NO753353L - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et apparat for avlesning av en skiveformet opptegningsbærer på hvilken er opptegnet signaler i optisk kodet form i parallelt forløpende spor, omfattende en strålingskilde for levering av en stråle, og en detektorenhet for omforming av informasjonen i strålen etter-påvirkningen av opptegningsbæreren, hvilken.detektorenhet omfatter to avlesningsdetektorer som er innbyrdes forskutt i en retning parallelt med avbildningen av sporets retning på opptegningsbæreren på detektorenheten^ og en første kombinasjonskrets for subtrahering av signalene som leveres av detektorene fra hverandre, hvilken første kombinasjonskrets er forbundet med en første signalbehandlingskanal for behandling av informasjonen i utgangssignalet fra den første kombinasjonskrets.

Et slikt apparat er beskrevet i tysk patentsøknad nr. 2.342.906. Det beskrevne apparat anvendes for avlesning av opptegningsbærere på hvilke informasjon er opptegnet i relieffmønster som f.eks. består av en rekke fordypninger og mellomliggende områder i overflaten av opptegningsbæreren.

Denne type opptegningsbærere.er best egnet for masseproduksjon, fordi opptegningsbærerne kan fremstilles hurtig og billig ved hjelp av presseteknikk.

Ved en utføreisesform av et avlesningsapparat ifølge den tyske patentsøknad, anvendes en detektorenhet som består av fire avlesningsdetektorer. To av disse avlesningsdetektorer

er anordnet symmetrisk i forhold til et plan vinkelrett på opptegningsbæreren og parallelt med sporets retning, og de anvendes for måling av den. radiale posisjon av avsøkningsflekken på opptegningsbæreren i forhold til sporet for å oppnå eb styresignal. for et radialt føringssystem. De to andre avles-

ningsdetektorer er anordnet symmetrisk i forhold til et plan som både står vinkelrett på opptegningsbæreren og vinkelrett på sporets retning og de anvendes for avlesning av. informasjonen som er lagret på opptegningsbæreren.

Avlesningen skjer ved å bestemme forskjellen av mengden lys som faller på de to detektorer ved hjelp av en differensialfrøsterker en såkalt differensialavlesning. Denne metode for avlesning er basert ;!ipå at når avlesnings flekken som frembringes av avlesningsstrålen befinner seg fullstendig i en utsparing eller fullstendig i et mellomliggende område, mottar de to detektorer samme mengde lyS- og utgangs signalet fra differensial-forsterkeren er følgelig null. Når avlesnings flekken treffer overgangen mellom en fordypning og et mellomliggende område, er dette ikke lenger tilfelle og mengden av lys som de to avlesningsdetektorer mottar, vil være forskjellig som følge av avbøyning av avlesningsstrålen. På denne måte er det overgangene mellom fordypningene og de mellom- - liggende områder som detekteres og derved muliggjør at det opptegnede signal kan gjengis.

Det har vist seg at under en bestemt grensefrekvens hvis størrelse varierer med avlesningsdiameteren, avtar følsom-heten av avlesnings sys ternet med ••'•avtagende frekvens. Prekvens-karakteristikken for dette system er følgelig ikke flat ved lave frekvenser, men er avrundet nedover i' dette området.

Som følge herav vil en del av frekvensspekteret med forholdsvis-lave frekvenser ikke lett kunne anvendes for signaloverføring, slik at det til rådighet stående frekvensbånd for signalover-føringen er begrenset. Det er klart at dette vil være en vesentlig begrensning særlig for overføring av videosignal når en stor båndbredde er ønskelig.

Hensikten med oppfinnelsen er å unngå denne ulempe, og dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at detektorenheten omfatter en andre kombinasjonskrets som adderer signalene som leveres av de to avlesningsdetektorer og er forbundet med en andre signalbehandlingskanal, at den første signalbehandlingskanal er utstyrt for å behandle signalkomponenter som'opptar en del av frekvensspekteret med forholdsvis høye frekvenser og at den andre signalbehandlingskanal er utstyrt for å behandle signalkomponenter som opptar en del av frekvensspekteret med

forholdsvis lave frekvenser.

Tillegget av den andre kombinasjonskrets innfører en andre avlesningsmetode. Summeringen av signalene som leveres av de to detektorer har prinsippielt ingen annen virkning enn at det oppnås detektering av hele informasjonen som inneholdes i avlesningsstrålen. Denne metode for avlesning er f.eks. kjent, fra norsk patentsøknad nr. 3399/73 og er godt egnet for avlesning av informasjon som er opptegnet på opptegningsbæreren. Overføringsfunksjonen for denne avlesningsmetode med hensyn til delen er med forholdsvis høye frekvenser, svarer hovedsakelig til overføringsfunksjonen for den førstnevnte avlesningsmetode. Overføringsfunksjonen for delen med forholdsvis lave frekvenser har ved denne metode ikke ulempene ved den førstnevnte metode, men har tvertimot en forholdsvis flat karakteristikk. Dette betyr at ved denne avlesningsmetode kan signalkomponenter som er inneholdt i delen med forholdsvis lave frekvenser i frekvensspekteret avleses.

Trekket ifølge oppfinnelsen gir således en avlesningsmetode som kombinerer fordelene ved.to kjente avlesnings-■ metoder og som muliggjør at et frekvensbånd for lagring av ønskede signaler kan anvendes fsom-praktisk talt ikke er begrenset for lave frekvenser og som strekker seg ned til frekvensen null.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor under henviéning til tegningene.

Fig. 1 viser skjematisk et utførelseseksempel på

et apparat ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser de tilhørende signalformer.

Fig. 3 og 4 viser to frekvensspektra.

Fig. 5 viser et blokkskjema for signalbehandlings-kanalenesom anvendes ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 viser et blokkskjema for en detektorenhet

for anvendelse ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en skiveformet opptegningsbærer 1 som roterer i en retning V ved hjelp av en motor 3 og en'spindel 2 som strekker seg.gjennom sentralt hull i opptegningsbæreren 1.

På opptegningsbæreren er opptegnet informasjon i tangensialt

forløpende spor 4. Her er det i første rekke tenkt på opptegning og avlesning av et videosignal som består av luminansinformasjon, fargeinformasjon og lydinformasjon. Informasjonen kan opptegnes både i et enkelt spiralformet spor eller i et antall konsen-triske spor. Ved utførelsen som er vist, er informasjonen opptegnet i form av fordypninger 5 i overflaten av opptegningsbæreren, slik at sporet 4 består av etter hverandre avvekslende følgende fordypninger 5 og mellomliggende områder 6.

Informasjonen som er opptegnet på opptégningsbæ<p>eren 1 avleses ved hjelp av et optisk avlesningssystem som først av alt omfatter en strålingskilde 7. Strålingskilden 7 leverer en avlesningsstråle 8 som ved hjelp av en linse 9 formes til en konvergerende stråle 10. Strålen 10 treffer opptegningsbæreren 1 i punktet S som kalles avlesningsflekken og samvirker med informasjonen på stedet for avlesnings f lekken. Etter hsrert treffer strålen 11 som er modulert med informasjonen, en detektorenhet 12 på hvilken avlesningsflekken S avbildes som en strålingsflekk Sl.

Detektorenheten 12 består likesom detektorenheten i den tyske patentsøknad nr. 2.342.906, av fire detektorer 13a, 13b,13c og 13d som tilsammen opptar et firkantet overflate-areal. To avlesningsdetektorer 13a og 13c er da anordnet symmetrisk i forhold til et plan som står vinkelrett på den avbildede sporretning p', mens de to avlesningsdetektorer 13b og 13d er anordnet symmetrisk i forhold til et plan som står vinkelrett på det førstnevnte symmetriplan. Som beskrevet i deri -nevnte tyske patentsøknad kan avlesningsdetektorene 13b .

og 13d anvendes for å oppnå informasjon om den radiale posisjon av avlesningsf-lékken S på opptegningsbæreren. Så -lengé avlesningsflekken S følger riktig spor 4, er mengden av lysBom mottas av avlesningsdetektorene 13b og 13d lik. Hvis en av-vikelse opptrer fra den radiale posisjon av avlesningsflekken S, beveges avbildningen S<*>vinkelrett på retningen pj som

følge av avbøynings fenomener, slik at mengden av lys som de. to detektorer mottar, er forskjellig. Ved å bestemme forskjellen ved hjelp av en differensialforsterker 14 kan det oppnås et signal på en klemme 15 som er egnet for å tjene som styresignal for et radialt føringssystem som ikke er vist og som styrer den

radiale posisjon av avlesningsflekken S.

Informasjonen i sporet 4 på opptegningsbæreren avleses ifølge den nevnte tyske patentsøknad ved hjelp av en differensialforsterker 16 hvis to innganger er forbundet med avlesningsdetektorene 13a og 13c som følgelig leverer et signal på utgangsklemmen 17 som er proporsjonal med differansen mellom mengden av lys. som mottas av de to avlesningsdetektorer. Virke-måten for denne avlesningsmetode skal forklares nærmere under henvisning til fig. 2.

Fig. 2a viser en del av sporet 4 med fordypninger

5 og mellomliggende områder 6 som avles'es ved hjelp av en av-lesriingsflekk S. Når avlesnings f lekken S er fullstendig proji-sert på en fordypning eller på et mellomliggende område, vil de to avlesningsdetektorer motta samme mengde lys og utgangssignålet fra differensialforsterkeren 16 er null. Så snart som avles--ningsflekken treffer en overgang mellom en fordypning og et mellomliggende område, vil det være en forskjell mellom mengden av lys som mottas av de to avlesningsdetektorer 13a og 13c som følge av avbøyning og differensialforsterkeren 16 leverer et utgangssignal forskjellig fra null. Mønsteret på fig. 2a gir teoretisk et utgangssignal fra differensialforsterkeren 16 som er i samsvar med det signal som er vist med streker på fig. 2b. Da imidlertid båndbredden for overførings sys teme.t er begrenset, vil det virkelige utgangssignal fra différensialforsterkeren ha den form som er vist med strekprikket linje.

Overføringsfunksjonen F^for avlesningssystemet er basert på den avlesningsmetode som er vist. på fig. 3«Over-førings funksjonen F, har tydelig en begrenset båndbredde og følgelig en avbøyning ved økende frekvens over en bestemt frekvens f;eks. ca. 5 MHz. Denne' overføringsfunksjon har videre en senkning i frekvensbåndet under en bestemt frekvens f.eks. 4 MHz.. Dette betyr at bare en begrenset del.av hele frekvensbåndet er egnet for signaloverføring. Figuren viser ved hjelp av et eksempel på hvilken måte forskjellige signalkomponenter i et fargefjernsynssignal kan anbringes innenfor overførings-funksjonen.

Luminanssignalet er opptegnet som frekvensmodulasjon på en bærebølge f'. Det antas at den modulerte bærebølge har

y

et frekvenssving fra f = 6 MHz (synkroniseringspuls) til

f w= 8 MHz (maksimalt hvitt) og at den maksimale båndbredde for luminanssignalet er 3 MHz, slik at sidebånd av første orden av den modulerte bærebølge på den ene side har 3>6 MHz, dvs. 6,6 MHz (maksimalt sort) minus 3 MHz som grensefrekvens,

og på den andre side 11 MHz. Luminansinformasjonen dekker . således totalt frekvensbåndet E yfra 3,6 MHz til 11 MHz. Fargeinformasjonen er opptegnet som en modulasjon av bære-bølgen f c = 3 MHz og dekker frekvensbåndet E c fra 2,5 MHz til

3,5 MHz. Formen av fargesignalet og modulasponsmåten er uvesentlig i dette tilfellet, slik at det ikke skal gås nærmere inn på her. Sluttelig er lydsignalet modulert på en bærebølge f = 2 MHz som resulterer i frekvensbåndet E .

g g

Som følge av avbøyningen av overføringsfunksjonen

F^ved de lavere frekvenser, er frekvensbåndet under 1,5 til

2 MHz mindre egnet for signaloverføring fordi ved disse lave frekvenser er signal-støyforholdet for lite. Det er klart at dette^medfører begrensninger av båndbredden som står til rådighet for de forskjellige signalkomponenter og valget av de forskjellige bærefrekvenser.

Ved oppfinnelsen unngås dette ved hjelp av det

kjente avlesningssystem som er vist på fig. 1. Ifølge oppfinnelsen blir signalene fra avlesningsdetektorene 13a og 13c også tilført en forsterker 18 som leverer signalsummen på utgangsklemmen 19. Dette medfører en avlesningsmetode som f.eks. er beskrevet i norsk patentsøknad nr. 3399/73 hvor avlesningen oppnås med bare en avlesningsdetektor. IPrinsippielt er det ingen forskjell om avlesning oppnås med en detektor, eller med to detektorer hvis utgangssignaler summeres.

Bølgeformen for signalet som oppnås ved denne avlesningsmetode er vist på fig. 2c som er utledet på grunnlag av sporet som er vist på fig. 2a. Mengden av lys som mottas av avlesningsdetektoren vil veksle avhengig av om avlesningsflekken treffer en fordypning 5 eller et mellomliggende område 6, som resulterer i et signal som er vist med den strekede linje på fig. 2c. Her er vekslensignalet overlagret på en midlere likespenningsverdi V=, svarende til den midlere inn-fallende lysmengde. Når signalet forsterke» under anvendelse av en vekselstrømskopling, er det klart at det oppnås et • vekselstrømsignal som er symmetrisk i forhold til null.

Som følge av båndbreddebegrensningen vil det virkelige signal bli som vist méd den opptrukne linje på fig. 2c.

Signalet som således oppnås inneholder den fulle informasjon som er opptegnet på opptegningsbæreren analogt med avlesningsmetpden som er beskrevet ovenfor. Overførings-funksjoneh Fg for avlesningssystemet basert på denne avlesningsmetode avviker imidlertid fra overføringsfunksjonen P^ved den første avlesningsmetode som er beskrevet og er vist på

fig. 4. Por å lette sammenligningen av de to overføringssys-temer er overføringsfunksjonen F£ vist på fig. 4.

Høyfrekvensdelese dvs. over 5 MHz for de to over-førings funksjoner F^ og P2er praktisk talt identiske. I lavfrekvensdelen er det imidlertid en vesentlig og grunn-leggende forskjell. Overføringsfunksjonen F 2 har ingen senkning ved de lavere frekvenser, men er praktisk talt flat ned til frekvensen null. Det betyr at den sistnevnte metode for avlesning av frekvensbåndet som står til rådighet for signalover-føringen er praktisk talt ubegrenset i den lavfrekvente ende.

Til nærmere forklaring av oppfinnelsen er på fig. 4 analogt med fig. 3 vist posisjonen av de forskjellige signalkomponenter i et fargefjernsynssignal, og fig. 5 viser en inn-retning for behandling av signalkomponentene. Luminanssignalet er igjen frekvensmodulert på en bærebølge f =7»3MHz som svarer til grånivået og frekvenssvinget er valgt lik det på fig. 3,'nemlig fra f =6 MHz (synkroniseringspuls) til f =8 MHz (maksimalt hvitt). Por sidebånd av første orden er imidlertid vist en frekvensavstand på 3,6 MHz som i forhold til sortnivået (6,6MHz) er slik at det lavere sidebånd strekker seg til 3 MHz. Båndbredden for det gjengitte luminanssignal er derved utvidet betraktelig, nemlig 3,6 - 3 = 0,6 MHz.

Ved hjelp av et båndpassfilter 21 på fig. 5 utledes luminanssignalet fra signalet som står til rådighet på klemmen 17. Klemmen 17 i dette tilfellet er utgangen fra differensial-forsterkeren 16 på fig. 1 og følgelig levere et signal som er utledet fra differansen mellom mengden av lys som faller på de to avlesningsdetektorer 13a og 13c. Det utledede luminanssignal E er demodulert ved hjelp av en demoduleringskrets 25.

. y,Fargesignålet E på fig. 4 er modulert på en bære-

bølge f = 2 MHz og dékker et bånd som strekker seg fra 1,3 til 2,7 MHz. Følgelig har dette fargesignal også en størrebbåndbredde enn på fig. 3. Sluttelgg er opptegnet to lydsignaler Eglog Eg2på. to bærebølger'f^= 0,7 MHz og fg2= 0»^ MHz. Disse signalkomponenter EQ, Eglog Eg2ligger i et frekvensområde som ikke lenger kan overføres riktig ved anvendelse av det førstnevnte avlesningssystem med over-førings funksjonen F^ fordi denne overføringsfunksjon F^allerede har en vesentlig senkning i dette frekvensområde.

Signalkomponentene E.., E^2 og F<c trekkes derfor ut fra signalet som opptrer på klemmen 19 ved hjelp av bånd-filteret 22,23 og 2k på fig. 5. Klemmen 19 er utgangen fra forsterkeren 18 på fig. 1 og leverer et signal som er summen av signalene som leveres av de to avlesningsdetektorer 13a og 13c for hvilke det anvendes en overføringsfunksjon F2som er lett brukbar i vedkommende frekvensområde. De utledede lydsignaler E^og Eg2er demodulert ved hjelp, av FM-demodulatorer 26 og 27 på fig. 5 som leverer signalene G^ og G2på sine respektive utganger. Fargesignalet E ctilføres en transfor-meringskrets 28 som transformerer fargesignalet E til'et fargesignal C som er egnet for gjengivelse i et standard farge-fjernsyns apparat. Det er klart at utførelsen av enheten 28 erlavhengig av den måte på hvilken fargesignalet er kodet og det er det mange kjente modifikasjoner av.

Kodemetoden er imfldlertid uvesentligfbr prinsippet ifølge oppfinnelsen. Signalene Y, G^, G2og C tilføres sluttelig en krets 29 hvor signalene f.eks. moduleres på høy-frekvensbærebølger slik at et høyfrekvensfjemsynssignal står . til rådighet på utgangsklemmen 30 og kan'.tilføres direkte til antenneinngangen i en fjernsynsmottager.

Ved hjelp av oppfinnelsen er frekvensbåndet som står til rådighet for signaloverføringen utvidet vesentlig samtidig som fordelene ved det førstnevnte avlesningssystem er bibeholdt. Både for luminanssignalet E og fargesignalet E oppnås et

y c

bredere frekvensbånd. En fordel ved anvendelse av det først-nevnte avlesningssystem er at.avlesningen av det frekvensmodulerte luminanssignal er mindre utsatt for interferens som skyldes opptreden av krysstale med andre signalkomponenter,

særlig når andre signalkomponenter adderes til det.frekvensmodulerte luminanssignal slik som ved pulsbreddemodulasjon. Dette er vist på enkel måte på fig. 2a. En pulsbreddemodulasjon av det frekvehsmodulerte luminanssignal opptrer som motsatt rettede forskyvninger av to etter hverandre følgende signal-pulser som vist på fig. 2b som viser to overganger fra en fordypning 5 til et mellomliggende område 6 som forskyves i motsatte retninger som vist med pulseneiT og Q. Det resul-terende signal er betegnet med linjen R. Når luminanssignalet frekveris.moduleres, blir det tilførte signal begrenset, slik at det oppnås et pulsformet signal som betyr at informasjonen bare ved nullgjennomgangene av det tilførte signal anvendes. Fig. 2b viser imidlertid utgangsposisjonen av nullgjennomgangen Z ikke påvirket av pulsbreddemodulasjonen, slik at pulsbreddembdula-sjonen til å begynne med ikke innvirker på det begrensede frekvensmodulerte luminanssignal i tilfelle av differensialav-lesningsmetoden ifølge det førstnevnte avlesningssystem.

Fig. 6 viser en alternativ anordning av detektorenheten 12. Avlesningsdetektorene 13a og 13b er anbragt på linje parallelt med den avbildede sporretning P' og avlesningsdetektorene 13d og 13c er også anordnet på denne måte. For å oppnå de ønskede to avlesningsmetoder, blir signalene fra avlesningsdetektorene 13a og 13b først summert ved hjelp av en forsterker 31 og signalene fra avlesningsdetektorene 13b og 13c summert ved hgelp av en forsterker 32. Utgangssignalene fra de to forsterkere 31 og 32 kan da tilføres forsterkerne 16 og 18 hvis utganger 17 og 19 laverer de ønskede signaler.

Det skal bemerkes at dybden av fordypningene i opp-, tegningsbæreren' fortrinnsvis må velges slik at de to avlesnings-systemer arbeider på optimal måte. I tilfelle av en opptegningsbærer som reflekterer strålen kan dybden f.eks. være 1/8 av bølgelengden av det lys som anvendes.. Forskjellig valg er imidlertid mulig.

Claims (3)

1. Apparat for avlesning av en. skiveformet opptegningsbærer på hvilken er opptegnet signaler i optisk kodet form i parallelt forløpende spor, omfattende en strålingskilde for levering av en stråle, og en detektorenhet for omforming av informasjonen i. strålen etter påvirkningen av opptegningsbæreren, til et elektrisk signal, hvilken detektorenhet omfatter to avlesningsdetektorer som er innbyrdes forskutt i en retning parallelt med avbildningen av sporets retning på opptegningsbæreren på detektorenheten, og en første kombineringskrets for subtrahéring av signalene som leveres av detektorene fra hverandre, hvilken første kombineringskrets er forbundet med en første signalbehandlingskanal for behandling av informasjonen i utgangssignålet fra den første kombineringskrets,karakterisert vedat detektorenheten omfatter en andre kombinasjonskrets som adderer signalene som leveres av de to avlesningsdetektorer og er forbundet med en andre signalbehandlingskanal, at den første signalbehandlingskanal er utstyrt for å behandle signalkdjnponenter som opptar en del av frekvensspekteret med forholdsvis høye frekvenser, og at den andre signalbehandlingskanal er utstyrt for å behandle signalkomponenter som opptar en del av frekvensspekteret med forholdsvis lave frekvenser.

2. Apparat ifølge krav 1, karakt -e r i's e r t ved at de to avlesningsdetektorer danner en del av en detektorenhet som omfatter fire avlesningsdetektorer som er anordnet symmetrisk i forhold til et imaginært, ortogonalt aksesystem.

3. Apparat ifølge krav 1 eller ,2,karakterisert vedat den første signalbehandlingskanal er utstyrt for å behandle luminansinformasjonen i et fargefjernsynssignal som er opptegnet på opptegningsbæreren, hvilken luminansinformasjon er opptegnet som en frekvensmodulasjon av en første bærebølge i den del av frekvensspekteret som.har forholdsvis høye frekvenser, og at den andre signalbehandlingskanal er utstyrt for å behandle i det minste fargeinformasjonen i fargefjernsynssignalet, hvilken fargeinformasjon er opptegnet som en modulasjon av en andre bærebølge•i. den del av frekvensspekteret som har forholdsvis lave frekvenser.