CS219309B2 - Apparatus for scanning the recording carrier - Google Patents

Description

Vynález se týká přístroje pro· snímání záznamového nosiče, na kterém je informace, například obrazová nebo/a zvuková informace, zaznamenána v optické informační struktuře, uspořádané ve tvaru stop a obsahující úseky, jež mají optické vlastnosti odlišné od ostatního záznamového· nosiče, přičemž informace je zaznamenána v prostorové frekvenci nebo/a v délkách úseků ve směru stopy, a přístroj oosahuje zdroj záření vysílající snímací svazek, jakož i detekční soustavu, citlivou na záření, pro přeměnu snímacího svazku, modulovaného nosičem záznamu, na elektrický signál.

Bylo již navrženo; aby při snímání informační struktury byly na detekční soustavě zobrazovány její části, které mají rozměry menší, než je nejmenší podrobnost informační struktury. Toho lze dosáhnout promítnutím velmi malé skvrny záření na informační strukturu a zobrazením ozářené části optické informační struktury na detekční soustavě. Jiná možnost je promítnout na informační strukturu větší skvrny záření, přičemž se na detekční soustavě zobrazí pouze velmi malá část ozářeného úseku této struktury. Jelikož je žádoucí, aby množství informace uložené na záznamovém nosiči bylo velké, mohou ' být rozměry úseků a meziplošek velmi nepatrné. Například má-li se na okrouh2 lém záznamovém nosiči zaznamenat obrazový program o trvání 45 minut a záznamový nosič má vnější průměr 30 cm, pak úseky a meziplošky mohou mít řádově rozměry 1 mikrometr. To znamená, že pro shora uvedené snímací postupy se musí použít čočky o velké numerické apertuře, jelikož nejmenší podrobnost, kterou čočka může zobrazit, je úměrná vlnové délce použitého záření dělené numerickou aperturou čočky. Numerická apertura N. A. čočky s kruhovou vstupní pupilou je dána vztahem:

N. . A. · = sin u, kde u je rovno jedné polovině úhlu zaujímaného předmětem v oku pozorovatele.

Čočka nebo· objektiv s velkou numerickou aperturou je nákladná. Kromě toho, jelikož hloubka ostrosti čočky je úměrná vlnové délce použitého světla dělené čtvercem numerické apertury, bude mít takový objektiv malou hloubku ostrosti.

Účelem vynálezu je zabránit u snímacího přístroje shora· uvedeného typu používání objektivu s velkou numerickou aperturou a odstranit nesnáze s tím spojené.

Přístroj podle vynálezu se vyznačuje tím, že v dráze snímacího svazku je mezi zdrojem záření a mezi záznamovým nosičem u místěna , objektivová soustava pro vytváření skvrny záření na informační struktuře, přičemž rozměr skvrny v šířkovém směru stopy je větší než šířka stopy a při nejméně dvou stopách je menší než součet šířky stopy a dvojnásobku vzdálenosti mezi stopami, zatímco v dráze snímacího svazku mezi záznamovým nosičem a detekční soustavou je umístěna čočková soustava s numerickou aperturou, nanejvýše rovnou apertuře první objektivové soustavy.

Podle výhodného· provedení přístroje podle vynálezu je čočková soustava tvořena objektivovou soustavou, umístěnou mezi děličem svazku a záznamovým nosičem, přičemž informační struktura je odrazná pro záření.

U přístroje podle vynálezu se zobrazovací soustavy používá odlišně než dosud. Zatímco· ve známých snímacích přístrojích je používáno· objektivu, který má nejvyšší možnou rozlišovací schopnost, je u přístroje· podle vynálezu úmyslně zvolena· malá rozlišovací schopnost.

Přístroj’ podle vynálezu je dále zvlášť vhodný pro snímání záznamového· nosiče, na kterém je informace zaznamenána v podobě fázové struktury. Kromě toho je přístroj jednoduchý a levný. Snímání nevyžaduje nákladných a složitých uspořádání pro· fázový kontrast nebo interferometrických členů používaných u známých přístrojů.

Přístroj podle vynálezu lze také s výhodou použít pro snímání reflexního· záznamového· nosiče. U tohoto provedení je omezovači apertura· také umístěna v dráze záření od zdroje· záření k · záznamovému nosiči. Pod výrazem „reflexní nebo· odrazný záznamový nosič“ se rozumí záznamový nosič, na kterém je informace zaznamenána v odrážející struktuře.

•Vynález bude nyní popsán· na příkladech provedení znázorněných na výkresu.

Obr. 1 znázorňuje princip přístroje podle vynálezu, obr. 2 část optické struktury snímaného záznamového· nosiče a obr. 3 jedno provedení přístroje podle vynálezu pro snímání reflexního· záznamového nosiče.

Jak je znázorněno v obr. 1, soustřeďuje objektiv L při ozáření paralelním svazkem B tento svazek na· malou skvrnu · Vi záření v zadní ohniskové rovině objektivu. Minimální, ohybem omezený rozměr skvrny záření je určen vlnovou délkou užitého· záření a čočkou samotnou. Když svazek B vyplní celou vstupní pupilu objektivu, je minimální rozměr skvrny záření dán vztahem

V1 = Černín N, A.

kde λ je vlnová délka užitého· záření a N. A. je numerická apertura objektivu, zatímco C je konstanta řádu 1, která je určena rozložením intensity napříč snímacího· svazku.

Obráceně je objektiv Lz, jehož numerická apertura N.A. je rovna numerické apertuře objektivu Li schopen zobrazit podrobnost, jejíž rozměry jsou stejné jako rozměry skvrny Vi. Podrobnost Vž, umístěná v místě Vi a mající menší rozměry než Vi, nemůže však být zobrazena čočkou nebo objektivem Lz. To je způsobeno· vlnovou povahou záření. Ozářeni malé podrobnosti Vz vyvolá ohybové záření. Objektiv Lz může pouze vytvořit věrný obraz této podrobnosti, prochází-li toto· ohybové záření vstupní pupilou objektivu. Jestliže, jak je znázorněno v obr. 1, je podrobnost Vz tak malá, že ohybové záření do· největší míry padá vně vstupní pupily objektivu viz svazky B‘ v obr. 1, nemůže již čočka vytvořit věrný obraz podrobnosti Vz. Detektor D pak dostává pouze velmi málo záření od podrobnosti Vz.

Uspořádání znázorněného v obr. 1 lze podle vynálezu užít pro snímání · záznamového nosiče v procházejícím světle. Za tím· účelem se záznamový nosič umístí tak, že čtená stopa· leží v rovině podrobnosti Vz. Záznamový nosič se pohybuje tak, že za sebou jdoucí části stopy se postupně objevují v místě podrobnosti Vz.

Obr. 2 znázorňuje část optické struktury snímaného· záznamového nosiče, v tomto případě okrouhlého· záznamového, nosiče. Podél stop 2 je na záznamovém nosiči 1 umístěna řada bloků b. Svazek záření dopadající na záznamový nosič je bloky ovlivňován jiným způsobem než ostatní části záznamového nosiče, např. ploškami g, umístěnými mezi bloky a mezilehlými proužky 3 prostými informace. Stopy mohou být uspořádány navzájem rovnoběžně, tj. tak, že jsou soustředné kolem středu záznamového· nosiče. Jiná možnost je upravit na záznamovém nosiči spojitou spirální stopu. Délky bloků a mezer mezi bloky jsou určeny informací uloženou ve stopě.

Neznázorněný svazek záření, například svazek B v obr. 1, vytváří na optické struktuře skvrnu Vi záření. Pohyb záznamového nosiče ve směru naznačeném šipkou 4 vyvolává v čase modulaci svazku záření v souhlasu se sledem bloků a plošek ve stopě. Průměr d světelné skvrny Vi je větší než je šířka stop· 2, avšak menší než součet šířky stopy a dvojnásobku šířky mezilehlých proužků prostých informace.

Numerická apertura objektivu vytvářejícího obraz záznamového nosiče na detekční soustavě, je zvolena tak, že tato čočka nebo objektiv nemůže již zobrazovat úzké bloky b. Detektor D (obr. 1) bude dostávat záření, pokud je skvrna záření promítána vně bloku b. Když skvrna záření se promítá na blok b, dostaví se jemnější struktura a poměrně velké množství záření se odchyluje vně vstupní pupily objektivu Lz. V tomto případě dopadá na detektor pouze málo záření a výstupní signál z tohoto detektoru je v podstatě roven nule.

Informace může býf uložena na záznamovém nosiči v podobě amplitudové struktury, přičemž bloky jsou sourovinné s povrchem záznamového nosné. U tohoto provedení mohou bloky záření absorbovat, kdežto ' záznamový nosič může buď záření propouštět nebo je odrážet. V jiném případě může být rovina bloků poněkud oddálena od povrchu záznamového· nosiče. Příkladem takové fázové struktury je odrazný záznamový nosič, ve kterém byly v místě bloků vytlačeny důlky, které leží ve vzdálenosti 1/4 λ pod povrchem záznamového· nosiče. Důlky nemusí mít rovné stěny. Záznamový nosič, u něhož povrch přechází povlovně do· dna každého důlku, může být rovněž snímán přístrojem podle vynálezu.

Obr. 3 znázorňuje přístroj podle vynálezu pro snímání reflexní důlkové struktury. Svazek B záření dopadající na objektiv L ' se zaostřuje na skvrnu Vi záření na záznamovém nosiči 1. Záznamový nosič odráží záření k •objektivu L. Pokud skvrna Vi záření se nepromítá na důlek, bude odražené záření procházet objektivem L a bude odráženo hranolem 8 pro štěpení svazku k detektoru D citlivému na záření. V důsledku toho· se na výstupu tohoto· detektoru objeví signál. Jakmile se skvrna záření promítne na důlek, bude po odrazu záření ohýbáno tak, že dopadne vně pupily objektivu L. V tomto případě dostává detektor D málo záření a na výstupu tohoto detektoru se objeví velmi malý signál. U tohoto přístroje jsou funkce čoček nebo objektivů Li a Lz přístroje znázorněného v obr. 1 splněny jedinou čočkou nebo· objektivem L.

Přístroj podle vynálezu je zvlášť vhodný pro snímání fázové struktury, jak bylo shora uvedeno. Pro vzdálenost dnových plošek důlků o 1/4 λ pod povrchem záznamového nosiče a při současně vhodné volbě průměru snímacího svazku vůči šířce bloků je možné, aby záření, které se neohýbá, když skvrna záření se promítne na blok, bylo· úplně eliminováno, takže na detektor nedopadne žádné záření.

Snímací svazek B je dodáván laserovým zdrojem 5. Aby záření odražené na záznamovém nosiči nemohlo vstoupit do· dutiny laseru, je hranol 8 pro rozštěpení svazku hranolem, který štěpí polarizací. Například může propouštět pouze záření, jehož polarizační rovina je rovnoběžná s rovinou výkresu, kdtžltoo záření, jehož polarizační rovina stojí kolmo k rovině výkresu, je odráženo. Mezi objektivem L a záznamovým nosičem 1 je úhlopříčně umístěna čtvrtvlnová. (Λ/4) destička ,. 6. To zajišťuje, že polarizační rovina záření odráženého ke hranolu se otočí o 90°, takže toto záření je hranolem odráženo·.

Shora byla uvažována čočka nebo· objektiv s omezenou numerickou aperturou. Je zřejmě také možné, aby před čočkou byla umístěna oddělená aperturní zarážka a aby čočka měla větší numerickou aperturu.

U praktického provedení přístroje podle vynálezu byl objektiv s ohniskovou vzdáleností 8 mm a s numerickou aperturou N. A. o hodnotě 0,4 ozařován laserovým paprskem, vysílaným heliově neonovým laserem (A ·= = 6328 A. UJ, který má Gaussovo rozdělení o průměru 2,1 mikrometru. Stopová perioda optické struktury záznamového· nosiče v radiálním směru byla 1,8 mikrometru a nejmenší rozměr ve stopě byl 0,9 mikrometru.

Vynález bude sice popsán v souvislosti s okrouhlým záznamovým nosičem ve tvaru kotouče, avšak to neznamená, že přístroj podle vynálezu by byl vhodný pouze pro· snímání takového záznamového nosiče. Naopak lze přístrojem podle· · vynálezu snímat i jiné záznamové nosiče, například páskové záznamové nosiče.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Přístroj pro· snímání záznamového nosiče, na kterém je informace, například obrazová nebo/a zvuková informace, zaznamenána v optické informační struktuře, uspořádané ve tvaru stop a obsahující úseky, jež mají optické vlastnosti odlišné od ostatního záznamového nosiče, přičemž informace je zaznamenána v prostorové frekvenci nebo/a v délkách úseků ve směru stopy, a přístroj obsahuje zdroj záření vysílající snímací svazek, jakož i detekční soustavu, citlivou na záření, pro přeměnu snímacího· svazku, modulovaného nosičem záznamu, na elektrický signál, vyznačující se tím, že v dráze snímacího svazku (B) je mezi zdrojem (5) záření a mezi záznamovým nosičem· (1) umístěna objektivová soustava (Li; L) pro· vytváření skvrny (Ví) záření na informační struktuře (b, g), přičemž rozměr (d) skvrny (Ví) v šířkovém směru stopy (2) je větší než šířka stopy (2) a při nejméně dvou stopách (2) je menší než součet šířky stopy [2] a dvojnásobku vzdálenosti (3) mezi stopami .(2), zatímco v · dráze snímacího svazku (B) mezi záznamovým nosičem (1) a detekční soustavou · (D) je umístěna čočková soustava (Lz; L) s numerickou aperturou, nanejvýše rovnou apertuře první objektivové soustavy (Li; L).
2. 2. Přístroj podle bodu 1 vyznačující se tím, že čočková soustava (L) je tvořena objektivovou soustavou, umístěnou mezi děličem (8) svazku a záznamovým nosičem (1), přičemž informační struktura je odrazná pro záření.