DK148969B - Optisk-elektronisk arrangement til detektering af fokuseringsfejl - Google Patents

Description

148969

Opfindelsen angår et optisk-elektronisk arrangement til detektering af fokuseringsfejl med henblik på i et optisk billeddannelsessystem at detektere en afvigelse mellem en strålingsreflekterende flade og et ob-5 jektivsystems brændplan, specielt til brug i et apparat til aflæsning af en registreringsbærer med optisk strålingsreflekterende informationsstruktur og i et apparat til optisk registrering af information på en registreringsbærer, hvilket arrangement omfatter et strålesplit-10 teelement indsat i banen for et fra nævnte flade reflekteret strålebundt, samt et bag strålesplitteelementet anbragt, strålingsfølsomt detektionssystemmed to detektorer, der hver er tilknyttet sit af strålesplitteelementet tilvejebragte under-strålebundt, idet udgangene 15 fra detektorerne er tilsluttede indgangene til en elektronisk kreds, hvori der ud fra detektorsignalerne tilvejebringes et fokuseringsfejlsignal.

Et sådant arrangement til detektering af fokuseringsfejl og beregnet til brug i et apparat til af-20 prøvning af objektiver er beskrevet i DE.AS 1.299.134.

Detektorerne i det strålingsfølsomme detektions-system er opdelt i to underdetektorer. Når der forekommer en fokuseringsfejl, bevæger de på detektorerne frem- ' kaldte strålingspletter sig i modsatte retninger, så-25 ledes at de to yderste underdetektorer modtager en anden strålingsstyrke end de to inderste underdetektorer.

Der tilvejebringes et fokuseringsfejlsignal ved at sammenligne det udgående sumsignal fra de to yderste underdetektorer med det udgående sumsignal fra de inderste 30 underdetektorer.

2 148969

For optiske systemer, for hvilke meget små informationsdetaljer skal fremvises og som arbejder med stor numerisk apertur, er der en lille fokuseringsdybde. For billeddannelsessystemer af denne art, som f.eks. anven-5 des i mikroskoper eller i udstyr til aflæsning af en optisk informationsstruktur med meget små detaljer eller i udstyr til registrering af information på en registreringsbærer, er det vigtigt at kunne detektere en afvigelse mellem det aktuelle og det ønskede brændplan for 10 herved at kunne korrigere fokuseringen.

Det er kendt, at en registreringsbærer, som kan aflæses ved hjælp af optisk stråling, kan benyttes som medium til transmission af information, f.eks. et TV-pro-gram eller et audioprogram. I så fald omfatter informa-15 tionsstrukturen i spor opstillede områder skiftende med mellemområder, idet førstnævnte områder har en anden indflydelse på aflæsebundtet end mellemområderne. Informationen er f.eks. Indeholdti rum-frekvensen (den på engelsk såkaldte "spatial frequency") af områderne, eventuelt i 20 længden af områderne.

Af hensyn til en tilstrækkelig lang spilletid for en sådan registreringsbærer bør områderne og mellemområderne have meget små dimensioner, f.eks. en bredde på 0,5ym og en længde på 0,5ym i gennemsnit. Med en periode 25 på tværs af sporene på l,7ym kan en som rund skive formet registreringsbærer indeholde et TV-program af varighed på ca. 30 min. i et ringformet område med inderradi-us på ca. 6,5 cm og yderradius på ca. 14 cm. For at kun-neaflæse de meget små informationsdetaljer hver for 30 sig, skal man skandere informationsstrukturen med en lille strålingsplet med f.eks. en diameter af størrelsesorden lym. Hvis aflæsebundtet er et laserbundt med Gaussisk styrkefordeling, skal der ved udtrykket "diameter" forstås afstanden mellem to punkter, hvor styr-_2 35 ken er e gange styrken ved midten af pletten. For at kunne opnå så lille en strålingsplet, må man vælge aflæsebundtets bølgelængde (λ) og aflæseobjektivets numeriske apertur (N.A), idet plettens diameter er propor- 148969 3 tional med λ/Ν.Α. I praksis vil man vælge λ = 0,6328ymog N.A = 0,45.

Et objektivsystem med en sådan apertur har lille fokuseringsdybde på f.eks. ca. 1 ym. Med henblik på en 5 korrekt aflæsning af informationsstrukturen skal objektivsystemet altid være skarpt fokuseret på overfladen af informationsstrukturen. Da afstanden mellem objektivsystemet og overfladen af informationsstrukturen i aflæse-apparatet af forskellige grunde kan variere, eksempelvis 10 fordi registreringsbæreren ikke er helt plan,eller fordi der forekommer vibrationer i elementerne i aflæsesystemet, skal der tages forholdsregler for at kunne detektere disse variationer og i afhængighed heraf korrigere fokuseringen.

15 Når de små informationsdetaljer skal skrives på en registreringsbærer, skal skrivebundtet også forblive fokuseret til en lille plet på det lag, på hvilket der skal skrives, hvorfor nævnte forholdsregler også skal tages i dette tilfælde.

20 Til detektering af fokuseringsfejl kunne man benyt te sig af det indledningsvis nævnte detekteringsarrangement, men i dette arrangement er positionen af det strålingsfølsomme detektionssystem i relation til strålebundtets akse meget kritisk. En lille forskydning af 25 detektionssystemet på tværs af strålebundtet forårsager en variation i strålefordelingen over detektorerne i detektionssystemet, og denne variation fortolkes som en fokuseringsfej1.

Opfindelsen tager sigte på et detekteringsarrange-30 ment, der er særlig velegnet til brug i et aflæseapparat eller et skriveapparat, og hvor indflydelsen af de-tektionssystemets positionsfejl på fokuseringsfejlsignalet er stærkt reduceret. Med henblik herpå er et arrangement ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at detek-35 torerne er placerede i et plan, hvori det reflekterede bundt fokuseres, hvis afvigelsen er lig med nul, at hver detektor har form som et raster omfattende mindst tre strålingsfølsomme strimler, at den elektroniske kreds 148969 4 er indrettet til ud fra detektorsignalerne at frembringe et positionsfejlsignal, og at hver detektor er tilsluttet et separat udvælgelsesorgan, der effektivt deler detektorerne op i to detektorzoner, idet grænseli-5 nien mellem detektorzonerne er justerbar i afhænggihed af det positionsfejlsignal, der tilføres styreindgangen til udvælgelseskredsen.

Her drager man fordel af det forhold, at strålingspletterne, når detektionssysternet forskydes i relation 10 til strålebundtets akse, bevæger sig i samme retning over detektorerne. Ved at bestemme differensen mellem udgangssignalerne fra detektorzonerne hos begge detektorer og ved at addere differenssignalerne til hinanden opnår man et positionsfejlsignal, dvs. et signal, der 15 angiver en fejl i positioneringen af detektionssysternet i relation til strålebundtets akse, hvilket positionsfejlsignal er uafhængigt af fokuseringsfejl. Ved hjælp af positionsfejlsignalet kan grænselinien i hver detektor justeres elektronisk, således at denne grænselinie 20 faktisk følger strålingspletten. Der forekommer herved ingen variation i strålingsfordelingen på grund af en fokuseringsfejl, eftersom en fokuseringsfejl får de to strålingspletter til at bevæge sig i modsatte retninger.

I henhold til en udførelsesform for arrangementet 25 ifølge opfindelsen,hvor udvælgelsesorganerne udgøres af elektroniske udvælgelseskredse, kan hver udvælgelseskreds ifølge opfindelsen bestå af to rækker af felt-effekttransistorer med fælles isoleret gate-elektrode af resistivt materiale, idet kildeområdet i hver transi-30 stor i hver række er tilsluttet en detektors trimmel, medens drænområderne i alle transistorerne er forbundet med hinanden, hvorhos spændingsgradienterne over de to fælles gate-elektroder i en udvælgelseskreds har indbyrdes modsatte retninger, idet gate-elektro-35 derne er forbundet med den udgang fra nævnte elektroniske kreds, over hvilken positionsfejlsignalet optræder.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende un 148969 5 der henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et udførselseksempel på et aflæsningsapparat, hvori der anvendes et arrangement ifølge opfindelsen, 5 fig. 2a og 2b illustrerer princippet for det ar rangement til detektering af fokuseringsfejl, som benyttes i dette apparat, fig. 3 viser et eksempel på en elektronisk kreds til frembringelse af et fokuseringsfejlsignal og et po-10 sitionsfejlsignal på grundlag af detektorsignalerne, fig. 4 en foretrukken udførelsesform for en elektronisk udvælgelseskreds for de rasterformede detektorer, fig. 5 styrespændingsgradienterne i denne udvælgelseskreds , 15 fig. 6 detaljerne i den nævnte udvælgelseskreds, fig. 7 en anden udførelsesform for et strålingsfølsomt detektionssystem og de tilhørende udvælgelseskredse, fig. 8 et strålingsfølsomt detektionssystem med 20 rasterformede detektorer for detektion af fokuseringsfejl og yderligere detektorer for detektion af positionsfejl hos en aflæseplet i forhold til midterlinien i det spor, der skal aflæses, og fig. 9 et eksempel på et skriveapparat, hvori der 25 anvendes et detekteringsarrangeraent ifølge opfindelsen.

I tegningens samtlige figurer er der for indbyrdes modsvarende bestanddele anvendt de samme henvisningsbetegnelser.

Fig. 1 viser ved 1 en registreringsbærer, der er 30 formet som en rund skive og her er vist i radialt tværsnit. På den reflekterende informationsflade 2' findes der spor 2, der omfatter på tegningen ikke viste områder og strækker sig i retning vinkelret på tegningens plan. Det kan f.eks. antages, at informationsfladen 2' 35 befinder sig på oversiden af registreringsbæreren,og at aflæsningen foretages gennem registreringsbærerens underlag 4, der f.eks. består af plast. Informationsfladen 2' kan være overdækket med et beskyttende lag 3.

148969 6

Registreringsbæreren kan bringes til at dreje ved hjælp af en spindel 5, der drives af en motor 6.

En strålingskilde 7, f.eks. en helium-neon-laser eller en halvleder-laserdiode afgiver et aflæsebundt b.

5 Et spejl 9 reflekterer bundtet til et objektivsystem 10, der er skematisk repræsenteret med en enkelt linse.

I banen for bundtet b er der anbragt en hjælpelinse 8/ som tjener til at sikre, at bundtet dækker pupillen i objektivsystemet mest muligt. En aflæseplet V af 10 minimal dimension tilvejebringes på informationsstrukturen .

Aflæsebundtet reflekteres fra informationsstrukturen, og når registreringsbæreren drejer, moduleres bundtet i overensstemmelse med rækkefølgen af områder 15 i det spor, der aflæses. Ved på i og for sig kendt, på tegningen ikke vist måde, at bevæge aflæsepletten radialt og registreringsbæreren i forhold til pletten kan man aflæse hele informationsfladen.

Det modulerede aflæsebundt føres tilbage gennem ob-20 jektivsysternet 10 og reflekteres af spejlet 9. I strålebundtets bane er der indlagt midler til at separere det modulerede aflæsebundt fra det umodulerede bundt. Disse midler kan f.eks. bestå af et polarisationsfølsomt splitteprisme og en λ/4-plade, idet λ betegner 25 aflæsebundtets bølgelængde. For overskueligheds skyld er disse midler i fig, 1 vist i form af et halvtransparent spejl 11. Dette spejl reflekterer det modulerede . bundt til en strålingsfølsom informationsdetektor 12. Udgangssignalet fra denne detektor er moduleret i 30 overensstemmelse med den information, der aflæses, og signalet kan tilføres en demodulator 13, hvori signalet behandles og tilpasses, således at det kan gengives f.eks. ved hjælp af et TV-apparat 14.

Med henblik på detektering af fokuseringsfejl er 35 der i banen for det reflekterede bundt indlagt et strå-lesplitteelement 17, f.eks. en optisk kile og bag denne kile findes der et strålingsfølsomt detektionssystem 18, der omfatter to detektorer A og B . Den op- 148969 7 tiske kile er placeret på et sted, hvor det reflekterede bundt stadigvæk er ret bredt, dvs. i en vis afstand fra objektivsystemet 10's billedplan, hvori de to detektorer A og B er placerede. Bredden af bundtet på 5 det sted, hvor kilen befinder sig, bør være ret stor i forhold til positionstolerancen for kilen i forhold til bundtets akse, og i relation til unøjagtigheder ved forkanten af kilen. I det ideile tilfælde vil forkanten være retliniet, men i praksis kan den være takket. Kilen 10 kan placeres i et plan, hvori et billede af objektivsystemets udgangspupil dannes ved hjælp af en ikke vist hjælpelinse. Banen for det reflekterede bundt omfatter endvidere et halvtransparent spejl 19. På denne måde vil den største del af det modulerede aflæsebundt over- 15 føres til informationsdetektoren 12, mens en mindre « del af bundtet reflekteres til detektorerne A og B.

Den optiske kile splitter bundtet i to underbundter b1 og b2» hvoraf bundtet b·^ samvirker med detektoren A, og underbundtet b2 med detektoren B.

20 Detektorerne A og B er opdelt i to detektorzoner AA2 og B^, B2, jf. fig. 2a og 2b. Pig. 2a og 2b tjener til at illustrere princippet for arrangementet til detektering af fokuseringsfejl og viser derfor kun de bestanddele, der strengt taget er nødvendige for 25 denne detektion.

Pig. 2a illustrerer den situation, hvor aflæsebundtet er nøjagtigt fokuseret på informationsfladen 2'. Hvis ikke kilen 17 er tilstede, vil det reflekterede bundt fokuseres på punktet d, dvs. ifølge de 30 baner, der er tegnet med punkterede linier. Kilen frembringer underbundterne b^ og b2, som fokuseres til pletterne og V2 ved punkterne e og f. Kilen 17 placeres i en sådan afstand fra detektorerne A og B, at punkterne e og f i tilfælde af en korrekt 35 fokusering befinder sig nøjagtigt på grænselinien mellem detektorzonerne A^ og A2 henholdsvis B^ og B2. Detektorzonerne A^ og A2 vil i så fald modtage den samme lysmængde og det samme gælder for detektorzo- 148969 8 nerne og 1^.

Hvis aflæsebundtet fokuserer i punktet F, der som vist i fig. 2b befinder sig lidt til højre for informationsfladen 2', vil underbundtet b-j^ og under-5 bundtet b2 fokuseres i punkterne e' henholdsvis f'.

De respektive detektorzoner A^ eller B2 vil i så fald modtage mere stråling end detektorzonerne A2 henholdsvis B-j^. Hvis aflæsebundtet fokuseres til venstre for informationsfladen 2' opnår man den modsatte 10 situation, idet de respektive detektorzoner A2 eller modtager mere stråling end detektorzonerne A^ henholdsvis B2.

Hvis signalerne fra detektorzonerne A^, A2, og B2 repræsenteres henholdsvis af S^, S2, S3 og 15 S4 udtrykkes fokuseringsfejlsignalet Sp ved følgende relations

Sp = (Sx + S4) - (S2 + s3)

Signalerne fra detektorzonerne, jf. fig. 1, tilføres en elektronisk kreds 20, hvori signalet Sp til-20 vejebringes. Dette signal føres til en styrekreds 21, der styrer et aktiveringsorgan 22 med hvilket objektivsystemet kan forskydes på en sådan måde, at signalet Sp gøres lig med nul. Aktiveringsorganet 22 kan f.eks. være elektromekanisk, f.eks. en bevægelig spole, 25 som skematisk antydet i fig. 1.

Fig. 3 viser et eksempel på kredsen 20. Signalerne og S3 tilføres en differensforstærker 23, medens signalerne S3 og S4 tilføres en differensforstærker 24. Udgangene fra forstærkerne 23 og 24 30 er tilsluttet indgangene til en differensforstærker 25.

På udgangen fra denne forstærker 25 opnår man signalet (Si - S2) -(S3 - S4), dvs. man opnår signalet Sp.

Ved hjælp af detektorzonerne A^, A2, B1 og B2 er det også muligt at frembringe et positionsfejlsignal 35 s , der angiver en indikation om en afvigelse af mid-P .

ten af detektionssysternet A, B i forhold til strålebundtets akse, hvilken akse i fig. 2 betegnes 00'. En 148969 9 sådan afvigelse kan forekomme f.eks. på grund af skrå placering af laserkilden eller af et spejl i det optiske system.

Hvis ikke der var midler for detektering og der-5 med korrigering af positionsfejl, ville der stilles meget strenge krav til position af detektorerne A og B i forhold til aflæsebundtets akse under montagen af aflæsningsapparatet. Selv om disse meget strenge krav var blevet opfyldt, vil der stadigvæk være risiko for 10 ændringer i tidens løb, f.eks. på grund af sammentrækning eller udvidelse af konstruktionsmaterialer.

I tilfælde af en relativ bevægelse af bundtet og detektionssystemet vil strålingspletterne og V2 bevæge sig i samme retning i forhold til detektorerne 15 A og B. Hvis bundtet bevæger sig opad i fig. 2a og 2b vil strålingspletterne og V2 begge bevæge sig opad. I så fald vil de respektive detektorzoner A-j^ eller uanset en fokuseringsfejl modtage mere strå ling end detektorzonerne A2 henholdsvis B2· Hvis 20 bundtet bevæger sig nedad sker det modsatte. Positionsfejlsignalet udtrykkes ved:

Sp = (S-l - S2) + (S3 - S4) . Som det fremgår af fig. 3 kan dette signal tilvejebringes ved at addere udgangssignalerne fra differensforstærkerne 23 og 24 til 25 hinanden ved hjælp af et additionstrin 26. Signalet S gør det muligt at korrigere positionen af grænse- Γ linierne mellem detektorzonerne A^ og A2 og detektorzonerne og B2 i forhold til den optiske akse.

Man kunne tænke sig at bevæge detektionssystemet 30 18 mekanisk ved hjælp af signalet Sp. Dette vil imidlertid kræve yderligere elektromekaniske organer. Derfor er det meget mere hensigtsmæssigt i henhold til opfindelsen at justere grænselinien mellem detektorzonerne elektronisk.

35 Detektorzonerne A^, A2 og B^, B2, der i

fig. 2a og 2b repræsenteres i form af separate detekto-ter udgør i realiteten dele af én enkelt rasterformet detektor. Fig. 4 viser de rasterformede detektorer A

148969 ίο og B. De enkelte detektorer, f.eks. fotodioder, i rækkerne Å og B repræsenteres af firkanter, hvori der er tegnet et kryds. For rækken A antages det, at den indfaldende strålingsplet er symmetrisk i for- 5 hold til linien p. Detektorrækken A er elektronisk opdelt på en sådan måde, at den.del af rækken, der befinder sig til venstre for linien p udgør detektorzonen A^, medens den del, der befinder sig til højre for linien p udgør detektorzonen A2, jf. fig. 2a.

10 Den elektroniske opdeling gennemføres fortrinsvis ved hjælp af en elektronisk udvælgelseskreds. En sådan udvælgelseskreds, der er beregnet til andre formål findes beskrevet i "Philips Research Reports" 30 (1975), side 436-482, og denne kreds skal kun beskrives i det 15 omfang, der er -nødvendigt til en korrekt forståelse af opfindelsen. Udvælgelseskredsen udgøres af to rækker R^ og R2 af felteffekttransistorer med en isoleret styre-eller gate-elektrode. Transistorerne i en række har en fælles gate-elektrode. Gate-elektroden består af resis-20 tivt materiale. En sådan række af transistorer kendes under betegnelsen RIGFET: resistive insulated-gate field-effect transistor.

Der påtrykkes en given spænding mellem enderne af styreelektroderne, således at der tilvejebringes en gi-25 ven spændingsgradient over disse elektroder. Størrelsen af spændingen bestemmer hvilke transistorer i rækken er ledende, og hvilke transistorer er spærrede. Derved bestemmes også fra hvilke detektorer i rækken udgangssignalerne skal overføres eller ikke overføres af transis-30 torerne, og dermed hvilke detektorer hører til zonen A, og hvilke detektorer hører til zonen B. 1 fig. 4 er de ikke-ledende transistorer repræsenteret af tomme firkanter, medens de ledende transistorer repræsenteres af firkanter med indtegnede cirkler.

35 Fig. 6 viser mere detaljeret udvælgelseskredsen for en detektorrække. Transistorerne i den ene række -betegnes T^ til T^, medens de i den anden række betegnes T^g til T^q, medens fotodioderne betegnes 148969 11

Dg til Dgg. Ved Eg og E2 betegnes de fælles styreelektroder for rækkerne Rg og Rg. Spændingskilden afgiver fødespændingen til transistorerne. Modstandene Zg og Z2 er belastningsmodstande. De strømme, 5 der hidrører fra fotodioderne og overføres af transistorerne adderes til hinanden og resulterer i detektorsignaler Sg og S2- Den anden udvælgelsesrække B afgiver på lignende måde signalerne Sg og .

Hvis detektorerne i en række består af fotodioder, 10 kan udvælgelseskredsene integreres med detektorerne på en sådan måde, at drænområderne i transistorerne er ud i ét med strimlerne i detektorrækken. Da udgangsstrømmene fra en transistorrække adderes til hinanden, kan drænområderne i transistorerne i en række integreres.

15 Spændingerne Ug og U2 over de fælles styre elektroder i transistorrækkerne Rg og Rg vælges således, at den ikke-ledende del af rækken Rg er lig med den ledende del af rækken R2. Spændingerne Ug og U2 består af en grundspænding UQ, med modsatte for-20 tegn for Ug og Ug, og på denne grundspænding er der overlejret en variabel spænding U , der bestemmes af

S

positionsfejlsignalet S fra den i fig. 3 viste kreds.

3?

Spændingen Ug bibringes et andet fortegn for Ug end for Ug.

25 Fig. 5 viser variationen af spændingerne Ug og

Ug over de sammenknyttede fælles gate-elektroder i rækkerne Rg og Rg. Ug ^ og Ug ^ er spændings-gradienterne i det tilfælde, hvor grænselinien i rækken af fotodioder har den position, der er angivet ved linien 30 p. Det niveau, der betegnes d er det tærskelniveau ved hvilket transistorerne bringes til at være ledende.

Som følge af en positionsfejl i detektionssystemet vil strålingspletterne Vg og Vg begge bevæge sig til venstre i forhold til deres detektorrække A og 35 B, således at signalet S vokser. Dette betyder, at Γ spændingen Ug vokser og spændingen Ug aftager, hvilket antydes ved de punkterede linier i fig. 5. Som føl- 148969 12 ge af, at spændingen U2 er blevet større, vil flere transistorer i rækken R2 blive ledende, mens der i rækken er et mindre antal transistorer, der er ledende, fordi spændingen er blevet lavere. Herved 5 bringes grænselinien til at være beliggende nær positionen q, jf. fig. 4. På lignende måde vil grænselinien i detektorzonen i rækken B også forskydes. Dette betyder, at grænselinierne følger bevægelserne af strålingspletterne, hvis disse bevægelser resulterer af 10 fejl i positionen af detektionssysternet i forhold til aflæsebundtets akse. Strålingsfordelingen over detektorzonerne, som følge af en fokuseringsfejl,påvirkes ikke af bevægelsen af grænselinierné eftersom signalet Sp er uafhængigt af en fokuseringsfejl.

15 For klarheds skyld blev det antaget i fig. 4, at detektorerne i en række er lige så lange som de er brede.

I realiteten er detektorerne strålingsfølsomme strimler, .. hvis længde, dvs. dimension på tværs af rækken i fig. 4 og dimension vinkelret på tegningens plan i fig. 2a er 20 væsentligt større end bredden. Følsomheden af detekteringssystemet overfor positionsfejl i strimlernes længderetninger er derfor væsentligt mindre end i retningen af detektorrækken. Mange af de tidligere kendte detekteringssystemer, f.eks. det system, der er beskrevet 25 i US nr. 4.023.033 er ligeså følsomme overfor positionsfejl i den første retning, som overfor positionsfejl i en anden retning vinkelret på nævnte første retning.

Signalerne S^, S2, S2 og fra detektor zonerne A^, A2, B1 og B2 kan omdannes til et sig-30 nal

Sw = (S1 + s2> - (S3 + S4>

Dette signal der angiver en indikation om positionen af forkanten af kilen på tværs af strålebundtets akse kan anvendes til korrekt justering af kilen under 35 montage af apparatet.

I en udførelsesform for et arrangement ifølge opfindelsen, hvori objektivsystemet har en numerisk apertur på 0,45 består detektorerne A og B hver af fem- 148969 13 ten strålingsfølsomme strimler med bredde på 20 ym og længde på ca. 350 ym. I dette arrangement kan afvigelser af detektionssystemets centrum i forhold til strålebundtets akse på ca. 250 ym stadigvæk accepteres, medens 5 der i tidligere kendte detekteringsarrangementer kun accepteredes afvigelser af størrelsesorden 25 ym.

Med det i fig. 4 viste detektionssystem, der omfatter femten strålingsfølsomme strimler pr. detektor kan grænselinien mellem detektorzonerne justeres meget 10 præcist. I det tilfælde, hvor en præcis justering ikke er nødvendig, kan man nøjes med et mindre antal strålingsfølsomme strimler pr. detektor. I så fald vil detektorerne have en grovere rasterstruktur. I stedet for udvælgelseskredsene i overensstemmelse med fig. 4 kan 15 man i så fald anvende enklere udvælgelseskredse, f.eks. omskiftere.

Fig. 7 viser et detektionssystem med tre strålingsfølsomme strimler D^, D g, Dg og D'.^, D'g D'g pr. detektor. Udgangen fra de midterste detekto-20 ter Dg eller D'2 er tilsluttet kontaktarmen i en omskifter S. , henholdsvis S . Med omskifteren i den viste stilling adderes udgangssignalet fra detektorerne D^ eller D'2 til udgangssignalet fra detektoren henholdsvis D'-^. Detektorerne og d2 samt D'^ 25 og D'2 udgør henholdsvis detektorzonen A^ og detektorzonen B^, medens detektorerne Dg og D'g udgør henholdsvis detektorzonen A2 og detektorzonen B2. Grænselinien E^ og E2 mellem detektorzoner befinder sig i så fald mellem detektorerne D2 og Dg 30 henholdsvis D'g og D'g. Udgangssignalerne fra detektorzonerne A^, Ag, B^ og Bg tilføres den elektroniske kreds 20, hvori der tilvejebringes fokuseringsfejlsignalet Sp og positionsfejlsignalet Sp.

Omskifternes stilling kan styres ved hjælp af signalet 35 Sp. Hvis strålingspletterne og Vg forskyder sig til venstre i forhold til detektorerne skiftes omskifterne og Sg således at udgangssignalet fra detek toren Dg eller fra detektoren D'g adderes til ud- 148969 14 gangssignalet fra detektoren Dg henholdsvis detektoren D,3* I det i fig. 1 viste arrangement anvendes der en separat detektor 12 til aflæsning af informationen.

5 Detektorerne A og B i detekteringsarrangementet kan også benyttes til aflæsning af informationen. Detektoren 12 og spejlet 19 kan i så fald afskaffes. Kilen 17 kan placeres i strålebanen på det sted, hvor spejlet 19 befandt sig, og informationssignalet, der nu 10 er lig med + Sg + Sg + påtrykkes modulatoren 13.

Det fra informationsfladen reflekterede bundt kan også splittes i to underbundter b^ og bg ved hjælp af andre elementer end en optisk kile. Eksempelvis kan 15 der placeres et totalt reflekterende spejl i den ene del af det reflekterede bundt, således at det kun er den ene halvdel (b-^) af bundtet, der går videre i samme retning som det usplittede bundt, medens den anden halvdel (bg) af bundtet reflekteres i en anden retning. Den 20 rasterformet detektor A eller B placeres i banen for underbundtét b^ eller bg i en position, der svarer til en ideel fokusering af det usplittede bundt.

Når en registreringsbærer med optisk informationsstruktur aflæses skal der sørges for, at aflæsepletten 25 v altid forbliver positioneret i midten af et spor, som skal aflæses. For at kunne opnå forskydninger af aflæsepletten i radial retning i forhold til et spor, som skal detekteres kan man i henhold til ansøgernes danske patent nr. 132596, projicere yderligere to strålingspletter, 30 såkaldt servopletter, på informationsfladen ud over aflæsepletten. Disse strålingspletter positioneres på en sådan måde, at centrene i servopletterne, hvis midten af aflæsepletten svarer til midten af et spor, befinder sig på de to kanter af sporet. Hver servopiet er tilknyttet 35 5in detektor. Ved at sammenligne udgangssignalerne fra servodetektorerne med hinanden kan man bestemme størrelsen og retningen af en afvigelse af aflæsepletten i radial retning i forhold til sporet. Servopletterne kan 168969 15 tilvejebringes ved at anbringe et gitter i strålingsbanen for aflæsebundtet. Dette gitter splitter bundtet i et aflæsebundt af orden nul og to servobundter af første or-5 den. Et detekteringssystem,der udover detektoren til detektering af fokuseringsfejl også omfatter detekto-ter for den radiale position af strålingspletten er vist i fig. 8.

I fig. 8 angives retningen for informationssporene 10 ved hjælp af pilen 29. Ved A og B betegnes de rasterformede fokuseringsfejldetektorer på hvilke pletterne V1 °g V2 Pr°jiceres· Disse to pletter er låst til servopletterne V'^, V''l henholdsvis ^'2' 2'

Servopletterne og V'2 projiceres på en ikke-op- 15 delt detektor C^, medens servopletterne V''^ og V'2 projiceres på en ikke-opdelt detektor C2· På grundlag af signalerne fra de rasterformede detektorer A og B kan man på den ovenfor beskrevne måde frembringe et fokuseringsfejlsignal, et positionsfejlsignal 20 og et informationssignal. Ved at trække udgangssignalerne fra detektorerne C·^ og C2 fra hinanden kan man tilvejebringe et radialfejlsignal.

Dette arrangement kan også omfatte to detektorer og H2. Hvis der er små fokuseringsfejl, vil disse 25 detektorer ikke aktiveres. I tilfælde af større fokuseringsfejl som ikke længere kan detekteres af detektorerne A og B forstørres strålingspletterne V1 og V2 så meget, at detektorerne og H2 også modtager stråling. Ved sammenligning af udgangssignalerne fra 30 disse detektorer kan man opnå et groft fokuseringsfej1~ signal.

Det i fig. 8 viste detekteringssystem er særlig velegnet til opbygning af en integreret detektor med separate detektorzoner.

35 Det skal forstås, at opfindelsen også kan finde anvendelse ved aflæsning af en registreringsbærer i form af et bånd i stedet for en skiveformet registreringsbærer .

148969 16

Det beskrevne arrangement til detektering af fokuseringsfejl i overensstemmelse med opfindelsen kan også finde anvendelse til skrivning af information på en registreringsbærer.

5 Fig. 9 viser et eksempel på et sådant arrangement, der bortset fra elementerne til bestemmelse af fokuseringsfejlene er blevet beskrevet i fx DE-OS 2.342.285.

Arrangementet omfatter en strålingskilde 31, 10 f.eks. en laserkilde, der afgiver et strålebundt 43 med tilstrækkelig energi. Ved hjælp af prismer 32 og 38 føres bundtet til en registreringsbærer (30) på hvilken der skal skrives information, og hvor bundtet koncentreres til en lille strålingsplet ved hjælp af en 15 objektivlinse 39. Registreringsbæreren er forsynet med et lag 50 af f.eks. fotoresistmateriale, der er følsomt overfor den stråling man anvender. I banen for strålen fra kilden 31 til registreringsbæreren 30 er der desuden anbragt en elektrooptisk modulator 34.

20 Denne modulator er tilsluttet en elektronisk styreanordning 35. Informationen, f.eks. et TV-program, der tilføres terminalerne 36 og 37 i form af et elektrisk signal omdannes til impulser, der modulerer bundtet fra laserkilden. På givne tidspunkter, der bestemmes 25 af informationen over terminalerne 36 og 37 projiceres der strålingspletter på registreringsbæreren.

Registreringsbæreren har en cirkulær omkreds og bringes til at dreje ved hjælp af en motor 41, som kan bevæges radialt ved hjælp af en slæde 42, således 30 at der på registreringsbæreren kan skrives et spiralformet spor.

Objektivlinsen 39 er således indrettet, at den kan bevæge sig aksialt, dvs. i vertikal retning i forhold til registreringsbæreren, og denne bevægelse til-35 vejebringes ved hjælp af en magnetspole 22. Størrelsen af de elektriske strømme gennem magnetspolen fastlægges ved hjælp af en styrekreds 21. Indgangen til styrekredsen er tilsluttet udgangen fra kredsen 20, hvori 17 U8969 udgangssignalerne fra de strålingsfølsomme detektorer A og B behandles elektronisk. Detektorerne udgør en del af et arrangement til detektering af fokuseringsfejl og til bestemmelse af positionen af registrerings-5 bærefladen i henhold til den virkemåde, der er beskrevet i det foregående.

Registreringsbæreren 30 kan være forsynet med en strålingsreflekterende flade under fotoresistlaget. Et separat hjælpestrålebundt kan projiceres på registre-10 ringsbæreren. Efter tilbagekastning fra registreringsbæreren føres bundtet tilbage til et halvtransparent spejl 40 og derefter gennem en kile 17, som tilvejebringer to bundter, der tilføres hver sin detektor A og B.

15 I stedet for en separat hjælpestrålingskilde er det som vist i fig. 9 også muligt at anvende den del af skrivebundtet, der reflekteres fra registreringsbæreren for at bestemme positionen af den strålingsfølsomme flade på registreringsbæreren i forhold til objektivsyste-20 mets fokuseringsfejl.

Opfindelsen kan også finde anvendelse i andre billeddannelsessystemer, hvori der skal opretholdes en præcis fokusering, f.eks. mikroskoper.

Claims (2)

148969 O

1. Optisk-elektronisk arrangement til detektering af fokuseringsfejl med henblik på i et optisk billeddannelsessystem at detektere en afvigelse mellem en strålingsreflekterende flade og et objektivsystems 5 brændplan, specielt til brug i et apparat til aflæsning af en registreringsbærer med optisk strålingsreflekterende informationsstruktur og i et apparat til optisk registrering af information på en registreringsbærer, hvilket arrangement omfatter et strålesplitteelement 10 indsat i banen for et fra nævnte flade reflekteret strålebundt, samt et bag strålesplitteelementet anbragt, strålingsfølsomt detektionssystem med to detektorer, der hver er tilknyttet sit af strålesplitteelementet tilvejebragte under-strålebundt, idet udgangene fra detekto-15 rerne er tilsluttede indgangen til en elektronisk kreds, hvori der ud fra detektorsignalerne tilvejebringes et fokuseringsfejlsignal, kendetegnet ved, at detektorerne (A, B)er placerede i et plan, hvori det reflekterede bundt fokuseres, hvis afvigelsen er lig med nul, 20 at hver detektor har form som et raster omfattende mindst tre strålingsfølsarane strimler (D^, Dlr °2' DP' a*" troniske kreds (20) er indrettet til ud fra detektorsignaleme at fran-bringe et positionsfejlsignal(Sp), og at hver detektor er tilsluttet et separat udvælgelsesorgan (r^, R^ SW^, SWj), der effektivt deler 25 detektoren op i to detektorzoner (A^, B^, B^\s idet grænselinien J?» Pi, P2)mellem detektorzonerne er justerbar i afhængighed af det positionsfejlsignal, der tilføres styreindgangen til udvælgelses-kredsen.

2. Arrangement ifølge krav 1,og hvor udvælgelses-30 organerne udgøres af elektroniske udvælgelseskredse, -kendetegnet ved, at hver udvælgelseskreds (R^, R^ består af to rækker af felteffekttransistorer med fælles isoleret gate-elektrode tE-^, E2)af resistivt materiale, at kildeområdet i hver transistor i hver række er tilsluttet 35 en striirmel af detektoren(d^, D2, ...^medens drænanråderne i alle transistorerne er forbundet med hinanden, og at spændingsgradienterne (U-j^, over de to fælles gate-elektroder i en