DE2445333A1 - Optoelektronisches system zur bestimmung einer abweichung zwischen der istlage und der sollage einer ebene in einem optischen abbildungssystem - Google Patents

Optoelektronisches system zur bestimmung einer abweichung zwischen der istlage und der sollage einer ebene in einem optischen abbildungssystem

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DE2445333A1
DE2445333A1 DE19742445333 DE2445333A DE2445333A1 DE 2445333 A1 DE2445333 A1 DE 2445333A1 DE 19742445333 DE19742445333 DE 19742445333 DE 2445333 A DE2445333 A DE 2445333A DE 2445333 A1 DE2445333 A1 DE 2445333A1
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radiation
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Gijsbertus Bouwhuis
Josephus Johannes Maria Braat
Peter Ferdinand Greve
Christiaan Hendrik Fran Velzel
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

Optoelektronisches System zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Istlage und der Sollage einer Ebe.ne in einem optischen Abbildungssystem
Die Erfindung bezieht sich auf ein optoelektronisches System zur Bestimmung einer Abwsichung zwischen der Istlage und der Soilage einer Ebene in einem optischen Abbildungssystem.
Für optische Systeme, mit denen sehr kleine
Details abgebildet; werden müssen und die mit einer grossea numeriseilen Apertur arbeiten, ist die Tiefenschärfe gering. Für Abbildungssys fcenie dieser Ar fc f die z.B. in Mikroskopen oder in. Vorrichtungen zum Auslesen einer optischen Datenstruktur mit sehr kleinen Details verwendet werden, ist es wichtig, eine Abweichung zwischen der Istfokussiermigsflächy und der Sollfokussierungsfläche zu detektieren und an Hand dieser Detektion die Fokussierung nachregeln zu Icönii&■>■>»
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BAD ORIGINAL
Insbesondere zum Auslesen eines mit einer
reflektierenden optischen Struktur versehenen Aufzeichnungsträgers wurden bei-eits Vorrichtungen vorgeschlagen (siehe z.B0 die ältere deutsche Patentanmeldung P 23 22 725„0 zum.Detektieren einer Abweichung zwischen der Istlage und der Sollage der Ebene der optischen Struktur, wobei die Sollage mit der Fokussierungsflache einer Objektivlinse zusammenfällt. In diesen Vorrichtungen wird eine Strahlungsquelle über die strahlungsreflektierende Ebene der optischen Struktur auf zwei oder mehr strahlungsempfindlichen Detektoren abgebildet. Bei einer Verschiebung der strahlungsreflek tierenden Ebene längs der optischen Achse verschiebt sich die Abbildung über die Detektoren. Durch Vergleich der elektrischen Ausgangssignale dieser Detektoren kann eine Anzeige über die GrSsse und die Richtung einer Abweichung zwischen der Istlage und der Sollage dieser Ebene erhalten werden. Dabei kann in dem Strahlungsweg vor zwei Detektoren ein strahlungsabsorbierender Schirm angebracht sein, der bei einer falschen Lage der Strahlungsreflektierenden Ebene dafür sorgt, dass einer der Detektoren eine grössere Strahlungsintensität als der andere Detektor empfängt. Auch können eine Vielzahl längs einer einen spitzen Winkel mit der Strahlungsreflektierenden Fläche einschliessenden Linie angeordneter Spalte auf sich selbst abgebildet werden, derart, dass bei einer richtigen Lage der strahlungsreflektierenden Ebene neben den Spalten liegende Detektoren keine Strahlung empfangen. Schliesslich kann ein Strahlungsbündel, dessen Hauptsfcrahl unter einem spitzen Yinkel auf die ,
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Strahlungsreflektierende Ebene einfällt, verwendet werden. Abhängig von der Lage der strahlungsreflektierenden Ebene passiert das reflektierte Bündel auf verschiedenen Höhen eine Linse und wird dabei über verschiedene Winkel gebrochen.
Das optoelektronische System nach der Erfindung basiert auf einem anderen Prinzip als die obenerwähnten Systeme,, Das System nach der Erfindung kennzeichnet sich durch mindestens zwei in entgegengesetzten Richtungen in bezug auf die optische Achse des Abbildungssystems verschobene Hilfsstrahlungsquellen und mindestens zwei ebenfalls in entgegengesetzten Richtungen in bezug auf die optische Achse des Abbildungssystems verschobene strahlungsempfindliche Detektoren, wobei jede der Hilfsstrahlungsquellen über das Abbildungssystem einem Detektor zugeordnet ist, und wobei von dem Satz von Hilfsstrahlungsquellen und von dem Satz von Detektoren die Elemente eines Satzes in Richtung der optischen Achse verschiedene Lagen einnehmen.
Das optoelektronische System nach der Erfindung kann zur Bestimmung der Lage einer Strahlungsreflektierenden Ebene in einem Abbildungssystem, z.B. in einem Mikroskop, verwendet werden. Dadurch, dass die von zwei Detektoren aufgefangenen Strahlungsintensitäten miteinander verglichen werden, kann eine Anzeige über die Grosse und die Richtung einer Abweichung in der Lage der Strahlungsreflektierenden Ebene erhalten werden.
Venn die Lage einer Ebene, auf der Daten
angebracht sind, bestimmt werden muss, könnnen auch die Daten selbst zur Bestimmung der Lage dieser Ebene verwendet werden,
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Dabei können z.B. die Modulationstiefen der elektrischen Signale, die von den Detektoren abgegeben werden, miteinander verglichen werden. Im letzteren Falle kann der Aufzeichnungsträger sowohl strahlungsreflektierend als auch strahlungsdurchlässig sein.
Das optoelektronische System nach der Erfindung kann auch beim Aufzeichnen von Daten auf einen AufzeichnungstrSgerkörper zur Bestimmung der Lage einer strahlungsreflektierenden Schicht verwendet werden, auf der die Daten angebracht werden müssen,.
Bei einer ersten Ausführ.ungsform eines optoelektronischen Systems nach der Erfindung werden die Hilfsstrahlungsquellen aus der den Hauptstrahl - oder Auslesestrahl - liefernden Strahlungsquelle mit Hilfe einer asymmetrisch zu der optischen Achse des Abbildungssystems - oder des Objektivsystems - angeordneten Fresnel-Zonenplatte erhalten.
Es sei bemerkt, dass es aus "Fourier-Transform Holograms by Fresnel Zone-Plate Achromatic-Fringe Interferometer" in "Journal of the Optical Society of America, 59, Nr. 3, S. 303 - 307" bekannt ist, mit einer Fresnel-Zonenplatte eine Hilfsstrahlungsquelle zu bilden, die axial und radial gegen die Hauptstrahlungsquelle verschoben ist. Im genannten Artikel wird aber eine holographische Vorrichtung beschrieben, die von der Vorrichtung zur Bestimmung der Lage einer Ebene in einem Abbildungssystem völlig verschieden ist. Ausserdem wird in der bekannten Vorrichtung nur eine einzige zusätzliche Strahlungsquelle gebildet.
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Bei einer zweiten Ausführungsform eines optoelektronischen Systems nach der Erfindung siirl in dem Strahlungsweg von der Strahlungsquelle zu dem Objektivsystem ein Beugungsraster und eine strahlungsdurchlässige Platte mit einer Anzahl verschiedener Dicken angebracht»
Indem das Beugungsraster und die strahlungs» durchlässige Platte durch ein Vollaston-Prisma und eine Linse aus doppelbrechendem Material ersetzt werden, wird eine dritte Ausführungsform eines optoelektronischen 3}rstems nach der Erfindung erhalten»
Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines
Beispiels zur Anwendung in einer Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers mit einer optischen Struktur und in einer Vorrichtung zum Aufzeichnen von Daten auf einen solchen Aufzeichnungsträger näher erläutert. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung in weiteren Sinne anwendbar ist,und zwar in allen Äbbildungssystemen, in d&nen die Lage einer strahlungsreflektierenden oder einer mit Daten versehenen strahlungsdurchlässigen Ebene bestimmt werden muss.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine bekannte Vorrichtung zum Auslesen eines reflektierenden Aufzeichnungsträgers,
Fig. 2 einen Teil der optischen Struktur des auszulesenden Aufzeichnungsträgers,
Figuren 3» 3a und k Teile von Ausführungsformen einer Auslesevorrichtung, die mit einem optoelektronischen System nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung
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versehen ist,
Fig. 5 den Verlauf des mit Hilfe der Vorrichtungen nach den Fig-uren 3 und 4 erhaltenen Regelsignals als Funktion der Verschiebung der Ebene der optischen Struktur,
Fig. 6 eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von
Daten auf einen Aufzeichnungsträgerkörper, die mit einem
optoelektronischen System nach einer ersten Ausführungsform der Erfxndung versehen ist,
Fig. 7 schematisch eine Auslesevorrichtung mit einem optoelektronischen System nach einer zweiten Ausführungsform der Erfxndung,
Fig. 8 ein Element dieser Vorrichtung,
Fig. 9 den Verlauf der Modulation der-von den
Detektoren in der Vorrichtung nach Fig. 7 gelieferten Signale als Funktion der Fokussierung,
Fig. 10 schematisch eine Auslösevorrichtung mit einem optoelektronischen System nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 11 zusätzliche Elemente zur Anwendung in
einem optoelektronischen System nach der Erfindung,
Figuz^en 12a und 12b eine Veranschaulichung der Wirkungsweise dieser zusätzlichen Elemente, und
Figuren 13» I** und 15 mögliche Ausführungsformen der zusätzlichen Elemente.
in der Vorrichtung nach Fig. 1 wird ein in
radialem Schnitt dargestellter runder Aufzeichnungsträger 1 mit Hilfe einer von einem nicht dargestellten Motor angetriebenen Velle k, die durch eine mittlere Öffnung 2 in dem
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Aufzeiclinungsträger geführt ist, gedreht. Beispielsweise sei angenommen, dass die Datenstrule tür reflektierend ist. Das von der Strahlungsquelle 5 gelieferte Strahlungsbündel 10 wird vom halbdurchlässigen Spiegel 6 zu dem Aufzeichnungsträger reflektiert. Von der Linse 7 wird das Strahlungsbfindel auf eine der sich auf der Unterseite des Aufzeichnungsträgers befindenden Spuren 3 fokussiert. Das von einer Spur modulierte Bündel wird reflektiert und durchläuft zum zweiten Mal die Linse 7 ι so dass ein kleiner Teil der auszulesenden Spur über den halbdurchlässigen Spiegel 6 auf dem strahlungsempfindlichen Detektor 8 abgebildet wird. Der Ausgang des Detektors ist mit einer Vorrichtung 9 verbunden, die mit bekannten elektronischen Mitteln zur Umwandlung des vom Detektor gelieferten Signals in Bild und Ton versehen ist. An die Linse 7 werden strenge Anforderungen gestellt, weil von dieser Linse nur ein kleiner Teil der Spur mit einer Grosse gleich etwa dem kleinsten Detail in der optischen Struktur auf dem Detektor abgebildet werden darf.
Ausser durch Abbildung der Details der
optischen Struktur auf dem Detektor, wobei ein Strahlungsfleck, der kleiner als die Details ist, auf dem Auf zeichnungsträger erzeugt wird, kann der Auf zeiclinungsträger auch mit einem Strahlungsfleck ausgelesen werden, der grosser als die Details isti In diesem Falle wird die an den Details auftretende Beugung der Strahlung benutzt, so dass weniger Strahlung auf den Detektor gelangt, wenn der Strahlungsfleck auf ein Detail projiziert wird.
In Fig. 2 ist ein Teil der optischen Struktur
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des Aufzeichnungsträgers in Unteransicht dargestellt. Der Pfeil 15 gibt an, in welcher Richtung der Aufzeichnungsträger in bezug auf das Auslesesystem bewegt wird. Die Struktur ist aus einer Anzahl Spuren 3 von Gebieten g in Abwechselung mit Zwischengebieten t aufgebaut. Zwischen den Spuren 3 befinden sich datenlose Zwischenstreifen I3. Die Spuren 3 können parallel zueinander, also konzentrisch, auf dein Aiifzeichiiungsträger angebracht sein. Auch kann eine einzige spiralförmige Spur auf dem Aufzeichnungsträger angebracht sein, die in eine Vielzahl scheinbar konzentrischer Spuren unterteilt werden kann. Die Längen der1 Gebiete und der Zwischengebiete stellen die gespeicherten Daten dar. Ein Strahlungsbündel, das von einer Spur moduliert ist, weist zeitliche Änderungen entsprechend der Reihenfolge von Gebieten und Zwischengebieten auf. Die Gebiete und Zwischengebiete einer Spur können in derselben Ebene liegen, wobei die Gebiete und Zwischengebiete verschiedene Reflexionskoeffizienten aufweisen. Auch können die Gebiete und Zwischengebiete gleiche Reflexionskoeffiziente aufweisen, aber dann auf verschiedenen Tiefen liegen.
Zum Auslesen z.B. eines runden Aufzeichnungsträgers mit einer mittleren Periode der Gebiete von 1,5/U für die Innenspuren soll die Linse 7 eine numerische Apertur von 0,4 aufweisen. Die Tiefenschärfe der Linse liegt dann in der Nähe von 1 Ai. Die Verschiebung der Ebene der optischen Struktur in bezug auf die Linse 7 muss auf diese kleine Tiefenschärfe beschränkt bleiben.
Eine Vorrichtung nach der Erfindung mit Mitteln,
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mit denen detelctlert werden kann, ob sich die Ebene der
optischen Struktur in der Sollage befindet, ist in Fig. 3
dargestellt.
In dieser Vorrichtung ist mit 1 wieder ein
Aufzeichnungsträger bezeichnet, A7On dem beispielsweise angenommen wird, dass er strahlungsreflektierend ist. Dieser
Aufzeichnungsträger wird mit einem durch volle Linien darge-
/quelle stellten Strahlungsbündel ausgelesen, das von einer Strahlung· s herrührt. In dem Strahlungsweg von der Strahlungsquelle
zu dem Aufzeichnungsträger ist ein halbdurchlässiger Spiegel 11 angeordnet, der die von dem Aufzeichnungsträger reflektierte Strahlungzu dem Hochfrequenzsignaldetektor D1 reflektiert. Ausser dem Strahlungsquelle S1 sind noch zwei Hilfsstrahlungsquellen s und s„ vorgesehen, die die durch gestrichelte Linien bzw. strichpunktierte Linien dargestellten Strahlungsbündel emittieren. Die Hilfsquellen sind in
Richtung der optischen Achse 00' in entgegengesetzten
Richtungen in bezug auf die Quelle s. verschoben. Veiter lieg« die Hilfsstrahlungsquexlen ausserhalb der optischen Achse zu beiden Seiten dieser Achse. Dadurch sind die Bilder der
Hilfsstrahlungsquellen von dem Bild der Hauptstrahlungsquelle getrennt.
Die Linse L erzeugt Bilder S2 1 und s ' der Hilfsstrahlungsquellen s bzw s„. Die von der Ebene der optischen Struktur des Aufzeichnungsträgers 1 reflektierten Strahlen
durchlaufen zum zweiten Mal die Linse L und werden über den
halbdurchlässigen Spiegel 11 in den Bildpunkten S2" und So"
konzentriert. Auf der Höhe des Bildpunktes S1" der Haupt-
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strahlungsquelle ist eine Blende lh mit drei Öffnungen angebracht. Hinter diesen Offnungen befinden sich ausser dem Signaldetektor D zwei Hilfsdetektoi'-en D„ und D„. Die Grosse und die Richtung einer Abweichung zwischen der Istlage und der Sollage der Ebene der optischen Struktur können z.B. dadurch bestimmt werden, dass die von den Detektoren ~D und D aufgefangenen Strahlungsintensitäten miteinander verglichen werden.
In Fig. 3 ist die Situation dargestellt, in
der die Ebene der optischen Struktur die richtige Lage einnimmt. Das durch volle Linien dargestellte Auslesestrahlungsbündel wird genau auf den Hochfrequenzsignaldetektor D1 fokussiert. Das durch gestrichelte Linien dargestellte von der.Quelle s herrührende Hilfsbündel wird im Punkt So" fokussiert, dei- vor der strahlungseiiipfindlichen Oberfläche des Hilfsdetektors D_ liegt, während das durch strichpuriktierτ; Linien dargestellte von der Hilfsquelle so herrührende Hilfsstrahlungsbunde1 in dem hinter der strahlungsempfindlichen Oberfläche des Hilfsdetektors ~D liegenden Punkt s " fokussiert wird. Die Hilfsdetekr.oren empfangen eine etwa gleiche Strahlungsintensität, die geringer als die Strahlungsintensität auf dem Signaldetektor D1 ist.
Bewegt sich nun die Ebene der optischen Struktur
des Aufzeichnungsträgers nach links, so bewegen sich die Bildpunkte s ", so" und s " nach unten, so dass die Intensität der Strahlung auf dem Detektor D grosser als die auf dem Detektor D wird, Venn sich die Fläche der optischen Struktur nach rechis bewegt, bewegen sich die Bildpunkte nach oben und
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wird die Intensität der Strahlung auf dem Detektor D2 grosser als die auf dem Detektor D .
Die Genauigkeit, mit der durch Vergleich der Strahlungsintensitäten die Lage der Ebene der optischen Struktur bestimmt wei-den kann, ist beschränkt. Zum Erreichen einer grösseren Genauigkeit kann nach der Erfindung die auf dem Aufzeichnungsträger vorhandene optische Datenstruktur auf die bei der Vorrichtung nach Fig. 7 dargestellte Veise benutzt werden, Von den auf die Detektoren einfallenden Strahlungsbündeln werden dann nicht mehr die mittleren Intensitäten, sondern die Modulationstiefen der Hochfrequenzkomponenten miteinander verglichen. Das Gebiet, auf dem das letztere Lagenbestimmungsverfahren anwendbar ist, ist kleiner als das Gebiet, auf dem die Lagenbestimmung durch Vergleich von Bündelintensitäten angewandt werden kann. Die beiden Verfahren zum Detektieren einer Abweichung in der Lage der Ebene der optischen Struktur können auch in einer einzigen Vorrichtung kombiniert werden, wobei dann vier Detektoren benötigt werden.
Die elektrischen Signale an den Ausgängen der
Detektorm D^ und D~ können elektronisch auf bekannte Weise zu einem Regelsignal verarbeitet werden, mit dem die Fokussierung des Auslesestrahlungsbündels z.B. durch Nachregelung der Linse L eingestellt werden kann. In Fig. 5 ist dargestellt wie das elektronische Regelsignal r sich als Funktion des Fokussierfehlers Af ändert, wenn die Strahlungsintensitäten auf den Detektoren miteinander verglichen werden.
Es sei bemerkt, dass das Verfahren, bei dem ein
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Fokussiersri gnal durch Vergleich der Modulationstiefen der Signale der Detektoren D9 und D„ abgeleitet vrird, beim Aus-'lesen sovrahl eines strahlungsdurchlässigen als auch eines strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers angewandt werden kann. Ein Fokussiersignal kann nur dann aus den von den Detektoren D und D„ aufgefangenen Strahlungsintensitäten abgeleitet werden, Kenn der Aufzeichnungsträger" s trail lungs reflektierend ist.
Im letzteren Falle könnten statt drei längs der optischen Achse verschobener Strahlungsquellen in Verbindung mit drei Detektoren, die in Richtung der optischen Achse die gleiche Lage einnehmen, auch drei Strahlungsquellen verwendet werden, die in Richtung der optischen Achse die gleiche Lage einnehmen und mit drei längs der optischen Achse verschobenen Detektoren kombiniert sind.
Die beiden Hilfsstrahlungsquellen s~ und s~
können nach der Erfindung von der Hauptstrahlungsquelle S1 mit Hilfe einer sogenannten Fresnel—Zonenplatte abgeleitet werden. Eine derartige Platte kann aus abwechselnd lichtdurchlässigen und lichtabsorbierenden ringförmigen Zonen aufgebaut sein. Statt einer derartigen Amplitudenstruktur kann auch eine Phasenstruktur verwendet werden, wobei die aufeinanderfolgenden Ringe eine Phasenunterschied entsprechend einem Weglängenunterschied von n/2, wobei /\ die·Wellenlänge der verwendeten Strahlung darstellt, in dem Strahlungsbündel herbeiführen. Die Fresnel-Zonenplatte verhält sich wie eine Linse, wobei aber die Fokussierung durch Beugung statt durch Brechung des Lichtes erfolgt. Im Gegensatz zu einer üblichen
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Linse ist die Fresnel-Zonenplatte sowohl konvergierend als auch divergierend. Diese Platte weist also mehrere Brennpunkte auf.
In der Vorrichtung nach Fig. 3 werden die
Strahlen des von der Quelle S1 herrührenden Bündels von der Fresnel-Zonenplatte 12 derart abgelenkt, dass zwei Texlbüiiclel entstehen, die von den virtuellen Strahlungsquellen so und s„ zu stammen scheinen. Die Platte 12 ist asymmetrisch zur optischen Achse 00! angeordnet. Dadurch sind die virtuellen Quellen s„ und s zu beiden Seiten der optischen Achse geleget
Die Anwendung einer Fresnel-Zonenplatte weist
in bezug auf die Anwendung gesonderter HilfsStrahlungsquellen den Vorteil auf, dass keine gegenseitigen Schwingungen zwischen den Quellen s und s~ auftreten können, die das Regelsignal beeinflussen könnten. Ausserdem ist eine Vorrichtung, in der eine Fresnel-Zonenplatte verwendet wird, einfacher als eine Vorrichtung mit gesonderten Hilfsstrahlungquellen aufgebaut.
Statt im Strahlungsweg vor der strahlungsreflektierenden Ebene kann die Fresnel-Zonenplatte auch in dem Wege des von dem Aufzeichnungsträger reflektierten Auslesestrahlungsbündels angeordnet werden. In Fig. k ist eine derartige Situation dargestellt. Die Fresnel-Zonenplatte 12 lenkt das von dem Aufzeichnungsträger reflektierte Strahlungsbündel in verschiedenen Ordnungen ab, so dass die Teilbündel, die auf die Bildpunkte S1", s^" und s^" gerichtet sind, erhalten werden. ¥enn sich die strahlungsreflektierende Ebene des Aufzeichnungsträgers nach rechts oder nach links bewegt,
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bewegen sich, die Bildpunkte nach oben oder nach unten, so dass durch Vergleich der1 Intensitätsunterschiede zwischen den von den Detektoren D„ und D„ aufgefangenen Strahlungen die Lage der Strahlungsreflektierenden Ebene detektiert werden kann. Statt der Intensitäiten können in der Vorrichtung nach Fig. h auch die Modulationstiefen der Hochfrequenzkomponenten der Strahlungen auf den Detektoren miteinander verglichen werden.
Bei Anwendung einer Fresnel-Zonenplatte in den Vorrichtungen nach den Figuren 3 und 4 könnte sich diese Platte in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse 00 · be\vegen. Dadurch bewegen sich auch die Bildpunkte s ·' und s " über die Detektoren D„ und D0, wodurch ein Feblersigna.l erzeugt wird, während sich die Ebene der optischen Struktur in der richtigen Lage befindet. Diese Ungenauigkeit kann dadurch vermieden werden, dass die Detektoren D~ und D^ in je zwei Teildetektoren unterteilt werden, wie in Fig. 3a dargestellt ist. Werden die Ausgangssignale der Detektoren Dg1, Bp"' DJ und Do" durch a, b, c bzw. d dargestellt, so gibt z.B. das Signal (c-d) + (b-a) eine Anzeige über die Grosse und die Richtung einer Abweichung zwischen der Sollage der Fresnel-Zonenplatte und der Istlage dieser Platte.
Bei einem praktischen Beispiel einer Vorrichtung
nach Fig. 3 konnten beim Vergleich der Intensitätsunterschiede der Strahlungsbündel auf den Detektoren D_ und D~ Lagenfehler des Aufzeichnungsträgers bis zu etwa 100 /u detektiert werden. Der Abstand zwischen den Stralilungsquellen sp und s«, betrug etwa 5 cm. Beim Vergleich der Hochfrequenzinodulatxonen der
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'Detektorsignale konnten Lagenfehler bis zu etwa 10 /U detektiert werden, während der Abstand zwischen s_ und s~ etwa T/2 mm betrug.
- Aussei" beim Auslesen eines mit Daten versehenen Aufzeichnungsträgers kann ein System nach der Erfindung, bei dem die Strahlungsintensitäten auf zwei Hilfsdetektoren miteinander verglichen werden, auch zum Aufzeichnen von Daten auf einen Aufzeichnungsträgerkörper verwendet werden. Fig. zeigt eine Ausführungsform einer derartigen Aufzeichnungsvorrichtung, die, abgesehen von den Elementen zur Bestimmung der Lage der Aufzeichnungsträgeroberfläche, bereits früher vorgeschlagen wurde (siehe die niederländische Patentanmeldung 72.12001).·
Die Vorrichtung enthält eine Strahlungsquelle z.B. eine Laserquelle 5I1 die ein Strahlungsbündel 63 genügender Energie liefert. Dieses Bündel wird über die Prismen 52, 53 und 58 auf den"mit Daten zu versehenden Aufzeichnungsträgerkörper 50 gerichtet und dabei zu einem kleinen Strahlungsfleck mittels einer Objektivlinse 59 konzentriert. Der Aufzeichnungsträgerkörper ist mit einer für- die verwendete Strahlung empfindlichen Schicht 70» z.B. einer Photolackschicht, versehen. In dein Strahllingsweg von der Quelle 51 zu dem Aufzeichnungsträgerkörper 50 befindet sich weiter ein elektrooptischer Modulator 5h. Dieser Modulator ist mit der elektronischen Steuervorrichtixng 55 verbunden. Die Daten, z.B. ein Fernsehprogramm, das in Form eines elektrischen Signals den. Klemmen 56 und 57 zugeführt wird, we'r den in Strahlungsiinpulse der Laserquelle umgewandelt. Zu
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bestimmten durch die Daten an den Klemmen $6 und 57 gegebenen Zeitpunkten werden Strahlungsflecke auf den Au !'zeichnung strägerkörper projiziert.
■Der Aufzeichnungsträgerkörper weist einen kreisförmigen Umfang auf und wird um seine Achse mit Hilfe eines Motors 61 in Drehung versetzt, der mit Hilfe eines Schlittens 62 in radialer Richtung bewegbar ist, so dass z.B. eine spiralförmige Spur auf den Aufzeichnungsträgerkörper geschrieben werden kann.
Die Objektivlinse 59 ist in axialer, d.h. in
senkrechter Richtung bewegbar in bezug auf den Aufzeichnungsträgerkörper angeordnet und kann durch Erregung einer Magnetspule 60 verschoben werden. Die Grosse des elektrischen Stromes durch die Magnetspule wird durch eine elektronische Schaltung 6h bestimmt, in der die Ausgangssignale der strahlungsempfindlichen Detektoren D„ und D elektronisch verarbeitet werden. Die Detektoren bilden ihrerseits einen Teil eines Systems zur Bestimmung der Lage der Aufzeichnungsträgeroberflache; die Wirkungsweise dieses Systems ist oben beschrieben.
Der Aufzeichnungsträgerkörper kann mit einer
Strahlungsreflektierenden Fläche unter der Photolackschicht versehen sein. Es kann ein gesondertes Hilfsstrahlungsbündel auf den Aufzeichnungsträgerkörper projiziert werden. Nach Reflexion an dem Aufzeichnungsträgerkörper passiert dieses Hilfsbündel einen halbdurchlässigen Spiegel 11 und dann eine Fresnel-Zonenplatte 12. Die von dieser Platte in den +1- und - 1-Ordnungen abgelenkten Bündel erreichen über· zwei
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öffnungen in einer Blende 1'+ die Detektoren D0 und D„. Das Bündel nullter Ordnung wird nun nicht benötigt und kann unterdrückt werden.
Statt einer gesonderten Hilf ss traliluii£,squelle
kann auch, wie in Fig. 6 dargestellt ist, die vom Aufzeicluiur.pträgerkörper reflektierte Strahlung des Einschreibstrahlung?- bündels zur Bestimmung der Lage der strahlungsempfindlichen Oberfläche des AufZeichnungsträgerkörpers verwendet werden.
Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der
Vorrichtung nach der Erfindung. In dieser Figux" bezeichnet fO eine Strahlungsquelle, z.B. eine Laserquelle, die ein. enges Strahlungsbündel 71 liefert. Dieses Bündel fällt auf ein Beugungsraster J2 ein, so dass zwei Bündel 73 und 75 erster Ordnung und ein Bündel 7^ nullter Ordnung erhalten wex-den. Die Teilbündel 73» 7^ und 75 werden von eine χ- Hi If s linse "/G in einer Ebene 77 fokussiert. Diese Ebene ist die Gegenstandsebene eines Objektivsystems 795 das das Auslesestrahlungsbündel "Jh- auf die auszulesende Da t,enstruktur fokussiert. Beispielsweise sei angenommen, dass die Ebene 80 der Datenstruktur sich auf der Vorderseite des Aiafzeichnun.gstx'ägers befindet. Weiter sei beispielsweise angenommen, dass die Daten struktur reflektierend ist, so dass"das modulierte Auslese— strahlungsbündel nahezu entlang sichselbst zurückkehrt. Über z.B. einen halbdurchlässigen Spiegel 78 wird das modulierte Auslesestrahlungsbündel zu einem strahlungsempfindlichen Detektor D1 reflektiert. Aus dem elektrischen Ausgtingssignal dieses Detektors D1 können in der elektronischen Schaltung 81 auf bekannte "Weise die gespeicherten Daten S1. A\-iedex~-
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gewonnen werden,
In der Ebene 77 ist nach der Erfindung ein strahlungsdurchlässiges Element, z.B. eine Glas- oder Kunststoffplatte 82, die in Fig. 8 im Querschnitt dargestellt ist, angeordnet. Die Platte ist treppenförmig und weist drei verschiedene Dicken S3, 84 und 85 auf, wobei die Dickenunterschiede 85-84 und 84-83 gleich sind. Durch das Vorhandensein der Platte 82 in der Vorrichtung nach Fig. 7 müssen die Bündel 73» 7^· und 75 verschiedene optische Veglängen durchlaufen. Die Fokusse 86, 87 und 88 dieser Bündel liegen dann nicht mehr in einer Ebene 77» sondern sind in axialer Richtung verschoben. Der Fokus 87 wird von dem Objektiv 79 in der Ebene 80 abgebildet, während die Fokusse 86 und 88 vor bzw. hinter der Ebene 80 abgebildet werden.
Die Hilfstaündei 73 und 75 werden auf gleiche
Weise wie das Auslesestrahlungsbündel 7^ zu ihren zugehörigen Detektoren Dp bzw. D„ geführt. Die Ausgangssignale dieser Detektoren sind auch entsprechend den gespeicherten Daten auf dem Aufzeichnungsträger moduliert. In der in Fig. 7 dargestellten Lage der Ebene 80 in bezug auf das Objektiv wird vom Bündel 74 ein Auslesefleck, dessen Abmessung in der Grossen— Ordnung des kleinsten optischen Details in der Datenstruktur liegt, auf der Datenstruktur erzeugt. Die Modulationstiefe des vom Detektor D1 gelieferten Signals ist dann maximal. Die Hilfsbündel 73 und 75 sind nicht scharf auf die Datenstruktur fokussiert, so dass die von diesen Bündeln erzeugten Strahlungsflecke auf der Datenstruktur grosser als der Auslesefleck sind. Die Modulationstiefe der von den Detektoren ~D,, und
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D gelieferten Signale ist dadurch kleiner· als die des vorn Detektor D.. gelieferten Signals.
In Fig. 9 ist der Verlauf der Modulationstiefe m
als Funktion der Entfokussierung ζ dargestellt. Die Kurven $0, 91 und 92 gehören zu den Detektoren D., Dp bzw. D„, Venn das Auslesesti'ahlungsbüiidel 7^ auf die Datenstruktur fokussiert ist. d.h. wenn ζ = 0 ist, erreicht die Kurve 90 ihr Maximum A. Die Kurven 91 und 92 gehen dann beide durch den Punkt B: die Modulations tief en der von den Detektoren D? und Dr, abgegebenen Signale sind einander gleich. Befindet sich die Ebene 80 links von der Sollage, d.h. ζ <' 0, so ist die Modulationstiefe C des vom Detektor D„ gelieferten Signals grosser als die Modulationstiefe D des vom Detektor D„ stammenden Signals. Venn sich die Ebene 80 rechts von der Sollage befindet, d.h. ζ ^ 0, so ist die Situation umgekehrt (vgl. die Punkte E und F in Fig. 9)· Aus dem Unterschied der Modulationstiefen der von .den Detektoren D„ und D„ gelieferter Signale kann in einer" mit den Detektoren verbundenen elektronischen Schaltung 81 ein nahezu lineares Regelsignal S abgeleitet werden. Mit diesem Regelsignal kann die Fokussieren^ des Objektivs 79 auf bekannte Weise in bezug auf Richtung und Grosse nachgeregelt werden.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung nach
Fig. 7 wies das Objektiv eine numerische Apertur von 0,4 auf. Die Fokusse der Hilfsbündel 73 und 75 lagen in einem Abstand von k ,VL vor bzw. hinter dem F.okus des Auslesestrahlungsbündels 7^-. Bei einer räumlichen Frequenz von 400mm (= Häufigkeit der Dichte) der optischen Details in einer Datenstruktur konnten
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Fokussierungsfeliler zwischen +12 /u und -12 /u leicht detektiert werden. Der lineare Bereich lag zwischen +2yu und -2/um.
Es sei bemerkt, dass bei Anwendung des zuletzt beschriebenen Verfahrens zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers, bei dem die räumliche Frequenz der die Daten darstellenden optischen Details des AuiZeichnungsträgers variiert, die Grosse des Fokussiersignals sich mit der Lage auf dem Aufzeichnungsträger ändert. Dies ergibt sich z.B. bei einem runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträger, auf dem ein Fernsehprogramm in einer Vielzahl konzentrischer oder scheinbar konzentrischer Spuren angebracht ist, wobei in jeder Spur ein Fernsehbild gespeichert ist. Die mittlere räumliche Frequenz der optischen Details ist eine Funktion des Radius der betreffenden Spur. Beim Auslesen eines derartigen Aufzeichnungsträgers wird sich auch bei gleichbleibender1 Fokussierung die Modulations tiefe der von den Detektoren gelieferten elektrischen .Signale ändern. Nach der Erfindung können zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Istlage und der Sollage der Ebene der Datenstruktur die sogenannten Zeilensynchronisierimpul'se im Fernsehsignal benutzt werden. Diese Impulse weisen z.B. eine Frequenz von 4 MHz auf, was einer räumlichen Frequenz auf dem AuCzeichnungsträger zwischen z.B. 18O und "}60 Perioden/mm für Spuren mit Radien zwischen z.B. 7 und 14 cm entspricht.» In diesem Bereich räumlicher Frequenzen ist die Änderung der Modulationstiefe verhältnismässig gering, z.B. 15^> so dass dort der Einfluss der Änderung der räumlichen Frequenz auf das Signal zur Nachregelung der Fokussierung gering ist.
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In Fig. 10 ist eine zweite Ansführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. In dieser Vorrichtung ist hinter der Strahlungsquelle 70 ein Vollaston-Prisma 93 angeordnet. Dieses Prisma besteht axis zwei kongruenten Teilprismen 9h und 95 einachsiger doppeltorechender Kristalle. Die optische Achse 9b des Teilprismas 95 ist zu der Zeichnungsebene parallel und die optische Achse 97 des Teilprismas 9^ ist zu der Zeichnungsebene senkrecht. Das auf eine der parallelen Hauptflachen des Vollaston-Prismas 93 einfallende Strahlungsbüiidel 71 wird in dem Prisma in zwei Teilbündel 98 und 99 unterteilt, die zueinander senkrecht polarisiert sind und einen kleinen Winkel miteinander einschliessen. Die Teilbündel durchlaufen eine Linse 100 aus doppelbrechendem Material, Die Achse der Linse 100 ist zu den Polarisationsrichtungen der Teilbündel diagonal. Dadurch weist diese Linse verschiedene Stilrken für verschiedene Polarisationsrichtungen auf, so dass die Teilbündel 98 und in Ebenen fokussiert werden, die in verschiedenen Abständen να der Linse 100 liegen. Die Fokusse 101 und 102 werden vom Objektiv 79 in. verschiedenen Ebenen in der Nähe der Ebene der Datenstruktur abgebildet. Statt einer Linse aus doppelbrechendem Material kann auch eine übliche Linse verwendet werden, wobei in der Ebene 77 darin wieder eine Glasplatte angeordnet wird. Das Vollaston-Prisma kann durch eine Savart-Platte ersetzt werden.
Venn die Ebene 80 die richtige Lage einnimmt,
wie in Fig. 10 dargestellt ist, liegt die Abbildung I03 des Fokus 101 vor und die Abbildung 10^ des Fokus 102 hinter der
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Ebene 80. Die Teilbündel 98 und 99 werden von der Datenstruktur reflektiert und moduliert und von z.B. einem halbdurchlässigen Spiegel 78 zu den Detektoren D„ und D_ geführt.
Es wird nun kein gesondertes Auslesestrahlungsbündel verwendet; die Hochfrequenzdaten, werden aus den von den den Hilfsstrahlungsflecken zugeordneten Detektoren Dp und D gelieferten Signalen erhalten. In einer mit diesen Detektoren verbundenen elektronischen Schaltung 81 können eine Hochfrequenzkomponente S. zur Wiedergewinnung der auf dem Aufzeichnungsträger gespeicherten Da.ten und eine Komponente S zur Lieferung einer Anzeige über die Fokus-
sierung abgetrennt werden,
Zum richtigen Auslesen ist es notwendig, dass
die Signale der Detektoren D3 und D„ genügend tief moduliert sind. Die Abstände zwischen den Fokussen der Strahlungsbündel 98 und 99 und der Ebene 80 der Datenstruktur darf nich zu gross werden. Der Bereich, in dem Fokussierungsfehler detektiert werden können, ist für die Vorrichtung nach Fig. denn auch kleiner als für die \rorrichtung nach Fig. 7·
Auch für eine Vorrichtung nach Fig. 7 ist der Bereich, in dem Abweichungen zwischen der Istlage und der Sollage der Ebene der Datenstruktur detektiert werden können, beschränkt. Durch passende Wahl der Grosse der Detektoren kann dieser Bereich jedoch erweitert werden. Dabei wird eine Niederfrequenzkomponente der Detektorsignale gemessen. Diese Komponente weisen eine grosse Änderung bei derartigen Abweichungen zwischen der Istlage und der Sollage der Ebene der Datenstruktur auf, dass der1 Durchmesser der Hilfsbüntfel
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an der Stelle der Detektoren kleiner als die strahlungs-.empfindliche Oberfläche dieser Detektoren ist. In der elektronischen Schaltung 81 können die Niederfrequenzkomponenten der Detektorsignale, die von den Hilf s bunde In erzeugt werden, miteinander verglichen und zu einem Regelsignal zur Nachregelung der Fokussierung verarbeitet werden. Auf diese Veise können Abweichungen zwischen der Istlage und der Solllage der Ebene der Datenstruktur zwischen z.B. +30yum und y bestimmt werden,
Bei dem letzteren Verfahren werden nicht mehr die gesonderten.Details einer Datenspur beobachtet, sondern wird über eine bestimmte Spurlänge ausgemittelt. Dabei wird die Tatsache benutzt, dass eine Spur durchschnittlich einen anderen Einfluss als das Gebie t zwischen den Spuren auf ein Strahlungsbündel ausübt. Dieses Verfahren lässt sich denn auch zum Detektieren von Abweichungen zwischen der Istlage und der Sollage eines Aufzeichnungsträgers anwenden, der "leere Spuren" trägtr Unter einer "leeren Spur" ist eine Spur zu verstehen, die keine Datendetails enthält, aber wohl optisch von ihrer Umgebung unterschieden werden kann. Z.B. kann das Verfahren zum Einschreiben eines datenlosen Aufzeichnungsträgerkörpers verwendet werden, der mit Folgespuren zur Positionierung des Einschreibstrahlungsflecks auf diesem Trägerkörper versehen ist. Dabei kann die Anordnung nach Fig. 6 verwendet werden.
In den Vorrichtungen nach den Figuren 7 und 10
wird zur Bestimmung von Abweichungen in der Lage der Datenebene entweder die Datenstruktur in den Spuren oder die
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Spurenstruktur benutzt. Die Vorrichtung lässt sich nicht nur zum Auslesen eines stralüungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers (siehe Figuren ?' und 10), sondern auch zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers verwenden, der strahlungsdurchlass ig ist.
Der Bereich, in dein die Abweichungen in der Lage
der Datenebene bestimmt werden können, kann nach der Erfindung noch weiter dadurch vergrössert werden, dass ein keilförmiges Element und eine zusätzliche Anzahl strahlungsempfindlicher Detektoren verwendet werden, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Diese Vergrösserung kann nur zum Auslesen eines strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers verwendet werden. Die Ebene der Datenstruktur wird nun nämlich .als eine strahlungs— reflektierende Ebene verwendet, die einen Teil eines Abbildungssy.stems bildet, das die Strahlungsquelle auf dem Detektorsystem abbildet. Eine Verschiebung dieser Ebene veranlasst eine Verschiebung der Abbildung über dem Detektionssystem und eine Änderung der von den gesonderten Detektoren abgegebenen Signale.
In Fig. 11 ist nur ein Teil des Weges dargestellt den die Strahlung nach Reflexion an dem Aufzeichnungsträger durchläuft. Mit ρ ist die Austrittspupille des.Objektivs 79 (siehe Figuren 7 und 1θ) bezeichnet. Bei der nun zu beschreibenden Vorrichtung kann angenommen werden, dass die Teilbündel 73, Jk und 75 nach Fig. 7 oder die Teilbündel 98 und 99 nach Fig. 10 ein einziges Bündel bilden. Das Element 110 in Fig. 11 wirkt einerseits als eine Feldlinse, von der eine Abbildung der Austrittspupille in der Ebene erzeugt wird,
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in der die vier Detektoren 112, 113, 11''+ und 115 angeordnet sind. Andererseits ist das Element 110 ein optischer Keil, der das Bündel 1 To in zwei Teilbündel aufspaltet (i1öa und 11' in den Figuren 12a und 12b). Di»durch werden zwei Abbildungen (P1 und po in den Figuren 12a und 12b) der Austrittspupille erzeugt, und zwar eine Abbildung für die Detektoren 112 und 113 und eine Abbildung für die Detektoren 11'1J- und 115.
Wenn die Abweichung zwischen der Jstlage und der Sollage der Ebene der Datenstruktur einen bestimmten Yert unterschreitet, wird das von der Datenflache reflektierte Bündel 110 in einem kleinen Gebiet auf der Rippe des Keils 110 konzentriert (siehe Fig. 11). Auf dieser Rippe ist eine Reihe 111 strahlungserapfindliclier Detektoren angebracht. In Fig. 11 erstreckt sich diese Reihe in einer Richtung senkrecht zu der Zeichnungsebene, In Fig. 13 ist eine Vorderansicht (einen Schnitt längs der Linie X-X' der Fig. 11) des Keiles mit der Reihe von Detektoren dargestellt. Die Reihe enthält z.B. einen mittleren Detektor D1 mit der gleichen Funktion wie der Detektor D in Fig. 7 und zwei Detektoren D^ und D mit ebenfalls den gleichen Funktionen wie die Detektorer D2 und D in Fig. 7· "Weiter können noch zwei Detektoren D; und D vorgesehen sein. Diese Detektoren werden zum Detektieren von Abweichungen in der Zentrierung des mittleren Auslesestrahlungsflecks in bezug auf eine auszulesende Spur auf eine in der älteren Patentanmeldung ... (PHN. 62Qü) beschriebene Weise verwendet. Die Detektoren D. und Dr arbeiten mi-·, zwei
4 5
zusätzlichen Hilfsbündeln zusammen, die zwei zusätzliche Strahlungsflecke auf der Datenstruktur erzeugen, die in der
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Längsrichtung einer Spur und in einer Richtung quer zu dieser Richtung in bezug auf den mittleren Strahlungsi'leck verschober: sind.
Bei kleineren Abweichungen in der Lage der Ebencder Datenstruktur wird die von der Datenstruktur reflektierte Strahlung völlig von den Detektoren D., D„, D~f D;. und D~ aufgefangen und gelangt keine Strahlung a\if die Detektoren 1 1 i 1 13f T\h und 115· Venn grösserc- Abweichungen in der Lage der Ebene der Datenstruktur auftreten, wird die über die Reflexion an dem Aufzeichnungsträger erzeugte Abbildung der Strahlungsquelle in einiger Entfernung yon. der brechenden Rippe des Keiles erhalten. In Fig. 12a ist die Situation dargesteilt, in der der Abstand zwischen dein Objektiv 79 und der strahlungsreflektierenden Ebene 80 (vgl. Fig. 7 und 10) zu gross 1st. Das Strahlungsbündel 116 fällt zu einem grossen Teil aus serhalb der Reihe 111 von Detektoren auf das Element 110 ein. Beim Durchgang durch dieses Element werden zwei Teilbündel I1 te und 1i6b gebildet, von denen eines (Teilbündel 1i6a) auf den Detektor 113 und das andere (Teilbündel 1i6b) auf den Detektor 114 gelangt. Venn der Abstand zwischen dem Objektiv 79 und der Strahlungsreflektierenden Ebene 80 zu klein ist, wird, wie in Fig. 12b dargestellt ist, das Teilbündel 1i6a auf den Detektor 112 auftreffen, während das Teilbündel 116b auf den Detektor 115 einfällt.
Die Lage der strahlungsreflektierenden Ebene 80
in bezug auf das Objektiv 79 bestimmt die Lage der Abbildung χ:· bzw. ρ der Austrittspupille ρ des Objektivs in bezug auf die Detektoren 112 und 113 bzw. 114 und 115. Wenn die von den
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J9
Detektoren 112, 113» 11^·- und 115 abgegebenen Signale durch S10, S1, S11. bzw. S11r dargestellt sind, können aus dem Signal:
die Grosse und die Richtung einer Abweichung in. der Lage der Ebene der Datenstruktur .abgeleitet werden.
Auch ist es möJLicb, die Lage der brechenden
Rippe des Elements 110 in bezug auf die optische Achse 009 des Objektivs 79 zu bestimmen. Venn das Element 110 genau in bezug auf die optische Achse zentriert ist, ist die Summe der Strahlungsintensitäten auf den Detektoren 112 und 113 gleich der der Strahlungsintensitäten auf den Detektoren 114 und 115· Aus dem Signal:
S2 = (S112 + S113) - (sll4 + S115)
können die Grosse und die Richtung eines Zentrierfehlers abgeleitet werden.
Statt vier Detektoren 112, 113, 11^ und 115
könnten auch nur drsi Detektoren verwendet werden. Z.B. könntes die Detektoren 11k und 115 durch einen einzigen Detektor 1i4f ersetzt werden. Die Grosse und die Richtung eines Fehlers in der Lage der datentragenden Ebene werden dann durch:
S 1 ' = S 1 12 Γ S 1 13
und die Grosse und Richtung eines Zentrierfehlers des Elements
110 werden durch:
2 - ^112 + &113' ~ ^114 gegeben. Die Anordnung mit drei Detektoren ist jedoch weniger1
genau als die mit vier Detektoren.
Das Element 110 in Fig. 11 kann auch durch einen
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gesonderten Keil 120 und eine nachgeordnete Feldlinse 121 ersetzt werden, vie in Fig. 1-'+ dargestellt ist. Das Elemenr 11·." kann auch die in Fig. 15 dargestellte Form aufweisen.
Die Lagen und die gegenseitigen Abstände der
Detektoren 112, 113, 11^- und 115 werden durch die Form und den Spitzenwinkel des keilförmigen Elements 110 (odei des Elements 120 in Fig. 15) bestimmt.
Die Reihe 111 von Detektoren kann auch in einiger Entfernung von dein Element 110 angeordnet werden. Die Anordnurnach Fig." 11 ist baulich die einfachste.
Die maximalen Abweichungen zwischen der Sollage und der Istlage der Ebene der Datenstruktur, die mit einer Vorrichtung nach Fig. 11 det'ektiert werden können, werden durch die Abmessungen des Keils (110 oder 120) bestimmt.
Mit einer Ausführungsform einer "Vorrichtung nach Fig» 11, in de
der Keil Abmessungen von 8x8 mm aufwies, konnten Abweichurgi:
zwischen etwa ~500 7um und -10/um und zvisehen etwa 30/ura
; ,um una -lUyUm uiia zviscnen etwa ju λ +700 /um bestimmt werden.
In einer Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers nach den Figuren 3» ^i 7 und 10 kann in dem Strahlungsweg ein bewegbarer Spiegel zur Verschiebung des mittleren Ausleseflecks in bezug auf die Spuren angeordnet sein. "Wenn diesel- Spiegel nicht in der Eintrittspupille des Objektivs angeordnet ist, wird seine Bewegung kleine Verschiebungen der Abbildungen ρ und p,-, der Austrittspupille ρ veranlassen. Der Einfluss der Spiegelbewegung auf das Signal zur Kachregelung der Fokussierung kann dadurch gering gehalten werden, dass die Detektoren 112 und 113» gleich wie die
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Detektoren 114 und 1 13» i"· einiger Entfernung voneinander gebracht werden, Dadurch v.'ird verhindert, dass infolge der Spiegelbewegung ein falscher Detektor beleuchtet wird«
Die Elemente 110, 112, 113, 11^ und 115 können auch in einer Vorrichtung nach Fig. 3i ^ oder 10 angebracht werden< Wenn diese Elemente in einer Vorrichtung nach Fig. angebracht werden, fehlt dor mittlere Detektor D1 in der Reihe 111 von Detektoren.
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Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    ( 1J OptoeleklToinsches System zur Bestimmung einer
    Abweichung zwischen der .Istlage und der Soilage einer Ebene in einem optischen Abbildungssystem, gekennzeichnet diirch mindestens zwei in entgegengesetzten Richtungen in bezug auf die optische Achse des Abbildungssystems verschobene Hilfsstrahlmigsqucllon und mindestens zwei ebenfalls in entgegengesetzten Richtungen in bezug auf die optische Achse des Abbildungss3rstems verschobene strahlungsempfindliche Detektoren, wobei jede der Hilfsstrahlungsquellen über das Abbildungssystem einem Detektor zugeordnet ist, und wobei von dem Satz von Hilfsstrahlungsquellen und von dem Satz von Detektoren die Elemente eines Satzes in Richtung der optischen Achse verschiedene Lagen einnehmen.
  2. 2. Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers, auf dem Daten in einer optisch auslesbaren spurförmigen Struktur angebracht sind, welche Vorrichtung eine Strahlungsquelle, ein Objektivsystem zur Abbildung der Strahlungsquelle auf der Datenstruktur des Aufzeichnungsträgers und ein strahlungsempfindliches Detektionssystem zur Umwandlung der von der Strahlungsquelle gelieferten und von der Datenstruktur modulierten Strahlung in ein elektrisches Signal enthält und weiter mit einem optoelektronischen System nach Anspruch 1 zur.Bestimmung einer Abweichung zwischen der SoIl- und der Is t.lage der Ebene der Datenstruktur versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren des optoelektronischen Systems mit einer elektronischen Schaltung verbunden sind, in der durch Vergleich der Modulationstiefen der Hoc])-
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    frequonzdetektorsignale ein Signal für die Feinregelung der Fokussierung des Objektivsystems abgeleitet wird,
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 zum Auslesen eines
    runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers, in dom ein Fernsehprogramm gespeichert ist, wobei pro Umdrehung ein Fernsehbild aufgezeichnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren des optoelektronischen Systems mit einer elektronischen Schaltung verbunden sind, in der durch Vergleich der Komponenten der Detektorsignale mit Frequenzen entsprechen^ den Zeilensynchronisieriinpulsen im Fernsehsignal ein Signal für die Nachregelung der Fokussierung des Objektivsystems abgeleitet wird.
    h. Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers , auf dem Daten in. einer optisch auslesbaren spurförmigen Struktur angebracht sind, welche Vorrichtung eine Strahlungsquelle, ein Objektivsystem zur Abbildimg der Strahlungsquelle auf der Datenstruktur des Aufzeichnungsträgers und ein strahlungsempfindliches Detektorsystera zur Umwandlung der von der Strahlungsquelle gelieferten und von der Datenstruktur modulierten Strahlung in ein elektrisches Signal entha.lt und weiter mit einem optoelektronischen System nach Anspruch 1 zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Soll- und der Istlage der Ebene der Datenstruktur versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren des optoelektronischen Systems mit einer elektronischen Schaltung verbunden sind, in der dui-ch Vergleich der Komponenten der Detektorsignale mit die Frequenz der Daten^rhebllch unterstreitenden Frequenzen ein Signal zur Kachregelung der Fokus-
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    SBAD ORIGINAL
    sierung des Objektivsysterns abgeleitet wird.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder k, zum Auslesen eines reflektierenden Aufzeichnungsträgers, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren des optoelektronischen Systems mit einer elektronischen Schaltung verbunden sind, in der ohne Anwendung der in dem Aufzeichnungsträger gespeicherten Daten ein Signal für die Grobregelung der Fokussierung des Objektivsystems abgeleitet wird.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder k zum Auslesen eines reflektierenden Aufzeichnungsträgers, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strahlungsweg hinter den Detektoren des optoelektronischen Systems ein Gebilde eines optischen Keils und einer Feldlinse angeordnet ist und dass in der Ebene, in der dieses Gebilde Abbildungen der Austrittspupille des Objektivsystems erzeugt, mindestens drei strahlungsempfindliche Detektoren angeordnet sind.
    7o Vorrichtung zum Einschreiben von Daten in Spuren
    in einer strahlungsempfindlichen Schicht eines Aufzeichnungsträgerkörpers, welche Vorrichtung eine ein Einschreibstrahlurg;-bündel liefernde Strahlungsquelle, ein Objektivsystem zum Erzeugen eines Einschreibstrahlungsflecks auf der strahlungsempfindlichen Schicht und einen Modulator zum Modulieren der Intensität des Einschreibstrahlungsbündels entsprechend den einzuschreibenden Daten enthält und weiter mit einem optoelektronischen System nach Anspruch 1 zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Soll- und der Istlage der strahlungsempfindlichen Schicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren des optoelektronischen Systems mit einer
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    elektronischen Schaltung verbunden sind, in der durch Vergleich von Niederfrequenzkomponenten der Detektorsignale ein Signal zur N.achregelung der Fokussierung. des Objektivsysteins abgeleitet wird. -.-_.-
    8. .Vorrichtung zum Einschreiben von Daten in eine
    strahlungsempfindliche. Schicht eines Aufzeichnungsträgerkörpers, welche Vorrichtung eine ein Einsehreibstrahlungsbündel liefernde Strahlungsquelle, ein Objektivsystem zum Erzeugen eines Einschreibgtrahlungsflecks auf der strahlungsempfindlichen Schicht und einen Modulator zum Modulieren der Intensität des EinschreibstrahlungsbündeIs entsprechend den einzuschreibenden Daten enthält und weiter mit einem optoelektronischen System nach Anspruch 1 zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Soll- und der Istlage der strahlungsempfindlichen Schicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren des optoelektronischen Systems mit einer elektronischen Schaltung verbunden sind, in der durch Vergleich der Gleichspannungssignale, die von den Detektoren abgegeben werden, ein Signal für die Nachregelung der Fokussierung des Objektivsystems abgeleitet wird. 9* , Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstrahlungsquellen aus der das Auslesestrahlungsbündel liefernden Strahlungsquelle mittels einer asymmetrisch zur optischen Achse des Objektivsystems angeordneten Fresnel-Zonenplatte erhalten werden.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fresnel-Zonenplatte in dem Strahlungs· weg von dem Aufzeichnungsträger zu den strahlungsempfindlichen Detektoren angeordnet ist,
    11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
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    dadurch gekennzeichnet, dass in dein Stralilungsweg von der das Auslesestrahlungsbündel liefernden Strahlungsquelle zu dem Objektivsystem ein Beugungsraster und eine strahlungsdurch-.lässige Platte mit einer Anzahl verschiedener Dicken angeordnet sind.
    12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strahlungsweg von der das Auslesestrahlungsbündel liefernden Strahlungsquelle zu dem Objektivsystem ein Wollaston-Prisma und eine Linse aus doppelbrechendem Material angeordnet sind.
    13. " Vozurichtung nach Anspruch 2, 3» ^ oder 5» dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hilfsstrahlungsquelle zwei strahlungsempfindliche Teildetektoren zugeordnet sind.
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    Leerseite
DE19742445333 1973-10-01 1974-09-23 Optoelektronisches system zur bestimmung einer abweichung zwischen der istlage und der sollage einer ebene in einem optischen abbildungssystem Ceased DE2445333A1 (de)

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