DE2636464C2

DE2636464C2 - Aufzeichnungsträger mit einer optisch auslesbaren entlang Spuren angeordneten Informationsstruktur und Vorrichtung zum Auslesen desselben

Info

Publication number: DE2636464C2
Application number: DE2636464A
Authority: DE
Inventors: Peter Johannes Michiel Eindhoven Janssen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-08-26
Filing date: 1976-08-13
Publication date: 1984-04-05
Also published as: ATA626776A; AU1708076A; SE7609291L; AT351819B; CA1082356A; CH612781A5; SE424235B; ES450938A1; NZ181831A; DK378976A; IT1071416B; JPS5228303A; DE2636464A1; NL7510035A; NO762892L; ZA764771B; GB1516285A; FR2322418B1; BE845468A; AU505280B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger mit einer optisch auslesbaren, entlang, wesentlich parallelen, Spuren angeordneten Informationsstruktur, insbesondere um eine Achse rotierenden scheibenförmigen Aufzeichnungsträger mit konzentrischen bzw. quasi-konzentrischen Spuren.

In einem Aufsatz in »Philips Technische Rundschau« 33, Nr. 7, 1973/74, Seiten 198 bis 201, wird beschrieben, wie ein runder scheibenförmiger Aufzeichnungsträger optisch ausgelesen werden kann. Ein Laserbündel wird von einem Objektivsystem zu einem kleinen Auslesefleck auf die Informationsstruktur fokussiert. Die Informationsstruktur ist z. B. eine Phasenstruktur und kann aus einer Vielzahl in die Aufzeichnungsträgeroberfläche gepreßtei Grübchen bestehen, wobei die Längen der Grübchen und die Abstände zwischen den Grübchen, also eine zinnenartige Struktur, die gespeicherte Information darstellen. Der Durchmesser des Ausleseflecks isi größer als die Abmessungen der

^b"> Grübchen, so daß diese Grübchen als Beugungselemente wirken. Bei Projektion des Ausleseflecks auf ein Grübchen wird die Strahlung größtenteils außerhalb des Bereiches eines strahlungsempfindlichcn Detektors

abgelenkt, während bei Projektion des Ausleseflecks zwischen zwei Grübchen der größte Teil der Strahlung zu dem Detektor geführt wird.

Die Ablenkung kiinn auch dazu benutzt werden, die Mitte des Ausleseflecks stets auf der Mitte einer auszulesenden Spur positioniert zu halten. Dazu können zwei zusätzliche, in radialer Richtung gegeneinander verschobene Strahlungsflecke auf die Informationsstruktur projiziert werden. Jedem Strahlungsfleck ist ein gesonderter Detektor zugeordnet Durch Vergleich der Strahlungsintensitäten, die von diesen Detektoren aufgefangen werden, kann ein radiales Servosignal abgeleitet werden, mit dem z. B. die Lage eines in dem Strahlungsweg angebrachten drehbaren Spiegels eingestellt werden kann.

Wegen der Weise der Informationsspeicherung und des Ausleseverfahrens kann der bekannte Aufzeichnungsträger eine große Menge Information enthalten. Außer der Speicherung eines (Farb)Fernseh-rogramms eignet sich dieser Aufzeichnungsträger dann auch zur Anwendung als Speichermedium zur Speicherung von vielerlei anderer Information, wie z. B. von Röntgenbildern in einem Spital, technischer Literatur in einer Bibliothek und digitaler Information, wie sie von einer Rechenanlage geliefert wird oder verarbeitet werden muß. Für diese Anwendungen ist es von großer Bedeutung, daß der Auslesefleck sehr schnell auf eine bestimmte Spur adressiert werden kann. Um zu jedem Zeitpunkt die Rangnummer der Spur, auf die der Auslesefleck augenblicklich adressiert ist, bestimmen zu können, könnte in jeder Spur Adresseninformation angebracht werden. Bei einer hohen radialen Geschwindigkeit des Ausleseflecks nimmt jedoch die Möglichkeit eines fehlerhaften Ablesens der Adresseninformation zu. Außerdem ist die Adresseninformation einer Spur in einem kleinen Teil dieser Spur angebracht, so daß die Adresseninformationen für die verschiedenen Spuren zeitlich weit voneinander entfernt sind. Auch könnte in Erwägung gezogen werden, die Anzahl von Spuren zu zählen, die der Auslesefleck passiert, zu welchem Zweck das radiale Servosignal benutzt wird. Da jedoch dieses Signal durch Beugung an den Grübchen erhalten wird, kann dieses Signal nur bei niedriger radialer Geschwindigkeit des Ausleseflecks benutzt werden. Wird der Auslesefleck mit großer radialer Geschwindigkeit bewegt, so besteht die Möglichkeit, daß eine Spur nicht gezählt wird, weil der Auslesefleck keine Grübchen der betreffenden Spur passiert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Mittel zu schaffen, die es ermöglichen, den Auslesefleck schnell auf einem bestimmten, mehrere Spuren umfassenden Gebiet des Aufzeichnungsträgers zu adressieren.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abstand zwischen den Spuren variiert, wobei die Amplitude der Variation kleiner als der mittlere Abstand zwischen den Spuren ist, so daß, wenn die Informationsstruktur bestrahlt wird mit einem Strahlungsfleck, der mehrere Spuren umfaßt und quer zu der Spurrichtung bewegt wird, die Spurabstandvariation eine detektierbare Richtungsänderung der durch die Informationsstruktur gebeugten Strahlung des genannten Strahlungsflecks herbeiführt.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers, die eine ein Auslesebündel liefernde Strahlungsquelle und ein Objektivsystem enthält, mit dessen Hilfe das Auslesebündel über den Aufzeichnungsträger einem strahlungsempfindlichen Detektionssystem zugeführt

wird, das das von der Informavionsstruktur modulierte Auslesebündel in ein elektrisches Signal umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung wenigstens ein einen Adressierfleck von wesentlich größerer Abmessung als der durch das Auslesebündel geformten Auslesefleck formendes Adressierbündel verwendet wird, wobei die Adressierflecke eine Anzahl von Spuren umfassen, die etwa gleich dem Quotienten aus dem mittleren Spurabstand dividiert durch die Amplitude der Spurabstandvariation ist, und daß für jedes Adressierbündel zwei Hilfsdetektoren in dem Wege der von der Informationsstruktur in einer Richtung quer zu der Spurrichtung in einer ersten Ordnung gebeugten Strahlung des betreffenden Adressierbündels angeordnet sind.

Infolge des veränderlichen Abstandes zwischen den Spuren wird bei einer Verschiebung in einer Richtung quer zu der Spurrichtung eines Adressierflecks und des mit diesem gekoppelten Ausleseflecks ein Streumaximum erster Ordnung des betreffenden Adressierbündels in dem Raum hin und her schwingen, so daß sich die Strahlungsintensitäten auf den zwei, dem betreffenden Adressierbündel zugeordneten Detektoren gegenseitig ändern werden. Die sich ändernden Ausgangssignale dieser Detektoren können elektronisch zu einem Zählsignal verarbeitet werden, das angibt, wie groß die Anzahl von Gruppen von Spuren ist, die das Adressierbündel passieren. Dadurch, daß z. B. zwei Adressierflecke benutzt werden, die in radialer Richtung über einen Abstand gleich etwa einem Viertel der räumlichen Periode der Spurabstandsvariation verschoben sind, kann das Vorzeichen der Verschiebung bestimmt werden.

Es sei bemerkt, daß es aus der DE-OS 25 03 975 bekannt ist, in einer Auslesevorrichtung außer einem Auslesefleck zwei Hilfsflecken zu verwenden. Diese Hilfsflecken dienen aber zur Feinregelung der Position des Ausleseflecks auf die Mitte der auszulesenden Spur und nicht zum Schnell-Adressieren des Ausleseflecks auf eine bestimmte Gruppe von Spuren. Diese Hilfsflecke haben dieselbe Größe wie der Auslesefleck und umfassen nicht eine Anzahl von Spuren.

Die Kennung bzw. Adressierung nach der Erfindung für eine Gruppe von Spuren erstreckt sich dabei nicht, wie die Adressen der einzelnen Spuren, nur über einen Bruchteil einer wenigstens annähernd einen geschlossenen Kreis bildenden Spur und damit über einen entsprechenden Bruchteil eines Umlaufes des Aufzeichnungsträgers, sondern über einen sehr viel größeren Teil, z. B. nahezu einen ganzen Umlauf oder auch über mehrere Umläufe, insbesondere dadurch, daß der Abstand der Spuren die Adresseninformation auf seiner ganzen Länge enthält.

Nach der Erfindung kann daher schnell und fehlerlos auf eine bestimmte Gruppe von Spuren adressiert werden. Die Lagenbestimmung innerhalb einer bestimmten Gruppe von Spuren kann langsamer auf bekannte Weise, z. B. mit Hilfe in den Spuren gespeicherter Adresseninformation, erfolgen.

Ein Aufzeichnungsträger nach der Erfindung kann für Unterrichtszwecke verwendet werden. Der auf dem Aufzeichnungsträger angebrachte Lehrstoff ist in Kapitel unterteilt, die eine große oder eine weniger große Anzahl von Spuren umfassen können. Die Kapitel können nach der Erfindung dadurch voneinander unterschieden werden, daß die Abstände zwischen den Spuren der verschiedenen Kapitel verschieden sind, während innerhalb eines Kapitels der Spurabstand

konstant ist. Auch ein derartiger Aufzeichnungsträger kann mit einer Vorrichtung nach der Erfindung ausgelesen werden. Die Kapitel können verschiedene Längen aufweisen, d. h., daß sie verschiedene Anzahlen von Spuren umfassen können, so daß der Adressierfleck nicht stets alle Spuren eines Kapitels umfassen kann. Dies ist auch nicht notwendig, weil es nach der Erfindung genügend ist, wenn der Adressierfleck eine Anzahl von Spuren umfaßt, die gleich dem Quotienten des mittleren Spurabstandes und der Amplitude der Spurabstandsvariation ist.

Es sei bemerkt, daß bereits früher vorgeschlagen wurde (siehe z. B. die deutsche Offenlegungsschrift 24 09 893), die von einer spurförrnigcn optischen Informationsstruktur in der ersten Ordnung gebeugte Strahlung mit zwei Detektoren zusammenarbeiten zu lassen. Dabei wird aber nur ein einziger Strahlungsfleck in der Größenordnung der Spurbreite auf der Informationsstruktur erzeugt. Dieser Strahlungsfleck wird als Auslesefleck und als Positionierungsfleck benutzt. Ferner werden die Detektoren dazu benutzt, die Mitte des Ausleseflecks auf der Mitte einer auszulesenden Spur positioniert zu halten, während sie nicht dazu benutzt werden, den Auslesefleck schnell auf eine Gruppe von Spuren zu adressieren.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 und 2 zwei Ausführungsformen eines Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung,

F i g. 3,4,5 und 6 das Prinzip der Erfindung,

F i g. 7 und 11 schemalisch eine Auslesevorrichtung nach der Erfindung, und

F i g. 8,9 und 10 Details der Auslesevorrichtung.

F i g. 1 zeigt einen Teil eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers nach der Erfindung. Dieser Aufzeichnungsträger 1 enthält eine Vielzahl von Spuren 2, die konzentrisch oder scheinbar konzentrisch sein können. Die Spuren sind in Gruppen a und b unterteilt, die je z. B. acht Spuren umfassen. Der Abstand d\ zwischen den Spuren der Gruppe a ist konstant, gleich wieder Abstand d₂ zwischen den Spuren der Gruppe b. Der Abstand di ist aber größer als der Abstand d\. In F i g. 1 ist der Unterschied zwischen d\ und 02 übertrieben groß dargestellt. In Wirklichkeit wird die Variation in den Abständen zwischen den Spuren etwa 10% des mittleren Abstandes betragen.

In F i g. 3 ist ein kleiner Teil, mit einer Breite von zwei Gruppen von Spuren a' und b', des Aufzeichnungsträgers nach Fig. i in radialem Schnitt dargestellt. Die Informationsstruktur wird mit einem Adressierbündel 1 beleuchtet, dessen Hauptstrahl h gestrichelt angegeben ist Der von dem Adressierbündel auf der Informationsstruktur erzeugte Adressierfleck hat etwa die gleiche Breite wie eine Gruppe y;ein^: Spüren: Ber Deutlichkeit halber ist die Variation in dem Abstand zwischen den Spuren wieder übertriebbn groß dargestellt. Die nebeneinander liegenden Spuren sind als ein Beugungsraster aufzufassen, das ,das Adressierbündel in u.a. einem Teilbündel der +1 .Ordnung 1 ₊i mit Hauptstrahl Λ+1 beugt Der Öffnungsisiakel θ des Bündels 1 liegt in der gleichen Größenordnung wie der (φ) des Teilbündels 1+,. In dem Wege des Teilbündels l+i sind zwei Detektoren 4 und 5 angeordnet. Die Ausgänge dieser Detektoren sind mit eimern Differenzverstärker 6 verbunden, an dessen Ausgang ein Adressiersignal 5a entnehmbar ist Der Verlauf des Signals Sa als Funktion der radialen Lage r des Adressierflecks ist in Fig.4 dargestellt.

Der Winkel φ, unter dem das Teilbündel 1 +i gebeugt wird, wird durch die Periode d in radialer Richtung der Spurenstruktur bestimmt. Wenn die Mitte des Adressierflecks mit der Mitte der Gruppe a' zusammenfällt, wird, weil die Periode der Spurenstruktur in der Gruppe a' verhältnismäßig klein ist, der Beugungswinkel φ verhältnismäßig groß sein. Von dem gebeugten Bündel l+i fällt der größte Teil der Strahlung auf den Detektor 5 ein, während der Detektor 4 nur einen kleinen Teil der Strahlung des Teilbündels 1 +1 empfängt. Das Signal Sa wird dann den Pegel N₁ aufweisen. Fällt dagegen die Mitte des Adressierflecks mit der Mitte der Gruppe b' zusammen, so wird der Beugungswinkel verhältnismäßig klein sein und wird der Detektor 4 mehr Strahlung als der Detektor 5 empfangen. Das Signal Sa weist dann den Pegel N₂ auf. Verschiebt sich die Mitte des Ausleseflecks von der Mitte der Gruppe a'zu der Mitte der Gruppe b\ so tritt im Signal S_A ein gleichmäßiger

Übergang von dem Pegel N\ zu dem Pegel N2 auf.

Bei Verschiebung des Ausleseflecks in radialer Richtung über den Aufzeichnungsträger gibt die Anzahl von Obergängen in dem Signal Sa die Anzahl Gruppen von Spuren an, die der Adressierfleck passiert hat. Diese

Anzahl von Obergängen kann elektronisch gezählt und mit einer gewünschten Anzahl von Gruppen von Spuren verglichen werden, die der Adressierfleck passieren muß. Wenn die gewünschte Anzahl erreicht ist, kann z. B. ein in radialer Richtung bewegbarer Schlitten, auf dem die optischen Mittel zum Erzeugen des Ausleseflecks und des Adressierflecks angebracht sind, Stillgesetztwerden, so daß der Auslesefleck nach wie vor auf eine bestimmte Gruppe von Spuren adressiert ist.
Wenn der Adressierfleck und damit der Auslesefleck schnell auf eine bestimmte Gruppe von Spuren adressiert ist, kann der Ausiesefleck langsamer auf eine einzige Spur der Gruppe dadurch adressiert werden, daß z. B. ein in den Spüren angebrachter digitaler Code, der die Nummer der betreffenden Spur angibt, ausgelesen wird, wie in der DE-OS 23 43 017 der Anmelderin beschrieben ist. Mit dieser Adresseninformation kann z. B. die Lage eines drehbaren in dem Wege des Auslesebündels angeordneten Spiegels derart eingestellt werden, daß der Auslesefleck auf die gewünschte Spur projiziert wird.

Bei dem Verfahren zum schnellen Adressieren nach der Erfindung wird über einen verhältnismäßig großen Teil der Informationsstruktur integriert (z. B. über zehn Spuren). Dadurch wird der Einfluß örtlicher Störungen in der Informationsstruktur auf das Adressiersignal Sa gering sein. Die Frequenz, mit der das Adressiersignal ausgelesen wird, ist falls die Periode der Spurabstandsvariation zwanzig Spuren umfaßt, zwanzig mal kleiner als wenn jeweils eine Spur gezählt werden müßte. Das Adressieräignal, das nach der Erfindung erhalten wird, weist ein verhältnismäßig schmales Frequenzband auf, wodurch dieses Signal weniger rauschempfindlich ist.

Statt eines Aufzeichnungsträgers, für den alle Spurabstände innerhalb einer Gruppe von Spuren gleich sind, kann auch ein Aufzeichnungsträger gewählt werden, für den die Abstände zwischen den Spuren einer Gruppe verschieden sind. In F i g. 2 ist ein Teil, mit einer Breite von zwei Gruppen e und f, eines derartigen Aufzeichnungsträgers in radialem Schnitt dargestellt Jede Gruppe enthält beispielsweise sechs Spuren. Der Abstand zwischen den Spuren nimmt regelmäßig zu, wobei die Variation innerhalb der Gruppe e gleich der innerhalb der Gruppe /ist Auch in Fig.2 sind die

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Spurabstandsvariationen der Deutlichkeit halber wieder übertrieben groß dargestellt. In der Auslesevorrichtung wird der Aufzeichnungsträger nach F i g. 2 mit einem Adressierfleck beleuchtet, dessen Breite gleich etwa der Hälfte der Breite einer Gruppe von Spuren ist. Das Signal S_A, das erhalten wird, wenn sich der Adressierfleck in radialer Richtung über einen Aufzeichnungsträger nach Fig.2 bewegt, ist weniger tief (siehe die gestrichelte Kurve in Fig.4) als das Signal moduliert; das erhalten wird, wenn sich ein Adressierfleck In radialer Richtung über einen Aufzeichnungsträger nach F i g. 1 bewegt. Dieser letztere Aufzeichnungsträger ist daher zu bevorzugen.

Wenn die Änderung im Beugungswinkel φ gleich dem öffnungswinkel ψ des Bündels ί+i ist, weist das Adressiersignal eine gute Modulationstiefe auf, während die Spurabstandsvariation noch derart klein ist, daß die Informationsdichte auf dem Aufzeichnungsträger nicht wesentlich von der auf einem Aufzeichnungsträger mit gleichmäßigem Spurabstand verschieden ist. Der öffnungswinkel φ wird durch sin ψ=λ/Z? gegeben, wobei Λ die Wellenlänge der Strahlung und D die Abmessung des Adressierflecks in einer Richtung quer zu der Spurrichtung ist Der Beugungswinkel φ wird, wenn der Hauptstrahl des Adressierbündels mit der optischen Achse des Objektivsystems zusammenfällt, durch sin <p =kid gegeben, wobei t/die örtliche Periode der Spurenstruktur in einer Richtung quer zu der Spurrichtung ist. Es läßt sich ableiten, daß für Δφ=φ gilt daßT—^etwa gleich—wobei N die Anzahl vom

"■fen. *»

Adressierfleck umfaßter Spuren und d_gcm. der mittlere Spurabstand ist Für einen Aufzeichnungsträger nach

F i g. 1 werden, wenn Ad*--— d_gem. ist Gruppen von

zehn Spuren ein gut moduliertes Adressiersignal liefern. Bei einer kleineren Anzahl von Spuren pro Gruppe ist das Adressiersignal nicht mehr optimal moduliert, aber doch noch brauchbar. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß, wenn der Adressierfieck noch fünf Spuren bei

einem Ad=—d_gem. umfaßt das Adressiersignal S_A

gerade noch brauchbar ist.

Auch zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers, in dem die Information in eine Anzahl von Kapiteln unterteilt ist, die eine große oder eine weniger große Anzahl von Spuren umfassen, braucht der Adressierfleck nur eine Anzahl von Spuren zu bedecken, die durch dgem./Ad gegeben wird.

Um das Vorzeichen der Verschiebung eines Adressierflecks über den Aufzeichnungsträger bestimmen zu können, kann ein zweiter in radialer Richtung in bezug auf den ersten Adressierfleck verschobener Adressierfieck auf dem Aufzeichnungsträger erzeugt werden, derart, daß das Adressiersignal S_A\, das vom ersten Adressierfieck erzeugt wird, gegen das Adressiersignal Sa₂, das vom zweiten Adressierfleck erzeugt wird, in der Phase verschoben ist In Fig.5 sind diese Adressiersignale als Funktion der radialen Lage r dargestellt .

Indem in den Punkten z. B. λ, γ₂, an denen das eine Signal den Pegel N₂ aufweist, bestimmt wird; wie sich das andere Signal ändert, kann das Vorzeichen der Verschiebung der Ausleseflecke bestimmt werden. Wenn bei Verschiebung der Adressierflecke von den Lagen η und I₂ aus der Wert von Sa₁ zunimmt, bewegen sich die Adressierflecke z.B. von außen nach innen. Wenn dagegen von den Lagen η und /5 aus der Wert von SAt abnimmt, bewegen sich die Adressierfleckevon innen nach außen.

Für ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis sind die Adressierflecke vorzugsweise über einen Abstand gleich einer Viertelperiode der Spurabstandsvariation in radialer Richtung verschoben, so daß der Phasenunterschied zwischen S/t, und Sa₂ 90° ist. Auch für einen Phasenunterschied in einem Bereich zwischen 60° und 120° ist das Verfahren nach F i g. 5 aber noch brauchbar.

Statt mit zwei Adressierflecken kann das Vorzeichen der Verschiebung auch mit Hilfe nur eines einzigen Adressierflecks bestimmt werden, der periodisch in radialer Richtung über die Spuren verschoben wird. Die Amplitude der periodischen Verschiebung ist kleiner als die Abmessung des Adressierflecks in radialer Richtung. Die periodische Verschiebung des Adressierflecks kann z. B. dadurch erhalten werden, daß im Wege des Auslesebündels ein Spiegel angeordnet wird, der mit einer Frequenz von z. B. 30 kHz schwingt.

In F i g. 6 ist wieder der Verlauf des Adressiersignals Sa als Funktion der radialen Lage r dargestellt. Mit der Kurve S_w ist die periodische Bewegung des Adressierflecks als Funktion der Zeit t angegeben. Infolge der periodischen Bewegung ist für jede radiale Lage des Ausleseflecks das Signal Sa zeitlich moduliert (vgl. die Kurven Sw₃ und S«,₄). Diese Kurven gehören zu den radialen Lagen r₃ und r*, in denen das Adressiersignal den Pegel N₀ aufweist. Indem in den Punkten r₃ und η die Phase des Signals Sw₃ und des Signals S_W4 mit der Phase des Signals S_w verglichen wird, kann das Vorzeichen der Verschiebung des Adressierflecks bestimmt werden. Wenn Sw₄, zu 5«. gleichphasis und Sw₃ zu Sw gegenphasig ist, bewegt sich der Adressierfleck z. B. von außen nach innen. Wenn dagegen Sw₃ gleichphasig und S_w4 gegenphasig zu 5», ist bewegt sich der Adressierfleck von innen nach außen.

In Fi g. 7 ist eine Vorrichtung nach der Erfindung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers schematisch dargestellt Ein in radialem Schnitt dargestellter Aufzeichnungsträger, der mit einer Vielzahl nicht dargestellter Spuren versehen ist ist wieder rnü 5 bezeichnet. Beispielsweise wird angenommen, daß die Informationsstruktur strahlungsreflektierend ist und sich auf der Unterseite des Aufzeichnungsträgers befindet. Dieser Aufzeichnungsträger wird mit einem von einer Strahlungsquelle 10, z. B. einem Helium-Neon-Laser, herrührenden Auslesebündel 11 beleuchtet. Dieses Auslesebündel wird von einem Objektivsystem, das Wer der Einfachheit halber mit einer einzigen Linse 16 angegeben ist zu einem Auslesefleck Vi fokussiert. Die Hilfslinse 12 sorgt dafür, daß die Pupille des Obiektivsystems ausgefüllt wird, so daß der Auslesefleck Vi beugungsbegrenzt ist Die Abmessungen des Flecks Vi liegen in der Größenordnung der Informationsdetails der Informationsstruktur. Nach Reflexion an dem Aufzeichnungsträger durchläuft das Auslesebündel 11 wieder das Objektivsystem und wird dann von einem Bündelteilerelement z.B. in Form eines halbdurchlässigen Spiegels 13, zu einem strahlungsempfindlichen Detektor 14 hingerichtet Am Ausgang dieses Detektors wird ein Signal S, erhalten, das bei Drehung des Aufzeichnungsträgers um eine Welle 17 zeitlich entsprechend der in einer auszulesenden Spur gespeicherten Information moduliert ist Die ganze Auslesevorrichtung kann auf einem nicht dargestellten Schlitten befestigt sein, der in radialer Richtung unter dem Aufzeichnungsträger bewegt werden kann.

Mit diesem Schlitten kann auch schnell der Auslesefleck Vi auf eine bestimmte Gruppe von Spuren

adressiert werden. Um dabei zu detektieren, ob der Auslesefleck auf die gewünschte Gruppe von Spuren adressiert ist, wird nach der Erfindung ein Hilfsbündel 1 verwendet. Dieses Hilfsbündel wird von einer Hilfsstrahlungsquelle 7, z. B. einer Infrarotstrahlung emittierenden Diode (LED), geliefert. Das Hilfsbündel 1 wird von einem dichroitischen Spiegel 8, der Infrarotstrahlung reflektiert und die Strahlung des Helium-Neon-Lasers durchläßt, in den Weg des Auslesebündels 11 eingekoppelt. Da das Hilfsbündel 1 nur ein kleiner Teil der Pupille des Objektivsystems ausfüllt, sind die Abmessungen des von diesem Bündel erzeugten Adressierflecks Vi erheblich größer als die Abmessungen des Ausleseflecks V₁.

Wie oben beschrieben wurde, wird von der Informationsstruktur das Adressierbündel in u. a. einem Teilbündel der +1. Ordnung (l+i) gebeugt werden, wobei die Richtung dieses Teilbündels von den örtlichen Abständen zwischen den Spuren abhängt. Das Teilbündel l + i wird von dem dichroitischen Spiegel 8 zu zwei Detektoren 4 und 5 reflektiert, deren Ausgänge mit einem Differenzverstärker 6 verbunden sind, der ein Adressiersignal Sa. liefert. In dem Wege des Bündels 1 ₊i kann gegebenenfalls ein Filter angeordnet werden, das nur Infrarotstrahlung durchläßt.

In der Vorrichtung nach F i g. 7 ist dafür gesorgt, daß das Adressierbündel 1 in einiger Entfernung von der optischen Achse des Objektivsystems in dieses System eintritt, so daß das Teilbündel 1 ₊₎ nicht durch den Rand des Objektivsystems hindurchgeht, sondern in einiger Entfernung von diesem Rande das Objektivsystem durchläuft.

Nachdem mit Hilfe des Signals Sa die optische Auslesevorrichtung schnell auf eine bestimmte Gruppe von Spuren eingestellt worden ist. kann der Auslesefleck auf eine bestimmte Spur innerhalb der Gruppe mit Hilfe z. B. eines Spiegels 15 adressiert werden, der in Richtung des Pfeiles 17 drehbar ist. Der Spiegel 15 kann zugleich sicherstellen, daß die Mitte des Ausleseflecks stets auf der Mitte einer auszulesenden Spur positioniert ist. Ein Regelsignal für diese Feinregelung kann z. B. mit Hilfe zweier zusätzlicher auf die Informationsstruktur projizierter Hilfsstrahlungsflecke abgeleitet werden, die in radialer Richtung in bezug auf den Auslesefleck verschoben sind, wie in dem in der Einleitung zitierten Aufsatz beschrieben ist.

Das Vorzeichen der Verschiebung des Ausleseflecks kann, wie bereits bemerkt wurde, mit Hilfe nur eines einzigen Adressierflecks bestimmt werden, wenn dieser Fleck periodisch mit kleiner Amplitude quer über die Spuren bewegt wird. Die periodische Bewegung kann mittels eines in dem Strahlungsweg des Bündels 1 angebrachten schwingenden Spiegels, wie des Spiegels 18 der Fig.8, erzeugt werden, der· in Richtung des Pfeiles 19 schwingt

Das Vorzeichen der Verschiebung des Ausleseflecks kann auch mittels zweier Adressierflecke bestimmt werden. In F i g. 9 wird gezeigt, wie zwei Adressierbündel erhalten werden können. In dieser Figur ist der Teil des Strahlungsweges hinter dem dichroitischen Spiegel 8 im Detail dargestellt

In dem Wege der von der Hilfsstrahlungsquelle 7 gelieferten Strahlung ist eine Linse 23 und vor dieser Linse ist eine Blende 20 mit zwei öffnungen 21 und 22 angeordnet Aus diesen Öffnungen treten zwei Bündel aus, die als Adressierbündel Γ und 1" verwendet werden. Diese Adressierbündel, von denen der Übersichtlichkeit halber nur die Hauptstrahlen dargestellt

sind, können von der Linse 23 kollimiert werden. Die Bündel 1' und 1" werden von dem dichroitischen Spiegel 8 zu dem Objektivsystem der Auslesevorrichtung (vgl. F i g. 7) reflektiert. Um zu erreichen, daß die von den Adressierbündeln auf der Informationsstruktur erzeugten Adressierflecke über z. B. eine Viertelperiode der Spurabstandsvariation in radialer Richtung verschoben sind, müssen die kollimierten Bündel Γ und 1" verschiedene Richtungen aufweisen. Dazu kann z. B. in dem Wege des Bündels 1" ein keilförmiges Element 24 angebracht sein.

In dem Wege der von der Informationsstruktur in der + 1. Ordnung gebeugten Teilbündel ist ein zusammengesetzter Detektor 27 angeordnet. Dieser Detektor besteht aus einem ersten Detektorenpaar 4' und 5^;, die mit dem Teilbündel l' + i zusammenwirken, und einem zweiten Detektorenpaar 4" und 5", die mit dem Teilbündel l" + i zusammenwirken. In dem rechten Teil der Fig.9 ist eine Ansicht des zusammengesetzten Detektors längs der Linie a'a" dargestellt.

Statt der Linse 23 kann eine Fresnelzonenplatte verwendet werden. Eine derartige Platte ist im allgemeinen eine Glasplatte mit abwechselnd strahlungsdurchlässigen und Strahlungsabsorbierenden ringförmigen Zonen. Statt einer derartigen Amplitudenstruktur kann auch eine Phasenstruktur verwendet werden, wobei die aufeinanderfolgenden ringförmigen Zonen einen Weglängenunterschied von λ/2, wobei λ die Wellenlänge der verwendeten Strahlung darstellt, in einem Strahlungsbündei herbeiführen. Eine Fresnelzonenplatte weist die Eigenschaft auf, daß sie von einem Punkt auf der optischen Achse der Platte ein reelles Bild erzeugt, wobei dann Beugung benutzt wird.

Von der Linse 23 werden nur kleine Teile, ringsum die Durchgänge der Bündel Γ und 1" durch diese Linse, ausgenutzt. Nach der Erfindung können die Elemente 20, 23 und 24 durch eine Glasplatte 30 ersetzt werden, auf der zwei kleine Gebiete 31 und 32 mit Fresnelringen angebracht sind, wie in Fig. 10 angegeben ist Es kann z. B. mit Hilfe eines Computers berechnet werden, wie die Strukturen ringförmiger Zonen der Fresnelgebiete 31 und 32 sein müssen, damit die Adressierbündel Γ und 1" in einiger Entfernung von der optischen Achse des Objektivsystems durch dieses System hindurchgehen. Weiter können die Strukturen der Fresnelgebiete derart verschieden gemacht werden, daß die Richtungen der Adressierbündel Γ und 1" verschieden sind, so daß die Adressierflecke auf der Informationsstruktur in radialer Richtung über einen Abstand gleich etwa einem Viertel der räumlichen Periode der Spurabstandsvariation verschoben sind.

Statt mit einer gesonderten Hilfsstrahlungsquelle kann ein Adressierbündel auch mit der Strahlung der Quelle 10 gebildet werden, wie in F i g. 11 schematisch angegeben ist In dem Wege des Laserbündels 46 ist ein Teilspiegel 40 angebracht, der dieses Bündel in ein Auslesebündel 47 und ein Adressierbündel 48 aufspaltet Mit dem völlig reflektierenden Spiegel 44, der z. B. in Richtung des Pfeiles 49 schwingen kann, und dem halbdurchlässigen Spiegel 42 wird das Adressierbündel zu dem Objektivsystem hingerichtet Der Aufzeichnungsträger 1 ist nun annahmeweise strahlungsdurchlässig. Hinter diesem Aufzeichnungsträger ist ein zusammengesetzter Detektor 45, der die Detektoren 4, 5 und 14 nach F i g. 7 umfaßt, angebracht In dem Wege des Auslesebündels 47 und des Adressierbündels 48 ist z. B. ein elektrooptischer Modulator 41 bzw. 43 angeordnet Die elektrooptischen Modulatoren werden

derart gesteuert, daß zunächst das Auslesebündel zurückgehalten und das Adressierbündel durchgelassen wird, so daß auf eine bestimmte Gruppe von Spuren adressiert werden kann. Dann wird das Adressierbündel zurückgehalten und das Auslesebündel durchgelassen, so daß der Auslesevorgang anfangen kann.

Die Adressierflecke auf der Informationsstruktur können runde Flecke sein. Es ist aber auch möglich, rechteckige Flecke zu verwenden, wobei die Längsrichtung des Flecks in der Spurrichtung liegt und die Länge des Flecks erheblich größer als die Breite sein kann. Dann kann ein verhältnismäßig großes Gebiet der Informationsstruktur benutzt werden, so daß örtliche

Ungenauigkeiten in dieser Struktur nur einen geringen Einfluß auf das Adressiersignal ausüben werden.

Die Tatsache, daß die Erfindung an Hand eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers erläutert worden ist, bedeutet keineswegs, daß sich die Erfindung darauf beschränkt. Die Erfindung kann bei allen Aufzeichnungsträgern mit einer optisch auslesbaren aus einer Vielzahl von Spuren aufgebauten Informationsstruktur, z. B. unrunden Speicherkarten,

to verwendet werden. Wo oben von »radialer Richtung« die Rede ist, soll dann »Breitenrichtung der Spuren« gelesen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aufzeichnungsträger mit einer optisch auslesbaren, entlang, wesentlich parallelen, Spuren angeordneten Informationsstruktur, insbesondere um eine Achse rotierenden scheibenförmigen Aufzeichnungsträger mit konzentrischen bzw. quasi-konzentrischen Spuren, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (du d₂) zwischen den Spuren (2) variiert, wobei die Amplitude der Variation kleiner als der mittlere Abstand zwischen den Spuren ist, so daß, wenn die Informationsstruktur bestrahlt wird mit einem Strahlungsfleck (V₂), der mehrere Spuren umfaßt und quer zu der Spurrichtung bewegt wird, die Spurabstandvariation eine detektierbare Richtungsänderung der durch die Informationsstruktur gebeugten Strahlung (l+i, l_i) des genannten Strahlungsflecks herbeiführt.

2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Spuren (2) periodisch variiert (F i g. 2).

3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsstruktur aus einer Anzahl Gruppen (a, b) von Spuren (2) besteht und daß die Abstände (d\, di) zwischen allen Spuren einer Gruppe einander gleich sind, während diese Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Gruppen (a, ty von Spuren (2) variieren (F i g. 1).

4. Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers nach Anspruch 1, 2 oder 3, die eine ein Auslesebündel (11, 47) liefernde Strahlungsquelle (10) und ein Objektivsystem (16) enthält, mit dessen Hilfe das Auslesebündel über den Aufzeichnungsträger (1) einem strahlungsempfindlichen Detektionssystem (14, 45) zugeführt wird, das das von der Informationsstruktur modulierte Auslesebündel in ein elektrisches Signal (S₁) umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung wenigstens ein einen Adressierfleck (V₂) von wesentlich größerer Abmessung als der durch das Auslesebündel (11, 47) geformten Auslesefleck (Vi) formendes Adressierbündel (1, Γ, L", 48) verwendet wird, wobei die Adressierflecke eine Anzahl von Spuren (2) umfassen, die etwa gleich dem Quotienten aus dem mittleren Spurabstand dividiert durch die Amplitude der Spurabstandvariation ist, und daß für jedes Adressierbündel (1, Γ, 1", 48) zwei Hilfsdetektoren (4, 5; 4', 5'; 4", 5") in dem Wege der von der Informationsstruktur in einer Richtung quer zu der Spurrichtung in einer ersten Ordnung gebeugten Strahlung (/-+,; Γ + ι; l" + i) des betreffenden Adressierbündels angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Hilfsstrahlungsquelle (7) ein einziges Adressierbündel (1) liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressierfleck (V₂) periodisch in der Querrichtung über die Spuren (2) bewegt wird, wobei die Amplitude der periodischen Bewegung kleiner als die Abmessung des Adressierflecks quer zu der Spurrichtung ist (F i g. 6. 7).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Hilfsstrahlungsquelle (7) zwei Adressierbündel (Γ, 1") liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei auf der Informationssti'uktur erzeugten Adressierflecke quer zu der Spurrichtung über einen Abstand gleich etwa einem Viertel der Periode der Spurabstandsvariation verschoben sind (F i g. 9).

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressierbündel (1; Γ, 1") das Objektivsystem (16) in einiger Entfernung von der optischen Achse dieses Systems durchlaufen (F i g. 7, 9)-

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wege des von der Strahlungsquelle (10) gelieferten Bündels (46) ein Bündelteilerelement (40) zur Bildung eines Auslesebündels (47) und mindestens eines Adressierbündels (48) angeordnet ist; daß in den Wegen des Auslesebündels (47) und des Adressierbündels (48) steuerbare Bündelunterbrecherelemente (41; 43) angebracht sind und daß in dem Wege der Adressierbündel (48) Strahlungsreflektierende Elemente (44, 42) vorhanden sind, mit deren Hilfe die Adressierbündel zu dem Objektivsystem (16) hingerichtet werden (Fig. 11).

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstrahlungsquelle (7) minde stens ein Adressierbündel (1; Γ, 1") einer anderen Wellenlänge als das Auslesebündel (11) liefert und daß in dem Wege der Adressierbündel ein wellenlängenabhängiges Element (8) zum Richten der Adressierbündel auf das Objektivsystem (16) und zum Richten der von der Inforrrationsstruktur herrührenden Adressierbündel auf die zugehörigen Detektoren (4,5; 4', 5'; 4", 5") angebracht ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstrahlungsquelle aus einer punktförmigen Quelle (7) und einer dieser Quelle nachgeordneten Platte besteht, die größtenteils undurchsichtig ist und mit zwei getrennten Gebieten (31,32) mit Fresnelringen versehen ist, mit deren Hilfe zwei Adressierbündel (Γ, 1") erzeugt werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressierflecke (V₂) rechteckig sind, wobei die langen Seiten dieser Flecke in der Längsrichtung der Spuren (2) liegen und einige Male größer als die kurzen Seuen der Adressierflek- ke sind.