DE3604723C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Erfassung, von Informationen auf einem Aufzeichnungsmedium nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 5 7 und 12. Ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung sind aus der DE-OS 29 35 250 bekannt.

Ein Beispiel für eine Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben von optischen Informationen mit Informationen an den Mittenposition von lochförmigen Vertiefungen ist in dem Artikel "Ten Billion Bits on a Disc", IEEE, SPECTRUM; August, 1979, angegeben. Für gewöhnlich sind bei dieser Art von Vorrichtung die für die Vertiefungsgröße und die Wiedergabelichtpunktgröße erforderlichen Bedingungen für eine stabile Erfassung von Informationen und auch ein Verfahren zum stabilen Erfassen der Informationen nicht be­ kannt.

Die DE-OS 29 35 250 beschreibt ein Verfahren zur optischen Erfassung von Informationen, das folgende Schritte umfaßt: Bestrahlen eines Wiedergabepunkts auf einem Aufzeichnungmedium, in dem zur Aufzeichnung von Informationen eine Reihe von Vertiefungen durch die Wärmeenergie eines Lichtpunkts in einer gegebenen Richtung gebildet sind, Erfassen eines Signals, das die durch den Wiedergabepunkt modulierte Intensität von vom Aufzeichnungsmedium kommenden Licht wiedergibt und Ermitteln der Information auf der Grundlage dieses Signals.

Ferner ist aus dieser Druckschrift eine Vorrichtung zur optischen Erfassung von Informationen bekannt, mit: einem Aufzeichnungsmedium, in dem zur Aufzeichnung von Informationen eine Reihe von Vertiefungen durch die Wärmeenergie eines Lichtpunkts in einer gegebenen Richtung aufgezeichnet ist, einer Lichtquelle zum Bestrahlen eines Wiedergabepunkts auf dem Aufzeichnungsmedium, einer Einrichtung zum Erzeugen eines wiedergebenden ersten Signals, welches die durch den Wiedergabepunkt modulierte Lichtintensität des vom Aufzeichnungsmedium kommenden Lichts empfängt, und Erfassungsmitteln zum Erfassen der Information auf der Grundlage des Signals.

Dieses Verfahren und diese Vorrichtung gestattet es nicht aus dem Differentialsignal des Spurfolgefehlersignals mittels der Vertiefungen aufgezeichnete Informationen auszu­ lesen.

Die Erfindung ist auf die optische Wiedergabe von Informationen von einem Aufzeichnungsmedium gerichtet, in dem Vertiefungen örtlich ausgebildet sind, die durch die Wärmeenergie eines Lichtpunkts ausgebildet sind, wobei Informationen an den Positionen der Vertiefungen wiedergegeben werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum optischen Erfassen aufgezeichneter Informationen anzugeben, die stabil und genau arbeiten, ohne dabei wesentlichen Einflüssen aufgrund Änderungen des Vertiefungsdurchmessers ausgesetzt zu sein.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Da im Aufzeichnungsmedium, in dem die Informationen in Form von Vertiefungen aufgezeichnet sind, die durch die Wärmeenergie des Wiedergabelichtpunkts ausgebildet sind, die Größen der auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Vertiefungen in Abhängigkeit von folgendem variieren: Ungleichmäßigkeiten der Empfindlichkeit eines Aufzeichnungsfilms, Niveauänderungen der Aufzeichnungslaserenergie und Formänderungen des Aufzeichnungslichtpunkts aufgrund von Fokussierfehlern, ist es von großer Bedeutung, die Positionen der Vertiefungen stabil und genau gegenüber den Änderungen der Vertiefungsgröße zu ermitteln.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 bis 6d Diagramme zur Erläuterung des Erfassungsprinzips, auf dem die Erfindung beruht;

Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung eines durch Strahlen eines Wiedergabelichtpunkts erzeugten Erfassungs­ signals;

Fig. 2a und 2b die Beziehung zwischen dem Wiedergabelichtpunkt und einer Vertiefung;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung einer Abnahme der Lichtmenge an der Vertiefungsmitte;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen einem Differentialsignal und der Vertiefungsgröße;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Lichtmengenänderungen an der Vertiefungsmitte und eines Höchstwerts von Differentialwellenform gegenüber den Änderungen des Verhältnisses zwischen der Wiedergabelichtpunktgröße und der Vertiefungsgröße;

Fig. 6a bis 6d Diagramme zur Erläuterung einer zweidimensionalen Analyse;

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Beispiels für eine Erfassungsschaltung zur Verwirklichung der Erfindung;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Erfassungsschaltung von Fig. 7;

Fig. 9 ein Blockdiagramm eines weiteren Beispiels einer Erfassungsschaltung zur Verwirklichung der Erfindung;

Fig. 10 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Erfassungsschaltung von Fig. 7;

Fig. 11 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Erfassungsschaltung zur Erfassung der vorderen und hinteren Ränder von langgestreckten Vertiefungen nach der Erfindung;

Fig. 12 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Erfassungsschaltung von Fig. 11;

Fig. 13 ein schematisches Diagramm eines optischen Plattenspeichers;

Fig. 14 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Laserleistungsniveau und der Vertiefungsgröße.

Als erstes wird das Prinzip eines Erfassungsverfahrens nach der Erfindung beschrieben. Unter der Annahme, daß ein Wiedergabelichtpunkt 2 von gegebener Punktgröße oder gegebenem Durchmesser W _s sich über eine Reihe von kreisförmigen Vertiefungen von veränderlicher Dichte und unterschiedlichem Durchmesser W in Pfeilrichtung (Spurrichtung) linear bewegt, wird das Verhalten eines Ermittlungssignals 3, das die von den Vertiefungen reflektierten Lichtmengen angibt, analysiert.

Um die Änderungen der Mengen des reflektierten Lichts bei der Bewegung des Lichtpunkts 2 über den Vertiefungen 1 zu analysieren, ist streng genommen eine Berechnung der zweidimensionalen Beugung erforderlich. Da aber die Vertiefung 1 und der Lichtpunkt 2 symmetrisch zur Bewegungsrichtung des Lichtpunkts (Spurrichtung) sind, genügt eine lineare Näherung, die nur den Einfluß der Bewegung in Bewegungsrichtung in Rechnung zieht. Demnach wird eine Analyse des Ermittlungssignals beschrieben, die folgendes verwendet: eine Vertiefung mit einer Länge W=2a in Bewegungsrichtung und einen Lichtpunkt mit einer durch eine Funktion f(x) wiedergegebenen Intensitätsverteilung in Bewegungsrichtung, vgl. Fig. 2a, wobei die Veränderliche x eine Bewegungsstrecke darstellt.

Es sei nun angenommen, daß die Funktion f(x) durch eine Gaußsche Funktion wie folgt angegeben ist:

wobei A eine Konstante und σ eine Standardabweichung sind. Dann kann die Funktion f(x) durch das in Fig. 2b gestrichelt dargestellte Dreieck angenähert werden. Berechnet man die ersten und zweiten Ableitungen der Funktion f(x), die gegeben sind durch

so ergeben sich ein bei x=±σ liegender Wendepunkt der Funktion f(x) und ein Differentialkoeffizient am Wendepunkt, der gleich

ist. Folglich hat das angenäherte Dreieck die in Fig. 2b angegebenen Scheitelkoordinaten. In diesem Näherungsfall wird die Größe W _s des Wiedergabelichtpunkts gleich 4 σ. Dadurch, daß die Abnahme der Lichtmenge an der Mitte einer Vertiefung gleich einer in Fig. 3 schraffiert dargestellten Fläche S ist, kann diese Abnahme leicht aus der folgenden Gleichung erhalten werden:

Die obige Funktion S(a) wird wie folgt differenziert:

Diese Gleichung gibt an, daß ein Ausgabewert, der das Differential der Fläche S wiedergibt, d. h. das Differential der Abnahme der Lichtmenge, aus der Differenz zwischen f(x)+a) und f(x-a) erhalten wird. Diese Funktionen f(x+a) und f(x-a) sind gemäß Fig. 4 angenähert. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß bei 2a2σ der Höchstwert des Differentialausgabesignals bei Änderungen der Vertiefungsgröße (W=2a) konstant ist und bei 2a<4σ der Nullpunkt des Differentialausgangssignals nicht ermittelt werden kann. Das Differentialausgabesignal hat die in Fig. 4 gezeigte gestrichelte Wellenform, weshalb sein Höchstwert folgender ist:

wobei 2a die Vertiefungsgröße oder den Durchmesser, wie oben erwähnt, darstellt. Die Vertiefungsgröße ist, wie in Fig. 5 graphisch dargestellt, auf die Änderung (Abnahme) S der Lichtmenge (Erfassungssignal) an der Vertiefungsmitte und auf den Höchstwert des Differentialausgangssignals bezogen. In Fig. 5 stellt die Abszisse die Vertiefungsgröße 2a dar, die auf die Punktgröße W _s bezogen ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, muß die Vertiefungsgröße sich 4σ nähern, damit die Abnahme der Lichtmenge an der Vertiefungsmitte durch Änderungen der Vertiefungsgröße weniger beeinflußt und zur Erfassung der Vertiefungsmittenposition stabil ver­ wendet wird. Es ist mit anderen Worten erforderlich, daß die Vertiefungsgröße 2a sich der Lichtpunktgröße W _s nähert. Diese Förderung ist vom Standpunkt der hochdichten Packung von Informationen nachteilig. Wenn andererseits die Vertiefungsgröße kleiner als die Wiedergabelichtpunktgröße ist, dann ändert sich die Abnahme der Lichtmenge an der Vertiefungsmitte stark mit geringen Änderungen der Vertiefungsgröße, was eine stabile Erfassung der Mittenposition der Vertiefung durch Verwendung dieser Abnahme erschwert. Die in Fig. 1 gezeigte Wellenform des Erfassungssignals sagt auch deutlich aus, daß die Abnahme der Lichtmenge an der Vertiefungsmitte sich ändert, wenn sich die Vertiefungsgröße ändert. Damit das Differentialausgangssignal für denselben Zweck stabil verwendet wird, muß im Gegensatz hierzu die Vertiefungsgröße 2σ2a4σ sein, das ist W _s /22a W _s , ausgedrückt durch die Wiedergabelichtpunktgröße W _s .

Es wurden die Ergebnisse der linearen oder eindimensionalen Analyse beschrieben. Bei der Ausführung einer zweidimensionalen Berechnung für eine Lichtpunktgröße, das ist (Lichtpunktgröße bei 1/e²) · W _s =1,4 µm, werden die in Fig. 6a bis 6d gezeigten Ergebnisse erhalten. Wenn sich ein Wiedergabelichtpunkt über eine Vertiefung bewegt, wird Licht vom Aufzeichnungsmedium reflektiert und einer photoelektrischen Umwandlung unterworfen zur Erzeugung eines Erfassungssignals 10, das sich bei A an der Mitte der Vertiefung ändert, vgl. Fig. 6a.

Das Erfassungssignal 10 wird bezüglich der Lichtpunktbewegung zur Lieferung eines Differentialsignals 11 gemäß Fig. 6b differenziert, das an der Vertiefungsmitte zu Null wird. Durch Erfassung dieses Nullpunkts kann die Mittenposition der Vertiefung korrekt ermittelt werden. Wenn gemäß Fig. 6b das Differentialsignal 11 am Nullpunkt eine Amplitude D und einen Gradient B hat, kann das Verhalten der Amplitude D und des Gradienten B gegenüber Änderungen der Vertiefungsgröße W gemäß Fig. 6d beobachtet werden. Fig. 6c zeigt das Verhalten der Signaländerung A gegenüber Änderungen der Vertiefungsgröße.

Das Verhalten der Änderung A des Erfassungssignals 10 gleicht demjenigen der Amplitude D des Differentialsignals 11 gegenüber Änderungen der Vertiefungsgröße, gesehen von der Achse, die die auf die Lichtpunktgröße W _s bezogene Vertiefungsgröße W wiedergibt.

Die Beziehung zwischen der Vertiefungsgröße W und der Wiedergabelichtpunktgröße W _s , die zur genauen Erfassung der Mittenposition der Vertiefung unter Verwendung des Differentialsignals 11 erforderlich ist, kann aus Fig. 6d ermittelt werden. Zur Ermittlung des Maximalpunkts des Erfassungssignals wird der Nullpunkt des Differentialsignals 11 gemessen. Jedoch wird das Differentialsignal 11 für das Erfassungssignal 10 in Fig. 6a außerhalb der Vertiefung ebenfalls zu Null, vgl. Fig. 6b. Daher muß zur Erfassung der Vertiefungsmittenposition auf Grund des Differentialsignals das Vorliegen oder Fehlen der Vertiefung erfaßt werden. Zu diesem Zweck kann eine Maßnahme ergriffen werden, bei der die Änderung A des Erfassungssignals 10 an der Vertiefungsmitte verwendet wird. Diese Maßnahme ist jedoch praktisch unannehmbar, da die Änderung A des Erfassungssignals 10, wie aus Fig. 6c ersichtlich ist, sich stark mit den Änderungen der Vertiefungsgröße ändert. Im Hinblick auf das Obige, wird erfindungsgemäß das Vorliegen oder Fehlen der Vertiefung aus dem Differentialsignal 11 erfaßt, um die oben erwähnten Schwierigkeiten zu überwinden. Im einzelnen zieht die Erfindung einen Nutzen daraus, daß die Polarität des Gradienten B an der Vertiefungsmitte konstant ist und daß das Vorliegen oder Fehlen der Vertiefung durch Beurteilen dieser Polarität ermittelt wird.

Um ferner sicherzustellen, daß der Nullpunkt des Differentialsignals 11 an der Vertiefungsmitte genau erfaßt werden kann, ist eine Beseitigung einer leeren Zone um den Nullpunkt (nämlich die Einschnürung in Fig. 6b) erforderlich. Die Einschnürung ist durch eine Änderung des Gradienten B bedingt, wobei W/ W _s 0,75 erfüllt sein muß, um aus praktischen Gesichtspunkten eine Änderung von etwa 10% des Gra­ dienten zuzulassen, vgl. Fig. 6d.

Zusätzlich ist es erwünscht, daß die Größe des Gradients B groß ist, um Fehler bei der Erfassung des Nullpunkts des Differentialsignals 11 auf ein Minimum zu bringen, die durch dem Erfassungssignal 10 überlagertes Rauschen verursacht sein könnten.

Kurz gesagt, muß für die beabsichtigte Ermittlung der Gradient B sich seinem Maximalwert nähern und müssen seine Änderungen, bezogen auf die Änderungen der Vertiefungsgröße, minimal sein, was zu einem praktischen Erfordernis von W/ W _s 0,45 führt.

Aus dem Obigen kann geschlossen werden, daß, soweit der Bedingungen 0,45W/ W _s 0,75 Genüge geleistet ist, die Vertiefungsmittenposition unter Verwendung der Differentialsignals 11 selbst dann stabil erfaßt werden kann, wenn sich die Vertiefungsgröße ändert.

Wegen der vollständigen Kompatibilität des eindimensionalen Modells mit der zweidimensionalen Berechnung sollte die oben genannte Beziehung für die Ermittlung beibehalten werden, bei der der Wiedergabelichtpunkt die Vertiefungen in der linearen Richtung (Spurrichtung) liest.

Im folgenden wird die Bildung der Aufzeichnungslichtpunkte im einzelnen beschrieben. Fig. 13 zeigt einen wesentlichen Teil eines optischen Systems in einer Vorrichtung mit optischer Platte, die zur Verwirklichung der Erfindung verwendet wird. Der von einer Laserquelle 504 ausgesandte Lichtfluß tritt durch eine Koppellinse 503, einen Polarisationsstrahlteiler 502 und eine Viertelwellenplatte 501 hindurch und wird durch eine Objektivlinse 500 fokussiert zur Bildung eines Lichtpunkts auf einem Aufzeichnungsfilm einer um eine Drehachse 508 rotierenden Platte 509. Die Platte 509 besteht aus einem durchscheinenden Substrat und einem Aufzeichnungsfilm.

Der Laserstrahl bestrahlt den Aufzeichnungsfilm durch das Substrat hindurch. Wenn die Ausgangsleistung des Laserstrahls gemäß der aufzuzeichnenden Information erhöht wird, wird das Leistungsniveau des auf den Aufzeichnungsfilm gestrahlten Lichtpunkts entsprechend erhöht. Wenn ein solcher intensiver Lichtpunkt auf den Aufzeichnungsfilm konzentriert wird, bewirkt die durch die Laserstrahlbestrahlung erzeugte Wärme eine örtliche Verdampfung und thermische Bewegung, wobei der Aufzeichnungsfilm örtlich verformt wird. Als Ergebnis wird ein Teil des unter einem bestrahlten Bereich des Aufzeichnungsfilm liegenden Substrats freigelegt, wobei ein geschmolzener Teil des Films unter dem Einfluß der Oberflächenspannung in Umfangsrichtung gestreckt wird und im Aufzeichnungsfilm ein Loch bildet. Dieses Loch ist eine Aufzeichnungsvertiefung oder eine sogenannte Vertiefung mit veränderlicher Dichte (oder Amplitudenstruktur). Ein Aufzeichnungsfilm aus einem Te als Hauptbestandteil enthaltenden Material wird zur Bildung der Vertiefung mit veränderlicher Dichte bevorzugt als Aufzeichnungfilm verwendet. Ein Beispiel für das Material ist durch Terao et al angegeben in "Proceedings of SPIE (Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers), Bd. 382, (1983), S. 276-281.

Im Versuch hat das Objektiv 500 eine numerische Apertur von 0,5, ist die Lagerquelle 504 eine Laserdiode oder ein Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 830 nm und wird ein Lichtpunkt mit einer Punktgröße von 1,6 µm (bei 1/e² der maximalen Intensität) auf der Oberfläche einer Platte mit einem Durchmesser von 300 mm unter Verwendung eines Aufzeichnungsfilms auf dem Te-System-Material gebildet. Wenn die Aufzeichnung unter der Bedingung erfolgt, daß die Bestrahlungszeit 100 nsec beträgt und die Drehzahl der Platte 10 Hz entspricht, wird die Beziehung zwischen dem Leistungsniveau des Aufzeichnungslichtpunkts und dem Durchmesser W eines aufgezeichneten Lochs (Vertiefungsgröße) gemäß Fig. 14 tatsächlich gemessen.

In Fig. 14 stellt die Ordinate quadrierte Vertiefungsgrößen mit der Dimension µm² dar zusammen mit Vertiefungsgrößen, die aus den quadrierten Werten umgewandelt sind. Da bei diesem Beispiel die Lichtpunktgröße W _s gleich 1,6 µm beträgt, liegt der bevorzugte Bereich der Vertiefungsgröße W nach der Erfindung bei W₁=1,44 µm bis W₂=0,72 µm. Dieser Vertiefungsgrößenbereich entspricht einem Bereich der Laserleistung von 6,5 mW bis 11,7 mW, wobei erfindungsgemäß die Vertiefungsposition selbst dann genau ermittelt werden kann, wenn die Laserleistung in diesem Bereich variiert.

Gemäß Fig. 13 wird das von der Platte 509 reflektierte Licht durch ein Objektiv 500 gebündelt, durch die Viertelwellenplatte 501 geleitet und am Polarisationsstrahlteiler 502 so reflektiert, daß es vom bestrahlenden Strahl abgetrennt wird. Das vom Polarisationsstrahlteiler 502 gelieferte reflektierte Licht wird von einer Linse 505 fokussiert und von einem Photodetektor 506 zur photoelektrischen Umwandlung empfangen. Wenn zum Beispiel ein zweiteiliger Lichtdetektor oder ein dreiteiliger Lichtdetektor als Photodetektor 506 verwendet wird, kann ein Spurführungssignal ermittelt werden. Zur Ermittlung des Spurführungssignals sind zahlreiche Verfahren bekannt, von denen eines zum Beispiel in der US-PS 45 25 826 angegeben ist. Das Spurführungssignal treibt einen nicht gezeigten Galvanospiegel an, der zum Beispiel zwischen dem Strahlteiler und dem Objektiv angeordnet ist und den Lichtpunkt so steuert, daß er einer Spur auf der Platte folgt. Ferner ist bei Bedarf ein Fokussiersignalerfassungssystem vorgesehen, so daß ein Fokussiersignal auch unter Verwendung des reflektierten Lichts von der Platte erfaßt werden kann. Es sind verschiedene Arten von Fokussiersignalerfassungssystemen bekannt und z. B. in den US-PS 42 93 944 und 44 50 547 angegeben. Das Fokussiersignal treibt eine nicht gezeigte Schwingspule an, die z. B. am Objektiv 500 montiert ist und den Brennpunkt des Objektivs zum Verfolgen der Bewegungen der Platte 509 veranlaßt, wodurch eine stabile Bildung des Lichtpunkts auf dem Aufzeichnungfilm gewährleistet ist. Das Spurführungssignalermittlungssystem und das Fokussiersignalerfassungssystem haben keine unmittelbare Beziehung zum Gegenstand der Er­ findung und sind in Fig. 13 nicht dargestellt. Alle Komponenten 500 bis 506 oder einige von ihnen einschließlich wenigstens des Objektivs 500 sind in einem Gehäuse angeordnet, das von einer Antriebseinrichtung, etwa einem Linearmotor, radial zur Platte bewegt wird.

Die im Aufzeichnungfilm der Platte geformten Vertiefungen werden als Ausgangssignale vom Photodetektor 506 ermittelt. Bei der Wiedergabe wird das Leistungsniveau des von der Laserquelle 504 ausgesandten Laserstrahls so abgesenkt, daß die Laserstrahlbestrahlung den Aufzeichnungsfilm nicht ver­ formt.

Es wird nun ein Signalerfassungsverfahren nach der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 beschrieben. Im Abschnitt (a) in Fig. 8 ist eine Reihe von Vertiefungen 21 bis 25 dargestellt, die in der oben beschriebenen Weise auf der Platte aufgezeichnet sind. Ein Signal 20 (das Ausgangssignal des Photodetektors 506 in Fig. 13), das erfaßt wird, wenn der Wiedergabelaserpunkt sich über diese Vertiefungen bewegt, hat eine beim Abschnitt (b) in Fig. 8 gezeigte Wellenform, die auf die jeweiligen Vertiefungen bezogen ist. Im einzelnen nimmt das Signalniveau in Abhängigkeit vom Vorliegen der Vertiefung ab und steigt in Abhängigkeit vom Fehlen der Vertiefung an. Dieses Signal 20 wird über einen Pufferverstärker 26 auf einen Tiefpaßfilter 27 gegeben, bei dem das Signal vom Rauschen mit Hochfrequenzen jenseits eines Signalbands befreit wird. Ein Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 27 wird auf eine Differenzierschaltung 28 gegeben, die ihrerseits ein bei (c) in Fig. 8 gezeigtes Ausgangssignal 29 erzeugt.

Dieses Differentialsignal 29 wird auf eine Schaltung 70 gegeben, die das Vorliegen oder Fehlen von Vertiefungen erfassen kann. Diese Ausführungsform macht sich die Tatsache zunutze, daß der Gradient des Differentialsignals an einem die Vertiefungsmitte anzeigenden schwarzen Punkt negativ ist (Neigung nach rechts unten). Die Schaltung 70 enthält Kompara­ toren 30 und 31 und einen D-T-Flip-Flop 34. An den Komparatoren 30 und 31 wird das Differentialsignal 29 einer auf gegebene Niveaus L₁ und L₂ bezogenen Niveauaufteilung unterworfen, weshalb bei (d) und (e) gezeigte Signale 32 und 33 erhalten werden können. Das Signal 32 ist ein binäres Signal, das während einer positiven Wanderung des Differentialsignals 29 unter das gegebene Niveau L₁ einen hohen Pegel bekommt, während das Signal 33 ein binäres Signal ist, das während einer negativen Wanderung des Differentialsignals über das gegebene Niveau L₂ hinaus einen hohen Pegel bekommt. Diese Signale 32 und 33 werden gemäß Fig. 7 in den D-T-Flip-Flop 34 eingegeben, um ihn in zeitliche Beziehung mit dem Anstieg des Signals 32 zu setzen und ihn in zeitliche Beziehung mit dem Abfall des Signals 33 rückzusetzen, wodurch der D-T-Flip- Flop 343 veranlaßt wird, ein bei (g) in Fig. 8 gezeigtes Ausgangssignal 35 zu erzeugen, daß nur das Vorliegen der Vertiefung anzeigt.

Andererseits wird zur Erfassung der Nullpunkte des Differentialsignals 29 eine Schaltung 60 für die Nullpunktdurchgangserfassung verwendet. Diese Schaltung 60 enthält einen Komparator 36, eine Verzögerungsleitung 37 und eine Exklusiv- ODER-Schaltung 38. Das Differentialsignal wird am Komparator 36 einer auf das Nullniveau bezogenen Niveauaufteilung unterworfen, wobei ein resultierendes Signal über die Verzögerungsleitung 37 zu einem Eingang der Exklusiv-ODER-Schaltung 38 und unmittelbar zum anderen Eingang gegeben wird, wodurch die Exklusiv-ODER-Schaltung 38 veranlaßt wird, ein Ausgangssignal 39 zu erzeugen. Wie bei (f) in Fig. 8 gezeigt, steigt das Ausgangssignal 39 in zeitlicher Beziehung mit den Nullpunkten an und hat eine Impulsbreite, die einem durch die Verzögerungsleitung 37 vorgesehenen Verzögerungsbetrag entspricht.

Um ein die Mittenposition der Vertiefung anzeigendes Signal zu erhalten, werden die Signale 39 und 35 in einer UND-Torschaltung 40 verarbeitet.

Somit kann gemäß dieser Ausführungsform die Vertiefungsmittenposition genau auf der Basis von nur dem Differentialsignal 29 des Ermittlungssignals 20 selbst dann genau ermittelt werden, wenn sich die Vertiefungsgröße mit Änderungen des Leistungsniveaus des Aufzeichnungsstrahls ändert.

In Verbindung mit Fig. 9 und 10 wird eine weitere Ausführungsform zur Erfassung der Vertiefungsmittenposition beschrieben. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform wird ein bei (a) in Fig. 10 gezeigtes Erfassungssignal 10 durch einen Verstärker 26, einen Tiefpaßfilter 27 und eine Differenzierschaltung 28 so geleitet, daß es in ein bei (b) in Fig. 8 gezeigtes Differentialsignal 29 umgewandelt wird. Das Differentialsignal 29 wird in die Schaltung 60 zur Erfassung des Nullpunktdurchgangs gegeben, die von derselben Bauart ist wie in Verbindung mit der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben, wobei ein bei (c) in Fig. 10 gezeigtes Signal 39 erhalten wird. Eine sich zur Erfassung des Vorliegens von Vertiefungen eignende Schaltung 70′ enthält gemäß dieser Ausführungsform einen Tiefpaßfilter 27′, eine Differenzierschaltung 28′ und einen Komparator 50. Das in die Schaltung 70′ eingegebene Differentialsignal 29 wird durch den Tiefpaßfilter 27′ und die Differenzierschaltung 28′ so geleitet, daß es in ein bei (d) in Fig. 10 gezeigtes Signal 51 umgewandelt wird. Dieses den Gradient des Differentialsignals 29 anzeigende Signal 51 wird am Komparator 50 einer auf ein gegebenes Niveau L₃ bezogenen Niveauaufteilung unterworfen mit dem Ergebnis, daß ein gegebenes Niveau von gegebener Polarität aus dem Signal 51 gewählt wird, um hierdurch ein das Vorliegen von Vertiefungen anzeigendes Signal 35′ zu erfassen. Durch Leiten der Signale 35′ und 39 durch eine Torschaltung 40 kann ein die Vertiefungsmittenposition anzeigendes Signal genau erfaßt werden.

Auf Grund der Bedingung, daß die Beziehung zwischen der Vertiefungsgröße W und der Lichtpunktgröße W _s der Bedingungen 0,45W/ W _s 0,75 genügt und daß innerhalb dieses Bereichs der Gradient des Differentialsignals im wesentlichen konstant ist, können die vorhergehenden Ausführungsformen sicherstellen, daß das Vorliegen der Vertiefungen stabil erfaßt werden kann. Folglich kann die Vertiefungsmitte genau erfaßt werden.

Wenn auch die vorhergehenden Ausführungsformen als Beispiele zur Erfassung der Mittenposition von kreisförmigen Vertiefungen beschrieben wurden, können auch vordere und hintere Ränder von langgestreckten Vertiefungen mit an den Randteilen aufgezeichneten Informationen genau erfaßt werden unter Verwendung einer Erfassungsschaltung, deren Konstruktion derjenigen der in Fig. 7 oder 9 gezeigten Erfassungsschaltungsanordnung ähnlich ist. In typischer Weise ist ein auf die Vertiefungsrandaufzeichnung anwendbaren Modulationsschema so ausgelegt, daß es eine Gleichstromkomponente an einem Frequenzspektrum ausschließt. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei der Signalübertragung eine Wechselstromkopplung notwendigerweise angewendet wird und es folglich erforderlich ist, einen Mittelwert eines Signals nach der Wechselstromkopplung am Ändern zu hindern. Wenn sich der Mittelwert ändert, dann ändern sich Punkte, die ein zur Erfassung der Randteile verwendetes Teilniveau kreuzen, wobei normale oder Stromdaten nicht erfaßt werden. Im allgemeinen können jedoch Informationen nicht mit hoher Dichte in dem von der Gleichstromkomponente befreite Modulationsschema codiert werden. Ein auf hohe Codiereffezienz gerichtetes Modulationsschema neigt notwendigerweise dazu, eine Gleichstromkomponente zu erhalten.

Im folgenden wird somit mit Bezugnahme auf Fig. 11 und 12 ein Erfassungsverfahren dargestellt, das im Anschluß an das die Gleichstromkomponente enthaltende Modulationsschema Informationen aus einer Vertiefungsrandwiedergabe stabil erfassen kann.

Die Information wird mit einem Modulationsschema hoher Codierdichte codiert und auf der Plattenoberfläche in Form einer bei (a) in Fig. 12 gezeigten Reihe von Vertiefungen 75, 71, 72, 73 und 75 aufgezeichnet. Ein von der Vertiefungsreihe ausgehendes Erfassungssignal 80 hat eine bei (b) in Fig. 12 gezeigte Wellenform. Dieses Signal wird über einen Gleichstromverstärker 26 und einen Tiefpaßfilter 27 auf eine Differenzierschaltung 28 gegeben, die das Erfassungssignal 80 differenziert und ein bei (c) in Fig. 12 gezeigtes Differentialsignal 61 erster Ordnung erzeugt. Im wesentlichen enthält dieses Signal 61 keine Gleichstromkomponente und kann zur Übertragung wechselstromgekoppelt sein. Das Signal 61 wird mittels eines Tiefpaßfilters 27 vom Rauschen mit Hochfrequenzen befreit zur Lieferung eines Signals 61′, das seinerseits zu einer Differenzierschaltung 28′, einem Niveaukomparator 67 und einem Niveaukomparator 68 geliefert wird. Ein bei (d) in Fig. 12 gezeigtes Ausgangssignal 82 aus der Differenzierschaltung 28′ hat die Wellenform der zweiten Ableitung des Erfassungssignals 80, wobei ihre Nulldurchgangspunkte Randteilen des Erfassungssignals 80 entsprechen. Ansteigende Ränder sind durch Kreise und abfallende Ränder durch Punkte bezeichnet. Ein bei (g) in Fig. 12 gezeigtes Signal 39, das die Nulldurchgangspunkte anzeigt, kann unter Verwendung einer Schaltung von derselben Konstruktion wie derjenigen der entsprechenden Schaltung in den vorhergehenden Ausführungsformen erhalten werden. Die Wellenform 61 der ersten Ableitung wird der angegebenen Niveauteilung auf gegebene Niveaus L₁ und L₂ unterworfen zur Erzeugung eines bei (e) in Fig. 12 gezeigten Signals 63 und eines bei (f) in Fig. 12 gezeigten Signals 64, die zur Beurteilung verwendet werden, ob der Rand abfällt bzw. ansteigt. Somit entspricht das Signal 63 abfallenden Rändern, während das Signal 64 ansteigenden Rändern entspricht. Das Signal 63 wird zu einem Eingang einer Torschaltung 40 geliefert, während das Signal 64 zu einem Eingang einer Torschaltung 41 geliefert wird. Das die Nulldurchgangspunkte anzeigende Signal 39 wird zum anderen Eingang jeder der Torschaltungen 40 und 41 geliefert. Die Signale 39 und 63 werden an der UND-Torschaltung 40 verarbeitet zur Lieferung eines bei (h) in Fig. 12 gezeigten Impulssignals 65 für den vorderen Rand. In ähnlicher Weise werden die Signale 39 und 64 an der UND-Torschaltung 41 verarbeitet zur Lieferung eines bei (i) in Fig. 12 gezeigten Impulssignals 66 für den hinteren Rand.

Bei der Vertiefungsrandermittlung wurde experimentell bestätigt, daß die durch thermische Eigenschaften bedingte Diffusion des Aufzeichnungsfilmmaterials ausgeprägter auf die Form des hinteren Rands als auf die Form des vorderen Rands wirkt, wobei die den hinteren Rand anzeigende Signalwellenform abgestumpft wird. In diesem Fall kann die Form der ursprünglichen langgestreckten Vertiefung genau wiedergegeben werden durch Korrigieren der zeitlichen Störung der Erfassung der Position des hinteren Rands gemäß der zeitlichen Steuerung der Erfassung der Position des vorderen Rands. Dieser Vorgang erfordert eine Unterstreichung zwischen dem vorderen Rand und dem hinteren Rand, wobei in dieser Hinsicht das Erfassungsverfahren nach der Erfindung wirksam ist.

Claims (19)

1. Verfahren zur optischen Erfassung von Informationen, das folgende Schritte umfaßt:

• - Bestrahlen eines Wiedergabepunktes (2) auf einem Aufzeichnungsmedium (509), in dem zur Aufzeichnung von Informationen eine Reihe von Vertiefungen (1; 21-25) durch die Wärmeenergie eines Lichtpunkts in einer gegebenen Richtung gebildet sind,
• - Erfassen eines Signals (3; 20), das die durch den Wiedergabepunkt modulierte Intensität von vom Aufzeichnungsmedium kommenden Licht wiedergibt, und
• - Ermitteln der Information auf der Grundlage dieses Signals (3; 20),

dadurch gekennzeichnet, daß das Ermitteln der Information folgende Schritte umfaßt:

• - Erstellen eines Differentialsignals (29) aus diesem Signal (3; 20),
• - Erstellen eines ersten Signals (39), das Nulldurchgänge des Differentialsignals (29) angibt,
• - Erstellen eines zweiten, aus dem Differentialsignal hergeleiteten Signals (35; 35′), das das Vorliegen einer Vertiefung angibt, und
• - Erfassen der Mittenlage der Vertiefungen auf der Grund­ lage des ersten und des zweiten Signals, wobei die Vertiefungen längs der Spur kreisförmig sind und nahezu identische Durchmesser haben und die Information in dem Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein der Vertiefungen oder in dem gegenseitigen Abstand der Vertiefungen gespeichert ist (Fig. 8).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung in einer gegebenen Richtung eine Länge hat, die in den Bereich des 0,45- bis 0,75fachen der Länge des Wiedergabepunkts in derselben Richtung fällt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Differentialsignal verglichen wird mit einem ersten gegebenen Niveau (L₁) zur Erzeugung eines binären dritten Signals (32) und mit einem zweiten gegebenen Niveau (L₂) zur Erzeugung eines vierten binären Signals (33), und
• - das das zweite Signal erhalten wird unter Verwendung des Anstiegs eines der dritten und vierten Signale und des Abfalls des anderen Signals.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialsignal zur Erzeugung eines Signals (51) weiter differenziert wird, wobei dieses Signal (51) zur Erzeugung des zweiten Signals (35′) mit einem gegebenen Niveau verglichen wird.

5. Verfahren zur optischen Erfassung von Informationen, das folgende Schritte umfaßt:

• - Bestrahlen eines Wiedergabepunktes (2) auf einem Aufzeichnungsmedium (509), in dem zur Aufzeichnung von Informationen eine Reihe von Vertiefungen (71-75) durch die Wärmeenergie eines Lichtpunktes in einer vorgegebenen Richtung gebildet sind,
• - Erfassen eines Signals (80), das die durch den Wiedergabepunkt modulierte Intensität von vom Aufzeichnungsmedium kommenden Licht wiedergibt und
• - Ermitteln der Information auf der Grundlage dieses Signals (80),

dadurch gekennzeichnet, daß das Ermitteln der Information folgende Schritte umfaßt:

• - Erstellen eines ersten Differentialsignals (61) aus diesem Signal (80),
• - Erstellen eines zweiten Differentialsignals (62) aus dem ersten Differentialsignal (61),
• - Erstellen eines ersten Signals (39), das die Nulldurchgänge des zweiten Differentialsignals angibt,
• - Erstellen zweiter und dritter Signale (63, 64) durch Vergleichen des ersten Differentialsignals (61) mit ersten und zweiten verbestimmten Niveaus (L₁ bzw. L₂) und
• - Erfassen der Lage der Ränder der Vertiefungen auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Signale, wobei die Vertiefungen längs der Spur eine variable Länge besitzen und die Information in der Lage der Vorder- und Rückkanten der Vertiefungen in der Richtung der Aufzeichnungsspur gespeichert ist (Fig. 12).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das erste Differentialsignal (61) mit dem ersten vorbestimmten Niveau (L₁) verglichen wird, um das zweite Binärsignal (63) zu erstellen und dieses erste Differentialsignal (61) mit dem zweiten vorbestimmten Niveau (L₂) verglichen wird, um das dritte Binärsignal (64) zu erstellen, und
• - die Lage der Stirnkante der Vertiefung erfaßt wird, indem die ersten und zweiten Signale verwendet werden und die Lage der Rückkante der Vertiefung erfaßt wird, indem das erste und das dritte Signal verwendet werden.

7. Vorrichtung zur optischen Erfassung von Informationen gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit

• - einem Aufzeichnungsmedium (509), in dem zur Aufzeichnung von Informationen eine Reihe von Vertiefungen (1; 21-25) durch die Wärmeenergie eines Lichtpunkts in einer gegebenen Richtung aufgezeichnet ist,
• - einer Lichtquelle (500-504) zum Bestrahlen eines Wiedergabepunkts (2) auf dem Aufzeichnungsmedium (509),
• - einer Einrichtung (506) zum Erzeugen eines wiedergegebenen ersten Signals (3; 20), welches die durch den Wiedergabepunkt modulierte Lichtintensität des vom Aufzeichnungsmedium (509) kommenden Lichts empfängt, und
• - Erfassungsmitteln zum Erfassen der Information auf der Grundlage des Signals (3; 20),

dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel aufweisen:

• - ein Differenzierglied (28) zum Erzeugen eines Differentialsignals (29) aus dem ersten Signal (20),
• - ein erstes, mit dem Differenzierglied verbundenes Glied (60), das aus dem Differentialsignal (29) ein zweites Signal (39) erzeugt, das die Nullpunkte des Differentialsignals angibt,
• - ein mit dem Differenzierglied verbundenes zweites Glied (70-70′) das aus dem ersten Signal ein drittes Signal (35; 35′) erzeugt, das das Vorliegen der Vertiefungen angibt, und
• - ein auf die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Gliedes ansprechendes dritten Glied (40), das die Position der Vertiefungen ermittelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung in der gegebenen Richtung eine Länge hat, die in den Bereich des 0,45- bis 0,75fachen der Länge des Wiedergabepunkts in derselben Richtung fällt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Glied (70) aufweist eine erste und eine zweite Vergleichseinrichtung (30, 31) zum Vergleichen des Differentialsignals (29) mit ersten bzw. zweiten vorbestimmten Niveaus (L₁, L₂), und eine mit der ersten und zweiten Vergleichseinrichtung (30, 31) verbundene Einrichtung (34) zum Erzeugen eines Binärsignals (35) aus dem Anstieg eines Ausgangssignals (32) einer (30) der beiden Vergleichseinrichtungen (30, 31) und aus dem Abfall eines Ausgangssignals (33) der anderen (31) der beiden Vergleichseinrichtungen (30, 31).

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (70′) aufweist ein Differenzierglied (29′) zum Differenzieren des Differentialsignals (29) und eine Vergleichseinrichtung (50) zum Vergleichen eines Ausgangssignals (51) des Differenzierglieds (28′) mit einem gegebenen Niveau (L₃).

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Glied (60) aufweist eine dritte Vergleichseinrichtung (36) zum Vergleichen des Differentialsignals mit dem Nullniveau, eine Verzögerungseinrichtung (37) zum Verzögern eines Ausgangssignals der dritten Vergleichseinrichtung um einen gegebenen Verzögerungsbetrag und eine mit der Verzögerungseinrichtung verbundene Einrichtung (38) zum Erzeugen von Impulsen (39), die einem Anstiegszeitpunkt oder Abfallzeitpunkt des Ausgangssignals der dritten Vergleichseinrichtung entsprechen und eine Breite haben, die dem Verzögerungsbeitrag der Verzögerungseinrichtung entspricht.

12. Vorrichtung zur optischen Erfassung von Informationen gemäß einem Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, mit

• - einem Aufzeichnungsmedium (509), in dem zum Aufzeichnen von Informationen eine Reihe von Vertiefungen (1; 71-75) durch die Wärmeenergie eines Lichtpunkts in einer gegebenen Richtung ausgebildet sind,
• - einer Lichtquelle (500-504) zum Bestrahlen eines Wiedergabelichtpunkts auf dem Aufzeichnungmedium (509),
• - einer Einrichtung (506) zum Erzeugen eines wiedergebenden ersten Signals (80), welches die durch den Wiedergabepunkt modulierte Intensität des vom Aufzeichnungsmedium kommenden Lichts empfängt, und
• - Erfassungsmitteln zum Erfassen der Information auf der Grundlage des ersten Signals (80),

dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmittel aufweisen:

• - ein erstes Differenzierglied (28) zum Erzeugen eines ersten Differentialsignals (61) aus dem ersten Signal (80),
• - ein mit dem ersten Differenzierglied (28) verbundenes zweites Differenzierglied (28′) zum Erzeugen eines zweiten Differentialsignals aus dem ersten Diffe­ rentialsignal,
• - ein mit dem zweiten Differenzierglied verbundenes ersten Glied (60) zum Erzeugen eines Signals (39), das die Nullpunkte des zweiten Differentialsignals angibt,
• - ein mit dem ersten Differenzierglied (28) verbundenes zweites Vergleichsglied (67, 68) zum Vergleichen des ersten Differentialsignals mit einem ersten und einem zweiten vorgegebenen Niveau (L₁ bzw. L₂) und zur Ableitung eines ersten und zweiten Binärsignals (63; 64),
• - eine dritte Einrichtung (40, 41), die auf die Ausgangssignale des ersten und zweiten Gliedes (60, 67, 68) anspricht, zum Ermitteln der Position der Ränder der Vertiefungen (1; 71-75).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Differenzierglied (28′) erste und zweite Vergleicher (67, 68) aufweist, die jeweils das Differentialsignal mit dem ersten bzw. zweiten vorbestimmten Niveau (L₁ bzw. L₂) vergleichen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung (40, 41) ein erstes Gatter (40) aufweist, das auf das Ausgangssignal des ersten Gliedes und das Ausgangssignal des ersten Vergleichers anspricht, um ein Signal zu erstellen, das die Lage der Frontkante der Vertiefung wiedergibt, und ein zweites Gatter (41), das auf das Ausgangssignal des ersten Gliedes und das Ausgangssignal des zweiten Vergleichers anspricht, um ein Signal zu erzeugen, das die Lage der Rückkante der Vertiefung wiedergibt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Glied (60) einen dritten Vergleicher (36) aufweist, um das zweite Differentialsignal mit dem Nullniveau zu vergleichen, und Verzögerungsmittel (37) zum Verzögern des Ausgangssignals des dritten Vergleichers um ein vorbestimmtes Zeitintervall und ein Organ (38), das mit den Verzögerungsmitteln verbunden ist, um Pulse zu erzeugen, die jeweils den Aufstiegszeitpunkt oder Abfallzeitpunkt des Ausgangssignals des dritten Vergleichers angeben, wobei die Pulse eine Breite haben, die der durch die Verzögerungsmittel bewirkten Verzögerung entsprechen.