Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum optischen Ausrichten des Abtastsystems auf einen
Informationskanal einer Videoplatte bei gleichzeitigem Lesen ihrer Information, mit einem drehbaren Plattenteller
für die Videoplatte, einem relativ zum Plattenteller bewegbaren Arm und einem von dem Arrr
getragenen optischen System, mit einem ersten Teilwef zwischen dem System und einer Strahlungsenergiequel
Ie, einem zweiten Teilweg zum Zuführen der Strah lungsenergie zur Videoplatte und Rückführen der voi
der Videoplatte modulierten Strahlungsenergie, um einem dritten Teilweg zum Zuführen der moduliertei
Strahlungsenergie zu einem energieempfindliche Wandler, mit einer Steuereinrichtung für den Energie
strahl in dem zweiten Wegteil zum Richten eines Strahlungsenergiestrahls auf eine genau ausgewählte
Stelle relativ zu der Videoplatte und zum Richten des modulierten Teils des zugeführten Strahlungsenergiestrahls zu dem dritten Wegteil, und mit einer
Verschiebeeinrichtung zum Bewegen des Armes mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in radialer
Richtung relativ zur Videoplatte über dem Informationskanal fokussiert wird. Eine solche Einrichtung ist
durch die DT-OS 23 53 127 bekanntgeworden.
Das Abtasten von auf einer Platte gespeicherten Informationen etwa bei einer Videoplatte, die in einem
Videoplatten-Abspielgerät benutzt wird, ist äußerst kritisch hinsichtlich der Positionierung des Lesestrahls
in bezug auf einen vorgewählten Fleck auf der Spur, die ausgelesen werden soll. Eine Abweichung von der
Spurmitte kann zu Verzerrungen des reflektierten Strahls oder zu einem zu geringen Pegel führen, der
erfaßt werden muß.
Eine Videoplatte trägt die aufgezeichnete information entweder in konzentrischen Kreisspuren oder in
spiralförmigen Spuren, die voneinander in radialer Richtung einen Abstand von 2 μ haben und selbst eine
Breite von 1 μ. Um eine solche Spur bei einer mit 1800 l/min umlaufenden Platte abtasten zu können, ist
es unbedingt erforderlich, daß der Lesestrahl stets exakt über der auszulesenden Spur positioniert ist.
Bisher wurden verschiedenste Versuche unternommen, dieses Problem zu lösen. Es wurden rückkoppelungsfreie Verfahren eingesetzt, bei denen das Positio-
nieren des Lesekopfes mechanisch erfolgte und die Position dann nachjustiert wurde. Es wurden auch
bereits Systeme mit geschlossener Rückkoppelungsschleife eingesetzt, bei welchen besondere Positionierspuren zusammen mit den Informationsspuren aufge-
zeichnet wurden. Außerdem wurden speziell mit Spuren versehene Speicherplatten verwendet, bei denen der
Lesekopf durch seine räumliche Beziehung zur Spur positioniert wurde.
In der US-PS 31 26 535 ist ein System zur Abtastung von Magnetplatten beschrieben, bei welchem eine
geringfügige Queroszillationsbewegung dem magnetischen Übertrager erteilt wird, nachdem er grob auf die
Informationsspur ausgerichtet ist. Die Oszillationsbewegung des Übertragers führt dann zu einer Amplituden-
modulation des auszulesenden, magnetisch gespeicherten Singais.
Die Phase des Ausgangssignals relativ zur Phase der Oszillationsbewegung hängt von der relativen Positionierung des Übertragers gegenüber der aufgezeichne-
ten Informationsspur ab. Dadurch wird die erforderliche Anzeige geschaffen, ob der Übertrager auf seinen
optimalen Abtastpunkt positioniert ist. Der Magnetkopf kann deshalb die genannte Phasenbeziehung erfassen,
woraus dann eine Positionsänderung derart getroffen wird, daß er mittig über die Spur gestell: wird.
Es ist bekannt, daß die Breite der auf Magnetspeicherplatten verwendeten kreisförmigen Informationsspuren
um ganze Größenordnungen die ein Mikron breite Spur von Videoplatten übersteigt Maße und Trägheitsmoment des Magnetkopfsystems schließen außerdem eine
ca. 1 kHz-Oszillationsschwingung von vornherein aus, die beim Abtasten der Spuren einer Videoplatte
anzustreben ist.
Außerdem erzeugt ganz im Gegensatz zu Magnetauf-Zeichnungssystemen das Videoplattensystem ein Signal,
dessen Mittelwert ein Minimum annimmt, wenn der Auslesestrahl genau die Mitte der Informationsrille
abtastet. Hierdurch ist es erforderlich, ein System zu verwenden, das sich grundsätzlich von dem der US-PS
31 26 535 unterscheidet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen,
mit welcher der Abtaststrahl einfacher und genauer geführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Oszilliereinrichtung, die den Energiestrahl quer zur
Informationsspur oszillieren läßt, eine Vorrichtung, die abhängig von einem Vorspannungssignal den Energiestrahl so ablenkt, daß er das gesamte Schwingungsmuster quer zum Informationskanal ausführt, einen
Detektor für die Strahlungsenergie von der Platte, welche durch die schwingende Abtastung moduliert ist
und eine an den Detektor angekoppelte Schaltung, die vom Ausgangssignal des Detektors ein der Steuereinrichtung zuzuführendes Vorspannungssignal erzeugt,
um die Mitte der Oszillierbewegung auf die Mitte des Informationskänals zu richten. Weiterbildungen bzw.
zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Mit der Erfindung wird ein System zur Verwendung in einem Videoplatten-Abspielgerät geschaffen, mit
dem die Abweichungen des Abtaststrahls von der abzutastenden Spur der Platte festgestellt werden, um
auf diese Weise Fehlersignale nach Richtung und Größe zu erzeugen, die dann eine Kompensation der
Abweichungen ermöglichen.
Das System tastet im wesentlichen eine Zeile von Oberflächenunebenheiten ab, die z. B. kleine Eindrükkungen oder Löcher sein können, welche die Spur auf
der Platte darstellen, und stellt Veränderungen in der Intensität des reflektierten Strahls fest, wenn „.r
Abtaststrahl sich von der Mittellinie der abzutastenden Spur entfernt. Ein schräggestellter Spiegel im optischen
Pfad richtet den Strahl von der Lichtquelle auf die Platte und läßt den reflektierten Strahl dann auf einen
Detektor fallen. Auf diese Weise können Schwankungen der Strahlintensität dazu verwendet werden, die Lage
des Abtaststrahls relativ zur Mitte der Spur zu bestimmen.
Zur Messung der Intensitätsschwankungen des reflektierten Lichtes kann eine in den optischen Pfad
des reflektierten Lichtstrahls eingesetzte Fotozelle Verwendung finden. Außerdem kann sich im Lichtpfad
ein schwenkbar angebrachter Spiegel befinden, der die Lage des Lichtflecks auf der Platte steuert. Ein
Oszillator versetzt den schwenkbaren Spiegel in Schwingungen, so daß der Lichtfleck mit seitlichen
Bewegungen von etwa 0,3 μ über die Informationsspur läuft. Der Signalausgang der Fotozelle enthält dann eine
Fehlergrößeninformation zusätzliche zur Fehlerrichtungsinformation, die durch die Phasenbeziehung
zwischen reflektiertem Lichtstrahl und Antriebssignal des Schwingspiegels bestimmt wird.
Das System ist derart aufgebaut, daß bei exakt zentriertem Strahl das mittlere Intensitätssignal ein
Minimum ist. Wenn die festgestellte Abweichung zur rechten Seite hin gerichtet ist, steigt die Signalintensität
an, und wenn das Signal dann mit dem ausgesendeten Signal multipliziert wird, erhält man ein Produkt, das
beispielsweise einen positiven Wert hat, währ-iiü jei
einer Abweichung nach links das obengenannte Produkt das entgegengesetzte Vorzeichen hat, im genannten
Fall also negativ ist. Die Richtung, in der eine Korrektur angebracht werden muß, wird also durch die Polarität
des multiplizierten Signals bestimmt, während der
Betrag der anzubringenden Korrektur durch die Größe des Mittelwertes des Fehlersignals bestimmt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfinung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines synchron
arbeitenden Spurabtastsystems für ein Videoplatten-Abspielgerät gemäß der Erfindung,
F i g. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht von
Spuren auf einer Videoplatte, auf der Informationslöeher erkennbar sind, die mit dem Lichtstrahl abgetastet
werden,
Fig.3 ein Diagramm, das die Intensität des
reflektierten Lichtstrahls in Abhängigkeit von der Lage des Strahls gegenüber der Spurmitte zeigt,
Fig.4 mögliche Lageverschiebungen des Strahls gegenüber der Spur,
F i g. 5 eine Darstellung der Frequenz des resultierenden Produkts bei gegenüber der Spur mittig laufendem
Abtaststrahl,
Fig.6 eine vergleichbare Darstellung, bei welcher
der Abtaststrahl gegenüber der Spurmitte nach einer Seite versetzt ist,
F i g. 7 eine Darstellung wie F i g. 6, jedoch mit nach der anderen Seite versetztem Abtaststrahl.
In der F i g. 1 ist ein Videoplatten-Abspielgerät · schematisch dargestellt, bei welchem sich die Videoplatte
10 auf einer (nicht eigens dargestellten) motorgetriebenen Drehscheibe befindet. In der Oberfläche der
Platte 10 sind in wesentlichen kreisförmige oder spiralförmige Informationsspuren angeordnet, welche
Bild- und Toninformation enthalten und als Reihe von Oberflächen-Ungleichmäßigkeiten aufgebaut sind.
Die aufgezeichnete Information wird in der Weise ausgelesen, daß ein Lichtstrahl 12 auf einem optischen
Pfad von einer Lichtquelle 14, beispielsweise von einem Laser, durch einen Strahlteiler 16 hindurch auf einen
beweglich angeordneten, den Strahl ablenkenden Spiegel eines Abtastumsetzers 20 gerichtet wird. Vom
Spiegel 18 wird der Strahl 12 auf eine Objektivlinse 22 und von dort auf die Informationsrille oder -Spur
gerichtet, die aus einer Reihe von Löchern oder Kuhlen 24 besteht, von denen ein Loch in der F i g. 1 in der
Oberfläche der Videoplatte 10 angedeutet ist.
Die umlaufende Spur wird als Folge eines dem Umsetzer zugeführten Oszillatorsignals mit dem in
radialer Richtung schwingenden Lichtstrahl 26 abgetastet. Von der Oberfläche der Platte 10 am Auftreffpunkt
des Strahls 26 reflektierendes Licht wird durch die Objektivlinse 22 gesammelt und auf diese Weise dem
Strahlteiler 16 über den Strahlablenkungsspiegel 18 wieder abgeleitet. Geeignete Polarisierungselemente
(nicht gezeigt) verhindern, daß der reflektierte Lichtstrahl den Strahlteiler 16 durchdringen kann.
Der Strahlteiler 16 richtet den reflektierten Lichtstrahl 28 auf eine Fotozelle 30. Die Fotozelle 30 gibt
dann ein Signal an eine dieses Signal verarbeitende Schaltung weiter, was nachfolgend noch erläutert wird.
Die Oberfläche der Videoplatte 10 ist so gestaltet, daß eine Modulation Im reflektierten Lichtstrahl auftritt, die
erkannt und in auswertbare Information im weiterverarbeitenden Kreis umgewandelt wird, nachdem der
Detektor 30 sie aufgenommen hat
Es Ist deshalb wichtig, daß der auftreffende Lichtfleck
26 in bezug auf die Oberflache der Platte 10 exakt positioniert Ist, um sicherzustellen, daß die Serie der die
Information tragenden Unstetlgkeitsstellen auf der
Platte vollständig und richtig durch den auftreffenden Lichtstrahl 26 ausgeleuchtet werden, und um weiterhin
sicherzustellen, daß der reflektierte Lichtstrahl korrekt der Fotozelle 30 zugeleitet wird. Die Fotozelle arbeitet
also als Positionsdetektor-Einheit, die feststellt, wann und um wieviel der Spiegel 18 verstellt werden muß,
damit der Lichtstrahl exakt auf die Mitte der Informationsspur gerichtet ist.
Der Ausgangswert der Fotozelle 30 wird der verarbeitenden Schaltung zugeleitet, die schließlich ein
Fehlerkorrektursignal erzeugt, das dem Umsetzer 20 eingegeben wird, wodurch der Spiegel 18 so verstellt
wird, daß das gesamte optische System entsprechend Richtung und Größe der Fehlerinformation, die der
reflektierte Strahl 28 in sich birgt und die von der Fotozelle 30 festgestellt wurde, korrigiert wird.
Der Spiegel 18, der Umsetzer 20, die Objektivlinse 22 und der Strahlteiler 16 sowie die Fotozelle 30 und der
Auswertkreis können in einem einzigen Gehäuse untergebracht sein, so daß eine Abtasteinheit vorliegt.
Die Einheit kann gegenüber der Plattenmitte bewegt werden, so daß es möglich ist, der Informationsspur zu
folgen, wenn sie spiralförmig ist, oder von Spur zu Spur sprunghaft voranzuschreiten, wenn die Information auf
konzentrischen Kreisspuren angebracht ist. Auf diese Weise wird das Licht der Lichtquelle 14 stets auf einen
vorbestimmten Brennpunkt auf der Oberfläche der Platte 10 gerichtet, so daß die mit sehr hoher räumlicher
Dichte aufgezeichnete Information genau ausgelesen werden kann.
Der Strahl kann polarisiert sein, ό daß der Strahlteiler 16 nahezu die Gesamtheit des reflektierten
Strahls in einer zweiten Richtung lenkt, die mit der Lichtquelle 14 nicht in einer Linie liegt. Der reflektierte
Strahl 28 passiert die Zelle 30, und deren Ausgangswert wird auf einen Verstärker 32 gegeben. Der Ausgang des
Verstärkers kommt auf eine Multipliziereinrichtung 34.
Die Spur besteht, wie bereits früher erläutert, aus einer Anzahl von Unstetigkeitsstellen in der Oberfläche,
wie etwa Einsenkungen oder Löchern 24. Diese Unstetigkeitsstellen modulieren die Intensität des
Lichtes oder des Strahls 26, wenn die Oberfläche der Platte 10 sich unter dem Strahl hindurch in Richtung der
Linearspur bewegt. Die durchschnittliche Intensität des reflektierten Lichtes ist in der Mitte der Spur der Löcher
ein Minimum und steigt bis auf einen Maximalwert an beiden Seiten der Spur an, wenn die praktisch ebene
Fläche zwischen zwei nebeneinanderliegenden Spuren erreicht wird.
Ein Oszillator 36 führt dem Wandler 20 ein Sinussignal zu, wodurch der Spiegel II) in Schwingungen
versetzt wird, und diese Schwingung wird auf den abtastenden Strahl übertragen, so daß dieser quer zur
Richtung der Bewegung der Oberfläche schwingt. Mit anderen Worten, der Lichtstrahl zittert von einer Seite
der Spur zur anderen. Je mehr Seltenband im empfangenen Signal enthalten 1st, desto größer ist der
Signalmittelwert. Minimale Intensität wird erhalten, wenn der Strahl exakt zentriert 1st.
Ein Fehlersignal, das In der Luge sein soll, die
Abweichung des Strahles von der Spurmitte anzuzeigen, muß sowohl eine Information über die Größe als auch
die Richtung des Fehlers enthalten, während die durchschnittliche Intensität des reflektierten Strahles
lediglich eine Information aber die Größe enthält.
Um eine Bestimmung über die Fehlerrichtung zu
erhalten, wenn der Strahl von der Spurmitte abweicht, wird ein Oszilliersignal 30 vom Oszillator 36 auf den
Wandler 20 gegeben, und zwar Über eine Summier-Ver-
bindungssteile 38, und der Strahl wird um etwa ein Drittel der Spurbreite hin- und herbewegt. Der
reflektierte Lichtstrahl hat nun zusätzlich zur Fehlergrößeninformation, die durch die mittlere Intensität des
reflektierten Signals angezeigt wird, eine Fehlerrichtungsinformation,
die durch die Phasenbeziehung zwischen reflektiertem Lichtsignal und Schwingungsantriebssignal
bestimmt ist.
Ein geeignetes Fehlersignal wird durch Multiplizieren des aufgefangenen oder reflektierten Lichtsignalausgangs
aus der Fotozelle 30 mit dem Antriebssignal 40 des Oszillators 36 in der Multipliziereinrichtung 34
erhalten. Ein Phasenfilter 42 ergibt noch eine Korrektur und Kontrolle der Phase des Ausgangswertes des
Oszillators 36. Wenn in der Mitte der Spur das Signalprodukt im Mittel dem Wert Null zustrebt, wie
dies in Fig.5 dargestellt ist, dann ist der Mittelwert dieses Signals bei Abweichung nach der einen Seite hin
positiv, wie in F i g. 6 gezeigt, während bei Abweichung nach der anderen Seite hin sein Mittelwert als negativ
bezeichnet wird, wie dies F i g. 7 zeigt.
Das resultierende Produkt aus dem Antriebssignal und dem aufgefangenen, rückkehrenden Signal 28 ergibt
ein Korrektursignal 34, wie es in den F i g. 5, 6 und 7 dargestellt ist, das dann auf den Wandler 20 über einen as
Hilfsverstärker 46 und einen Summierverstärker 48 gegeben wird.
Das aus dem Durchschnitts-Intensitätspegel gebildete
Fchlersignal wird dazu benutzt, ein Korrektursignal zu erzeugen, sobald festgestellt wird, daß der Lichtstrahl
von der Mittellinie der Spur abweicht. Das Korrektursignal wird kombiniert mit dem Oszillatorausgang, dem
Wandler 20 zugeleitet, der den Spiegel 18 trägt, welcher den Lichtstrahl 12 entsprechend dem Korrektursignal
dann ablenkt.
Als nächstes soll die Fig.2 betrachtet werden, die
einen kleinen Ausschnitt der Oberfläche einer Platte 10 darstellt, welche Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweist,
die hier als Löcher 24 gezeigt sind und die in einer konzentrischen Spur bei einem Ausl'ührungsbeispiel und
in einer spiralförmigen Spur bei einem anderen Ausführungsbeispiel angeordnet sind. Es sind Löcher 24
dargestellt, jedoch können statt dessen auch kleine Erhöhungen vorhanden sein, die ebenfalls bereits auf
Videoplatten verwendet wurden. Gewöhnlich ist jedes Loch oder jede Erhöhung etwa I Mikron im Durchmesser
und etwa 1 Mikron tief. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Löchern ist im allgemeinen gleich
der Länge des nachfolgenden Loches. Die Löcher können in der Länge von weniger als 1 Mikron bis etwa
1,5 Mikron schwanken.
F i g. 3 ist eine graphische Darstellung, die die relative Intensität des zurückgeworfenen Lichtstrahls 28 als
Funktion einer radialen oder seitlichen Verschiebung aus der Mittellinie d einer Informationsspur darstellt.
Wie die F i g. 3 zeigt, ist die durchschnittliche Intensität ein Minimum, wenn genau die Spurmitte abgetastet
wird. Sie steigt schnell auf ein Maximum, je mehr von der umgebenden, stark reflektierenden Oberfläche in
den Bereich des abtastenden Strahls gelangt.
Fig.4 zeigt drei mögliche Stellungen des Abtaststrahls
26, der die Löcher 24, welche eine Informationsspur bilden, abtastet. Die Mittellinie des Strahls ist mit
einer strichpunktiert ausgezeichneten Linie 26 bezeichnet, während die seitlichen Begrenzungsünicn der
Strahlbahn bei der Zitterbewegung unter dem Einfluß des Signals vom Oszillator 36 mit den gestrichelten
Linien 5O + , 50- angedeutet sind. In der Fig.4a
überstreicht der Strahl 26 genau die Mitte der Informationsspur. In F i g. 4b ist der Strahl 26 gegenüber
der Informationsspur nach der einen und in der F i g. 4c nach der entgegengesetzten Seite versetzt.
Wenn man nun die F i g. 5, 6 und 7 betrachtet, so zeigen sie das vereinfachte Ausgangssignal des Verstärkers
34 entsprechend den A'otastbedingungen nach F i g. 4a, 4b und 4c. F i g. 5 zeigt das Ausgangssignal, das
als Mittelwert Null ist, da die »positiven« Überschwingungen die »negativen« ausgleichen. Die dargestellten
Wellenformen sollen annähernd die tatsächlichen Signale sein, sind jedoch vereinfacht worden, um die
Erklärung zu erleichtern.
In Fig.6 ist das Ausgangssignal gezeigt, welches
entsteht, wenn der Lichtfleck mit seiner Mitte links von der Mittellinie der Informationsspur läuft. Das Phasenfilter
42 ist so eingestellt, daß das resultierende Signal dann positiv auftritt, wie dies die Figur erkennen läßt.
Bei der in der F i g. 4c dargestellten Situation, bei der der Abtaststrahl rechts vom Zentrum der Informationsspur
liegt, ist das resultierende Ausgangssignal dann entsprechend negativ, wie es die F i g. 7 andeutet.
Der Hilfsverstärker 4δ und der Summierverstärker 48 schaffen dann für den Umsetzer ein Ausgangssignal, das
eine Verstellung und damit Verschiebung des Mittelpunkts des abtastenden Strahls 26 bewirkt, indem dem
Oszillicrsignal ein Vorspannungssignal hinzugefügt wird. Außerdem kenn das Fehlersignal vom Hilfsverstärker
46 auch den Abtastkreisen zugeleitet werden, wie dies in einer der vorstehend genannten Druckschriften
vorgeschlagen wird. Ein derartiges Fehlersignal kann dazu verwendet werden, eine Stellschraube oder
einen sonstigen groben Folgemechanismus zu beeinflussen, damit der Lesekopf stets in günstiger Nähe der
Informationsspur bei verschiedenen radialen Stellungen gehalten wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen