DE2614312A1

DE2614312A1 - System zum lesen einer aufzeichnung durch punktfoermige optische abtastung einer beugenden spur

Info

Publication number: DE2614312A1
Application number: DE19762614312
Authority: DE
Inventors: Claude Bricot; Jean-Claude Lehureau
Original assignee: Thomson-Brandt SA
Current assignee: Thomson-Brandt SA
Priority date: 1975-04-04
Filing date: 1976-04-02
Publication date: 1976-10-21
Also published as: JPS51135550A; GB1548658A; FR2306495A1; US4203133A

Description

Patentanwälte 9 R 1 / "? 1 *?

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

THOMSON - BRAKOT 2. April 1976

173, Bd. Haussmann

75008 PARIS / Frankreich

Unser Zeichen: T 1982

System zum Lesen einer Aufzeichnung durch punktförmige optische Abtastung einer beugenden Spur

Die Erfindung,bezieht sich auf Systeme, welche das Lesen einer Spur gestatten, längs welcher eine durch Informationsträgersignale winkelmodulierte Trägerschwingung eingetragen worden ist. Sie bezieht sich insbesondere auf Systeme, bei welchen ein Lesekopf eine konvergente Strahlung auf die die zu lesende Spur enthaltende Fläche des Trägers projiziert, um den Träger durch einen Lesefleck zu beleuchten, der so konzentriert wie möglich ist und zum gewissermaßen punktförmigen Abtasten der Spur dient. Weil die Breite der Spur und die Größe des Leseflecks mit der Wellenlänge der Lesestrahlung vergleichbar sind, erfährt die gebeugte Strahlung, die aus dem beleuchteten Teil der Spur austritt, eine

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ORIGINAL INSPECTED

mehr oder weniger ausgeprägte Ausbreitung. Photoelektrische Elemente, die in dem Lesekopf derart angeordnet sind, daß sie selektiv die gebeugte Strahlung auffangen, stellen die eingetragene Schwingung elektrisch wieder her; diese gibt nach ihrer Demodulation die auf dem Informationsträger aufgezeichneten Signale wieder. Der Informationsträger kann, worunter lediglich ein Beispiel und keine Einschränkung zu verstehen ist, die Form einer Platte haben, welche eine zur Spirale gewickelte Spur trägt. Die Eintragung der Information kann durch Übertragung einer erhabenen Prägung, aber auch durch ein Verfahren erfolgen, bei welchem die ungleichmäßige Transmission oder die ungleichmäßige Reflexion der Lesestrahlung ausgenutzt wird.

Bei dem Abspielen des Aufzeichnungsträgers vor dem Lesekopf muß der Konvergenzpunkt der Lesestrahlung eng mit der Fläche zusammenfallen, in der die Spur liegt, und es ist außerdem erforderlich, daß er auf sie zentriert bleibt. Jede Verschiebung des Lesekopfes in bezug auf den Träger kann zur Folge haben, daß sich der Lesefleck von der Längsachse der Spur in senkrechten Richtungen entfernt, von denen die eine der Defokussierung des Leseflecks und die andere seiner Dezentrierung entspricht. Zum Halten des Leseflecks in fokussierter und zentrierter Position ist somit die Anwendung von Einrichtungen erforderlich, die bestrebt sind, durch Folgeregelung die oben genannten Abweichungen zu beseitigen.

Die optische Erfassung der Positionierungsabweichungen des Konvergenzpunktes des Lesebündels in bezug auf die Längsachse der Spur erfolgt durch Dezentrierungs- und/oder Defokussierungsfühler. Die bekannten optischen Fühler, welche die Außermittigkeit mit einem einzelnen Bündel erfassen, funktionieren nur für gewisse Gravierungstiefen, wenn die Spur räumlich ist, und sie sind nicht dafür ausgelegt, bei Spuren

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zu funktionieren, bei welchen die Art der Eintragung auf der ungleichmäßigen Transmission oder der ungleichmäßigen Reflexion beruht. Es gibt zwar Dezentrierungsfühler mit mehreren getrennten Bündeln, diese komplizieren aber die Herstellung des Lesekopfes. Die Defokussierungsfühler bekannter Art machen von dem Verfahren der Messung der Phasenverschiebung der beiderseits der optischen Achse durch zwei Photodetektoren aufgenommenen Signale Gebrauch . Der so definierte Fokussierungspunkt ist aber für die Gravierungstiefe der Spur nicht unempfindlich. Es gibt außerdem eine Betriebsart, die darin besteht, das die Lesestrahlung projizierende Objektiv oszillieren zu lassen, so daß der Konvergenzpunkt eine Zone abtastet, die sich beiderseits der die Spur enthaltenden Ebene erstreckt. Der Nachteil * dieser Abtastungsart besteht aber darin, daß infolge der oszillierenden Bewegung des Objektivs Rauschen erzeugt wird.

Zur Beseitigung dieser Nachteile sieht die Erfindung die Verwendung eines einzelnen Lesebündels vor, welchem eine Schwingungsbewegung mit kleiner Amplitude gegeben wird, die die Verschiebung des Konvergenzpunktes parallel zu der Fläche, die die Spur enthält, und in einem Bereich bewirkt, der sich beiderseits ihrer Längsachse erstreckfcEine Halbwellenschicht oder -platte fängt teilweise das Lesebündel auf, um es in zwei benachbarte Halbbündel zu unterteilen, die jeweils ein Photodetektorelement bestrahlen. Einrichtungen zur Synchrondemodulation, die mit diesen Photodetektorelementen verbunden sind, liefern Signale, welche die Dezentrierung und die Defokussierung des Leseflecks darstellen.

Die Erfindung betrifft ein System zum Lesen einer Aufzeichnung durch punktförmige optische Abtastung einer beugenden Spur, längs welcher die Information eingetragen ist, mit Einrichtungen zum Abspielen der Aufzeichnung vor

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einem Lesekopf, der mit einer Quelle, die eine monochromatische Strahlung liefert, mit optischen Einrichtungen zur Fokussierung der Strahlung, um ein Lesebündel zu bilden, dessen Konvergenzpunkt nahe der optischen Achse in der unmittelbaren Nähe des gerade gelesenen Elements der Spur liegt, und mit mindestens zwei Photodetektorelementen versehen ist, die die von dem beleuchteten Teil der Spur ausgehende Strahlung empfangen, welches gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß Einrichtungen zur Ablenkung des Bündels zwischen die Quelle und die Aufzeichnung eingefügt sind/ um den Konvergenzpunkt mit Bezug auf die Längsachse der Spur transversal zu verschieben, daß eine Halbwellenschicht eine der Hälften des Bündels . auffängt, welche durch Schneiden desselben mit einer Ebene erzielt werden, die die optische Achse enthält und zu der Verschiebungsrichtung des Konvergenzpunktes senkrecht ist, daß ein elektrischer Generator mit den Ablenkeinrichtungen verbunden ist und dem Konvergenzpunkt eine oszillierende Bewegung gibt, und daß Einrichtungen zur Synchrondemodulation mit dem Generator und mit den Photodetector elementen verbunden sind und Signale liefern, welche die Positionsabweichungen des Konvergenzpunktes in bezug auf die Längsachse darstellen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht des Lese

systems nach der Erfindung,

die Fig. 2 bis 4 Diagramme zur Erläuterung der Betriebsweise des Systems von Fig. 1,

Fig. 5 die Polarisationen der Lesestrahlung in

den beiden Hälften des projezierten Bündels,^ 609843/0783

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Fig. 6 eine andere Ausführungsform des Systems

nach der Erfindung, und

die Fig. 7 und 8 Erläuterungsdiagramme, welche sich auf

die Betriebsweise des Lesesystems von Fig. 1 beziehen.

Fig. 1 zeigt eine Strahlungsquelle 1, die ein Lesebündel 2 mit der Wellenlänge λ zu einem Schwingspiegel 11 schickt. Der Spiegel 11 wird um eine Achse 10 geschwenkt und schickt die aus der Quelle 1 kommende Lesestrahlung zu einem Projektionsobjektiv 4. Die Schwingungsbewegung des Spiegels 11 wird durch eine Antriebseinrichtung 12 gesteuert, welche aus einem Oszillator 23 eine Wechselspannung der Frequenz f empfängt. Das Objektiv 4 fokussiert die Lesestrahlung in dem Konvergenzpunkt 0, der eine Wechselverschiebung mit der Frequenz f erfährt, die die Richtung der y-Achse eines Bezugstrieders 0 χ y ζ hat.

Die Fokussierungsebene des Lesebündels ist die xy-Ebene, die in Koinzidenz mit der Fläche 5 eines Aufzeichnungsträgers gehalten werden soll. In der Fläche 5 ist eine Spur angeordnet, welche die x-Achse als Längsachse hat. Diese Spur besteht beispielsweise, ohne daß darunter eine Einschränkung zu verstehen ist, aus einer Aufeinanderfolge von Mikromulden 6. Die Mikromulden haben eine im wesentlichen konstante Breite, aber ihre uneinheitliche Länge und ihr uneinheitlicher Abstand gestatten, die Folge von Halbschwingungen einer durch die Information, die man lesen möchte, winkelmodulierten Trägerschwingung darzustellen. Bei dem Lesen der Spur 6 tastet der Fleck 7 diese aufgrund des Abspielens des Trägers 5 in der x-Richtung ab. In dem Fall eines Trägers 5 in Form einer Platte und einer spiralförmigen Spur erfolgt das Abspielen mit Hilfe einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung, deren Drehachse parallel

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zu der z-Achse ist und die radiale y-Richtung schneidet. In dem Fall der spiralförmigen Eintragung erfordert die Abtastung der Spur einen Radialvorschub des Fleckes 7 entsprechend der Drehung des Trägers 5. Zu diesem Vorschub addiert sich die Schwingung des Fleckes 7, die durch den Schwingspiegel 11 gesteuert wird. Bei jeder Umdrehung des Trägers 5 ist der Vorschub gleich der Teilung der Spiralspur und, da nur eine einzelne Spur gleichzeitig gelesen werden muß, wird die Amplitude von Spitze zu Spitze der Schwingung des Flecks 7 kleiner als das zweifache dieser Teilung gewählt. Fig. 1 bezieht sich auf den Fall eines Trägers 5, der im Durchlicht gelesen wird. Die beiden Photodetektorelemente 8 und 9 empfangen die Lesestrahlung, nachdem sie den Träger 5, der transparent ist, durchquert hat.

Gemäß der Erfindung fängt eine Halbwellenschicht 3 den Bruchteil der Lesestrahlung auf, der zu dem Photodetektorelement 9 geht. Der andere Bruchteil der Lesestrahlung geht zu dem Photodetektorelement 8. Gemäß einer bevorzugten Anordnung wird das Lesebündel durch eine Schnittebene χ 0 z, die die Längsachse χ der Spur 6 und die optische Achse ζ des Objektivs 4 enthält, in zwei Hälften unterteilt. In diesem Fall fängt die Halbwellenschicht 3 das halbe Bündel auf, das als Querschnitte die schraffierte halbe Scheibe 14 in der Höhe des Objektivs 4 und die schraffierte halbe Scheibe 13 in der Höhe des Photodetektorelements hat. Das andere Halbbündel, das nicht durch die Halbwellenschicht 3 aufgefangen wird, hat als Querschnitte die halbe Scheibe 15 in der Höhe des Objektivs 4 und die halbe Scheibe 16 in der Höhe des Photodetektorelements 8. Es ist zu erkennen, daß die Halbwellenschicht 3 so angeordnet ist, daß sie die auf den Träger 5 auffallende Strahlung auffängt.

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Es ist außerdem zu erkennen, daß sich der Zwischenraum zwischen den Photodetektorelementen beiderseits der xz-Schnittebene erstreckt.

Die von den Photodetektorelementen 8 und 9 gelieferten Spannungen S₁ und S₂ werden an Filter 17 und 18 angelegt, die die Trägerschwingung eliminieren, deren niedrigste Frequenz einen Wert hat, der größer ist als die obere Grenze des Frequenzbandes, in welchem die Positionsfolgeregelschleifen arbeiten. Die von den Filtern 17 und 18 abgegebenen gefilterten Spannungen werden an eine Addierschaltung 19 und an eine Subtrahierschaltung 20 angelegt. Von Synchrondemodulator en 21 und 22 sind die ersten Eingänge mit dem Oszillator 23 verbunden. Den zweiten Eingängen der Demodulatoren- werden das Differenz- bzw. das Summensignal zugeführt, die von den Schaltungen 20 bzw. 19 geliefert werden. Die Ausgänge der Synchrondemodulatoren 21 und 22 speisen Tiefpaßfilter 24 bzw. 25, an deren Ausgängen 26 bzw. 27 Signale abgenommen werden, deren algebraische Amplitude die Defokussierung und die Dezentrierung des Konvergenzpunktes 0 des Lesebündels darstellt.

Zur besseren Übersichtlichkeit der Fig. 1 sind nur die beiden Folgeregelschleifen dargestellt, die an die Ausgänge 26 und 27 angeschlossen.xsind und einerseits auf den Motor 11 und andererseits auf einen nicht dargestellten Motor, der zum Einstellen der Fokussierung des Lesebündels dient, einwirken .

Aufgrund des Vorhandenseins der Halbwellenschicht 3 weisen die beiden halben Lesebündel unterschiedliche optische Polarisationen auf. Fig. 5 bezieht sich auf den Fall einer Lichtquelle 1, die eine Strahlung 58 mit elliptischer Po-. larisation aussendet. Die große Achse 56 und die kleine

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Achse 57 der Ellipse 58, welche die Polarisation der Lichtwelle kennzeichnen, sind unter einem Winkel von 45 zu den neutralen Linien N_r und N_ der Halbwellenschicht 3 orientiert. Das Ende des Schwingungsvektors der einfallenden optischen Welle beschreibt die Ellipse in der Richtung der Zeiger einer Uhr und ihre Amplitude ändert sich zwischen den Werten a und b. Die Welle, die aus der Halbwellenschicht 3 austritt, hat als elliptische Polarisation die Ellipse 59, auf der die Drehrichtung umgekehrt ist. Nach der Durchquerung der Halbwellenschicht werden die in den beiden Halbbündeln enthaltenen polarisierten Strahlungen optisch entkoppelt. Wenn u und ν die Einheitsvektoren sind, die auf die Achsen 56 und 57 der Ellipse 58 aufgetragen sind, ist es möglich, die Schwingungsamplitude V, die sich aus der Summe der beiden Schwingungen V₁ und V₂ ergibt, mathematisch auszudrücken. Eine dieser Schwingungen, nämlich die Schwingung V₁ ist in dem Halbbündel vorhanden, welches die Halbwellenschicht nicht enthält; die andere Schwingung V₂ ist in dem anderen Halbbündel vorhanden, von welchem angenommen wird, daß es außer der Dur.chquerung der Halbwellenschicht 3 eine Phasenverschiebung φ erfahren hat.

Es gilt dann: V = V₁ + ~v"₂

oder aber: v" = a ~v e^² + b "u + (a "u + b \f e und schließlich: *V* = (a e^ + b) "? + (a - b

Die Beleuchtung, die sich aus der Mischung der Licht-

—^ —*

schwingungen V₁ und V₂ ergibt, ist proportional zu:

IvI² = |(ae*P ₊b)|² + |(a- b e*)|² wofür geschrieben werden kann:

IV |² = a² + b² + 2 a b cos φ +a²+b²-2ab cos φ und schließlich:

2 .

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Die letztgenannte Gleichung zeigt, daß die in den Halbbündeln enthaltenen Strahlungen einfach und allein ihre Intensitäten addieren. Diese Strahlungen interferieren nicht miteinander.

Gemäß Fig. 1, wo die PhotodetektorzeIlen 8 bzw. 9 die Ordnung Null der beiden Halbbündel auffangen, wird aus der Eigenschaft der Nichtinterferenz abgeleitet, daß, wenn eine Mikromulde 6 mit einem der beiden Halbbündel zusammentrifft, die Beugungswirkung, die sie erzeugt, eine wesentliche Absenkung der Lichtintensität bewirkt, die durch die diesem Halbbündel entsprechende Zelle empfangen wird, daß aber das gebeugte Licht, das die andere Zelle erreicht, den Wert der Beleuchtung, den sie empfängt, praktisch nicht beeinflußt.

Die Eigenschaft der Nichtinterferenz, die vorstehend angegeben ist, wird vollkommen offenbar, wenn man eine polarisierte Lesequelle benutzt.

Meistens besteht die Lesequelle aus einem Laser, der das polarisierte Licht aussendet. Wenn es sich jedoch um einen unpolarisierten Laser handelt, besteht die Lichtaussendung aus zwei in entgegengesetzten Richtungen zirkulär polarisierten Wellentypen. Es folgt daraus, daß die Eigenschaft der Nicht-interferenz, welche die optische Entkopplung der Halbbündel bewirkt, bestätigt bleibt.

Die Betriebsweise der Leseeinrichtung von Fig. 1 wird anhand der Diagramme in den Fig. 3 und 4 verständlich. In Fig. 2 ist durch einen symmetrischen Sägezahn die Wechselverschiebung dargestellt, die dem Lesebündel durch den Schwingspiegel 11 gegeben wird. Es ist aber bequemer, in dieser Darstellung die beiden Halbbündel 32 und 33 so zu zeichnen, als wären sie fest, und fiktiv einem Element des Informa-

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tionsträgers die in der y-Achse vorgesehene Wechselverschiebung zu geben. Selbstverständlich kann die Verschiebung nach einem anderen Gesetz folgen, als es in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Ebene der Fig. 2 entspricht der yz-Ebene von Fig. 1. Die Halbbündel 32 und 33 sind voneinander durch die xz-Ebene getrennt, deren Spur 34 strichpunktiert dargestellt ist. In der idealen Fokussierungsposition ist die Oberfläche des Informationsträgers durch die Spur 31 dargestellt, die durch den Konvergenzmittelpunkt 0 der beiden Bündelhälften hindurchgeht. Wenn eine Defokussierung mit der Amplitude Δ φ auftritt, wird die Linie 31 durch die Linie ersetzt. Auf der Linie 31 ist ein Spurelement M dargestellt, deren Augenblicksposition man erhält, indem parallel zu der Achse 34 der figurative Punkt M der Sägezahnlinie projiziert wird, welcher die Wechselbewegung ausdrückt, die dem Lesebündel in dem R, t-Achsensystem effektiv gegeben wird. In dem Fall einer Dezentrierung Δρ des Leseflecks in bezug auf die Spur muß dagegen auf die gestrichelt dargestellte Sägezahnlinie 28 Bezug genommen werden. Der Punkt Μ_φ stellt das Spurelement in dem Fall einer Defokussierung Δφ dar.

Fig. 2 gestattet, die Form der Signale S₁ und S„ zu begründen, die von den Photodetektoren 9 bzw. 8 geliefert werden, indem als Bezugswerte auf der Zeitachse t die Zeitpunkte A, B_r C_f D und E genommen werden.

In Fig. 3 ist bei (a) die Form der Signale S₁ und S₂ unter der Annahme dargestellt, daß allein eine Dezentrierung Δ ρ vorhanden ist. Es v/erden somit in Fig. 2 die Sägezahnlinie und die Projektion M auf die Spur 31 betrachtet. Es ist zu erkennen, daß das Signal S₁ eine vorübergehende Intensitätsabsenkung 35 zwischen den Zeitpunkten C, D und D, E

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erfährt. Eine vorübergehende Intensitätsabsenkung 36 tritt in dem Signal S₂ mit demselben Wert auf. Die Differenz Δ der Signale S₁ und S₂ ist Null und die Summe Σ der Signale S₁ und S„ stellt eine vorübergehende Absenkung 37 dar, deren Wert gleich dem Doppelten der Absenkungen gleicher Höhe ist, welche die Signale S₁ und S₂ beeinflussen. Das Synchrondemodulationssignal 38, das an den beiden Synchrondemodulatoren 21 und 22 anliegt, ist in Fig. 3(a) mit seinen positiven und negativen Halbschwingungen ebenfalls dargestellt. Die von den Demodulatoren 21 und 22 gelieferten Signale A₁ bzw. Σ sind in Fig. 3(a) ebenfalls wiedergegeben. Es ist zu erkennen, daß die Abweichung Δ ρ , die der Dezentrierung des Flecks links von der Spur entspricht, zu einem Signal Σ₁ mit dem positiven Mittelwert Σ₁ geführt hat. Das Signal Δ-, hat einen Mittelwert Δ₁ von Null, da die die Defokussierung angebende Abweichung Δφ in dem betrachteten .Fall Null ist.

Durch Analogie zeigt die Fig. 3 bei (b) den Verlauf der Signale S₁, S_, Δ,Σ ,A₁ und Z₁, wenn die Abweichungen Δφ und Δρ Null sind. Für die Analyse dieses Falles muß man sich auf die Sägezahnlinie 29 und auf die Projektionslinie 31 von Fig. 2 beziehen. Man stellt fest, daß die Mittelwerte Z₁ und A₁ von Z₁ und Δ₁ Null sind.

In Fig. 4 ist bei (a) der Verlauf der Signale S₁, S₂,Δ ,Σ , Δ* und Z₁ dargestellt, wenn die Abweichungen Δ φ und Δρ beide von Null verschieden sind. Der Mittelwert A₁ von A.. ist negativ und der Mittelwert Z₁ von Z₁ ist positiv, wie in dem Fall (a) von Fig. 3.

In Fig. 4 ist bei (b) der Verlauf der Signale S₁, S₂,A ,Z , A₁ und Z₁ dargestellt, wenn allein die AbweichungAf vorhanden ist. Der Mittelwert A von A.. ist noch negativ, aber der Mittelwert Σ von Σ₁ ist Null.

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Unter Zusammenfassung des Vorstehenden erhält man an dem Ausgang 26 des Filters 25 von Fig. 1 ein Signal Z₁ ι welches nach Größe und Vorzeichen die Zentrierungsabweichung Δρ des Fleckes in bezug auf die gelesene Spur ausdrückt. An dem Ausgang 27 des Filters 24 erhält man ein Signal Δ.., welches nach Größe und Vorzeichen die Fokussierungsabweichung Δ<ρ des Lesefleckes ausdrückt.

Die Signale Σ und Δ. werden für die Steuerung von Folgeregelschleifen benutzt, die zum Aufrechterhalten der Fokussierung des Lesefleckes und zum Verfolgen der Spur bestimmt sind.

In Fig. 7 sind die sich auf das Signal Σ.. beziehenden Diskriminatorkurven für verschiedene Werte der Defokussierung Δκρ und der Dezentrierung Δρ dargestellt. Für

Δ<ρ = 0 erhält man eine Diskriminatorkurve 100, deren Steigung in der Mittelzone, die durch den Ursprung 0 geht, groß ist. Für positive und negative Werte Δ«ρ erhält man ähnliche Kurven 102 und 101. Die Maxima der Kurven 100, 101 und 102 liegen auf einer Glockenkurve 108, deren Gipfel dem Wert Δ<ρ = 0 entspricht. Die Folgeregelung zur Spurverfolgung ist somit wirksam, um welche Defokussierung des Fleckes es sich auch handelt, für sie ist aber eine erhöhte Schleifenverstärkung von Vorteil, wenn die Fokussierung erreicht ist.

In Fig. 8 sind die sich auf das Signal A₁ beziehenden Diskriminatorkurven für verschiedene Werte der Defokussierung A^pund der Dezentrierung Δ ρ dargestellt. Für Δρ = 0 erhält man eine Diskriminatorkurve 103, deren Steigung in der Mittelzone, die durch den Ursprung 0 geht, stark negativ ist. Für einzelne positive und negative Werte Δρ stellt man fest, daß sich die Diskriminatorkurven 104 und 106 vollkommen

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abflachen, und für größere WerteΔρ stellt man fest, daß sich die Diskriminatorkurven 107 und 105 mit einer positiven Steigung wieder ausbilden. Die Kurve 109, welche die Gipfel der Diskriminatorkurven 103, 104, 105, 106 und 107 miteinander verbindet, weist ein Maximum für Δρ = O auf und oszilliert beiderseits dieses Maximums.

Es ist zu erkennen, daß die Fokussierungsnachregelung ab einem vorbestimmten Wert der Spurverfolgungsabweichung stark instabil werden oder nicht mehr existent sein kann.

Da die Spurverfolgungsnachregelung unter allen Umständen wirksam ist, ist jedoch sichergestellt, daß die Abweichung Δρ etwa auf Null gehalten wird. Die Fokussierungsnachregelung erfolgt somit stabil und wirksam, sobald die Spurverfolgung ausgeführt ist.

In der vorstehenden Beschreibung ist der Fall betrachtet worden, in welchem ein lichtdurchlässiger Träger, der eine räumliche Prägung trägt, im Durchlicht gelesen wird. Wenn es sich bei dem Träger um einen Träger mit ungleichförmiger Lichtdurchlässigkeit handelt, ändert sich an der Betriebsweise des Lesesystems von Fig. 1 nichts. Es kann angemerkt werden, daß das eigentliche Lesesignal in den Signalen S₁ und S₂ in Form einer rechteckförmigen Tragerschwingung vorhanden ist, die winkelmoduliert ist. Das Lesesignal kann entnommen werden, indem die Signale S₁ und S„ addiert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können jedoch die Filter 17 und 18 an dem Ausgang der Addierschaltung 19 bzw. an dem Ausgang der Subtrahierschaltung 20 angeordnet sein, um zu den Demodulatoren 21 und 22 nur die Komponenten niedriger Frequenz zu übertragen, die den Abweichungsmeßsignalen Δ-. und Z₁ entsprechen. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform steht das Lesesignal an dem Ausgang der

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Addierschaltung 19 zur Verfügung, wo es durch ein zusätzliches Filter gefiltert werden kann, welches das Spektrum des Lesesignals selektiv durchläßt. Die Schwingungsfrequenz des Spiegels 11 wird derart gewählt, daß keine Interferenz mit dem Lesesignal, wie es auf dem Träger 5 graviert ist, erzeugt wird. Die beiden Photodetektorelemente 8 und 9 können durch zwei Photodetektoren ersetzt werden, welche dieselbe Aufgabe in einer größeren Anordnung, beispielsweise mit vier Zellen, erfüllen.

Darüberhinaus kann im Rahmen der Erfindung das Lesesystem von Fig. 1 an den Fall angepaßt werden, in welchem das Lesen eines Trägers, der mit einer räumlichen Prägung oder mit einer Schicht mit ungleichförmigem Reflexionskoeffizienten versehen ist, im Auflicht erfolgt.

Fig. 6 zeigt einen Träger 5, dessen reflektierende Oberfläche beispielsweise die vertiefte Prägung einer Spur 6 trägt. Zum Lesen der Spur 6 im Auflicht, d.h. durch Reflexion, und zum Liefern der Abweichungsmeßsignale Δ* und J₁ enthält der Lesekopf einen Schwingspiegel 60, dessen halbreflektierende Fläche die einfallende Strahlung 2 zu einem Projektionsobjektiv 4 schickt. Das Lesebündel 2 wird in zwei Halbbündel geteilt, von denen eines in Fig. 6 schraffiert ist. Gemäß der Erfindung ist eine Halbwellenschicht 3 in das schraffierte Halbbündel eingefügt, um die oben angegebene optische Entkopplung zu erreichen. Das durch den Träger 5 reflektierte Licht durchquert nacheinander das Objektiv 4 und den Schwingspiegel60 in Richtung der beiden Photodetektorelemente 8 und 9, welche die Signale S₁ und S₂ liefern. Die Schwingung des Spiegels 63 erfolgt um eine Achse 61 herum, die zu der Ebene von Fig. 6 senkrecht ist, damit der Lesefleck in bezug auf die Spur 6, deren Längsachse ebenfalls senkrecht zu der Ebene der Fig. 6 ist, transversal

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schwingt. Es ist zu erkennen, daß die durch den Träger 5 reflektierte und durch das Objektiv 4 übertragene Strahlung zum Teil zu der Leselichtquelle zurückgeschickt wird. Der Strahlungsbruchteil jedoch, der auf dem Hinweg die Schicht durchquert hat, kann sie nicht wieder auf dem Rückweg durchqueren, und umgekehrt. Die zu der Lichtquelle zurückgeschickte Strahlung kann somit nicht mit der Strahlung interferieren, die sie aussendet, und es wird auf diese Weise jeglicher schädliche Effekt eines optischen Hohlraums zwischen der Ausgangsfläche der Leselichtquelle und der gelesenen reflektierenden Oberfläche vermieden. Diese sehr wirksame optische Entkopplung erfolgt auch in dem Fall von Fig.· 1.

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Claims

26H312 Patentansprüche

1.) System zum Lesen einer Aufzeichnung durch punktförmige optische Abtastung einer beugenden Spur, längs v/elcher die Information eingetragen ist, mit Einrichtungen zum Abspielen der Aufzeichnung vor einem Lesekopf, welcher eine Quelle, die eine monochromatische Strahlung liefert, optische Einrichtungen zur Fokussierung der Strahlung, die ein Lesebündel bilden, dessen Konvergenzpunkt nahe der optischen Achse sich in der unmittelbaren Nähe des gerade gelesenen Spurelements befindet, und wenigstens zwei Photodetektorelemente enthält, die die Strahlung empfangen, welche von dem beleuchteten Teil der Spur ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Ablenkung des Bündels zwischen die Quelle und die Aufzeichnung eingefügt sind, um den Konvergenzpunkt mit Bezug auf die Längsachse der Spur transversal zu verschieben, daß eine Halbwellenschicht eine der Hälften des Bündels auffängt, die durch Schneiden des Bündels mit einer Ebene erhalten werden, welche die optische Achse enthält und senkrecht zu der Verschiebungsrichtung des Konvergenzpunktes ist, daß ein elektrischer Generator mit den Ablenkeinrichtungen verbunden ist und dem Konvergenzpunkt eine oszillierende Bewegung gibt, und daß Synchrondemodulationseinrichtungen mit dem Generator und mit den Photodetektorelementen verbunden sind und Signale liefern, welche die Positionsabweichungen des Konvergenzpunktes in bezug auf die Längsachse darstellen.

2. Lesesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen zwischen der Quelle und den optischen Fokussierungseinrichtungen einen Schwingspiegel zum Zurückwerfen der monochromatischen Strahlung aufweisen, dessen Schwenkachse senkrecht zu der optischen Achse ist und in der die Bündelhälften trennenden Ebene liegt.

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3. Lesesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingspiegel eine halbtransparente Schicht oder dünne Platte ist.

4. Lesesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungsrichtung des Konvergenzpunktes senkrecht zu der Längsachse der Spur ist.

5. Lesesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsrichtung der monochromatischen Strahlung mit einer der Winkelhalbierenden der neutralen Linien der Halbwellenschicht zusammenfällt.

6. Lesesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektorelemente die Strahlungsbruchteile auffangen, die von dem Träger ausgehen und die in der einen bzw. in der anderen Bündelhälfte enthalten sind.

7» Lesesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchrondemodulationseinrichtungen zweiSynchrondemodulatoren enthalten, deren erste Eingänge mit dem Ausgang des elektrischen Generators verbunden sind und deren zweite Eingänge mit einer Addierschaltung bzw. mit einer Subtrahierschaltung verbunden sind, welche die von dem einen bzw. von dem anderen Photodetektorelement gelieferten Signale empfangen.

8. Lesesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei durch die von dem einen bzw. von dem anderen der Synchrondemodulatoren gelieferten Signale gesteuerte Folgeregelschleifen auf die Fokussierung und die Position des Lesefleckes derart einwirken, daß der Konvergenzpunkt in Koinzidenz mit der die beugende Spur

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enthaltenden Fläche gehalten und außerdem die Verfolgung der Spur sichergestellt wird.

9. Lesesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8/ dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der oszillierenden Bewegung ausreichend niedrig gewählt ist/ um keine Interferenz mit dem gemäß der beugenden Spur umgesetzten Lesesignal zu erzeugen, und daß Filtereinrichtungen für die Entkopplung zwischen den Signalen sorgen, die sich aus der oszillierenden Bewegung und dem eigentlichen Lesesignal ergeben.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektorelemente und die Quelle sich auf ein und derselben Seite der Aufzeichnung befinden.

11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Aufzeichnung zwischen den Photodetektorelementen und der Quelle befindet.

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