DE2553687A1 - Optisches wiedergabegeraet - Google Patents

Optisches wiedergabegeraet

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DE2553687A1
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light
recording
light spot
diffraction
laser
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DE19752553687
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Charles Anthony Glorioso
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AT&T Teletype Corp
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Teletype Corp
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D15/00—Component parts of recorders for measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
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    • G—PHYSICS
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    • G02B13/08—Anamorphotic objectives
    • G—PHYSICS
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    • G11B7/085—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
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    • G11B7/085—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam into, or out of, its operative position or across tracks, otherwise than during the transducing operation, e.g. for adjustment or preliminary positioning or track change or selection
    • G11B7/0857—Arrangements for mechanically moving the whole head
    • G11B7/08576—Swinging-arm positioners

Description

f atsntanwalt
fcg. β, l1"cSr^e3 München, den L - .: J.V.
O1MCSnChGn 22 τ 395
Toi. (O L· J-j SiS öl 23
TELETYPE CORPORATION in Skokie, Illinois/V.St.A.
Optisches Wiedergabegerät
Die Erfindung betrifft ein Wiedergabegerät zur Feststellung der Schwankungen des ReflexionsVermögens einer optisch wahrnehmbaren Aufzeichnung mittels eines eine Spur auf dem Aufzeichnungsträger abtastenden Lichtflecks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, mittels eines Lasers hoher Intensität Informationen aufzuzeichnen, indem Energie auf bestimmte Punkte einer thermoplastischen Fläche konzentriert wird. Zur Wiedergabe wird ein Laserlichtstrahl geringerer Intensität benutzt, mit dem die Topographie der betreffenden Fläche abgetastet wird. Derartige Geräte sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 262 122, 3 475 760, 3 815 146 und 3 825 323 beschrieben.
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_ ο —
Zur Aufzeichnung von Daten wird gemäß diesen Patentschriften der Laserstrahl auf die Oberfläche eines laufenden Films konzentriert und ein- und ausgeschaltet, uia eine fortlaufende Reihe kleiner Schmelzvertiefungen in der Oberfläche zu bilden. Eine Vertiefung entspricht jeweils einer binären Einheit (Bit) und kann in verschiedener Art wiedergegeben werden, z. B. durch Messen des Reflexionsvermögens, wenn die Fläche des Aufzeichnungsträgers mittels eines Laserstrahls geringer Intensität beleuchtet wird. Dieses Verfahren ist imstande, sehr große Informationsmengen je Flächeneinheit des Filmes aufzuzeichnen, weil ein fokussierter Lichtstrahl mit sehr geringem Durchmesser verwendet v/erden kann; beispielsweise ist es in letzter Zeit gelungen, auf diese Weise mehr als 15 000 Bits binärer Daten auf einem Quadratmillimeter des Aufzeichnungsträgers unterzubringen. Bei diesem Laseraufzeichnungsverfahren wird der Laserstrahl längs einer Spur in einem regelmäßigen Muster über die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers geführt und innerhalb dieser Spur ein- und ausgeschaltet, je nachdem ob eine binäre 1 oder eine binäre 0 geschrieben werden soll, so daß im Verlauf der Spur geschmolzene und ungeschmolzene Punkte einander abwechseln.
Es ist bekannt, in solchen Geräten eine umlaufende Scheibe oder Platte als Aufzeichnungsträger zu benutzen. Ein bewegbarer Aufzeichnungsarm führt den Laserstrahl so, daß
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die Aufzeichnung eine spiralförmige Spur oder eine Folge konzentrischer kreisförmiger Spuren durchläuft, wie es auch bei der Herstellung von Schallplatten bekannt ist. Die Aufzeichnung auf umlaufenden Platten ist sehr erfolgversprechend, denn der Aufzeichnungsvorgang ist einfach, große Informationsmengen können in einem verhältnismäßig kleinen Bereich untergebracht werden und die Wiedergabe ist verhältnismäßig einfach.
Die außerordentliche hohe Informationsdichte führt zu Problemen bei der Wiedergabe der Daten. Der Lichtfleck des zum Ablesen benutzten Laserstrahls muß genau so fokussiert werden, daß er die gewünschten Dateneindrücke eines ausgewählten Spurabschnitts trifft. Diese Spuren sind sehr schmal und haben einen geringen Abstand voneinander; deshalb muß die Einstellvorrichtung für den Wiedergabelichtfleck äußerst geringe Toleranzen aufweisen, um die wiederholte und genaue Aufsuchung einer gewünschten Stelle zu gewährleisten.
Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Anforderungen an die mechanische Präzision der Einstellvorrichtung herabzusetzen und durch Milderung der Forderung nach äußerst strengen mechanischen Toleranzen die Wiedergabetechnik zu verbessern.
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Erfindungsgemäß ist der Lichtfleck quer zur Spurrichtung auseinandergezogen. Es wird also ein etwa elliptischer Lichtfleck benutzt, der gegen geringe Seitenabweichungen von der Aufzeichnungsspur weit unempfindlicher ist als der zur Aufzeichnung verwendete kreisförmige Lichtfleck.
Vorzugsweise wird zur Aufzeichnung und zur Wiedergabe dasselbe Lasersystem benutzt, jedoch zur Wiedergabe mit geringerer Energie betrieben, um die Aufzeichnung nicht zu zerstören. In diesem Falle ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgesehen, die den kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Laserstrahl bei der Wiedergabe senkrecht zur Spurrichtung auseinanderzieht, für den Aufzeichnungsvorgang jedoch unwirksam gemacht wird, so daß sich ein kreisförmiger Lichtfleck ergibt. Zu diesem Zweck wird ein Astigmat an sich bekannter Konstruktion verwendet.
Es gibt Astigmaten verschiedener Art. Ein bekannter Astigmat beruht auf Beugungserscheinungen. Hierzu wird der Laserstrahl bei der Wiedergabe durch einen schmalen Spalt geschickt. Der Spalt erzeugt senkrecht zu seiner Orientierung ein Beugungsmuster, durch welches der Lichtstrahl in dieser Richtung auseinandergezogen wird. Diese Anordnung hat den zusätzlichen Vorteil, daß der Laserstrahl in ihr die zur Wiedergabe notwendige Schwächung erfährt.
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Es können aber auch die bekannten Anordnungen in Zylinderlinsen oder Prismen als Astigraat verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind
Fig. 1 eine teilweise schematische Perspektivdarstellung eines Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräts gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des optischen Systems der Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Ausschnitt aus dem Aufzeichnungsträger im Bereich 30 der Fig. 1 in starker Vergrößerung,
Fig. 4 die Querschnittsgestalt des Laserstrahls an der Stelle 4-4 in Fig. 2,
Fig. 5 A und 5B die Querschnittsgestalt des Laserstrahls an der Stelle 5-5 in Fig. 2 beim Aufzeichnungsbzw. Wiedergabevorgang,
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Grundprinzips eines Astigmaten zur Verwendung in dem Gerät nach Fig. 1 und 2,
- 6 Fig. 7 eine andere Ausführungsform des Astigmaten,
Fig. 8 und 9 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Astigmaten nach Fig. 7
und
Fig.10 die schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Astigmaten.
Das in Fig. 1 dargestellte Auf zeichnungs- und Wiedergabegerät bekannter Art weist als Aufzeichnungsträger eine Platte IO auf, die auf einem Drehteller 16 abnehmbar angeordnet ist. Die Platte 10 besteht aus einer sehr glatten Trägerscheibe 13 aus einem Material von verhältnismäßig hohem Schmelzpunkt (z. B. Glas oder Aluminium), auf deren Unterseite eine dünne thermoplastische Schicht 12 aufgebracht ist. Die Schicht 12, welche die Aufzeichnungsfläche S darstellt,besteht z. B. aus Acrylharz oder einem anderen thermoplastischen Werkstoff und ist vorzugsweise in einer zum Licht des benutzten Lasers komplementären Farbe eingefärbt, um die Absorption der Laserenergie zu erhöhen.
Der Drehteller 16 besteht aus einem Plattenteller, auf den die Platte 10 präzise in einer horizontalei Ebene aufgelegt ist, und einer Antriebswelle 17 für den Plattenteller in
Richtung der Pfeile R mittels eines Antriebsmotors 18, der die Welle 17 über einen Zahnriemen 19 od. dgl. mit konstanter Drehzahl umlaufen läßt.
Unterhalb des Plattentellers 16 befindet sich ein Abtastarm 21, der dem Tonarm eines Plattenspielers entspricht. Auf dem Arm 21 ist ein optisches System montiert, das zur Projektion eines von einem Laser 20 ausgehenden fokussierten Strahls 23 auf einen kleinen Lichtfleck 24 auf der Aufzeichnungsfläche S der thermoplastischen Schicht 12 dient. Zur Aufzeichnung binär verschlüsselter Daten wird der Lichtstrahl entsprechend der Dateninformation abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Der auf die Aufzeichnungsfläche konzentrierte Lichtfleck 24 des Laserstrahls 23 bewirkt im eingeschalteten Zustand einen lokalisierten Schmelzvorgang auf der Oberfläche der Schicht 12, wodurch sich in einer feststehenden Fläche S eine kreisförmige Grube oder Vertiefung bilden würde. Wegen der Drehbewegung der Platte 10 werden aber in Wirklichkeit langgezogene Schmelzgruben 26 (Fig. 3) in der thermoplastischen Schicht 12 erzeugt. Wenn der Lichtstrahl abgeschaltet ist, verbleiben ebene Zwischenräume 27 zwischen den Schmelzgruben oder Rillen 26.
Der Abtastarm 21 ist auf einer zur Antriebswelle 17 parallelen Achse 29 gelagert. Im dargestellten Beispiel ist die Achse 29 mit dem Arm 21 verbunden und in einem nicht dar-
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gestellten Lager drehbar. So kann der Abtastarm 21 von einem umsteuerbaren Antriebsmotor 31 über ein Vorgelege 32 wunschgemäß verschwenkt werden. So kann der Lichtfleck 24 die Aufzeichnungsfläche S in bekannter Weise stetig abtasten, so daß sich eine spiralförmige Aufzeichnungsspur ergibt. Stattdessen kann der Abtastarm 21 auch schrittweise in vorbestimmte Stellungen gebracht werden, um so eine Reihe konzentrischer Aufzeichnungsspuren zu bilden, auf welche der Lichtfleck 24 fällt. Stücke dreier solcher benachbarter Spuren, die in den Bereich 30 der Fig. 1 fallen sollen, sind in Fig. 3 mit T , T und T3 bezeichnet. Wenn die Aufzeichnung in konzentrischen Kreisen vor sich gehen soll, ist der Motor 31 ein Schrittschaltmotor und zusammen mit dem Vorgelege so ausgebildet, daß der Lichtfleck 24 auf mehrere tausend konzentrische Spuren eingestellt werden kann.
Zur Wiedergabe der früher aufgezeichneten Information wird die Platt.e 10 vorzugsweise wieder auf den gleichen Drehteller 16 aufgelegt. Die gewünschte Spur T wird durch entsprechende Betätigung des Schrittschaltmotors 31 gewählt. Ein zur Wiedergabe geeigneter Laserstrahl, der im Verlauf dem Aufzeichnungsstrahl 23 entspricht, wird auf die Aufzeichnung gerichtet. Der Anteil der von einer Schmelzgrube 26 auf der Aufzeichnungsfläche S reflektierten Lichtenergie des auftreffenden Wiedergabestrahls unter-
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scheidet sich deutlich von der Energie, die von einem glatten Zwischenraum 27 reflektiert wird. Dieser Unterschied kann von einem fotoelektrischem Empfänger 127, der mittels eines Montagewinkels 28 am Abtastarm 21 befestigt ist, festgestellt werden. Die Ausgangsspannung des fotoelektrischen Empfängers 127 wird in einer Schaltung bekannter Art verarbeitet, so daß sich ein binäres Datensignal ergibt, das den auf der Platte 10 aufgezeichneten Daten entspricht.
Das optische System des Geräts nach Fig. 1 ist in Fig. nochmals in größerem Maßstab dargestellt. Die Laseranordnung 20 enthält einen im Handel erhältlichen Laser 101 mit passender Ausgangsleistung, vorzugsweise mit geringem Gewicht und Platzbedarf, da die Laseranordnung mittels Montagewinkels 25 od. dgl. an der Unterseite des Abtastarms 21 befestigt werden soll.
Der Laser 101 ist vorzugsweise ein Dauerstrichlaser und enthält einen inneren Modulator 1O3 zum Ein- und Ausschalten des Laserstrahls 102 entsprechend den Eingangssignalen, die über eine Datenleitung 1O5 in bekannter Weise zugeführt werden. Es kann aber auch ein unmodulierter· Laser zusammen mit einem äußeren Modulator, z. B. einem akustisch-optischen Modulator bekannter Art verwendet werden.
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Nachstehend wird angenommen, daß der Laser einen linear polarisierten Parallelstrahl 102 erzeugt. Der Laser könnte aber auch mit einer Divergenzoptik ausgerüstet sein. Die in Horizontalrichtung, d. h. parallel zur ebenen Fläche des Abtastarms 21 verlaufende Polarisation des Laserstrahls ist in Fig. 2 durch kleine Kreise angedeutet.
Im Aufzeichnungsbetrieb durchläuft der horizontal polarisierte Laserstrahl 102 einen Lichtweg von der Laseranordnung 20 durch ein Loch in der Achse 29 (Fig. 1) und fällt auf einen Strahlenteiler 106, da ein Astigmat 104 durch einen Elektromagneten 202 aus dem Lichtweg herausgehalten wird. Der Elektromagnet 202 greift an einem Hebel 201 an, der um einen Zapfen 203 schwenkbar ist. Der Astigmat 104 wird nur im Wiedergabebetrieb benutzt.
Der Strahlenteiler 106 ist mittels des Winkels 28 am Abtastarm 21 befestigt. Er hat die Eigenschaft, in einer Richtung linear polarisiertes Licht um 90° abzusenken, und in der dazu senkrechten Richtung polarisiertes Licht unabgelenkt durchzulassen. Derartige Strahlenteiler sind im Handel erhältlich. Der Strahlenteiler 106 ist so am Abtastarm 21 angebracht, daß das entsprechend dem Strahl 102 vom Laser 101 kommende horizontal polarisierte Licht um 90 nach oben abgelenkt wird, so daß es durch ein Loch im Arm 21 zu einem Objektiv 40 gelangt. Vertikal polari-
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siertes Licht würde in Horizontalrichtung weitergehen, aber da angenommen ist, daß der Laser 101 horizontal polarisiertes Licht abgibt, wird im wesentlichen alles im Lichtstrahl 102 ankommende Licht als Lichtstrahl 1O21 (Fig. 2) nach oben reflektiert.
Das in einer Fassung 42 untergebrachte Objektiv 40 enthält eine Viertelwellenplatte 110, die im Lichtweg zwischen dem Strahlenteiler 106 und der Objektivlinse 112 angeordnet ist. Diese Platte verwandelt den linear polarisierten Lichtstrahl 102* in einen kreisförmig polarisierten Lichtstrahl 102", der nach der Fokussierung in der Objektivlinse 112 den konvergenten Lichtstrahl 23 ergibt.
Der Brennpunkt 24 des Lichtstrahls 23 bildet den Lichtfleck, der zur Aufzeichnung auf der Fläche S der Trägerplatte 10 mit entsprechender Energiedichte dient. Beispielsweise wurde ein Laser 101 mit einer Ausgangsleistung von 3,5 mW verwendet. Er lieferte nach Abzug der unvermeidlichen optischen Verluste an der Stelle 24 eine Leistung von etwa 3 mW. Wenn der Brennfleck einen Durchmesser von etwa 0,0025 mm hat, ist die maximale Brenntiefe etwa O,O125 mm. Es wurde gefunden, daß mit einer Objektivlinse von 10 mm Brennweite diese Ausdehnung der Brennzone erreicht werden konnte.
Fig. 4 zeigt, daß der Querschnitt des aus dem Laser 101 austretenden Lichtstrahls kreisförmig ist. Die horizontalen und vertikalen Durchmesser X und Y sind für Bezugszwecke eingezeichnet. Fig. 5A zeigt in stark vergrößertem Maßstab den Querschnitt des Aufzeichnungsstrahls 23 in Höhe der Linie 5-5, d. h. unmittelbar am Lichtfleck 24. Die Viertelwellenplatte 110 wandelt zwar die lineare Polarisation in eine kreisförmige Polarisation um, hat aber keinen Einfluß auf die räumliche Orientierung des Lichtstrahls. Somit stimmt die Querschnittsform des Lichtflecks 24 gemäß Fig. 5A im wesentlichen mit derjenigen des austretenden Lichtstrahls 102 in Fig. 4 überein, abgesehen von den Größenverhältnissen wegen der Fokussierung durch die Objektivlinse 112.
Da. die Laseranordnung und der Strahlenteiler 106 fest in der Achse des Abtastarms 21 montiert sind, kann der konvergente Lichtstrahl 23 unabhängig von den Bewegungen des Abtastarmes auf jede gewünschte Spur T der umlaufenden Platte 10 gerichtet werden. Diese Anordnung der optischen Elemente auf dem Abtastarm 21 ist sehr bequem und wirtschaftlich, da dadurch das optische System gegenüber getrennt montierten Teilen stark vereinfacht wird. Wenn aber der Laser nicht am Abtastarm 21 befestigt werden kann, läßt sich die Anordnung auch so treffen, daß die Laseranordnung und der Strahlenteiler fest im Gerät angeordnet werden und daß mittels eines Spiegelsystems der Lichtstrahl
vom Strahlenteiler genau längs der Drehachse A des Arms 21 senkrecht nach oben und dann entlang des Arms zu dem auf demselben montierten Objektivsystem 40 geleitet wird.
Während im Aufzeichnungsbetrieb der Laserstrahl hoher Intensität mit kreisförmigem Querschnitt auf die Platte 10 fokussiert wird, muß im Wiedergabebetrieb ein Lichtstrahl geringer Intensität verwendet werden, damit die bei der Aufzeichnung entstandenen Spuren in der Aufzeichnungsfläche nicht zerstört werden. Da außerdem die Spuren T einen gegenseitigen Mittenabstand von nur etwa 0,0125 mm aufweisen und ihre Breite in der Größenordnung von 0,0025 mm liegt, sind die geforderten mechanischen Toleranzen äußerst streng, wenn sichergestellt sein soll, daß der zur Ablesung dienende Lichtfleck auf die richtige Spur fallen soll. Um diese Anforderungen etwas herabzusetzen, wird in dem hier beschriebenen Gerät zur Ablesung ein Lichtfleck verringerter Intensität benutzt, der nicht kreisförmig, sondern quer zur Spurrichtung auseinandergezogen ist. Ein solcher Lichtfleck ist in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet und mit 24" bezeichnet.
Zur Erzeugung dieses auseinandergezogenen Lichtflecks wird zwecks Wiedergabe der aus der Laseranordnung 20 austretende Laserstrahl optisch entsprechend beeinflußt. Zum Zweck der gleichzeitig durchzuführenden Intensitätsverringerung kann
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ein Dämpfungsglied bekannter Art verwendet werden. Die nachstehend beschriebene Vorrichtung dient jedoch gleichzeitig zum Auseinanderziehen des Lichtflecks und zum Verringern der Energiedichte in demselben.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Astigmat 104 zur Erzeugung des auseinandergezogenen Lichtflecks 24' wird in den Weg des Lichtstrahls 102 gebracht, indem der Elektromagnet abgeschaltet wird. Der Astigmat kann irgendwo zwischen dem Laser 101 und der Objektivlinse 112 in den Lichtweg eingeschaltet werden, vorzugsweise in dem horizontalen Abschnitt des Lichtstrahls 102. Der Astigmat 104 besteht im wesentlichen aus einer Platte 207 mit einem einzigen Spalt 208^ durch den der Lichtstrahl 102 hindurchgehen muß. Der Spalt ist schmal im Vergleich zum Strahldurchmesser und verläuft in Vertikalrichtung, d. h. in Richtung der Y-Achse in Fig. 2. Er verursacht deswegen ein Beugungsmuster des Lichtes senkrecht dazu, d. h. in Horizontalrichtung. Das Beugungsbild eines Spalts besteht bekanntlich aus einem mittleren Intensitätsmaximum nullter Ordnung und paarweise auftretenden Maxima höherer Ordnung beiderseits des Mittelabschnitts mit fortschreitend geringerer Amplitude. Bei einem vertikalen Spalt zeigt sich dieses Beugungsbild in der Horizontalrichtung. Auf die vertikale Ausdehnung des Lichtstrahls hat der Spalt keinen Einfluß; demnach sind die Abmessungen aller Abschnitte des Beugungsbildes in der Vertikalrichtung ( Y-Richtung) die
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gleichen wie der Durchmesser des ursprünglichen Lichtstrahls 102. Der gebeugte Lichtstrahl 102 wird vom Strahlenteiler 106 nach oben abgelenkt. Dieser vertikal verlaufende Lichtstrahl 102' passiert die Viertelwellenplatte 110, worin die lineare Horizontalpolarisation in eine kreisförmige Polarisation umgewandelt, jedoch die räumliche Verteilung der Strahlintensität nicht geändert wird.
Demnach tritt in der Brennebene der Objektivlinse 112 ein langgestreckt auseinandergezogener Lichtfleck 24' auf, wie Fig. 5B zeigt. Der Lichtfleck 24' rührt ausschließlich vom Mittelteil des Beugungsbildes her und da die Abschnitte höherer Ordnung sehr viel geringere Intensität haben, können sie vernachlässigt werden. Sie könnten auch ausgeblendet werden, damit nur der Mittelteil auf die Oberfläche S konzentriert wird. Die Blende könnte irgendwo im Lichtweg angebracht sein; tatsächlich bewirkt schon die Linse 112 eine gewisse Ausblendung, denn die Linsenapertur läßt nicht das ganze Beugungsbild durchtreten; gewisse höhere Ordnungen, die auf die Linsenfläche auftreffen, erzeugen Lichtflecke höherer Ordnung in der Brennebene, die jedoch so geringe Intensität-haben, daß sie im Vergleich zum zentralen Lichtfleck vernachlässigbar sind.
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Die Spaltbreite ist so gewählt, daß die gewünschte Verbreiterung des Wiedergabelichtflecks eintritt. Der Astigmat 104 verringert außerdem gurch den Beugungsvorgang die Intensität des Lichtflecks so stark, daß der Lichtstrahl keine Aufzeichnungen mehr bewirken kann. Dies läßt sich durch passende Wahl der Strahlleistung, des Strahldurchmessers und der Spaltbreite erreichen. Beispielsweise wurde bei Verwendung eines Objektivs mit 4 mm Brennweite die Ausgangsleistung eines 3,5 mW-Lasers mit einem Strahldurchmesset von etwa 1,3 mm im Wiedergabebetrieb auf 1 mW reduziert, indem ein Beugungsastigmat mit einem einzigen Spalt der Spaltbreite 0,2 mm eingefügt wurde.
Der auseinandergezogene Lichtfleck 24' verringerter Strahlleistung wird auf eine bestimmte Spur gerichtet, über welche die Objektivanordnung 40 durch Bewegung des Abtastarms 21 gestellt wurde. Das Licht wird dann von den Gruben 26 und flachen Stellen 27 durch die Objektivlinse 112 auf die Viertelwellenplatte 110 gerichtet, wo die kreisförmige Polarisation wieder in eine lineare Polarisation umgewandelt wird. Der doppelte Durchgang durch die Viertelwellenplatte 110 vom Laser 101 auf die AufZeichnungsfläche 12 und zurück entspricht praktisch dem Durchgang durch eine Halbwellenplatte, so daß an der Ausgangsseite der Viertelwellenplatte 110 ein reflektierter Lichtstrahl austritt, der in Vertikalrichtung linear polarisiert ist.
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Die Polarisationsebene wurde also gegenüber derjenigen der ursprünglichen Lichtstrahlen 3 02 und 102' um 9O gedreht. Dies ist in Fig. 2 mit Pfeilen im reflektierten Lichtstrahl 122 im Gegensatz zu den Kreisen im direkten Lichtstrahl 102, 102·, 102" angedeutet.
Der reflektierte Lichtstrahl 122 hat zwischen der Viertelwellenplatte 110 und dem Strahlenteiler 106 den gleichen Verlauf wie der ursprüngliche Lichtstrahl 102'; da er aber vertikal polarisiert ist, geht er unabgelenkt durch den Strahlenteiler 106. Der Lichtstrahl 122 fällt infolgedessen auf einen fotoelektrischen Empfänger 127, der in bekannter Weise die vom reflektierten Lichtstrahl micgeführte Information feststellt.
Zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise des Astigmats 104 wird auf Fig. 6 verwiesen. Der Lichtweg ist hier durch Weglassen des Strahlenteilers 106 vereinfacht, so daß der Astigmat 104 und die Objektivlinse 112 auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Der ankommende Lichtstrahl erzeugt beim Durchtritt durch den vertikalen Spalt 208 im Astigmaten 104 ein Beugungsbild. Dieses Beugungsbild, das in einer fiktiven Bildebene dargestellt ist, besitzt einen Mittelabschnitt 215 und Abschnitte 216, 217 usw. höherer Ordnung. Das Beugungsbild geht dann durch die Viertelwellenplatte 110 und die Objektivlinse 112, wo es auf die
Oberfläche S der Aufzeichnungsplatte IO fokussiert wird und dort in der Brennebene der Linse 112 den auseinandergezogenen Lichtfleck 24* erzeugt. Eine wahlweise anzubringende Blende 213 ist in Fig. 6 eingezeichnet. Sie bewirkt, daß die Apertur der Linse 112 bzw. des Objektivs 40 so weit verringert wird, daß nur der Mittelabschnitt 215 nullter Ordnung des Beugungsbildes zu der Linse gelangen kann.
Bekanntlich können zahlreiche andere Vorrichtungen als ein Spalt ein Beugungsbild hervorrufen. Beispielsweise genügt schon eine Schneide aus undurchsichtigem Werkstoff, um ein ähnliches Beugungsbild hervorzurufen. Auch Mehrfachspalte und Beugungsgitter können als Astigmat 104 eingesetzt werden.
Ferner ist es möglich, den auseinandergezogenen Lichtfleck nicht durch Beugung, sondern durch Brechung zu erzeugen. Hierzu kann z. B. die in Fig. 7 dargestellte Zylinderlinse 140 dienen. Sie kann in den Weg des Lichtstrahls 102 gebracht werden, wie die Draufsicht der Fig. 8 zeigt. Die Zylinderlinse 140 hat in der dargestellten Anordnung die Wirkung, daß der Durchmesser des aufdie Objektivlinse 112 auftreffenden Lichtstrahls in einer Richtung X verringert wird, ohne die Ausdehnung in anderen Richtungen zu beeinflussen. Die Zylinderlinse 140 kann konvex oder konkav,
einfach oder doppelt sein und auch so ausgebildet sein, daß der Durchmesser des auf die Linse 112 auftreffenden Strahls vergrößert wird. Jedenfalls beruht die Wirkung immer darauf, daß für eine bestimmte Brennweite der Linse 112 entweder eine verschmälerte Dimension des Lichtstrahls von der Linse 112 links einer Aufzeichnungsfläche S. fokussiert wird (Fig. 8), oder daß eine auseinandergezogene Dimension des Lichtstrahls rechts von der Fläche S fokussiert wird (Fig. 9). Die Zylinderlinse bewirkt immer eine Änderung der effektiven Brennweite der Objektivlinse 112 in einer Richtung, ohne die andere zu beeinflussen. Dadurch wird der Lichtfleck in der ursprünglichen Brennebene auseinandergezogen.
Fig. 10 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Astigmaten. Er besteht aus einem schiefen Prisma 150, das in den Weg des Lichtstrahls iO2 mit kreisförmigem Querschnitt gebracht wird. Die Brechung an der Schrägfläche 151 erzeugt einen Lichtstrahl mit vergrößerter Abmessung in eine Richtung, ohne die anderen Richtungen zu beeinflussen. Die Einführung des Prismas 150 erfordert selbstverständlich weitere Abänderungen der Lichtführung im optischen System, um die durch das Prisma verursachten Winkelabweichungen auszugleichen.
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Claims (12)

  1. München, den £ ^ ,„jy
    V;».,;a«naycr3ifa;Jo 4S T 395
    TELETYPE CORPORATION in Skokie, Illinois/V.St.A.
    Patentansprüche
    Optisches Wiedergabegerät zur Feststellung der Schwankungen des Reflexionsverraogens einer Aufzeichnung mittels eines eine optisch wahrnehmbare Spur auf dem Aufzeichnungsträger abtastenden Lichtflecks, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtfleck (24*) quer zur Richtung der Spur (T.., T2, T_) auseinandergezogen ist.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des auseinandergezogenen Lichtflecks eine Vorrichtung (104) dient, die den Querschnittsumriß eines Lichtstrahls (102) mit kreisförmigem Querschnitt verändert.
  3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (104) für den Aufzeichnungsvorgang aus dem Lichtweg ausrückbar ist, um einen kreisförmigen Lichtfleck
    (24) zu ergeben«
    Dr.Hk/Du.
  4. 4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (104) zur Bildung des auseinandergezogenen Lichtflecks (24') ein Beugungsbild des auf sie auftreffenden Lichtstrahls (102) entwirft.
  5. 5. Gerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Blende (41) zum Ausblenden der äußeren Teile des Beugungsbildes.
  6. 6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beugungsvorrichtung aus einem Spalt (208) in einer senkrecht zum Lichtweg angeordneten Platte (207) besteht.
  7. 7. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beugungsvorrichtung aus einem senkrecht zum Lichtweg angeordneten Beugungsgitter besteht.
  8. 8. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (104) so ausgebildet ist, daß sie den Strahlquerschnitt in einer Dimension vergrößert.
  9. 9. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (104) so ausgebildet ist,'"'" daß sie den Strahlquerschnitt in einer Dimension verringert.
  10. 10. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Verringerung der Intensität des Wiedergabelichtflecks im Vergleich zu derjenigen des Aufzeichnungslichtflecks.
    Büy824/0737
    - If -
  11. 11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (104) nur einen Teil des StrahlquerSchnitts
    (102) durchläßt.
  12. 12. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polarisationsstrahlenteiler (106) so angeordnet ist, daß er einen von einer Lichtquelle herrührenden linear polarisierten Strahl (102, 102') auf eine Viertelwellenplatte (110) richtet, die zwischen dem Strahlenteiler und einer Objektivlinse (112) angeordnet ist und das von der Aufzeichnungsfläche (S) reflektierte Licht in einen linear polarisierten Lichtstrahl (122) mit gegenüber dem von der Lichtquelle ausgehenden Strahl (102') gekreuzter Polarisationsebene verwandelt, sowie daß der Strahlenteiler (106) den Lichtstrahl mit gekreuzter Polarisationsebene auf einem vom Weg der Lichtquelle (101) kommenden Strahls (102) abweichenden Weg einem Lichtempfänger
    (127) zuführt.
    60982^/0737
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