SE451788B - Uppteckningsberare med optiskt lesbar fasstruktur samt apparat for avlesning av uppteckningsberaren - Google Patents

Description

451 788 2 spårsektion som avläses eftersom annars modulationsgraden hos den avlästa signalen blir liten och överhörning kan erhållas mellan intilliggande spår. För den skull härledes en radialfelsignal under avläsningen, vilken signal ger infonnation om avläsningsfläckens läge relativt mitten av spårdelen som avläses. I ett servosystem korrigeras avläsningsfläckens radiella läge med hjälp av denna felsignal. För alstring av radialfelsignaler utnyttjas en gitterformad struktur hos radiellt intil- liggande infonmationsspår. Det optiska avläsningssystemet, med vilket informations- strukturen avläses, är anpassat till informationsstrukturen som skall avläsas. Detta innebär att avläsningsstrålknippets våglängd och avläsningsobjektivets numeriska öppning har valts så att områdena med den högsta upprepningsfrekvensen, d.v.s. om- rådena i det innersta spåret i fallet med en rund, skivfonmad uppteckningsbärare, låter sig avläsas med tillfredsställande diskriminering. För ett visst avläsnings- system skall en kompromiss göras med avseende på den radiella upprepningsfrekvensen.

Den radiella upprepningsfrekvensen är så vald att en viss speltid erhålles, medan överhörningen mellan spåren håller sig inom en viss gräns och radialfelsignalen har tillräcklig storlek. Den radiella spårperioden av 1,7 /um enligt ovan gäller för en våglängd Ã.=0,63/um och en numerisk öppning NA = 0,45. In den radiella upprepnings- frekvensen ökas, t.ex. med en faktor 2 för dubblering av speltiden, så skulle denna upprepningsfrekvens hamna i närheten av det optiska systemets gränsfrekvens och radiella lägesfel för avläsningsfläcken skulle då svårligen eller ej alls kunna av- kännas.

Därtill kommer att avläsningsfläcken är större än infonmationsspårens bredd. On den radiella perioden för informationsspåren skulle minskas så skulle en väsentlig del av avläsningsstrålknippet infalla på de spår som ligger intill spåret som skall avläsas. Detta skulle medföra betydande överhörning mellan informationsspåren och detta även om avläsningsfläcken är rätt centrerad relativt spåret som skall avläsas. Ändamålet med uppfinningen är att uppnå en ökning av informationstätheten på en uppteckningsbärare under undvikande av ovannämnda nackdelar. Uppfinningen kommer där- vid till uttryck i såväl uppteckningsbäraren som i apparaten för avläsning av upp- teckningsbäraren. ,,¿ _ Uppteckningsbäraren enligt uppfinningen är kännetecknad av att de intilliggande informationsspåren skiljer sig från varandra genom att de innehåller områden med ett första fasdjup respektive områden med ett andra fasdjup.

Informationen innehålles då i två strukturer med olika fasdjup. Fasdjupet är definierat som fasskillnaden mellan ett delstrålknippe av ordningen noll och del- strålknippena av högre ordning i vilka avläsningsstrålknippet uppdelas genom infor- mationsstrukturen. Varje fasdjup motsvarar då en viss inställning av detektorsystemet med vilket den aktuella strukturen kan avläsas på ett optimalt sätt. En djup fas- struktur avläses på optimalt sätt genom detektering av den totala intensiteten över 788 a 451 favläsningsobjektivets hela pupill, medan en fasstruktur av mindre djup avläses opti- malt genom bestämning av intensitetsskillnaderna i två olika intilliggande pupill- halvor. Genom användning av två olika fasdjup och olika detektorarrangemang kan den radiella perioden för informationsspåret minskas med_exempelvis en faktor 2 medan infonnationsspåren fortfarande kan avläsas med tillfredsställande diskriminering.

Om man endast tillåter fasskillnader mellan delstrålknippen av ordningen nol-l ,och högre strålknippen så skulle ett fasdjup av Û“radianer väljas för de djupa spåren och ett fasdjup av 7T72 radianer för de grunda spåren. Emellertid blir vid ett fas- djup av TT/2 radianer strålningsenergin i delstrålknippena av högre ordning mycket låg, vilket innebär att även detektorsignalerna blir mycket små. Därför väljes i praktiken ett fasdjup som är något större än TTYZ radianer för de grunda spåren.

Ett föredraget utföringsexempel på en uppteckningsbärare enligt uppfinningen är _ därför kännetecknat av att det första fasdjupet är ungefär'Ü'radianer medan det andra fasdjupet är ungefär 27T73 radianer. g 'Det är också möjligt att införa ett fasdjup, nänfligen fasdjupet'Û'radianer, i en informationsstruktur som innehåller strålningsabsorberande områden och strålnings- transmitterande eller strålningsreflekterande mellanområden, vilken informations- struktur benämnes amplitudstruktur. Det ena av de två spåren i uppteckningsbäraren enligt uppfinningen kan innehålla en sådan amplitudstruktur.

Företrädesvis innehåller spåren med ett stort fasdjup och de med ett litet fas- djup fördjupningar och upphöjningar. Fördelen med en uppteckningsbärare med fördjup- ningar eller upphöjningar är att den kan tillverkas i hög takt i stora mängder under användning av kända pressförfaranden.

I fallet med en informationsstruktur som innehåller fördjupningar eller upphöj- ningar är fasdjupet, som ovan definierats som fasskillnaden mellan delstrålknippet av ordningen noll och delstrålknippena av högre ordning, relaterat till ett geometriskt fasdjup. Det geometriska fasdjupet Yåför en reflekterande informationsstruktur ges av uttrycket Y7= 2,2TTdLR radianer, där d är fördjupningarnas geometriska djup och Å.är våglängden för avläsningsstrålknippet. För en strålningstransmitterande informations- struktur gäller*f'= ZTTd/Å radianer.

I jämförelse med en strålningstransmitterande informationsstruktur har en re- flekterande informationsstruktur den fördelen att under avläsning samtliga i den op- tiska avläsningsapparaten ingående element är belägna på ena sidan av uppteckningsbä- raren och delvis genomlöpes två gånger av avläsningsstrålknippet.

En uppteckningsbärare med en reflekterande informationsstruktur kan dessutom vara kännetecknad av att områdena med det första fasdjupet bildas av fördjupningar med ett geometriskt djup av ungefär 11/4 och områdena med det andra fasdjupet av för- djupningar med ett geometriskt djup lika med ungefär.Å /8, därll betecknar avläs- ningsstrålknippets våglängd. 451 vas Under avläsning av en uppteckningsbärare enligt uppfinningen skall signalen från den ena detektoranordningen och signalen från den andra detektoranordningen växelvis överföras till en elektronisk krets i vilken signalerna vidarebehandlas. Den avlästa signalen återges slutligen genom exempelvis en televisionsapparat eller görs hörbar.

Modulationsöverföringsfunktionerna (MTF) för avläsningssystemen med de olika detek- torarrangemangen uppvisar mindre skillnader. Om informationen är lagrad i digital fonn kommer växlingen i överföringsfunktionerna ej att vara märkbar i den signal som slutligen avges av avläsningsapparaten. Om informationen är registrerad på annat sätt, t.ex. i form av en frekvensmodulerad signal, så kommer växlingen mellan modu- lationsöverföringsfunktionerna att bli märkbar. Den ena överföringsfunktionen kommer exempelvis att ge upphov till en gråskala eller en färgmättnad i televisionsbilden som avviker från vad som erhålles genom den andra överföringsfunktionen. I fallet med en djupsignal kan växlingen mellan överföringsfunktionerna ge sig tillkänna som ej önskvärd frekvens.

Om ett televisionsprogram är lagrat i uppteckningsbäraren, vilken exempelvis kan finehålla en televisionsbild inom varje varv, så kommer variationen i gråskala eller färgmättnad att leda till ett fladder med frekvensen 12,5 Hz i televisionsbilden vid en rotationshastighet av 25 varv/s. Fladder med denna frekvens är uppfattbart av det mänskliga ögat och följaktligen störande.

För att göra denna effekt omärkbar är, enligt ett ytterligare särdrag hos upp- teckningsbäraren enligt uppfinningen, konsekutiva spåravsnitt inom ett spår bringade att avvika från varandra genom att de innehåller områden med ett första fasdjup res- pektive områden med ett andra fasdjup.

I fallet med ett televisionsprogram innehåller dessa spåravsnitt alltid infonma- tionen för en televisionslinje. On televisionsbilden består av 625 linjer så sker omkopplingen mellan det ena och det andra avläsningssystemet med en frekvens av stor- leksordningen 7,5 kHz. Fladder med så hög frekvens är ej uppfattbart.

För att säkerställa tidsmässigt korrekt omkoppling från det ena till det andra detektorarrangemanget under avläsning av en uppteckningsbärare kan enligt ett ytter- ligare särdrag hos uppfinningen en pilotsignal vara lagrad förutom en informations- signal, vilken pilotsignal markerar övergångarna mellan områdena med det första fas- djupet och områdena med det andra fasdjupet och omvänt.

Denna åtgärd kan utnyttjas då exempêvis endast en ljudsignal är registrerad på uppteckni ngsbäraren.

Om en televisionssignal är registrerad på bäraren kan delbildssynkroniserings- pulserna eller bildsynkroniseringspulserna utnyttjas för omkoppling och någon sär- skild pilotsignal behöver då en registreras.

En apparat för avläsning av uppteckningsbäraren, vilken apparat innefattar S f l 451 vas en strålningskälla som.alstrar ett avläsningsstrålknippe, ett objektivsystem för fokusering av avläsningsstrålknippet till en avläsningsfläck på uppteckningsbärarens informationsskikt och ett strålningskänsligt detektorsystem för omvandling av avläs- ningsstrålknippet som har modulerats genom informationsstrukturen till en elektrisk signal, är enligt uppfinningen kännetecknad av att_detektorsystemet innefattar två strålningskänsliga detektorer, vilka är belägna i informationsstrukturens fjärrfält på ömse sidor om en linje som är reellt vinkelrätt mot spårriktningen, att detek- torernas utgångar är anslutna till två ingångar hos en första elektronisk krets, i vilken detektorsignalerna kombineras additivt under första tidsintervall och subtrak- tivt under andra tidsintervall, att nämnda krets utgång är ansluten till ingången hos en andra elektronisk krets, i vilken en kopplingssignal härledes ur den från uppteck- ningsbäraren avlästa signalen, vilken kopplingssignal tillföres en styringång hos den första elektroniska kretsen och därigenom bestämmer nämnda tidsintervall.

Att linjen, på vars båda sidor detektorerna är anordnade, är “reellt vinkelrätt mot spårriktningen“ innebär att projektionen av denna linje i infonnationsstrukturens plan bildar rät vinkel med spårriktningen.

En apparat som innehåller ett servosystem för att bibehålla avläsningsfläcken mitt på informationsspåret, vilket servosystem innefattar ett strålningskänsligt detektorsystem för alstring av en lägesfelsignal, en styrkrets för omvandling av nämnda signal till en styrsignal för ett manöverdon genom vilket avläsningsfläckens radiella läge kan varieras, är kännetecknad av att den mellan detektorsystemet och styrkretsen innefattar ett omkopplingsbart inverteringssteg med en styringång som är ansluten till utgången hos den andra elektroniska kretsen, på vilken utgång omkopp- lingssignalen uppträder.

Sålunda förhindras under avläsning av ett första spår vars områden har ett visst fasdjup, att avläsningsfläcken riktas mot ett andra spår vars områden har ett avvi- kande fasdjup.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till ritningarna, där: fig 1 visar en planvy av en del av ett första utföringsexempel på en uppteckningsbärare enligt uppfinningen; fig 2 visar ett tangentiellt tvärsnitt av uppteckningsbäraren i fig 1; fig 3 visar ett radiellt tvärsnitt av nämnda upp- teckningsbärare; fig 4 visar en planvy av en del av ett andra utföringsexempel på en uppteckningsbärare enligt uppfinningen; fig 5 visar ett tangentiellt tvärsnitt av sistnämnda uppteckningsbärare; fig 6 visar ett radiellt tvärsnitt av uppteck- ningsbäraren i fig 4; fig 7 visar ett utföringsexempel på en avläsningsapparat en- ligt uppfinningen; fig 8 visar detektorarrangemanget och ett första utföringsexem- pel på den elektroniska kretsen för behandling av detektorsignalerna; fig 9 visar ett andra utföringsexempel på nämnda elektroniska krets; fig 10 visar detektor- 451 788 arrangemanget med avseende på gde- olika ordningarna av brytning; fig 11 visar amplitudvariationen hos den avlästa signalen som en funktion av fasdjupet; och fig 12 visar utseendet av en radialfelsignal i ett exempel på ett servosystem för radiell lägesinställning av avläsningsfläcken. Motsvarande element i de olika figurerna har samma hänvisningsbeteckningar.

Fig 1,2 och 3 visar ett första utföringsexempel på en uppteckningsbärare enligt uppfinningen. Fig 1 visar uppteckningsbäraren i planvy, fig 2 densamma i ett tangen- tiellt tvärsnitt längs linjen II-II' i fig 1, och fig 3 visar ett radiellt tvärsnitt längs linjen III-III' i fig 1. Informationen innehålles i en mångfald områden 4, t.ex. fördjupningar i substratet 6. Dessa områden är anordnade som spår 2. Mellanom- rådena 4 finns mellanområden 5. Spåren 2 är separerade genom smala regioner 3. Upp- repningsfrekvensen och i förekommande fall områdenas längd är bestämda av informatio- nen.

Områdena i intilliggande infonnationsspår har olika fasdjup. Som framgår av fig 3 är fördjupningarna i ett första spår, ett tredje spår o.s.v., djupare än fördjup- ningarna 4' i det andra spåret, det fjärde spåret, o.s.v. De geometriska djupen av fördjupningarna 4 och 4' är betecknade dl och dz. Som en följd av de olika djupen kan det första spåret, det tredje spåret, o.s.v. diskrimineras på optisk väg från det andra spåret, det fjärde spåret, o.s.v. Dessa spår kan då vara belägna tätt intill varandra.

I ett utföringsexempel på en uppteckningsbärare enligt uppfinningen uppgick den radiella perioden för informationsspåren till 0,85/um, spårens bredd till 0,5/um och bredden av de mellanliggande regionerna 3 till 0,35/um.

Den informationsbärande ytan av uppteckningsbäraren kan vara reflekterande, t.e. x. genon att ett metallskikt 7, såsom aluminium, förångningsanbringats i vakuum på nämnda yta.

Det framhålles att storleken av områdena för tydlighetens skull överdrivits i fig 1,2 och 3.

Fig 4 visar en del av ett andra utföringsexempel på en uppteckningsbärare enligt uppfinningen i planvy. Denna figur visar en större del av uppteckningsbäraren än fig 1, vilket innebär att de enskilda områdena ej framgår. Informationsspåren är i detta fall uppdelade i avsnitt a och b, varvid avsnitten a innefattar fördjupningar med större fasdjup (områden med djupare fördjupningar) och områden b med mindre fasdjup.

I fig 5, som visar ett förstorat, tangentiellt tvärsnitt av ett spår längs linjen V-V i fig 4, är också fördjupningarna med djupet dz betecknade 4' medan för- djupningarna med djupet dl är betecknade 4. Fig 6 visar ett radiellt tvärsnitt av det andra utföringsexemplet på uppteckningsbäraren taget längs linjen VI-VI i fig 4. 7 l4s1 rss I den publicerade patentansökningen nr 7311796-2 beskrivs ett förfarande för optisk inskrivning av information på en uppteckningsbärare. Étt fotoresistskikt exponeras därvid intermittent i överensstämmelse med informationen som skall in- skrivas. Genom efterföljande framkallning och i förekommande fall etsning kan det sålunda åstadkomna mönstret omvandlas till en djupprofil. Genom att välja en större strålningsstyrka under inskrivningen av ett första spår, ett tredje spår o.s.v., än under inskrivningen av ett andra spår, ett fjärde spår o.s.v., kan man åstadkomma en . uppteckningsbärare där de udda spåren innehåller fördjupningar med större fasdjup och g de jämna spåren fördjupningar med mindre fasdjup.

Fig 4 visar ett utföringsexempel på en apparat för avläsning av en upptecknings- bärare enligt uppfinningen. Den runda, skivfonniga uppteckningsbäraren är visad i ett radiellt tvärsnitt. Följaktligen bildar informationsspåren rät vinkel med ritningens plan. Det har antagits att informationsstrukturen är belägen på uppteckningsbärarens översida och att densamma är reflekterande, varigenom avläsningen sker genom sub- stratet 6. Informationsstrukturen kan vara täckt med ett skyddande skikt 8. Med hjälp av en axel 16, vilken drives av en motor 15, kan uppteckningsbäraren bringas att rotera.

En strålningskälla 10, t.ex. en helium-neon-laser eller en halvledardiodlaser, alstrar ett avläsningsstrålknippe 11. Detta strålknippe reflekteras av en spegel 12 till ett objektivsystem 13, vilket är schematiskt representerat genom en enda lins. I strålgången för avläsningsstrålknippet ingår en hjälplins 14, vilken tillser att objektivsystemets pupill uppfylles optimalt. Därvid alstras en avläsningsfläck V med minimala dimensioner på informationsstrukturen. Avläsningsstrâlknippet reflekteras av infonnationsstrukturen och moduleras, allteftersom uppteckningsbäraren roterar, i överensstämelse med följden av områden i spåret som skall avläsas. Genom inbördes förflyttning av avläsningsfläcken och uppteckningsbäraren i radiell riktning kan hela informationsområdet avsökas.

Det modulerade avläsningsstrålknippet passerar återigen genom objektivsystemet och reflekteras av spegeln 12. Strålgången innefattar organ för att separera modu- lerade från omodulerade strålknippen. Nämnda organ kan exempelvis innefatta ett pola- risationskänsligt uppdelningsprisma och en kvartsvåglängdsplatta (där våglängden mot- svarar avläsningsstrålknippets våglängd). För enkelhetens skull har antagits att i fig 7 nämnda organ bildas av en halvgenomskinlig spegel 17. Denna spegel reflekterar det modulerade avläsningsstrålknippet till ett strâlningskänsligt detektorsystem 20.

Detektorsystemet är beläget i det s.k. "fjärrfältet för informationsstrukturen“, d.v.s. i ett plan där centrumlinjerna för de genom infonnationsstrukturen bildade delstrålknippena, och därvid i första hand delstrålknippena av ordningen noll och första ordningen, är separerade. Detektorsystemet kan vara beläget i planet 21 i vil- ket en bild av objektivsystemets 13 utgångspupill alstras genom hjälplinsen 18. I 451 788 8 fig 7 är bilden C' av punkten C i utgångspupillen representerad genom streckade linjer. ' Detektorsystemet 20 innefattar två detektorer 22 och 23. Dessa detektorer är visade planvy i fig 8. I denna figur är avsökningsriktnigen för informationsspåret indikerad genom en pil 34. Då områdena i ett spår som avläses har stort fasdjup, t.ex. TT'radianer, så skall utsignalerna från detektorn adderas, medan siganlernaa från detektorn skall subtraheras från varandra om områdena i spåret som avläses har ett litet fasdjup, t.ex. ZTT'/3 radianer.

Som framgår av fig 8 kan för detta ändamål detektorerna 22 och 23 vara anslutna till såväl en adderare 24 som en subtraherare 25. Kretsarnas 24 och 25 utgångar är anslutna till två ingångsklämmor el och ez hos en omkopplare 26, vilken uppvisar en huvudklämma e. I beroende av styrsignalen SC, vilken tillföres omkopplarens styringång, så överför omkopplaren antingen summasignalen från detektorerna 22 och 23 eller också skillnadssignalen därifrån till en demodulator 27. I demodulatorn demodu- leras den avlästa signalen och ges lämplig form för återgivning genom exempelvis en televisionsapparat 28. _ För styrning av omkopplaren 26 måste en styrsignal alstras. På uppteckningsbära- ren kan en pilotsignal vara registrerad förutom den verkliga informationssignalen, varvid pilotsignalen markerar de lägen på uppteckningsbäraren där en övergång från unrådena med ett första fasdjup till områdena med ett andra fasdjup sker. Om en tele- visionssignal är registrerad med en televisionsbild inom varje spår, så kan bildsyn- kroniseringspulserna eller delbildssynkroniseringspulserna i televisionssignalen ut- nyttjas för alstring av styrsignalen SC. Nämnda pul ser är alltid lättidentifier- bara.

Om informationen i linjerna av en televisionsbild innehålles i spåravsnitten a och b enligt fig 4, så kan linjesynkroniseringspulserna 31, såsom är visat i fig 8, separeras från signalen från demodulatorn 27 i linjesynkroniseringspulsseparatorkret- sen 29. I kretsen 30, vilken exempelvis består av en bistabil vippa, omvandlas pul- serna 3l till en styrsignal SC för omkopplaren 26, varigenom denna omkopplare om- kastas varje gång efter avläsning av en televisionslinje.

Om varje spår av infonnationsstrukturen innehåller endast ett slags områden så utgöres elementet 29 av en bildsynkroniseringspulsseparator, varvid omkopplaren 26 omkastas varje gång efter avläsning av ett spår eller två televisionsdelbilder.

Fig 9 visar ett andra utföringsexempel på en elektronisk krets med vilken utsig- nalerna från detektorerna 22 och 23 växelvis kan kombineras aditivt eller subtrak- tivt. Dessa detektorer är i detta fall anslutna till en första och en andra ingång hos en differentialförstärkare 35. Detektorn 22 är ansluten direkt till denna för- stärkare, medan i anslutningen mellan detektorn 23 och differentialförstärkaren 451 788 innehåller en inverterare 36 och en omkopplare 37, varigenom signalen från detektorn 23 kan tillföras differentialförstärkaren i inverterad.eller oinverterad form.

I det följande kommer uppfinningens fysikaliska bakgrund att diskuteras närmare.

Informationsstrukturen, vilken innefattar intilliggande spår som innehåller områden och mellanområden, uppträder som ett tvådimensionellt diffraktionsgitter. Detta »gitter uppdelar avläsningsstrålknippet i ett delstrålknippe av ordningen noll, ett antal delstrålknippen av första ordningen och ett antal delstrålknippen av högre ord- ning. En del av strålningen återinkommer i objektivsystemet efter reflexion mot in- fonnationsstrukturen. I planet för objektivsystemets utgângspupill, eller ett plan där en bild av utgångspupillen alstras, är delstrâlknippenas centrumlinjer separera- de. Fig 10 visar situationen i planet 21 i fig 7.

Cirkeln 40 med centrum 41 representerar tvärsnittet av delstrâlknippet av ord- ningen noll i detta plan. Cirklarna 41 och 42 med centrumpunkterna 46 och 47 repre- senterar tvärsnitten av delstrålknippena av ordningen (+1,0) och (-1,0), vilka under- gär brytning i tangentiell riktning. X-axlarna och Y-axlarna i fig 10 motsvarar tangentriktningen eller spårriktningen och den radiella riktningen eller riktningen tvärs spårriktningen på uppteckningsbäraren. Avståndet f från centrumpunkterna 46 och 47 till Y-axeln är bestämt genom Ål/p där p representerar den lokala upprepningspe- rioden för områdena i spåravsnittet som skall avläsas och där Älanger avläsningsst- rålknippets våglängd.

För avläsning av infonmationen utnyttjas fasvariationer i delstrâlknippena av ordningarna (+1;0) och (-1,0) relativt delstrålknippet av ordningen noll. I de skug- gade områdena i fig 10 överlappar delstrâlknippena av första ordningen delstrâlknip- pet av ordningen noll och interferens erhålles. Faslägena för delstrålknippena av första ordningen kommer att variera till följd av avläsningsfläckens rörelser i tan- gentialriktningen relativt informationsspâret. Detta ger upphov till intensitetsva- riationer i utgångspupillen eller bilden därav, vilka variationer kan detekteras ge- nom detektorerna 22 och 23.

Då avläsningsfläckens centrum sammanfaller med centrum av ett område alstras en viss fasdifferens ¶'me1lan delstrâlknippena av första ordningen och delstrâlknippet av ordningen noll. Denna fasdifferens benämnes informationsstrukturens fasdjup. Vid avläsningsfläckens övergång från ett första område till ett andra område ökar fasen för del strål knippet med ordningen (+1,0) med ZlT . Detta kan uttryckas så att under en rörelse av avläsningsfläcken i tangential riktningen fasen för nämnda del strâl kni p- pe relativt delstrålknippet av ordningen noll ändras enligt Qlt. Här anger Oden tidsfrekvens, som är bestämd genom upprepningsfrekvensen för områdena och genom av- läsningsfläckens rörelsehastighet över spåren.

Faslägena D (+1,0) och ø (-1,0) för delstrålknippena av första ordningen relativt delstrålknippet av ordningen noll kan representeras genom 2451 788 ø (+1,o) = *P+ w: ø (“1s0) = LP* Intensitetsvariationerna till följd av interferens mellan delstrålknippena av första ordningen och del strålknippet av ordningen noll omvandlas till elektriska signaler genom detektorerna 22 och 23. De tidsberoende utsignal erna S23 och S22 från de- tektorerna 23 och 22 kan representeras enligt S23 = MW) cos (Wflot) S22 = BNI) cos (W-wt) I dessa formler anger 8041) en faktor som är proportionell mot fördjupningens geomet- riska djup. Det kan antagas att BMJ) är lika med noll för? =')T/2.

Som framgår av fig 8 adderas signalerna S22 och S23, vilket ger Följande S24 = S22 + S23 = ZBUF) . cos\|-'. cos (ut.

Signalerna S22 och S23 subtraheras även från varandra, vilket ger följande = " = "28 silly: Härav följer att för ett fasdjup? =TT radianer amplituden av signalen S24, d.v.s.

NY) cosV, antar ett maximi och att signalen S25 d.v.s. BUF) sin Y , antar ett minimivärde. För ett fasdjup Y = 3'|T/4 radianer har uttrycket B('~}“) sin *F ett maxi- mum. i _Fig 11 visar amplitudvariationen A1 (d.v.s. BW) cos i” ) för signalen S24, samt amplitudvariationen för A2 (d.v.s. NW) sin? ) för signalen S25 som funk- tion av fasdjupet. FörW = 'T/Z radianer är både A1 och A2 lika med noll. A1 antar ett maximum för i' flïradianer. Maximum för A2 är beläget vid W= 3lT/4 radia- ner. Emellertid uppvisar fasdjupet A1 fortfarande ett ej försumbart värde i detta fasläge. Därför väljes i praktiken värdet Y= 2'Ü'/3 för det mindre fasdjupet. Ampli- tuden A2 vid fasdjupet W= 2ïT/3 är ej väsentligt mindre än amplituden A2 vid fasdjupet 3'|T/4. Emellertid undergår amplituden A1 en jämförelsevis kraftig föränd- ring mellan fasdjupen LV= 3TF/4 och ")'= 2'IT/3.

När sålunda under avläsning signalerna från detektorerna adderas, så kommer för- djupni ngar med ett fasdjup av 'ITradianer att avläsas optimalt. Fördjupningar med ett fasdjup av 2'|T/3 radianer, d.v.s. fördjupningar i de intilliggande spåren, är då vir- tuellt el iminerade, varigenom överhörningen blir låg. Omvänt inses, då under avläs- ning signal erna från detektorerna subtraheras, att fördjupningarna med ett fasdjup av 21T/3 'radianer avläses optimalt, medan fördjupningar med ett fasdjup av 'IT radianer *w 11 451 788 _ kan bortses ifrån.

De givna värdena på fasdjupen Q/=il radianer och ¶'= Ziï/3 radianer är ej kri- tiska värden. Avvikelser av storleksordningen j_5% för det stora fasdjupet och av storleksordningen¿f 15% för det mindre fasdjupet är acceptabla. Det inses av fig 11 att fasdjupet för de djupa spåren är mera kritiskt än för de grunda spåren. Lutning- en för A2 vid i”=TT radianer är brantare än lutningen för A1 vid ¶)= 2¶73 radia- ner.

Hitintills har endast delstrålknippena av första ordningen diskuterats. Det inses att informationsstrukturen kommer att bryta strålningen även till delstrål- knippen av högre ordning. Emellertid är strålningsenergin i delstrålknippen av högre ordning liten och brytningsvinklarna är sådana att endast en mindre del av delstrål- knippena av högre ordning faller inom objektivsystemets 13 pupill. Inverkan av del- strålknippena-av högre ordning kan därför försummas. D A Under avläsning skall avläsningsfläcken hållas noggrant centrerad på spåret som skall avläsas. För detta ändamål innefattar avläsningsapparaten en finreglering för avläsningsfläckens radiella läge. Som framgår av fig 7 kan spegeln 12 vara vridbart anordnad. Vridningsaxeln 38 för spegeln bildar rät vinkel med ritningens plan, vil- ket innebär att avläsningsfläcken förskjutes i radiell riktning vid vridning av spe- geln 12. Vridningen av spegeln åstadkommes med hjälp av ett drivelement 39. Detta element kan vara utfört på olika sätt. Exempelvis kan det utgöras av ett elektromag- netiskt element enligt fig 7, eller också ett piezoelektriskt element. Drivelementet styres genom en styrkrets 50, vars ingång är tillförd en radialfelsignal Sr, d.v.s. en signal som anger avläsningsfläckens lägesavvikelse från spårets mitt.

För alstring av signalen Sr är olika metoder kända. Enligt vad som är beskri- vet i patentansökningen nr 7306439-6 kan två servoljusfläckar projiceras på informa- tionsstrukturen förutom avläsningsfläcken. Dessa fläckar har sådana inbördes lägen att då avläsningsfläckens centrum exakt sammanfaller med mitten av spåret som skall avläsas, de två servofläckarnas centrum är belägna vid spårets två kanter. För varje servofläck finns en särskild detektor. Skillnaden mellan signalerna från dessa de- tektorer bestämmes av storleken och riktningen för avläsningsfläckens radiella lä-- gesfel. ' .

I fig 12 anger den heldragna linjen signalens Sr förlopp som en funktion av avläsningsfläckens radiella läge r för fallet att det finns enbart djupa spår (spår med områden uppvisande enbart ett stort fasdjup). Då avläsningsfläcken är belägen exakt ovanför ett djupt spår, d.v.s. i lägena ro, 2r0, o.s.v., så är signalen Sr = 0. Servosystemet för spårföljningen är utfonnat på sådant sätt att då signal- en Sr antar ett negativt värde så innebär detta att spegeln 12 i fig 17 vrides moturs, varigenom avläsningsfläckens centrum bringas till ett läge exakt mitt i _ 12 451 788 spåret 2. Vid ett positivt värde på Sr vrides spegeln 12 medurs. Punkterna D i fig 12 anger servosystemets stabila punkter. U I en uppteckningsbärare enligt uppfinningen finns dessutom grunda spår 2' an- ordnade mellan de djupa spåren 2. Punkten E på kurvan för Sr motsvarande centrum av spåret 2' är en istabil punkt. Om avläsningsfläcken är belägen något till höger _om centrum av spåret 2', d.v.s. om Sr har ett positivt värde, så skulle spegeln 12 vridas medurs och avläsningsfläcken förflyttas ytterligare åt höger. I fallet med en avvikelse åt vänster för avläsningsfläcken skulle på liknande sätt fläcken förflyt- tas ytterligare åt vänster. Utan ytterligare åtgärder skulle avläsningsfläcken ej kunna kvarhållas på ett grunt spår 2' utan avläsningsfläcken skulle alltid riktas mot ett djupt spår.

För avläsning av ett grunt spår eller spåravsnitt sker enligt uppfinningen in- vertering av signalen Sr innan densamma tillföres styrkretsen 50. Den inverterade signalen Sr är representerad genom den streckade kurvan i fig 12. Punkten E på kurvan för Sr motsvarande mitten av spåret 2' är en stabil punkt och punkterna D på denna kurva är ostabila punkter.

I apparaten enligt fig 7 är införd en kombination av en inverterare 51 och en omkopplare 52. Härigenom kan signalen Sr tillföras styrorganet 50 i inverterad eller oinverterad fonn. Omkopplaren 52 är styrd av signalen SC synkront med om- kopplaren 26 i fig 8. Under avläsning av ett djupt spår sker ej någon invertering av signalen Sr medan densamma inverteras under avläsning av ett grunt spår. Under avläsning av ett spår 2 utnyttjas den kraftigt markerade delen av kurvformen för Sr och under avläsning av_ett spår 2' utnyttjas den kraftigt markerade delen av den streckade kurvan för Sr. _ En radialfelsignal kan också alstras under avläsning genom periodisk relativ förflyttning av avläsningsfläcken och spåret som skall avläsas med liten amplitud, t.ex. 0,1 gånger spårbredden, och med en jämförelsevis låg frekvens, som exempelvis kan vara 30 kHz. Signalen som avges av informationsdetektorerna innehåller då en extra komponent vars frekvens och fasläge är bestämt genom avläsningsfläckens radi- ella läge. Relativrörelsen av avläsningsfläcken och spåret kan åstadkommas genom förflyttning av avläsningsstrålknippet periodiskt i radiell riktning. I enlighet med vad som är beskrivet i patentansökningen 7412860-4 kan infonnationsspåren alterna- tivt ha formen av vågfonmade spår. En sålunda alstrad felsignal skall också inverte- ras vid avläsning av ett grunt spår.

Slutligen kan felsignalen också alstras med hjälp av två detektorer som är be- lägna i planet 21 på ömse sidor om en linje som är reellt parallell med spårrikt- ningen på det sätt som är beskrivet i exempelvis den publicerade tyska patentansök- ningen 2 342 906.

Genom subtraktion av utsignalerna från detektorerna åstadkommes en radialfel- 0 13 451 788 .signal Sr. Sålunda fastställes en radiell asymmetri av strâlningsfördelningen i pupillen. Eftersom ett djupt spår, d.v.s. ett spår med ett fasdjupïï för fördjup- ningarna, ger en symmetrisk variation över pupillen, så är denna metod lämplig en- dast för bestämning av lägesfel för avläsningsfläcken relativt ett grunt spår. Den sålunda alstrade signalen Sr varierar enligt den heldragna kurvformen i fig 2, men lägena för de djupa spåren 2 och de grunda spåren 2' är omkastade.

Servosystemet är nu anpassat till att följa ett grunt spår. Vid följning av ett djupt spår skall signalen Sr inverteras även i detta fall. Detta innebär att vid avläsning av ett djupt spår i realiteten följer en medellinje mellan två. grunda spår..

Detektorerna för avläsning av infonmationen (22 och 23 i fig 10) och detek- torerna för alstring av radialfelsignalen kan kombineras till en anordning med fyra detektorer somär belägna i fyra olika kvadranter av XY-systemet. För informations- avläsningen adderas signalerna från detektorerna i den första och den fjärde kva- _dranten liksom signalerna från detektorerna i den andra och den tredje kvadranten.

De sålunda alstrade summasignalerna antingen adderas eller subtraheras såsom beskri- vits ovan. För alstring av radialfelsignalen adderas först signalerna från detek- torerna i den första och den andra kvadranten liksom signalerna från detektorerna i den tredje och den fjärde kvadranten. De sålunda al strade summasignalerna subtra- heras och därigenom åstadkommes signalen Sr.

Uppfinningen har ovan beskrivits i anslutning till en reflekterande uppteck- ningsbärare. Uppfinningen är också användbar för en uppteckningsbärare med en fas- struktur som avläses genon transmitterad strålning. On fasstrukturen innehåller för- djupningar eller upphöjningar så skall dessa vara djupare eller högre än fördjup- ningarna eller upphöjningarna på en reflekterande uppteckningsbärare.

Uppfinningen är även tillämpbar vid en uppteckningsbärare av bandfonm. I så fall skall det ovan använda uttrycket "radiell riktning" ersättas med “riktningen vinkelrätt mot spårriktningen". I

Claims (7)

451 788 iH 'Patentkrav

1. Uppteckningsbärare (1) på vilken information är lagrad i en optiskt läs- bar struktur innefattande ett flertal intilliggande spår (2) i ett plan där varje spår (2) innefattar en rad av informationsområden (Ä) bestående av för- djupningar åtskilda av mellanomrâden (5) och där informationsområdena (H) påverkar ett avläsningsstrålknippe annorlunda än mellanområdena (5) och om- rådena (3) mellan informationsspåren, och där intilliggande informationsspår (2) skiljer sig ifrån varandra genom att informationsområdena (H) är av ett första respektive ett andra slag, k ä n n e t e c k n a d av att informationsområde- na av det första och det andra slaget (Å,Ä') har sinsemellan skilda djup så att informationsområdena av det första slaget (Ä) har ett första fasdjup som inför en första fasskillnad mellan ett delstrålknippe av ordningen noll och ett delstrålknippe av första ordningen hos lässtrålknippet och informations- områdena av det andra slaget (4') har ett andra fasdjup som inför en andra fasskillnad mellan nämnda delstrålknippen av ordningen noll och av första ordningen, vilket andra fasdjup skiljer sig från det första fasdjupet.

2. Uppteckningsbärare enligt patentkravet I, k ä n n e t e c k n a d av att det första fasdjupet är ungefär lika med 77?adianer och att det andra fasdjupet är ungefär lika med 27772 radianer.

3. Uppteckningsbärare enligt patentkravet 2 och uppvisande en reflekte- rande informationsstruktur, k ä n n e t e c k n a d av att informations- områdena med det första fasdjupet (Å) bildas av fördjupningar med ett geo- metriskt djup lika med ungefärll/Å, och att informationsområdena med det andra fasdjupet (IH) bildas av fördjupningar med ett djup av ungefärÅ/B, där 7&anger avläsningsstrålknippets våglängd. Å.

4. Uppteckningsbärare enligt patentkravet 1 eller 3, k ä n n e t e c k- n a d av att konsekutiva spåravsnitt (a,b) inom ett spår uppvisar den skill- naden att de innefattar områden med ett första fasdjup respektive områden med ett andra fasdjup. 451 vas

5. Uppteckningsbärare enligt patentkravet l,2,3 eller Å, k ä n n e- t e c k n a d av att en pilotsignal är registrerad förutom en informa- tionssignal, varvid pilotsignalen markerar övergångarna mellan områdena med det första fasdjupet och områdena med det andra fasdjupet och omvänt.

6. Apparat för avläsning av en uppteckningsbärare (1) på vilken informa- tion är lagrad i en optiskt läsbar struktur innefattande ett flertal in- tilliggande spår (2) i ett plan där varje spår innefattar en rad av informa- tionsområden (Ä) bestående av fördjupningar åtskilda av mellanområden (5) och där informationsområdena (Ä) påverkar ett avläsningsstrålknippe annorlunda än mellanområdena (5) och områdena (3) mellan informationsspâren (2), och där intilliggande informationsspår (2) skiljer sig ifrån varandra genom att informationsområdena är av ett första respektive ett andra slag (h,ü'), var- vid informationsområdena av det första och det andra slaget har sinsemellan skilda djup så att informationsområdena av det första slaget (Ä) har ett första fasdjup som inför en första fasskillnad mellan ett delstrålknippe av ordningen noll och ett delstrålknippe av första ordningen hos lässtrålknippet och informationsområdena av det andra slaget (h') har ett andra fasdjup som inför en andra fasskillnad mellan nämnda delstrålknippen av ordningen noll och av första ordningen, vilket andra fasdjup skiljer sig från det första fasdjupet, vilken apparat innefattar en strålningskälla (10) som alstrar ett strålknippe (11), ett objektivsystem (13) för fokusering av avläsningsstrålknippet till en avläs- ningsfläck (V) på uppteckningsbärarens (1) informationsstruktur, och ett strål- ningskänsligt detektorsystem (20) för omvandling av det genom informationsstruk- turen modulerade avläsningsstrålknippet till en elektrisk signal, k ä n n e- t e c k n a d av att detektorsystemet (20) innefattar två strålningskänsliga detektorer.(22,23), vilka är belägna i informationsstrukturens fjärrfält och på ömse sidor om en linje som är reellt vinkelrät mot spårriktningen, att de- tektorernas utgångar är anslutna till två ingångar hos en första elektrisk krets (2ü,25,26; 35,36,37), i vilken detektorsignalerna kombineras additivt under första tidsintervall då informationsområdena av första slaget avläses och subtraktivt under andra tidsintervall då informationsområden av andra slaget avläses, att den första elektroniska kretsens utgång är ansluten till ingången hos en andra elektronisk krets (27,29,30), i vilken en omkopplingssignal här- ledes ur den från uppteckningsbäraren avlästa signalen, varvid omkopplingssig- nalen tillföras en styringång hos den första elektroniska kretsen och är be- stämmande för nämnda tidsintervall. 451 788 t llß

7. Apparat enligt patentkravet 6, vilken innefattar ett servosystem för att lägesinställa avläsningsfläcken (V) på mitten av ett informationsspår, vilket servosystem innefattar ett strålningskänsligt detektorsystem (20) för alstring av en lägesfelsignal, en styrkrets (50) för omvandling av nämn- da signal till en styrsignal för ett manöverorgan genom vilket avläsnings- fläckens radiella läge kan förändras, k ä n n e t e c k n a d av att en i omkopplingsbar inverterare (51,52) är anordnad mellan detektorsystemet och styrkretsen, varvid en styringång hos inverteraren (SC) är ansluten till den utgång hos den andra elektroniska kretsen (27,29,30) på vilken omkopplingssig- _ nalen uppträder för att åstadkomma inkoppling av inverteringen under antingen nämnda första tidsintervall då informationsområden av det första slaget av- läses och undertryckning av inverteringen under nämnda andra tidsintervall då informationsområden av det andra slaget avläses eller undertryckning av inverteringen under nämnda första intervall och inkoppling av inverteringen under nämnda andra intervall. ff