DK141109B - Registreringsbærer, hvorpå et fjernsynssignal er registreret, samt apparat til aflæsning af en sådan registreringsbærer. - Google Patents

Description

(f^) (11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 141109 DANMARK (Bi) Int el.3 H 04 « 5/76 UMIN ΙνΙΜΠ lx H 04 N 5/91 (21) Ane#gnlng nr. 441 6/75 i22> Indleveret den JQ. ββρ. I975 1¾¾ (23) Ubedeg 30. &ep. 1975 \/ (44) Artseg ningen fremlagt og fremiaeggeteeeekrfftetoffentliggjortden 14. 'j8fl. 198©

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

2. okt. 1974, 7413044, NL

(71) N.V. PHILIPS1 GLOEILAMPENPABRIEKEN, Emmaaingel 29, Eindhoven, NL.

(72) Opfinder: Josephus Johannes Maria Braat, Eramaslngel, Eindhoven, NL.

(74) Fuldmægtig under eagene behandling:

Internationalt Patent-Bureau.

(64) Regis trerings bærer, hvorpå et fjernsyns signal er registreret/ samt -apparat til aflæsning af en sådan registreringsbærer.

Opfindelsen angår en registreringsbærer, hvorpå et fjernsyns-signal er registreret i en informationsstruktur af sporvis artange-rerede områder vekslende med mellemområder, hvilken struktur kan af-læses ved hjælp af optisk stråling, hvor områderne influerer på et aflæsestrålebundt på anden måde end mellemområderne, og hvor f jem-synssignalet indeholder en første bærebølge, scan er frekvensmoduleret med luminansinformationen, og andre bærebølger, som er moduleret med andre informationer, f.eks, krominans- og lydinformation. Opfindelsen angår også et apparat til aflæsning af en sådan registrerings-bærer .

I tilfælde af et farvefjernsynssignal ©r de "andre" informationer krominans- og lydinformationer, hvor lyden kan være moduleret 1 1 Al 109 2 på en, to eller endog fire bærebølger. I det enkleste tilfælde er fjernsynssignalet et sort-hvidt signal, og lyden er moduleret på én bærebølge. Den sporformede struktur kan bestå af et spiralformet spor, som strækker sig over en mængde omdrejninger på registreringsbæreren, men kan også bestå af en mængde koncentriske spor.

I "Philips' Technical Review", 33, nr. 7, side 181-185 er beskrevet en rund pladeformet registreringsbærer, hvor luminansinformationen og krominans- og lydinformationen er indeholdt i ét optisk aflæseligt spor i binær kode. Informationssporet indeholder en mængde fordybninger, som er presset ind i overfladen af registreringsbæreren. Luminansinformationen er indeholdt i den rumlige frekvens, eller tætheden, af fordybningerne, medens krominans- og lydinformationen er registreret som en modulation af længderne af fordybningerne, en såkaldt "duty cycle"-modulation eller impulsforholdsmodulation.

Ved indspilning på den kendte registreringsbærer intensitetsmoduleres et skrivestrålebundt ved hjælp af for eksempel en elektro-optisk modulator, der tilføres et firkantformet signal i overensstemmelse med den information, som skal indspilles. Når det firkantformede signal sammensættes elektronisk ud fra luminansinformationen og krominans- og lydinformationen, kræves der begrænsninger i signalet, hvorved der tilvejebringes højere harmoniske. Hvis al informationen er indeholdt i længderne af områderne og af mellemområderne, kan dette resultere i blandingsprodukter fra den første og de andre bærebølger under aflæsningen. Sådanne blandingsprodukter er uønskede.

Hvis et blandingsprodukt optræder i frekvensbåndet for den modulerede første bærebølge, giver dette anledning til interferens, såkaldt moiré, i luminanssignalet, som aflæses fra registreringsbæreren og gengives. Tilsvarende vil et blandingsprodukt med en frekvens inden for frekvensbåndene for de modulerede andre bærebølger resultere i forstyrrelser i for eksempel krominanssignalet, der aflæses fra registreringsbæreren og gengives. Hvilke blandingsprodukter, der opstår, og den forstyrrende virkning af disse produkter afhænger dels af valget af bærefrekvenser, dels af den fotokemiske proces og de signalbehandlende kredsløb, der anvendes under indspilningen.

Opfindelsen går ud på at overføre et fjernsynssignal ved hjælp af en registreringsbærer, hvor optræden af blandingsprodukter af luminans informationen og de andre informationer er gjort så lille som mulig. I denne hensigt er en registreringsbærer ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at sporene iinfoimationsstrukturens plan udviseren sinusformet svingning, og ved at kun den første bærebølge bestemmer den rum- 3 141109 lige frekvens af områderne, mådens de øvrige bærebølger bestemmer variationen i svingningen af sporene, og svingningsamplituderi er'‘V*1-1' sentligt mindre end perioden i sporstrukturen i retning på tværs af den retning, hvori sporene aflæses, og frekvensen af den første bærebølge er i det mindste to gange så høj som frekvensen af de andre bærebølger. Ved en svingning forstås en oscillation, som beståt af sinusformede udsving, hvis frekvens og/eller amplitude varierer låri§é 1 et spor. · '; i

Ved hjælp af en aflæsemetode, som vil blive beskrevet i det følgende, kan den informatiori, sofit er Indeholdt i den rumlige frekvens af områderne, detekteres særskilt fra deri information, som er inde-holdt i svingningen af sporene. Der er tilnaariSelsesvis ingen veksel-*1 virkning mellem informationsbåndene. Ved anveridelsé af en registre- ' ringsbærer ifølge opfindelsen kan der opnås et system til overføring af fjernsynssignaler med to tilnærmelsesvis uafhængige optiske kåria-ler. Den væsentligste fordel ved dette er, at frekvensbåndene ‘og sigii; nalerne, der er registreret i de nævnte kanaler, kan overlappe Kiri- * · anden. · i ^

Et apparat til aflæsning af en registreringsbærer iføige^pfin-delsen, hvilket apparat indeholder en strålekilde og et objektivs^-'!-stem til at føre strålingen fra strålekilden via registreririgslbærétéå^ til et strålingsfølsomt inf ormat ionsdetektor Sy’éteto, der omdanner :d!eiivr^ fra strålekilden kommende og med informationsstrukturen moduleréde ^ stråling til et elektrisk signal, er ifølge opfindelsen ejendommeligt’ ved, at informationsdetektorsystemet består af fire strålingsfølsomtoé ‘ detektorer, der er anbragt i den effektive Udgangspupil frå objektiv-^ systemet, idet detektorerne er anbragt i fire forskellige kvadranter ‘ af et imaginært x-y-koordinatsystem gennem centret åf udgangspupilléri, hvor x-aksen effektivt er beliggende i længderetningen af sporene,- 3g’: y-aksen er effektivt beliggende i tværretningen af sporene. >;-

Ved "effektivt" beliggende i længderetningen og tværretningen' : af sporene forstås, at ved projektion via det optiske system af detektorerne ind på registrerlngsbærerens informationsplan vil et sæt detektorer antage forskellige positioner set i længderetningen og i tværretningen af Spdréhe.

Den "effektive" udgangspupil fra objektivsystemet er den faktiske udgangspupil af systemet, hvis denne pupil er let tilgængelig; Den effektive udgangspupil kan også udgøres af et billede dannet af éri feltlinse eller af et skyggebillede af den faktiske pupil, hvis dehrie er vanskelig tilgængelig.

En foretrukken udførelsesform for et aflæsespparat ifølge opfin- 4 141109 delsen, hvilket apparat er særlig egnet til aflæsning af en registreringsbærer, hvis områder frembringer en forskel i den optiske vejlængde for aflæsestrålebundtet på tilnærmelsesvis et ulige multiplum af en kvart bølgelængde af den ved aflæsningen anvendte stråling, er ejendommelig ved, at udgangsklemmerne fra detektorerne, som er anbragt i førsta og anden kvadrant, er forbundet til et første summe-ringsled, medens udgangsklemmerne af detektorerne, som er anbragt i tredje og i fjerde kvadrant, er ført til et andet summeringsled,hvilke første og andet summeringsled er forbundet til en differensforstærker, på hvis udgang informationen fra de modulerede andre bærebølger er til rådighed, hvorhos udgangsklemmerne fra detektorerne, som er anbragt i første og i fjerde kvadrant, er forbundet til et tredje summeringsled, og udgangsklemmerne fra detektorerne, som er anbragt i anden og i tredje kvadrant, er ført til et fjerde summeringsled, hvilke tredje og fjerde summeringsled er forbundet til en forstærker, på hvis udgang informationen fra den modulerede første bærebølge er til rådighed.

Det skal bemærkes, at det i det tyske fremlæggelsesskrift nr· 2,342,906 er foreslået at anvende fire detektorer i et apparat til aflæsning af en optisk informationsstruktur. I det kendte apparat består informationsdetektorsystemet imidlertid af kun to detektorer, hvilke detektorer anvendes til at aflæse informationen, som er indeholdt i den rumlige frekvens af områderne. De to andre detektorer an-vendes til detektering af centreringsgraden for aflæsepletten i forhold til et spor, der skal aflæses. Systemet til overføring af et fjernsynssignal ved hjælp af en registreringsbærer ifølge opfindelsen afviger fra det, der er beskrevet i den nævnte tyske patentansøgning ved, at fjernsynsinformationen også findes i en retning på tværs af spprretningen.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til den skematiske tegning, hvor fdg, 1 viser en del af en rund pladeformet registreringsbærer, fig. 2 en del af et spor i en informationsstruktur ifølge opfindelsen i stor forstørrelse, fig, 3 en udførélsesform for et apparat til aflæsning af en registreringsbærer ifølge opfindelsen, fig, 4 et detektorsystem til brug i apparatet, fig. 5 et eksempel på signalbehandlingen i apparatet, fig, 6fllb og fig, 13-15d figurer til illustration af aflæsemekanismen, og 5 141109 fig. 12 en kurve over amplituden af det detekterede signal som en funktion af forskellen i optisk vejlængde forårsaget af et svingende spor.

Fig. 1 viser en del af en rund, pladeforraet registreringsbærer 1, hvorpå et fjernsynssignal, f.eks. et farvefjernsynssignal, er registreret. Registreringsbæreren er forsynet med en mængde spor 2 vekslende med spormellemrum 3. I en informationsstruktur ifølge opfindelsen svinger sporene i forhold til en middelposition, således som det vil ses af fig. 2, som stærkt forstørret viser en lille del af et spor. Den punkterede linje 6 repræsenterer middelpositionen af spormidten taget over en stor sporlængde. For de i fig. 1 viste spor er de tilsvarende linjer 6 koncentriske eller også næsten koncentriske, hvis der er tale om et spiralformet spor. Den lokale periode af svingningen er betegnet P2· Denne periode er bestemt af kro-minans- og lydinformationen i tilfælde af et farvefjernsynssignal og ! varierer følgelig langs et spor. Sporet består af en mængde områder 4 vekslende med mellemområder 5. Den lokale periode af områderne er betegnet P^. Denne periode er bestemt af luminansinfonnationen i farvefjernsynssignalet. Perioden P2 er tilnærmelsesvis tre gange så stor som perioden P^. I fig. 2 er amplituden af svingningen vist overdrevet. I virkeligheden er denne amplitude lille i forhold til perioden i sporstrukturen i tværretningen af sporet, idet denne amplitude for eksempel kan være 1/10 af denne periode.

Sporstrukturen, der er vist i fig. 1 og 2, kan anses som et todimensionalt gitter, som ved diffraktion bøjer den for aflæsningen benyttede stråling i flere retninger. Da diffraktionen, som forårsages af svingningerne af sporene, finder sted i andre retninger end den diffraktion, som forårsages af overgangene mellem områderne og mellemområderne, kan den information, som indeholdes i svingningerne, aflæses uafhængigt af informationen, der er indeholdt i de nævnte overgange, idet der anvendes et passende detektorarrangement.

Som vist i fig. 2 kan krominans- og lydinformationen være indeholdt i den rumlige frekvens af svingningen. Det er imidlertid også muligt at registrere krominans- og lydinformationen i en amplitudemodulation af en svingning med konstant periode. Desuden er det muligt at modulere svingningen af sporene både i frekvens og i amplitude, hvor krominansinformationen for eksempel er registreret i den rumlige frekvens af svingningen, og lydinformationen er registreret i amplituden af svingningen.

Informationsstrukturen er fortrinsvis en fasestruktur, dvs. at 141109 6 fasen af et aflæsestrålebundt ændres af denne. Områderne er for eksempel anbragt i en anden dybde i registreringsbæreren end mellemområderne og spormellemrummene. Registreringsbæreren kan være strålingsreflekterende eller strålingstransmitterende. For tilfredsstillende aflæsning af en fasestruktur skal forskellen mellem planen for områderne og planen for mellemområderne være en sådan, at strålingen, som har passeret et område, eller som er reflekteret af et område, gennemløber en optisk vejlængde, som er tilnærmelsesvis (2n + 1) A/4 kortere eller længere end den optiske vejlængde, som gennemløbes af strålingen, der har passeret igennem eller reflekteres fra et mellemområde. I denne henseende er den optiske vejlængde produktet af den faktiske vejlængde og brydningsindeks for det medium, hvori strålingen forløber. Λ er bølgelængden af den ved aflæsningen anvendte stråling, og η = O, 1, 2,.... For en registreringsbærer med en reflekterende informationsstruktur, som støder op til luft, skal afstanden mellem planen for områderne og planen for mellemområderne f.eks. være tilnærmelsesvis (2n + 1) X/8.

Fig. 3 viser en udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen til aflæsning af en reflekterende registreringsbærer. En strålekilde 11, f.eks. en laser, udsender et strålebundt 12. Dette bundt fokuseres på informationsplanen 7 af registreringsbæreren 1 ved hjælp af et opjektivsystem, som er repræsenteret skematisk med en enkelt linse L^. Registreringsbæreren er vist i radialt snit. Sporene er betegnet 2. Strålebundtet, som reflekteres af registreringsbæreren og er moduleret af informationsstrukturen, går gennem objektivet for anden gang og reflekteres derefter, f.eks. ved hjælp af et halvgennemsigtigt spejl 13, mod et skematisk vist, strålingsfølsomt informationsdetektorsystem 14. Udgangsklemmerne fra dette system er forbundet til et elektronisk kredsløb 19, hvori signalerne fra detektorerne adderes og subtraheres på nærmere angiven måde. De resulterende signaler afkodes derefter.

Ifølge opfindelsen er detektorsystemet 14 anbragt i planen for den effektive udgangspupil fra objektivsystemet L·^. Denne effektive udgangspupil kan være et billede af den faktiske udgangspupil, dannet af en feltlinse . For tydelighedens skyld viser figuren kun billedet a' af ét punkt a af udgangspupillen. Den effektive udgangspupil kan også bestå af et af skyggebillederne af den faktiske udgangspupil. Hvis den faktiske udgangspupil af objektivsystemet er passende tilgængelig, er det klart, at detektorsysternet også kan anbringes i selve denne udgangspupil.

7 141109

Fig. 4 viser detektorsysternet 14 set ovenfra, svarende til et snit efter linjen 4*-4' i fig. 3. Systemet består a.f fire strålings·» følsomme detektorer 15, 16, 17 og 18. For at vise positionerne af disse detektorer i forhold til sporstrukturen er projektionen 2' af et spor, der aflæses, indtegnet på informatlonsdetektorsystemet.

Ved at dreje registreringsbæreren 1 om en akse 8 og ved at bevæge det optiske af lassesy stem radialt i forhold til registrerings-bæreren fås der signaler, som repræsenterer den registrerede informa* tion, på udgangene af detektorerne 15, 16, 17 og 18.

Fig. 5 viser, hvorledes disse signaler kan behandles. Udgange* signalerne fra detektorerne 15 og 16 tilføres et summeringsled 20, og udgangssignalerne fra detektorerne 17 og 18 tilføres et andet summeringsled 21. Signalerne, der afgives fra disse summeringsled, : tilføres en differensforstærker 24, på hvis udgang der optræder et signal Sr, som repræsenterer informationen i svingningen af sporene. Informationen i den varierende rumlige frekvens af områderne kan genvindes ved at tilføre udgangssignalerne fra summeringsleddene 22 og 23, hvis indgange er forbundet til detektorerne 15, 18 og 16, 17, til en differensforstærker 25, der afgiver et signal S^_.

Princippet ved aflæsningen vil nu blive forklaret under henvisning til fig. 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14 og^15.

Med en linse L, som ikke udviser aberration, kan der i billed-planen B dannes et pålideligt billede B af en genstand V, dér er beliggende i en genstandsplan v, se fig. 6. Genstandsinformationen, som overføres af linsen, findes i strålebundttværsnittet i en plan vinkelret på den optiske akse 00' gennem et vilkårligt punkt. I planen u for udgangspupillen af linsen L kan der imidlertid detekteres en vis information, som i praksis ofte ikke kan iagttages særskilt fra anden information i billedplanen.

Hvis genstanden er et gitter, deles et strålebundt c af gitteret i et bundt cQ af nul'te orden, to strålebundter c+1 og c_1 af første orden og et antal strålebundter af højere orden, som ikke er vist. Strålebundtet af nul'te orden indeholder i sig selv ingen information ; om genstanden; denne information er fordelt over strålebundterne af andre ordener. Under forudsætning af, at lipsepupillen er tilstrækkelig stor, vil alle ordenerne tilsammen tilvejebringe et pålideligt billede af gitteret i billedplanen. De enkelte ordener kan ikke skelnes i billedplanen b. I planen u af udgangspupillen er ordenerne imidlertid mere eller mindre adskilt. Fig. 7 viser situationen i denne plan.

8 141109

Cirklen 30 i fig. 7 repræsenterer udgangspupillen, medens cirklerne 31 og 32 repræsenterer tværsnittene af strålebundterne af +l'te og -l'te orden på stedet for udgangspupillen. Positionerne af cirklerne 31 og 32 i udgangspupillens plan er bestemt af perioden i gitteret. Vinklen oc mellem hovedstrålerne i bundterne af første orden og hovedstrålen i strålebundtet af nul'te orden er bestemt ved udtrykket: sin « = λ/ρ, hvor p er gitterperioden og λ bølgelængden af strålingen i bundtet c. Ved aftagende gitterperiode stiger diffraktionsvinklen OC , jfr. de punkterede cirkler 31' og 32'. Ved stigende gitterperiode vil strålebundterne af +l'te og -l'te orden overlappe hinanden i stigende grad. Ved at anbringe en særskilt detektor 33 og 34 i henholdsvis venstre og højre pupilhalvdel kan strålebundterne af +l'te og -l'te orden detekteres hver for sig ved måling af deres indvirkning på strålebundtet af nul*te orden.

Den sporformede informationsstruktur på en registreringsbasrer ifølge opfindelsen kan betragtes som et gitter. Dette gitter har i-midlertid nogle særlige egenskaber. For det første er sporene ikke lige, men udviser en svingning. Endvidere er sporene ikke kontinuerte spor, men består af diskrete områder. Endelig bevasger sporene sig i forhold til objektivsystemet. Den sporformede informationsstruktur med svingende spor, som består af diskrete områder, diffraktionsbøjer den ved’aflæsningen anvendte stråling i et antal forskelligt orienterede første-ordens strålebundter, et antal forskelligt orienterede anden-ordens strålebundter osv. i afhængighed af den registrerede information. Virkningen af svingningen af et kontinuerligt spor på aflæsestrålebundtet vil nu blive beskrevet.

Fig. 8 viser en lille del af et kontinuerligt spor 2''. Sporet er belyst af en aflæseplet S. Under aflæsningen bevæger aflæsepletten sig i forhold til informationssporet i retning af pilen 52. Et sporingssystem sikrer, at aflæsepletten S og udgangspupillen af objektivet altid er tilnærmelsesvis centreret på den punkterede linje 51. Denne punkterede linje repræsenterer middelpositionen af spormidten taget over en stor afstand. Som følge af svingningen af sporet vil strålingen ved diffraktion bøjes i blandt andet de retninger, der er angivet med pilene p, q, r og s. Strålebundterne, der er bøjet i disse retninger, er af betydning ved aflæsning af informationen, der er indeholdt i svingningen.

Den i fig. 9 viste situation optræder i planen for udgangspupillen. Den midterste cirkel 53 repræsenterer størrelsen af udgangspupillen. Tværsnittene af strålebundterne af (-1,+1)-, (+1,-1)-, (+1, 9 141109 +1)- og (-1,-1)-orden dannet ved diffraktion i retningerne p, q, r og s i fig. 8 er på stedet for udgangspupilleh repræsenteret ved cirklerne 54, 55, 56 og 57. Disse cirkler med centrene p', q*, rf og s' har samme radius som cirklen 53. afstanden e i fig. 9 er bestemt ved A/pr, hvor pr er perioden af sporstrukturen i retningén på tværs af aflæseretningen. Den nævnte periode kan antages at være konstant. Afstanden f i fig. 9 er en funktion af Λ/pt, hvbr pt er perioden af svingningen i læseretningen.

Fig. 10a, 10b, 10c og lOd viser variationen af fasérne i de forskellige strålebundter af første orden i forhold til strålebundtet af nul'te orden. Den elektriske feltvektor ITT i strålebundtet uu (0,0) af nul'te orden samt de elektriske feltvektorer i strålebundterne af første orden drejer med lysets hastighed. For et vist punkt i et spor har strålebundtet af (-1,+1)-orden en fasevektor p, som danner en vis vinkel med vektoren E^. Strålebundtet af (+1,-1)-orden har en fasevektor q med samme vinkel i forhold til vektoren Eqo som fasevektoren p. Når informationssporet bevæger sig i forhold til strålepletten, således som det er angivet i fig. 8, vil fasevinklen for det strålebundt, som diffraktionsbøjes mod højre, forøges, og fasevinklen for det strålebundt, som diffraktionsbøjes mod venstre, ! vil aftage. Ved aflæsning af det svingende spor vil vektorerne p og q følgelig dreje i modsatte retninger. Vektorerne r og S svarer til bundterne af (+1,+1)- pg (-1,-1)-orden. Disse vektorer drejer også i modsatte retninger under aflæsningen af sporet. På grund af symmetri har vektorerne r og S retninger modsat retningerne af vektorerne p og q. Udgående fra den begyndelsessituation, der er vist 1 i fig. 10a, vil situationen, der er vist i fig. 10b, optræde, efter at aflæsepletten har bevæget sig i aflæseretningen et stykke, der er lig med 1/4 af den lokale tangentialperiode. Fig. 10c repræsenteret' situationen, efter at aflæsepletten er bevæget i aflæseretningen et stykke lig med det halve af den lokale tangentialperiode, og fig. lOd viser situationen, efter at der er tilbagelagt et stykke lig med 3/4 af den lokale tangentialperiode. Efter en bevægelse af aflæsepletten et stykke lig med en hel lokal tangentialperiode, genoprettes situationen, der er vist i fig. 10a.

Komponenterne af vektorerne p og r i retning af vektoren EQ0 aftager fra nul, se fig. 10a, til en mindsteværdi, se fig. 10b, bliver nul igen, se fig. 10c, og bliver derefter maksimal, se fig. lOd. For komposanterne af vektorerne q og s i retning af vektoren EQ0 går variationen den modsatte vej, nemlig fra nul til en maksimumværdi, der- U1T09 10 efter til nul igen og så til en minimumværdi.

I de overlappende områder af strålebundterne af (-1,+1)-, (+1, +1)-, (+1,-1)- og (-1,-1)-orden med strålebundtet af (0,0)-orden, hvilke Qmråder er vist skraveret i fig. 9, er der skiftevis medvirkende og modvirkende interferens, så at intensiteterne i disse områder stiger og falder skiftevis. Intensitetsvariationerne, scan er bestemt af variationen af svingningen og derfor af den registrerede information, kan detekteres med de strålingsfølsomme detektorer 15, 16^ 17 og 18, se fig. 9. Intensitetsvarrationerne, som hidrører fra diffraktion i retningerne p og r, er indbyrdes i fase og i modfase med intensitetsvarrationerne som følge af diffraktion i retningerne q og s. Signalerne, der afgives af detektorerne 15 og 16, samt signalerne, der afgives fra detektorerne 17 og 18, adderes. Hvert af disse sumsignaler udviser en variation i tid, hvilken variation svarer til den rumlige variation af svingningen af sporene, men de nævnte signaler er faseforskudt 180°. Ved at trække sumsignalerne fra hinanden kan der fås et informationssignal Sr med dobbelt amplitude.

Til aflæsning af informationen, der er indeholdt i svingningen af sporene, er det muligt at erstatte de to detektorer 15 og 16 med én detektor med samme overfladeareal som de to detektorer 15 og 16.

Det samme gælder for detektorerne 17 og 18. De fire detektorer anvendes imidlertid også til aflæsning af den information, der er indeholdt i den rumlige frekvens af sporets områder.

Positionerne af centrene p*, q', r' og s' i fig. 9 er bestemt af perioden af sporstrukturen i sporenes længderetning. Ved stigende rumlig frekvens af informationen på registreringsbæreren, dvs. med aftagende lokal periode af svingningen, vil centrene p', q1, r' og s" bevæges udefter i forhold til den midterste cirkel 53, så at de overlappende områder af cirklerne 54, 55, 56 og 57 med cirklen 53 formindskes. Den udstrækning, hvori strålebundterne af første orden interfererer med strålebundtet af nul'te orden, bliver så mindre. Dette vil sige, at størrelsen af de signaler, der afgives af detektorerne 15, 16, 17 og 18 aftager ved højere rumlige frekvenser af informationen på registreringsbæreren.

I det ovenfor beskrevne tilfælde, hvor informationen, f.eks. krominans- og lydinformationen, er indeholdt i den variable periode af svingningen, vil det elektriske signal S have en konstant amplitude og en varierende frekvens. Informationen kan også være registreret i en amplitudemodulation af svingningen. I dette tilfælde bør perioden ikke længere betragtes som en konstant, og centrene p', 11 141109 q', r' og s' 1 flg. 9 vil skiftevis bevæge sig op og ned under aflæsningen af registreringsbæreren. Udtrykt i vektordiagrammerne i fig. 10a, 10b, 10c og lOd vil dette sige, at længderne af vektorerne varierer med den registrerede information, medens den hastighed, hvormed vektorerne roterer i forhold til vektoren Eqq, er konstant. Det elektriske signal Sr har så en konstant frekvens og en varierende arap*-litude.

Pig. 10a, 10b, 10c og lOd er baseret på en udgangssituation, hvori vinklen mellem vektorerne p, q, r og s og vektoren E~. er 90°. Dette er tilfældet, hvis sporene i informationsstrukturen forårsager en forskel i optisk vejlængde for aflæsestrålebundtet, som er mindre end 1/4 af bølgelængden af den ved aflæsningen anvendte stråling.

Der vil så være en maksimal faseforskydning mellem strålebundterne ; af første orden og strålebundtet af nul'te orden, men i vektordiagrammerne er længderne af fasevektorerne meget små, så at variationerne . i intensiteterne på detektorerne er meget små. I praksis er den mest ideelle situation den, hvor sporene forårsager en forskel i den optiske vejlængde på 1/4 af bølgelængden af den under aflæsningen anvendte stråling. Til de tidspunkter, der er angivet i fig. 10a, 10b, 10c og lOd, danner to af fasevektorerne p, q, r og I så en vinkel på’ 45° og de andre to vektorer en vinkel på 135° med fasevektoren E^.

For den i fig. 5 illustrerede aflæsemetode kan forskellen i optisk vejlængde imidlertid variere omkring værdien af 1/4 bølgelængde inden for et forholdsvis bredt område, uden at amplituden af det detekterede signal bliver for lille. Pig. 12 viser amplituden af det detekterede signal som en funktion af forskellen w i optisk vejlængde forårsaget af de svingende spor. Dette viser, at der for vejlængdeforskelle mellem 1/8 af en bølgelængde og 3/8 af en bølgelængde er muligt at opnå tilfredsstillende aflæsning af informationen, der er > indeholdt i svingningen. Den nævnte aflæsemetode kan imidlertid ikke anvendes, når sporene bevirker en forskel i optisk vejlængde på tilnærmelsesvis O eller tilnærmelsesvis 1/2 bølgelængde i aflæsestrålebundtet.

Fig. 11a og 11b viser to fasevektordiagrammer, som gælder for det sidstnævnte tilfælde. Fig. 11a angiver udgangssituationen, som svarer til fig. 10a, medens fig. 11b repræsenterer situationen, efter at aflæsepletten er bevæget hen over sporet, der skal aflæses, et stykke, der er lig med 1/4 af den lokale svingningsperiode. Summen af vektorerne EQ0 og p og summen af vektorerne EQ0 og r vil kun va-: riere lidt i praksis. Ved addition af udgangssignalerne fra detekto- 12 141109 rerne 15 og 16 fås så et signal, som varierer meget lidt med tiden, hvor variationen har en frekvens, der er to gange frekvensen, som svarer til den rumlige frekvens af svingningerne i sporene. Det elektriske signal, der afgives af summeringsleddet 20 i fig. 5, er så et forvrænget signal med lille amplitude. Dette samme gælder for det elektriske signal, der afgives af summeringsleddet 21 i fig.5.

En registreringsbærer, hvor sporene forårsager en forskel i den optiske vejlængde på 1/2 bølgelængde af aflæsestrålebundtet, kan aflæses, hvis der anvendes en anden signalbehandling end den, der er vist i fig. 5. Udgangssignalerne fra detektorerne 15 og 16 samt fra detektorerne 17 og 18 trækkes så fra hinanden. De derved opnåede differenssignaler tilføres en differensforstærker, på hvis udgang infomationen, der er indeholdt i svingningerne af sporene, optræder. Det således opnåede informationssignal har imidlertid ringere signal/støjforhold end det signal, der genvindes fra en informationsstruktur, hvis spor forårsager en forskel i den optiske vejlængde på tilnærmelsesvis 1/4 bølgelængde, ved hjælp af en signalbehandlingsmetode i overensstemmelse med fig. 5.

Der findes information ikke alene i svingningen af sporene, men også i den rumlige frekvens af sporenes områder. I fig. 13 er vist et lige spor 211^ der består af områder 4 og mellemområder 5.

Sporet skanderes med en aflæseplet S. Overgangene mellem områderne og mellemområderne diffraktionsbøjer aflæsestrålingen i retningerne k og 1.

Fig. 14 viser situationen i planen for udgangspupillen fra objektivsystemet hidrørende fra denne diffraktion. Cirklerne 58 og 59 repræsenterer tværsnittene af strålebundterne af (-1,0) og (+1,0)-orden i den nævnte plan, hvilke strålebundter diffraktionsbøjes i retningerne 1 og k. Cirklerne 58 og 59 med centrene 1' og k' har samme radius som cirklen 53, der igen repræsenterer udgangspupillen fra objektivsystemet. Afstanden g er bestemt af Λ/p , hvor p er perioden af områderne.

Fig. 15a viser det tilsvarende fasevektordiagram for et vist punkt i sporet i det tilfælde, hvor områderne tilvejebringer en forskøl i den optiske vejlængde i aflæsestrålebundtet, som er mindre end 1/4 bølgelængde. Vektorerne k og ΐ danner en vinkel på 90° med vektorep EqQ, som er den elektriske feltvektor i strålebundtet af (0,0)-orden. Hvis aflæsepletten bevæger sig hen over sporet i retningen 52, vil fasevinklen af det strålebundt, som diffraktionsbøjes mod højre, forøges, medens fasevinklen af strålebundtet, som diffrak- 13 141109 tionsbøjes mod venstre, vil aftage. Når den Information, sesa indeholdes i områderne, aflæses, drejer vektorerne k og T sig i modsatte retninger i forhold til vektoren EQ0. Pig. 15b, 15c og 15d viser positionerne af vektorerne k og T for hver gang, aflæsepletten har bevæget sig et stykke lig med 1/4 af den lokale periode i strukturen af områder. Den komposant af vektoren T, som går i retning af vektoren Eqq, aftager fra 0 til en mindsteværdi, bliver så 0 igen og bliver derefter maksimal. Den komposant af vektoren k, som går i retning af vektoren eqo, varierer i modsat retning, nemlig fra O til en største værdi og derefter til 0 og så til en mindsteværdi. De overlappende områder af strålebundterne af (+1,0)- og (-1,0)-orden med strålebundtet af (0,0)-orden, der er vist skraverede i fig. 14, har skiftevis medvirkende og modvirkende interferens, så at intensiteterne i de nævnte områder stiger og falder skiftevis. Intensitetsvariationerne, der nu er bestemt af overgangene mellem områderne 4 og mellemområderne 5, kan detekteres med de samme detektorer 15, 16, 17 og 18, som blev anvendt til aflæsning af informationen, der er indeholdt i svingningen af sporene, intensitetsvariationen hidrørende fra diffraktion i retningen 1 er i modfase med intensitetsvariationen, som forårsages af diffraktion i retningen k. Intensitetsvariationerne på detektorerne 16 og 17 forårsaget af strålingen af (-1,0)-diffraktionsorden er ens. Udgangssignalerne fra disse detektorer adderes, og udgangssignalerne fra detektorerne 15 og 18 adderes også, hvilket sker i summeringsleddene 21 og 22, jfr. fig. 5.

Ved subtraktion af de således opnåede sumsignaler fra hinanden, hvilket sker i diffraktionsforstærkeren 25, jfr. fig. 5, fås et elektrisk signal S^., der indeholder luminans info mationen i fjernsynssignalet.

Fig, 15a, 15b, 15c og 15d er igen baseret på en udgangssituation, hvor vinklen mellem hver af vektorerne k og ΐ og vektoren ITT er 90°, hvilket vil sige, at områderne forårsager en forskel i den optiske vejlængde i aflæsestrålebundtet, som er mindre end 1/4 bølgelængde.

Da længderne af vektorerne It og T i så tilfælde er små i forhold til længden af vektoren EQ0, foretrækkes imidlertid i praksis en registreringsbærer, hvor områderne forårsager en forskel i den optiske vejlængde på 1/4 bølgelængde for aflæsestrålebundtet. I den situation, der er vist i fig. 15a, vil vektorerne k og T danne en vinkel på 135° med vektoren EQ0. Aflæsningen af en sådan registreringsbærer er mulig både ved subtraktion af sumsignalet fra detektorerne 16 og 17, fra sumsignalet fra detektorerne 15 og 18 og ved addition af de nævnte sumsignaler. Med andre ord kan elementet 25 i fig. 5 være 14 141109 enten en differensforstærker eller en sumforstærker. I denne henseende foretrækkes det at addere de nævnte sumsignaler, fordi dette også vil muliggøre en informationsstruktur med små rumlige frekvenser for områderne, der skal aflæses.

Også når områderne forårsager en anden forskel i optisk vejlængde end 1/4 bølgelængde i aflæsestrålebundtet, kan der opnås tilfredsstillende aflæsning af informationen, som er indeholdt i områderne, med et godt signal/støjforhold. Der kan for eksempel i tilfredsstillende grad aflæses en informationsstruktur, hvis områder forårsager en forskel i optisk vejlængde på 1/2 bølgelængde, når signalerne, der afgives fra to detektorer, hvoraf den ene er anbragt i den venstre pupilhalvdel og den anden i den højre pupilhalvdel, adderes. Områderne danner tilsammen de svingende spor. Den forskel i optisk vejlængde, som skal tilvejebringes af områderne, er derfor bestemt af den forskel i optisk vejlængde, der skal forårsages af et kontinuerligt (svingende) spor, for at det nævnte spor kan aflæses korrekt. Den forskel i optisk vejlængde, som forårsages af områderne, vil derfor være beliggende i området fra 1/8 af en bølgelængde til 3/8 af en bølgelængde, hvis signalerne, der afgives af detektorerne 15, 16, 17 og 18, behandles som vist i fig. 5. Den nævnte forskel i optisk vejlængde kan stadig være 1/2 bølgelængde, hvis signalerne fra detektorerne 15 og 16 samt fra detektorerne 17 og 18 trækkes fra hinanden. I den i fig. 2 viste spordel er perioden P2 af svingningen tilnærmelsesvis tre gange perioden af områderne. Ved at sammensætte sporene af områder udnyttes en slags eksemplering af sporene. Ifølge eksempleringsteorien skal den rumlige frekvens af områderne være i det mindste en faktor på 2,7 gange større end den rumlige frekvens af svingningen for at opnå en tilfredsstillende signaloverføring. Der skal være et tilstrækkeligt antal områder inden for en svingningsperiode for at undgå for megen usikkerhed om fasen af svingningen.

I beskrivelsen af aflæsemekanismen er der kun omtalt strålebundter af første orden. Det er klart, at den gitterformede sporstruktur også vil give diffraktion af strålingen til strålebundter af højere orden. Strålingsenergien i disse højere diffraktionsordener er imidlertid forholdsvis lille, og diffraktionsvinklerne er sådanne, at kun en lille del af strålebundterne af højere orden falder inden for objektivsystemets pupil. For den beskrevne aflæsemetode kan man derfor se bort fra strålebundter af højere orden.

Endvidere er strålebundterne af (0,+1)- og (0,-1)-orden, som ved 15 141109 diffraktion bøjes i retningerne x og x' vinkelret på den punkterede linje i fig. 8, ladet ude af betragtning. Disse strålebundter indeholder ingen fjernsynsinformation. De kan imidlertid anvendes til styring af centreringen af af lassepletten i forhold til det spor, der skal aflæses. I denne hensigt udnyttes den omstasndighed, at centreringsfejl vil optræde med en frekvens, som er lav i forhold til frekvensen af svingningen af sporet, som er bestemt af fjernsynssignalet. Ved sammenligning af lavfrekvenskomposanterne i de elektriske signaler, der afgives af detektorerne, som er anbragt i den øverste og den nederste pupilhalvdel, kan der afledes et styresignal til korrigering af positionen af aflæsepletten i forhold til det spor, der skal aflæses .

Det er imidlertid ifølge opfindelsen også muligt at detektere fejl i centreringen af aflæsepletten ved at modulere den højfrekvente svingning af sporene, som er bestemt af fjemsynssignalet, med en ekstra svingning af konstant periode, hvilken periode er en størrel--sesorden større end gennemsnitsperioden for højfrekvenssvingningen.

Den ekstra svingning giver en ekstra modulation af detektorsignalerne, hvis fase er et mål for centreringen af aflæsepletten. Der kan så ud fra signalerne, som afgives af detektorerne, udtages en lavfre-kvenskomposant til korrigering af centreringen af aflæsepletten på kendt måde. Anvendelsen af et svingende spor til centreringsformål er allerede blevet foreslået i patentansøgning nr. 5376/74.

En informationsstruktur ifølge opfindelsen kan indskrives i et registreringsbærerlegeme ved hjælp af et tidligere foreslået apparat, jfr. den nævnte patentansøgning nr. 5376/74. I dette apparat er der i strålevejen fra en strålekilde, som afgiver et skrivestrålebundt, til en strålingsfølsom overflade på et registreringsbærerlégeme anbragt en intensitetsmodulator, f.eks. en elektrooptisk modulator, og en retningsmodulator, f.eks. en akustooptisk modulator. Den elektro-optiske modulator deler skrivestrålebundtet i strålingsimpulser af en vis intensitet, med hvilke impulser områderne registreres i et spor. Ved hjælp af den akustooptiske modulator kan retningen af skrivestrålebundtet varieres i små vinkler i overensstemmelse med et signal, som tilføres modulatoren, hvorved de svingende spor kan indskrives .

Claims (4)

16 141109

1. Registreringsbærer (1), hvorpå et fjernsynssignal er registreret i en informationsstruktur af sporvis arrangerede områder (4) vekslende med mellemområder (5), hvilken struktur kan aflæses med. optisk stråling, og hvor områderne (4) påvirker et aflæsestrålebundt (12) på anden måde end mellemområderne (5), hvorhos fjernsynssignalet indeholder en første bærebølge, som er frekvensmoduleret med luminansinformationen, og andre bærebølger, som er moduleret med anden information, f.eks. krominans- og lydinformation, kendetegnet ved, at sporene (2) i informationsstrukturens plan udviser en sinusformet svingning, og ved at kun den første bærebølge bestemmer den rumlige frekvens af områderne (4), medens de andre bærebølger bestemmer variationen af svingningen af sporene (2), hvor svingningsampiituden er væsentligt mindre end perioden (?£) af sporstrukturen i retning på tværs af den retning, hvori sporene aflæses, og hvor frekvensen af den første bærebølge er i det mindste dobbelt så høj som frekvensen af de andre bærebølger.

2. Registreringsbærer ifølge krav 1, hvorpå et farvefjernsynssignal er registreret, kendetegnet ved, at en bærebølge, som er moduleret med krominansinformationen, bestemmer den rumlige frekvens af svingningen af sporene (2), medens bærebølgerne, som er moduleret med lydinformationen, bestemmer amplituden af svingningen.

3. Registreringsbærer ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den første svingning, som er bestemt af den nævnte anden information, er moduleret med en anden svingning, hvilken anden svingning er uafhængig af den nævnte anden information og har en rumlig frekvens, som er en størrelsesorden mindre end den rumlige frekvens af den første svingning.

4. Apparat til aflæsning af en registreringsbærer ifølge krav 1, 2 eller 3, hvilket apparat indeholder en strålekilde (11) og et objektivsystem (L·^) til at føre stråling fra strålekilden (11) via registreringsbæreren (1) til et strålingsfølsomt infomationsdetektorsystem (14), som omdanner strålingen fra strålekilden (11), moduleret med informationsstrukturen, til et elektrisk signal, kendetegnet ved, at informationsdetektorsystemet (14) består af fire strålingsfølsomme detektorer (15-18), som er anbragt i den effektive udgangspupil fra objektivsystemet (L^), hvor detektorerne er anbragt i fire forskellige kvadranter af et imaginært x-y-