DE2505260B2

DE2505260B2 - Optische vorrichtung zur hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und -wiedergabe von information mittels eines lichtstrahls

Info

Publication number: DE2505260B2
Application number: DE19752505260
Authority: DE
Inventors: Yoshinori; Endo Kiyonobu; Yokohama; Kono Kimio K awasaki; Kanagawa; Sato Hideaki Tokio; Sugiura (Japan)
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1974-02-07
Filing date: 1975-02-07
Publication date: 1977-04-28
Also published as: DE2505260A1; US4003059A

Description

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Platte als Aufzeichnungsmedium, wobei eine Antriebseinrichtung, die die Platte um ihre Mitte dreht, eine Einrichtung, die die schwebende Baugruppe in radialer Richtung der Platte bewegt, und eine Ausgleichseinrichtung vorgesehen ist, die die Änderung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Aufzeichnungsträger und der schwebenden Baugruppe in Abhängigkeit von dem Radius berücksichtigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (114, 116, 122, 138, 140, 142) eine Drehzahl-Meßeinrichtung für die Drehzahl der Platte, eine Positions-Meßeinrichtung zur Ermitt- fto lung der Position der schwebenden Baugruppe (44) auf dem Radius der Platte und eine Einrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Drehzahl-Meßeinrichtung und der Positions-Meßeinrichtung ein Steuersignal erzeugt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung für die Schwebehöhe zum Aufzeichnen und zum Lesen in 260

der optischen Achse zwischen der Einrichtung (10') zur Erzeugung des Lichtstrahls und der optischen Linse (28) einen Lichtstrahlteiler (110) zum Aufteilen des Lichtstrahls in einen ersten Lichtstrahl und einen zweiten Lichtstrahl, wobei der erste Lichtstrahl von der optischen Linse auf die Oberfläche (46) des plattenförmigen Aufzeichnungsträgers (2) fokussiert wird, eine Lichtstrahlumienkeinrichtung (128, 130) zum Umlenken entweder des zweiten Lichtstrahls oder des Lichtstrahls, der vom plattenförmigen Aufzeichnungsträger reflektiert wird, nachdem er auf diesen fokussiert worden ist, in eine solche Richtung, in der der zweite Lichtstrahl und der reflektierte Lichtstrahl miteinander zur Interferenz kommen, und eine Einrichtung (112) umfaßt, die in der Richtung angeordnet ist, in der der von der Lichtstrahlumienkeinrichtung umgelenkte Lichtstrahl zur Messung der Interferenzstreifen aufgefangen wird, die durch Interferenz zwischen dem zweiten Lichtstrahl und dem reflektierten Lichtstrahl erzeugt werden.

6 Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Steuereinrichtung ein bewegbares Linsensystem (52) aufweist, das auf der optischen Achse zwischen der Linse (28) auf der schwebenden Baugruppe (44) und der Einrichtung zur Erzeugung des Lichtstrahls entsprechend der Ausgangsinformation der Detektoreinrichtung bewegbar ist

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die optische Steuereinrichtung eine Einrichtung (107) zum Ändern der Lage der Linse (28) auf der schwebenden Baugruppe (44) auf ihrer optischen Achse aufweist

8. Vorrichtung na.h Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung ein Steuerelement (88) mit einer Steuerfläche (90) umfaßt, die schräg zu dem Radius des plattenförmigen Aufzeichnungsträgers (2) verläuft, und daß die optische Steuereinrichtung ein Gestänge (68,72,82) umfaßt, das von der Steuerfläche des Steuerelementes geführt wird, wenn die schwebende Baugruppe über dem plattenförmigen Aufzeichnungsträger entlang dessen Radius verschoben wird, wodurch in Abhängigkeit von der Position der schwebenden Baugruppe (44) auf dem Radius der Platte das Linsensystem (52) entlang seiner optischen Achse verschoben wird.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verschiebung der Linse (28) auf deren optischer Achse ein piezoelektrisches Element (107) aufweist.

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und -wiedergabe von Information mittels eines Lichtstrahls, mit einem Aufzeichnungsträger, einer Einrichtung zur Erzeugung des Lichtstrahls, einer schwebenden Baugruppe, die durch einen Schwebeschuh, der auf seiner dem Aufzeichnungsträger zugewandten Seite hohen Luftdruck erzeugt über dem Aufzeichnungsträger in der

ichwebe gehalten wird, und einer auf der schwebenden baugruppe angebrachten, optischen Linse zur Fokussierung des Lichtstrahls auf die Oberfläche d^s Aufzeichlungsträgers.

Bei magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabe- »ystemen mit Magnetplatten ist ein schwebender Magnetkopf bekannt, der mit äußerst geringem Abstand über einer sich drehenden Magnetplatte durch Luftströmungen in der Schwebe gehalten wird, die entlang der Oberfläche der Magnetplatte erzeugt werden. Ein Luftlager zum Abstützen des Magnetkopfes in beschriebener Weise ist allgemein als dynamisch schwebende Baugruppe bekannt und hat einen großen Anwendungsbereich bei Magnetplattenvorrichtungen, die als periphere Geräte für elektronische Datenverarbeitungsanlagen benutzt werden, und bei Videoplattenvorrichtungen zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Fernseheinzelbildern. Die Hubkraft zur schwebenden Lagerung der dynamisch schwebenden Baugruppe und der darauf montierten Vorrichtungen wird in der Regel von einem Schwebeschuh oder Schwebeschuhen erzeugt. Die der Aufzeichnungsfläche der Platten gegenüberliegende Oberfläche des Schwebeschuhs ist gekrümmt, so daß die Kabkraft durch den dynamischen Druck der zwischen dem Schwebeschuh und der Platte strömenden Luft erzeugt wird. Die Schwebehöhe, d. h. der Abstand zwischen der schwebenden Baugruppe und der Oberseite der Platte ändert sich in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Scnwebeschuh und der Platte. Die schwebende Baugruppe der angegebenen Art ist in »A Gas Film Lubrication Study«, IBM Journal, Juli 1959, beschrieben.

In jüngerer Zeit ist eine optische Plattenvorrichtung entwickelt und vorgeführt worden, bei der die Information optisch auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet und von diesem gelesen wird. Zahlreiche Untersuchungen und Versuche sind durchgeführt worden, um einen schwebenden, optischen Kopf zu entwickeln, der ein optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem, das beträchtlich schwerer als herkömmliche Magnetköpfe ist, in bestimmter Höhe über einer sich drehenden, optischen Aufzeichnungsplatte in der Schwebe halten kann. Das zugrunde liegende Prinzip der schwebenden optischen Köpfe ist im wesentlicher, das gleiche wie das der schwebenden Magnetköpfe; es ist jedoch von entscheidender Bedeutung für die schwebenden optischen Köpfe, daß die Aufzeichnungsfläche innerhalb der Feldtiefe oder Fokustiefe des optischen Kopfes gehalten werden muß.

Grundsätzlich ist die lineare Geschwindigkeit der optischen Platte bzw. des plattenförmigen, optischen Aufzeichnungsträgers an einer Stelle in der Nähe des äußeren Rands größer als an einer Stelle in der Nähe des inneren Rands oder der Mitte. Dies hat zur Folge, daß sich die Schwebehöhe der schwebenden Baugruppe in Abhängigkeit von ihrer Lage auf dem Radius der optischen Platte ändert, auf dem die schwebende Baugruppe bzw. der optische Kopf verschoben wird. Demzufolge ändert sich der relative Abstand zwischen dem optischen System, das auf der schwebenden Baugruppe angebracht ist, und der Oberfläche der Platte in Abhängigkeit von der Stellung des schwebenden Kopfes auf dem Radius der Platte. Wenn ein optisches System mit einer festen Brennweite benutzt wird, wird der Lichtstrahl nicht korrekt auf der Oberfläche der Platte fokussiert. Dies bedeutet, daß beim Schreiben keine scharfen optischen Muster werden, während bei der Wiedergabe ein Signal mit geringem Rauschabstand erzeugt wird. Dieses Problem tritt ferner auch dann auf, wenn sich die Drehgeschwindigkeit der Platte ändert

Es sind bereits Lese- bzw. Schreibköpfe für die magnetische und die elektrostatische Aufzeichnung und Abtastung bekannt, bei denen die Kraft einer Feder den Kopf in eine Richtung vorspannt, während ein Unteroder ein Oberdruck den Kopf in die andere Richtung drückt, wobei die Kräfte der Feder und des Drucks so

ίο ausgelegt sind, daß die Köpfe in einem bestimmten Abstand über der Aufzeichnungsfläche in der Schwebe gehalten werden. Eine bekannte Einrichtung, bei der ein magnetischer oder ein elektrostatischer Aufzeichnungskopf durch eine Feder angehoben und durch einen Unterdruck in Richtung auf die Aufzeichnungsfläche nach unten gezogen wird, ist in der DT-AS 10 29 583 beschrieben. In diesem Fall wird die Schwebehöhe des Aufzeichnungs- und -Wiedergabekopfes durch das Gleichgewicht zwischen der durch das Strömungsmittel ausgeübten Kraft und der Kraft der Feder bestimmt. Ein Beispiel für eine Vorrichtung, bei der der Aufzeichnungskopf von der zugeführten Druckluft in Richtung auf die Aufzeichnungsfläche gedrückt und von dem Gegendruck in dem sich zwischen Aufzeichnungskopf und Aufzeichnungsträger ausbildenden Luftkissen der wegströmenden Luft weggedrückt wird, ist in der DT-AS 10 20 803 beschrieben. In diesen bekannten Vorrichtungen sind im übrigen auch keine Maßnahmen getroffen, um die Änderungen des Schwebezustandes

infolge einer Änderung der Relativgeschwindigkeit zwischen der schwebenden Baugruppe und dem Aufzeichnungsträger zu korrigieren.

Es ist bereits eine Vorrichtung (DT-OS 23 43 078) vorgeschlagen worden, bei der der Abstand zwischen dem Lesekopf und dem Aufzeichnungsmaterial durch ein hydrodynamisches Lager gehalten wird, das durch eine Relativbewegung zwischen dem Lesekopf und dem Aufzeichnungsträger hervorgerufen wird. Hierbei erfolgt über einen Unterdruck in einer Unterdruckkammer des Lesekopfes und öffnungen an der Unterseite des Lesekopfes eine Korrektur des Abstands, wobei der Unterdruck mittels eines Steuermechanismus verändert werden kann.

Demgegenüber hegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine optische Vorrichtung zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und -wiedergabe einer Information, bei der ein optisches System zum Lesen und Aufzeichnen der Information durch einen Schwebeschuh über dem Aufzeichnungsträger in der Schwebt gehalten wird, dahingehend zu veroessern, daß die Fokussierung eines Linsensystems trotz Änderungen des Schwebezustandes aufgrund von Schwankungen der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Schwebeschuh und dem Aufzeichnungsträger innerhalb eines bestimmten Bereichs aufrechterhalten bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Punkt oder Bildpunkt, auf den der Lichtstrahl von der

do optischen Linse fokussiert wird, immer in einer solcher Nähe der Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsträ gers gehalten, daß unabhängig von der Relativge schwindigkeit zwischen dem Schwebeschuh und den Aufzeichnungsträger eine gut fokussierte Abbildung

ds erfolgt.

Grundsätzlich kann die Schwebehöhe auf unter schiedliche Arten ermittelt werden, und auch di< Einrichtungen, um das optische System des Lese- un<

Schreibkopfes entsprechend neu zu fokussieren, können verschiedene Formen haben.

Da die Schwebehöhe direkt von der Relativgeschwindigkeit zwischen der schwebenden Baugruppe und dem Aufzeichnungsträger abhängt, kann die Detektoreinrichtung als eine Meßeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit ausgelegt sein, wobei die gemessene Relativgeschwindigkeit in ein entsprechendes Steuersignal für die Fokussierung des optischen Systems aufgrund des bekannten physikalischen Zusammenhan- ι ο ges zwischen der Relativgeschwindigkeit und der Schwebehöhe umgesetzt wird.

Wenn der Aufzeichnungsträger eine Platte ist, die um ihre Mitte gedreht wird, und wenn die schwebende Baugruppe in radialer Richtung der Platte bewegt wird, ι s hängt die Änderung der Relativgeschwindigkeit zwischen der schwebenden Baugruppe und der Platte direkt von der Position der Baugruppe auf dem Radius der Platte ab. Daher genügt in diesem Fall zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Baugruppe und der Platte bzw. zur Ermittlung der Schwebehöhe der Baugruppe über der Platte die Messung der radialen Lage der Baugruppe auf der Platte, woraus sich in einfacher Weise indirekt die Schwebehöhe und das optische System entsprechend korrigieren läßt

Nach einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann man bei einer Vorrichtung mit einer Platte als Aufzeichnungsträger und einer radialen Bewegung der schwebenden Baugruppe auch noch Schwankungen in der Drehzahl der Platte berücksichtigen. Dazu ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung eine Drehzahl-Meßeinrichtung für die Drehzahl der Platte, eine Positions-Meßeinrichtung zur Ermittlung der Position der schwebenden Baugruppe auf dem Radius der Platte und eine Einrichtung aufweist die in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Drehzahl-Meßeinrichtung und der Positions-Meßeinrichtung ein Steuersignal erzeugt

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, die Schwebehöhe zu messen, besteht in der Anwendung des Prinzips der Interferenzmessung. Bei dieser Art der Messung wird die Schwebehöhe direkt d.h. weder über die radiale Lage der schwebenden Baugruppe noch über die Messung der Relativgeschwindigkeit gemessen. Daher eignet sich diese Ausführung in vorteilhafter Weise auch für andere Aufzeichnungsträger als Platten. Eine solche Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung für die Scnwebehöhe zum Aufzeichnen und zum Lesen in der optischen Achse zwischen der Einrichtung zur Erzeugung des Lichtstrahles und der optischen Linse einen Lichtstrahlteiler zum Aufteilen des Lichtstrahles in einen ersten Lichtstrahl und einen zweiten Lichtstrahl, wobei der erste Lichtstrahl von der optischen Linse auf die Oberfläche des plattenförmigen Aufzeichnungsträgers fokussiert wird, eine Lichtstrahlumlenkeinrichtung zum Umlenken entweder des zweiten Lichtstrahls und des Lichtstrahls, tier vom plattenförmigen Aufzeichnungsträger reflektiert wird, nachdem er auf diesen fokussiert worden ist in eine solche Richtung, in der der zweite Lichtstrahl Und der reflektierte Lichtstrahl miteinander zur Interferenz kommen, und eine Einrichtung umfaßt, die In der Richtung angeordnet ist, in der der von der tJchtstrahlumienkeinrichtung umgelenkte Lichtstrahl 6s mir Messung der Interferenzstreifen aufgefangen wird, die durch Interferenz zwischen dem zweiten lichtstrahl lind dem reflektierten Lichtstrahl erzeugt werden.

Zur Korrektur des Fokus des Lichtstrahles in bezug auf den Aufzeichnungsträger kann man entweder Änderungen in dem optischen System, das im Strahlengang vor der Linse liegt, die der Lichtstrahl auf den Aufzeichnungsträger fokussiert, vornehmen, oder man kann die Fokussierungslinse selbst entlang der optischen Achse verschieben. Eine Vorrichtung nach der erstgenannten Möglichkeit ist dadurch gekennzeichnet daß die optische Steuereinrichtung ein bewegbares Linsensystem aufweist, das auf der optischen Achse zwischen der Linse auf der schwebenden Baugruppe und der Einrichtung zur Erzeugung des Lichtstrahles entsprechend der Ausgangsinformation der Detektoreinrichtung bewegbar ist Eine Vorrichtung entsprechend der zweitgenannten Möglichkeit ist dadurch gekennzeichnet daß die optische Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Ändern der Lage der Linse auf der schwebenden Baugruppe auf ihrer optischen Achse aufweist.

Es gibt noch mehrere Möglichkeiten, um die Korrektur an dem optischen System selbst vorzunehmen. Eine Vorrichtung, die eine vorteilhafte Möglichkeit darstellt ist dadurch gekennzeichnet daß die Detektoreinrichtung ein Steuerelement mit einer Steuerfläche umfaßt die schräg zu dem Radius des plattenförmigen Aufzeichnungsträgers verläuft, und daß die optische Steuereinrichtung ein Gestänge umfaßt, das von der Steuerfläche des Steuerelementes geführt wird, wenn die schwebende Baugruppe über dem plattenförmiger Aufzeichnungsträger entlang dessen Radius verschoben wird, wodurch in Abhängigkeit von der Position der schwebenden Baugruppe auf dem Radius der Platte das Linsensystem entlang einer optischen Achse verschoben wird. Eine weitere Vorrichtung, die eine vorteilhafte Möglichkeit zur Korrektur des optischen Systems darstellt ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verschiebung der Linse auf deren optischer Achse ein piezoelektrisches Element aufweist Es ist ersichtlich, daß die erstgenannte Möglichkeit d. h. eine mechanische Vorrichtung, um die Linse in dem optischen Strahlengang vor der Fokussierungslinse entsprechend der radialen Lage des Lese- oder Schreibkopfes in dem Strahlengang zu verschieben, eine einfache und robuste und daher für viele praktische Anwendungen befriedigende Lösung ist Die zweitgenannte Möglichkeit, bei der ein piezoelektrisches Element im wesentlichen zwischen der Fokussierungslinse und ihrer Halterung eingesetzt wird, welches spannungsabhängige Änderungen durchführen kann kann man in einfacher Weise durch Beaufschlagung mit einem Steuersignal die Korrektur des Fokus bewirken.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nur anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht einer optischen Vorrichtung, die zur Erläute rung der erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzt wird,

Fig.2 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht der Vorrichtung gemäß F i g. 1,

F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen der linearen Geschwindigkeit einer Platte unc der Schwebehöhe einer schwebenden Baugruppe,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein optisches Systerr der optischen Vorrichtung gemäß Fig. 1 zur Erläute rung der Eigenschaften des optischen Systems,

F i g. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des zugrunde hegenden Prinzips einer ersten Ausführungsform einei erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung,

Fig.6 eine perspektivische, zum Teil gebrochene

5 607?

Ansicht einer optischen Vorrichtung mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 7 eine Darstellung zur Erläuterung des zugrunde liegenden Prinzips einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 8 eine schematische Darstellung einer optischen Plattenvorrichtung mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 9 eine perspektivische Ansicht einer optischen Plattenvorrichtung mit einer dritten Ausführungsform ι ο einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 10 eine ausschnittsweise Seitenansicht der Vorrichtung gemäß F i g. 9,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer Stelleinrichtung, die bei der dritten Ausführungsform benutzt wird,

F i g. 12 ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung für die Stelleinrichtung gemäß F i g. 11,

Fig. 13 ein Blockdiagramm einer weiteren Steuerschaltung für die Stelleinrichtung gemäß F i g. 11.

In F i g. 1 ist als Beispiel für eine optische Vorrichtung zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und -wiedergabe einer Information mittels eines Lichtstrahles eine Videoplattenvorrichtung gezeigt Der Aufzeichnungsträger ist in diesem Falle eine lichtempfindliche Platte 2, die über eine Welle 4 in Richtung eines Pfeiles 6 gedreht wird. Ein Gehäuse 8 umschließt das optische System, mit dem die Information auf der Platte 2 aufgezeichnet wird. Ein Arm 10 trägt den optischen Kopf. Der Arm 10 wird wiederum von einer Stützstange 12 verschiebbar getragen. Eine Leitspindel 14 ist mit einer Antriebseinrichtung 20 so verbunden, daß der Arm 10 bei Drehung der Leitspindel 14 entweder in Richtung eines Pfeils 16 oder in entgegengesetzter Richtung bewegt wird. Eine Halterung 18 dient zum Abstützen der Stützstange 12 und der Leitspindel 14. Ein Strahl 24, der mit dem Informationssignal moduliert ist, wird von einer Lichtoder Strahlungsquelle, beispielsweise von einem Laser 22, ausgesendet. Ein Reflektor 26. beispielsweise ein Prisma, dient zur Umlenkung des Strahles 24 zur Oberfläche der Platte 2 unter einem rechten Winkel zu dieser. Eine optische Linse 28 dient zur Fokussierung des vom Prisma 26 umgelenkten Strahls 24 auf die Aufzeichnungsfläche der Platte 2. Zur Linse 28 gehört ein Linsentubus 30. Der Linsentubus wird von einer Grundplatte 32 abgestützt An der Unterseite der Grundplatte 32 sind gegenüber der Aufzeichnungsfläche der Platte 2 Schwebeschuhe 34, 36 und 38 angebracht von denen jeder eine gekrümmte Fläche hat die nicht parallel zur Oberfläche der Platte 2 verläuft und dieser gegenüberliegt Ein elastisches Tragelement 40 dient zur elastischen Anbringung einer schwebenden Baugruppe 44 an dem optischen Kopf 8, die den Linsentubus 30 mit der Linse 28 und die Grundplatte 32 unf aßt

Wenn die Platte 2 in Richtung des Pfeils 6 gedreht wird, werden Luftströmungen erzeugt, die durch die Pfeile 42 in Fig.2 angedeutet sind, da die Luft in der Nähe der Oberfläche der Platte 2 mitgenommen wird. Wenn die Luft zwischen die gekrümmte Oberfläche eines Schwebeschuhs und die Oberseite der Platte 2 strömt, bildet sie ein Luftkissen, so daß die Schwebeschuhe 34,36 und 38 in einer Höhe g über der Platte 2 schweben. Auf diese Weise wird die optische Linse 28 schwebend über der Platte 2 gehalten. Die Krümmung der gekrümmten Oberflächen der Schwebeschuhe 34, 36 und 38 und die vom elastischen Tragelement 40 auf die schwebende Baugruppe 44 ausgeübten Kräfte müssen iso gewählt sein, daß die Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 innerhalb der Tiefenschärfe der Linse 28 liegt.

Der mit dem Informationssignal modulierte und von dem Laser 22 ausgesandte Strahl wird durch das optische System, das aus dem Reflektor 26 und der Linse 28 besteht, auf die Aufzeichnungsfläche 46 fokussiert und auf dieser auf einer spiralförmigen Spur aufgezeichnet. Zu diesem Zweck wird die Linse 28 während der Drehung der Platte 2 allmählich in Radialrichtung nach innen verschoben, indem der Tragarm 10 in Richtung des Pfeiles 16 verschoben wird. Das Tragelement 40 läßt eine Verschiebung oder Neigung der Baugruppe 44 in senkrechter oder fast senkrechter Richtung zur Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 zu, schränkt jedoch die Verschiebung der Baugruppe 44 in zur Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 paralleler Richtung ein, so daß sie verhindert, daß die schwebende Baugruppe 44 von den Luftströmungen abgelenkt wird. Das Tragelement 40 dient ferner dazu, zur Baugruppe 44 die Kraft zu übertragen, die diese in Radialrichtung nach innen verschiebt

Damit das Informationssignal mit hoher Dichte, wie sie bei Fernsehsignalen vorliegt, korrekt aufgezeichnet wird, wird die optische Linse 28 in der Weise in Stellung gehalten, daß ihre Brennebene im wesentlichen in der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 gehalten wird, damit die Erzeugung eines klären Punktmusters auf der Aufzeichnungsfläche 46 sichergestellt ist Solange die Relativgeschwindigkeit zwischen der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 und der Baugruppe 44 konstant gehalten wird, bleibt die Schwebehöhe konstant und die Brennebene des Strahls 24 in der Aufzeichnungsfläche 46, so daß ein scharfes Signalpunktmuster auf der Aufzeichnungsfläche 46 aufgezeichnet oder von dieser abgelesen werden kann. Wenn sich die Drehgeschwindigkeit der Platte 2 ändert schwankt aber die Schwebehohe, so daß der Lichtstrahl 24 auf der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 unscharf wird. Dadurch wird dann das auf der Aufzeichnungsfläche 46 aufgezeichnete Signalmuster unscharf. Die Schwebehöhe g des optischen Kopfes 8 hängt auch von der Gestaltung und Belastung des schwebenden Kopfes ab. Es hat sich gezeigt daß sich bei einer Verminderung der Geschwindigkeit der Aufzeichnungsfläche 46 von 20m/sec auf 10m/sec die Schwebehöhe g um 1,5 μπι vermindert wie dies in F i g. 3 dargestellt ist

Es sei angenommen, daß der Lichtstrahl 24 einen kreisförmigen Querschnitt hat und parallel ist Wenn der Lichtstrahl 24 auf die Linse 28 fällt wird er als Punkt in einer Brennebene 49 fokussiert die von der Linse 28 um die Brennweite / entfernt ist Der Durchmesser d des Punktes bzw. Flecks wird wiedergegeben durch

d= 2,44 F λ.

Darin ist Fdie Blendenzahl und λ die Wellenlänge des Strahls 24. Die Länge des Punktes und der Abstand zwischen den Punkten werden in Abhängigkeit von den Signalen variiert Daher wird gewünscht, daß die Brennebene 49 der Linse 28 mit der Aufzeichnungsfläche 46 zusammenfällt, so daß ein scharfes Signalmuster (ohne Gangunterschied oder fast ohne Gangunterschied) erzeugt werden kann. Es ist bekannt, daß selbst ein Bildpunkt mit einem Gangunterschied von Λ/4 als scharfes Bild angesehen werden kann. Ein scharfes Bild kann auch dann erreicht werden, wenn die Brennebene 49 nicht mit der Aufzeichnungsfläche 46 zusammenfällt

709517/392

ßO7

■■'&,

Der Bereich, in dem ein scharfes Bild erhalten wird, ist

\Z\ <2λΡ.

Es ergibt sich somit, daß dann, wenn die Änderung der Schwebehöhe g innerhalb der Tiefenschärfe liegt, ein klares Signalmuster auf die Aufzeichnungsfläche 46 aufgezeichnet werden kann. Wenn jedoch die Frequenz des aufzuzeichnenden Signals hoch ist, wie dies bei Fernsehsignalen der Fall ist, muß der Durchmesser des Punktes kleiner als 1 μπι sein. Wenn der Durchmesser des Punktes 1 μπι beträgt und wenn die Wellenlänge des benutzten Lichtstrahls 450 nm ist, dann ergibt sich aus Gleichung (1) eine Blendenzahl von 0,82 und aus Gleichung (2) eine Schärfentiefe von 0,6 μτη. Bei einer Schwankung der Schwebehöhe von über 1,5 μπι wird daher ein unscharfer Punkt mit einem Gangunterschied von mehr als Λ/4 erzeugt Daher muß der Strahl 24 von der Linse 28 innerhalb eines sehr schmalen Bereichs fokussiert werden.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Strahlengang des Lichtstrahls 24 ein weiteres optisches System dichter an der Lichtquelle in der Weise eingesetzt, daß dieses weitere optische System bei einer Änderung der Schwebehöhe der Baugruppe 44 in Axialrichtung des Strahls 24 verschoben werden kann, damit das Ausmaß der Konvergenz oder Divergenz des auf der Linse 28 fallenden Lichtstrahls geändert wird. Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, daß der Brennpunkt des Lichtstrahls 24 immer mit der Aufzeichnungsfläche 46 zusammenfällt, so daß ein scharfes Punktmuster auf der Aufzeichnungsfläche 46 auch dann erzeugt werden kann, wenn sich die Schwebehöhe ^ändert

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf F i g. 5 das zugrunde liegende Prinzip der ersten Ausführungsform beschrieben. Der von einem Laser ausgesandte parallele Lichtstrahl 24 wird von einer Sammellinse 48 so gebündelt, daß eine Punktlichtquelle 50 an einer Stelle erzeugt wird, die von der Linse 48 um ihre Brennweite /io entfernt ist Eine Linse 52 mit einer Brennweite f_n ist von der Punktlichtquelle 50 um /π entfernt so daß das Licht von der Punktlichtquelle 50 durch die Linse 52 zu einem parallelen Lichtstrahl 24A gemacht wird, der auf die Linse 28 fällt Der Durchmesser des Lichtstrahls ist um den Faktor /n//io vergrößert Das aus den Linsen 48 und 52 bestehende optische System wird auch als Strahlaufweiter bezeichnet da der parallele Strahl 24 um den Faktor futfw aufgeweitet wird. Die Linse 28 hat von der Linse 52 einen Abstand D, und der parallele Strahl 24A wird von der Linse 28 als Bildpunkt 54 an einer Stelle fokussiert die von der Linse 28 um ihre Brennweite fa entfernt ist Wenn sich der Bildpunkt 54 auf der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte befindet, wird auf dieser ein Punktmuster erzeugt wenn sich die Aufzeichnungsfläche 46 verschiebt und der Lichtstrahl 24 hinsichtlich seiner Intensität moduliert wird. Dadurch wird dann die Länge des aufgezeichneten Musters und der Abstand zwischen den Mustern variiert

Wenn die Schwebehöhe ^der schwebenden Baugruppe 44 vermindert wird, wird der Bildpunkt 54 unterhalb der Aufzeichnungsfläche 46 erzeugt, wie dies durch zwei strichpunktierte Linien in Fig.5(b) dargestellt ist so daß die Verteilung des Lichts auf der Aufzeichnungsfläche 46 größer und der auf die Aufzeichnungsfläche 46 aufgezeichnete Bildpunkt 54 unscharf ist

Wenn die Lime 52 in Richtung eines Pfeiles B in die Stellung verschoben wird, wie sie in F i g. 5(b) dargestellt ist, kann der Bildpunkt 54 auf der Aufzeichnungsfläch 46 an einem mit 54Z? bezeichneten Punkt fokussiei werden. Wenn der Schwebeabstand bzw. die Schweb« höhe g um Ag vermindert wird, wird die Verschiebun s AD, um die die Linse 52 verschoben werden muß, durc folgende Gleichung angegeben

ID=*-" ¹^-Z
2 I

-V- I« Z)-(Ig)² 4/j -(/₁₂ 4 Z₁₁) Ig. (3)

Wenn beispielsweise die Änderung des Schwebeab Standes g 1,5 μπι beträgt und D=400 mm, /₁₂ = 2,5 mn und Fn = 100 mm gilt ist die Verschiebung AD der Lins( 52 2,2 mm.

Fig.6 zeigt eine perspektivische Ansicht einei Videoplattcnvorrichtung, die die optische Vorrichtung umfaßt die auf dem zuvor unter Bezugnahme auf Fig.! erläuterten Prinzip beruht Der von einer Laserlicht quelle 22 ausgesandte Laserstrahl 24 wird von einen* optischen Modulator 56 entsprechend einem von einer Signalquelle 58 auf den Modulator gegebenen Informa tionssignal in seiner Intensität moduliert Der vom optischen Modulator 56 ausgesandte, intensitätsmodulierte Strahl 42/? wird zum optischen Kopf 8 geleitet. Der Strahl 245 wird vom Reflektor 26 durch den aus den Linsen 48 und 52 bestehenden Strahlaufweiter zur Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 umgelenkt, so daß der aufgeweitete Strahl 24C auf die Linse 28 fällt, die von der schwebenden Baugruppe 44 schwebend gehalten wird. Der Lichtstrahl 24C wird auf die Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 fokussiert die sich in Richtung des Pfeiler 6 dreht, so daß die die Signale von der Signalquelle 58 wiedergebenden Signalmuster auf der Aufzeichnungsfläche 46 aufgezeichnet werden können.

Die Linse 48 im Strahlaufweiter wird von einer nicht dargestellten, geeigneten Einrichtung im optischen Kopf 8 fest in Stellung gehalten, wogegen die Linse 52 in einen Linsenhalter 66 eingebaut ist, der seinerseits von einer Führungsstange 64, die im optischen Kopf 8 senkrecht zur Aufzeichnungsfläche 46 angeordnet ist, in

der Weise getragen wird, daß der Linsenhalter in Axialrichtung der Führungsstange 64 verschoben werden kann. Dies bedeutet daß die Linse 52 in Axialrichtung des Lichtstrahles 24Cverschoben werden kann. Ein gabelförmiges Ende bzw. ein U-förmiger Arm

68 des Linsenhalters 66 steht im Eingriff mit einem Stift 74, der von einem Ende eines L-förmigen Hebels 72 ausgeht der bei 70 im optischen Kopf 8 schwenkbar angelenkt ist und von einer Spannfeder 76 normalerweise so beaufschlagt wird, daß er sich im Uhrzeigersinn zu

drehen versucht wie dies durch einen Pfeil 78 angedeutet ist Wenn der L-förmige Hebel 72 um den Stift 70 schwenkt, wird die Kraft daher über den mit dem U-förmigen Arm 68 des Linsenhalters 66 im Eingriff stehenden Stift 74 übertragen, so daß der

Linsenhalter 66 senkrecht entlang der Führungsstange 64 bewegt wird. Da der L-förmige Hebel 72 von der Feder 76 in Uhrzeigerrichtung gezogen wird, wie dies der Pfeil 78 zeigt wird der Linsenhalter 66 normalerweise von der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 weg

nach oben gedrückt

Das andere Ende des L-förmigen Hebels 72 ist über einen Stift 80 mit einem Ende eines Stellhebels 82 gelenkig verbunden. Am anderen Ende 822? des

Stellhebels 82 ist eine Rolle 86 mittels einer Achse 84 drehbar gelagert. Die Rolle wird zur Anlage an einer Steuerfläche bzw. Nockenfläche 90 eines Steuerelementes 88 gebracht, so daß die von der Feder 76 bewirkte Verschiebung des Hebels 82 in Richtung des Pfeiles 78 begrenzt wird. Die Steuerfläche 90 des Steuerelementes bzw. der Steuerplatte 88 ist so angeordnet, daß ihr Abstand vom optischen Kopf 8 allmählich von dem Ende der Steuerplatte 88, das der Mitte bzw. dem inneren Rand der Platte 2 entspricht, zum anderen Ende zunimmt, das dem äußeren Rand der Platte entspricht. Die Neigung der Steuerfläche kann mit Hilfe von Stellknöpfen 100 und 102 eingestellt werden, zu denen Gewindestangen 96 bzw. 98 gehören, die in Stifte 92 bzw. 94 eingeschraubt sind, die von den Enden der Steuerplatte 88 nach unten ragen. Die Gewindestangen % und 98 der Stellknöpfe 100 und 102 sind durch geeignete, nicht dargestellte Mittel so gelagert, daß sie in Axialrichtung nicht verschoben werden können.

Wenn die Antriebseinrichtung 20 arbeitet, verschiebt die Leitspindel 14 den optischen Kopf 8 in Richtung des Pfeiles 16. Während der optische Kopf in Radiatrichtung der Platte 2 nach innen verschoben wird, wird das andere Ende 824? des Stellhebels 82 von der Steuerfläche 90 in Richtung eines Pfeiles 104 gedruckt. Dies bedeutet, daß der Stellhebel 82 entgegen der Kraft der Feder 76 in Abhängigkeit von der Stellung des optischen Kopfes 8 in Radialrichtung der Platte 2 in Richtung des Pfeiles 104 verschoben wird. Während sich der optische Kopf 8 der Mitte der Platte nähert, wird somit der L-förmige Hebel 72 im Gegenuhrzeigersinn gedreht so daß der Linsenhalter 66 entlang der Führungsstange 64 zur Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 verschoben wird.

Die lineare Geschwindigkeit der Aufzeichnungsfläche 46 unmittelbar unter der schwebenden Baugruppe 44 wird wiedergegeben durch

V = 2-r Rn.

(4)

Darin ist π die Drehzahl der Platte 2 und R der Abstand vom Drehmittelpunkt der Platte 2 zur schwebenden Baugruppe 44. Es zeigt sich, daß sich die lineare Geschwindigkeit V mit dem Abstand R ändert, so daß sich die Schwebehöhe ^ebenfalls ändert

Bei der in F i g. 6 dargestellten ersten Ausführungsform wird die Linse 52 in Abhängigkeit von der Änderung der Schwebehöhe g in unter Bezugnahme auf F i g. 5 erläuterter Weise so verschoben, daß ein scharfes Signalmuster von der Linse 28 immer korrekt auf der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 fokussiert werden kann.

Die Verschiebung und der Ablauf der Verschiebung der Linse 52 hängen vom Durchmesser und der Drehzahl der Platte 2, den Schwebeeigenschaften der Schwebeschuhe 34, 36 und 38, den Brennweiten der Linsen 48, 52 und 28 sowie deren Relativstellung ab. Damit die Linse 52 entsprechend einer gewünschten Verschiebungsvorschrift über eine gewünschte Strecke verschoben wird, muß daher die Gestalt der Steuerfläche 90 der Steuerplatte 88 geeignet gewählt und die Schrägstellung der Steuerfläche 90 mittels der Stellknöpfe 100 und 102 ebenfalls geeignet eingestellt werdea

Die Platte 2 dreht sich jedoch nicht in einer waagerechten Ebene, wenn ihre Oberfläche uneben ist oder wenn die Achse 4 an der Platte 2 nicht korrekt angebracht ist Dies hat zur Folge, daß die schwebende Baugruppe 44 in senkrechte Schwingungen versetz! wird, so daß der Abstand zwischen den Linsen 28 und 52 verändert wird, was zu einer Verschiebung des Bildpunktes führt. Die Amplitude der senkrechter Schwingungen der Platte 2 kann leicht auf einen Bereich von wenigen 10 nm, d. h. innerhalb der Tiefenschärfe der Linse 28, beschränkt werden. Daher kann die geringe Verschiebung des Bildpunktes aufgrund senkrechter Schwingungen der schwebenden Baugruppe 44 ver-ο nachlässigt werden.

Selbst wenn sich die Schwebehöhe g während der Annäherung des optischen Kopfes 8 an die Mitte der Platte 2 ändert kann die Stellung des von der Linse 28 erzeugten Bildpunktes so geändert werden, daß scharfe und deutliche Signalmuster auf der gesamten Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 erzeugt werden können, wie dies zuvor ausführlich dargelegt wurde.

Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Zunächst wird unter Bezugnahme auf F i g. 7 das zugrunde liegende Prinzip dieser zweiten Ausführungsform erläutert Bei der zweiten Ausführungsform werden zwischen den Linsen 28 und 48 angeordnete optische Elemente so verschoben, daß der Bildpunkt 54, der von der Linse 28 erzeugt wird, verschoben werden kann, damit die Änderung der Schwebehöhe der schwebenden Baugruppe 44 ausgeglichen wird. In Fig.7 ist lediglich ein optisches Element bzw. eine Linse 60 mit einer Brennweite /13 zur Vereinfachung der Erläuterung zwischen den Linsen 48 und 28 dargestellt. Diese Linse 60 hat von der Linse 28 einen Abstand II.

Mit der Kombination aus den Linsen 60 und 28 kann der Bildpunkt 54 verschoben werden, wenn die Linse 60 verschoben wird, da sich der kombinierte Brennpunktabstand der zwei Linsen 60 und 28 mit dem Abstand zwischen ihnen ändert Damit der Bildpunkt 54 um die Änderung^des Schwebeabstands £·verschoben wird, muß die Linse 60 um eine Strecke verschoben werden, die durch folgende, allgemein bekannte Gleichung angegeben wird:

ii - 2I_nH-If_nH + Tu+Un +fn-H) Ig "

Wenn der parallele Lichtstrahl 24Λ auf die Linse 60 fällt, wird der Bildpunkt 54 in der kombinierten Brennebene erzeugt wie dies in F i g. 7(a) dargestellt ist Wenn jedoch die Linse 60 um AHan die in Fig.7(b) gezeigte Stelle 605 verschoben wird, wird der Bildpunkt 54 zum Punkt 54B verschoben. Dies bedeutet, daß dann, wenn die Linse 60 bei einer Verschiebung der Linse 28 um Ag relativ zur Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 um A //verschoben wird, der Bildpunkt 54 immer auf der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte erzeugt werden kann. Wenn beispielsweise die Änderung Ag der Schwebehöhe der schwebenden Baugruppe 44 1,5 μ beträgt die Brennweite /12 der Linse 28 2,5 mm beträgt, die Brennweite /13 der Linse 60 544 mm beträgt und der Abstand H zwischen den Linsen 60 und 28 400 mm beträgt muß die Linse 60 ungefähr um 5 mm nach hinten bzw. nach oben relativ zur Linse 28 verschoben werden.

Wenn die Linse 60 am Hauptgestell der Vorrichtung angebracht ist und wenn die Verschiebung zwischen den Linsen 60 und 28 durch die Verschiebung AH des optischen Kopfes 8, der in Radialrichtung der Scheibe nach innen verschoben wird, kompensiert wird und

5

wenn die Brennweiten der Linsen 28 und 60 und der Abstand zwischen ihnen geeignet gewählt sind, kann auf eine Einrichtung zur Verschiebung der Linse 60 verzichtet werden.

Eine Videoplattenvorrichtung mit der optischen Vorrichtung, die auf dem zugrunde liegenden Prinzip der zweiten Ausführungsform der Erfindung basiert, ist in F i g. 8 dargestellt Der von dem Laser 22 ausgesandte Strahl 24 wird durch die Linse 60, die am Hauptrahmen montiert ist, geleitet und vom Reflektor 26 zur Linse 28 umgelenkt Der Abstand zwischen den Linsen 60 und 28 beträgt Hi = H₁ + H₂); wenn jedoch der optische Kopf 8 in die Stellung 85 bewegt worden ist, beträgt der Abstand zwischen den Linsen 60 und 28 (Η+ΔΗΧ und die Schwebehöhe zwischen der Linse 28 und der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 ist um Ag vermindert Da der Konvergenzabstand des Laserstrahls 24 um Ag vermindert ist, wenn der Abstand zwischen den Linsen 60 und 28 (H+ A H) beträgt, kann der Bildpunkt 54 auf der Aufzeichnungsfläche 46 scharf aufgezeichnet werden, selbst wenn die Schwebehöhe der Baugruppe 44 vermindert ist, weil der optische Kopf 8 in Radialrichtung der Platte 2 nach innen verschoben ist Damit obige Bedingungen erfüllt werden, müssen die Brennweiten fn und fn so gewählt sein, daß Gleichung (5) erfüllt ist Wenn beispielsweise die Verschiebung des optischen Kopfes 8 bzw. die Änderung des Abstandes zwischen den Linsen 60 und 28 400 mm beträgt, H = 400 mm ist fn = 2,5 mm ist und die Änderung Ag für die schwebende Baugruppe 44 gleich 1,5 μπι ist, dann muß die Linse 60 eine Brennweite fn von ungefähr — 393,5 mm haben. In diesem Fall ist die Linse 60 eine Zerstreuungslinse.

Im folgenden wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. F i g. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Videoplattenvorrichtung mit der dritten Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind in F i g. 9 einige Teile weggebrochen. F i g. 10 ist eine abschnittsweise Seitenansicht der Vorrichtung gemäß F i g. 9. Die in Fig.9 dargestellte Videoplattenvorrichtung ist in ihrem Aufbau der Videoplattenvorrichtung gemäß F i g. 1 im wesentlichen ähnlich, sie umfaßt jedoch zusätzlich einen bewegbaren Linsentubus 105, in dem die Linse 28 angebracht ist und der koaxial innerhalb des Linsentubus 30 bewegbar angeordnet ist. Ferner umfaßt die in Fig.9 dargestellte Vorrichtung zusätzlich ein piezoelektrisches Element 107 zur Steuerung der Relativstellung des Linsentubus 106 bezüglich des Linsentubus 30, einen Lichtstrahlerzeuger !Ott, der den mit dem Informationssignal modulierten Lichtstrahl 245 aussendet einen Lichtstrahlteiler HO, der den Lichtstrahl 245 vom Reflektor 26 in einen ersten Lichtstrahl, der auf die Linse 28 fällt und einen zweiten Lichtstrahl aufteilt und dazu dient den von der Aufzeichnungsfläche zurückgeworfenen Lichtstrahl zu einer Ebene umzulenken, in der er zur Interferenz mit dem zweiten Lichtstrahl gebracht wird, einen Interferenzschirm 112, auf dem die Interferenzstreifen der zwei vom Lichtstrahlteiler 110 umgelenkten Lichtstrahlen erzeugt werden, einen Stellungsdetektorarm 114, der um einen Schwenkzapfen 113 schwenkt, während der Arm 10 in Richtung des Pfeiles 16 oder in dazu entgegengesetzter Richtung verschoben wird, und der in Gleitberührung mit einem Gleitstück 116 steht, das an einem Ende des Armes 10 angebracht ist, eine Druckfeder 120, die den Stellungsdetektorarm 114 in Berührung mit dem Gleitstück 116 drückt und einen Stellungsdetektor 122 zur Ermittlung der Stellung des optischen Kopfes 8 in Radialrichtung der Platte aus dem Schwenkwinkel de; Stellungsdetektorarmes 114, wodurch ein Signal erzeug wird," das die Stellung des optischen Kopfes J wiedergibt Ferner gehört zur Vorrichtung gemäl F i g. 9 der Laser 22 zur Aussendung des Laserstrahls 24 der optische Modulator 56 zum Modulieren de: Lichtstrahles mit dem intensitätsveränderlichen Infor mationssignal und ein Strahlaufweiter 124 zum Aufwei ten des vom optischen Modulator 56 ausgesendeter

ι ο Lichtstrahls.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Videovor richtung mit dem oben erläuterten Aufbau beschrieben Wie Fig.3 zeigt verläuft die Schwebehöhe diese: Schwebeschuhe 34,36 und 38 ungefähr proportional zui linearen Geschwindigkeit der Aufzeichnungsfläche M der Platte. Der Abstand zwischen der Linse 28 und dei Aufzeichnungsfläche 46 hängt von der Schwebehöh< der Schwebeschuhe 34, 36 und 38 ab. Sofern du Drehgeschwindigkeit der Platte 2 konstant ist, ist du

Schwebehöhe konstant Daher kann der Abstanc zwischen der optischen Linse 28 und der Aufzeich nungsfläche 46 konstant gehalten werden.

Der vom Lasei 108 ausgesandte Lichtstrahl 245 wire vom Reflektor 26 zur Linse 28 umgelenkt Dei Lichtstrahlteiler 110 teilt den Lichtstrahl vom Reflektoi 26 in den zur Linse 28 gerichteten Lichtstrahl und der zum Interferenzschirm 112 gerichteten Lichtstrahl. Dei auf die Linse 28 fallende Lichtstrahl wird von diesel gebrochen und in ihrer Brennebene fokussiert Dami

der Lichtstrahl auf der Aufzeichnungsfläche 46 eir klares Informationsmuster aufzeichnen kann, muß die Schwebehöhe der Schwebeschuhe 34, 36 und 38 se eingestellt sein, daß die Brennebene der Linse 28 zui Koinzidenz mit der Aufzeichnungsfläche 46 gebrach werden kann. Ein Teil des auf die Aufzeichnungsfläche 46 fokussierten Lichtstrahls wird von ihr zur Linse 2i reflektiert und von reflektierenden Flächen 128 und 13( des Lichtstrahlteilers 110 zum Interferenzschirm Hi umgelenkt Daher werden Interferenzstreifen zwischer dem von der reflektierenden Oberfläche 128 umgelenk ten Lichtstrahl und dem Lichtstrahl, der von dei Aufzeichnungsfläche reflektiert wird und von der reflektierenden Flächen 128 und 130 umgelenkt wird auf dem Interferenzschirm 112 erzeugt Das Muster dei Interferenzstreifen ändert sich mit dem Abstanc zwischen der Linse 28 und der Aufzeichnungsfläche 46 solange der Abstand zwischen der Linse 28 und dei Aufzeichnungsfläche 46 konstant ist, wird das gleiche Streifenmuster erzeugt Auf diese Weise kann leichi festgestellt werden, ob die Brennebene der Linse 28 mi der Aufzeichnungsfläche der Platte 2 zusammenfälli oder nicht

Die Leitspindel 14, die von der Antriebseinrichtung 2( mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, bewegt der Aufhängungsarm 10 und somit den optischen Kopf 8 ir Richtung des Pfeiles 16. Dabei werden auch die Linse 2i und die Schwebeschuhe 34, 36 und 38, die über das elastische Tragelement 40 am optischen Kopf f angebracht sind, in Richtung des Pfeiles 16, d.h. ir

do Radialrichtung der Platte 2 nach innen verschoben. Dies hat zur Folge, daß die schraubenförmige Aufzeich nungsspur auf der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 1 erzeugt wird. Die lineare Geschwindigkeit der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte ist bei ihrem innerer

ds Rand geringer als bei ihrem äußeren Rand. Dies hat zui Folge, daß sich die Schwebehöhe der Schwebeschuh« 34, 36 und 38 ändert, während sie sich zur Mitte dei Platte 2 bewegen. Es sei beispielsweise angenommen

/to

laß die Drehzahl der Platte 2 1800 Upm beträgt und daß der optische Kopf 8 aus einer Stellung mit einem Abstand von 100 mm von der Mine der Platte 2 in eine Stellung mit einem Abstand von 50 mm von der Mitte verschoben wird. Dann ändert sich die lineare Geschwindigkeit der Aufzeichnungsfläche 46 von 19 m'sec auf 9,5 m/sec Von den Erfindern durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, daß sich die Schwebehöhe der Schwebeschuhe 34, 36 und 38 von 3,6 um auf 2,2 um ändert, was eine Gesamtänderung von ι» 1,4 um bedeutet Beim optischen Aufzeichnen ist die Schärfentiefe der linse 28 äußerst begrenzt und liegt in der Größenordnung von wenigen 0,1 μπι. Grundsätzlich ist die Änderung der Schwebehöhe der Schwebeschuhe 34,36 und 38 beträchtlich größer als die Schärfentiefe der Linse 28. Wenn daher der Abstand zwischen der Linse 28 und der Aufzeichnungsfläche 46 allein mit Hilfe der Schwebeschuhe 34, 36 und 38 gehalten wird, kann die Brennebene der Linse 28 nicht koplanar mit der Aufzeichnungsfläche 46 gehalten werden, so daß ein unscharfes Signalmuster erzeugt werden würde. Ferner ändert sich die Schwebehöhe, wenn sich die Drehzahl der Welle 4 ändert

Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wird bei der dritten Ausführungsform der Erfindung die Linse 28 auf ihrer optischen Achse relativ zu den Schwebeschuhen 34, 36 und 38 durch das Element 107, das zwischen dem Linsentubus 30 und dem bewegbaren Linsentubus 106 eingefügt ist, in Abhängigkeit von einem Steuersignal verschoben, wenn sich die Schwebehöhe ändert, so daß der Abstand zwischen der Linse 28 und der Aufzeichnungsfläche 46 immer konstant gehalten werden kann. Auf diese Weise kann die Brennebene der Linse 28 zur Deckung mit der Aufzeichnungsfläche 46 gebracht werden, so daß ein scharfes Signalmuster mit hohem Rauschabstand erzeugt werden kann.

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung wird ein in F i g. 11 dargestelltes, piezoelektrisches Element 107 benutzt. Die Verformung ΔΡ des Elementes in seiner Dickenrichtung ist beträchtlich kleiner, wenn eine Spannung angelegt ist, wie dies F i g. 11 zeigt; sie ist jedoch groß genug, um die Schwankungen der Schwebehöhe der Schwebeschuhe 34,36 und 38 in der Größenordnung von wenigen μπι auszugleichen.

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung kann eine Steuerung der Linse 28 bzw. ein Lageausgleich derselben von Hand ausgeführt werden, damit die Schwankungen der Schwebehöhe aufgrund der Verschiebung des optischen Kopfes 8 und/oder der Änderung der Drehgeschwindigkeit der Achse 4 ausgeglichen werden. Wenn die Brennebene der Linse 28 mit der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte zusammenfällt, werden entsprechende Interferenzstreifen zwischen den ebenen Wellen auf dem Interferenzschirm 112 erzeugt. Es wird dann ein sogenanntes Einfärbenmuster mit einem dunklen oder hellen Streifen erzeugt. Wenn jedoch die Brennebene der Linse 28 nicht mit der Aufzeichnungsfläche 46 zusammenfällt, werden kreisförmige Streifen aufgrund der Interferenz zwischen den ebenen und sphärischen Wellen erzeugt. Auf diese f,o Weise kann leicht die Relativstellung zwischen der Brennebene der Linse 28 und der Aufzeichnungsfläche 46 aus den auf dem Schirm 112 beobachteten Interferenzstreifen festgestellt werden, und es kann eine geeignete Spannung an das Element 107 angelegt (>s werden, wodurch die Brennebene der Linse 28 in koplanare Beziehung zur Aufzeichnungsfläche 46 wird. Die an das Element 107 angelegte Spannung kaun beispielsweise mittels eines Stellwiderstandes eingestellt werden.

Zum Ausgleich der Änderung der Schwebehöhe aufgrund der Verschiebung des optischen Kopfes 8 in Radialrichtung der Platte 2 nach innen erzeugt der Stellungsdetektor 122 ein Signal, das ein Maß für die Änderung des Schwebeabstands des optischen Kopfes an einer bestimmten Stelle in Radialrichtung der Platte 2 nach innen ist Die Erzeugung dieses Signals basiert auf einem Satz zuvor gemessener Werte oder auf einer Berechnung aufgrund der Beziehung zwischen der Stellung des optischen Kopfes 8 und dem Schwenkwinkel des Stellungsdetektorarmes 114.

Zum Ausgleich der Änderung der Schwebehöhe aufgrund einer Änderung der Drehgeschwindigkeit der Achse 4 wird die Lage der Linse 28 relativ zu den Schwebeschuhen 34, 36 und 38 in folgender, unter Bezugnahme auf F i g. 12 erläuterter Weise geändert

F i g. 12 ist ein Blockdiagramm einer dem Element 107 zugeordneten Steuerschaltung zur Steuerung der Stellung der Linse 28 relativ zu den Schwebeschuhen 34, 36 und 38 in Abhängigkeit von der Verschiebung des optischen Kopfes 8 bezüglich der Platte 2 und der Drehgeschwindigkeit der Achse 4. Ein Eingangssignal, das die Drehgeschwindigkeit der Achse 4 wiedergibt, wird auf einen Anschluß 134 gegeben. Auf einen Anschluß 136 wird das Signal vom Stellungsdetektor 122 gegeben, das die Stellung des optischen Kopfes 8 bezüglich der Platte 2 wiedergibt Ein Funktionsverstärker 138 leitet die Schwebehöhe der Schwebeschuhe 34, 36 und 38 auf der Grundlage der linearen Geschwindigkeit der Aufzeichnungsfläche 46 relativ zum optischen Kopf 8 an einer bestimmten Stelle in Abhängigkeit von den auf die Anschlüsse 134 und 136 gegebenen Signalen ab. Eine Subtraktionsschaltung 140 subtrahiert den Ausgang des Funktionsverstärkers 138 vom Ausgang einer regelbaren Gleichspannungsquelle 142.

Je größer die Schwebehöhe ist, desto niedriger wird der Ausgang der Subtraktionsschaltung, während der Ausgang um so größer wird, je niedriger die Schwebehöhe ist. Der Ausgang der Schaltung 140 wird über einen Verstärker 144 auf das Element 107 gegeben, so daß der bewegbare Linsentubus 106, der die optische Linse 28 trägt, gegenüber der Platte 2 bewegt wird, wodurch die Brennebene der Linse 28 koplanar mit der Aufzeichnungsfläche 46 gehalten wird. Der Ausgang der regelbaren Gleichspannungsquelle und die Kennwerte des Verstärkers 144 sind in geeigneter Weise so gewählt, daß ein optimales Signal auf das Element 107 gegeben werden kann. Wie bereits erwähnt wurde, können die Interferenzstreifen auf dem Interferenzschirm 112 beobachtet werden, so daß festgestellt werden kann, ob die Brennebene der Linse 28 mit der Aufzeichnungsfläche 46 zusammenfällt oder nicht.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, kann mittels der Erfindung die Brennebene der Linse 28 immer zusammenfallend mit der Aufzeichnungsfläche 46 der Platte 2 gehalten werden, und zwar unabhängig von Änderungen der Schwebehöhe der Schwebeschuhe 34, 36 und 38 aufgrund der Änderung der linearen Geschwindigkeit der Aufzeichnungsfläche 46. Ferner kann das Element 107 unter Beobachtung der Interferenzstreifen auf dem Schirm 112 so gesteuert werden, daß die Brennebene der Linse 28 immer koplanar mit der Aufzeichnungsfläche 46 angeordnet ist.

Zu diesem Zweck wird die in Fig. 13 dargestellte Steuerschaltung benutzt. Ein Lichtstärkedetektor 146

kann ein Signal erzeugen, das ein Maß für die Helligkeit des Interferenzschirms 112 ist Da die Helligkeit des Interferenzmusters abnimmt, wenn der relative Abstand zwischen der optischen Linse 28 und der Aufzeichnungsfläche 46 vermindert wird, wird somit ein Signal erzeugt, das ein Maß für den relativen Abstand zwischen der Linse 28 und der Aufzeichnungsfläche 46 ist Auf einen Differentialverslärker 148 werden die Ausgänge der regelbaren Gleichspannungsquelle 142 und des Lichtstärkedetektors 146 gegeben. Die Ausgangsspannung der regelbaren Gleichspannungsquelle 142 ist so eingestellt, daß sie gleich der Ausgangsspannung des Lichtstärkedetektors 146 ist, wenn die Brennebene der Linse 28 mit der Aufzeichnungsfläche 46 zusammenfällt, so daß der Differentialverstärker !48 ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Brennebene der Linse 28 von der Aufzeichnungsfläche 46 abweicht Der Ausgang des Differentialverstärkers 148 wird über den Verstärker 144 auf die Lageeinstelleinrichtung 107 gegeben, so daß der bewegbare Linsentubus 106 bewegt wird, bis die Brennebene der Linse 28 wiederum mit der Aufzeichnungsfläche 46 zusammenfällt.

Wie sich aus obiger Beschreibung ergibt, kann mittels der Erfindung die Brennebene der Linse 28 immer koplanar mit der Aufzeichnungsfläche 46 gehalten werden, und zwar unabhängig von der Stellung des optischen Kopfes 8 relativ zur Platte 2 und von der Drehgeschwindigkeit der Platte 2.

Bisher wurde eine Videoplatteneinrichtung im Zusammenhang mit der Aufzeichnung einer Information beschrieben. Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße, optische Vorrichtung auch für die Reproduktion der Information geeignet Ferner können außer der mechanischen Verbindung zur Steuerung der Stellung der optischen Linse beispielsweise Elektromagnete, kleine Servomotoren, Bimetalle oder dergleichei benutzt werden, selbst wenn deren spezielle Anwen dung in dieser Beschreibung nicht erwähnt wird. Ferne versteht es sich, daß beispielsweise veränderbar! Widerstände, optische Detektoreinrichtungen, elektro statische Detektoreinrichtungen, induktive Detektor einrichtungen usw. als Mittel zur Feststellung de Stellung des optischen Kopfes relativ zur Platte benutz werden können. Auch können in der erfindungsgemä ίο ßen Vorrichtung statt einer sogenannten dynamise! schwebenden Baugruppe, bei der die Schwebeschuh« durch Luftströmungen angehoben werden, die durcl laminare Reibung erzeugt werden, auch sogenannt« statisch schwebende Baugruppen verwendet werden die mit Schwebeschuhen versehen sind, die von einen Luftkissen angehoben werden, das zwischen ihnen unc der Aufzeichnungsfläche der Platte ausgebildet wird wenn Druckluft darin eingeblasen wird. In diesem Fall ändert sich der Schwebeabstand bzw. die Schwebehöhe nicht nur durch die Änderung der Relativgeschwindigkeit zwischen der schwebenden Baugruppe und dem Aufzeichnungsträger, sondern auch durch Änderungen des Druckes der austretenden, komprimierten Luft. Die Steuerung der optischen Linse und ihres zugehörigen 2s optischen Systems bzw. ihrer zugehörigen optischen Systeme kann jedoch in im wesentlichen gleicher Weise erfolgen, wie sie bei obigen, bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde. Im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren zum Fokussieren des Licht-Strahls auf der Aufzeichnungsfläche durch die Steuerung des Drucks der ausgeblasenen, komprimierten Luft werden erfindungsgemäß die optische Linse und ihr zugehöriges optisches System oder ihre zugehörigen optischen Systeme sehr wirksam gesteuert.

Hierzu (; Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 25

1. Optische Vorrichtung zur Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und -wiedergabe von Informationen mittels eines Lichtstrahles, mit einem Aufzeichnungsträger, einer Einrichtung zur Erzeugung des Lichtstrahls, einer schwebenden Baugruppe, die durch einen Schwebeschuh, der auf seiner dem Aufzeichnungsträger zugewandten Seite hohen Luftdruck erzeugt, über dem Aufzeichnungsträger in der Schwebe gehalten wird, und einer auf der schwebenden Baugruppe angebrachten, optischen Linse zur Fokussierung des Lichtstrahls auf die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers, gekenn- \$ zeichnet durch eine Detektoreinrichtuug (86, 90; 110,112; 114,116,122; F j g. 12 bzw. F i g. 13) zur Ermittlung der Schwebehöhe der schwebenden Baugruppe (44) über dem Aufzeichnungsträger (2) und durch eine optische Steuereinrichtung (52, 64, 66; 107), die in Abhängigkeit von der Ausgangsinformation den Punkt, auf den der Lichtstrahl von der optischen Linse (28) fokussiert wird, innerhalb eines bestimmten Bereiches bezüglich der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (2) hält

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schwebeschuh durch den Luftdruck in der Schwebe gehalten wird, der durch die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Schwebeschuh und dem Aufzeichnungsträger erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (86, 90; 114, 116, 122; Fig. 12) eine Meßeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Aufzeichnungsträger (2) und der schwebenden Baugruppe l'44) ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Platte als Aufzeichnungsmedium, wobei eine Antriebseinrichtung, die die Platte um ihre Mitte dreht, eine Einrichtung, die die schwebende Baugruppe in radialer Richtung der Platte bewegt, und eine Ausgleichseinrichtung vorgesehen ist, die die Änderung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Aufzeichnungsträger und der schwebenden Baugruppe in Abhängigkeit von dem Radius berücksichtigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (86,90) eine Einrichtung ist, die die Lage der schwebenden Baugruppe (44) auf dem Radius der Platte ermittelt.