NO149794B - Apparat for avlesning av en opptegningsbaerer paa hvilken er lagret informasjon, f.eks. video- og/eller lydinformasjon - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et apparat for avlesning av en opptegningsbærer på hvilken er lagret f.eks. video- og/eller lydinformasjon i en optisk avlesbar, sporformet informasjonsstruktur, hvilket apparat omfatter en strålingskilde, et objektivsystem for projeksjon av strålingskilden på en strålings-følsom informasjonsdetekteringsinnretning via opptegningsbæreren, hvilken detekteringsinnretning omformer avlesningsstrålen fra strålingskilden modulert av informasjonsstrukturen til et elektrisk signal, hvilket apparat videre er forsynt med en'" fokuseringsdetekteringsinnretning som innbefatter to strålings-følsomme detektorer som er forbundet med en elektronisk krets for utledning av et styresignal for korrigering av fokusering-

en av objektivsystemet til planet for den del av sporet som skal avleses.

Med fokuseringsdetekteringsinnretning skal forstås

en strålings følsom detekteringsinnretning som leverer et elektrisk signal som gir en indikasjon på en avvikelse mellom planet for fokuseringen av objektivsystemet og planet for spordelen som skal avleses.

Et slikt apparat er blant annet kjent fra norsk patentsøknad nr. 1897/73. Den der beskrevne opptegningsbærer lagrer f.eks. et fargefjernsynsprogram. 'Informasjonsstruk-

turen består av et spiralformet spor som omfatter et antall fordypninger som er presset inn i opptegningsbæreren, og lumlnansinformasjonen er inneholdt i frekvensen av fordypningene mens farge- og lydinformasjonen er inneholdt i variasjonen av fordypningenes lengde. En avlesningsstråle fokuseres på informasjonsstrukturen i en strålings flekk hvis dimensjoner ligger i størrelsesorden av fordypningenes. Ved bevegelse av opptegningsbæreren i forhold til avlesningsstrålen, moduleres

avlesningsstrålen i samsvar med den lagrede informasjon.

Den strålings følsomme informasjonsdetektor omformer modula-sjonen av avlesningsstrålen til et elektrisk signal. Dette signal bearbeides i en elektronisk krets, slik at det blir egnet for.tilførsel til en fargefjernsynsmottager.

Objektivsystemet som anvendes for avlesningen har en stor numerisk apenur og liten dybdeskarphet. Følgelig er det alltid nødvendig med skarp fokusering på. informasjonsstrukturen. Avvikelsene mellom den ønskede posisjon av foku-seringsplanet og den virkelige posisjon av dette plan, som kan forårsakes f.eks. ved feil i posisjonen av opptegningsbæreren eller kast på opptegningsbæreren, eller vibrasjoner av elementene i avlesningsapparatet, må detekteres kontinuerlig og fokuseringen må korrigeres på basis derav.

I apparatet ifølge den nevnte patentsøknad detekteres fokuserings feilen ved hjelp av en særskilt fo>kuserings-stråle. Denne stråle utledes fra selve avlesningsstrålen, passerer objektivsystemet skjevt og er forholdsvis smal. Ved hjelp av objektivsystemet fokuseres strålen som reflekteres fra opptegningsbæreren i en strålings flekk i planet for to strålings følsomme detektorer. Graden av symmetri av strålings-flekken i forhold til detektorene gir en indikasjon på graden av fokusering av avlesningsstrålen på informasjonsstrukturen.

I tillegg til de optiske elementer som er nødvendig for selve avlesningen, krever dette kjente apparat optiske hjelpeelementer for detektering av fokuserings feil.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et avlesningsapparat hvor fokuserings feil kan detekteres ved hjelp av et minimalt antall ekstra optiske elementer.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at de to strålings følsomme detektorne er anordnet i strålegangen fra informasjonsstrukturen på den ene side av et plan gjennom den optiske akse for objektivsystemet og normalen på midtlinjen av spordelen som avleses, hvilke detektorer er anordnet symmetrisk i forhold til en linje som strekker seg på tvers av sporretningen,.at utgangen fra detektorne er forbundet .både med en subtraksjonskrets og en summeringskrets., at utgangen fra subtraks j onskretsen og summeringskretsen er forbundet med inngangene i.en multiplikasjonskrets, at det i den ene forbindelse mellom summeringskretsen og multiplikasj.onskretsen og mellom subtraksjonskretsen og. multiplikasjonskretsen, er lagt inn et fasefor-sky vningsn.ettverk, og at multiplikas jonskretsen er forbundet med et filter som bare slipper . gjennom-frekvenser som er . lavere enn frekvensen som tilsvarer to ganger den midlere frekvens av. informasjonsstrukturen i sporretningen, idet styresignalet f or'fokuseringskorreksj on er tilgjengelig ved filterets utgang.

Med uttrykket at detektorene er anordnet i strålegangen fra informasjonsstrukturen skal forstås at disse detektorer befinner seg i et plan hvor avbøyninger av forskjellig orden av strålen dannes av informasjonsstrukturen og... at disse er tilstrekkelig atskilt fra hverandre, dvs. i et plan som befinner seg tilstrekkelig langt fra avbildningen av informasjonsstrukturen ved hjelp av. objektivsystemet.

Med uttrykket en linje som strekker seg i sporretningen eller på tvers av sporretningen skal forstås at den imaginære projeksjon av denne linje på informasjonsstrukturen er parallell med eller strekker seg på tvers av sporretningen.

Oppfinnelsen er basert på den kjennsgjerning at under avlesningen av informasjonsstrukturen som virker som et todimensjonalt avbøyningsgitter, vil fokuseringsfeil. bevirke . ekstra faseforskyvning mellom delstråler av nulte orden og del-straler av høyere orden. I den nevnte strålegang vil disse fase forskyvninger gjøres synlige i et mønster av interferenslinjer hvis periode er bestemt av graden av fokusering. Fokuserings feil kan da detekteres ved hjelp av bare egnet an-bragte detektorer og uten ekstra optiske elementer eller en hjelpestråle. Ifølge oppfinnelsen er da summen av detektorsignalene anvendt som et referansesignal for utledning av styresignalet for fbkuseringskorreksjonen.

Signalet som gir en indikering av fokuseringsfeil og referansesignalet er utledet ved hjelp av de samme elementer. Fordelen med dette er at disse signaler påvirkes på hovedsakelig samme måte av eventuelle forstyrrelser i avlesningssystemet som f.eks. optisk støy eller vibrasjon av elementene. Som følge av den måte på hvilken signalene bearbeides, nemlig ved hjelp av såkalt synkrondetektering,. er det resulterende styresignal for fokuseringskorreksjon uavhengig av disse forstyrrelser. En annen fordel er at anvendeligheten av oppfinnelsen ikke er be-grenset til en spesiell fasedybde i informasjonsstrukturen. Med fasedybde skal forstås den midlere faseforskjell mellom delstrålen av nulte orden og delstrålene av første orden be-virket av informasjonsområdene, f.eks. fordypningene, i informasjonsstrukturen. Oppfinnelsen kan også anvendes for avlesning av såkalt sort-hvitt struktur eller amplitudestrukturer hvis fasedybde kan antas å være tt radianer.

Det skal bemerkes at det tidligere i norsk patent-søknad nr. 760631 er foreslått å detektere fokuseringsfeil ved hjelp av to detektorer som er anordnet i strålegangen fra informasjonsstrukturen. I det tilfellet blir imidlertid summen av detektorsignalene ikke anvendt som en referanse for å ut-lede fokuseringsstyresignalet. Ifølge denne patentsøknad utledes et likestrømstyresignal ved hjelp av de to detektorer. Por dynamisk detektering av fokuseringsfeil i dette tilfellet må spordelen som skal avleses og avlesnings flekken beveges i forhold til hverandre periodisk og på tvers av sporretningen. Por dette formål må enten opptegningsbæreren eller avlesningsapparatet innrettes for dette. Signalene som gir en indikasjon av fokuseringsfeil og referansesignalet er da utledet på forskjellig måte.

I de tidligere foreslåtte avlesningsapparater blir en delstråle av første orden avbøyet i en retning på tvers av sporretningen i stedet for i sporretningen for detektering av fokuseringsfeil.'

En ytterligere fordel ved apparatet ifølge oppfinnelsen er at anbringelsen av detektorene på venstre og høyre side av den effektive utgangsåpning ikke er for kritisk. Detektorene behøver ikke å anbringes hovedsakelig symmetrisk

i forhold til en såkalt nøytral linje slik som detektorene må

i apparatet ifølge norsk patentsøknad nr. 760631.

Med uttrykket effektiv utgangsåpning skal forstås den virkelige utgangsåpning av objektivsystemet og en avbildning av denne. En slik avbildning kan dannes hvis utgangsåpningen i seg selv ikke er lett tilgjengelig." Uttrykket nøytral'linje skal forklares nærmere nedenfor.

Ifølge et ytterligere trekk ved apparatet ifølge oppfinnelsen er dimensjonen av detektorené i -sporretningen vesentlig mindré enn diameteren av den effektive utgangsåpning for objektivsystemet. Dette muliggjør at forholdsvis store fokuseringsfeil kan detekteres.-Et apparat ifølge oppfinnelsen hvor både store og - ■små fokuseringsfeil kan detekteres med stor nøyaktighet' er karakterisert' ved at hver av detektorene er oppdelt i minst to deldetektorer- og at utgangen fra de ytre deldetektorer via brytere er forbundet som betjenes av det utledede styresignal, og utgangen fra de indre deldetektorer er forbundet - direkte .

med inngangene i summeringskretsen og subtraksjonskretsen.

Med fordel kan detektorene ha form av likebenede triangler hvis grunnlinjer strekker-seg på tvers av sporretningen. Dette muliggjør at et utvetydig styresignal kan utledes for et bredt område av fokuseringsfeil. '

Hvis detektorene er smale, kan de anbringes i periferien av den effektive utgangsåpning for objektivsystemet. Fokuseringsdetekteringsinnretningen er da egnet for avlesning

av en opptegningsbærer hvor frekvensen av informasjonsområdene er underkastet vesentlige variasjoner.

Ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse fremgår av underkravene.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser .skjematisk en utførelse av et apparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 2, 2a, 6a,6b,7,8a,8b,9,10a og 10b viser skjematisk forskjellige mulige former av den strålingsfølsomme detekteringsinnretning som anvendes i dette apparat og viser også hvorledes signalene bearbeides. Fig. 3,4 og 5 viser prinsippet ved oppfinnelsen. Fig. 1 viser en rund plateformet opptegningsbærer 1 i radialt tverrsnitt. Informasjonsstrukturen 3 antas å være reflekterende. En strålingskilde 6, f.eks. en helium-neonlaser, leverer en avlesningss.tråle .b . Denne stråle reflekteres av et speil 9 mot objektivsystemet 11 som for enkelthets skyld er vist som en enkelt linse. I banen for avlesningsstrålen b er anbragt en hjelpelinse 7 som sikrer at avlesningsstrålen

faller på lysåpningen av objektivsystemet. En strålings flekk med minimale dimensjoner projiseres således på planet 2 for informasjonsstrukturen.

Avlesningsstrålen reflekteres av informasjonsjons-strukturen og når opptegningsbæreren roterer om akselen 5 som strekker seg gjennom en sentral åpning 4 i opptegningsbæreren, tidsmoduleres avlesningsstrålen i samsvar med informasjon som er lagret i sporet som avleses. Den modulerte avlesningsstråle passerer objektivsystemet igjen og reflekteres av et spil 9 i retning av strålen fra strålingskilden 6. Strålingsbanen for avlesningsstrålen inneholder elementer for å.skille banene for den modulerte og den umodulerte avlesningsstråle. Disse elementer kan f.eks. omfatte en enhet bestående av et polariserings følsomt deleprisme og en X/4 plate. På fig. 1 antas det for enkelthets skyld at denne enhet består av et delvis gjennomtrengelig speil 8. Dette speil reflekterer en del av den modulerte avlesningsstråle på en strålings følsom informasjonsdetektor 12. Utgangen fra denne detektor leverer et signal . Signalet S^ kan detekteres på kjent måte og der-etter hvis det på opptegningsbæreren er lagret et fjernsyns-program, gjøres synlig og hørbart ved hjelp av en vanlig fjernsynsmottager.

De optiske detaljer i informasjonsstrukturen er meget små, f.eks. en sporbredde på 0,5/Um, en sporavstand på

1,2 ^um og en midlere periode av fordypningene på 3/Um for en plateformet rund opptegningsbærer på hvilken er lagret fjern-synsprogram på 30 minutter i et ringformet område med .en indre diameter på 12 cm og en ytre diameter på 27 cm.

For å muliggjøre avlesning av så små detaljer, må objektivsystemet ha en forholdsvis stor numerisk apertur, f.eks. på 0,45. Et slikt objektivsystem har imidlertid liten dybdeskarphet hvilket er grunnen til at denne stråle alltid må

holdes skarpt fokusert på informasjonsstrukturen.

For å oppnå at fokuseringsfeil detekteres, anvendes to ekstra detektorer 13 og 14 i tillegg til detektoren 12. På fig. 2 er disse detektorer vist i grunnriss. Origo 0 i koordinatsystemet XY befinner seg i den optiske akse for objektivsystemet. , X-aksen og Y-aksen strekker seg parallelt med sporretningen résp. på tvers av sporretningen.

Detektorene 13 og 14 er f.eks. anbragt i et plan U

i hvilket en avbildning av utgangsåpningen for objektivsystemet dannes ved hjelp av en hjelpelinse 23. For enkelthets skyld er

bare et punkt a' vist av avbildningen av utgangsåpningen på fig. 1 ved hjelp av strekede linjer.. Detektorene 13 og 14 kan også anordnes i et annet plan forutsatt, at delstrålene som avbøyes i forskjellig. orden, av informasjonsstrukturen, er tilstrekkelig atskilt, i dette plan.

Som det videre fremgår av fig. 2 blir utgangssignalene fra detektorene 13 og 14 tilført en subtraksjonskrets 15- Utgangen fra denne krets er forbundet med en første inngang i en multiplikasjonskrets 18. Ved hjelp av summeringskretsen 16 summeres utgangssignalene fra detektorene 13 og 1.4 og via en f ase fors ky vningskrets 17 som forskyver fasen for dette signal 90°, tilføres det resulterende signal til en andre inngang i multiplikasjonskrets.en 18. Utgangssignalet fra denne krets tilføres et lavpassfilter. Utgangssignalet fra dette filter er det. ønskede styresignal. S^. slik det skal - forklares nærmere nedenfor.

Informasjonsstrukturen på opptegningsbæreren som består av spor som er forsynt med et antall områder og mellom-liggende områder, hvor områdene f.eks. er fordypninger, kan anses som, et todimensjonalt avbøyningsgitter. Dette gitter deler avlesningsstrålen d i en delstråle av nulte orden og et antall delstråler av første orden samt et antall delstråler av høyere orden. En del av strålingen fra delstrålene passerer lysåpningen i objektivsystemet 11 og kan konsentreres i et avbildningsplan på informasjonsstrukturen. I dette bildeplan blir de enkelte delstråler av forskjellig orden ikke atskilt fra hverandre. I planet for utgangsåpningen for objektivsystemet eller i et plan i hvilket en avbildning av denne utgangsåpning dannes, blir imidlertid delstråler av forskjellig orden mer eller mindre atskilt. Fig. 3 viser denne situasjon i planet for utgangsåpningen.

Sirkelen 20 med sentrum 23 på fig. 3 representerer tverrsnittet av delstrålen b (0,0) av nulte orden i planet for utløpsåpningen. Sirklene 21 og 22 representerer tverrsnittet av delstrålene b (+1,0) og b(-l,0) av første orden som av-bøyes i lengderetningen av sporet som avleses. X-aksen og Y-aksen på fig. 3 svarer til X-aksen og Y-aksen på fig. 2. Avstanden d fra senteret 2.4 resp. 25 til Y-aksen er bestemt av X/p, hvor p er perioden for fordypningene i sporretningen og

X er bølgelengden for avlesningsstrålen b.

For utledning av en fokuseringsfeil anvendes fasevariasjonene mellom delstrålene av første orden som av-bøyes i sporretningen og delstrålen av nulte orden.

I de skraverte områder på fig. 3 er delstrålene b(+l,0) og b('-l,0) av første orden delvis overlappet av delstrålen b(0,0) av nulte orden og det oppstår interferens. Faseforskjellen mellom delstrålen b(+l,0) og b(-l,0) av første orden i forhold til delstrålen b(0,0) av nulte orden, varierer med den høye frekvens som skyldes bevegelsen av avlesningsflekken i sporretningen og lav frekvens som skyldes fokuseringsfeil. Dette resulterer i intensitetsvariasjoner i de over-lappede områder og disse variasjoner kan detekteres ved hjelp av detektorene 13 og 14.

Når senteret av avlesningsflekken faller sammen med senteret av fordypningen, oppstår det en bestemt faseforskjell f mellom en delstråle av første orden og delstråle av nulte orden. Verdien av ¥ er avhengig av formen av informasjonsstrukturen, nemlig fasedybden av fordypningene. Når avlesningsflekken passerer fra en første fordypning til en annen fordypning vil fasen f.eks. av delstrålen b(+l,0) av første orden i forhold til fasen av delstrålen av nulte orden øke kontinuerlig med 2ir'. Det kan derfor antas at når avlesningsflekken beveges i sporretningen, vil fasen for delstrålen av første orden i forhold til delstrålen av nulte orden variere med cot. Her er co øyeblikksfrekvensen som bestemmes av frekvensen av fordypningene i spordelen som avleses og av hastigheten med hvilken avlesningsflekken passerer denne spor-del.

Faseforskjellen mellom delstrålen b(0,0) og delstrålene b(+l,0) og b(-l,0) i de overlappende områder på

fig. 3, er bestemt av informasjonsstrukturens natur og også av graden av fokusering av avlesningsstrålen på planet.for informasjonsstrukturen'. Dette skal forklares nærmere under henvisning til fig. 4.

Fig. 4 viser en del av et spor 3 i lengderetningen.

Det kan f.eks. antas at avlesningsstrålen fokuseres i et plan som ligger i' en avstand Az :fra sporets plan. Som' følge av denne fokuseringsfeil oppstår det en lengdeforskjell i strålingsbanen for delstrålen b(0,0) og delstrålene b(+l,0) og b(-ljO). Av disse stråler er bare hovedstrålene vist. Por retningen i en vilkårlig vinkel a med hovedhoved-strålen i delstrålen b(0,0), vil forskjellen i lengden av strålebanen mellom delstrålen b(0,0) og delstrålen b(+,l,0) være gitt ved:

For en liten vinkel a og for en liten vinkelforskjell

3-a vil forskjellen i-lengden av strålebanen med god til-nærmelse, dvs. med én nøyaktighet opptil tredje orden, være

lik:

eller Aio = Az | CfJ-2a)

Faseforskyvningen som bevirkes av ikke riktig fokusering i retning av en vinkel a med den optiske akse for.objektivsystemet er da:

Fase forskyvningen fAz 2 er en funksjon av vinkelen a for en bestemt verdi av fokuseringsfeilen Az. For hver posisjon av utgangsåpningen bestemmes faseforskjellen fAz av avstanden fra denne posisjon av Y-aksen. For posisjoner på to linjer hvis vinkelavstand til Y-aksen er (3/2, er faseforskjellen mellom delstrålen av første orden og delstrålen av nulte orden Y( fAz = 0) og avhengig av én fokuseringsfeil. Disse to linjer kan betegnes nøytrale linjer. På fig. 3 er en av disse linjer betegnet 1 .

Fig. 5 viser den totale faseforskjell f mellom delstrålen b(0,0) og delstrålen b(+l,0) som en funksjon av posisjonen i vinkeldimensjonen a, utgangsåpningen for en bestemt fokuseringsfeil Az. Posisjonen av den linje som er parallell med Y-aksen og som strekker seg midt mellom detektorene 13 og 14 er betegnet a^. Sentrene for detektorene 13 og 14 er da beliggende i posisjonene cXq- Aa oga^ + Aa. Hvis faseforskjellen fAz, for posisjonen aQ er representert ved aQ, vil faseforskjellen for posisjonen aQ- Aa være:. og for posisjonen

hvor Af er gitt ved A'f = 2tt ~ gAa

A.

Over de overlappende områder på fig. 3 strekker det seg mønstre av interferenslinjer. Perioden for et mønster av interferenslinjer er avhengig av størrelsen av fokuseringsfeilen, dvs. for en stor Az vil perioden være liten. Som følge av den hurtige avsøkning av fordypningene i spordelen som skal avleses ved hjelp av avlesningsflekken beveger et mønster av interferenslinjer seg med stor frekvens. Fortegnet av forskyvningen av mønster av interferenslinjer er da bestemt av fortegnet for fokuseringsfeilen Az. Faseforskjellen mellom delstrålene som interfererer på stedet for detektorene 13 og 14 er da gitt ved:

De tidsavhengige utgangssignaler fra detektorene 13 og 14 kan da skrives:

Utgangssignaiet fra subtEaksjonskretsen 15 (se fig. 2) er da:

Som vist på fig. 2 blir også,utgangssignalene. fra detektorene 13 og 14 summert i summeringskretsen 16. I signalene S n -z °S" S^jj har uttrykket tot. samme fortegn mens - fortegnet for uttrykket A f i signalet S , nar motsatt fortegn i forhold til ■ dette uttrykk i signalet S^^..Som følge herav vil variasjoner i summen av signalene S^ og S^.som følge av fokuseringsfeil . være vesentlig, mindre enn disse variasjoner i signalet S^,-. Signalsummen kan skrives:

Her er m for fokuseringsfeil som ikke. er for store, en konstant mindre enn- 1, slik at hvis Az ikke er for stor, vil fortegnet ... av signalet S^g ikke endres. Signalet S-^g tilføres eti faseforskyvningsnettverk 17 en vinkel 90° og gir:

I multiplikas jonskretsen 18 multipliseres signalene S^ og S.^ med hverandre og gir:

Dette kan da skrives:

Etter passering av filteret som slipper gjennom bare frekvenser mindre enn 2co, gir dette et signal :

og forblir positiv for fokuseringsfeil som ikke er for store.

Følgelig er signalet Sf en ulike funksjon av Af

og følgelig også en ulike funksjon av fokuseringsfeilen Az, slik at med den beskrevne detektorinnretning og med den beskrevne signalbehandling kan størrelsen og retningen av fokuseringsfeilen detekteres. Signalet S^ kan anvendes for korreksjon av fokuseringen på i og for seg kjent måte f.eks. ved å bevege objektivsystemet i aksial retning.

På fig. 2 er faseforskyvningsnéttverket betegnet

17. Dette nettverk kan være et differensieringsnettverk. Fortrinnsvis har det imidlertid form av en såkalt faselåst sløyfe.

Fig. 2a viser prinsipielt en slik sløyfe. En oscillator 26 leverer en cosinus funksjon på utgangen 27 og en sinusfunksjon på utgangen 28. Utgangen 27 er forbundet med den første inngang i en frekvenssammenligningsinretning 29 i hvilken frekvensen fra oscillatoren 26 sammenlignes med frekvensen av signalet cosinus tot hvis fase skal forskyves 90°. Utgangssignalet fra frekvenssammenligningskretsen til-bakekoples til oscillatoren slik at frekvensen av denne oscillator blir lik frekvensen av signalet cosinus tot. En sinusfunksjon med den ønskede frekvens to står da til rådighet på utgangen 28 av oscillatoren.

Foruten å bli avbøyet i lengderetningen av spordelen som avleses, blir avlesningsstrålen også avbøyet i retninger på tvers av lengderetningen altså i diagonale retninger. Delstrålene av (0,+l) og (0,-1) orden opptrer også som følge av gitterstrukturen på tvers av sporretningen og delstrålene av (+1,+1) , (-1,+1), (-1,-1) og (+1,-1) orden.

På fig. 3 er retningene av delstrålene antydet med piler. Da detektorene 13 og 14 er anordnet på hver sin side av X-aksen vil deres utgangssignaler ikke være påvirket av delstrålene b(0,+l) og b(0,-l). Retningene av linjene i interferens-mønstrene som skyldes delstrålenes avbøyning i diagonale retninger forløper skrått i forhold til detektorene. Virkningen av de sistnevnte interferensmønstre på signalene S , og S u vil derfor utlignes.

Informasjonsstrukturen avbøyer også stråling av avlesningsstrålen i orden høyere enn Lorden. Strålingsenergien i avbøyningen av høyere orden er imidlertid forholdsvis liten og avbøyningsvinklene for høyere orden er også slik at bare en liten del av delstrålene av høyere orden faller innenfor ' objektivsystemets utgangsåpning. Derfor er innvirkningen av delstrålene av høyere orden uten betydning.

Som tidligere nevnt er perioden av mønster av interferenslinjer bestemt av fokuseringsfeilen Az. Jo større denne feil er desto mindre enn perioden. Det er hittil antatt at B og C i uttrykkene for S 'og S^g er konstanter. I virke-

s i n x ligheten varierer imidlertid B og C i samsvar med - s- n— for

1 x rektangulære detektorer, idet x er it. —, hvor 1 er bredden av den rektangulære detektor og q er perioden for mønsteret av interferenslinjer. Hvis fokuseringsfeilen Az blir så stor at perioden q blir lik. bredden 1 blir fortegnet for B snudd. Fasen for det utledede styresignal.endres da l8o°og det er en fare for at servostyringen for. fokuseringen vil virke i gal retning.

For utledning av signalet Sg blir utgangssignalene fra detektorene 13.og 14 summert, slik at en detektor anvendes som er dobbelt så bred som den som anvendes for å ut-lede signalet S^. Denne vending av fortegnet vil følgelig opptre for første gang for signalet S^g.

Det foreslås derfor, å gjøre detektorene så smale som mulig. I det tilfellet er det også mulig å oppnå et riktig fokuseringsstyresignal for større fokuserings feil som kan opptre når objektivsystemet til å begynne med beveges mot opptegningsbæreren, eller i tilfelle av et støt mot avlesningsapparatet.

Anvendelsen av smale detektorer har en annen fordel, nemlig at de to detektorer kan anordnes nær periferien av utgangsåpningen for objektivsystemet. Dette er av viktighet hvis opptegningsbæreren har informasjonsområder med høy frekvens og denne skal avleses på tilfredsstillende måte.

Graden av overlapping mellom delstrålene b(+l,0) og b(-l,0) og delstrålen b(0,0) er bestemt av frekvensen av informasjonsområdene i sporretningen. På fig. 3 er sentrene 24 og 25 for sirklene 21 og 22 beliggende nar omkretsen av sirkelen 20 som representerer objektivsystemets utgangsåpning.

Følgelig representerer denne figur den situasjon i hvilken frekvensen i informasjonssporet er tilnærmet lik halv-parten av grensefrekvensen. Når frekvensen øker, vil delstrålene b(+l,0) og b(-l,0) av første orden avbøyes en større vinkel g. Ved en bestemt frekvens av informasjonsområdene som svarer til grensefrekvensen for det optiske avlesningssystem, er det ikke lenger noen overlapping av delstrålene av første orden med delstrålen av nulte orden. Informasjonen kan da ikke lenger detekteres..

Da det for detektering av fokuseringsfeil er anvendt to detektorer som er anordnet på den ene side av Y-aksen, vil grensefrekvensen for fokuseringsfeildetekteringen bli mindre enn grensefrekvensen.for informasjonen som avleses. Grensefrekvensen for fokuseringsdetekteringen er allerede oppnådd hvis detektoren 13 er anordnet delvis utenfor over-lappingsområdet for delstrålen b(+l,0) og b(0,0) som vist på fig. 6a. Frekvensen på informasjonsområdene ved hvilken denne situasjon opptrer er lavere i tilfelle av forholdsvis brede detektorer enn i tilfelle av smale detektorer som er anordnet nær periferien av utgangsåpningen (se fig. 6a og 6b). Avstanden fra detektorene til kanten av utløpsåpningen og dermed bredden av detektorene er bestemt av den høyeste frekvens av informasjonsområdene som opptrer på opptegningsbæreren som avledes. Hvis den maksimale frekvens er forholdsvis lav, kan detektorene ha forholdsvis stor bredde. Det er da mulig å dele hver av detektorene i to deldetektorer som vist på fig. 7. Som tidligere nevnt må detektorene være smale hvis større fokuseringsfeil kan kunne detekteres. For detektering av små fokuseringsfeil er det hensiktsmessig hvis det ønskes stor nøyaktighet av detekteringen, å anvende detektorer som er så brede som mulig. Ved anordningen på fig. 7 er bryterne 31 og 32 brutt hvis større fokuseringsfeil skal måles, slik at bare signaler fra de smale deldetektorer 13' og 14' tilføres subtraksjonskretsen 15 og summeringskretsen 16. Hvis det skal måles mindre fokuseringsfeil enn en bestemt

verdi, sluttes bryterne 31 og 32 og signalene fra deldetektorene 13' og 13" adderes likesom signalene fra deldetektorene 14' og 14", slik at fokuseringsfeil detekteres med de brede detektorer 13 og 14. Signalene fra detektorene 13 og 14 og fra deldetektorene 13' og 14' bearbeides videre på samme måte som beskrevet under henvisning til fig. 2.

Som tidligere nevnt varierer B op C i signalene S-^j-s i n x • og S^g i samsvar med —-— for rektangulære detektorer, slik at for større fokuseringsfeil kan fortegnet blivéndt. Denne vending av fortegnet kan hindres ved å pjøre detektorene tre-kantet som vist på fig. 8a. Ved å anvende trekantede detektorer

s i n x

varierer B og C i samsvar med (—-—) slik at ingen vending av fortegnet opptrer op riktig fokuserinpsstyringssighal oppnås for et vidt område av fokuseringsfeil. Bredden av detektorene er da ikke lenger bestemt av fokuseringsfeil som skal korrigeres. Hvis imidlertid et tilfredsstillende fokuseringsstyrings-signal skal utledes for et vidt område av frekvenser av in-

formasjonsområdene i informasjonsstrukturen, må detektorene likevel være så smale som mulige og anordnes nærmest mulig periferien av objektivsystemets utgangsåpning som vist på fig. 8a. Anvendelse av smale detektorer ved periferien av utgangsåpningen muliggjør også at en informasjonsstruktur med lav frekvens av informasjonsområdene kan avleses. Den nedre grense for frekvensen som fremdeles kan detekteres nås hvis delstrålen b(+l,0) og b(-l,0) overlapper hverandre på stedet for detektorene 13 og 14; Det er klart at hvis smale detektorer ved kanten av utløpsåpningen anvendes, vil dette senke grensen i forhold til det tilfelle hvor det anvendes brede detektorer.

Hvis ikke desto mindre brede trekantede detektorer anvendes som vist på fig. 8b, kan disse deles på samme måte som vist på fig. 7 for rektangulære detektorer.

Ved en samtidig innlevert søknad fra søkeren er beskrevet hvorledes sentreringsfeil av avlesningsflekken i forhold til sporet som avleses kan detekteres ved anvendelse av det samme prinsipp som beskrevet ovenfor for fokuseringsfeil-detektering. I avlesningsapparatet kan da innretningen for detektering av sentreringsfeil og innretningen for fokuseringsfeil kombineres som vist ved de trekantede detektorer på fig. 9-Hver av detektorene 13 og 14 på fig. 2 kan da erstattes av to detektorer 40,4l og 42,43.

For å bestemme sentreringsfeil, tilføres utgangssignalene fra detektorene 40 og 42 til en summeringskrets 45

og utgangssignalene fra detektorene 4l og 43 tilføres en summeringskrets 46. Utgangssignalene fra summeringskretsene 45 og 46 subtraheres fra hverandre i en subtraksjonskrets 47

og summeres i en summeringskrets 48. I utgangen fra summeringskretsen 48 oppnås da et referansesignal hvis fase er for-skjøvet 90° i et faseforskyvningsnettverk 49. I en multiplikasjonskrets 50 blir det faseforskjøvne referansesignal multi-plisert med signalet fra subtraksjonskretsen 47. Det resulterende signal tilføres et lavpassfilter 51 hvis utgang leverer det ønskede styresignal S for korreksjon av sentreringen av avlesningsflekken i forhold til sporet som avleses'.

For å bestemme fokuseringsfeil blir utgangssignalene fra detektorene 40 og 41 summert i en summeringskrets 52 og utgangssignalene fra detektorene 42 og 43 blir summert i en summeringskrets 53. Utgangssignalene fra summeringskretsene 52 og 53 bearbeides på lignende måte som utgangssignalene fra detektorene 13 og 14 på fig.'. 2. Elementene 54, 48,49,55 og 56 på fig. 9 har da samme funksjon som elementene 15,1.6,17,18 og 19 på fig.

Fig. 1 viser at en særskilt informasjonsdetektor anvendes for avlesning av informasjonen på opptegningsbæreren.

For avlesning av informasjonen er det alternativt mulig å anvende detektorene 13 og 4 på fig. 1,2, 6a,- 6b og '7, eller detektorene 40,41,42 og 43 på fig. 9. Utgangssignalet fra summeringskretsen 16 eller 48 må da tilføres en dekoder for å kunne gjengis i en fjernsynsmottager.

For å oppnå tilfredsstillende signal-støyforhold

av informasjonssignalet er det å anbefale at arealet av informasjonsdetektoren er minst lik stråletverrsnittet for delstrålen av nulte orden. Hvis informasjonsdetektoren også er anordnet i den effektive utgangsåpning for objektivsystemet,

kan den sammensatte detekteringsinnretning være som vist på

fig. 10a. Detekteringsinnretningen omfatter en rund detektor med to innbyrdes atskilte strålings følsomme deler D. og Dc-

Delen Dc kan igjen være delt i to eller fire atskilte deler som vist på fig. 8b og 9 og tjener til utledning av styresignalene for fokusering og sentrering.

For utledning av informasjonssignalet S^ blir signalsummen fra detektordelen Dq summert til signalet fra detektordelen D^. I anordningen på fig. 10a blir signalene summert i summeringskretsen 60. Det er alternativt mulig at detektordelen D^ deles i to atskilte deler D'^ oh D"^ som vist på fig. 10b. Informasjonssignalet S. oppnås da ved den første summering av signalsummen fra detektordelen D^ og signalet fra detektordelen D"^ i summeringskretsen 6l. Det resulterende signal subtraheres da fra signalet som leveres av detektordelen D<1>• i en subtraksjonskretsen 62. Som beskrevet i den ovenfor nevnte samtidig innleverte søknad blir signalene fra den venstre og høyre del av utgangsåpningen fortrinnsvis summert hvis" en informasjonsstruktur med større fasedybde, f.eks.

tt radianer, skal" avleses, mens signalene fra den venstre og høyre del av utgangsåpningen fortrinnsvis subtraheres fra hver-

andre hvis informasjonsstruktur med mindre fasedybde skål av-

leses .

Detektordelene på fig. 10a og D^ og D'^ på

fig. 10b har forholdsvis store arealer. For avlesning av informasjonsstrukturer med større frekvens av informasjonsom-

rådene, må disse detektordeler ha forholdsvis liten kapasitet. Fortrinnsvis bør anvendes såkalte PTN-fotodioder for disse detektordeler, idet disse dioder har liten kapasitet pr. flate-

enhet .

Oppfinnelsen er beskrevet med eksempler i for-

bindelse med en rund plateformet opptegningsbærer med strålingsreflekterende informasjonsstruktur. Det er klart at det også kan avleses opptegningsbærere med strålingspasserende struktur ved hjelp av apparatet ifølge oppfinnelsen. Opptegningsbæreren behøver ikke å være rund og plateformet, men kan også være båndformet med flere informasjonsspor. Når det gjelder informasjonsstrukturer skal det bemerkes at det eneste krav som stilles til denne er at den er optisk avlesbar. Struk-

turen kan være en fasestruktur som f.eks. fordypninger i opptegningsbæreren, eller en svart-hvitt struktur eller f.eks. en magnetooptisk struktur. Bortsett fra fjernsynsprogrammer kan det opptegningsbæreren f.eks. være lagret digital informasjon for en datamaskin.

Claims (10)

1. Apparat for avlesning av en opptegningsbærer på hvilken er lagret f.eks. video- og/eller lydinformasjon i en optisk avlesbar, sporformet informasjonsstruktur, hvilket apparat omfatter en strålingskilde, et objektivsystem for projeksjon av strålingskilden på en strålingsfølsom informasjonsdetekteringsinnretning via opptegningsbæreren, hvilken detekteringsinnretning omformer avlesningsstrålen fra strålingskilden modulert av informasjonsstrukturen til et elektrisk signal, hvilket apparat videre er forsynt med en fokuserings-detekteringsinnretnihg som innbefatter to strålingsfølsomme detektorer som er forbundet med en - elektronisk krets for utledning av et styresignal' for korrigering av fokuseringen av objektivsystemet til planet for den del av sporet- som skal avleses, karakterisert ved at de to strålings-følsomme detektorene (13,14) er anordnet i strålegangen fra informasjonsstrukturen på den ene side av et plan gjennom den' optiske akse for objektivsystemet (11) og normalen på midtlinjen av spordelen (3) som avleses, hvilke detektorer (13,14) er anordnet symmetrisk i forhold til en linje som strekker seg på tvers av sporretningen (X), at utgangen fra detektorene (13, 14) er forbundet både med en substraksjonskrets (15) og en summeringskrets (16,) at utgangen fra substraksjonskretsen (16) og summeringskretsen (15) er forbundet med inngangene i en multiplikasjonskrets (18), og at det i den ene forbindelse mellom summeringskretsen (16) og multiplikasjonskretsen (18) og mellom substraksjonskretsen (15) og multiplikasjonskretsen (18), er lagt inn et faseforskyvningsnettverk (17), og at multiplikasjonskretsen (18) er forbundet med et filter (19) som bare slipper gjennom frekvenser som er lavere enn frekvensen som tilsvarer to ganger den midlere frekvens av informasjonsstrukturen i sporretningen, idet styresignalet (Sf) for fokuseringskorreksjon er tilgjengelig ved filterets (19) utgang.

2. Apparat ifølge krav 1,karakterisert ved at detektorenes (13,14) utstrekning i sporretningen (X) er vesentlig mindre enn diameteren av objektivsystemets (11) lysåpning (20) ..

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at hver av de to detektorene (13, 14) er oppdelt i to subdetektorer (13* , 13", 14', 14") og at utgangen fra de ytre subdetektorer (13", 14") er forbundet via brytere (31, 32) som styres av de utledede styresignal (Sf), og utgangen fra de indre subdetektorer (13', 14') er forbundet direkte med inngangene i summeringskretsen (16) og subtraksjonskretsen (15).

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at detektorene (13, 14) har form av likebente trekan-ter hvis grunnlinje strekker seg på tvers av sporretningen (X). (Fig. 8a).

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at trekantens høyde er vesentlig mindre enn diameteren av objektivsystemets lysåpning (20). (Fig. 8a)..

6. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at hver trekantede detektor (13, 14) er oppdelt i to subdetektorer (13', 13", 14', 14") av hvilke den ene har form av en likebenet trekant, og at utgangen fra de ytre subdetektorer (13", 14") som styres av det utledede styresignal (Sf) og utgangen fra de indre subdetektorer (13<1>, 14') er forbundet direkte med inngangene i summeringskretsen (16) og subtraks jonskretsen (15).

7. Apparat ifølge krav 2 eller 5, karakterisert ved at detektorene (13, 14) er anordnet ved periferien av objektivsystemets lysåpning (20). (Fig. 6b, 8a, 9, 10a, 10b).

8. Apparat ifølge ett eller flere av de foregående krav, omfattende en sentreringsdetekteringsinnretning som er forbundet med en ytterligere elektronisk krets for utledning av et styresignal (Sr) for korreksjon av sentreringen av avlesningsstrålen (G) i forhold til den del (3) av sporet som skal avleses, karakterisert ved at fire strå-lingsf ølsomme detektorer (40, 41, 42, 43), dannet ved todeling av hver av de nevnte to detektorer, er anordnet i de enkelte kvadrantene til et imaginært XY-koordinatsystem, hvis X-akse strekker seg i sporretningen og hvis Y-akse strekker seg på tvers av sporretningen, at utgangen fra detektorene (42, 43) i den første og fjerde kvadrant er forbundet med en andre summeringskrets (53), og utgangen fra detektorene (41, 42) i den andre og tredje kvadrant ér forbundet med en tredje summeringskrets (52), at utgangen fra detektorene (42, 40) i den første og'andre kvadrant er forbundet med en-fjerde summeringskrets (48)', og utgangen fra detektorene (41, 43) i den tredje og fjerde kvadrant er forbundet med en femte summeringskrets (46), og at utgangssignalene fra den andre (53) og tredje (52) summeringskrets er tilført den elektroniske krets (54, 48, 49, 55, 56) utgangssignalene fra den fjerde (45) og femte (46) summeringsinnretning tilføres den ytterligere elektroniske krets (47, 48, 49, 50, 51). (Fig. 9).

9. Apparat ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at det i strålegangen fra informasjonsstrukturen er anordnet en integrert strålingsfølsom detektor med et areal som minst er lik tverrsnittet (20) av en ikke avbøyet delstråle b(0,0), hvilken detektor omfatter områder (Dc) som er atskilt fra det resterende hovedområde (Di) av detektoren, hvilke områder danner detektorer for fokuserings- og sentreringsdetekteringsinnretningen, og at en sjette summeringskrets (60) er anordnet som tilføres signalsummen fra disse områder (Dc) og signalet fra hovedområdet (Di), idet informasjonssignalet (Si) for avlesning er tilgjengelig ved utgangen til denne summeringskretsen (Fig. 10a).

10. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved at hovedområdet består av to subområder (Di', Di") hvis skillelinje strekker seg på tvers av sporretningen og skjærer objektivsystemets optiske akse (11), og at det er anordnet en andre subtraksjonskrets (62) som tilføres utgangssignalet fra den sjette summeringskrets (61) sammen med signalet fra subområdet (Di) på en annen side av skillelinjen enn det nevnte område (Di), idet informasjonssignalet (Si) for avlesning fremkommer ved utgangen til den andre subtraksjonskrets (Fig. 10b).