SE453542B - Apparat for uppteckning och avlesning av informationsspar i en optisk uppteckningsberare - Google Patents

Description

.šå if? å; x F' å, Jfies ä »à apparat till sitt förfogande, av vilket skäl man försöker göra denna apparat så enkel och billig som möjligt. Sådana försök går ej ihop med användningen av de två nämnda gaslasrarnat Upptecknings- och läsapparaten i enlighet med den tyska utläggningsskrif- ten 2 403 408 har bara en detektor för mottagning av det lässtrålknippe som reflekteras av informationsytan. Den nämnda polarisaticnskänsliga strålnings- uppdelaren och polarisationsvridaren, i form av en ik./4-platta, där}Ä är läs- strålknippets våglängd, användes därvid för att reflektera det reflekterade strålknippet ut ur banan för det lässtrålknippe som är riktat mot upptecknings- bäraren och hindra strålningen i det förstnämnda strålknippet från att återgå till strålningskällan.

Om optiska uppteckningsbärare användes såsom ett medium, i vilket använda- ren kan uppteckna information, kan denna användare förses med en upptecknings- bärare som redan innehåller s k servospår (förinskrivna). Detta optiskt detek- terbara spår användes för att på korrekt sätt styra skrivfläcken över informa- tionsytan under informationsuppteckning, dvs längs ett spiralspår eller längs ett flertal koncentriska spår. Servospåret kan vara uppdelat i en mångfald sek- torer, som vardera innefattar en adressdel och en blank spårdel i vilken infor- mation kan upptecknas. Således är en specifik adress tillordnad varje informa- tionsblock, så att ett RAM-minne erhålles. Servospåret kan också innehålla en signal. Denna signal gör det möjligt att styra skrivfläckens hastighet i spår- riktningen under uppteckning. - För obtimal användning av en uppteckningsbärare med ett förinskrivet ser- vospår skulle en detektor krävas, vilken tar emot uppteckningsstrålningen som är reflekterad av informationsskiktet och omvandlar den till en elektrisk signal. Denna signal kan användas för att läsa adresserna innan informationen upptecknas, för att styra skrivfläckens läge relativt servospåret eller för att styra skrivfläckens hastighet i servospårets riktning och t ex för att styra skrivstrålknippets fokusering. Så länge nämnda strålknippe inte användes för uppteckning och har en lägre effekt kunde då skrivstrålknippet användas såsom ett lässtrålknippe. D Vid detektering av det reflekterade skrivstrålknippet och lässtrålknippet å måste åtgärder vara vidtagna så att skrivstrålningen inte faller in mot detek- torn för lässtrålknippet och att lässtrålningen inte faller in mot detektorn för skrivstrâlknippet. Nämnda strâlknippen kommer tillbaka från olika ytor på informationsskiktet och koincidens mellan strålknippena skulle betyda att två Aifasförskjutna signaler skulle“överlagras.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en uppteck- 455 542 nings- och läsapparat som uppfyller de nämnda kraven. För detta ändamål känne- tecknas apparaten enligt uppfinningen därav, att den första och den andra strålningskällan utgöres av två väsentligen identiska halvledardiodlasrar, vilkas avgivna strâlknippen har olika våglängder, att en andra detektor är anordnad i banan för skrivstrålknippet som har reflekterats av informationsytan och som utgår från strålningsuppdelaren, att den andra detektorn föregås av ett andra våglängdsselektivt filter och att polarisationsvridaren också är anordnad i skrivstrålknippets bana. I Till följd av användningen av diodlasrar blir apparaten billigare och mindre men också mera stabil än den kända apparaten. Med tanke på den lägre strâlningsenergin i en diodlaser jämfört med strålningsenergin i en gaslaser har apparaten utförts så att strålningsförlusten minimeras, i synnerhet för skrivsträlknippet som är riktat mot uppteckningsbäraren. För att kombinera skrivstrålknippet och lässtrålknippet som är riktade mot uppteckningsbäraren och för att rumsligt separera nämnda strålknippen sedan de har reflekterats av uppteckningsbäraren användes polarisationsmedel. Nämnda medel kan utgöras av den nämnda polarisationskänsliga strålningsuppdelaren och polarisationsvrida- ren, vilka också användes för att separera läs- och skrivstrâlningen, som utgår från uppteckningsbäraren, från strålningen i strålknippena som är riktade mot uppteckningsbäraren, men de kan också utgöras av andra medel. För att minimera den återstående överhörningen mellan lässtrålknippet och skrivstrâlknippet, som också återstår om polarisationsmedel användes, till följd av förekomsten av optiska element och speciellt uppteckningsbäraren, vilka ej är ideella vad gäl- ler dubbelbrytning, användes väglängdsselektiva filter, vilka säkerställer att bara skrivstrâlningen kan falla in mot en av detektorerna och bara lässtrål- ningen mot den andra detektorn.

Det observera att det genom tyska utläggningsskriften 2.918.931 är i och för sig känt att använda två diodlasrar, som kan vara utförda såsom ett integ- rerat element, i en kombinerad skriv- och läsapparat. Nämnda apparat har emel- lertid inga medel för att särskilja lässtrâlknippet och skrivstrålknippet från varandra. Vidare är skrivfläcken och läsfläcken ej förskjutna relativt varandra i spårriktningen utan tvärs mot spårriktningen, nämligen med en spårperiod så att den upptecknade informationen bara kan läsas efter ett varv av uppteck- , ningsbäraren. aEn_första utföringsform av en apparat enligt uppfinningen, i vilken två diodlasrar är upptagna i ett hölje, känneteckcnas därav att en kraftigt selek- tiv halvvågsplatta och ett polarisationskänsligt dubbelbrytande prisma, som 453 542 transmitterar båda strälknippena, är anordnade i nämnd ordningsföljd mellan den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren och polarisationsvridaren i den gemensamma strâlningsbanan för skrivstrålknippet och lässtrålknippet som har samma polarisationsriktning.

En kraftigt selektiv halvvågsplatta är en platta av ett dubbelbrytande material vars dubbla brytning, som är given genom produkten av brytningsindex- skillnaden och tjockleken hos plattan, för ett strålknippe av en första våg- längd är en heltalsmultipel av nämnda våglängd och för ett strålknippe av en andra våglängd en heltalsmultipel plus halva den andra våglängden. En sådan platta vrider polarisstionsriktningen för strålknippet av den andra våglängden 90° men påverkar inte polarisationsriktningen för strâlknippet av den första våglängden. Det polarisationskänsliga prismat är förträdesvis ett Wollaston- prisma.

Medelst Hollaston-prismat kan bilderna av de två diodlasrarna, vilka las- rar även om de är integrerade på en bärare ha ett relativt stort avstånd, t.ex. några hundra mikron, bringas mycket tätare ihop. Wollaston-prismat ger också spatiell separation mellan lässtrålknippet och skrivstrålknippet som reflekte- rats av informationsskiktet. Därvid användes den vridning av läs- och skriv- strålknippets polarisationsplan som polaristionsvridaren åstadkommer. Polarisa- tionsvridaren är en kvartsvågsplatta som inte är kraftigt selektiv och som in~ verkar på de två strålknippenas polarisationsriktning på samma sätt. Den kraf- tigt selektiva halvvågsplattan säkerställer att lässtrâlknippet och skrivstrâl- knippet, som faller in mot Wollaston-prismat första gången, har de önskade ortogonala polarisationsriktningarna. Företrädesvis är Nollaston-prismat ett symmetriskt prisma. _ En andra utföringsform av en apparat enligt uppfinningen, i vilken diod- lasrarna är upptagna i separata höljen, kännetecknas av att lässtrålknippet och skrivstrâlknippet har ortogonala polarisationsriktningar och att nämnda strål- knippen bringas att huvudsakligen sammanfalla av den polarisationskänsliga strâlningsuppdelaren. I denna utföringsform har den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren en dubbel funktion, nämligen att kombinara lässtrålknippet och skrivstrâlknippet och att separera de strålknippen, som är reflekterade av informationsytan, från de strålknippen som är avgivna av strålningskällorna.

Företrädesvis är diodlasrarnas höljen belägna i huvudsak parallellt och en andra strålningsuppdelare anordnad i banan för ett av strâlknippena, vilken strålningsuppdelare reflekterar strålning i nämnda strålknippe mot den polari- sationskänsliga strålningsuppdelaren. Den andra strålningsuppdelaren kan vara 455 542 en våglängdsberoende strålningsuppdelande spegel. De två höljena kan nu vara anordnade tätt intill varandra, vilket ger en kompakt och mekaniskt och ter- miskt stabil konstruktion.

Stabiliteten förbättras ytterligare om den polarisationskänsliga strål- ningsuppdelaren och den andra strålningsuppdelaren är stelt fästa vid en gemen- sam bärare på sådant sätt att det totala antalet reflektioner av strålknippena av de båda strälningsuppdelarna är jämnt. De båda strålningsuppdelarna kan bil- das av en första och en andra delvis reflekterande yta inom ett sammansatt prisma. Vridning av den gemensamma bäraren eller det sammansatta prismat påver- kar då inte skrivfläckens och läsfläckens relativa läge på informationsskiktet.

För att möjliggöra att läsfläckens och skrivfläckens läge relativt varan- dra korrigeras i åtminstone en riktning, d.v.s. i den riktning på informations- ytan som är tvärs mot spårriktningen och eventuellt i en andra riktning, d.v.s i spårriktningen, kan en apparat med två väsentligen parallella diodlaserhöljen vidare vara kännetecknad därav att ett första diodlaserhölje är stelt förbundet med en ram, medan en sida av ett andra diodlaserhölje är förbunden med samma ram så att den är fjädrande i åtminstone en riktning och att det finns mekanis- ka medel för att ställa in det andra diodlaserhöljet relativt det första höljet.

För att möjliggöra att fokuseringen av lässtrålknippet och skrivstrålknip- pet relativt varandra korrigeras kan en inställbar lins vara anordnad i banan för ett av nämnda strålknippen, som är riktade mot uppteckningsbäraren.

Uppfinningen beskrivs mera detaljerat med hänvisning till ritningarna, där fig 1 visar en känd uppteckningsbärare med ett förupptecknat servospår, som kan skrivas in av en användare, fig 2, 3 och 4 visar olika utföringsformer av en apparat i enlighet med uppfinningen och fig 5 och 6 visar en hållare för två diodlaserhöljen.

Fig 1 visar en planvy av en rund skivformad uppteckningsbärkropp 1, i vil- ken en användare kan uppteckna användarspecifik information. Nämnda bärkropp är exempelvis försedd med ett spiralformigt servospår 2 som är uppdelat i en mång- fald sektorer 3, t.ex. 128 per varv. Varje sektor omfattar en kontinuerligt och optiskt detekterbar spårdel 5, som under uppteckning användes för inskrivning av informationen i en väldefinierad bana på uppteckningsbärarkroppen, samt en sektoradress 4 som bl.a. innehåller adressen till den tillordnade spårdelen 5 i digital form i ej visade adressytor. Nämnda ytor kan innefatta gropar, som är inpressade i uppteckningsbärarytan, eller utsprång som skjuter ut från nämnda yta. Uppteckningsbärkroppen är försedd med ett skikt av ett material som, om 4 453 542 6 det utsättes för lämplig strålning, bibringas en optiskt detekterbar förän- dring. Informationsuppteckning kan exempelvis ske genom att smälta gropar i metallskiktet medelst skrivstrålknippet. För vidare detaljer om uppteckningsbä- raren hänvisas till patentansökningen 7902222-4.

Två strålningsfläckar RS och WS projiceras på uppteckningsbäraren. I spår- riktningen , riktningen t i fig 1, är nämnda fläckar något förskjutna relativt varandra en liten sträcka och rör sig med samma hastighet relativt spåret under uppteckning. Strålningsfläckarnas rörelse relativt ett spår erhålles genom att bibringa uppteckningsbäraren en rörelse omkring axeln 6 i pilens 7 riktning.

Under uppteckning användes den ledande strålningsfläcken WS för att avläsa adresserna och sedan den korrekta adressen väl har påträffats för att uppteckna information i den tillhörande spårdelen. Strålningsfläcken RS användes för att läsa informationen omedelbart sedan den har upptecknats, så att uppteckningsfel kan detekteras under uppteckning. Läsfläcken är belägen på ett litet avstånd från skrivfläcken så att man vid slutet av sektorytan 5 kan fastställa, om in- formationen har upptecknats korrekt i nämnda yta, och kan bestämma om informa- tionen skall återupptecknas i en annan yta. För avläsning av information, som redan har upptecknats, kan antingen fläcken RS eller fläcken WS användas. Både i uppteckningsmoden och i läsmoden kan fläcken WS användas för att generera en fokuseringsfelsignal och en radiell felsignal, dvs en signal som ger en indika- tion på en avvikelse i riktningen r mellan fläckarnas WS och RS centra och ser- vospårets 2 centrum.

Fig 2 visar schematiskt en första utföringsform av en apparat, medelst vilken den i fig l visade uppteckningsbäraren kan skrivas in och avläsas. Nämn- da apparat innefattar två strålningskällor 10 och 11 i form av diodlasrar, av vilka en alstrar ett skrivstrålknippe WB och den andra ett lässtrålknippe RB.

För enkelhets skull visas bara huvudstrålarna i nämnda strålknippen. En spegel 17 reflekterar lässtrålknippet och skrivstrålknippet mot ett objektivsystem 19 som fokuserar strålknippena till strålningsfläckar WS och RS på uppteckningsbä- rarens informationsyta. Fig 2 visar en liten del av uppteckningsbäraren 1 i ett tangentiellt tvärsnitt, d.v.s. ett tvärsnitt i enlighet med pilen t i fig 1.

Såsom är visat i fig 2 exponeras förträdesvis informationsskiktet genom sub- stratet 9 så att detta substrat verkar såsom ett skyddsskikt. Spegeln 17 kan vara svängbar omkring en axel 20a i ritningens plan för att tillåta korrektion av fläckarnas WS och RS lägen tvärs mot spårriktningen. Vidare kan spegeln vara så anordnad att den är svängbar omkring axeln 20b vinkelrätt mot ritningens plan för att tillåta korrektion av fläckarnas WS och RS lägen i spårriktningen. »ff- (fl CN (fl ~í>> if! Strålknippena WB och RB reflekteras av informationsytan, passera. genom objektivsystemet 19 och reflekteras i riktning mot strålningskällorna 10 och 11 av spegeln 17. För att separera de reflekterade strålknippena WB' och RB' på optimalt sätt och med minsta möjliga förlust av strålning i strålknippena WB och RB är ett polarisationskänsligt strålningsuppdelande prisma 16 och en Jfi/4-platta 18 anordnade i strålningsbanan, varvid /Ä är strålknippenas medel- våglängd. De strålknippen som är emitterade av de två diodlasrarna har samma polarisationsriktning som är sådan att nämnda strålknippen transmitteras nästan fullständigt av prismat 6. Strålknippena genomkorsar sedan /Ä /4-plattan 18 två gånger så att deras polarisationsriktning vrides 900. Till följd härav reflekteras de reflekterade strålknippena NB' och RB' nästan fullständigt av prismat 16.

Diodlasrarna drives av elektriska strömmar som matas till deras ingångs- klämmor 10', 10" respektive l1', 11". Emedan en mindre mängd strålningsenergi krävs för avläsning än för uppteckning kan strömmen genom diodlasern 11 vara mindre än strömmen genom diodlasern 10. Genom att modulera den elektriska strömmen till uppteckningslasern 10 med den information, som skall skrivas in, moduleras skrivstrålknippets intensitet i enlighet med nämnda information.

Diodlasrarna 10 och 11 är anordnade på en gemensam bärare 12 inuti i ett hölje 13. Nämnda lasrar emitterar divergenta strålknippen som dessutom är as- tigmatiska. Höljet kan innehålla en cylindrisk lins 5, med vilken astigmatismen elmineras och ett kollimatorobjektiv 14 som kollimerar strålknippena. Genom användning av parallella strålknippen WB och RB behöver bara objektivsystemet 19 och den svängbara spegeln 17 vara anordnade på en rörlig bärare, medan de andra elementen i apparaten, i synnerhet diodlasrarna, kan vara anordnade sta- tionärt. Därvid behöver bara en liten massa förskjutas vid korrektioner, som kan ske med en hög hastighet.

Strålningsfläckarna RS och NS skall ligga mycket tätt intill varandra, t.ex. på ett avstånd av 10 mikron. Vid användning av ett objektivsystem, vars förminskning är två gånger, skall de strålningsemitterande ytorna i diodlasrar- na vara åtskilda 20 mikron från varandra. Med nuvarande teknik kan nämnda ytor vara anordnade på ett minimiavstånd av ungefär 300 mikron från varandra till följd av diodlasrarnas dimensioner, det utrymme som krävs för anslutnings- trådarna samt den önskade kylningen.

För att erhålla det önskade avståndet av 10 mikron mellan läsf1äcken och skrivfläcken förskjutes bilderna av diodlasrarna mot varandra med hjälp av ett polarisationskänsligt prisma 26, som transmitterar båda strålknippena. Ett så- ..., Qwfasfi.. .uw-ffsa. 453 542 dant prisma har den egenskapen att det avlänkar de två strâlknippena, som har mot varandra vinkelräta polarisationsriktningar, i motsatta riktningar. Genom lämpligt val av strålknippenas polarisationsriktningar och prismats optiska axlar kan nämnda prisma fås att förskjuta de av diodlasrarna 10 och ll emitte- rade strålknippena mot varandra. Vidare kommer de strålknippen som är reflektee rade av informationsskikten, vilkas polarisationsriktning är vriden 900 rela- tivt de strålknippen som är riktade mot uppteckningsbäraren, att böjas isär av nämnda prisma så att den önskade spatiella separationen vid detektorerna erhål- les. Prismat är lämpligen ett Wollaston-prisma. I princip kan varje annan typ av dubbelbrytande prisma, såsom ett Rochon-prisma, också användas. Det sistnäm- nda prismat avlänkar emellertid strålknippena relativt varandra en vinkel som bara är halva den vinkel som införes av ett wollaston-prisma. Prismat 26 kan bara utföra sin funktion om strålknippena WB och RB har mot varandra vinkelräta polarisationsriktningar. Därvid skall en.2\/2-platta vara anordnad i banan för ett av strålknippena som avges av källorna 10 och ll, vilka har samma polarisa- tionsriktning.

I princip kan den önskade separationen mellan bilderna av fläckarna WS och RS på detektorerna 22 och 24 (25) uppnås medelst Nollaston-prismat och PK /- plattan enbart, men då måste mycket stränga krav ställas på graden av strål- ningskällornas polarisation, på de optiska elementens kvalitet samt på uppteck- ningsbärarens substrat. Nämnda substrat skall ej uppvisa någon dubbelbrytning.

För att uppnå en tillräckligt låg överhörning utan att behöva uppfylla mycket stränga krav användes i enligthet med uppfinningen två diodlasrar, som avger olika våglängder, och före detektorerna 22 och 24 (25) anordnas våglängdsselek- tiva filter 28, 29 som bara transmitterar lässtrålknippet eller skrivstrålknip- pet till den respektive detektorn 22 och detektorn 24 (25). Sedan anordnas en kraftigt selektiv ÄN /2-platta före wollaston~prismat, d.v.s. en platta som vrider polarisationsriktningen för bara ett av strålknippena 900 och som inte påverkar det andra strålknippets polarisationsriktning.

Filtren 28 och 29 kan vara reflektionsfilter som transmitterar det önskade strålknippet och reflekterar det ej önskade strålknippet. Nämnda filter kan ha en separationsfaktor av ett på hundra, d.v.s bara en procent av den oönskade strålningen transmitteras. Genom att anordna ett flertal reflektionsfilter i serie med varandra kan separationsfaktorn ökas ytterligare. ' Minimiskillnaden mellan lässtrålknippets och skrivstrålknippets våglängder bestämmes av separationsfaktorn och filtrens lutning. Den minimala skillnaden kan t ex vara 60 nm. Denna våglängdsskillnad är tillräckligt liten för att er- hålla den önskade vridningen av de båda strålknippenas polarisation 900 9 455 542 medelst en Ä /4-platta 18.

Företrädesvis är Wollaston-prismat ett symmetriskt prisma, såsom är visat i fig 2. Nämnda prisma innefattar tre delprismor 32, 33 och 34 av ett dubbel- brytande material. Delprismornas 32 och 34 optiska axlar 35 och 37a är paral- lella med varandra, medan delprismats 33 optiska axel 36 är vinkelrät mot de optiska axlarna 35 och 37a. Till följd av den symmetriska konstruktionen är det sammansatta prismat 26 ej astigmatiskt i motsats till ett konventionellt Holla- ston-prisma. Ett ej astigmatiskt prisma är att föredra emedan till följd av olika våglängder hos strålknippena, som passerar genom samma optiska element, kromatiska abberationer kan uppträda så att strålknippena blir något divergenta eller konvergenta. För ytterligare detaljer om prismat 26 hänvisas till US pa- tentet 3.978.278 som beskriver ett sådant prisma.

Den reduktion av avståndet mellan läsfläcken och skrivfläcken på,informa- tionsytan 8, som åstadkommes av Wollaston-prismat 26, ärxmycket stabil och obe- roende av vridningar eller förskjutningar av nämnda prisma. Till följd av det ringa avståndet mellan diodlasrarna 10 och 11 är läget av nämnda lasrar rela- tivt varandra i deras gemensamma hölje 13 också mycket stabilt.

I en utföringsform av apparaten var diodlasrarna inställda på sådnat sätt relativt varandra i tre ortogonala riktningar att läsfläcken och skrivfläcken, sett i huvudstrålarnas riktning, vara förskjutna högst en mikron relativt var- andra, medan avståndet i radiell riktning mellan fläckarna var maximalt 0,1 mikron. I den tangentiella riktningen var avståndet mellan fläckarna av stor- leksordningen 10 till 20 mikron.

Emedan den kraftigt selektiva JR./2-plattna 27 också genomkorsas två gånger kommer det strålknippe, vars polarisationsriktning påverkas av nämnda platta, också att reflekteras av det polarisationskänsliga strålningsuppdelande prismat 16. I strålknippenas WB' och RB' strålningsbana är en strålningsuppde- lare 21 anordnad, vilken reflekterar en del av strålningen mot detektorn 22 för lässtrålknippet RB' och transmitterar återstoden av strålningen till detektorn 24 (25) för skrivstrålknippet wB'. Den respektive detektorn 22 eller 24 (25) är så anordnad att den huvudsakligen tar emot läs- eller skrivstrâlningen men knappast någon strålning i skrivstrålknippet respektive lässtrålknippet. De respektive filtren 28 och 29 säkerställer att den återstående strålningen i skrivstrålknippet eller lässtrålknippet ej kan nå detektorn 22 eller 24 (25).

Strålningsuppdelaren 21 är lämpligen en våglängdsselektriv spegel som åstad- kommer en första våglängdsseparation.

Detektorn 22 kan innefatta ett enda strålningskänsligt element, t ex en fotodiod, vars centrum är belägen på lässtrålknippets RB' huvudstråle. Medelst 10 453 542 denna detektor detekteras variationen i den totala intensiteten i den strålning som är reflekterad av informationsytan 8 och passerar genom objektivsystemets 19 öppning. Den här använda läsmetoden är känd såsom den integrala läsmetoden.

Alternativt är det möjligt att använda den s.k. differentiella läsmetoden.

I detta fall detekteras skillnaden i intensitet mellan två strålningskomponen- ter som passerar genom två tangentiellt olika halvor av objektivsystemets öpp- ning. I detta fall skall detektorn innefatta två strålningskänsliga element, 22a och 22b i.fig 2, vilka är anordnade efter varande i spärriktningen. Genom att subtrahera de nämnda elementens utgångssignaler från varanda erhålles läs- signalen. Lämpligen användes den integrala läsmetoden för att avläsa adresserna och den upptecknade informationen, medan den differentiella läsmetoden användes för att läsa klocksignalen i servospåret.

Uppteckningsstrålningen som är reflekterad av infonmationsytan 8 kan för- utom att användas för avläsning av adresserna och klocksignalen i servospâret användas för att generera en fokuseringsfelsignal och en spârföljningssignal.

För att erhålla fokuseringsfelsignalen kan detektorn 24 vara uppdelad i fyra deldektktorer 40, 41, 42 och 43, såsom är visat i den högra rutan i fig 2, och en cylindrisk lins 37 kan vara anordnad i det reflekterade skrivstrålknippets WB' bana. Det optiska systemet innefattande objektivsystemet 19 och den cylin- driska linsen 37 är ett astigmatiskt system som inte fokuserar skrivstrålknip- pet till en enda punkt utan till två inbördes vinkelräta fokallinjer som är förskjutna längs den optiska axeln. Den sammansatta detektorn 24 är anordnad mitt emellan nämnda ej visade fokallinjer. Detta säkerställer att vid korrekt fokusering av skrivstrålknippet strålningsfläcken WS' är cirkulär, medan vid ett fokuseringsfel nämnda strâlningsfläck blir långsträckt, såsom är visat i den införda rutan i fig 2. Den nämnda fläckens längdriktning beror på fokuse- ringsfelets tecken. Om signalerna från deldetektorerna 40, 41, 42 och 43 är representerade genom S40, S41, S42 respektive S43 kan fokuseringsfel- signalen Sf uttryckas såsom: Sf i (540 * 542) ' (541 * 543) Denna fokuseringsfeldetekteringsmetod är bara nämnd såsom exempel. En lika tillfredställande fokuseringsfeldetektering är möjlig genom att anordna ett takkantprisma som delar upp strâlknippena i två delstrålknippen i det reflekte- rade skrivstrålknippets bana ungefär i det plan, där nämnda strâlknippe är fo- kuserat, och genom att anordna fyra detektorer i linje bakom nämnda prisma. -__.,. .. __ i 11 453 542 Skiïïnaden meïïan de yttre detektorernas summasignaï och de inre detektorernas summasignaï är fokuseringsfeïsignaïen. För detaïjer om nämnda fokuseringsfeide- tekteringsmetod hänvisas ti11 fig 7 och 9 i patentansökningen 7902222-4.

Om fokuseringsfeidetektering sker medeïst ett astigmatiskt eiement och fyra detektorer användes ïässtråïknippet företrädesvis såsom fokuseringsfeide- íekteringsstråïknippe och detektorn 22 ersättes med en sammansatt detektor, såsom detektorn 24.

För att avïeda de nämnda andra signaïerna från skrivstråïknippet WB' kan en andra detektor 25 vara anordnad för nämnda stråïknippe. Därvid anordnas en stråïningsuppdeiare 23, t.ex. en haivgenomskiniig spegei, i stråiknippets WB' bana. För att erhåiia en spårföïjningssignaï kan detektorn 25 vara uppdeiad i två deïdetektorer, som är radieiit förskjutna reiativt varandra i förhåiiande ti11 ett spår 2 på upptecknignsbäraren. Skiiïnaden me11an de nämnda deïdetek- torernas utgångssigna1er är därvid proportioneïi mot en avvikeise meiïan strå] ningsfïäckens WS centrum och spårets centrum. För att göra det möjiigt att ïäsa kïocksignalen medeist den differentieïia iäsmetoden innefattar detektorn 25 lämpligen 4 deïdetektorer 44, 45, 46 och 47 såsom är visat i den vänstra rutan i fig 2. Deidetektorernas orientering reiativt spåren på uppteckningsbäraren är representerad genom piïarna r och t som representerar den radieïïa riktningen och den tangentie11a riktningen. Om signalerna från de1detektorerna 44, 45, 46 och 47 betecknas S44, S45, S46 respektive S47 blir spårföijningssigna- 1en Sr given genom uttrycket: Sr = (544 * 545) " (546 * S47) medan den differentie11t aviästa signaïen e11er kiocksignaien SC är given genom uttrycket: se = (544 * 547) “ (545 * 546) och den integrait aviästa signaïen eiïer datasignaien SD är given genom ut- trycket: So = 544 * 545 * 546 * S47 Datasignaïen kan också erhâïias från detektorn 24, nämiigen genom att summera utgångssignaïerna från den nämnda detektorns deidetektorer med varandra. 453 542 R I princip är det alternativt möjligt att undvara detektorn 25 och den strålningsuppdelande spegeln 23 och att använda detektorn 24 för att härleda de fyra signalerna Sf, Sr, SC och SD förutsatt att deldetektorernas 40, 41, 42 och 43 separationslinjer är parallella med den radiella riktningen r och den tangentiella riktningen t.

Fig 3 visar en utföringsfonn av en skriv-läsapparat, i vilken de två diod- lasrarna är upptagna i separata höljen 50 och 51. Vart och ett av dessa höljen innehåller förutom en diodlaser 10 respektive ll ett kollimatorobjektiv 14' eller 14" och en cylindrisk lins 15' eller 15". De båda diodlaserhöljena avger parallella strålknippen WB och RB. Nämnda strålknippen har ortogonala polarisa- tionsriktningar som har valts så att skrivstrålknippet transmitteras till upp- teckningsbäraren av den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren. Till följd av de två passagerna genom Jk/4-plattan 18 vrides det nämnda strålknippets polarisationsriktning 900 så att reflektionsstrålknippet WB' reflekteras mot detektorn 24 (25) av strålningsuppdelaren 16.

Lässtrålknippet RB som utgår från diodlaserhöljet 51 faller först in mot en strålningsuppdelaren 52, lämpligen en våglängdsselektiv spegel som nästan fullständigt reflekterar lässtrålknippet RB och nästan fullständigt genomsläp- per det reflekterade skrivstrålknippet wB'. Därefter reflekteras lässtrålknip- pet mot uppteckningsbäraren av den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren 16. Det återvändande lässtrålknippet RB', vars polarisationsriktning har vri- dits 900, genomsläppes av strålningsuppdelaren 16 och reflekteras mot detek- torn 22 av en ytterligare strålningsuppdelare 53, som också lämpligen är våg- längdsselektiv. I strålknippenas RB' och WB' banor är linser 38 och 39 anordna- de, vilka fokuserar de kollimerade strålknippena på detektorerna 22 och 24 (25). De våglängdsselektiva filtren 28 och 29 är anordnade i de kollimerade strålknippena RB' och WB'.

Det är önskvärt att undersöka de upptecknade informationsytorna med ett strålknippe, vars våglängd skiljer sig så litet som möjligt från våglängden hos det strålknippe, med vilket ytan upptecknats. Å andra sidan skall skillnaden i våglängd vara tillräckligt stor för uppnående av en tillfredställande separa- tion mellan strâlknippena medelst de våglängdsselektiva filtren. En utförings- fonn av en skriv- och läsapparat, i vilken ett strålknippe hade en våglängd av 780 nm och det andra strålknippet en våglängd av 840 nm visade sig fungera tillfredställande. Vid denna ringa skillnad i våglängd ställes stränga krav på tillverkningen av de våglängdsselektiva speglarna 52 och 53 i fig 3, i synner- het eedan dssa speglar är anordnade i en vinkel av 450 i strålknippena.

Därför är den apparat i enlighet med fig 4, där inga våglängdsselektiva speg- 453 5/fi2 13 lar är anordnade, att föredra. I denna apparat är en kraftigt selektiv /1/4-platta 55 anordnad mellan den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren och objektivsystemet. Denna platta vrider bara skrivstrålknippets polarisa- tionsriktning 900 totalt, så att detta strålknippe en gång genomsläppes och en gång reflekteras av strålningsuppdelaren 16. Lässtrålknippet RB, vars pola- risationsriktning är vinkelrät mot skrivstrålknippets HB polarisationsriktning; utsättes inte för någon ändring i polarisationsriktningen och reflekteras två gånger av strålningsuppdelaren 16. De reflekterade strålknippena WB' och PB' som utgår från strålningsuppdelaren 16 har samma polarisationsriktningar. För att separera nämnda strålknippen kan en kraftigt selektiv 21/2-platta 56 vara anordnad i strålningsbanan, vilken platta vrider polarisationsriktningen för ett av strålknippena 900. De två strålknippena, som nu är vinkelrätt polari- serade, kan separeras från varandra genom en polarisationskänslig strålnings- uppdelare 57, vilken genomsläpper ett av strålknippena, t.ex. WB', nästan full- ständigt och som nästan helt reflekterar det andra strålknippet, RB', mot den tillhörande detektorn 24 respektive 22. Före nämnda detektorer är våglängdsbe- roende filter 29 och 28 anordnade, vilka blockerar den ej önskade strålningen.

Alternativt är det möjligt att ersätta den kraftigt selektiva ,Ö/2-plattan 56 och den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren 57 med en neutral strål- ningsuppdelare. Mängden av strålning på varje detektor blir då mindre och strängare krav måste ställas på filtren 28 och 29.

I den i fig 3 och 4 visade apparaten kan signalerna SD, SC, Sf och Sr avledas från strålknippena WB' och RB' medelst detektorerna 22 och 24 på samma sätt som beskrivits med hänvisning till fig 2.

I en utföringsform hade den kraftigt selektiva ja/å-plattan, som användes för våglängderna /Ål = 780 nm och ÄÄ 2 = 840 nm och med en brytningsin- dexskillnad ¿År1= 0,00887, en tjocklek av 0,616 nm. En kraftigt selektiv /Ä /4-platta av samma material och för samma våglängder hade en tjocklek av 0,308 nm.

I en utföringsform med två diodlaserhöljen behöver dessa höljen inte vara anordnade parallellt, såsom är visat i fig 3 och 4. Det är alternativt möjligt att anordna de två höljena tvärs mot varandra. I fig 4 kan t.ex. höljet 51 vara vridet 90° moturs och den optiska kedjan som innefattar elementen 38, 56, 57, 28, 22, 29 och 24 kan vara vriden 900 medurs. Strålningsuppdelaren 52 skall då vara ersatt med en strålningsuppdelare som transmitterar lässtrålknippet och reflekterar skrivstrålknippet.

Läsfläckens och skrivfläckens läge relativt varandra på uppteckningsbära- rens 1 informationsyta 8 är bestämda av vinkeln mellan strålknippena WB och RB, som utgår från den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren 16. Nämnda vinkel kan variera som följd av lutning av strålningsuppdelaren eller lutning av diod- 'laserhöljena. I fallet med två transversellt anordnade diodlaserhöljen betyder detta att det finns tre element, vilkas relativa vinkellägen skall upprätthål- las stabila på ett mycket noggrant sätt. Den krävda_lägesnoggrannheten för de två fläckarna relativt varandra är t.ex. j_0,l mikrom vilket svarar mot en vin- kelvridning av strålknippet en vinkel av_i 2 x 10-5 radianer.

Den termiska stabiliteten hos anordningen med två diodlaserhöljen, som ligger transversellt mot varandra, är låg till följd av det relativt stora av- ståndet mellan baksidorna av nämnda höljen. Om diodlaserhöljena exempelvis har en längd av 30 mm blir avståndet mellan baksidorna av dessa höljen ungefär 50 mm. Om diodlaserhöljena då är inkorporerade i en aluminiumkonstruktion som lo- kalt uppvännes av laserenergin kommer en vinkelvridning av strålknippena av ungefär 2 x l0'5 radianer att uppträda per grad Celsius temperaturökning.

För att förbättra den mekaniska stabiliteten är diodlaserhöljena anordnade - parallellt med varandra, såsom är visat i fig 3 och 4. Nämnda höljen kan nu vara anordnade mycket tätt intill varandra, t.ex. på ett avstånd av några få mm. Emedan avståndet mellan diodlaserhöljena är så litet är det mindre sanno- likt att temperaturskillnader mellan höljena inträffar, vilket också förbättrar den termiska stabiliteten.

Instabiliteter till följd av vippning av strålningsuppdelarna 16 och 52 kan förhindras genom att låta nämnda element bilda en del av ett sammansatt prisma 30, såsom är visat i fig 5. Detta prisma omfattar en första yta 62 med strålningsuppdelarens 52 funktion i fig 4 och en andra, polarisationskänslig yta 61, som utför strålningsuppdelarens 18 funktion i fig 4. Skrivstrâlknippet som emitteras av diodlaserhöljet 50 transmitteras av prismat 60 utan reflek- tion, medan lässtrålknippet som utgår från diodlasern 51 först reflekteras av ytan 62 och därefter av ytan 61. Som följd av detta blir vinkeln mellan strål- knippena WB och RB som utgår från det sammansatta prismat 60 oberoende av lut- ning hos nämnda prisma.

En liknande effekt erhålles om strålknippet WB reflekteras av ytan 61 och strålknippet RB först reflekteras av ytan 62 och därefter genomsläppes av ytan 61. De två strålknippena lämnar då det sammansatta prismat på den vänstra si- dan.

En av ändarna av ett av höljena, t ex 50, är stelt fäst vid en ram 63, medan den motsvarande änden av det andra höljet är fäst vid nämnda ram via en ” 455 542 dubbeiverkande upphängningsfjäder 64. Med hänsyn tiii den termiska stabiïiteten är ändarna av diodiaserhöijena, från viïka stråiknippena utgår, företrädesvis förbundna med ramen och med upphängningsfjädern. Avståndet i den tangentieiia och den rádieiïa riktningen meïian stråiningsfiäckarna WS och RS på informa- tionsskiktet kan ställas in medeïst två instäiiningsskruvar 65 och 66. Genom att stä11a skruven 65 kan höïjet 51 förskjutas så att fïäcken RB på informa- tionsskiktet förskjuts i radie11 riktning reiativt stråiningsfiäcken WS. Detta iiïustreras genm fig 6 som visar ett snitt genom höijena 50 och 51 taget iängs iinjen VI-VI' i fig 5. En förskjutning av iäsfiäcken reiativt skrivfiëcken i tangentie11 riktning kan erhåïïas genom att stä11a skruven 66§ Genom att använda två diodïasrar i separate höijen behöver stråïningsfäï- '\-- ten, i synnerhet astigmatismen, hos nämnda iasrar inte vara så exakt identiska som i faïiet med diodiasrar upptagna i ett höïje. I faiiet med två separata diodïaserhöïjen kan en svag hjäipiins 54 t.ex. vara anordnad i banan för ett av strâiknippena, medeist viiken ïins fokuseringen av stråiknippena göres iden- tisk. Två separata höijen möjiiggör också en bättre moduikonstruktion av appa- raten, viïket medger enkeït utbyte av de individueiia diodiasrarna, i synnerhet skriviasern.

Claims (11)

453 542 I6 Patentkrav

1. Apparat för uppteckning och avläsning av informationsspår i en infor- mationsyta på en uppteckningsbärare medelst optisk strålning, vilken apparat innefattar en första strålningskälla som alstrar ett skrivstrålknippe. en andra strålningskälla som alstrar ett lässtrålknippe, ett objektivsystem för att fokusera skrivstrålknippet och lässtrålknippet för att bilda en skriv- fläck och en läsfläck på informationsytan, vilka fläckar följer varandra sett i spårriktningen, en polarisationskänslig strålningsuppdelare och en polari- sationsvridare anordnade i denna ordningsföljd mellan den andra strålnings- källan och objektivsystemet, en strålningskänslig detektor l banan för läs- strålknippet som utgår från strålningsuppdelaren och som har reflekterats av informationsytan, samt ett våglängdsselektivt filter anordnat före nämnda de- tektor, k ä n n e t e c k n a d av att de första och andra strâlningskällor- na utgöres av två väsentligen identiska halvledardiodlasrar (l0,ll), vilkas emitterade strålknippen (WB, RB) har olika våglängder, att en andra detek- tor (2ü; 25) är anordnad i banan för skrivstrålkníppet (WB'), som har re- flekterats av informationsytan (8) och som utgår från strålningsuppdelaren (16; 61), att den andra detektorn föregås av ett andra våglângdsselektivt filter (29) och att polarisationsvridaren (l8; 55) också är anordnad i skriv- strålknippets bana.

2. Apparat enligt patentkravet l, i vilken de två diodlasrarna är upp- tagna i ett hölje, k ä n n e t e c k n a d av att en kraftigt selektiv halv- vågsplatta (27) och ett polarisationskänsligt dubbelbrytande prisma (26) som V genomsläpper båda strålknippena är anordnade i denna ordningsföljd mellan den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren (16) och polarisationsvridaren (l8; 55) i den gemensamma strålningsbanan för skrivstrålknippet (WB) och läs- strålknippet (RB), vilka har samma polarisationsriktning.

3. Apparat enligt patentkravet 2, i vilken prismat (26) är ett Wollaston- prisma, k ä n n e t e c k n a d av att prismat innefattar tre delprismor (32,33,3ë) anordnade efter varandra, av vilka°de två yttersta (32,3Ä) har samma optiska axel (35,37) och väsentligen samma form och dimensioner, me- dan det mittre delprismat (33) har en annorlunda form och andra dimensioner och en optisk axel (36), som är vinkelrät mot de andra delprismornas optiska axlar (35.37)- _ ' T' L,¿,-<-;'.=««:«:l' »:~]_«_~_-ipf¿,'- A.

4. Apparat enligt patentkravet 1, i vilken diodlasrarna är upptagna i separata höljen, k ä n n e t e c k n a d av att lässtrâlknippet (RB) och skrivstrålknippet (WB) har ortogonala polarisationsriktníngar och att nämn- da strålknippen väsentligen är brlngade att sammanfaila av den polarisatíons- känsliga strålningsuppdelaren (16; 61)

5. Apparat enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att diod- lasrarnas (10,11) höljen och strålknippena (WB, RB) som är emitterade av nämnda lasrar är huvudsakligen parallella och att en andra strålningsupp- delare (52; 62) är anordnad i banan för ett av strålknippena, vilken strål- ningsuppdelare reflekterar strålning i nämnda strålknippe mot den polarisa- tionskänsliga strålningsuppdeladšn (16; 61).

6. Apparat enligt patentkravet S, k ä n n e t e c k n a d av att pola- risationsvridaren är en kraftigt selektiv kvartsvågsplatta (55) och att läs- strålknippet (RIB) och skrivstrålknippet (WB') som reflekterats av uppteck- ningsbäraren (1) och utgår från den poiarisationskänsliga strålningsuppdela- ren (16; 61) har samma riktning.

7. Apparat enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att en kraf- tigt selektiv halvvågsplatta (56) och en polarisationskänsiig strålningsupp- delare (57) är anordnade i nämnd ordningsföljd i banan för lässtrålknippet (RB') och skrivstrålknippet (WB'), som reflekterats av informatíonsytan (8) och ut- _ går från den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren (16; 61).

8. Apparat enligt patentkravet 5, 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d av att en inställbar lins (SA) är anordnad i banan för ett av strålkníppena (WB, RB), som är riktat mot uppteckningsbäraren (1).

9. Apparat enligt patentkravet S, 6, 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d av att den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren (16; 61) och den andra strål- ningsuppdeiaren (52; 62) är stelt monterade på en gemensam bärare på sådant sätt att det totala antalet reflektioner av de två strålníngsuppdelarna av strålknippena (WB, RB) som är riktade mot uppteckningsgäraren (1) är jämnt. 455 542 få

10. Apparat enligt patentkravet 9, k ä n n e t e c k n a d av att den polarisationskänsliga strålningsuppdelaren och den andra strålningsuppde- laren utgöres av en första (61) och en andra (62) delvis reflekterande yta inuti i ett sammansatt prisma (60).

11. Apparat enligt patentkravet 5, 6, 7, 8, 9 eller 10, k ä n n e t e c k- n a d av att ett första diodlaserhölje (50) är stelt förbundet med en ram (63), medan en sida av det andra diodlaserhöljet (51) är fäst vid samma ram så att det är fjädrande i åtminstone en riktning och att det finns mekaniska me- del (65,66) för att ställa in det andra diodlaserhöljet (51) relativt det första höljet (50).