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JPS5918771B2 - 回折トラツクに沿つて記録したしたパルス時間変調波の再生装置 - Google Patents

回折トラツクに沿つて記録したしたパルス時間変調波の再生装置

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Publication number
JPS5918771B2
JPS5918771B2 JP48094878A JP9487873A JPS5918771B2 JP S5918771 B2 JPS5918771 B2 JP S5918771B2 JP 48094878 A JP48094878 A JP 48094878A JP 9487873 A JP9487873 A JP 9487873A JP S5918771 B2 JPS5918771 B2 JP S5918771B2
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Japan
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track
spot
recording
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light
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Expired
Application number
JP48094878A
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English (en)
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チネ− クロ−ド
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9103560&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPS5918771(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of JPS4960702A publication Critical patent/JPS4960702A/ja
Publication of JPS5918771B2 publication Critical patent/JPS5918771B2/ja
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    • G11B7/13—Optical detectors therefor

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  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、記録トラックからパルス時間変調波形を再
生するための再生系に関し、詳述すれば、表面が直線ま
たは曲線トラックに沿つてデータ担持信号の時間変化に
相応する凹凸形の不規則部を示す基体上に記憶したデー
タ担持信号を記録体から再生する装置に関するものであ
る。
この時間変化は、記録体の彫刻表面上に集束する集中さ
れた読出ビームの光学的回折に、これらの表面の不規則
部によつて及ぼす作用によつてトラックの走査中に光学
的に検出される。この発明はまた凹凸による記録方法に
適した記、録体またはデータ担体、および上記データ担
体の表面に凹凸形に記録した信号の光学的読出しを行な
うことのできる再生装置に関するものである。
読出しのため記録体の表面の浅い変形の形態で記録され
る信号を再生する周知の方法においては、溝内を変位し
て横方向または深さ方向に変位する針が用いられている
。溝またはトラツクにおける変調によつて針の先端に与
える運動は、読出針の先端の瞬時速度または振幅に比例
した電圧を供給する電気機械的変換器に伝達される。こ
れらの方法は多くの不利益をもつており、それらの不利
益の主なものは担体または基体における針の摩耗、再生
ひずみ、および変換器の針組立体を非常に近接した間隔
で互いに連続する高周波成分に追従させる困難さである
。また写真技術を用いて記録したトラツクを備えかつ信
号の時間変化に相応した光学的密度または幅の変化を表
わす担体を光学的に読出す方法も知られている。
これらの装置のもつ困難は、光学的方法によつて得られ
る担体の複写が普通の録音盤で使用したダイ・スタンピ
ング法より一層高価であることにある。拡大像の投影に
基づくこれらの光学的方法の別の困難は、トラツクの拡
大像を形成するのに用いた対物レンズの視域の深さの小
さいこと、および回折現象のため分解能が制限されるこ
とにある。これらの困難を解決するため担体をスタンピ
ング動作で複写し得るホログラフ記録方法が提案されて
きたが、しかしこの技術は、記録したホログラムの回折
効率が比較的十分であるので比較的強力なコヒレント光
源を使用する必要がある。今日まで、信号の記録される
担体を機械的または光学的に走査する装置のもつ主要な
困難はトラツク上に記録した変形の振幅と読出装置によ
つて形成された電気的信号との間に比例関係を維持する
ことにあつた。この振幅比例は、記録信号が二つのレベ
ル間に渡りをもつ連続した方形波の形のパルス時間変調
波形である場合にはほぼ満され得る。そのような時間に
おける渡りの正解な配置は情報を正確に変換するのに役
立つ。これは特に周波数または位相変調を用いた電気通
信方式の場合にそうである。記録体を走査し読出す方法
を簡単にする観点でこの原理を光学的記録の分野に応用
するのを妨げるものは何もなく、彫刻した工ツボシンク
・パターンは交番データ担持信号の部分の純枠に時間変
化に相応する。この発明は、透過または反射によつて光
学的に読出されるようにされた有形データ担体または記
録体に関し、それの彫刻面の少なくとも一つは、少なく
とも一つの記録トラツクに従つて配列した交番信号の時
間変化に相応した凹凸形の一連の不規則部を備えており
、上記交番信号の一つのレベルは不規則部をもたない上
記トラツクの部分で変換され、上記交番信号の別のレベ
ルは不規則部をもつた上記トラツクの部分で変換され、
この不規則部の幅はトラツクの軸線に垂直に測つて２μ
を越えることはなく、また不規則部の長さは上記トラツ
クに沿つて上記幅に等しいかまたはそれ以上である０記
録体の表面の顕微鏡検査により多少伸長した形の一連の
回折要素の存在が示され、またこの発明の本質的特徴に
よれば、担体の表面における凹部または凸部が記録され
た交番信号を再生するのに役立つことは全くそれらの回
折能による。
それらの形は決して決まつたものではなく、それらは例
えば適当に露光した感光樹脂マスクを通して平滑な板を
化学的にエツチング処理することによつて容易に得るこ
とができる。信号の転写の光学的精度および忠実度はそ
の信号を構成する回折要素のトラツク上の配置に関係し
、そして周知の装置の場合のようにその表面の特に注意
深い切り込み（Ｃｕｔｔｉｎｇ）またはその光学的性質
の変化には関係しない。回折現象の組織的な利用による
トラツクの小さな横方向寸法は、極めて高いデータ記憶
容量が得られることを意味する。記録体が円板の形を成
し、トラツクがうず巻形のものである場合には、うず巻
形トラツクの隣接巻回は実際に互いに非常に近接して位
置され得、その結果、この発明の別の特徴によればトラ
ツクの幅と比較できる直径の集光点を用いて読出しを行
なうことができ、数分の一ミクロン以内のこの光点の中
心決めは読出し状態中トラツクを照射する光源の位置制
御によつて達成される。この発明はまた、トラツクの幅
と同程度の大きさの波長をもつ照射装置を有し、これら
の装置が担体の表面にトラツクの幅とほぼ同じ直径の光
点を形成し、この光点の中心決めが必要によりトラツク
で回折した光を捕集する二つの光検出器の制御のもとで
位置制御を用いて保証される彫刻記録体を再生する光学
読出装置に関する。
この発明によれば、軸線を備えた記録トラツクからパル
ス時間変調波形を再生するための再生系において、前記
再生系が前記トラツクを包含する記録体を有し、この記
録体が基準面を備え、前記記録トラツクが多くの互に接
触しない不規則面部分から形成され、前記不規則面部分
の縁が前記基準面の中の閉じた輪郭を有し、前記軸線に
横向きに測つた前記の閉じた輪郭の幅が実質的に一定で
あつて２ミクロンを越えることなく、前記トラツクに沿
う前記の閉じた輪郭の長さおよび間隔が一様でなくかつ
少くとも前記幅に等しく、前記不規則面部分によつて前
記基準面の中に、隣接するトラツク部分の組が形成され
、変調構造を形成するため前記の隣接するトラツク部分
の側方に前記基準面の滑らかな部分からなる間隙帯域が
存し、前記再生系がさらに、前記変調構造を光学的に読
出すための再生装置を備え、この再生装置が収束する放
射エネルギのスポツトを前記不規則面部分に投射する照
射手段を有し、この照射手段は前記スポツトが前記トラ
ツク部分の任意の１つの幅を実質的に占めるように配備
され、前記トラツク部分から出る光が前記スポツトと前
記トラツクとの間の前記基準面におけるトラツク非整合
の量を表わす光度の空間分布を有し、前記再生装置がさ
らに、前記スポツトで照射された前記不規則面部分の部
分から出る変調された放射エネルギを部分的に集めて前
記空間分布から前記トラツク非整合の量および方向を検
出するように配置された光電検出手段と、並びに前記ス
ポツトとトラツクの間の前記トラツク非整合を補償する
ために読出されたトラツクに対して前記スポツトを変位
させるための位置制御手段とを有し、前記光電検出手段
が光度の前記空間分布を感知するため検出平面内に配置
された少くとも１つの光検出器要素を包含する光検出用
集合体を有することを特徴とする再生系が提供される。
この発明をさらに良く理解しまたこの発明がどのように
実施され得るかを示すため、以下添附図面について説明
する。
第１図には円板形の記録体１を示し、この記録体１はそ
れ自体の平面において、モータ３に機械的に連結した駆
動ピン２によつて軸線４のまわりを回転できる。
平面ＸＯｙに平行な記録体１の下側面は平滑であると仮
定し、また平面ＸＯｙに平行な上側面１６も平滑である
が、うず巻トラツク巻回１５の形に設けられた凹凸部の
形の連続した回折要素１４を備えている。各要素１４は
上側面１６の平面において多少拡がつた形の輪郭をもち
、それの幅ｔはほぼ一定であつて２μを越えることはな
い。要素１４は上側面１６の表面に形成された浅い溝や
突起の形をとることができる。これらの種々の輪郭（起
状）の不規則部は例えばこれらの表面の凹凸の輪郭を決
める化学的エツチング処理によつて形成され、このエツ
チング処理を受ける面積は感光樹脂の選択的露光操作を
伴なうマスキング技術によつて決められる。またマイク
ロ回路の製造に使用される方法でダイス型による印刷を
用いることもできる。円板の製造に関して注意すべき重
要な点はマスキング操作のために使用した樹脂の露光が
パルス時間変調した方形波電気的信号で強さの変調され
る光点によつて行なわれることにある。変調信号へデー
タを結合することは要求により周波数の位相変調または
パルス符号メツセージを発生し得る任意の他の符号化方
法によつて実施される。第１図において記録体１の形成
についての説明を終るに当つて、円板は透明であり、そ
れで透過によつて読出され得るものと仮定した。
また図示されてない安定器シユ一間を摺動するたわみ円
板の利用を観察することが均等にできるのでその円板は
堅いものと仮定してきた。自明のように、記録体１の形
は決して限定されるものではなく、つまたはそれ以上の
直線トラツクを含んだタツプ形の記録体も考えることが
でき、また円板の場合には、うず巻トラツクの代りに円
心円形トラツクの組を用いることができ記録されたデー
タに対するステップ・バイ・ステップ・アクセスを与え
る。記録体１およびその駆動装置に加えて、第１図には
トラツク１５に関して使用される光学読出装置を示す。
この読出装置は本質的には光源５と対物レンズ７とから
構成される。軸線０ｚに平行な光源５はほぼ平行な光ビ
ーム６を発生し、また顕微鏡対物レンズ７は光ビーム６
をトラツク１５上の点０に集束させる。点０に向つて集
束する光線９は上記点０を越えて交さして発散し、円板
１（その一部は図面を簡単にするため省略してある）を
通過した後、それら光線９は二つの並置した光検出器要
奏１２，１３の受光表面に多少重なつた領域１０を照射
する。光検出器要素１２，１３の受光表面を分離する空
所は方向０ｚと一直線に垂直に位置し、そして読出点０
において０ｚに接線的にトラツクの軸線に沿つて方向決
めされる。光検出器要素１２，１３は電気的信号を発生
し、これら電気的信号はそれぞれ第１差動増幅器１７の
入力に加えられる。第１差動増幅器１ｒの出力は低域フ
イルタ２１に接続される。この低域フイルタ２１は誤差
電圧εを供給し、この誤差電圧εは電気機械的変換器８
を介して対物レンズ７の０ｙ方向の半径方向変位を制御
する。光検出器要素１２，１３によつて発生された電気
的信号はまた抵抗１９にも供給され、この抵抗１９は抵
抗２０および演算増幅器１８と共に電気的伝送回路を構
成し、この回路は二つの光検出器１２，１３によつて発
生された信号の和に比例した信号Ｓ（ｔ）を発生する。
ビーム９の集束点０がトラツク１５上で互いに連続した
二つの回折要素１４間の表面１６に出会う時、回折は起
きず、また光検出器要素１２，１３で受けた光エネルギ
は領域１０内に限定される。
これに対して、ビームの集束点０が記録体１上の回折要
素１４に出会うとすぐに、光線は実質的な回折を受け、
これは領域１０より実質的に広い斜線を施した領域１１
にわたつて光エネルギを分布させる傾向をもつ。その結
果、二つの光検出器要素１２，１３によつて発生された
信号の和Ｓ（ｔ）に変化が生じる。要素１４の通過時に
、増幅器１８の出力で方形波状の信号Ｓ（ｔ）か得られ
、この信号はトラツク１５に刻み込まれた信号における
時間変化を正確に形成する。信号Ｓ（ｔ）に関して、二
つの光検出器要素１２，１３を設けることは必須要件で
はない。これら二つの変換器の感光面は一つに結合する
ことができ、そして領域１０を覆う光学マスクを設ける
ことができる。これらの条件のもとでは、マスクされる
領域１０の重なりは単一光検出器によつて発生された電
圧の多少の変化の形で回折要素１４の通過を表わす。マ
スクを形成する代りに、第１図に示すように光検出器を
二つの部分に分離するのが比較的簡単である０このよう
に二分化することにより、トラツク１５の軸線に対する
集束点０の一部分の偏移を検出することができる付加的
利益がもたらされる。第２図には読出装置の位置に位置
した記録体１の小さな一部分を非常に拡大して示す。
一巻回１５上に刻み込んだ輪郭が表わし得る凹凸部の形
を示すため、多少伸長した溝の形の表面の不規則部１４
を示し、隣接巻回１５０上の不規則部１４１，１４２，
１４３は多少伸長した突起によつて構成される。また読
出ビーム９の輪郭も示されている。対物レンズＴはそれ
の不完全性および光の回折のため、記録体１の表面１６
に光点２２を形成し、この光点２２は実質的にトラツク
１５の幅ｔを占める。またこの光点の最小直径は読出ビ
ーム９の二つの連続した波面Σを分離する波長λと同じ
程度の大きさである。照射ビームすなわち読出ビームの
断面は対物レンズＴの焦点０において最小であり、そし
てこの位置のまわりで単に徐々広がつており、記録体装
置がトラツクの照射条件を実質的に全く変えることなく
数μの垂直に変位できるようにする。このことを第２図
に示すため、巻回１５０の突起要素１４１，１４２，１
４３に対して、巻回のこの部分に記録された信号Ｓの時
間変化を表わす線図が形成される。
信号Ｓはパルス時間変調した方形波信号であり、この信
号の頂部レベルＡＢ，Ｃ，ＤＥはビーム９による突起１
４１，１４２，１４３の走査に相応する。巻回１５０の
走査中、担体すなわち記録体１は速度Ｖ＝ωＲで動き、
ここでωは円板の角速度であり、Ｒは巻回の半径である
。信号Ｓの底部レベルは巻回の各部分の変り目に相応し
ている。巻回のピツチには、光点２２が一度に一巻回だ
けを読出すことのできるように選ばれる。ピツチＰは例
えば巻回の幅ｔより二，三倍大きい。光エネルギの分布
に関しては、第２図の拡大図かられかるように、対物レ
ンズ７から出た光線９は焦点０の位置の断面の最小であ
る疑似円錐体において互いに交差する。
表面１６において回折のない場合、光エネルギはこの円
錐体に制限される。これに対してビーム９が回折要素１
４によつて捕えられると、点０に頂点をもつ立体角内で
光エネルギの分散が生じる。光点２２の下側で拡がつた
点線で示した体積内に配置した光検出器は回折のある際
に受けた照射強さの変化を受ける０同じ光検出器はこの
体積の外側に等しく配置され得る。さらに、対物レンズ
ｒから出口に形成する光体が二つの部分に分割されそし
てこれらの部分がトラックの軸線とビームの軸線とを含
む平面ＸＯｚの左右に位置される場合には、光点２２が
回折要素１４およびトラツク１５上に中心決めされる際
に光エネルギの対称分布が得られる。光点２２がトラツ
ク１５の軸線に対して量Δｙだけ偏心している場合には
、光エネルギの一部分は平面ＸＯｚのいずれかの側に非
対称的に分布され、従つて二つの光検出要素を用いてず
れΔｙを検出することができる。
第３図の断面図は第１図の断面ＹＯｚの平面に相応し、
また対物レンズ７で集束した光ビーム９が回折要素１４
上に中心決めされる時に光線の通る通路を示す。
いかなる回折もない場合には、光エネルギは点線で示し
た光線２６間に限られ、そしてこの光エネルギの僅かな
部分は距離Ｓだけ離れた光検出器１２，１３の受光表面
に達する。この場合、光検出器１２，１３によつて等し
い電流Ｓｌ，Ｓ２が送出され、また第１図の回路を考え
るとわかるように、増幅器１７はゼロ電圧を発生し、こ
れは電気機械的変換器８の影響のもとで対物レンズ７の
変位を全くもたらさない誤差信号に変換される。回折要
素が光の通路に入ると、限界光線２５が現われ、そして
光線２６と共に電流Ｓ，，Ｓ２を同量だけ変化させる照
射領域２７，２８を決めている。
これらの変化の和はレベル（高さ）の変化で要素１４の
走査を表わす信号Ｓ（ｔ）の形で増幅器１８の出力にお
いて利用できる。これに対してこれらの変化の量のため
、差動増幅器１７によつて発生した電圧は変化せずに留
まる。第４図には、光線の通路が読出されるトラツクの
要素１４に対して対物レンズ７の軸線の部分上でΔｙだ
けずれた場合を示す。
領域２７はずれのため領域２８に対して異なつたエネル
ギ部分を含むことがわかり、その結果電流Ｓ，，Ｓ２お
よびフイルタ２０で発生した誤差電圧εが変化すること
になり、この電圧は変換器の作用のもとで読出されるト
ラツクの中心へ対物レンズ７を戻す値を得る。変換器８
によつてこうして達成される位置的制御またはフイード
バツクにより、数十μの読出されるトラツクの半径方向
変動の場合に読出ビームを完全に中心決めした関係に維
持することが可能となり、低域フイルタは制御動作を妨
げ得る高周波成分を除去するように作用する。対物レン
ズ７の制御により、円板の偏心誤差にもかかわらず小さ
なピツチのうず巻軌道を正確に従うようにすることがで
きる。
円板上のトラツクがとぎれた場合には、装置は隣接トラ
ツクに移る傾向があるが、しかしこれはテレビジヨンビ
デオ信号を記録する際には検出されず行なわれる。すな
わちテレビジヨンビデオ信号を記録する際には、トラツ
クの各角転毎に、テレビジヨンフレームのビデオ信号を
含むようにすることができる。この場合、トラツクの飛
越しは、動作の同期が妨げられないので観察されない。
第５図にはこの発明による装置の実施例を示す。
この実施例はこの発明の範囲を決して限定するものでは
なく、一方面に刻み込んだ透明円板の場合に関する。ビ
ーム６は１ｍＷの電力で作動するヘリウムネオンレーザ
によつて発生される。放出波長は０．６３２８μに等し
く、幅ｔが１μである回折トラツクを選択することがで
きる。回折要素１４は０．５μの深さの多少拡がつた溝
を形態である。二つの光検出器要素１２，１３は２．１
１１の感応面をもつシリコンセルであり、０．８の距離
ｓだけ互いに分離される。感応面は円板１の表面１６か
ら約６の所に配置され、そして倍率８０の顕微鏡対物レ
ンズ７からの光ビームによつて十分に照射される。対物
レンズ７を半径方向に変位させるのに用いられる電気機
械的変換器８は磁器電わいバイモーフ（ＢｉｍＯｒｐｈ
）装置によつて構成され、それは低域フイルタ２１によ
つて励振され、このフイルタのしや断周波数は数百ヘル
ツである。上記で述べた種々の実施例において、記録の
読出しは、円板の一方の面だけが刻み込まれ得るように
伝導によつて行なわれる。円板の記憶容量を二倍にする
ためには、トラツクが反射によつて読出されるものと仮
定して円板はその両面に刻み込まれ得る。第６図には記
録体１を示し、この記録体１の面１６，１６０は第１，
２図に示すものと同様にして刻み込まれ得る。
記録体１は不透明材料から成り得、そして刻み込まれた
面には必要ならば薄い反射被覆が設けられ得る。読出ヘ
ツドは上記で述べたものと同じ要素を有し、ビーム６は
半反射性板１００を介して対物レンズモ伝送され、この
半反射板は光を逆方向へ反射させ、光は対物レンズ７を
通つて表面１６上に横向きに配置した光検出器要素１２
，１３に向う。表面１６の照射領域内にいかなる回折要
素１４もない場合には、ビーム６と同様な反射ビームは
光検出器要素１２，１３によつて受けられる。これに対
して、回折要素のある場合には、反射光は対物レンズ１
の瞳孔の外側へ方向２５へ回折され、その結果光検出器
要素１２，１３に入射する光度が減少されることになる
。これらの変形から離れて動作モードは透過によつて作
動する読出装置の動作モードと本質的に同じである。こ
の発明による装置の利用により、熱可塑性材料を熱間プ
レスによる再生技術の適用され得る円板型記録体上にビ
デオ周波数信号の程度に達する周波数帯を記録すること
ができる。
この種の円板は防塵力セツト内に収容され得、そしてコ
ヒレントな光源を利用する必要なしに光走査型のレコー
ドプレーヤでその円板を光学的に読出すことのできる半
径方向窓部を備えている。自明のように読出しは可視ス
ペクトルに限定されず、単に使用した光源および光検出
器に相応した読出放射線を使用することだけが必要であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明による記録体およびそれの光学読出装
置を示す斜視図、第２図は第１図に示す記録体の一部分
を実質的に拡大して示す斜視図、第３図は読出されるト
ラツクに対して中心決めされた読出装置の基本要素を示
す断面図、第４図は第３図に示す装置を偏心位置で示す
断面図、第５図は第３図に示す読出装置の第１変形実施
例を示す断面図、第６図は第３図に示す読出装置の第２
変形実施例を示す断面図である。 図面中、１は記録体、５は光源、６は光ビーム、ｒは対
物レンズ、８は電気機械的変換器、１２，１３は光検出
器要素、１４は回折要素、１５はうず巻トラツクの巻回
、１６は上側面、１Ｔは差動増幅器、１８は演算増幅器
、２１は低域フイルタである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 軸線を備えた記録トラックからパルス時間変調波形
    を再生するための再生系において、前記再生系が前記ト
    ラックを包含する記録体を有し、この記録体が基準面を
    備え、前記記録トラックが多くの互に接触しない不規則
    面部分から形成され、前記不規則面部分の縁が前記基準
    面の中の閉じた輪郭を有し、前記軸線に横向きに測つた
    前記の閉じた輪郭の幅が実質的に一定であつて２ミクロ
    ンを越えることなく、前記トラックに沿う前記の閉じた
    輪郭の長さおよび間隔が一様でなくかつ少くとも前記幅
    に等しく、前記不規則面部分によつて前記基準面の中に
    、隣接するトラック部分の組が形成され、変調構造を形
    成するため前記の隣接するトラック部分の側方に前記基
    準面の滑らかな部分からなる間隙帯域が存し、前記再生
    系がさらに、前記変調構造を光学的に読出すための再生
    装置を備え、この再生装置が収束する放射エネルギのス
    ポットを前記不規則面部分に投射する照射手段を有し、
    この照射手段は前記スポットが前記トラック部分の任意
    の１つの幅を実質的に占めるように配備され、前記トラ
    ック部分から出る光が前記スポットと前記トラックとの
    間の前記基準面におけるトラック非整合の量を表わす光
    度の空間分布を有し、前記再生装置がさらに、前記スポ
    ットで照射された前記不規則面部分の部分から出る変調
    された放射エネルギを部分的に集めて前記空間分布から
    前記トラック非整合の量および方向を検出するように配
    置された光電検出手段と、並びに前記スポットとトラッ
    クの間の前記トラック非整合を補償するために読出され
    たトラックに対して前記スポットを変位させるための位
    置制御手段とを有し、前記光電検出手段が光度の前記空
    間分布を感知するため検出平面内に配置された少くとも
    １つの光検出器要素を包含する光検出用集合体を有する
    ことを特徴とする再生系。
JP48094878A 1972-08-25 1973-08-25 回折トラツクに沿つて記録したしたパルス時間変調波の再生装置 Expired JPS5918771B2 (ja)

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