Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do od¬ czytu optycznie odczytywalnej odbijajacej struk¬ tury informacyjnej nosnika zapisu, zaopatrzonego w strukture informacyjna uksztaltowana sciezko- wo, które to urzadzenie zawiera zródlo promienio¬ wania, dostarczajace wiazke czytajaca, uklad obie¬ ktywowy przekazujacy wiazke czytajaca poprzez, nosnik zapisu do ukladu detekcji czulego na pro¬ mieniowanie, przy czym detektor obejmuje cztery pod-detektory do okreslenia odchylen miedzy po¬ zadana, a rzeczywista pozycja plaszczyzny ognisko¬ wania ukladu obiektywowego.Urzadzenie do optycznego odczytywania uksztal- townej sciezkowo struktury informacyjnej jest opi¬ sane w publikacji „Philips Technical Review 33 Nr 7 strony 186 —189". Opisane urzadzenie jest uzywane do odczytywania nosnika zapisu, na któ¬ rym- zgromadzony jest program telewizji koloro¬ wej.Struktura informacyjna jest struktura fazowa i sklada sie z duzej ilosci obszarów wystepujacych na przemian z obszarami posrednimi, które upo¬ rzadkowane sa w spiralne sciezki, które to obsza¬ ry i obszary posrednie sa usytuowane na róznych poziomach nosnika zapisu. Informacja jest zawar¬ ta w dlugosciach obszarów i dlugosciach obszarów posrednich.Aby zapewnic odpowiednio dlugi czas odtwarza¬ nia, szczególy struktury informacyjnej musza byc bardzo male, biorac pod uwage ograniczone wy- 10 15 20 25 miary nosnika zapisu. Na przyklad, jesli jest prze¬ chowywany 30 minutowy program, telewizyjny na jednej stronie nosnika zapisu w ksztalcie dysku, w pierscieniowym obszarze; przy ukladzie cylin¬ drycznych soczewek o zewnetrznym promieniu o dlugosci w przyblizeniu 15 cm i wewnetrznym promieniu o dlugosci w przyblizeniu 8 cm, szero¬ kosc sciezki wynosi w przyblizeniu 0,8 |im, a sred¬ nia dlugosc obszarów i obszarów posrednich wy¬ nosi w przyblizeniu 1 [im.Aby umozliwic odczytywanie tych malych de¬ tali, nalezy uzyc system obiektywowy o bardzo duzym otworze wzglednym. Jednakze glebia os¬ trosci takiego systemu obiektywowego jest mala.Ponadto system obiektywowy powinien byc zaw¬ sze ostro zogniskowany na plaszczyznie struktury informacyjnej. Poniewaz w urzadzeniu odczytu¬ jacym odleglosc miedzy plaszczyzna struktury in¬ formacyjnej a systemem obiektywowym .moze ule¬ gac zmianie, nalezy zabezpieczyc, aby wspomniane zmiany byly wykrywane i aby ogniskowanie bylo odpowiednio korygowane.W publikacji zgloszenia RFN nr 2.501.124 poda¬ no, ze przy odczycie nosnika zapisu wykrywa sie bledy ogniskowania za pomoca cylindrycznych so¬ czewek i detektora, umieszczonego miedzy dwoma liniami ogniskowymi cylindrycznych soczewek. Je¬ zeli polozenie plaszczyzny struktury informacyj¬ nej ulega zmianie, ksztalt obrazu na detektorze zmienia sie. Ta zmiana w ksztalcie moze byc wy- 107 461107 461 kryta, poniewaz detektor zawiera cztery pod-de- tektory.Ponadto, plamka czytajaca, która jest uformo¬ wana na plaszczyznie struktury informacyjnej przez uklad obiektywowy, powinna pozostawac ' zawsze scentrowana na odcinku sciezki, która jest czytana, poniewaz w przeciwnym razie wystepuje ryzyko zmniejszenia glebokosci modulacji sygnalu odczytu oraz wystapienie przeników pomiedzy sa¬ siednimi odcinkami sciezki. Centrowanie plamki czytajacej wzgledem odcinka sciezki oznacza, ze srodek plamki czytajacej powinien pokrywac sie ze srodkiem odcinka sciezki- W przypadku nie scentrowanej plamki czytajacej srodki nie beda sie pokrywaly. Dlatego wiec, urzadzenie do od¬ czytu zawiera równiez srodki do wykrywania war¬ tosci i kierunku bledu centrowania plamki czyta¬ jacej wzgledem odcinka sciezki, tak ze pozycja plamki czytajacej moze byc korygowana.Jak podano we wspomnianej publikacji, bledy centrowania mozna wykrywac przy pomocy dwóch dodatkowych plamek promieniowania i dwóch do¬ datkowych czulych na promieniowanie detektorów, sprzezonych z nimi przez uklad obiektywowy. Po¬ nadto znane jest równiez Wykrywanie bledów og¬ niskowania przy pomocy dodatkowej wiazki, któ¬ ra przez uklad obiektywowy przechodzi skosnie i która po odbiciu od nosnika zapisu pada na dwa dodatkowe detektory.Celem 'wynalazku jest opracowanie urzadzenia czytajacego wyposazonego w cylindryczna soczew¬ ke i detektor zlozony, w którym zarówno bledy ogniskowania jak i bledy centrowania sa wykry¬ wane bez stosowania pomocniczych wiazek i przy minimalnej ilosci elementów.Urzadzenie wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze osie cylindrycznych soczewek sa rów¬ nolegle do skutecznego kierunku sciezki. Ponadto w plaszczyznie, w której wyjsciowa zrenica ukla¬ du obiektywowego jest obrazowana przez cylin¬ dryczne soczewki, sa umieszczone dwa dodatkowe detektory do okreslenia pozycji wiazki czytajacej wzgledem odczytywanej sciezki.' Dodatkowe dete¬ ktory, patrzac w kierunku prostopadlym do sku¬ tecznego kierunku sciezki, sa umieszczone po róz¬ nych stronach detektora zlozonego.Rozwiazanie wedlug wynalazku opiera sie na fakcie, ze przez odpowiedni uklad i odpowiedni wybór wlasciwosci cylindrycznej, soczewki, która jest glównie stosowana aby umozliwic detekcje bledów ogniskowania za pomoca detektora zlozo¬ nego, osiaga sie, ze wyjsciowa zrenica ukladu obie¬ ktywowego jest obrazowana w plaszczyznie dete¬ ktora zlozonego przez cylindryczna soczewke. W rezultacie detektory do wykrywania bledów cen¬ trowania moga równiez byc umieszczone we wspo¬ mnianej plaszczyznie.„Skuteczny kierunek sciezki" oznacza kierunek obrazu odcinka sciezki na plaszczyznie ukladu de¬ tekcyjnego, albo odpowiednio na powierzchni cy¬ lindrycznej soczewki.Urzadzenie wedlug wynalazku jest blizej objas¬ nione w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie odczytujace, fig- 2a — obraz plamki czytajacej przy prawidlo¬ wej odleglosci miedzy ukladem obiektywowym i nosnikiem, fig. 2b — obraz plamki czytajacej przy za duzej odleglosci miedzy ukladem obiektywowym i nosnikiem zapisu, fig. 2c — obraz plamki czyta- 5 jacej przy zbyt malej odleglosci miedzy ukladem obiektywowym i nosnikiem zapisu, fig. 3 — przed¬ stawia uklad detekcyjny zastosowany w urzadze¬ niu, fig- 4 ilustruje zasade wykrywania bledu og¬ niskowania i bledu centrowania, a fig. 5 przedsta- 10 wia polozenia przekrojów poprzecznych wiazek ze¬ rowego i pierwszego rzedu w plaszczyznie detek¬ tora zlozonego.Fig. 1 rysunku przedstawia urzadzenie z nosni¬ kiem zapisu 1 o ksztalcie dysku, w przekroju po- 15 przecznym. Struktura informacyjna jest struktura fazowa i zawiera duza ilosc koncentrycznych lub prawie — koncentrycznych sciezek 2, które to sciez¬ ki skladaja sie z kolejno po sobie wystepujacych obszarów i obszarów posrednich (nie pokazanych). -20 Obszary te moga byc na przyklad umieszczone na innym poziomie w nosniku zapisu niz obszary po¬ srednie. Informacja moze byc na przyklad prog¬ ram telewizji kolorowej, ale moze nia byc równiez inna informacja, jak na przyklad mnóstwo nie- 25 zaleznych od siebie obrazów, albo informacji cyf¬ rowych.Nosnik zapisu jest oswietlony przez wiazke czy¬ tajaca 3, która uzyskuje sie ze zródla laserowego 4, na przyklad lasera z fala ciagla. Uk;lad obiek- 30 tywowy, który w celu uproszczenia jest przedsta¬ wiony jako pojedyncza soczewka.5, ogniskuje wia¬ zke czytajaca na powierzchni sciezki 2. Pomocni¬ cza soczewka 6 jest wlaczona w celu zabezpiecze¬ nia, aby zrenica ukladu obiektywowego byla wy- 35 pelniona, tak ze plamka czytajaca 7 posiada mi¬ nimalne wymiary. Wiazka czytajaca jest odbijana przez nosnik zapisu i przez to modulowana zgod¬ nie z informacja zgromadzona w. odczytywanym odcinku sciezki. 4ft Dla oddzielenia zewnetrznej (niemodulowanej) od odbitej (modulowanej) wiazki czytajacej, tor promieniowania prowadzi przez separator wiazek, 8 na przyklad w postaci pólprzezroczystego zwier¬ ciadla. Separator wiazek 8 kieruje modulowana 45 wiazke czytajaca w kierunku czulego na promie¬ niowanie ukladu detekcyjnego 9. Wspomniany uk¬ lad detekcyjny jest dolaczony do elektrycznego obwodu 10, z którego pochodza wysoko-czestotli- wosciowy sygnal informacyjny Si, nisko-czestotliwo- 59 sciowy sygnal ogniskowania S/ oraz nisko-czesto- tliwosciowy sygnal centrowania Sr.Aby umozliwic wykrywanie bledów ogniskowa- < nia, w torze promieniowania poza separatorem wiazek 8 znajduje sie cylindryczna soczewka 11- 55 Uklad optyczny skladajacy sie z ukladu obiekty¬ wowego 5 i cylindrycznej soczewki 11 jest ukla¬ dem optycznym z efektem astygmatyzmu. Uklad astygmatyczny nie posiada jednego punktu ogni¬ skowego, ale dwie linie ogniskowe, które patrzac ?° osiowo, zajmuja rózne polozenia i sa wzgledem siebie prostopadle. W ten sposób uklad obiekty¬ wowy i cylindryczna soczewka lacza dwie linie ogniskowe 12 i 13 z plamka czytajaca 7.Na fig. 1 linia 13 jest prostopadla do plaszczyzny 65 rysunku. Czuly. na promieniowanie uklad detek-107 461 6 cyjny jest umieszczony w plaszczyznie 14, która lezy miedzy liniami 12 i 13, korzystnie tam gdzie calkowity obszar obrazu plamki* czytajacej 7 jest najmniejszy Ksztalt wspomnianego obrazu jest okreslony przez stopien zogniskowania wiazki czy- s tajacej na powierzchni .struktury informacyjnej.Fig. 2a przedstawia ksztalt obrazu V plamki czy¬ tajacej 7 w przypadku, gdy uklad obiektywowy i powierzchnia sciezek znajduja sie w prawidlowej odleglosci. Na fig. 2a, 2b, i 2c kierunek x odpo- ia wiada skutecznemu kierunkowi sciezki, a kieru¬ nek y jest kierunkiem prostopadlym do. plaszczy¬ zny rysunku z fig- 1. Jesli odleglosc miedzy powie¬ rzchnia sciezek, a ukladem obiektywowym Jest 2byt duza, linie 12 i 13 sa usytuowane blizej so- 15 czewki 11. W ten sposób linia 12 jest przesunieta w kierunku plaszczyzny 14, a linia 13 jest odsu¬ nieta od plaszczyzny 14, tak ze obraz V ma ksztalt jak pokazano na fig# 2b. Jesli odleglosc miedzy uk¬ ladem obiektywowym i powierzchnia sciezek jest 20 zbyt mala, linie 12 i 13 sa dodatkwo. oddalone od soczewki 11, i w tym przypadku ksztalt obrazu V jest jak przedstawiono na fig. 2c Aby umozliwic okreslenie ksztaltu obrazu V a w ten sposób stopien ogniskowania, uklad detek- 25 cyjny zawiera zlozony detektor 20 jak przedsta¬ wia fig. 3 rysunku. Wspomniany detektor jest tak zwana kwadrantowa komórka, która n sklada sie z czterech fotodiod A, B, C i D, któ¬ rych linie ograniczajace tworza katy 45° ze sku- 30 tecznym kierunkiem sciezki. Jesli sygnaly dostar¬ czane przez fotodiody sa Sa, Sb i Sc, Sd to syg¬ nal ogniskowania bedzie S* = (SA + SB) — (Sc+Sd).Oczywistym jest, ze jesli uklad obiektywowy i powierzchnia sciezek sa w prawidlowej wzgledem ^ siebie odleglosci (sytuacja z fig. 2a), to sygnal (Sa f Sb ) jest równy sygnalowi (Sc + SD). DJa sytuacji z fig. 2b sygnal' (Sa + Sb) jest wiekszy niz sygnal (Sc + SD), a dla sytuacji z fig. 2c sygnal (SA + SB) jest mniejszy niz sygnal Z nisko czestotliwosciowych sygnalów fotodiod A, B, C i D uzyskuje sie .sygnal regulacyjny na drodze elektronicznej w znany sposób, a przy po¬ mocy tego sygnalu koryguje sie ogniskowanie, na przyklad przez przemieszczenie ukladu obiektywo¬ wego.Poniewaz zmiany ogniskowania maja niska cze¬ stotliwosc wzgledem czestotliwosci, z która szcze¬ góly informacji przechodza przez przekrój poprze¬ czny wiazki, wiec detektor moze sluzyc jednoczes¬ nie do odczytu informacji z nosnika zapisu. Sy¬ gnal informacji si stanowi sume; sygnalów si = SA + SB + SC + sd. Sygnal Si na przyklad przyj¬ muje wartosc maksymalna albo minimalna,v kiedy plamka czytajaca 7 jest rzutowana odpowiednio na obszar posredni, albo na obszar- W celu uzyskania detekcji centrowania plamki czytajacej 7 wzgledem sciezki, wykorzystuje sie dyfrakcje wiazki czytajacej na sciezkach struktu¬ ry informacyjnej Sasiednie odcinki sciezki- struk¬ tury informacyjnej stanowia siatke dyfrakcyjna (4esli sa oswietlone plamka promieniowania o wie¬ kszych rozmiarach niz szerokosc sciezek), która rozdziela padajace promieniowanie na wiazke bo ze¬ rowego rzedu, dwie wiazki b+i i b-i pierwszego rzedu oraz wiele wiazek wyzszego rzedu. 45 50 55 00 Jesli otwór wzgledny ukladu obiektywowego' jest wystarczajaco duzy, wszystkie rzedy razem wziete dostarczaja dokladny obraz siatki dyfrak¬ cyjnej w plaszczyznie obrazowej ukladu obiekty¬ wowego. Na wspomnianej plaszczyznie obrazowej poszczególne rzedy nie moga byc wyróznione. Je¬ dnakze w plaszczyznie zewnetrznej zrenicy u- kladu obiektywowego, rzedy sa bardziej lub mniej oddzielone.Kolo 30 z fig. 4 odpowiada zrenicy wyjsciowej, a w ten sposób poprzecznemu przekrojowi wiazki *»0. Kola 31 i 32 odpowiadaja przekrojom poprze¬ cznym wiazek b-i i b+i w polozeniu zewnet¬ rznej zrenicy. Strzalka 36 wskazuje skuteczny kie¬ runek sciezki. Odleglosc miedzy srodkiem 33 ko¬ la 30 a srodkami 34 i 35 kól 31 i 32, sa okreslone przez dlugosc fali stosowanego promieniowania oraz okres p sturuktury sciezkowej. Poprzeczny do kierunku sciezkowego nie pokazany kat a mie¬ dzy promieniami glównymi wiazek pierwszego rze¬ du b-i i b+i, a glównym promieniowaniem wia¬ zki zerowego rzedu jest okreslony r3rzez sin ot—X/p* Przez wybór odpowiedniej dlugosci fali X, okresu p oraz wielkosci otworu wzglednego ukladu obie- '* ktywowego zabezpiecza sie, ze tylko czesci wia¬ zek pierwszego rzedu, prikazane jako zakreskowa- ne na fig. 4, sa przesylane przez uklad obiekty¬ wowy. W obszarach (a i b na fig- 4) zachodzenia na siebie wiazek b-i i bo oraz wiazek b+i i bQ wystepuje zjawisko interferencji.Struktura informacyjna jest struktura fazowa i zawiera obszary w postaci wglebien wycisnietych w powierzchni nosnika zapisu, co powoduje stala róznice fazowa miedzy wiazka zerowego rzedu, a wiazka pierwszego rzedu, kiedy plamka czytaja¬ ca jest prawidlowo scentrowana na sciezce. Wspo¬ mniana róznica fazowa jest okreslona przez gle¬ bokosc wglebien oraz geometrie struktury wgle¬ bien. Jecli plamka czytajaca przesuwa sie poprze¬ cznie wzgledem kierunku sciezkowego, zaleznosc fazowa miedzy wiazka bo a wiazkami b-i i b+i bedzie sie zmieniac, a w ten sposób równiez nate¬ zenie promieniowania w zakreskowanych obsza¬ rach a i b z fig. 4.Z teorii dyfrakcji plaszczyzn fazowych wiado¬ mo, ze zmiana natezenia w obszarze a jest wów¬ czas w przeciwnej fazie, niz zmiana natezenia w obszarze b. Kiedy plamka czytajaca jest przesu¬ nieta z wlasciwego polozenia w kierunku poprze¬ cznym do kierunku sciezkowego natezenia w ob¬ szarze a obedzie na przyklad sie zmniejszac, pod¬ czas gdy natezenie w obszarze b wzrasta. W przy¬ padku przesuniecia plamki czytajacej w przeciw¬ nym kierunku, natezenie w obszarze a wzrasta, a w obszarze b zmniejsza sie. Przez rozmieszczenie dwóch detektorów 21 i 22 (fig. 4) w obszarach a i b i porównanie sygnalów wyjsciowych detekto¬ rów, blad centrowania zostaje wykryty, a otrzy¬ many sygnal bledu pozwala na korygowanie po¬ lozenia plamki czytajacej w znany sposcb.,.Dla opisanego sposobu wykrywania bledu cen¬ trowania jest niezbedne, aby detektory byly roz¬ mieszczone w zrenicy wyjsciowej ukladu obiekty¬ wowego, albo w innej plaszczyznie, w ktcrej róz¬ ne rzedy sa wystarczajaco odseparowane, to jest107 461 8 w tak zwanym „dalekim polu". Jednakze, dla uprzednio opisanej metody wykrywania bledów ogniskowania detektor powinien byc umieszczony w plaszczyznie, w której ostry albo rzeczywiscie ostry obraz plamki czytajacej jest uformowany. 5 Natomiast, z rozwiazaniem wedlug wynalazku metody wykrywania bledu ogniskowania i bledu centrowania moga byc polaczone w jednym przy¬ rzadzie do odczytu- W tym cyklu cylindryczna so¬ czewka 11-jest tak zorientowana, ze jej os cylin- 10 dryczna jest równolegla do skutecznego kierun¬ ku sciezki. W ten sposób, na fig. 1 wspomniana os jest prostopadla do plaszczyzny rysunku- Cy¬ lindryczna soczewka jest umieszczona w takim osiowym polozeniu, a jej wlasciwosci sa wybrane 15 tak, ze soczewka obrazuje zrenice wyjsciowa u- kladu obiektywowego w plaszczyznie 14, w której umieszczony jest zlozony detektor.Fig. 1 przedstawia, w sposób przykladowy, li- 20 nia kropkowana, jak Jest uformowany obraz p' punktu srodkowego p zrenicy wyjsciowej. Nalezy zauwazyc, ze tylko to jest istotne, ze obszary po¬ krywania a i b sa obrazowane w plaszczyznie 14.Soczewka cylindryczna powinna miec dzialanie soczewkowe w kierunku poprzecznym do skutecz- 25 nego kierunku sciezki (kierunek 36 na fig. 4), i dlatego os cylindrycznej soczewki musi byc rów¬ nolegla do skutecznego kierunku sciezki. Jesli ob¬ szary zachodzace na siebe a i b sa zobrazowane w plaszczyznie 14 przez cylindryczna soczewke, 3 dwa detektory 21 i 22 do wykrywania bledu cen¬ trowania moga równiez byc umieszczone we ws¬ pomnianej plaszczyznie. Dodatkowe detektory sa rozmieszczone po dwóch stronach zlozonego de¬ tektora 20, Na fig. 5 rysunku sa pokazane poloze¬ nia przekrojów poprzecznych wiazek bo, b-i i b+i w plaszczyznie 14.Zaleta rozwiazania wedlug wynalazku jest to, ze przez wlasciwy dobór parametrów jednego ele¬ mentu, mianowicie cylindrycznej soczewki, która 40 jest konieczna aby umozliwic wykrywanie bledu ogniskowania, mozliwe jest równiez wykrywanie bledów centrowania, tylko konieczne sa dwa do¬ datkowe, detektory. Jesli detektory bledu centro¬ wania sa rozmieszczone w tej samej plaszczyznie 45 co zlozony detektor, to wspomniane detektory mo¬ ga stanowic jeden zintegrowany detektor, tak ze w czasie montowania urzadzenia do odczytu, nie betzie problemów z ustawieniem detektorów w je¬ dnej linii- Polozenie i zdolnosc cylindrycznej soczewki za¬ leza od innych parametrów optycznego urzadze¬ nia do odczytu i dlatego nie moga byc dalej spre¬ cyzowane zwyklymi okresleniami. Aby jednak przedstawic wzajemne zaleznosci parametrów, po¬ dano kilka wartosci odnosnie praktycznej wersji przykladu wykonania urzadzenia wedlug wyna¬ lazku. Odleglosc miedzy wyjsciowa zrenica ukla- do obiektywowego a linia 12 wynoni 160 .mm, od¬ leglosc miedzy -cylindryczna soczewka i linia 12 wynosi 40 mm, podczas gdy odleglosc miedzy li¬ niami 11 i 13 wynosi 29,1 mm, a odleglosc miedzy plaszczyzna 14 a linia 12 wynosi 22,9 mm. Uklad obietywowy posiada otwór wzgledny o liczbie 0.45, a powiekszenie wynosi 20 razy. Dlugosc ognisko¬ wa cylindrycznej soczewki wynosi 15 mm. Sred¬ nica zrenicy wyjsciowej wynosi 7,5 mm. Srednica obrazu zrenicy (02 na. fig. 5) wynosi 0.68 mm, a srednica obrazu plamki czytajacej (0i na fg. 5) wynosi 0.51 mm.Zastrzezenie patentowe Urzadzenie do odczytu optycznie odczytywalnej odbijajacej promieniowanie struktury informacyj¬ nej nosnika zapisu, zawierajacego informacje w sciezkowej strukturze informacyjnej, które to urzadzenie zawiera zródlo promieniowania dostar¬ czajace wiazke czytajaca, uklad obiektywowy prze¬ kazujacy wiazke czytajaca poprzez nosnik zapisu do ukladu detekcji czulego na promieniowanie oraz uklad cylindrycznej soczewki i zlozonego de¬ tektora zawierajacego cztery pod-detektory, do okreslenia odchylen miedzy pozadanym a rzeczy¬ wistym polozeniem plaszczyzny ogniskowania uk¬ ladu obiektywowego, znamienne tym, ze os cylin¬ drycznej soczewki 11 jest równolegla do skutecz¬ nego kierunku sciezki (2), przy czym w plaszczy¬ znie, w ktcrej zrenica wyjsciowa ukladu obiekty¬ wowego jest zobrazowana przez cylindryczna so¬ czewke (11) sa umieszczone dwa detektory (21, 22) do okreslania polozenia wiazkr czytajacej (3) wz¬ gledem czytanej sciezki, (2) a dodatkowe detekto¬ ry (21, 22) sa rozmieszczone po róznych stronach zlozonego detektora (20) patrzac w kierunku pro¬ stopadlym do skutecznego kierunku sciezki (2)»107 461 O" 1 l.?' Fig. 2a Fig.2b Fig.2c 21107 461 Fig.4 Fig.5 LZGraf. Tomaszów Lub. zam. — 2816 Cena 45 zl PL