DE3243685A1

DE3243685A1 - Informationsaufnahme- und wiedergabegeraet fuer eine optische platte

Info

Publication number: DE3243685A1
Application number: DE19823243685
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Toyokawa Horikoshi; Wasao Higashiyamato Takasugi; Toshiaki Kokubunji Tsuyoshi; Seiji Hachioji Yonezawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-11-25
Filing date: 1982-11-25
Publication date: 1983-06-16
Also published as: NL8204555A; FR2517103A1; FR2569038A1; FR2569038B1; US4564929A; DE3243685C2

Description

- r-

Hitachi, Ltd. '**' 25. November 1982

5-1, Marunouchi 1-chome A 4270 Fr/a

Chiyoda-ku, Tokio
Japan

Beschreibung

Informationsaufnahme- und Wiedergabegerät für eine

optische Platte

Die Erfindung bezieht sich auf ein Informationsaufnahme- und Wiedergabegerät für eine optische Platte.

Geräte der vorstehend genannten Art sind bekannt. So ist ^ein Gerät bekannt, welches eine Platte verwendet, auf der eine Λ/8 tiefe Spur aufgebracht ist. Ein Spurfolgesignal wird unter Ausnutzung der Tatsache erzeugt, daß im gebeugten Lichtstrahl Asymmetrie durch die Flanke der Spurrille erzeugt wird, wenn der Lichtpunkt aus dem Zentrum der Spur herauswandert. Die Information wird auf der Gleichlichtspurrille mittels Laserlicht aufgebracht, welches durch ein Informationssignal moduliert wird, während die Spur mittels oben bezeichnetem Spurfolgesignal ausgefahren wird. Bei diesem Gerät werden zwei Fotodetektoren parallel zu der Spur angeordnet, um den gebeugten Lichtstrahl aufzunehmen, wobei ein Spurfolgesignal aus der Differenz der beiden Ausgangssignale der Fotodetektoren abgeleitet wird. Ein solches Gerät ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 60702/74 beschrieben.

Wird bei einem solchen Gerät der Lichtpunkt mittels Galvanometerspiegel für die Spurfolgeregelung bewegt, so ist eine Spurversetzung im Spurfolgesignal die Folge. Zudem

ij V; ,

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— 2— —

ϊ wird ein Asymmetriefehler erzeugt, wenn die Platte verkantet ist. Infolge des Asymmetriefehlers, insbesondere dann, wenn zwei Fotodetektoren parallel zur Spur verwendet werden, wird die Spurversetzung vergrößert. Demzufolge kann eine

normale Spurfolge nicht ausgeführt werden. Das Spurfolgesignal wird bestimmt durch die Funktion der Gleichlichtrille in der Platte, d.h. deren Tiefe und Weite, der Wellenlänge, der Verteilung des Lichtstrahls und der numerischen Apertur der Linse.
10

In Fig.10 ist ein Spurfolgesignal dargestellt, welches erzeugt wird, wenn ein Lichtpunkt aus dem Zentrum der Gleichlichtrille bei einem Gerät nach dem Stand der Technik auswandert .
15

Zur weiteren Verdeutlichung der oben genannten Fehler seien die folgenden üblichen Parameter von Platte und optischem
System angenommen mit Wellenlänge A- = 0,82 um, Rillentiefe = Λ /8, Rillenweite = 0,45 1m, Spurneigung = 1,6 μπι, numerisehe Apertur der Linse = 0,5, Verteilungskoeffizient jf² =4 und Q =0,5°. Untersuchungen zeigen, daß eine Versetzung von mehr als 0,08 μπι zum Verlust einer sicheren Spurfolgeregelung führt.

Daneben hat das Gerät nach dem Stand der Technik noch eine Reihe weiterer Probleme. Wird auf eine Platte die Information mit hoher Dichte in der Gleichlichtrille aufgezeichnet und wiedergegeben, so wird die Spurversetzung aufgrund einer verringerten Spursensitivität vergrößert. Hinzu kommt,

daß bei einem konventionellen Gleichlichtsystem mit einer

Rillentiefe von /{_ /8 nur wenige brauchbare Aufzeichnungsmaterialien zur Verfügung stehen und damit der Anwendungsbereich sehr eng wird. Aus- Vorstehendem folgt, daß das

Spurfolgesignal aufgrund von Unregelmäßigkeiten in der Re-35

flektivität und Unebenheiten bzw. Unregelmäßigkeiten des

Refraktionsindexes der Platte unstabil wird.

BAD

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der vorstehend bezeichneten Art anzugeben, mit dem nicht- nur die aufgeführten Nachteile beseitigbar sind, mit dem vor allem stabile Spurregelung unabhängig von dem benutzten Aufzeichnungsmaterial der Platte ausgeführt werden kann und bei dem stabile Informationsaufzeichnung und Wiedergabe realisierbar ist.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Weitere Ausgestalsprüchen.

Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteran-

Vorteilhafterweise wird aufgrund der technischen Lehre der Erfindung Synchronisation für das Spurfolgen erzielt. Dies

wird dadurch erreicht, daß Synchronisationsmarken auf der Platte aufgezeichnet werden und das Spurfolgesignal von diesen Synchronisationsmarken abgeleitet wird. Weiter von großem Vorteil und für die kostengünstige, äußerst präzise Aufnahme und Wiedergabe von Signalen wirkt sich aus, daß

das Informationssignal zwischen sukzessiven Synchronisationsmarken aufgezeichnet wird, während Spurverfolgung mittels Benutzung des Spurfolgesignals durchgeführt wird.

Die Erfindung ist anhand der Figuren näher bezeichnet. Die-25

se zeigen:

Fig.1 a ein optisches System zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Informationen auf einer optischen Platte,

Fig.1b illustriert das Prinzip des Treibens eines Halbleiterlasers ,

Fig.2 eine Konstruktion eines Fotodetektors,

Fig.3 ein Beispiel einer Spur mit aufgebrachter Information,

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Fig.4, 5, 6, 7, 8 weitere Ausführungsformen der Erfindung,

Fig.9, 10 zeigen die Beziehung zwischen der Spurabweichung und dem Spurfolgesignal sowohl für die Erfindung als auch für den Stand der Technik,

Fig. 11 ein Wellenformdiagramm zur Verdeutlichung

der Arbeitsweise der Ausführungsform der Erfindung,

Fig.12, 13 Blockdiagramme für weitere Ausführungsformen der Erfindung,

Fig.14 ein Wellenformdiagramm zur Verdeutlichung

der Arbeitsweise der Blockdiagramme von Fig.12 und Fig.13,

Fig.1a zeigt den Aufbau eines optischen Systems zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen auf einer optischen Platte. Fig.1b zeigt das Treiberprinzip für einen Halbleiterlaser. Bei einem Halbleiterlaser ist es möglich, den Ausgangspegel der Laserlichtmenge von y nach y auf der Ordinate zu verschieben, indem eine Pulsmodulierung für den auf der Abszisse aufgetragenen Treiberstrompegel im Bereich von x. zu x₂ vorgenommen wird. Der Halbleiterlaser wird so betrieben, daß am Ausgangspegel y₁ der Laserlichtmenge Wiedergäbe und am Ausgangspegel y der Lichtlasermenge Aufzeichnung vorgenommen wird.

Gemäß Fig.1a enthält der dort dargestellte Schaltkreis einen Treiberkreis 3 für den Halbleiterlaser, wobei dem Laser 4 _j- Modulationspulse 28' beim Vorliegen von Schreibtaktpulsen 2 zugeführt werden. Das von dem Laser 4 abgegebene Licht formt in einer Spur 12 einer Scheibe 10 einen Lichtpunkt 11 über eine Linse 5, einem Polarisationsprisma 6, einen Galvano-

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meterspiegel 7, einem /- /4-Plättchen 8 und einer Objektlinse 9. Das reflektierte, durch die Spur 12 gebeugte Licht wird zu dem oben beschriebenen optischen System reflektiert. Im Polarisationsprisma 6 wird es entsprechend dem Polarisationseffekt des J^. /4-Plättchens 8 reflektiert und von einem Fotodetektor 13, welcher in vier Sektionen unterteilt ist, aufgenommen.

Fig.2 zeigt den Aufbau des Fotodetektors 13 sowie eine Auswerteschaltung. Der Nullpunkt des xy-Koordinatensystems des Fotodetektors wird mit der Lichtachse des optischen Systems nach Fig.1a ausgerichtet, wobei die x-Achse parallel mit der Spurrichtung und die y-Achse dazu senkrecht ausgerichtet wird. Ausgangssignale L,, I ,, I..,- und I._ werden von den Fotodetektorquadranten 14, 16, 15 und 17 abgenommen. Ein DF-Signal, dargestellt durch

DF =

wird durch die Äddierkreise 18 und 19 sowie durch den Subtraktionskreis 21 erzeugt. Ein RF-Signal, dargestellt durch

RF =

wird ebenfalls durch die Addierkreise 18 und 19 sowie den Addierkreis 20 erzeugt. Das RF- und das DF-Signal werden Schaltkreisen, wie sie in Fig.4 oder in Fig.6 dargestellt, zum Erzeugen des Spurfolgesignals zugeführt.

Fig.3 zeigt ein Beispiel einer Spur, auf die Informationen aufgezeichnet wurden. Die Spur 12 besteht aus zwei Blöcken A und B. Der Block A setzt sich zusammen aus Synchromarken 2 4 für das Einrasten der Phase und Synchromustermarken 25, um den Anfang des Datenblocks B festzulegen. Aufgrund der

³^ Synchromarken 24 und der Synchromustermarken 25 wird ein Zug von Taktpulsen 26 erzeugt. Unter Benutzung der Taktpulse 26 und Synchronisationsmarken 27, welche im Datenblock B aufgezeichnet sind, werden Informationsmarken 2 8 genau zwi-

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sehen den Synchronisationsmarken 27 aufgezeichnet. Bei der Wiedergabe der Information werden die Taktpulse 26 und der Datenblock B von den Synchromarken 24 und der Synchromustermarken 25 abgeleitet, außerdem werden die Informationsmarken 28 und die Synchronisationsmarken 27 separat wiedergegeben.

Fig.4 zeigt ein Blockdiagramm für einen Schaltkreis zum Ableiten des Spurfolgesignals von den Synchronisationsmarken. Fig.5 zeigt Signalverläufe für den Schaltkreis nach Fig.4.

Wenn der Laserlichtpunkt sukzessive auf die Synchronisationsmarken 27 der Spur 12 trifft, so erzeugen die Fotodetektorquadranten 14, 15, 16, 17 die entsprechenden Signale I₁ 4 j ¹IR I,- und I₁₇- Das Summensignal, RF-Signal, mit RF = (1... + I₁ ^) + (I_l6 + I₁₇) und das Differenz signal, DF-Signal, DF = (I. .+I₁₅)-(1^+I₁ _) haben Signalformen wie in Fig. 5 dargestellt. Der Pegel des RF-Signals 22 wird aufgrund der Beu-

^O gung an den Synchronisationsmarken 27 herabgesetzt. Das DF-Signal 23 nimmt eine der beiden alternativen Signalformen, welche um 180° in der Phase versetzt sind,in Abhängigkeit in welche Richtung der Lichtpunkt 11 aus dem Zentrum der Spur abweicht - welche ein Zug von Synchronisationsmarken ist ein. Die Signalform des DF-Signals 23 hat seinen Nulldurchgang im Zentrum der Synchronisationsmarke und seine Amplitude an beiden Enden der Marke.

Im folgenden soll beschrieben werden, wie das Spurfolgesignal aus dem RF-Signal 22 und dem DF-Signal 2 3 gewonnen wird und wie die Informationsmarken 28 in den Zwischenräumen zwischen den Synchronisationsmarken 27 aufgezeichnet werden.

Das RF-Signal 22 unterliegt Signalformung in einem Wellen-35

form-Scharfsteller 30 zum Erzielen eines Ausgangs 30'. Multivibratoren 31 und 32 - welche monostabiler Bauart sind erzeugen Flankenpulse 31' und 32', welche die Flankenposition der Synchronisationsmarken 2 7 anzeigen. Der Wert des

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DF-Signals 23 zu dieser Zeit wird abgetastet und gehalten durch Abtasthalteglieder 36, 37. Ein Subtraktionskreis stellt die Differenz zwischen Ausgängen 36' und 37' des Abtasthaltegliedes 36, 37 her und erzeugt ein Spurfolgesignal 39. Das Spurfolgesignal 39 treibt den Galvanometerspiegel 7, siehe Pig.1, so an, daß die Position des Lichtpunktes 11 auf dem Zentrum der Spur 12 liegt.

Zum Zwecke der Aufzeichnung von Informationsmarken 2 8 in den Zwischenräumen zwischen sukzessiven Synchronisationsmarken 27 unter Benutzung der Modulationspulse 28', wird ein Multivibrator 35 - monostabil - herangezogen zum Erzeugen eines Schreibtaktpulses 2 unter Benutzung des Flankenpulses 32', welcher durch ein Ende der Synchronisations-

marke 27 erzeugt wird. Der resultierende Schreibtaktpuls definiert eine Zeitperiode von T bis T„, in welcher der Modulationspuls 28' aufgezeichnet wird. Darüber hinaus wird dafür Sorge getragen, daß die Modulationspulse 28' nicht das Spurfolgesignal während der Periode T bis T„

^Ί

zum Informationsschreiben stören kann, indem die Ausgänge 36', 37' des Abtasthaltegliedes gehalten werden. Zu diesem Zweck wird der Schreibtaktpuls 2 dazu benutzt, die Ausgänge von Abtasthaltegliedkontrolltreibern 33, 34 auf Null zu halten und dadurch die Ausgänge zu halten.

Auf diese Weise wird es möglich, die Informationsmarken auf die Zwischenräume zwischen sukzessiven Synchronisationsmarken 2 7 aufzubringen, während die Spur gehalten wird über die Synchronisationsmarken 27.

Im folgenden wird ein anderes Beispiel für die Schreiboperation der Informationsmarken 28 anhand der Fig.8 dargestellt. Wie bereits ausgeführt, werden die Informationsmarken 28 in die Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Synchronisationsmarken, welche im vorhinein aufgebracht wurden, aufgezeichnet. Zum Zwecke der Erzeugung eines Schreibregelungstaktsignals wird das von den Synchronisationsmarken 2

■*· reproduzierte Signal einem Phaseneinrastkreis 50 zum Erzeugen eines Schreibtaktes CL zugeführt. Der Schreibtakt CL hat eine Wiederholungsperiode/ welche ein ganzes Vielfaches derjenigen der Synchronisationsmarken ist und ist synchronisiert in Phase mit den Synchronisationsmarken. Wird der oben beschriebene Schreibtakt CL und die Informations aus der Synchronisationsmarke, welche über einen Synchronisationsmarkendetektorkreis 50' geleitet wird, einem Torkreis 52 aufgeschaltet, so erzeugt dieser ein Schreibtaktsignal 2, welches einen Bereich anzeigt, in den Informationsmarken geschrieben werden können. Die geschriebene Informationsmarke wird bestimmt durch das zu schreibene Datenmuster und das Modulationsschema. Wird z.B. ein Bit Daten zwischen zwei sukzessive Synchronisationsmarken im einfachsten Modulationsschema geschrieben, so wird eine Informationsmarke 28 zwischen zwei hintereinanderfolgenden Synchronisationsmarken für Data "1" geformt und es wird keine Informationsmarke 2 8 für Data "0" geformt.

Obwohl dieses Schema codieren und decodieren in Schreib- und Leseoperationen erleichtert, kann die Informationsaufzeichnungsdichte - die Menge von Daten, welche auf einer speziellen Länge aufgezeichnet werden - nicht erhöht werden. Praktisch werden daher eine Vielzahl" von Datenbits mit fester 25

oder variabler Länge zu einer Gruppe moduliert, um Informationsmarken 28 zu erzeugen. Die benutzte Modulationsart ist nicht auf eine bestimmte Methode beschränkt und in Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet können vielfältige Modulationsarten verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel wird das Schreibtaktsignal 2, welches Bereiche anzeigt, in die Informationsmarken aufgezeichnet werden können, ausgenommen die Bereiche, für die Synchronisationsmarken 27, der Schreibtakt CL und ein Informationssignal 51 einem Schreibkreis oder Modulationskreis 53 zugeführt, um die Modulationspulse 28'

zu erzeugen, so daß Informationsmarken auf den zur Verfügung stehenden Aufzeichnungsbereichen entsprechend dem Modulationsschema aufgetragen werden.

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Daten werden unter Benutzung eines Schreibpulses geschrieben, welcher eine größere Leistung hat verglichen mit der Leseoperation, wie in Fig.1b gezeigt. Es ist wünschenswert, daß das reflektierte Signal von der Platte nicht dazu führt, daß die Spurregelcharakteristik beeinträchtigt wird. Da nach der Erfindung das Spurfolgesignal von Synchronisationsmarken - siehe Fig.4 - gewonnen wird, ist es nicht erforderlich, daß das Spurfolgesignal von einem Bereich beeinflußt wird, der keine Synchronisationsmarken hat, wie z.B. der zuvor erwähnte Aufzeichnungsbereich. Weiter ist zu beachten, daß der Schreibpuls nur während der Aufzeichnungsbereiche erzeugt wird. Aus vorstehenden Gründen ist.es möglich, das Schreibtaktsignal 2 zum Verhindern der Beeinflussung des Spurfolgesignals durch den Schreibpuls heranzuziehen. Dies kann z.B.

dadurch erzielt werden, daß die Spurfolgeinformation, welche erzeugt wird von den Synchronisationsmarken 27, im Haltestadium gehalten wird, solange das oben beschriebene Schreibtaktsignal 2 vorliegt.

Fig.6 und Fig.7 zeigen andere Ausführungen der Erfindung. Zu dem Zeitpunkt, zu dem das RF-Signal 22 seinen Minimumwert hat, z.B. im Zentrum einer.Marke, greift ein Kreis 40 ein, mit einer Verzögerung, einem Komperator und einem monostabilen Multivibrator und erzeugt einen Ausgang 40'. Dieser Puls 40' wird als Rücksetzpuls für einen Haltekreis für positiven Scheitelwert 44 und einen Haltekreis für negativen Scheitelwert 45 benutzt. Von dem Moment an, wo dieser Rücksetzpuls 40' erzeugt wird, wird das DF-Signal 23 dem Scheitelwerthalten ausgesetzt. Ein monostabiler Multivibrator 41 erzeugt

,,j einen Puls 41', welcher die Länge 2* -i aufweist. Ein weiterer monostabiler Multivibrator 42 stellt einen Regelpuls 42' für ein Abtasthalteglied 47 bereit. Es ist möglich, den Scheitelwert des DF-Signals 23 zu erhalten, indem die Dauer £₁ des Pulses 41' der des Synchronisationsmarkenbits 27 gleich-

gemacht wird. Wie aus der Fig.7 deutlich wird, hält entweder der Haltekreis für positiven Scheitelwert 44 oder der Haltekreis für negativen Scheitelwert 45 in Abhängigkeit von der Richtung, in welcher der Laserpunkt 11 aus dem Zentrum der

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Spur 12 abweicht, die Schaltung. Der Ausgang 46' eines Addierers 46 repräsentiert Größe und Richtung der Abweichung des Laserlichtpunkts 11 vom Zentrum der Spur 12. Es ist daher möglich, das Spurfolgesignal 39 zu erhalten, indem dem Addierausgang 46' ein Abtasthalteglied funktionell zugeschaltet wird, und zwar im Takt der Abtasthaltekontrollpulse 42'. Ein Verstärker 48 dient der Verstärkung des Ausgangs 47' des Abtasthaltegliedes 47. Zum Aufzeichnen der Informationsmarken 28 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Synchronisationsmarken 27 unter Benutzung der Modulationspulse 28", erzeugt ein monostabiler Multivibrator 49 den Schreibtaktpuls 2 aus dem Abtasthaltekontrollpuls 42'. Die Dauer L _? der Pulse 2 ist eine Zeitperiode zum Aufzeichnen der Modulationspulse 28'. Zum Verhindern, daß der Modulationspuls 28" das Spurfolgesignal während der Informationsschreibperiode 2* ■? stört, wird der Ausgang eines Abtasthaltegliedtreibers 43 durch den Schreibtaktpuls 2 in oben geschilderter Weise unterdrückt. Es wird daher möglich, die Informationsmarke in den Zwischenräumen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Synchronisationsmarken zu schreiben, während das Spurfolgesignal von den Synchronisationsmarken im oben beschriebenen Weg abgeleitet wird.

In Fig.9 ist die Beziehung zwischen dem Spurfolgesignal und der Spurabweichung dargestellt. Selbst wenn die Scheibe um 0,8° geneigt ist, ist der Versatz geringer als 0,03μΐη. Es wird daher stabile Spurfolgeregelung ermöglicht.

Wie beschrieben, ist es möglich, das Spurfolgesignal 3 9 von der Synchronisatonsmarke 27 abzuleiten, das Spurfolgesignal 39 während zweier aufeinanderfolgenden Synchronisationsmarken 27 abzutasten und zu halten und die Informationsmarke 28 in den Zwischenräumen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Synchronisationsmarken 27 einzuschreiben.

Die Wiedergabe von Signalen wird durch das Fokussieren von Laserlichtstrahlen auf den Markenzug,wie in Fig.3 dargestellt, beeinflußt. Die Ausgangssignale der Synchromarke 24,

der Synchromustermarke 25 und der Synchronisationsmarke sind zur Zeit der Wiedergabe exakt dieselben wie zur Zeit der Aufzeichnung. Lediglich der Signalverlauf von der Informationsmarke 28 ist unterschiedlich zu derjenigen zur Zeit der Aufzeichnung. Es kann daher die Signalwiedergabe genau so ausgeführt werden wie in den Fig.4 und 5 näher illustriert ist.

Von der Synchromarke 2 4 und der Synchromustermarke 25 werden den Taktpulse 26 und der Datenblock B abgeleitet. Danach wird das Signal von der Synchronisationsmarke 2 7 von dem Signal der Informationsmarke 28 separiert. Auf diese Weise wird Information wiedergegeben, während das Spurfolgesignal von der Synchronisationsmarke 27 detektiert wird.

Im folgenden werden zwei verschiedene Methoden zum Separieren des Signals, welches von der Synchronisationsmarke abgeleitet wird, von demjenigen, welches von der Informationsmarke 28 produziert wird, beschrieben.

Dies kann dadurch geschehen, daß das Schreibtaktsignal 2 erzeugt wird, die Informationsmarke 28 unter Benutzung dieses Taktpulses detektiert wird und indem die Informationsmarke von der Synchronisationsmarke 27 separiert wird. Eine weitere Methode ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Polarität des Signals von der Synchronisationsmarke 27 umgekehrt ist zu derjenigen des Signals von der Informationsmarke 28. Wird ein Aufzeichnungsmaterial mit Dreifachstruktur benutzt - siehe IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE 17. Nr.1, Januar 1981, Seiten 69-77) - , so hat die Signalform der Informationsmarke 28 umgekehrte Polarität verglichen mit der der Synchromarke 24, der Synchromustermarke 25 und der Synchronisationsmarke 27. Unter Benutzung dieses Unterschiedes in der Polarität ist es möglich, die Ausgangssignalform der Synchronisationsmarke 27 in der Wiedergabeausgangssignalform der Platte von derjenigen der Informationsmarke 28 zu separieren und dann das Spurfolgesignal aus der Synchronisationsmarke 27 zu gewinnen.

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In Übereinstimmung mit der Erfindung kann in Abhängigkeit von dem gewählten Material für die optische Platte auch auf andere Methoden der Ableitung des Spurfolgesignals zurückgegriffen werden. Hierbei ist an Materialien wie Tellu- ° riumverbundmaterial, einem pigment-oder blasenformenden AufZeichnungsmaterial,gedacht. Solch ein optisches Aufzeichnungsmaterial ist beschrieben in "Bubble forming media", CLEO 198, Washington D.C., 11. Juni 1981. Wird ein solches optisches Aufzeichnungsmaterial benutzt, so hat die Signalform des von der Informationsmarke 28 reproduzierten Signals dieselbe Polarität wie das Ausgangssignal von Signalformen derjeniger Marken, welche zuvor auf die Platte aufgezeichnet wurden, z.B. die Synchromarke 24, die Synchromustermarke 25 und die Synchronisationsmarke 27. Zusätzlich

hierzu beinhaltet das von der Informationsmarke 2 8 reproduzierte Signal das Spurfolgesignal.

Die Methode, bei der das Spurfolgesignal abgeleitet wird, ohne daß die Synchronisationsmarke von der Informations-

marke diskriminiert wird, ist besonders bei solchen Apparaten vorteilhaft einsetzbar, welche einen optischen Kopf vom sog. 2-Spot-Typus aufweisen, wobei der Leselichtpunkt (R-Spot) vom Schreiblichtpunkt (W-Spot) separiert wird.

Bei dieser Methode wird der R-Spot in kurzer Distanz hinter 25

den W-Spot in derselben Spur gesetzt und die Information, welche von dem vorhergehenden W-Spot aufgezeichnet wurde, wird unmittelbar von dem nachfolgenden R-Spot ausgelesen, so daß festgestellt werden kann, ob die Information korrekt aufGezeichnet wurde, welches mithin zu einer Leseschreib-

operation höchster Zuverlässigkeit führt. Wird das Spurfolgesignal von dem R-Spot-System abgeleitet, so hat der W-Spot keinen Einfluß auf den R-Spot. Dementsprechend befindet sich das R-Spot-System ständig im Lesestatus. Kann das Spurfolgesignal ohne Diskriminierung der Synchronisationsmarke

von der Informationsmarke gewonnen werden, so wird die zuvor erwähnte Operation,um nur die Informationsmarke herauszuziehen, überflüssig. Das Prinzip der Spurfolgesignaldetektion beruht darauf entsprechend der Erfindung - zu

BADTORiGiNAL

bestiininen, ob ein Pulssignal, welches an einer Flanke einer Marke erzeugt wurde, mit der Vorderflanke oder der Rückflanke korrespondiert. Auch bei dem zuvor erwähnten 2-Spot-Schema ist es möglich, das Differenzsignal DF 23 durch das Signal 41' wie in Fig.7 dargestellt, abzutasten. Fig.11 zeigt die Operation für diesen Fall. Das Summensignal RF vom Fotodetektor repräsentiert die gleiche Signalform sowohl für die Synchronisationsmarke 27 als auch für die Informationsmarke 28. Der Scheiteldetektor, welcher in die-¹^ sem Fall einen negativen Scheitelwert detektiert, erzeugt einen Scheitelwertpuls 40', korrespondierend zum Zentrum einer Marke in der Signalform. Vom Scheitelwertpuls 40' wird ein Puls 41', welcher die Weite der Hinterflanke einer Marke überdeckt, erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt repräsentiert das Differenzsignal DF 23 die gleiche Signalform sowohl für die Synchronisationsmarke 2 3 als auch die Informationsmarke 28. Hieraus folgt, daß die Polarität der Signalform des Differentialpulses-DF 23-bestimmt wird in Übereinstimmung mit der Richtung, in welcher der R-Spot vom Zentrum der

oben genannten Marke abweicht, mithin nach rechts oder nach links verschoben ist. Wenn mithin der Puls 41' als Abtastpuls herangezogen wird, wird der Scheitelwert des Differentialsignals 23 während der Zeitdauer C .. des Abtastpulses detektiert und der detektierte Scheitelwert während der

verbleibenden Zeitperiode gehalten, so daß dieser detektierte Scheitelwert als Spurfolgesignal verwendet werden kann. Das Differentialpuls -DF 23-sowohl positive als auch negative Polarität aufweisen kann, wird ein Scheitelwerthaltekreis für jede Polarität bereitgehalten. Die Ausgänge dieser Scheitelwerthaltekreise werden dazu herangezogen, das Spurfolgesignal zu erzeugen. Wie oben bereits ausgeführt, ist diese Operation die gleiche wie im Zusammenhang mit Fig.6 beschrieben mit Ausnahme, daß das Abtasten in einem Bereich korrespondierend zur Informations-35

marke 28 ausgeführt wird. Dementsprechend ist auch der Schaltkreis übereinstimmend mit dem in Fig.6 gezeigten. Jedoch ist das Abmasken des Informationsmarkenbereiches nicht erforderlich. Daraus folgt, daß die Signale mit dem

Bezugszeichen 42' und 2 und die Schaltkreise zur Erzeugung derselben nicht benötigt werden. Stattdessen wird das
Ausgangssignal 41' des monostabilen Multivibrators 41 als Eingangssignal, mithin als Abtastpuls für das Abtasthalteglied 47 benutzt.

In Fig.12 ist ein weiteres Beispiel für einen Fotodetektor zum Gewinnen eines Spurfolgesingals von diesem Fotodetektor 13 zusammen mit einem Signalauswerteschaltkreis gezeigt.

Der Nullpunkt des Fotodetektors ist ebenso wie derjenige nach Fig.1a mit der Lichtachse des optischen Systems ausgerichtet, die X-Achse ist parallel zur Spurrichtung angeordnet und die Y-Achse senkrecht dazu. Ausgangssignale I₁,, I.g, I.,. und I _ werden entsprechend aus dem Fotodetek

torquadranten 14, 16, 15 und 17 gewonnen. Ein DF-Signal, dargestellt durch

DF =

wird von den Addierkreisen 18 und 19 sowie dem Subtraktionskreis 21 erzeugt. Ein RF-Signal, dargestellt durch

rf Mi_{14 +} I₁₅) -Ki_{16 +} I₁₇)

wird durch die Addierkreise 18, 19 und 20 bereitgestellt

Zusätzlich hierzu wird ein Differenzsignal DEF, dargestellt durch

DEF = (I_{14 +} I₁₇) -(I

produziert durch Addierkreise 50', 51' und einem Subtraktionskreis 52'.

Das RF-Signal, DEF-Signal und DF-Signal werden einem

Schaltkreis wie er in Fig.13 dargestellt ist, zugeführt.

Fig.13 zeigt ein Blockdiagramm für einen Schaltkreis zum Ableiten des Spurfolgesignals von der Synchronisationsmarke. Fig.14 zeigt Signalverläufe zum Erläutern der Operations des Schaltkreises nach Fig.13. 5

Wenn der Laserlichtpunkt 11 sukzessive auf die Synchronisationsmarken 27 trifft, so produzieren die Fotodetektorquadranten 14, 15, 16 und 17 die Signale I₁// Ιλγ/ ^₁₆ und I₇. Die Signale RF, DEF und DF haben die in Fig.14 dargestellten Signalverläufe. Infolge Beugung wird der Wert des RF-Signals 22 an den Synchronisationsmarken 27 herabgesetzt. Das DEF-Signal 62 hat Scheitelwerte an beiden Enden der Synchronisationsmarke 27 und seine Signalform ist gleich derjenigen, welche man durch Differenzierung des RF-Signals erhält. Das DF-Signal 23 kann zwei verschiedene Signalformen um 180° versetzt in der Phase einnehmen, abhängig von der Richtung, in der der Lichtpunkt 11 aus dem Zentrum der Spur herausläuft.Zusätzlich hierzu nimmt das DF-Signal 23 den Nullwert an im Zentrum der Synchroriisationsmarke 27 und stellt den Scheitelwert an beiden Enden der Marke dar. Das DEF-Signal 62 wird durch einen Differentiator 60 differenziert. Der differenzierte Ausgang 60' wird einem Nulldurchgangsdetektor 61 zugeführt, \

1 2 ■

so daß Nulldurchgänge 61 , 61 usw. detektiert werden. Dementsprechend produzieren monostabile Multivibratoren 31 und 32 Flankenpulse 31' und 32', welche die Nulldurch-

12

gänge 61 ,61 usw. anzeigen bzw. letztendlich die Flanken der Synchronisationsmarken 27. Abtasthalteglieder 36 und 37 vollziehen Abtast- und Haltefunktionen ent-

sprechend dem Wert des DF-Signals 23 zur Zeit des Auftretens von Flankenpulsen· Ein Subtraktionskreis 38 erzeugt die Differenz zwischen den Ausgängen 36' und 37' der Abtasthalteglieder 36 und 37 und stellt das Spurfolgesignal 39 bereit. Dieses Spurfolgesignal 39 treibt den Galvanometerspiegel 7 wie in Fig.1 dargestellt, so an, daß der Lichtpunkt 11 im Zentrum der Spur 12 positioniert wird.

BAD

Zinn Zwecke der Aufzeichnung von Informationsmarken 28 in den Bereichen zwischen aufeinanderfolgenden Synchronisationsmarken 27 unter Benutzung des Modulationspulses 28' wird ein monostabiler Multivibrator 25 herangezogen, einen

° Schreibpuls 2 unter Benutzung eines Flankenpulses 32 zu produzieren, wobei der Flankenpuls 32' an einem Ende der Synchronisationsmarke 27 erzeugt wird. Der resultierende Schreibtaktpuls 2 definiert eine Zeitperiode von T. bis T , während welcher der Modulationspuls 28' aufgezeichnet wird. Um zu verhindern, daß der Modulationspuls 28' das Spurfolgesignal während der Zeitperioden T₁ bis T stört, werden die Ausgänge 36' und 37" der Abtasthalteglieder gehalten. Zu diesem Zwecke wird, wie bereits weiter oben dargestellt, der Schreibtaktpuls 2 dazu benutzt, die Ausgänge der Abtast-

haltegliedkontrolltreiber 33 und 34 auf Null zu schalten, um die abgetasteten Ausgänge zu halten.

Auf diese Weise wird es möglich, die Informationsmarke 28 in die Bereiche zwischen zwei sukzessiven Synchronisations-

marken 27 während der Detektion des Spurfolgesignals von der Synchronisationsmarke 27 einzuschreiben.

Ein Vergleich der Fig.10 - welche Daten für eine konventionelle Gleichlichtrille mit ^ /8 Tiefe zeigt - mit der Fig.

9, welche auf Ausführungen der Erfindung beruht, zeigt deutlich die enormen Verbesserungen, welche mit der Erfindung erreicht worden sind.

Aus Vorstehendem ergibt sich auch, daß unter Anwendung der Erfindung zum Informationsaufzeichnen und Reproduzieren es möglich wird, Informationen auf eine Platte mit hoher Dichte aufzuzeichnen und diese Informationen korrekt auszulesen. Eine solche Erfindung kann sehr nützlich in dem Bereich digitaler Platten und digitaler Audioplatten eingesetzt wer-35

den. Auch wird der Nachteil,der dem Stand der Technik anhaftet, beseitigt, wobei mit herkömmlichen Gleichlichtrillen mit einer Tiefe von A, /8 die Verzerrung enorm zunimmt, wenn die Platte geneigt wird. Außerdem wird das Problem gelöst,

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-Vr-

·*· daß die Spurversetzung sich vergrößert, wenn die Platte mit Informationen hoher Dichte in der Gleichlichtrille versehen wird, da dann, wie bereits oben ausgeführt, die Spurfolgesensitivität herabgesetzt wird. Außerdem wird der Bereich des verwendbaren Aufzeichnungsmaterials durch die vorliegende Erfindung ganz erheblich erweitert. Außerdem wird es möglich, ein Spurfolgesignal von Synchronisationsmarken abzuleiten, welche in vielfacher Form aufgezeichnet werden können, z.B. in der Form der Differenz in der Reflektivität, Unebenheit !0 oder auch in der Differenz im Brechungsindex. Damit ist deutlich gemacht, daß es möglich wird, Aufzeichnungsmaterial aus einer Vielzahl von Materialien auszuwählen.

Schließlich darf auch nicht vergessen werden, daß es aufgrund der hohen Präzision der Vorrichtung nicht mehr erforderlich ist, kostspielige Geräte zu verwenden. Der Durchschnittsfachmann versteht von selbst, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorbezeichneten präzisen Ausführungsformen beschränkt ist. So ist es beispielsweise nicht erforderlich,

daß die Spur auf der Platte in Form von Spiralrillen ausgebildet ist. Es mögen durchaus auch konzentrische Rillen verwendet werden. Selbstverständlich muß nicht unbedingt ein Halbleiterlaser zur Anwendung kommen, so kann z.B. auch eine Kombination aus einem externen Modulator mit einem Gaslaser verwendet werden. Auch versteht sich, daß die Methode zum Aufzeichnen eines Synchronisatonsdetektionssignals nicht auf die oben beschriebenen Ausführungen beschränkt ist. So mag z.B. auch ein anderer Zeitsynchronisationspuls zwischen aufeinanderfolgenden Synchronisationsmarken und aufzuzeichnenden Informationen aufgezeichnet werden, ohne daß Phasenabweichungen durch die Benutzung eines solches Zeitsynchronisationspulses auftreten.

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Claims

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WOLFGANG A. DOST im o.cl -γ,ηγμ
UDO W. ALTENBURG uir-i.-phys

POSTFACH 860620, 8000 MÜNCHI-.N H6

TELEFON (089)980361

TELEX 522 791 pad d

CABLE: PADBÜRO MÜNCHEN

BÜRO: GALILEIPLATZ 1, 8 MUNCHt-" N 80

Datum 25. November 1982 A 4 270 Fr/a

Patentansprüche

1(1. Informationsaufnahme- und Wiedergabegerät für eine optische Platte, gekennzeichnet durch

a) eine optische Platte (10) mit Marken (27) zur optischen Detektion auf einem Aufzeichnungsträger, wobei die Marken

5 (27) eine Spur (12) in der Rotationsrichtung der optischen Platte (10) bilden,

b) einen ersten Schaltkreis (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) zum Bescheinen der optischen Platte (10) mit einem Lichtstrahl,

10

c) einen zweiten Schaltkreis (13, Fig.2, Fig.4, Fig.6, Fig.8, Fig.12, Fig.13) zur Detektion eines Spurfolgesignals (39) aus dem Lichtstrahl, welcher durch die Marken (27) moduliert wird,

d) eine Einrichtung (7) zum Nachfahren der Harken unter Benutzung des Spurfolgesignals (39),

BAD ORIGINAL

e) weitere Einrichtungen (2, 28', 3, 4) zum Aufbringen eines anhand vorbestimmter Informationen modulierten Lichtstrahls auf Bereiche zwischen den Marken (27) während des Spurfolgens.
2. Informationsaufnahme- und Wiedergabegerät nach Anspruch

1, gekennzeichnet durch Schaltkreise (35, 41, 42, 49, 50, 52) zum Erzeugen eines Schreibtaktpulses (2) aus dem Lichtstrahl, welcher durch die Marken (27) moduliert wurde, um die vorbestimmte Information aufzuzeichnen.
3. Informationsaufnahme- und Wiedergabegerät nach Anspruch

2, gekennzeichnet durch Schaltkreise (33, 34, 36, 37, 43, 41) zum Halten des Spurfolgesignals (39) unter Benutzung der Schreibtaktpulse (2) .
4. Informationsaufnahme- und Wiedergabegerät für eine optische Platte, gekennzeichnet durch

a) eine optische Platte (10) mit Synchronisationsmarken (27), welche auf dem Aufzeichnungsträger zum optischen Detektieren aufgetragen worden sind, wobei die Synchronisationsmarken eine Spur (12) in Rotationsrichtung der optischen Scheibe bilden, 25

b) erste Schaltkreise (3, 4) zum Aufbringen eines Lichtstrahls auf die optische Scheibe (10) mittels optischem System (5, 6, 7, 8, 9),

c) zweite Schaltkreise bestehend aus einem fotoempfindlichen Element (13) zur Aufnahme des durch die optische Platte reflektierten Lichtstrahls, wobei das fotoempfindliche Element (13) in vier Quadranten (14, 15, 16, 17) aufgeteilt wird, und der Ursprung der

Quadranten mit der Lichtachse des optischen Systems (5, 6, 7, 8, 9) zur Koinzidenz gebracht wird und wobei eine Achse des Koordinatensystems parallel zur Spur (12) und die andere Achse senkrecht dazu ange-

ÖAD ORIQiNAL

ο

ordnet wird,

d) Schaltkreise (31, 32) zur Erzeugung von Pulssignalen (31', 32^r) , welche Flanken der Synchronisationsmarken

(27) aus dem Ausgang des fotoempfindlichen Elements (13) anzeigen,

e) Schaltkreise (18, 19, 21) zur Erzeugung eines Differenzsignals (23), welches die Differenz bildet aus einem Signal, welches die Summe der Ausgangssignale aus den ersten und dritten Quadranten (14, 15) des fotoempfindlichen Elements (13) ist und einem Signal, welches die Summe der Ausgangssignale aus den zweiten und vierten Quadranten (16, 17) des foto-

*5 sensitiven Elementes (13) darstellt.

f) Schaltkreise (36, 37) zum Halten des Wertes des Differenzsignals (23) für die Zeit, zu der die Pulssignale (31', 32') produziert werden unter Benutzung dieser Pulssignale.

g) Schaltkreise (38) zum Erzeugen eines Spurfolgesignals (39) aus den Synchronisationsmarken (27) unter

Benutzung des gehaltenen Differenzsignals (23). 25

h) Schaltkreise (35) zum Erzeugen eines Bereichsanzeigepulssignals (2), welches einen Bereich zwischen den Synchronisationsmarken (27) und der nachfolgenden Synchronisationsmarke anzeigt unter Benutzung eines der

Pulssignale (31', 32'), welche Fl .ken der Synchronisationsmarke (27) anzeigen.

i) Sehaltkreise (2, 28', 3, 4) zum Aufbringen eines mit

vorbestimmter Information modulierten Lichtstrahls 35

während des Vorhandenseins des Bereichsanzeigepulssignals (2).

BAD ORIGINAL·;.»-
5, Informationsaufnahme- und Wiedergabegerät für eine optische Platte, gekennzeichnet durch

a) eine mit Synchronisationsmarken (27) versehene optisehe Platte (10) zur optischen Detektion, wobei die Synchronisationsmarken (27) eine Spur (12) in Rotationsrichtung der optischen Platte (10) bilden,

b) erste Schaltkreise (3, 4) zum Aufbringen eines Licht-Strahls auf die optische Platte (10) mittels eines optischen Systems (5, 6, 7, 8, 9),

c) zweite Schaltkreise, bestehend aus einem fotoempfindlichen Element (13) zum Aufnehmen des von der optisehen Platte (10) reflektierten Lichtstrahls, wobei das fotoempfindliche Element (13) in vier Quadranten (14, 15, 16, 17) aufgeteilt ist und der Koordinatenursprung mit der Lichtachse des optischen Systems (5, 6, 7, 8, 9) koinzidiert und wobei eine Achse parallel mit der Spur (12) und die andere Achse senkrecht dazu angeordnet ist,

d) dritte Schaltkreise (50, 51, 52) zum Produzieren eines Differenzsignals (62), welches die Differenz zwischen einem Signal darstellt, welches die Summe der Ausgangssignale aus dem ersten und vierten Quadranten (14, 17) und einem Signal, welches die Summe der Ausgangssignale aus dem zweiten und dritten Quadranten (16, 15)

ist,
30

e) vierte Schaltkreise (60, 61, 31, 32) zum Erzeugen von Pulssignalen (31', 32'), welche Flanken der Synchronisationsmarke (27) repräsentieren durch Differentiation des Differenzsignals (62) ,

f) fünfte Schaltkreise (18, 19, 21) zum Erzeugen eines Differenzsignals (23), welches die Differenz herstellt zwischen einem Signal, welches die Summe der Ausgangs-

BAD ORlQi^AL =

Signale aus dem ersten und dritten Quadranten (14, 1 ) des fotosensitiven Elements (13) und einem Signal, welches die Summe der Ausgangssignale aus den zweiten und vierten Quadranten (1 , 17) des fotosensitiven Elementes (13) ist,

g) sechste Schaltkreise (33, 34, 36, 37) zum Halten des Wertes des Differenzsignals (23) zur Zeit der Erzeugung der Pulssignale (31', 32') unter Verwendung der Pulssignale,

h) siebte Schaltkreise (38) zum Erzeugen eines Spurfolgesignals (39) aus den Synchronisationsmarken (2 7) unter Verwendung des gehaltenen Differenzsignals,

i) achte Schaltkreise (35) zum Erzeugen eines Bereichsanzeigepulssignals (2), welches einen Bereich anzeigt, zwischen den Synchronisationsmarken (27) und den nachfolgenden Synchronisationsmarken unter Verwendung eines der Pulssignale (31', 32')/ welches die andere Flanke der Synchronisationsmarke (27) anzeigt.

j) neunte Schaltkreise (2, 28', 3, 4) zum Aufbringen eines Lichtstrahls, welcher mit vorbestimmten Informationen moduliert ist während des Auftretens des Bereichsanzeigepulssignals (2).

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