NO753991L - - Google Patents

Abstract

Apparat for avlesåing av en strålingsreflekterende opptegningsbærer.

Description

Oppfinnelsen angår et apparat for avlesning av en strålingsreflekterende opptegningsbærer på hvilken in-

formasjon er lag<p>et i optisk avlesbar sporformet struktur, omfattende en strålingskilde som leverer en avlesningsstråle, et objektivsystem for fokusering av avlesningsstrålen på informasjonsstrukturens plan, og en. strålingsfølsom detektor' for omforming av avlesningsstrålen som er modulert av informasjonsstrukturen, til et elektrisk signal.

Bet er tidligere foreslått, f.eks. i Philips * Technical Review bind 33 > nr. 7, side 186 - 189, cå;; anvende et slikt apparat for avlesning av en flat skiveformet opptegningsbærer på hvilken er opptegnet et f arve fjernsyns signal. ICtdet tilfelle ble det anvendt en reflekterende opptegningsbærer fordi den modulerte avlesningsstråle da delvis passerer samme bane som den umodulerte avlesningsstråle. Noen av de optiske elementer som er nødvendig for avbildning passeres da begge veier av avlesningsstrålen. Som følge herav vil det totale antall optiske elementer og ogåå virkningen av eventuelle vibrasjoner av det optiske elementer, være mindre enn når strålen passerer gjennom opptegningsbæreren.

Efter at den modulerte avlesningsstråle har passert de

feltes elementer må den rettes mot den strålingsfølsomme. detektor. Por dette formål anvendes eh delvis gjennomtrengelig

speil som er anordnet i strålingsbanen, slfck at bortsett fra et tap i den optiske bane, vil bare 25% av strålingen som

sendes ut fra strålingskilden åå detektoren. Halvparten av strålingen som reflekteres av opptegningsbæreren vil imidler-tid via speilet vende tilbake til strålingskilden. E3a slik tilbakeføring av modulert stråling til strålingskilden er i høy grad uønsket hvis en slik strålingskilde er en gass laser.

For å hindre en slik tilbakeføring kan det tas for-holdsregler som beskrevet i det nevnte artikkel, for å

sikre at strålen som leveres, fra laseren er lineært pojta-

sjisert og et polarisasjons følsomt delspeil kan anbringes i

strålingsbanen som slipper gjennom strålingen som leveres fra alaseren. Videre'er en X/4- plate i diagonal stilling anordnet mellom delspeilet og opptegningsbæreren. XM-del-platen passeres to ganger av avlesningsstrålen, slik at polarisasjonsretningen for den mddulerte stråle er dreiet 90° i forhold til avlesningsstrålen som leveres fra laseren.' Den modulerte avlesningsstråle blir fullstendig reflektert

til detektoren ved hjelp av det polarisasjonsfølsomme delespeil, sllck at det hindres tilbakeføring av modulert avlesningsstråle til laseren.

Det kjente apparat omfatter videre et svingbart speil mellom delespeilet og bbjektivsystemet, og dette speil mulig-gjør en finstyring av sentreringen av avlesningsflekken som dannes i informasjonsstrukturens plan ved hjelp av objektiv-systemet i forhold til et spor som avleses.

I paraksis virker det kjente apparat tilfredsstillende

men omfatter et forholdsvis stort antall optiske elementer

av hvilke særlig de polariserende elementer.er kostbare. Hen-- sikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et avlesningsapparat som ikke omfatter polariserende elementer for å skille strålingen og et minimum av antall optiske elementer, samtidig som det oppnås tilfredsstillende avlesning.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at strålings-

banen efter strålingskilden omfatter en stråleoppdeler som reflekterer en del av strålingen fra strålingskilden

til opptegningsbæreren og slipper gjennom en del av strålingen som er detektert fra opptegningsbæreren, til den strålingsf#l-somme detektor, eller som slipper gjennom en del av strålingen fra strålingskilden til opptegningsbærea?Bnpog reflekterer en del av strålingen som er reflektert av opptegningsbæreren, til den stråléngsfølsomme detektor, og at strålingsoppdeleren har en refleksjonsfakfcor på 0,3 - 0,7.

Oppfinnelsen er basert på den kj amsgj^rning av når refleksjonskoeffisienten for delespeilet er riktig valgt vil bare en liten del; av strålingen som reflekteres fra opptegnings bæreren nå strålingskilden, men en forholdsvis stor iv strålingsandel vil nå detektoren.

Ved en utførelse av et apparat ifølge oppfinnelsen

hvor stråleoppdeleren er et speil, kan ifølge oppfinnelsen speilet være roterbart om minst to vinkelrett på hverandre stående akser hvis projeksjoner i informasjonsstrukturens plan ligger i sporets retning resp. vinkelrett på denne. På denne måte kan ppparatet hai' yto funksjoner, nemlig ad-skillelse av den umodulerte og den modulerte avlesningsstråle og finstyring av posisjonen av avlesningsflekken.i forhold til informasjonsstrukturen i sideretningén, og

eventuelt i lengderetningen av sporet, ved hjelp av et roterbart delespeil.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmBÉe under henvisning til tegningen hvis figurer 1,2 og 3 viser tre utf$4BélsesforøBB2?rav et apparat ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser med radåalt tverrsnitt en opptegningsbærer 1 som f.eks. er rund og skiveformet. I opptegningsbæreren er lagret informasjon i et spiralformet spor som består av et antall kvasikonsentriske delspor 3 som strekker seg over en omdreining av opptegningsbæreren. Hvert delspor kan omfatte et antall områder som Veksler med mellomliggende områder og informasjonen er representert ved lengden av . områdene og de mellomliggende områder. Områdene har en annen virkning på avlesningsstrålen enn de mellomliggende områder. Den måte på hvilken informasjonen kan opptegnes i sporene

er uvesentlig for foreliggende oppfinnelse og skal ikke be-skrives nærmere her. Planet 2 for delsporene kan ligge på overflaten av opptegningsbæreren. Alternativt er. det imidler-tid mulig som vist.på fig. 1 å anbringe et beskyttende belegg ovenpå informasjonsstrukturen. Arten av informasjon som er opptegnet er heller ikke fcra viktighet for foreliggende oppfinnelse og kan f.eks. være et fjernsynsprogram, farvefjernsyns-program et lydprogram eller lignende.

Opptegningsbæreren avleses ved hjelp av en avlesningsstråle 20 som leveres av en laser 6. I strålebanen er anordnet et

delespeil 8 som reflekterer en del av strålingen på opptegningsbæreren. Efter"refleksjon på speilet 8 passerer avlesningsstrålen ét objektivsystem 9 som skjematisk er vist som en

enkel linse som fokuserer strålen på en liten avlesnings-flekk P i størrelsesorden av informasjonsområdene på opptegningsbæreren. En linse 7 sikrer at ^avlesningsstrålen fyller hele inngangsåpmingen for objektivsysternet.

Linsen 7 kan være en konvergerende linse. Ved å anvende en divergerende linse som vist på fig. 7 kan imidler-tid avstanden mellom laseren 6 og objektivsystemét og dermed den totale strålingsbane gjøres koretei?e enn i tilfelle av en konvergerende linse. Ifølge ytterligere trekk ved oppfinnelsen kan laserens speil som ikke er vist på teg- , ningen være slik at en divergerende stråle leveres fra laseren. Linsen 7 kan da sløyfes og strålebanen kan bli enda kortere.

Informasjonsstrukturen reflekfeerer avlesningsstrålen som passerer objektivsystemét for annen gang. Når opptegningsbæreren roterer om en spindeft 5 som strekker seg gjennom en åpning 4.i opptegningsbæreren, blir avlesningsstrålen modulert i samsvar med rekkefølgen av områder og mellomliggende områder i sporet som avleses.

Deretter vil den modulerte avlesningsstråle igjen falle inn på delespeilet 8. Avlesningsstrålen vil da delvis passere til en strålingsfølsom detektor 14. I utgangen fra detektoren opptrer et signal som er tidsmodulert i samsvar med rekke-følgen av områder og mellomliggende områder i sporet som avleses. Dette signal kan bli bearbeidet-på kjent måte i en elektronisk innretning 15 til fet signal S. som er egnet for anvendelse i et vanlig apparat for gjengivelse av. informasjonen som er opptegnet på opptegningsbæreren, bildet og/ eller lyd.

Ifølge oppfinnelsen har speilet 8 en refleksjon.skoeffi-sient R på ca. 0,3. Graden av stråling som passerer til detektoren 14 er proporsjonal med R(l-R), mens graden av stråling som reflekterer til strålingskilden er proporsjonal med R p. Por en refleksjonsfaktor R på 0,3 vil bortsett fra tap i strålingsbanen og modulasjonen fra opptegningsbæreren, ca. 21% av strålingen som leveres fra strålingskilden nå detektoren, mens bare 9% vil vende tilbake til strålingskilden. Hvis-refleksjonskoeffisienten er 0,5, dvs. som er PPptimum for det detekterte signal, vil 25% av strålingen nå detektoren mens en annen 2 5% vil vende tilbake til strålingskilden og1

dette er utillatelig høyt. HVed å velge en refleksjonsfaktor på 0,3 vil derfor graden av stråling på detektoren ikke minskes vesentlig mens graden av stråling som vender tilbake til strålingskilden blir vesentlig minsket sammen-lignet med forholdet for en refleksjonskoeffisient på 0,5» Fordeleneer at ingen polariseringshjelpemidler er nødvendig slik at avlesningsapparat .fcane.å&néh©lde et mindre antall optiske elementer.

Under avlesningen av opptegningsbæreren må det sørges for at avlesningsflekken S forblir sentrert i sporet som avleses. Por korreksjon av posisjonen av avlesningsflekken i retning sideveis på sporet kan ifølge oppfinnelsen speilet 8 anordnes svingbart, slik at ingen ekstra optiske elementer er nødvendig for denne funksjon. Rotasjonsaksen 10 for speilet 8 er parallell med sporets retning og dermed vinkelrett på tegningens plan på fig. 1, slik^-at speilet kan beveges i en retning s^om antydet med pilen lid.

Peil i sentreringen av avlesningsflekken i forhold til

et spor som skal avleses kan detekteresuten at anvendelse av ekstra optiske elementer i avlesningsapparatet. Por dette formål kan anvendes som beskrevet i norsk patentsøknad hr. 7437IO » en opptegningsbærer hvis spor har bølgeform i informasjonsstrukturens plan. Perioden for bølgeformen er da l: vesentlig større enn den midlere romperiode for områdene i sporene mens amplituden av bølgeformeh er mindre enn perioden av sporets struktur i sideveis retning av sporet. Bølgeformen for sporene innføres en ekstra modulasjon av detektorsignalet og fasen for denne modulasjon er et mål for sentreringen av

avlesningsflekken ii-forhold. til et spor som avJsses. Pra detektorsignalet kan det utledes en lavfrekvenskomponent som kan be-arbeides tiié^tasj;ycesignal Sr. Dette styresignal sr til- • føres en styremekanisme for å svinge speilet 8 i retningen 11, hvilken mekanisme ikke er vist på tegningen.

Ved avlesning av en rund skiveformet opptegningsbærer kan det videre være nødvendig å korrigere den tangensiale posisjon av avlesningsflekken, dvs. posisjonen sett i sporets retning. Som følge f.eks. av utrundhet av opptegningsbæreren eller eksentrisitet for rotasjon av denne, kan det forekomme at et spor ikke lenger strekker seg konsentrisk eller spiralformet i forhold til omdreiningsaksen og dette kan resultere i en tidsbasisfeil i fjernsynssignalet som avleses...Denne feil kan kompenseres ved- korreksjon av den tangensiale posisjon av avlesningsflekken; 'Por-dette formål kan ifølge oppfinnelsen speilet 8 være svingbart om en akse 12 som antydet med pilen 13 på fig. 1.'

Fra lavfrekvenskomponenten i detektorsignalet som indikerer sentreringen av avlesningsflekken i forhold til sporet som avleses, kan det utledes et signal S som gir en indikering om den tangensiale posisjon av avlesningsflekken ved hjelp av et faseforksy<y>n.ingselement på den måte som er beskrevet i norsk patentsøknad nr. 4305/73» Dette'element bevirker en faseforskyvning på 1/4 av en omdreinings-periode av opptegningsbæreren. Som følge herav er ikke noe ekstra optiske elementer nødvendig for korreksjon av den tangensiale posisjon av avlesningsflekken.

I apparatet på fig. 1 må det svingbare speil 8 være anbragt nærmest mulig inngangsåpningen av objektivsystemét--'^ . for å hindre.at 'avlesningsstrålen avbøyes for meget ut over åpningen når speilet svinges.

Speilet 8 på fig. 1 kan være svingbart om to akser. Drivinnretningene for utførelse av svingebevegelsene må ikke anbringes i strålingsbanen'. Konstruksjonen av et slikt svingbart speil med drivelementer er ganske innviklet. Drivinnretningene kan f.eks. forenkles hvis et særskilt delespeil og et særskilt svingbart speil anvendes. På fig. 2 og 3

er vist to utførelser av et avlesningsapparat ifølge oppfinnelsen med et delespeil og. et svingbart speil..15 Disse figurer viser bare en del av apparatet på fig. 1.

Ved utførelsen på fig. 2 passerer bare en del av strålingen som leveres fra laseren delespeilet 16 til det helt reflekterende speil 15. Dette speil er svingbart om to akser på samme måte som. speilet 8 på fig.. 1. Efter refleksjon på speilet 15 vil avlesningsstrålen 20 som for^enkelhets skyld er bare vist med hovedstrålen, bli fokusert på et spor 3

ved hjelp av objektivsystemét 9 .'■ Avlesningsstrålen som er modulert av opptegningsbæreren passerer objektivsystemét 9

for annen gang og blir så reflektert av speilet 15" til delespeilet. 16. Delespeilet 16 reflekterer den modulerte avlesningsstråle delvis på en. strålingsfølsom detektor 14. Ved

apparatet på :,fig. 2 vil den del av strålingen som reflekteres til detektoren være proporsjonal med R (1-R) mens den del av strålingen som vender tilbake til kilden er proporsjonal med (1-R) 2. Por en refleksjonskoeffisient R på 0,7 vil ca. 12$ av strålingen som sendes ut fra strålingskilden nå detektoren mens bare 9% av den reflekterte stråling vil vende tilbake til strålingskilden.

Fig. 3 viser skjematisk og i perspektiv en tredje utføreIse3form av et apparat ifølge oppfinnelsen.. På opptegningsbæreren 1 er informasjonssporene 3 synlige. En pil 19 indikerer i hvilken retning sporene er avlest. Avlesnings-sporene 20 som leveres av leseren 6 passerer en divergerende linse 7 og reflekteres delvis av overflaten av et stråledelende element som har form av et deleprisme 18, til speilet 8

som er svingbart om to akser 10 og 12. Det fullstendig reflekterende speil 8 retter avlesningsstrålen på opptegningsbæreren. Efter refleksjon i informasjonsstrukturens plan når avlesningsstrålen deleprismet 18 via det svingbare speil 8. Den modulerte avlesningsstråle slipper delvis gjennom til detektoren 14. På.samme måte som på fig. 1 oppnås en vesentlig reduksjon av den stråling som vender tilbake til strålingskilden idet den del av strålingen som treffer detektoren ikke påvirkes vesentlig hvis overflaten 17 har en refleksjonskoeffisient på 0,3. Ved apparatet på fig. 3 er strålingsbanen delvis avbøyet i radial-retning og delvis i tangensial retning av informasjonsstrukturen, slik at dimensjonene i radial retning av av-lesnings apparat et kan være mindre enn ved utførelsen på

fig. 2. Por å.hindre at stråling som kan reflekteres av sid-ene av deieprisme, nemlig de opprettstående sider på fig. 3, fra å vende tilbake til strålingskilden, kan disse sider gjør-es hellende, dvs. at de har en vinkel som avviker fra 90° med hensyn til hovedstrålen i atrlesningsstrålen.

Claims (4)

1. Apparat for avlesning.av en strålingsref lekterende opptegningsbærer på hvilken 'informasjon er lagret i en optisk avlesbar sporformet struktur, omfattende en strålingskilde som leverer.en avlesningsstråle, et objektiv-'system for fokusering av avlesningsstrålen på informasjons strukturens plan, og en strålingsfølsom detektor for omforming av avlesningsstrålen som er modulert av informasjonsstrukturen, til et elektrisk signal, karakterisert ved at strålingsbanen efter strålingskilden omfatter' en stråleoppdeler som reflekterer en del av strålingen fra strålingskilden til opptegningsbæreren og slipper gjennom en del av, strålingen som er reflektert fra opp tegningsbæreren, til den strålingsfølsomme detektor, eller som slipper gjennom en del av strålingen fra strålingskilden til opptegningsbæreren og reflekterer en del av strålingen som er reflektert av opptegningsbæreren, til den strålings-følsomme detektor, og at stråleoppdeleren har en refleks sjonsfaktor på 0,3 - 0,7-

2. Apparat ifølge krav 1, hvor stråleoppdeleren er et speil, karakterisert ved at speilet er roterbart om minst to vinkelrett på hverandre stående akser, hvis projeksjoner i informasjonsstrukturens plan ligger i sporets retning resp. vinkelrett på denne.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at strålingsbanen foran stråleoppdeleren .. har et divergerende element som sørger for at avlesningsstrålen fullstendig dekker obj ektivsystemets åpning.

4. Apparat ifølge krav 33karakterisert ved at det strålingsdivergerende element er dannet av et speil i strålingskilden som har form av en laser.

5- Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at strålingsdeleren er anordnet slik at den delvis reflekterer strålingen som leveres av en laser i en første retning, i en andre retning mot et. roterbart, fullstendig reflekterende speil som reflekterer avlesningsstrålen på opptegningsbæreren, og at den første og andre retning er parallelle med opptegnings-bærerens plan..