DE2504571A1

DE2504571A1 - Videoplatte

Info

Publication number: DE2504571A1
Application number: DE19752504571
Authority: DE
Inventors: Adrianus Korpel
Original assignee: Thomson-Brandt SA
Current assignee: Thomson-Brandt SA
Priority date: 1974-02-04
Filing date: 1975-02-04
Publication date: 1975-08-14
Also published as: FR2260164A1; FR2260164B1; GB1501454A; DE2504571C2; IT1031406B; US3931459A

Description

Videoplatte

Die Erfindung bezieht sich auf die Struktur von Videoplatten, die in einem optischen Bildwiedergabesystem verwendbar sind, und sie betrifft insbesondere eine Verbesserung, die an einer Platte vorgenommen wird, um die Nachführsteuerung des Lesebündels zu erleichtern. .

Es sind bereits optische Bildwiedergabesysteme als Zusatzeinrichtungen für Heimfarbfernsehempfänger . vorgeschlagen worden, um deren Anwendungsbereiche durch die Möglichkeit einer Wiedergabe von aufgezeichneten Programmen mit Hilfe der Empfänger zu vergrößern. Wie früher bereits vorgeschlagen, wird das Programm auf einem Träger, wie etwa einer Platte, die den bekannten Schallplatten völlig ähnlich ist, gespeichert, wobei diese Platte mit Hilfe eines Energiebündels, gewöhnlich einem Laser-Bündel gelesen wird, so daß

509833/06 4 6

ein elektrisches Signal erzeugt wird, welches die gespeicherte Information darstellt. Dieses Signal kann verarbeitet oder umcodiert werden, damit es an die Antennenklemmen des Empfängers angelegt werden kann. In herkömmlicher Weise enthält die gespeicherte Programminformation Helligkeits-, Ton- und Synchronkomponenten, die in bestimmten Segmenten des Frequenzspektrums untergebracht sind, um die Aufzeichnung auf der Platte zu erleichtern, die aber im Hinblick auf ihre Verbreitung in kommerziellen Fernsehsystemen Umwandlungen in einem Transcoder unterliegen. Bei Fernsehsendungen treten für jedes Bild zwei verschachtelte Halbbilder auf und in ähnlicher Weise ist die Aufzeichnungsspur der Platte eine Spirale mit mehreren Windungen, wobei jede Windung die beiden Halbbilder eines Bildes sowie ihre Synchroninformation enthält.

Eine Programminformation kann auf vielfältige Weise in optischen Platten gespeichert werden, wobei insbesondere Gebrauch gemacht wird von einer Aufeinanderfolge von Konkavitäten oder "Vertiefungen", die mit einer gleichartigen Folge von an die Vertiefungen angrenzenden Oberflächenelementen abwechseln, welche gemeinsam längs einer Spirale derart angeordnet sind, daß eine Aufzeichnungsspur gebildet ist, die durch ein geeignetes Bündel gelesen werden kann. Im allgemeinen haben die Vertiefungen und die zwischengeschalteten Elemente zwar eine gleichmäßige Breite, ihre Länge ist jedoch längs der Spur veränderlich, damit die Vertiefungen und Erhöhungen eine räumliche Darstellung der zeitlichen Änderungen eines Signals ausdrücken, welches aus einem im Rythmus der Programminformation winkelmodulierten Träger besteht. Das Signal steuert die Bildung der Aufzeichnungsspur, damit die Information in der Platte gespeichert wird.

Die gespeicherte Information wird durch Abtastung der Aufzeichnungsspur mit Hilfe eines konzentrierten Lesebündels und durch Verwendung eines Photodetektors leicht gelesen, der auf dieses Bündel anspricht, nachdem es auf die Spur

509833/0646

aufgetroffen ist. Wenn die Platte das Lesebündel durchläßt, wird der Photodetektor längs der von dem Bündel zurückgelegten Bahn derart angeordnet, daß er einen Teil des Lichtes quer durch die Platte hindurch oder des durch die Platte gestreuten Lichtes auffängt. Wenn die Platte reflektierend ist, ordnet man den Photodetektor auf derselben Seite der Platte wie die das Lesebündel erzeugende Quelle an, so daß er auf das durch die Aufzeichnungsspur der Platte reflektierte Licht anspricht. In dem einen oder anderen Fall beugen die Vertiefungen das Streulicht des Lesebündels derart, daß der Photodetektor ein elektrisches Signal erzeugt, welches entsprechend der in der Platte gespeicherten Information moduliert ist.

Systeme dieses Typs arbeiten zwar zufriedenstellend, zumindest in theoretischer Hinsicht, in der Praxis ergeben sich jedoch Schwierigkeiten aufgrund von Unregelmäßigkeiten und Exzentrizitäten, die immer auftreten und zu einem" Übereinstimmungsfehler zwischen der Spur und dem durch das Bündel auf die Platte projizierten Lesefleck führen. Strukturen von Platten bekannter Art haben nicht erlaubt, die Nachführregelung auszuführen, die mit den Platten nach der Erfindung möglich ist.

Demnach soll durch die Erfindung eine verbesserte Videoplatte für optische Bildwiedergabesysteme geschaffen werden.

Außerdem soll durch die Erfindung die Struktur der Videoplatten verbessert werden, um das Nachführen des Lesebündels zu erleichtern, wenn die Platte durch dieses Bündel abgetastet wird.

Eine Videoplatte nach der Erfindung eignet sich insbesondere für die Verwendung mit einem optischen Bildwiedergabesystem, in welchem ein Lesebündel die Platte abtastet, so daß die in dieser gespeicherte Information entnommen wird.

509833/0646

Die Aufzeichnungsspur der Platte besteht aus mit Erhöhungen abwechselnden Vertiefungen und die Tiefe der Vertiefungen erzeugt eine Phasenänderung von ungefähr (η+1/2)π rad zwischen Teilen des Lesebündels, die an den Vertiefungen ankommen, und Teilen des Bündels, die an den Vertiefungen benachbarten Erhöhungen ankommen, wobei η gleich O oder gleich einer ganzen Zahl ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, auf die diese nicht beschränkt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht

einer gemäß der Erfindung aufgebauten Videoplatte ,

die Fig. 2a,

2b und 3a-3c Schemata, die zum Erläutern der Eigenschaften der Videoplatte nach der Erfindung verwendet werden, und

Fig. 4 ein Schema einer Wiedergabeeinrichtung, bei welcher eine Videoplatte nach der Erfindung verwendet wird.

Insbesondere aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die dargestellte Platte 10 aus einem Material besteht, welches die Fähigkeit hat, eine Information zu speichern, beispielsweise aus Polyvinylchlorid, welches eine Information in einer insgesamt gleichen Weise wie eine Schallplatte speichern kann. Die Platte kann ausreichend dünn sein (mit einer Dicke von 0,1 mm bis 0,2 mm), damit sie mit einer hohen Geschwindigkeit gemäß einem Verfahren in Drehung versetzt wird, welches darauf beruht, daß die Platte zu Lesezwecken von einem Luftpolster getragen wird, oder aber sie kann ausreichend dick sein, so daß sie ebenso starr ist wie eine Schallplatte, was erlaubt, sie zu Lesezwecken auf einem Plattenteller in Drehung zu versetzen. Die Platte kann das Lese-

509833/ 0 64 6

bündel durchlassen, was gewöhnlich 'der Fall ist, wenn sie beim Lesen durch das Luftpolster abgestützt ist, oder aber sie kann reflektierend sein, und häufig wird sie auf einem Plattenteller gelesen. Die Platte enthält eine Programminformation, die in Form einer durchgehenden · Spur aufgezeichnet ist, welche eine Kreis- oder Spiralform hat und durch ein Strahlungsenergiebündel, wie etwa ein Laserbündel, gelesen werden kann, so daß die gespeicherte Information entnommen wird. Die Spur besteht aus einer Reihe von Vertiefungen 12 und hier als Erhöhungen bezeichneten erhöhten Rändern 13, welche abwechseln und gemeinsam die Aufzeichnungsspur bilden. Hinsichtlich des bis hierher Beschriebenen entspricht die Platte einer bekannten Struktur, deren Eigenschaften und Nachteile und deren durch die Erfindung geschaffene Verbesserung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 dargelegt werden.

In beiden Fällen eignet sich die Platte selbst für einen Lesebetrieb mit Durchlicht und für einen Lesebetrieb mit Auflicht. Bei der in Fig. 2a dargestellten Struktur, welche einem Durchlichtlesebetrieb entspricht, haben die Vertiefungen der Platte eine Tiefe h und das einfallende Licht, welches durch mit ausgezogenen Linien gezeigte Pfeile .15 dargestellt ist, dringt in die Vertiefung 12 sowie in die Segmente 13a der Platte ein, welche Reihen von Vertiefungen trennen und welche genau wie die Erhöhungen 13 auf das einfallende Licht rückwirken. Das austretende Licht, welches durch Pfeile 16 dargestellt ist, die mit gestrichelten Linien angegeben sind, ist aufgrund der Beugungswirkung der Hohlräume moduliert, obwohl das der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt worden ist. Die reflektierende Struktur von Fig. 2b erzeugt eine Reflexion des einfallenden Lichts 15' in Form von Strahlen 16'. Nimmt man an, daß das Lesebündel auf der Platte einen Lesefleck bildet, dessen Durchmesser lediglich geringfügig größer ist als die Breite W der Vertiefungen 12, und daß er in allen Fällen so bemessen ist^ daß al-

5 09833/0646

lein eine Windung der Spur in einem bestimmten Zeitpunkt gelesen wird, und nimmt man außerdem an, daß das Bündel richtig eingestellt und genau auf die Spur zentriert ist, so kann ein Photoempfanger, der so angeordnet ist, daß er die Strahlen 16 oder 16¹ auffängt, ein elektrisches Signal erzeugen, welches die gespeicherte Information darstellt. Für diesen Teil des Betriebs hat die Tiefe h der Vertiefungen zwar keine wesentliche Bedeutung, es wird jedoch angenommen, daß sie eine größere Bedeutung für Betriebsbedingungen hat, bei welchen das Lesebündel exzentriert ist und/oder es erforderlich ist, eine Nachführregelung des Bündels vorzunehmen. Wenn die Tiefe der Vertiefungen sich der Hälfte der Wellenlänge des Lesebündels in dem eine durchlässige Platte bildenden Medium nähert, wie es im Stand der Technik praktisch angewendet wird, sind Nachführregelungen äußerst schwierig auszuführen, während eine Tiefe der Vertiefungen von ungefähr einer Viertelwellenlänge, wie es bei der Erfindung vorgesehen ist, das Nachführen des Bündels stark vereinfacht.

Insbesondere und wie in Fig. 3a gezeigt, drückt sich eine Tiefe der Vertiefungen von einer halben Wellenlänge durch eine Beugung des Energiebündels im Zusammenhang mit einem Streuungsbild aus, das in bezug auf die Bezugsebene 20 symmetrisch ist, d.h. in bezug auf eine Hauptnormalebene der Platte, welche die optische Achse schneidet und die Aufzeichnungsspur in der Position des Lesebündels tangiert. In dieser Figur entsprechen die als ausgezogene Linien dargestellten horizontalen Geraden 21 den Wellenfronten des sich nähernden Lesebündels und die Geraden 22 geben die Position des aus der Vertiefung 12 austretenden Lesebündels an/ während die als unterbrochene Linien dargestellten Geraden 23 den Teil des Bündels angeben, der aus der seitlichen Erhöhung 13a in dem Fall austritt, in welchem das Bündel exzen-

509833/0646

triert und/oder sein Zentrum in bezug auf die Vertiefungen 12 nach rechts verschoben gewesen ist. Es ist offensichtlich, daß die Verschiebung der Wellenfronten 23 quer durch das Material der Platte hindurch um eine Strecke h größer ist als die Verschiebung der Wellenfronten 22 quer durch das Material hindurch. Der. Brechungsindex η in dem Material der Platte ist größer als der Brechungsindex (von Eins) in Luft oder im Vakuum und infolgedessen sind die Wellenfronten 23 in bezug auf die Wellenfronten 22 verzögert. Im Fernbereich fahren diese Teilwellenfronten zu Resultierenden, welche durch die strichpunktierten und strichstrichpunktierten Geraden dargestellt sind, und die entsprechenden Strahlen sind als Pfeile 24 bzw. 25 angegeben. Wenn die Tiefe der Vertiefungen in den Wellenfronten 22 und 23 und in dem Nahbereich eine Phasenänderung oder -verzögerung erzeugt, die gleich einem ganzzahligen Vielfachen von π rad ist, so sind die Richtungen und die Amplituden der Strahlen 24 und 25 in bezug auf die Bezugsebene 20 symmetrisch. Infolgedessen kann ein einfaches System, welches aus zwei Photodioden besteht, die symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene in dem Fernfeld angeordnet sind, kein Korrektursignal für die Radialnachführung erzeugen, da die Photodioden eine gleiche Anregung empfangen. Dieser Zustand ist jedesmal dann vorhanden, wenn das Bündel in die Vertiefungen 12 und die seitlichen Erhöhungen 13a eindringt, unabhängig von dem Grad der Nachführübereinstimmung oder -nichtübereinstimmung und er tritt bei den Halbwellenplatten bekannter Art auf. Es ist offensichtlich, daß die Fig. 3a zwar spezifisch einem Übereinstimmungsfehler in einem Sinn oder einer Richtung entspricht, daß man aber dasselbe Resultat für einen Übereinstimmungsfehler in der entgegengesetzten Richtung registriert»

Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wählt man die Tiefe h der Vertiefungen derart, daß zwischen den Wellenfronten 22 und 23 eine Phasenänderung erzeugt wird,

509833/0646

"" 8 —

welche einen angenäherten Wert von (k + 1/2)π rad hat, wobei k gleich O oder gleich einer ganzen Zahl ist. Wenn diese Tiefe vorhanden ist, wie in Fig. 3b gezeigt, sind die Lichtsegmente 24 und 25 in bezug auf die Bezugsebene 20 asymmetrisch. Infolgedessen empfangen zwei Photodetektoren oder Photodioden 30 und 31, die symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene 20 in dem Fernfeld angeordnet sind, eine ungleiche Anregung. Wenn nämlich das Bündel aus der Mitte nach rechts verlagert ist, wie in der Figur angegeben, erzeugt die .Diode 30 das größte Signal und es können Nachführregelungen vorgenommen werden, wie es im folgenden beschrieben wird. Bei praktischen Ausführungsformen von solchen Wiedergabesystemen wird die Photodiode 30 derart angeregt, daß sie ein Fehllerkorrektursignal erzeugt, während die Photodiode 31 überhaupt nicht angeregt wird.

In dem Fall, in welchem eine Mittenverlagerung in der entgegengesetzten Richtung vorhanden ist, entspricht die Asymmetrie der Lichtsegmente 24, 25 dem in Fig. 3c dargestellten Fall, wobei die Photodiode 31 die größte Anregung empfängt. Es ist offensichtlich, daß die Photödioden 30 und 31 während Betriebsintervallen in gleicher Weise angeregt werden, in welchen das Lesebündel in richtiger Nachführübereinstimmung, das heißt in bezug auf die Aufzeichnungsspur der Platte vollkommen zentriert ist.

Vorzugsweise erzeugt die Tiefe der Vertiefungen eine Phasenänderung von n/2 rad, die bei einer durchlässigen Platte aus Polyvinylchlorid oder aus einem anderen Material, das im allgemeinen zum Pressen von Platten verwendet wird und einen Brechungsindex von ungefähr 1,5 aufweist, annähernd gleich der Hälfte der Wellenlänge des Lesebündels im Vakuum ist. Bei einer reflektierenden Platte ist die bevorzugte Tiefe der Vertiefungen annähernd gleich einem Achtel der Wellenlänge des Lesebündels im Vakuum. Bei besonderen Ausführungsformen eines Systems, bei welchem ein

509833/0646

Helium-Neon-Laser verwendet wird/ der eine Lichtwellenlänge von 6000 Angström hat, hat man einen Wert der Tiefe der Vertiefungen von 3000 Angström für eine durchlässige Platte und einen Wert von 700 Angström für eine reflektierende Platte erhalten.

Fig. 4 zeigt ein optisches Bildwiedergabesystem, bei welchem von den oben beschriebenen optischen Platten vorteilhafter Gebrauch gemacht werden kann. Die Platte 10 ist durchlässig und sie ist auf einer Spindel 35 zentriert, so daß sie durch einen Synchronmotor 36 in Drehung versetzt werden kann. Eine Laserlichtquelle 37 richtet ein Lesebündel 38 längs einer optischen Bahn auf einen Spiegel 39, der das Bündel zu einer Linse 40 schickt, die es auf einer Aufzeichnungsspur der Videoplatte 10 konzentriert. Photodetektoren 30 und 31 sind symmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten der Bezugsebene 20 und auf derjenigen Seite der Platte 10 angeordnet, die von der Seite abgewandt ist, auf welcher sich das Lesebündel nähert. Die Summe der aus den Photodioden 30 und 31 kommenden Signale stellt die in der Platte gespeicherte Programminformation dar und sie wird über einen Verstärker 43 einer Ausgangsklemme 42 zugeführt. Dieser Verstärker 43 kann einen ge^ eigneten Transcoder enthalten oder aber man kann das von der Klemme 42 stammende Signal einem Farbfernsehempfänger über einen Transcoder zuführen.

Man kann eine Radialnachführregelung vornehmen, indem eine Bewegung des Spiegels 39 um einen Zapfen 44 hervorgerufen wird. Diese Bewegung erfolgt unter der Steuerung einer Einrichtung 45, die ihrerseits durch ein Radialnachf ühr korrektursignal erregt wird, welches durch Subtraktion der Ausgangssignale der photoelektrischen Zellen 30 und 31 in einem Differenzverstärker 46 erzeugt wird. Der den Spiegel 39 und die Steuereinrichtung 45 betreffende Aufbau ist bekannt. Er enthält ein piezoelektrisches oder bimorphes Element, welches freitragend montiert ist und

509833/0648

an seinem freien Ende einen Spiegel trägt. Diese Bündelreflexionsanordnung, die mit den beiden Photodetektoren 30/ 31 zusammenwirkt, kann in einem sehr einfachen und sehr wirksamen Nachführsystem zum Aufrechterhalten der Nachführübereinstimmung während des Lesens von gemäß der Erfindung aufgebauten Platten vorgesehen sein.

509833/0646

Claims

Patentansprüche :

Videoplatte für ein optisches Bildwiedergabesystem, in welchem die in einer aufgezeichneten Spur gespeicherte Information gelesen wird, indem die Spur von einem Strahlungsenergiebündel durchlaufen wird, wobei die Platte eine aufgezeichnete Spur aufweist,■die aus mit Erhöhungen abwechselnden Vertiefungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Vertiefungen eine Phasenverschiebung von ungefähr (k + -^-)π rad zwischen Teilen des Bündels, die die Vertiefungen erreichen, und Teilen des Bündels, die die den Vertiefungen benachbarten Erhöhungen erreichen, hervorruft, wobei k gleich Null oder gleich einer ganzen Zahl ist.

2, Videoplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Energiebündel durchläßt,

3« Videoplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefenabmessung der Vertiefungen zwischen den Teilen des Bündels eine Phasenverschiebung erzeugt, die im wesentlichen gleich n/2 rad ist.

4. Videoplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Energiebündel reflektiert. ;

5. Videoplatte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefenabmessung der Vertiefungen zwischen den Teilen des Bündels eine Phasenverschiebung erzeugt, die im we*- sentlichen gleich π/2 rad ist.

6. Videoplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefenabmessung der Vertiefungen angenähert gleich einem Achtel der Wellenlänge des Energiebündels im Vakuum ist.

7. Videoplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

50 9 83 3/06 46

daß der Brechungsindex des die Platte bildenden Materials annähernd gleich 1,5 ist und daß die Tiefe der Vertiefungen annähernd gleich der Hälfte der Wellenlänge des Energiebündels im Vakuum ist,

8. Videoplatte für ein optisches Bildwiedergabesystem,

in welchem die in einer aufgezeichneten Spur gespeicherte Information gelesen wird, indem die Spur von einem Strahlungsenergiebündel durchlaufen wird, wobei die Platte eine aufgezeichnete Spur aufweist, die aus mit Erhöhungen abwechselnden Vertiefungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die. Platte für das Bündel durchlässig ist, einen Brechungsindex aufweist, der im wesentlichen gleich 1,5 ist, und aus Vertiefungen besteht, deren Tiefe zumindest gleich ungefähr einer halben Wellenlänge der Strahlungsenergie des Bündels ist.

9. Videoplatte für ein optisches Bildwiedergabesystem,

in welchem die in einer aufgezeichneten Spur gespeicherte Information gelesen wird, indem die Spur von einem Strahlungsenergiebündel durchlaufen wird, wobei die Platte eine aufgezeichnete Spur aufweist, die aus mit Erhöhungen abwechselnden Vertiefungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte gegenüber dem Bündel reflektierend ist und aus Vertiefungen besteht, deren Tiefe im wesentlichen gleich einem Achtel der Wellenlänge der Strahlungsenergie des Bündels ist.

509833/0646

Leerseite-