc ein airahSungvcnir.iir.cüichsr iietsktor anivhnirhi ist. und daß der Diodenlaser über elektromeciunische Mittel zur LmwctndJung eines periodischen elektrischen Signals in eine pe .odische räumliche Auslenkung in einer zur Lhene des Informationsträgers senkrechten Richtung oder in einer zur Spurrichtung senkrechlen un<i zur Ebene des Aufzeichnungsträgers parallelen Richtung periodisch oszillierend verschoben wird.

Die von der Strahlungsquelle-Deiektor-Einhelt gelieferten Signale, die eine Anzeige über die genannten Abweichungen angeben, -verden zu Signalen zur Nachregelung auf an sich bekannte Weise der Lage des Ausle-

scflecks In bezug :iuf die auszulesende Spur bzw. auf die Fokusslerungsebene des Objeklivsystcms vcrarbellct.

Beim Auslesen des Aufzeichnungsträgers kommt der Auslesckopf nicht mil del Informatlonssiruktur In Kontakt. Diese Struktur kann dann unter eitler transparenten Schutzschicht liegen, wodurch die Auslesung für Staubteilchen. Fingerabdrucke und Kratzer unempfindlich ist.

Für eine Auflesevorrichtung, In der ein Gaslaser als Strahlungsquelle verwende! wird, hat die Anmelderin bereits dnc Anzahl von Verfahren zum Detektieren von Lagenlehlern des Ausleseflecks In bezug auf eine auszulesende Spur (/ B in der I)BP 23 20 477) unü /um Delektieren von Abweichungen /wischen der Soll- und der !silage der i okussterungsebene (/ B In der DBP 23 21 "2*1 vorgeschlagen Die nach diesen Verlahren ubgel.-iieten Steuersignale können wie gefunden wurde, von Andeiungen In der Richtung und der Intensität des Auslescsir.ihls beeinflußt werden, die Infolge der Rückkopplung des modulierten Auslesestrahls auf die Strahlungsquelle, .lultreien können J)Ie Irequen/en dieser optischen Aniicrungcn liegen rt.imlich In der Nähe der I rcquen/en der gewünschten Regelsignale Insbesondere /um I rh.ilten guter Kegclslgnale müssen zusätzliche Maßnahmen gel rillen werden, um die Rockkopplung zu vermeiden In der Vorrichtung nach der vorliegenden tflinuune wird sowohl /um Auslesen der Information als auch /um Ableiten von Regelsign.ilen die .iul den Diodenlaser rückgekoppelte Strahlung benutzt Das obengenannte Problem der optischen Änderungen ergibt sich dann nicht

/um Detektieren eines !..igenfehlers des Auslescflecks in be/ug .iul eine auszulesende Spur kann eine Vorrichtung nach der t rllndung dadurch gekennzeichnet sein, daß die I .iser-Detektnr-Linheit Mittel zur Umwandlung eines periodischen elektrischen Signals in eine periodisehen Verschiebung des Ausleseflecks quer zu der Spurrichtuni! mit einer den Durchmesser des Auslesestrahls unterschreitenden Amplitude und mit einer die Frequenz, die der mittleren Raumfrequenz der Details der Inlnrm.iiionssiruktur entspr'cht. erheblich unterschrei· lcnd--n f requen/ enthält, und daß in einer elektronischen Si.h,;luing /ur Verarbeitung des von dem Diodenlaser gelieferten Signals ein I ilter angeordnet ist. mit dessen HiIIe ein niederirequentes Signal abgetrennt wird, das zu einem Steuersignal verarbeitet wird, d^s elekirumechanisehen Mitteln /ur Nachregelung der zeillich ausgemiitelten Lage des Ausleseflecks in bezug auf eine auszulesende Spur zugeführt wird

In sei bemerkt, daß es aus der Dl-AS 12 82 211 an sich hekannt ist. ein von einem Üiodenlaser geliefertes Ssr.thlungshündel /u verschieben. In diesem Falle wird aber der I .iM.Tstr.ihl nicht auf den Diodenlaser rückgekoppelt, si» daß der Diodenlaser nicht als Detektor verwende* wird Die Verschiebung des Laserstrahls wird ni«.ht il.i/u beoui/t. beim Auslesen eines Aufzeiehnungsträgers f.dgenlehler des Auslesestrahls zu detektieren. In der DI-AS 12 82 211 werden keine Einzelheiten über die Amplitude unü die Frequenz der Strahlversehiebung gegeben

Zurr* Detektieren einer Abweichung zwischen der Ist- und der Sollage der Fokussierungsebene des Objektivsvstems kann eine Vorrichtung nach der Erfindung wetter dadurch gekennzeichnet sein, daß elektromechanische Antriebsmittel zur periodischen Verschiebung der Laser-Detektor-Einheit in Richtung der optischen Achse des Objektivsystems vorgesehen sind, wobei die Frequenz der Verschiebung erheblich niedriger als die Frequenz ;st. die der mittleren Raumfrequenz der Details in der Informationsstruktur entspricht, wahrend die Amplitude der Verschiebung kleiner als die Tiefenschärfe des ObjektIvsystems ist, und daß In einer elektronischen Schaltung zur Verarbeitung des von dem Diodenlaser gelieferten Signals ein Filter angeordnet lsi. mit dessen Hilfe ein niederfrequentes Signal abgeleitet wird, das zu einem Steuersignal verarbeitet wird, das elektromechanischen Mitteln zur Nachregelung der¹ Zeltlich äusgeriilttel·' ten Lage der Laser-Detdklor-Elnhelt erttlartg der optischen Achse zugeführt wird.

Es sei bemerkt, daß es aus der US-PS 36 73 412 an sich bekannt Ist. einen Auslesefleck entlang der optischen Achse beim Auslesen eines optischen Aufzeichnungsträgers schwingen zu lassen Dabei wird aber ein zusätzlicher Im Lichtweg angebrachter schwingender Spiegel verwendet Welter wird nicht eine Laser-Detektor-Elnhelt. sondern es werden gesonderte Strahlungsquellen und ein gesonderter Detektor verwendet. Außerdem wird der Aufzeichnungsträger in Durchsicht und nicht In Reflexion ausgelesen

Eine Vorrichtung nach der Erfindung, in der sowohl das vom Diodenlaser emittierte Strahlungsbündel periodisch verschoben als auch die Lage der Laser-Detektor-Einheit entlang der optischen Achse periodisch geändert wird, kann weiter dadurch gekennzeichnet sein, daß die Zeilfunktionen, die die Änderungen darstellen, gegeben werden durch

pll ■ 1) und ρ InI ■ 1 + n/2).

wobei ρ eine periodische Funktion darstellt und /die Frequenz ist. mit der eine der Änderungen verläuft, während /; = I. 2 usw. ist.

Wenn zum Detektieren eines Lagenfehlers des Ausleseflecks in bezug auf eine auszulesende Spur und eines Fokussierungsfehlers eine Vorrichtung nach der Erfindung benutzt wird, kann die optische Ausleseeinheit eine sehr einfache Bauart aufweisen. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung besteht diese optische Ausleseeinheit aus einem hohlzylindrischen Körper. In dem die Laser-Detektor-Einheit und das Objektivsystem angebracht sind, und Ist dieser Körper auf der Außenseite mit elektromechanischen Mitteln zur Nachregelung der Lage dieses Körpers in seiner Längsrichtung und/oder in mindestens einer von zwei zueinander senkrechten und senkrecht auf der Längsrichtung stehenden Richtungen versehen, wobei die von den optoelektronischen Mitteln gelieferten Regelsignale den elektromechanischen Mitteln zugeführt werden.

Einem Objektivsystem für eine optische Ausleseeinheit nach der Erfindung werden hohe Anforderungen gestellt. Die numerische Apertur dieses Systems muß groß und das System muß optisch gut korrigiert sein. Lim diesen Anforderungen entgegenzukommen, ist eine Ausleseeinheit nach der Erfindung weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Objektivsystem ein hemisymmetrisches System ist und aus einer ersten und einer zweiten einfachen Linse mit asphärischen Oberflächen besteht. Unter dem Ausdruck »hemisymmetrisch« ist zu verstehen, daß die Parameter, wie die Krümmungsradien der Linsenoberflächen oder das Ausmaß der Asphärizität dieser Oberflächen, der einen Linse um einen Faktor gleich dem Vergrößerungsfaktor des Linsensystems von den Parametern der anderen Linse verschieden sind. Ein derartiges Linsensystem ist herstellungslechnisch besonders vorteilhaft.

Wenn die Abmessung der ausstrahlenden Oberfläche eines Diodenlasers nicht größer als die gewünschte Abmessung des Ausleseflecks Ist. können die Linsen

sogar Identisch sein, so daß die Herstellung des Linsensystems noch einfacher wird.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigt

Flg. 1 eine bekannte Auslesevorrichtung, In der ein Diodenlaser als Strahlungsquelle verwendet wird;

Flg.2 eine bekannte Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers:

Flg. 3 ^iie bekannte Ausführungsform eines Dlodeniasers:

FIg 4 die Welse. In der die Änderung In einem Diodenlaser gemessen werden kann.

F Ig S das In der Vorrichtung nach F Ig. 3 angewandte Prinzip:

Hg. 6 eine Ausführungsform der Mittel zur Nachregelung der Lage des Diodenlasers In einer Richtung quer zu der Spurrichtung.

FIg 7 das In einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung angewandte Prinzip;

Flg. 8 eine Ausführungsform der Mittel zur Bewegung des Dlodenfasers in axialer Richtung:

Hg 9 und 10 eine Vorrichtung zur Bewegung einer optischen Ausleseeinheit In axialer Richtung und in der Querrichtung und

Hg. II einen Schnitt durch eine optische Ausleseeinhell nach der Erfindung

Mit dem Koordinatensystem XYZ ist angegeben, welche Ansichten der Ausleseeinheit oder der einzelnen Elemente In den Figuren dargestellt sind. Die Jf-Richlung ist dabei die Richtung des Auslesestrahles, die ^-Richtung M ist die ,purrlchlung, und die Z-Achse ist radial gerichtet.

In Fig. 1 ist ein Aufzeichnungsträger, der beispielsweise hier scheibenförm'g und rund ist. In radialem Schnitt dargestellt. Eine Unteransicht dieses Aufzeichnungsträgers zeigt Fig. 2. Die Information kann In einer J5 spiralförmigen Spur angebracht sein, die aus einer Vielzahl scheinbar konzentrischer Teilspuren 3 aufgebaut ist. die steh je über eine Umdrehung auf dem Aufzeichnungsträger erstrecken. Jede Teilspur enthält eine Vielzahl von Gebieten g in Abwechslung mit Zwischengeble- ·*ο ten /. wobei die Information in den Längen der Gebiete und der Zwischertgeh'ete festgelegt sein kann. Die Gebiete üben einen anderen Einfluß auf einen Auslesestrahl als die Zwischengebiete aus. Die Welse, in der die Information in den Spuren festgelegt sein kann, 1st für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich und wird daher nicht näher beschrieben. Die Fläche 2 der Spuren kann auf der Vorderseite des Aufzeichungsträgers liegen. Es ist aber auch möglich, daß. wie In Fig. I dargestellt ist, sich die Informationsstruktur auf der Rückseite des Aufzeichnungsträgers befindet, so daß der Aufzeichnungsträger selbst als Schutzschicht verwendet wird. Die Art der gespeicherten Information ist für die vorliegende Erfindung auch nicht von wesentlicher 3edeutung: es kann sich um ein Farbfersehprogramm oder um eine SS andere Information handeln.

Der Aufzeichnungsträger wird ven einem Strahlungsbündel b ausgelesen, das von einem Halbleiterdiodenlaser 6 herrührt. Von einem Objektivsystem, das der Einfachheit halber durch eine einzige Linse 7 dargestellt ist. wird das Bündel b zu einem Auslesefleck V auf die Informationsstruklur fokussiert. Das von der Informatlonsstruklur reflektierte StrahlungsbQndel durchläuft das Objektivsystem zum zweiten Male und tritt In den Diodenlaser sin. Das Gbjektlvsystem kann derart gewählt sein, daß der Auslesefleck größer als die Breite einer Spur Ist. Abgesehen von den optischen Verlusten In der Auslesevorrichtung wird, wenn der Auslesestrahl auf ein Gebiet einfällt.

der Strahl größtenteils außerhalb der Apertur des O'ojektlvsysiems abgelenkt werden, so daß die Intansllät der zu dem Diodenlaser zurückkehrenden Strahlung erheblich abnimmt. Wenn der Auslesedeck außerhalb eines Gebietes auf die Informationsslruktur einfällt, kehrt der Auslesestrah! größtenteils zu dem ülodcnlaser zurück. Bei Drehung des Aufzeichnungsträgers 1 um dnc Welle 5, die durch die mittlere Öffnung 4 geführt Ist, wird der reflektierte Auslesestrahl In der Intensität entsprechend der Reihenfolge von Gebieten und Zwischengebieten In einer auszulesenden Spur moduliert. Der reflektierte Austesestrah! beeinflußt bestimmte Eigenschaften des Diodenlasers.

In Flg. 3 ist eine Ausführungsform eines derartigen Diodenlasers dargestellt Der Laser besteht aus zwei Schichten 10 und Il .ius / B. dem Mischkristall AIGaAs. wobei die Schicht IO p-leitend und die Schicht 11 η-leitend Ist Die Zwischenschicht 12 besteht ausz. B reinem GaAs Auf den Schichten 10 und 11 sind Elektroden 14 und 15 angebracht Der von uer Stromquelle 18 gelieferte Strom / durchläuft die Schichten 10. 12 und 11. An der Grenzfläche der Schichten 10 und 12 werden Elektronen In die Zwischenschicht 12 Inil/lert. In dieser Zwischenschicht findet Rekombination von Elektronen und Löchern statt, wobei Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 900 nm emittiert wird. Die Endflächen Io und 17 weisen einen geeigneten Reflexfonskoeffizlenlen auf. Die Strahlung wird von diesen Mächen wiederholte Male reflektiert Die verstärkte Strahlung oder die Laserstrahlung tritt durch die Flächen 16 und 17 heraus, wie mit den Pfeilen 19 und 20 angegeben ist.

Wie bereits bemerkt wurde, kehrt die von dem Aufzeichnungsträger reflektierte Strahlung /u dem Dlodenlaser6 zurück Unter gewissen Bedingungen wird die rückgekoppelte Strahlung eine weitere Strahlungsemission stimi Heren, 50 üaß die augenblicklich in den Richtungen 19 und 20 emittierte Strahlung durch die Information auf dem Aufzeichnungsträger bestimmt wird. In einer praktischen Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung hat sich herauigestellt. d.iß, wenn der Slrom / durch den Diodenlaser / B. etwas größer als ein Schwellwert war. die Intensität des emittierten Laserstrahls für den 1-all. daß der Laserstrahl außerhalb eines Gebietes auf den Aufzeichnungsträger einfiel, etwa zweimal größer als für den Fall war. in dem der Laserstrahl auf ein Gebiet einfiel. Fine wesentliche Bedingung für die Rückkopplungsauslesung is·, daß der Absland zwischen der Informationsstruklur und dem Diodenlaser größer als ein bestimmter Mindestwert ist. Nur in diesem Falle wird die optische Rückkopplung zu einer Änderung in der von dem Diodenljser emittierten Strahlung führen.

Zur Umwandlung der intensitätsänderuniien im Laserstrahl kann, wie in Fig I dargestelli ist. ein strahfunesempftndlicher Detektor 8, wie eine Photodiode, aul det von dem Aufzeichnungsträger abgekehrten Seite des Diodenlasers angebracht werden Das Signal S kann in einer bekannten elektronischen Schaltung, wie sie /. B. in »Philips Technical Review« 33. Nr 7, S. ISI-185 beschrieben ist, zu einem Informationssignal S, verarbeitet und dekodiert werden. Dieses Signal kann, wenn ein Fernsehprogramm auf dem Aufzeichnungsträger gespeichert Ist, mittels einer üblichen Fernsehempfangsvorrichtung 21 sichtbar und hörbar gemacht werden.

In Flg. 1 ist die Photodiode 8 als ein gesondertes Element dargestellt. Die Photodiode 8 kann aber mit dem Diodenlaser zu einem Ganzen integriert werden. Es ist welter nicht notwendig, daß Strahlung auf der Rückseite des Diodenlasers, d. h. In der Richtung 20 nach Fig. 3,

heraustritt. Der Diodenlaser künn derart ausgebildet sein, dali Strahlung außer in der Richtung 19 auch in einer Richtung quer oder schriig zu dieser Richtung heraustritt. Uiinn muli eine Photodiode 8 an der Seitenkante des diodcnlascrs 6 stau hinter diesem Laser angeordnet werden, s

j In Hg. 4 lsi beispielsweise angegeben, wie der Auf-

zclchniingstriigcr ausgelesen werden kann, ohne dali ein

strahlungsenipliiidllchcs lilemenl verwendet wird. Dabei wird bei einem konstanten Strom / die Änderung In der Spannung über dem Diodenlascr gemessen. In einer praktischen Ausl'ührungsform einer Vorrichtung nach der Lrllndung w.ir tier Unterschied /wischen den Diodcnspannungcu. die auliralen in tleni I alle. In ileni tier Laserstrahl außerhalb eines (jebictes aul tlie lnformationssirukiur einliel. unü in dem t alle, in ilcm der Laser- r> strahl aul ein debiel einfiel, ciu.t O.I V Diese Spannung kann über einen kopplungskondcnsaior 22 der elektrantstheii Schaltung! M zugeführt werden Die Spule 23 in Reihe mit der Stromquelle bililcl lür das aufgelesene Signal eine grolle Impedanz jti

Beim Auslesen des Aul/cichnungstragers niulJ tlalür gesnrgl werden, daß der Auslcselleck stets genau in be/ug auf eine -lus/ulescndo Spur ausgerichtet ist

Ls müssen also Mittel /um Detektieren eines Lage.ilchlers des Auslcscllccks in bc/ug aul die auszulesende :i Spur vorhanden sein, fin l.agcnlehler kann nach dem der Lrfindung zugrunde liegenden l'rin/ip auf dynamische Weise detektion werden, wenn der Auslcscflcck periodisch und quer /u der Spurrichtung bewegt wird Die Amplitude der periodischen Bewegung muH dabei in kleiner als die Breite der Spur sein, so dali der Auslcsestrahl stets einen genügend großen Teil der Spur »siehK. In der Vorrichtung nach der I rlindung muli der Auslcsellcck periodisch um eine mittlere I age herum verschoben werden, wobei die Amplitude der Verschiebung ;'. / B nur 0.1 μπι ist

Durtli die periodische Verschiebung des Auslescllecks quer /ti der Npurrichlung weist der Auslescstrahl bei Kolatum des \ul/eichnungstr;igers außer einer llochlreiiut-nznitu1ulation inlolge der Reihenfolge von Cichielen und /w ischeniicbietcn in einer Spur auch eine Niederire· quen/niodiilalion aul In 1 tg 5 ist diese zusätzliche Modulation, die nun annahmeweise sinusförmig Ist. daruesielli Bei einer niederfrequenter! Auslösung, d. h.. wenn die ein/einen Gebiete nicht gesondert ausgelesen f» werden, verhüll sich eine aus Grübchen aufgebaute Spur wie eine Rinne in dem Auf/cichnungMrägcr. die ilic Strahlung teilweise außerhalb des ()biektivs> stems ablenkt Wenn der Austesefleck nicht in der Querrichtung r schwingen wurde, kann der Verlauf des Signals als ίο I unkiion der I ape des Ausleseflccks mit der Kurve 411 ;ini:ei.^reben werden Die Lage r„ isi die Mitte einer bestimmten Spur and die lage r| und r· sind die Mitten der benachbarten Spuren, r, und r₄ sind 1 age η halbwegs /wischen zwei Spuren In 1 ig 7 kann die periodische v"> Bewegung des Auslescflecks durch die Kurve 41 dargestellt werden Die Achsen r sind /eilachsen

Schwankt der Ausleseflcck um die Lage r₄. d. h. dali die mittlere t age des Auslescflccks eine Abweichung nach rechts in Be/ug auf die Mille einer auszulesenden t>0 Spur aufweist, so ist das Ausgangssignal des Diodcnlascrs mil dem Niederfrequenzsignal 42 moduliert. Wenn der Auslesefleck um die 1 agc r,. schwankt, ist das Ausgangssignal mit dem Niederfrequcn/signal 43 moduliert. Die Frequenz der Signale 42 und 43 ist gleich der Fre ■>> quenz, mit der der Auslcscflcck schwankt. Wenn die miniere Lage Ucs Auslescflccks mil der Mill*· der auszulesenden Spur (der I agc r„ in I ig. 5) zusammenfällt, lsi das Ausgangssignal des Diodenlasers ml), dem Signal 44 moduliert, das eine kleine Amplitude und eine Frequenz aufweist, die gleich dem Zweifachen der Frequenz der Signale 42 und 43 Ist.

Wenn das Ausgangssignal des Diodenlasers eine Komponente mit einer Frequenz gleich der Frequenz, mit der der Auslesefleck schwankt, enthält. Ist ersichtlich, daß der Auslesefleck nicht gut In bezug auf die auszulesende Spur positioniert Ist. Durch Vergleich der Phase der Niederfrequenzkomponente mit der Phase des Steuersignals, mit dem der Auslesefleck oszilliert wird, kann die Richtung einer Abweichung bestimmt werden

Für die Nachregelung kann der Diodenlaser ζ B mti Hilfe einer Spule in einem Magnetfeld angetrieben werden, wie in I ig 6 dargestellt ist In dieser Figur ist der Laserstrahl b zu dem Leser hin gerichtet Der Diodcnlaser ist in einem Halter 45 befestigt, der eine Antrieosspule 46 iriigl 47 bezeichnet einen Dauermagnet und 4ό und 49 bezeichnen Federn Das für den Ausgang benutzte Signal S, wird der Antriebsspule 46 zugeführt Dadurch kann der Halter 45 und somit der Diodenlaser 6 über einen bestimmten Abstand axial verschoben werden, wahrend die Federn eine Verschiebung in der A- oder ) -Richtung nahezu völlig verhindern

Hin Diodenlaser ist ein kleines und leichtes tlement. so daß die Antriebsvorrichtung nach F Ig (· klein und leicht gehallen werden kann

Die periodische Bewegung des \usleseflecks quer zu der Spurrlchlung kann nach der Gründung dadurch erhalten werden, dall man den Diodenlaser selber in der Z-Richlung schwingen laut Diese Schwingung könnte dadurch erzeugt werden, daß in der Vorrichtung nach Fig 6 der Antriebsspule 46 ein derartiges periodisches Signal zugeführt wird, dali der IKiller 45 in Schwingung versetzt wird /um Vbleiten eines 1 jgenlehlers de* Auslescflecks in be/ug auf die Mille einer .suszuleseiiden Spur wird dann die Phase der Niederirequen/komponcnlc des Ausgangssignals S mit der Phase der periodischen Bewegung des Auslcseflecks verglichen.

Slat« elektromagnetischer Hemente können zum Ifischwingungsvcrsetzen des Ausle-seflecks quer zu der Spurrichlung oder zur Nachregelung tier L-jpe des Auslesefleeks in bezug auf eine auszulesende Spur auch elckiro-siriktive Hemente Anwendung finden.

I-.ine weitere Bedingung für ein gutes Auslesen des Aurzeichnungsträgers ist. daß der Auslesestrahl b stets scharf auf die Fläche der Informationsstruktur fokussiert sein muß. Wäre dies nicht der Fall, so würde die Modulationsiiefe des ausgelesenen Hochfrequen/slgnals abnehmen und könnte Übersprechen zwischen den benachbarten Spuren auftreten. Nach der Erfindung enthält die Lascr-üetektor-tinheit optoelektronische Mitlei /um Ableiten eines Signals, das eine Anzeige über das Ausmail der Fokussierung gibt, so daß mit Hilfe dieses Signals die Fokussierung nachgercgelt werden kann.

Lnisprechend dem beschriebenen Verfahren zum Detekiieren von Lagcnfehlern des Ausleseflecks in bezug auf die Mitte einer auszulesenden Spur kann zum Delektieren von Fokussierungsfehlern die Fokussierungsebene periodisch verschoben werden. Die Frequenz (z. B. 50 kHz) der Verschiebung ist erheblich niedriger als die Frequenz, die der mittleren Raumfrequenz (z. B. Iff". m ') der Information auf dem Aufzeichnungsträger entspricht, während die Amplitude (7. B. 0.1 μπι) der Verschiebung kleiner als die Tiefenschärfe des Objektivsystems ist.

Durch die periodische Verschiebung der Fokussierungsebene wird die Modulationsliefe des vom Diodenla-

ser t'eüeferten Signals S sich periodisch mit niedriger Frequenz ändern. Beir·, Fehlen der periodischen Änderung kann der Verlauf dieses Signals S als Funktion der Fokussierung durch die Kurve SO in Hg. 7 dargestellt werden. Der Punkt Fn gibt die Situation an. In der der A -slescstrahl durchschnittlich scharf auf eine Spur fokussiert Ist. Der Punkt F\ entspricht der Situation, in der hinter der Ebene der Infornialionsstruklur fokussiert Ist. und der Punkt F₂ entspricht der Situation« in der vor der Ebene der Informatlorisstruktur fokussiert 1st. Die periodische Änderung der Fokussierung kann durch die Kurve 51 dargestellt werden. Die Achsen I sind wieder Zeltdchsen Durch die periodische Änderung der Fokussierung (rill im Ausgangssignal S des Diodenlasers eine Niederfrequenzkomponente auf. <Jie einen Verlauf nach einer der Kurven 52. 53 und 54 aufweist 7", ist die Periode üer Defokussierung. Die Slgnalkumponente nach der Kurve i-4. die .iiifirlli. wenn der 'Vuslescslruhl zeitlich durthschnilllich gui fokussiert lsi. wclsi eine Frequenz iiul. «.lic gleich dem Zweifachen der r requen/ Ist. mil uer die Fokussierung geänden wirU Die Signalkomponenten nach den Kurven 52 und 53 weisen die gleiche frequenz wie die Änderurfj der Fokussierung auf. aber Öle Phasen dieser Komponenten sind gegeneinander über 180" verschoben.

Durch eine phasenempfindliche Detektion entsprechend dem beschriebenen Verfahren zum Detektieren von Lagenfehlern des Ausleseflecks in bezug auf die Mitte einer auszulesenden Spur kann festgestellt werden, ob der Auslesesirahl durchschnittlich gut fokussiert Ist und in welcher Richtung eine etwaige Abweichung auftritt Dazu wird in einer Schaltung uie Phase der Niederfrequenzkomponente des Signals 5 mit der Phase der periodischen Defokussierung verglichen. Am Ausgang der Schaltung 27 wird ein Signal S, erhalten, mit dem die Fokussierung nachgeregelt werden kann.

Die periodische Änderung in der Fokussierung kann dadurch erhalten werden, daß man den Diodenlaser längs der optischen Achse schwingen läßt. Dazu kann z. B. ein Magnetsystem, das in Fig. 8 im Querschnitt dargestellt ist. benutzt werden. In Fig. 8 tritt der Laserstrahl gemäß der Richtung 19 aus. Die Elemente 55, 56, 57, 58 und 59 entsprechen den Elementen 45, 46, 47, 48 und 49 der Fig. 6. Die Antriebsspule wird mit einem Wechselstrom von z. B. 50 kHz und mit einer kleinen Amplitude erregt, derart, daß die Ebene, in der der Auslesesirahl fokussiert wird, über einige Zehntel eines Mikrons in der A'-Richtung verschoben wird.

Zur Korrektur der mittleren Lage der Fokussierungsebene mit Hilfe des Signals S₁ könnte mit Hilfe eines •Vlagnetsystems die Brennweite des Objektivsystems nachgeregelt oder das Objektivsystem verschoben werden. Vorzugsweise wird aber zur Einstellung der mittleren Lage der Fokussierungsebene die Lage längs der optischen Achse des Diodenteers dadurch eingestellt, daß in einer Anordnung der in Fig. 8 dargestellten Art der Erregungsspule 46 ein zu 5, proportionaler Strom zugeführt wird.

Statt elektromagnetischer Elemente können auch elektrostriktive Elemente zuir periodischen Defokussierung des Auslesestrahls oder zur Nachregelung der mittleren Lage der Fokussierungsebene verwende werden.

Bei Kombination der beschriebenen Verfahren zum Detektieren der Lage des Ausleseflecks und der Lage der Fokussierungsebene in einer einzigen Auslesevorrichtung treten im Ausgangssignal des Diodenlasers zwei Niederfrequenzkomponenten auf. Um diese Komponenten In genügendem Maße voneinander unterscheiden zu können, könnlen die Frequenzen, mit der der Auslesefleck In der Ebene der Spuren bzw. senkrecht zu der Ebene cU.r Spuren schwingt, sehr verschieden gewühlt weruen, und zwar derart, daß die Signale voneinander keine höheren Harmonischen enthalten. Dies würde bedeuten, daß die Frequenz eines Regelsignals hoch sein müßte. Außerdem müßten dann zwei Signalgeneratoren verwendet werden. Bsi einer Vorrichtung nach der Erfindung können aber die beiden Schwingungen die gleiche Frequenz aufwel-

lo sen.

, Denn sowohl beim Bestimmen eines Fokusslerungsfehlers als auch beim Bestimmen eines Fehlers In der Lage des Ausleseflecks in bezug auf die Mitte einer auszulesenden Spur wird eine Niederfrequenzkomponente

ι¹) im Ausgangssignal i des Diodenlasers mit einem Bezugssignal verglichen. Das Bezugssignal wird durch dh. Bewegung des Diodenlaser^ längs der optischen Acnse bzw. durch die Bewegung ties ^uslescflecks quer zu der Spurrichiunii bestimmt Die Nicderfrequenzkomponenlen können zu ihrem zugehörigen Bezugssignal nur gleichphasig oder gcgenphasig sein. Wenn nun die Phasen der Bezuussigmile gegeneinander über 90" verschoben sind, sind die Niederfrequenzkomponcnien in genügendem Maße voneinander getrennt und können die

1*· Bezugssignalc die ^ieis. hc Frequenz aulweisen Vk Bezugssignak können d.inn von einem Signalgenerator gelieferi werden, wobei die Phase uines der Bezugssigniile über 90 gegen die Phase des anderen Bezugssignals verschoben isv

Wie bereiis bemerkt wurde, ergib! die Rückkopplungsauslesung den Vorteil, daß die optische Ausleseeinheit eine sehr einfache Bauart aulv.cisU μ-undsä'.zllch enthält diese Einheit nur eine Slrahlunusquelle-Deteklor-hinheit und ein Objektivsystem Indem üie obenbeschriebenen

J5 Verlahren zum Ableiten der Regelsignale benutzt werden, brauchen keine zusätzlichen Elemente der Ausleseeinheit hinzugefügt zu werden. Die ganze optische Ausleseeinheil kann dann .ms nicht mehr als einem kleinen Rohr mit einer Länge von ζ B. 60 mm und einem Durchmesser von z. B 20 mm bestehen Dieses Rohr ist dann imstande, sowohl das Hochfrequenzinformationssignal als auch die Regelsignale zu liefern.

Zum Auslesen einer einzigen Spur eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers wird der Träger um seinen eigenen Mittelpunkt gedreht Zum reihenmäßigen Auslesen aller Spuren kann das Rohr in radialer R'.htung in bezug auf den Aufzeichnungsträger bewegt werden. Dazu kann ein Halter, in dem das Rohr bewegbar angeordnet ist. mit einem Schlittenantrieb verbunden sein, wie er in »Philips Technical Review«. 33. (1973) Nr. 7, S. 178 bis 180 beschrieben ist. Die Feineinstellung der Lage des Ausleseflecks in be ug auf eine auszulesende Spur und die Nachregelung der Fokussierung des Auslesestrahls können dann dadurch erzielt werden, daü das Rohr in seinem Halter in einer Richtung quer zu der Längsrichtung und in der Längsrichtung bewegt wird, wobei z. B. mit einer Genauigkeit von 0,5 um fokussiert und mit einer Genauigkeit von 0,1 μηι positioniert werden kann. Dazu könnte das Rohr auf der Außenseite mit elektromechanischen Antriebsmitteln versehen sein, in Fig. 11 ist ein Schnitt durch das Rohr nach der Erfindung dargestellt.

Zur Verschiebung des Rohres in seiner Längsrichtung kann das Rohr in einem dem nach Fig. 8 analogen Magnetsystem angebracht sein, wobei dann an der Stelle des Diodenlasers 6 das in Fig. 11 dargestellte Rohr 100 angeordnet ist. Der Spule 56 wird dann das Signal S₁ zugeführt.

Die Verschiebung des Rohres in der Querrichtung kann mit Hilfe eines Magnetsystems erhalten werden, das dem nach F i g. 6 analog ist, wobei dann an der Stelle des Diodenlasers 6 das Rohr 100 angebracht ist und der Spule 46 das Signal S₁. zugeführt wird.

Analog dem Vorschlag nach der nicht vorveröffentlichten DE-OS 27 19 082 kann die Lage des Ausleseilecks in bezug auf eine auszulesende Spur auch dadurch nachgeregelt werden, daß das Rohr um eine Achse geschwenkt wird. In den F i g. 9 und 10 ist eine Antriebsvorrichtung zum Durchführen der Schwenkbewegung und der axialen Bewegung des Rohres dargestellt.

In Fig. 9 ist die rohrförmige optische Ausleseeinheit w'eder mit 100 bezeichnet. Ein Dauermagnetkreis enthält einen axial magnetisierten Dauermagnet 80 mit einer mittleren Öffnung 31 und zwei WeicheisenverschlfBpIatten 82 und 83 ?n den beiden axialen Enden. Ein hohler Weicheisenkern 84 ist in der mittleren Öffnung 81 angebracht. Arn Rohr 100 ist eine zylindrische und koaxial um den Weicheisenkem 84 angebrachte Spulenkonstruktion 85 befestigt, die axial in dem ringförmigen Luftspaii 86 zwischen der Verschlußplatte 82 und dem Kern 84 und in einem zweiten ringförmigen Luftspaii 87 zwischen der Verschlußplatte 83 und dem Kern 84 bewegbar ist. Die Fokussierlagerung ist eine Gleitlagerung für die Parallelführung des Rohres 100 und enthält eine erste mit dem Gestell verbundene Lagerbuchse 88 und eine mi: dem Objektiv verbundene und in bezug auf die Lagerbuchse 88 axial bewegbare zweite Lagerbuchse 89. Die Lagerbuchse 88 ist mit Hilfe zweier Lagerstifte 90 fest mit dem Kern 84 verbunden. Diese Lagerstifte sind in dem Kern 84 fest angeordnet, während zwei Lagerbuchsen 9!, die in der Lagerbuchse 88 fest angeordnet sind, auf den Stiften schwenkbar sind. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Lagerbuchse 89, wie oben erwähnt, fest mit dem Rohr 100 verbunden und kann sich in der Lagerbuchse 88 verschieben. Es ist natürlich auch möglich, die Außenwand des Rohres 100 selber als einen Teil der Gleitlagerung zu benutzen.

Der große Vorteil der Konstruktion nach Fig. 9 is¹ der. daß das Rohr 100 in Richtung seiner optischen Achse 92 sowie /ur Nachregelung der Lage des Auslesenecks in bezug auf dre Mitte einer auszulesenden Spur um die Schwenkachse 93 mit Hilfe nur eines einzigen elektromagnetischen Systems bewegbar ist. wobei der Dauermagnet 80 eine doppelte Punktion erfüllt. Die Spulenkonstruktion 85 ist mit zwei symmetrisch zu beiden Seiten üer Schwenkachse 93 (siehe auch Fig. 10) angebrachten Spulen M versehen, die sowohl /ur Fokussierung als auch /ur Positionierung des Ausleseflecks dienen Mit Hilfe einer Montageplatte 95 (siehe Fig. 9i, auf der der zylindrische Weicheisenkern 84 befestigt ist. ist eine Konstruktion erhalten, bei der zwischen jeder der Verschlußplatten 82 und 83 und dem Kern 84 ein ringförmieer Luftspalt 86 bzw. 87 gebildet wird. Dadurch kann ein hoher Wirkungsgrad der elektromagnetischen Mittel zum axialen Bewegen und Schwenken des Rohres I¹DO erhalten werden. Ein Teil 96 der Windungen jeder Spule 94 erstreckt sich (siehe Fig 10) In dem Luftspalt 86 and ein anderer Teil 97 4erselben in dem Luftspalt 87. Diese Teile 96 und 97 sind derart angeordnet, daß sie einen gleichgerichteten Beitrag zu einem elektrisch erzeugten Moment um die Schwenkachse 93 liefern.

Die elektromagnetischen Kräfte, die auf die Teile 96 und 97 der Spulen 94 ausgeübt werden, verlaufen axial. Fokusslerbewegungcn können ausgeführt werden, wenn die Richtungen der Ströme durch die entsprechenden Teile 96 und 97 der beiden Spulen derart gewühlt werden.

daß die axialen Kräfte gleichgerichtet und gleich groß sind. Wenn davon abgewichen wird, entsteht eine Schwenkbewegung des Rohres 100, die zur Positionierung des Ausleseflecks in bezug auf eine auszulesende Spur verwendet werden kann.

Beim Auslesen eines Aufzeichnungsträgers, auf dein ein Fernsehprogramm gespeichert ist, kann es weiter erforderlich ssin, die Lage ties Ansieseflecks in tangentla-Ier Richtung, also in der Längsrichtung e'ner auszulesento den Spur, nachzuregeln. Wie bereits in der DE-OS 23 53 901 beschrieben ist, kann eine Abweichung in der tangentialen Lage des Ausleseflecks aus dem Spurfolgesignal abgeleitet werden. Dazu muß die Phase der von den Hilfsdiodenlasern gelieferten Regelsignale Ober einen Betrag gleich einem Viertel der Umdrehun&speriode des runden Aufzeichnungsträgers verschoben werden. Zur 'Nachregelung der tangentiellen Lage des Ausleseflecks können auch wieder elektromagnetische Mittel verwendet werden. Die ganze Vorrichtung nach Flg.9 kann ζ. B. In einem weiteren Magnetsystem angebracht sein, das diese Vorrichtung in der Längsrichtung einer auszulesenden Spur bewegen kann.

Statt elektromagnetischer Mittel können auch elektrostriktive Mittel zum E· _eugen der axialen, der radialen und der tangentiellen Bewegung des Rohres in bezug auf den Aufzeichnungsträger verwendet werden.

In F i g. 11 ist das Rohr, in dem die optische Ausleseeinheit angebracht ist, mit 100 bezeichnet. In dem Element 101 sind der Diodenlaser und die zugehörigen Schaltungen integriert. Der Diodenlaser wird über die Zuführungsleitung 102 gespeist. Das Hochfrequenzinformationssignal S, und die Regelsignale S₁. S, und S, (tangential) sind an den Leitungen 103,104,105 und 109 verfügbar.

Die ausstrahlende Oberfläche von z. B. 2,5 μηι χ 0.5 um des Diodenlasers muß auf der Informationsstruktur abgebildet werden. Während in einer Auslesevorrichlung mit einem Gaslaser die Strahlungsquelle in einem verhältnismäßig großen Abstand von dem Objektivsystern liegt, ist in der optischen Ausleseeinheit nach der Erfindung der Abstand zwischen dem Diodenlaser und dem Objektiv system klein. Dem Objektivsystem müssen daher in bezug auf die Größe des Gegenstandsfeldes strengere Anforderungen gestellt werden. Die Weüen-•*5 länge (A = Z. B. S90 nmi der von einem Diodeniaser gelieferten Strahlung ist erheblich größer als die der von einem Helium-Neon-Laser gelieferten Strahlung O. = 633 nm). so daß die numerische Apertur des Objektivsystems i'i der optischen Ausleseeinheit nach der Erfindung erheblich größer </ B. 0.63) als die eines übjekiivsystems sein muß. das in einer Auslese vorrichtung mit einem Helium-Neon-Laser verwendet wird (N. A ist dort / B. 0,45) Die Abbildung des üiodenlasers muß genau flach sein.

Cm diesen Anforderungen entgegenzukommen, könnte ein übjekuvsysiem mn einer vcinäiinbinäSig großen Anzahl von Linsenelementen gewählt werden. Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung kann aber die Anzahl von Linsenelementen des Objektivsystems auf zwei beschränkt bleiben, während sich dieses Qbjektlvsystem verhältnismäßig einfach herstellen läßt. Wie Flg. 11 zeigt, besteht dieses Objektivsystem aus zwei einfachen Linsen 106 und 108. Das System Ist hemlsymmetrlsch, was bedeutet, daß sich die Parameter der Ltnsen 1G6 und 108 gegenseitig voneinander ableiten lassen, wenn der gewünschte Vergrößerungsfaktor A des Systems vorgegeben 1st. Die Linsen 106 und 108 weisen je zwei asphürlsche Oberflächen auf. Derartige Linsen.

die auch als Biasphären bezeichnet werden, sind in der DT-OS 25 20 563 beschrieben.

Wenn die Abmessungen der ausstrahlenden Oberfläche des Diodenlasers nicht größer als die gewünschte Abmessung des Ausleseflecks sind, brauchen die Linsen 106 und 108 nur eine 1:1-AbbHdung zu erzeugen. Dann können identische Linsen verwendet werden und Ist das Linsensystem symmetrisch, so daß es keine Asymmetriefehler, wie Koma und Astigmatismus, aufweist. Die Tatsache, daß der Laserstrahl zwischen der Linsen 106 und 138 ein kolllmierter Strahl Ist (vgl. FIg. 11), Ist vom Gesichtspunkt der Herstellungstoleranzen günstig.

Eine Schwierigkeit, die sich bei Anwendung eines Diodenlasers ergeben kann, ist, daß die Laserstrahlung astigmatisch ist. Dieser Astigmatismus kann auf Unvollkomrnenhelten bei der Herstellung der Diodenlaser zurückzuführen sein oder durch den Wellenrohrcharakter des Diodenlasers herbeigeführt v/erden. Statt einer Strahlung mit einer sphärischen Wellenfront wird dann eine Strahlung mit einer toroldalen Vi'ellenfrGr.t emittiert. Mit einer Korrekturlinse 107 kann dieser Astigmatismus derart weit unterdrückt werden, daß er nicht mehr wahrnehmbar ist.

Die Linse 107 kann eine Zylinderlinse sein, wobei die Richtung der Zylinderachse durch den Astigmatismus des Diodenlasers bestimmt wird. Die Linse 107 kann auch eine sogenannte »Nulllnse« sein. Eine derartige Linse, die In der optischen Literatur beschrieben Ist, weist eine paraxiale Stärke 0 aaf. Die Krümmungsradien der Linsenoberflächen sind derart gewählt, daß die Linse als Ganzes keine brechende Wirkung aufweist.

Dadurch, daß diese Linse über einen bestimmten Winkel gekippt wird, so daß die optische Achse der Linse einen bestimmten Winkel mit der optischen Achse des durch die Linsen 106 und 108 gebildeten Systems einschließt, weist die Linse einen bestimmten Astigmatismus auf. Die NuiJinse wird vor allem verwendet, wenn sich erwarten läßt, daß der Astigmatismus der Diodenlaser eine gewisse Streuung aufweist. Der Schwerpunkt dieser Streuung kann durch Versuche bestimmt und der dazu gehörige Kippwinkel der Nullinse berechne« werden, so daß bei der Massenherstellung der opt.schen Ausleseelnbelt ein mittlerer Klppwlnkel der Nulllnse eingehalten werden kann oder nur eine geringe Nacheinstellung des Kippwinkels erforderlich ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum berührungslosen opiischen Auslesen voti Information, welche auf einem sich relativ zur Ausleseeinheit bewegenden Informationsträger in Form einer sirahiungsreflektierenden und spurlörniig angeordneten Inlormationsstruktur aufgezeichnet ist. mit einer Ausleseeinheit. welche ein Linsensystem /um Fokussieren eines Ausleseslrahls auf die inlormationsstrakiur unu ein System aiii mindestens einem Laser /ur Erzeugung eines Auslesebündels und einem opiischen Detektor zum Auslesen der Information enthält, wobei durch Zusammenwirken der Systeme tier Ausleseeinheit äs; F'okussierungsfleck mit IIiIIc eleklromechanischer Mittel periodisch ob/illicrend verschoben wird, dadurch gekennzeichnet.