NO743521L - - Google Patents

Description

Opto-elektronisk system for å bestemme forskjellen.mellom aktuell og ønsket posisjon av et plan i et optisk avbildningssystem.

Oppfinnelsen angår ét opto-elektronisk system for å bestemme forskjellen mellom aktuell og ønsket posisjon av et plan i et optisk avbildningssystem.

Por optiske systemer hvor meget små detaljer ikke må ødé-legges og som arbeider med meget &tor lysåpning9 er brennvidden meget kort. Por denne type avbildningssysterner som f.eks., anvendes i mikroskoper eller ved utstyr for avlesning av optisk informasjonsstruktur med, meget små detaljer, er det viktig at forskjellen mel&om det aktuelle fokuseringsplan og det Ønskede fokuseringsplan kan be-

stemnes slik at man derved kan korrigere fokuseringen.

Særlig ved avlesning av en opptegningsbærer som er forsynt med en reflekterende optisk struktur som f.eks. beskrevet i norsk patentsøknad nr.-1897/73 for detektering av forskjellen mellom det aktuelle plan i den optiske struktur og en ønsket posisjon av planet, hvilken ønskede posisjon faller sammen med posisjonen av fokuseringsplanet for en objektivlinse. Ved-dette utstyr er eri strålingskilde avbøyet på to eller flere strålingsfølsomme detektorer vå%en strålingsreflekterende overflate på den optiske struktur-; I tilfelle av forflytning av det strålingsreflekterende plan langs den optiske akse blir bildet forskjøvet over detektorene. Ved sammenligning av det elektriske utgangssignal fra disse detektorer, kan det oppnås en indikasjon av størrelsen og retningen av '. avvikelsen av den aktuelle posisjon av planet fra den ønskede posisjon. I strålingsbanen foran to detektorer kan det anbringes en

stråiingsåbsorberende skjerm og i tilfelle av uriktig posisjon av det strålingsreflekterende plan bevirkes det at en av detektorene

mottar større strålingsstyrke enn den andre detektor. Det er også

. mulig å avbilde et antall slisser på seg selv idet slissene er anordnet i samsvar med en linje som danner en spiss vinkel med det strålingsreflekterende plan slik at for riktig posisjon av det strålingsreflekterende plan befinner detektorene seg overfor slissene og mottar ingen stråling. Videre kan én stråle anvendes hvis stråling faller inn på det strålingsreflekterende plan i en spiss vinkel. Avhengig av posisjonen av det strålingsreflekterende plan vil den reflekterte stråle passere en linse i forskjellige høyder og derved bli avbøyet i forskjellige vinkler. Det opto-elektroniske system ifølge oppfinnelsen er basert på et armet prinsipp enn de ovenfor nevnte systemer. Systemet I$Lge oppfinnelsen erkarakterisert vedminst to hjelpestrålings-kiIder.som er forskutt i motsatte retninger.i forhold til systemets optiske akse, og minst to strålingsfølsomme detektorer som også er forskutt i motsatte retninger i forhold til systemets optiske akse, idet hver hjelpestrålingskilde er tilordnet en strålingsdetektor i systemet og elementene i hvert sett av. strålingskilde og -detektor har forskjellig posisjon i retning av systemets optiske akse. Det opto-elektroniske system ifølge oppfinnelsen kan an- . vendes fo<p>å bestemme posisjonen av et strålingsreflekterende plan i et forstørrelsessystem, f.eks. 1 et mikroskop. Ved å sammenligne strålingsstyrken som treffer de to detektorer, kan det oppnås en indikasjon på størrelsen og retningen av avvikelsen av posisjonen av det strålingsreflekterende plan. Hvis posisjonen av et plan på hvilket informasjon er lagret skal bestemmes, er det alternativt mulig å anvende den aktuelle infonmasjon for å bestemme posisjonen av dette plan. F.eks. kan "modulasjonsgraden av de elektriske Signaler som leveres av detektorene sammenlignes. I sistnevnte tilfelle kan opptegningsbæreren være både strålingsreflekterende og strålingspasserende.

Det opto-elektroniske systera i følge oppfinnelsen kan også anvendes for opptegning av informasjon på en opptegningsbærer, nemlig.for å bestemme posisjooen av et strålingsreflekterende sjikt på hvilket informasjonen skal lagres.

I en første utførelsesform av det opto-elektroniske system ifølge oppfinnelsen kan hjelpestrålingakildene være dannet ved hjelp av den strålingskilde som leverer avlesnings- resp. opptegningsstrålen ved hjelp av en Fresnelsoneplate som er anordnet asymmetrisk i. forhold til avbildningssystemets optiske akse eller objektivsystemet.

Det skal bemerkes at fra "Fourier-Transform Holograms by Presne! Zone Plate Achromatic-Pringe Interferometer" i "Journal of the Optical Society of America", 59»nr. 3, side 303-307 »■ er det kjent åcanne en hjelpestrålingskilde ved hjelp av en Fresnelsoneplate, hvilken strålingskilde er aksialt og radialt forskjøvet i forhold til hovedstrålingskilden.

Denne artikkel er imidlertid beskrevet som en holografisk anordning som er fullstendig forskjellig fra en anordning for å bestemme posisjonen av et plan i et avbildningssystem. Videre er bare en ekstra strålingskilde dannet ved denkjente anordning. ' Ved en andre utførelsesform av det opto-elektroniske system ifølge oppfinnelsen omfattes strålingsbanen fra strålingskilden til objektivsystemet et avbøyningsgitter og en strålingspasserende plate av hvilke deler har forskjellig tykkelse.

Ved å bytte om avbøjiningsgitteret og den strålingspasserende plate med et Wollastonprisme og en linse av materiale med dobbelt-brytning, oppnås en tredje utførelsesform av et opto-élektronisk sysftem

ifølge oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere ved be-skrivelse av dets anvendelse 1 et apparat for avlesning av en opptegningsbærer med en optisk struktur og et apparat for opptegning av informasjon på en slik opptegningsbærer, under hen-visning til tegningene.

Det skal imidlertid bemerkes at oppfinnelsen kan anvendes i mere videre forstand, nemlig i alle avbildningssystemer hvor posisjonen av et strålingsreflekterende plan eller et informasjonsbærende strålingspasserende plan skal bestemmes. Fig.. 1 viser skjematisk et apparat for avlesning av en reflekterende opptegningsbærer, omfattende et opto-elektronisk system ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser 1 grunnriss en del av den optiske struktur som

skal avleses på ppptegningsbæreren på fig. 1.

Fig. 3,3a og 4 viser skjematisk deler;,av apparatet på fig. 1. Fig. 5 viser trkurveform styresignalet som oppnås ved hjelp av anordninger på fig. 3 og 4 som funksjon av forskyvningen av planet for den optiske struktur. Fig. 6 viser skjematisk et apparat for opptegning på en opptegningsbærer med et opto-elektronisk system ifølge oppfinnelsen som vist på fig. 1. Fig. 7 viser skjematisk en annen utførelsesform av et apparat for avlesning av en opptegningsbærer omfattende et opto-elektronisk system ifølge oppfinnelsen. ■.. Fig. 8 viser skjematisk et element av apparatet på fig. 7. Fig. 9 viser i kurveform variasjon av modulasjonen av . signalet som leveres av detektorene i apparatet på fig. 7 som funksjon av fokuseringen. Fig. 10 viser skjematisk en tredje utførelsesform av et apparat for avlesning av en opptegningsbærer, omfattende et opto-elektronisk system ifølge, oppfinnelsen. Fig. 11 viser skjematisk ekstra elementer for anvendelse i et opto-elektronisk3ystem ifølge oppfinnelsen.

Fig. 12 og 12b viser elementene på fig. 11 i bruk.

Fig. 13,14 og 15 viser skjematisk mulige anvendelse av ekstraelementene.

I apparatet på fig. 1 er vist en rund opptegningsbærer 1

i radialt tverrsnitt som roterer på en aksel. 4 som strekker seg gjennom en sentral åpning i opptegningsbæreren og som drives av en

ikke vist motor. Det antas f.eks. at informasjonsstrukturen er reflekterende. En strålingskilde 5 leverer en stråle 10 som rer flekteres mot opptegningsbæreren av et semitransparent speil 6.

En linse 7 fokuserer strålen på ett av sporene 3 som befinner seg

på undersiden av opptegningsbæreren. Strålen som moduleres av

sporet reflekteres tilbake gjennom linsen 7 slik at en meget liten del av sporet som avleses reflekteres på en strålingsfølsom signal-* detektor 8 via det semitransparente spéil 6. Utgangssignalet fra detektoren er tilført en innretning 9 som Inneholder kjente elektroniske hjelpemidler for omforming av signalet som leveres av detektoren til bildet og lyd. Strenge krav settes til linsen 7 fordi denne skal avbilde bare en liten del av sporet i størrelses-orden av tilnærmet den minste detalj i den optiske struktur, på detektoren.

Foruten å avbilde detaljene i den optiske struktur på signaldetektoren,skal det dannes en strålingsflekk som er mindre enn den minste detalj på opptegningsbæreren, idet opptegningsbæreren

også kan avleses, ved hjelp av en strålingsflekk som er større enn disse detaljer. I det tilfellet anvendes avbøyning av strålingen i detaljer, slik at mindre stråling faller på detektoren hvis strå-lingsflekken projiseres på en detalj.

Fig. 2 viser i grunnriss en del av den optiske struktur

på en opptegningsbærer. En pil 15 indikerer i hvilken retning opptegningsteæreren beveges i forhold til avlesningssystemet. Strukturen består av et antall spor 3 med områder g "som veksler med mellomliggende områder t. Mellom sporene 3 er det områder 13 uten informasjon. Sporene 3 kan være anordnet parallelt på opptegningsbæreren dvs. konsentriske. Opptegningsbæreren kan også inneholde et spiralformet spor, hvilket spor kan deles i et antall kvasi-' konsentriske spor. Lengden av områdene og de mellomliggende områder representerer den lagrede informasjon. En stråle som er modulert av sporet oppviser tidsvariasjoner i overensstemmeIse med rekke-følgene^ åy områder og mellomliggende områder. Områdene og de mellomliggende områder i sporet kan ligge i samme plan, og kan ha forskjellig refleksjonskoeffisient. Områdene og de mellomliggende om-

råder kan alternativt ha samme refieksjonskoeffisient men ligger i forskjellige plan.

F.eks. for avlesning av en rund opptegningsbærer med en midlere periode av områdene på 1,5/um for det innerste spor, bør linsen 7 ha en lysåpning på 0,4. Brennvidden for linsen er da tilnærmet l^um. Forskyvning av planet for den optiske struktur i forhold til linsen 7 må da begrenses til den korte brennvidde.

Et apparat ifølge oppfinnelsen med hjelpemidler for detektering av om planet av den optiske struktur befinner seg i ønsket posisjon, er vist på fig. 3.

Også her er opptegningsbæreren 1 strålingsreflekterende.

Opptegningsbæreren avleses ved hjelp av en stråle som er vist med opptrukne linjer og som stammer fra en strålingskilde s^. Strålingsbanen fra strålingskilden til opptegningsbæreren omfatter et semitransparent speil 11 som reflekterer strålene som er reflektert av opptegningsbæreren på en høyfrekvent signaldetektor D^. I til-legg til strålingskiIdens S- er det anordnet to ytterligere hjelpestrålingskilder S^og Sg som leverer stråler som er vist med strekede linjer resp. opptrukne linjer med punkter. Hjelpe3trå-lingskildene er forskutt i motsatte retninger i forhold til strålingskilden S^i retning av den optiske akse 00<*>. Videre er hjelpestrålingskiIdene forskutt til motsatte sider av den optiske akse. Som følge herav vil avbildningene av hjelpestrålekildene skilles fra :avbildningen av hovedstrålekiIden.

Linsen L danner av bildninger S'2 og S'j av hjelpestrålekildene S2 og Sj. Strålene som reflekteres av den optåske struktur på opptegningsbæreren 1 passerer linsen L for annen gang og samles i avbøyningspunktene S"2 og S"^ved hjelp av .det semitransparente speil 11. På stedet for avbildningen Sn^ av hovedstrålingskilden er anordnet en blender 14 med tre åpninger. Bak åpåongene er det foruten signaldetektoren anordnet to hjelpedetektorer D2og D^. Størrelsen og retningen av forskjellen mellom den aktuelle posisjon av planet for den optiske struktur og den ønskede posisjon av dette plan kan bestemmes ved f.eks. å sammenligne, strålingsstyrken som treffer detektorene D2og Dy

Fig. 3 viser det tilfellet hvor planet for den optiske struktur er i riktig stilling. Avlesningsstrålen som er vist med opptrufeåie linjer er nøyaktig fokusert på høyfrekvenssignaldetektoren D^. Hjelpestrålen fra kilden S^som er vist med strekede linjer er fokusert i et punkt S"^som befinner seg foran den strålings-følsomme overflate av hjelpedetektoren D^, mens strålingen fra hjelpestrålekilden S2 som er vist med opptrukne linjer med punkter på, er fokusert i punktet S"2som befinner seg bak den strålingsføl-somme overflate av hjelpddetektoren D2*Hjelpedetektorene vil motta tilnærmet samme strålingsstyrke som er mindre enn strålingsstyrken på signaldetektoren D^.

Hvis planet for den optiske struktur på opptegningsbæreren beveges mot venstre, vil avbildningspunktene S^, S"2og S"^ beveges nedover, slik at strålingsstyrken på detektoren er større enn på detektoren D2. I tilfelle av forflytning av planet for den optiske struktur til høyre vil avbøyningspunktene bevege seg oppover og strålingsstyrken på detektoren D2blir større enn på detektoren p^.

Nøyaktigheten med hvilken posisjon av planet for det optiske struktur kan bestemmes ved sammenligning av strålingsstyrkene er begrenset. Por å pppnå større nøyaktighet er det mulig ifølge oppfinnelsen å anvende optisk informasjonsstruktur som befinner seg

på opptegningsbæreren på den måte som er anvendt ved apparatet på fig. 7. Strålene som faller på detektorene med midlere styrke blir ikke her lenger sammenlignet, men derimot modulasjonsfaktooen for høyfrekvenskomponentene.. De to fremgangsmåtene for detektering av

avvikelsen av posisjonen av planet for den optiske struktur kan også kombineres i et enkelt apparat ved hjelp av fire detektorer.

De elektriske signaler fra detektorene Dg og D^kan behandles elektronisk på kjent måte til et styresignal for korreksjon av fokuseringen av avlesningsstrålen f.eks. ved avlesningsjustering av linsen L. Fig. 5 viser hvordan det elektroniske styresignal r varierer som funksjon av fokuseringsféilen A f hvis strålingsstyrken på detektorene sammenlignes.

Det skal bemerkes at fremgangsmåten ved hvilken et fokuseringssignal utledes ved sammenligning av roodulasjonsgradene for signalene fra detektorene Dg og D^,kan anvendes både for avlesning

av strålingspasserende og strålingsreflekterende opptegningsbærere.

Utledningen av et fokuseringssignal. fra strålingsstyrkene som

treffer detektorene D2 og D^er bare mulig hvis opptegningsbæreren er strålingsreflekterende.

I det sistnevnte tilfellet kan det istedet for tre strålingskilder someer forskutt langs den optiske akse i forbindelse med tre detektorer som alle ligger i samme posisjon i retning av den optiske akse, er det alternativt mulig å anvende tre strålingskilder som ligger i samme posisjon i retning av den optiske akse i forbindelse med tre detektorer som er forskutt i retningen av den optiske fetkse.

De to hjelpestrålingskilder S2 og S^kan ifølge oppfinnelsen utledes fra hoveéstrålingskilden S1ved hjelp av en såkalt Freanel-soneplate. En slik plateekan være sammensatt av avvekslende transparente og ugjennomsiktige ringformede soner. Istedetfor en slik araplitudestruktur er det likeledes mulig å anvende en fasestruk-tur hvor de ringformede soner bevirker en faseforskjell i strålen som svarer til en strålingsbanelengdeforskjell på X/2, hvor Xer bølgelengden for den anvendte stråling. Presnelsoneplaten virker som en linse, men fokuseringen blir påvirket ved spredning istedetfor bøyning av strålingen. I motsetning til en normal linse, vil Presnel-soneplaten både konvergere og divergere. Med andre ord gir platen flere brennpunkter.

Ved apparatet på fig. 3 vil strålen fra strålingskilden

S^spres av Presnel-soneplaten 12 slik at to ekstrastråler oppnås som øyensynlig stammer fra imaginære strålingskilder S2og S^. Platen 12 er anordnet asymmetrisk i forhold til den optiske akse 00<*>i Som følge herav vil de imaginære strålingskilder S2og S^

være forskutt på hver sin side av den optiske akse.

Anvendelse av en Presnel-soneplate sammenlignet med an - vendelsen av særskilte ek3trastrålingskiIder har den fordel at ingen Innbyrdes vibrasjon kan opptre mellom strålingskildene S2og S^ som ellers kunne påvirke styresignalet. Videre er anvendelsen av en Presnel-soneplate enklere i oppbygningen enn en anordning med at-skilte hjelpestrålekilder.

Istedet for i strålingsbanen å.anordne Fresnel-sOneplaten foran det strålingsreflekterende plan, kan denne også anbringes i banen for avlesningsstrålen som er reflektert fra:opptegningsbæreren.

Fig. 4 viser en slik anordning. Fresnel-soneplaten 12 sprer strålen som reflekteres fra opptegningsbæreren på forskjellig måte, slik at den oppdelte stråling rettes mot avbildningspunkter S"^, S"2og S"^.

Ved å bevege det strålingsreflekterende plan på opptegningsbæreren

til høyre elåer venstre vil avbøyningapunktene bevege seg oppover resp. nedover, slik at ved sammenligning av strålingsstyrken som treffer detektorene Dg og D^kan posisjonen av det strålingsreflekterende plan bestemmes. Istedetfor strålingsstyrken kan modulasjonsgraden av høyfrekvenskomponentene av strålingen som faller på

detektorene også sammenlignes i anordningen på fig..4. Ved anvendelse aven Presnel-soneplate i anordningene på fig. 3 pg 4 kan platen beveges i en retning vinkelrett på den optiske akse OO'1. Som følge derav vil avbildningene SBg og S<1->^også bevege seg over detektorene Dg. og D^, slik at et feilsignal leveres, idet planet for den optiske struktur likevel befinner seg i riktig stilling. Denne unøyaktighet kan unngås ved å dele detektorene Dg dg D^i to detektorer som vist på fgg. 3a. Når utgangsslgnalene fra detektoreneD*g,DMg,D*^og D"^er betegnet med a*b,c og d, vil f.eks. signalet (c-d) + (b-a) f.eks. gi en indikasjon på stør-relsen og retningen av.forskjellen mellom den ønskede posisjon av Presnel-soneplaten og den aktuelle posisjPn av denne plate.

v Ved en modell av apparatet på fig. 3 kunne posisjonsfeil av opptegningsbæreren opp tii ca. 100^um detekteres ved sammenligning av strålingsstyrken på detektorene Dg og D^. Avstanden mellom strålingskiIdene Sg og Sj var ca. 5 cm. Ved sammenligning av høy-frekvensmodulasjonen i de detekterte signaler kunne posisjonsfeil på ca. lOyum detekteres og avstanden mellom strålingskildene Sg og Sj var ca. I mm. Foruten avlesning av en opptegningsbærer som er forsynt med informasjon ved hjelp av et system ifølge oppfinnelsen hvor strå-llngsstyrkéne på to detekterer sammenlignes, kan dette system ..også anvendes for opptegning av informasjon på en opptegningsbærer. Fig.

6 viser et utførelseseksempel på et slikt opptegningsapparat som med unntak av elementene for å bestemme posisjonen av opptegnings-bærerens overflate, er som beskrevet i hollandsk patentsøknad nr. 7.212.001.;. Apparatet omfatter en strålingskilde, f.eks. en laser 51

som leverer eti stråle 63 med tilstrekkelig energi. Denne stråle rettes mot opptegningsbæreren 50 via prismer 52,53 og.58 og fokuseres i en liten strålingsflekk ved hjelp av en objektivlinse 59. Opptegningsbæreren er forsynt med et sjikt 70 av strålingsfølsomt

materialesf.eks. et fot©motstandssjikt. Strålingsbanen fra

strålingskilden 51 til opptegningsbæreren 50 omfatter videre en elektro-optisk modulator 54. Denne modulator er forbundet med den elektroniske styreinnretning 55. Informasjon, f.eks. et fjernsynsprogram, som tilføres klemmene-56 og 57 i form av et elektrisk signal, omformes til strållngspulser fra laseren. I bestemte Øyeblikk som er gitt ved informasjonen på klemmene 56

og 57 blir strålingsflekker projisert på opptegningsbæreren.

Opptegningsbæreren har en rund omkrets og roterer om sin spindel ved hjelp av en motor 61 som kan beveges radialt ved hjelp

av en vogn 62, slik at f.eks. et spiralformet spor opptegnes på opptegniggsbæreren.

Objektivlinsen 59 er aksialt;*dvs. vertikalt, bevegelig i forhold til opptegningsbæreren og kan bevege ved energisering av en magnetspole 60. Strømstyrken gjennom magnetspolen er bestemt av en elektronisk krets 62 som tilføres utgangssignalene fra de

strålingsfølsomme detektorer P2og Dj. Detektorene på sin side danner en del av et system for å bestemme posisjonen av opptegnings-bærerens overflate slik som ovenfor beskrevet.

Opptegningsbæreren kan være forsynt med en strålingsreflekterende overflate under fotomotstandssjiktet. En særkkilt hjelpestrålekilde kan projiseres på opptegningsbæreren slik at hjelpestrålen passerer det seraitransparente speil 11 og deretter Presnelsoneplaten 12. Strålene som spres i en grad +1 og -1 ved hjelp av platen, treffer detektorene D2og D^ via to åpninger i en bledder 14. Den sentrale stråle er ikke nødvendig i dette tilfellet og kan undertrykkes.

Istedetfor en særskilt hjelpestrålekilde er det alternativt mulig å anvende strålingen fra opptegningsstrålen som reflekteres av opptegningsbæreren for å:bestemme posisjonen av den strålingsfølsomme overflate av opptegningsbæreren som vist på fig.6.

Fig. 7 viser en andre utførelsesform av et apparat ifølge oppfinnelsen. Her anvendes en strålingskilde 70 f.eks. en laser som leverer en tynn stråle 71. Denne stråle faller på et avbøy-ningsgitter 72, slik at to stråler 73 og 75 av første grad og en sentral stråle 74 dannes. Delstrålené 73,^74 og 75 fokuseres i et plan 77 ved hjelp av en hjelpelinse 76. Dette plan er obj.ektplanet for objektivsystemet 79 som fokuserer avlesningsstrålen 74 på informasjonsstrukturen som skal avleses. Det kan f.eks. antas at planet 80 av informasjonsstrukturen befinner seg på forsiden av opptegningsbæreren 1. Videre kan det f.eks. antas at informasjonsstrukturen er reflekterende, slik at den modulerte stråle reflekteres hovedsakelig langs seg selv. Ved hjelp av f.eks. et semitransparent

speil 78 blir den modulerte avbøyningsstråle reflektert på en strålingsføl3om detektor D^. Det lagrede informasjonssignal S. kan gjenvinnes fra det elektriske utgangsslgnal fra detektoren D^i den elektroniske krets 81 på kjent måte.

I planet 77 er ifølge oppfinnelsen anordnet ét strålingspasserende element f.eks. en plate 82 av glass eller plast av

hvilken et tverrsnitt er vist på fig. 8. Platen er forsynt med trinn og har tre forskjellige tykkelser 83,84 og 85 hvor forskjellen mellom tykkelsene 85 og 84 og 84 og 83 ér den samme. Som følge av

platen 82 i apparatet på fig. 7 vil strålene 73 og 74 og 75 til-bakelegge forskjellige optiske veilengder. Brennpunktene 86,87 og 88 for strålene ligger ikke lenger i planet 77, men er aksialt forskutt. Brennpunktet 87 avbildes i planet 80 ved hjelp av objektivet 79 mens brennpunktene 86 og 88 avbildes foran resp. bak planet 80.

Delstrålené 73 og 75 styres til de tilhørende detektorer D2og Dj på samme måte som avlesningsstrålen 74. Dtgangssignalene fra detektorene er også modulert i samsvar med informasjonen som er lagret på opptegningsbæreren. I den posisjon av planet 80 i forhold til objektivet som er vist på fig. 7, danner strålen 74 en avlesningsflekk på informasjonsstrukturen, med en størrelse som

ligger i størrelsesorden av den minste optiske detalj i informasjonsstrukturen. Modulasjonsgraden av signalet som |leveres av detektoren D^er da maksimal. Delstrålené 73 og 75 er ikke fokusert skarpt på informasjonsstrukturen, slik at strålingsflekkene som dannes på informasjonsstrukturen av disse delstråler er større enn avlesningsflekken. Modulasjonsgraden for signalene som leveres av detektorene Dg og D^er derfor mindre enn.for signalet som leveres av detektoren Dg.

Fig. 9 viser variasjonen av modulasjonsgraden m som funk/sjon av fokuseringsavvikelsen z. Kurvene 90,91 og 92 svarer til signalet fra detektorene Dlf Dg og D^. Hvis avlesningsstrålen 74

er fokusert på informasjonsstrukturen, dvs» z=0»vil kurven 90

nå sitt maksimum A. Kurvene 91 og 92 passerer begge gjennom punktet 8, Idet raodulasjonsgraden for signalene som leveres av

detektorene Dg og D^ er den samme. Hvis planetc580 befinner seg til venstre for den ønskede posisjon, dvs. z er mindre enn null^

vil modulasjonsgraden C for signalet fra detektoren D2 være større enn modulasjonsgraden D for signalet fra detektoren Dj. Hvis planet 80 befinner seg til høyre for den Ønskede posisjon, dvs. z er større enn null, er situasjonen omvendt, se punktene E og F på fig. 9. Fra forskjellen i modulasjonsgrad for signalene som leveres av detektorene D2og D^er det mulig å utlede et hovedsakelig lineært styresignal S i en elektronisk krets 8l som er forbundet med detektorene. Ved hjelp av dette styresignal kan fokuseringen åv objektivet 79 korrigeres i retning og størrelse på kjent måte.•

Ved utførelsen som er vist på fig. 7 hadde objektivet en lysåpning på 0,4. Brennpunktene for delstrålené 73 og 75 lå 4^um foran resp. bak brennpunktet for avlesningsstrålen 74. Romfrekvensen på 400/mm av de optiske detaljer i informasjonsstrukturen muliggjorde at fokuseringsfeil mellom +12^um og -12^um kunne detekteres tilfredsstillende. Det lineære området lå mellom +2/um og -2yum.

Det3kal bemerkes at når den sistnevnte metode anvendes for avlesning av en opptegningsbærer hvor rorafrekvensen av de optiske detaljer på opptggningsbæreren som representerer Informasjonen

varierer, vil størrelsen av fokuseringssignalet endre seg med lokaliseringen på opptegningsbæreren. Dette er. f.eks. tilfelle med en rund, skiveformet opptegningsbærer på hvilken er lagret et oppteg-ningsprogram i et antall konsentriske eller kvasikonsentriske spor

som hver inneholder et fjernsynsbilde. Den midlere romfrekvens for de optiske detaljer er en funksjon av radien av vedkommende spor.

Ved avlesning av en slik opptegningsbærer selv når fokuseringen holdes konstant, vil modulasjonsgraden av de elektriske signaler sam leveres av detektorene endre seg. For å bestemme forskjellen mellom en aktuell og en ønsket posisjon av planet-for informasjonsstrukturen er det ifølge oppfinnelsen mulig å anvende de såkalte linjesynkroniseringspulser i fjernsynssignalet.] Disse signaler har f.eks.; en frekvens på 4 MHz som svarer til romfrekvehBen på opptegningsbæreren. som varierer mellom l80 og 360 perioder pr. minutt for spor med radius mellom f.eks. 7 og lh em. I dette området av romfrekvensen er variasjonen av modulasjonsgraden forholdsvis liten f .eks. 1555 slik at i dette området er innvirkningen av romfrekvensen på fokuseringskorreksjonssignalet liten.

Fig. 10 viser en annen utførelse av et apparat ifølge oppfinnelsen. Her er et Vfollaston-prisme 93 anordnet bak strålingskilden 70. Prismet består av to like delpiismer 9^ og 95 av en-akset dobbeltbrytende krystaller. Den optiske aksel 96 for delprismet 95 er parallell med tegningens plan og den optiske akse 97 for delprismet. 9^ står vinkelrett på tegningens plan. Strålen 71 som faller på det ene av de parallelle hovedflater av prismet 93 deles i to delstråler 98 og 99 i prismet som er"polarisert innbyrdes 90° og har en liten innbyrdes vinkel. Delstrålené passerer en linse 100 av dobbeltbrytende materiale. Aksen for linsen 100

er diagonalt i forhold til delstrålenes pblarisasjpnsretninger.

Som følge herav har linsene forskjellig forstørrelse for forskjellig polarisasonsretning, slik at delstrålené 98 og 99 fokuseres i plan som befinner seg i forskjellig ^avstand fra linsen 100. Brennpunktene 101 og 102 avbildes i forskjellige plan nær planet 80 for informasjonsstrukturen ved hjelp av objektivet 79. Istedetfor en linse av dobbeltbrytende materiale er det også mulig å anvende en normal linse, idet en glassplate 82 også her anbringes i planet 77. Woola-ston-prisraet kan erstattes av en Savart-plate...

Hvis planet 80 er i riktig posisjon, som vist på fig. 10, befinner avbildningen 103 av brennpunktet 101 seg foran og avbildningen 10H av brennpunktet 102 seg bak planet 80. Delstrålené 98 og 99 reflekteres og moduleres av informasjonsstrukturen og er rettet på detektorene D2og D^f.eks. ved hjelp, av et semitransparent speil 78.

I dette tilfellet anvendes ikke noen særskilt avlesnings-stråle idet høyfrekvensinformasjonen utledes fra.signalene som leveres av detektoryne Dg og D^i forbindelse med ekstra stråleflek-kene. I en elektronisk krets 81 som er forbundet med detektorene, tas ut høyfrekvenskomponenten S^ for gjenvinning av den lagrede informasjon på opptegningsbæreren og en komponent S som gir en indikasjon av fokuseringen. For riktig avlesning er det nødvendig at signalene fra detektorene D2 og har tilstrekkelig modulasjonsgrad. Avstanden mellom brennpunktene for strålene 98 og 99 og planet 80

for infDPmasjonsstrukturen må ikke være for.stor. Det området i hvilket fokuseringsfeilene kan detekteres er derfor mindre ved apparatet på fig. 10fennved apparatet på fig. 7.

Også for apparatet på fig. 7 er området i hvilken forskjellen mellom den aktuelle og den ønskede posisjon av planet for Informasjonsstrukturen også begrenset. Ved egnet valg av stør-relsen av detektorene kan imidlertid området utvides. I det tilfellet måles lavfrekvenskoarponenten i de detekterte signaler. Denne komponent har en vesentlig variasjon for forskjellen mellom den aktuelle og ønskede posisjon av planet for informasjonsstrukturen, idet diameteren av delstrålené på stedet for detektorene er mindre enn det strålingsfølsomme området i detektorene. I den

elektroniske krets 81 sammenlignes lavfrekvenskomponentene for de detekterte signaler som frembringes av delstrålené, og behandles

til et styregignal for føkuseringskorreksjon. Forskjellen mellom den aktuelle og den Ønskede posisjon av planet for informasjonsstrukturen kan derfor bestemmes innenfor et område på fig. +30^um og -30^um.

Ved den sistnevnte fremgangsmåte blir de enkelte detaljer

i informasjonsstrukturen ikke lenger iakttatt, men gjennomsnittø-virkhingen over en bestemt sporlengde. For dette formål anvendes "

det faktum at sporet i gjennomsnitt har en forskjellig innvirkning på en stråle enn området mellom sporene. Denne fremgangsmåte kan derfor også anvendes for å detektere forskjellen mellom den aktuelle og ønskede posisjon av en opptegningsbærer uten opptegning i sporene, men som optisk kan skilles fra omgivelsene. Denne fremgangsmåte kan f.eks. anvendes for opptegning av informasjon på en uopptegnet

opptegningsbærer som er forsynt med følgespor for orientering av opp-tégningsflekken på opptegningsbæreren slik det er gjort $å fig. 6.

Ved apparatene på fig. 7 og 10 anvendes enten informasjonsstrukturen i sporene eller sporenes struktur for å bestemme avvikelser i posisjonen av informasjonsplan. Apparatet kan ikke bare anvendes for avlesning av en strålingsreflekterende opptegnings-. bærer slik som vist på fig. 7 og .10, men kan ogfiå anvendes for avlesning, av. en opptegningsbærer som slipper gjennom strålingen*

Området for avvikelsen av posisjonen av informasjonsplanet som skal bestemmes, kan utvide ytterligere ifølge oppfinnelsen ved hjelp av et kileformet element og et ekstra antall strålingsfølsomme detektorer som vist på fig. 11. Denne utvidelse kan båre anvendes for avlesning av strålingsreflekterende opptegningsbærere. Planet for informasjonsstrukturen anvendes da nemlig som strålingsreflekterende overflate som danner en.del av avbildningssystøet som av-bilder strålingskilden på detektorsystemet. En forskyvning av éette plan vil øke en forskyvning av avbildningen på detektorsystemet pg variere signalene som leveres av de enkelte detektorer.

Fig. 11 viser bare en del av strålingsbanen etter reflek-sjon av opptegningsbæreren. Utgangsåpningen for objektivet 79

(se fig, 7 og 10) er betegnet med p. I det ubeskrevne apparat antas det at delstrålené 73*74 og 75 på fig. 7 eller delstrllene 98 og 99 på fig. 10 danner en stråle. Elementet 110 på fig. 11 virker som

en samlelinse slik at utgangsåpningen avbildes.på det plan i hvilket de fire detektorer 112,113,114 og 115 befinner seg. Videre virker elementet 110 som en optisk kile som deler strålen 116 i to delstråler 116a og ll6b på fig. 12a og 12b, med to avbildninger ?^og ?2av utgangsåpningen, den ene på detektorene 112 og 113 og den andre på detektorene 114 og 115.

Hvis forskjellen mellom aktuell og ønsket posisjon av planet for informasjonsstrukturen er mindre enn en bestemt verdi,

vil strålen 116 som reflekteres av informasjonsplanet bli konsentrert i et lite område på kanten av kilen 110 som vist på fig. 11. En rekke strålingsfølsomme detektorer er anbragt på denne kant. På fig. 11 strekker denne rekke seg I en retning vinkelrett.på tegningens plan. Fig. 13 viser et snitt langs linjen XX* på fig. 11 av kilen med rekken av detektorer. Rekken 111 kan f.eks. bestå av en sentral detektor D^^med samme funksjon som detektoren D^ på fig. 7, og

. to detektorer Dg pg D^ som og3å har samme funksjon som detektorene

Dg og Dj på fig. 7. Dessuten er det anordnet to ytterligere detektorer Djj og Djj. Di3se detektorer anvendes for detektering av avvikelser i sentreringen av den sentrale avlesningsflekk I forhold

til sporet som skal avleses på den måte som er beskrevet i norsk patentsøknad nr. 1898/73. Detektorene D^og D^ samvirker med to

ekstrastråler som danner to ekstra strålingsflekker på informasjonsstrukturen og som er forskutt i forhold til den sentrale strålings-

flekk i sporets lengderetning og i en retning vinkelrett på denne.

I tilfelle av mindre avvikelser av posisjonen for planet for informasjonsstrukturen, vil den stråling som reflekteres av informasjonsstrukturen treffe alle detektorene D^, D2,D^, Dh- og

og ingen stråling vil nå detektorene 112, 113, 114 og 115. I tilfelle av større avvikelser av posisjonen av planet for informasjonsstrukturen, vil avbildningen av strålingskilden dannes ved reflek-sjon fra opptegningsbæreren som befinner seg i samme avstand fra kanten av kilen. Pig. 12a viser den situasjon hvor avstanden mellom objektivet 79 og det strålingsreflekterende plan 80 (se fig. 7 og 10) er for stor. Strålen 116 faller for en vesentlig del utenfor rekken 11 av detektorer på elementet 110. Ved passering av elementet

dannes to delstråler 116a og 116b av hvilké den ene 116a når detektoren. 113 og den andre 116b når detektoren 114. Hvis avstanden mellom objektivet 79 og det strålingsreflekterende plan 80 er for liten, vil delstrålen 116a treffe detektoren 112 mens delstrålen 116b vil treffe detektoren 115. Posisjonen av det strålingsreflekterende plan 80 i forhold

til objektivet 79 bestemmer posisjonen av avbildningene P^ og P2

av utgangsåpriing P for objektivet i forhold til detektorene 112, 113,114 og 115. Hvis signalet som leveres av detektorene 112,113»114 og 115 er sn2»<®>H3»<S>li4 °s<S>115kan s*^rrelsen og retningen av en avvikelse av posisjonen av planet for informasjonsstrukturen utledes av signalet:

Det er også mulig å bestemme posisjonen av kanten av elementet 110 i forhold til den optiske ak3e 00' for objektivet 79. Når elementet 110 er riktig sentrert i forhold til den optiske akse, er summen av strålingsstyrkene på detektorene 112 og 113 lik summen av strålingsstyrkene på detektorene 114<p>g 115.. Størrelsen og retningen.av sentreringsfeilen kan utledes fra signalene:

Istedetfor fire detektorer 112,113,114 og 115 er det alternativt mulig å anvende bare tre detektorer, f.eks. kan detektorene 114 og 115 erstattes av en enkelt detektor 114'. Størrelsen og retningen av en posisjonsfeil av det informasjonsbærende plan er da gitt ved: og størrelsen dg retningen av sentreringsfeilen for elementet 110 er gitt ved:

Anordningen med tre detektorer er imidlertid mindre nøyaktig enn ved anvendelse av fire detfektorer. Ålfcfernativt kan elementet 110 på fig. 11 erstattes av en særsMIt kile 120 etterfulgt av en linse 121 som vist på fig. 14. Elementet 110 kan også ha den fi>rm som er vist på fig. 15. Lokaliseringen og den innbyrdes avstand mellom detektorene

112 3 113, 114 og 115 er bestemt av formen og toppvinkelen av det kileformede element 110 eller elementet 120 på fig. 15.

Rekken 111 av detektorer kan også forskyes i noe avstand fra elementet 110. Anordningen på fig. 11 er den enkleste fra et

konstruksjonssynspunkt.

Maksimal forskjell mellom Ønsket og aktuell posisjon av planet for informasjonen som skal detekteres ved hjelp av apparatet

på fig. 11, er bestemt av dimensjonene av kilen 110 eller 120. Ved hjelp av anordningen på fig. 11 hvor kilen hadde dimensjonene - 8 x 8 mm<2>kunne det bestemmes avvikelser i området mellom ca. -500yum og -lOyum

og mellom ca. 30 ^um og +<7>00^um.

Ved apparatet for avlesning av en opptegningsbærer som

vist på fig. 3,4,7 og 10 kan strålingsbanen omfatte et bevegelig speil for å bevege den sentrale, strålingsflekk i forhold til sporet. Hvis dette speil ikke er lokalisert i inngangsåpningen for objektivet, vil dets bevegelse resultere 1 mindre forsyninger av avbildningene og P2av utgangsåpningen P. Virkningen av speilets bevegelse på signalet for fokuseringskorreksjon kan minskes ved å flytte detektorene 112 og 113 samt 114 og 115 I noen avstand fra hverandre. Dette vil hindre at feil detektor belyses som følge av speilets bevegelse.

;„;•*;' Elementene 110, 112, 113, 114 og 115 kan også være anordnet i apparatet ifølge fig. 3,4 eller 10. Hvis disse eitenenter anordnes i apparatet på fig. 10, kan den sentrale detektor D^ i rekken 111 av detektorer sløyfes.

Claims (13)

1. Opto-elektronisk system for å bestemme forskjellen mellom aktuell og ønsket posisjon av et plan i et optisk avbildnings system, karakterisert ved miast to hjelpestrålingskilder som er forskutt i motsatte retninger i forhold til systemets optiske akse, og minst to strålingsfølsomme detektorer som også er forskutt i motsatte retninger i forhold til systemets optiske akse, idet hver hjelpestrålingskilde er tilordnet én strålingsdetektor i systemet, og elementene i hvert sett av strålingskilde og -detektor har forskjellig posisjon i retning av systemets optiske akse.

2. Apparat for avlesning av en opptegningsbærer på hvilken informasjon er lagret i strukturen av optisk avlesbare spor, omfattende en strålingskilde, et objektlvsystem for avbildning av strålingskilden på informasjonsstrukturen på opptegningsbæreren, bg et strållngsfølsomt detekteringssystem for omforming av stråling som leveres av strålingskilden og modulert av informasjonsstrukturen til elektrisk signal, samt et opto-elektronisk system ifølge krav 1 for å bestemme forskjellen mellom aktuell og ønsket posisjon av informasjonsstrukturens plan, karakterisert ved at detektorene i det opto-elektroniske system er forbundet med en elektronisk krets i hvilken det ved sammenligning av modulasjonsgraden av de detekterte høyfrékvenssignaler utledes et signal for fin-regulering av objektivsysteméts fokusering.

3. Apparat ifølge krav 2, for avlesningaav runde, skiveformede opptegningsbærere på hvilke er lagret et fjernsynsprogram med ett fjernsynsbilde pr. omdreining, karakterisert ved at detektorene i det opto-elektroniske system er forbundet med én elektronisk krets i hv ilken det ved sammenligning av. de komponenter av de detekterte signalers hvis frekvenser svarer til fjernsynssig-nalets lihjesynkroniseringspulser utledes et signal for styring-av objektivsystemets fokusering.

4. Apparat for avlesning av en opptegningsbærer på hvilken informasjon er lagret i strukturen av optisk avlesbare spor, omfattende ,en strålingskilde, et objektivsystem for avbildning av strålingskilden på informasjonsstrukturen på.opptegningsbæreren, et strålingsfølsomt detekteringssystem for omforming av stråling som leveres fra strålingskilden og moduleres av Informasjonsstrukturen til et elektrisk signal, samt et opto-ålektronisk system ifølge krav 1 for å bestemme forskjellen mellom aktuell og ønsket poåisjon av informasjonsstrukturens plan, karakterisert ved at detektorene i det opto-elektroniske system.er forbundet med en elektronisk krets i hvilken det ved sammenligning de nevnte komponenter i def? detekterte signaler som har frekvenser som er vesentlig lavere enn informasjonssignalets frekvens utledes for styring av objektivsystemets fokusering.

5. Apparat. Ifølge krav 2,3 eller 4, for avlesning av én reflekterende opptegningsbærer, karakterisert ved at detektorene i det opto-elektroniske system er forbundet, ro^d en elek tronisk krets i hvilken det uten anvendelse av den infODmasjon som er lagret på opptegningsbæreren utledes et signal for grovregulering av objektivsystemets fokusering.

6. Apparat ifølge krav 2,3 eller 4, for avlesning av en reflekterende opptegningsbærer, karakterisert ved at det i strålingsbanen etter detektorene i det opto-elektroniske system er anordnet en enhet beståande av en optis^ kilé-> og linse, og at det i det plan i hvilken enheten danner bilder av objektivsystemets utgangsåpning, er anordnet minst tre strålingsfølsomme detektorer.

7. Apparat for opptegning av informasjon i spor i et strålings-følsomt sjikt på en opptegningsbærer, omfattende en strålingskilde som leverer en opptegningsstråle, et pbjektivsystem for dannelse av en opptegningsflekk av stråling på det strålingsfølsomme sjikt, en modulator for modulering av opptegningsstrålens styrke i samsvar med informasjon som skal opptegnes, og et opto-elektronisk system ifølge krav 1 for å bestemme forskjellen mellom ønsket og aktuell posisjon av det strålingsfølsomme sjikt, karakterisert ve d at det opto-elektroniske systems detektorer er forbundet med en elektronisk krets I hvilken det ved sammenligning av de detekterte signalers lavfrekvenskomponenter utledes et signal for korreksjon av objektivsystemet8 fokusering.

8. Apparat for opptegning av informasjon i et strålingsfølsomt sjikt på en opptegningsbærer, omfattende en strålingskilde som leverer en opptegningsstråle, et objektlvsystem for å danne en opptegningsflekk av stråling på det strålingsfølsomme sj&kt, en modulator for modulering av opptegningsstrålens styrke i samsvar med informasjonen som skal opptegnes og et opto-elektronisk system ifølge krav 1, for å bestemme forskjellen mellom aktuell og ønsket posisjon av det strålingsfølsomme sjikt, k a r a k te ri sert ved at detektorene i det opto-elektroniske system er forbundet med en elektronisk krets i hvilken det ved sammenligning av likestrømsignalene som leveres av detektorene utledes et signal for korreksjon av objektivsystemets fokusering.

9. Apparat ifølge et av kravene 2-8, karakterisert ved åt hjelpestrålingskiIdene er dannet av strålingskilden som leverer avlesningsstrålen resp. opptegningsstrålen ved hjelp av en Fresnel-soneplate som er anordnet usymmetrisk i forhold til objektivsystemets optiske akse.

10. Apparat ifølge krav 5 eller 8, karakterisert v e d at Fresnelsoneplaten er anordnet i strålingsbanen fra opptegningsbæreren til de strålingsfølsomme detektorer.

11. Apparat ifølge et av kravene 2-8, karakterisert ved at strålingsbanen fra strålingskilden som■leverer avlesnings- resp. opptegningsstrålen, til objektivsystemet omfatter et avbøyningsgitter og en strålingspasserende plate med deler av forskjellig diameter.

12. Apparat ifølge et av kravene 2-8, karakteris s e r t v e d at det i stråling3banent? fra strålingskilden som leverer avlesnings- resp. opptegningsstrålen, til objektivsystemet er anordnet et Wollaston-prisme og en linse av materiale med dobbelt-brytning.

13. Apparat ifølge et av kravene 2-5, karakterisert y e d at det, med hver hjelpestrålningskilde samvirker to strå-lingsfølsomme detektorer..