NO753313L - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en opptegningsbærer på hvilken er lagret et fjernsynssignal i en informasjonsstruktur av sporvis anordnede områder og mellomliggende områder, hvilken struktur er avlesbar med optisk stråling, og hvilke områder påvirker en avlesningsstråle på en måte som er forskjellig fra de mellomliggende områder, hvilket fjernsynssignal omfatter en første bærebølge som er frekvensmodulert med luminansinformasjonen,

og ytterligere bærebølger som er modulert med annen informasjon, f.eks. farge- eller lydinformasjon.

I tilfelle av et fargefjernsynssignal er annen informasjon farge- og lydinf ormas jon, hvilken lydinformas jonf vi.kan være modulert på en, to eller også flere bærebølger. I den

enkleste form er fjernsynssignalet et sort-hvittsignal og

lyden pr modulert på en bærebølge. Den sporformede struktur kan'.bestå av et spiralformet spor som strekker seg over flere omdreininger av opptegningsbæreren. Det kan også bestå av et antall konsentriske spor.

i: "Philips» Technical Review" bind 33 nr. 7, side l8l-.185, er beskrevet en rundt skiveformet opptegningsbærer hvor luminansinformasjon, fargeinformasjon og lydinformasjon er opptegnet i et optisk avlesbart spor i binært kodet form. Informasjonssporet omfatter et antall fordypninger som er presset inn i opptegningsbærerens overflate. Luminansinformasjonen inneholdes i fordypningenes romfrekvens mens farge- og lydinformasjonen er opptegnet som en modulasjon av lengden av fordypningene.

Ved opptegning på en kjent opptegningsbærer er opptegningsstrålen styrkemodulert f.eks. ved hjelp av en elektrooptisk modulator som tilføres firkantsignaler i samsvar med

informasjonen som skal opptegnes. Ved elektronisk sammen-setning av firkantsignålet fra luminansinformasjon, fargeinformasjon og lydinformasjon, oppstår begrensninger i signalet, slik at høyere harmoniske frembringes. Hvis all informasjon inneholdes i lengden av områdene og de mellomliggende områder, kan dette resultere i blandingsprodukter av den første og de ytterligerebbærebølger under avlesningen. Slike blandeprodukter er uønsket. Hvis et blandeprodukt opptrer i frekvensbåndet som er dekket av den modulerte første bærebølge, vil dette bevirke inteferens, såkalt moiré, i luminanssignalet som avleses fra opptegningsbæreren og gjengis.

På samme måte vil et blandeprodukt av en frekvens innenfor frekvensbåndene som opptas av de modulerte ytterligere bære-bølger, resultere i interferens i f.eks. fargesignalet som avleses fra opptegningsbæreren og gjengis. Slike blandeprodukter opptrer og den forstyrrende virkning av disse blandeprodukter er avhengig av valget av bærefrekvenser på den ene side og av fotokjemiske prosesser og signalbehandlingskretsene som anvendes under avlesningen på den annen side.

Hensikten med oppfinnelsen er å overføre et fjernsynssignal ved hjelp av.en opptegningsbærer hvor opptreden av blandeprodukter av luminansinformasjon og annen informasjon gjøres minst mulig.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at sporene med informasjonsstruktur har en bølgeform, at bare den første bærebølge er bestemt av områdenes romfrekvens, mens de ytterligere bærebølger bestemmer variasjonen av sporenes bølgeform hvis amplitude er vesentlig mindre enn sporstrukturens periode i en retning på tvers av retningen i hvilken sporene avleses, og frekvensen av den første bærebølge er minst to ganger frekvensen av de ytterligere bærebølger.

Med bølgeform skal her forstås en svingning som består av sinusformede utsving hvis frekvens og/eller amplitude varierer langs et spor.

Ved hjelp av en avlesningsmetode som skal beskrives nedenfor, kan informasjonen i romfr&kvensen for områdene detekteres atskilt fra informasjonene som inneholdes i sporenes bølgeform. Det er praktisk talt ingen innbyrdes påvirkning mellom informasjonsbåndene. Ved å anvende en opptegningsbærer ifølge oppfinnelsen, kan det oppnås et system for overføring av et fjernsynssignal med to praktisk talt uavhengige optiske kanaler. Hovedfordelen ved dette er at frekvensbåndene og signalene som lagres i disse kanaler kan ,. overlappe hverandre.

Et apparat for avlesning av en opptegningsbærer ifølge oppfinnelsen omfattende en strålingskilde'og et objektivsystem for levering av stråling fra strålingskilden via opptegningsbæreren til et strålingsfølsbmt informasjonsdetekteringssystem som omformer stråling som er levert fra strålingskilden og modulert av informasjonsstrukturen, til et elektrisk signal,

er ifølge oppfinnelsenkarakterisert vedat informasjonsdetek-teringssystemet består av fire strålingsfølsomme detektorer som er anordnet i objektivsystemets effektive utgangsåpning i fire forskjellige kvadranter i et imaginært x-y-koordinatsystem med nullpunktet i utgangsåpningens sentrum og hvis x-aksen strekker seg effektivt i sporenes lengderetning og y-aksen strekker seg effektivt i tverretningen av sporene.

Med "effektivt" i lengderetningen og tverretningen av sporene skal forstås at når detektorene er projisert i opptegningsbærerens informasjonsplan, opptar ett sett av detektorene stillinger i lengderetningen resp. i tverretningen av sporene. Med "effektiv" utgangsåpning for objektivsystemet skal forstås den virkelige utgangsåpning for objektivsystemet hvis denne åpning er lett tilgjengelig. Den effektive utgangsåpning kan altså bestå av en linse, eller et skyggebilde av den i virkelige åpning hvis denne er vanskelig tilgjengelig.

En foretrukketUtførelsesform av et avlesningsapparat ifølge oppfinnelsen, hvilket apparat er særlig egnet for en avlesning av en opptegningsbærer hvis områder bevirker en forskjell i optisk veilengde i avlesningsstrålen som er tilnærmet et ulike multiplum av en kvart bølgelengde av strålingen som anvendes for avlesningen, erkarakterisert vedat utgangsklemmene for detektorene i første og andre kvadrant er forbundet med en første summeringsinnretning, og utgangsklemmene for detektorene i tredje og fjerde kvadrant er forbundet med en andre summeringsinnretning, og at summeringsinnretningene er forbundet med en differensialforsterker på hvis utgang informasjonene av de modulerte ytterligere bærebølger opptrer, at utgangsklemmene for detektorene i første og fjerde kvadrant er forbundet med en tredje summeringsinnretning, og utgangs-. klemmene fra detektorene i den andre og tredje kvadrant er forbundet med en fjerde summeringsinnretning, og at den tredje og fjerde summeringsinnretning er forbundet med en forsterker på hvis utgang informasjonen av den modulerte første bærebølge opptrer.

Det skal bemerkes at- i tysk patentsøknad nr. 2.342.906 er det foreslått å anvende fire detektorer i et apparat for avlesning av optisk informasjonsstruktur. I dette kjente apparat består imidlertid informasjonsdetekteringssysternet bare --'av to detektorer som anvendes for avlesning av informasjon som er inneholdt i områdenes romfrekvens. De to andre detektorer anvendes for å detektere graden av sentrering av avles-nings f lekken i forhold til sporet som avleses. Systemet for overføring av et fjernsynssignal ved hjelp av en opptegningsbærer ifølge oppfinnelsen atskiller seg fra det beskrevne i den nevnte patentsøknad ved at fjernsynsinformasjon også i en retning på tvers av sporets retning.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningene. •Fig. 1 viser skjematisk eri del av en rund plateformet opptegningsbærer.

Fig. 2 viser mange ganger forstørret en del av et

spor med en informasjonsstruktur ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser skjematisk'et apparat .for avlesning av

en opptegningsbærer ifølge oppfinnelsen.

Fig. 4 viser skjematisk detekteringssystemet som anvendes i apparatet på fig. 3«Fig. 5 viser et blokkskjema for signalbehandlingen ifølge oppfinnelsen. Fig. 6-llb og 13-15'tjener til forklaring'av mekanismen

ved avlesningen.

Fig. 12 viser amplituden av det'detekterte signal som funksjon av forskjellen i optisk veilengde som skyldes bølge-formen av sporet.

I den runde skiveformede opptegningsbærer 1 på #ig. J, ' er lagret.et fjernsynssignal, f.eks. et fargefjernsynssignal.

Opptegningsbæreren er forsynt med et antall spor 2 med mellom-r rom 3. Informasjonsstrukturen ifølge oppfinnelsen består av spor med en bølgeform i forhold.til en mfidlere posisjon slik det fremgår av fig. 2. Den strekede linje 6 representerer en midlere posisjon av sporets sentrum over en stor sporlengde. Por sporene på fig. 1 er de tilsvarende linjer 6 konsentriske eller kvasikonsentriske hvis sporet er spiralformet. Den lokale periode for bølgeformen er betegnet p2. Denne periode er bestemt av farge- og lydinformasjonen i tilfelle av et : fargefjernsynssignal og varierer følgelig langs sporet. Sporet består av et antall områder k og mellomliggende områder 5.

Den lokale' periode for områdene er betegnet p^. Denne periode er bestemt av luminansinformasjonen i fargefjernsynssignalet. Perioden p2er tilnærmet tre ganger så stor som perioden p^.

På fig. 2 er amplituden av bølgeformen vist overdrevet. I virkeligheten er amplituden liten i forhold til perioden av

sporstrukturen i tverretningen av sparet, hvilken amplitude er f.eks. 1/10 av perioden.

Sporstrukturen på fig. 1 og 2 kan ansres som et to-dimensjonalt gitter som avbøyer strålingen som anvendes for avlesningen i et antall retninger. Da avbøyningen som bevirkes av bølgeformen av sporet skjer i andre retninger enn av-bøyningen som skyldes overgangen mellom områdene'og mellom

liggende områder, kan informasjonen som inneholdes i bølgé.formen avleses uavhengig av informasjonen som inneholdes i overgangene mellom områdene og de mellomliggende områder, ved anvendelse av. et egnet detektorarrangement.

Som vist på fig. 2 kan farge- og lydinformasjonen anbringes i. romfrekvensen•av bølgeformen. Det er alternativt

mulig å opptegne farge- og lydinformasjonen i en amplitudemodulasjon av bølgeformen med konstant periode. Videre er det mulig å modulere bølgeformen av sporene både i frekvens og amplitude, idet fargeinformasjonen f.eks. er opptegnet i rom-' frekvensen for. bølgeformen og lydinformasjonen i amplituden ay bølgeformen.

Informasjonsstrukturen -fer fortrinnsvis en fase-struktur, dvs. fasen av en avlesningsstråle endres av strukturen. Områdene er f.eks,, anbragt i en dybde i opptegningsbæreren som avviker fra dybden av de mellomliggende områder og mellomrommene mellom sporene. Opptegningsbæreren kan være strålingsreflekterende eller strålingsgjennom-trengelig. Por tilfredsstillende avlesning av en fase-struktur, må avstanden mellom områdenes plan og mellom-rommenes plan være slik at strålingen som har passert et område eller som er reflektert av et område tilbakelegger en optisk veilengde som er tilnærmet (2n + 1) A/4 kortere eller lengre enn den optiske veilengde som. tilbakelegges av stråling som har passert eller reflekteres, fra de mellomliggende områder. I dette henseende er den optiske veilengde produktet av den virkelige veilengde og brytningsindeksen for mediet i hvilken veilengden strekker seg. X j?r- bølgelengden for strålingen som anvendes for avlesningen og n er 0,1,2 osv.

Por en opptegningsbærer med en reflekterende informasjonsstruktur som grenser til luft, bør f.eks. avstanden mellom områdenes plan og de mellomliggende områders plan være tilnærmet (2n+l) X/6 .

I appnratet på fig. 3 emitterer en strålingskilde 11, f.eks. en laser, en avlesningsstråle 12. Denne avlesningsstråle fokuseres på informasjonsstrukturens plan 7 på opptegningsbæreren lvved hjelp av et objektivsystem som skjematisk

. er vist som en enkelt linse L^. Opptegningsbæreren er vist

i radialt tverrsnitt. Sporene er betegnet 2. Avlesnings?-, strålen som reflekteres fra opptegningsbæreren og moduleres av informasjonsstrukturen passerer objektivet L-^for annen gang og er følgelig reflektert, f.eks. ved hjelp av et delvis gjennomtrengelig speil 13 til et skjematisk vist strålings-følsomt informasjonsdetekteringssystem 1*1. Utgangsklemmene fra dette system er forbundet med en elektronisk krets 19 i

hvilken signalene fra detektorene adderes og subtraheres på

en spesiell måte. De resulterende signaler er hovédsakelig dekodet.

Ifølge oppfinnelsen er detekteringssystemet 14 anbragt i planet for. den effektive utgangsåpning av objektivsystemet L^. Denne effektive utgangsåpning kan være<:>en avbildning av den virkelige utgangsåpning som dannes av linsen L^. Por tydelighets skyld viser figuren bare. avbildningen a' av et punkt a av utgangsåpningen. Deri effektive utgangsåpningen kan også bestå av en av skyggebildene av den virkelige utgangsåpning. Hvis den virkelige utgangsåpning av objektivsystemet er lett tilgjengelig, er det klart at detektorsystemet også kan anbringes i selve utgangsåpningen.

Fig. 4 viser detekteringssystemet 14 i et.snitt langs linjen 4!-4" på fig. 3. Systemet består av fire strålings-følsomme detektorer 15,16,17 og 18. Por å vi*e posisjonene av disse detektorer i forhold til spprstrukturen, er projek-sjonen 2' av et spor som skal avleses over detekteringssystemet. Ved rotasjon av opptegningsbæreren 1 om aksen 8

og ved radial bevegelse av det optiske avlesningssystem og opptegningsbæreren i forhold til hverandre, oppnås signaler som representerer den lagrede informasjonen i utgangene fra detektorene 15,16,17 og 18.

Fig. 5 viser hvorledes signalene kan behandles. Utgangssignalene fra detektorene 15 og 16 tilføres en summeringsinnretning 20, og utgangssignalene fra detektorene 17 og 18

tilføres en summeringsinnretning 21. Signalene som leveres fra summeringsinnretningene, tilføres en differensialforsterker 24 på hvis utgang signalet Sp opptrer og representerer informasjonen smm inneholdes i sporets bølgeform. Informasjonen som inneholdes i den variable romfrekveris for områdene kan utledes ved å tilføres utgangssignalene fra summeringsinnretningene 22 og 23-hvis innganger er forbundet med detektorene 15,18 og 16,17, tilføres en differensialforsterker 25 som-leverer et signal S^.

Prinsippet for avlesningen skal beskrives nedenfor under henvisning til fig. 6,7,8,9,10,11,13,14 og 15.

Ved hjelp av en linse L som ikke har noen aberasjon, dannes et sant bilde B i avbildningsplanet b for et objektiv V som er anbragt i objektivplanet v (se fig. 6). Objektinforma-sjonen som er overført av linsen opptrer i stråletverrsnittet i et plan gjennom et vilkårlig punkt langs den optiske akse 00* og vinkelrett på denne akse. I planet u for utgangsåpningen for linsen L kan imidlertid en bestemt informasjon detekteres som i praksis ofte ikke kan iakttas at3kilt fra annen informasjon i avbildningsplanet.

Hvis objektivet er et gitter, deles strålen c i

en stråleCq av nulte orden, to, stråler, c.^ og c , av første orden og et antall stråler av høyere orden som ikke er vist. STrålen av nulte orden inneholder i seg selv ingen informasjon om objektet. Denne informasjon er fordelt på strålene av annen orden. Forutsatt at lineeåpningen er tilstrekkelig stor, vil stråler av alle ordner frembringe et sant bilde av gitteret i avbildningsplanet. Strålene av hver enkelt orden kan ikke skilles ut i avbildningsplanet b. I planet u for utgangsåpningen, er stråleae av forskjellig orden imidlertid mere eller mindre atskilt. Fig. 7 viser tilstanden i dette plan.

Sirkelen 30 på fig. 7 representerer utgangsåpningen, men sirklene 31 og 32 representerer tverrsnittene på stedet for utgangsåpningen av +1.orden og~2. orden. Posisjonene for sirklene 31 og 32 i planet for utgangsåpningen er bestemt av,, perioden av gitteret. Vinkelen a mellom hovedstrålene a<y>Lorden og hovedstrålen av nulte orden er gitt ved

sin o = X/p, hvor p er gitterperioden og X er bølgelengden av strålingen i strålen, c. Ved avtagende gitterperiode, vil avbøyningsvinkelen a øke som vist med de strekede linjer 31'

og 32<*>. Ved økende gitterperiode vil stråler av +1 og -1 orden overlappe hverandre i økende grad. Ved å anvende en særskilt detektor 33 og 34 på fig. 7, i den venstre og høyre halvdel av åpningen, kan stråler av +1 og -1 orden detekteres hver for seg ved hjelp av deres innvirkning på strålen av nulte orden.

Den sporformede informasjonsstruktur på opptegningsbæreren ifølge oppfinnelsen kan være et gitter. Dette gitter har imidlertid noen spesielle egenskaper. For det første er sporene ikke rette, men svakt bølgeformet. Videre er ikke sporene kontinuerlige spor men består av atskilte områder. Sluttelig beveges sporene i f&rhpld til objektivsystemet. Den sporformede informasjonsstruktur med bølgeformet spor som består av atskilte områder avbøyer strålingen som anvendes for avlesning i et antall forskjellig orienterte stråler av Lorden et antall forskjellig orienterte stråler av andre orden osv. avhengig, av informasjonen som er lagret. Virkningen av bølgeformen av et kontinuerlig epor på avlesningsstrålen skal forklares nedenfor.

Fig. 8 viser en liten del av et kontinuerlig spor

2". Sporet belyses av en avlesningsflekk S. Under avlesningen beveges avlesningsflekken og informasjonssporet i forhold til hverandre i retning av pilen 52. Et følgesystem sikrer at avlesningsflekken S og utgangsåpningen for objektivet alltid er tilnærmet sentrert på den strekede linje 51. Den strekede linje representerer den midlere posisjon av avlesningssporets sentrum over en lengre avstand. Som følge av bølgeformen av sporet, avbøyes strålén i bl.a. retninger som er antydet med pilene p,q,r og s. Strålene som avbøyes i disse retninger,

er av viktighet for avlesningen av informasjonen som er inneholdt i bølgeformen.

Situasjonen på fig. 9 opptrer i utgangsåpningens plan. Den sentrale sirkel 53 representerer størrelsen av utgangsåpningen. Tverrsnittene av stråler av (-1,+1), (+1,-1),

(+1,+1) og (-l,pl) orden på stedet for utgangsåpningen og som avbøyes i forskjellige retninger p,q,r og s på fig. 8 er vist med sirklene 5^,55,56 og 57. Disse sirkler med sentrene p', q^r' og s' har samme radius som sirkelen 53. Avstanden e på fig. 9 er bestemt av X/pr, hvor pr er perioden for sporstrukturen i en retning på tvers av avlesningsretningen. Denne periode kan antas å være konstant. Avstanden f på fig. 9 er en funksjon av ^/p^»hvor pfcer perioden av bølgeformen i avlesningsretningen.

Fig. 10a,10b,10c og 10d viser endringen av fasene

av de forskjellige stråler av første orden i forhold til strålene av nulte orden. Den elektriske feltvektor EQ0for strålen av' nulte orden såvel som strålene av første orden roterer med lysets hastighet. For et bestemt punkt i sporet har strålen av (-1,+1) orden en fasevektor p som danner en bestemt vinkel med vektoren EQ0. Strålen av (+1,-1) orden har en fasevektor q med samme vinkel som vektoren E~^ som fasevektoren p. : Når informasjonssporet beveges i forhold til av-lesningsf lekken som antydet på fig. 8, vil fasevinkelen for den orden som avbøyes til høyre, øke og for den orden som av-

bøyes til venstre mindke. Ved avlesning av den bølgeformede spor, vil vektorene p og q følgelig rotere i motsatte retninger. Vektorene f og s svarer til stråler av (+1,+1) og (-1,-1) orden. Disse vektorer roterer også i motsatte retninger under avlesningen av sporet. Som følge av symmetrien har vektorene r og s motsatte retninger av vektorene p og q.

Med utgangspunkt i situasjonen på fig. 10a vil situasjonen på fig. 10b opptre etter at avlesningsflekken har beveget seg i. retning av avlesningen et stykke lik en kvart av den lokale tangensiale periode. Fig. 10c representerer sitasjonen etter at avlesningsflekken har beveget seg i retning av avlesningen et stykke lik halvparten av den lokale tangensiale peroode, og fig. 10d viser situasjonen etter en avstand lik 3/4 av den lokale tangensiale periode. Etter en bevegelse åv avlesningsflekken et stykke 'csom tilsvarer en hel tangensial periode-.,

er situasjonen slik som vist på fig. '10a igjen..

Komponentene av vektorene p og r i retning av vektoren EQQavtar fra null (fig. 10a) til en minimumverdi (fig. 10b), og blir null igjen (fig. 10c) og følgelig maksimum (fig. 10d). For komponenter av vektorene q og s i retning av vektoren EqQ , er variasjonen den motsatte vei fra null til maksimumog deretter til null igjen og sluttelig til minimum.

I de overlappende områder av strålene av (-1,+1) , (+1,+1), (+1,-1) og (-1,-1) orden med strålen av (0,0) orden hvilke områder er skravert på fig. 9, opptrer det vekslenede konstruktive og destruktive interferenser, slik at intensiteten i disse områder øker og avtar vekslende. Intensitetsvariasjonene som bestemmes av variasjonen av bølgeformen og dermed av den lagrede informasjon, kan .detekteres ved hjelp av strålingsføl-somme detektorer 15,16,17,og 18 som vist på fig. 9. Intensi-tetsvarias jonene som skyldes avbøyning i retningene p og r er innbyrdes i fase og i motsatt fase med intensitetsvariasjonene som følge av avbøyning i retningene q og s. Signalene som leve<p>es av detektorene 15 og 16 såvel som de som leveres av detektorene 17 og 18 adderes. Hver signalsum oppviser en variasjon i tid svarende til romvariasjonen av bølgeformen i sporet. Disse signaler er imidlertid 180° faseforskjøvet. Ved å subtrahere signalsummene fra hverandre oppnås et informasjonssignal Sr med dobbelt amplitude.

Por avlesning av informasjon som inneholdes i

v bølgeformen av sporene, er det mulig.å bytte ut to detektorer 15 og 16.' med en detektor med samme overflateareal

som de to detektorer 15 og 16. Det samme gjelder for detektorene 17 og 18..- De fire detektorer kan også anvendes for avlesning av informasjon som er inneholdt i romfrekvensen av områdene.

Posisjonen av sentrene p', q',r' og s<1>på fig.'9 er bestemt av perioden av sporenes struktur i sporenes lengderetning. Ved økning av romfrekvensene for informasjonen på opptegningsbæreren, med andre ord ved å minske de lokale, perioder.av bølgeformen, vil sentrene p', q',r' og s' beveges utover i forhold til den sentrale sirkel 53, slik at overlappingsområdene for sirklene 5^,55,56 og 57 méd sirkelen 53 minskes. Graden i vhvilken stråler av første orden interfererer med strålen av nulte orden blir da mindre..Dette betyr at størrelsen:av signalene som leveres av detektorene 15,16,17 og 18 avtar med høyere romfrekvens av formasjonen på opptegningsbæreren.

I det ovenfor beskrevné tilfellet hvor informasjonen f.eks. farge- og lydinformasjonen er inneholdt i den<;>variable

periode av bølgeformen, vil det elektriske signal.Srha en konstant amplitude og varierende frekvens. Informasjonen kan altså opptegnes i amplitudemodulasjon i bølgeformen. I dette tilfellet kan ikke lenger perioden pp anses som konstant og

sentrene p<f>,q',r'°g s' fig» 9 vil avvekslende bevege seg opp og ned .under avlesningen av. opptegningsbæreren. På vektordiagrammene på .fig. 1.0a,10b,10c og 10d betyr dette at lengdene av vektorene'varierer med informasjonen som er lagret mens hastigheten med hvilken vektorene roterer i forhold til vektoren .ITT er konstant. Det elektriske signal S har da

oo r

en konstant.frekvens og varierende amplitude.

Pig. 10a,10b,10c1 dg 10d er basert på en utgangssituasjon hvor vinkelen mellom vektorene p,lq,r og s og vektoren

EQ0er 90°.. Dette er tilfelle hvis sporene i informasjonsstrukturen bevirker en forskjell i optisk veilengde for avlesningsstrålen som er mindre enn l/ k bølgelengde av den stråling som anvendes for avlesningen. Det vil da være en

maksimal faseforskyvning mellom stråler av første' orden og strålen åv riulte orden, men i vektordiagrammene er lengden åv fasevektorene meget små, slik .at variasjonene i intensiteten på detektorene er meget liten. I praksis er den mest ideelle situasjon den hvor sporene bevirker en forskjell i optisk veilengde på 1/4 bølgelengde av strålingen som anvendes for avlesningen. I det øyeblikk som er angitt på fig. 10a, 10b,10c og 10d danner to av fasevektorene p,q,r og s en

vinkel på 45° og de to andre vektorer danner en. vinkel på 135° med fasevektoren EQq. Por avlesningsmetoden på fig. 5

kan imidlertid forskjellen i optisk veilengde variere rundt verdien av 1/4 bølgelengde innenfor temmelig vide grenser uten at amplituden av det detekterte signal blir for lite.. Fig. 12 viser amplituden av det detekterte signal S^som funksjon av forskjellen w i optisk veilengde som skyldes bølgeformen av

sporet. Dette viser at forskjellen i veilengde mellom 1/8 av bølgelengden og 3/8 av bølgelengden er tilfredsstillende for avlesning av informasjon som er inneholdt i bølgeformen. Denne avlesningsmetode kan imidlertid ikke anvendes når sporene bevirker en forskjell i optisk veilengde på ca.. 0 eller ca.

i bølgelengde av avlesningsstrålen.

Fig. Ila og 11b viser to fasevektordiagrammer som . gjelder det siste tilfellet. Fig. Ila har en utgangssituasjon

som svarer til fig. 10a mens fig. 11b representerer situasjonen etter at avlesningsflekken har beveget seg over sporet som avleses et stykke lik 1/4 av den lokale bølgéformperiode. Summen av vbktorene EQ0og p og vektorene EQ0 og r vil-i praksis variere meget lite. Ved å summere utgangssignalene fra detektorene 15. og 16 oppnås et signal som varierer meget lite i tid og variasjonene har en frekvens som er.to ganger

'frekvensen av .den tilsvarende romfrekvens for bølgeformen av sporet. Det elektriske signal som leveres av summeringsinnretningen 20 på. fig..5 er da et forvrengt signal med liten amplitude. Det samme gjelder for det elektriske signal som leveres av summeringsinnretningen 21 på fig. 5.

En opptegningsbærer hvor sporene bevirker en • , forskjell i optisk veilengde med en halv bølgelengde av av-lesningsstrålén, kan avleses hvis det anvendes en signalbe-handling som avviker fra den som er vist på fig.;5. Utgangssignalene fra detektorene 15 og 16 såvel fra detektorene 17

og l8 subtraheres da fra hverandre. Differanssignalene som oppnås på denne måte tilføres en differensialforsterker hvis utgang leverer informasjonen som er inneholdt i bølgeformen av sporene. Informasjonssignalet som da oppnås har imidlertid et dårligere signal-støyforhold sammenlignet med signalet som utledes fra informasjonsstrukturen hvis spor bevirker en forskjell i den optiske veilengde hovedsakelig lik 1/4 bølge-lengde ved hjelp av signalbehandlingsmetoden på fig. 5.

Informasjon inneholdes ikke bare i bølgeformen av sporene, men også i .romfrekvensen for områdene. På fig. 13

er vist et rett spor 2''' som består av områder 4 og mellomliggende områder 5. Sporet avleses ved hjelp av en avlesningsflekk S. Overgangen mellom områdene og de mellomliggende områdene eller mmvendt, avbøyer avlesningsstrålen i retningene k og 1.

Fig. 14 viser i grunnriss utgangsåpningen av., objektivsysternet som følge av avbøyningen. Sirklene 58 og 59 representerer tverrsnittene av strålene (-1,0) og (+1,0) orden i dette plan hvilke stråler er avbøyet i retningene 1

og k på fig. 13. Sirklene 58 og 59 med sentrene 1' og k<1>har samme.radius som sirkelen 53 som igjen representerer utgangs-, åpningen av bbjektivsystemet. Avstanden g bestemmes av X/p . hvor p er perioden av områdene.

g g

Fig. 15a viser det tilsvarende fasevektordiagram for et bestemt punkt i sporet i tilfelle av at området bevirker en avbøyning i optisk veilengde i avlesningsstrålen som er mindre enn 1/4 bølgelengde. Vektorene k og 1 danner en vinkel på 90° med vektoren EQ0som er den elektriske feltvektor for strålen (0,0) orden. Hvis avlesningsflekken beveges over sporet i retningen 52, vil fasevinkelen for strålen som avbøyes til høyre øke og for strålen som avbøyes til venstre avta.. Når informasjonen som inneholdes i områdene'av leses, roterer vektorene k og 1 i motsatte retninger i forhold til vektoren .Fig. 15b, 15,c og- 15d viser posisjonene av vektorene k og 1 hver gang etter at avlesningspunktet har beveget seg forover et stykke som svarer til 1/4 av den lokale periode for strukturen av områdene. Komponenten i retningen av vektoren EQ0 for vektoren 1 avtar fra 0 til en minsteverdi, blir så 0 igjen og blir sluttelig et maksimum. For komponeh^én i retning av vektorenE<Q>q for vektoren k er variasjonen motsatt nemlig fra 0 til et maksimum, deretter til 0 igjen og sluttelig til et minimum. Overlappingsområdene for stråler (+1,0) og

(-1,0) orden med strålen (0,0) orden som er vist skravert på fig. 14 viser avvekslende konstruktiv og destruktiv interferens, sl-k at intensiteten i områdene øker og avtar avvekslende. Intensitetsvariasjonene som nå er bestemt av overgangene mellom områdene 4 og de mellomliggende områder 5, kan detekteres med de samme detektorer 15,16,17 og 18 som er anvendt for avlesning åv informasjonen som er inneholdt i sporenes bølgeform. Intensitetsvariasjonene som skyldes avbøyning i retningen 1 er i motsatt fase med intensitetsvariasjonen som skyldes avbøyning i retningen k. Intensitetsvariasjoner på detektorene 16 og 17 som skyldes avbøyning av strålingen (-1,0) er liké. Utgangssignalene fra detektorene summeres og utgangssignalene fra detektorene 15 og 18 summeres også i summeringsinnretningene 21 og 22 ;på fig. 5. Ved subtraksjon av signalsummene som er oppnådd fra differensialforsterkeren 25 på fig. 5 gir et elektrisk signal S^. som inneholder luminansinformasjonen i fjernsynssignalet.

Fig. 15a, 15b, 15c og 15d er igjen basert på ut-gangssituasjonen hvor vinkelen mellom vektorene k og 1 og

•vektoren EQ0er 90°, hvilket betyr at områdene bevirker forskjell i optisk veilengde i avlesningsstrålen som er mindre enn 1/4 bølgelengde. I dette tilfellet er lengden av vektorene k og 1~" små i forhold til lengden av vektoren E ~, er en opptegningsbærer innrettet med områder som bevirker en forskjell i optisk veilengde på 1/4 bølgelengde av avlesningsstrålen. I den situasjon som er vist på fig. 15a vil vektorene k og danne en vinkel på 135° med. vektoren EQ0 '. Avlesninger av en slii opptegningsbærer er mulig både ved subtraksjon..av signalsummen fra detektorene 16 og 17 fra signalsummen fra

signalsummen fra detektorene 15 og 18, og ved addering av disse signalsummer. Med andre ord kan elementet-25 på fgg. 5 både være en differensialforsterker og en summeringsforsterker. I denne henseende er det å foretrekke en summering av signalsummene fordi dette også vil muliggjøre en informasjonsstruktur med mindre romfrekyens for områdene som skal avleses.

Ggså når områdene bevirker en forskjell i optisk veilengde som avviker fra l/ k bølgelengden av avlesningsstrålen, kan det foretas en tilfredsstillende avlesning med tilfredsstillende signal-støyforhold av informasjon som er inneholdt i områdene. F.eks. en informasjonsstruktur hvor arealene bevirker en forskjell i optisk veilengde lik en halv bølgelengde, kari avleses tilfredsstillende når signalene som leveres av de to detektorer av hvilke den ene er anbragt åpå venstre og den andre på høyre halvdel av utgangsåpningen, adderes. Områdene tilsammen danner det bølgeformede spor* Forskjellen i optisk veilengde som bevirkes av områdene, er derfor bestemt av forskjellen i optisk veilengde som bevirkes ved kontinuerlig bølgeformet spor for riktig avlesning. Forskjellen i optisk veilengde som skyldes områdene, vil derfor strekke seg fra 1/8 av bølgelengden til 3/8 av bølgelengden hvis signalene :som tilføres detektorene 15,16,17 og 18 er behandlet som vist på fig. 5. Denne forskjell i optisk veilengde kan likevel være én halv bølgelengde hvis signalene fra detéktorene 15 og 16 såvel som fra.detektorene 17 og 18 subtraheres fra hverandre. I spordelen som er vist på fig. 2 er perioden p2for bølgeformen tilnærmet tre ganger perioden p^for områdene. Ved dannelsen av spor av områder anvendes en slags sampling av sporene. Ifølge såmplingsteorien må romfrtekvensen for områdene være minst en faktor 2,7 større enn romfrfekvensen for bølgeformén for tilfredsstillende signaloverføring. Det må være et -tilstrekkelig antall områder innenfor en bølgeperiode for å unngå for stor usikkerhet om fasen av bølgeformen.

I beskrivelsen av mekanismen for avlesning er bare nevnt stråler av første orden. Det er klart at den gitter-ligende sporstruktur også vil avbøye stråler av høyere orden. Strålingsenergien i avbøyninger av høyere orden er imidlertid, forholdsvis liten og avbØyningsvinklene er slik at bare en liten del av strålen av høyere orden faller innenfor utgangs åpningen av objektivsystemet for den beskrevne fremgangsmåte for avlesning kan stråler av høyere orden derfor sees bort fra.

Stråler av (0,+l) og (0,-1) orden som avbøyes i retningene x og x<f>vinkelrett på den strekede linje på fig. 8, er ikke tatt hensyn til. Disse stråler inneholder ikke noen fjernsynsinformasjon. De kan imidlertid anvendes for styring av sentreringen av avlesningsflekken i forhold til sporet som avleses. Por dette formål anvendes det faktum at sentrerings-feil vil opptre med en frekvens som er lav i forhold til frekvensen av sporets bølgeform som er bestemt av fjernsynssignalet. Ved å sammenligne lavfrekvenskomponentene i de elektriske signaler som leveees av detektorene som er anordnet i den øvre og nedre halvdel av utgangsåpningen, oppnås et styresignal for korrigering av posisjonene av avlesningsflekken i forhold til sporet som avleses.

Ifølge oppfinnelsen er det imidlertid alternativt mulig for detektering av feil i sentreringen av avlesningsflekken, å modulere den høyfrekvente bølgeform av sporet som er bestemt av fjernsynssignalet, med en ekstra bølgeform med konstant periode, hvilken periode er en størrelsesorden lenger enn den midlere perioder for den høyfrekvente bølgeform. Ekstrabølgefirmen bevirker en ekstra modulasjon av detektor-signalene hvis fase er et mål for sentreringen av avlesningsflekken. Fra signalene som leveres av detektorene, kan lav-frekvenskomponenten utledes- for å korrigere sentreringen av avlesningsflekken på kjent måte. Anvendelse av et bølgeformet spor for sentreringsformål er allerede foreslått i norsk patentsøknad nr. 7^3710.

En informasjonsstruktur ifølge oppfinnelsen kan opptegnes på en opptegningsbærer ved hjelp: åv et apparat ifølge norsk patentsøknad nr. 7^3710. I dette apparat anvendes en intensitetsmodulator, f.eks. en elektrooptisk modulator, og en retningsmodulator, f.eks. en akustisk-opti.sk modulator som er anordnet i strålingsbanen, for opptegningsstrålen til den strålingsfølsomme overflate av opptegningsbæreren. Den elektro-optiske modulator delerc opptegningsstrålen i flere strålings-pulser med en bestemt intensitet og ved hjelp av disse pulser ' opptegnes områdene i et spor. Ved hjelp av den akustisk-optiske. modulator varieres retningen av opptegningsstrålen i små vinkler i samsvar med signalet som tilføres modulatoren, på sådan måte at bølgeformede spor opptegnes.

Claims (5)

1.. Opptegningsbærer på hvilken er lagret et fjernsynssignal i en informasjonsstruktur av sporvis anordnede områder og mellomliggende områder, hvilken struktur er avlesbar med optisk stråling, og hvilke områder påvirker en avlesningsstråle på en måte som er forskjellig av de mellomliggedde områder, hvilket fjernsynssignal omfatter en første bærebølge som er frekvensmodulert uned luminansinformasjonen, og ytterligere bærebølger som er modulert med annen informasjon, f. eks. farge- eller lydinformasjon,karakterisertved at sporene med informasjonsstruktur har en bølgeform, at bare den første bærebølge er bestemt av områdenes romfrekvens mens de ytterligere bærebølger bestemmer variasjonen av sporenes bølgeform hvis amplitude er vesentlig mindre enn sporstrukturens periode i en retning.på tvers av retningen i hvilken sporene avleses, og frekvensen av den første bærebølge er minst to ganger frekvensen av de ytterligere bærebølger.

2. Opptegningsbærer ifølge krav 1, på hvilken er lagret et fargefjernsynssignal,karakterisert vedat bærebølgen som er modulert med fargeinformasjonen bestemmer romfrekvenseri for sporenes bølgeform, og at bærebølgene som er modulert med lydinformasjonen bestemmer amplituden av bølgeformen.

3. Opptegningsbærer ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den første bølgeform som er bestemt av den andre informasjon er modulert med en andre bølgeform som er uavhengig av den andre informasjon og har en ramfrekvens som er en størrelsesorden mindre enn den første bølgeforms romfrekvens. .

4. Apparat for avlesning av en opptegningsbærer ifølge krav 1,2 eller 3»omfattende en strålingskilde og et objektivsystem for levering av stråling fra strålingskilden via.opptegningsbæreren til et strålingsfølsomt informasjonsdetekteririgs-system som omformer stråling som er levert fra strålingskilden og modulert av informasjonsstrukturen, til et elektrisk signal,karakterisert vedat informasjonsdetekterings-systemet består' av fire st rå lings følsomme detektorer som er anordnet i objektivsystemets effektive utgangsåpning i fire forskjellige kvadranter i et imaginært x^y-kbordinatsystem med nullpunkt i utgangsåpningens sentrum og hvis x-akse strekker seg effektivt i sporenes lengderetning.og y-akse strekker seg effektivt i tverretningen av sporene.

5. Apparat ifølge krav 4, karakter, isert ved at utgangsklemmene for detektorene i første og andre kvadrant er forbundet med en første summeringsinnretning, og utgangsklemmene for detektorene i tredje og fjerde kvadrant er forbundet med en andre summeringsinnretning, åt summeringsinnretningene er forbundet med en differensialforsterker. på hvis utgang informasjonen av de modulerte ytterligere .bærebølger-opptrer, at utgangsklemmene for detektorene i første og fjerde kvadrant er forbundet med en tredje summeringsinnretning, og utgangsklemmene fra detektorene i andre og tredje kvadrant er forbundet med- en fjerde summeringsinnretning, og at den tredje og fjerde summeringsinnretning er forbundet med en forsterker på hvis ufegang informasjonen av den modulerte første bærebølge opptrér.