NO760631L - - Google Patents

Abstract

Apparat for avledning av en flat opptégningsbærer med eoptisk avlesbar informasjonsstruktur.

Description

Oppfinnelsen angår et apparat Sor avlesning

a<y>én flat opptegningsbærer på hvilken f.eks.'video- og/éller lydinformasjon ér opptegnet i en optisk avlesbar informasjonsstruktur som omfatter et antall spor, hvor apparatet omfatter en.strålingskilde, et objektivsystem for å overføre strålingen fra strålingskilden via opptegningsbæreren til strålingsfølsomt detekteringssysteia som omformer .avlesnings-, strålen som leveres av strålingskilden og moduleres av informasjonsstrukturen, til et elektrisk signal*og hvor apparatet videre omfatter et fokuseringsdetekteringssystem og et sentreringsdetekteringssystem, hvilke systemer er forbundet med elektroniske kretser for utledning av styresign-

naler for korrugering av fokuseringen av objektivsystemet resp. sentreringen av avlesningsstrålen i forhold til en spor-

del som skal avleses...

Med fokuseringsdetekteringssystem skal forstås

et detekteringssystera som leverer et elektrisk signal3om indikerer én avvikelse mellom fokuseringsplanet for objektivsystemet og planet for informasjonsstrukturen som skal avleses. Med sentreringsdetekteringssystemet skal forstås et detekteringssystem som leverer et signal som indikerer avvikelsen

mellom midtpunktet for en avlesningsflekk som projiseres på informasjonsstrukturen og midtlinjen i sporet som skal avleses-.

I "Philips' Technical Review" bind 33, nr. 7, .

side 186-193. beskriver et apparat for avlesning av en rund plateformet opptegningsbærer. I opptegningsbsreren er lagret

ét farvefjernsynsprogram. Informasjonsstrukturen, består av ;et

spiralformet spor som omfatter et antall fordypninger som er presset i opptegningsbæreren og lumiriansinformasjonen er.

inneholdt i frekvensen av fordypningene og farve- pg lyd-informasjonen-:er inneholdt i en variasjon av lengden av fordypningene. En avlesningsstråle er fokusert på informasjonsstrukturen på sådan måte at det oppnås en strålingsflekk hvis dimensjoner er i størrelsesorden av fordypningene. Ved

å bevege.opptegningsbæreren i forhold til avlesningsstrålen, blir.strålen'intensitetsmodulert i samsvar med den.lagrede informasjon. En strålingsfølsom informasjonsdetektor omformer modulasjonen av avlesningsstrålen til et elektrisk signal. I

en elektronisk krets bearbeides dette signal på sådan måte at .. det er egnet for tilførsel til et farvefjernsynsapparat.

Under avlesningen av opptegningsbæreren må det passes på at midtpunktet for avlesningsflekken alltid projiseres hovedsakelig på midtlinjen av sporet som avléses, fordi ellers vil det.opptre krysstale mellom til hverandre grensende spor og modulasjonsgraden for signalet som leveres av

informasjonsdetéktoren blir for liten. Derfor må posisjonen

av strålingsflekken detekteres og korrigeres kontinuerlig.

Objektivsystemet som anvendes i åvlesningsapparatet har en

stor åpning og liten brennvidde. Det er derfor alltid nødr-vendig å fokusere skarpt på' informasjonsstrukturen. Avvikelsene mellom den ønskede posisjon av brennplanet og den aktuelle posisjon;av dette plan som f.eks. rån være resultatet avl konstruksjonstoleranser i understøttelsen av opptegningsbæreren eller kast på opptegningsbæreren eller vibrasjon av elementene i åvlesningsapparatet, må detekteres kontinuerlig og... fokuseringen må korrigeres ved hjelp av detekteringen.

Apparatet som er beskrevet i den .nevnte artikkel .omfatter to atskilte svingesysteraer for•detektering av sentreringsfeil og fokuseringsfeil. I sentreringasvinge-

systemet"1 frembringes to unders trål er som fokuseres på kantene av sporet som skal airleses. Por hver understråle anvendes en særskilt hjelpedetektor. Fokuseringssvingesystemet. om-' .. fatter én. plate av et elektrisk ledende materiale som er forbundet med objektivsystemet og platen danner en kapasitet i forbindelse med den^elektrisk ledende overflate av opptegningsbæreren, og en elektronisk krets måler kapåsitetsvérdien.

Ved dette apparat er det i tillegg nødvendig med optiske elementer for den egentlige avlesning, et vesentlig-antall hjelpeelementer for detektering av sentrerings- og fokuseringsfeil.

, Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et avlesningsapparat hvor sentrerings- og fokuseringsfeilene kan detekteres med et minimalt antall ekstra optiske elementer.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at sentreringsdetekteringssystemet og fokuseringsdetekterings-systernet er dannet av et system av minst to strålings.følsommé

detektorer som er anordnet (i sekundærområdet dvs. et plan

som er tilstrekkelig langt vekk fra avbildningen fra informasjonsstrukturen til at avbøyninger av forskjellig orden kan. iakttas på tilfredsstillende måte) på den, side åv planet som

er dannet av objektivsystemets optiske akse og en linje som

er parallell med senterlinjen i spordelen som skal,avleses,

hvilket system er. anordnet i et område rundt det punkt hvor linjen som danner en vinkel på 0/2 med den optiske akse, skjærer detektorenes plan,, hvor 8 er vinkelen som strålen av første orden avbøyes i en retning på tvers av sporene.

Detektorene kan anordnes i utgangsåpningen for objektivsystemet,hvis utgangsåpningen er lett tilgjengelig,

eller i en avbildning dannet av en hjelpelinse, eller,av et

skyggebilde av utgangsåpningen'hvis utgangsåpningen ikke er lett tilgjengelig. Detektorene er alltid anordnet .i et plan.

hvor avbøyninger av forskjellig orden kan iakttas på tilfredsstillende måte, dvs. i et plan som er tilstrekkelig langt vekk7 fra avbildningen fra informasjonsstrukturen. Dette ér ment med ■ uttrykket senkuhdærområdet av informasjonsstrukturen.

..Oppfinnelsen er basert på den kjennsgjerning at'. når opptegningsbæreren som kan anses som et todimensjonalt av-: 'bøyningsgittér, avleses, vil.sentrerings- og fokuseringsfeil

bevirke en ekstra faseforskyvning mellom stråler av.første orden og høyere orden. Denne fase forskyvning er synlig i de* ,..'•' '';

nevnte sekundærområdet som et mønster av interferenslinjer hvis. periode som er bestemt av fokuseringen og fase'som er bestemt åv. sentreringen, kan måles. Sentreringa- ,pg fokuseringsfeil

. kan detekteres bare ved hjelp av ekstra detektorer og uten, andre

f

ytterligere optiske elementer eller hjelpestråier. Ved hjelp,

av feilsignalene kan sentrering og fokusering av avlesningsstrålen justeres slik at interferenslinjene ikke lenger'

opptrer og stråiingsintehsiteten i detektorenes plan får et bestemt nivå.

..' Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå

av kravene 2-10. ?;

Oppfinnelsen skal nedenfor beskr^Sres nærmere

under henvisning til tegningene.

Fig. 1 viser skjematisk eto utførelseseksempel .

på et apparat ifølge oppfinnelsen.

Fig.. 2-11 viser skjematisk detaljer ved prinsippet ifølge oppfinnelsen. . Fig. 12-17 viser skjematisk forskjellige detek-toranordninger ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en rund skiveformet opptegningsbærer 1 i et radialt tverrsnitt. Informasjonsstrukturens plan 2 er reflekterende og inneholder spor 3. En strålingskilde

6, f.eks. en helium-neon-laser avgir en avlesningsstråle b.. Avlesningsstrålen reflekteres av et speil 9 mot et objektivsystem 11 som er vist skjematisk som en enkelt linse..

Strålingsbanen inneholder en hjelpelin3e 7 som sikrer at avlesningsstrålen fullstendig fyller objektivsystemets åpning. I

dette tilfelle projiseres en strå lings flekk med- minst mulige^dimensjoner på informasjonsstrukturens plan.

Avlesningsstrilen reflekteres av informasjonsstrukturen når opptegningsbæreren roterer om en spindel 5 som strekker seg gjennom en sentral åpning 4, og moduleres i tid i samsvar med informasjonen ~etrø. er lagret i sporet som av-

leses . Den modulerte avlesningsstråle passerer objektiv-

systemet på nyS.og reflekteres av speilet 9 i retning av

strålingskilden. Strålingsbanen for avlesningsstrålen omfatter -elementer for å skille den modulerte og den umodulerte

stråle. Disse elementer kan f.eks; omfatte et polariserings-følsomt deleprisme og en XM plate. På fig. 1 er det for enkelthets skyld vist et delvis gjennomtrengelig speil 8.....' ..Dette speil reflekterer en del av den modulerte-stråle til en strålingsfølsom detektor 12.. I utgangen fra detektoren opptrer ,

et elektrisk signal i samsvar med informasjonen som er lagret ,.i sporet som avleses. Dette signal dekodes i en elektronisk krets 16 slik at et informasjonssignal S^. oppnås og dette

signal kan tilføres en vanlig fjernsynsmottager 17. De optiske detaljer i informasjonsstrukturen

er meget små. Som et. eksempel kan nevnes en spprbredde på 0,5 yum og en midlere lengde av informasjonsområdene som her er antatt å være fordypninger på 1,5 ^um for en skiveformet opptegningsbærer på hvilken er lagret et fjernsynsprogram

med en varighet på 30 minutter i et område av opptegningsbæreren med en indre diameter på 12 cm og en ytre diameter på 27 enn Avlesnings flekken må derfor forbli nøyaktig sentrert i .....

sporet som avleses og avlesningsstrålen må alltid være akarpt fokusert i planet for informasjonsstruktu^éa..'

Por detektering av sentrerings-, og fokuseringsfeil anvendés to .ekstra detektorer 13 og 14 i tillegg til detektoren 12.. Disse tre detektorer er. f.eks. anordnet i planet u i•hvilket utgangsåpningen for objektivsystemet er avbildet ved hjelp av en h$£lpelinse 23 som antyået med-,

strekede linjer. For tydelighets skyld er bare avbildningen a*

., av punktet a av utgangsåpningen på fig. 1 antydet' med. strekede, linjer. Detektorene kan også være anordnet i et annet plan forutsatt at avbøyninger av forskjellig orden kan iakttas i tilstrekkelig grad i dette plan. Generelt er antatt at detektorene er anordnet i sekundærområdet av informasjonsstrukturen. Signalene fra detektorene 13 og 14 kan summeres og ytterligere bearbeides i en elektronisk krets 21. 'I utgangen fra denne krets opptrer et styresignål Sp som tilføres en skjematisk vist drivinnretning 22 som er i stand til å , . vippe speilet 9 som antydet med pilen 10 på fig. 1. De elektriske signaler fra detektorene 13 og 14 kan også tilføres en elektrisk krets 18 i hvilken de subtraheres fra hverandre og bearbeides ytterligere til et styresignal Sj,. Dette sfcyresignal kan f.eks. tilføres en inn retning 19 for å bevege objektivsystemet i vertikal retning som antydet med pilen 20 på fig. 1.

Nedenfor skal virkningen av fokuserings- og3entrering3feil i signalet fra detektorene 13 og 1<4><*>forklares. Por enkelthets skyld antas det at opptegnings-

bæreren er strålingsgjennomtrengelig, men vil også gjelde en strålingsreflekterende opptegningsbæreri

Informasjonsstrukturen på opptegningsbæreren består av spor som består av et antall korte områder som kan , anses som et todimensjonalt avbøyningsgitter. Fig. 2 viser en del av dette gitter i forbindelse med et tverrsnitt i en<*>retning.på tvers av sporet 3.

Gitteret g deler en avlesningsstråle b i en ; stråle b(0,0) av nulte orden og to stråler b(0,+l) og b(0,~l) av første orden og et antall ikké viste stråler av høyere orden. Strålen av nulte orden inneholder i seg selv

ingen informasjon om posisjonen av gitteret. Denne informa-

sjon er fordelt på stråler av annen orden. Når åpningen av '

linsen L er tilstrekkelig stor, vil stråler av alle ordner levere et nøyaktig bilde g' av gitteret g i aybildningsplaaBt

for linsen. I avbildningsplanet kan de enkelte3tråler av forskjellig orden ikke iakttas. I et plan v av.utgangsåp-

ningen av linsen L er stråler av forskjellig orden mer eller mindre atskilt. Fig. 3 viser situasjonen i dette plan. . Sirkelen 30 med senteret 33 på fig. 3 representerer strålen av nulte orden b(0j0) i planet for ut- ,

gangsåpningen, og sirklene 31 og 32 viser tverrsnitt av strålene av første orden b(0,+l) resp. b(0,-l). Avstanden-

av sentrene 34 og 35 for sirklene 31 og 32 fra senteret 33

er bestemt av perioden pr for informasjonsstrukturen som er dannet av sporene. Vinkelen f$ mellomhovedstrålen i strålen

av ,nulte orden og hovedstrålene i strålene av første .orden

er gitt ved:

hvor x er bølgelengden for avlesningsstrålen.

I det skraverte området på fig. 3 overlapper strålene av første orden delvis strålene av nulté orden og det oppstår interferens. Som følge av fokuseringsfeil og sentreringsfeil opptrer det fas evari ås joner i. strålene av

første orden. Dette resulterer i sterke variasjoner i utløps- .

. åpningen og disse kan måles ved egnede detektorer.

I tiliegg til strålene som er vist på fig. 2 vil det opptre stråler av orden (+1,0) og (-1,0) når informasjonsstrukturen belyses. Tverrsnittet av strålen i planet for utgangsåpningen består av sirkler med sentre 36

og 37 og med-samme radius som sirklene 30,31 og 32. Disse

fctråler skyldes informasjonsområdene i sporene. ' Faseendringer , i disse stråler som følge av bevegelsen av områdene i forhold

til avlesningsstrålen har en høy'frekvens f.eks. 1-10 MHz, og.deres virkning på fo&kserings- og sentreringsfeilsignalene med frekvens på f.eks.. 0-30 kHz er uvesentlig/

Fig. 3 gir en god illustrasjon av situasjonen når informasjonsstrukturen med en periode py på 1,66 ^um avleses med en helium-heori-laserstråling med en bølgelengde X = 0,63/Ura under anvendelse av et objektiv med en åpning

N.A. a o4U. Overlappingsområdene for de tre stråler rundt punktet 33 er forholdsvis lite.

Fig. 4a,4b,4c og 4d viser variasjonen av fasene for strålene b (0,+l) og b(0,-l) i forhold til fasen av strilen

b(O,0). Den elektriske feltyektor EQ Q for strålen b(0,0)

roterer med lysets frekvens hvilket også er tilfelle for strålene' b(6,+l) og b(0,-l). Por en bestemt posisjon av '<:>senteret av avlesningsstrålen i forhold til senteret av sporet som'avleses, har strålen b(0,+l) en fasevektor som danner en bestemt vinkel med vektoren ÉQ Q. Strålen b(0,-l) hår da en fasevektor q med samme vinkel som vektoren.p. Når avlesningsflekken beveger seg over informasjonsmønsteret på tvers av sporenes retning f.eks. fra venstre til høyre på fig..2, vil;

fasevinkelen for strålen b(0,+l) avta og faseyinkelen for strålen b(0,-l) vil øke. Følgelig vil vektorene p og q rotere i motsatte retninger.

Ut fra den situasjon som er vist på fig. 4a vil situasjonen på fig. 4b opptre etter at avlesningsflekken har beveget seg et stykke som er lik en kvart sporperiode pr«

Fig. 4c viser situasjonen etter at avlesningsflekken har beveget seg et stykke svarende til halve sporperioden Pr, og fig. 4d viser situasjonen etter at avsøkningsflekken. har beveget seg et,stykke, lik 3/4 av sporperioden p^. Etter at avlesnings flekken har beveget seg en hel sporperiode pr, er situasjonen på fig., 4a gjenopprettet..

Komponenten av vektoren p i retning av vektoren

Eq0øker fra et minimum til 0 som vist på fig. 4b blir så et minimum som vist på fig. 4c6g sluttelig null igjen. Komponenten av vektoren q i retning, av vektoren EQ Q viser samme variasjon. Når avlesningsflekken beveger seg i en retning på tvers av sporene, vil det avvekslende opptre konstruktive og destruktive interferenser i' det felles område for sirklene 30 og 31 rog for sirklene 30 og 32. Ved å måle strålingsintensiteten i en

strålings følsom detektor som er anordnet i ett av de felles områder og ved sammenligning med en referanseverdi, kan graden

av sentrering av aylesningsflekken bestemmes.

Fig. 4a viser en bestemt utgangsposisjon for fasevektorerie p og q. Disse'utgangsposisjoner er bestemt av en optisk karakteristikk av informasjonsstrukturen, i tilfelle av en :fasestruktur, hovedsakelig ved forskjellen i.optisk veilengde bevirket av informasjonsområdene og således av sporene på avlesningsstrålen. Fasevektoren i,diagrammet på

fig. 4a gjelder det tilfelle hvor det avleses en opptegningsbærer hvis spor bevirker forskjellig optisk veilengde av 1/2 bølgelengde av avlesningsstrålen. For en strålingsreflekterende informasjonsstruktur som består av fordypningerf,og tilgrens-ende luft, betyr dette at fordypningene må være 1/4 bølgelengde dype. Videre skalbemerkes at et vektordiagram lik det som et*

vist på fig. 4a-4d også gjelder når en opptegningsbærer er ut- - styrt med et3åkalt sort og hvitt informasjonsmønster,åvs..et absorpsjonsmønster.

Fasedifferansen mellom strålen b(0j0) og

strålene b(0,+l) og b(0,-l) i overlappingsområdene på fig. 3,

er bestemt ikke bare av informasjonsstrukturens.'natur og graden av sentrering, men også av den grad avlesningsstrålen er foftu-

sert på informasjonsstrukturens plan. Dette skai forklares nærmere, under henvisning til fig. 5.

På fig. 5 er en del av infofenasjonsmØnsteret vist i radialt/snitt. Avlesningsstrålen er fokusert i et plan som ligger i,en avstand AZ fra informåsjonsmønsteret.

■ Som følge .av uriktig fokusering opptrer det en ekstra forskjell, i veilengden mellom strålen b(0,0) og strålene b(0.,+l) og b(0,-l).Bare hovedstrålene i disse stråler er vist på fig. 5.. Por en retning som danner ehvilkårlig- vinkel med hovedstrålén i strålen b(0,0), er forskjellen i veilengde , mellom.strålen b(0,0) og strålen b(0,+l) gitt ved:

For en liten Vinkel a og for en liten forskjell mellom vinklene a og3, er veilengdeforskjellen tilnærmet, dvs. eller

Faseforskjellen som bevirkes av uriktig fokusering i en retning som danner en vinkel ot méd den optiske akse for objektivsystemet er da:

Faseforskjellen ^ f^ z er en 1:*-neær funksjon av vinkelen ct og kari illustreres med en rett linje gjennom null for ot På 2 fig. 6 er vist A y ^ z for en bestemt verdi av Az, Helningen av linjen er gitt ved tan CV c.A z hvor c Q er konstant. Som følge av faseendringen som er vist på fig. 6: oppnås en intensitetsfordeling I som er vist på fig. 7 i utgangsåpningen for objekt Rom-frekvensen for den periodiske ihtens.it ets vari as jon er en funksjon av Az..Av-standen d er omvendt proporsjonal med Az„ Ved Økende fokuseringsfeil vil romfrekvensen for intensitetsmønsteret øke. t Virkningen av fokuseringsfeilen Az på strålingsintensiteten varierer for forskjellige posisjoner av utgangsåpningen. Fig. 8 viser den samlede faseforskjell A ^ mellom strålen b(0,0) og strålen b(0,+l) som funksjon av finkelen a. Denne totale faseforskjell er summen av: 1. Den konstante faseforskjell A ps som skyldes informasjonsstrukturens natur dys. dybden av fordypningene. 2. -Faseforskjellen bp^ r som er avnensig av graden•

av sentrering hvilken forskjell er uavhengig av vinkelen ct.

3. , : Faseforskjellen som er avhengig av graden av fokusering og av vinkelen o.

Ved avlesningen av en opptegningsbærer må det sørges for at de hele overlappingsområde raå faseforskjellen mellom strålen b(0,0) og strålen b(0,+l) er mest mulig til- {•■ nærmet Ajf?g, dvs . at A og A p Ar er tilnærmet null, fordi avlesningsstrålen da. er sentrert og fokusert i maksimal grad.

Den spesifikke faseforskjell A^?ffsvarer til en spesifikk strål5.ngsintensitet i overlappingsområdet for strålene. Ora den ønskede fokusering og sentrering er oppnådd, kan fastslås i foreliggende eksempel hvor fordypningene bevirker en faseforskjell .på ir radianer, ved å måle strålingsintensiteten i ehhalvdel av sekundærområdet. Fig. 9 viser en détektoranordning for dette formål.

På denne figur såvel som på fig. 3 er den effektive ut gangs åpn ing for objektivsystemet vist;, med sirkelen

■ i 30 mens sirklene '31 og 32 representerer tverrsnitt av strålene' b(0,+l) og b(6,-l) i planet for utgangsåpningen; Hvis en reflekterende opptegningsbærer avleses og objektivsystemet er anordnet.i banen for den modulerte, avlesningsstråle, vil båre

de deler av strålene b(0,l) og b(0,-l) som faller innenfor.. sirkelen 30 bli overført.. Ifølge et trekk ved oppfinnelsen er den første'strålings følsomme detektor D^anordnet i sekundærom-r rådet . av. informasjonsstrukturen på stedet p(0/2) som bestemmes av vinkelen 0/2. Strålingsintensiteten på detektoren er avhengig av: graden av fokusering. Så lenge perioden d er tilstrekkelig stor i forhold til bredden av detektoren dys.<:>så lenge Az er liten,' vil utgangssignalét fra: denne detektor bare være avhengig av sentreringen av avlesnings flekken, i forhold, til

sporet, som avleses. Utgangssignalet f' ra. detektoren D^kan sammenlignes, med verdien som dette signal ville ha hvis, det "bare var en faseforskjell mellom strålene b(0,0) og \:-b(0,+l). Med styresignalet Sp (fig. 1) kan således posisjonen av avlesningsflekken i forhold til sporet som avlesesforrin-geres, f.eks. ved hjelp av kipping av speilet 9 på sådan måte at signalet Sr blir null. Faseforskjellen i utgangsåpningen er da bestemt av A _ og A „ som antydet med strekede linear på fig. 8.

Faseforskjellen som skyldes uriktig fokusering kan detekteres i samsvar med oppfinnelsen ved h$elp av en andre detektor D2

som er anordnet ved siden av den første detektor D^. Utgangssignalet fra detektoren D2kan sammenlignes med verdien som dette signal ville ha hvis det bare var en•faseforskjell & mellom strålene b(0,G) og b(0,-l). Styresignalet S^ som således oppnås muliggjør at fokuseringen kan korrigeres f.eks.på den måte som er vist på fig. 1, inntil signalet Sf er null. Avlesningsstrålen er da også skarpt fokusert på J informasjonsstrukturen.

Nok en fokuseringsdetektor D^kan, anordnes på den andre side av detektoren D^. Ved å summere utgangssignålene fra detektorene D^ og D2kan fokuseringsfeilsignalet økes med ehfaktor 2, slik at det oppnås et bedre signal-støyforhold.

...; Den beskrevne feildetektering kan bedres i vesentlig grad når det anvendes en opptegningsbærer hvis spor har en bølgeform i informasjonsstrukturens plan, dvshar "periodisk utøving i en retning på tvers av sporene. Amplituden av dette utsving må være mindre enn.sporbredden fordi

perioden av bølgeformen må være vesentlig større enn den mid-. lére periode av områdene i. sporene. En slik opptegningsbærer: er allerede':.'beskrevet i norsk patentsøknad nr. 743710. Som ■'"

.følge av at bølgeformen av sporet overlagres en ytterligere; modulasjon i utgangssignalet fra detektorene D^, D2og D^, slik at dynamisk detektering er'mulig.h Hvis avlesningsstrålen ikke er fullt sentrert i sporet som avleses i. vil utgangssignalet fra detektoren D^' inneholderen første komponent med en f rekylens på. f. eks 30 kHz • : som svarer til romf<p>^teyenseh for bølgeformen. Når strålen er riktig sentrert, vil imidlertid den første komponent ikke lenger

være tilstede i det detekterte signal , men en komponent står igjen med en frekvens som svarer til to ganger rom-frekvensén bølgeformén. en opptegningsbærer vendes méd bølgeformet spor, kan sentreringen av åvlesningsapparatet på fig. 1 korrigeres slik at den første komponent forsvinner fra signalet fra detektoren D^. Såkalt synkron-detektering anvendes da i kretsen 18.

, Retning og fortegn av sentreringsfeilén som opptrer kan bestemmes ved å sammenligne fasen av den første komponent méd en referansefase. I det tilfellet at ét fjernsynsprogram er lagret på opptegningsbæreren, kan det tas forholdsregler for å sikre at sporene har utsving bare på.de steder som svarer til linjesynkroniseringspulséne i fjernsynssignalet. Referansefasen for å bestemme retningen av en sentreringsfeil kan da utledes fra fjernsynssignalet.

Anvendelse av en opptegningsbærer med bølgeformet spor muliggjør altså dynamisk detektering av fokuseMngsfeil.

Dette skal forklares under henvisning til fig» lO. Hvis kurven Up representerer intensitetsvariasjonen AI^z i sékun-dærområdet av informasjonsstrukturen for en bestemt verdi: av uriktig fokusering Az og som en funksjon av posisjonen p i sekundærområdet. Kurven 4l representerer intensitetsvariasjonen.i sékundærfeltet som skyldes bølgeformen av sporet t. , For en st rå lings fø ls om detektor som er anordnet til venstre

for posisjonen p(B/2), er detektorsignalét s^tidsmodulert i samsvar med kurven 42, mens for en detektor som er anordnet til høyre for posisjonen p (6/2) vil detektorsignålet s2. variere i tid i samsvar med kurven 43. Signalene s^ og s2

viser en faseforskjell på.180°. Denne faseforskjell forblir så lenge avlesningsstrålen ikke er skarpt fokusert på

informasjonsstrukturen, dvs. så lenge Az ikke er null. Fra differansen mellom s^ og s'2kan det utledes størrelse og retning av uriktig fokusering. Dette differanssignal vil være større for store verdier av Åz, for s^og s2 er da stor og deres differans vil bli to ganger større enn s^ eller s2når , detektorene er anordnet symmetrisk i. forhold til posisjonen p( B/2). For små verdier av Az vil differanssignalet avta.

Différanssignalet vil være null når informasjonsstrukturen er i fokus for i det tilfellet vil kurven 40 endres til en rett

linje parallelt med p-aksen. En fordel ved dette er at et hemmelig stort feilsignal står til rådighet.også i-tilfelle

av små fokuseringsfeil fordi signalene s1og s2subtraheres

fra hverandre.. Ved avlesning av en opptegningsbærer med "... bølgeformede spor ved hjelp av detektprahordnirigen på fig. 9,

korrigeres sentreringen først på sådan måte at signalet fra detektoren D, ikke inneholder noen komponent med en frekvens som svarer til romfrekvensen for bølgeformén. Deretter korrigeres fokuseringen inntil differansen mellom signalene som

leveres av detektorene D2 pg D^er null. Dynamisk detektering av fokuserings- og sentreringsfeil kan også oppnås ved periodisk av bevege avlesnings flekken over informasjonsstrukturen i en. retning.på tvers av sporene, men amplituden av bevegelsen må også.her. være liten i forhold til bredden av sporet. En slik bevegelse som kan oppnås ved periodisk kipping av speilet 9 på fig. 1,har. :samme virkning som bølgeformén av sporet.

Ved beskrivelsen av fokuserings- og sentrerings-detekteringen ovenfor er bare nevnt stråler av første orden.

Det er klart at den gitterformede informasjonsstruktur også vil levere avbøyning av strålen;av høyere orden. Strålingsener-,

gien i stråler av høyere orden er imidlertid temmelig liten og

avbøyn&ngsvinklene er slik at bare en liten del'av strålene av høyere orden faller innenfor objektivsys.temets åpning. Man. kan derfor W bort fra detekteringsmåter for stråler av høyere orden.

Når den så langt beskrevne anordning anvendes må fordypningene eller informasjonsområdene fortrinnsvis ha>

en fase dybde lik rc, dvs. bevirke en faseforskjell på mit radianer i. avlesningsstrålen. Hvis fordypningene har en annen dybde kan det opptre en avvikelse i sentreringen, men ingen feil.detekteres av detektorene D1»D<2>og D3* Servosysteraet for sentreringen bevirker da en slik styring at midtpunktet for avlesningsstrålen forblir i en konstant avstand fra midtlinjen av sporet som avleses.

Ifølge et trekk ved oppfinnelsen er det mulig å detektere om informasjonsområdene har den riktige fasedybde tf ved å anordne en ytterligere detektor D^i -^sekundærområdet som.

vist med streker på. fig. 9. Til høyre på fig. 11 betegner:

N^ intens it et snivået på den høyre side av sekundærområdet

hvis detektorene D^, D2 og D^ikke varsler feil. Når fordypningene i informasjonsstrukturen har en fasedybde som av-viker fra tt, vil et avvikende intensitetsnivå bestå i den

venstre d.el.åv sekundærområdet, betegnet med N?.;Dén strekede linje 44 gjennom punktet 33 markerer skillet mellom

den venstre og høyre del. Differansen mellom nivåene N^ og N2 gir en indikasjon-på avvikelsen mellom den opptredende fasedybde og. fasedybden ir for fordypningene.: Denne differanse i intensitetsnivåene kan anvendes for å endre en styrespenning

i sentrerings servoelektronikken på sådan måte at avlesningsflekken forskyves i forhold til sporet som avleses slik at intenfeitetsnivåene i venstre og høyre del av sekundærområdet ér like som antydet med nivået N, på fig»II.

Avvikelsen mellom den opptredende fasedybde, av fordypningene og verdien tt kan måles ved sammenligning av utgangasignalene fra detektorene D. og D^. Hvis opptegningsbæreren som avleses har bølgeformet spor eller hvis avlésnings-flekken under avlesningen beveges periodisk i en retning på tvers av sporene, kan denne avvikelse også utledes fra signalet fra detektoren Djjalene, nemlig fra tevotiootess " "/.'( c(fl)/c(2 Q). c(n) og c(2fi) er komponenten for detektorsignålet for frekvensen J» og 2U , hvor Q svarer til romfrekvensen for sporets bølgeform,eller for frekvensen med hvilken avlesnings-. flekken beveges.... En ekstra styring ved hjelp av detektoren D^vil ikke være absolutt nødvendig,'når bare opptegningsbærere av en bestemt, type avleses med en bestemt fasedybde. Temmelig store avvikelser i fasedybden av fordypningene kan opptre uten at det påvirker avlesningen. Bare når disse avvikelser er tilnærmet lik -halvparten av den Ønskede fasedybde, ér riktig avlesning ikke lenger mulig. Så store avvikelser vil neppe

opptre med tidens,teknologi for fremstilling av opptegningsbærere. Ekstrastyring kan'derfor anvendes for å muliggjøre at ikke' bare opptegningsb&rere med en fasedybde tt, men også andre opptegningsbærere méd avvikende valgt faseforskjell kah'avleses..Når opptegningsbæreren til å begynne,med avleses, be-

stemmes fasedybden først på den ovenfor beskrevne måte og

styrespenningen i servosystemet justeres for sentrering.

Denne justering forblir så uendret under avlesningen av

hele informasjonsstrukturen. ".'•■' Det er klart at i venstre og høyre del av sekundærområdet. oppnås ..de samme situasjoner. Derfor kan anordningen på fig. 9 modifiseres slik at detektorene D^, D2og Dj er anordnet til venstre og detektoren D^ til høyre. Posisjonen av detektoren D^ i sin halvdel av sekundærområdet

og dens dimensjoner'er ikke kritisk. På fig. 9 er denne detektor bare vist i posisjonen p(-8/2) som et eksempel. Dét er hittil antatt at detektorene har rektangulær form som f.eks. vist på-fig. 12a. Med'disse detektorer detekteres en intensitetsvariasjon som vist på fig. 7 hvis romfrekvens er en funksjon av Az og dermed variabel.

Pourier-transformasjonen av en rektangulær detektor med en bredde e for intensitetsvariasjon som funksjon av rorofre-kvensen l/d, er vist med kurven 45 på fig. 12b og har formen

—-— . Ved en frekvens l/e passerer kurven null ;fordi detektoren da alltid vil se en periode av intensitetsvariasjonen og vil alltid motta samme mengde' stråling uavhengig-av fase og intensitetsmønsteret og dermed uavhengig av sentreringen..Når romfrekvensen for intensitetsmønsteret på fig. 7

blir mindre enn l/e, oppnås en negativ del i,kurven 45 på fig. 12b. Dette betyr at sentreringsservosystemet vil styre

i uriktig retning og at en eventuell sentreringsfeil Øker.

Det er mulig at servosystemet kan holde senteret av avles-r ningsflekken i bestemt avstand fra senterlinjen av sporet som. "avleses. • ; _ . Por;,.å unngå dette problem-er det ifølge oppfinnelsen mulig, å anvende en detektor b'.av rektangulær form som vist på fig. 13a. Karakteristikken for en.slik detektor

méd hensyn til intensitetsmønsteret på fig. 7 er en firkant-funksjon særlig (^ijf"1^) som vist på fig. 13b. kurven 46

■omfatter en negativ del og dét.er ingen risiko' for at sérvo-styringen for sentreringen vil arbeide i uriktig retning.

.., , Detektorsysternet for å bestemme fokuserings- og sent rarings fe/il behøver ikke bestå åv atskilte fokuserings-detektorer og .'sentreringsdetektorer. Fig. 14a og l4b viser to

utførelses former nemlig for rektangulære bg; trekant ede V

detektorer. Systemet består av to på motsatte sider anord-^-nede detektorer 50,51 og 52,53 som er anordnet tilnærmet i posisjonen pCB/2). -. Signalene fra detektorene 50,51 og 52,53 tilføres begge en summerings innretning 54 og en differensiala forsterker 55. I utgangen av summeringsinnrétningen 5^ opptrer det et signal s* ved hjelp av hvilket.sentreringen kan

korrigeres og i utgangen fra differansialforsterkeren 55 opp-, nås' et signal s ved hjelp av hvilket fokuseringen kan korri-' geres..•

Som tidligere nevnt må bredden e av detektoren på fig. 12a ikke. være lik romfrekvensen d-for .intensitets-mønsteret, fordi i det tilfelle vil sentreringsstyringen ikke lenger funksjonere. Por store fokuserings feil er d.liten og

for et stort styreområde må det anvendes en smal detektor.

Por små fokuseringsfeil er imidlertid d stor, og for nøyaktig detektering må detektoren være bred. Por å imøtekomme-disse motstridende krav er det mulig ifølge oppfinnelsen å anvende et detektorsystem som vist på fig. 15.• Dette system som er en spesiell utførelse av detektorsystemet på fig. l4b består

av to detektorer 52 og 53 som hver er delt i to underdetek-torer og a^ og Ap- og' ap. Signalene fra detektorene a^ og A^ og fra detektorene ap og Ap kan summeres eller ikke og

disse muligheter er antydet med bryterne ,56 og 57.

.'.•• Når en stor fokuserings feil måles, brytes bryterne 56 bg.57 og styringen finnar'sted i samovar med > >■'

signalene fra detektorene a^og ap. Når fokuseringsfeilene minsker under en bestemt verdi, sluttes bryterne 56 og 57 og hele det strålingsfølsomme området av detektorene 52og 53

<!;>; Ved anvendelse av et detekteringssystem som

vist':på fig. 15 hvor den største bredde av detektorene 52 og 53 er 850yum og bredden av underdetektorene og ap er 425^um, kan fokuseringsfeil tii maksimalt 45 ^um detekteres ved : hjelp av-detektorene a,, og a_. Når fokuserings fei lene blir.

mindre enn 10yum anvendes detektorene A, og A„.

■ / ' i . r

Det er klart at et rektangulært detekteringssystem ifølge fig". 14a også kan deles opp, på lignende måte som vist på fig. 15.. ' ..

Fokuserings- og sentreringsdetektorene dekker

bare en liten del av sekundærområdet av informasjonsstrukturen. Resten av dette sekundærområdet kan dekkes av detektoren som anvendes for avlesning av den lagrede informasjon f.eks. et fjernsynsprogram eller med andre ord av detektoren vedhjelp av hvilken interferensen mellom strålen b(0,0) og strålene b.(+l,Q) og b(-l,0) måles. I sekundærområdet av informasjonsstrukturen kan det da anordnes en rund strålings-følsom detektor hvis diameter er lik.eller større enn

. strålediameteren på stedet for detektoren, hvilken detektor omfatter atskilte strålingsfølsomme deler D. og D . Som vist

■ ■• x c

på fig. 16 tjener delen for avlesning,av informasjonén som

er lagret i opptegningsbæreren og delen D • s om kan ha den

•form som er vist på fig. 15»leverer' fokuserings- og sentrer-ingsfeilsignaler. Alternativt kan en annen atskilt detektor-del Dj. anvendes. Detektordelen D^ har et temmelig stort

område. For å muliggjøre avlesning av høyfrekvensinformasjon ■ med en.detektor som har stor kapasitet pr. flateenhet, kan

anvendes en anordning som vist på fig. 17. Systemet 52,53

for detektering av fokuserings- og sentreringsfeil er anordnet

i sekundærområdet av informasjonsstrukturen, mén høyfrekvens-, informasjonsdetektoren 12 er anordnet i eller ho^édsakelig i planet i hvilket informasjonsstrukturen avbildes. Det er imidlertid alternativt, mulig å anvende en såkalt PIN-fotodiode

som detektor på fig. 16. Denne diode har en liten kapasitet pr. flateenhet. Fordelen ved en stor detektor er at den ikke behøver,å innstilles så. nøyaktig som en liten detektor.

Ved anordningen på fig. 17.kan et delvis gjennomtrengelig speil anordnes i strålebanen til detektoren 12 og detektorene 52 og 53 kan anordnes i strålingsbanen som reflekteres av dette speil.

Claims (7)

1. Apparat for avlesning av en•flat opptegnings bærer på hvilken f.eks. video- pg/eller lydinformasjon er opptegnet i.en optisk avlesbar informasjonsstruktur som omfatter et antall spor, hvor. apparatet omfatter en stråiingskilde, et objektivsystem for å overføre strålingen fra strålingskilden via opptegningsbæreren til et strålingsfølsomt detekteringssystem som omformer avlesningsstrålen som leveres' av strålings kilden og moduleres av informasjonsstrukturen, til et elektrisk signal, og hvor apparatet videre omfiatter et fokuseringsdetekteringssystem og et sentreringsdetekteringssystem, hvilke ■• systemer er forbundet med elektroniske kretser for utledning av styresignaler for korrigering av fokuseringen av objektiv- • systemet resp. sentrering av avlesningsstrålen i forhold til en spordel som skal avleses, karakterisert , ved at sentreringsdetekteringssystemet og fokuseringsdetekteringssystemet er dannet av et system av minst to strålingsfølsomme.. detektorer som er anordnet(i sekundærområdét dys. et plan som : er tilstrekkelig langt vekk fra avbildningen av informasjonsstrukturen til at avbøyninger av forskjellig orden kan iakttas på. tilfredsstillende måte) på den side av planet som er dannet av objektivs <y> stemets optiske akse:og eri linje som er parallell med senterlinjen i spordelen som skalravleses, hvilket system er anordnet i et området rundt det punkt hvor linjen som. danner en vinkel på B/2 med den optiske akse, skjærer detektorenes plan, hvor B er vinkelen som strålen av første orden avbøyes i en retning på tvers av sporene.

2. Apparat ifølge krav 1, k a r å kt eri se r t ved at på den andre side av planet som dannes av objektiv systemets optiske akse og en linje parallell med senterlinjen i spordelen som skal avleses, er anordnet en ytterligere, . strålingsfølsom detektor i sekundærområdet av informasjons- * strukturen.

3. Apparat ifølge krav 1 eller' 2, karakteri-ss ert ve d at det sentrerende detekteringssystem omfatter en første strålingsfølsom detektor som er anordnet i et område rundt dét punkt hvor linjen som danner en vinkel på B/2 med den optiske akse» skjærer planet for detektorene, og at foku-serihgsdetekteringssystemet er dannet av minst én ytterligere strålingsfølsom detektor som er anordnet ved siden av den første detektor.

4. • Apparat ifølge krav 3, karakterisert v é "d: at fokuseringsdetekteringssystemet består av to strålingsfølsomme detektorer på hver sin side av den første detektor, og hvis utganger er forbundet med en summér-ingskrets.

5.. Apparat ifølge krav 3, hvor avlesningsstrålen • og sporene undér avlesningen periodisk'beveges i forhold til hverandre i en retning på tvers av sporene, karakterisert ved at fokuseringsdetekteringssystemet består av to strålingsfølsomme detektorer som er anordnet på hver sin side av den første detektor og hvis utgang er forbundet med en differensialforsterker.

6. Apparat ifølge krav 1 eller 2, k a r a k '- te riser t v e d at sentreringsdetektøringssystemet og. fokuseringsdetekteringssystemet er dannet av to detektorer som hver ér trekantet og har en sidekant som er parallell med midtlinjen i den spordel som skal avleses og ligger i et område rundt et punkt hvor linjen som danner en vinkel på g/2 med den optiske aksé skjærer detektorenes'plan, at detektorenes andre to sidekanter danner en spiss vinkel med midtlinjen i den spordel som skal avleses, og at .detektorenes utgang er forbundet med en differensialforsterker og med en summerings- forstérker og differensialforsterker leverer et fokuserings-feilsignal og summeringsforsterkeren leverer et sentrerings-feilsignal.

7. - ;/ Apparat ifølge krav 6, k a rakte r i sert ve d at hver detektor er delt i to underdetéktorer, og at delelinjen danner en spissere vinkel med midtlinjen i den spordel som skal avleses enn sidekantene i den sammensatte detektor. v 8./ '.', Apparat ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at i informasjonsstrukturens sekundærområde er anordnet en sammensatt .strålingsfølsom. detektor hvis dimensjoner er minst lik strålens tverrsnitt på stedet for detektoren, hvilken detektor omfatter innbyrdes atskilte détektordeler, av hvilke en første forholdsvis stor del danner informasfonsdetekteringssysternet, og en andre mindre del leverer fokuserings- og sentreringsfeilsignalene. 9. Apparat,ifølge kaav 8,. karakterisert ved at den sammensatte detektor er dannet av en PIN-fotodiode. 10'. Apparat ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at detektorene i sentrerings- og fokuseringsdetekteringssystemene er anordnet i et plan som er nærmere objektivsystemet enn det plan i hvilket informasjonsdetektoren er anordnet.