SE451786B - Forfarande for uppteckning av en digital informationssignal pa en uppteckningsberare med ett stralningskensligt informationsskikt, apparat for genomforande av forfarandet samt optisk uppteckningsberare forsedd med en... - Google Patents

Description

451 786 0 2 nalen bildas i materialet när det utsätts för ett modulerat strålknippe.

För optimal användning av lagringskapaciteten hos uppteckningsbäraren är informationssignalen i allmänhet modulerad på ett speciellt sätt, d v s käll- kodningen av informationssignalen omvandlas till en kanalkodning, vilken kanal- kodning är avpassad att passa kanalens specifika egenskaper, i föreliggande fall uppteckningsbäraren.

Parametrar som är viktiga i detta avseende är bl a: den maximala frekvensen hos den upptecknade informationssignalen; detta, i betraktande av den begränsade överföringsbandbredden för upptecknings- bäraren och upptecknings- och återgivningsapparaten, innehållet hos informationssignalens lågfrekvenssignal; detta i (1) (2) beaktande av överhörning mellan informationssignalen och lågfrekvensservo- signalerna som ofta används i läsapparater för optiska uppteckningsbärare för centrering av läsfläcken på informationsspåret och för fokusering av ,dwml&fl&h maximala antalet konsekutiva bitceller av samma typ; detta eftersom det ofta krävs att klockinformationen kan avdelas från informationssignalen under uppteckningsbärarens avläsning.

Holländska patentansökan 8000121 (PHN 9666) beskriver ett förfarande av den i första stycket nämnda typen och beskriver även kanalkodning något. Nämnda patentansökan beskriver vidare två förfaranden för uppteckning av informations- signaler på uppteckningsbärare i överensstämmelse med kanalkodningen. Enligt det första förfarandet moduleras ett ljusstrâlknippe exakt i överensstämmelse med den digitala signalen, så att uppteckningstecken av variabel längd uppteck- nas på uppteckningsbäraren, vilka tecken motsvarar perioden som informations- signalen antar ett av de digitala värdena.

Enligt det andra förfarandet pulsas ljusstrålknippet, d v s för varje bit- cell av en typ i informationssignalen alstras en strälpuls av bestämd längd och storlek. Dessa strålpulser alstrar uppteckningstecken på uppteckningsbärarna med konstanta dimensioner, (3) enhetliga uppteckningstecken, varvid varje enhet- ligt uppteckningstecken följaktligen representerar en bitcell av en specifik typ. I jämförelse med det första förfarandet har det andra förfarandet den nackdelen att upplösningen i strålkällan är mindre, vilket har en gynnsam in- verkan på strålkällans livstid.

Nämnda holländska patentansökan beskriver vidare en kanalkodning, i vilken åtminstone två konsekutiva bitceller alltid är av samma typ. Eftersom minimian- talet av konsekutiva bitceller av samma typ, d v s_n, ökar, minskar maximi- frekvensen för den binära informationssignalen. Det är uppenbart att detta har l4s1 vas en gynnsam inverkan på den uppnåeliga lagringskapaciteten och den bandbredd som krävs för upptecknings- och återgivningsapparaten.

Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande av den i första stycket angivna typen som möjliggör att en mycket hög informationstäthet på uppteckningsbäraren kan uppnås utan att behöva lägga extremt stränga krav på uppteckningsutrustningen och som även möjliggör att strälningskällans upplös- ning även kan reduceras ytterligare.

Uppfinningen är därför kännetecknad av att strålpulserna dimensione- ras så att de enhetliga uppteckningstecknen som bildas av nämnda strålpulser repre- A senterar m konsekutiva bitceller av samma första typ, för vilka 1 < m in (där moch lär hel tal), och' av att ett större antal av konsekutiva bitceller av samma första typ representeras av ett flertal enhetliga uppteck- ningstecken vilka är åtminstone angränsande och vilka alstras av ett flertal konsekutiva strålpulser.

Uppfinningen baseras på faktaerkännandet att minimistorleken för de enhet- liga uppteckningstecknen i praktiken är föremål för gränser. Detta beror på materialparametrar hos informationsskiktet och på egenskaper hos de optiska komponenterna med vilka strålknippet i uppteckningsapparaten fokuseras på in- formationsskiktet. Om i kodsystem, i vilka antalet konsekutiva bitceller av samma typ är fler än en bitcell nämnda enhetliga uppteckningstecken inte är relaterade till en bitcell utan till_m bitceller, där 1 < m_§ n, kan lagrings- kapaciteten för uppteckningsbäraren ökas väsentligt. Den medelst uppfinningen erhållna ökningen beror av värdet påig. Ett föredraget utförande av förfarandet enligt uppfinningen är kännetecknat av att m = n. Detta åstadkommer en maximal ökning i lagringskapacitet.

En uppteckningsbärare enligt föreliggande uppfinning är kännetecknad av att ett enhetligt uppteckningstecken representerar m_konsekutiva bitceller av den första typen, för vilka 1 större antal av konsekutiva bitceller av nämnda första typ är representerade genom ett fleratal enhetliga uppteckningstecken som åtminstone är angränsande.

En apparat för uppteckning enligt uppfinningen är slutligen kännetecknad av att styranordningen är avpassad att förse strålkällan med styrpulser och att nämnda strålkälla är anpassad att alstra en sådan strålpuls, till svar på en styrpuls, att ett enhetligt uppteckningstecken är bildat på uppteckningsbära- ren, som motsvarar m_konsekutiva bitceller av samma första typ i informa- tionssignalen, för vilka gäller 1 < m < n.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hänvisning till ritning- en, där figurerna 1, 2 och 3 visar signalvågformer och de därmed förbundna 451 786 4 uppteckningstecknen för att illustrera förfarandet enligt uppfinningen, figur 4 visar ett exempel på en anordning för erhållande av de strålpulser som krävs för metoden enligt uppfinningen, samt figur 5 visar signalvågformer som uppträ- der i nämnda anordning.

Figur 1 visar schematiskt en första version av förfarandet enligt uppfin- ningen, vilket tillämpar den s k Millermodulationen.

Figur la visar en bitsekvens av en digital signal innefattande en sekvens av logiska nollor och ettor. I överensstämmelse med Millermodulationen omvand- las denna digitala signal till binära informationssignaler såsom visas i figur lb. Enligt Millermodulationen uppvisar den binära informationssignalen en över- gång halvvägs i en logisk "l" hos den tillförda digitala signalen och övergång mellan två konsekutiva "O" hos signalen.

Ett karakteristiskt kännemärke på denna Millermodulation är att längden för den tid under vilken den binära signalen kontinuerligt har en av de tvâ värdena endast kan anta ett bestämt antal diskreta värden, vilka värden följer formeln nT. T är den största gemensamma divisorn för dessa möjliga diskreta värden och i Millermodulationen motsvarar det halva bitlängden för den ur- sprungliga digitala signalen. I denna Millermodulation kan parametern n_anta värdena 2, 3 eller 4, vilket framgår av figuren, Nedan kommer det att hänvisas till tidsintervallet T som bitcell, vilket är brukligt.

För att uppteckna den binära informationssignalen på en upptecknings- bä- rare med ett strålningskänsligt skikt måste ett strålknippe moduleras på så sätt att uppteckningstecken bildas på uppteckningsbäraren, vars sekvens repre- senterar den binära informationssignalen. För detta ändamål kan strålknippet naturligtvis moduleras direkt med den binära informationssignalen som skall upptecknas. Dessutom beskriver den holländska patentansökan 8000121 (PHN 9666) möjligheten att uppteckna enhetliga uppteckningstecken på uppteckningsbäraren genom pulsat arbetssätt hos strålkällan. För detta ändamål alstras en strålpuls som den i figur lc visade för varje bitcell T, som representrar en logisk "I".

Var och en av strålpulserna har en tillräckligt hög energi för att alstra ett enhetligt uppteckningstecken motsvarande en bitcell på uppteckningsbäraren. Ett mönster av uppteckningstecken S (visat i figur ld) av bestämda dimensioner bil- das på nämnda uppteckningsbärare, vilka tecken hänförs till enhetliga uppteck- ningstecken och vars mönster representerar den binära informationssignalen.

I praktiken är dimensionerna för dessa enhetliga uppteckningstecken, i allmänhet diametern hos det runda tecknet, föremål för en minimigräns. Detta ”u 451 786 _ minimum beror av det strâiningskänsïiga materiaiets parametrar och egenskaperna hos de optiska komponenterna som används för uppteckning. Om det stråinings- känsiiga materiaiet exempeivis är ett material som smäiter när det utsätts för ett stråïknippe av tiïiräckiig intensitet krävs en bestämd minimistråienergin p g a tiïiföriitiigheten hos skrivförfarandet, viiken sträïningsenergi bildar ett enhetïigt uppteckningstecken av bestämda dimensioner via upphettning av materiaïet. Om ännu mindre enhetïiga uppteckningstecken krävs kommer uppteck- ningsförfarandet att bii otiiiföriitïigt. De optiska komponenterna som används i uppteckningsapparaten bestämmer bi a diametern hos skrivfläcken som riktas mot informationsskiktet. Denna skrivfiäck kan ges en mycket iiten diameter ge- nom fokusering, vi1ket resuiterar i den höga iagringskapaciteten hos dessa op- tiska uppteckningsbärare, men i praktiken är även detta föremåi för begräns- ningar. I sjäiva verket bortsett från exempeivis defekter i pianheten hos in- formationsskiktet måste denna skrivfïäckdiameter a11tid upprätthåiïas, viïket bi a stäïier stränga krav på pïanhet hos informationsskikt och uppteckningsap- iparatens fokuseringskontroïi.

Dessutom måste det håiias i minnet att även om enhetiiga uppteckningsteck- en av mycket små dimensioner kan biidas på uppteckningsbäraren medeist avance- rad teknik, får detta även föijder för iäsapparaten med viiken denna uppteck- ningsbärare skail läsas. Läsapparaten skaiï då på tiiiföriitïigt sätt kunna Täsa dessa enhetliga uppteckningstecken, viiket stäïïer mycket stränga krav på de optiska komponenterna och de använda styrsystemen, exempeivis spårfö1jnings- systemet och fokuseringssystemet. Särskiit om denna ïäsapparat är en konsument- produkt, exempeivis för ïäsning av video- och/e11er audioinformation, är kraven som kan stäïias föremåi för begränsningar.

Som resuïtat härav är de enhetiiga uppteckningstecknen S, visade i figur Id, begränsade ti11 bestämda minimidimensioner i praktiken. Denna diameter i förening med moduiationssystemet bestämmer sâiedes iagringskapaciteten för upp- teckningsbäraren.

Föreiiggande uppfinning siktar tiii attöka denna iagringskapacitet på ett enkeit sätt. I stäiiet för att uppteckna enhetiiga uppteckningstecken som mot- svarar en bitceii föresiâs det eniigt uppfinningen att uppteckna enhetiiga upp- teckningstecken som motsvarar m_konsekutiva bitceiïer av samma typ i den bi- nära informationssigna1en,för vi1ka 1 <_m_§_n, Såsom redan angivits är n = 2 i faiiet med Miïiermoduiation, så att 1 överensstämmeïse med uppfinningen följer det automatiskt att för detta moduiationssystem m = n = 2 och föïjaktii- gen motsvarar ett enhetiigt uppteckningstecken S två bitceiier. Dessutom är eniigt uppfinningen ett större antai konsekutiva bitceiïer av samma typ repre- 451 786 ß senterade genom ett flertal enhetliga uppteckningstecken som är åtminstone an- gränsande. ' När förfarandet enligt uppfinningen appliceras på den binära informations- signalen som är visad i figur lb, ger detta exempelvis det mönster av enhetliga auppteckningstecken som är visat i figur lfy för vilket strålpulser såsom visade i figur le krävs. Jämförelse av mönstren av enhetliga uppteckningstecken visade i figur ld och lf visar då t ex att de två första enhetliga uppteckningstecknen S i figur lb har ersatts av enkla enhetliga uppteckningstecken S“ i figur 1, att de tre konsekutiva enhetliga uppteckningstecknen i figur d har ersatts av två delvis överlappande enhetliga uppteckningstecken S' såsom visat i figur lf etc. _ Dimensionerna för de enhetliga uppteckningstecknen, som är visade i figur 1, väljs så att en direkt jämförelse med det i figur ld visade mönstret är möj- ligt. I realiteten väljs det enhetliga uppteckningstecknet S' att vara iden- tiskt med tecknen S i figur ld. Mönstret som är visat i figur lf minskas då till mönstret visat i figur lg, från vilket det är uppenbart att förfarandet enligt uppfinningen leder till en ökning i lagringskapaciteten hos uppteck- ningsbäraren med en faktor 2.

Utöver Millerkodning som beskrivits i det föregående, existerar ett fler- tal andra koder i vilka minimiantalet av konsekutiva bitceller av sama typ är större än ett. Dessa koder innefattar seriekoder (bland dem Millerkoden),itar av den digitala källsignalen konsekntivt överförs till bitceller av den binära informationssignalen, och s k blockkoder, i vilka ord av den digitala signalen omvandlas till ett otvetydigt mönster av bitceller hos den binära informations- signalen. Ett exempel på en sådan kod är den s k EFM-koden (åtta- till-fjorton-modulation), beskriven i holländska patentansökan 8004028, vilken kod används som en modulation för uppteckning av audioinformation på en optisk skiva i s k "Compact Disc Audio System“m Vid denna EFM-modulation är den resul- terade binära informationssignalen kännetecknad av att åtminstone tre konsekutiva bitceller är av samma typ (n_= 3), medan maximumet är 11. Ett antal alternativa förfaranden enligt uppfinningen kommer att beskrivas med hänvisning till figur 2 som representerar en signal vilken erhållits medelst denna EFM-modulation.

Figur 2a visar den binära signalent Strâlpulsen som används för uppteck- ning är sådan att ett enhetligt uppteckningstecken S erhålls som motsvarar 3 bitceller, minimiantalet av konsekutiva bitceller av typen "1", d v s m = n = 3. Ett större antal bitceller av typen "l" kan upptecknas på sam- ma sätt som visats i figuren 1 medelst ett antal konsekutiva strâlpulser J) 7 ' F 451 786. anordnade på tidsavstånd med ett tidsintervaii på en bitceli, viiket resuiterar i det mönster som är visat i figur 2c, aistrat av stråipuiserna visade i figur 2b. Figuren visar att detta resuiterar i en väsentlig över1appning av de enhet- iiga uppteckningstecknen. ' I mönstret av stråipuiser som är visat i figur Zd undertrycks varannan stråipuis hos sekvensen medeist vilken ett fiertai konsekutiva bitceiier av typen "I" ska1T upptecknas utom den sista puisen av en sådan sekvens. Från mön- stret av enhetiiga uppteckningstecken som motsvarar dessa stråïpuïser, visade i figur Zc, är det uppenbart att detta mönster fortfarande otvetydigt represente- rar den binära signaien. Den fördei som såiedes erhåiis är naturïigtvis att strâïningens uppiösning minskas.

Utöver den första och sista strâipuisen, vars närvaro och iäge är obiiga- toriska, innefattar mönstret av stråipuiser visat i figur 2f endast minimianta- 1et av meiianiiggande stråïpuïser för att erhåila en föijd av deïvis överiap- pande enhetiiga uppteckningstecken (figur Zg), viiket uppnås genom att piacera de_me11an1iggande strâipuiserna med iika tidsintervaii i förhâiiande ti11 den första och den sista strå1pu1sen. a Siutiigen kan i mönstret av enhetiiga uppteckningstecken visade i figur 2i, en följd av konsekutiva bitceiier av typen "I" representeras av ett fiertai icke överiappande men angränsande enhetiiga uppteckningstecken, så att det krävda antaiet stråïpuiser (figur 2h) reduceras ännu mer.

Det är uppenbart att medeist iogiska kretsar kan det önskade mönstret för stråipuïserna häriedas från den binära informationssignaien på ett enkeit sätt.

Bortsett från nämnda uppiösning beror vaïet av detta mönster för sträipuiserna även pä den önskade ti11för1itJigheten. När antaiet enhetïiga upptecknings- tecken minskas kommer det oviiikoriigen att ieda tiii en minskning av tiiiför- ïitïigheten.

Figur 3 visar ett aiternativ ti11 det i figur 2 visade förfarandet. Figur 3a visar åter den binära signaien som är visad i figur 2a. I motsats ti11 si- tuationen i figur 2, motsvarar de enhetiiga uppteckningstecknen S nu tvâ bit- ce11er, varför såiedes m = 2. Föijden av stråipuiser visade i figur 3b resui- terar då i ett mönster av enhetliga uppteckningstecken SI, såsom visade i figur 3c. Detta aïternativa förfarande tiiiåter även att ett antai stråipuiser undertrycks, exempelvis varannan stråipuis (utom den sista) hos varje föijd, viiket resuïterar i den i figur 3d visade föijden av stråipuïser och mönstret av enhetiiga uppteckningstecken visade 1 figur 3e.

Figur 4 visar medeist exempei en iogisk krets för härïedning av stråipui- serna från den binära informationssigna1en, medan figurerna Sa och 5dvisar mot- svarande signaier. 451 vse ß ïf Detta exempe1 baseras på en binär informationssignai I, i vi1ken åtminsto- ne tre konsekutiva bitce11er är av samma typ, så att det enhetiiga uppteck- ningstecknet som motsvarar tre bitce11er kan upptecknas.

I den i figur 4 visade iogiska kretsen är den binära informationssignaien I (figur Sa) förd ti11 en anordning 1, i viïken informationssignaien fördröjs två bitceïier (figur Sa). Den fördröjda informationssignaien I' och informa- tionssignaien I är förda ti11 två ingångar på en OCH-grind 2. En tredje ingång pâ denna OCH-grind 2 mottar en kiocksignai k_(figur 5c) innefattande puiser halvvägs varje bitceH. På denna OCH-grinds 2 utgång ger detta puïståget som är visat i figur Sd, viiket puiståg är fört tiil en strâïkäiia 3. Denna strå1kä11a aistrar då stråïpuïser för att biïda enhetïiga uppteckningstecken motsvarande 3 bitceiïer på uppteckningsbäraren.

De optiska komponenterna och styrsystemen, såsom ett fokuseringsstyr sys- tem, som används i denna uppteckningsapparat är av mindre betydeïse för före- Iiggande uppfinning. Detsamma gä11er organisationsstrukturen på uppteckningsbä- raren, exempeivis närvaron, av eiier frånvaron av förupptecknade spår på upp- teckningsbäraren. Som ett exempe1 på dessa aspekter hos upptecknings apparaten hänvisas ti11 den tidigare nämnda holiändska patentansökningen 8000121 (PHN 9666), viiken härmed är intagen som hänvisning.

Claims (9)

lg ta tllšï Tšó Patentkrav

1. Förfarande för uppteckning av en binär informationssignal (b fig l) på en uppteckningsbärare med ett strålningskänsligt informationsskikt, varvid ett upp- teckningsmönster motsvarande nämnda informationssignal bildas i informations- skiktet på uppteckningsbäraren genom alstring av strålpuberav bestämd varak- tighet och intensitet vid valda tidpunkter för följden av tidpunkter motsvaran- de bitcellerna, vilka strålpulser har sådan energi att enhetliga upptecknings- tecken bildas på uppteckningsbäraren, och varvid informationssignalen (b fig 1) innefattar en följd av bitceller av vilka åtminstone _r_i_ konsekutiva bitceller är av samma första typ, där n_>2, k ä n n e t e c k n a t av att strålpulserna di- mensioneras så att de enhetliga uppteckníngstecknen som bildas genom nämnda strål- pulser representerar_m konsekutiva bitceller av samma första typ för vilka l<{n1 5; n (där m och n är heital), och av att ett större antal konsekutiva bitceller av sam- ma första typ representeras av ett flertal enhetliga uppteckningstecken vilka åt- minstone är angränsande och vilka alstras av ett flertal konsekutiva strålpulser. s

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att m = n.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att ett antal konsekutiva bitceller av nämnda första typ större än g_representeras genom ett flertal delvis överlappande enhetliga uppteckningstecken.

4. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att för upp- teckning av in + pl konsekutiva bitceller av samma första typ (p + 1) strålpul- ser alstras, vilka strålpulser är belägna med tidsintervall på en bitcell från varandra.

5. Uppteckningsbärare försedd med en digital informationssignal lagrad i ett ínformationsspår, vilken informationssignal innefattar en följd av bitceller, av vilka åtminstone n (n_3 2) konsekutiva bitceller är av samma typ, varvid följden av bitceller av en första typ alltid är representerade av ett flertal enhetliga uppteckningstecken i informationsspâret, k ä n n e t e c k/ n a d av att ett enhetligt uppteckningstecken representerar m_konsekutiva bitceller av den första typen, för vilka 1 < m_§ n (där_m och_3 är heltal) och att ett 451 786 w y fi f w .q a.. _större antal konsekutiva bitceller av nämnda första typ är representerade genom ett flertal enhetliga uppteckningstecken som åtminstone är angränsande.

6. Uppteckningsbärare enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att ett enhetligt uppteckningstecken representerar n konsekutiva bitceller av den första typen och att ett flertal konsekutiva bitceller av den första typen större än g_är representerat av ett flertal delvis överlappande enhetliga upp- teckningstecken.

7. Uppteckningsbärare enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a d av att överlappningen hos de delvis överlappande enhetliga uppteckningstecknen motsva- rar n - 1 bitceller.

8. Apparat för genomförande av förfarandet enligt patentkravet 1, vilken ap- parat innefattar en strâlkälla, ett optiskt system för att fokusera ett strål- knippe som utsänds av strâlkällan på ett strålkänsligt informationsskikt hos uppteckningsbäraren, och en styranordning för att styra strâlkällan i beroende av en tillförd binär informationssignal vilken informationssignal innefattar en följd av bitceller, av vilka åtminstone n_konsekutiva bitceller är av samma typ, där_n > 2, k ä n n e t e c k n a d av att styranordningen är anpassad att -mata styrpulser till strälkällan och att nämnda strâlkälla är anpassad att al- stra en sådan strålpuls, till svar på en styrpuls, att ett enhetligt uppteck- ningstecken är bildat på uppteckningsbäraren, vilket tecken motsvarar m_konse- kutiva bitceller av samma första typ i informationssignalen, för vilka 1

9. Apparat enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k n a d av att styran- ordningen är så avpassad att (n + p) konsekutiva bitceller av samma första typ av informationssignaler resulterar i (p + 1) strålkällstyrpulser vilka är an- ordnade med tidsintervall som motsvarar en bitcell från varandra. I»