DE2504571C2

DE2504571C2 - Videoplatte für ein optisches Bildwiedergabesystem

Info

Publication number: DE2504571C2
Application number: DE2504571A
Authority: DE
Inventors: Adrianus Prospect Heights Ill. Korpel
Original assignee: Thomson-Brandt SA
Current assignee: Thomson-Brandt SA
Priority date: 1974-02-04
Filing date: 1975-02-04
Publication date: 1982-12-02
Also published as: FR2260164A1; FR2260164B1; GB1501454A; DE2504571A1; US3931459A; IT1031406B

Description

— ] 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 Zd.\I ist.

2. Videoplatte nach Ansprach 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 .t/2 rad ist.

4. Videoplatte nach Anspruch 1. dadurch gekenn zeichnet, daß sie das Energiebündel reflektiert.

5. Videoplatte nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, d.' "> die Tiefenabmessung der Vertiefungen /wischen den Teilen des Bündels eine Phasenverschiebung erzeugt, die im wesentlichen gleich -t/2 rad ist.

6. Videoplatte nach Ansprucn 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 gekenn- . zeichnet, daß der Brechungsindex des die Platte bildenden Materials annähernd gleich 1,5 ist und daß die Tiefe der Vertiefungen annähernd gleich c'er Hälfte der Wellenlänge des Energiebündels im Vakuum ist.

Die Erfindung betrifft eine Videoplatte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Videoplatten sind aus der DE-OS 22 08 379 und aus »Philips techn. Rdsch. 33,1973/74, Seiten 198-201 bekannt.

Optische Bildwiedergabesysteme als Zusatzeinrichtungen für Heimfarbfernsehempfänger erweitern deren Anwendungsbereiche durch die Möglichkeit einer Wiedergabe von aufgezeichneten Programmen. Das Programm wird auf einer Videoplatte, die den bekannten Schallplatten völlig ähnlich ist, gespeichert, wobei diese Platte mit Hilfe eines Energiebündels. gewöhnlich einem Laser-Bündel, gelesen wird, so daß ein elektrisches Signal erzeugt wird, welches die gespeicherte Information darstellt. Dieses Signal kann verarbeitet oder iimcodiert werden, damit es an die Antennenklemmcn des Empfängers angelegt werden kann. In herkömmlicher Weise enthält die gespeicherte Programminfonnation Hclligkeits-,Τοη- undSynchronkomnoncnten, die in bestimmten Segmenten des

Frequenzspektrums untergebracht sind, um die Aufzeichnung auf der Platte zu erleichiern, 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 iat 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 Rhythmus der Programminformation winkelmodulierten Träger besteht. Das Signal steuert die Bildung der Aufzeichnungsspur, damit die Inlormation in der Platte gespeichert wird.

Die gespeicherte Information wird durch Abtastung der Aufzeichnunjrsspur mit Hilfe eines konzentrierten Lesebündels und durch Verwendung eines Photodetektors leicht gelesen, der auf dieses Bündel anspricht, nachdem es auf die Spur 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 L ichtes quer durch die Platte hindurch oder des durch die Platte gestreuten Lichtes auffängt. Wenn die Platte reflektierend ist, ordnet man den Photode.ektor auf derselben Seite der Platte wie die das Lesebündcl 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 Photodetcktor 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. Zum Auslesen von bekannten Videoplatten der eingangs genannten Art. bei denen die Tiefe der Vertiefungen so gewählt ist. daß beim Auslesen mit Durchlicht ein Gangunterschied von einer Wellenlänge und beim Auslesen mit Reflexion von einer halben Wellenlänge des Lichtes erzeugt wird, sind daher aufwendige Spurnachführungsregelungen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Videoplatte, die bei einem auf sie abgestimmten Lesesystem mit einfachen Mitteln eine exakte Spurnachführungsregelung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bündel richtig eingestellt und genau aui die Spur zentriert isi, so kann cm Photoempianger, de: so angeordnet ist, daß er die Strahlen 16 oder 16' auffängt, ein elektrisches Signal erzeugen, welches die gespeicherte information darstellt. Für diesen Teil des Betriebs hat die Tiefe Λ der Vertiefungen zwar keine wesentliche Bedeutung, es wird jedoch angenommen, dall 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 durcnidss:^ Platte bildenden Medium nähert, wie es im Sti.nd 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 .Streiiungsbild aus, das in bezug auf die Bezugsebene 20 symmetrisch ist, d. h. ii. bezug auf eine Hauptnormalebene der Platte, welche die optische Achse schneidet und die Aufzeichnungsspur in der Position des Lesebündeis tangiert. In dieser Figur entsprechen die als ausgezogene Linien dargestellten horizontalen Geraden 21 den Weilenfronten des sich nähernden Lesebündels und die Geraden 22 gegen 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 exzentriert 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 /; in dem Material c¹ τ 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 führen diese Teilwellenfronten zu Resultierenden, welche durch die strichpunktierten und strichstrichpunktierten Geraden dargestellt sind, und die intsprechenden 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 τι 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 20 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 13,7 eindringt, unabhängig von dem Grad der Nachführübcrcinstimmung oder -nichtübcrcinstimmung und er tritt bei den I laibwellcnplatten bekannter ' Art auf. Es ist offensichtlicii, daß die Cig. 3a /war spezifisch einem I Ibereinstinimungsfclilcr in einem Sinn oder einer Richtung entspricht, daß man aber dasselbe Vorteilhafte Weiterbildungen Uet h.'UrKinr,;; >ind in den Untemiiipriichcn u.!gegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus de folgenden iic.v^rc'burtp von ^; Au-Jührungsbdspieien der Erfindung, auf die diese ni, ht betränkt ist. In den Zeichnungen zeigt

Fig. I in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht

c-iiici gemäß der Erfindung aufgebauten Videoplatte, 0;·:- F i g. 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 Erlindung 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 Plane 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 Lcsezwecken ' 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 Lesebündel 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 Strahlungsenergiebündcl. 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 Bezugnah-• me auf die F i g. 2 und 3 dargelegt werden.

In beiden Fällen eignet sich die Platte selbst für einen Lesebetrieb mit Durchlicht und für einen !,esebetrieb mit Auflicht. Bei der in F i g. 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 i3 auf das einfallende Licht rück'./irken. Das austretende Licht, welches durch Pfeile 16 dargestellt ist, die mit gestrichelten Linien angegeber sind, ist aufgrund der Beugungswirkung der Hohlräume moduliert, obwohl das der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt worden ist. Die reflektierende Struktur von F i g. ?^h erzeugt eine Reflexion des einfallenden Lichts 15' in Form von Strahlen 16'. Nimmt man an, daß das Lcsebündcl auf der Platte sinen Leseflcck bildet, dessen Durchmesser lediglich gc;"ingfügig größer ist als die Breite Hder Vertiefungen 12. und daß er in allen fällen so bemessen ist. daß allein eine Windung

Spur in einem bestimmten Zeilpuni-

wird, und nimmt man außcnk-m an. daß d

Resultat für einen I lbercinsii;iimiri:'sifhler in der ' ntgcgengesetzten Richtung regislneii

Itei der praktischen Ausfii'rting der Trl'induni: wählt man die Tiefe h der Vertiefungen derart, daß zwischen den Wellenfronten 22 und 2i eine Phasciiänderuiig ■ erzeug! wird, welche einen angenäherten Wert von (k■ + '/.').T rad hat. wobei k gleich t) oder gleich einer ganzen /aiii ist. Wenn diese Tiefe vorhanden ist. wie in l-'ig. ih gezeigt, sind die l.ichiseümente 24 und 25 in bezug auf die Bezugsehene 20 asvnimclrisch. Infolge " lessen empfangen zwei Photndetektoren oiler Photo dioden 30 und 31. die symmetrisch Ulf gegenüberliegenden Seiten der Hbenc 20 in dem l'ernfeld angeordnet sind, eine ungleiche Anregung. Wenn nämlich das Bündel aus der Mitte nach rechts verlagert ist. w ie m der ι "■ I ii-'iir angegeben, erzeugt die Diode JO das größte Signal und es können Nachlührregeluiigeii vorgenom inen werden, wie es im folgenden beschrieben wird. Bei praktischen Ausführungsformen von solchen Wiedergabes'.siemer wird die Photodiode 30 derart angereizt. '" ,'.,·■:' sie ein I ehlerkorrektursiuiuil erzeugt, während die •'hoiodiode 31 überhaupt nicht angeregt wird.

In dem lall, in welchem eine Mitlenverlagerung in dei entgegengesetzten Richtung vorhanden ist. entsprich¹ die Asymmetrie der l.ichtseymen'e 24. 25 dem in l'ig. ic dargestellten ("all. wobei die Photodiode 31 die größte Anregung empfängt. Ks ist offensichtlich, daß die Photodiode!) JO und 31 während Betnehsiuicrvallen it; gleicher Weise angeregt werden, in weichen da-I esebundel in nchtigcr Nachführühereinsiimmung. .'.:■■ ^;" heißt in bezug auf die Aufzeichniingsspur der Platk vollkommen zentriert ist

Vor/ugs'A eise erzeugt die Tiefe der Vertiefungen eiiu Phasenänderiing von .τ 2 rad. die bei einer durchlässi gen Platte aus Polyvinylchlorid oder aus einem a.nleren r> Material, das im allgemeinen zum Pressen von Platten verwendet wird und einen Brechungsindex vor ungefähr 1.5 aufweist, annähernd gleich der Hälfte de: Wellenlänge des Lesebündels im Vakuum ist. Bei eine reflektierenden Platte ist die bevorzugte "Tiefe dv ·■' Vertiefungen annähernd gleich einem Achtel dei Wellenlänge ties l.esebündeK im Vakuum. Bei besonderen Ausführungslormen eines Systems, bei welchem ein Helium-Neon-Laser verwendet wird, der eine I.ichtwel lenlänge von W)(Mi Angstrom hat. hat man einen Wi-n der Ί icle der V ei "Hellingen von iOOO Anustrom iur eine ilurchlassige Platte und einen Wert von Too Ani.'sirnm fur eine reflektierende Platte erhal'en.

I ι g. 4 zeit'! ein optisches BiIiKv icderi/iibesvsiem. bei welchem von den oben beschriebenen ι ·πι isi hen I Ί,ιΐ ι en vorieillialle¹ (iebrauch gem.ichl werden kann Die Platte It) ist durchlässig und sie ist auf einer Spindel 35 zentriert, so dal! sie durch einen Synchronmotor ifi in Drehung versetzt werden kann. I ine l.aserlichlriuclle U richtet ein l.esebiindel W längs einer optischen Balm aiii einen Spiegel 54. der das Bündel zu einer linse 4(1 schickt, die c> auf einer Aiilzeichniiri'sspur der Videoplatte IO konzentriert. Photodetektoren 30 uiul il sind symmetrisch auf gegenüberliegenden Seilen der Uczugsehene 20 und auf derjenigen Seit·- der rune IO angeordnet, die ν on der Seile abgew andt ist. au! w elcher sich das l.esebimdcl nähert. Die Summe der aiiv den Photodioden JO und 31 kommenden Signale stellt die in der Plane gespeicherte f'rmrramniinlormaitnn dar und sie wird über einen Verstärker 4! einer ,Ausgaiij-sklerv me 42 zugeführt. Dieser Verstärker 4 3 kann einen geeigneten Transcoder enthalten oder aber man kann das von der Klemme 42 stammende Signal einem I arbfernseheniplänger über einen f ranscoder zuliihren Man kann cmc Radialnachfülirregelung vornehmen, indem eine Bewegung lies Spiegels 14 um einen Zapfen 44 hervorgerufen wird. Diese Beweuiini' -riolgt unter der Sie leruili.' einer linnehiimg 45. die ihrerseits durch ein Ratlialnachtiihrkorrektii' sigiu.l erregt wird, welches .lurch Subtraktion der Ausgangssignale der photoelekttischeii /eilen SO iinil H in einem Differenzverstärker 46 erzeiiiji wird De; de". Spiegel !4 und die Steuereinrichtung 45 beirc'lende Aufbau ist bekannt. Cv enthält ein piezoelektrisches oder bimorphes ("lernen! welches freitragend monttert ist und an seinem freien f-'nde einen Spiegel trägt. T>.^ .c Huni!elrt'fle»ion-sanordr-iing. die mit den beiden Photodetektoren 30. 31 / isaniui'.'nvv iikt. kann in einem sehr einfachen und -ehr wirksamen Nachführsystein zum Aufrechterhalten der Nachfiihrübereitistinimung während des Lesens von gemäß der Erfindung aufgebauten Planen vorgesehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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