NO791073L - Opptegningsbaerer med informasjon i en optisk avlesbar struktur og et apparat for avlesning av denne - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en opptegningsbærer med informasjon i en optisk avlesbar struktur bestående av sporvis anordnede områder som veksler med mellomliggende områder, hvilke områder har forskjellig innvirkning på en avlesningsstråle sammenlignet med de mellomliggende områder, og mellomrom mellom sporene, samt et apparat for avlesning av en slik opptegningsbærer .

I tilfelle av en rund plateformet opptegningsbærer kan informasjonssporene omfatte et antall konsentriske spor eller et antall kvasikonsentriske spor som er forbundet med hverandre og danner et sammenhengende spiralformet spor.

En slik opptegningsbærer er blant annet kjent fra Philips, Technical Review, bind 33 nr. 7, side 178-190. I denne opptegningsbærer er kodet et fargefjernsynsprogram i romfrekvens av områder og i lengden av områdene. Bredden av informasjonssporene og dermed bredden av områdene er f.eks.

0,5 ym og sporperioden i radial retning er f.eks. 1,7 ym og den midlere lengde av områdene er f.eks. 0,5 ym. I et ring-formet område med en indre radius på 6,5 cm og en ytre radius på 14 cm, er det mulig å lagre et fjernsynsprogram på tilnærmet 30 minutter.

For enkelte programmer f.eks. film, er lang spilletid ønskelig. En lengre spilletid kan oppnås ved .å anordne informasjonssporene nærmere hverandre.

Når opptegningsbæreren avleses, må det tas hensyn 'til at midten av avlesningsflekken som dannes på informasjonsstrukturen faller sammen med midten av sporet som avleses, fordi

ellers vil modulasjonsdybden for avlesningssignalet bli liten og krysstale kan opptre mellom til hverandre grensende spor. Et

radialfeilsignal utledes derfor under avlesningen for å indi^kere om posisjonen av avlesningsflekken i forhold til midten av avlesningssporet er som ønsket. I et servosystem blir den radiale posisjon av avlesningsflekken korrigert ved hjelp av dette f eilsignal. For frembringelse av det radiale feil-*-signal, anvendes den gitterformede struktur for de tilgrensende informasjonsspor i radial retning. Det optiske avlesningssystem ved hjelp av hvilket informasjonsstrukturen avleses er tilpasset informasjonsstrukturen som-skal avleses. Dette betyr at bølgelengden av avlesningsstrålen og lysåpningen av avr lesningsobjektivet er valgt slik at områdene med den høyeste romfrekvens, dvs. områdene i det innerste spor i tilfelle av en rund plateformet opptegningsbærer, fremdeles kan avleses med tilfredsstillende oppløsning. For et bestemt avlesningssystem må det velges et kompromiss med hensyn til radial romfrekvens. Den radiale romfrekvens velges slik at en bestemt spilletid oppnås, mens krysstalen mellom sporene forblir innenfor en viss grense og det radiale feilsignal fremdeles er til-strekkelig stort. Den radiale sporperiode på 1,7 ym som tid-ligere nevnt, gjelder for en bølgelengde X=0,63ym og en lysåpning som er lik 0,45. Hvis den radiale romfrekvens økes, f.eks. med en faktor 2 for å doble spilletiden, vil den ligge nær den øvre grensefrekvens for det optiske system og radial posisjonsfeil for avlesningsflekken kan da neppe detekteres.

Videre er avlesningsflekken større enn bredden av informasjonssporene. Hvis den radiale periode av informasjonssporet minskes, kan en vesentlig del av avlesningsstrålen treffe tilgrensende spor. Dette vil bety en vesentlig krysstale mellom informasjonssporene selv om avlesningsflekken blir sentrert riktig i forhold til sporet som avleses.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å øke informa-r sjonstettheten i opptegningsbæreren samtidig som de ovenfor

nevnte ulemper unngås. Oppfinnelsen ligger derfor både i opptegningsbæreren og i apparatet for avlesning av denne.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at til hverandre grensende informasjonsspor skiller seg fra hverandre ved at de omfatter områder med en dybde av en første fase resp. av en andre fase.

Informasjonen inneholdes da i to strukturer med forskjellig fasedybde. Fasedybden er definert som faseforskjellen av en delstråle av nulte orden og delstråler av høyere orden som avlesningsstrålen deles opp i av informasjonsstrukturen. Hver fasedybde svarer da til en bestemt anordning av detekteringssystemet ved hjelp av hvilket vedkommende struktur kan avleses på optimal måte. En dyp fasestruktur avleses på optimal måte ved detektering av den samlede lysstyrke over hele lysåpningen av avlesningsobjektivet mens en mindre dyp fasestruktur avleses på optimal måte ved å bestemme for-skjellen av lysstyrken i to tangentialt forskjellige lysåp-ningshalvdeler. Ved å anvende to forskjellige fasedybder og forskjellige detektoranordninger kan den radiale periode av informasjonssporet minskes med f.eks. en faktor 2 samtidig som informasjonssporeene kan avleses med tilfredsstillende opp-løsning .

Hvis bare faseforskjellen mellom nulte orden og høyere orden av delstrålene tillates,kan en fasedybde på tt rad velges for de dype spor og en fasedybde rad for de grunne spor. Ved en fasedybde på rad vil imidlertid for delstråler av høyere orden ha meget liten strålingsenergi slik at de detekterte signaler vil være svært små. I praksis bør det derfor velges en fasedybde som nå er noe større enn ^ rad for de grunne spor.Ved en foretrukket utførelsesf.orm av en opptegningsbærer ifølge oppfinnelsen er derfor dybden av den første

2tt

fase valgt tilnærmet tt rad og den andre fase tilnærmet^— rad.

Det er altså mulig å velge en fasedybde, nemlig

tt rad for en informasjonsstruktur som omfatter strålings-absorberende områder og strålingspasserbare eller strålings-reflekterende mellomliggende områder, såkalt amplitudestruktur. Et av de to spor på opptegningsbæreren i samsvar med oppfinnelsen kan omfatte en slik amplitudestruktur.

Fortrinnsvis er sporene med stor fasedybde og de

med liten fasedybde bestående av fordypninger eller forhøyninger. Fordelen ved en opptegningsbærer med fordypninger eller for-høyninger er at de kan fremstilles hurtig i store antall under anvendelse av vanlig presseteknikk.

I tilfelle av en informasjonsstruktur som inneholder fordypninger eller forhøyninger, er fasedybden definert som faseforskjellen mellom delstrålen en nulte orden og delstråler av høyere orden basert på en geometrisk fasedybde. Den geometriske fasedybde ^ for en reflekterende informasjonsstruktur er gitt ved: f - 2. 2 tt^- rad, hvor d er den geometriske dybde av fordypningene og X er bølgelengden for avlesningsstrålen.. Por strålingspasserbar informasjonsstruktur gjelder:

Sammenlignet med en strålingspasserbar informasjonsstruktur, har en reflekterende informasjonsstruktur den fordel at under avlesningen er alle de optiske elementer i avlesningsapparatet anordnet på en side av opptegningsbæreren og passeres delvis to ganger av avlesningsstrålen.

En opptegningsbærer med reflekterende informasjonsstruktur kan videre værekarakterisert vedat områdene med dybde av den første fase består av fordypninger med geometrisk dybde på tilnærmet 1/4 X og dybden av den andre fase ér tilnærmet 1/8 X, hvor X er avlesningsstrålens bølgelengde.

Under avlesning av en opptegningsbærer i samsvar med oppfinnelsen overføres signalet fra en detektor og signalet fra en andre detektor avvekslende til en elektronisk krets hvor signalene bearbeides ytterligere. Signalene som er avlest, blir sluttelig indikert, f.eks. ved hjelp av et fjernsyns-apparat, eller gjort hørbare..Modulasjonens overføringsfunk-sjoner for avlesningssystemet med forskjellige detektorer er noe forskjellige. Hvis informasjonen lagres i digital form, vil endringen i overføringsfunksjonene ikke bli merkbare i signalet som sluttelig tilføres avlesningsapparatet. Hvis informasjonen opptegnes på annen måte f.eks. i form av frekvensmodu-lerte signaler, vil endringen i modulasjonsoverføringsfunksjonene bli merkbare. En overføringsfunksjon vil f.eks. gi økning av forskjellige gråtoner eller en forskjellig fargemetning i

fjernsynsbildet enn den andre overføringsfunksjon. I tilfelle av et lydsignal, vil endringen ifølge overføringsfunksjoene bli

. hørbare som en uønsket frekvens.

Hvis et fjernsynsprogram lagres i opptegningsbæreren med f.eks. et fjernsynsbilde pr. omdreining, vil variasjonen i gråtonene eller fargemetningen resultere i flimring med en frekvens på 12,5 Hz i fjernsynsbildet ved en omdreiningshastighet på 25 omdreininger pr. sekund.Flimring med denne frekvens er fremdeles synlig for det menneskelige øyet og følgelig irriterende.

For å gjøre denne virkning usynlig, kan ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen opptegningsbæreren ifølge oppfinnelsen ha etter hverandre følgende spordeler i et spor avvikende fra hverandre ved at de omfatter områder med dybde av den første fase og områder med dybde av den andre fase.

I tilfelle av et fjernsynsprogram vil hver av disse spordeler inneholde informasjon av en bildelinje. Hvis fjernsynsbildet består av 625 linjer, vil omkoplingen mellom det ene avlesningssystem og det andre gi en frekvens i størrelsesorden av 735Khz. Flimring med en slik høy frekvens er ikke lenger synlig.

For å sikre riktig tidsomkopling fra den ene detektor til den andre under avlesning av en opptegningsbærer, kan det i tillegg til et informasjonssignal være opptegnet et pilotsignal som markerer overgang mellom områder med en dybde av den første fase og områder med dybde av den andre fase, og omvendt.

Dette kan f.eks. anvendes ved lydsignaler opptegnet

på en opptegningsbærer.

Hvis et fjernsynssignal opptegnes, vil delbilde-synkroniseringspulsene eller bildesynkroniseringspulsene bli anvendt for omkopling og ikke noe særskilt pilotsignal må nødvendigvis opptegnes.

Et apparat for avlesning av opptegningsbæreren ifølge oppfinnelsen, omfattende en strålingskilde som leverer en avlesningsstråle, et objektivsystem for fokusering av avlesningsstrålen på en avlesningsflekk på informasjonssjiktet på opptegningsbæreren, og et strålingsfølsomt detekteringssystem for omforming av avlesningsstrålen som er modulert av informasjonsstrukturen, til et elektrisk signal, er ifølge oppfinnelsenkarakterisert vedat detekteringssystemet omfatter to strålingsfølsomme detektorer som er anordnet lengst fra informasjonsstrukturen på hver sin side av en linje på tvers av sporretningen, at utgangen fra detektorene er forbundet med hver sin inngang i en første elektronisk krets i hvilken detekteringssignalene summeres i et første tidsintervall og subtraheres i et andre tidsintervall, og at utgangen fra denne krets er forbundet med inngangen i en andre elektronisk krets i hvilken et koplingssignal utledes fra signaler som avleses fra opptegningsbæreren, hvilket koplingssignal tilføres en styreinngang i den første elektroniske krets og bestemmer det nevnte tidsintervall.

Linjen på begge sider av hvilken detektorene er anordnet, strekker seg på tvers av sporretningen, skal bety at projeksjonen av denne linje i informasjonsstrukturens plan er på t<y>ers av sporretningen.

Et apparat ifølge oppfinnelsen som omfatter et servosystem for å holde avlesningsflekken i midten av informasjonssporet, hvilke servosystem omfatter et strålingsfølsomt detekteringssystem for å frembringe et posisjonsfeilsignal,

en styrekrets for omforming av signalet til et styresignal for en betjeningsinnretning ved hjelp av hvilken avlesningsflekkens radiale posisjon kan endres, er ifølge oppfinnelsenkarakterisert vedat det mellom detekteringssystemet og styrekretsen er anordnet et koppelbart invertertrinn hvis styreinngang er forbundet med utgangen fra den andre elektroniske krets hvor koplingssignalet opptrer.

På denne måte hindres at det under avlesningen av

et første spor hvis områder har' en bestemt fasedybde, rettes avlesningsflekken på et andre spor hvis områder har en avvikende fasedybde.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser et grunnriss av en del av en første utførelsesform av en opptegningsbærer ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et tangentialt tverrsnitt av denne opptegningsbærer. Fig. 3 viser et radialt tverrsnitt gjennom oppteg-.ningsbæreren. Fig. 4 viser et grunnriss av en del av en andre ut-førelsesform av en opptegningsbærer ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 viser et tangentialt tverrsnitt av denne opptegningsbærer . Fig. 6 viser et radialt tverrsnitt gjennom opptegningsbæreren . Fig. 7 viser skjematisk et avlesningsapparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 8 viser et blokkskjema for detektorene og et første eksempel på den elektroniske krets for bearbeidelse av detektorsignalene.

Fig. 9 viser et blokkskjema for et annet eksempel

på en slik elektronisk krets.

Fig. 10 viser skjematisk detektorene i forhold til avbøyninger av forskjellig orden. Fig. 11 viser kurver for variasjon av amplituden av signalet som er avlest som funksjon av fasedybden. Fig. 12 viser kurver for formen av et radial feilsignal ved en utførelsesform av et servosystem for radial posisjon av avlesningsflekken.

Informasjonsbæreren på fig. 1 har et antall områder

4 f.eks. fordypninger i substratet 6. Disse områder er anordnet i spor 2. Mellom områdene 4 er det mellomliggende områder 5. Sporene 2 er atskilt fra hverandre ved mellomrom 3. Romfrekvensen og eventuelt lengdene av områdene er bestemmende for informasjonen.

Områdene i tilgrensende informasjonsspor har forskjellig fasedybde. Som vist på fig. 3 som er et snitt langs linjen III-III på fig. 1, er dybden av det første og tredje spor dypere enn dybden av fordypningene 4' i det andre og fjerde spor. Den geometriske dybde av fordypningene 4 og 4 '

er betegnet d^og å.^. Som følge av den forskjellige dybde av det første og tredje spor i forhold til det andre og fjerde spor, kan disse spor anordnes nær hverandre.

Ved en utførelsesform av opptegningsbæreren ifølge oppfinnelsen er den radiale periode av inf ormas j onssporene 0,85 ym og bredden av sporene er 0,5 ym, mens bredden av mellom-rommene 3 er 0,35 ym.

Den informasjonsbærende overflate av opptegningsbæreren kan være reflekterende, f.eks. ved at et metallsjikt 7 f.eks. av aluminium, er vakuumfordampet på overflaten.

Det skal bemerkes at på fig. 1,2 og 3 er områdene sterkt<!>;overdrevet for tydelighets skyld.

Pig. 4 viser en del av en andre utførelsesform av en opptegningsbærer hvor de enkelte områder ikke lenger er synlige.

Informasjonssporene er her oppdelt i deler a og b hvor delene

a omfatter fordypninger med en større fasedybde og delene b er områder med mindre fasedybde.

Pig. 5 viser i forstørret målestokk et snitt langs linjen V-V på fig. 4 hvor fordypningene 4' har en dybde d p og fordypningene 4 har en dybde d^. Pig. 6 viser et snitt langs linjen VI-VI' på fig. 4.

Norsk patentsøknad nr. 3400/73 gjelder en fremgangs-måte til optisk opptegning av informasjon i en opptegningsbærer. Et fotomotstandssjikt belyses i samsvar med informasjonen som skal opptegnes. Ved etterfølgende fremkalling, f.eks. etsing, vil det belyste mønster opptre som et dybdemønster. Ved å

velge en større strålingsstyrke under opptegningen av et første spor, et tredje spor osv. enn under opptegningen av det andre spor, det fjerde spor osv. kan det oppnås en opptegningsbærer som med spor av ulike tall omfatter fordypninger som har større fasedybde og spor med ulike tall med fordypninger med mindre fasedybde.

Pig. 7 viser et utførelseseksempel på et apparat for avlesning av en opptegningsbærer ifølge oppfinnelsen. Den runde plateformede opptegningsbærer er vist i radialt tverr"-snitt hvor sporene står vinkelrett på tegningens plan. Det antas at informasjonsstrukturen er anbrakt på oversiden av opptegningsbæreren og er reflekterende, slik at avlesningen skjer igjennom substratet 6. Informasjonsstrukturen kan være dekket av et beskyttelsessjikt 8. Ved hjelp av en spindel 16 som er drevet av en motor 15, kan opptegningsbæreren roteres,

En strålingskilde 10, f.eks. en helium-neonlaser eller en halvlederdiodelaser, leverer en avlesningsstråle 11. Strålen.reflekteres av et speil 12 til et objektivsystem 13 som for enkelthets skyld er vist som en enkelt linse. I strålens bane ligger en svingende linse 14 som sikrer at objektivets lysåpning fylles maksimalt. En avlesningsflekk V av små dimen-sjoner dannes da på informasjonsstrukturen. Avlesningsstrålen reflekteres av informasjonsstrukturen og når opptegningsbæreren roterer blir den modulert i samsvar med rekkefølgen av områder i sporet som avleses. Ved å bevege avlesningsflekken og opptegningsbæreren i forhold til hverandre i radial retning kan hele informasjonen avsøkes.

Den modulerte stråle passerer igj en< -bitj ektiv-r systemet og reflekteres av et speil 12. Strålebanen omfatter videre en innretning for å skille den modulerte og den umodulerte avlesningsstråle. Denne innretning kan f.eks. bestå av et polariseringsfølsomt deleprisme og en kvartbølgelengde-plate. Por enkelthets skyld er det på fig. 7 antatt at inn-retningen er utformet i ett med et delvis passerbart speil 17. Dette speil reflekterer den modulerte avlesningsstråle til et strålingsfølsomt detekteringssystem 20.

Detekteringssystemet er anordnet lengst fra informasjonsstrukturen, dvs. i et plan i hvilket sentrene for delstråler som dannes av informasjonsstrukturen atskilles, særlig delstrålen av nulte orden og første orden. Detekteringssystemet kan ligge i et plan 21 i hvilket avbildningen av lysåpningen av objektivsystemet 13 dannes av en hjelpelinse 18.

På fig. 7 er avbildningen C av punktet C for lysåpningen vist med strekede linjer.

Detekteringssystemet 20 omfatter to detektorer 22

og 23 som er vist på fig. 8. Her er retningen i hvilken informasjonssporet avsøkes antydet med pilen 34. Når områdene i et spor som avleses har stor fasedybde, f.eks. tt rad, skal utgangssignalene fra detektoren summeres, mens når områdene i sporet som avleses har liten fasedybde, f.eks. 2 tt/3 rad,

skal signalene fra detektoren subtraheres.

Por dette formål er som vist på fig. 8 detektorene

22 og 23 forbundet med en summeringskrets 24 og en subtrak-sjonskrets 25. Utgangen fra kretsene 24 og 25 er forbundet med to innganger e^og ^ 2 i en vender 26 som har en styreinngang e. Avhengig av styresignalet Scsom tilføres styreinn-gangen, vil venderen overføre enten signalsummen fra detektorene 22 og 23 eller differanssignalet fra disse til en demodulerings-krets 27. I denne krets blir avlesningssignalet demodulert og gjort egnet for reproduksjon f,eks. ved hjelp av en fjernsyns - mottager 28.

Por styring av venderen 26 frembringes et styresignal. På opptegningsbæreren kan et pilotsignal opptegnes i tillegg

til det egentlige informasjonssignal, og dette pilotsignal markerer posisjoner på opptegningsbæreren hvor det er en overgang fra områder med liten fasedybde til områder med større fase-

dybde. Hvis et fjernsynssignal er opptegnet med et fjernsynsbilde pr. spor, kan bildesynkroniseringspulser eller delbilde-synkroniseringspulser i det egentlige fjernsynssignal anvendes for frembringelse av styresignalet S . Disse pulser er alltid lett å identifisere.

Hvis informasjonen i linjene i et fjernsynsbilde er inneholdt i spordelene a og b som vist på fig. 4, kan linje-synkroniseringspulsene 31 som vist på fig. 8 atskilles fra signalet fra demoduleringskretsen 27 i linjesynkroniserings-pulsseparatoren 29. I kretsen 30 .som f.eks. er en bistabil multivibrator, kan pulsene 31 omformes til et styresignal Scfor venderen 26, slik at denne koples om hver gang etter avlesningen av en fjernsynsbildelinje.

Hvis'hvert spor i informasjonsstrukturen inneholder bare en type områder , er elementet 29 en bildesynkroniserings-pulsseparator og venderen 26 koples om hver gang etter avlesning av et spor eller to fjernsynsdelbilder.

Fig. 9 viser et annet eksempel på en elektronisk krets hvor utgangssignalene fra detektorene '22 og 23 avvekslende kan summeres og subtraheres. Disse detektorer er her forbundet med en første og en andre inngang i en differensialforsterker 35. Detektoren 22 er forbundet direkte med forsterkeren, mens forbindelsen mellom detektoren 23 og differensialforsterkeren inneholder en inverter 36 og en vender 37, slik at signalet fra detektoren 23 kan tilføres differensialforsterkeren i invertert og ikke invertert form.

Den fysiske bakgrunn for oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere. Informasjonsstrukturen som omfatter til hverandre grensende spor som omfatter områder og mellomliggende områder, oppfører seg som et 'todimensjonalt avbøyningsgitter. Dette gitter deler avbøyningsstrålen i en delstråle av nulte orden, et antall delstråler av første orden og et antall delstråler av høyere orden. En del av strålingen trer inn i objektivsystemet etter refleksjonen på informasjonsstrukturen.

I planet for utgangsåpningen av objektivsystemet eller i et plan i hvilket avbildningen av utgangsåpningen dannes, skilles sentrene for delstrålene. Fig. 10 viser situasjonen i planet 21 på fig. 7.

Sirkelen 40 med sentrum 45 representerer tverrsnittet av delstrålen av nulte orden i dette plan. Sirklene 41 og 42 med sentrene 46 og 47 representerer tverrsnitt av delstråler av + 1,0 orden og -1,0 orden som er avbøyet i tangential retning. X-aksen og Y-aksen på fig. 10 svarer til tangentialretningen eller sporretningen resp. radialretningen eller en retning på tvers av sporretningen på opptegningsbæreren. Avstanden f fra sentrene 46 og 47 til Y-aksen er bestemt ved X/p, hvor p representerer den lokale romperiode av områdene i spordelen som avleses og X er bølgelengden for avlesningsstrålen.

For avlesning av informasjonen anvendes fasevaria-sjoner av delstrålene av +1,0 orden og-1 0 orden i forhold til delstrålen av nulte orden. I de skraverte områder på fig.10, overlapper delstrålene av første orden delstrålen av■■.nulte orden og interferens oppstår. Fasene for delstrålene av første orden varierer som følge av avlesningsflekkens bevegelse i tangential retning i forhold til informasjonssporet. Dette fører til styrkevariasj.oner i utgangsåpningen' eller avbildningen og kan detekteres av detektorene 22 og 23.

Når senteret for avlesningsflekken faller sammen

med senteret for et område, opptrer en viss faseforskjell ty mellom delstrålene av første orden og delstrålen av nulte orden. Denne faseforskjell kalles fasedybden for informasjonsstrukturen. Ved overgang av avlesningsflekken fra et første område til et andre område, vil fasen av delstrålen av +1,0 orden øke med 2tt. Derfor kan det sies at under en bevegelse av avlesningsflekken i tangential retning vil fasen for vedkommende delstråle i forhold til delstrålen av nulte orden endre seg med wt hvor w er en tidsfrekvens som er bestemt av romfrekvensen for områdene og av hastigheten med hvilken avlesningsflekken beveges i forhold til sporet.

Fasene 0 (+1,0) og 0 (j-1,0) for delstrålene av første orden i forhold til delstrålen av nulte orden kan uttrykkes ved:

Styrkevariasjonene som følge av interferens mellom delstrålene av første orden og delstrålene av nulte orden omformes til elektriske signaler i detektorene 22 og 23. De tids- avhengige utgangssignaler S^-^og S22fra detektorene 23 og 22 kan angis ved:

I disse uttrykk er B( ty) en faktor som er proporsjonal med dybdegeometrien i fordypningene. Det kan antas at B( ty) er null for ty = -g.

Som vist på fig. 8 blir signalene S22°S Sp^summert:<S>24<=>^22<+>^23= ^B ( ty) . cos ty. cos tot.

Signalene S22°g ^ 2~ 5 blir også subtrahert fra hverandre:

Herav fremgår at for en fasedybde ty = - n rad er amplituden av signalet S2^dvs. B( ty) .cos '- ty maksimalt og signalet S2^, dvs.

B( ty) sin.ijj, minimal. For en fasedybde 4j = 3tt M rad = B( ty) sin ty maksimal.

Fig. 11 viser variasjonen av amplituden A^, dvs.

B( ty} cos ty for signalet S^aog at amplituden A2, dvs.

B( ty) sin ty for sianglet S2^er en funksjon av fasedybden. For yj:' = Tr/2 rad er både A-^og A2lik null. A1når maksimun for

3 TT

ty =tt rad. Maksimum for A2er ved ty= -jj— rad. Ved denne fasedybde har imidlertid Ap fremdeles en vesentlig verdi. Derfor

2tt

velges 1 praksis verdien ty= ~ for den minste fasedybde.

2tt .. Amplituden A2ved fasedybden ty =^— er ikke vesentlig mindre

3tt

enn amplituden A2for fasedybden -jj—. Fasedybden A-^endrer

3 TT

seg imidlertid forholdsvis sterkt mellom fasedybdene ty= -jj—

. 2tt

ogty=—.

Når således avlesningen av signalene fra detektorene summeres, avleses fordypningene med en fasedybde på tt rad optimalt. Fordypningene med fasedybde 2 tt/3 rad, dvs. fordypninger i de tilgrensende spor kan man da praktisk talt se bort fra slik at liten krysstale opptrer. Følgelig er det klart at når signalene under avlesning fra detektorene subtraheres fra hverandre, blir fordypninger med en fasedybde på 2 tt/3 rad avlest optimalt mens fordypninger med en fasedybde på tt rad ikke gjør seg gjeldende.

- 2tt

Verdiene for fasedybdene ty = i\ rad og ty- -j— rad som

er angitt i det foregående er ikke absolutte verdier. Avvikelser

i størrelsesorden:\av + 5% fra den største fasedybde og i størrelsesorden +_ 15% for den mindre fasedybde er godtagbart. Det fremgår klart av fig. 11 at fasedybden for de dypeste spor er mere kritiske enn for de grunne spor. Helningen av A„ ved

2tt

i/j = tt rad er steilere enn helningen av A^ved \ p- -j— rad.

Hittil er bare delstråler av første orden tatt i betraktning. Det er klart at informasjonsstrukturen vil av-bøye strålingen også i høyere orden. Strålingsenergien for avbøyning i høyere orden er imidlertid så liten og avbøynings-vinklene er slike at bare en liten del av strålene av høyere orden faller innenfor åpningen av objektivsystemet 13. Innvirk-ningen av delstråler .av høyere orden kan man derfor se bort fra.

Under avlesning skal avlesningsflekken holdes nøyaktig sentrert på sporet som avleses. Por dette formål har avlesningsapparatet en finstyring for radial posisjon av av-lesningsf lekken . Som vist på fig. 7 kan speilet 12 gjøres svingbart. Svingeaksen 38 for speilet er vinkelrett på tegningens plan, slik at ved svingning av speilet 12 kan avlesningsflekken forskyves radialt. Svingningen av speilet oppnås ved hjelp av et drivelement 39 som kan ha forskjellig utforming f.eks. være en elektromagnet som vist på fig. 7 eller et piezo-elektrisk element. Drivelementet styres av en styrekrets 50 hvis inngang tilføres et radialfeilsignal S , dvs. et signal som gir en indikasjon av avvikelsen fra posisjonen av avles-ningsf lekken i forhold til midten av sporet.

For frembringelse av signalet S^ kan det anvendes forskjellige metoder. Som f.eks. beskrevet i norsk patentsøknad nr. 1898/73 blir to servoflekker projisert på informasjonsstrukturen i tillegg til avlesningsflekken. Disse servoflekker er anordnet slik i forhold til hverandre at når senteret for avlesningsflekken nøyaktig faller sammen med midten av sporet som avleses, vil sentrene for servoflekkene befinne seg på de to kanter av sporet. For hver servoflekk er det anordnet en separat detektor. Differanssignalet fra disse detektorer bestemmer størrelsen og retningen av den radiale posisjonsfeil for avlesningsflekken.

På fig. 12 representerer den opptrukne linje variasjonen av signalet S^som funksjon av den radiale posisjon r for avlesningsflekkenji foreliggende tilfelle er det bare vist dype spor, dvs. spor med stor fasedybde. Når avlesningsflekken befinner seg nøyaktig over et dypt spor, dvs. i posi-sjonene r0, 2rQosv. er signalet Sr null. Servisystemet for å følge er konstruert slik at for en negativ verdi av S^ er svingningen av speilet 12 på fig. 17 mot urviseren, slik at sentrum av avlesningsflekken befinner seg nøyaktig i midten av det dype spor 2. I tilfelle av en positiv verdi av S^ vil speilet 12 bli svinget med urviseren. Punktene D på fig. 12 er de stabile punkter for servosystemet. • På en opptegningsbærer ifølge oppfinnelsen er det videre anordnet grunne spor 2' mellom de dype spor 2. Punktet E på kurven S^ svarer til senteret av sporet 2' som er et ustabilt punkt. Hvis avlesningsflekken befant seg noe til høyre for sentrum av sporet 2', dvs. hvis Sp er positiv, vil speilet 12 svinge med urviseren og avlesningsflekken vil beveges videre mot høyre. Hvis på samme måte avvikelsen er til-venstre for posisjonen av avlesningsflekken, vil denne beveges ytterligere mot venstre. Uten ytterligere trinn vil avlesningsflekken ikke forbli i et grunt spor 2', men avlesningsflekken vil alltid rettes mot et dypere spor.

Por avlesning av et grunnere spor eller spordel, blir signalet S^ i samsvar med oppfinnelsen invertert før det tilføres styrekretsen 50. Det inverterte signal S^ er representert ved den strekede kurve på fig. 12. Punktet E på kurven S svarer til midten av sporet 2' som er et stabilt punkt og punktet D på denne kurve er de ustabile punkter.

Ved apparatet på fig. 7 anvendes en kombinasjon av inverteren.: . 51 og en vender 52. Som følge herav kan signalet S^tilføres styrekretsen 50 i invertert eller ikke invertert form. Venderen 52 styres av signalet SQ synkront med venderen 26 på fig. 8. Under avlesningen av et dypt spor blir signalet S^ikke invertert og under avlesningen av et grunt spor blir signalet invertert. Under avlesning av et spor 2 vil den sterkt opptrukne del av kurven S^ anvendes og for avlesning av sporet 2' vil den sterkt opptrukne del av den strekede kurve §r anvendes.

Et radialfeilsignal kan også frembringes under avlesningen ved radial bevegelse av avlesningsflekken og sporet som avleses periodisk i forhold til hverandre med en liten amplitude på f..eks. 0,1 ganger sporbredden og med en forholdsvis lav frekvens på f.eks. 30 kHz. Signalet som tilføres informasjonsdetektorene omfatter da en ekstra komponent hvis frekvens og fase er bestemmende for radialposisjonen av avles-ningsf lekken . Den innbyrdes bevegelse mellom avlesningsflékken og sporet kan oppnås ved å bevege avlesningsstrålen periodisk i radial retning. Alternativt kan informasjonssporene ha form av bølgeformede spor som angitt i norsk patentsøknad nr. 7^3710. Et posisjonsfeilsignal som frembringes på denne måte må også inverteres når et grunt spor avleses.

Sluttelig kan også et radialfeilsignal frembringes ved hjelp av to detektorer som er anordnet i planet 21 på hver sin side av en linje som er parallell med sporretningen slik som beskrevet f.eks. i tysk patentsøknad nr. 2.342.906.

Ved å subtrahere utgangssignalene fra detektorene oppnås et radialfeilsignal S . En radial symmetri av strålings-fordelingen i åpningen bestemmes. I et dypt spor, dvs. med en fasedybde tt for fordypningene oppnås en symmetrisk variasjon over lysåpningen. Denne metode er bare anvendbar for å bestemme posisjonsfeil av avlesningsflekken i forhold til et grunt spor. Signalet S rsom frembringes på denne måte varierer i samsvar med den opptrukne kurve på fig. 12, men med posisjoner for det dype spor 2 og grunne spor 2' ved ombytting.

Servosystemet er innrettet til å følge et grunt spor. Når et dypt spor følges, må signalet S^ inverteres. Dette betyr at under avlesning av et dypt spor, følges i virkeligheten en linje midt mellom to grunne spor.

Detektorene 22 og 23 på fig. 10 for avlesning av informasjonen og således for frembringelse av radialfeilsig-nalet kan kombineres i form av fire detektorer som er anordnet i fire forskjellige kvadranter av systemet X-Y. For avlesning av informasjonen i signaler fra detektorene i den første og fjerde kvadrant, summeres likevel som signalene fra detektorene i første og tredje kvadrant. Signalsummene som oppnås på

denne måte blir enten summert eller subtrahert fra hverandre som beskrevet ovenfor. For frembringelse av radialfeilsignalene blir signalene fra detektorene i første og annen kvadrant først

summert og signalene fra detektorene i tredje og fjerde kvadrant summert. Signalsummene som oppnås på denne måte subtraheres fra hverandre for å oppnå signalet S .

Oppfinnelsen er beskrevet på basis av en reflekterende opptegningsbærer. Alternativt er det naturligvis mulig å anvende oppfinnelsen i forbindelse med en opptegningsbærer med en fasestruktur som avleses i overgangen. Hvis fase-strukturen omfatter fordypninger eller forhøyninger, må disse være dypere eller høyere enn fordypningene eller forhøyningene på den reflekterende opptegningsbærer.

Oppfinnelsen kan videre også anvendes ved en opptegningsbærer i form av bånd. I det tilfellet må uttrykket radial retning som er anvendt ovenfor leses som en retning vinkelrett på sporretningen.

Claims (7)

1. Opptegningsbærer med informasjon i en optisk avlesbar struktur bestående av sporvis anordnede områder som veksler med mellomliggende områder, hvilke områder har forskjellig innvirkning på en avlesningstråle sammenlignet med de mellomliggende områder, og mellomrom mellom sporene,karakterisert vedat til hverandre grensende inormasjons-spor skiller seg fra hverandre ved at de omfatter områder med en dybde :'av en første fase resp. av en andre fase.

2. Opptegningsbærer ifølge krav 1,karakterisert vedat dybden av den første fase er tilnærmet tt 2tt rad og den andre fase tilnærmet - y- rad.

3. Opptegningsbærer ifølge krav 2, med reflekterende informasjonsstruktur,karakterisert vedat områdene med dybde av den første fase består av fordypninger med geometrisk dybde på tilnærmet 1/4 X, og dybden av den andre fase er tilnærmet 1/8 X, hvor X er avlesningsstrålens bølge-lengde .

4. Opptegningsbærer ifølge krav 1 eller 33karakterisert vedat etter hverandre følgende spordeler i et spor avviker fra hverandre ved at de omfatter områder med dybde av en første fase og områder med dybde av en andre fase.

5. Opptegningsbærer ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat i tillegg til et informasjonssignal er det opptegnet et pilotsignal som markerer overgang mellom områder med en dybde av den første fase og områder med dybde av den andre fase, og omvendt.

6. Apparat for avlesning av en opptegningsbærer ifølge krav 1, omfattende en strålingskilde som leverer en avlesningsstråle, et objektivsystem for fokusering av avlesningstrålen på en avlesningsflekk på informasjonssjiktet på opptegningsbæreren, og et strålingsfølsomt detekteringssystem for omforming av avlesningsstrålen som er modulert av informasjonsstrukturen, til et elektrisk signal,karakterisert vedat detekteringssystemet omfatter to strålingsfølsomme detektorer som er anordnet lengst fra informasjonsstrukturen på hver sin side av en linje på tvers av sporretningen, at utgangen fra detektorene er forbundet med hver sin inngang i en 'første elektronisk krets i hvilken detektorsignalene summeres i et første tidsintervall og subtraheres i et andre tidsintervall, og at utgangen fra denne krets er forbundet med inngangen i en andre elektronisk krets i hvilken et koplingssignal utledes fra signalet som avleses fra opptegningsbæreren,' hvilket koplingssignal tilføres en styreinngang i den første elektroniske krets og bestemmer det nevnte tidsintervall.

7. Apparat ifølge krav 6, omfattende et servosystem for å holde avlesningsflekken i midten av informasjonssporet, hvilket servosystem omfatter et strålingsfølsomt detekteringssystem for å frembringe et posisjonsfeilsignal, en styrekrets for omforming av signalet til et styresignal for en betjeningsinnretning ved hjelp av hvilken avlesningsflekkens radiale posisjon kan endres,karakterisert vedat det mellom detekteringssystemet og styrekretsen er anordnet et koppelbart invertertrinn hvis styreinngang er forbundet med utgangen fra den andre elektroniske krets hvor koplingssignalet opptrer.