SE435980B - Opto-elektronisk fokuseringsfeldetekteringsanordning - Google Patents

Description

'zàozzoe-s För optiska system i vilka mycket små informationsdetaljer skall avbildas och som arbetar med ett stort numeriskt bländartal är skärpedjupet eller fokuseringsdju- pet litet. För denna typ av avbildningssystem som t.ex. användes i mikroskop eller i apparater för avläsning av en optisk informationsstruktur med mycket små detaljer eller i apparater för inskrivning av infonnation på en uppteckningsbärare är det av vikt att en avvikelse mellan det verkliga och det önskade fokuseringsplanet kan av- kännas, för att möjliggöra att fokuseringen korrigeras som följd härav.

Såsom är allmänt bekant kan en uppteckningsbärare som är läsbar med hjälp av optisk strålning användas såsom ett medium för överföring av information, såsom t.ex.

A ett televisionsprogram eller ett ljudprogram. Informationsstrukturen omfattar därvid spårvis anordnade ytor som omväxlar med mellanrum, varvid ytorna har en annorlunda inverkan på lässtrålknippet än mellanrummen. Informationen ligger t.ex. i ytornas spatiella frekvens och eventuell* i ytornas längd.

För uppnående av en tillräckligt lång speltid hos en sådan uppteckningsbärare måste ytorna och mellanrummen ha mycket små dimensioner, t.ex. en bredd av 0,5 /um och en medellängd av 0,5 /um. Med en period tvärs mot spåren av 1,7 /um kan en rund skivformad uppteckningsbärare därvid lagra ett televisionsprogram på ungefär 30 min. inom en ringformig yta med en innerradie av ungefär 6,5 cm och en ytterradie av ungefär 14 cm. För att göra det möjligt att läsa de små informationsdetaljerna sepa- rat måste infonnationsstrukturen avsökas med en mycket liten strålningsfläck, t.ex. med en diameter av storleksordningen 1 /um. Om lässtrålknippet är ett laserstrål- knippe med en Gaussisk intensitetsfördelning skall med diametern förstås avståndet mellan de punkter där intensiteten är e'2 gånger intensiteten i strålningsfläckens centrum. För att göra det möjligt att alstra en så liten strålningsfläck skall strål- knippets våglängd (;\) och läsobjektivets numeriska bländarpar (N.A.) väljas på unge- fär samma sätt. Detta beror på att läsfläckens diameter är proportionell mot/\/N.A. å Vanligen valda praktiska värden är Ä = 0,6328 /um och N.A: = 0,45.

Ett objektivsystem med en sådan numerisk bländare har ett litet fokuseringsdjup eller skärpedjup, t.ex. av storleksordningen 1 /um. För att möjliggöra att infonna- tionsstrukturen avläses korrekt måste objektivsystemet alltid hållas skarpt fokuserat på ytan av. informationsstrukturen. Då avståndet i avläsningsapparaten mellan objek- tivsystem och ytan av infonnationsstrukturen kan variera av olika skäl, t.ex. emedan uppteckningsbäraren inte är exakt plan eller till följd av vibrationer i lässystmets element måste åtgärder vara vidtagna för att möjliggöra att sådana variationer avkän- nes och att fokuseringen korrigeras som resultat härav.

Då de små informationsdetaljerna upptecknas på en uppteckningsbärare skall upp- teckningsstrålknippet också hållas fokuserat till en liten strålningsfläck på '?903206-6 skiktet som skall upptecknas, så att nämnda åtgärder måste också vidtagas i detta fall.

För att avkänna fokuseringsfe? kan den i inledningen nämnda fokuseringsfeldetek- teringsanordningen användas. I denna anordning blir emllertid det strålningskänsliga detektorsystemets läge relativt strålknippets axel mycket kritiskt. En liten för- skjutning av detektorsystemet tvärs mot strålknippet ger upphov till en variation i strålningsfördelningen över detektorerna i detektorsystemet, vilken variation tolkas såsom ett fokuseringsfel. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en fokuseringsdetekte- ringsanordning san i synnerhet är inrättad för användning i en läsapparat eller i en uppteckningsapparat, i vilken anordning inverkan av ett lägesfel hos detektorsystemet på fokuseringsfelsignalen är väsentligt reducerad. Anordningen enligt uppfinningen kännetecknas för detta ändamål därav att detektorerna är belägna i.ett plan i vilket det reflekterade strålknippet är fokuserat om den nämnda avvikelsen är noll, att var- je detektor har fonnen av ett galler eller gitter och innefattar minst tre strål- ningskänsliga remsor, att nämnda elektroniska krets vidare avleder en positionsfel- signal ur detektorsignalerna och att varje detektor är ansluten till en separat ut- väljningsanordning som effektivt delar upp detektorn i två detektorsektioner, varvid gränslinjen mellan detektorsektionerna är inställbar i beroende av positionsfelsigna- len som tillföres en styringång pâ utväljningskretsen.

Härvid utnyttjas det faktum att strålningsfläckarna rör sig i samma riktning över detektorerna vid en förskjutning av detektorsystemet relativt strålknippets axel. Genom att bestämma skillnaden mellan detektorsektionernas utgängssignaler för båda detektorerna och summera skillnadssignalerna med varandra erhålles en positions- felsignal, d.v.s. en signal som ger en indikation på ett fel i detektorsystemets läge relativt strålknippets axel, vilken felsignal är oberoende av ett fokuseringsfel. Med hjälp av positionsfelsignalen kan gränslinjen för var och en av detektorerna ställas in elektroniskt_så att dessa gränslinjer i verkligheten följer strâlningsfläckarna.

En variation i strålningsfördelningen till följd av ett fokuseringsfel följes därvid inte emedan ett fokuseringsfel bringar de båda strålningsfläckarna att röra sig i motsatta riktningar.

En föredragen utföringsfonn av en anordning enligt uppfinningen i vilken utvälj- ningsanordningarna utgöres av elektroniska väljkretsar kännetecknas därav att var och en av väljkretsarna utgöres av två rader av fälteffekttransistorer med en gemensam isolerad grindelektrod av ett resistivt material, att i varje rad emotterzonen i var- je transistor är ansluten till en remsa i detektorn medan kollektorzonerna i alla transistorer är sammankopplade, och att spänningsgradienterna över de båda gemensamma grindelektroderna i en väljkrets har olika polaritet, varvid grindelektroderna är an- slutna till den utgång i nämnda elektroniska krets där positionsfelsignalen uppträder 7903206~6 Uppfinningen beskrivs mera detaljerat med hänvisning till ritningarna, där fig 1 schematiskt visar ett exempel på en läsapparat sun utnyttjar en anordning enligt upp- finningen, fig 2a och 2b åskådliggör principen för en fokuseringsfeldetekteringsan- ordning som användes i nämnda apparat, fig 3 visar ett exempel på en elektronisk krets för härledning av en fokuseringsfelsignal och en positions- eller lägesfelsig- nal ur detektorsignalerna, fig 4 visar en föredragen variant av en elektronisk välj- krets för de galler- eller gitterfonnade detektorerna, fig 5 visar gradienterna i styrspänningarna för nämnda väljkrets, fig 6 visar väljkretsen i detalj, fig 7 visar en andra variant av ett strålningskänsligt detektorsystem och tillhörande väljanord- ningar, fig 8 visar ett strålningskänsligt detektorsystem med gallerformade detekto- rer avsett för fokuseringsfeldetektering och ytterligare detektorer för att avkänna ett positionsfel hos en läsfläck relativt centrum av ett spår som läses och fig 9 visar ett exempel på en uppteckn gsapparat som utnyttjar en fokuseringsfeldetekte- ringsanordning enligt uppfinningen.

I figurerna har motsvarande element försetts med samma hänvisningsbeteckningar.

Fig 1 visar en rund skivformig uppteckningsbärare 1 i ett radiellt tvärsnitt.

Spåren 2 i den reflekterande informationsytan 2', vilka spår innehåller ej visade ytor, är vinkelräta mot ritningens plan. Såsom exempel har antagits att informations- ytan 2' ligger på uppteckningsbärarens översida och att avläsning utföres genom upp- teckningsbärarens substrat 4, t.ex. av plast. Informationsytan 2' kan vara täckt med ett skyddande skikt 3. Uppteckningsbäraren kan roteras av en axel 5 som är driven av en roterande motor 6.

En strâlningskälla 7, t.ex. en helium-neonlaser eller en halvledardiodlaser, alstrar ett lässtrålknippe b. Detta strålknippe reflekteras av en spegel 9 mot ett objektivsystem 10, som är schematiskt representerat av en enda lins. Strålknippets b bana innehåller en hjälplins 8 som säkerställer att objektivsystemets öppning är fylld på ett optimalt sätt. En läsfläck V med minimala dimensioner bildas därvid på infonmationsstrukturen.

Lässtrålknippet reflekteras av informationsstrukturen och, då uppteckningsbära- ren roterar, moduleras det i enlighet med följden av ytor sun finns i det lässpår som avläses. Genom att radiellt förskjuta läsfläcken och uppteckningsbäraren relativt varandra medelst ej visade kända organ kan hela informationsytan avsökas.

Det modulerade lässtrâlknippet leds åter genom objektivsystemet 10 och reflekte- ras av spegeln 9 .II strâlningsbanan har medel införts för att separera det modulera- de och det omodulerade lässtrålknippet. Dessa medel kan t.ex. innefatta ett polarisa- tionskänsligt stråluppdelande prisma och en /l/4-platta, varvid/l är lässtrålknippets våglängd. För enkelhets skull är nämnda medel representerade av en halvgenomskinlig spegel ll i fig 1. Denna spegel reflekterar det modulerade lässtrålknippet mot en 5 7903206-6 strâlningskänslig informationsdetektor 12. Utgångssignalen Si från denna detektor är modulerad i enlighet med den information som avläses och kan matas till en demodu- flator 13 där signalen behandlas och anpassas så att den exempelvis kan återges med en televisionsapparat 14.

För att möjliggöra att fokuseringsfel avkännes är ett strålningsuppdelande ele- ment 17, t.ex. en optisk kil, införd i det reflekterade strålknippets bana och bakom denna kil är ett strälningskänsligt detektorsystem 18 anordnat, vilket innefattar två detektorer H1 och H2. Den optiska kilen är belägen vid ett ställe där det re- flekterade strålknippet fortfarande är ganska brett, d.v.s. på ett visst avstånd från objektivsystemets 10 bildplan, i vilket bildplan de båda detektorerna A och B är be- lägna. Strälknippets bredd vid kilcf skall vara relativt stor relativt kilens positi- onstolerans tvärs mot strhlaxeln och relativt onoggrannheter i kilens kant. I det ideella fallet är kilen rak mer I oraktiken kan kanten vara tandad. Kilen kan vara belägen i ett plan i vilket en bild av objektivsystemets utgångsöppning bildas av en ej visad hjälplins. Det reflekterade strålknippets bana innehåller vidare en halvge- nomskinlig spegel 19. Således överföres största delen av det modulerade lässtrålknip- gpet till informationsdetektorn 12 medan en liten del av strålknippet reflekteras mot detektorerna A och B.

Den optiska kilen delar upp strålknippet i två delstrålknippen bl och bz av vilka strålknippet bl samverkar med detaktorn A och strålknippet bz med detektorn B. Detektorerna A och B är uppdelade i tvâ detektorsektioner A1 och A2 och Bl, B2 såsom är visat i fig 2a och 2b. Dessa figurer tjänar att illustrera principen för fokuseringsfeldetekteringanordningen och för detta ändamål är bara de element visade, vilka är väsentliga för denna feldetektering.

I fig 2a visas en situation då lässtrålknippet är exakt fokuserat på informa- tionsytan 2'. I frånvaro av kilen 17 skulle det reflekterade strålknippet därvid fo- kuseras i punkten d, såsom är angivet genom de streckade linjerna. Kilen bildar del- strälknippena bl och b2 vilka fokuseras till strâlfläckarna V1 och V2 i punk- terna e och f. Kilen 17 är anordnad på ett sådant avstånd frân detektorerna A och B att vid korrekt fokusering punkten e och punkten f är belägna exakt på gränslinjen för detektorsektionerna Al, A2 respektive Bl, B2. Detektorsektionerna A1 och A2 tar därvid emot samma strälningsmängder liksom även detektorsektionerna Bl och B2.

Om lässtrålknippets fokus F vore belägen till höger om informationsytan 2', så- som är angivet i fig 2b, skulle delstrâlknippets bl och delsträlknippets bz fokus vara belägna i punkten e' respektive punkten f'. Den respektive detektorsektionen Al eller B2 skulle därvid motta mera strålning än detektorsektionen A2 respek- tive Bl. Om lässtrâlknippets fokus vore belägen till vänster om infonmationsytan 2' skulle det motsatta inträffa och den respektive detektorsektionen A2 e11er 51 vsoazos-6 skulle motta mera strålning än detektorsektionen A1 respektive B2. _ Om signalerna från detektorsektionerna Al, A2, 11 och B2 är represente- rade genom S1, S2, S3 och S4 blir fokuseringsfelsignalen SF given genom uttrycket: Signalerna från detektorsektionerna matas, såsom är angivet i fig 1, till en elektro- nisk krets 20 i vilken signalen SF bildas. Denna signal matas till en styrkrets 21 för ett manöverdon 22, medelst vilket objektivsystemet kan förskjutas på sådant sätt att signalen SF blir noll. hmnöverdonet 22 kan t.ex. vara ett elektromekaniskt ma- -növerdon, såsom en rörlig spole. vilket är schematiskt antytt i fig 1.

Fig 3 visar ett exempel på k etsen 20. Signalerna S1 och S2 matas till en differentialförstärkare 23 och signalerna S3 och S4 matas till en differential- förstärkare 24. Förstärkarnas 23 och 24 utgångar är anslutna till ingångarna på en differentialförstärkare 25. Pâ den sistnämnda förstärkarens utgång erhålles således signalen (S1 - 52)- (S3 - S4), d.v.s. signalen SF.

Med hjälp av detektorsektionerna A1, A2, Bl och B2 är det också möjligt att härleda en positionsfelsignal S som ger en indikation_på en avvikelse hos de- tektorsystemets A,B centrum relativt strålaxeln, vilken i fig 2a är betecknad med 00'. En sådan avvikelse kan exempelvis inträffa som följd av en felaktig vinkel hos laserkällan, en felaktig vinkel hos en spegel i det optiska systemet o.s.v.

Om inga åtgärder är vidtagna för att avkänna och därigenom korrigera positions- fel skulle mycket stränga krav behöva ställas på detektorernas A och B position rela- tivt lässtrålknippets axel vid monteringen av avläsningsapparaten. Om dessa stränga krav har uppfyllts skulle trots detta nämnda relativa position kunna ändra sig under tidens gång som följd av åldringseffekter, såsom sammandragning eller utvidgning av konstruktionsmaterialen.

Vid en relativ rörelse av strålknippet och detektorsystemet rör sig strålnings- fläckarna V1 och V2 i samma riktning relativt detektorerna A och B. Om strålknip- pet i figurerna 2a och 2b skulle röra sig uppåt skulle strålningsfläckarna V1 och V2 båda röra sig uppåt. Bortsett från ett fokuseringsfel skulle då den respektive detektorsektionen A1 eller Bl motta mera strålning än detektorsektionen A2 respektive B2. Vid en nedåtriktad rörelse hos strålknippet skulle det motsatta in- träffa. Positionsfelsignalen är given genom uttrycket: '5903206-6 SD = ' + " Såsom är visat i fig 3 kan denna signal erhållas genom att summera differential- förstärkarnas 23 och 24 utgångssignaler med varandra i en summeringsanordning 26.

Signalen Sp möjliggör att läget av detektorsektionernas A1 och A2 samt detek- torsektionernas Bl och B2 gränslinjer relativt den optiska axeln korrigeras.

En möjlighet är att förskjuta detektorsystemet 18 mekaniskt med användning av signalen Sp. Detta kräver emellertid extra elektromekaniska anordningar. Det är därför mycket mera attraktivt, såsom föreslås genom föreliggande uppfinning, att ställa in gränslinjen mellan detektorsektionerna elektroniskt.

Detektorsektionerna A1, A2 respektive Bl, BZ som i figurerna 2a och 2b är representerade genom separata detektorer är i verkligheten delar av en detektor i fonn av ett galler eller ett gíittr. Fig 4 visar dessa gitterformade detektorer A och B. De individuella detektorerna, t.ex. fotodioder, i raderna A och B är representera- de av block i vilka ett kryss är inritat. Det har antagits att den infallande strål- ningsfläcken V1 för raden A är symmetrisk relativt linjen p. Detektorraden A är elektroniskt uppdelad på sådant sätt att den del av raden som ligger till vänster om linjen p bildar en detektorsektion A1 och den del som ligger till höger om linjen p bildar en detektorsektion A2 (se fig 2a).

Elektronisk uppdelning utföres företrädesvis med en elektronisk väljkrets. En sådan väljkrets som är avsedd för andra tillämpningar är beskriven i "Philips Research Reports" 30, (1975), sid. 436-482, och kommer endast att beskrivas så långt som är nödvändigt för uppfinningens förståelse. Väljkretsen utgöres av två rader R1 och R2 fälteffekttransistorer med isolerad styr- (eller grind-) elektrod. Tran- sistorerna i en rad har en gemensam grindelektrod. Grindelektroden är gjord av ett resistivt material. En sådan rad av transistorer är känd under namnet RIGFET: "resi- stive insulated-gate field-effect transistor“.

Mellan styrelektrodernas ändar anbringas en given spänning så att en given spän- ningsgradient alstras över dessa elektroder. Spänningens storlek bestämmer vilka transistorer i en rad som är ledande och vilka som är spärrade. Detta bestämmer såle- des också från vilka detektorer i raden utgångssignalerna genomsläppes eller inte genomsläppes av transistorerna, d.v.s. vilka detektorer som tillhör sektionen A1 och vilka detektorer som tillhör sektionen A2. I fig 4 är de ej ledande transisto- rerna representerade av ett tomt kvadratiskt block medan de ledande transistorerna är representerade av ett block med en ring.

Fig 6 visar utväljningskretsen för en detektorrad mera detaljerat. Transistorer- na i en rad är betecknade med T1 till T15 och transistorerna i den andra raden med T16 till T30 och fotodioderna med D1 till D15. El och E2 är de gemen- “7903206-6 samma styrelektroderna för raderna RI och R2. Spänningskällan U3 ger matnings- spänningen för transistorerna. Motständen Zl och ZZ är belastningsmotstând.

Strömmarna som avges av fotodioderna och genomsläppes av transistorerna summeras ihop och resulterar i detektorsignalerna S1 och S2. Den andra väljraden B ger på lik- nande sätt signalerna S3 och S4.

Gm detektorerna i en rad består av fotodioder kan utväljningskretsarna vara in- tegrerade med detektorerna på sådant sätt att transistorernas kollektorzoner är inte- grerade med detektorradens remsor. Då ingängsströmmarna i en transistorrad summeras kan transistorernas kollektorzoner i en rad vara integrerade.

Spänningarna Ul och Uz över de gemensamma styrelektroderna i transistorra- derna R1 och R2 har valts så att den ej ledande delen av raden R1 är lika med den ledande delen av raden R?. Spänningarna U1 och U2 består av en basspänning UO med motsatt tecken för U1 oLL "¿ och med en därpå överlagrad variabel spän- ning ds som är bestämd av den positionsfelsignal Sp som erhålles från kretsen enligt fig 3. Spänningen Us har ett annat tecken för Ul än för U2.

Fig 5 visar variationen i spänningarna U1 och U2 över den tillhörande gemen- samma grindelektroden i raderna Rl och R2. U1(p) och U2(p) avser spännings- gradienterna i det fall då gränslinjen för raden av fotodioder har läget p. Nivån d är den tröskelspänning vid vilken transistorerna kopplas till.

Om strälningsfläckarna V1 och V2 båda till följd av ett positionsfel i de- tektorsystemet skulle röra sig åt vänster relativt sin detektorrad A och B skulle signalen S öka. Detta betyder att U2 ökar och U1 minskar, såsom är angivet genom streckade linjer i fig 5. Som följd av det högre värdet på U2 kopplas flera transistorer i raden R2 till, medan flera transistorer i raden R1 kopplas från till följd av det lägre värdet på U1. Gränslinjen ligger därvid nära q (se fig 4).

På liknande sätt förskjutes också gränslinjen för detektorsektionerna i raden B.

Gränslinjerna kommer således att följa strålningsfläckarnas rörelser om dessa rörel- ser är en följd av positionsfel i detektorsystemet relativt strålknippsaxeln. Strål- ningsfördelningen över detektorsektionerna som följd av ett fokuseringsfel påverkas inte genom gränslinjernas rörelser emedan signalen S är oberoende av fokuserings- fel.

För enkelhets skull har i fig 4 antagits att detektorerna i en rad är lika långa som de är breda. I verkligheten är detektorerna strâlningskänsliga remsor vilkas längd, d.v.s. dimensionen tvärs mot riktningen av en rad i fig 4 och vinkelrätt mot ritningens plan i fig 2a, är avsevärt större än bredden. Fokuseringsfeldetekterings- systemets känslighet för positionsfel i remsornas längdriktningar är därvid väsent- ligt mindre än i riktningen av raden av detektorer. Många av de tidigare föreslagna fokuseringsfeldetekteringssystemen, t.ex. det system som har beskrivits i amerikanska patentskriften 4.023.033, är lika känsliga för positionsfel i en första riktning som P 7903206-5 för positionsfel i en andra riktning tvärs mot den första riktningen.

Signalerna S1, S2, S3 och S4 från detektorsektionerna A1, A2, Bl och B2 kan också signalbehandlas för att bilda en signal: Sw = + ' + Denna signal som ger en indikation om läget av kilens kant tvärs mot strålknippsaxeln kan användas för att på korrekt sätt ställa in kilen under apparatens montering.

I en utföringsfonn av en anordning enligt uppfinningen i vilken objektivsystemet hade ett numeriskt bländartal av 0,45 omfattade detektorerna A och B vardera 15 strälningskänsliga remsor med en brcšd av 20 /um och en längd av ungefär 350/um.

I denna anordning är avvikelser mellan detekteringssystemets centrum och lässtrâl- knippets axel av storleksordninge~ 250 /um fortfarande tillåtna, under det att i de tidigare föreslagna fokuseringsfeldetekteringsanordningarna endast avvikelser av storleksordningen 25 /um kunde tillåtas.

I det i fig 4 visade detektorsystemet som omfattar 15 strâlningskänsliga remsor per detektor kan gränslinjen mellan detektorsektionerna ställas in mycket noggrant. I de fall då en sådan noggrann inställning inte är nödvändig räcker det med att använda ett mindre antal strålningskänsliga remsor per detektor. Detektorerna har därvid en grovare galler-eller gitterstruktur. Istället för utväljningskretsarna enligt fig 4 kan därvid också enklare väljanordningar, såsom strömställare, användas.

Fig 7 visar ett detektorsystem med ett mindre antal, närmare bestämt 3, strål- ningskänsliga remsor DI, D2, D3 och D'1, D'2, D'3 per detektor. Den in- nersta detektorns D2 eller D'2 utgång är ansluten till huvudklämman i en ström- ställare Swl respektive Swz. I det visade läget av strömställaren summeras detek- torns D2 eller D'2 utgångssignal med detektorns D1 respektive D'1 utgångssig- nal. Detektorerna D1 och D2 och detektorerna D'1 och D'2 utgör tillsammans detektorsektionen A1 respektive detektorsektionen Bl, medan detektorerna D3 och D'3 bildar detektorsektionen A2 respektive detektorsektionen B2. Detektorsek- tionernas gränslinje P1 och P2 är därvid belägen mellan detektorerna D2 och D3 respektive mellan detektorerna D'2 och D'3. Detektorsektionernas A1, A2, Bl och BZ utgângssignaler matas även här till den elektroniska kretsen 20 i vil- ken en fokuseringsfelsignal SF och en positionsfelsignal Sp alstras. Strömstäl- larnas läge kan styras med signalen Sp. Skulle strâlningsfläckarna V1 och V2 röra sig ät vänster relativt detektorerna kastas strömställarna S1 och S2 om så att detektorns D2 eller detektorns D'2 utgângssignal summeras med utgångssignalen från detektorn D3 respektive detektorn D'3. 'ï9032'06='6 m I anordningen enligt fig 1 användes en separat detektor 12 för avläsning av in- formationen. Detektorerna A och B i fokuseringsfeldetekteringsanordningen kan också användas för att avläsa infonnationen. Detektorn 12 och spegeln 19 kan därvid uteläm- nas. Kilen 17 kan då vara anordnad i strålningsbanan vid stället för spegeln 19. In- fonnationssignalen som är lika med S1 + S2 + S3 + S4 matas även i detta fall till modulatorn 13.

Det strålknippe som reflekteras av infonnationsytan kan också delas upp i två delstrålknippen bl och ba med andra element än en optisk kil. Såsom ett exempel kan en helt reflekterande spegel vara anordnad i ena strålknippshalvan av det reflek- terade strålknippet så att en strålknippshalva (bl) fortsätter_i samma riktning som ett odelat strålknippe skulle fortsätta i, medan den andra -strålknippshal van (bz) reflekteras i en annan riktning. En gitterformad detektor A eller B anordnas därvid återigen i delstrålknippets 51 respektive b2 bana i ett läge som svarar mot det ej uppdelade strålknippets ideella fokus.

Då en uppteckningsbärare med -J optisk infonnationsstruktur avläses måste åtgär- der vara vidtagna så att läsfläcken V alltid ligger i mitten av ett spår som avläses.

För att möjliggöra att avvikelser i läsfläckens radiella riktning relativt ett spår avkännes är det möjligt att, såsom är beskrivet i patentansökningen nr 7306439-6, projicera två extra (servo-) strälfläckar på infonnationsytan förutom läsfläcken.

Strålfläckarna är så belägna att om läsfläckens centrum sammanfaller med mitten av ett spår servofläckarnas centra ligger på de två kanterna av spåret. Till varje ser- vofläck hör en separat detektor. Genom att jämföra servodetektorernas utgångssignaler med varandra kan storleken och riktningen av en avvikelse i läsfläckens radiella läge relativt spåret bestämmas. Servofläckarna kan bildas genom att införa ett gitter i lässtrålknippets strâlningsbana. Detta gitter delar upp strålknippet i ett (läs-) strålknippe av ordningen 0 och två (servo-) strâlknippen av första ordningen. Ett detektorsystem som förutom detektorn för fokuseringsfeldetektering också innefattar detektorer för strålningsfläckens radiella läge kan vara utfonmat på det sätt som är visat i fig 8.

I denna figur är informationsspårens riktning angiven genom pilen 29. A och B är de galler- eller gitterformade fokuseringsfeldetektorerna på vilka strålningsfläckar- na V1 och V2 projiceras. Var och en av dessa fläckar är låst till två servofläc- kar V'l, V"1 respektive V'2, V"2. Servofläckarna V'l och V'2 projiceras på en odelad detektor Cl och servofläckarna V"1 och V"¿ på den odelade detek- torn C2. Av signalerna från de gitterformade detektorerna A och B kan en fokuse- ringsfelsignal, en positionsfelsignal och en informationssignal härledas på tidigare beskrivet sätt. Genom att subtrahera detektorernas Cl och C2 utgångssignaler från varandra erhålles en radiell felsignal.

Det kan också finnas två detektorer H1 och H2. I händelse av små fokuse- 11 79Û3206"6 ringsfel exponeras dessa detektorer inte. Vid större fokuseringsfel som ej längre kan avkännas av detektorerna A och B förstoras strålningsfläckarna Vi och V2 och de- tektorerna H1 och H2 mottar också strålning. Genom att jämföra dessa detektorers utgångssignaler erhålles en grov fokuseringsfelsignal.

Detekteringssystemet enligt fig 8 är i synnerhet lämpat för en integrerad detek- tor med separata detektorsektioner.

Det är givet att uppfinningen också kan tillämpas för avläsning av en uppteck- ningsbärare i fonn av ett band i stället för en skivformad uppteckningsbärare.

Fokuseringsfeldetektoranordningen enligt uppfinningen kan också användas för uppteckning av information på en uppteckningsbärkropp.

Fig 9 visar ett exempel på en sådan anordning vilken, bortsett från elementen för att bestämma fokuseringsfclen tidigare, har föreslagits i patentansökningen 7311796-2.

Anordningen innefattar en strälningskälla 31, t.ex. en laserkälla som alstrar ett strâlknippe 43 av tillräcklig energi. Via prismorna 32 och 38 riktas detta strål- knippe mot uppteckningsbärkroppen 30 som skall upptecknas och koncentreras till en liten strâlfläck av en objektivlins 39. Uppteckningsbärkroppen är försedd med ett skikt 50, t.ex. ett fotoresist-skikt, som är känsligt för den använda strålningen. I strålningsbanan från källan 31 till uppteckningsbärkroppen 30 finns vidare en elektro-optisk modulator 34. Denna modulator är ansluten till den elektroniska styr- anordningen 35. Den information, t.ex. ett televisionsprogram, som matas till kläm- morna 36 och 37 i fonn av en elektrisk signal unvandlas till strålningspulser från laserkällan. Vid givna tidpunkter som bestämmes av informationen på klämmorna 36 och 37 projiceras strälningsfläckarna på uppteckningsbärkroppen.

Uppteckningsbärkroppen har cirkulär omkrets och roteras med hjälp av en motor 41 vilken är radiellt rörlig med hjälp av en vagn 42, så att t.ex. ett spiralspår kan upptecknas på Uppteckningsbärkroppen.

Ubjektivlinsen är så utförd att den är rörlig i axiell, d.v.s. vertikal, rikt- ning relativt uppteckningsbärkroppen och kan förskjutas med hjälp av en magnetspole 22. Storleken av de elektriska strömmarna genom magnetspolen bestämmes av styrkretsen 21. Ingângen till denna krets är ansluten till utgången från kretsen 20 i vilken de strälningskänsliga detektorernas A och B utgångssignaler signalbehandlas elektro- niskt. Detektorerna bildar åter en del av en fokuseringsfeldetekteringsanordning för att bestämma läget av uppteckningsbärytan, vars funktion har beskrivits i det före- gående.

Uppteckningsbärkroppen 30 kan vara försedd med en strålningsreflekterande yta under foto-resistskiktet. Ett separat hjälpstrâlknippe kan projiceras på uppteck- ningsbärkroppen. Efter reflektion mot uppteckningsbärkroppen passerar detta hjälpstrålknippe genom en halvgenomskinlig spegel 40 och därefter genom en kil 17. 79032 06 - 6 12 Kflen 17 a1 strar två strâïkníppen vflka strâïknippen kastas mot e-n av detektorerna A och B~.

I stäïïet för en separat hjäflpstråïkäfla är det också möjligt att, såsom 'är an- givet 1' fig 9, använda den stråï ning av uppteckningsstråïkníppet, som har reflekte- rats av uppteckningsbärkroppen, för att bestämma ïäget av uppteckningsbärkroppens stråïningskänsïiga yta reïatívt objektívsystemets fokuseringspï an.

Uppfínningen kan även användas i andra avbfldníngsystefn där fokuseringen skaH noggrannt upprätthäfias, såsom t.ex.~ 1' mikroskop.

Claims (2)

7903206-6 13 Patentkrav

1. Optoelektronisk fokuseringsfeldetekteringsanordning för att i ett optiskt av- bildningssystem avkänna en avvikelse mellan en strålnšngsreflekterande yta och ett fokuseringsplan i ett objektivsystem, i synnerhet avsedd för användning i en appa- rat för avläsning av en uppteckningsbärare med en optiskt strålningsreflekterande informationsstruktur och en apparat för att optiskt uppteckna information på en uppteckningsbärare, vilken fokuseringsfeldetekteringsanordning innefattar ett strål- ningsuppdelande element anordnat i banan för ett strålknippe som reflekterats av nämnda yta och bakom det strålningsuppdelande elementet ett strålningskänsligt de- tektorsystem som omfattar två detektorer som var och en är tíllordnad ett av de delstrâlknippen som bildas av det strâlningsuppdelande elementet, vilka detektorers utgångar är anslutna till ingängarna på en elektronisk krets i vilken en fokuserings- Felsignal härledes av detektorsignalerna, k ä n n e t e c k n a d av att detek- torerna (A, B) är anordnade i ett pl." i vilket det reflekterade strålknippet (b) är fokuserat om nämnda avvikelse är -oil, att varje detektor (A, B) har formen av ett galler eller ett gitter och omfattar minst tre strålningskänsliga remsor (DI, D2, D3, D'1, D'2, D'3), att nämnda elektroniska krets (20) dessutom härleder en positionsfelsignal (S ) ur detektorsignalerna (S1, S2, S3, Sh) och att varje de- tektor (A, B) är ansluten till en separat väljanordning (R1, R2, SWI,1SW2), som delar upp detektorn (A, B) i två detektorsektioner (A1, A2; B1, BZ), varvid detek- torsektionernas gränslinje (P, P1, P2) är inställbar i beroende av positionsfel- signalen (Sp) som matas till en styringång på väljkretsen.

2. Anordning enligt patentkravet 1, i vilken nämnda väljanordningar utgöres av elektroniska väljkretsar, k ä n n e t e c k n a d av att var och en av väljkret- sarna (R1, R2) utgöres av två rader av fälteffekttransistorer (T1-T15; T16-T30) med gemensamma isolerade gríndelektroder (EJ, EZ) av resistivt material, att var- je transistors emitterzon i varje rad är ansluten till en remsa (DI, D2, D3...) i detektorn och att alla transistorers (T1-T15; T16-T30) kollektorzoner är sam- mankopplade samt att spänningsgradienterna (U1, U2) över de två gemensamma grind- elektroderna (EI, Ez) i en väljkrets (RI, R2) har motsatt riktning, varvid grind- elektroderna är anslutna till den utgång på den nämnda elektroniska kretsen (20) där positionsfelsignalen (Sp) uppträder.