DE2066017C2 - Optische Abtastvorrichtung, insbesondere für ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Abtastvorrichtung, insbesondere für ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem, mit einem von einem motorischen Antrieb um eine Rotationsachse drehbaren Träger, an dem ein Spiegel zur Abtastung einer Bildebene befestigt ist

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Aufbringen von « Informationen auf einen mit einer dünnen Oberflächenschicht versehenen Aufzeichnungsträger bekannt (DE-AS 12 63 091), wobei Laserstrahlen verwendet werden, wobei die Oberfläche aus einer Metallschicht und/oder Isolierstoffschicht auf einer aus festem Stoff hergestellten Unterlage besteht und wobei die Oberflächenschicht so dünn ist, daß sie durch die Strahlen an der Auftreffstelle zum Aufdampfen, mindestens jedoch zum Schmelzen gebracht wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird zwar ein sich drehender Polygonspiegel für die erforderliche Abtastung verwendet.

Über die Positionierung und den Antrieb des betreffenden Spiegels sind in diesem Zusammenhang jedoch keinerlei konkrete Maßnahmen bekannt

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen &o Weg zu zeigen, wie bei einer optischen Abtastvorrichtung der eingangs genannten Art auf besonders einfache und dennoch wirksame Weise der Spiegel gehalten und bewegt werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei '^s einer optischen Abtastvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß an dem Träger an einer von der Rotationsachse beabstandeten Stelle ein Ende einer Blattfeder befestigt ist, an der im Bereich der Rotationsachse der Spiegel befestigt ist, daß eine magnetische Ablenkeinrichtung vorgesehen ist, die auf ein elektrisches Steuersignal hin die Blattfeder durchbiegt und den Spiegel zur Abtastung einer spiralförmigen Spur auslenkt, daß eine Positionierungseinrichtung vorgesehen ist, die die optische Weglänge zwischen dem Spiegel und der abgetasteten Bildebene im wesentlichen konstant hält, und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die über den motorischen Antrieb die Rotationsgeschwindigkeit des Trägers derart ändert, daß diese Rotationsgeschwindigkeit mit radial nach innen erfolgender Ablenkung des Spiegels zunimmt

Die Erfindung bringt den Vorteil einer besonders einfachen und wirksamen Halterung und Bewegung des genannten Spiegels mit sich, so daß insgesamt eine Abtastung von entsprechend einer extrem hohen Informationsdichte gespeicherten Informationen ermöglicht ist

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Positionierungseinrichtung ein an dem freien Ende der Blattfeder befestigtes Gewicht auf, das eine Biegung der Blattfeder durch Zentrifugalkraft bewirkt und dadurch den Spiegel so einstellt, daß die optische Weglänge im wesentlichen konstant bleibt Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders einfachen Ausgestaltung der Positionierungseinrichtung.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert

F i g. 1 zeigt in einem Blockdiagramm ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem, in welchem die Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung verwendbar ist;

F i g. 2 zeigt zum Teil schematisch eine Ausführungsform der optischen Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung für die Verwendung in dem Aufzeichnungsund Wiedergabesystem gemäß F i g. 1;

F i g. 3 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform eines photographischen Aufzeichnungselements mit einer aus digital kodierten Punkten bestehenden spiralförmigen Spur, wie sie durch die Anlage gemäß Fig. 2 erzeugt wird;

F i g. 3A zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des Aufzeichnungselementes gemäß F i g. 3.

Das in F i g. 1 dargestellte Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem enthält eine Aufzeichnungseinheit 10, deren Eingang an einer audiovisuelle Siganle abgebenden Analog-Signalquelle 12 angeschlossen ist Bei dieser Signalquelle kann es sich um ein Mikrophon oder um eine Fernsehkamera handeln. Das in F i g. 1 dargestellte System enthält ferner eine Wiedergabeeinheit 14, deren Ausgang an einer ein Analog-Signal auswertenden Auswerteeinrichtung 16 angeschlossen ist Bei dieser Auswerteeinrichtung 16 kann es sich um einen Lautsprecher, um einen Fernsehempfänger, um einen Kathodenstrahloszillographen, um ein mechanisches Aufzeichnungsgerät etc. handeln. Darüber hinaus kann eine photographische Kopiereinrichtung 18 von irgendeinem geeigneten Typ vorgesehen sein, das imstande ist, Kontaktabzüge herzustellen, so daß eine einzige, durch die Aufzeichnungseinrichtung 10 erzeugte, digital kodierte Haupt-Photographie 20 auf billige Weise kopiert und als Vielzahl digital kodierter Photokopien 22 nachgebildet werden kann. Diese Photokopien 22 werden dann als Eingabeinformation für die Wiedergabeeinrichtung 14 verwendet In diesem Zusammenhang sei bemerkt daß das betrachtete

System einer kommerziellen Schallplatten-Aufzeichnungsanlage entspricht, die eine große Anzahl von Schallplatten von einer Hauptschallplatte herstellt, so daß die jeweils hergestellten Aufzeichnungen an Abnehmer zu einem relativ niedrigen Preis verkauft werden können.

Die Analog-SignalqueUe 12 gibt ein audiovisuelles Analog-Eingangssignal 23 ab, bei dem es sich um ein HiFi-Musiksignal oder um ein Fernsehbildsignal handeln kanx. Dieses Analog-Eingangssignal wird dem Eingang eines Analog-Digital-Umsetzers 24 zugeführt, der in der Aufzeichnungseinrichtung 10 enthalten ist Dieser Umsetzer 24 gibt ein digital codiertes elektrisches Ausgangssignal 26 ab. Es ist jedoch auch möglich, daß die Analog-Signakjuelle 12 und der Umsetzer 24 von der Art sind, daß ein analoges Licht-Eingangssignal in ein digitales elektrisches Ausgangssignal umgesetzt wird, wie dies in Zeichenerkennungssystemen und in Serien-Photographieanalysatoren der Fall ist Das digitale Ausgangs-Signal 26 wird pulscodemoduliert durch eine Vielzahl von Impulsen dargestellt, die in Gruppen oder ImpuIs-»Wörter« unterteilt sind. Jede derartige Gruppe entspricht dabei der augenblicklichen Amplitude eines anderen Teils des Analog-Eingangssignals 23. Der Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers 24 kann unmittelbar an einer Aufzeichnungsanordnung 28 angeschlossen sein, in der auf ein elektrisches Signal hin ein optisches digitales Signal erzeugt wird. In dem erwähnten Verbindungsweg kann gegebenenfalls ein Verstärker 29 enthalten sein. Auf diese Weise kann das digitale Signal gleichzeitig mit seiner Erzeugung aufgezeichnet werden. Besteht jedoch der Wunsch, das digitale Signal 26 kurzzeitig zu speichern, so kann dies auf dem Magnetband eines Digitalrechners 30 erfolgen, wobei das betreffende Signal später zu einem geeigneteren Zeitpunkt aufgezeichnet wird. Damit dürfte ersichtlich sein, daß der Digitalrechner 30. der zwischen dem Analog-Digital-Umsetzer 24 und dem Verstärker 29 liegt, ein wahlweise verwendbarer Teil der Aufzeichnungseinrichtung ist

Die auf ein elektrisches Signal hin ein optisches digitales Signal liefernde Aufzeichnungsanordnung 28 setzt das digitale elektrische Signal in ein digitales Lichtsignal um und bewirkt eine photographische Aufzeichnung dieses Lichtsignals. Zu diesem Zweck wird ein impulsweise auftretender Lichtstrahl mit sehr kleiner Brennpunktgröße über ein lichtempfindliches Element hinweg geführt, und zwar derart, daß eine aus digital codierten Punkten bestehende Aufzeichnungsspur aufgezeichnet wird, deren Punkte einen Durchmesser von weniger als etwa 0,01 mm besitzen. Wird ein binäres digitales Signal verwendet so können die betreffenden Punkte lichtundurchlässig oder transparent sein, um dem Binärzeichen 0 und 1 des Binärcodes zu entsprechen. Es sei jedoch bemerkt, daß andere digital codierte Signale verwendet werden können. So können in einem ternären digitalen System transparente, teilweise transparente und lichtundurchlässige Punkte auf einem schwarzen und weißen Film und dergleichen verwendet werden.

Die Wiedergabeeinric^üng 14 enthält eine Signal-Wiedergabeanordnung 32, die auf ein optisches Signal hin ein elektrisches digitales Signal abgibt Diese Signal-Wiedergabeanordnung 32 steuert eine Photozelle über die digital codierte Photokopie 22, um ein digital codiertes elektrisches Signal 34 zu erzeugen, das der Photographic der digital codierten Lichtpunkte entspricht Damit entspricht das digitale Ausgangssignal 34 dem digitalen Eingangssignal 26, das der Aufzeichnungsanordnung 28 zugeführt worden ist Obwohl die optische Wiedergabeanordnung 32 von der optischen Aufzeichnungsanordnung 28 gttrennt dargestellt worden ist, kann jedoch der gleiche optische Abtaster verwendet werden, und außerdem braucht lediglich eine Photozelle anstelle der impulsweise betriebenen Lichtquelle vorgesehen zu werden, wie sit- in der Aufzeichnungsanordnung verwendet ist Die optische Wiederga- beanordnung 32 ist über eine elektrische Leseschaltung 36 an einem Digital-Analog-Signalumsetzer 38 angeschlossen. Die Leseschaltung 36 enthält ein Schieberegister. Der Ausgang des Digital-Analog-Umsetzers 38 ist über einen Verstärker 40 an einer Auswerte- bzw. Anzeigeeinrichtung 16 angeschlossen. Dadurch wird ein analoges Ausgangssignal 42, das von dem Digital-Analog-Umsetzer auf ein digitales Signal 34 hin erzeugt worden ist der Auswerteeinrichtung zugeführt Das analoge Ausgangssignal 42 stellt dabei eine eine hohe Qualität besitzende Nachbildung des Analog-Eingangssignals 23 dar. Damit zeichnet sich das Ausgangssignal durch ein hohes Signal-Störspannungs-Verhältnis und durch sehr geringe Verzerrung aus. Diese eine hohe Qualität besitzende Signalnachbildung und die hohe Informationsdichte der photographischen Aufzeichnung gehen auf den Umstand zurück, daß die Korngröße und die nichtlinearen optischen Dichtekurven des lichtempfindlichen Materials die Aufzeichnungs-Informationsdichte der digitalen Signale nicht beschränken, wie dies für Analog-Signale zutrifft

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform des in F i g. 1 dargestellten Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems kann die gleiche optische Abtastanordnung 44 sowohl für die optische Aufzeichnungsanordnung 28 als auch für die optische Wiedergabeanordnung 32 verwenden, indem lediglich entweder eine Aufzeichnungs-Lichtquelle 46 oder eine Photozelle 48 in Ausrichtung mit einem Lichtaufteüungs-Spiegel 50 gebracht wird, der dabei verwendet wird. Die

■»o Aufzeichnungs-Lichtquelle ist eine einzelne Lichtquelle, die Licht hoher Stärke und mit kleiner Fläche abgibt Bei dieser Lichtquelle kann es sich um eine Lichtbogenlampe oder um einen Laser handeln. Hinter der die digitale Codierungsinformation tragenden Photokopie 22 ist eine Wiedergabe-Lichtquelle 52 vorgesehen, deren Licht eine große Fläche einnimmt Bei dieser Lichtquelle 52 kann es sich um eine Reihe von Fluoreszenz-Lampen handeln, die über einen Schalter 54 selektiv gespeist werden. Dieser Schalter 54 ist an einer elektrischen Spannungsquelle 56 angeschlossen, die durch eine Batterie dargestellt ist bei der es sich jedoch tatsächlich um irgendeine Gleichspannungsquelle handelt Der betreffende Schalter 54 muß für die erwähnte Speisung in der mit »Wiedergabe« bezeichneten Stellung eingestellt sein. Es sei bemerkt daß zwar im vorliegenden Fall die Wiedergabe-Lichtquelle 52 derart angeordnet ist daß sie Licht durch die jeweilige, eine digitale Codierungsinformation tragende Photokopie 22 hindurch abgibt, daß aber das Licht von einer solchen Photokopie reflektiert werden kann, wenn die betreffende Lichtquelle vor der Photokopie außerhalb des Abtastweges des Lichtstrahls angeordnet ist Dies kann dadurch geschehen, daß eine kreisförmige Floureszenz-Lampe verwendet wird, die um die Photokopie herum angeordnet ist Befindet sich der Schalter 54 in der Stellung »Aufzeichnung«, so wird die Aufzeichnungs-Lichtquelle 46 gespeist Dadurch wird eine Aufzeichnung der digitalen Information ermöglicht wenn die

Lichtquelle in Richtung der Pfeile 58 in die von der Photozelle 48 eingenommene Lage bewegt wird, und zwar durch Abwärtsbewegung eines sowohl die Lichtquelle als auch die Photozelle tragenden Schlittens 60.

Obwohl das durch den Analog-Digital-Umsetzer 24 der Aufzeichnungseinrichtung 10 erzeugte digital kodierte Eingangssignal unmittelbar an die Lichtquelle 46 abgegeben werden kann, ist im vorliegenden Fall die Abgabe eines solchen Signals an einen elektronischen Verschluß 62 veranschaulicht, der sich vor einer solchen Lichtquelle befindet. Auf diese Weise wird ein Lichtimpulsstrahl erzeugt. Der Verschluß 62 kann eine Kerr-Zelle sein, die eine Nitrobenzol-FIüssigkeit enthält Der Verschluß 62 kann auch durch eine Reihe von is Kristallen aus Kaliumdihydrogenphosphat gebildet sein. Sowohl die Kerr-Zelle als auch derartige Kristalle besitzen die Eigenschaften einer elektrischen Doppelbrechung. Der Verschluß 62 ist an dem Ausgang des Verstärkers 29 über einen in zwei Stellungen einstellbaren Wählschalter 64 angeschlossen. Der bewegliche Kontaktteil des Schalters 64 ist mit dem beweglichen Kontaktteil des Schalters 54 gekoppelt, so daß der Schalter 64 offen ist, wenn der Schalter 54 sich in der dargestellten »Wiedergabe«-Stellung befindet. In der Schaltstellung »Aufzeichnung« des Schalters 54 ist der Schalter 64 geschlossen. Wird ein derartiger Verschluß verwendet, so kann die Lichtquelle 46 ein kontinuierlich betriebener Laser sein, der ausgerichtetes monochromatisches Licht abgibt.

Die optische Abtastanordnung 44 enthält eine ringförmige Tragplatte 66 aus Aluminium oder aus einem anderen nichtmagnetischen Material mit einem axial verlaufenden Hohlraum 68. Die Platte bzw. der Träger 66 ist zur Ausführung einer Drehung auf der Welle 70 angeordnet. Die Welle 70 wird um eine vertikale Rotationsachse gedreht. Hierzu dient ein mit konstanter Geschwindigkeit laufender Elektromotor 72, der mit dieser Welle über eine magnetische Kupplung 74 und einen Riementrieb 76 verbunden ist An der -to Oberseite einer Blattfeder 80 zwischen deren Enden ist ein flaches Spiegelelement 78 befestigt Ein Ende der Feder ist dabei am Umfang des Trägers 66 befestigt Hierzu dient eine Schraube 82 oder ein anderes geeignetes Befestigungselement Die Feder 80 verläuft durch einen Führungsschlitz 84, der in der Deckfläche des Trägers 66 vorgesehen ist; die Feder 80 schneidet die Rotationsachse der Welle 70, so daß die Mitte des Spiegels 78 im wesentlichen auf der Rotationsachse liegt An der Unterseite der Feder 80 ist unterhalb des Spiegels 78 ein Magnetrelaiselement 86 aus magnetischem Material vorgesehen, und zwar in einer Lage, in der es in den in dem Träger 66 befindlichen Hohlraum 68 eingeführt wird, wenn die Feder nach unten abgelenkt wird. Sowohl der Hohlraum 68 als auch das Magnetrelaiselement 86 sind kegelförmig ausgebildet Eine Eleltromagnetspule 88 ist um die Welle des sich drehenden Trägers 66 vorgesehen, und zwar neben der Unterseite des Hohlraumes 68. Wird somit ein elektrisches Signal an diese Spule angelegt, so wird das Magnetrelaiselement 86 in den Hohlraum gezogen oder aus diesem herausgeführt Dies erfolgt durch das durch die Spule erzeugte Magnetfeld. Damit erfolgt eine Ablenkung der Feder 80 und eine radiale Abtastbewegung des Spiegels 78 über die eine digitale Codierungsinformation tragende Photokopie 22.

An dem freien Ende der Feder 80 ist ferner ein Gewicht 90 befestigt Dies dient dazu, die Feder zu veranlassen, eine Abwärtsablenkung aufgrund der auf dieses Gewicht wirkenden Zentrifugalkraft auszuführen, wenn die Drehgeschwindigkeit des Trägers 66 zunimmt Um die Schwingungen der Feder 80 zu dämpfen, ist an der Deckfläche des sich drehenden Trägers 66 ein geschlitzter Permanentmagnet 92 befestigt, und ferner ist eine dünne Fahne 94 aus elektrisch leitendem Material an dem Ende des Gewichts 90 innerhalb des Schlitzes 96 des betreffenden Magneten 92 vorgesehen. Damit bewegt sich diese Fahne zwischen dem Nordpol und dem Südpol des Magneten auf und ab, was zur Bildung von Wirbelströmen in der Fahne und damit zum Entstehen einer Dämpfung führt Anstelle einer derartigen Permanentmagnet-Dämpfung ist es auch möglich, eine öldämpfung anzuwenden, und zwar durch Ausfüllen des Hohlraumes 68 mit öl, so daß das Magnetrelaiselement 86 in der Weise als Dämpfer arbeitet

Wie bereits erwähnt, ist ein Lichtaufteilungsspiegel 50, der etwa 50% des auf ihn gerichteten Lichts durchläßt und etwa 50% reflektiert unter einem Winkel von 45° in bezug auf die Drehachse der Welle 70 und in bezug auf die Lichtwegachse des Lichtwegs zwischen diesem Spiegel und einer Licht-Öffnungsmaske 98 angeordnet, die vor der Photozelle 48 oder der Lichtquelle 46, 62 angeordnet ist Zwischen dem LJchtaufteilungs-Spiegel 50 und der Mitte des lichtempfindlichen Elements 22 ist ein sphärisch gekrümmter Spiegel 100 vorgesehen. Darüber hinaus kann ein Lichtmikroskop 102 zwischen der Maske 98 und dem Lichtstrahlteiler 50 vorgesehen sein, um das von der Lichtquelle abgegebene Licht zu einem einen kleinen Durchmesser besitzenden Punkt auf dem Aufzeichnungselement 22 zu fokussieren oder das Betrachtungsfeld des Detektors auf einen kleinen Punkt zu begrenzen. Das Mikroskop kann dabei wahlweise verwendet werden; es ist jedoch nicht notwendig. Ferner ist es möglich, eine Objektivlinse zwischen dem Mikroskop 102 und dem Lichtaufteilungs-Spiegel 50 vorzusehen. In diesem Fall können der spährische Spiegel 100 weggelassen und der Lichtaufteilungs-Spiegel um 90° gedreht werden.

Während des Aufzeichnungsbetriebes bei der in Fig.2 dargestellten Anordnung wird der Schlitten 60 nach unten in die untere Stellung bewegt, so daß die Lichtquelle 46 zu der in der Maske 98 befindlichen öffnung ausgerichtet ist Der Schalter 54 wird in die mit »Aufzeichnung« bezeichnete Stellung bewegt, in der die Lichtquelle gespeist ist und in der die Wiedergabe-Lichtquelle 52 abgeschaltet ist Femer wird der Schalter 64 in die Aufzeichnungsstellung »R« bewegt in der der elektronische Verschluß 62 mit dem Analog-Digital-Umsetzer 24 verbunden ist Auf diese Weise werden digital codierte Impulse fiber den Verstärker 29 dem Verschluß zugeführt, wodurch eine Vielzahl von liciitimpulsen erzeugt wird. Diese digital codierten Lichtimpulse werden dem Lichtaufteilungs-Spiegel 50 zugeführt, der etwa 50% des ihm zugeführten Lichts zu dem sphärischen Spiegel 100 hin reflektiert Dieser Spiegel fokussiert das Licht und reflektiert es erneut, wobei 25% des Lichts durch den Lichtaufteilungs-Spiegel 50 zu dem (Abtastspiegel 78 hin gelangen. Die Lichtimpulse werden dann durch den Spiegel 78 auf das lichtempfindliche Element hin reflektiert, das im vorliegenden Fall die Haupt-Photographie 20 anstelle der dargestellten Photokopie 22 ist Der Spiegel 78 wird um die Rotationsachse der Welle 70 gedreht, wenn der Schalter 104 in die mit »Aufzeichnung« bezeichnete

Stellung eingestellt ist, in der die Magnetkupplung 74 mit dem beweglichen Kontaktteil eines Potentiometers 106 verbunden ist, dessen eines Ende an einer positiven Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und dessen anderes Ende geerdet ist. Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 106 wird durch einen Elektromotor 108 derart automatisch eingestellt, daß eine allmähliche Zunahme der Drehgeschwindigkeit auftritt, wenn der Lichtstrahl radial nach innen auf dem lichtempfindlichen Element abgelenkt ist. Diese radiale Ablenkung wird dann durchgeführt, wenn ein Schalter 112 in der Aufzeichnungsstellung »R« ist, in der die Spule 88 mit dem beweglichen Kontakt eines anderen Potentiometers 110 verbunden ist. Das eine Ende dieses Potentiometers 110 ist mit einer positiven Gleichspannungsquelle verbunden und das andere Ende des Potentiometers 110 ist geerdet. Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 110 kann ebenfalls mit dem Motor 108 gekoppelt sein, um allmählich eine Zunahme des die Spule 88 durchfließenden Stroms zu bewirken und damit den Spiegel 78 zu veranlassen, aufgrund des stärker werdenden Magnetfelds radial nach innen abgelenkt zu werden. Ferner führt die mit zunehmender Drehgeschwindigkeit durch das Gewicht 90 auftretende Zentrifugalkraft dazu, daß der Spiegel 75 eine radiale Ablenkung nach innen erfährt. Zufolge dieser Maßnahmen führt der optische Abtaster 44 eine radiale Abtastbewegung auf dem lichtempfindlichen Element aus, und ferner werden die Lichtimpulse in Form einer einzelnen spiralförmigen Spur aufgezeichnet. Diese Aufzeichnungsspur enthält digital codierte Lichtpunkte, die in Reihe angeordnet sind. Jeder der aufeinanderfolgenden Punkte nimmt dabei eine größere Strecke längs der Spur in Anspruch, wie dies aus F i g. 3 und 3A ersichtlich ist. Es sei bemerkt, daß die Potentiometer 106 und 110 eine sich stetig ändernde Steuerspannung an die Magnetkupplung und an die Ablenkspule abgeben müssen, weshalb aus Draht gewickelte Potentiometer nicht geeignet sind. Anstelle derartiger Potentiometer können aber Potentiometer mit einer durchgehenden Widerstandsschicht verwendet werden. Außerdem kann sich der Widerstand derartiger Potentiometer in nichtlinearer Weise ändern.

Während des Wiedergabebetriebs wird der Schalter 54 in der Anordnung gemäß Fig.2 in die mit »Wiedergabe« bezeichnete Stellung geführt, in der die Wiedergabe-Lichtquelle 52 eingeschaltet und die Aufzeichnungs-Lichtquelle 46 ausgeschaltet wird. Ferner wird der Schalter 64 in die Wiedergabestellung »P« eingestellt, in der der Verschluß 62 von dem Verstärker 23 getrennt ist Der Schlitten 6ö wird nach oben in die dargestellte Lage bewegt, in der die Photozelle 48 zu der in der Maske 98 befindlichen öffnung ausgerichtet ist. Außerdem werden die Schalter 104 und 112 in die dargestellten »Wiedergabe«-Stellungen bewegt Das aus den Punkten bestehende Lichtbild auf der Photokopie 22 wird mit Hilfe des Spiegels 78 durch den Lichtaufteilungs-Spiegel bzw. Lichtteiler 50 zu dem sphärischen Spiegel 100 hin reflektiert Dieser Spiegel 100 reflektiert und fokussiert das betreffende Bild zu bzw. auf dem Lichtteiler 50, der das betreffende Lichtbild durch das Mikroskop 102 auf die Photozelle 48 wirft Die Photozelle setzt die Lichtimpulse in digital codierte elektrische Stromimpulse um, die durch einen Lastwiderstand 114 nach Erde fließen. Der Lastwiderstand 114 ist dabei zwischen der Anode der Photozelle und Erde geschaltet Die somit an dem Widerstand 114 sich ausbildenden digitalen Spannungsimpulse werden der Ausgabeschaltung 36 und einer Ablenksteuerschaltung zugeführt.

Die Ablenksteuerschaltung enthält einen Operationsverstärker 116, der ein negatives Spannungsrückkopplungsnetzwerk 118 besitzt, das auf die zweifache Frequenz (f\) eines Nachlaufoszillators 120 abgestimmt ist, auf dessen Funktion nachstehend noch näher eingegangen wird. Der Eingang des Operationsverstärkers 116 ist über einen Koppelkondensator 122 an der Photozelle 48 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 116 ist an dem einen Eingang eines Phasenvergleichers 124 angeschlossen, dessen anderer Eingang an den Ausgang des Nachlaufoszillators 120 angeschlossen ist Das analoge Ausgangssignal des Phasenvergleichers 124 wird über einen Integrator 126 dem einen Eingang eines Summiernetzwerks 128 zugeführt, dessen anderer Eingang über einen Widerstand 130 mit dem Ausgang des Nachlaufoszillators 120 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Summiernetzwerks 128 wird über einen Verstärker 132 und einen Schalter 112 während der Wiedergabe an die Spule 88 abgegeben. Da die mittlere Amplitude der durch das abgestimmte Rückkopplungsnetzwerk integrierten digitalen Impulse, die dem Integrator 126 zugeführt werden, sich ändert, wenn der Spiegel 78 über die Aufzeichnungsspur bewegt wird, ändert sich auch die Ausgangsspannung des Integrators 126. Damit ändert sich die Steuerspannung, die an der Spule 88 liegt. Dies führt zu einer allmählichen radialen Ablenkung des Spiegels 78 nach innen, so daß dieser Spiegel 78 der Aufzeichnungsspur folgt.

Die Drehgeschwindigkeit des Spiegels 78 wird durch das Ausgangssignal eines Differenzverstärkers 134 gesteuert. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers 134 wird bei in der »Wiedergabe«-Stellung befindlichen Schalter 104 der Magnetkupplung 74 zugeführt Ein Eingang des Differenzverstärkers ist an dem beweglichen Kontakt des Potentiometers 136 angeschlossen, dessen eines Ende eine positive Gleichspannung führt und dessen anderes Ende geerdet ist Der andere Eingang des Differenzverstärkers ist an einen Integrationskondensator 138 angeschlossen, dessen Belegungen zwischen der Kathode einer Koppeldiode 140 und Erde geschaltet sind. Die Anode der Diode 140 ist dabei an dem Ausgang eines Synchronisier-Bit-Detektors 142 angeschlossen, der Teil der Ausgabeschaltung 36 bildet. Der Synchronisier-Bit-Detektor 142 ist mit seinem Eingang an den Ausgang der Photozelle 48 angeschlossen; er gibt einen Synchronisier-Ausgangsimpuls ab, wenn ein Synchronisierimpuls in dem von der Photozelle abgegebenen Ausgangssignal auftritt. Ein solcher Synchronisierimpuls besitzt dabei eine höhere Amplitude als die digital codierten Impulse. Diese Synchronisierimpulse werden durch den Kondensator 138 integriert, und die sich ergebende variierende Spannung wird als Steuerspannung dem Eingang des Differenzverstärkers 134 zugeführt Damit nimmt die Drehgeschwindigkeit der Welle 70 allmählich zu, wenn der Spiegel 78 radial nach innen abgelenkt wird. Auf diese Weise wird die Synchronisier-Bit-Folge-Frequenz konstant gehalten.

Die Synchronisierimpulse werden durch Synchronisier-Lichtpunkte erzeugt, welche auf der Photokopie 22 zwischen den Gruppen der digital codierten Punkte aufgezeichnet sind und diese in Gruppen oder Worte

65- unterteilen. Diese Synchronisier-Lichtpunkte können einen Durchmesser besitzen, der etwa dem Zweifachen des Durchmessers der digital codierten Punkte entspricht; die betreffenden Synchronisier-Lichtpunkte

werden dadurch aufgezeichnet, daß ein Impuls höherer Spannung an den elektronischen Verschluß 62 abgegeben wird, so daß dieser mehr Licht hindurchläßt.

Um den Spiegel 78 auf der auf dem Aufzeichnungselement 22 befindlichen spiralförmigen Spur von Lichtpunkten festzuhalten, überlagert der Nachlaufoszillator 120 dem der Spule 88 zugeführten Ablenksteuersignal ein Sinus-Nachlaufsignal geringer Amplitude. Das Nachlaufsignal bewirkt, daß der Spiegel 78 auf der Aufzeichnungsspur vorwärts und zurück schwingt, und zwar mit einer niedrigen Frequenz f\, die z. B. etwa 1 Hz pro hundert Worte oder 30 bis 70 Schwingungen pro Umdrehung beträgt, wenn sich der Spiegel 78 längs der Aufzeichnungsspur bewegt. Dies führt zur Bildung eines Korrektursignals, das mit dem Ablenksteuersignal von der Photozeüe 48 zusammengefaßt wird. Das Korrektursignal wird durch den Kondensator 122, den Verstärker 116 und den Rückkopplungszweig 118 gefiltert, so daß die Bit-Stromimpulse eingeebnet werden und ein Korrektursignal mit einer Frequenz von 2f\ geliefert wird. Dies Frequenz ist die zweifache Frequenz des Nachlaufoszillators 120. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Spiegel 78 die Aufzeichnungsspur in jeder Periode des Sinus-Ausgangssignals des Nachlaufoszillators zweimal überläuft. Dieses Korrektursignal wird mit dem Ausgangssignal des Nachlaufoszillators in dem Phasenvergleicher 124 verglichen. Sind diese beiden Signale nicht in Phase, womit angezeigt wird, daß der Spiegel beginnt, die Aufzeichnungsspur zu verlassen, so ändert sich die Ausgangsspannung des Integrators 126 automatisch in der Weise, daß der Spiegel 78 wieder auf die Aufzeichnungsspur zurückgeführt wird.

Die Ausgabeschaltung 36 enthält eine bistabile Kippstufe 144, deren Eingang an dem Ausgang der Photozelle 48 angeschlossen ist. Außerdem ist an den Ausgang der Photozelle der Eingang des Synchronisier-Bit-Detektors 142 angeschlossen. Die betreffende bistabile Kippstufe kann vom Schmitt-Trigger-Typ sein und durch die Vorderflanke jedes digitalen Impulses getriggert und durch die Rückflanke jedes Impulses wieder zurückgestellt werden. Die auf diese Weise erzeugten rechteckförmigen Ausgangsimpulse werden einem Schieberegister 146 zugeführt. Ein freischwingender Bit-Taktimpulsgenerator 148 ist mit seinem Eingang an dem Ausgang des Synchronisier-Bit-Detektors 142 angeschlossen. Dadurch wird der Taktimpulsgenerator 148 durch die Synchronisierimpulse synchronisiert. Der Ausgang des Taktimpulsgenerators 148 ist mit dem Schieberegister 146 derart verbunden, daß Schiebeimpulse zu dem Schieberegister mit der gleichen Frequenz übertragen werden, mit der die von der Photozelle 48 abgegebenen digital codierten Signale auftreten. Nachdem von dem Schieberegister 148 ein »Wort« oder eine Gruppe von digitalen Impulsen aufgenommen worden ist, werden diese Impulse durch ein Öbertragungsgatter 152 zu einem Speicherregister 150 hin übertragen. Das Übertragungsgatter 152 ist normalerweise nicht übertragungsfähig; es wird durch einen ihm von dem Synchronisier-Bit-Detektor 142 zugeführten Synchronisierimpuls übertragungsfähig gemacht. Der Ausgang des Speicherregisters 150 ist mit dem Eingang des Digital-Analog-Umsetzers 38 verbunden, der das digitale Signal in das Analog-Ausgangssignal umsetzt. Dieses Analog-Ausgangssignal wird über den Verstärker 40 zu der Ausgangsklemme des Systems hin übertragen. Wie oben ausgeführt, stellt dieses Analog-Ausgangssignal eine genaue Nachbildung des dem Umsetzer 24 zugeführten Analog-Eingangssignals dar.

Wie aus Fig. 3 und Fig.3a ersichtlich ist, weist die durch die Anlage gemäß F i g. 2 hergestellte Photokopie 22 des Aufzeichnungselementes eine spiralförmige

ίο Aufzeichnungsspur 206 auf. Diese Aufzeichnungsspur 206 besteht aus digital codierten Punkten bzw. Flecken, zu denen die lichtundurchlässigen Flecken 208 gehören, die durch Lichtimpulse aufgezeichnet worden sind. Diese lichtundurchlässigen Punkte entsprechen einem Binärzeichen »1« im Binärkode; transparente Punkte bzw. Flecken 210 entsprechen dem Binärzeichen »0« im Binärkode. Die Punkte bzw. Flecken 208 und 210 besitzen jeweils einen Durchmesser von weniger als etwa 0,01 mm. In typischer Weise liegt der Durchmesser in der Größenordnung von 'Λοο mm. Neben den erwähnten Punkten bzw. Flecken sind Synchronisierpunkte bzw. -flecken 212 auf der Aufzeichnungsspur zwischen aufeinanderfolgenden Wortgruppen von digital codierten Bits vorgesehen. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 umfaßt eine Wortgruppe fünfzehn Bits, die in der obersten Zeile der Aufzeichnungsspur acht transparente Flecken und sieben lichtundurchlässige Flecken umfassen. Die Synchronisierflecken bzw. -punkte 212 besitzen einen Durchmesser, der etwa dem Zweifachen des Durchmessers der lichtundurchlässigen digitalen Punkte bzw. Flecken 208 entspricht. Der Abstand zwischen den Mitten benachbarter Punktlinien ist ebenfalls gleich dem Zweifachen des Durchmessers eines lichtundurchlässigen digitalen Punkts 208, so daß benachbarte Synchronisierpunkte bzw. -flecken sich nahezu berühren.

Das lichtempfindliche Aufzeichnungselement 22 kann eine transparente Platte aus Glas oder Methylmethacrylat-Kunststoff mit einer auf einer Seite aufgebrachten Schicht aus lichtempfindlichem Material sein, wenn die Wiedergabe-Lichtquelle Licht in der Weise abgibt, daß dieses Licht durch die Aufzeichnungselemente in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise hindurchtreten muß. Werden jedoch lichtreflektierende Photographien verwendet so

*5 kann das Aufzeichnungselement 22 aus irgendeinem geeignet bemessenen, stabilen Trägermaterial bestehen, wie aus Kunststoff, das mit der Photographic versehen ist, die auf ihrer Außenfläche die digital codierten Lichtspuren trägt. Über derartige Photographien sowie

über jeglichen lichtempfindlichen Überzug auf einer transparenten Platte kann ein Schutzüberzug aus Kunststoff erforderlich sein, um ein Verkratzen der Aufzeichnungen während der Handhabung zu verhindern. Darüber hinaus ist es möglich, lichtempfindliches Glas als Aufzeichnungselement zu verwenden, ohne daß dabei eine gesonderte Schicht aus photographischem Material erforderlich ist Hierfür kommt Glas in Frage, das nach erfolger Belichtung entsprechend einem Lichtbild der digitalen Kodierungsspur geätzt ist Die geätzten Punkte bzw. Recken können mit lichtundurchlässigem Material ausgefüllt sein. In diesem Zusammenhang sei noch bemerkt daß auch photochromische Stoffe verwendet werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Optische Abtastvorrichtung, insbesondere für ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem, mit einem von einem motorischen Antrieb um eine Rotationsachse drehbaren Träger, an dem ein Spiegel zur Abtastung einer Bildebene befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Träger (66) an einer von der Rotationsachse (70) beabstandeten Stelle ein Ende einer Blattfeder (80) to befestigt ist, an der im Bereich der Rotationsachse (70) der Spiegel (78) befestigt ist, daß eine magnetische Ablenkeinrichtung (86,88) vorgesehen ist, die auf ein elektrisches Steuersignal hin die Blattfeder (80) durchbiegt und den Spiegel (78) zur is Abtastung einer spiralförmigen Spur auslenkt, daß eine Pcsitionierungseinrichtung (90,94) vorgesehen ist, die die optische Weglänge zwischen dem Spiegel (78) und der abgetasteten Bildebene (22) im wesentlichen konstant hält, und daß eine Steuereinrichtung (106, 134) vorgesehen ist, die aber den motorischen Antrieb (72, 74, 76) die Rotationsgeschwindigkeit des Trägers (66) derart ändert, daß diese Rotationsgeschwindigkeit mit radial nach innen erfolgender Ablenkung des Siegels (78) zunimmt

2. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungseinrichtung (90, 94) ein an dem freien Ende der Blattfeder (80) befestigtes Gewicht aufweist, das eine Biegung der Blattfeder (80) durch Zentrifugalkraft bewirkt und dadurch den Spiegel (78) so einstellt, daß die optische Weglänge im wesentlichen konstant bleibt

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