NO750457L - - Google Patents

Description

Apparat for avlesning av en opptegningsbærer på hvilken er

• lagret informasjon i en optisk avlesbar struktur.

Oppfinnelsen angår et apparat for avlesning av en opptegningsbærer på hvilken er lagret informasjon i en optisk avlesbar struktur, omfattende en strålingskilde som leverer minst en avlesningsstråle, et objektivsystera for fokusering av avlesningsstrålen på en avlesningsflekk på opptegningsbærerens informasjonsstruktur, strålestyrende elementer for å bevege avlesningsflekken i minst én retning på tvers av sporets retning resp. langs etter sporet, og et. strålings følsomt detektorsystem for omforming av avlesningsstrålen som er modulert1 av informasjonsstrukturen til et elektrisk signal.

Med strålingskilde skal her forstås et strålings-avgivende element som eventuelt kan være kombinert med optiske hjelpemidler ved hjelp av hvilken strålen som avgis av ele^mentet kan deles i en avlesningsstråle for avlesning av informasjonen på opptegningsbæreren og hjelpestråler. Hjelpestrålene kan være nødvendig for detektering av sentreringsfeil for avlesningsstrålen i forhold til et spor som avleses eller for fokuseringsfeil ved avlesningsstrålen. Det strålingsføl-somme detektorsystem kan bestå av en signaldetektor som samvirker med avlesningsstrålen og eventuelt hjelpedetektorer som samvirker méd hjelpestrålene.

Et apparat av denne art er beskrevet blant annet i Philips' Technical Review bind 33, nr. 7»side 186 - 189 > Avlesningsbæreren er i det tilfellet en rund plateformet opptegningsbærer på hvilken et fjernsynsprogram er lagret i et antall kvasikonsentriske spor som tilsammen danner et kon-tinuerlig spiralformet spor. Informasjonen er lagret i lengden av et antall områder og mellomliggende områder i spor-t. Om-rådene har forskjellig innvirkning på avlesningsstrålen i for hold til de mellomliggende.områder. Et spor på opptegningsbæreren kan avleses ved at en avlesningsflekk med dimensjoner i størrelsesorden av den minste detalj i sporets struktur projiseres på sporet og ved å bevege avlesningsflekken og sporet i forhold til hverandre. Por avlesning av alle spor, må avlesningsflekken og opptegningsbæreren beveges i forhold til hverandre i en retning på tvers av sporets retning. Por dette formål anvendes en grovstyring og en finstyring. Grovstyringen tjener til å bevege hele det optiske avlesningssystem i forhold til opptegningsbæreren. Grovstyringen trer ikke i virksomhet før avlesningsflekken skal beveges et stykke som er større enn et forhåndsbestemt minste stykke. Por små for-skyvninger- anvendes finstyringen.

Ved hjelp av finstyringen blir bare avlesningsstrålen avbøyet i en retning på tvers av sporets retning ved dreining av et plant speil som er anordnet i strålingsbanen. I hvilestilling av speilet er vinkelen mellom speilet og den optiske akse for objektivsystemet 45°. Speilet anvendes også for å kbrrigere avvikelser i sentreringen av avlesningsflekken i. forhold til sporet som avleses.

Bortsett fra sentreringsfeil for avlesningsflekken, kan det også oppstå en feil i posisjonen i avlesningsflekken i sporets lengderetning f.eks. på grunn av at den skiveformede opptegningsbærer en urund eller feil sentrert. Den sist-nevnte feil den såkalte tangentialfeil, kan gi en tidsbasisfeil i det detekterte signal. Por å muliggjøre kompensering av tangentialfeil er et andre dreibart speil anordnet i strålingsbanen for avlesningsstrålen. Dreieaksen for dette spéil står vinkelrett på dreieaksen for det første speil.

Når avlesningsstrålen faller inn på speilene i en vinkel på ca. 45°, kan avlesningsstrålen bli astigmatisk hvis speilene ikke er fullstendig plane. Selv etter redusert avbildning av objektivlinsen, kan dette bevirke en uskarp avlesnings f lekk på informasjonsstrukturen hvis geometriske diameter hurtig øker med uplane speil. Selv en liten uplanhet kan diameteren av avlesningsflekken bli utillatelig stor og riktig avlesning er ikke lenger mulig. Derfor må det stilles meget strenge krav til speilenes planhet. Disse strenge krav vil medføre anvendelse av tykke bæreorganer for speilflåtene. Da det imidlertid er nødvendig å korrigere for posisjonen av speilene meget hurtig, bør anvendelse av tykke hæreorganer i dette tilfellet unngås.

Som følge av at hvileposisjonen i 45° til den optiske akse og som følge av at de må være dreibare, kan ikke speilet som'er nærmest objektivlinsen anbringes i denne linsens åpning. Naturligvis er det andre speil enda lenger borte fra åpningen. Som.følge herav vil en del av3trålen falle utenfor inn gangs åpningen for ob jektivlinsene når speilene dreies... Fokuseringsgraden for avlesningsstrålen er bestemt av 'ten hjelpestråles mindre diameter som passerer objektivlinsen utenfor dens optiske akse, og hjelpestrålen.vil bli beveges over objektivlinsen ved dreining av speilene, slik at riktig fokuseringsdetektering ikke lenger er mulig.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et kompakt avlesningsapparat som hovedsakelig eliminerer opp-treden av astigmatisme i avlesningsstrålen og hvor stråleav-bøyningselementene lett kan anbringes i objektivlinsens inngangsåpning.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at strålingsbanen fra strålingskilden til objektivsystemet inneholder et speilsystem som omfatter minst to konkave speil av hvilket det ene danner en avbildning av avlesningsflekken og det andre avbilder objéktivsystemets inngangsåpning på et strålestyrende element.

Ytterligere trekk vil fremgå av kravene 2-5.*

Oppfinnelsen3kal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser skjematisk et avlesningsapparat ifølge oppfinnelsen med en første utførelse av en speilenhet. Fig. 2 viser skjematisk en andre utførelsesform av speilenheten. Fig. 3 viser en stråleseparator for anvendelse i apparatet på fig. 1.

Fig. 1 viser eti rund skiveformet opptegningsbærer

1 i et radialt tverrsnitt. Informasjonen er opptegnet i spor 20. I foreliggende tilfelle er sporene anordnet på oversiden av opp tegningsbæreren. For avlesnings formål projiseres en avlesningsflekk V på opptegningsbæreren og opptegningsbæreren roterer ved hjelp av en aksel 3 som strekker seg gjennom en sentral åpning 2 i opptegningsbæreren. En strålingskilde 4, f.eks. en laser,

leverer en meget smal avlesningsstråle 30. Avlesningsstrålen passerer en linse 5 og deretter et speilsystem bestående av fire konkave speil 8,9,10 og 11. Sluttelig reflekteres avlesningsstrålen på eti objektivlinse 13 ved hjelp av et plant speil 12 som er faststående. Objektivlinsen avbilder en smal avbøynings-begrenset avlesningsflekk V på informasjonsstrukturen. Linsen 5 sikrer at avlesningsstrålen 30 faller på hele inngangsåpningen for objektivlinsen 13. Ved å anvende det plane speil 12 og speilsystemet 8,9,10,11 sikres det at strålingsbanen er hovedsakelig parallell med opptegningsbærerens plan, slik at avles-, ningsapparatets dimensjon i en retning på tvers av opptegningsbærerens plan kan holdes liten.

r Etter refleksjon på informasjonsstrukturen, er avlesningsstrålen 31 modulert av informasjonen og overføres til en strålings'følsom detektor 14 via objektivlinsen 13, det plane speil 12 og speilsystemet 11, 10,9 og 8. Virkemåten av elementene 6 og 7 skal forklares nærmere nedenfor. Utgangssig-naiet fra detektoren 14 tilføres en elektronisk krets 15 i hvilken et informasjonssignal S^, f.eks. et videosignal og lydsignal, på kjent måte -kan utledes. Signalet S^kan gjøres synlig og- førbar f.eks. ved hjelp av en vanlig fjernsynsmottaker 16.

Speilsystemet ifølge oppfinnelsen kan omfatte to stasjonære speil 9 og 11. Speilene danner avbildning av objektivlinsens inngangsåpning, f.eks. med en forstørrelse på -1. På fig. 1 er et konkavt speil 10 svingbart anordnet på stedet for den første avbildning dannet av det konkave speil 11. Dreieaksen 24 for speilet 10 er tangentialt på speilets overflate og ligger i tegningens plan og står vinkelrett på opptegningsbærerens plan. Etter dreining om aksen 24 i retning av pilen 24<\>, beveges avlesningsflekken V over overflaten av informasjonsstrukturen i sporets retning. Et andre dreibart konkavt speil 8 er anordnet på stedet for den andre avbildning av objektivlinsens inngangsåpning, dannet av det konkave speil 9. Dreieaksen 23 for dette speil er tangential på speilets flate og vinkelrett på tegningens plan. Når speilet 8 dredes i retning av pilen 23', beveges avlesningsflekken V over informasjonsstrukturen i radial retning.

I stedet for to dreibare konkave speil 8 og 10 er det også mulig å anvende en enhet 17 bestående av en plankonveks linse 18 og en plankonkav linse 19 jsora vist på fig. 2, Her er bare vist den del av avlesningsapparatet som gjelder speilsystemet. Enheten 17 er anordnet på stedet for avbild-ningen av objektivlinsens inngangsåpning ved hjelp av det konkave speil 11. Det konkave speil 21 er faststående. Kuirve-radien for linsene 18 og 19 er den samme og avstanden mellom disse kurveflater er meget liten i forhold til kurveradien. Den plankonkave linse 19 kan være deeibar om en akse som går gjennom kurvesenteret for den konkave flate og som står vinkelrett på tegningens plan. Ved dreining av.linsen 19 beveges avlesningsflekken V over informasjonsstrukturen for opptegningsbæreren i sporets retning. Dreieaksen for den plankonkave linse 18 går gjennom kurvesenteret for den konvekse flate og ligger i tegningens plan og vinkelrett på opptegningsbærerens plan. Ved dreining av denne linse beveges avlesningsflekken over informasjonsstrukturen i sporets lengderetning.

Ved- speilsystemet på fgg. 3. ligger de strålestyrende elementer i objektivlinsens inngangsåpning. På fig. 2 er avstanden mellom de kurvede flater for linsene 18 og 19 meget liten, f.eks. 50 - 100^u og disse linser er forholdsvis tynne f.eks. i størrelsesorden 1 mm, slik at begge linser praktisk talt ligger i objektivlinsens inngangsåpning. Dette hindrer en hjelpestråle som anvendes for fokuseringsdetektering, fra å beveges over linsens åpning og hindrer videre at en del av avlesningsstrålen beveges utenfor denne åpning.

En annen vesentlig fordel ved speilsystemene på fig. 1 og 2 er at innfallsstrålene faller på speilene i en vinkel på hovedsakelig 90°. Risikoen for astigmatisk avlesningsstråle blir derfor praktisk talt eliminert.

Innenfor oppfinnelsens ramme er det mange mulige modifikasjoner av utførelsene som er vist på fig. 1 og 2. F.eks. kan det anvendes bare ett, avbildningselement og bare ett dreibart speil i avlesningsapparatet, hvilket speil enten anvendes for forskyvning i sporets retning eller på tvers av sporets retning.

De konkave speil i apparatet på fig. 1 og 2 har

to funksjoner. De sikrer at avlesningsstrålen foldes og danner avbildninger slik at ingen, ytterligere linseelementer er nødvendig. Når linser anvendes for avbildning, kan falsk stråling frembringes ved refleksjon på linseoverflaten. I tilfelle av speil er det nettopp refleksjonene som anvendes. Bære-materialet for speilene behøver ikke ha optiske kvaliteter slik som tilfelle er med linsematerialet. For et speil behøver bare en overflate behandles. Speilene har ingen dobbeltbyyt-ning slik at innfalssvinklene med hensyn på polarisasjon av avlesningsstrålen ikke kommer på tale.

Linseeleinentene 18 og 19 har ingen avbildnings-funksjon, de bare avbøyer avlesningsstrålen.

Fortrinnsvis blir ikke avlesningsstrålen nøyaktig fokusert på.speilene 9 og 11>men i punkter 25, 26, 27 og 28

i noe avstand fra speilene slik at strålingsflekken på speilene er så store at riper og forurensning på speilene ikke lenger i vesentlig grad påiirker avlesningsflekken.

Fig. 1 og 2 viser bare anordningen av speilsystemet i ett plan. De forskjellige plan kan være anordnet i forskjellig avstand foran ofe- bak tegningens plan, slik at det dannes en romkonfigurasjon.

De strålestyrende elementer må dreies som funksjon av avvikelser i sporets retning eller på tvers av sporets retning med hensyn til posisjonen av avlenningsflekken påpin-formasjonsstrukturen. En feil i sentreringen av avlesningsflekken i forhold til et spor som avleses kan detekteres ved projisering i tillegg til avlesningsflekken V, av to ekstra stråleflekker på informasonsstrukturen og en særskilt detektor for hver strålingsflekk. Dgnne metode er kjent fra Philips' Technical Review bind 33, nr. 7, side 186 - 1#9, og skal ikke beskrives nærmere her. Fra sigaler som leveres av detektorene i forbindelse med ekstrastrålingsflekkene, er mulig som allerede beskrevet i norsk patentsøknad nr. 4305/73 for å utlede en indikasjon av avvikelsen i tangential retning av avlesningsflekken ved hjelp av et faseforskyvningselement. Dette element bevirker en faseforskyvning lik 1/4 av en omdreining av opptegningsbæreren. I den elektroniske krets 15 ér det således mulig å utlede et styresignal S, for tangentialT'styring og et signal Sr for radial styring av avlesningsflekken. De strålestyrende elementer 8 og 10 på fig. 1 og 18 og 19 på fig. 2 kan forsynes med f.eks. viklinger som befinner.seg i et permanent magnetfelt. Styresignalene S og Sfc kan tilføres disse viklinger og dermed-sikre riktig dreining ar elementene.

Ved egnet opphengning.<:>åv de strålestyrende elementer er det mulig å sikre at elementene bare kan beveges i ønsket retning. P.eks. kan linseelementene 18 og 19 på fig. 2 være forbundet med stenger som er dreibare i lagre, idet forbind-elseslinjen for lagrene går gjennom kurvesenteret for den kurvede flate av vedkommende element.

I avlesningsapparatet på fig. 1 må den innfallende avlesningsstråle 30 skilles fra den modulerte avlesningsstråle 31. Til dette formål er det anordnet et element 6 og en A/4-plate 7 i strålingsbanen. Elementet 6 kan være et sammen-satt polarisasjonsfølsomt stråleseparerende prisme som slipper gjennom en stråle som er polarisert i en første retning og re-flekterer en stråle som er polarisert i en andre retning vinkelrett på den første retning. I apparatet på fig. 1 passerer avlesningsstrålen X/4-platen 7 to ganger, en gang i hver retning. Plarisasjonsretningen for den modulerte avlesningsstråle er da dreiet 90° i forhold til den umodulerte avlesningsstråle. Den modulerte.avlesningsstråle blir så reflektert av prismet

på en detektor som er anordnet utenfor det optiske system.

Da det polariseringsfølsomme stråleseparerende prisme er et kostbart element som r"er vanskelig å fremstille og som videre er meget følsom for variasjoner av innfallsvinkelen for avlesningsstrålen, og fordi uønsket stråling som vender tilbake gjennom prismet har samme retning som den innfallende stråling, er det å foretrekke å bruke et dobbeltbrytende prismesystem som elementer 7, slik som vist på fig. 1 hvilket prisme i vesentlig grad ligner et tøollaston-prisme. En lineært polar isert avlesningsstråle 30 avbøyes en vinkel a ved hjelp av prismesystemet 6. Den modulerte avlesningsstråle 31 hvis polarisasjonsretning er dreiet 90° i forhold til strålen 30, avbøyes av prismet 7 til detektoren 14 i en vinkel 2a i forhold til den innfallende stråle 30.

Prismesystemet 6 som er vist på fig. 1 er.ikke fullstendig uastigmatisk. Ved anvendelse av et prisme i anordningen på fig. 1, går en fordel ved linsesystemet tapt.

. Ifølge oppfinnelsen er det derfor anvendt et prismesystem 32 som vist på fig. 3 i stedet for prismesystemet 6. Prismesystemet 32 består av tre-delprismer 33,34 og 35 av dobbeltbrytende materiale. Den optiske akse 36 og 38 for delprismene 33 og 35 er parallelle mens den optiske akse 37 for delprismet 34 står vinkelrett på de optiske akser 36 og 38. Som følge av den symmetriske sammensetning er dette prismet uastigmatisk.

Fig. 3 viser strålebanen gjennom prismesystemet

32. Hovedstrålen for avlesningsstrålen 30 passerer prismet

33 uten avbøyning. Hvis polariseringsretningen av strålen 30

ligger i tegningens plan som antydet., vil hovedstrålen passere delprismet 34 som en ordinær3tråle og delprismet 35 som en ekstraordinær stråle og avbøyes av hvert delprisme en bestemt vinkel, slik at hovedstrålen er avbøyet en samlet vinkel på

3^i forhold til innfallsretningen, avhengig av brytningsindek-sen for materialet i delprismene. Den modulerte avlesningsstråle 31 vil ha en polarisasjonsretning vinkelrett på tegningens plan. Hovedstrålen for denne stråle passerer delprismet 35 som en ordinær stråle, delprismet 34 som en ordinær stråle og delprismet 33 som en ekstraordinær stråle. Hovedstrålen for den modulerte avlesningsstråle 31 trer ut av prismesystemet i en vinkel 82i forhold til den innfallende hovedstråle 30.

En.fordel ved prismesystemet 32 er at vinkelen mellom den innfallende og den uttredende stråle 00 er vesentlig mindre avhengig av dreiningen av prismesystemet enn ved det kjente prismesystem 6 på fig. 1. Som følge herav blir det mindre tilpasningsproblemer under monteringen av prismesystemet 32 i avlesningsapparatet enn ved montering av prismesystemet 6.

.En ytterligere fordel ved prismesystemet 32©r

at delprismene 33 og 35 som bar samme optiske akse også har samme form, mens delprismet 3^ har en avvikende retning for den optiske akse og også avvikende form. Dette hindrer en forveksling av de optiske akser under sammensetningen av prismet.

Også ved avlesning av andre enn skiveformede runde opptegningsbærere, som f.eks. båndformet opptegningsbærer, kan det opptre feil i posisjon av avlesningsflekken i sporets lengderetning eller på tvers av denne, slik at også i dette tilfellet kan en speilsystem ifølge oppfinnelsen anvendes. I stedet for et fjernsynsprogram er det også mulig å lagre annen informasjon på opptegningsbasreren som f.eks. lydinfosimasjon eller digital informasjon.

Ved det utførelseseksemp&l som er vist på fig. 1 er kurveradien for speilene l60 mm. Den horisontale avstand

mellom de konkave speil er ca. l60 mm mens den vertikale avstand mellom de konkave speil er ca. 6 mm. Uskarphet som følge av astigmatisrae var i foreliggende tilfelle mindre enn avbøyningsbegrensningenc av avlesnings flekken på informasjonsstrukturen.

Claims (5)

1. Apparat for avlesning av en opptegningsbærer på

hvilken er lagret informasjon:) i en optisk avlesbar struktur, omfattende en strålingskilde som leverer minst én avlesningsstråle, et objektivsystem for fokusering av avlesningsstrålen på en avlesningsflekk på opptegningsbærerens informasjonsstruktur, strålestyrende elementer (Por å bevege avlesningsflekken i minst én retning, på tvers av sporets retning resp. langs etter sporet, og et strålingsfølsomt detektorsystem for omforming av avlesningsstrålen som er modulert av informasjonsstrukturen til et elektrisk signal, karakterisert ved at strålingsbanen fra strålingskilden til objektivs^ stemet inneholder et speilsystem som omfatter minst to konkave speil av hvilke det ene danner en avbildning av avlesningsflekken og det andre avbilder objektivsystemets inngangsåpning på et strålestyrende element.

2. Apparat ifølge krav 1, omfattende ett avbildningselement, karakterisert V é d at det strålestyrende element består av et dreibart konkavt speil som •-avbilder avlesningsflekken.

3. Apparat ifølge krav 1, omfattende fire konkave speil, karakterisert ved at det første og andre konkave speil danner en andre avbildning av objektivsystemets inngangsåpning, at det på stedet for den andre avbildning er anordnet et andre dreibart konkavt speil som danner de strålestyrende elementer, og at dreieaksen for det første og andre speil står vinkelrett på hverandre.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at de stråleå.tyrende elementer består av en enhet omfattende en plankonveks linse og en plankonkav linse og er anordnet i en avbildning av objektivgjystemets inngangsåpning, av hvilke linser de kurvede flater vender mot hverandre, har tilnærmet samme kurveradius, har en innbyrdes avstand som er vesentlig mindre enn kurveradien, og i det minste den ene linse er dreibar på sådan måte at dreieaksen for linsene står vinkelrett på hverandre.

5. Apparat ifølge et av de foregående krav, hvor strålingsbanen mellom strålings&ilden og speilsystemet omfatter en polaris as jons fø ls om stråleseparator og en XM-plate, for å skille den umodulerte og den modulerte avlesningsstråle, karakterisert ved at den polari-sasjons f øls omme stråleseparator er et prismesystem som er sam-mensatt av tre delprismer av hvilke de to ytterste har samme optiske akse og hovedsaklig samme form og dimensjoner, og det midtre har avvikende form og dimensjoner, og en optisk akse som står vinkelrett på de ytterste delprismers optiske akse.