DE1499774C3 - Einrichtung zur benihrungslosen Wiedergabe von Videoinformation mittels eines Lichtstrahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur berührungslosen Wiedergabe von Videoinformation mittels eines Lichtstrahls von einem scheibenförmigen Informationsträger mit spiraligen Informationsspuren, mit einer Wiedergabevorrichtung, mit einer Führungseinrichtung für die Wiedergabevorrichtung und mit einer Antriebsvorrichtung für den Informationsträger.
Aus der US-PS 19 67 882 ist eine derartige Einrichtung bekanntgeworden. Die Video-Information ist in einer spiraligen Spur auf einem scheibenförmigen Informationsträger aufgebracht und wird mittels einer Vorrichtung wiedergegeben, die aus Lichtquelle, Linsensystem und Fotozelle besteht. Dabei sind die Lichtquelle und die Fotozelle in zwei getrennten Gehäusen untergebracht, die sich gegenüberstehen, so daß der scheibenförmige Informationsträger zwischen den beiden Gehäusen hindurchgeführt werden kann.

Die beiden Gehäuse werden von einer Gabel in Stellung gehalten und mittels einer an der Gabel befestigten Nadel entlang der Informationsspur geführt, indem die Nadel in eine neben der Informationsspur angeordneten spiraligen Rille eingreift. Mit Hilfe der Nadel wird der Vorschub für die Lichtquelle und Fotozelle enthaltenden Gehäuse entlang der spiraligen Video-Spur hervorgerufen.

Aufgrund dieser mechanischen Führung der optischen Wiedergabevorrichtung ist nur eine sehr grobe Steuerung des Vorschubes und der Spurverfolgung für die optische Wiedergabevorrichtung möglich. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, für eine Einrichtung der oben genannten Art eine Steuerung für die Wiedergabevorrichtung zu schaffen, mit der sie berührungslos längs der Informationsspur geführt und bezüglich ihrer Mitte zentriert sowie hinsichtlich der aufgezeichneten Information synchronisiert werden kann, um der aufgezeichneten Informationsspur exakt folgen zu können und Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Informationsträgers zu kompensieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Führungseinrichtung eine elektrische Grobsteuerung für eine Vorschubeinrichtung aufweist, um die Wiedergabevorrichtung berührungslos längs der Informationsspur zu führen, daß die Führungseinrichtung eine elektrische Feinsteuerung aufweist, die den Lichtstrahl für die Wiedergabevorrichtung bezüglich der Informationsspur mittels einer Stellvorrichtung zentriert, und daß die Führungseinrichtung eine Synchronisierungseinrichtung aufweist, die auf den von der Informationsspur abstrahlenden Lichtstrahl anspricht und die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die aufeinanderfolgenden Stellen auf der Informationsspur mittels der Stellvorrichtung für den Durchgang des Lichtstrahls zur Wiedergabevorrichtung zwecks synchroner Wiedergabe der auf der Informationsspur aufgezeichneten Video-Information dargeboten werden.

Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, daß die aufgezeichnete Video-Information berührungslos und daher ohne die bei einer mechanischen Führung unvermeidlichen Störeffekte exakt nach der Vorlage wiedergegeben werden kann, wobei jede Abweichung der Wiedergabevorrichtung von der Vorlage sowohl in tangentialer als auch in radialer Richtung exakt korrigierbar ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen herausgestellt.

Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 eine schematische Darstellung des mechanischen Aufbaus der Wiedergabeeinrichtung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild für die Wiedergabeeinrichtung gemäß der Erfindung, einschließlich einer schematischen Darstellung des optischen Strahlengangs, und

Fig.3 ein Ausschnitt einer schaubildlichen Darstellung der Stellvorrichtung für die Spurverfolgung.

Die F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung den mechanischen Aufbau einer Einrichtung zum Wiedergeben der auf dem Informationsträger aufgezeichneten Information. Der als Scheibe 10 ausgebildete Informationsträger wird auf einen Drehteller 200 aufgelegt, der von einem Motor 202 mit im wesentlichen gleichbleibender Drehzahl angetrieben wird. Ein U-förmiges Glied 204 wird als Abtastarm benutzt, und enthält die Wiedergabeeinrichtung. Das U-förmige Glied wird von einer Anordnung mit Zahnstange und Ritzel parallel zur ebenen Seite der Scheibe bewegt, wie in der F i g. 1 durch die Pfeile 209 angedeutet. Die Bewegung der Anordnung wird von einer Vorschubeinrichtung 207 bewirkt. Mit dieser Bewegung soll die Wiedergabe der in der Spiralspur auf der Scheibe aufgezeichnete Information durchgeführt werden.

Am U-förmigen Glied 204 ist eine Lichtquelle 208 angebracht, die aus einer Glühlampe 208a und einem reflektierenden Glied 20Sb besteht, das einen Lichtstrahl durch eine Linse 210 wirft. Die Linse 210 fokussiert das Licht aus der Lichtquelle auf einen Bezirk mit einem Radius von ungefähr 1 Mikron an der Oberfläche der Scheibe 10. Der Lichtstrahl durchdringt die Scheibe 10 an jeder Stelle mit einer Intensität, die von den Merkmalen der auf der Scheibe 10 an der betreffenden Stelle aufgezeichneten Information abhängt. Der modulierte Lichtstrahl tritt dann durch ein Linsensystem 212, das den Lichtstrahl auf eine Fläche mit einem Radius von ungefähr 100 Mikron vergrößert.

Der modulierte Lichtstrahl wird dann von einem polierten Spiegel 214 auf einen Winkelspiegel 216 geworfen, dessen beiden Flächen miteinander einen dem Lichtstrahl zugewandten spitzen Winkel bilden, der nach der F i g. 2 eine Gesamthöhe von ungefähr 100 Mikron und eine Breite von ungefähr 100 Mikron aufweist. Der modulierte Lichtstrahl wird vom Winkelspiegel 216 nach zwei Richtungen auf die Fotozellen 218 und 220 reflektiert. Die Fotozellen erzeugen elektrische Signale, die der auf der Scheibe 10 aufgezeichneten Information entsprechen. Die aus den Fotozellen 218 und 220 empfangenen Signale werden miteinander verglichen und zum Steuern einer Stellvorrichtung 222 benutzt. Die Stellvorrichtung 222 bestimmt die Einstellung des Winkelspiegels 216 und steuert ferner die Vorschubeinrichtung 207 mit Ritzel und Zahnstange 206, wodurch die Informationsspur auf der Scheibe 10 verfolgt wird.

Die Fig.2 zeigt in schematischer Darstellung die elektrischen Einrichtungen zum Steuern der Verfolgung der Informationsspur auf der Scheibe 10. Die Wiedergabeeinrichtung gleicht der in der F i g. 1 dargestellten Einrichtung und ist mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Signale aus den Fotozellen 218 und 220 werden durch die Gleichstrom-Bildverstärker 300 bzw. 302 geleitet und hiernach einem Differentialverstärker 304 zugeführt, der ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Amplitude einer Differenz der Amplituden der Signale aus den Fotozellen 218 und 220 entspricht.

Die Amplitude der zum Differentialverstärker 304 geleiteten Signale hängt von der Einstellung des Winkelspiegels 216 ab. Reflektiert der Winkelspiegel 216 gleiche Anteile des Lichtstrahls zu den Fotozellen 218 und 220, so steht er in der Mitte des Lichtstrahls.

Unter diesen Umständen erzeugt der Differentialverstärker 304 kein Ausgangssignal, das anzeigen würde, daß die Wiedergabeeirrichtung in bezug auf die Spiralspur auf der Scheibe 10 eingestellt werden müßte. Da jedoch die Spur auf der Scheibe 10 in Form einer Spirale verläuft, so verändert sich der radiale Ort der Spur beständig, wenn die Scheibe sich dreht. Hierbei erzeugt der Differentialverstärker 304 beständig ein Ausgangssignal, das der Vorschubeinrichtung 207 zugeführt wird, die die eine Zahnstange und ein Ritzel umfassende Anordnung 206 steuert. Diese Anordnung 206 bewegt daher die Wiedergabeeinrichtung mit der Lichtquelle 208, den Linsen 210, 212 und dem Spiegel 214 in einer im wesentlichen parallel zur Scheibe 10 verlaufenden Richtung. Diese Bewegung erfolgt in einem Sinne, bei dem die Amplitude des Ausgangssignals aus dem Differentialverstärker 304 verkleinert wird. Da die Vorschubeinrichtung 207 verhältnismäßig langsam arbeitet, erfolgt durch ihn eine Grobsteuerung des Vorschubes der Informationsspur auf der Scheibe 10. Dies entspricht der allmählichen Verkleinerung des Radius der Spur auf der Scheibe 10, da diese Spur eine Spirale bildet.

Als Mittel zur Feinsteuerung des Vorschubes der Informationsspur auf der Scheibe 10 sind zwei Röhren 306 und 308 vorgesehen, denen die beiden Signale aus den Gleichstrom-Bildverstärkern 300 und 302 zugeführt werden. Diese beiden Röhren werden aus einer Spannungsquelle B+ über die Widerstände 310,312 mit Anodenspannung versorgti&Die an den Anoden der Röhren auftretenden Ausgangsspannungen werden der Stellvorrichtung 222 zugeführt, die die Bewegung des Winkelspiegels 216 steuert. Dieser Vorgang ist in der F i g. 3 dargestellt.

Die Stellvorrichtung 222 weist zwei mechanische Glieder 400,402 auf, die mit dem Winkelspiegel 216 und mit den Steuergliedern 404, 406 in Verbindung stehen. Die Steuerglieder 404, 406 empfangen Signale von den Anoden der Röhren 306, 308, wie in der Fig.2 dargestellt. Die mechanischen Glieder 400, 402 bilden mit dem vom Spiegel 214 zum Winkelspiegel 216 verlaufenden Lichtstrahl einen spitzen Winkel und erstrecken sich ferner im wesentlichen parallel zur Scheibe 10 und im wesentlichen senkrecht zu der durch die Pfeile 209 angezeigten Richtung. Diese Steuerglieder können auch aus elektrischen Einrichtungen bestehen, die aufgrund eines elektrischen Signals eine mechanische Bewegung erzeugen. Die Steuerglieder können z. B. aus elektrostatischen, elektromagnetischen und aus anderen geeigneten Einrichtungen bestehen. Die von den Anoden der Röhren 306 und 308 abgeleiteten Signale bewirken eine Bewegung der mechanischen Glieder 400 und 402 und damit eine Bewegung des Winkelspiegels 216.

Weisen die den Steuergliedern 404 und 406 zugeführten Signale die gleich 2 Amplitude auf, so heben sich die Komponenten der Signale in der in der F i g. 3 mit »Spurverfolgung« bezeichneten Richtung gegenseitig auf, so daß auf den Winkelspiegel 216 in der »Spurverfolgungsrichtung« keine Kraft ausgeübt wird. Sind jedoch die Amplituden der den Steuergliedern 404 und 406 zugeführten Signale nicht gleich, so sind die von den Gliedern 404 und 406 auf den Spiegel 216 ausgeübten Kräfte nicht gleich, so daß der Winkelspiegel 216 in der Spurverfolgungsrichtung (F i g. 3) bewegt wird, wobei die Menge des von beiden Hälften des Winkelspiegels 216 nach den F i g. 1 und 3 empfangenen Lichtes beeinflußt wird. Daher empfangen die beiden

Hälften des Winkelspiegel die gleiche Lichtmenge, und der Strahl 14 wird in bezug auf die Spiralspur auf der Scheibe 10 eingemittet, wenn die Scheibe sich dreht. Die Einmittung des Strahls wird von den als Feinsteuerung wirkenden Gliedern 404 und 406 bewirkt.

Das den Steuergliedern 404 und 406 zugeführte Signal bewirkt ferner, daß auf den Winkelspiegel 216 eine Kraft in Richtung der mit »Zeit« bezeichneten Pfeile (F i g. 3) ausgeübt wird. Diese Richtung entspricht einer Kreisbahn auf der ebenen Seite der Scheibe 10 und weiterhin einer Richtung, die senkrecht zu der mit »Spurverfolgung« bezeichneten Richtung und senkrecht zur Richtung der Bewegung der Anordnung 206 mit Zahnstange und Ritzel verläuft. Diese Kraft wird auf den Winkelspiegel 216 in der Richtung »Zeit« durch die sich addierenden Kräfte der Steuerglieder 404 und 406 in dieser Richtung und durch die gegenseitige Auslöschung der Kräfte in der Spurverfolgungsrichtung ausgeübt. Durch die in der Richtung »Zeit« ausgeübte Kraft soll mit Sicherheit erreicht werden, daß die Information in der Spiralspur auf der Scheibe 10 mit im wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit wiedergegeben wird ungeachtet kurzzeitiger Abweichungen bei der Drehzahl des Motors 202.

Die F i g. 2 zeigt die Schaltung, mit der die auf den Winkelspiegel 216 in der »Zeit«-Richtung einwirkende Kraft erzeugt wird. Die Schaltung enthält eine Addiereinrichtung 314, die die beiden Signale aus den Gleichstrom-Bildverstärkern 300 und 302 empfängt und ein Ausgangssignal erzeugt, das die Summe der beiden Eingangssignale darstellt. Das Ausgangssignal der Addiereinrichtung 314 stellt daher im Ergebnis den Durchschnitt der beiden zugeführten Signale dar. Da das Ausgangssignal aus der Addiereinrichtung als Bildsignal bei der Wiedergabe der auf der Scheibe aufgezeichneten Information benutzt wird, so ist die Benutzung des Durchschnittswertes der beiden Eingangssignale von Vorteil, da hierdurch Fehler und Abweichungen klein gehalten werden.

Das von der Addiereinrichtung erzeugte Bildsignal wird ferner zu einem Torkreis 316 geleitet, der von einem Impulsformer 323 gesteuert wird. Das vom Torkreis 316 hindurchgeleitete Signal wird einem Phasendetektor 318 zugeführt, der ferner Signale aus einem Oszillator 320 empfängt. Der Oszillator 320 arbeitet mit einer Frequenz, die gleich der Wiederholungsfrequenz der Synchronisierungsimpulse im Bildsignal aus der Addiereinrichtung 314 ist. Der Ausgang aus dem Phasendetektor 318 wird zu einem Integrierkreis 321 geleitet, der eine verhältnismäßig große Zeitkonstante aufweist. Der Ausgang des Integrierkreises 321 verändert die an einer Steuerröhre 322 liegende Vorspannung. Die Steuerröhre 322 überwacht die genaue Frequenz des Oszillators 320. Der Impulsformer 323 empfängt ferner Signale aus dem Oszillator 320 und erzeugt Impulse mit derselben Frequenz, die die Signale aus dem Oszillator 320 aufweisen. Die Impulse aus dem Impulsformer 323 werden dem Torkreis 316 zugeführt.

Dem Torkreis 316 wird das gesamte Bildsignal zugeführt. Der Torkreis 316 sperrt Signale aus, deren Amplituden unterhalb eines bestimmten Wertes liegen, wie bei dem Bildsignal durch die unterbrochene Linie 362 dargestellt. Aufgrund dieser Vorbelastung leitet der Torkreis nur die Synchronisierungsimpulse 360 weiter und dies nur dann, wenn dem Torkreis ein Leitimpuls aus dem Impulsformer 323 zugeführt wird. Der vom Torkreis 316 weitergeleitete Synchronisierungsimpuls wird zu dem Phasendetektor 318 geleitet, der ferner Sinuswellen aus dem Oszillator 320 empfängt

Das Ausgangssignal aus dem Phasendetektor 318 weist eine Amplitude auf, die die Phasendifferenz einer bestimmten Beziehung zwischen dem Synchronisierungsimpuls aus dem Torkreis 316 und der Sinuswelle aus dem Oszillator 320 darstellt. Der Ausgang aus dem Phasendetektor 318 weist eine Polarität auf, die die Richtung der Phasendifferenz aus der besonderen Beziehung zwischen dem Synchronisierungsimpuls aus dem Torkreis 316 und der Sinuswelle aus dem Oszillator 320 darstellt. Das Signal aus dem Phasendetektor 318 durchläuft den Integrierkreis 321 und beeinflußt die Vorspannung, die der Steuerröhre 322 vom Kreis 321 zugeführt wird. Wegen der großen Zeitkonstante des Integrierkreises 321 kann sich die der Steuerröhre 322 zugeführte Vorspannung nur langsam ändern. Dies hat zur Folge, daß die Frequenz des Oszillators 320 sich langsam ändert und mit der durchschnittlichen Wiederholungsfrequenz der Synchronisierungsimpulse 360 der Addiereinrichtung 314 aufrecht erhalten wird.

Das Signal aus dem Phasendetektor 318 wird ferner als Abweichungssignal dem Gitter einer Röhre 324 zugeführt, die von einer Spannungsquelle B+ aus über einen Widerstand 326 mit Anodenspannung versorgt wird. Die Stärke des durch die Röhre 324 fließenden Stromes hängt von der Amplitude des dem Gitter der Röhre zugeführten Abweichungssignals ab. Die Stärke des durch die Röhre 324 fließenden Stromes bestimmt die Speisespannungen für die Röhren 306 und 308, da die drei Widerstände 310, 312 und 326 an einem gemeinsamen Punkt miteinander verbunden sind. Daher werden die Amplituden der Signale in dem gleichen Ausmaß verändert, die den Steuergliedern 404 und 406 in der Stellvorrichtung 222 zugeführt werden.

Aus F i g. 3 ist zu ersehen, daß der Einfluß, den die Röhre 324 auf die Amplituden der Signale ausübt, die zu den Steuergliedern 404 und 406 geleitet werden, nur eine Einstellung des Winkelspiegels 216 in der »Zeit«-Richtung, nicht jedoch in der »Spurverfolgungs«-Richtung bewirkt, und zwar deswegen, weil Veränderungen bei den Signalen sich in der »Spurverfolgungs«-Richtung gegenseitig aufheben. Durch Verändern der Einstellung des Winkelspiegels 216 in der »Zeit«-Richtung, die dem Verlauf der Spiralspur auf der Scheibe entspricht, werden Abweichungen als Folge von Schwankungen bei der Drehzahl des Motors 202 kompensiert. Dies ist eine Folge des Umstandes, daß Schwankungen bei der Drehzahl des Motors 202 entsprechende Veränderungen bei der Geschwindigkeit der Wiedergabe der Information in der Spiralspur der Scheibe bewirken. Die Veränderungen der Einstellung des Winkelspiegels 216 in der »Zeit«-Richtung beeinflussen also die Geschwindigkeit, mit der die Information in der Spiralspur auf der Scheibe 10 auf einer Momentanbasis wiedergegeben wird. Veränderungen der Einstellung des Winkelspiegels 216 in der »Zeit«- Richtung beeinflussen die Wiedergabegeschwindigkeit, da die Breite des Winkelspiegels in der »Zeit«-Richtung kleiner ist als die Breite des Strahlungsquerschnittes, der vom Spiegel 214 zum Winkelspiegel 216 reflektiert wird.

Der Winkelspiegel 216 kann von einer Feder 440 in der »Zeit«-Richtung beaufschlagt werden, die auf ihn eine gleichbleibende Zwischenkraft ausübt. Ist die auf den Winkelspiegel 216 in der »Zeit«-Richtung von den Steuergliedern 404 und 406 ausgeübte zusammengesetzte Kraft kleiner als die von der Feder 440 ausgeübte Kraft, so wird der Winkelspiegel 216 in einer von zwei entgegengesetzten »Spurverfolgungs«-Richtungen be-

wegt. Übersteigt die von den Steuergliedern 404 und 406 auf den Winkelspiegel ausgeübte Kraft die Kraft der Feder 440, so wird der Spiegel in der entgegengesetzten Richtung bewegt.

Wie leicht einzusehen ist, kann anstelle einer lichtdurchlässigen Scheibe auch eine lichtreflektierende

Scheibe verwendet werden. In diesem Falle kann das Untergrundglied 100 der Scheibe 10 reflektierend ausgebildet werden, während die Lichtquelle 208 und die Abtasteinrichtung mit den Spiegeln 214 und 216 auf derselben Seite der Scheibe 10 angeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 509/149

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur berührungslosen Wiedergabe von Videoinformation mittels eines Lichtstrahls von einem scheibenförmigen Informationsträger mit spiraligen Informationsspuren, mit einer Wiedergabevorrichtung, mit einer Führungseinrichtung für die Wiedergabevorrichtung und mit einer Antriebsvorrichtung für den Informationsträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung eine elektrische Grobsteuerung (216, 218, 220, 300, 302, 304) für eine Vorschubeinrichtung (207) aufweist, um die Wiedergabevorrichtung berührungslos längs der Informationsspur zu führen, daß die Führungseinrichtung eine elektrische Feinsteuerung (306, 308) aufweist, die den Lichtstrahl für die Wiedergabevorrichtung bezüglich der Informationsspur mittels einer Stellvorrichtung (222) zentriert, und daß die Führungseinrichtung eine Synchronisierungseinrichtung (324, 314, 316, 318, 321) aufweist, die auf den von der Informationsspur abstrahlenden Lichtstrahl anspricht und die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die aufeinanderfolgenden Stellen auf der Informationsspur mittels der Stellvorrichtung (222) für den Durchgang des Lichtstrahls zur Wiedergabevorrichtung zwecks synchroner Wiedergabe der auf der Informationsspur aufgezeichneten Videoinformation dargeboten werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung zwecks Aufteilung des Lichtstrahls einen Winkelspiegel (216) und zwei Fotozellen (218,220) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobsteuerung (216, 218, 220,300, 302,304) einen Differentialverstärker (304) und zwei Gleichstrom-Bildverstärker (300, 302) aufweist, der ein Differenzsignal aus den beiden Teilsignalen der Gleichstrom-Bildverstärker (300, 302) als Steuersignal für die Vorschubeinrichtung (207) bildet, wobei die Teilsignale aus der Aufspaltung des vom Informationsträger modifizierten Lichtstrahls gewonnen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinsteuerung zwei Röhren (306, 308) aufweist, denen jeweils Ausgangssignale der beiden Gleichstrom-Bildverstärker (300, 302) zugeführt sind, wobei die Ausgangssignale der Röhren die Stellvorrichtung (222) derart steuert, daß der Winkelspiegel (216) bezüglich der Informationsspur in radialer Richtung ausgelenkt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungseinrichtung eine an die Gleichstrom-Bildverstärker (300, 302) angeschlossene Addiereinrichtung (314) aufweist, deren Ausgangssignal über einen von einem Impulsformer (323) gesteuerten Torkreis (316), einen Phasendetektor (318) und einem Integrierkreis (321) geführt ist, deren Ausgangssignal über eine Röhre (324) die Stellvorrichtung (222) derart steuert, daß der Winkelspiegel (216) bezüglich der Informationsspur in tangentialer Richtung ausgelenkt wird.