Die Erfindung betrifft eine Lesevorrichtung, mit einer Strahlenquelle und einer Strahlendetektionseinrichtung, zum Lesen eines plattenförmigen Informationsträgers, der wenigstens zwei spiralförmige Informationsspuren aufweist, die kodierte Bild- und/oder Tonsignale enthalten und die dazu bestimmt sind, von einem Strahlenbündel in Längsrichtung abgetastet zu werden, und wobei der Informationsträger im Strahlengang des Strahlenbündels von der Quelle zur Detek tionseinrichtung angeordnet ist.
Aus der USA Patentschrift 3 381 086 ist eine Vorrichtung zum Lesen eines plattenförmigen Informationsträgers bekannt.
Der bekannte Informationsträger besteht aus einem Träger aus einem für Strahlung durchlässigen Material, auf dem eine spiralförmige Spur strahlungsabsorbierender Gebiete angeordnet ist. Dieser Informationsträger wird dadurch gelesen, dass er mit einem Strahlenbündel abgetastet und das durch den Informationsträger hindurchtretende Strahlenbündel auf eine strahlungsempfindliche Detektorzelle gerichtet wird. Das Ausgangssignal dieser Zelle kann als Videosignal bzw. Audiosignal für eine Bildwiedergabe- bzw. Tonwiedergabevorrichtung verwendet werden.
Plattenförmige Informationsträger weisen in bezug auf Magnetbänder den wesentlichen Vorteil auf, dass sie schnell und auf einfache Weise reproduziert werden können. Ausserdem sind sie preiswerter als Magnetbänder und die Information kann in kompakterer Form als auf Magnetbändern angebracht werden. Beim optischen Lesen kann die Informationsdichte grösser als beim magnetischen Lesen sein.
Obschon die Information auf dem bekannten Informationsträger in kompakter Form gespeichert ist, ist die Spieldauer einer Platte mit üblichen Abmessungen (mit einem Durchmesser von etwa 30 cm) verhältnismässig kurz, so dass während der Beobachtung eines Programms oft eine Platte gewechselt werden muss.
Die Erfindung bezweckt, eine Informationsträgerlesevorrichtung zu schaffen, die Informationsträger mit einer grösseren Menge Information als bekannte Informationsträger enthalten, lesen kann. Die Lesevorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein im Strahlengang angeordnetes optisches System, das Mittel aufweist, die das Strahlenbündel derart steuern, dass es nur eine der Informationsspuren liest.
Vorzugsweise kann in einem zu lesenden Informationsträger in zwei nacheinander zu lesenden Informationsspuren die Information in entgegengesetzt gerichteten Spiralen gespeichert sein. Beim Lesen des Informationsträgers wird zunächst eine Informationsspur, z. B. von dem Rand der Platte zu deren Mitte bei einer bestimmten Drehrichtung, z. B. der Uhrzeigerrichtung, des Informationsträgers gelesen. Dann wird bei derselben Drehrichtung eine zweite Informationsspur von der Mitte der Platte zum Rand gelesen, usw. Dadurch kann nach dem Lesen einer Spur ohne zusätzliche Verschiebung des Leseelements sofort eine nächste Spur gelesen werden.
Die Informationsspuren können in verschiedenen Tiefen im Informationsträger angeordnet sein, wobei jede Spur von einem Strahlenbündel, das auch die anderen Spuren passiert, gelesen werden kann. Beim Lesen des Informationsträgers kann mit Hilfe optischer Mittel sichergestellt werden, dass stets nur eine einzige Informationsspur scharf abgebildet wird. Die anderen Informationsspuren beeinflussen nur die Modulationstiefe des von der zu lesenden Informationsspur dem Lesestrahl überlagerten Signals.
Der Informationsträger kann eine einfache Platte sein, die beidseitig mit Informationsspuren versehen ist. Auch kann der Informationsträger aus einer Anzahl von Teilplatten zusammengesetzt sein, von denen mindestens eine mit mindestens einer Informationsspur versehen ist.
Bei einem zweiten Informationsträger können die Informationsspuren farbselektiv sein, so dass eine Spur nur Strahlen, deren Frequenz in einem bestimmten Bereich liegt, moduliert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1, 2 und 3 verschiedene Informationsträger,
Fig. 4 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Lesen eines derartigen Informationsträgers mit einem optischen System,
Fig. 5 Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise des optischen Elements, und
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform einer Lesevorrichtung.
In diesen Figuren sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Fig. 1 zeigt im Tangentialschnitt einen Teil eines runden plattenförmigen Informationsträgers 1. Die Platte ist auf der Ober- und der Unterseite mit spiralförmigen Informationsspuren 3 und 4 versehen, in denen die Information z. B. in frequenzmodulierter Form gespeichert ist.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen kleinen Teil einer derartigen Informationsspur. Der Pfeil 6 deutet die Bewegungsrichtung des Informationsträgers an. Die Informationsspur ist aus einer Anzahl von Gebieten aufgebaut. Die mittlere Periode a in transversaler Richtung beträgt z. B. 4 Hm. Auch die Breite b der Gebiete kann z. B. 4 ym betragen. In radialer Richtung ist die Periode c z. B. 6 ,zum. Die Gebiete sind angeordnet in konzentrisch oder scheinbar konzentrischen Streifen.
Eine Informationsspur kann aus strahlungsdurchlässigen und strahlungsabsorbierenden, oder weissen und schwarzen Gebieten aufgebaut sein, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Eine derartige Durchlassspur beeinflusst die Amplitude einer durch diese Spur hindurchgehenden Strahlung. Eine Informationsspur kann aber auch, wie in der Schweizer Patentschrift Nr.
553 522 vorgeschlagen wurde, aus einer Anzahl höher und niedriger liegender Gebiete bestehen (siehe Fig. 1). Eine derartige sogenannte Phasenstruktur beeinflusst die Phase der hindurchgehenden Strahlung. Das Reliefmuster hat den wesentlichen Vorteil, dass es in die Platte gepresst werden kann. Dadurch können auf einfache Weise eine Vielzahl von Platten aus einer sogenannten Mutterplatte gepresst werden.
Beim Abtasten der Platte wird ein Lesestrahl zunächst z. B.
scharf auf die Informationsspur 3 eingestellt. Nach dem Lesen der Informationsspur 3 wird der Lesestrahl auf die Informationsspur 4 fokussiert. Dabei kann die nacheinander wiederzugebende Information der Informationsspur 3 in einer in der Uhrzeigerrichtung schrumpfenden Spirale und die der Informationsspur 4 in einer sich in der Uhrzeigerrichtung dehnenden Spirale gespeichert sein, so dass die Informationsspur 3 von dem Rand der Platte zu der Mitte derselben und die Informationsspur 4 von der Mitte der Platte zu ihrem Rand bei gleichbleibender Drehrichtung der Platte gelesen werden kann.
Fig. 3a zeigt drei dünne Platten, die je eine Informationsspur tragen. Diese drei Platten können zu einer einzigen Platte zusammengebaut werden. Die Informationsspuren 3, 4 und 5 sind auf entsprechenden Seiten der Platten angebracht, so dass in dem zusammengesetzten Informationsträger die Spuren in einem Abstand gleich der Dicke der Platten voneinander entfernt sind. Auch in diesem Falle können sowohl Phasenstrukturen als auch Durchlassstrukturen gewählt werden.
Wie in Fig. 3b dargestellt ist, ist es auch möglich, sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite einer Teilplatte eine Informationsspur anzubringen. Dabei wird zwischen zwei Information enthaltenden Teilplatten la und lc eine Teilplatte ib ohne Information, eine sogenannte Abstandsplatte angeordnet. Derartige informationslose Platten können auch als Schutzplatten auf den beiden Seiten des Informationsträgers angeordnet werden.
Wie bereits bemerkt wurde, können auch Informationsspuren verschiedener Farben, z. B. eine rote und eine blaue Spur, auf dem Informationsträger aufgebracht werden. Eine der Spuren enthält dann rote Information gegen einen weissen Hintergrund. Dabei kann man sich vorstellen, dass in Fig. 2 die schwarze Flächen durch für rotes Licht durchlässige und blaues Licht absorbierende Gebiete ersetzt sind. Die weissen Flächen in Fig. 2 bleiben weiss. In einer zweiten blauen Spur sind die schwarzen Flächen nach Fig. 2 durch für blaues Licht durchlässige und rotes Licht absorbierende Gebiete ersetzt. Wenn der Informationsträger mit rotem Licht bestrahlt wird, ist nur die blaue Spur ablesbar. Bei Bestrahlung mit blauem Licht ist nur die rote Spur ablesbar. Die rote und die blaue Informationsspur können auf verschiedenen Seiten des Informationsträgers angebracht werden.
Es ist aber auch möglich, zwei Spuren verschiedener Farben auf derselben Seite des Informationsträgers anzubringen. Ausserdem können auf jeder der beiden Seiten des Informationsträgers zwei Spuren verschiedener Farben angeordnet werden. Ein derartiger Informationsträger enthält dann eine viermal grössere Menge Information als der bekannte Informationsträger.
Eine Vorrichtung zum Lesen des beschriebenen Informationsträgers ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Die Information tragende Platte 1 wird mit Hilfe einer durch die mittlere Öffnung 2 geführten Welle 10 gedreht. Ein von einer Lichtquelle 11 emittiertes und von einem Spiegel 12 reflektiertes Strahlenbündel 22 fällt auf einen flachen Spiegel 13 und wird von diesem Spiegel zu dem Informationsträger 1 reflektiert.
Zwischen dem Spiegel 13 und dem Informationsträger 1 ist eine Linse 14 angeordnet, die die Strahlung in der Ebene der abzutastenden Informationsspur fokussiert. Das durch die Linse 14 durchtretende Strahlenbündel beleuchtet z. B. ein kreisförmiges Gebiet mit einem Durchmesser von 300 ihm. Das durch den Informationsträger 1 hindurchtretende Strahlenbündel 22 wird von einem flachen Spiegel 16 zu einer strahlungsempfindlichen Detektionsvorrichtung 17 reflektiert. Die Objektivlinse 15 bildet das von dem Strahlenbündel abgetastete Gebiet vergrössert auf der Detektorfläche ab. Das ganze optische Lesesystem kann in einem Gehäuse 18 untergebracht sein, das in den mit dem Pfeil 19 angegebenen Richtungen bewegt werden kann, so dass der Informationsträger 1 in radialer Richtung abgetastet werden kann.
Mit der dargestellten Vorrichtung kann eine Informationsspur sowohl auf der Ober- als auch auf der Unterseite der Platte abgetastet werden.
Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung mit einer planparallelen Platte 20 aus einem für Strahlung durchlässigen Material, z. B.
Glas, versehen, die mit Hilfe nicht dargestellter Antriebsmittel um eine Achse 21 gedreht werden kann. Wenn die Platte 20 in dem Strahlengang des Auslesebündels angeordnet ist, wie in Fig. 4 mit vollen Linien angegeben ist, wird eine Informationsspur auf der Oberseite des Informationsträgers scharf auf dem Detektor abgebildet. Wenn die Platte 20 aus dem Strahlengang des Lesestrahls gedreht wird, wie in Fig. 4 mit gestrichelten Linien angegeben ist, wird eine Informationsspur auf der Unterseite des Informationsträgers scharf abgebildet. Dies kann an Hand der Fig. 5 veranschaulicht werden. Fig. 5a zeigt die Situation, bei der keine planparallele Platte im Strahlengang des Bündels 22 angeordnet ist und bei der somit eine Fokussierung auf die Fläche 1' des Informationsträgers stattfindet.
In Fig. 5b liegt eine planparallele Platte 20 im Strahlengang des Bündels 22. Bei passender Dicke der Platte 20 wird die scharfe Einstellung der Linse 15 derart geändert, dass der Lesestrahl auf die Fläche 1" des Informationsträgers fokussiert wird.
Hinter der Kondensorlinse 14 kann auch eine planparellele Platte 20a für denselben Zweck angeordnet werden. Die Platten 20 und 20a werden gegenphasig bewegt, d. h., dass, wenn die Platte 20 im Strahlengang liegt, sich die Platte 20a ausserhalb dieses Strahlengangs befindet, und umgekehrt.
Ferner kann in dem Strahlengang des Lesestrahls ein Element zum Korrigieren der von der planparallelen Platte eingeführten optischen Aberrationen angeordnet werden.
Beim Lesen des Informationsträgers wird z. B. zunächst das Gehäuse 18 vom Rand zu der Mitte der Platte bewegt und der Informationsträger mit der planparallelen Platte 20 gelesen.
Nachdem die Informationsspur auf der Oberseite vollständig gelesen worden ist, wird ohne planparallele Platte die Informationsspur auf der Unterseite gelesen, wobei das Gehäuse 18 von der Mitte zu dem Rand der Platte bewegt wird. Wenn der Informationsträger mehr als zwei Informationsspuren enthält, wird die Verwechslung der planparallelen Platten und der Bewegungsrichtungen des Gehäuses 18 dementsprechend fortgesetzt.
Beim Fokussieren auf eine bestimmte Informationsspur beleuchtet das Strahlenbündel ein Gebiet einer auf einem anderen Pegel liegenden Informationsspur. Dieses Gebiet ist derart gross und enthält eine derartige Anzahl von Gebieten g (siehe Fig. 2), dass ein Mittelwert des Einflusses der gesonderten Gebiete g auf das Lesebündel erhalten wird. Der mittlere Einfluss wird nur in einer Herabsetzung der Modulation des Signals bestehen, das durch Wechselwirkung des Lesebündels mit der lesenden Informationsspur erhalten wird. Zu diesem Zweck muss der senkrechte Abstand zwischen den Informationsspuren grösser als ein bestimmter Wert sein, der von der numerischen Apertur der verwendeten Linse abhängig ist. Der Mindestabstand liegt in der Grössenordnung von 10 um, was aber nicht im Sinne einer Beschränkung zu vestehen ist.
Es ist auch möglich, die planparallele Platte 20 in dem Strahlengang hinter der Linse 15 anzuordnen. In diesem Falle muss aber die planparallele Platte um einen Faktor gleich dem Quadrat der Vergrösserung der Linse dicker sein als wenn sie vor der Linse 15 angeordnet ist.
Statt einer planprallelen Platte können auch andere optische Elemente, wie eine Kombination von Prismen oder eine Linse, für das Element 20 verwendet werden.
Wenn die Informationsspuren des Informationsträgers 1 Farbinformation tragen, ist ein Farbfilter 24, vorzugsweise zwischen der Quelle 12 und der Linse 14, wie in Fig. 4 gestrichelt dargestellt ist, im Strahlengang angeordnet. Für den Fall, dass der Informationsträger eine rote und eine blaue Informationsspur trägt, besteht dieses Farbfilter aus zwei Teilen, von denen einer nur rotes und der andere nur blaues Licht durchlässt. Wenn der für rotes Licht durchlässige Teil des Farbfilters im Strahlengang angeordnet ist, wird die blaue Informationsspur gelesen. Wenn der für blaues Licht durchlässige Teil des Farbfilters in dem Strahlengang angeordnet wird, kann die rote Informationsspur gelesen werden.
Es kann auch ein Farbtrennelement im Weg der aus dem Informationsträger austretenden Strahlung angeordnet werden, wie Fig. 6 zeigt, in der ein Teil der Vorrichtung nach Fig. 4 dargestellt ist. Der Informationsträger wird mit weissem Licht bestrahlt. Der rote bzw. der blaue Anteil dieses Lichtes werden entsprechend der in der blauen bzw. in der roten Informationsspur vorhandenen Information moduliert. Die modulierten Anteile werden von einem farbzerlegenden Element, z. B.
einem farbselektiven Spiegel 23, voneinander getrennt und zwei strahlungsempfindlichen Detektorzellen 17' und 17" zugeführt. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass beim nacheinander erfolgenden Lesen zweier Informationsspuren kein Filter gedreht zu werden braucht. Bei Anwendung eines Farbtrennelements können auch zwei Spuren verschiedener Farben, von denen eine z. B. Bildinformation und die andere Toninformation trägt, gleichzeitig gelesen werden.