DK141142B - Registreringsbærer, hvorpå information er registreret i optisk aflæselig form, apparat til aflæsning af en sådan registreringsbærer samt indskrivningsapparat til dannelse af en sådan registreringsbærer. - Google Patents

Description

(f) (11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1 41 1 k2 η Δ N Μ Δ R k' (51) Int. Cl.3 6 11 B 7/24 DMIN IVI γΛ Γι l\ β g 21/10 // G 11 B 7/08 « (21) Ansøgning nr. 5376/74 (22) Indleveret den 14. okt. 1 974 (23) Løbedeg 14. Okt. 1974 (44) Ansøgningen fremlagt og fremteggeteoasfaiftst offarrthggjort den 21 . Jan· 19o0

Dl REKTORATET FOR ^ PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

17. Okt. 1973, 7314267, NL

(71) N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN, Emmas Inge 1 29, Eindhoven, NL.

(72) Opfinder: Gijsbertus Bouwhuis, Emmasingel, Eindhoven, NL: Pieter Kramer, Emmasingel, Eindhoven, NL.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Internationalt Patent-Bureau. _ ,_ (54) Registreringsbasrer, hvorpå information er registreret i optisk aflæ= selig form, apparat til aflæsning af en sådan registreringsbærer samt indskrivningsapparat til dannelse af en sådan registreringsbærer.

Opfindelsen angår en registreringsbærer, hvorpå information er registreret i optisk aflæselig form i en struktur af sporvist arrangerede områder skiftende med mellemområder, hvilke områder har en anden indflydelse på et aflæsestråle-bundt end mellemområderne og felterne mellem sporene.

Det er for eksempel fra den tidligere patentansøgning nr. 943/72 kendt at registrere et farvefjernsynsprogram på en registreringsbærer som beskrevet ovenfor. For eksempel kan der på en rund skiveformet registreringsbærer registreres et program på 45 minutter i en mængde koncentriske eller næsten koncentriske spor, hvor det ydre spor har en radius på ca. 15 cm og det indre spor en radius på ca. 5 cm. Perioden af sporene i radial retning er da ca. 1,5 ]im.

Registreringsbæreren kan aflæses optisk ved at fokusere et aflæsestrålebundt 141142 2 på den optiske struktur og ved at bevæge den herved dannede stråleplet og et informationsspor i forhold til hinanden. Aflæsestrålebundtet moduleres så i overensstemmelse med rækkefølgen af områder og mellemområder i et spor. En strålingsfølsom detektor omsætter det modulerede strålebundt til et elektrisk signal, hvorfra der for eksempel kan afledes billede og/eller lyd.

For at forhindre at der optræder krydstale mellem ved siden af hinanden liggende spor under aflæsningen, eller for at forhindre at modulationsdybden i informationssignalet bliver for lille, skal centret af strålepletten, der dannes i informationsstrukturen af strålebundtet altid projiceres på midten af et spor, der skal aflæses. I denne hensigt skal positionen af strålepletten detekteres og korrigeres kontinuerligt.

1 den tidligere patentansøgning nr. 2530/73 er det foreslået, at der under aflæsningen af en registreringsbærer med en optisk struktur foruden en aflæseplet til aflæsning af informationen, der er registreret i områderne og mellemområderne i et spor, projiceres to ekstra strålepletter på den optiske struktur. De ekstra strålepletter forskydes en halv sporbredde i modsatte retninger i forhold til aflæsepletten. Til hver af de ekstra strålepletter hører en ekstra, strålingsfølsom detektor. Ved at sammenligne de elektriske signaler fra de ekstra detektorer er det muligt at fastslå, om strålepletten til detektering af informationen er korrekt centreret på sporet, samt med hvilken retning en eventuel afvigelse optræder.

Det nævnte apparat indeholder imidlertid foruden de optiske komponenter, der kræves til aflæsning af informationen, et antal ekstra komponenter, såsom to ekstra detektorer og midler til at danne ekstra strålebundter. Ved samlingen af apparatet skal der tages særligt hensyn til justeringen af de nævnte ekstra komponenter. Endvidere skal der drages foranstaltninger for at kompensere for vibrationer, der eventuelt kan optræde mellem de ekstra komponenter under aflæsningen. I det kendte apparat skal den til rådighed værende strålingsenergi deles mellem tre detektorer, så at signalet fra hver detektor er lille.

Opfindelsen går ud på, at der ved aflæsning af en registreringsbærer af den indledningsvis nævnte art foruden et informationssignal tilvejebringes et signal til efterindstilling af aflæsestrålepletten uden anvendelse af ekstra optiske komponenter. For at opnå dette er registreringsbæreren ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at sporene, set i registreringsbærerens plan og på tværs af den retning, hvori sporene aflæses, udviser periodiske udsving, hvor perioden af udsvingene er væsentlig større end middelperioden for områderne i sporene, medens amplituden af udsvingene er mindre end sporbredden.

Perioden af udsvingene skal være så meget større end middelperioden af områderne, at modulationen som resultat af informationen let kan skelnes med hensyn til frekvens i det detekterede signal fra den modulation, der hidrører fra udsvingene. For en registreringsbærer, der er forsynet med et fjernsynsprogram, er peri 141142 3 oden for udsvingene nogle få hundrede gange større end middelperloden for områderne i et spor. Amplituden af udsvingene skal være så meget mindre end bredden af sporene, at der altid er en tilstrækkelig stor del af afiæsestrålepletten, som rammer det spor, der skal aflæses. Den nævnte amplitude er for eksempel en tiendedel af sporbredden.

En registreringsbærer ifølge opfindelsen kan aflæses ved hjælp af kun ét strålebundt og én detektor. Informationen, der for eksempel kan være billed* og/eller lydinformation, kan afledes fra højfrekvenskomposanteme i det elektriske signal, der afgives fra detektoren, medens der fra den lavfrekvente komposant kan afledes et styresignal.

Det skal bemærkes, at det tidligere er foreslået, f.eks. i USA patentskrift nr. 3.673.412, at der ved aflæsning af en registreringsbærer afledes både et informationssignal og et styresignal fra signalet, der afgives fra en enkelt detektor.

Til aflæsning af registreringsbæreren, der er beskrevet i det nævnte patentskrift, anvendes særskilte følgespor, hvilke følgespor er forsynet med et lavfrekvent styresignal. Følgesporene er anbragt mellem informationssporene. Som følge heraf er antallet af Informationsspor pr. længdeenhed i retning på tværs af aflæseretningen lille. I registreringsbæreren ifølge opfindelsen virker informationssporet selv som følgespor.

En anden muligbed til afledning af et informetionssignal og et styresignal for sporing ved hjælp af et enkelt detektorelement er beskrevet i USA patentskrift nr. 3.126.535. Dette patentskrift vedrører imidlertid en magnetisk registreringsbærer. Når denne registreringsbærer aflæses, gives magnethovedet en svingende bevægelse på tværs af sporets længderetning. Som følge heraf påtrykkes informationssignalet en amplitudemodulation, hvis fase og amplitude angiver positionen af aflæsehove-det i forhold til sporet, der skal aflæses. For at få aflæsehovedet til at evinge, kræves der yderligere midler, som i væsentlig grad komplicerer aflæseapparater.

Opfindelsen angår også et apparat til aflæsning af en registreringsbærer ifølge opfindelsen, indeholdende en strålekilde, som afgiver et aflæsestrålebuodt, og en strålingsfølsom detektor til omdannelse af aflæsestrålebundtet, der er blevet moduleret af rækkefølgen af områder og mellemområder i et spor, til et elektrisk signal,samt et servosystem, der i afhængighed af et styresignal centrerer aflæsestrålebundtet på sporet. Et sådant apparat er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at udgangen fra detektoren er forbundet til et højpasfilter og til et lavpasfilter til dannelse af henholdsvis en højfrekvenssignalkoH^osant og en lav-frekvenssignalkomposant, fra hvilke signalkomposanter informationen og lavfre-kvensstyresignalet kan afledes.

Endvidere angår opfindelsen et apparat til indskrivning af information på en registreringsbærer på en sådan måde, at der dannes en registreringsbarer ifølge opfindelsen, hvilket apparat indeholder en strålekilde, som afgiver et skrive- 4 U1U2 strålebundt, og en optisk modulator til ændring af intensiteten af skrivestrålebundtet i overensstemmelse med et elektrisk signal, som repræsenterer den information, der skal indskrives. Et sådant apparat er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at der findes en stråledeflektor til periodisk at forskyde den stråleplet, der dannes på registreringsbæreren af skrivestrålebundtet i en retning på tværs af længderetningen for det spor, der skal indskrives, hvor amplituden af forskydningen er mindre og perioden af forskydningen væsentlig større end dimensionerne af strålepletten.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser en del af en rund registreringsbærer med en optisk struktur i-følge en første udførelsesform for opfindelsen, fig. 2 en del af et spor i en sådan optisk struktur, fig. 3 variationen af lavfrekvensdetektorsignalet som funktion af den radiale forskydning af aflæsepletten i forhold til sporet, fig. 4 et apparat til aflæsning af en registreringsbærer ifølge opfindelsen, fig. 5a og 5b en del af to andre udførelsesformer for optiske strukturer i-følge opfindelsen, fig. 6 et apparat til indskrivning af en optisk struktur ifølge opfindelsen på en registreringsbærer, og fig. 7 en akustisk-optisk modulator til brug i et sådant apparat.

Den runde registreringsbasrer 1, der er vist i fig. 1, indeholder en mængde koncentriske eller næsten koncentriske spor 2, hvoraf kun nogle få er vist. Mellem informationssporene 2 findes, informationsfrie felter 3.

Som det kan ses af fig. 2, indeholder sporene 2 områder g vekslende med mellemområder t. Længderne af områderne og mellemområderne repræsenterer den registrerede information. Når et spor aflæses, moduleres et aflæsestrålebundt, så at dette strålebundt udviser tidsvariationer i overensstemmelse med rækkefølgen af områder og mellemområder i et spor.

Områderne i et spor kan skelnes fra mellemområderne og felterne mellem sporene på forskellig måde. For eksempel kan transmissionskoefficienten eller reflektions-koefficienten af områderne være forskellig fra henholdsvis transmissionskoefficienten eller reflektionskoefficienten af mellemområderne, så at et aflæsestrålebundt amplitudemoduleres. Det er også muligt, at områderne giver et aflæsestrålebundt en anden fase end mellemområderne. Dette kan opnås ved at arrangere områderne og mellemområderne i forskellige højder i registreringsbæreren. Fortrinsvis består en fasestruktur af et antal fordybninger, der er presset ind i en reflekterende registreringsbærer til en dybde på Λ/4, hvor Λ er bølgelængden af den stråling, der anvendes ved aflæsningen.

141142 5

Den nævnte struktur med fordybninger kan for eksempel aflæses ved hjælp af en stråleplet, hvis diameter er større end sporbredde», men mindre end summen af bredderne af et spor og to felter. Ved afbildning af den optiske struktur ved hjælp af en linse med begrænset numerisk apertur p& en detektor opnås det, at detektoren, når strålepletten projiceres uden for en fordybning, modtager en vis mængde stråling, medens den, hvis strålepletten projiceres på en fordybning, næsten ikke modtager nogen stråling som følge af, at der optræder diffraktion.

Ifølge opfindelsen, og som det kan ses af fig. 1 og 2, udviser sporene periodiske udsving i radial retning. Det skal bemærkes, at i fig. 2 er længden af områderne g overdrevet i forhold til perioden p af udsvingene. I virkeligheden er perioden p nogle hundrede gange større end middellængden af områderne g.

Når aflæsepletten bevæges hen over sporet, påtrykkes aflæsestrålebundtet en ekstra modulation som følge af udsvingene ud over en modulation hidrørende fra rækkefølgen af områder og mellemområder.

Fig. 3 viser alene den ekstra modulation, idet den højfrekvente informationsmodulation ikke tages i betragtning. Det antages, at en stråleplet, der er større end bredden af et spor, projiceres på registreringsbæreren. Hvis midten af strålepletten falder sammen med midten 9 af et spor, modtager detektoren mindst mængde stråling. Under lavfrekvensaflæsningen opfører et spor sig som en kanal i registreringsbæreren, som delvis bøjer strålingen forbi detektoråbningen som følge af diffraktion.

Kurven 10 i fig. 3 repræsenterer signalet S, der afgives fra detektoren som funktion af en forskydning af midten af strålepletten i radial retning, hvis sporene ikke udviste periodiske udsving. De nævnte udsving kan repræsenteres af kurverne 11. V er den retning, hvori sporet aflæses.

Hvis midten af strålepletten er beliggende til højre for midten 9 af et spor, vil detektorsignalet tldsmodnleres af signalet 12, når strålepletten bevæges hen over sporet 1 retningen v. Pilene 7Γ betegner stigende tid.

Hvis midten af strålepletten er beliggende til venstre for midten 9 af et spor, tidsmoduleres detektorsignalet af signalet 13. Det nævnte signal udviser 180° fasedrejning i forhold til signalet 12. Fasen af lavfrekvenskomp osan ten i detektorsignalet er bestemt af fortegnet for en afvigelse mellem midten af strålepletten og midten af sporet.

Hvis midten af strålepletten falder sammen med midten af et spor, fås et signal 14 med en frekvens, som er det dobbelte af frekvensen af signalerne 12 og 13.

Fasen af lavfrekvenssignalet, der tilvejebringes som følge af de periodiske udsving af sporene, sammenlignes med et referencesignal. Dette referencesignal kan tilvejebringes af særskilte referencemærker på registreringsbæreren, hvilke referencemærker detekteres af et særskilt aflæsehoved, tørkerne kan for eksempel 141142 6 være mekanisk, magnetisk eller optisk detekterbare. I tilfælde af en rund registreringsbærer kan referencemærkerne være tilvejebragt i et særskilt spor inderst eller ved den ydre omkreds af registreringsbæreren. Hvis informationen, der er registreret i registreringsbæreren, er et fjernsynsprogram, kan fasen af udsvingene være bragt i synkronisme med linjesynkroniseringsimpulserne i videosignalet, så at referencesignalet for fasediskriminatoren kan afledes fra informationssignalet, og yderligere midler er ikke nødvendige til tilvejebringelse af signalet.

Indtil nu er den faktiske information på registreringsbæreren ikke taget i betragtning. I virkeligheden vil signalet fra detektoren være summen af et af lavfrekvenssignalerne 12, 13 eller 14 og et højfrekvensinformationssignal, som hidrører fra rækkefølgen af områder og mellemområder, som følger tæt efter hinanden i et spor.

I stedet for de sinusformede udsving, der er vist i fig. 1, 2 og 3, kan sporet selvfølgelig have anderledes formede udsving, f.eks. trekantformede, forudsat at de nævnte udsving er periodiske.

I en udførelsesform for en rund, skiveformet registreringsbærer ifølge opfindelsen med et f jemsynsprogram på 45 minutter, beliggende mellem et ydre spor med en radius på 15 cm og et indre spor med en radius på 5 cm, var middelperioden af områderne ca. 1 μπι. Perioden af sporene i radial retning var ca. 2 μιη. Perioden p, jfr. fig. 2, af de periodiske udsving var ca. 1 mm, medens amplituden af udsvingene a i fig. 2 var ca. 0,1 μια.

Fig. 4 viser et apparat til aflæsning af en registreringsbærer ifølge opfindelsen. En strålekilde 20, f.eks. en laser, afgiver et strålebundt 21, der for enkelhedens skyld kun er vist ved en enkelt stråle. Strålebundtet passerer gennem en første linse 22, reflekteres derefter af et spejl 23 og går gennem en objektivlinse 24. Linsen 22 sikrer, at indgangspupillen for objektivlinsen fyldes fuldstændigt. Denne sidstnævnte linse 24 koncentrerer strålebundtet til en lille plet på en del af det spor på registreringsbæreren 1, der skal aflæses. Denne registreringsbærer er reflekterende, så at det modulerede aflæsestrålebundt vender tilbage langs samme vej. Strålevejen indeholder endvidere et dobbeltbrydende element 25, såsom et Wollaston-prisme. Det lineært polariserede strålebundt 21 fra kilden 20 bøjes ved diffraktion en vinkel oC af prismet. Ved at indskyde en ^ /4-plade 26 mellem prismet og registreringsbæreren, hvilken plade ved at passeres to gange medfører en drejning på 90° af polarisationsplanen for strålebundtet, vil det strålebundt, der reflekteres af registreringsbæreren, bøjes ved diffraktion mod den strålingsfølsomme detektor 27 under en vinkel på 2 OC med den oprindelige retning.

Udgangssignalet fra detektoren 27 tilføres et lavpasfilter 28, som for eksempel overfører frekvenser op til 16 kHz, og til et højpasfilter 29, som for eksempel overfører frekvenser over 100 kHz. På udgangene fra filtrene 28 og 29 op« 7 U1142 træder signaler og Sr· Fra signalet S^. kan afledes et styresignal til styring af positionen af aflæsestrålepletten, og fra signalet kan informationen, f.eks. billede og lyd, afledes.

Styresignalet muliggør for eksempel ved drejning af spejlet 23 at sikre, at midten af strålepletten altid projiceres på midten af et spor, som i flg. 2 er angivet med en punkteret linje 4.

Son følge af de periodiske udsving af sporene vil afstanden fra midten af et spor til kanten af et ved siden af liggende spor periodisk være lille, f.eks. i positionen 5. Som følge heraf kan der lokalt optræde krydstale mellem ved siden af hinanden liggende spor. I det tilfælde, hvor der er registreret et fjernsynsprogram på en rund, pladeformet registrerlngsbsrer, som er indspillet med ét delbillede pr. omdrejning, kan ulempen med hensyn til krydstale elimineres ifølge opfindelsen ved at give sporene et periodisk udsving alene på de steder, soa svarer til linjesynkroniseringsimpulseme i fjernsynssignalet. Fig. 5a viser en del af et sådant spor. Videoinformationen er indeholdt i spordelene 1. Henvisningsbogstavet s betegner de spordele, hvori linjesynkroniseringslmpulserne er registreret. Disse linjesynkroniseringsimpulser indeholder ikke nogen synlig billedinforma-tion, så at der ikke er risiko for synlig krydstale. Spordelene s er tilnærmelsesvis 1/5 af de spordele, hvori en hel fjernsynslinje er indeholdt (1 + s). Spordelene s har tilstrækkelig tæthed, idet de optræder f.eks. 625 gange pr. omdrejning, så at styresignalet, der afledes fra disse dele, har tilstrækkelig høj frekvens,

Fig. 5b viser en del af en foretrukken udføreIsesform for et spor med fremstående spordele s. Spordelene s er skiftevis forskudt til venstre og til højre for midten af sporet. Ved hjælp af et sådant spor sker korrektion på en sådan måde, at midten af strålepletten falder sammen med midten af et spor. For et spor som vist i fig, 5a vil korrektionen være en sådan, at midten af strålepletten ville være en lille smule forskudt i forhold til midten af sporet i retning af udsvingene.

Fig. 6 viser et apparat til at forsyne en registreringsbærer med eh optisk struktur ifølge opfindelsen. Apparatet indeholder en strålekilde 31, f.eks. en laser, som afgiver et strålebundt 30 af tilstrækkelig styrke, hvilket Strålebundt er repræsenteret ved en enkelt linje. Strålebundtet 30 er rettet mod registreringsbæreren 40, der skal forsynes med indspilning, ved hjælp af primær 32, 33 og 38 og koncentreres til en lille stråleplet ved hjalp af en objektivlinse 39. Registreringsbæreren 49 er forsynet med et strålingsfølsomt lag 41, f.eks. et fotoresistlag. Strålevejen fra kilden 31 til registreringsbæreren 40 indeholder en optisk intensitetsmodulator 34. Denne modulator er forbundet til elektroniske styremidler 35. Informationen, f.eks. et fjernsynsprogram, som tilføres klemmerne 36 og 37 i form af et elektrisk signal, omdannes til impulser af strålingen fra kilden 31. Til visse tidspunkter, bestemt af informationen på klemmerne 36 og 37, rettes strålingspletter af en vie intensitet mod registrerings-

Claims (2)

8 1411A 2 bæreren. Modulatoren 34 kan være en elektro-optisk modulator og bestå af en elektro-optisk krystal, som uafhængigt af den på krystallen påtrykte spænding drejer polarisationsplanen for et strålebundt, og en analysator, der omdanner variationen i orienteringen af polarisationsplanen til en intensitetsvariation. Ifølge opfindelsen indeholder skriveapparatet en retningsmodulator 44, som varierer retningen af strålebundtet 30 over meget små vinkler, der afhænger af et signal, som tilføres klemmerne 46 og 47 fra elektroniske styreorganer 45. Retningsmodulatoren kan være en akustisk-optisk deflektor. Fig. 7 viser en akustisk-optisk celle. Cellen er forsynet med to elektro-mekaniske omsættere 51 og 52, der er forbundet til de elektriske klemmer 55 og 56. Når et elektrisk signal påtrykkes klemmerne 55 og 56, tilvejebringes der akustiske bølger af en vis frekvens i cellens medium, f.eks. glas eller vand. Dette resulterer i Bragg'ske diffraktioner i cellens medium, så at et strålebundt 53 delvis afbøjes en vinkel <X^ som et understrålebundt 54. Størrelsen af vinklen cf^ er proportional med frekvensen af signalet, der påtrykkes klemmerne 55 og 56. Intensiteten af understrålebundterne 54 og 57 er bestemt af amplituden af det påtrykte signal. Som et resultat kan en akustisk-optisk celle også anvendes som en intensitetsmodulator. Apparatet, der er vist i fig. 6, kunne indeholde to sådanne celler, hvoraf den ene virker som intensitetsmodulator og den anden som retningsmodulator. De to modulatorer 34 og 44 i apparatet ifølge fig. 6 kan imidlertid også udgøres af en enkelt akustisk-optisk celle i overensstemmelse med fig. 7. Denne celle styres så af et signal med varierende amplitude og varierende frekvens.

1. Registreringsbærer, hvorpå information er registreret i optisk aflæselig form i en struktur af i spor (2) arrangerede områder (g) skiftende med mellemområder (t), hvilke områder (g) har anden virkning på et aflæsestrålebundt end mellemområderne (t) og felterne (3) mellem sporene, kendetegnet ved, at sporene (2) set i registreringsbærerens plan og på tværs af den retning, hvor-i sporene aflæses, udviser periodiske udsving, hvor udsvingsperioden (p) er væsentligt større end middelperioden for områderne (g) i sporene, og hvor amplituden (a) af udsvingene er mindre end sporbredden.

2. Registreringsbærer ifølge krav 1, kendetegnet ved, at en referencefase for de periodiske udsving er registreret i et ekstra spor med en periodisk struktur, hvilket spor er bestemt til at aflæses ved hjælp af særskilte elementer .