NO761848L - - Google Patents

Description

Apparat for avlesning av en opptegningsbærer.

Oppfinnelsen angår et apparat for avlesning av en opptegningsbærer på hvilken er opptegnet f.eks. video-og/eller lydinformasjon i en optisk avlesbar informasjonsstruktur, omfattende en strålingskilde som avgir en skarp avlesningsstråle og et objektivsystem for å projisere strålen via opptegningsbæreren på et strålings følsomt detekteringssystem.

Et slikt apparat er kjent blant annet fra Philips' Technical Review, bind 33 nr. 7, side 186 - 189. Ved det kjente apparat for avlesning av en reflekterende opptegningsbærer er strålingskilden en laser som avgir lineært polarisert stråling. Denne stråling er i sin helhet overført til opptegningsbæreren ved hjelp av en stråleoppdeler som er en polariseringsoppdeler. Mellom stråleoppdeleren og opptegningsbæreren er anbragt en AM-plate i diagonal stilling, hvilken plate passeres en første gang av utgangsstrålen og en andre gang av den returnerte modulerte avlesningsstråle.

I den ideelle situasjon er polariseringsretningen av den modulerte avlesningsstråle følgelig dreiet 90° i forhold til utgangsavlesningsstrålen, slik at den modulerte avlesningsstråle reflekteres av stråleoppdeleren. I det ideelle tilfellet blir således en tilbakeføring av modulert stråling til laseren unngått, hvilken tilbakeføring ville bety uønskede variasjoner i utgangsstrålingen fra laseren.

Ved avlesning av opptegningsbæreren må det sørges for at avlesningsstrålen forblir skarpt fokusert på informasjonsstrukturen og at strålen forblir riktig sentrert på sporet som avleses. Av den grunn er avlesningsapparatet forsynt med f.eks. et optoelektronisk fokuseringsdetekteringssystem som leverer et signal som er et mål for enhver avvikelse mellom det ønskede og det aktuelle plan for fokusering av avlesningsstrålen, hvilket signal tilføres et styresystem for fokuseringskorreksjon. Avlesningsapparatet er også utstyrt med et optoelektronisk sentreringsdetekteringssystem som leverer et signal som er et mål for sentreringen av avlesningsstrålen i forhold til informasjonssporet som avleses, hvilket signal tilføres et styresystem for korrigering av sentreringen.

Systemet for opprettholdelse av fokusering og sentrering er meget følsomt for såkalt optisk støy som kan oppstå i avlesningsapparatet. Frekvensene av optisk støy er tilnærmet lik frekvensene for fokuseringsdetekterings- og sentreringsdetekteringssignalene. Grunnene til optisk støy er følgende.

Det stykket hvor laserstrålingen er koherent er meget stort. Til tross for tilstedeværelsen av polariseringsoppdeleren og X/4-platen kan det være noe tilbakeføring av strålingen til laseren. Enheten som er dannet av AM-platen og_polariseringsoppdeleren gir den ideelle funksjon som er beskrevet ovenfor bare for parallellstråling som faller inn vinkelrett på elementene. Utgangsavlesningsstrålen er imidlertid divergerende på stedet for denne enhet og den modulerte avlesningsstråle er konvergerende, slik at det også er stråling som faller på enheten i spiss vinkel. Videre kan

- avlesningsbæreren som beveges i forhold til avlesningsstrålen bevirke variasjoner, i stillingen av avlesningsstrålens

polariseringsplan. På grunn av at avlesningsstrålen ikke er parallell og den ekstra dreining av polariseringsplanet, kan enheten ikke fullstendig hindre tilbakeføring av stråling til laseren. Videre'er det også mulig at stråling reflekteres til laseren av optiske elementer som er anordnet i strålingsbanen foran polariseringsoppdeleren eller selve stråleoppdeleren.

Sluttelig kan optisk støy skyldes at den reflekterende flate av opptegningsbæreren, den ytre overflate av utgangs-speilet i laseren, og overflaten av de optiske elementer i strålingsbanen, alltid gi noe refleksjon som kan danne resonanshulrom. Stråling som frembringes av etter hverandre følgende refleksjoner på disse flater kan interferere med hverandre. Når avlesningsapparatet er i drift, kan disse flater utsettes for bevegelse i retning av den optiske akse for avlesningsstrålen. I praksis er disse bevegelser meget små, men i forhold til bølgelengden for strålingen som anvendes for avlesningen, er de ganske store. Da slike be-vegelsesvariasjoner opptrer i lengden av resonanshulrommene, kan de bevirke vilkårlig intensitetsmodulasjon av avlesningsstrålen.

Tilstedeværelsen av en X/4-plate i et resonanshulrom bevirker stråling som er reflektert et like antall ganger på flatene i resonanshulrommet som har en polariseringsretning som er dreiet 90° i forhold til polariseringsretningen av strålen som er reflektert et ulike antall ganger på flatene i resonanshulrommet. Som følge herav opptrer eliptisk polarisert stråling hvis intensitetsvariasjoner er mindre enn variasjonene som ville oppstå hvis ingen XM-plate var tilstede i strålingsbanen. Det er riktig at X/4-platen kan med-føre reduksjon av vilkårlig modulasjon av avlesningsstrålens intensitet, men en slik reduksjon er ofte for liten i praksis.

Videre kan avlesningsapparatet ha resonanshulrom

som ikke har noen X/4-plate.

Hensikten med oppfinnelsen er å minske optisk støy i et apparat for optisk avlesning av en opptegningsbærer på enkel måte, på sådan måte at dens innvirkning på systemet for stabilisering av sentrering og fokusering er uvesentlig.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at strålingsbanen mellom strålingskilden og objektivsystemet omfatter et strålingsdempende element.

Det strålingsdempende element er anordnet slik at det passeres bare en gang av strålingen som mottas av detekteringssystemet. Intensiteten av strålingen er omvendt proporsjonal med dempnings faktoren for det strålingsdempende element. Strålingen som er reflektert til laseren passerer det strålingsdempende element to ganger eller i tilfelle av flere refleksjoner flere ganger, slik at intensiteten av denne stråling er omvendt proporsjonal med i det minste kvadratet av dempningsfaktoren.

Det skal bemerkes at i tysk patentsøknad nr. 2.413.423 er vist et optisk avlesningsapparat med en X/4-plate i strålingsbanen, hvilken plate £jener til å minske vilkårlig intensitetsmodulasjon for laserstrålen som følge av bevegelser av opptegningsbæreren i retning av den optiske akse. Denne X/4-plate reduserer intensitetsmodulasjon på samme måte som X/4-platen i foreliggende apparat, hvilken plate hovedsakelig anvendes for å skille en modulert avlesningsstråle fra strålingen som kommer fra opptegningsbæreren. X/4-platen i apparatet ifølge den nevnte tyske patentsøknad har således en annen funksjon enn det strålingsdempende element ifølge oppfinnelsen .

I apparatet for optisk avlesning av en reflekterende opptegningsbærer kan en modulert avlesningsstråle også deles opp ved hjelp av et delvis gjennomtrengelig speil i stedet for en polariseringsoppdeler og en X/4-plate. Som følge derav kan avlesningsapparatet forenkles og gjøres billigere. I det tilfellet vil imidlertid mere stråling bli reflektert tilbake til laseren og mere optisk støy vil frembringes.

Ifølge oppfinnelsen er det også mulig å anordne et strålingsdempende element i et avlesningsapparat som er forsynt med et delvis gjennomtrengelig speil for å minske optisk støy.

Ovenfor er det antatt at opptegningsbæreren er strålingsreflekterende. En opptegningsbærer kan imidlertid også være strålingspasserbar. Uønskede refleksjoner på de optiske elementer i strålingsbanen eller på opptegningsbæreren kan også opptre i et apparat for avlesning av en slik opptegningsbærer. Optisk støy som skyldes refleksjoner på de optiske elementer kan hindres effektivt ved å anbringe element-enes skråstilt i forhold til hovedstrålen i avlesningsstrålen. I det tilfellet kan bare en uønsket refleksjon (på opptegningsbæreren) som er vinkelrett på hovedstrålen i avlesningsstrålen bevirke optisk støy. Denne optiske støy kan igjen minskes ved å anbringe et strålingsdempende element i strålingsbanen i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

Dempnings faktoren for det strålingsdempende element som er lik kvotienten av strålingsintensiteten som faller inn på elementet og strålingsintensiteten som har passert elementet, kan ha forskjellige verdier avhengig av type av avlesningsapparat, f.eks. en verdi i området fra 1,2 til 10. Den største verdi velges for avlesningsapaprater- med delvis passerbare speil.

Det strålingsdempende element er fortrinnsvis anordnet nærmest laseren, dvs, foran alle de optiske elementer som strålingen kan reflekteres fra. I en foretrukket ut-førelse er det strålingsdempende element anordnet på substratet for laserens utgangsspeil.

Det strålingsdempende element kan ha forskjellig form, f.eks'. ha form av et absorpsjonsfilter, en enhet be-stående av to lineære polariseringselementer hvis hovedret-ninger danner en spiss vinkel med hverandre, eller et reflekterende filter på hvilket avlesningsstrålen ikke faller inn vinkelrett.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningen som skjematisk viser et avlesningsapparat ifølge oppfinnelsen.

På tegningen er opptegningsbæreren 1 vist i tverrsnitt med oppfeegningsspor 2. Opptegningsbæreren belyses med stråling fra en laser 3-Ved hjelp av objektivet 10 fokuseres avlesningsstrålenlll på planet for informasjonssporene i en strålings flekk 12 i en størrelsesorden av en informasjons-detalj på informasjonsstrukturen. En hjelpeline 13 sikrer at objektivets åpning utfylles. Avlesningsstrålen reflekteres av informasjonsstrukturen og passerer objektivet 10 for annen gang.

Avlesningsstrålens bane inneholder en stråleoppdeler

i form av et polariseringsoppdelingsprisme 7 og en A/4-plate 9. Laseren avgir lineært polarisert stråling som passerer et prisme 7. A/4-platen passeres en gang av avlesningsstrålen og en gang av den retucnerte modulerte avlesningsstråle, slik at polariseringsretningen for den sistnevnte stråle er dreiet 90° i forhold til polariseringsretningen for strålen som leveres av laseren. Den modulerte avlesningsstråle reflekteres av det polariseringsoppdelende prisme 7 til et strålings-følsomt detekteringssystem 14. Når opptegningsbæreren roterer om den sentrale aksel 15, opptrer tet elektrisk signal på

utgangen fra detekteringssystemet, hvilket signal er tids-modulert i samsvar med informasjonen som er lagret i sporet som avlesnings flekken er projisert på. Hvis et farvefjernsynsprogram er lagret på opptegningsbæreren, kan signalet være dekodet og kan gjengis i en farvefjernsynsmottaker.

Det er foreslått forskjellige måter for detektering av feil av sentreringen av avlesnings flekken i forhold til sporet som avleses. Fig. 1 viser som eksempel en slik måte. Avlesningsstrålens bane omfatter et fasegitter 17 som deler opp avlesningsstrålen i stråler av nulte orden som anvendes for avlesning av informasjonen på opptegningsbæreren, og to stråler av første orden som ikke er vist. Ved hjelp av objektivet fokuseres de to sistnevnte stråler i to hjelpe-strålingsflekker som er forskjøvet i motsatte retninger en halv sporbredde i forhold til avlesnings flekken. I detekteringssystemet anvendes en særskilt detektor Sor hver av hjelpestrålingsflekkene . Ved sammenligning av signalene som leveres av detektorene i forbindelse med hjelpestrålingsflekkene oppnås en indikasjon av størrelsen og retningen av en sentreringsfeil for avlesnings flekken i forhold til et spor. Sentreringen kan da korrigeres f.eks. ved svingning av speilet 8.

Fig. 1 viser også et eksempel på en måte for detektering av feil ivfokuseringen av avlesningsstrålen på informasjonsstrukturens plan. Ved hjéip av et halvt for-sølvet speil 5} en hjélpestråle 18 (av hvilken bare hovedstrålen er vist med streket linje) kan skilles fra strålen 4 som leveres av laseren.. Denne stråle reflekteres av et speil 6 gjennom en blender 19 med en trang åpning. Den skarpe

hjélpestråle (eller fokuseringsstråle) 18 passerer et skrått-stillet legeme, reflekteres av opptegningsbæreren og passerer det skråstilte legeme igjen. Fokuseringsstrålen blir der-etter reflektert av prismet 7 til det strålingsfølsomme detekteringssystem 14 som inneholder to ekstra detektorer for fokuseringsstrålen. Avstandenbiil objektivets optiske akse hvor fokuseringsstrålen trer inn i objektivet etter refleksjon fra opptegningsbæreren og således graden av avbøyning fra fokuseringsstrålen og dermed posisjonen av avlesningsstrålen i

forhold til fokuseringsdetektorene, er bestemt av graden av fokusering av fokuseringsstrålen og av avlesningsstrålen på informasjonsstrukturen..Ved sammenligning av signalene som leveres av fokuseringsdetektorene oppnås en indikasjon av størrelsen og retningen av en mulig fokuseringsfeil. Ved hjelp av denne informasjon kan fokuseringen korrigeres, f.eks. ved å bevege objektivet i aksial retning ved hjelp av en elektromagnetisk spole. I

I et slikt apparat kan signaler overlagres signalene som leveres av sentreringsdetektorene og fokuseringsdetektorene. Som tidligere nevnt, kan sporadiske signaler opptre som følge av tilbakeføring av stråling til laseren og som følge av interferens mellom stråling som er reflektert flere ganger på opptegningsbæreren, på den ytre flate av utgangs-speilet i laseren og på overflater av de optiske elementer i strålingsbanen.

Por å minske sporadiske signaler er et strålingsdempende element 20 anordnet ifølge oppfinnelsen i strålingsbanen foran oppdelingsprismet 7, f.eks. foran oppdelings-speilet 5. Stråling som mottas av detekteringssystemet har passert dette element en gang. Stråling som etter refleksjon på opptegningsbæreren eller fra overflater av de optiske elementer, slippes gjennom prismet 7 i stedet for å bli reflektert og passerer det strålingsdempende element minst to ganger fordi det kan være flere refleksjoner mellom laseren, opptegningsbæreren eller en annen mellomliggende optisk flate. Intensiteten av slike uønskede refleksjoner vil være proporsjonalt med minst kvadratet av dempnings faktoren for det strålingsdempende element 20. Stråling mottat av detekteringssystemet 14 vil også bli dempet, men i vesentlig mindre grad enn de uønskede refleksjoner, fordi strålen bare passerer elementet 20 en gang. I praksis har det vist seg at dempnings faktoren kan velges slik at innvirkningen av de ovenfor nevnte sporadiske signaler på styresystemet for sentrering og fokusering blir ubetydelige, men allikevel er tilstrekkelig strålingsintensitet tilstede i avlesningsstrålen og i hjelpe-strålene for sentrering og fokusering.

Det strålingsdempende element 20 kan være et absorpsjons filter. I utførelseseksemplet har filteret en dempnings-faktor på 2.

I tilfeller hvor strålingskilden avgir lineært polarisert stråling, kan absorpsjons filteret erstattes av en lineær polarisator. Vinkelen mellom polariseringsretningen av strålingen bestemmes av dempnings faktoren. Det er alternativt mulig å anordne to lineære polarisatorer det ene etter det andre i strålingsbanen. Strålingskilden behøver da ikke avgi lineært polarisert stråling. Dempnings faktoren for enheten av de to polarisatorer er da bestemt av vinkelen mellom deres polariseringsretninger.

Det strålingsdempende element kan også bestå av et reflekterende filter, f.eks. et filter delvis passerbart og delvis reflekterende for en innfallende stråling. Refleksjons-filteret kan da anordnes slik at hovedstrålen for strålingen ikke faller inn vinkelrett på filteret.

Det strålingsdempende element kan være anordnet hvor som helst i strålingsbanen mellom laseren og stråleoppdeleren 7 forutsatt at elementet passeres av avlesningsstrålen og sentrerings- og fokuseringsstrålene.

Foreliggende oppfinnelse kan anvendes i et hvert apparat som er beregnet på optisk avlesning av en strålingsreflekterende eller en strålingspasserbar opptegningsbærer og forsynt med optoelektriske systemer for fokuserings- og sentreringskorreksjon. Por oppfinnelsen er det uvesentlig hvorledes sentrerings- og fokuseringsfeilene detekteres.

Heller ikke er det av viktighet for oppfinnelsen hvilken type informasjon som er lagret på opptegningsbæreren. SInformasjonen kan være et monokromatisk eller et farvefjernsynsprogram eller det kan være lyd eller digitalinformasjon.

Claims (7)

1. Apparat for avlesning av en opptegningsbærer på hvilken er opptegnet f.eks. video- og/eller lydinformasjon i en optisk avlesbar informasjonsstruktur, omfattende en strålingskilde som avgir en skarp avlesningsstråle og et objektivsystem for å projisere strålen via opptegningsbæreren på et strålings følsomt detekteringssystem, karakterisert ved at strålingsbanen mellom strålingskilden og objektivsystemet omfatter et strålingsdempende element.

2. Apparat ifølge krav 1, for avlesning av en strålingsreflekterende opptegningsbærer, hvor det mellom strålingskilden og objektivsystemet er' anordnet en stråleoppdeler for å skille en modulert avlesningsstråle fra stråling som er reflektert fra opptegningsbæreren, karakterisert ved at det strålingsdempende element er anordnet mellom strålingskilden og stråleoppdeleren.

3., Apparat ifølge krav 1 eller 2, hvor strålingskilden er en laser, karakterisert ved at det strålingsdempende element er anbrakt på substratet for laserens utgangsspeil.

4. Apparat ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at det strålingsdempende element er dannet av et absorbsjons filter.

5. Apparat ifølge krav 4, hvor strålingskilden leverer lineært polarisert stråling, karakter iss ert ved at det strålingsdempende element består av et lineært polariserende materiale hvis pøjtariseringsretning danner en spiss vinkel med strålingen fra strålingskilden.

6. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det strålingsdempende element består av to lineært polariserende materialer hvis hovedretningen danner en spiss vinkel med hverandre.

7. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det strålingsdempende element er dannet av et refleksjonsfilter som er anbrakt i spiss vinkel til avlesningsstrålens hovedstråle.