DE2552391B2

DE2552391B2 - Vorrichtung zum Auslesen eines Strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers auf optischem Wege

Info

Publication number: DE2552391B2
Application number: DE2552391A
Authority: DE
Inventors: Kornelis Eindhoven Bulthuis (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-11-29
Filing date: 1975-11-22
Publication date: 1979-11-15
Also published as: SE7513269L; PL107136B1; AR210100A1; US3991275A; AT347148B; BE836047A; DK137253C; AU8695475A; GB1519819A; DE2552391C3; DK137253B; NO753991L; NL181693B; IT1052684B; DK534075A; CH600478A5; NL181693C; ES443061A1; AU500611B2; FR2293030B1

Description

In der bekannten Vorrichtung ist weiter ein Kippspiegel zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel und dem Objektivsystem angebracht, wobei mit Hilfe dieses Spiegels eine Feinregelung der Zentrierung des von dem Objektivsystem auf der Fläche der Informationsstruktur erzeugten Ausleseflecks in bezug auf eine auszulesende Spur erhalten werden kann.

Die bekannte Auslesevorrichtung hat sich in der Praxis bewährt, enthält aber eine verhältnismäßig große Anzahl optischer Elemente, wobei vor allem die polarisierenden Elemente teuer sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausiesevorrichtung zu schaffen, die keine polarisierenden Elemente zur Teilung des Bündels und eine möglichst geringe Anzahl optischer Elemente enthält und dabei dennoch ein befriedigendes Auslesen gestattet. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bündelteiler bei der ersten Alternative einen Reflexionskoeffizienten in der Nähe von 0,3, bei der zweiten Alternative einen Reflexionskoeffizienten in der Nähe von 0,7 aufweist.

Der Erfindung iiegl die Erkenntnis zugrunde, daß durch passende Wahl des Reflexionskoef/izienten des zum Teil durchlässigen Spiegels erreicht werden kann, daß nur ein kleiner Teil der vom Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlung die Strahlungsquelle erreicht, während dennoch eine genügend große Strahlungsintensität auf den Detektor gelangt.

Eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, bei der der Bündelteiler ein zum Teil durchlässiger Spiegel ist, ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß der zum Teil durchlässige Spiegel um mindestens eine von zwei zueinander senkrechten Achsen drehbar ist, deren Projektionen in der Ebene der Informationsstruktur in der Spurrichtung und quer zu der Spurrichtung liegen. In der letzteren Vorrichtung werden die zwei Funktionen: die Trennung des modulierten und des unmodulierten Auslesebündels und die Feinregelung der Lage des Ausleseflecks in bezug auf die Informationsstruktur in der Breitenrichtung und gegebenenfalls in der Längsrichtung der Spuren, von einem einzigen drehbaren zum Teil durchlässigen Spiegel erfüllt.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen

Fig. 1, 2 und 3 drei Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung.

In diesen Figuren sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In Fig. 1 ist ein Aufzeichnungsträger 1, der beispielsweise scheibenförmig und rund ist, in radialem Schnitt dargestellt. Die Information kann auf diesem Aufzeichnungsträger in einer spiralförmigen Spur angebracht sein, die aus einer Vielzahl scheinbar konzentrischer Teilspuren 3 aufgebaut ist, die sich längs je einer Umdrehung über den Aufzeichnungsträger erstrecken. Jede Teilspur kann eine Vielzahl von Gebieten in Abwechselung mit Zwischengebieten enthalten, wobei die Information in den Längen der Gebiete und der Zwischengebiete festgelegt sein kann. Die Gebiete üben einen anderen Einfluß als die Zwischengebiete auf ein Auslesebündcl aus. Die Weise, auf die die Information in den Spuren festgelegt sein kann, ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, so daß darauf hier nicht näher eingegangen wird. Die Fläche 2 der Teikpuren kann an der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers liegen. Es ist aber auch möglich, daß, wie in F i g. 1 dai gestellt ist. auf der Informationsstruktur noch eine Schutzschicht vorhanden ist. Die Art der gespeicherten Information ist für die vorliegende Erfindung auch nicht wesentlich; es kann sich urn ein (Farb)Fernsehprogramm, ein Audioprogramm o. ä. handeln.

Der Aufzeichnungsträger wird mit einem Auslesebündel 20 ausgelesen, das von einer Laserquelle 6 geliefert wird. In dem Wege des Auslesebündels ist ein zum Teil durchlässiger Spiegel 8 angebracht, der einen Teil der Strahlung zu dem Aufzeichnungsträger reflektiert. Nach Reflexion an dem Spiegel 8 passiert das Auslesebündel ein schematisch mit einer einzigen Linse angedeutetes Objektivsystem 9, das das Bündel zu einem kleinen Auslesefleck Sin der Größenordnung der Informationsgebiete auf dem Aufzeichnungsträger auf die Fläche 2 der Informationsstruktur fokussiert. Die Hilfslinse 7 sorgt dafür, daß das Auslesebündel die ganze Eintrittspupille des Objektivsystems ausfüllt.

Die Hilfslinse könnte eine konvergierende Linse sein. Wenn iedoch, wie in F i g. 1 dargestellt ist, eine divergierende Linse verwendet w^; d, kann der Abstand zwischen der Laserqueüe 6 und dem Objektivsysterr· und damit der Gesamtstrahlungsweg kürzer als bei Anwendung einer konvergierenden Linse sein. Nach einer weiteren Ausarbeitung des Erfindungsgedankens kann der letzte Spiegel des nicht im Detail dargestellten Lasers derart ausgebildet sein, daß ein divergierendes Bündel aus diesem Laser heraustritt. Dann kann die Hilfslinse 7 fortgelassen werden und kann der Strahlungsweg noch kürzer sein.

Von der Informationsstruktur wird das Auslesebündel reflektiert und durchläuft dann zum zweiten Mal das Objektivsystem. Wenn sich der Aufzeichnungsträger um eine Welle 5 dreht, die durch eine öffnung 4 in dem Aufzeichnungsträger geführt ist, wird das Auslesebündel entsprechend der Reihenfolge der Gebiete und der Zwischengebiete einer auszulesenden Spur zeitlich moduliert.

Das modulierte Auslesebündel fällt d.inn vieder auf den zum Teil durchlässigen Spiegel 8 ein. Das Auslesebündel wird dann teilweise zu einem strahlungs- t .Tipfindlichen Detektor 14 durchgelassen. Am Ausgang dieses Detektors tritt ein Signal auf. das entsprechend der Reihenfolge von Gebieten und Zwischengebieten in einer auszulesenden Spr.r zeitlich moduliert ist. Dieses Signal kann auf bekannte Weise, in einer elektronischen Vorrichtung 25, zu einem Signal S₁ verarbeitet werden, das sich dazu eignet, einer üblichen Vorrichtung zum Sichtbar- oder Hörbarmachen der auf dem Aufzeichnungsträger gespeicherten Information zugeführt zu werden.

Nach der Erfindung weist der Spiegel 8 einen Reflcxionskoeffizienten R von etwa 0,3 auf. Die zu dem Detektor 14 durchgelassene Strahlungsmenge ist zu R(\ — R) proportional, während die zu der Quelle 7 zurückkehrende Strahlungsmenge zu FJ proportional ist. Für einen Reflexionskoeffizienten R von 0,3 gelangt dann, abgesehen von etwaigen Verlusten in dem Strahlungsweg und abgesehen von der Modulation durch den AufzJchnungsträger, etwa 21% der von der Quelle emittierten Strahlung auf den Detektor, während nur 9% der Laserstrahlung zu der Quelle zurückkehrt. In dem Falle, in dem der Reflexionskocffizient 0,5 wäre, also wenn ein für das Detektorsignal optimaler halbdurchlässiger Spiegel verwendet werden würde, würde 25% der von der Quelle emittierten Strahlung auf den Detektor gelangen, während ebenfalls 25% zu der Quelle zurückkehren würde, welche Menge unzulässig

groß ist. Indem ein Rcflexionskoeffizient von 0,3 gewählt wird, wird also erreicht, daß die Strahlungsmenge auf dem Detektor nahezu nicht abnimmt, während die zu der Quelle zurückkehrende Strahlungsmengc in bezug auf die Situation mit einem Reflexionskoeffizienten von 0.5 erheblich herabgesetzt wird. Der Vorteil besteht darin, daß keine polarisierenden Mittel verwendet zu werden brauchen, während weiter die Auslesevorrichtung eine kleinere Anzahl optischer Elemente enthält.

Beim Auslesen des Aufzeichnungsträgers muß dafür gesorgt werden, daß der Auslesefleck S stets auf eine auszulesende Spur zentriert ist. Zur Nachregelung der !.agc des Ausleseflecks in der Brcitcnrichlung der Spuren kann nach der Erfindung der zum Teil durchlässige Spiegel 8 drehbar angeordnet werden, so daß für diese Funktion kein zusätzliches optisches Kiemen! benötigt wird. Die Drehachse 10 des Spiegels 8

Zeichnungsebene in F i g. 1 senkrecht, so daß sich der Spiegel in der mit dem Pfeil I! angegebenen Richtung bewegen kann.

Beim Auslesen eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers kann es weiter erforderlich sein, die tangentielle Lage des Ausleseflecks, also die Lage in der .Spurrichtung ircsehen, nachzuregeln. Infolge von r. B. I I nrundhciicn des Aufzeichnungsträgers oder einer Exzentrizität im Drehpunkt kann sich die Situation ergeben, daß der Verlauf einer Spur nicht mehr konzentrisch oder spiralförmig um den Drehpunkt ist. wodurch Fehler in der Zeitbasis eines ausgclcsenen l'ernsehsignals auftreten können. Diese Fehler können durch Nachregclung der tangenticllcn Lage des Ausleseflecks ausgeglichen werden. O.izu kann nach der Erfindung der Spiegel 8 drehbar (siehe den Pfeil 13 in der Eigur)um eine Welle 12 angeordnet werden.

Aus der Niedcr'requen/komponcnte des Dctektorsignals. die eine Anzeige über die Zentrierung des Ausleseflecks in bezug auf eine auszulesende Spur gibt, kann ein Signal S_r. das eine Λη/eige über die tangcnticlk· Lage des Ausleseflecks gibt, auf die in der DL-OS 23 53 901 beschriebene Weise mit Hilfe eines Phasenverschiebungseiements abgeleitet werden. Dieses Element führt eine Phasenverschiebung von einer Vicrtelumdrehungsperiode des Aufzeichnungsträgers herbei. Auch zur Machrcgelung der tangentiellen Lage des Auslcseflecks werden dann keine zusatzlichen optischen Elemente benötig!.

In der Vorrichtung nach F i g. I muß der drehbare Spiegel 8 möglichst nahe bei der Eintrittspupille des Objektivs^stein» angebracht werden, um zu verhindern, daß bei Drehung dieses Spiegels das Auslesebündel zu weit außerhalb der Pupille abgelenkt wird.

Der Spiegel 8 in der Vorrichtung nach Fig. 1 muß sich um zwei Achsen drehen können. Dabei sollen die Antriebsmitte! zum Bewirken der Spiegelbewegungen nicht in dem Strahlengang angeordnet sein. Die Konstruktion eines derartigen drehbaren zum Teil durchlässigen Spiegels mit seinen antreibenden Elementen ist verhältnismäßig kompliziert. Die genannten Antriebsmittel können erheblich vereinfacht werden.

wenn ein gesonderter zum Teil durchlässiger Spiege und ein gesonderter drehbarer Spiegel verwendei werden.

In der Fig. 2 ist ein Beispiel der Auslescvorrichiiing mit einem zum Teil durchlässigen Spiegel und einendrehbaren Spiegel 15 dargestellt. Diese Figur zeigi einen Teil der Vorrichtung nach Fig. I. In Fig. 2 wire ein Teil der von der Laserquellc emittierten Strahlung von dem zum Teil durchlässigen Spiegel 16 zu f inen völlig reflektierenden Spiegel 15 durchgelassen. Dic-sii Spiegel ist auf gleiche Weise wie der Spiegel 8 in F ■ g. I um zwei Wellen drehbar. Nach Reflexion an den Spiegel 15 wird das. der Einfachheit halber nur mi seinem Hauptstrahl angegebene. Auslescbündcl 20 von Objektivsystem 9 auf eine Spur 3 fokussiert. Das vor dem Aufzeichnungsträger modulierte Auslcsebünde durchläuft das Objektivsystem 9 zum /weiten Mal uric wird dann vom Spiegel 15 zu dem zum Tei ftiirr*hläccia«>n ^»ni*»cFf»l IA rf»floL· I i*»rl Hifiipr Sir»i*'(T»> _o „, _ο·. ._ . .,_f—_r^

reflektiert das modulierte Ausiesebündel teilweise zi dem strahlungsempfindlichcn Detektor 14. In dei Anordnung nach Fig. 2 ist die /u dem Dctekloi reflektierte Strahlungsmengc zu R{] — R) proportional während die zu der Quelle zurückkehrende Slrahlungs

.?> menge zu (I -Rf proportional ist. Für einen Reflexions koeffi/ienten R = 0.7 gelangt dann etwa 21% der vor der Quelle emittierten Strahlung auf den Detektor währc.'d nur 9% der Laserstrahlung zu der Quellt zurückkehrt.

t<i In Fig. 3 ist perspektivisch eine dritte Atisführungs form der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt Auf dem Aufzeichnungsträger J sind nun die Informationsspuren 3 sichtbar. Der Pfeil 19 gibt an. in welcher Richtung die Spuren ausgelesen werden. Das von der

Ji Laserquelle 6 emittierte und die divergierende Linse 7 passierende Auslesebündel 20 wird an der Fläche 1/ eines bündelspaltcnden Elements in Form eine? Teilprismas 18 teilweise zu dem um zwei Achsen 10 und 12 drehbaren Spiegel 15 reflektier!. Der völlig

■»o reflektierende Spiegel 15 richtet das Auslesebündel zu dem Aufzeichnungsträger. Nach Reflexion an der Fläche der Informationsstruktur erreicht das Auslösebündel über den drehbaren Spiegel 15 das Teilprisma 18 Das modulierte Auslesebündel wird dann teilweise zu dem Detektor 14 durchgelassen, deich wie in der Vorrichtung nach F i g. t kann eine erhebliche Verringerung der zu der Quelle zurückkehrenden Strahlungsmenge erhalten werden, wobei die zu dem Detektor durchgelassene Strahlungsmenge nicht wesentlich beeinflußt wird wenn die Fläche 17 einen Reflexionskoeffizienten von 03 aufweist. In der Vorrichtung nach F i g. 3 erstreckt sich der Strahlungsweg teilweise in der radialen und teilweise in der tangentiellen Richtung der Informationsstruktur. Um zu verhindern, daß gegebenenfalls von den Seitenkanten des Teilprismas (den Stehseiten in Fig.3) reflektierte Strahlung zu der Quelle zurückkehrt, können diese Seitenkanten schräg ausgeführt werden, d. h. einen von 90° verschiedenen Winkel mit dem Hauptstrahl des Auslesebündels einschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auslesen eines strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers, auf dem Information in einer optisch auslesbaren spurförmigen Struktur angebracht ist, welche Vorrichtung eine ein Auslesebündel liefernde Strahlungsquelle, ein Objektivsystem zum Fokussieren des Auslesebündels auf die Fläche der Informationsstruktur und einen strahlungsempfindlichen Detektor zur Umwandlung des von der Informationsstruktur modulierten Auslesebündels in ein elektrisches Signal enthält, wobei in dem Strahlengang hinter der Strahlungsquelle ein Bündelteiler angeordnet ist, der einem Teil der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung zu dem Aufzeichnungsträger reflektiert und einen Teil der von dem Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlung zu dem strahlungsempRndlichen Detektor durchläßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Büixiilteiler (8; 18) einen Reflexionskoeffizienten in der Nähe von 03 aufweist.

2. Vorrichtung zum Auslesen eines strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers, auf dem Information in einer optisch auslesbaren spurförmigen Struktur angebracht ist, welche Vorrichtung eine ein Auslesebündel liefernde Strahlungsquelle, ein Objektivsystem zum Fokussieren des Auslesebündels auf die Räche der Informationsstruktur und einen strahlungsempfindlichen Detektor zur Umwandlung des von der Informationsstruktur modulierten Auslesebüp-tels in ein elektrisches Signal enthält, wobei in dem Strahlengang hinter der Strahlungsquelle ein Bündelteiler angeordnet ist, der einen Teil der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung zu dem Aufzeichnungsträger durchläßt und einen Teil der von dem Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlung zu dem strahlungsempfindlichen Detektor reflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Biindelteiler (16) einen Reflexionskoeffizienten in der Nähe von 0,7 aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch I, bei der der Bündelteiler ein zum Teil durchlässiger Spiegel ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Teil durchlässige Spiegel (8) um zwei zueinander senkrechte Achsen (10, 12) drehbar ist, deren Projektionen in der Ebene der Informationsstruktur in der Spurrichtung und quer zu der Spurrichtung liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang vor dem Bündelteiler ein bündeldivergierendes Element angeordnet ist, das bewirkt, daß das Auslesebündel die Pupille des Objektivsystems (9) völlig ausfüllt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bündeldivergierende Element durch einen Spiegel des Lasers (6) gebildet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündelteilerelement (18) derart angeordnet ist, daß es die von der Laserquelle (6) in einer ersten Richtung emittierte Strahlung teilweise in einer zweiten Richtung zu einem drehbar angeordneten völlig reflektierenden Spiegel (15) ablenkt, der das Auslesebündel zu dem Aufzeichnungsträger (1) reflektiert, wobei die erste und die zweite Richtung zu der Fläche des Aufzeichnungsträgers parallel sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auslesen eines strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers, auf dem Information in einer optisch auslesbaren spurförmigen Struktur angebracht ist, welche Vorrichtung eine ein Auslesebündel liefernde Strahlungsquelle, ein Objektivsystem zum Fokussieren des Auslesebündels auf die Fläche der Informationsstruktur und einen strahlungsempfindlichen Detektor zur Umwandlung des von der Informationsstruktur

ίο modulierten Auslesebündels in ein elektrisciies Signal enthält, wobei in dem Strahlengang hinter der Strahlungsquelle ein Bündelteiler angeordnet ist, der alternativ einen Teil der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung zu dem Aufzeichnungsträger

'.5 reflektiert und einen Teil der von dem Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlung zu dem strahlungsempfindlichen Detektor durchläßt oder einen Teil der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung zu dem Aufzeichnungsträger durchläßt und einen Teil der von dem Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlung zu dem strahlungsempfindlichen Detektor reflektiert.

Es ist bereits, z. B. aus »Philips Technische Rundschau« 33, Nr.

7, S. 198-201, bekannt, eine derartige Vorrichtung zum Auslesen eines flachen scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers zu verwenden, auf dem ein Farbfernsehsignal angebracht ist. In diesem Falle wurde ein reflektierender Aufzeichnungsträger gewählt, weil dann das modulierte Auslesebündel teilweise den gleichen Weg wie das unmodulierte Auslesebündel durchläuft. Eine Anzahl zur Bilderzeugung notwendiger optischer Elemente werden dann sowohl vom hinlaufenden als auch vom zurückkehrenden Auslesebündel durchlaufen. Dadurch kann die Gesamtanzahl optischer Elemente und auch der Einfluß etwaiger Schwingungen der optischen Elemente auf das ausgelesene Signal kleiner als beim Auslesen eines strahlungsdurchlässigen Aufzeichnungsträgers sein.

Nachdem das modulierte Auslesebündel die gemeinsamen Elemente durchlaufen hat, muß es zu dem strahlungsempfindlichen Detektor hin gerichtet werden. Dazu könnte ein halbdurchlässiger Spiegel im Strahlengang angebracht werden, so daß, abgesehen von Verlusten in dem optischen Weg, 25% der von der Quelle emittierten Strahlung auf den Detektor gelangt.

Die Hälfte der von dem Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlung wird dann jedoch über den Spiegel zu der Strahlungsquelle zurück gelangen. Eine derartige Rückkopplung der modulierten Strahlung auf die Strahlungsquelle ist sehr unerwünscht, wenn diese Quelle ein Gaslaser ist.

Um die genannte Rückkopplung zu vermeiden, kann, wie im genannten Artikel beschrieben ist, dafür gesorgt werden, daß das aus dem Laser heraustretende Strahlungsbündel linear polarisiert ist, während ein polarisationsempfindlicher halbdurchlässiger Spiegel in dem Strahlengang angeordnet werden kann, der die vom Laser emittierte Strahlung durchläßt. Ferner ist zwischen diesem halbdurchlässigen Spiegel und dem Aufzeichnungsträger eine A/4-Platte in diagonaler Lage angebracht. Diese λ/4-Platte wird zweimal vom Auslesebündel durchlaufen, so daß sich die Polarisationsrichtung des modulierten Auslesebündels über 90° in bezug auf die des von dem Laser emittierten Auslesebündels gedreht hat. Das modulierte Auslesebündel wird dann völlig von dem polarisationsempfindlichen halbdurchlässigen Spiegel zu dem Detektor reflektiert, so daß keine Rückkopplung des modulierten Auslesebündels auf den Laser stattfinden kann.