SE447769B - Apparat for atergivning av digitalt kodad information som er registrerad pa en optiskt lesbar, skivformad uppteckningsberare - Google Patents

Description

44? 769 rens nominella taegentialhastighet vid avläsningsstället och där L anger det minsta nominella centrumavståndet för enhetsområdena vid avläsningsstället.

Uppfinningén grundar sig på insikten av att man vid registrering av infor- mationen i.fonn av enhetsområden vid avläsning erhåller en signal som innehål- ler en jämförelsevis kraftig komponent vars frekvens är lika med två gånger bitfrekvensen för den registrerade, digitalt kodade signalen, vid vilken fre-_ kvens den digitalt kodade signalens momentana effektspektrum uppvisar en noll- punkt, varigenom denna frekvens kan utvinnas på mycket enkelt sätt genom fil- trering av infonnationssignalen och användas för signalalstring, exempelvis med hjälp av en fasläst slinga.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande under hänvisning till ritningen, där: §ig_l schematiskt visar en vy ovanifrän av en uppteck- ningsbärare tillsammans med vilken anordningen enligt uppfinningen är använd- bar; fjšïjå visar ett tvärsnitt genom uppteckningsbäraren i fig l längs linjen II-II;_fig_§ visar i förstorad skala en del av spåret i uppteckningsbäraren i fig 1; Eig_§_visar en planvy av spårdelen i fig 3; fjguâ schematiskt visar den erhållna signalen vid avläsning av spâravsnittet enligt fig 4; fjg_§ re- presenterar frekvensspektrumet för vissa binära signalkoder; fjg_Z visar de signalvågformer som motsvarar spektrumen i fig 6; jjg_§ schematiskt visar en anordning enligt uppfinningen.

Fig 1 visar i vy ovanifrân ett tänkbart utförande av en uppteckningsbärare som är användbar vid en anordning enligt uppfinningen. Uppteckningsbärarekrop- pen 1 är försedd med ett spiralspâr 4. Spåret 4 är uppdelat i flera sektorer 7, exempelvis 128 per varv. Varje sektor 7 innefattar en datasektion 9, som är Z_avsedd för dataregistrering, och en synkroniseringssåktion 8, För att säkerställa att nämnda data registreras i en noggrant definierad bana utnyttjas spåret 4 som servospår. För detta ändamål uppvisar informations- sektionerna 9 i sektorerna 7 en amplitudstruktur, vilket är visat i fig 2. Fig 2 visar en mindre del av tvärsnittet längs linjen II-ll i fig la och sålunda ett antal intilliggande spåravsnitt, som speciellt kan utgöras av sektioner av servospåren 4. Servospâren 4 är sålunda riktade vinkelrätt mot ritningens plan.

Servospâren 4 och speciellt datasektionerna 9 har sålunda for av skåror i sub- stratet 5. På detta sätt är det möjligt.att bringa ett strâlknippe som riktas mot uppteckningsbäraren för att registrera data, att noggrant sammanfalla med servospåret 4 eller med andra ord att styra strålknippets läge i radiell rikt- ning via en servostyrd krets som utnyttjar det från uppteckningsbäraren reflek- terade ljuset. Mätningen av strâlfläckens radiella läge på uppteckningsbäraren kan ske med hjälp av ett system liknande det som användes vid optiska uppteck- -n-avflfifl i _ u] rid-f? 769 ningshärare innehållande en videosignal och som bl.a. är beskrivna i “IEEE Transactions on consumer electronics", november 1976, sid. 307.

För datarf-giistart-ringa' n är llppix--gklairigshííawnkroppen fíírsrffid inr-d ett :nate~ rial 6, som vid rrponoring för lämplig strålning und fgår en optiskt detekter- bar förändring. I princip behöver enbart datasektionerna 9 i sektorerna vara försedda med ett sådant skikt. Av tillverkningsteknista skäl är det emellertid enklare att förse hela uppteckningsbärarytan med ett sådant skikt. Skiktet 6 kan exempelvis innefatta ett tunt metallskikt, som exempelvis kan bestå av tel- lur. Detta metallskikt kan smältas lokalt genom laserstrålning av tillräcklig intensitet, varigenom informationsskiktet 6 lokalt ges en avvikande reflexions~ koefficient, vilket medför att det reflekterade strâlknippet blir amplitudmodu- lerat i överensstämmelse med den registrerade informationen då ett sålunda in~ skrivet jnformationsspår avsökes genom ett strålknippe.

Alternativt kan skiktet 6 vara uppbyggt som ett dubbelt skikt och exempel- vis bestâ av aluminium och järn, och som reagerar kemiskt för infallande strål- ning. På de ställen där ett strålknippe med hög effekt infaller på skivan bil- das FeAl6, vilket har låg reflexionsförmåga. En liknande effekt uppnås i fal- let med ett dubbelskikt av vismut och tellur, varvid Bi2Te3 bildas. Det är även möjligt att utnyttja ett enkelt skikt av tellur.

Eftersom inskrivningsstrâlfläcken bringas att noggrant sammanfall med ser- vospåret med hjälp av servospåret i form av en skära i substratet 5 och detta speciellt vid avsökning av en datasektion, så blir datainformationen som modu- lerar skrivstrâlknippet exakt registrerad i datasektionen som sammanfaller med servospåret. ;' I Av det ovanstående framgår att uppteckningsbärarna som är avsedda för an- vändarbruk, varvid datasektionerna ej ännu innehåller data, uppvisar en skår- formad struktur i datasektionerna inom sektorerna. Inom varje sådan sektor in- nehåller en sådan uppteckningsbärare dessutom en synkroniseringssektion 8 i form av en optiskt detekterbar reliefstruktur. I föreliggande fall innefattar synkroniseringssektionerna 8 en reliefstruktur som består av en följd av gropar omväxlande med mellanområden. Groparnas djup i denna struktur hos synkronise- ringssektionen-är större än djupet av serovspåret i datasektionen 8. Detta djup hos groparna är valt i överensstämmelse med allmänt kända optiska villkor och i beroende av groparnas form vid det använda avläsningssystemet på sådant sätt att optimal utläsning av den i strukturen representerade informationen erhål- les. I fallet med ett avläsningssystem där strålknippet reflekteras av uppteck- ningsbäraren och detekteras av en enkel fotodetektor, så kan djupet 1/d >\ an- vändas för groparna, varvid )\ betecknar våglängden för den använda strâlning~ en. Om djupet av servospåret i datasektionen 9 är lika med 1/8,Å_eller mindre, eggen dopamin' 1' 447 769 så kommer servosgiåret knappast alls att påverka den av detektorn dfftekterade ljusmängden. fig 3 visar schematiskt i ett tvärsnitt i servaspårens 4'längdriktning en del av ett,sådant_servospår 4 med en del av synkroniseringssektionen 8 och en del av datasektionen 9, medan fig 4 visar en planvy av nämnda del av spåret 4.

Den förberedda skivan är försedd med ett servospår 4, som är utformat i substratet 5; t.ex. med hjälp av ett laserstrålknippe. Genom att modulera la- serstrålknippets intensitet kan man då bilda en reliefstruktur av gropar 13 innehållande information i synkroniseringssektionen 8. Därefter kan hela ski- van, för enkelhetens skull även inbegripande den del av uppteckningsbäraren 1 som ligger utanför spåren 4, beläggas med ett reflekterande informationsskikt 6. I den sålunda förberedda uppteckningsbäraren kan information registreras i informationssektionen 9 genom att hål 14 bildas i det reflekterande informa- tionsskiktet 6, exempelvis med hjälp av ett laserstrålknippe.

Istället fön ett reflekterande skikt 6 är det som alternativ möjligt att anordna ett icke-reflekterande skikt på ett reflekterande substrat, vilket icke-reflekterande skikt elimineras lokalt för att åstadkomma ínformationsområ- dena. Istället för utläsning grundad på avvikande reflexionsförmåga hos en upp- teckningsbärare kan avläsningen också grunda sig på avvikande transmissionsför- måga hos uppteckningsbäraren.

Den digitalt kodade informationen kan moduleras på olika sätt. För detta ändamål visar fig 7 tre modulationsmetoder vars tillhörande spektra är visade i fig 6.

Hänvisningen a i fig 7 betecknar en modulation som är känd under namnet “biphase modulation". Den tillförda datasignalen omvandlas då till en binärsig- nal som vid en logisk "l" i den tillförda digitala signalen är positiv under tidsintervallet T/2 och negativ under nästföljande tidsintervall T/2, varvid T betecknar bitlängden i den tillförda digitala signalen. En logisk "O" ger den exakt motsatta binärsignalen, d.v.s. en signal som är negativ under tidsinter- vallet T/2 och positiv under nästföljande tidsintervall T/2. Detta modulations- förfarande ger en binärsignal vars effektspektrum är representerat genom kurv- formen a i fig 6. Frekvensen fb svarar då mot l/T.

Hänvisningen b i fig 7 representeran ett modulationsförfarande som är känt under namnet “Miller modulation“. Den pinärsignal som alstras genom detta modu- lationsförfarande uppvisar en övergång efter halva tiden av en logisk“l" i den tillförda digitala signalen och vid övergången mellan°två efter varandra föl- jande logiska "O". Frekvensspektrumet för den genom detta modulationsiörfarande bildade binärsignalen är betecknat b i fig 6. I Hänvisningen c i fig 7, slutligen, representerar ett modulationsförfaran- *_73 a F! di» u, 7 7% ne som ar kant under namnet "quadphase modnlation" eller "fyrfasmodulation", varvid den tillförda bitserien i den digitala signalen först uppdelas i konse- kutiva grupper om två bitar. För varje tvåbitsgrupp med en längd av 2T härledes en binärsignal som under det första tidsintervallet T har samma iörlopp som de ursprungliga två bitarna och under nästföljande tidsintervall T har det inver- terade förloppet. Bitkombinationerna 11, 00, 01 och 10, som är möjliga, omvand- las sålunda till bitkombinationerna 1100, 0011, 0110 respektive 1001. Den genom detta modulationsförfarande bildade binärsignalen har det frekvensspektrum som är representerat genom kurvformen c i fig 6. Av fig 6 framgår att dessa modula~ tionsförfaranden har den gemensamma egenskapen att den resulterande binärsigna- len ej uppvisar nâgra kraftiga frekvenskomponenter vid jämförelsevis låga fre- kvenser, t.ex. frekvenser under 0,2 fo. Detta är nycket användbart då en op- tisk uppteckningsbärare användes med de tillhörande inskrivnings- och avläs- ningssystemen. Som tidigare nämnts utnyttjar dessa system både en servostyrning för att hålla avsökningsfläcken noggrant fokuserad på uppteckningsbäraren och en servostyrning som reglerar avsökningsfläckens radiella läge och tillser att avsökningsfläcken noggrant sammanfaller med informationsspåret. Eftersom styr- signalerna som behövs för dessa servostyrningar härledes ur strålknippet som reflekteras av uppteckningsbäraren, vilket även moduleras genom reliefstruk- turen i synkroniseringssektionen, är det väsentligt att frekvensspektrumet för binärsignalen som är lagrad i adressdelen ej innehåller några kraftiga fre- kvenskomponenter inom.det för styrsignalerna avsedda frekvensbandet. Fig 6 vi- sar sälunda att frekvensbandet nedanför ungefär 0,2 fo är lämpligt för sådana styrsignaler. ) Vid utläsning av den registrerade informationen år det väsentligt att ut- läsningen sker synkront med en klocksignal. Uppfinningen grundar sig på insik- ten om att den avlästa informationssignalen redan innehåller en sådan klocksig~ nal då informationen registrerats i fonn av enhetsområden, nämligen de i fi- gurerna visade enhetsgroparna. Fig 5 visar sålunda schematiskt signaler som erhålles vid avläsning av ett spår enligt fig 4. Denna signal innefattar kompo- nenter som alstras av övergângarna mellan de enskilda groparna, vilka i fre- kvensspektrumet i fig 6 uppträder som en jämförelsevis kraftig frekvenskompo- nent Sc med frekvensen 2 f0. Denna frekvens sammanfaller med en nollpunkt i effektspektrumet för en digitalt kodad signal med bitfrekvensen f0 och kan så- lunda utvinnas från den avlästa signalen utan problem.

'Fig 7 visar schematiskt en apparat enligt uppfinningen. För enkelhetens skull visas ej de i anordningen ingående element som ej är väsentliga för att förklara uppfinningen, t.ex. drivningen av uppteckningsbäraren och servostyr- ningarna för att styra laserstrålknippets fokusering och spårföljningen. Dessa element är beskrivna i bl.a. den inlednings nämnda patentansökningen. En laser __.. _: ïj ¿ in 'à ny. e, u..- n_-._ fWW I' Lif n» _! 'gUlJl-Mn» -vt d. v- - ~_-.f~» ._41 447 769 16 projicerar, exempelvis via en spegel 17, som kan utnyttjas för radiell posi- tionering av strålknippet på skivan, och ett objektiv 18, ett laserstrålknippe 19 på spåret 4 i'uppteckningsbäraren 1, vilken rör sig i förhållande till det pr;jicerade strålknippet 19 i pilens 5 riktning. Fn detektor 20, exempelvis en fotodiod, detekterar reflexionen eller transmissionen av strâlknippet 19, vari- genom en signal enligt-fig 5 erhålles. Denna signal innehåller frekvenskompo- nenten Sc med frekvensen 2 f0 (fig 6), som är lika med V/L, där L betecknar centrum-till-centrum-avståndet för två intilliggande informationsområden (se fig 4l vid avsökningsstället och V betecknar uppteckningsbärarens 1 tangential- hastighet vidøavsökningsstâllet. Denna frekvenskomponent utvinnes genom band- passfiltret 21 och tillföras en faslåst slinga 22, vilken förbättrar filtre- ringen, ökar stabiliteten och kompenserar för varje förekommande, kortvarigt signalbortfall. På detta sätt erhålles en klocksignal med frekvensen 2f0 ur vilken man genom frekvensdelning kan återvinna frekvensen f0. Denna frekvens- delning kan på känt sätt utföras i en faslåst slinga, vilken kan innehålla en höggradigt stabil oscillator vars fasläge är låst till signalen som tillföres från filtret 21.

Ur signalen som detekteras av detektorn 20 återvinnas den digitalt kodade signalen med hjälp av en krets 23, vilken för detta ändamål synkroniseras genom klocksignalen'som erhålles genom förfarandet enligt uppfinningen.

Uppfínningen är ej begränsad till den i figurerna visade användningen utan är även användbar för reproduktion av digitalt kodade audio eller videosignaler och liknande, varvid sektorarrangemanget med synkroniseringsområdena 8, som beskrivits med hänvisning till fig 1, normalt ej förekommer.

Istället för ett laserstrålknippe är det ofta möjligt att använda ett icke-koherent ljusstrâlknippe, och detta i synnerhet då informationstätheten är låg. ~- .Ü _' _ s; allla.- fl.) *få ' ° , jxyfiy¿írål'fëèëå

Claims (1)

1. 447 769 Patentkrav Apparat för återgivning av digitalt kodad information, vilken har regi- strerats på en skivformad uppteckningsbärare (1) i form av optiskt detek- terbara informationsområden, vilka är anordnade enligt ett kunctntriskt eller spiralformat spärmönster, varvid områdena utgör enhetsomräden, medan appara- ten innefattar en ljuskälla (16), ett optiskt system (17,l8) För projicering av ett ljusstràlknippe (19) på spårmönstret, en detektor (20) för att detek- tera förekomsten av ett enhetsområde inom strålknippet, en avläsningskrets (23) För att reproducera den registrerade, digitalt kodade signalen, samt en klock- signalgeneratoranorclning (2l,22) för synkronisering av avläsningskretsen, k ä n n e t e c k n a d av att klocksignalqeneratoranordningen innefattar ett bandpassfilter (Zl), vars mittfrekvens är väsentligen lika med två gånger den registrerade signalens bitfrekvens, för att filtrera den genom detektorn (20) detekterade signalen och därigenom åstadkomma en klocksignal, varvid bitfre- kvensen F uppfyller villkoret f = V/2L, där V betecknar upptecknïngsbärarens nominella tangentialhastighet vid avläsningsstället och dä. L betecknar det nominella minsta centrum-till-centrum-avståndet för enhetsomrädena vid av- läsningsstället. Poor; düailíwï_