DE2627079C3

DE2627079C3 -

Info

Publication number: DE2627079C3
Application number: DE2627079A
Authority: DE
Inventors: Akira Kawasaki Kanagawa Ishii; Fumio Tokorazawa Saitama Kishino; Kingo Kokubunji Tokio Yamagishi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1975-06-16
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1978-12-07
Also published as: US4125860A; NL182256B; NL182256C; GB1520595A; NL7606434A; DE2627079A1; FR2315140A1; DE2627079B2; FR2315140B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wiedergäbe von auf einem sich bewegenden Aufzeichnungsträger als optische Phasenänderung nach dem Trägermodulationsverfahren aufgezeichneten elektrischen Signalen, mit einer Laserlichtquelle zur Bildung eines Laserlichtrtrahls, einem Strahlteiler zur Aufteilung des Laserlichtstrahls in zwei Laserlichtstrahlen, mit einem Sammelelement zum Fokussieren der beiden Laserlichtstrahlen auf dem Aufzeichnungsträger und mit einer Wiedergabeeinrichtung, die eine Photodetektorvorrichtung enthält, wobei die Photodetektorvorrichtung das durch den Aufzeichnungsträger beeinflußte Laserlicht empfängt.

Aus der DE-OS 20 61 454 ist ein Verfahren zur Wiedergabe von Lichttonaufzeichnungen od. dgl. bekannt, welches dadurch gekennzeichnet ist daß eine optische Aufzeichnung eines Eingangssignals, die durch einen Träger mit einer gewissen räumlichen Frequenz moduliert ist, mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt wird, daß die Aufzeichnung mit kohärentem Licht beleuchtet wird und daß Beugungsmuster gebeugter Wellen mit verschiedener Ordnungszahl entsprechend der Aufzeichnung erzeugt werden und das Eingangssignal als zeitliche Änderung einer Lichtintensität rekonstruiert wird. Bei der Vorrichtung zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens wird ein Laserlichtstrahl mittels eines Strahlteilers in zwei Laserstrahlen aufgeteilt, die dann unter Bildung eines Winkels auf die Fläche des Aufzeichnungsträgers auf einen Punkt fokussiert werden. Dieses bekannte Verfahren basiert auf der Erkenntnis, daß bei der Anordnung eines photoelektrischen Wandlers an irgendeiner beliebigen Stelle in einer Ebene, in welcher die Interferenzen gebildet werden oder in der die zeitliche Änderung der Lichtintensität beobachtet wird, das ursprüngliche elektrische Signal wiedergegeben wird, welches optisch aufgezeichnet wurde. Wenn eine gebrochene Welle mit der Ordnungszahl η mit einer gebrochenen Welle hoher Ordnung derart überlagert wird, daß die Ausbreitungsrichtung der Welle mit der Ordnungszahl π dieselbe ist wie diejenige der Welle mit der Ordnungszahl m, so ergeben sich Interferenzen, wobei zu diesem Zeitpunkt auch elektrische Signale rekonstruiert werden können. In diesem Fall wird die Frequenz des Trägers mit dem Faktor (n—m) multipliziert.

h5 Mittels eines Laserstrahls kann ein elektrisches Signal mit hoher (Aufzeichnungs-)Dichte auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet werden, weshalb die Laserstrahltechnik auf vielen Gebieten Anwendung gefunden

hat Als System zur Aufzeichnung von Fernsehsignalen ist beispielsweise über ein sogenanntes Philips Video Long-Play System (»Journal of the Society of Motion Picture and Television Engineers«, Band 83, Nr. 7, Seiten 564-579, Juli 1974), ein MCA Disco-Vision System (a.o.a.O, Seiten 554—559) usw. berichtet worden. Diese Systeme sind jeweils so ausgelegt, daß ein elektrisches Signal auf einem scheibenförmigen Aufzeichnungsmedium aus einer Polyvinylchloridplatte oder einer Mylar-Folie unter Ausnutzung der Gravierungen bzw. Rillen oder Vertiefungen in der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet wird. Bei der Wiedergabe des elektrischen Signals wird ein einziger Laserstrahl (streng genommen werden zwei weitere Laserstrahlen für den Spurnachlauf verwendet) auf eine Signalspur des sich drehenden, scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers gerichtet Der von der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums reflektierte und gestreute Laserstrahl wird von einer Photodiode abgetastet und entsprechend der Intensität des Laserlichts zu einem wiederzugebenden elektrischen Signal umgewandelt Die geschilderten, herkömmlichen Aufzeichnungs- und Wiedergabetechniken gestatten tatsächlich eine Massenfertigung von Fernsehsignal-Aufzeichnungsscheiben mittels einer sogenannten »Vaterplatte« unter Verwendung der Polyvinylplatten oder der Mylar-Folien als Vervielfältigungsmaterialien, doch sind diese Techniken nur begrenzt anwendbar, und sie können nicht auf andere Aufzeichnungs- und Wiedergabesysteme angewandt werden, bei denen z. B. ein Wiedereinschreiben bzw. Wiederaufzeichnen (rewriting operation) nötig ist.

Als Aufzeichnungsmaterial, bei dem ein Wiedeseinschreiben bzw. Umschreiben möglich ist wurde ein Chalkogenid-Glas, speziell ein As-Se-Ge- oder ein As-Se-S-Ge-Chalkogenid-Glas vorgeschlagen (vgl. »Journal of Non-Crystalline Solids«, Band 11, Nr. 4 Seiten 304—308, Januar 1973, T. I go und Y. Toyoshima,»A Reversible Optical Change in the As-Se-Ge-Glass«; Proceedings of the 5th Conference [1973 International] on Solid State Devices«, Tokio, Japan 1973, Supplement to the Journal of the Japan Society of Applied Physics, Band 43, Seiten 106—111, 1974,T. Igο and Y.Toyoshima, »Some Aspects of the Reversible Optical Effects in [Se, S] Based Chalcogenide Glasses«). Auf dem genannten Chalkogenid-Glas wird nach dessen Bestrahlung mit Licht einer verhältnismäßig kurzen Wellenlänge (etwa 5000 A)₁ etwa mittels Argonion-Laserlichts, ein Änderungsschema des Brechungsindex proportional der Intensität dieses Lichts aufgezeichnet, so daß das einer Intensitätsmodulation durch ein elektrisches Signal unterworfene Laserlicht im Glas in Form einer Änderung des Brechungsindex aufgezeichnet werden kann. Da jedoch diese Änderung des Brechungsindex nicht so breit ist, daß eine starke Streuung des Laserlichts wie im Fall von Gravurrillen oder Vertiefungen in der Trägeroberfläche möglich wird, kann der angestrebte Zweck mit den herkömmlichen Aufzeichnungs- und Abspieltechniken gemäß dem derzeitigen Stand der Technik nicht zufriedenstellend erfüllt werden.

Als ein anderes Aufzeichnungsmedium, bei dem Wiedereinschreiben bzw. Umschreiben möglich ist, wurde ein Magnetfilm, etwa ein Mn-Bi- oder Gd-Co-FiIm, vorgeschlagen. Bei diesem Magnetfilm kann durch Erwärmung durch das Laserlicht die Richtung der Magnetisierung lediglich an den erwärmten Bereichen durch Streuung des äußeren Magnetfelds selektiv umeekehrt werden. Durch kontinuierliche Bestrahlung mit dem einer Intensitätsmodulation durch elektrische Signale unterworfenen Laserlicht können zudem diese Signale auf dem Magnetfilm entsprechend dem Ausmaß, in welchem die Richtung der Filmmagnetisierung umgekehrt wird, aufgezeichnet werden. Das Magnetisierungsumkehrschema des so behandelten Sigrals bewirkt daß die Polarisierungsebene des durchgelassenen oder reflektierten Laserstrahls gegenüber derjenigen des einfallenden Laserlichts über einen Winkel gedreht wird, welcher dem Ausmaß der Umkehrung der Magnetisierungsrichtung proportional ist(Faradayscher oder Kerrscher Effekt). Diese kann als eine Art »Lichtphasenstreuung«-Effekt angesehen werden (Journal of Applied Physics, Band 40, Nr. 3, S. 974 und975,1.März 1969,G. Fan, ICPennington und J. H. Greiner, »Magneto-Optic Hologram«). Wie erwähnt ist jedoch die aufgrund der Wirkung des Magnetfilms erreichte Phasenänderung klein, weshalb der Laserstrahl keiner starken Streuung unterworfen werden kann.

Wie erwähnt ergeben sich somit Schwierigkeiten bei der Verwendung des Chalkogenid-Glases als Aufzeichnungsträger für die herkömmliche Aufzeichnungs- und Abspieltechnik, weil das abgetastete Signal klein ist.

Wenn dieses Glas weiterhin zwangsweise verwendet wird, führt dies aus demselben Grund zur Notwendigkeit für eine außerordentliche große Laserlichtquelle zur Lieferung eines großen Ausgangssignals, so daß die Vorrichtung insgesamt sperrig und aufwendig wird.

Das genannte bekannte Verfahren ist auch in der US-PS 36 23 024 und in der GB-PS 13 35 540 beschrieben. Bei diesen bekannten Verfahren wird jedoch jeweils als Aufzeichnungsmedium ein üblicher photographischer Film verwendet, auf dem Audio- bzw. Tonsignale aufgezeichnet sind, welche einer Phasenoder Frequenzmodulation in Form einer Änderung der Durchlässigkeit, ausgedrückt als Schwarz/Weiß-Farbton, unterworfen wurden, wobei es vorgesehen ist, Tonsignale mit einem im Vergleich zu Video- bzw. Fernsehsignalen äußerst schmalen Frequenzband wiederzugeben. Diese bisher üblichen Verfahren berücksichtigen somit nicht speziell die hochwirksame Abnahme von Signalen aus Beugungslicht zwecks Verbesserung des Störabstands eines wiedergegebenen Ausgangssignals, vielmehr richten sie sich auf die Vergrößerung der Brennpunkttiefe eines Laserstrahls zur Ermöglichung einer Signalwiedergabe mit Hilfe eines Laserstrahls großen Durchmessers, um dadurch die Anforderungen an die mechanische Präzision der Vorrichtung zu mindern. Außerdem muß bei diesen bisher üblichen Verfahren an der Stirnfläche eines Lichtaufnahmeelements ein außerordentlich enger Schlitz vorgesehen sein; infolgedessen ist das in das Lichtaufnahmeelement einfallende und zur Erzeugung eines Wiedergabeausgangssignals beitragende Laserlicht ein außerordentlich kleiner Teil des Lese-Laserlichtstrahls, was einen beachtlichen Verlust an Laserlicht bedingt. Aus diesem Grund wird bei der Wiedergabe von Signalen mit Breitbandfrequenz, etwa von Fernseh-Signalen, weder ein ausreichend hoher Ausgangssignalpegel noch ein ausreichend großer Störabstand mit einer Laserlichtquelle kleiner Abmessungen erzielt, die nur ein kleines Ausgangssignal zu liefern vermag. In der Praxis wird daher eine große Laserlichtquelle benötigt,

b5 die ein großes Ausgangssignal zu liefern vermag. Weiterhin ist bei den vorstehend geschilderten bekann ten Verfahren ein optisches System zur Führung eines mit dem Beugungslicht zu mischenden Bezugslicht-

Strahls, ebenso wie ein optisches System zum Überlagern des Bezugslichtstrahls mit dem Beugungslicht auch groß und umfangreich. Bei dem herkömmlichen optischen System zum Auslesen von Daten wird ein Bild in der Signalaufzeichnungsspur durch einen Schlitz ί projeziert. Infolgedessen würde die Anwendung der herkömmlichen Technik auf ein Videoplattensystem (Video Disc System), bei dem mit einem optischen Lesekopf zur Wiedergabe von Fernsehsignalen ein Zugriff zu Signalaufzeichnungsspuren möglich ist, die i» konzentrisch oder spiralig auf einem Aufzeichnungsträger in Form einer sich drehenden Scheibe oder Platte aufgezeichnet sind, eine Vergrößerung des optischen Lesekopfs mit sich bringen, was zu Schwierigkeiten bei der praktischen Anwendung speziell eines Stehbild-Herausgreif systems führen würde, das für die Aufzeichnung eines Einzelbildfeld-Stehbilds in jeder Signalaufzeichnungsspur und für die Ermöglichung eines wahllosen Schnellzugriffs des Lesekopfes zur betreffenden Spur ausgelegt ist. Da bei der vorstehend 2u beschriebenen herkömmlichen Technik ein bandartiges Aufzeichnungsmedium durch ein feststehendes optisches Signallesesystem hindurchläuft, wobei Tonsignale mit einem wesentlich engeren Frequenzband als im Fall von Fernsehsignalen wiedergegeben werden, werfen r> die verschiedenen genannten Mängel nicht in jedem Fall ein Problem auf. Für die Lösung der Erfindungsaufgabe stellen diese Mängel dagegen außerordentlich große Schwierigkeiten dar.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung der eingangs definierten Art insbesondere hinsichtlich des Auflösungsvermögens zu verbessern.

Ausgehend von der Vorrichtung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß r> dadurch gelöst, daß die Photodetektorvorrichtung aus einem Paar von Photodetektoren besteht, die jeweils ein Paar von überlagerten Bezugslichtstrahlen empfangen, daß jedes Paar der überlagerten Beugungslichtstrahlen aus Licht besteht, welches durch den Aufzeichnungsträger gebeugt wurde, und aus Licht, welches nicht durch den Aufzeichnungsträger gebeugt wurde, so daß aus den gebeugten Lichtstrahlen und den nicht gebeugten Lichtstrahlen in jedem Photodetektor ein Schwebungssignal erzeugt wird, und daß ein Differential verstärker vorgesehen ist. dem die beiden Schwebungssignale der Photodetektoren an seinen Eingängen zugeführt werden und an dessen Ausgang das Wiedergabesignal entsteht.

Selbst wenn bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Aufzeichnungsträger eine engen Phasenänderungsbereich zeigt und mithin eine niedrige Beugungslichtintensität liefert, kann ein großes Ausgangssignal dadurch erhalten werden, daß dieses Beugungslicht mit einem nicht gebeugten Licht hoher Intensität optisch gemischt wird. Während zudem beim herkömmlichen System der Laserstrahldurchmesser in bezug auf die Aufzeichnungswellenlänge der Trägerwelle ausreichend klein sein muß, kann der Laserstrahl bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Durchmesser nahezu entsprechend demjenigen der Aufzeichnungswellenlänge besitzen, so daß die Tiefe des Brennpunktes zum Zeitpunkt der Signalauslesung um diesen Betrag vergrößert werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet folglich die Vorteile weniger strenger Anforderungen an die mechanische Präzision, mit welcher eine Brennpunkt-Einstelleinrichtung des optischen Systems ausgebildet ist, und der Erleichterung eines schnellen wahllosen Zugriffs zu einer Signalaufzeichnungsspur mittels eines optischen Lesekopfes.

Ein Gerät für die Reproduktion eines in einem in Bewegung gesetzten Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten elektrischen Signals mit Hilfe einer Trägermodulation nach einer Ausführungsform der Erfindung enthält somit eine Laserlichtquelle zum Aussenden eines Laserstrahls, eine Einrichtung zum Aufteilen des Laserstrahls in ein Paar von Laserstrahlen, Mittel zum Fokussieren der Laserstrahlen auf das Aufzeichnungsmedium und Mittel zum Auffangen der Laserstrahlen durch ein Paar von Photodioden, welche somit ein Paar von gebrochenen Lichtstrahlen und ein Paar von nicht gebrochenen Lichtstrahlen auffangen, die durch Brechung der Laserstrahlen am Aufzeichnungsmedium erzeugt wurden und die sich wechselseitig überlappen, so daß dadurch ein Paar von Schwebungssignalen erzeugt wird, und zwar mit einer Schwebungsfrequenz, die gleich ist der Differenz zwischen der Frequenz der gebrochenen Lichtstrahlen und derjenigen der nicht gebrochenen Lichtstrahlen. Es wird daher ein moduliertes Signal, welches in dem aufzeichnungsmedium aufgezeichnet ist, durch die Schwebungssignale mit Hilfe eines Differenzverstärkers reproduziert.

Wie bereits erwähnt, wird bei dem herkömmlichen optischen System zum Auslesen von Daten ein Bild durch einen Schlitz projeziert. Das herkömmliche optische System benötigt daher eine Lichtstrecke, die mehr als zweimal so lang ist als die Lichtstrecke bei dem System nach der Erfindung, wobei die Licht empfangenen Elemente an einer Stelle angeordnet sind, an welcher ein optisches Fouriersches Transformationsbild am Aufzeichnungsmedium erhalten wird, oder in der Frauenhoferschen Brechungszone.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung benötigt demnach keinen optischen Schlitz, um die Menge des Laserlichtes für die Auslesung von Daten einzuschränken. Es ist daher möglich, eine effektive Signalreproduktion bei kleinem Verlust an Laserlicht bei der Auslesung von Daten durchzuführen. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 9.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf einen scheiben- oder plattenförmigen Aufzeichnungsträger,

F i g. 2, 2A und 3 jeweils schematische Darstellungen eines optischen Systems,

F i g. 4 ein Frequenzspektrum eines optischen Mischausgangssignals,

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung einer Ausführungsform,

Fig.6 eine Aufsicht auf einen bei der Vorrichtung gemäß F i g. 5 verwendeten Laserstrahlteiler,

F i g. 7 eine schematische Darstellung einer Lichtdetektoreinrichtung bei der Vorrichtung gemäß F i g. 5,

F i g. 8 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform,

,Fig.9 eine Aufsicht auf eine Strahlteiler- und Strahlabstandeinstelleinrichtung bei der Vorrichtung gemäß F i g. 8,

F i g. 10 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform,

F i g. 11 eine Darstellung zur Erläuterung der Funktion oder Wirkung eines für die Signalwiedergabe von einem magnetischen Aufzeichnungsträger verwendbaren Kalzitkristalls,

0(0 = COS \m_el +

0(f) = COS

Fig. 12A und 12B schematische Darstellungen zur Erläuterung optischer Systeme zur Wiedergabe von Signalen von einem magnetischen Aufzeichnungsträger unter Verwendung eines Übertragungs- oder Durchlaßsystems bzw. eines Reflexionssystems und

Fig. 13 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Darstellung eines optischen (Abtast-)Kopfes zur Verwendung bei der Vorrichtung.

Im folgenden ist ein Fall erläutert, bei dem mittels einer Vorrichtung mit Merkmalen der Erfindung ein ι ο elektrisches Signal von einem scheibenförmigen, sich oder drehenden Aufzeichnungsträger wiedergegeben wird, auf dem das elektrische Signal als Phasenänderung aufgezeichnet ist.

Gemäß Fig. 1 ist ein Aufzeichnungsträger 10 mit r> konzentrischen (oder spiraligen) Signal(aufzeich- _wori_n nungs)spuren 11 versehen. Beim Aufzeichnungsträger 10 ist ein photo- bzw. lichtempfindliches Aufzeichnungs- s(0

material auf ein durchsichtiges Glassubstrat aufgetra- t

gen, und ein elektrisches Signal wird nach einem an sich 20 S(O bekannten Verfahren auf der Signalspur des Aufzeich- ω_€

nungsträgers aufgezeichnet. Beim Auftreffen eines Δω

einfallenden Laserlichtstrahls spricht die Signalspur 11 auf das Frequenzspektrum des Signals an, und sie dient als kompliziertes Beugungsgitter mit verschiedenen 2> Gitter- oder Höhenabständen, wodurch der einfallende Laserstrahl beugbar ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Wiedergabevorrichtung werden zwei Strahlengänge von Laserstrahlen 12, 13 so auf den Aufzeichnungsträger 10 gerichtet, daß sie jo einander auf der Signalspur 11 des Aufzeichnungsträgers unter einem vorbestimmten Winkel kreuzen bzw. schneiden, so daß eine Lichtbeugung jedes Laserstrahls durch den Aufzeichnungsträger 10 dem Licht der 0-ten Ordnung des anderen, durch den Aufzeichnungsträger J^r> 10 hindurchfallenden Laserstrahls überlagert werden kann. Die beiden überlagerten Lichtstrahlen werden über eine Objektivlinse 14 an zwei Lichtfühlerelementen, z. B. Photodioden 15, 16, abgegriffen. Die Beugungslichtstrahlen werden der Dopplerverschiebung einer Lichtfrequenz entsprechend dem Frequenzspektrum eines Aufzeichnungssignals durch die Laser- ν = strahl-Einfallsposition auf der Signalspur 11 des Aufzeichnungsträgers unterworfen. (Die Doppler-Lichterscheinung ist in J. I. P a η k ο ν e, »Optical precesses 45 K = in semiconductors«, Prentice-Hall, Inc, New York 1971, S. 276 beschrieben.) Wenn an den Photodioden ein Mischen des Beugungslichts und des Lichts 0-ter Ordnung vorgenommen wird, kann ein Schwebungsausgangssignal entsprechend der Frequenzkomponente des Aufzeichnungssignals erhalten werden. Das Schwebungsausgangssignal liefert das Wiedergabeausgangssignal des Aufzeichnungssignals. Die Ausgangssignale der beiden Photodioden werden differentiell verstärkt, und ein Wiedergabesignal wird nach Beseitigung von Störkomponenten erhalten.

Das erwähnte Wiedergabeverfahren ist nachstehend theoretisch erläutert φ (χ) =

Als Aufzeichnungssignal sei im folgenden ein FM- bzw. frequenzmoduliertes Signal angenommen, doch werden die gleichen Ergebnisse bei Verwendung eines PM- bzw. phasenmodulierten Signals, eines PPM- bzw. impulsphasenmodulierten Signals, eines PWM- bzw. impulsbreitenmodulierten Signals usw. erzielt Die Abhängigkeit der optischen Größen auf die lotrechten Abstände von der Signalspur sowie ein konstanter Ausdruck und ein konstanter Multiplikator ohne Bedeutung werden aus Gründen der Einfachheit weggelassen, da sie für die Erläuterung des Wiedergabevorgangs unwesentlich sind.

Ein FM-Signal Φ(ί) wird wie folgt ausgedrückt (vgl. H. S. Black, »Modulation Theory«, D. Van Nostrand Company, Inc., New York, 1966, S. 191):

„„/

ein Signal,

die Zeit,

l's(t)du

die Trägerwinkelfrequenz und

eine für die Größe der Abweichung einer

Winkelfrequenz repräsentative Konstante

bedeutet.

Wenn ein FM-Signal Φ(0 auf dem scheibenförmigen Aufzeichnungsträger, auf dem ein Signal als Phasenänderung aufgezeichnet wird, aufgezeichnet ist, bestimmt sich die Amplitudendurchlaßverteilung Φ(χ) der Signal(aufzeichnungs)spur in der Laserstrahl-Einfallsposition durch folgende Gleichung:

worin eine Koordinatenachse mit einem Ursprung

an der Laserstrahl-Einfallsposition, in

einer Richtung tangential zur Signalspur

definiert,

die Tangentialgeschwindigkeit der Signalspur

während der Signalaufzeichnungszeitspanne

und

eine Konstante

bedeutet.

Wenn die Phasenänderung kleiner ist, d. h.

ΚΦ

B)

wird die folgende Näherung erhalten:

Während der Signalwiedergabezeit läßt sich die Amplitudendurchlaßverteilung Φ(χ— vt) in der Laserstrahl-Einfallsposition wie folgt ausdrücken:

Φ(χ-νί) = 1 + ΐΚΦΜ——j.

Substitution des Ausdrucks (1) in Gleichung (4) ergibt Φ (χ- er) = I + iK cos \~k_c χ + <n_c t + I «. S ft -

vorausgesetzt, daß

Angenommen sei, daß zwei Laserstrahlen 12 und 13 unter einem Kreuzungswinkel 2Θ gemäß F i g. 3 auf die Signalspur des Aufzeichnungsträgers auftreffen. Wenn 12a dabei das Licht 0-ter Ordnung des einen Laserstrahls 12 und 126 sowie 12c jeweils Licht erster Ordnung des Laserstrahls 12 bedeuten, während 13a das Licht 0-ter Ordnung des anderen Laserstrahls 13 und 136 sowie 13cjeweils das Beugungslicht erster Ordnung des Laserstrahls 13 bedeuten, wird der genannte Kreuzungswinkel 2Θ so gewählt, daß das Licht 12a 0-ter Ordnung dem ersten Beugungslicht 13/> und das Licht 13a der 0-ten Ordnung dem ersten Beugungslicht 12* überlagert ist. Gemäß F1 g. 3 werden die Laserstrahlen 12a, 12/>, 12c und 13a, 13/), 13c einer optischen Fourierschen Transformation durch eine Linse 14 (Brennweite I) und dann einer Lichtmischung durch zwei Dioden 15 und 16 unterworfen, die in einer Brennebene (Koordinatenachse ^angeordnet sind.

Die Amplitudenverteilungen der einfallenden Laserstrahlen 12 und 13 auf der Spur des Aufzeichnungsträ-)+ —

gers lassen sich als

ψ (λ) =

a {x)

-— a(x)<

"^zw·

a{x)

, _{klt x}

ausdrücken, sofern ein Gaußscher Strahl mit einer Amplitudenverteilung

= ^A ^{e w} (^A =

^flW = ^A ^{e w} (^A = ^{eine Kon}slante)
_{und einem Strahlradius} „,betrachtet wird

2.7 .
'"» ⁼ ~f ^Sln ^ ■

λ = Wellenlänge des Laserstrahls). Infolgedessen lassen sich die Laserstrahlen 12a, 12/>, 12cund 13a, 13/», 13c; die aus Licht 0-ter Ordnung und Beugungslicht bestehen, wie folgt ausdrücken:

'"^lS

H)

+ -^f fl(x) €^i{k°- *-^|x e-'

Der zweite, der dritte, der fünfte und der sechste Ausdruck für das Beugungslicht gemäß F i g. 3 geben die Doppler-Verschiebungen an.

Die Lichtamplitudenverteilung ·φ(ν/λί) an der Brenn-

ebene (optische Fouriersche Transformationsebene) der Linse 14, d. h. an der Lichtaufnahmefläche der Photodioden 15 und 16, läßt sich wie folgt ausdrücken:

^dx

- / +rf.

~ Α—/sin(9\ iK ,,„, Γ , . uk~-k\x = a ( i-j J + — e'""' J a{x) e"¹« ^MA

dx

fli j-7 ) ⁺ ~2~^e J

12

, /, + /sin r-Λ 'r , - ■'

\ '■ S J J

d V

Die Brennebenen der Phoi. idioden 15 und 16 sind an einem Mittelpunkt (r = Oj gleichmäßig geeilt wobei die rechte Haibfläche der Photodiode 15 und die linke Halbfläche der Photodiode 16 entspricht. Das Lichtmischausgangssignal /,(;) der Photodiode 15 entsprich! folgendem:

?l

Γ L /ι· - /sin «\ - . Γ - (ν + /sin W\

^φ J τ τ?-■■; ^{di +} J \--tf-) -Γ J J

a(x)

^a{x)

■■■^s('-,-)e- ·/ ^rx dx

*V'-^S(-; e--,7" dx

d.v

if e'- J

^:V " dxd,]

dxd

ife-'- J ?(l

*e-"»^s(-i) e " i V » dxd,]

?ν« dxd,

0 —oo

TJ « dx)

χ ( Ja(X) e"**- ^ e ' '-^s('-f) e 17^rx dx)

13 14

[Jt'*- Γ / Λ ti / * \ 2.11 \

Λ. I 1 Γ μΑ_λ -t- Il ι \ I.Filr I - ιν j λ

—- I I a(x)e e V : y e / / d.v) χ

χ ( Ja(X) β"⁴-" '·' ^ν e' ' -^s(^f- OeV/ -d.v) d ,·

■ Λ K-\ ?', , Y, /ι-/sin C-A ./ι·+ /sinr-Λ =? ( ' + ~ν) ""-VJdA-+ α( ^- )ä( f- 1 di·

+ — J ο"(.ν) cos 2 k_ex d.v

⁺ ~τ~ j t(.v)cos 12 <',_c! + 2(k_e — k_c)x + 2 I,//

+ KJ a² (χ) sin 1(2 k_e~ k_c) χ + „,_ct + I w S ft - -^) \ iv (9)

Wenn die Bedingung 2 ke = k_c für den Kreuzungswinkel der Laserstrahlen zutrifft, gilt

/ι(ί) =il + —J tj-(.v)d.v+ äi-—T—_f —Y^ay—^~7-—") dr

rs 2 "/*' IS1 Ζ* I S- \ \

+ -T-J <T(x)cosk_cxdx + -- J a-(.ν) cos |-fc_rv + 2<;_et + 2 .1 ,„ s( t- -~\\ d.v (10) + K J a²(χ) sin L,_ct + I r,. s(f - — ■) I d.v

Der erste bis dritte Ausdruck von Gleichung (10) gibt dadurch erhalten, daß ein optisches Mischen zwischer

ein Gleichstrom-Ausgangssignal an, während der vierte 45 dem Licht 12a 0-ter Ordnung und dem Beugungslichi

A usdruck von Gleichung (10) ein Störsignalkomponente 13£> sowie zwischen dem Licht 13a 0-ter Ordnung unc

mit einer Frequenzspektrumsbreite darstellt, die dop- dem Beugungslicht 12i> vorgenommen wird. Fig. 4 zeig'

pelt so groß ist wie diejenige des ursprünglichen schaubildlich das Frequenzspektrum des Lichtmischaus

FM-Signals. Der fünfte Ausdruck von Gleichung (10) gangs(signals) h(t).

stellt den gesuchten Wiedergabeausgang des FM-Si- 50 Das Ausgangssignal h(t) der Photodiode 16 läßt sich

gnals dar. Der Wiedergabeausgang des FM-Signals wird ebenfalls wie folgt bestimmen:

IAt) = Jli>(r/;./)|²dr

-_s j t/M.vlcosA.v.vd.v + , I (r(.v)cos \-k,x + 2 ,.,,; --2 ImSfi- ^Λ V.

- j ■+ j ι V i' /'

- K ι <r (.ν) sin ■ cii + \i;S(t--\ d.v.

*'. ' V ν J I

Ein Vergleich der Gleichungen (10) und (11) zeigt, daß die fünften Ausdrücke der FM-Signal-Wiedergabeausgänge eine Außerphasenbeziehung zueinander besitzen. Durch Feststellung eines Unterschieds zwischen dem Ausgang I\ ft}und dem Ausgang h (tyist es möglich, den

Wiedergabeavisgang des FM-Signals zu verdoppeln und die Gleichstromkomponente des ersten bis dritten Ausdrucks sowie die Störsignalkomponente des vierten Ausdrucks zu beiseitigen. Der Differentialausgang U (t) bestimmt sich wie folgt:

= 2K

Wenn hierbei der Strahldurchmesser 2w des einfallenden Laserstrahlpaars im Vergleich zu der Aufzeichnungs-Mindestwellenlänge des Signals «Sf ~ '„ ) ausreichend klein ist, kann a²(x), wie in der folgenden Gleichung gezeigt, als Deltafunktion angenähert werden, und ein dem FM-Signal getreuer reduzierter Ausgang kann geliefert werden:

/_d(r) = 2 K sin {<„_ct + .imSU)]. (13) -'°

Wie erwähnt, muß der Durchmesser des auf eine Signalspur auftreffenden Laserstrahls im Vergleich zur Aufzeichnung-Mindestwellenlänge des Signals S( - — J ausreichend klein sein, doch braucht er im Vergleich zur Aufzeicnnungswellenlänge des Trägers nicht ausreichend klein zu sein. Da die Aufzeichnungs-Mindestwellenlänge des Signals 5Γ- -Λ üblicherweise um etwa das

Zweifache langer ist als die Aufzeichnungswellenlänge des Trägers, ist es dann, wenn der Laserstrahldurchmesser gegenüber der Aufzeichnungswellenlänge des Trägers zufriedenstellend klein sein muß, möglich, den Laserstrahldurchmesser bei der Vorrichtung um etwa das Zweifache größer auszulegen als beim bisher üblichen Signalwiedergabeverfahren ohne Anwendung des optischen Mischverfahrens. Es wird daher die Brenntiefe des Laserstrahls während der Signalwiedergabezeit verteilhaft vergrößert. Da weiterhin die Gesamtmenge des Lichts 0-ter Ordnung mit dem Beugungslicht an einem Lichtaufnahmelement zur Wiedergabe des Signals gemischt werden kann, kann ein großer Signal-Wiedergabeausgang im Vergleich zu einem Signalwiedergabeverfahren unter Anwendung eines herkömmlichen optischen Mischvorgangs erzielt werden, bei dem der Anteil eines Signallichts durch einen äußerst feinen Schlitz abgegriffen wird. Beim bisher üblichen Verfahren ist ein Lichtfühler- oder -aufnahmoelement am Bildpunkt eines Aufzeichnungsträgers in einem optischen Signalabgreif- oder -detektorpunkt angeordnet. Es ist dagegen ein Lichtaufnahmeelement vorzugsweise an der optischen Fourierschen Transformationsfläche de? Aufzeichnungsmediums bzw. -trägers, d. h. an der Brennebene der Objektivlinse, angeordnet, wobei die Strahlenganglänge vom Aufzeichnungsträger des optischen Signaldetektorsystems zum Lichtaufnahmeelement weniger als die Hälfte der üblicherweise erforderlichen Länge beträgt, woraus sich der Vorteil ergibt, daß das optische Signaldetektorsystern und mithin auch ein optischer Abtast- bzw. Lesekopf kompakt ausgeführt werden kann.

Eine Signalwiedergabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform ist nachstehend anhand von F i g. 5 erläutert. _b-,

In F i g. 5 ist bei 20 ein Aufzeichnungsträger, d. h. eine Scheibe oder Platte von 30,5 cm Durchmesser, aus einem durchsichtigen Glassubstrat dargestellt, das mit (12)

einem Chalkogenid-Glas, etwa As—Se—S—Ge-Glas, besprüht ist Ein frequenzmoduliertes Signal mit einer Wellenform einer Tonhöhe von etwa 1 μπι ist in einer Anzahl konzentrischer Spuren 21 auf dem Chalkogenid-Glas aufgezeichnet

Der Abstand zwischen den einzelnen Signalspuren beträgt 2,5 μπι. Auf diese Weise kann eine Reproduktion, d. h. Wiedergabe, und erforderlichenfalls ein Umschreiben mittels Laserstrahlbestrahlung nach einer an sich bekannten Technik erfolgen. Der scheibenförmige Aufzeichnungsträger wird durch einen Motor 22 mit einer Drehzahl von 1800 U/min um eine lotrechte Achse in Drehung versetzt Als Laserstrahlquelle wird ein He—Ne-Gaslaser 23 verwendet. Ein Laserstrahl 24 wird an einem Laserstrahlteiler 25 in zwei Strahlen 24a und 246 aufgeteilt, die ihrerseits zu einem ersten Strahlengangumlenkspiegel 26 geführt werden, durch den ihre optischen Achsen bzw. Strahlengänge modifiziert werden. Die so modifizierten Laserstrahlen 24a und 246 treten durch eine erste Kondensor- bzw. Sammellinse 27 und eine zweite Sammellinse 28 hindurch, um dann auf einen zweiten Strahlengang-Umlenkspiegel 29 aufzutreffen. Die beiden konvergenten bzw. Sammellinsen 27 und 28 bilden ein teleskopisches: optisches System, bei dem Brennpunkt und Strahlengang, d.h. optische Achse, miteinander fluchten. Die Linse 27 ist eine sogenannte Variolinse, deren Brennweite veränderlich ist.

Die durch den Spiegel 29 umgelenkten Laserstrahlen 24a und 246 treffen auf einen Abtastkopf 30 auf, um eint; vorbestimmte Signalwiedergabe zu erzielen. Der Abtastkopf 30 weist an der Unterseite der Aufzeichnungsplatte 20 einen Umlenkspiegel 31 auf, der durch eine piezoelektrische Vorrichtung oder ein Galvanometer um eine waagerechte Achse schwenkbar ist und welcher die vom Umlenkspiegel 29 kommenden Laserstrahlen 24a und 246 in Radialrichtung des Aufzeichnungsträgers 20 umlenkt. Außerdem läßt eine Sammellinse 32 mit kurzer Brennweite die Laserstrahlen 24a und 246 vom Umlenkspiegel 31 unter einem vorbestimmten Winkel auf die Signalspur des Aufzeichnungsträgers fallen, so daß sie fokussiert werden. Der Abtastkopf 30 weist weiterhin eine über der Scheibe bzw. Bildplatte 20 angeordnete Sammellinse 33 kurzer Brennweite, die zwei Überlagerungslichtstrahlen aufnimmt, welche aus dem durch ein Aufzeichnungssignal auf dem Aufzeichnungsträger hindurchgefallenen Licht 0-ter Ordnung und dem Beugungslicht bestehen, sowie zwei Photodioden 34,35 auf, die an der Brennebene der Linse 33 liegen und dabei die beiden überlagerten, durch die Linse gebündelten Lichtstrahlen aufnehmen.

Der die verschiedenen Bauteile 31—35 enthaltende Abtastkopf 30 ist in Radialrichtung der Scheibe 20 durch eine Positioniereinrichtung 36 verstellbar, die aus einem Linearmotormechanismus, etwa einer Magnetkopf-Positioniereinrichtung einer an sich bekannten Magnetplattenvorrichtting besteht und welche die Signalspuren

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auf der Scheibe 20 sequentiell abtastet und abgreift In Fig.5 ist bei 37 eine Signalspur-Zugriffssteuerung angedeutet, weiche die Positioniereinrichtung 36 und den Umlenkspiegel 31 zu steuern vermag, um das durch die Sammellinse 32 auf die Aufzeichnungsfläche der Scheibe 20 gebündelte Laserstrahlpaar selektiv auf die gewünschte Signalspur der Scheibe 20 fallen zu lassen. Die Brennweite der Variolinse 27 im optischen Teleskopsystem wird durch einen Stelltrieb 38 eingestellt, so daß der Abstand zwischen den Laserstrahlen 24a und 24b sowie der Laserstrahldurchmesser justierbar sind. Die Aufzeichnungswellenlänge 2πνΙω_ο variiert entsprechend der Position einer Signalspur, da bei verschiedenen Spurpositionen, d. h. bei verschiedenen Radien der Signalspuren, die Tangentialgeschwindigkeit mit dem Spurradius variiert Aus diesem Grund werden Adressendaten der herauszugreifenden Signalspur von der Spur-Zugriffssteuerung 37 zum Variolinsen-Stelltrieb 38 geliefert um die Variolinse 27 mechanisch zu verstellen und dadurch ihre Brennweite auf den richtigen Wert einzustellen, wodurch die Vergrößerung des optischen Teleskopsystems auf einen richtigen Wert eingestellt wird und der Abstand zwischen den Laserstrahlen 24a und 246 sowie der Strahldurchmesser justiert werden, mit dem Ergebnis, daß bei jeder Spur der Kreuzungswinkel 2Θ des Laserstrahlpaars auf der Signalspur der Scheibe 20 auf 2A59 = k_a d. h. 2 sin θ = Y^- eingestellt wird. Als Variolinsenmechanismus und zugeordnete Steuereinrichtung können die üblicherweise bei (Film-)Kameras und Fernsehkameras verwendeten Einrichtungen benutzt werden. Die beiden überlagerten, von den beiden Photodioden 34 und 35 empfangenen Lichtstrahlen werden durch die Photodioden 34 und 35 zu Schwebungssignalen umgewandelt, die J5 ihrerseits einem Differentialverstärker 39 zugeführt werden, durch den eine Differenz zwischen den beiden Signalen gebildet wird. Das Differenzsignal wird einem Begrenzer 40 zugeführt an dem die Signalamplitude auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird. Sodann wird das Ausgangssignal des Begrenzers 40 an einem Diskriminator zur Erzielung eines Wiedergabeausgangssignals diskriminiert.

Der Laserstrahlteiler 25 kann eine beliebige Bauart besitzen, doch wird bei der dargestellten Ausführungsform vorzugsweise ein Strahlteiler 25 der Art gemäß Fig.6 verwendet. Der Strahlteiler 25 ist dadurch gebildet, daß ein aus einem aufgedampften Ag- oder Al-Film bestehender halbdurchlässiger bzw. Halbspiegel 25c zwischen den Grund- bzw. Bodenflächen von zwei 45° -Prismen angeordnet ist. Wenn der Laserstrahl von der Lichtquelle parallel zur Bodenfläche des Prismas in eines der 45° -Prismen einfällt, wird er gebrochen und zum Halbspiegel 25c abgelenkt, an welchem der Laserstrahl halb reflektiert und halb durchgelassen wird. Der reflektierte Strahl(teil) 24i> tritt über das Prisma 25a nach außen aus, während der durchgelassene Strahl 24a über das andere Prisma 25b nach außen austritt. Infolgedessen wird ein einziger Laserstrahl 24 in zwei parallel zueinander verlaufende Laserstrahlen 24a und 240 aufgeteilt. Als anderer Laserstrahlteiler kann beispielsweise ein Halbspiegel und ein Beugungsgitter benutzt werden. Im Fall eines Beugungsgitters wird ein Laserstrahlpaar z. B. durch gebeugtes und ungebeugtes Licht, im Fall eines M Durchlaß-Beugungsgitters durch durchgelassenes Licht der 0-ten Ordnung und im Fall eines Reflexions-Beugungsgitters durch Spiegelreflexionslicht erhalten. Bei Verwendung eines nach Holographietechnik hergestellten holographischen Beugungsgitters mit zwei Arten von Beugungsgittern unterschiedlicher Steigung können zwei Beugungs-Lichtstrahlen erster Ordnung mit unterschiedlichem Beugungswinkel geliefert werden, die dann als Laserstrahlpaar benutzt werden können. Da die Funktion der Photodioden 34 und 35 des Abtastkopfes 30 vorher erläutert worden ist kann auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden. Die Konstruktion der Photodioden 34 und 35 geht aus F i g. 7 hervor.

Fig.8 zeigt eine andere optische Reproduktionsbzw. Wiedergabevorrichtung gemäß einer abgewandelten Ausfuhrungsform, bei welcher den vorher beschriebenen Teilen entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und daher nicht näher erläutert sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.8 wird der Durchmesser eines Laserstrahls durch eine Variolinse 27 justiert während der Abstand zwischen zwei Laserstrahlen durch einen feststehenden Spiegel 42, einen beweglichen Spiegel 43 und einen Strahlteiler 25 einstellbar ist Da bei dieser Ausführungsform der Strahlteiler 25 nicht zwischen einer Laserlichtquelle 23 und einem ersten Umlenkspiegel 26 angeordnet ist wird der Laserstrahl nach dem Durchgang durch ein optisches Teleskopsystem in zwei Strahlen aufgeteilt Bei 44 ist ein Stelltrieb für den bewegbaren Spiegel angedeutet dem Signalspurdaten über eine Signalspur-Zugriffssteuerung 37 zuführbar sind und welcher den bewegbaren Spiegel 43 entsprechend den Adressendaten verschiebt

Gemäß Fig.9 weist eine Strahlteiler-Steuereinheit einen feststehenden Spiegel zum lotrechten Reflektieren eines einfallenden Lichtstrahls und einen bewegbaren Spiegel 43 auf, welcher den reflektierten Lichtstrahl senkrecht zu einem Strahlteiler 25 ablenkt und mit dem der Abstand zwischen den beiden Strahlen 24a, 24b durch Verschieben des bewegbaren Spiegels 43 auf die durch die Pfeile angedeutete Weise senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl einstellbar ist.

F i g. 10 zeigt eine Ausführungsform der Wiedergabevorrichtung, bei der eine Beugungsgitterplatte als Strahlteiler vorgesehen ist Dabei sind den Teilen von Fig.5 entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet.

Zwischen einer Variolinse 27 und einer feststehenden Linse 28 ist eine Beugungsgitterplatte 15 angeordnet die einen Laserstrahl 24, dessen Durchmesser durch die Variolinse 27 justierbar ist in zwei Strahlen 24a und 24Z> unterteilt und diese Strahlen zu einer feststehenden Linse 28 weiterleitet. Die Beugungsgitterplatte 25 weist eine Anzahl von in einer Reihe angeordneten Beugungsgittern mit jeweils geringfügig unterschiedlichem Gitterabstand auf, und sie ist durch eine Antriebseinrichtung bzw. einen Stelltrieb entsprechend den Adressendaten der Signalspur waagerecht verschiebbar, um ein Beugungsgitter mit einem gewünschten Gitterabstand in eine Laserstrahl-Einfallsposition zu bringen, wodurch der Einfalls-Kreuzungswinkel zweier Laserstrahlen 24a, 246, die durch das Beugungsgitter durch Regelung des Beugungswinkels erzeugt wurden, auf einem Aufzeichnungsträger auf einen Sollwert einstellbar ist.

Da bei den beschriebenen Ausführungsformen ein Signal als Phasenänderung infolge der Änderung des Brechungsindex, der Unebenheit des Aufzeichnungsträgers u.dgl. auf letzterem aufgezeichnet ist, wird die

Polarisationsebene des einfallenden Lichtstrahls nicht gedreht Falls jedoch ein magnetischer Dünnfilm als magnetisches Aufzeichnungsmedium benutzt wird, d. h. eine Wiedergabe über einen Aufzeichnungsträger erfolgt, bei dem das Signal als Phasengir.er in Form eines Magnetisierungsschemas aufgezeichnet ist, bewirkt der Aufzeichnungsträger eine Drehung der Polarisationsebene des ersten Beugungslichts über einen Winkel von 90", so daß das Licht 0-ter Ordnung und das Beugungslicht senkrecht zueinander stehende PolarisatioKscbenen besitzen. Diese Erscheinung ist beschrieben in einem Artikel von H. M. H a s k a 1, »Polarization and Efficiency in Magnetic Holography«, IEEE Transaction on Magnetics, Band Mag-6, Nr. 3, S. 542—545, September 1970.

Die Vorrichtung erlaubt ein optisches Mischen des Lichts 0-ter Ordnung des einen von zwei zum Aufzeichnungsträger hin gebündelten Laserstrahls mit dem Beugungslicht des anderen Laserstrahls, wobei die Richtungen beider Polarisationsebenen aer Strahlen miteinander koinzidieren müssen. Wenn daher als Magnetfilm ein magnetischer Dünnfilm verwendet wird, müssen die Polarisationsebenen der beiden auf den Aufzeichnungsträger auftreffenden Laserstrahlen einander unter einem rechten Winkel kreuzen. Aus diesem Grund kann gemäß F i g. 11 ein Kalzitkristall als Strahlteiler verwendet werden, um die Polarisationsebenen der beiden Strahlen einander unter einem rechten Winkel kreuzen oder schneiden zu lassen. Die Wirkungsweise des Kalzitkristalls ist bekannt, z. B. durch F. A. J e η k i η s und H. E. W h i t e, »Fundamentals of Optics«, McGraw Hill Book CoI, New York, 1957, S. 499. In Fig. 11 sind ein Kalzitkristall 25, ein einfallender Laserstrahl 24, dessen Polarisationsebene unter einem Winkel von 45° gegenüber der Zeichnungsebene verläuft, ein lotrecht polarisierter Lichtstrahl 24a (Normallichtstrahl) und ein waagerecht polarisierter Lichtstrahl 25b (Sonderlichtstrahl) dargestellt. Das Rochon-Prisma und das Wollaston-Prisma erfüllen dieselbe Aufgabe.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Aufzeichnungsmedium jeweils lichtdurchlässig. Obgleich vorstehend das optische Mischen des Beugungslichts erster Ordnung und des durchgelassenen Lichts 0-ter Ordnung beschrieben ist, gilt das gleiche für einen reflektierenden Aufzeichnungsträger. Genauer gesagt, entspricht das vom durchlässigen Aufzeichnungsträger durchgelassene Licht 0-ter Ordnung dem Spiegeireflexionslicht von einem reflektierenden Aufzeichnungsträger, wobei dieses Reflexionslicht ^r>o des einen der beiden einfallenden Laserstrahlen dem Beugungslicht erster Ordnung des anderen Strahls überlagert und ein optisches Vermischen auf einem Lichtaufnahmeelement erreicht wird. Der Unterschied zwischen dem durchlässigen und dem reflektierenden Aufzeichnungsträger ergibt sich lediglich aus der Form eines optischen Systems, speziell eines optischen Abtastkopfes. Beim durchlässigen Aufzeichnungsträger wird der aus ungebeugtem Licht und dem Beugungslicht erster Ordnung bestehende, überlagerte Lese-Laserstrahl in die gleiche Richtung gerichtet, wie der einfallende Laserstrahl, während der überlagerte Lese-Laserstrahl beim reflektierenden Aufzeichnungsträger entgegengesetzt zum einfallenden Laserstrahl gebildet wird. Aus diesem Grund besitzt der optische Abtastkopf einen etwas unterschiedlichen Aufbau.

Die F i g. 12A und 12B veranschaulichen die Verwendung eines magnetischen Dünnfilms, etwa eines Mn-Bi- und Gd-Co-Films, als Aufzeichnungsträger. Die Fig. 12A und 12B zeigen dabei eine Durchlaß-Signalwiedergabe unter Ausnutzung des Faradayschen Effekts bzw. eine Reflexion-Signalwiedergabe unter Ausnutzung des Kerrschen Effekts. Da sich bei dem genannten magnetischen Dünnfilm die Polarisationsebenen der einfallenden Laserstrahlen 24a und 24b sowie der nicht gebeugten Strahlen 12a und 13a unter einem rechten Winkel zu denen des Beugungslichts 12b und 13b erster Ordnung kreuzen, müssen zwei Laserstrahlen 24a, 24b verwendet werden, deren Polarisationsebenen einander unter einem rechten Winkel kreuzen oder schneiden. In den Fig. 12A und 12B sind die Laserstrahlen, deren Polarisationsebenen einander unter einem rechten Winkel kreuzen, mit den Symbolen » — « und » + « bezeichnet

Fig. 13 veranschaulicht schematisch ein Beispiel für einen optischen Abtastkopf für die Verwendung eines Reflexions-Aufzeichnungsträgers oder -mediums. Mit Ausnahme des optischen Abtastkopfes kann der Rest des optischen Systems und der offenbarten Wiedergabeschaltung auf ähnliche Weise wie vorher benutzt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Aufzeichnungsträger 20 in Form eines scheiben- oder plattenförmigen, nicht durchsichtigen, mit einem magnetischen Dünnfilm belegten Substrats verwendet, wobei an der Unterseite des Aufzeichnungsträgers 20 eine Signal(aufzeichnungs)spur 21 vorgesehen ist. Ein unter dem Aufzeichnungsträger 20 angeordneter optischer Abtastkopf 30 ist auf einem Sockel 51 montiert, der längs Schienen 52 verschiebbar ist, die in Radialrichtung des Aufzeichnungsträgers verlaufen. Der Sockel 51 ist dabei mittels einer Posotioniereinrichtung längs der Schienen 52 verfahrbar. Der Abtastkopf 30 weist eine im Oberteil eines Zylinders 50 angeordnete Sammellinse 33, einen unter letzterer schwenkbar gelagerten halbdurchlässigen bzw. Halbspiegel 53 und zwei Photodioden 34 und 35 auf. In F i g. 13 ist bei 39 ein durch einen integrierten Schaltkreis gebildeter Differentialverstärker angedeutet.

Beim Abtastkopf 30 treffen zwei einfallende Lichtstrahlen 24a, 24b auf den Halbspiegel 53 auf, von welchem sie nach oben geworfen und durch die Sammellinse 33 auf die Signalspur 21 gebündelt werden. Hierbei werden die Lichtstrahlen 24a und 24b an der Signalspur 21 reflektiert und gleichzeitig gebeugt. Die reflektierten und gebeugten Lichtstrahlen werden durch die Linse 33 und den Halbspiegel zurückgeworfen und an den Photodioden 34 und 35 abgetastet, wodurch auf ähnliche Weise wie vorher ein Wiedergabesignal erhalten wird. Zu beachten ist, daß der Halbspiegel 53 durch ein piezoelektrisches Element oder ein Galvanometer in kleinsten Schritten schwenkbar ist.

Obgleich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eine drehbare Scheibe oder Platte als Aufzeichnungsträger benutzt wird, sind Form und Bewegungsart der Vorrichtung nicht darauf beschränkt, da auch ein anderer Aufzeichnungsträger, etwa ein laufendes Aufzeichnungsband, in Bewegung versetz! und abgetastet werden kann.

Hier/u 7 Blatt /.ciclinuimcn

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Wiedergabe von auf einem sich bewegenden Aufzeichnungsträger als optische Phasenänderung nach dem Trägermodulationsverfahren aufgezeichneten elektrischen Signalen, mit einer Laserlichtquelle zur Bildung eines Laser-Lichtstrahls, einem Strahlteiler zur Aufteilung des Laser-Lichtstrahls in zwei Laser-Lichtstrahlen, mit einem Sammelelement zum Fokussieren der beiden Laser-Lichtstrahlen auf dem Aufzeichnungsträger und mit einer Wiedergabeeinrichtung, die eine Photodetektorvorrichtung enthält, wobei die Photodetektorvorrichtung das durch den Aufzeichnungsträger beeinflußte Laserlicht empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektorvorrichtung aus einem Paar von Photodetektoren (15, 16) besteht, die jeweils ein Paar von überlagerten Beuguiigslichtstrahlen empfangen, daß jedes Paar der überlagerten Beugungslichtstrahlen aus Licht besteht, welches durch den Aufzeichnungsträger gebeugt wurde, und aus Licht, welches nicht durch den Aufzeichnungsträger gebeugt wurde, so daß aus den gebeugten Lichtstrahlen und den nicht gebeugten Lichtstrahlen in jedem Photodetektor ein Schwebungssignal erzeugt wird, und daß ein Differentialverstärker (39) vorgesehen ist, dem die beiden Schwebungssignale der Photodetektoren (15, 16) an seinen Eingängen zugeführt werden und an dessen Ausgang das Wiedergabesignal entsteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger (10) durchsichtig bzw. transparent ist und das einfallende Laserstrahlenpaar durchläßt und daß das Sammelelement (14) und die Photodetektorvorrichtung (15, 16) jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Aufzeichnungsträgers (10) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger (20) ein nicht durchlässiger Körper ist, welcher die auftreffenden Laserstrahlen reflektiert, und daß das Sammelelement (33) und die Photodetektorvorrichtung (34,35) auf derselben Seite des Aufzeichnungsträgers (20) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Teleskopsystem mit einem ortsfesten Sammellelement (33) und einem eine variable Brennweite besitzenden Sammelelement (27) vorgesehen und zwischen der Laserlichtstrahlquelle (23) und dem Sammelelement (33) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler zwei rechtwinkelige, gleichseitige Prismen (25a, 25b), deren Boden- bzw. Grundflächen einander zugewandt sind, und einen zwischen die Prismen-Grundflächen eingefügten halbdurchlässigen Spiegel (25c^ aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein ortsfester Reflektor (26) zum Reflektieren des von der Laserlichtquelle (23) kommenden Laserstrahls unter einem Winkel von 90° und ein bewegbarer Reflektor (31) vorgesehen sind, der den vom ortsfesten Reflektor zurückgeworfenen Laserstrahl zwecks Führung desselben zum Strahlteiler unter einem Winkel von 90° reflektiert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler eine zwischen das

ortsfeste Sammelelement (28, 32) und das eine variable Brennweite besitzende Sammelelement (27) des optischen Teleskopsystems eingefügte Beugungsgitterplatte (25) mit einer Anzahl von Beugungsgittern unterschiedlicher Gitterabstände, die in einer Reihe angeordnet und längs dieser Reihe bewegbar sind, aufweist

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Photodetektoren aus einem Photodiodenpaar bestehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein bewegbarer optischer Kopf (30,50) vorgesehen ist, der mit dem Sammelelement (23) und der Photodetektorvorrichtung (34,35) versehen ist