SE452074B - Apparat for avlesning och/eller uppteckning av en optiskt lesbar informationsstruktur - Google Patents

Description

452 074 bärare, i vilken ett svängbart halvtransparent element utnyttjas för lägesin- ställning av strålningsfläcken och i vilken den del av strälknippet som re- flekteras av informationsstrukturen och transmitteras av det halvtransparenta elementet utnyttjas för spårföljningsdetektering. I en apparat för avläsning av en strâlningsreflekterande uppteckningsbärare, som utnyttjar en svängbar och fullt reflekterande spegel för lägesinställning av strålningsflëcken, kommer strålknippets axel att förskjuta sig relativt spårföljningsdetektorerna vid en svängningsrörelse hos spegeln, om denna spegel ligger exakt i objektivsystemets fokalplan. Om den svängbara spegeln i den sistnämnda apparaten är belägen i objektivsystemets fokalplan men intensitetsfördelningen inom strålknippet är asymmetrisk, t.ex. om strâlningskällan är en diodlaser, resulterar en sväng- ningsrörelse hos spegeln i en ändring av intensitetsfördelningen över spår- följningsdetektorerna, vilken ändring är oberoende av strålningskällans läge relativt ett informationsspâr som läses. Om strâlningsfläcken förskjutes trans- versellt mot spärriktningen genom att bringa objektivsystemet eller strålnings- källan att röra sig kommer denna rörelse att resultera i en förskjutning av strâlknippets axel relativt spärföljningsdetektorerna, vilken förskjutning är oberoende av strålningsfläckens läge relativt centrum av ett informationsspår.

I alla de nämnda apparaterna för uppteckning och/eller avläsning är spår- följningssignalen, som genereras medelst spårföljningsdetektorerna; inte bara beroende av läsfläckens läge relativt ett informationsspår som läses utan också av läget hos det inställbara elementet som förskjuter strålningsfläcken trans- versellt mot spårriktningen. Till följd härav kan läsfläcken ställas in i ett läge, som inte sammanfaller med centrum av ett informationsspâr som läses, d.v.s. läsfläckens centrum rör sig bort från infonmationsspärets centrum. Om ändringen i det inställbara elementets läge är stor för att följa informations- spår med stora excentriciteter kan inverkan av nämnda ändring på intensitets- fördelningen över spârföljningsdetektorerna till och med bli större än den som är en följd av avvikelsen mellan läsfläckens centrum och informationsspârets centrum.

Läget av det inställbara elementet motsvaras av vinkelläget hos ett sväng- bart element eller läget av ett translatoriskt förskjutbart element tvärs mot den optiska axeln för det system, som utgöres av de andra elementen i strål- ningsbanan. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en avläsnings- och/eller uppteckningsapparat, i vilken inverkan av det inställbara elementets läge på styrsignalen för detta element kan elimineras. För detta ändamål känne- tecknas apparaten enligt uppfinningen av ett lägesdetekteringssystem för att 452 (374 bestämma det inställbara elementets läge, varvid utgången på detta lägesdetek- terïngssystem är ansluten till en ingång på spårföljningsservosystemet, så att styrsígnalen alstras í beroende av spårföljningssignalen och är korrïgerad med avseende på nämnda läge.

Uppfinningen förklaras såsom exempel genom en detaljerad beskrivning av en apparat för avläsning av en strålningsreflekterande uppteckningsbärare. Fig 1, 2 och 3 visar därvid olika utföringsformer av en sådan apparat i enlighet med uppfinningen. ' Fig 1 visar en uppteckningsbärare 1 i ett radiellt tvärsnitt. Informa- tionsstrukturen innefattar en mångfald informationsspår 2 som i sin tur inne- håller ej visade informationsytor vilka omväxlar med mellanytor. Informations- strukturen kan vara anbringad på översidan av uppteckningsbäraren så att avläs- ning sker genom uppteckningsbärarens transparenta substrat 3, varvid substratet tjänar såsom ett skyddsskikt. Informationsstrukturen belyses genom ett läs- strålknippe 7 som alstras av en strålningskälla 6, t.ex. en helium-neon-laser.

Strâlknippet 7 fokuseras till en läsfläck V på informationsstrukturen medelst ett objektivsystem 9, som är schematiskt representerat genom en enda lins.

Strålningsbanan innehåller ett strålningsavlänkande element. Detta element har formen av en spegel 10 som är svängbar omkring sin axel 11 i pilens 12 riktning med hjälp av det schematiskt visade manöverdonet 41. Spegeln 10 kan t. ex. drivas genom att en lindning är anbringad omkring spegeln, vilken lindning ligger i ett magnetfält som alstras av ett par polstycken. Genom att leda en 'elektrisk ström genom lindningen kan spegelns svängningsrörelse accelereras eller retarderas. En sådan spegeldrivning är exempelvis beskriven i amerikanska patentskriften 4.123.146.

Strålknippet som reflekteras av informationsstrukturen genomkorsar objek- tivsystemet en andra gång och reflekteras därefter i riktning mot strålnings- källan 6 av spegeln 10. För att separera det reflekterade strålknippet, som är modulerat-genom informationsstrukturen, från det strâlknippe som emitteras av källan 6 kan ett polarisationskänsligt uppdelningsprisma 13 och en Ä /4-platta 14 på känt sätt vara anordnade i strâlningsbanan, varvid Å är lässtrålknippets våglängd. Prismat 13 reflekterar strålknippet från uppteckningsbäraren mot ett strålningskänsligt detekteringssystem 15. Då uppteckningsbäraren roteras me- delst en axel 4,som drives av en motor 5, kommer detekteringssystemets utgångs- signal att variera i enlighet med sekvensen av informationsytor och mellanytor som finns i ett informationsspår.

För att detektera läsfläckens läge relativt ett infonmationsspår som läses 452 oi4 , innefattar detekteringssystemet 15 två detektorer, t.ex. fotodioder 16 och 17, vilka är anordnade i informationsstrukturens s.k. "fjärrfält". Detta betyder att detektorerna ligger i ett plan i vilket centrumpunkterna för de olika av- böjningsordningstalen, vilka alstras då läsfläcken projiceras på en liten in- formationsyta, är tillräckligt åtskilda från varandra. Detektorerna kan t.ex. ligga i en bild av objektivsystemets ingångsöppning. Såsom är beskrivet i ame- rikanska patentskriften 3.931.459 är intensitetsfördelningen mellan detektorer- na 16 och 17 bestämd av läsfläckens V läge relativt centrum av ett informa- tionsspår 2 som läsÄs. Utgângssignalerna från detektorerna 16 och 17 matas till en subtraktionskrets 18, vars utgängssignal eller spårföljningssignal Sr där- vid är bestämd av storleken och riktningen av en avvikelse mellan läsfläckens centrum och centrum av det informationsspår som läses. Denna signal matas till ett manöverdon 41, eventuellt via en förstärkare 19, för att svänga spegeln 10 på sådant sätt att signalen Sr blir noll. 4 En signal Si som är representativ för den information som läses erhålles genom att addera signalerna från detektorerna 16 och 17 i kretsen 20.

Av praktiska skäl är det vanligen ej möjligt att anordna spegelns 10 centrum i objektivsystemets fokalplan. Läget av det strâlknippe, som är reflek- terat av uppteckningsbäraren och spegeln 10, och således läget av det strål- knippe som faller in mot detektorerna 16 och 17, kommer därvid att vara beroen- de av spegelns 10 läge, så att intensitetsfördelningen mellan detektorerna 16 och 17 också blir bestämd av spegelns 10 läge. Om intensitetsfördelningen inom det strålknippe, som emitteras av källan 6, är asymmetrisk kommer intensitets- fördelningen mellan detektorerna 16 och 17 också att bero på spegelns 10 läge, även om spegelns 10 centrum ligger i objektivsystemets fokalplan. I nämnda fall är följaktligen spårföljningssignalen Sr och således styrsignalen SC bero- ende av spegelns 10 läge.

För att eliminera detta beroende innefattar apparaten ett vinkellägesde- tektoreringssystem 21. Detta system innefattar en strålningskälla 22, t.ex. en ljusemittrande diod, vilken avger ett strålknippe 42, en lins 23 samt två de- tektorer 24 och 25, t.ex. fotodioder. Den bakre ytan 45 av spegeln 10 är re- flekterande och riktar det strålknippe, som emitteras av källan 22, mot detek- torernas 24 och 25 plan, varvid strâlknippet fokuseras i nämnda plan av linsen 23. Systemet kan vara så utfört att om spegeln 10 ligger i sitt centrumläge strålknippet 42 är symmetriskt relativt detektorerna 24 och 25. Om spegeln 10 svänges omkring sitt centrumläge ändrar sig det reflekterade strålknippets 42 riktning, så att en av detektorerna 24 eller 25 tar emot mera strålning än den 452.074 andra. Signalerna från detektorerna 24 och 25 matas till en subtraktionskrets 26. Utgängssignalen Sm från denna krets beror på storleken och riktningen av spegelns 10 svängningsvinkel. Denna signal som är lika med den komponent i sig- nalen Sr som är förorsakad av spegelns 10 svängningsrörelse, matas till en subtraktionskrets 27 vilken också tar emot signalen Sr. Utgângssignalen SC från kretsen 27 blir därvid oberoende av spegelns 10 vinkelläge. o Med avseende på signalens Sr beroende på läget av elementet 10, som be- stämmer läsfläckens V läge, kan apparaten enligt fig 1 jämföras med en apparat i vilken objektivsystemet eller strålningskällan bringas att röra sig för att lägesinställa läsfläcken transversellt mot spârriktningen. Objektivsystemets eller strâlningskällans rörelse tvärs mot spårriktningen kan uppmätas på känt sätt, t.ex. medelst en induktiv givare eller på optisk väg genom att anbringa en spegel på objektivsystemet eller strälningskällan och låta ett strålknippe falla in mot nämnda spegel i en spetsig vinkel. I banan för det strålknippe som reflekteras av spegeln anbringas två strålningskänsliga detektorer på sådant sätt att strâlknippet, om objektivsystemet eller strâlningskällan rör sig tvärs mot spârriktningen, kommer att röra sig över detektorerna tvärs mot detektorer- nas gränsl inje. _ I den i fig 1 visade apparaten är signalens Sr beroende på läget av det element, som lägesinställer läsfläcken, mindre än i en apparat för avläsning av en strålningstransmitterande uppteckningsbärare eller i den i fig 2 visade ap- paraten, där den del av strålknippet, som reflekteras av uppteckningsbäraren, som passerar genom det strålknippsavlänkande elementet 30, användes för spår- följningsdetektering. I fig 2 tjänar avlänkningselementet 30 också som strål- uppdelare. Detta element har tvâ komponenter 31 och 32, mellan vilka ett strål- knippsuppdelande skikt 33 är infört och som är kombinerade till en kub. För en given styvhetsgrad har ett sådant avlänkningselement mindre tröghetsmassa än en plan spegel med samma styvhet och kan bringas att röra sig utan uppträdandet av nâgra väsentliga parasitiska resonanser, vilket är fördelaktigt av styrtekniska skäl. Vidare är det strålknippsuppdelande skiktet nu helt inneslutet, så att detta skikt ej utsättes för atmosfärisk inverkan och mekanisk påfrestnng. Det strålknippsuppdelande skiktet 33 kan utgöras av ett delvis reflekterande skikt eller av ett polarisationskänsligt skikt, i vilket sistnämnda fall i en.2/4- platta skall vara anordnad före objektivsystemet. Kuben 30 kan svängas medelst ej visade elektromagnetiska organ. Nämnda organ har lämpligen den form, som är beskriven i holländska patentansökningen 8002958, vilken införes såsom refe- rens. 452 074 Den bakre ytan 34 av kuben 30 är gjord reflekterande och genom läget av denna yta detekteras skiktets 33 vinkelläge med hjälp av strålningskällan 22, linsen 23, detektorerna 24 och 25 samt subtraktionskretsen 26 på samma sätt som i apparaten enligt fig 1. .

För att säkerställa att signalen Sm enbart beror på ytans 34 svängnings- rörelse och inte på några andra rörelser hos kuben 34, t.ex. en rörelse hos kuben i källans 35 riktning, är elementen i lägesdetekteringssystemet anordnade så att källans 22 centrum och detektorernas 24 och 25 grÄnslinje är belägna i ett plan, som är parallellt med kubens svängningsaxel 11. I fig 2 är strål- ningskällan 22 och linsen 23 t.ex. belägna bakom ritningens plan, såsom är an- givet genom streckade linjer, medan detektorerna 24 och 25 ligger framför rit- ningens plan. I apparaten enligt fig 1 kan anordnandet av elementen 22,23,24 och 25 relativt svängningsaxeln 11 vara likadant som det som är visat i fig 2.

I apparaten enligt fig 2 utgöres strålningskällan av en halvledardiodla- ser. En sådan strålningskälla kan också användas i apparaten enligt fig 3. I denna apparat tjänar avlänkningselementet 36 återigen såsom strålknippsuppdela- re. Detta element har en planparallell transparent platta 37 som är försedd med ett delvis reflekterande skikt 38.

I apparaten enligt fig 3 innefattar lägesdetekteringssystemet inte någon separat strålningskälla utan delen 7' av lässtrålknippet 7, som transmitteras av skiktet 38, utnyttjas för lägesdetektering. Detta strâlknippe faller in mot två detektorer 24 och 25 i lägesdetekteringssystemet. Strâlknippsdelen 7' för- skjutes parallellt med sig själv av plattan 37, varvid förskjutningen är en funktion av strålknippets 7 infallsvinkel mot plattan 37. Om plattan 37 t.ex. ligger i sitt centrumläge lämnar strälknippsdelen 7' denna platta på det sätt som är angivet genom heldragna linjer och faller in symmetriskt mot detektorer- na 24 och 25. De streckade linjerna representerar strålknippsdelens 7' bana om plattan 37 har svängt sig moturs. Istället för en planparallell platta 37 är det alternativt möjligt att använda en kub i apparaten enligt fig 3.

För detektering av avlänkningselementets läge är det alternativt möjligt att utnyttja den ringa mängd strålning som reflekteras vid frontytan 43 av ku- ben 30. Denna frontyta 43 gör därvid en liten vinkel med strålknippets 7 axel såsom är angivet genom streckade linjer i fig 2. Genom linsen 8 fokuseras strålningen, som reflekteras av ytan 43 till en strålningsfläck i planet för 1ägesdetekteringssystemets detektorer 24 och 25 såsom är angivet genom strecka- de linjer. Om källan 35 är en diodlaser kan detektorrna 24 och 25 vara integre- rade tillsammans med källan på en bricka av ett halvledarmaterial. , 452 074 Om det instä11bara eïementet drivs av en magnetspoïe, vars impedans e11er sjäïvinduktans står i ett fast förhåiiande tiil eiementets iäge, kan det in- stä11bara'e1ementets iäge härïedas eïektroniskt från sjäivinduktansen.

Uppfinningen kan också tiiiämpas i en apparat för uppteckning av informa- tion på en uppteckningsbärarkropp som är försedd med ett optiskt detekterbart servospâr, i vi1ketie11er i närheten av viïket informationen skalï skrivas in.

En sådan inskrivningsapparat kan vara konstruerad på ïiknande sätt som iäsappa- raten, som beskrivits i det föregående, t.ex. den som är visad i fig 3, men strâiningskäïian ska11 avge en högre intensitet än den som räcker för avläs- ning. Om strâiningskäiïan t.ex. är en gasïaser skaii strâ1ningsbanan innehåiia en intensitetsmoduiator 39, t.ex. en akusto-optisk e11er en magneto-optisk mo- dulator, tili vars ingångskïämmor 40 signaïen som ska11 upptecknas, viiken kan vara en audio-, en video- eiïer en datasignai, matas. Om stråiningskäïian är en diodiaser behövs ingen modulator utan diodïasern kan drivas av audio-, video- e11er datasignaien, Åtgärder måste vidtas för att säkerstäïia att strâiknipps- uppdeiaren 38 refiekterar största deïen av stråïningen och bara transmitterar en iiten dei. Under uppteckning refiekterar uppteckningsbärarkroppen också tiliräckiig stråïning för att möjïiggöra den i det föregående beskrivna spår- föïjningen;

Claims (4)

._.._.-uuuu--_~_ - 7 ..._..__ 452 07.4 Patentkrav

1. Apparat för avläsning och/eller uppteckning av en optiskt läsbar, spår- vís anordnad informationsstruktur på en uppteckningsbärare, vilken apparat innefattar en strâlningskälla som alstran ett optiskt strålkníppe, ett ob- jektivsystem för att fokusera strålknippet till en strålningsfläck i in- formationsstrukturens plan, ett inställbart element för att förskjuta sträl- ningsfläcken tvärs mot spårriktningen och ett spårföljnïngsservosystem för att generera en styrsignal för det inställbara elementet, vilket servosystem innefattar ett första detekteringssystem för att detektera avvikelser hos fläcken tvärs mot spårriktningen, vilket första detekteringssystem alstrar en spårföljningssignal som anger nämnda avvikelser, k ä n n e t e c k n a d av ett lägesdetekteringssystem (2l,Z2,23,24,2S,26) för att bestämma det in- ställbara elementets (l0,30,36) läge, varvid utgången på detta lägesdetekte- ringssystem är ansluten till en ingång på spårföljningsservosystemet (l6,l7,l8,Z7), så att styrsignalen (SC)ï alstras i beroende av spårföljningssignalen och är korrigerad med avseende på nämnda läge. |

2. Apparat enligt patentkravet 1, i vilken det inställbara elementet utgöres av ett svängbart, delvis reflekterande element, k ä n n e t e c k n a d av att lägesdetekteringssystemet innefattar två strälningskänsligda detektorer (24,25)anordnade i banan för den strålknippsdel (7'), som är emitterad av strålningskällan (35) och transmitterad av det svängbara elementet (36), varvid de nämnda detektorernas utgångar är anslutna till en subtraktionskrets (26).

3. Apparat enligt patentkravet 1, i vilken det inställbara elementet inne- fattar ett svängbart prisma som har en delvis reflekterande yta, k ä n - n e t e c k n a d av att ytan (43) av prismat (30), som är riktad mot strål- ningskällan (35), gör en spetsig vinkel med axeln för strålknippet (7), som är emitterat av strålningskällan, och att lägesdetekteringssystemet innefattar två strålningskänsliga detektorer (24,25) anordnade i banan för den strålknippsdel, som är reflekterad av nämnda yta (43) på prismat, samt en subtraktionskrets (26) vars ingångar är anslutna till detektorernas utgångar.

4. Apparat enligt patentkravet 1, i vilken det inställbara elementet utgöres av ett svängbart, åtminstone delvis reflekterande element, k ä n n e t e c k= n a d av att en yta (45,34) av det svängbara elementet (10,30), vilken yta är vänd.frân strålningskällan, är reflekterande och att lägesdetekteringssystemet innefattar en hjälpstrålningskälla (22) och två strâlningskänsliga detektorer ï452 074 (24,25) anordnade i banan för strålknippet (42). som är emitterat av hjälp- strâlningskällan och reflekterat av den reflekterande ytan (45,34), varvid de- nämnda detektorernas utgångar är anslutna till ingângarna på en subtraktions- krets (26), och att hjälpstrâlníngškällan och detektorernas gränslinje är be- lägna i ett plan, sçm är parallellt med det svängbara elementets svängníngsaxel (11). '