SE424676B - Apparat for avlesning av en stralningsreflekterande uppteckningsberare - Google Patents

Description

7803138-2 2 måste detaljerna i ínformationsstnlkharen vara mycket små. Om exempelvis ett tele- visionsprogram av längden 30 min är lagrat på ena sidan av en skivformad, rund upp- teckningsbärare i ett ringformat område med en ytterradie lika med ungefär 15 cm och en innerradie lika med ungefär 6 cm så är spårbredden ungefär O,5/um medan den genomsnittliga längden av områdena och mellanområdena kommer afi uppå till ungefär 1 I .

För att möjliggöra avläsning av sådana små detaljer måste ett objektivsystem med förhållandevis stor bländaröppning användas. Emellertid är djupskärpan hos ett sådant objektivsystem liten. Eftersom i avläsningsapparaten avståndet mellan infor- mationsstrizktlzrens plan och objektivsystemet kan variera med ett belopp större än skärpedjupet så. måste åtgärder vidtagas för att möjliggöra avkänning av dessa varia- tioner och korrigering av foklzseringen.

Enligt nämnda tyska patentskrift göres för detta ändamål ett strålknippe som har reilekterats av uppteckningsbäraren astigxnatiskt genom att en cylinderlins an- ordnas i strålgången för strålknippet bakom objektivsystemet. Mellan fokallinjerna för det astigmatiska systemet, vilket bildas av objektivsystemet och cylinderlinsen, är en strålningskänslig detektor, som består av fyra subdetektorer, anordnad. Vid en förändring av informationsstrukmlrens plan relativt objektivsystemet så förändras även formen av den på subdetektorerna alstrade bilden. Denna formfórändrirxg kan de- tekteras genom att subdetektorernas utsignaler kombineras på lämpligt sätt.

Vid användning av den kända avläsningsapparaten kan praktiska problem uppträda.

Strålningsfórdelningen över den sammansatta detektorn beror även på brfiningen av strålknippet genom detaljerna i informatíonsstnzktuxren. I första hand erhålles bryt- ning i längdriktningen av ett spår som skall avläsas på grund av följden av områden och mellanområden. Variationerna i strålningsfórdelningen över den sammansatta de- tektorn till följd av denna brytning har hög frekvens jämfört med fokuseringsfelen, varigenom inverkan av denna brytning på fokuseringsstyrsignalen kan elimineras på elektronisk väg. Dessutcm inträffar brytning i en riktning tvärs spårriktrxirgen.

Denna brytning beror av läget för den strålningsfläck som bildas på uppteckninga- bäraren relativt centrum av ett spår som skall avläsas. Under monteringen av avläs- ningsapparaten måste fokuseringsfeldetektoranordnirzgen justeras så att då strål- ningsfläckens centmnn sammanfaller med centrum av ett spår som skall avläsas* och vid korrekt fokusering fokuseringsfelsignalen är lika med noll. Qn emellertid under av- läsning av uppteckningsbäraren avläsningsfläcken förflyttas från centrum av ett spår som skall avläsas mot dess kant, så kommer strålningsfórdelningen över den samman- satta detektorn att förändras oberoende av fokuseringen. Detta ger upphov till en felaktig fokuseringsfelsígnal, varigenom objektivsystemets fokusering förändras på felaktig: sätt. _ Avläsningsapparaten kan även innefatta en lägesfeldetektoranordnirg för bestäm- vsásiss-2 ning av en avvikelse mellan centrum av en. strålningsfläck som bildas på uppteck- ningsbäraren och centrum av ett spår som skall avläsas, samt en servoanordning för korrigering av avläsningsfläckens centrum. Iägesfelsignalen beror även på objektiv- systemets fokusering. Vid felaktig fokusering kommer även strålningsfläckens läge att korrigeras på felaktigt sätt. Som ett resultat därav 'ökar återigen fokuserings- felet. Det kan då inträffa att både servoanordningen för fokusering och servoanord- ningen för korrigering av avläsningsfläckens läge relativt det spår som skall avlä- sas hamnar utanför utstyrningsområdet.

V Då den optiska avläsningsenheten på sin väg till en viss bestämd passage i det lagrade programmet förflyttas radiellt över uppteckningsbäraren med hög hastighet så kommer kanterna av varje spår som korsas att ge upphov till en förändring i foku- seringsfelsignalen. Servoanordningen för fokusering ingriper därvid i onödan och med hög frekvens. När fokulseringen av objektivsystemet korrigeras med avseende på syste- mets förflyttning så ger de högfrekventa styrsignalerna, som tillför-es objektivsy- stemets drivorgan, upphov till ett besvärande akustiskt "rassel". Därtill kommer att drivorganen förbrukar extra effekt.

Eftersom bredden av ett spår är mindre än avståndet mellan spåren så kommer avläsningsfläcken genomsnittligt sett att bli kortare vid spåren än mellan spåren då avläsningsenheten förflyttas snabbt tvärs spårrilctningen. Detta innebär att den genomsnittliga fokuseringfelsigrlalen inte heller blir noll i fallet med korrekt fokusering. Därav följer att fokuseringen genomsnittligt sett kommer att korrigeras felaktigt.. _ Inverkan av brytning av strålknippet tvärs spårriktningen blir speciellt märk- bar då projektionen av ett spåravsnitt som skall avläsas på subdetektorernas yta, i det följande benämnt som "effektiv spårriktning", bildar en vinkel lika med 450 med X- och Y-axeln för den sammansatta detehorn.

Uppfinningens ändamål är att åstadkomma ett utförande av den kända avläsnings- apparaten där brytning tvärs spårriktningen ej inverkar på fokuseringsfelsigxlalen.

För att uppnå detta är apparaten enligt uppfinningen kännetecknad av att en av ax- larna i det koordinatsystem i vars kvadranter subdetektorerna är belägna, är anord- nad parallellt med den effektiva spårriktningen, och att de astigmatiska fokallin- jerna är anordnade att bilda en vinkel lika med 450 med den effektiva spårrikt- ningen.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till ritningen, där: g visar avläsningsapparaten enligt uppfinningen; och fig 2a, 2b och 2c visar hur formen av den på detektorn bildade fläcken varierar som funktion av fokuseringen.

I apparaten i fig 1 är en rund, skivfonnad uppteckningsbärare betecknar! 1. In- formationsstmikhzren är exempelvis en fasstruktur och innefattar ett stort antal 7803138-2 4 koncentriska eller kvasikonoentriska spår 7, vilka spår består av en följd av områ- den g och mellanområden t. Områdena kan exempelvis vara belägna på en annan nivå i i upptecknmgsbäraren än mellanområdena. Informationen kan exempelvis bestå av ett (falrg-) televisionsprogram, men kan alternativt bestå. av annan information, t.ex. ett stort antal olika bilder, eller digitalinformation.

Uppteckrfingsbäraren belyses genom ett avläsningsstrållmíppe 3, vilket erhålles från en strålningskälla 3, som exempelvis kan utgöras av en cw-laser. Ett objektiv- system, sm för enkelhetens skull är visat genom en enkel lins 5, fokuserar avläs- ningsstrållmippet till en avläsningsfläck V på planet för spåren 2. Brännvidden fór hjälplinsen 6 har valts på sådant sätt att objektivsystemets pupill uppfylles på ändamålsenligt sätt. Avläsningsstrålkrlippet reflekteras av uppteckningsbäraren och blir då modulerad i överensstämmelse med den lagrade informationen i ett spåravsnitt som skall avläsas. För att separera det infallande (omodulerade) och det reflefiera- de (modulerade) avläsningsstrållmippet, så innefattar strålgången en strålningsupp- delare 8, t.ex. i form av en halvgenomskinlig spegel. Strålningsuppdelaren riktar det modulerade avläsningsstrålknippet mot en strålningskänslig detektor 9. Denna detektor kopplad till en elektronisk krets 10, som härleder en högfrekvent infor- imationssignal Si och, enlighet med vad som kommer att beskrivas nedan, en foku- seringsfelsignal Sf av lägre frekvens.

För att möjliggöra detektering av fokliserirlgsfel innefattar strålgången bakom strålningsuppdelaren 8 ett astignatiskt element 11. Detta element kan, såsom framgår av fig 1, utgöras av en cylinderlins. Det är även möjligt att åstadkomma astigmatism på annat sätt, t.ex. genom en plan transparent platta som är anordnad snett i strål- knippet eller genom en lins som är snedställd relativt strållmippet. I stället för en brännpunkt uppvisar ett astigmatiskt system två astignatiska fokallinjer, vilka betraktat i en axiell rMning har olika lägen och bildar rät wrirkel med varandra.

Objektivsystemet och cylinderlinsen tillför sålunda två fokallinjer 12 och 13 till avläsningsfläcken V. Den strålningskänsliga detektorn 9 är nu anordnad 'i ett plan, som betraktat längs den optiska axeln, är beläget mellan linjerna 12 och 13, och företrädesvis på det ställe där dimensionerna i två inbördes vinkelräta riktningar av den på avläsningsfläcken V överlagrade bildfläcken är i största möjliga mån lika vid korrekt fokusering.

För att möjliggöra detektering av iläckens V' form och därigenom fokuserings- graden, så innefattar detektorn 9 fyra subdetektorer, vilka är belägna i de fyra kvadranterna av ett Kil-koordinatsystem. Figurerna 2a,2d och 2c visar en vy uppifrån av de fyra subdetektorerna A,B,C och D efter linjen 2,2' i fig 1, med de olika for- merna av fläcken V' proj icerade därpå fór olika avstånd mellan objektivsystemet och spårplanet. X- och Y axeln bildar vinkeln 459 med cylinderlinsens axel 15, d.v.s.

I med de astigzrzatiska fokallinjerna 12 ooxh 13, medan X-axeln nu är parallell med den effektiva spårriktnirgen. 7803138-2 Fig 2a visar läget då avståndet mellan objektivsystemet och spårplanet är kor- rakt. On detta avstånd är för stort så befinner sig fokallinjerna 12,13 närmare cy- linderlinsen 11. Detektorn 9 är då närmare fokallinjen 13 än fokallinjen 12. Fläcken V' har då den i fig 2b visade formen. On avståndet mellan objektivsystemet och spår- planet är för litet , så befinner sig fokallinjerna 12 och 15 längre bort från cy- linderlinsen och fokallinjen 12 är belägen nämnare detektorn 9 än fokallinjen 13.

Fläcken V' erhåller då den i fig 2c visade formen.

Cm signalerna som avges av subdetektorerna A,B,C och D representeras genom SA,SB,SC och SD så ges fokuseringsfelsignalen Sf av uttrycket sf= (SA +sC) _ (sBJfsD) Man inser att i tillståndet enligt fig 2a SA + SC = SB + SD, vilket innebär att Sf = O. I tillståndet enligt fig 2b och fig 2c är Sf negativt respektive positivt. Genom att addera signalerna SA och SC liksom signalerna SB och SD och därefter subtrahera de sålunda bildade smmasigrxalerna från varandra erhåller man en otvetydig fokliseringsfelsignal. Denna signal kan behandlas elektroniskt på förut känt sätt så att man erhåller en fokuseringsstyrsignal genom vilken objektiv- systemets fokusering kan korrigeras, t.ex. genom att objektivsystemet förflyttas relativt spårplanet med hjälp av en elektromagnetisk spole.

Då avläsningsfläcken V förflyttas tvärs spårriktningen så kommer mängden strål- ning mot exempelvis detektorerna A och B att öka jämfört med den infallande strål- ningen på detektorerna C och D, oberoende av fokuseringen. Eftersom fokuseringsfel- signalen Sf härledas genom att signalerna SA och SB subtraheras så blir emel- lertid nämnda rörelsers inverkan på signalen Sf försumbar.

Slutligen framhållas att strålknippet b även kan utnyttjas för avläsning av informationen på uppteckningsbäraren. Informationssignalen Si kan åstadkommas exempelvis genom addition av signalerna från de fyra subdetektorerna. Variationer i strålningsfórdelningen över subdetektorerna som resultat av en rörelse av strål- ningsfläcken V i en riktning tvärs spårriktningen har då väsentligt lägre frekvens än variationerna i strålningsfördelningen genom följden av områden och mellanområden i ett spår. Genom att låta snmmasignalen SA + SB + SC + SD passera genom ett högpassfilteï- kan inverkan av denna rörelse tvärs spårriktningezl på signalen Si elimineras.

Claims (1)

1. 7803158-2 Patentkrav Apparat för avläsning av en strålningsreflekterande uppteckningsbära- re (1) på vilken information är lagrad i en optiskt läsbar, spårvis anord- nad informationsstruktur (g,t), vilken apparat innefattar en strålningskälla (Ä) som alstrar ett avläsningsstrålknippe (3), ett objektivsystem (5) för att över- föra strålknippet till en strålningskänslig detektoranordning (9) via uppteck- ningsbäraren, vilken anordning utför omvandling av det genom informationsstruk- turen modulerade avläsningsstrålknippet till en elektrisk signal (Si), och en opto-elektronisk fokuseringsdetektoranordning för bestämning av avvikelse mel- lan önskat och verkligt läge av objektivsystemets fokuseringsplan, vilken fo- kuseringsdetektoranordning innefattar ett astigmatiskt element (ll) och en strål- ningskänslig detektor (9), vilken detektor innefattar fyra subdetektorer (A,B,C,D) a som är belägna i fyra olika kvadranter | ett tänkt XY-koordinatsystem, varvid j X- och Y-axeln är anordnade att bilda en vinkel lika med ÅBO med det astigmatïska elementets astigmatiska fokallinjer (12,13), k ä n n e t e c k n a d _av att en av axlarna (X, Y) av koordinatsystemet i varsl&adranter subdetektorerna (A,B,C,D) är belägna, är anordnad parallellt med den effektiva spårriktningen (7), och att 'de astigmatiska fokallinjerna (l2,13) är anordnade att bilda en vinkel lika med #50 med den effektiva spårriktningen. ANFORDA PUBLIKATIONER: SE patentansökan 7607643-9 (GHB 7/08)