NO753187L - - Google Patents

Description

Optisk system for å følge og samtidig avlese

et informasjons spor på en videoplate..

Oppfinnelsen angår et system for optisk å følge og samtidig avlese et informasjonsspor på en videoplate.

Ved avlesning av informasjonen som er opptegnet på en plate, f.eks. en videoplate, er styringen av avlesningsstrålen i forhold til et på forhånd valgt punkt av informasjonssporet meget kritisk. Avvikelser fra sentrum kan be-virke at refleksjonen av avlesningsstrålen forstyrres eller er for svak til å avleses.

En videoplate har informasjonen opptegnet i konsentriske sirkler eller i et spiralformet spor med en radial avstand på 2j\ x mellom til hverandre grensende spor med en bredde på l^,u . For å følge et spor på en plate som roterer med 1800 omdr./min., er det en absolutt nødvendighet at avlesningsstrålen alltid nøyaktig befinner seg over informasjonssporet som avleses.

Det er tidligere gjort forsøk på å løse pro-blemet på forskjellig måte. En løsning går ut på å innstille et avlesningshode mekanisk og efterpå etterjustere dette. Det har også vært anvendt særskilte føringsspor som er opptegnet samtidig med informasjonssporene. Det har også vært anvendt spesi-elt skårne plater, hvor avlesnings-opptegningshogiløt innstilles på basis av sin stilling i rommet i forhold til sporet.

U.S. patentskrift nr. 3.126.535 beskriver et system for å følge en magnetisk plate, hvor en liten tverrgående svingebevegelse ble påført en elektromagnetisk omformer etter at denne var anbragt i et område av et dataspor. Svingebevegelsen av omformeren bevirket en ampiitudemodulasjon av det magnetisk opptegnede signal som avleses.

Utgangssignalets fase i forhold til svinge- bevegelsens fase, er avhengig av den innbyrdes stilling mellom omformeren og det opptegnede spor. Dette gir den nødvendige indikasjon om at omformeren befinner seg i sitt optimale av-lesningspunkt.

Det magnetiske hode er derfor følsomt for ovenfor nevnte faseforhold, for å endre sin stilling i en retning mot sentrum av sporet.

Det er kjent at magnetiske plater er for-synt med sirkulære informasjonsspor med en bredde som er stør-re enn l^u som anvendes på videoplater. Massen og tregheten for et magnetisk hode vil kreve en svingefrekvens på ca.

1 kHz for å avlese en videoinformasjon.

I motsetning til magnetiske opptegnelses-systemer leverer et system med videoplate et enkelt signal hvis midlere verdi er et minimum når avlesningsstrålen treffer midten av informasjonssporet. Dette nødvendiggjør et mekanisk utstyr som er vesensforskjellig fra det som er vist i det ovenfor nevnte patentskrift.

Hensikten med oppfinnelsen er å unngå de ovenfor nevnte ulemper og tilveiebringe et system for optisk å følge og samtidig avlese et informasjonsspor på en videoplate, ved at det tilveiebringes et feilsignal i retning og størrelse som er egnet til å kompensere for avvikelser fra

den sentrale stilling.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en avsøkningsinnretning for å frembringe og fokusere, en lysstråle i et punkt på platens informasjonsspor, og avbøyning av strålen i en svingebevegelse med en amplitude som er mindre enn halvparten av den samlede bredde av informasjonssporet :og lyspunktet på tvers av informasjonssporet, hvilken innretning omfatter en anordning som reagerer på et styresignal

for å avbøye lysstrålen slik at hele svingemønsteret flyttes radialt i forhold til informasjonssporet, en detektor som mottar lyset fra platen og leverer et utgangssignal som representerer informasjonen som er lagret i sporet modulert ved svingebevegelsen, en optikk som samler lyset som reflekteres av

informasjonssporet og retter dette på detektoren, og elektroniske kretser som reagerer på utgangssignalet fra detektoren og leverer et styresignal til avsøkningsinnretningen, for å

rette det svingende lysstrålemønster på midten av informasjonssporet.

På denne måte avsøkes en rekke overflate-ujevnheter på platen i form av fordypninger eller huller som danner informasjonssporet på platen, og avleser variasjoner i den reflekterte stråles styrke, når avsøkningsstrålen av-bøyes fra senterlinjen for det spor som avleses. Et speil i den' optiske bane retter strålen fra strålekilden på platen og reflekterer også det reflekterte lys fra platen til detektoren. På denne måte vil variasjoner i lysstrålens styrke anvendes for å bestemme strålens stilling i forhold til sporets senterlinje.

Et system ifølge oppfinnelsen for å måle variasjoner i lysstyrken av det reflekterte lys, omfatter en

fotocelle som er anbragt i den optiske bane for å reflektere lys. Banen omfatter et speil, som styrer lysflekken på platen. En oscillator driver speilet slik at lysflekken beveges på tvers av informasjonssporet, ca. 0,3^u. Utgangssignalet fra fotocellen omfatter da informasjon om feilstørrel-sen i tillegg til informasjon om feilens retning, som bestemmes ved faseforholdet mellom det reflekterte lys og drivsignalet for speilet.

Systemet er anordnet slik at hvis strålen treffer nøyaktig senterlinjen, vil styrken av det midlere signal være et minimum. Hvis den detekterte feil er til høyre,

vil styrken av signalet øke, og når det multipliseres med drivsignalet får man et produkt f.eks. en positiv verdi, mens når feilen er til venstre vil produktet ha en motsatt eller nega-tiv verdi. Derfor er retningen av korreksjonen nødvendig og

representert ved polariteten av feilsignalet, mens størrelsen av korreksjonen er representert ved den midlere størrelse av feilsignalet.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil

ft&Hiugå av kravene 2 til 9.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nær-mere under henvisning til tegningene.

Fig. 1 viser et forenklet blokkskjerna for

et system ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser i perspektiv og i forstørret målestokk en del av en videoplate med informasjonsspor i form av huller eller fordypninger.

Fig. 3 viser et diagram for styrken av

den reflekterte stråle fra platen, som funksjon av strålens posisjon i forhold til sporets senterlinje.

Fig. 4a, 4b og 4c viser skjematisk strålens posisjon i forhold til sporet. Fig. 5 viser grafisk en resulterende fre-kvens når strålen er sentrert i sporet. Fig. 6 viser på samme måte strålen av-bøyet til en side av sporets senterlinje. Fig. 7 viser på samme måte når strålen er avbøyet på dehmotsatte side av sporets senterlinje. Fig. 1 viser en videoplate 10 som roteres av en ikke vist motordreven tallerken. Overflaten av platen 10 har informasjon opptegnet i sirkulære eller spiralformede spor og representerer bilde og lyd i form av en rekke overflate-uj evnheter.

Den opptegnede informasjon avleses ved at en lysstråle 12 fra en lyskilde 14 f.eks. en laser, følger en optisk bane gjennom en stråledeleinnretning 16 og på et bevegelig speil 18 på en avlesningsomformer 20. Fra speilet 18 rettes strålen 12 på en objektivlinse 22, dg derfra

på informasjonssporet som består av en rekke huller eller fordypninger 24, av hvilke bare en er vist på fig. li overflaten av videoplaten 10.

Det bevegede spor avleses sideveis i radial retning ved hjelp av lysstrålen 26, som følge av et svingesignal som tilføres omformeren 20. Det reflekterte lys fra platens overflate i det punkt hvor lysstrålen treffer, samles av objektivlinsen 22 som sender strålen tilbake til stråleoppdeleren 16 via speilet 18. Egnede polariseringsele-menter (ikke vist) hindrer at reflektert lys trenger gjennom stråleoppdeleren 16.

Stråleoppdelern 16 retter det reflekterte lys 28 på en fotocelle 30. Signalet fra fotocellen 30 be-arbeides videre slik det skal forklares nedenfor. Overflaten av platen 10 er utformet slik at den bevirker modulasjon av den reflekterte stråle og denne modulasjon detekteres og om-formes til nyttbar informasjon i behandlingskretser etter detektoren 30.

Det er således viktig å fastslå at lysflekken 26 nøyaktig treffer overflaten av platen 10, f.eks.

for å sikre at rekken av informasjonsbærende ujevnheter på platen er fullt belyst av strålen 26, og å sikre at den reflekterte stråle fra platen treffer fotocellen 30 på riktig måte. Fotocellen er således anvendt som en posisjonsdetektor for å bestemme når og hvor meget speilet 18 må drives for å opprettholde riktig innstilling av strålen i forhold til sporets senterlinje.

Utgangssignalet fra fotocellen 30 leveres

til en bearbeidelseskrets som sluttelig frembringer et feil-korreksjonssignal som tilføres omformeren 20, som beveger speilet 18, slik at hele det optiske system tilbakestiller lysstrålens treffpunkt i samsvar med retning og størrelse av feilinformasjonen som leveres av den reflekterte stråle 28 og detekteres av fotocellen 30.

Speilet 18, omformeren 20 og objektivlinsen 22, såvel som stråledeleinnretningen 16, fottocellen 3o og bearbeidelseskretsen som skal beskrives, kan anbringes i et enkelt hus (ikke vist) som danner en følgeenhet. Enheten kan være bevegelig mot eller bort fra sentret av platen, for å

følge informasjonssporet, hvis spiralformet, eller å flyttes fra spor til spor, hvis informasjonene er lagret i et antall konsentriske sirkler. På denne måte, vil lys fra lyskilden 14 alltid bringes til forhåndsbestemt fokusering på overflaten av platen 10, slik at informasjonen som er opptegnet med stor tetthet kan avleses nøyaktig.

Strålen kan være polarisert, slik at stråledeleinnretningen 16 retter praktisk talt all den reflekterte stråling langs en andre retning, ute av flukt med lyskilden 14. Den reflekterte stråle 28 treffer fotocellen 30 og dens utgangssignal tilføres en forsterker 32. Utgangssignalet fra forsterkeren 30 leveres til en multiplikasjonskrets 34.

Sporet består, som ovenfor nevnt, av en rekke overflate-ujevnheter, som f.eks. fordypninger eller huller 24. Disse ujevnheter modulerer styrken av lyset eller strålen 26 når den opptegnede overflate av platen 10 beveges for-bi strålen i retning av det lineære spor. Den midlere styrke av det reflekterte lys, er minimal i midten av sporet av huller eller fordypninger og øker til maksimum på hver sin side av rekken som har en hovedsakelig plan overflate og skiller rekkene fra hverandre.

En oscillator 36 leverer et sinusformet signal til omformeren 20, og bevirker en svingebevegelse av speilet 18 og dermed en svingebevegelse av avlesningsstrålen på tvers av sporets bevegelsesretning. Med andre ord vippes lysstrålen fra den ene side til den andre i forhold til sporet. Jo mere av sidefeltene som omfattes i det mottatte signal, jo mere øker den midlere styrke av signalet. Den minste styrke oppnås når strålen er nøyaktig sentrert i sporets senterlinje.

Et fellsignal som indikerer avvikelse av strålen fra senteret av sporet, må inneholde informasjon både om størrelse og retning av feilen, men den midlere styrke av den reflekterte stråle inneholder bare informasjon om stør-relsen.

For å bestemme retningen av feilen av det tilsvarende signal når strålen avviker fra senteret av sporet, tilføres et oscillerende signal 30 fra oscillatoren 36 til omformeren 20 via et forbindelsespunkt 38 og bevirker at strålen svinger ca. en tredjedel av sporets bredde. Det reflekterte lys har nå i tillegg til informasjon om feilens størrelse, representert ved den midlere styrke av det reflekterte signal, også informasjon om feilens retning som bestemmes ved faseforholdet mellom det reflekterte lyssignal og det oscillerende drivsignal.

Et egnet feilsignal utledes ved multiplika-sjon av det mottatte eller reflekterte lyssignal fra fotocellen 30, med drivsignalet 40 fra oscillatoren 36, i en multiplikasjonskrets 34. Et fasefilter 42 gir noen korreksjon og styring av fasen for oscillatorens 36 utgang. Når lysstrålen befinner seg i senteret av sporet, vil signalprodukt-et nærme seg null, som vist på fig. 5, idet middelverdien av dette signal ansees positivt på den ene side av kanalen, som vist på fig. 6, og negativt på den andre side, som vist på fig. 7.

Det resulterende produkt av drivsignalet

og det detekterte refleksjonssignal 28 resulterer i et feil-korreksjonssignal 44, som vist på fig. 5, 6 og 7, og som tilføres omformeren 20 via en servoforsterker 46 og en sum-mer ingsf or sterker 48.

Det midlere feil-styrkesignal anvendes til å frembringe et korreksjonssignal når lysstrålen avviker fra sporets senterlinje. Korreksjonssignalet, kombinert med oscillatorsignalet, tilføres omformeren 20 som bærer speilet 18 og avbøyer lysstrålen 12 i samsvar med korreksjonssignalet.

Fig. 2 viser en del av overflaten av en plate 10 med overflate-ujevnheter, her i form av huller 24, som er anordnet i konsentriske spor eller i en spiral. Selv om hullene 24 er vist som fordypninger, kan det også på videoplater anvendes forhøyninger. Hvert hull 24 eller forhøyning

. er tilnærmet l^,u i diameter og ca. l^,u dypt. Mellomrommet til hverandre grensende huller er generelt lik lengden av de tilgrensende hull. Hullene kan ha en lengde fra mindre enn 1 mikron til ca. 1,5 mikron. Fig. 3 viser den relative styrke av den reflekterte lysstråle 28 som funksjon av radial eller sideveis forskyvning fra senterlinjen d for sporet. Som det frem-går av fig. 3 er den midlere styrke minst når strålen reflekteres fra sentret av hullet og øker hurtig til maksimum når mere av omgivelsene, de godt reflekterende omkrets-områder, treffes av lysstrålen. Fig. 4 viser tre eksempler på avlesningsstrålens 26 avlesning av et punkt 24 som inneholder informasjon. Senterlinjen for strålen er vist med opptrukken linje, 26<*>, og grensene for strålen når den avbøyes under styring av signalet fra oscillatoren 36, er antydet med strekede lin-jer 50<+>, 50 . På fig. 4a følger avlesningsstrålen 26 sentret i informasjonssporet. På fig. 4b er strålen 26 avbøyet på den ene side av sporet, og på fig. 4c er strålen 26 avbøyet

på den motsatte side av sporet.

Fig. 5, 6 og 7 viser et forenklet resulterende utgangssignal fra multipliseringskretsen 34 svarende til tilstandene på fig. 4a, 4b og 4c. Som vist på fig. 5 har utgangssignalet en midlere verdi null, fordi positive utslag utlignes ved negative utslag. Bølgeformene som er vist er en tilnærmelse til det virkelige signal, men er forenklet for å lette forståelsen. Fig. 6 viser utgangssignalet når lysstrålen avleser den venstre side av informasjonssporet. Fasefilteret 42 er innstilt slik at det resulterende signal er hovedsakelig positivt. På lignende måte viser fig. 4c når lysstrålen av den høyre side av informasjonssporet, hvilket resulterer i et utgangssignal som vist på fig. 7, som er hovedsakelig negativt.

Servoforsterkeren 46 og summeringsfor-sterkeren 48 leverer et utgangssignal til omformeren som forskyver avlesningsstrålens 26 treffpunkt ved å påtrykke en forspenning på oscillatorsignalet. Feilsignalet fra servoforsterkeren 46 kan også tilføres en tilsvarende følge-krets. Slikt feilsignal kan anvendes enten til å drive en ledeskrue eller annen følgemekanisme for å holde ay-lesningshodet i riktig innbyrdes stilling til informasjonssporet i en annen radial posisjon.

Claims (9)

1. System for optisk å følge og samtidig avlese et informasjonsspor på en videoplate, karakterisert ved en avsøkningsinnretning for å frembringe og fokusere en lysstråle i et punkt på platens informasjonsspor og avbøyning av strålen i en svingebevegelse med en amplitude som er mindre enn halvparten av den samlede bredde av informasjonssporet, og lyspunktet på tvers av in-formas jonssporet , hvilken innretning omfatter en anordning som reagerer på et styresignal for å avbøye lysstrålen slik at hele svingemønsteret flyttes radialt i forhold til in-formas jonssporet , en detektor som mottar lyset fra platen og leverer et utgangssignal som representerer informasjonen som er lagret i sporet modulert med svingebevegelsen, en

optikk som samler lyset som reflekteres fra informasjonssporet og retter dette lys på detektoren, og elektroniske kretser som reagerer på utgangssignalet fra detektoren og leverer et styresignal til avsøkningsinnretningen for å rette det svingende lysstrålemønster på midten av inforraa-sjonssporet.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved en lyskilde som avgir en lysstråle, et bevegelig speil i lysstrålen for avbøyning av strålen i samsvar med speilets bevegelse, en linse for å fokusere lysstrålen som reflekteres av speilet på informasjonssporet på platen, og en elektromekanisk omformer for å bevege speilet i samsvar med et elektrisk svingesignal.

3. System ifølge krav 2, karakterisert ved at det bevegelige speil kippes og lysstrålen avbøyes tilsvarende i samsvar med det tilførte elektriske svingesignal.

4. System ifølge krav 2, karakterisert ved at avsøkningsinnretningen er innrettet til å svinge lyspunktet over videoplaten i hovedsakelig radial retning i forhold til det tilnærmet sirkelformede informasjonsspor.

5. System ifølge krav 1, karakterisert ved at optikken og avsøkningsinnretningen har felles optiske elementer og optiske baner som overlagret på en forhåndsbestemt del av sin lengde.

6. System ifølge krav 4, karakterisert ved at de felles optiske elementer omfatter en linse som anvendes både for fokusering og samling av lyset, og et bevegelig speil for både avbøyning av den innkom-mende lysstråle og retting av det samlede lys på detektoren.

7. Systera ifølge krav 1, karakterisert ved en oscillator for å frembringe et drivsignal til avsøkningsinnretningen, et fasefilter som er koplet med oscillatoren for å tilveiebringe et fasefor-skjøvet svingesignal, og en multiplikatorkrets som er koplet mtgg& fasefilteret og detektoren for å kombinere det fase-forskjøvne svingesignal og detektorens utgangssignal, og levere et utgangssignal hvis midlere polaritet representerer retningen av avvikelsen av avsøkningsmønsteret i forhold til informasjonssporet og hvis midlere amplitude representerer den relative forflytning av avsøknings-mønsteret fra midten av informasjonssporet.

8. System ifølge krav 7, karakterisert ved at de elektroniske kretser omfatter en oscillator for frembringelse av svingesignalet og en multiplikatorkrets for multiplisering av det fasefor-skjøvne svingesignal med utgangssignalet fra detektoren for å tilveiebringe styresignalet, hvilken avsøkningsinn- retning reagerer på svingesignalet for å utføre svinge-bevegelsén av lysstrålen og reagerer på styresignalet for avbøyning av lysstrålen for å sentrere svingemønsteret i forhold til informasjonssporet.

9. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at de elektroniske kretser omfatter en summeringsforsterker hvori drivsignalet fra oscillatoren kombineres med det forsterkede utgangssignalet fra multiplikatorkretsen, for drift av avsøkningsinnret-ningen.