DE2320477A1

DE2320477A1 - Vorrichtung zum auslesen eines flachen aufzeichnungstraegers

Info

Publication number: DE2320477A1
Application number: DE2320477A
Authority: DE
Inventors: Gijsbertus Bouwhuis
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-05-11
Filing date: 1973-04-21
Publication date: 1973-11-29
Also published as: AT322013B; PL86325B1; YU122973A; JPS4950954A; AR197982A1; BR7303337D0; YU35403B; NL160138C; DE2320477B2; CA987029A; FR2183993A1; NO141673C; ZA732242B; ES414579A1; FR2183993B1; AU472506B2; NL7206378A; DK132596B; SE390077B; NO141673B

Description

PHN, 6296. Cobb/Va/RV.

^:ie: PHlT- 5296

nmeldung vom: 2P ο ΑόγΙΙ 1°73

Vorrichtung zum Auslesen eines flachen Aufzeichnungsträgers.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auslesen eines flachen Aufzeichnungsträgers, auf dem Daten, z.B. Bild- und/oder Tondaten, in mindestens einer eine optische Struktur aufweisenden Spur angebracht sind, welche Vorrichtung eine Strahlungsquelle und ein strahlungsempfindliches Detektionssystem, zur Umwandlung eines von der Strahlungsquelle gelieferten und von dem Aufzeichnungsträger modulierten Strahlungsbündels in elektrische Signale, enthält.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der amerikanischen

Patentschrift 3·530·258 bekannt. Beim optischen Auslesen eines plattenförmigen runden Aufzeichnungsträgers wird dieser derart gedreht, dass das Auslesebündel eine Spur in tangentieller Richtung abtastet.

In der bekannten Vorrichtung folgt man der spiral-

309848/0799

-2- PHN. -6296.

fö'rmigen Spur dadurch, dass ein Gehäuse, in dem die Strahlungsquelle und das Detektionssystern untergebracht sind, in radialer Richtung in bezug auf den Aufzeichnungsträger verschoben wird.

Um zu erzielen, dass der strahlungsempfindliche Detektor, der die Hochfrequenzdaten des Aufzeichnungsträgers in ein elektrisches Signal umwandelt, stets nur von einer einzigen Spur herrührende Strahlung empfängt, muss die Lage auf dem Aufzeichnungsträger des Lichtflecks, der auf diesen Detektor projiziert wird, stets detektiert und nachgeregelt werden.

In der bekannten Vorrichtung wird zu diesem Zweck der bekannte Aufzeichnungsträger mit einem breiten Auslesebündel be^ leuchtet und werden zwei Teilbündel des durch den Aufzeichnungsträger hindurchtretenden Bündels mit Hilfe optischer Fasern auf zwei strahlungsempfindliche Detektoren gerichtet. Die Teilbündel rühren von zwei radial verschiedenen Teilen.des Aufzeichnungsträgers her. Durch Vergleich der Grossen der elektrischen Signale an den Ausgängen der Detektoren kann die Lage des Auslesebündels in bezug auf die auszulesende Spur detektiert werden.

Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, in der die Lage des Auslesebündels in bezug auf die Spur nach einem von dem der bekannten Vorrichtung verschiedenen Prinzip bestimmt wird. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle wenigstens drei Strahlungsbündel zur Bildung wenigstens dreier Strahlungsflecke auf der Ebene des auszulesenden Spurteiles liefert, wobei die Abmessungen dieser Strahlungsflecke mindestens dem kleinsten Detail in der optischen Struktur entsprechen, und die Lagen, in der Breitenrichtung

309848/0799

-3- PHN. 6296.

der Spur gesehen, verschieden sind, und dass für jedes Strahlungsbiindel mindestens ein strahlungsempfindlicher Detektor vorhanden ist. Durch Vergleich der elektrischen Signale, die von den Detektoren abgegeben werden, die in den Strahlunswegen der äusseren Strahlungsbündel angebracht sind, kann festgestellt werden, ob das innere Strahlungsbündel (das Auslesebündel) in bezug auf die Spur auf richtige Weise orientiert ist.

Die Vorrichtung nach der Erfindung lässt sich vorteilhaft zum Auslesen eines reflektierenden Aufzeichnungsträgers verwenden.

Unter einem reflektierenden Aufzeichnungsträger ist

hier ein Aufzeichnungsträger zu verstehen, in dem die Daten in einer reflektierenden Struktur festgelegt sind. Diese Struktur kann aus Blöcken und zwischenliegenden Gebieten mit verschiedenen Reflexionskoeffizienten bestehen, welche Blöcke und Gebiete in derselben Ebene liegen. Eine reflektierende Struktur kann auch durch Blöcke und Gebiete mit demselben Reflexionskoeffizienten gebildet werden, die auf verschiedenen Tiefen im Aufzeichnungsträger liegen.

Wenn nach einem weiteren Merkmal von mindestens einem der - in der Breitenrichtung der Spur gesehen - äusseren Strahlungsbündel der Hauptstrahl die Ebene des auszulesenden Spurteiles unter einem spitzen Winkel schneidet, kann ausserdem die Lage dieser Ebene in bezug auf das strahlungsempfindliche Detektionssystem bestimmt werden. Dabei wird die Tatsache benutzt, dass sich die Lage, in der .der schräg einfallende Hauptstrahl eines Strahlungsbündels die Ebene der Spur schneidet, ändert, wenn sich diese Ebene verschiebt.

Vorzugsweise wird in einer Vorrichtung nach der Er-

309848/0799

-4- " PHN. 6296.

findung die Strahlungsquelle durch eine punktförmige Strahlungsquelle und ein hinter dieser Quelle angeordnetes Raster zum Projizieren von Beugungsbildern der pünktförmigen Strahlungsquelle auf die Ebene der Spur gebildet» wobei die auf die Ebene eines auszulesenden Spurteiles projezierten Rasterlinien des Rasters mit der Richtung der Spur einen spitzen Winkel einschliessen.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine bekannte Vorrichtung zum Auslesen eines reflektierenden Aufzeichnungsträgers,

Fig. 2 einen Teil der optischen Struktur des auszulesenden Aufzeichnungsträgers,

Fig. 3 das Prinzip der Erfindung,

Fig. 4 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, in der die Lage des Auslesebündels in bezug auf die auszulesende Spur bestimmt wird, und

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung, in der ausserdem die Lage der Ebene der Spur in bezug auf das Detektionssystem detektiert wird.

In der Auslesevorrichtung nach Fig. 1 wird der in einem radialen Schnitt dargestellte kreisförmige Aufzeichnungsträger 1 mit Hilfe einer von einem nicht dargestellten Motor angetriebenen Welle 4, die durch eine mittlere Oeffnung 2 im Aufzeichnungsträger geführt ist, gedreht. Das von der Strahlungsquelle 5 gelieferte Strahlungsbündel 11 kann den halbdurchlässigen Spiegel 6 passieren und wird dann von der Objektivlinse 7 auf die Ebene der Spuren 3 fokussiert, welche Spuren sich auf der Unterseite des Auf-

309848/0799

-5- PHN. 6296.

Zeichnungsträgers befinden. Das von einer Spur modulierte Bündel wird reflektiert und durchläuft aufs neue die Linse 7V so dass das modulierte Bündel über Reflexion an dem Spiegel 6 auf den strahlungsempfindlichen Detektor 8 fokussiert wird. Der Ausgang dieses Detektors ist mit einer Vorrichtung 9 verbunden, die mit bekannten elektronischen Mitteln zur Umwandlung des vom Detektor 8 gelieferten Signals in ein Videosignal, das mittels einer Wiedergabevorrichtung 10 sichtbar und hörbar gemacht werden kann, versehen ist.

Fig. 2 zeigt eine Unteransicht eines Teiles der optischen Struktur des Aufzeichnungsträgers 1. Der Pfeil 15 gibt an, in welcher Richtung der Aufzeichnungsträger abgetastet wird. Die Struktur ist aus einer Anzahl Spuren 3 von abwechselnd Blöcken b und Gebieten g aufgebaut. Zwischen den Spuren befinden sich datenlose Zwischenstreifen 13· Die Spuren 3 können parallel zueinander, also konzentrisch, auf dem Aufzeichnungsträger angebracht sein. Der Aufzeichnungsträger kann auch nur eine einzige ununterbrochene spiralförmige Spur tragen. Die Längen der Blöcke und Gebiete stellen die gespeicherten Daten dar. Ein Strahlungsbündel, das von der Spur moduliert ist, weist impulsförmige zeitliche Aenderungen entsprechend der Reihenfolge von Blöcken und Gebieten in der Spur auf.

In einem Ausführungsbeispiel einer optischen Struktur ist die mittlere Periode in der Längsrichtung der Spur 4/um und beträgt die Mindestlänge in der Spur 2 mm. Die Breite einer Spur ist 4 /um.

Um eine derartige Struktur auslesen zu können, muss

dafür gesorgt werden, dass das Auslesebündel nur ein Gebiet des Aufzeichnungsträgers mit einer Grosse gleich etwa dem kleinsten Detail

309848/0799

-G- PHN. 6296.

in der optischen Struktur auf dem Detektor abbildet. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Achse des Auslesebündels stets die Ebene der Spur in der Mitte dieser Spur schneidet.

Fig. 3 veranschaulicht, wie nach der Erfindung die

Lage des Auslesebündels in bezug auf die Spur detektiert werden kann. Ausser einem Lichtfleck A in der Mitte einer Spur 3 werden auch,zwei Lichtflecke B und B auf den Rand der Spur projiziert. Der Fleck A ist der Querschnitt des Auslesebündels an der Stelle der Ebene der Spur. Dieser Fleck wird auf dem Hochfrequenzdatendetektor abge- . bildet. Die Abstände zwischen den Lichtflecken A und B und zwischen den Lichtflecken A und B_? sind einander gleich und konstant. Bei einer Bewegung von A bewegen sich B. und B. in derselben Richtung und über denselben Abstand. Wenn sich der Fleck A in der Mitte einer

V-- ■ .

Spur 3 befindet, empfangen die beiden Detektoren, auf denen die Flecke B und B_? abgebildet werden, gleiche Strahlungsmengen. Wenn die Mitte von A nicht mit der Mitte der auszulesenden Spur zusammenfällt, ist die Intensität der auf diese Detektoren auffallenden Straglungsbündel verschieden. Durch "Vergleich der Grossen der von den Detektoren abgegebenen elektrischen Signale können die Grosse und die Richtung einer Abweichung zwischen dem Auslesebündel und der auszulesenden Spur bestimmt werden.

Fig. 4 zeigt, wie die drei Lichtflecke auf dem Aufzeichnungsträger 1 gebildet werden. Das von einer punktförmigen Strahlungsquelle 40 gelieferte Strahlungsbündel 41 fällt auf ein Phasenraster 42 ein. Dieses Phasenraster kann derart bearbeitet (ausgebildet) sein, dass die Bündel der Ordnungen oberhalb der ersten Ordnung unterdrückt werden. Durch das Ehasenraster 42 werden

309848/0799

-7- " PHN. 6296.

drei Beugungsbilder der Quelle 40 von den Bündeln 41a, 41b und 41c erzeugt,, von welchen Bündeln nur ein einziger Strahl dargestellt ist. Eine Linse 43 erzeugt ein Bild 42' des Rasters in der Brennebene der Linse 45· Me von der Linse 45 erzeugten parallelen Bündel treffen auf den Aufzeichnungsträger 1 an verschiedenen Stellen, in der Längsrichtung der Spur gesehen, auf. Um zu erreichen, dass zwei Lichtflecke auf den Rand der auszulesenden Spur projiziert werden, muss der Raster derart orientiert werden dass die Rasterlinien, wenn sie in der Ebene der auszulesenden Spur projiziert werden, einen spitzen Winkel mit der Richtung der Spur einschliessen. Die von dem Aufzeichnungsträger reflektierten Bündel werden von einem halbdurchlässigen Spiegel 44 zu den Detektoren 46a, 46 und 47 reflektiert. Um Moire"-Effekte zu vermeiden, soll -das Raster 42 nicht zweimal durchlaufen werden. Daher ist das Raster vor dem halbdurchlässigen Spiegel 44 angeordnet.

Der Detektor 46a ist der Hochfrequenzdatendetektor, während die Detektoren 46 und 47 Hilfsdetektoren sind, die bei der Bestimmung der Lage des Auslesebündels in bezug auf die auszulesende Spur eine Rolle spielen. Die von den Detektoren 46 und 47 herrührenden Signale werden einer elektronischen Vorrichtung 48 zugeführt, in der auf bekannte Weise von diesen Signalen ein Regelsignal S abge-

leitet wird. Dieses Regelsignal kann die Lage eines Kippspiegels 49 derart ändern, dass der Lichtfleck A stets auf den gewünschten Teil des Aufzeichnungsträgers projiziert wird.

Die Vorrichtung nach Fig. 4 kann auf einfache Weise zum Auslesen in Durchsicht eines Aufzeichnungsträgers, in dem die Daten z.B. in Form strahlungsabsorbierender Gebiete und strahlungsdurch-

3 0 9848/0799

.■■■"■" -θ- · PHN. 6296.

lässiger Blöcke festgelegt sind, geeignet gemacht werden. Zu diesem Zweck brauchen nur der vor dem Aufzeichnungsträger angeordnete halbdurchlässige Spiegel 44 und die drei Detektoren 46a, 46 und 47 durch eine hinter dem Aufzeichnungsträger angeordnete Objektivlinse und drei auf verschiedene Weise orientierte Detektoren ersetzt zu werden.

Eine Anordnung der in Pig. 4 dargestellten Art, in

der nun aber keine Abbildung des Rasters in der Brennebene der Linse 45 erzeugt wird, so dass die Hauptstrahlen der beiden äusseren Bündel unter einem spitzen Winkel auf den Aufzeichnungsträger einfallen, kann auch zum Detektieren der Lage der Ebene der auszulesenden Spur in bezug auf das Detektionssystem verwendet werden. Dabei wird die Tatsache benutzt, dass die Stellen, an denen die vom Raster abgelenkten Bündel der ersten Ordnung auf den Aufzeichnungsträger auftreffen, von der Lage dieses Aufzeichnungsträgers abhängig sind. Um eine genügend grosse Empfindlichkeit zu erhalten, ist es erforderlich, dass das Raster in einem derart grossen Abstand von der Objektivlinse 43 (Fig· 4) liegt, dass die abgelenkten Bündel der ersten Ordnung durch den Rand des Objektivs hindurchgehen.

In Fig. 5 ist die Wirkungsweise einer derartigen Vorrichtung erläutert. Mit Hilfe einer punktförmigen Strahlungsquelle und eines Rasters 52 werden drei Strahlungsbündel 51a, 51t und 51c erhalten. IJeber den Spiegel 59 werden diese Bündel zu dem Aufzeichnungsträger 1 reflektiert, wobei die Bündel 51h und 51c unter einem spitzen Winkel einfallen. Die Strahlungsbündel 51a, 51ΐ> und 51c werden vom Aufzeichnungsträger 1 reflektiert und gelangen über den Spiegel 59 und den halbdurchlässigen Spiegel 54 auf die Detektoren 55>

309848/0799

-9- ' PHN, 6296.

57 Tizw· 56. Durch Drehung des Spiegels 59 kann gesichert werden, dass der Lichtfleck A stets auf dem gemaischten Teil des Aufzeichnungsträgers 1 abgebildet wird.

Die lage der Ebene der auszulesenden Spur im Auslesesystem kann durch Vergleich der Ausgangssignale der Teildetektoren 57a und Yl¹Q, in die der Detektor 57 unterteilt ist, detektiert werden. -Bei einer Verschiebung des Aufzeichnungsträgers in der mit dem Pfeil 61 angegebenen Sichtung bewegt sich das Bündel 51b in der mit dem Pfeil 62 angegebenen flichtung über den Detektor 57· Wenn sich die Ebene der Spur in der richtigen Lage befindet, empfangen die Teildetektoren 57a und 57b eine gleiche Strahlungsmenge.

Um die Orientation des Hochfrequenzdatendetektors 55 und der Hilfsdetektoren 56 und 57 in bezug auf die Spuren zu verdeutlichen, ist die Projektion eines Teiles^^ptischen Struktur des Aufzeichnungsträgers auf die Ebene der Spuren dargestellt. Der Pfeil 15 gibt die Bewegungsrichtung der Spuren in bezug auf die Detektoren an.

Um zu verhindern, dass Schwingungen zwischen der Strahlungsquelle und dem optischen Auslesesystem ein fehlerhaftes Auslesen herbeiführen würden, ist der Hilfsdetektor 56 auch in zwei Teildetektoren unterteilt und ist der halbdurchlässige Spiegel 54 kippbar angebracht. Fehler in der Lage und/oder der Orientation der Strahlungsquelle in bezug auf das Auslesesystem können dadurch ausgeglichen werden, dass die Lage des Spiegels 54 mit einem Regelsignal geändert wird, das durch Vergleich der von den Teildetektoren 56a und 56b gelieferten Signale erhalten wird.

Wenn die Ausgangssignale der Detektoren 55» 56a, 56b,

309848/0799

-10- PHN. 6296.

- ι

57a und 57b durch S_cc, S_ci- , S^,, S bzw. S dargestellt werden,

55 5oa 5ob 5fa 57b

_cc, S_ci- , S^,, S bzw. S dargestellt werden, 55 5oa 5ob 5fa 57b

aus S₁-C das Hochfrequenzvideosignal,

aus (S £ +S ^ )-(S „ ^+SS7h^ ^{ein Si}^n^{al Zlir} Regelung der Lage des Spiegels 59»

aus (S_cr -S₁-/-, ) ein Signal zur Regelung der Lage des Spiegels 54» und

Z)OB you :

aus (S₇ -S ) ein Signal zur Regelung der Linse 53» also zur

J I & J I D--

Scharfeinstellung des Aufzeichnungsträgers, abgeleitet.

Ein Signal zur Regelung der Lage des Spiegels 54 kann auch aus:

(S₁-^_n.+S₁-,. ) - (S_c/r +S₁-,-,, ) erhalten werden. ^v 56b 57a ^v 56a 57b

Selbstverständlich kann die Vorrichtung nach der Erfindung statt zum Auslesen plattenförmiger Aufzeichnungsträger auch zum Auslesen anderer, z.B. bandförmiger Aufzeichnungsträger verwendet werden, vorausgesetzt, dass der auszulesende Teil der optischen Struktur dieser Aufzeichnungsträger an der Stelle des AusIesesystems in einer flachen Oberfläche liegt. Dies ist unter dem in der Einleitung dieser Beschreibung verwendeten Ausdruck "flacher Aufzeichnungsträger" zu verstehen.

309848/0799

Claims

-11- PHN. 6296.

PATENTANSPRÜCHE :

/T) Vorrichtung zum Auslesen eines flachen Aufzeichnungsträgers, auf dem Daten, z.B. Bild- und/oder Tondaten, in mindestens einer eine optische Struktur aufweisenden Spur angebracht sind, welche Vorrichtung eine Strahlungsquelle und ein strahlungsempfindliches Detektionssystem, zur Umwandlung eines von der Strahlungsquelle gelieferten und von dem Aufzeichnungsträger modulierten Strahlungsbündels in elektrische Signale enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle wenigstens drei Strahlungsbündel zur Bildung wenigstens dreier Strahlungsflecke auf der Ebene des auszulesenden Spurteiles liefert, wobei die Abmessungen dieser Strahlungsflecke dem kleinsten Detail in der optischen Struktur entsprechen und die Lagen - in der Breitenrichtung der Spur gesehen - verschieden sind, und dass für jedes Strahlungsbündel mindestens ein strahlungsempfindlicher Detektor vorhanden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Auslesen eines reflektierenden Aufzeichnungsträgers, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens einem der - in der Breitenrichtung der Spur gesehen äusseren Strahlungsbündel der Hauptstrahl die Ebene des auszulesenden Spurteiles unter einem spitzen Wink,el schneidet.

3, Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle durch eine punktförmige Strahlungsquelle und ein hinter dieser Quelle angebrachtes Raster zum Projizieren von Beugungsbildern der punktförmigen Strahlungsquelle auf die Ebene der auszulesenden Spur gebildet wird, wobei die auf diese Ebene projizierten Rasterlinien des Rasters einen spitzen Winkel mit der Richtung der Spur einschliessen.

-"309^4^/0799

Le e rs e 11e