DE2622560C2 - Einrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers - Google Patents

Description

dels herbeiführen. Durch die Unparallelität des Auslesebündels und durch die zusätzlichen Drehungen der Polarisationsebene kann das Gebilde des polarisationstrennenden Elements und der /2/4-Platte eine Rückkopplung von Strahlung auf den Laser nicht völlig verhindern. Weiter kann auch Strahlung von in dem Strahlungsweg vor dem polarisationstrenner.den Element an-

• geordneten optischen Elementen oder von dem letzteren Element selbst zu dem Laser reflektiert werden.

Schließlich besteht eine Ursache des optischen Geräusches darin, daß die reflektierende Oberfläche des Aufzeichnungsträgers, die Außenoberfläche des Auskopplungsspiegels des Lasers und die Flächen der optischen Elemente im Strahlungsweg, welche Flächen doch ; immer eine gewisse Reflexion aufweisen, Resonanzräume bilden können. Durch aufeinanderfolgende Reflexionen an diesen Flächen erzeugte Strahlungsbündel können miteinander interferieren. Die genannten Flächen werden beim Betrieb der Ausleseeinrichtung eine Bewegung 7u der optischen Achse des Auslesedündels hin vollführen. In absolutem Sinne sind die Bewegungen ■ sehr klein, aber im Verhältnis zu der Wellenlänge der Auslesestrahlung ziemlich groß. Durch die genannten Bewegungen werden Änderungen in den Längen der , Resonanzräume herbeigeführt, welche Änderungen zufällige Intensitätsmodulationen im Auslesebündel hervorrufen.

Das Vorhandensein einer /Z/4-Platte in einem Resonanzraum hat zur Folge, daß die eine gerade Anzahl Male an den Flächen der Resonanzräume reflektierten Strahlungsbündel eine Polarisationsrichtung aufweisen, die um 90° in bezug auf die Polarisationsrichtung der Bündel gedreht ist, die eine ungerade Anzahl Male an den Flächen dieser Resonanzräume reflektiert sind. Dadurch wird elliptisch polarisierte Strahlung erzeugt, deren Intensitätsänderungen kleiner als die Änderungen sind, die herbeigeführt werden würden, wenn keine /ί/4-Platte im Strahlungsweg vorhanden wäre. Durch die /?/4-Platte kann zwar eine Herabsetzung zufälliger Modulationen in der Intensität des Auslesebündels bewirkt werden, aber es stellt sich heraus, daß in der Praxis diese Herabsetzung oft noch zu gering ist

Außerdem können in der Ausleseeinrichtung Resonanzräume vorhanden sein, in denen sich keine A/4-Platte befindet.

r Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln das optische Geräusch in einer Einrichtung ί zum optischen Auslesen eines Aufzeichnungsträgers $ derart herabzusetzen, daß sein Einfluß auf die Systeme

* zum Konstanthalten der Zentrierung und der Fokussie-' rung vernachlässigbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das das optische Geräusch herabsetzende Element 20 eine zeitlich und räumlich konstante Amplitudcn- \ Schwächung der gesamten durchtretenden Strahlung herbeiführt und von der von der Strahlungsquelle ausgesandten und über den Aufzeichnungsträger zu dem Detektionssystem gerichteten Strahlung einmal und von der zu der Strahlungsquelle reflektierten Strahlung mehrere Male durchlaufen wird.

Aus der DE-OS 24 13 423 ist eine optische Ausleseeinnchtung bekannt, in der die Verminderung des optischen Rauschens mittels einer /i/4-Platte durchgeführt wird. Diese Platte bewirkt, daß der durch den Laserspiegel und dem Aufzeichnungsträger eine gerade Anzahl Male reflektierte Strahl eine Polaristionsrichtung aufweist, die um 90° den Bezug auf die Polarisationsrichtung des Strahles, der durch den Laserspiegel und den Aufzeichnungsträger eine ungerade Anzahl Male reflektiert wird, gedreht ist Diese beiden Strahlen setzen sich zu einem Strahl zusammen, der elliptisch polarisiert ist. Wie in der DE-OS 24 13 423 angegeben ist ist die Leistung des durch den beweglichen Aufzeichnungsträger he-vorgerufenen Rauschens in dem letztgenannten, zusammengesetzten Strahl kleiner als die Rauschleistung in einem linear polarisierten Strahl. Die Verringerung des Rauschens mittels der /?/4-Platte beruht also auf einer Polarisationsdrehung. In der Praxis reicht dies aber zur gewünschten Rauschunterdrückung nicht ohne weiteres aus.

In einer Einrichtung zum optischen Auslesen eines reflektierenden Aufzeichnungsträgers kann statt mit Hilfe eines polarisationstrennenden Elements und einer /i/4-P-!atte auch mit Hilfe eines halbdurchlässigen Spiegels ein moduliertes Auslesebündel abgespaltet werden. Dadurch kann die Ausleseeinrichtung einfacher und billiger ausgeführt werden. Dann wird aber mehr Strahlung zu dem Laser reflektiert wodurch mehr optisches Geräusch auftritt Auch in einer Ausleseeinrichtung mit einem halbdurchlässigen Spiegel kann nach der Erfindung ein Strahlungsschwächendes Element zur Herabsetzung des optischen Geräusches angebracht werden.

Bisher wurde ein strahlungsreflektierender Aufzeichnungsträger betrachtet. Ein Aufzeichnungsträger kann aber auch strahlungsdurchlässig sein. Auch in einer Einrichtung zum Auslesen eines strahlungsdurchlässigen Aufzeichnungsträgers könnten unerwünschte Reflexionen an den optischen Elementen im Strahlungsweg oder an dem Aufzeichnungsträger auftreten. Optisches Geräusch infolge der Reflexionen an den optischen Elementen kann leicht dadurch vermieden werden, daß diese Elemente schräg in bezug auf den Hauptstrahl des Auslesebündels angeordnet werden. Dann kann nur noch eine unerwünschte Reflexion an dem Aufzeichnungsträger, die zu dem Hauptstrahl des Auslesebündels senkrecht ist, optische Geräusch herbeiführen. Dieses optische Geräusch kann wieder dadurch herabgesetzt werden, daß nach der Erfindung ein Strahlungsschwächendes Element in dem Strahlungsweg angeordnet wird.

Der Schwächungsfaktor des Strahlungsschwächenden Elements, der gleich dem Quotienten der auf das EIement einfallenden Strahlungsintensität und der von dem Element durchgelassenen Strahlungsintensität und der von dem Element durchgelassenen Strahlungsintensität ist, kann je nach der Ausführung der Ausleseeinrichtung verschiedene Werte, z. B. von 1,2 bis 10, aufweisen. Die höheren Werte werden für eine Ausleseeinrichtung mit einem halbdurchlässigen Spiegel gewählt.

Das Strahlungsschwächende Element wird vorzugsweise dem Laser möglichst nahe, also vor allen optischen Elementen, an denen etwa Strahlung reflektiert werden kann, angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Strahlungsschwächende Element auf dem Substrat des Auskopplungsspiegels des Lasers angebracht.

Das Strahlungsschwächende Element kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Dieses Element ist z. B. ein Absorptionsfilter, ein Gebilde zweier linearer Polarisatoren, deren Hauptrichtungen einen spitzen Winkel miteinander einschließen, oder ein Reflexionsfilter, d?^K nicht senkrecht von dem Auslesebündel getroffen wird.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine Ausführungsform einer Einrichtung nach der

Erfindung zum Auslesen eines strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträgers zeigt.

In dieser Figur ist mit 1 ein runder scheibenförmiger Aufzeichnungsträger, der mit Informationsspuren 2 versehen ist, im Schnitt dargestellt. Der Aufzeichnungsträger wird mit von einem Laser 3 herrührender Strahlung (4) beleuchtet Das Auslesebündel 11 wird vom Objektiv 10 auf die Fläche der Informationsspuren zu einem kleinen Strahlungsfleck 12 in der Größenordnung der Informationsdetails in der Informationsstruktur fokussiert. Die Hilfslinse 13 sorgt dafür, daß die Pupille des Objektivs ausgefüllt wird.

Das Auslesebündel wird von der Informationsstruktur reflektiert und durchläuft zum zweiten Male das Objektiv 10.

In dem Wege des Auslesebündels befinden sich ein polarisationstrennendes Teilprisma 7 und eine im Diagonalstand angeordnete /ί/4-Platte 9. Der Laser emittiert linear polarisierte Strahlung, die vom Teilprisma 7 durchgelassen wird. Die /2/4-Platte wird einmal von dem hinlaufenden und einmal von dem modulierten Auslesebündel durchlaufen, so daß die Polarisationsrichtung des zuletzt genannten Bündels über 90° in bezug auf die Polarisationsrichtung des aus dem Laser heraustretenden Bündels gedreht ist Das modulierte Auslesebündel wird dann vom polarisationstrennenden Teilprisma zu einem strahlungsempfindlichen Detektionssystem 14 reflektiert Bei Drehung des Aufzeichnungsträgers um eine mittlere Achse 15 tritt an einem Ausgang des Detektionssystems ein elektrisches Signal S,- auf, das entsprechend der in einer auszulesenden Spur, auf die der Auslesefleck zentriert ist, gespeicherten Information zeitlich moduliert ist Für den Fall, daß ein Farbfernsehprogramm auf dem Aufzeichnungsträger gespeichert ist, kann das Signal 5, dekodiert und auf einer Fernsehwiedergabevorrichtung sichtbar gemacht Werden.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Detektieren von Fehlern in der Zentrierung des Ausleseflecks in bezug auf eine auszulesende Spur vorgeschlagen worden. In der Figur ist beispielsweise eine der Möglichkeiten veranschaulicht In dem Wege des Auslesebündels ist ein Phasenraster 17 angeordnet das das Auslesebündel in ein Bündel nullter Ordnung zum Auslesen der Information auf dem Aufzeichnungsträger und zwei nicht dargestellte Bündel erster Ordnung spaltet Die beiden letzteren Bündel werden vom Objektiv zu Hilfsstrahlungsflecken fokussiert, die über eine halbe Spurbreite in bezug auf den Auslesefleck in entgegengesetzten Richtungen verschoben sind. In dem Detektionssystem ist jedem der Hilfsstrahlungsflecke ein gesonderter Detektor zugeordnet Durch Vergleich der von den den Hilfsstrahlungsflecken zugeordneten Detektoren gelieferten Signale kann eine Anzeige über die Größe und die Richtung einer Dezentrierung des Ausleseflecks in bezug auf eine auszulesende Spur erhalten werden. Die Zentrierung kann dann z. B. durch Drehung des Spiegels 8 nachgeregelt werden.

Weiter zeigt die Figur eine der Möglichkeiten zum Detektieren von Fehlern in der Fokussierung des Auslescbündels auf die Fläche der Informationsstruktur. Aus dem von dem Laser gelieferten Bündel 4 kann mit Hilfe eines Teilspiegels 5 ein Hilfsbündel 18, von dem nur der Hauptstrahl mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist abgetrennt werden. Dieses Bündel wird von dem Spiegel 6 zu einer Blende 19 mit einer schmalen öffnung geschickt Das enge Hilfsbündel (oder Fokussierungsbündel) 18 duchläuft schräg das Objektiv, wird vom Aufzeichnungsträger reflektiert und durchläuft wieder schräg das Objektiv. Das Fokussierungsbündel wird dann von dem Teilprisma 7 zu dem strahlungsempfindlichen Detektionssystem 14 reflektiert, in dem zwei zusätzliche Detektoren für das Fokussierungsbündel vorgesehen sind. Der Abstand von der optischen Achse des Objektivs, in dem das Fokussierungsbündel in das Objektiv nach Reflexion am Aufzeichnungsträger eintritt, und somit das Maß, in dem das Fokussierungsbündel gebrochen wird, und daher die Lage dieses Bündels in bezug auf die Fokussierdetektoren werden durch das Maß der Fokussierung dieses Bündels und des Auslesebündels auf die Informationsstruktur bestimmt. Durch Vergleich der von den Fokussierdetektoren gelieferten Signale kann eine Anzeige über die Größe und die Richtung einer etwaigen Defokussierung erhalten werden. Mit dieser Information kann die Fokussierung z. B. durch Bewegung des Objektivs in axialer Richtung mit Hilfe einer elektromagnetischen Spule nachgeregelt werden.

In der bisher beschriebenen Vorrichtung könnten den von den Zentrierdetektoren und den Fokussierungsdetektoren gelieferten Signalen Störsignale überlagert werden. Wie in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung auseinandergesetzt worden ist, können die Störsignale durch Rückkopplung von Strahlung auf die Laserquelle und weiter dadurch erzeugt werden, daß Strahlungsbündel, die mehrere Male an dem Aufzeichnungsträger, an der Außenoberfläche des Auskopplungsspiegels des Lasers und an Flächen der Optischen Elemente in dem Strahlungswege reflektiert sind, miteinander interferieren.

Zur Herabsetzung der Störsignale kann nach der Erfindung in dem Strahlungsweg vor dem Teilprisma 7, z. B. vor dem halbdurchlässigen Spiegel 5, ein strah-Iungsschwächendes Element 20 angeordnet werden. Die vom Detektionssystem aufgefangene Strahlung hat dieses Element einmal durchlaufen. Strahlung, die nach Reflexion an dem Aufzeichnungsträger oder an den Flächen der optischen Elemente vom Teilprisma durchgelassen statt reflektiert WiFd, passiert mindestens zweimal, bei mehreren Reflexionen an der Austrittsfläche des Lasers, an dem Aufzeichnungsträger oder an den genannten Flächen mehrere Male, das strahlungsschwächende Element Die Intensität dieser unerwünscht reflektierten Strahlung wird mindestens der zweiten Potenz des Schwächungsfaktors des strahlungsschwächenden Elements proportional sein. Auch ein von dem Detektionssystem aufgefangenes Strahlungsbündel wird geschwächt werden, jedoch in viel geringem Maße als die unerwünscht reflektierte Strahlung, weil dieses Bündel nur einmal das Element 20 durchläuft In der Praxis hat sich herausgestellt daß der Schwächungsfaktor derart gewählt werden kann, daß der Einfluß der oben genannten Störsignale auf die Regelsysteme zur Zentrierung und zur Fokussierung vernachlässigbar ist, während noch eine genügende Strahlungsintensität in dem Auslesebündel und in den Hilfsbündeln für die Zentrierung und für die Fokussierung vorhanden ist.

Das Strahlungsschwächende Element 20 kann ein Absorptionsfilter sein. In einer praktischen Ausführungsform wies dieses Filter einen Schwächungsfaktor von 2 auf.

Das Absorptionsfilter kann für den Fall, daß die Strahlungsquelle linear polarisierte Strahlung aussendet, durch einen linearen Polarisator ersetzt werden. Der Winkel zwischen der Polarisationsrichtung des Polarisators und der der Strahlung bestimmt den Schwächungsfaktor. Auch ist es möglich, zwei lineare Polarisa-

toren hintereinander in dem Strahlungsweg anzuordnen. Dann braucht die Strahlungsquelle keine linear polarisierte Strahlung auszusenden. Der Schwächungsfaktor des Gebildes der zwei Polarisatoren wird dann durch den Winkel zwischen den Polarisationsrichtungen dieser Polarisatoren bestimmt.

Das Strahlungsschwächende Element kann auch noch durch ein Reflexionsfilter gebildet werden, d. h. ein Filter, das ein auffallendes Strahlungsbündel teilweise durchläßt und teilweise reflektiert. Dieses Reflexionsfilter muß derart angeordnet werden, daß der Hauptstrahl des Auslesebündels nicht senkrecht auf das Filter einfällt.

Das Strahlungsschwächende Element kann an beliebiger Stelle in dem Lichtweg zwischen dem Laser und dem Bündelteiler 7 angeordnet werden, vorausgesetzt, daß dieses Element von dem Auslesebündel und den Hilfsbündeln für die Zentrierung und die Fokussierung . durchlaufen wird.

Die vorliegende Erfindung läßt sich bei allen Einrichtungen zum optischen Auslesen eines strahlungsreflektierenden oder strahlungsdurchlässigen Aufzeichnungsträgers anwenden, welche Einrichtungen mit optoelektronischen Systemen zur Nachregelung der Fokussierung und der Zentrierung versehen sind. Für die Erfindung ist es nicht wesentlich, wie die Zentrierungs- und Fokussierungsfehler detektiert werden. Auch ist es für die Erfindung nicht wesentlich, welche Art Information auf dem Aufzeichnungsträger gespeichert ist Die Information kann ein (Farb)Femsehprogramm, aber auch digitale Information sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

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Kohärenzlänge liefernde Strahlungsquelle und ein Ob-Patentansprüche: jektivsystem enthält, mit dessen Hilfe das Auslesebündel über den Aufzeichnungsträger einem strahlungs-

!. Einrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungs- empfindlichen Detektionssystem zugeführt wird, wobei trägers, auf dem eine Information, z. B. Bild- und/ 5 im Strahlungsweg zwischen der Strahlungsquelle und oder Toninformation, in einer optisch auslesbaren dem Objektivsystem ein das optische Geräusch herab-Informationsstruktur angebracht ist, welche Einrich- setzendes Element angebracht ist
tung eine ein Auslesebündel mit großer Kohärenz- Eine derartige Einrichtung ist u. a. aus »Philips Techlänge liefernde Strahlungsquelle und ein Objektivsy- nische Rundschau« 33, Nr. 7, S. 198—201 bekannt In stern enthält, mit dessen Hilfe das Auslesebündel 10 der bekannten Einrichtung zum Auslesen eines refleküber den Aufzeichnungsträger einem strahlungs- tierenden Aufzeichnungsträgers ist die Strahlungsquelle empfindlichen Detektionssystem zugeführt wird, ein Laser, der linear polarisierte Strahlung emittiert wobei im Strahlungsweg zwischen der Strahlungs- Diese Strahlung wird vollständig von einem Bündelteiquelle (3) und dem Objektivsystem (10) ein das opti- ler, der ein polarisationstrennendes Element ist, zu dem sehe Geräusch herabsetzende Element (20) ange- 15 Aufzeichnungsträger durchgelassen. Zwischen dem bracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß Bündslteiler und dem Aufzeichnungsträger ist eine das das optische Geräusch herabsetzende Element Λ/4- Platte in diagonaler Lage angeordnet, die einmal (20) eine zeitlich und räumlich konstante Amplitu- von dem hinlaufenden und einmal von dem modulierten denschwächung der gesamten durchtretenden Auslesebündel durchlaufen wird. Dadurch wird im idea-Strahlung herbeiführt und von der von der Strah- 20 len Zustand die Polarisationsrichtung des modulierten lungsquelle (3) ausgesandten und über den Aufzeich- Auslesebündels über 90° in bezug auf die des hinlaufennungsträger (1) zu dem Detektionssystem (14) ge- den Auslesebündels gedreht, so daß das modulierte Ausrichteten Strahlung einmal und von der zu der Strah- lesebündel vom Bündelteiler reflektiert wird. Auf diese lungsquelle (3) reflektierten Strahlung mehrere Male Weise kann im Idealfall eine unerwünschte Rückkoppdurchlaufen wird. 25 lung der modulierten Strahlung auf den Laser, welche

2. Einrichtung nach Anspruch 1 zum Auslesen ei- Rückkopplung unerwünschte Schwankungen in der nes Strahlungsreflektierenden Aufzeichnungsträ- Ausgangsleistung des Lasers herbeiführen würde, vergers, bei der zwischen der Strahlungsquelle und dem mieden wer den.

Objektivsystem ein Bündelteiler zum Abtrennen ei- Beim Auslesen des Aufzeichnungsträgers muß dafür

nes modulierten Auslesebündels aus der von dem 30 gesorgt werden, daß das Auslesebündel nach wie vor

Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlung ange- scharf auf die Informationsstruktur fokussiert ist und

ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das strah- daß dieses Bündel nach wie vor gut auf eine auszulesen-

lungsschwächende Element zwischen der Strah- de Spur zentriert ist Dazu ist die Ausleseeinrichtung mit

lungsquelle und dem Bündelteiler angeordnet ist. z. B. einem optoelektronischen Fokussierungsdetek-

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die 35 tionssystem versehen, das ein Signal abgibt, das ein Maß Strahlungsquelle ein Laser ist, dadurch gekennzeich- für eine Abweichung zwischen der Soll- und der Istfonet, daß das Strahlungsschwächende Element auf kussierungsebene des Auslesebündels ist welches Sidem Substrat des Auskopplungsspiegels des Lasers gnal einem Regelsystem zur Nachregelung der Fokusangebracht ist. sierung zugeführt wird. Die Ausleseeinrichtung ist wei-

4. Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch 40 ter mit einem optoelektronischen Zentrierungsdetekgekennzeichnet, daß das Strahlungsschwächende tionssystem versehen, das ein Signal liefert, das ein Maß Element durch ein Absorptionsfilter gebildet wird. für die Zentrierung des Auslesebündels in bezug auf

5. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der die Strah- eine auszulesende Spur ist und das einem Regelsystem lungsquelle linear polarisierte Strahlung aussendet, zur Nachregelung der Zentrierung zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsschwä- 45 Die Systeme zum Konstanthalten der Fokussierung chende Element durch einen linearen Polarisator ge- und der Zentrierung können, wie gefunden wurde, stark bildet wird, dessen Polarisationsrichtung einen spit- von dem sogenannten »optischen Geräusch« beeinflußt zen Winkel mit der der von der Strahlungsquelle werden, das in der Ausleseeinrichtung auftreten kann, ausgesandten Strahlung einschließt. Die Frequenzen des optischen Geräusches liegen näm-

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 50 Hch in der Nähe der Frequenzen der Fokussierungsdegekennzeichnet, daß das Strahlungsschwächende tektions- und der Zentrierungsdetektionssignale. Die Element durch zwei lineare Polarisatoren gebildet Ursachen des optischen Geräusches sind folgende:
wird, deren Hauptrichtungen einen spitzen Winkel Der Abstand, über den die Laserstrahlung konstant miteinander einschließen. ist, ist verhältnismäßig groß. Trotz des Vorhandenseins

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 55 des polarisationstrennenden Elements und der A/4- Platgekennzeichnet, daß das Strahlungsschwächende te kann dennoch eine Rückkopplung von Strahlung auf Element durch einen Reflexionsfilter gebildet wird, den Laser stattfinden. Das Gebilde der /ί/4-Platte und das unter einem spitzen Winkel zu dem Hauptstrahl des polarisationstrennenden Elements hat die oben bedes Auslesebündels ang2ordnet ist. schriebene ideale Wirkung nämlich nur für ein paralleles

60 Strahlungsbündel, das senkrecht auf diese Elemente ein-

fällt. Das hinlaufende Auslesebündel ist aber an der Stelle dieser Elemente ein divergierendes Bündel und das modulierte Auslesebündel ein konvergierendes Bündel, 'M Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum so daß auch Strahlung unter einem spitzen Winkel auf ρ Auslesen eines Aufzeichnungsträgers, auf dem Informa- 65 das polarisationstrennende Element und die /Z/4-Platte M tion, ζ. B. Bild- und/oder Toninformation, in einer op- einfällt. Außerdem kann der Aufzeichnungsträger, der ■<ß tisch auslesbaren Informationsstruktur angebracht ist, sich in bezug auf das Auslesebündel bewegt, Änderun-■^ü welche Einrichtung eine ein Auslesebündel mit großer gen in der Lage der Polarisationsebene des Auslesebün-