NL8100767A - Inrichting en werkwijze voor het bewaren van informatie op een videoschijf. - Google Patents

Description

E 4789-19 fv /t

V

P & C

Inrichting en werkwijze voor het bewaren van informatie op een video-schijf.

De uitvinding heeft betrekking op het bewaren van informatie op een informatiedrager en in het bijzonder op het schrijven van vidèo-informatie op een videoschijf.

Er zijn stelsels ontwikkeld voor het optekenen van signalen bij 5 videofreguenties op schijven, banden en andere dragers. In zulke stelsels zijn ondermeer optische optekening op lichtgevoelige dragers, optekening met een elektronenhundel op thermoplastische dragers en andere methoden ^ toegepast voor het verkrijgen van een onmiddellijk reproduceerbare opte kening van video-informatie.

10 De stand der techniek kan in het algemeen worden verdeeld in stelsels- waarbij gebruik wordt gemaakt van fotografische oppervlakken, stelsels waarbij gébruik wordt gemaakt van voor een elektronenbundel gevoelige oppervlakken, magnetische optekenstelsels en, zoals bij de onderhavige uitvinding, stelsels waarbij een bundel stralingenergie een onomkeerbare verandering 15 tot stand brengt_op een oppervlak, waardoor informatie op dat oppervlak wordt geschreven.

Fotografische stelsels zijn beschreven in het Amerikaanse octrooi-schrift 3.234.326 dat betrekking heeft op het optekenen op een continue drager zoals een band of film en het Amerikaanse octrooischrift 3.361.873 20 dat betrekking heeft op de fotografische optekening van video-informatie op een roterende schijf volgens een spiraalvormige baan.

Het Amerikaanse octrooischrift 3.283.310 is een voorbeeld van het optekenen van informatie op een thermoplastisch filmoppervlak, waarbij gebruik wordt gemaakt van een schrijfinrichting met een elektronenbundel 25 als beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.120.991.

Bij andere stelsels wordt een elektronenbundel gebruikt voor het optekenen van informatie op een speciaal optekenmedium. Een voorbeeld daarvan is het Amerikaanse octrooischrift 3.350.503. Een ander voorbeeld van het gebruik van een elektronenbundel -op een lichtgevoelig medium zoals 30 fotografische film is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.444.317.

m de afgelopen jaren zijn andere methoden beschreven voor het optekenen met hoge dichtheid, die berusten op het verwijderen van materiaal of het verdampen van materiaal door bombardement met een laserbundel.

Deze methoden zijn in het kort beschreven in het tijdschrift "Electronics”, 35 3 maart 1969, bladzijde 110. Verder is een thermische micro-beeldopteken- inrichting met een laser uitvoeriger beschreven door C.O. Carlson en H.D. Ives in een voordracht op de bijeenkomst in 1968 van WESCON (Western Electronic .

81 0 0 76 7 .......“.........................

- 2 -

Show and Convention) , welke voordracht is gepubliceerd in deel 12 van WESCON Technical Papers voor 1968, bladzijde 1, sectie 16/1. De auteurs verwijzen naar artikelen in het nummer van 23 december 1966 van "Science", Vol- 54, No. 3756, bladzijde 1550 en 1551, de "Proceedings of the Fall Joint 5 Computer Conference of 1966", bladzijden 711-716 en een artikel in "Bell Systems Technical Journal" van maart 1968, bladzijden 385, 405.

Deze publikaties beschrijven een optekentechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van een dunne deklaag van metaal op een drager. Het dunne metalen vlies smelt snel als het aan warmte wordt blootgesteld en vormt 10 kleine druppeltjes binnen een optekenstip. Een sterk geconcentreerde stip laserbelichting kan voldoende warmte in voldoend korte tijd toevoeren, zodat een op geschikte wijze gemoduleerde laserbundel die een bewegend oppervlak treft een patroon van gaten in de metalen deklaag kan veroorzaken dat bij het af lezen de opgetekende informatie kan reproduceren.

15 Zoals uiteengezet in de voordracht van Carlson en Ives kunnen de afme-= tingen van de opgetekende stip of het gevormde gat aanmerkelijk kleiner zijn dan de diameter van de laserbundel. Door geschikte keuze van het materiaal voor de deklaag van metaal, de dikte van de deklaag, de divergentie van de laser en het stipvermogen kan een stelsel worden ontwikkeld voor 20 het optekenen van videofrequenties met een rédelijk hoge resolutie. De kwaliteit van het videosignaal dat met zulk een optekening wordt gereproduceerd is echter niet goed ten gevolge van een lage signaal/ruis-verhouding die wordt veroorzaakt door de rechtstreekse optekening van het videosignaal op het optekenmedium. Verder is het gebruik van een gemoduleerde laserbundel 25 voor het selectief veroorzaken van een patroon van gaten in de metalen deklaag van een videoschijf niet bevorderlijk voor een getrouwe weergave van een in amplitude variërend analogon-videosignaal. Op soortgelijke wijze is het af lezen van de opgetekende .^informatie in de vorm van een spoor van gaten of stippen op het oppervlak van de schijf niet geschikt voor het 30 getrouwenjk terugwinnen van een analogon-videosignaal uit het opgetekende spoor op de schijf. Het gebrek aan getrouwheid van het weergegeven videosignaal kan in hoofdzaak worden toegeschreven aan de onmogelijkheid voor de modulator van de laserbundel om nauwkeurige analogonsignalen te schrijven op de deklaag- op de schijf.

35 De uitvinding verschaft een verbeterde inrichting en werkwijze voor het optekenen van informatie op een videoschijf, waarbij de opgetekende informatie de vorm heeft van een langgerekte reeks gebieden die een in frequentie gemoduleerd informatiesignaal voorstellen.

81 0 076 7............... -...................

ί » - 3 -

De uitvinding verschaft een videoschijf met een lichtgevoelige deklaag die de drager van de schijf bedekt en dient voor het opnemen van tekens die het in frequentie gemoduleerde informatiesignaal voorstellen. Een lichtbron levert een lichtbundel met voldoende intensiteit om op de gevoelige deklaag 5 van de videoschijf in té werken terwijl de schijf gelijkmatig draait. Een optisch stelsel definieert een optische baan tussen de lichtbron en de gevoelige deklaag op de schijf teneinde de lichtbundel op de deklaag te focusseren. Een modulator voor de lichtintensiteit is in de optische baan opgenomen en reageert op het in frequentie gemoduleerde informatiesignaal door de licht-10 bundel in intensiteit te moduleren. De modulator voor de lichtintensiteit laat licht door over een voorafbepaald intensiteitbereik, waarbij de intensiteit van de gemoduleerde lichtbundel verandert tussen een betrekkelijk hoog niveau en een betrekkelijk laag niveau tijdens elke periode van het in frequentie gemoduleerde signaal. De lichtbundel die de intensiteitmodula-15 tor passeert en optisch wordt gefocusseerd op de gevoelige deklaag vormt de tekens die het in frequentie gemoduleerde informatiesignaal voorstellen.

Volgens een voorkeursuitvoering bestaat de informatieinhoud van een aanvankelijk ingangssignaal uit een met de tijd variërende spanning. Zulk een signaal is geschikt om te worden weergegeven op een gebruikelijke 20 televisie-monitor. Bij zulk een uitvoering zet een frequentiemodulator die reageert op het signaal waarvan de spanning met de tijd varieert het signaal om in een in frequentie gemoduleerd signaal voor het sturen van de modulator voor de lichtintensiteit.

De hoge en lage lichtdoorlaattoestanden van de modulator voor de 25 lichtintensiteit veroorzaken een variatie van de intensiteit van de resulterende gemoduleerde lichtbundel tussen een waarde boven een voorafbepaalde intensiteit waarbij de gefocusseerde bundel de gevoelige deklaag wijzigt en een waarde daaronder, waarbij de gefocusseerde bundel de gevoelige deklaag niet wijzigt.

30 Teneinde een optimaal gemiddeld intensiteitniveau voor de gemoduleerde lichtbundel vast te leggen kan de modulator voor de lichtintensiteit verder een tegenkoppelcircuit bevatten voor het stabiliseren van het bedrijfsniveau van de elektrische sturing van de lichtmodulator ter verkrijging van optimale eerste en tweede voorafbepaalde intensiteiten. Het tegenkoppelcircuit 35 kan een niveauinstelling bevatten voor het selectief instellen van het gemiddelde vermogen van de lichtbundel op een voorafbepaalde waarde. Daartoe neemt een lichtopnemer tenminste een deel van de lichtbundel uit de optische modulator waar en hij levert een elektrisch tegenkoppelsignaal dat de gemiddelde intensiteit van de lichtbundel voorstelt, zodat als het gemiddelde 81 0 0 76 7 ΐ> ·* t - 4 - niveau van de gemoduleerde lichtbundel toeneemt, het tegenkoppelsignaal het bedrijfsniveau van de optische modulator verlaagt teneinde de gemiddelde intensiteit van de gemoduleerde lichtbundel te stabiliseren pp een konstant bedrijfsniveau.

5 In het hart van de optische modulator bevindt zich een Pockels-cel die wordt gestuurd door een stuurketen. De stuurketen voor de Pockels-cel ontvangt aan zijn ingang het in frequentie gemoduleerde informatie-signaal en levert als reaktie daarop overeenkomstige stuursignalen aan de Pockels-cel. De stuurketen voor de Pockels-cel is voor wisselspanningen 10 gekoppeld met de Pockels-cel en het eerder genoemde tegenkoppelcircuit is voor gelijkspanning gekoppeld met de Pockels-cel.

De lichtbron voor het opwekken van de lichtbundel voor het schrijven is een schrijflaser, bij voorkeur een met argon-ionen werkende laser, die een gecollimeerde schrijfbundel van gepolariseerd monochromatisch 15 licht opwekt. De schrijflaser veroorzaakt plaatselijke verhitting bij het treffen van de lichtgevoelige deklaag op de videoschijf.

De videoschijf heeft een stijve schijfvormige drager met een oppervlak van een ondoorschijnende gemetalliseerde deklaag. De deklaag heeft geschikte fysische eigenschappen om plaatselijke verhitting door de schrijf-20 laser mogelijk te maken, waardoor plaatselijk smelten optreedt, wat vergezeld gaat van het terugtrekken van het gesmolten materiaal naar de rand van het gesmolten gebied. Bij het stollen blijft een blijvende opening achter in de gemetalliseerde... deklaag. Onder geschikte bedrijfsomstandigheden varieert de optische modulator de intensiteit van de bundel van de 25 schrijflaser tussen een intensiteit boven de eerder bedoelde voorafbepaalde waarde, waarbij de gefocusseerde bundel de gemetalliseerde deklaag smelt zonder deze te verdampen, en een intensiteit onder de eerder bedoelde voorafbepaalde waarde, waarbij de gefocusseerde bundel de gemetalliseerde deklaag niet tot smelten brengt.

30 De schijfvormige videoschijf draait gelijkmatig en een radiale beweging ten opzichte van de schijfbundel wordt aan de videoschijf meegedeeld teneinde de informatie volgens een spiraalvormige baan op de schijf te schrijven. Zowel de draaiing als de dwarsbeweging worden gestuurd door een elektrische synchroniseerketen die een konstante betrekking handhaaft tussen 35 de draaiing van de schijf en de relatieve translatie tussen de laserbundel voor het schrijven en de schijf.

Een microscoop-objektieflens voor het focusseren van de schrijfbundel op het oppervlak van de videoschijf kan op een afstand van de videoschijf worden gehouden door een hydrodynamisch luchtleger dat ontstaat terwijl de 81 0 0 76 7 if « - 5 - schijf roteert ten opzichte van de drager van de objectieflens. De objectief-lens heeft een apertuur met een grotere diameter dan de diameter van de lees-lichtbundel en het optische stelsel maakt gebruik van spiegels en lenzen voor het divergeren van de voor het schrijven gebruikte lichtbundel 5 van de laserbron teneinde tenminste de ingangspupil van de objectieflens te vullen.

De aandrijf inrichting voor de draaiing omvat een spil die de schijf nauwkeurig volgens een cirkel doet draaien en de aandrijfinrichting voor de translatie omvat een leispil-mechanisme voor het tot stand brengen van 10 een relatieve translatie tussen de schijf en de schrijfbundel met zeer konstante snelheid volgens een straal van de roterende schijf.

De synchronisatie van de schijf aandrijving met de trans latie-aandrij ving veroorzaakt een spiraalvormig spoor met een voorafbepaalde spoed. Desgewenst kunnen concentrische cirkels worden gevormd door afwisselend een transla-15 tie uit te voeren en te schrijven. Volgens een voorkeursuitvoering waarbij gebruik wordt gemaakt van een spiraalvormig spoor bedraagt de afstand tussen aangrenzende windingen van de spiraal twee pn van hart tot hart. Uitgaande van een stip-diameter van de orde van grootte van 1 pm levert dit een beveiligingsgebied van 1 pn tussen de stippen in aangrenzende 20 windingen van het spoor.

De microscoop-objectieflens zweeft op een konstante hoogte boven de schijf op een luchtkussen. De konstante hoogte is wenselijk met het oog op de geringe scherptediepte van de objectieflens. Een droog microscoop-objectief met een vergroting van 40 maal blijkt geschikt te zijn voor het concentreren 25 van de energie van de laserbundel op het schijfoppervlak teneinde een stip met een diameter van 1 pn te kunnen schrijven.

81 0 0 76 7 - 6 * *

De uitvinding wordt hieronder nader toegelicht aan de hand van de tekening, die betrekking heeft op een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 1 is een blokschema van .een inrichting volgens de uitvinding.

5 Fig. 2 is een schets van de optische baan door de objectieflens uit fig. 1.

Fig. 3 is een voorstelling van de afstand tussen het trefpunt van de schrijfbundel en leesbundel.

Fig. 4 is een blokschema van een stabilisatiecircuit voor de Pockels-10 cel. -

In fig. 1 omvat de schrijfinrichting 10 een schrijfkop 12 die Volgens een voorkeursuitvoering .bestaat uit een droog microscoóp-objectief 14 dat is gemonteerd op een luchtkussen-drager 16. Een wens met een vergroting van 40 maal is geschikt gebleken. Een schijf 18 wordt op speciale wijze 15 gereedgemaakt en kan worden uitgevoerd volgens bekende technieken, waarbij op een drager een zeer dun vlies van een metaal met een redelijk laag smeltpunt-en een hoge oppervlaktespanning wordt aangebracht.

Een kristaloscillator 20 stuurt de aandrijf elementen.. De schijf 18 wordt geroteerd door een eerste rotatie-aandrijfinrichting 22 die is gekop-20 peld met een spil 24. Een tweede translatie-aandrijfinrichting 26 bepaalt de stand van de schrijfkop 12.

Een translatie-drager 28 die door de translatie-aandrijfinrichting 26 wordt aangedreven via een leispil en een bijbehorende moer beweegt de schrijfkop 12' in radiale richting ten opzichte van de draaiende schijf 18.

25 De drager 28 is voorzien van geschikte spiegels en lenzen, zodat het overige deel van de optica en elektronika dat noodzakelijk is voor de schrij finrichting stilstaand kan worden opgesteld.

Volgens de voorkeursuitvoering passeert de bundel van een gepolariseerde snij laser 30 die bestaat uit een met argon-ionen werkende laser 30 door een Pockels-cel 32 die wordt gestuurd door de stuurketen 34.voor de Pockels-cel. Een frequentiemodulator 36 ontvangt het videosignaal dat moet worden opgetekend en voert geschikte stuursignalen toe aan de stuurketen 34 voor de Pockels-cel.

Zoals hierna beschreven bestaat het video-ingangssignaal uit een signaal 35 dat geschikt, is om te worden weergegeven op een televisie-monitor. Het is derhalve een spanning die met de tijd varieert. De frequentiemodulator 36 is van de gebruikelijke uitvoering en zet de met de tijd variërende spanning om in .een in frequentie gemoduleerd signaal waarvan de informatie-inhoud de vorm heeft van een draaggolffrequentie met frequentieveranderingen in de 40 tijd die overeenkomen met de spanningvariaties in de tijd.— ---------------- ...

81 0 0 76 7 * - 7 -

Zoals bekend reageert de Pockels-cel 32 op de aangelegde signaalspan-ningen door het polarisatievlak van de lichtbundel te draaien. Daar een lineaire polarisator uitsluitend licht met een voorafbepaald polarisatievlak doorlaat is een polarisator zoals een Glan-prisma 38 volgens de voor-5 keursuitvoering, opgenomen in de baan van de schrijfbundel teneinde een gemoduleerde schrijfbundel 40 te verkrijgen. De gemoduleerde schrijfbundel volgt in feite het uitgangssignaal van de frequentiemodulator 36.

De gemoduleerde schrijfbundel 40 die uittreedt uit de kombinatie 32, 38 van de Pockels-cel en het Glan-prisma wordt toegevoerd aan een eerste 10 spiegel 42 die de schrijfbundel 40 richt op de translatiedrager 28. De eerste spiegel 22 voert een deel van de schrijfbundel 40 toe aan een :stabilisatie-circuit 44 voor de Pockels-cel dat reageert op de gemiddelde intensiteit van de schrijfbundel teneinde het energieniveau van de bundel konstant te houden.

15 Een lens 46 is opgenomen in de baan van de schrijfbundel 40 teneinde de nagenoeg evenwijdige bundel te divergeren opdat deze de ingangspupil van de objectieflens 14 vult teneinde een optimale resolutie te verkrijgen. Een dichroitische spiegel 48 is opgenomen in de baan en zo opgesteld dat nagenoeg-de gehele schrijfbundel 40 wordt toegevoerd aan een tweede kantel-20 bare spiegel 50. Een spiegel als beschreven in de octrooiaanvragen van Elliott ijkan worden toegepast bij de onderhavige uitvinding. De kantelbare spiegel 50 richt de bundel door de lens 14 en kan het trefpunt van de bundel 40 op het oppervlak van de schijf 18 verplaatsen.

In de metalen deklaag wordt door de schrijffbundel een reeks gaten 25 gevormd. Voor elke periode van het in frequentie gemoduleerde signaal dat wordt voorgesteld door de gemoduleerde schrijfbundel 40 wordt een gat gevormd. Daar de gemoduleerde schrijfbundel het uitgangssignaal van de frequentiemodulator 36 volgt, volgen ;de gaten die in de deklaag worden gevormd eveneens het uitgangssignaal van de frequentiemodulator- Daar de informatie-30 inhoud van het uitgangssignaal van de frequentiemodulator 36 de vorm heeft van frequentieveranderingen met de tijd om een draaggolffrequentie en daar de opeenvolging van gaten en geen gaten de opgetekende informatie voorstelt en daar de schijf 18 met gelijkmatige snelheid roteert verandert de opeenvolging van gaten en geen gaten teneinde de opgetekende video-informatie voor 35 te stellen, waarbij de gaten dichter bijeen of verder uiteen worden gevormd en de afmetingen van de gaten groter of kleiner worden naarmate de schrijfbundel 40 onder sturing door het in frequentie gemoduleerde uitgangssignaal van de frequentiemodulator 36 verandert.

De dbjectieflens 14 en het bijbehorende luchtlege 16 zweven in feite op 81 0 0 76 7 i » - 8 - een luchtkussen op een voorafbèpaalde vaste afstand boven het oppervlak van de schijf 18. Die afstand wordt bepaald door de vorm van het luchtlege 16, de lineaire snelheid van de schijf 18 en de kracht waarmee de kop naar de schijf 18 wordt bewogen. De vaste afstand is noodzakelijk aangezien 5 de brandpunt-tolerantie van een lens die in staat is een stip met een diameter van 1 jm te onderscheiden èveneens van de orde van grootte van 1 jim is.

Een tweede laser 52 met relatief laag vermogen levert een leesbundel 54. Volgens de voorkeursuitvoering is de leeslaser 52 een helium-neon-10 inrichting die het mogelijk maakt de leesbundel 54 aan de hand van zijn golflengte te onderscheiden van de schrijfbundel 40. Een polariserende bundelplitskubus 56 laat de leesbundel 54 door naar een spiegel 58 die de bundel 54 richt door een tweede divergerende lens 60 die de leesbundel 54 verbreedt teneinde de ingangspupil van de objectieflens 14 te vullen.

15 Een kwart-golflengte plaatje 62 is opgeriomen in de optische baan en voorkomt tezamen met de vlak polariserende bundelsplitser 56 dat licht dat wordt gereflecteerd aan de schijf 18 de laser 52 opnieuw bereikt en zijn oscillatiewijze verstoort. Het kwart-golflengte plaatje 62 roteert het polarisatievlak van de bundel over 45° bij elke doorgang, zodat de 20 gereflecteerde bundel 90° is verdraait ten opzichte van de polariserende bundelsplitser 56 en derhalve niet wordt doorgelaten.

Een tweede spiegel 64 in de baan van de leesbundel 54 richt de bundel ' op de dichroitische spiegel 48 en kan in beperkte mate worden ingesteld, zodat de banen van de leesbundel en de schrijfbundel nagenoeg identiek zijn, 25 met als verschil dat de stip van de leesbundel de schijf 18 treft stroom-'afwaarts van de schrijfbundel, wat nader zal worden toegelicht.

Een filter 66 dat ondoorlatend is voor de met argon-ionen opgewekte bundel is opgenomen in de baan van het licht dat wordt gereflecteerd door de bundelsplitser 56. De leesbundel 54 die wordt opgewekt met helium en 30 neon en wordt teruggekaatst door het oppervlak van de schijf kan het filter . 66 passeren èn via een lens 68 een lichtdetector 70 bereiken.

Het gereflecteerde licht van de leesbundel treft de lichtdetector 70.

De lichtdetector 70 werkt op de gebruikelijke wijze en levert een elektrische . stroom die representatief is voor het daarop vallende licht. In dit geval 35 levert de lichtdetector een signaal dat wordt voorgesteld door de configuratie van gaten en geen gaten die in de deklaag is aangebracht. De configu= ~ ratie van gaten en'geen gaten .is representatief voor het uitgangssignaal van de frequentiemödulator 36. Het uitgangssignaal van. de frequentiemodu-lator 36 is een draaggolffrequentie m-et frequentieveranderingen met de 81 0 0 76 7 * * - 9 - tijd die het op te tekenen videosignaal voorstellen. De configuratie van gaten en geen gaten is representatief voor een draaggolffrequentie met frequentieveranderingen met de tijd die het opgetekende videosignaal voorstellen. Het uitgangssignaal van de lichtdetector 70 is een elektrisch 5 signaal dat de opgetekende draaggolffrequentie voorstelt, frequentieveranderingen met de tijd die het opgetekende videosignaal voorstellen.

Het uitgangssignaal van de lichtdetector 70 wordt .toegevoerd aan een voorversterker 72 die een signaal met voldoende amplitude voor latere verwerking levert. Een videodiscriminator 74 levert een video-uitgangs-10 signaal dat op verscheidene wijzen kan worden gebruikt, waarvan er slechts twee bij wijze van voorbeeld zijn aangegeven.

De discriminator 74 is van de gebruikelijke, uitvoering en werking.

Hij ontvangt het in frequentie gemoduleerde signaal uit de lichtdetector 70 en zet dit om in een tijdafhankelijke spanning waarvan de informatie— 15 inhoud bestaat uit een spanning die met de tijd varieert en geschikt is voor weergave op de televisie-monitor 75.

Bij een eerste toepassing wordt het video-uitgangssignaal toegevoerd aan een televisie-monitor 76 en een oscilloscoop 78. Zoals bekend reageert de televisie-monitor op een spanning die met de tijd varieert. De op de 20 televisie-monitor weer te geven informatie wordt voorgesteld door een spanning die met de tijd varieert.

De televisie-monitor 76 toont de beeldgetrouwheid van de optekening en de oscilloscoop 78 geeft de signaal/ruis-verhouding van de optekening en de kwaliteit van de optekening, namelijk of deze licht danwel zwaar 25 is, aan. Hoewel dat niet is afgebeeld kan een geschikte tegenkoppellus via het stabilisatiecircuit 44 voor de Pockels-cel worden toegepast teneinde een goede discriminatie op de schijf tussen een gat of zwart gebied en een gebied zonder gat of dit gebied te verzekeren.

In plaats daarvan kan het video-uitgangssignaal van de discriminator 30 74 ook werden toegevoerd aan een comparator 80. Het andere ingangssignaal voor de comparator 80 wordt ontleend aan het video-ingangssignaal dat wordt toegevoerd via een verfcragings leiding 81. Een vertraging die gelijk is aan de totale vertragingen van het schrijfstelsel en de tijd die is verstreken tussen het tijdstip van schrijven van de informatie en de tijd die nodig 35 is opdat het betreffende gebied van de schijf het leespunt bereikt moet worden meegedeeld aan het ingang-videosignaal.

In het ideale geval dient het video-uitgangssignaal van de discriminator 74 in alle opzichten identiek te zijn met het video-ingangssignaal na de juiste vertraging.

..... 81 0 0 76 7 ......................"...............

- 10 -

Zoals eerder vermeld is het uitgangssignaal van de discriminator 74 een met de tijd variërendei 'spanning. Het video-ingangssignaal is eveneens een met de tijd variërende spanning. Alle verschillen die worden opgemerkt stellen fouten voor die kunnen worden veroorzaakt door onvolkomenheden van 5 het oppervlak van de schijf of onjuiste werking van de schrijfcircuits.

Deze toepassing is weliswaar essentieel bij het optekenen van numerieke informatie, maar is minder essentieel als andere informatie wordt opgetekend.

Het- uitgangssignaal van de comparator 80 kan worden gekwantiseerd en gételd, zodat een aanvaardbaar aantal fouten voor elke schijf kan worden 10 vastgesteld..-Als de getelde fouten die standaard te boven gaan, kan de schrijfbewerking worden beëindigd. Indien noodzakelijk kan een nieuwe schijf worden beschreven. Een schijf met overmatige fouten, kan dan opnieuw-worden bewerkt teneinde te dienen als een nieuwe schijf voor een latere optekening.

15 Er.zijn technieken bekend voor het bewegen van de schrijfkop 12 in radiale richting ten opzichte van de roterende schijf 18. Hoewel in fig.

.1 de rotatie-aandrijving 20 en de translatie-aandrijving 22 als onafhankelijk zijn afgeheeld, zijn de .aandrijvingen gesynchroniseert teneinde de schrijf-. eenheid 12 in staat te stellen een voorafbepaalde dwarsbeweging uit te 20 voeren voor elke omwenteling van de schijf 18, door middel van de gemeenschappelijke kristaloscillator 20.

In fig. 2 zijn in enigzins overdreven vorm de enigzins verschillende optische banen van de bundel 40 van de schrijflaser 30 en de bundel 54 van de leeslaser 52 afgebeeld. De schrijfbundel 40 valt samen met de 25 optische as van het microscoop-objektief 14. De leesbundel 54 daarentegen maakt een hoek oc met de optische as, zodat wij op enige afstand X gelijk aan o(. maal de brandpuntsafstand van het objektief stroomafwaarts ten opzichte van de plaats waar de schrijfbundel 40 optekent het oppervlak van de schijf treft. De resulterende vertraging tussen het lezen en het schrijven 30 stelt het gesmolten metaal in staat te stollen, zodat de optekening in zijn uiteindelijke toestand wordt gelezen. Als deze te vroeg zou worden gelezen, waarbij het metaal nog gesmolten is, zou er geen duidelijke informatie leveren voor het instellen van de optekenparameters.

Dit blijkt het beste uit fig. 3, waar twee punten in hetzelfde 35 informatiekanaal op een afstand van elkaar zijn afgebeeld. Het punt A, waar de schrijfbundel 40 de schijf treft, ligt op de optische as van de objektief lens 14. Op een afstand van het punt A in de bewegingsrichting van de drager als aangegeven door de pijl bevindt zich het leespunt B, dat onder een hoek <K. ten opzichte van de optische as van het micros coopobj ek tie f ....... 81 0 0 76 7 " --------------

* V

- 11 - 14 ligt.' Een afstand tussen de punten A en B van 2 pm blijkt een geschikte bewaking van de schrijfbewerking te leveren.

In fig, 4 is ten slotte een geïdealiseerd schema voor een stabilisatie-circuit 44 voor een Pockels-cel afgeheeld, geschikt voor gebruik in de 5 inrichting uit fig. 1. Zoals bekend roteert een Pockels-cel het polarisatie-vlak van het toegevoerde licht als functie van een aangelegde spanning. Derhalve wordt de Pockels-cel gebruikt voor het roteren van vlak gepolariseerd licht en het geroteerde licht wordt door een vlakke polarisator zoals een glans-prisma gevoerd. Het licht dat uit de polarisator treedt is 10 in amplitude gemoduleerd overeenkomstig de aangelegde spanning.

Anders gezegd, de gebruikelijke bedrijfswijze voor een Pockels-cel 32 en een Glan-prisma 38 is als modulator voor de lichtintensiteit. Elke periode van de frequentiemodulator stuurt de Pockels-cel door zijn volledige werkbereik van 90°. Binnen dit werkbereik van 90° bestaat een werkpunt 15 waarbij al het toegevoerd licht wordt doorgelaten, wat wordt aangeduid als de volledige lichtdoorlating. Een tweede werkpunt laat geen licht door en wordt aangeduid als de volledige lichtblokkering. De Pockels-cel zelf roteert slechts het polarisatievlak. Het Glan-prisma laat licht in één polarisatievlak door en laat in het geheel geen licht in een loodrecht 20 daarop staand vlak door.

Afhankelijk van de individuele Pockels-cel doet een spanningverandering van ongeveer 100 V de cel het polarisatievlak over 360° draaien. De over-drachtskarakteristiek van een individuele cel kan echter spontaan verschuiven, overeenkomende met een spanningverandering van ί 50 V en derhalve is een 25 tegenkoppellus wenselijk om de cel binnen een bruikbaar en redelijk lineair bedrijfsbereik te houden.

Het stabilisatiecircuit 44 omvat een lichtgevoelige siliciumdiode 82 die een deel van de schrijfbundel 40 reflekteert door de spiegel 42 uit fig.

1 ontvangt- De siliciumdiode 82 werkt op soortgelijke wijze als een zonnecel 30 en is een bron van elektrische energie bij belichting met invallende straling. De ene aansluiting van de siliciumdiode 82 is verbonden met een gemeenschappelijke referentiespanning 84 aangegeven met het gebruikelijke aardsymbool en de andere aansluiting is verbanden met de ene ingang van een verschil-versterker 86- De siliciumcel 82 is overbrugd door een belasting 88 die 35 een lineaire responsie mogelijk maakt.

De andere ingang van de verschilversterker 86 is via een geschikte · spanningdeler 90 verbonden met de gemeenschappelijke referentie 84. Een voedingsbron 92 is aangesloten op de spanningdeler 90 en maakt het mogelijk de verschilversterker 86 zo in te stellen dat het gemiddelde lichtniveau dat wordt doorgelaten door de Pockels-cel 32 wordt ingesteld.- 81 0 0 76 7 - 12 -

Een paar uitgangsaansluitingen van de verschilversterker 86 zijn via weerstanden 94 respektievelijk 96 aangesloten op de ingangsaansluitingen van de Pockels-cel 32 uit fig. 1. Opgemerkt kan worden dat de stuurketen 34 voor de Pockels-cel voor wisselspanningen is gekoppeld met de Pockels-5 cel 32, terwijl de verschilversterker 86 voor gelijkspanning is gekoppeld met de Pockels-cel 32.

Tijdens het bedrijf wordt het stelsel bekrachtigd. Het licht van de schrijfbundel dat de siliciumdiode 82 treft wekt een verschilspanning aan de ingang van de verschilversterker 86 op. Aanvankelijk wordt de spanningdeler 10 90 zo ingesteld dat licht wordt opgewekt met een voorafbepaald gemiddeld intensiteitniveau. Als vervolgens het gemiddelde intensiteitniveau van het licht dat de siliciumcel 82 treft toeneemt of afneemt, wordt in de verschilversterker 86 een correctiespanning opgewekt. De correctiespanning die aan de Pockels-cel 32 wórdt toegevoerd heeft een zodanige polariteit en 15 grootte dat het gemiddelde intensiteitniveau wordt teruggebracht naar het voorafbepaalde niveau.

De uitvinding verschaft derhalve een verbeterde optekeninrichting voor videoschijven. Een microscoopobjektief gemonteerd op een luchtleger zweeft op een voorafbepaalde afstand van het oppervlak van een gemetalliseerde 20 schijf. De gemetalliseerde deklaag is zo gekozen dat een laserbundel bij geschikte modulatie voldoende energie kan afgeven'om plaatselijke gebieden op het oppervlak te smelten. Onder invloed van de oppervlakspanning trekt het gesmolten, metaal zich terug, waarbij een blank gebied met een diameter van ongeveer 1 pm ontstaat.

25 Een tweede laser met geringe energie die gebruik maakt van nagenoeg dezelfde optische baan is door dezelfde microscoop-objektieflens gericht, maar treft het oppervlak van de schijf op geringe afstand stroomafwaarts van het schrijfpunt. De leesbundel wordt door een geschikt optische stelsel teruggevoerd, dat de gereflecteerde energie van de schrijfbundel 30 buitensluit en het mogelijk maakt de informatie die is geschreven op de schijf te analyseren.

De weergegeven informatie kan ondermeer wordengebruikt voor het sturen van de intensiteit van de schrijfbundel teneinde geschikte opteken-niveaus te verzekeren en te bepalen of een onaanvaardbaar aantal fouten is 35 gemaakt bij het optekenen.

8100767

Claims (23)

1. Inrichting voor het optekenen van informatie in de vorm van een in frequentie gemoduleerd signaal .op een informatiedrager/ gekenmerkt door een eerste orgaan dat een op te tekenen informatiesignaal 'levert, van welk 5 signaal de informatie-inhoud bestaat uit een draaggolffrequentie met frequentieafwijkingen met de tijd die de op te tekenen informatie voorstellen; een informatiedrager met een drager met een eerste oppervlak en een lichtgevoelige deklaag die het eerste oppervlak bedekt voor het opnemen van tekens die het informatiesignaal voorstellen; een orgaan 10 voor het meedelen van een gelijkmatige beweging aan de informatiedrager; een lichtbron die een lichtbundel levert met een voldoende intensiteit om in te werken op de deklaag terwijl deze beweegt en zich op de informatiedrager bevindt en voor het veranderen van de deklaag teneinde daar tekens op achter te laten die de informatie voorstellen; een optisch 15 orgaan voor het definiëren van een optische baan tussen de lichtbron en de deklaag op de informatiedrager en het focusseren van de lichtbundel op de deklaag, een modulatieorgaan voor de lichtintensiteit dat is opgenomen in de optische baan tussen de lichtbron en de deklaag op de informatiedrager, waarbij het modulatieorgaan werkt over een gebied tussen 20 een hoge lichtdoorlaattoestand en een lage lichtdoorlaattoestand teneinde de lichtbundel in intensiteit te moduleren met de op te tekenen informatie; waarbij het modulatieorgaan voor de lichtintensiteit reageert op het in frequentie gemoduleerde signaal en tussen zijn hoge lichtdoorlaattoestand en zijn lage lichtdoorlaattoestand wisselt tijdens elke periode van het 25 in frequentie gemoduleerde signaal teneinde de lichtbundel te moduleren met het op te tekenen in frequentie gemoduleerde signaal; waarbij het licht dat de modulator passeert en wordt gefocusseerd op de deklaag door het optische orgaan in die deklaag tekens achterlaat die representatief zijn voor het op te tekenen in frequentie gemoduleerde signaal.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het eerste orgaan een orgaan bevat dat een aanvankelijk informatie signaal levert waarvan de informatieinhoud bestaat uit een spanning die met de tijd varieert en een frequentiemodulator die als reaktie op het orgaan dat een aanvankelijk informatiesignaal levert de met de tijd variërende spanning omzet in 35 een in frequentie gemoduleerd signaal.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de modulator voor de lichtintensiteit een elektrisch stuurbaar orgaan bevat dat als reaktie op de frequentiemodulator de intensiteit van de lichtbundel varieert tussen een waarde boven een voorafbepaalde intensiteit waarbij de 81 0 0 76 7 w - 14 - gefocusseerde bundel de deklaag verandert en onder die intensiteit, waarbij de gefocusseerde bundel de deklaag niet verandert, welke wisseling representatief is voor het in frequentie gemoduleerde signaal.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk dat het aanvankelijke 5 informatiesignaal een informatie-inhoud heeft in de vorm van een spanning die varieert met de tijd en geschikt is voor weergave op een gebruikelijke televisie-monitor; waarbij de lichtbron een schrijflaser bevat voor het opwekken van een gecollimeerde schrijfbundel van gepolariseerd monochroma-tisch licht; waarbij de drager een vlakke en stijve schijf is en het eerste 10 oppervlak daarvan een vlak oppervlak is; waarbij de deklaag bestaat uit een dunne ondoorzichtige gemetalliseerde deklaag met geschikte fysische eigenschappen om plaatselijke smelting als reaktie op de invallende lichtbundel van de schrijflaser mogelijk te maken, welke verhitting een plaatselijke smelting veroorzaakt die gepaard gaat met het terugtrekken van het gesmolten 15 materiaal naar de rand van het gesmolten gebied, waarbij na het stollen een blijvende opening achterblijft in de dunne gemetalliseerde deklaag; waarbij het elektrisch stuurbare orgaan als reaktie op de frequentiemodulator de intensiteit van de schrijfbundel varieert tussen een waarde boven de voorafbepaalde intensiteit waarbij de gefocusseerde bundel de gemetalliseerde 20 deklaag smelt zonder deze te verdampen en een waarde onder de voorafbepaalde intensiteit waarbij de gefocusseerde bundel de gemetalliseerde deklaag niet doet smelten.

5. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de informatiedrager de vorm heeft van een schijf; waarbij het orgaan voor het meedelen 25 van relatieve beweging een rotatie-aandrijforgaan bevat voor het veroorzaken van een gelijkmatige rotatie van de schijf en waarbij de inrichting verder een translatie-aandrijforgaan bevat dat is gesynchroniseerd met het rotatie-aandrijforgaan teneinde de gefocusseerde lichtbundel radiaal over het eerste oppervlak van de schijfvormige informatiedrager te bewegen en 30 een elektrisch synchronisatieorgaan voor het handhaven van een konstante betrekking tussen de rotatiebeweging en de translatiebeweging.

6. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de modulator voor de lichtintensiteit verder een tegenkoppelinrichting bevat voor het stabiliseren van het bedrijfsniveau van het elektrisch instelbare orgaan teneinde 35 de intensiteitniveaus van de lichtbundel boven en onder de voorafbepaalde waarde te verschaffen, waarbij het modulatieorgaan voor de lichtintensiteit een lichtopneemorgaan bevat voor het opnemen van tenminste een deel van de lichtbundel die uittreedt uit het elektrisch instelbare orgaan teneinde een elektrisch tegenkoppelsignaal te leveren dat representatief is voor de 81 0 0 76 7 sr » - 15 - intensiteit van de bundel die uittreedt uit het elektrisch instelbare orgaan en dat tegenkoppelsignaal toe te voeren aan het elektrisch instelbare orgaan teneinde zijn bedrijfsniveau te stabiliseren.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk dat de lichtopnemer 5 een elektrisch tegenkoppelsignaal levert dat representatief is voor de gemiddelde intensiteit van een lichtbundel die uittreedt uit het elektrisch instelbare orgaan, waarbij het bedrijfsniveau van de modulator voor de lichtintensiteit wordt gestabiliseerd teneinde de lichtbundel te doen uittreden met een nagenoeg konstant gemiddeld vermogen.

8. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat het optische orgaan een objektieflens en een hydrodynamisch luchtleger voor het ondersteunen van de lens boven het eerste oppervlak van de informatiedrager omvat. .

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de gecollimeerde lichtbundel nagenoeg evenwijdig is, waarbij de objektieflens een intreepupil 15 heeft met grotere diameter dan de diameter van de lichtbundel geleverd door de lichtbron; waarbij het optische orgaan verder een spiegel bevat voor het opvouwen van de baan van de lichtbundel geleverd door de lichtbron en een divergerende lens voor het verbreden van de nagenoeg parallelle lichtbundel van de lichtbron teneinde deze tenminste de intreepupil van de 20 objektieflens te doen vullen.

10. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de lichtbron een gepolariseerde laserbundel levert en het elektrisch stuurbare orgaan een orgaan bevat voor het roteren van het polarisatievlak van de laserbundel afkomstig van de bron onder sturing door het in frequentie gemoduleerde 25 signaal, alsmede een lineaire polarisator waarvan de uitgangsbundel bestaat uit een gemoduleerde laserbundel die overeenkomt met het in frequentie gemoduleerde signaal.

11. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de tegenkoppel-inrichting een niveau-instelorgaan bevat voor het selectief instellen van 30 het gemiddelde vermogenniveau van de lichtbundel op een voorafbepaalde waarde.

12. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk dat het elektrische instelbare orgaan een stuurketen voor een Pockels-cel en een Pockels-cel bevat, waarbij de stuurketen als reaktiè op het in frequentie gemoduleerde 35 signaal overeenkomstige stuursignalen afgeeft aan de Pockels-cel en waarin de stuurketen voor de Pockels-cel voor wisselspanning is gekoppeld met de Pockels-cel en de stabiliserende tegenkoppel-inrichting voor gelijkspanning is gekoppeld net de Pockels-cel.

13. Werkwijze voor het optekenen van informatie op een informatiedrager 40 door middel van een laserbundel, met het kenmerk dat men een in frequentie 810 0 76 7 w V— , - 16 - gemoduleerd op te tekenen elektrisch signaal verschaft, welk in frequentie gemoduleerde elektrische signaal een draaggolffrequentie heeft met frequentieveranderingen met de tijd die overeenkomen met de op te tekenen informatie; dat men de intensiteit van de overdracht van een laser-lichtbundel 5 naar een lichtgevoelig oppervlak van een informatiedrager stuurt waarbij men het in frequentie gemoduleerde signaal gebruikt als stuursignaal; dat men de informatiedrager met een konstante snelheid beweegt ten opzichte van de lichtbundel terwijl de lichtbundel is gefocusseerd op het lichtgevoelige oppervlak van de informatiedrager; waarbij het sturen omvat het gebruik van 10 de doorgelaten lichtbundel voor het onomkeerbaar wijzigen van het lichtgevoelige oppervlak van de informatiedrager onder invloed van een deel van het in frequentie gemoduleerde signaal terwijl het orgaan met een konstante snelheid beweegt, waarbij men de intensiteit van de doorgelaten lichtbundel naar het lichtgevoelige oppervlak van de informatiedrager 15 verlaagt teneinde het lichtgevoelige oppervlak ongewijzigd te laten onder sturing door een tweede deel van het in frequentie variërende signaal terwijl het orgaan met een konstante snelheid beweegt.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk dat het verschaffen van een in frequentie gemoduleerd elektrisch signaal omvat het leveren 20 van een aanvankelijk elektrisch signaal waarvan de informatie-inhoud bestaat uit een spanning die met de tijd varieert en het wijzigen van de met de tijd.variërende spanning in een in frequentie gemoduleerd elektrisch signaal waarvan de informatie-inhoud bestaat uit een draaggolffrequentie met frequentieveranderingen met de tijd die overeenkomen met de spanningvariaties 25 met de tijd.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk dat men de lichtbundel stationair houdt en het optekenorgaan met konstante snelheid beweegt ten opzichte van de stilstaande bundel.

16. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk dat de sturing 30 omvat het gebruik van het in frequentie gemoduleerde signaal voor het variëren van de intensiteit van de lichtbundel boven een voorafbepaalde waarde waarbij de gefocusseerde bundel het lichtgevoelige oppervlak wijzigt en onder de voorafbepaalde intensiteit waarbij de gefocusseerde lichtbundel het lichtgevoelige oppervlak niet wijzigt, welke wisselingen niet represen-35 tatief zijn voor het in frequentie gemoduleerde signaal.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk dat het aanvankelijke informatie sign aal een informatie-inhoud heeft in de vorm van een met de tijd variërende spanning die geschikt is voor weergave op een gebruikelijke televisie-monitor; waarbij de sturing omvat het opwekken van een gemoduleerde 40 gecollimeerde schrijf-laserbundel van gepolariseerd monochromatisch licht 81 0 0 76 7 - 17 - dat het lichtgevoelige oppervlak op de informatiedrager treft, welk oppervlak een dunne vlakke ondoorschijnende gemetalliseerde deklaag draagt met geschikte fysische eigenschappen om een plaatselijke verhitting als gevolg van het invallen van licht van de schrijflaser mogelijk te maken, 5 welke verhitting een plaatselijke smelting veroorzaakt die gepaard gaat met terugtrekking van het gesmolten materiaal naar de rand van het gesmolten gebied, waarbij na het stollen een blijvende opening in de dunne gemetalliseerde deklaag achterblijft; waarbij de sturing omvat het gebruik van het in frequentie gemoduleerde signaal voor het variëren van de intensiteit 10 van de schrijfbundel tussen een waarde boven de voorafbepaalde intensiteit waarbij de gefocusseerde bundel te gemetalliseerde deklaag smelt zonder deze te verdampen en een waarde onder de voorafbepaalde intensiteit waarbij de gefocusseerde bundel de gemetalliseerde deklaag niet doet smelten.

18. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk dat het optekenorgaan 15 schijfvormig is en de beweging van het optekenorgaan omvat het veroorzaken van een gelijkmatige rotatie van de schijf en de synchronisatie van de rotatie met de beweging van de optekendrager teneinde een relatieve beweging van de gefocusseerde lichtbundel radiaal over het oppervlak van de schijfvormige informatiedrager te veroorzaken teneinde een kanstante betrekking 20 tussen de rotatiebeweging en de translatiebeweging te handhaven.

19. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk dat de sturing verder omvat een stabilisatie van het modulatieniveau van de lichtbundel teneinde de intensiteitniveaus van de lichtbundel boven en onder de voorafbepaalde waarden te verkrijgen; het meten van tenminste een deel van de laser- 25 schrijfbundel na modulatie van de bundel teneinde een elektrisch tegen-koppelsignaal te verkrijgen dat representatief is voor de intensiteit van de bundel en het gebruiken van het tegenkoppelsignaal bij de sturing voor het stabiliseren van het modulatieniveau van de schrijfbundel.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk dat het meten van 30 tenminste een deel van de schrijfbundel een elektrisch tegenkoppelsignaal levert dat representatief is voor de gemiddelde intensiteit van de gemoduleerde schrijfbundel, waarbij het bedrijfsniveau van de modulatie van de lichtbundel wordt gestabiliseerd teneinde de gemoduleerde schrijfbundel te doen uittreden met een nagenoeg konstant gemiddeld vermogen.

21. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk dat de sturing omvat het roteren van het polarisatievlak van de laserbundel onder sturing door het in frequentie gemoduleerde signaal en het lineair polariseren van de geroteerde bundel teneinde een gemoduleerde laserbundel te verkrijgen die overeenkomt met het in frequentie gemoduleerde signaal. 81 0 0 76 7 < ^ - 18 -

22. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk dat de sturing omvat het selectief instellen van het gemiddelde vermogen van de gemoduleerde schrijfbundel op een voorafbepaalde waarde.

23. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk dat de sturing 5 omvat het versterken van het in frequentie gemoduleerde signaal teneinde overeenkomstige stuursignalen voor een Pockels-cel te verkrijgen; het voor wisselspanning koppelen van het versterkte in frequentie gemoduleerde signaal met de Pockels-cel en het voor gelijkspanning koppelen van het tegenkoppelsignaal met de Pockels-cel. 8 1 0 0 76 7