DK149728B - Registreringsbaerer med en optisk aflaeselig fasestruktur og apparat til aflaesning af en saadan baerer - Google Patents

Description

i 149728

Opfindelsen angår en registreringsbærer, der indeholder information i en optisk aflæselig struktur/ der omfatter sporvis anbragte områder, der veksler med mellemliggende mellemområder, idet områderne har en anden 5 indflydelse på en læsestråle end de mellemliggende områder og mellem informationssporene beliggende strimler. Opfindelsen angår også et apparat til aflæsning af en sådan registreringsbærer.

Hvis det drejer sig om en rund skiveformet re-10 gistreringsbærer, kan informationssporet indeholde flere koncentriske spor eller flere næsten koncentriske spor, der er forbundet med hinanden så de sammen udgør et spiralformet spor.

En sådan registreringsbærer er bl.a. kendt fra 15 "Philips Technical Review" 33, nr. 7, side 178-190. På denne registreringsbærer er et fjernsynsprogram eventuelt i farver indkodet i den rumlige frekvens af områderne og i områdernes længder. Bredden af informationssporene og dermed bredden af områderne er f.eks. 0,5ym, sporperio-20 den i den radiale retning er f.eks. l,7ym og gennemsnitslængden for områderne f.eks. 0,5ym. I et ringformet område med en indre radius på 6,5 cm og en ydre radius på 14,5 cm er det da muligt at registrere et fjernsynsprogram på ca. 30 minutter.

25 Til visse programmer, f.eks. spillefilm, er det ønskeligt med en længere spilletid. En længere spilletid ville kunne opnås ved at anbringe informationssporene tættere ved hinanden.

Når registreringsbæreren aflæses må der drages 30 omsorg for, at midten af aflæsepletten, der dannes på informationsstrukturen,sammenfalder med midten af den spordel, der aflæses, idet modulationsdybden for det aflæste signal ellers vil være lille og der kan optræde krydstale mellem sporene. Derfor frembringes der under 35 aflæsningen et radialt fejlsignal, der giver en indikation om positionen af læsepletten i forhold til midten af spordelen som læses. I et servosystem korrigeres den radiale position af læsepletten ved hjælp af fejlsigna- 149728 2 let. Til frembringelse af det radiale fejlsignal benyttes den gitterformede struktur af ved siden af hinanden liggende informationsspor i radial retning. Det optiske læsesystem, hvormed informationsstrukturen af-5 læses,er tilpasset den aflæste informationsstruktur.

Dette betyder, at bølgelængden af læsestrålen og den numeriske apertur af læseobjektivet er udvalgt på en sådan måde, at områderne med størst rumlig frekvens, hvilket er områderne i det indre spor i tilfælde af en 10 rund skiveformet registreringsbærer,stadig kan læses med tilfredsstillende diskrimination. For et givet læsesystem må der indgås et kompromis med hensyn til den radiale rumlige frekvens. Den radiale rumlige frekvens er valgt således, at der opnås en vis spilletid samti-15 digt med at krydstalen mellem sporene forbliver inden for en vis grænse, og det radiale fejlsignal stadig er tilstrækkeligt stort. Den radiale sporperiode på l,7ym, der er anført ovenfor gælder for en bølgelængde på X=0,63ym og en numerisk apertur N.A. = 0,45. Hvis 20 den radiale rumlige frekvens blev forøget f.eks. med en faktor 2 til fordobling af spilletiden, ville denne rumlige frekvens være beliggende nær grænsefrekvensen for det optiske system og radiale positionsfejl for læsepletten kunne da næppe eller slet ikke detekteres.

25 Desuden er læsepletten større end bredden af informationssporene. Hvis den radiale periode for informationssporet blev reduceret, ville en væsentlig del af læsestrålingen ramme nabospor til det aflæste spor.

Dette ville give anledning til væsentlig krydstale mel-30 lem informationssporene selv hvis læsepletten var rigtigt centreret i forhold til det aflæste spor.

Det er et formål med den foreliggende opfindelse at forøge informationstætheden på en registreringsbærer uden at de nævnte ulemper optræder. Opfindelsen 35 realiseres i registreringsbæreren og apparatet til aflæsning af denne.

Registreringsbæreren ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at ved siden af hinanden liggende in 149728 3 formationsspor afviger fra hinanden ved, at de indeholder henholdsvis områder med en første fasedybde og områder med en anden fasedybde.

Informationen er da indeholdt i to strukturer 5 med forskellig fasedybde. Fasedybden er defineret som faseforskellen mellem en understråle af nulte orden og vinder stråler af højere orden, hvori læsestrålen opdeles af informationsstrukturen. Hver fasedybde svarer da til en specifik indretning af detekteringssystemet, hvormed 10 den pågældende struktur kan aflæses på optimal måde. En dyb fasestruktur aflæses på optimal måde ved at detektere den totale intensitet over hele læseobjektivets pupil, medens en mindre dyb fasestruktur aflæses på optimal måde ved at bestemme forskellen mellem intensi-15 teterne i to tangentielt forskellige pupilhalvdele. Ved anvendelse af to forskellige fasedybder og af forskellige detektorarrangementer kan den radiale periode af informationssporet reduceres med f.eks. en faktor 2,til trods for, at informationssporene alligevel kan aflæses med 20 tilfredsstillende diskrimination.

Hvis der alene skulle tages hensyn til faseforskellene mellem understrålerne af nulte orden og af højere ordener, kunne der vælges en fasedybde på ir rad for de dybe spor og en fasedybde på π rad for de lave 25 spor. For en fasedybde på π rad er strålingsenergien i understrålerne af højere orden imidlertid meget lille, således at detektorsignalerne også ville være små.

Derfor vælges der i praksis en fasedybde, der er lidt større end π rad for de lave spor.

30 ^

En foretrukket udførelsesform for en registreringsbærer ifølge opfindelsen er derfor ejendommelig ved, at den første fasedybde tilnærmelsesvis er ir rad og den 2ir anden fasedybde tilnærmelsesvis 3— rad.

35 Det er også muligt at tildele en informations struktur, der indeholder strålingsabsorberende områder og strålingstransmitterende eller strålingsreflekterende mellemområder en fasedybde, nemlig en fasedybde på 4 169728 ττ rad. En sådan informationsstruktur betegnes en amplitudestruktur. Det ene af de to spor i registreringsbæreren ifølge opfindelsen kan indeholde en sådan amplitudestruktur.

5 Fortrinsvis indeholder sporene med stor fase dybde og sporene med lille fasedybde fordybninger eller fremspring. Fordelen ved en registreringsbærer med fordybninger eller forhøjninger er, at den kan fremstilles hurtigt i store mængder under anvendelse af kendt pres-10 nings teknik.

X tilfælde af en informationsstruktur, der indeholder fordybninger eller fremspring,står den fasedybde, der er defineret ovenfor som faseforskellen mellem understrålen af nulte orden og understrålerne af 15 højere orden,i relation til en geometrisk fasedybde.

Den geometriske fasedybde φ for en reflekterende in-formationsstruktur er givet ved: φ = 2,2 it ^ rad, hvor d er den geometriske dybde af fordybningerne og λ bølgelængden af læsestrålen. For en strålingstransmitte-20 rende informationsstruktur er φ = 2 i ^ rad.

Sammenlignet med en strålingstransmitterende informationsstruktur har en reflekterende informationsstruktur den fordel, at elementerne i det optiske læse-apparat under læsningen alle er beliggende på én side 25 af registreringsbæreren og delvis gennemløbes to gange af læsestrålen.

En registreringsbærer med en reflekterende informationsstruktur kan ifølge opfindelsen yderligere være ejendommelig ved, at områderne med den første fa-30 sedybde udgøres af fordybninger med den geometriske dybde på tilnærmelsesvis 1/4 λ, og områderne med den anden fasedybde udgøres af fordybninger med en geometrisk dybde på tilnærmelsesvis 1/8 λ, idet λ er læse-strålens bølgelængde.

35 Ved aflæsning af en registreringsbærer ifølge opfindelsen skal signalet fra det ene detektorarrangement og signalet fra det andet detektorarrangement skiftevis overføres til et elektronisk kredsløb, hvori signalerne yderligere behandles. Det signal, der er aflæst» 149728 5 fremvises til slut f.eks. ved hjælp af et fjernsynsapparat, eller gøres hørbart. Modulationsoverføringsfunktionerne for læsesysternerne med de forskellige detektorarrangementer varierer lidt. Hvis informationen er lag-5 ret i digital form, vil variationerne i overføringsfunktionerne ikke blive bemærket i det signal, der til slut tilføres læseapparatet. Hvis informationen er registreret på anden måde,f.eks. i form af et frekvensmoduleret signal, kan variationen mellem modulations-10 overføringsfunktionerne blive mærkbar. Én overføringsfunktion vil f.eks. give anledning til andre gråtoner eller en anden farvemætning i fjernsynssignalet end den anden overføringsfunktion. Hvis det drejer sig om et lydsignal, kan variationen mellem overføringsfunktio-15 nerne blive hørlig som en uønsket frekvens.

Hvis der på registreringsbæreren er registreret et fjernsynsprogram, der f.eks. indeholder ét fjernsynsbillede pr. omdrejning, vil variationen i gråtoner eller farvemætning give anledning til flimren af fjern-20 synsbilledet med en frekvens på 12,5 Hz ved en omdrejningshastighed på 25 omdrejninger pr. sekund. Flimren af denne frekvens kan opfattes af det menneskelige øje og er derfor ubehagelig.

Med henblik på at gøre denne effekt usynlig ad-25 skiller konsektutive spordele inden for et spor i overensstemmelse med et yderligere karakteristisk træk ved registreringsbæreren ifølge opfindelsen sig fra hinanden ved, at de indeholder henholdsvis områder med en første fasedybde og områder med en anden fasedybde.

30 Hvis det drejer sig om et fjernsynsprogram in deholder disse spordele hver information om en fjernsynslinie. Hvis fjernsynsbilledet består af 625 linier sker omskiftningen mellem det ene læsesystem og det andet ved en frekvens af størrelsesordenen 7,5 kHz. Flim-35 ren ved en så høj frekvens er ikke synlig.

For at sikre korrekt tidsmæssig skiftning fra det ene detektorarrangement til det andet under aflæsningen af en registreringsbærer, kan der i overens 149728 6 stemmelse med et yderligere karakteristisk træk foruden et informationssignal være registreret et pilotsignal/ der markerer overgangene mellem områderne med en første fasedybde og områderne med en anden fasedybde og omvendt.

5 Denne foranstaltning kan benyttes, når der f.eks. kun er registreret et lydsignal på registreringsbæreren.

Hvis der er registreret et fjernsynssignal, kan delbilledsynkroniseringsimpulserne eller billedsynkroni-10 seringsimpulserne benyttes til omskiftningen,og der behøver ikke at være registreret noget separat pilotsignal.

Et apparat til aflæsning af en registreringsbærer indeholdende en strålekilde til frembringelse af en læsestråle, et objektivsystem til fokusering af læse-15 strålen til en læseplet på informationslaget på registreringsbæreren og et strålingsfølsomt detektorsystem til omformning af læsestrålen, der er blevet moduleret af informationsstrukturen,til et elektrisk signal,er ejendommeligtved, at detektorsystemet indeholder to 20 strålingsfølsomme detektorer, der er anbragt i fjernfeltet for informationsstrukturen på hver sin side af en linie, der effektivt står på tværs af sporretningen, at udgangene fra detektorerne er forbundet med to indgange til et første elektronisk kredsløb, hvori detek-25 torsignalerne kombineres additivt i et første tidsinterval og subtraktivt i et andet tidsinterval, at udgangen fra dette kredsløb er forbundet med indgangen til et andet elektronisk kredsløb, hvori der afledes et skiftesignal fra det fra registreringsbæreren af-30 læste signal, hvilket skiftesignal tilføres en styreindgang til det første elektroniske kredsløb og bestemmer de nævnte tidsintervaller.

At den linie på hvis to sider detektorerne er anbragt står "effektivt på tværs af sporretningen" be-35 tyder, at projektionen af denne linie på informationsstrukturens plan står på tværs af sporretningen.

Et apparat, der er udstyret med ét servosystem, der er bestemt til at holde læsepletten på plads ved 149728 7 midten af et informationsspor og som indeholder et strålingsfølsomt detektorsystem til frembringelse af et positionsfejlsignal, en styrekobling til omsætning af dette signal til et styresignal for en aktivator, hvor-5 med den radiale position af læsepletten kan varieres,er ejendommeligt ved, at der mellem detektorsystemet og styrekoblingen er indskudt et omkobleligt invertertrin med en styreindgang, der er forbundet med udgangen fra det andet elektroniske kredsløb, hvor skiftesignalerne 10 optræder.

Herved undgås, at læsepletten ved aflæsning af et første spor, hvis områder har en specifik fasedybde/ rettes mod et andet spor, hvis områder har en anden fa-sedybde.

15 Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser en del af en første udførelsesform for en registreringsbærer ifølge opfindelsen set ovenfra, 20 fig. 2 et tangentialt snit gennem denne regi streringsbærer , fig. 3 et radialt snit gennem denne registreringsbærer, fig, 4 en del af en anden udførelsesform for 25 en registreringsbærer ifølge opfindelsen set ovenfra, fig. 5 et tangentialt snit gennem denne registreringsbærer, fig. 6 et radialt snit gennem denne registreringsbærer , 30 fig. 7 en udførelsesform for et læseapparat i- følge opfindelsen, fig. 8 arrangementet af detektorerne og et første eksempel på det elektroniske kredsløb til behandling af detektorsignalerne, 35 fig. 9 et andet eksempel på dette elektroniske kredsløb, fig. 10 arrangementet af detektorerne i forhold til diffraktioner af forskellig orden.

149728 8 fig. 11 variationen i amplituden af det signal, der er aflæst som funktion af fasedybden, og fig. 12 formen af et radialt fejlsignal i et eksempel på et servosystem for læseplettens radiale 5 position.

I figurerne er til hinanden svarende elementer betegnet med de samme henvisningsnumre.

Fig. 1, 2 og 3 viser en første udførelsesform for en registreringsbærer ifølge opfindelsen. Fig. 1 10 viser registreringsbæreren set ovenfra, fig. 2 i tangentielt snit efter linien II-II i fig. 1 og fig. 3 i radialt snit efter linien III-III i fig. 1. Informationen er indeholdt i flere områder 4, f.eks. fordybninger i et underlag 6. Disse områder er anbragt 15 i spor 2. Mellem områderne 4 findes mellemområder 5. Sporene 2 er adskilt fra hinanden af snævre strimler 3. Den rumlige frekvens og eventuelt længderne af områderne er bestemt af informationen.

Områderne i naboinformationsspor har forskelli-20 ge fasedybder. Som vist i fig. 3, er fordybningerne i et første spor, et tredie spor osv. dybere end fordybningerne 4' i et andet spor, et fjerde spor osv. Den geometriske dybde af fordybningerne 4 og 4' er betegnet d1 og d2· Som følge af de forskellige dybder, 25 kan det første spor, det tredje spor osv. diskrimineres eller skelnes optisk fra det andet spor, det fjerde spor osv. Disse spor kan da anbringes tæt ved hinanden.

I en realiseret udførelsesform for en registreringsbærer ifølge opfindelsen var den radiale pe-30 riode af informationssporene 0,85ym, bredden af disse spor 0,5ym og bredden af strimlerne 0,35ym.

Den informationsbærende flade af registreringsbæreren kan være reflekterende f.eks. ved, at et metallag 7 f.eks. aluminium er vakuumaflejret på den-35 ne flade.

Det skal bemærkes, at i fig. 1, 2 og 3 er dimensionerne af områderne vist stærkt forøget for tydelig-heds skyld.

f49728 9

Fig. 4 viser en del af en anden udførelsesform for en registreringsbærer ifølge opfindelsen set ovenfra. Denne figur viser en større del af registreringsbæreren end fig. 1, således at de enkelte områder ikke 5 mere er synlige. Informationssporet er nu opdelt i dele a og b, hvoraf delene a indeholder fordybninger med større fasedybde (områder med dybere fordybninger) og delene b områder med mindre fasedybde.

I fig. 5, der viser et forstørret tangentialt 10 snit gennem et spor efter linien V-V' i fig. 4 er fordybningerne med dybden d2 atter betegnet 4' og fordybningerne med dybden d^ er betegnet 4. Fig. 6 er et radialt snit gennem denne anden udførelsesform efter linien VI-VI' i fig. 4.

15 I dansk patentansøgning nr. 4775/73 er beskre vet en fremgangsmåde til optisk indskrivning af information på en registreringsbærer. Et fotoresistlag eksponeres intermitterende i overensstemmelse med informationen, der skal indskrives. Ved efterfølgende fremkal-20 delse og eventuelt ætsning kan det således frembragte mønster omformes til en dybdeprofil. Ved at vælge en større strålingsintensitet under indskrivningen af et første spor, et tredje spor osv. end under indskrivningen af et andet spor, et fjerde spor osv., kan der 25 opnås en registreringsbærer, hvis ulige nummererede spor indeholder fordybninger, der har en større fasedybde og de lige nummererede spor fordybninger med en mindre fasedybde.

Fig. 7 viser en udførelsésform for et apparat 30 til aflæsning af en registreringsbærer ifølge opfindelsen. Den runde pladeformede registreringsbærer 1 er vist i radialt snit. Følgelig står informationssporene vinkelret på tegneplanet. Det antages, at informationsstrukturen er anbragt på oversiden af regi-35 streringsbæreren og er reflekterende, således at aflæsning udføres gennem underlaget 6. Informationsstrukturen kan være dækket af et beskyttelseslag 8.

Ved hjælp af en aksel 16, der drives af en motor 15, 10 T49728 kan registreringsbæreren sættes i rotation.

En strålingskilde 10 f.eks. en helium-neon-laser eller en halvlederdiodelaser frembringer en læse-stråle 11. Denne stråle reflekteres af et spejl 12 5 mod et objektivsystem 13, der skematisk er repræsenteret af en enkelt linse. I læsestrålens bane er indskudt en hjælpelinse 14, der sikrer, at objektivsystemets pupil udfyldes på optimal måde. Der dannes da en læseplet V af mininale dimensioner på informa-10 tionsstrukturen.

Læsestrålen reflekteres af informationsstrukturen, og når registreringsbæreren roterer,moduleres den i overensstemmelse med rækkefølgen af områder i det aflæste spor. Ved bevægelse af læsepletten og registre-15 ringsbæreren i forhold til hinanden i radial retning, kan hele informationsområdet skanderes.

Den modulerede læsestråle passerer igen gennem objektivsystemet og reflekteres af spejlet 12. Strålevejen indeholder midler til adskillelse af den modulere-20 de og den umodulerede læsestråle. Disse midler kan f.eks. indeholde et polarisationsfølsomt deleprisme og en i - plade, hvor λ er bølgelængden af læsestrålen.

For simpelheds skyld er det i fig. 7 antaget, at de nævnte midler udgøres af et halvgennemsigtigt spejl 17.

25 Dette spejl reflekterer den modulerede læsestråle til et strålingsfølsomt detektorsystem 20.

Detektorsystemet er anbragt i det såkaldte "fjernfeldt for informationsstrukturen", dvs. i et plan, hvori centrene af understrålerne, der dannes af 30 informationsstrukturenf navnlig understrålerne af nulte orden og understrålerne af første orden,er adskilt. Detektorsystemet kan være anbragt i planet 21, hvori der af hjælpelinsen 18 dannes et billede af udgangspupil-len af objektivsystemet 13. I fig. 7 er afbildningen 35 C af punktet C i udgangspupillen vist ved punkterede linier.

Detektorsystemet 20 indeholder to detektorer 22 og 23. Disse detektorer er vist ovenfra i fig. 8.

149728 11 I denne figur er den retning, hvori informationssporet skanderes/angivet ved en pil 34. Når områderne af et aflæst spor har stor fasedybde,f.eks. ir rad, skal udgangssignalerne fra detektorerne adderes, medens signa- 5 lerne fra detektorerne skal subtraheres, hvis områderne 2ir i det aflæste spor har lille fasedybde,f.eks. —j- rad.

Til dette formål kan detektorerne 22 og 23 som vist i fig. 8 være forbundet både med en additionskobling 24 og en subtraktionskobling 25. Udgangene 10 fra koblingerne 24 og 25 er forbundet med de to indgangsklemmer e·^ og til en kobler 26, der har en hovedklemme e. Afhængigt af et styresignal S ,

C

der tilføres koblerens styreindgang,fører denne kobler « enten sumsignalet fra detektorerne 22 og 23 eller 15 forskelssignalet fra disse detektorer til en demodulationskobling 27. I denne kobling demoduleres aflæsesignalet og gøres egnet til gengivelse f.eks. på et fjernsynsapparat 28.

Til styring af kobleren 26 frembringes der et 20 styresignal. På registreringsbæreren kan der foruden det aktuelle informationssignal være registreret et pilotsignal, der markerer de positioner på registreringsbæreren, hvor en overgang fra områder med en første fasedybde til områder med en anden fasedybde er belig-25 gende. Hvis der er registreret et fjernsynssignal med ét fjernsynsbillede i hvert spor, kan billedsynkroni-seringsimpulserne eller delbilledsynkroniseringsimpul-serne, der er indeholdt i det aktuelle fjernsynssignal, benyttes til frembringelse af styresignalet S . Disse v 30 impulser kan altid let identificeres.

Hvis information om linierne i et fjernsyns-billede er indeholdt i spordelene a og b i overensstemmelse med fig. 4, kan liniesynkroniseringsimpulserne 31 således som vist i fig. 8, udskilles fra signalet 35 fra demodulationskoblingen 27 i liniesynkroniserings-impulsseparatoren 29. I koblingen 30, der f.eks. er en bistabil multivibrator,omdannes impulserne 31 til et styresignal Sc til kobleren 26, således at denne 149728 12 kobler skifter,hver gang der er aflæst en linie i fjernsynsbilledet.

Hvis hvert spor med informationsstruktur kun indeholder én type områder, er elementet 29 en billed-5 synkroniseringsimpulsseparator,og kobleren 26 skiftes efter aflæsning af hvert spor eller to fjernsynsdelbilleder .

Fig. 9 viser et andet eksempel på et elektronisk kredsløb, hvormed udgangssignalerne fra detektorerne 22 10 og 23 skiftevis kan kombineres additivt og subtrak-tivt. Detektorerne er nu forbundet med en første og en anden indgang til en forskelsforstærker 35. Detektoren 22 er forbundet direkte til denne forstærker, medens * der i forbindelsen mellem detektoren 23 og forskels- 15 forstærkeren 35 er indskudt en inverter 36 og en kobler 37, således at signalet fra detektoren 23 kan tilføres forskelsforstærkeren i inverteret eller ikke-inverteret form.

I det følgende skal den fysiske baggrund for 20 opfindelsen forklares mere detaljeret. Informationsstrukturen, der indeholder nabospor med områder og mellemliggende områder virker som et todimensionalt diffraktionsgitter. Gitteret opdeler læsestrålen i en vinderstråle af nulte orden og et antal understråler af 25 første orden samt et antal understråler af højere orden.

En del af strålingen kommer ind i objektivsystemet igen efter refleksion ved informationsstrukturen. I planet for udgangspupillen for objektivsystemet eller i et plan, hvori der dannes et billede af denne udgangspupil, 30 er centrene af understrålerne adskilt. Fig. 10 viser situationen i planet 21 i fig. 7.

Cirklen 40 med centrum 45 repræsenterer tværsnittet af understrålen af nulte orden i dette plan. Cirklerne 41 og 42 med centrene 46 og 47 repræ-35 senterer tværsnittene af understrålerne af ordnerne (+ 1,0) og (- 1,0), der er forskudt i tangential retning ved diffraktion. X-aksen og Y-aksen i fig. 2 svarer til henholdsvis tangentialretningen eller sporret- 149728 13 ningen og den radiale retning eller retningen på tværs af sporet på registreringsbæreren. Afstanden f fra centrene 46 og 47 til Y-aksen er bestemt af hvor p repræsenterer den lokale rumlige periode af områderne 5 i spordelen, der skal læses, og λ bølgelængden for læsestrålen.

Til aflæsning af informationen gøres der brug af fasevariationerne af understrålerne af ordnerne (+ 1,0) og (- 1,0) i forhold til understrålen af nulte orden.

10 I de skraverede områder i fig. 10 overlapper understrålerne af første orden understrålerne af nulte orden og der optræder interferens. Faserne af understrålerne af første orden varierer som følge af bevægelserne af læsepletten i tantential retning i forhold til informa-15 tionssporet. Dette medfører intensitetsvariationer i udgangspupillen eller i dennes billede, og disse variationer kan detekteres af detektorerne 22 og 23.

Når læseplettens centrum falder sammen med midten af et område frembringes der en vis faseforskel ψ 20 mellem understrålerne af første orden og understrålen af nulte orden. Denne faseforskel kaldes fasedybden af informationsstrukturen. Ved læseplettens overgang fra et første område til et andet område forøges fasen af understrålen af ordenen (+ 1,0) med 2 π. Derfor kan det 25 siges, at under bevægelsen af læsepletten i tangential retning varierer fasen af understrålen i forhold til understrålen af nulte orden med ω t. Her er ou en tidsfrekvens, der er bestemt af den rumlige frekvens af områderne og af den hastighed, hvormed læsepletten be-30 væges over sporet.

Faserne Φ (+ 1,0) og Φ (- 1,0) af understrålerne af første orden i forhold til understrålen af nulte orden, kan repræsenteres ved: Φ (+ 1,0) = ψ + ω t 35 Φ (- 1,0) = ψ - ω t

Intensitetsvariationerne som følge af interferens af understrålerne af første orden med understrålen af nulte orden omformes til elektriske signaler af de- 149728 14 tektorerne 22 og 23. De tidsafhængige udgangssignaler S22 S22 fra detektorerne 23 og 22 kan repræsenteres ved: 523 = COS (Ψ + ω 5 S22 = B (ψ) cos (ψ - ω t) X disse ligninger er Β(ψ) en faktor, der er proportional med fordybningernes geometriske dybde. Det kan antages, at Β(ψ) er nul for ψ = ^ .

Som angivet i fig. 8 adderes signalerne S22 10 og S23 til hinanden, hvilket giver: 524 = S22 + S23 = 2B W *cos ^ * cos ω Signalerne S22 og S23 subtraheres også fra hinanden, hvilket giver: 525 = S22 ” S23 = ”2B ^ · sin Ψ · sin ω 15 Heraf følger, at for en fasedybde ψ = ir rad er amplituden af signalet S24' dvs. B( ψ ). cos ψ maksimum og amplituden af signalet S25' dvs. Β(ψ). sin ψ er 3π minimum. For en fasedybde ψ = —ζ- rad er Β(ψ).sin ψ maksimum.

20 Fig. 11 viser variationen af amplituden A^, dvs.

Β(ψ) cos ψ, af signalet S24, °3 variationen af amp lituden A2, dvs. Β(ψ) sin ψ, af signalet S25 som funktion af fasedybden. For ψ = ^ rad er både A^ og A_ nul. A. når et maksimum for ψ = ir rad. Maksimum ^ 3ir 25 for A2 er beliggende ved ψ = —j rad. Ved denne fasedybde har A, stadigvæk også en væsentlig værdi. Derfor z 2ir udvælges i praksis værdien ψ = —s— for den lille fase- Λ 2ir dybde. Amplituden A2 ved fasedybden ψ = —γ- er ikke væsentlig mindre end amplitude A~ ved en fasedybde 3ir ^ 30 —7—. Amplituden A. ændrer sig imidlertid forholdsvis q 1 3π 2π stærkt mellem fasedybderne ψ = —ξ, og ψ = —j.

Når signalerne fra detektorerne under aflæsningen adderes til hinanden, aflæses fordybningerne med en fasedybde på π rad på optimal måde. Fordybninger 2ir 15 149728 med en fasedybde på —j rad, dvs. fordybningerne i nabosporene, kan der da i realiteten ses bort fra, således at der kun optræder lille krydstale. Omvendt er det klart, at når signalerne fra detektorerne under aflæs-5 ning subtraheres fra hinanden, aflæses fordybningerne med en fasedybde på —j rad på optimal måde, medens der kan ses bort fra fordybningerne med en fasedybde på ir rad.

Værdierne for fasedybderne på ψ * ir rad og 10 ψ = -j rad, der er angivet i det foregående,behøver ikke overholdes strengt. Afvigelser af størrelsesordenen ί 5% fra den store fasedybde og af størrelsesordenen + 15% for den lille fasedybde er tilladelig. Det fremgår af fig. 11, at fasedybden for de dybe spor er mere 15 kritisk end for de lave spor. Hældningen for A2 ved ψ = π rad er stejlere end hældningen for A. ved 2ir x ψ = =% rad.

I det foregående er kun omhandlet understrålerne af første orden. Det er klart, at informationsstruk-20 turen også vil bevirke diffraktion af strålingen til højere ordener. Strålingsenergien af diffraktionerne af højere orden er imidlertid lille, og diffraktionsvinklerne er således, at kun en lille del af strålingerne af højere orden falder inden for pupillen for objektiv-25 systemet 13. Indflydelsen af understrålerne af højere orden kan derfor negligeres.

Under aflæsningen skal læsepletten holdes nøjagtigt centreret på det aflæste spor. Til dette formål indeholder læseapparatet en finreguler'ing af den radia-30 le position af læsepletten. Som vist i fig. 7, kan spejlet 12 anbringes således, at det er drejeligt. Drejningsaksen 38 for spejlet står vinkelret på tegneplanet, således at læsepletten ved drejning af spejlet 12 forskydes radialt. Drejningen af spejlet op-35 nås ved hjælp af et drivelement 39, Dette element kan have forskellige former. Det er f.eks. et elektromagnetisk element således som vist i fig. 7 eller et piezo-elektrisk element. Drivelementet styres af en styrekob- 149728 16 ling 50 til hvis indgang der føres et radialt fejlsignal Sr/ dvs. et signal, der giver en indikation om en afvigelse af læseplettens position i forhold til midten af sporet.

5 Til frembringelse af signalet Sr er der fore slået forskellige metoder. Som det fremgår af den danske patentansøgning 2530/73, kan to servopletter projiceres på informationsstrukturen foruden læsepletten. Disse pletter er anbragt således i forhold til hinanden, at 10 når midten af læsepletten falder nøjagtigt sammen med midten af det aflæste spor, er centrene af servoplet-terne beliggende ved sporets to kanter. For hver servopiet findes der en separat detektor. Forskellen mellem signalerne fra disse detektorer er bestemt af størrel-15 sen og retningen af læseplettens radiale positionsfejl.

I fig. 12 angiver den fuldt optrukne kurve variationen af signalet Sr som funktion af den radiale position r af læsepletten i det tilfælde, hvor der kun findes dybe spor, dvs. spor med områder med en stor 20 fasedybde. Når læsepletten er beliggende nøjagtigt over et dybt spor, dvs. ved positionen rQ, 2rQ osv. er signalet Sr nul. Servosignalet til sporing er således indrettet, at for en negativ værdi af Sr drejes spejlet 12 i fig. 7 imod urvisernes retning, således at 25 centrum af læsepletten anbringes nøjagtigt ved midten af det dybe spor 2. Hvis Sr har en positiv værdi, drejes spejlet 12 i urvisernes retning. Punkterne D i fig. 12 er stabile punkter for servosysternet.

På en registreringsbærer ifølge opfindelsen fin-30 des der desuden lave spor 2' mellem de dybe spor 2.

Punktet E på kurven for Sr svarende til midten af sporet 2' er et ustabilt punkt. Hvis læsepletten befandt sig lidt til højre for midten af sporet 21, dvs. hvis Sr var positiv, ville spejlet 12 blive 35 drejet i urvisernes retning og læsepletten ville blive bevæget yderligere til højre. På tilsvarende måde ville læsepletten ved en afvigelse til venstre af positionen af denne plet blive bevæget yderligere til venstre. Uden 149728 17 yderligere foranstaltninger ville læsepletten ikke kunne forblive i position på et lavt spor 2', men læsepletten ville altid være placeret på et dybt spor.

Til aflæsning af et lavt spor eller en lav spor-5 del inverteres signalet Sr ifølge opfindelsen før det tilføres styrekoblingen 50. Det inverterede signal Sr er angivet ved den punkterede kurve i fig. 12.

Punktet E på kurven for §r svarende til midten af sporet 2' er et stabilt punkt, og punkterne D på 10 denne kurve er ustabile punkter.

I det i fig. 7 viste apparat benyttes der en kombination af en inverter 51 og en kobler 52. Som følge heraf kan signalet Sr tilføres styrekoblingen 50 i inverteret eller ikke-inverteret form. Kobleren 15 52 styres af signalet Sc i synkronisme med kobleren 26 i fig. 8. Ved aflæsning af et dybt spor inverteres signalet Sr ikke, og ved aflæsning af et lavt spor inverteres det. Ved aflæsning af et spor 2 benyttes den med en kraftig streg viste del af kurven for Sr, og 20 ved aflæsning af et spor 2' den med kraftige streger viste punkterede kurve for §r.

Et radialt fejlsignal kan også frembringes under aflæsningen ved at bevæge læsepletten og det aflæste spor periodisk i forhold til hinanden med lille 25 amplitude, f.eks. 0,1 gange sporbredden, og med en forholdsvis lav frekvens på f.eks. 30 kHz. Det signal, der afgives af informationsdetektorerne indeholder da en yderligere komposant, hvis frekvens og fase er bestemt af læseplettens radiale position. Den relative bevægelse 30 af læsepletten og sporet kan opnås ved at bevæge læsepletten periodisk i radial retning. Som det fremgår af dansk patentansøgning 5376/74 er det også muligt at give informationssporet bølgeform. Et på denne måde frembragt positionsfejlsignal skal også inverteres, når 35 der aflæses et lavt spor.

Endelig kan et radialt fejlsignal også frembringes ved hjælp af to detektorer, der er anbragt i planet 21 på de to sider af en linie, der effektivt 18 149720 er parallel med sporretningen således som det fremgår af DE-OS 23 42 906.

Ved at trække udgangssignalerne fra detektorerne fra hinanden fås et radialt fejlsignal Sr· Der 5 bestemmes således en radial asymmetri af strålingsfordelingen i pupillen. Da et dybt spor, dvs. et spor med en fasedybde ir for fordybningerne, giver en symmetrisk variation over pupillen, er denne metode kun egnet til bestemmelse af et fejlsignal for læsepletten i forhold 10 til et lavt spor. Signalet Sr, der således frembringes, varierer i overensstemmelse med den fuldt optrukne kurve i fig. 12 men med positionerne for det dybe spor 2 og det lave spor 2' ombyttet.

Servosysternet er nu indrettet til at følge et 15 lavt spor. Når der skal følges et dybt spor, skal signalet Sr igen inverteres. Dette betyder, at under aflæsningen af et dybt spor følges der i virkeligheden en linie midtvejs mellem to lave spor.

Detektorerne til informationsaflæsning, dvs.

20 detektorerne 22 og 23 i fig. 10, og detektorerne til frembringelse af det radiale fejlsignal kan kombineres i fom af fire detektorer, der er anbragt i de fire forskellige kvadranter af X-Y-planet. Til aflæsning af informationen adderes signalerne fra detektorerne i 25 det første og det fjerde kvadrant til hinanden, hvilket også gælder signalerne fra detektorerne i det andet og tredje kvadrant. De således frembragte sumsignaler adderes til hinanden eller subtraheres fra hinanden som anført ovenfor. Til frembringelse af det radiale fejl-30 signal adderes først signalerne fra detektorerne i det første og det andet kvadrant, hvilket også gælder signalerne fra detektorerne i det tredje og det fjerde kvadrant. De således frembragte sumsignaler trækkes fra hinanden, således at signalet Sr opnås.

35 Opfindelsen er blevet beskrevet på basis af en reflekterende registreringsbærer. Det er imidlertid også muligt at anvende opfindelsen på en registreringsbærer med en fasestruktur, der aflæses ved transmission.

149728 19

Hvis fasestrukturen indeholder fordybninger eller forhøjninger, skal disse være dybere eller højere end fordybningerne og forhøjningerne i en reflekterende registrering sbærer.

5 Opfindelsen kan desuden benyttes på en regi streringsbærer i form af et bånd. I dette tilfælde skal det ovenfor benyttede udtryk "radial retning" fortolkes som retningen vinkelret på sporretningen.

Claims (6)

149728

1. Registreringsbærer, der indeholder information i en optisk aflæselig struktur, der omfatter sporvis anbragte områder, der veksler med mellemområder, i-det områderne har en anden indflydelse på en læsestråle 5 end mellemområderne og de mellem informationssporene beliggende strimler, kendetegnet ved, at ved siden af hinanden liggende informationsspor afviger fra hinanden ved, at de indeholder henholdsvis områder med en første fasedybde og områder med en anden fase- 10 dybde.

2. Registreringsbærer ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den første fasedybde tilnærmelsesvis er ir rad og den anden fasedybde tilnærmelsesvis ~ rad.

3. Registreringsbærer ifølge krav 2 med en re flekterende informationsstruktur, kendetegnet ved, at områderne med den første fasedybde udgøres af fordybninger med en geometrisk dybde på tilnærmelsesvis ·|—, og at områderne med den anden fase- 20 dybde udgøres af områder med en geometrisk dybde på tilnærmelsesvis |, hvor λ er læsestrålens bølgelængde.

4. Registreringsbærer ifølge krav 1 eller 3, kendetegnet ved, at konsekutive spordele indenfor et spor adskiller sig fra hinanden ved, at de in- 25 deholder henholdsvis områder med en første fasedybde og områder med en anden fasedybde.

5. Registreringsbærer ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, kendetegnet ved, at der foruden et informationssignal er registreret et pilotsignal, der marke- 30 rer overgangen mellem områderne med en første fasedybde og områderne med en anden fasedybde og omvendt.

6. Apparat til aflæsning af en registreringsbærer ifølge krav 1, indeholdende en strålingskilde til frembringelse af en læsestråle, et objektivsystem til 35 fokusering af læsestrålen til en læseplet på informationslaget på registreringsbæreren og et strålingsfølsomt detektorsystem til omdannelse af den af informa-