NO762344L

NO762344L -

Info

Publication number: NO762344L
Application number: NO762344A
Authority: NO
Inventors: C A J Simons; H T Lam
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1975-07-07
Filing date: 1976-07-05
Publication date: 1977-01-10
Also published as: ZA763198B; AT344265B; NL7508052A; DE2630308A1; BR7604376A; ATA496876A; SE7607643L; NL182990B; AR210605A1; JPS52129246A; US4011400A; CH607214A5; ES449567A1; PL107461B1; FR2317727A1; JPS6129049B2; CA1067618A; NZ181366A; IT1070490B; GB1549035A

Description

Apparat for avlesning av optisk avlesbar reflekterende informasjonsstruktur.

Oppfinnelsen angår et apparat for avlesning av

optisk reflekterende opptegningsbærer som er forsynt med informasjon i en optisk avlesbar sporformét informasjonsstruktur,, omfattende en strålingskilde som leverer en avlesningsstråle,

et objektivsystem som projiserer avlesningsstrålen på et strålings-følsomt detekteringssystem via. opptegningsbæreren, og en anordning bestående av en sylindrisk linse og en detektor som omfatter fire hjelpedetektorer for å bestemme avvikelse mellom ønsket og virkelig posisjon av objektivsystemets fokuseringsplan.

Et apparat for optisk avlesning av.en sporformét informasjonsstruktur er beskrevet i Philips' Technical Review bind 33 nr. 7 side 186-189. Det beskrevende apparat anvendes for avlesning av en opptegningsbærer på hvilken et farvefjernsyns-program er lagret. Informasjonsstrukturen er i fasestruktur og består av et antall områder som avveksler med mellomliggende områder og anordnet i et spiralformet spor, hvilke områder og mellomliggende områder befinner seg i forskjellig nivå i opptegningsbæreren. Informasjonen er inneholdt i lengden av områdene og de mellomliggende områder. For å gi tilstrekkelig lang gjengivelsestid må detaljene i informasjonsstrukturen være meget små som følge av opptegningsbærerens begrensede dimensjoner.

F.eks. hvis et 30 minutters fjernsynsprogram skal lagres på en side av en skiveformet opptegningsbærer i fomr av et ringformet område og i forbindelse med en sylindrisk linse med en ytre radius på ca. 15 cm og en indre radius på ca. 8 cm, må spor-bredden være ca. 0,8 u og en midlere lengde av områdene og de mellomliggende områder på ca. ly.

For å muliggjøre at disse små detaljer-kan avleses av objektivsystemet, må dette ha en meget stor åpning. Brennvidden for et slikt objektivsystem er imidlertid liten. Følgelig må objektivsystemet alltid holdes skarpt fokusert på informasjonsstrukturens plan. Da avstanden mellom informasjonsstrukturens plan og objektivsystemet må variere må det sørges for at disse variasjoner blir detektert og at fokuseringen korrigeres til-svarende. I tysk utlegningsskrift nr. 2.501.124 er det allerede foreslått ved avlesning av en opptegningsbærer å detektere fokuseringsfeil ved hjelp av en sylindrisk linse og en detektor anordnet mellom to brennlinjer i den sylindriske linse. Når posisjonen av informasjonsstrukturens plan varierer endres formen av avbildningen på detektoren. Denne endring i form kan detekteres fordi detektoren omfatter fire hjelpedetektorer.

Videre må avlesnings flekken som dannes på informa-sjonstrukturens plan ved hjelp av objektivsystemet alltid forbli sentrert på den del av sporet som avleses, fordi ellers er det fare for minskning av modulasjonsdybden for det avleste signal og krysstale mellom til hverandre grensende sporposisjoner. Sentrering av avlesningsflekken i forhold til sporposisjonen betyr at avlesningsflekkens sentrum må falle sammen med senteret for sporposisjonen. I tilfelle av et usentrert avlesnings flekk vil sentrene ikke lenger falle.sammen. Derfor må avlesnings-apparatet også omfatte hjelpemidler for å detektere størrelsen og retningen av sentreringsfeilen for avlesningsflekken i forhold til sporposisjonen, slik at posisjonen for avlesningsflekken kan korrigeres.

Som beskrevet i den nevnte artikkel kan sentreringsfeil detekteres ved.hjelp av to ekstra strålingsflekker og to ekstra

■strålingsf ølsommme detektorer samordnet med objektivsystemet. Videre er det foreslått tidligere å detektere fokuseringsfeil

ved hjelp av en ekstra stråle som passerer objektivsystemet og efter refleksjon på opptegningsbæreren faller inn på to ekstra detektorer.

Hensikten<p>rned oppfinnelsen er å tilveiebringe et avlesningsapparat som er utstyrt med den nevnte sylindriske linse og den sammensatte detektor i hvilken både fokuseringsfeil og sentreringsfeil kan detekteres uten anvendelse av ekstra stråler og med et minimum av komponenter.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at den sylindriske linses akse er parallell med sporets retning, at i det plan i hvilket objektivsystemets utgangsåpning avbildes av den sylindriske linse, er det anordnet to ytterligere detektorer for å

bestemme avlesningsstrålens posisjon i forhold til sporet

som avleses, og at de ytterligere detektorer sett i retning på tvers av sporretningen er anbragt på motsatte sider av den sammensatte detektor.

Oppfinnelsen er basert på den kjensgjerning at ved

egnet anordning og valg av forstørrelse i den sylindriske

linse som hovedsakelig'anvendes for å muliggjøre detektering

ar f okuseringsf eil ved hjelp av den sammensatte detektor, kan oppnås ved at utgangsåpningen for objektivsystemet avbildes i planet for den sammensatte detektor ved hjelp av den sylindriske.linse.

Som følge derav vil detektoren for detektering av sentreringsfeil på en måte som skal beskrives nærmere nedenfor,.også anordnes i dette plan.

Med uttrykket sporretningen skal her forstås retningen av avbildningen av en spordel i planet for detekteringssystemet eller på overflaten av den sylindriske linse.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser skjematisk et avlesningsapparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 2a, 2b, 2c .og 4 viser prinsippet for detekting av fokuseringsfeil og sentreringsfeil.

Fig. 3 og 5 viser et detektoringssystem for anvendelse

1 apparatet ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser et snitt gjennom en del av en skiveformet opptegningsbærer 1. Informasjonsstrukturen er en fasestruktur og omfatter et antall konsentriske eller kvatikonsentriske spor 2 som består av etter hverandre følgende områder og mellomliggende områder (ikke vist). Områdene kan f.eks. være anbragt 1 et annet nivå i opptegningsbæreren enn de mellomliggende områder. Informasjonen kan f.eks. være et fargefjernsynsprogram men det kan også være annen informasjon som f.eks. et antall ikke sammenhørende bilder eller digital informasjon.

Opptegningsbæreren avleses ved hjelp av en avlesningsstråle 3 som stammer fra en laser 4, f.eks. med kontinuerlige bølger. Et objektivsystem som for enkelthets skyld bare er vist som en enkel linse 5 fokuserer avlesningsstrålen på sporets 2 plan. En hjelpelinse 6 er innført for å sikre.at objektivets åpning er utfylt, slik at avlesningsflekken 7 har minst mulige dimensjoner. Avlesningsstrålen reflekteres av opptegningsbæreren og moduleres derved i samsvar med informasjonen som er lagret i spordelen som avleses. For å skille den umodulerte og den modulerte reflekterte stråle omfatter strålingsbanen en stfcåle-oppdeler 8 f.eks. i form av et delvis gjennomtrengelig speil for strålen. Stråleoppdeleren retter den modulerte stråle mot et strålingsfølsomt detekteringssystem 9- Detekteringssystemet er forbundet med en elektronisk krets 10 i hvilken det utledes,

et høy f rekvensinf ormas j onssignal S-^ og et lavfrekvent fokuserings-signal S.p og et lavfrekvens sentreringssignal S slik det skal forklares nærmere nedenfor.

For å muliggjøre detektering av fokuseringsfeil

omfatter strålingsbanen bak stråleoppdeleren 8 en sylindrisk linse 11. Det optiske system som .består av objektivsystemet 5 og den sylindriske linse 11 har da en astigmatisk virkning.

Et astigmatisk system har ikke noe brennpunkt men to brennlinjer som sett i akseretningen opptar forskjellige deler og står vinkelrett på hverandre. Objektivsystemet og den sylindriske linse tilveiebringer to brennlinjer 12- og 13 i avlesningsflekken 7- Det strålingsfølsomme detekteringssystem er anordnet i et plan 14 som ligger mellom brennlinjene 12 og 13, fortrinnsvis hvor det totale areal av avbildningen av avlesningsflekken 7

er minst. Formen av avbildningen er bestemt av fokuseringsgraden for avlesningsstrålen på informasjonsstrukturens plan.

Fig. 2a viser formen av avbildningen 7' av avlesningsflekken 7 i det tilfelle hvor obj ektivsy stemet og sporenes "plan er i riktig avstand. På fig. 2b og 2c er vist x-retningen svarende til sporretningen og y-retningen svarende til en råtning vinkelrett på tegningens plan på fig. 1. Hvis avstanden mellom sporenes plan og objektivsystemet er for stor vil brennlinjene 12 og 13 befinne seg nærmere linsen 11. Derfor vil brennlinjen

12 bli beveget mot planet 14 og brennlinjen beveges bort fra planet 14, slik at avbildningen 7' vil ha den form som er vist på f ig. 2b. Hvis avstanden mellom objektivsystemet og sporenes plan er for liten vil brennlinjene 12 og 13 ligge lenger borte fra linsen 11 og i det tilfelle vil formen av avbildningen 7'

være som vist påfig. 2c.

For å muliggjøre at formen av avbildningen 7' og dermed graden av fokusering kan bestemmes, omfatter detekteringssystemet en sammensatt detektor 20 som vist påfig. 3-Denne detektor er en såkalt kvadrantcelle som f.eks. består av fire fotodioder

A,B,C og D hvis begrensninger danner ^5° vinkel, med sporretningen. Hvis signalene som leveres av disse fotodioder er S., SnJSp

A d O O g

SD vilfokuseringssignalet være Sf = (SA + Sg) - (Sc + Sp).

Det er klart at hvis objektivsystemet og psorenes plan er i riktig innbyrdes som vist påfig. 2a, vil signalet + Sg være lik signalet Sc+ S^. Omvendt vil signalet SA + Sg for situasjonen på fig. 2b være større enn"signalet S^ + S^, og for ' situasjonen på fig. 2c vil signalet S^ + Sg være mindre enn signalet S^, + S^. Fra lavfrekvenssignalene fra fotodiodene A,B,C og D utledes et styresignal eleVtronisk på i og for seg kjent måte, og.dette styresignal kan anvendes for å ilkorrigere fokuseringen f.eks. ved hjelp av et bevegelig objektivsystem.

Da fokuseringsvariasjonene har en lav frekvens i forhold til frekvensen med hvilken informasjonsdetalkene passerer strålekrysningsdelen, kan den sammensatte detektor også anvendes for avlesning av informasjonen på opptegningsbæreren. Informa-sjons signalet S^er da gitt ved Sj_ sa+^B +' SC + SD'Signalet S^er f.eks. maksimalt eller minimalt når avlesningsflekken

7 projiseres på et mellomliggende område resp. et område.

For å muliggjøre detektering av sentreringen av av-lesningsf lekken 7 i forhold til et spor kan det gjøres bruk av avbøyningen av avlesningsstrålen ved informasjonsstrukturen.

Den tilgrensende sporposisjon for informasjonsstrukturen danner

et avbøyningsgitter som når det bestråles av strålingsflekken med dimensjoner større enn bredden av sporet, deler infalls-strålingen i en stråle b fi av nulteorden og to stråler b + -^ og b_-^av første orden og et antall stråler av høyere orden. Hvis åpningen for objektivsystemet er tilstrekkelig stort vil strålene av alle ordener tilsammen gi en nøyaktig avbildning av avbøynings-gitteret i bildeplanet for objektivsystemet. I dette bildeplan kan strålene av forskjellig orden ikke skjelnes fra hverandre.

I planet for objektivsystemets utgangsåpning imidlertid er stråler av forskjellig orden mer eller mindre adskilt. 'Sirkelen 30 på fig. 4 viser utgangsåpningen og dermed tverrsnittet av strålen b^. Sirkelene 31 og 32 er et tverrsnitt av strålene b_^og b + -^ for stedet for utgangsåpningen. Pilen 36 indikerer sporretningen. Avstanden mellom sentrum 33 for sirkelen 30 og sentrene 3^ og 35 for sirkelene 31 og 32 er bestemt av bølgelengden A for strålingen som anvendes og perioden p for sporstrukturen. På tvers av sporretningen ligger vinkelen a (ikke vist) mellom hovedstrålen for strålene b_-^og b + ^ av første orden og hovedstrålen av nulteorden, uttrykt, ved sin a = .X/p. Ved egnet valg av bølgelengden X, perioden p og objektivsystemets utgangsåpning, kan det sikres at bare en del av strålene av første orden som vist skravert på fig. 4 slipper gjennom objektivsystemet. I overlapnings-områdene a og b på fig. 4 opptrer interferens mellom strålene b_!.°<g>b0 °S.b+1 °g b0-■Informasjonsstrukturen er en fasestruktur, f.eks. omfatter områder i form av fordypninger presset inn i opptegningsbærerens overflate, og det vil da være en konstant faseforskjell mellom strålen av første orden og strålene av andre orden når avlesningsflekken er riktig sentrert på et spor. Denne faseforskjell er bestemt av dybden av fordypningene og deres form. Hvis avlesningsflekken beveges på tvers av sporretningen vil f asef orholdet mellom strålen b^ og strålene b_-^og b + -^ endre seg og også dermed strålingsintensiteten i de skraverte områder a og b på fig. 4. Fra avbøyningsteorien for fasegitteret er det kjent at intensitetsvariasjoner i området a er i motsatt fase av intensitetsvariasjonene i området b. Når avlesningsflekken beveges fra en bestemt posisjon i en retning på tvers av sporretningen, vil intensiteten av i området a f.eks. avta mens intensiteten i området b vil øke. I tilfelle av bevegelse av avlesningsflekken i motsatt retning vil inte-siteten i området a øke og i området b avta. Ved å anordne to detektorer 21 og 22 (se fig.4) i områdene a og b og ved sammen-ligning av utgangs si<g>nalene fra disse detektorer, kan en sentreringsfeil detekteres og et feilsignal utledes ved hjelp av hvilket posisjon av avlesningsflekken kan korrigeres på en i og foii seg kjent måte.

For sentreringsfeildetekteringen som er beskrevet er det nødvendig at detektorene er anordnet i utgangsåpningen for objektivsystemet eller i et annet plan i hvilket stråler av forskjellig orden er tilfredsstillende ådskilt. Forcen tidligere beskrvende metode for detektering av fokuseringsfeil må imidlertid den sammensatte detektor være anordnet i et plan i hvilket en skarp eller tilnærmet skarpt avbildning av avlesningsflekken dannes.

Ifølge oppfinnelsen kan imidlertid metoden for detektering av fokuseringsfeil og detektering av s entreringsfeil kombi-neres i et. avlesningsapparat. For dette formål er den sylindriske linse 11 anordnet slik at dens akse er parallell med sporretningen. På fig. 1 står denne akse vinkelrett på tegningens•plan. Den sylindriske linse er anordnet i en slik aksial posisjon og for-størrelsen er valgt slik at objektivsystemtes utgangsåpning avbildes i planet 14 i hvilket.den sammensatte detektor er anordnet. Fig. 1 viser som eksempel med strekede linjer hvorledes avbildningen p' for et sentralt punkt p for utgangsåpningen.er dannet. Det skal bemerkes at det bare er viktig at overlapnings-områdene a og b er avbildes i planet 14 . Den sylindriske linse

. må være effektiv i retningen på tvers av sporretningen (retningen 36 på fig. 4) hvilket gjør at aksen for den sylindriske linse må

være parallell med sporretningen. Når overlappingsområdene a og b er avbildes i planet 14 av den sylindriske linse, kan også de to detektorer 21 og 22 for sentreringsfeil anordnes i dette plan. Detektorene er anbragt på hver sin side av den sammensatte detektor 20 (se fig. 5)- På fig. 5 er posisjonen for tverrsnittet av strålene bg, b_1og b + 1 beliggende i planet 14 vist i forhold til detektorene.

Foreliggende oppfinnelse, har den fordel at ved egnet valg av parameterene for et element nemlig den sylindriske linse som er nødvendig for å oppnå fokuseringsfeil detektering, er det også mulig å detektere sentreringsfeil ved hjelp av bare to ekstra detektorer. Da sentreringsfeil detektorene er anordnet i samme plan som den sammensatte detektor, kan detektorene danne en integrert detektor, slik at når det gjelder detektorene fore-ligger det ingen justeringsproblemer ved sammensetningen av av.lesningsapparatet.

Posisjonen og forsterkningen av den sylindriske linse

er avhengig av andre, parametere i det optiske avlesningsapparat og kan derfor ikke angis i generell form. For imidlertid å

gi et inntrykk av det innbyrdes forhold mellom parameterne skal none verdier angis i forbindelse med en praktisk utførelse. Avstanden mellom utgangsåpningen for objektivsystemet og brennlinjen 12 er l60mm, avstanden mellom den sylindriske linse og brennlinjen 12 er 40 mm, mens avstanden mellom brennlinjene 12

og 13 er 29,1 mm, og avstanden mellom planet 14 og brennlinjen 12 er 22,9- Objektivsystemet har en åpning på 0,45 og en forstørrelse på 20 ganger. Brennvidden for den sylindriske linse er 15 mm. Diameteren av utgangsåpningen er 755mm og diameteren av dennes avbildning 02på fig. 5, er 0,68 mm og for avbildningen av

strålingsflekken 0^på fig- 5, er 0,51 mm.

Claims

Apparat for avlesning av optisk reflekterende opptegningsbærer som er forsynt med informasjon i en optisk avlesbar sporformét informasjonsstruktur, omfattende en' strålingskilde som leverer en avlesningsstråle, et objektivsystem som projiserer avlesningsstrålen på et strålingsfølsomt detekteringssystem via opptegningsbæreren, og en anordning bestående av en sylindrisk linse og en detektor som omfatter fire hjelpedetektorer for å bestemme avvikelse mellom ønsket og virkelig posisjon av objektivsystemets fokuseringsplan, karakterisert ved at den sylindriske lines akse er parallell med sporets retning, at i det plan i hvilket objektivsystemets utgangsåpning avbildes av den sylindriske linse, er det anordnet to ytterligere detektorer for å bestemme avlesningsstrålens posisjon i forhold til et spor som avleses, og at de ytterligere detektorer, sett i retning på tvers av sporretningen er anbrakt på motsatte sider av den sammensatte detektor.