DE2433070A1

DE2433070A1 - System zum aufzeichnen und/oder abtasten von informationen

Info

Publication number: DE2433070A1
Application number: DE2433070A
Authority: DE
Inventors: Hans Robert Dipl Ing Groll; Heinrich Dipl Phys Dr Lang; Horst Dipl Ing Zschau
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-07-10
Filing date: 1974-07-10
Publication date: 1976-01-29
Also published as: NL7508076A; FR2278135A1; FR2278135B3; GB1461028A

Description

Rl.-Nr. 1628/74 PLI/Go/Me

7.6.1974-

System zum Aufzeichnen und/oder Abtasten von Informationen

Die Erfindung bezieht sich auf· ein System zum Aufzeichnen und/oder Abtasten von Informationen auf band- oder scheibenförmige Träger mittels Lichtstrahlen, wobei der Träger an einer Abtastvorrichtung vorbeigeführt wird.

Es sind heute Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen auf scheibenförmigen Trägern mittels Lichtstrahlen bekannt, bei denen die Aufzeichnung praktisch ausschließlich in Sichtung der Bewegungsrichtung der Oberfläche des Trägers stattfindet. Eine Querablenkung" wird nur soweit angewendet, als dies zur Einhaltung der Spurführung des Lichtstrahls erforderlich ist. Man hat auch schon eine Queraufzeichnung in einem Spezialfall angegeben, bei der auf einer Spur eine Folge von elliptischen Brennflecken eines Laserstrahls erzeugt wird (DAS 2 14-8 888). Hierbei wird .zur Querablenkung eine Folge von Lichtstrahlquellen benutzt, die der Reihe nach eingeschaltet werden. Zum anderen ist ein Verfahren bekannt, nach welchem mit Lichtstrahlen Informationen ohne Ablenkung auf ein Band aufgezeichnet werden, dabei aberzieht in Form von Spuren sondern von Hologrammen, wobei der aufgezeichnete Lichtstrahl vor dem Auftreffen auf den Träger an einem Raster gebeugt wird. Hierdurch werden zwar Lageungenauigkeiten des Trägers sowie Flecken und Kratzer unsichtbar gemacht, jedoch ist die Erzeugung eines Hologramms relativ aufwendig (US-PS 3 317 7^3 und DOS 2 O3O 960).

Bei den oben aufgezählten Beispielen wurde eine Querablenkung nur mit Mitteln in Betracht gezogen, die die Anwendung einer Sägezahnablenkung (wie bei Elektronenstrahlen) erlauben.

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Die bekannten ablenkenden Mittel sind jedoch zu träge, um so Schnell zum Ausgangspunkt der Ablenkung zurückzuspringen, daß nur wenig Zeit zum Aufzeichnen von Informationen "verlorengeht, bzw. daß der Rücklauf im zeilenfrequenten Austastintervall abgeschlossen ist, wenn man Fernsehsignale aufzeichnet, insbesondere wenn eine Spur weniger als ein Teilbild umfaßt.

Das System der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen in Spuren aufgezeichnet sind, welche im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trägermaterials verlaufen, wobei zur Lichtstrahlabtastung annähernd sinusförmig-oder dr.eieckfÖrmigschwingende Ablenkvorrichtungen dienen. Die Erfindung läßt sich sowohl . auf scheibenförmige als auch bandförmige Träger anwenden. Bei ersterem entstehen .Parallellinien etwa in Richtung des Radius der Scheibe, bei letzterem Linien quer zur Transportrichtung des Bandes. Die Spuren können auf dem Band entweder so angeordnet werden, daß sie die Breite des Bandes nahezu erreichen oder daß mehrere Liniengruppen nebeneinander senkrecht zur Bandrichtung angeordnet sind. Aufgrund der Erfindung können relativ einfache Ablenkmittel verwendet werden, wie elektrodynamisch oder piezoelektrisch betätigte Spiegel oder entsprechende Prismen. Auch Ultraschallablenksysteme können verwendet werden. Die auf diese Weise erreichbare Informationsdichte ist wesentlich höher als diejenige bei Magnetbandgeräten. Ferner ist im Gegensatz zu der Spiralaufzeichnung bei plattenförmigen Trägern eine große Mannigfaltigkeit der Spurformen möglich. Im folgenden wird die Erfindung und ihre Anwendung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert, welche in den Figuren Λ bis 4- der Zeichnung dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Aufzeichnungsvorrichtung zur Aufzeichnung mit zwei abwechselnd eingeschalteten Teillichtstrahlen,

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Rl.-Nr. 1628/74 - 3 -

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Fig. 2 eine Ansicht einer Aufzeichnung,die mit einer Vorrichtung nach Fig. 1 hergestellt ist,

Mg. 3' eine andersartige Aufzeichnungsvorrichtung zur Erzeugung mäanderförmiger Spuren,

Fig. 4 ein weiteres Beispiel zur Veranschaulichung der Aufzeichnung mehrerer Informationen in verschiedenen Spurgruppen,

Fig. 5 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Aufzeichnung auf einem plattförmigen Träger und

Fig. 6 eine Aufzeichnungseinrichtung, bei der für zwei Strahlen ein Objektiv verwendet wird.

In Fig. 1 ist 1 eine Laserstrahlquelle, die mittels des nachfolgenden doppelbrechenden Kristalls 2 in zwei Teilstrahlen aufgespalten wird. Die Teilstrahlen werden mittels der Prismen 3 auseinandergelegt und gelangen dann in je eine Modulationseinrichtung 4 bzw. 4', die von einer Signalquelle. 5 so gesteuert wird, daß abwechselnd der eine oder der andere Strahl zur Informationsübertragung benutzt wird. Die Strahlen verlaufen über eine Linse 6 zu zwei Schwingspiegeln 7 und 7¹, die von je einem geeigneten Schwingungsgenerator hoher Frequenz angetrieben werden, so daß auf dem · Band 8, welches in der Pfeilrichtung 9 bewegt wird, Spuren quer zur Bewegungsrichtung aufgezeichnet werden. Der Übersichtlichkeit halber wurde bei der Darstellung der Spuren eine Transportgeschwindigkeit des Bandes angenommen, welche wesentlich höher als in Wirklichkeit ist, so daß die Spuren in Fig. 1 nicht mehr senkrecht zur Bewegungsrichtung erscheinen. Zur weiteren Erläuterung sei zunächst angenommen, daß die beiden Modulationseinrichtungen sowie 4 ,4* so geschaltet seien, daß die Strahlen nicht moduliert werden. In diesem Fall würden durch die beiden in entgegengesetzten Richtungen schwingende Spiegel 7, 7¹ zwei etwa sinusförmige sich kreuzende Spuren aufgezeichnet werden. Diese Spuren sind mit 10 bezeichnet. Sie sind der Deutlichkeit halber weiter auseinandergezogen als dies dem praktischen Betrieb

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entsprechen würde. Bei betriebsmäßiger Steuerung der Modulationseinrichtungen 4, 4' mit Informationssignalen

derart, daß abwechselnd der eine oder der andere Modulator gesperrt ist, entstehen auf dem Informationsträger eine Reihe parallelliegender Striche, die sich nicht überkreuzen, da jeweils ein Ast der Sinusschwingung unterdrückt ist. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, relativ träge Antriebssysteme zu nehmen und die Notwendigkeit eines sägezahnförmigen Springens des Abtastpunktes vom Ende einer Spur zum Anfang der nächsten zu vermeiden. Bei einer der Wirklichkeit entsprechenden Zusammendrängung dieser Zeilen 10 entsteht das Bild einer Aufzeichnung gemäß Fig. 2, wobei der Abstand zwischen·den einzelnen Querspuren nur wenig breiter zu sein braucht als der Abtaststahl.

Eine derartige Form der Aufzeichnungsspuren kann aber auch mit einem einzigen Strahl erzielt werden, wenn dieser gleichzeitig durch zwei Spiegel abgelenkt wird.

Die Ausführung ist in Fig. 3 angedeutet. Hier ist wiederum ein Band 8 verwendet, welches in der Richtung des Pfeiles bewegt wird. Zwei Schwingspiegel 12, 13 sorgen für die mäanderförmige Abtastung, wie sie die Spur 14· zeigt, indem der Spiegel 12 eine Ablenkung des Lichtstrahles quer zur Bandrichtung oder Führungsrichtung bewirkt, der Spiegel 13 aber eine solche in der Längsrichtung mit einer Frequenz, die doppelt so groß ist wie diejenigen des Spiegels 12. Nimmt man für die Bewegung des Lichtstrahls quer zur Bandrichtung die mathematische Form an:

y = sinus ω t ' -

für diejenige in Bandrichtung

x. = pt - sin. 2 cot,

so erhält man einen. Zusammenhang zwischen X und Y gemäß der

Formel

χ =. aresin y - y

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Diese Beziehung stellt eine mäanderartige Schwingung dar, bei der die Anstiege in X-Richtung sehr steil verlaufen, während die in Bandrichtung Y verlaufenden Kurvenstücke nur schwach gekrümmt sind. Ebenso wie beim Beispiel der Pig. 1 und 2 kann auch bei der Fig. 3 jedes Stück der Querspur einer Zeile eines Videosignals entsprechen, da für elektrodynamisch bewegte Spiegel Frequenzen von 16 000 Hz noch durchaus im Bereich der technischen Möglichkeiten liegen. Es kann·manchmal zweckmäx^ig sein, mehrere Informationen auf dem Band aufzuzeichnen. In diesem Fall können mit mehreren Spiegelsystemen mehrere Spuren in bezug auf die Bewegungsrichtung des Trgäers nebeneinander aufgezeichnet werden wie Fig. 4- zeigt. Dabei können im Falle der Aufzeichnung digitaler Signale die zu einem Wort gehörigen Bits auf den nebeneinanderliegenden Spurer. simultan oder zeitlich versetzt aufgezeichnet v/erden. Das System eignet sich ferner besonders vorteilhaft zur Aufzeichnung von Färb-Vide ο Signalen. Dabei ist es zwe ckmäßig, vier Spuren parallel aufzuzeichnen, wovon zwei Spuren zur Aufzeichnung des Luminanzanteils eines Farbfernsehsignals und zwei weitere Spuren zur Aufzeichnung je eines Farbdifferen:;-signals verwendet werden. Noch zusätzlich erforderliche Signal« wie Adressen, Regieanweisung oder Tonsignale, die nur eine geringe Bandbreite erfordern, können in·Parallelspuren, wie in Fig. 3 mit 15, 16 bezeichnet, in Bandrichtung aufgezeichnet werden.

Falls wie in Fig. 4- mehrere Spuren auf dem Träger vorgesehen werden sollen, die so eng beieinanderliegen, daß man bei der Anbringung der Ab lenkmittel konstruktive Schwierigkeiten erhalten würde, können die Ablenkmittel auch in Bewegungsrichtung des Trägers gegeneinander versetzt angeordnet sein. Während bei den Ausführungsbeispielen im allgemeinen von Spiegeln zur Ablenkung der Laserstrahlen die Rede war, können auch Prismen aus einem Material angewendet werden, dessen Berechnungsindex sich durch Anlegen einer Spannung ändert. Neuerdings ist als ein geeignetes Material Telluroxid bekanntgeworden.

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Pig. 5 zeigt einen plattenförmigen Träger 20, auf welchen beispielsweise mit einer Anordnung nach Fig. 1 etwa radiale Spuren 21 aufgezeichnet wurden. Diese Spuren bilden zusammen ein spiralförmiges Band 22. Ähnlich wie bei bandförmigen Aufzeichnungsträgern können weitere Spuren zur Aufzeichnung von Signalen mit kleinerem Frequenzbandbedarf direkt spiralförmig aufgezeichnet werden, was durch die gestrichelte Linie 23 angedeutet ist.

Vorschubeinrichtungen zur Erzeugung einer radialen Bewegung sind hinreichend bekannt und brauchen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht mehr erläutert zu werden. Da man bei der Aufzeichnung von Informationen eine hohe Informationsdichte anstrebt, sind bei dem erfindungsgemäßen System äußerst geringe Spurbreiten und -abstände vorgesehen.

Die Erzeugung eines nur wenige /um großen Lichtpunktes setzt ein Objektiv mit großer relativer Öffnung voraus, wodurch sich eine geringe Brennweite ergibt. Bei der Darstellung in Fig. 1 · wurde auf diese extreme Forderung zunächst keine besondere Rücksicht genommen, um ein einheitliches Bild von dem prinzipiellen Verlauf der abtastenden Lichtstrahlen zu vermitteln. Eine Anordnung, welche geeignet ist, diesen Forderungen zu entsprechen, ist in Fig. 6 dargestellt, und zwar wird wiederum ein von einem Laser 2A erzeugter Lichtstrahl in einem doppelbrechenden Kristall 25 aufgespalten. Jeder der den Kristall verlassenden Teillichtströme 26 und passiert einen Modulator 28 und 29 und gelangt zu je einem Schwingspiegel 30 und 3I. Diese Schwingspiegel sind direkt vor dem Abtastobjektiv 32 angeordnet und überdecken jeweils etwa die halbe Fläche der Eintrittspupille des Objektivs In der Brennebene des Objektivs befindet sich der Aufzeichnungsträger 33, .der beispielsweise in Pfeilrichtung bewegt wird. Die beiden durch das Objektiv abgebildeten Lichtpunkte 34 und 35 wurden der Anschaulichkeit halber beide angebildet. Durch die Modulatoren 28 bzw- 29 wird jedoch jeweils derjenige Lichtpunkt, der sich nicht in der Vorzugsrichtung bewegt.,. unterdrückt. - 7 -

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Selbstverständlich ist es erforderlich, den Abstand der beiden Lichtpunkte in Bewegungsrichtung und die Transportgeschwindigkeit des Bandes 33 derart aufeinander abzustimmen, daß sich
eine gleichmäßige Folge von Spuren ergibt.

Bei den in Fig. 1 und Fig. 6 beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden jeweils Aufzeichnungseinrichtungen dargestellt. Die Abtastung zum Zwecke der Wiedergabe erfolgt jedoch ähnlich. Im allgemeinen wird bei der Wiedergabe die Energie des
Lichtpunktes herabgesetzt, da bei der Wiedergabe im Gegensatz zur Aufzeichnung keine Veränderung der die Information tragenden Substanz erwünscht ist. Außerdem sind bei der Wiedergabe
entsprechende optoelektrisch^ Wandler erforderlich, die als
solche bekannt sind und im Zusammenhang mit der vorliegenden
Patentanmeldung nicht beschrieben zu werden brauchen.

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Claims

Patentansprüche;

Λ. System zum Aufzeichnen und/oder Abtasten von Informationen auf band- oder scheibenförmige Träger mittels Lichtstrahlen wobei der Träger an einer Abtastvorrichtung vorbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen in Spuren aufgezeichnet sind, "welche im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trägermaterials (8) verlaufen, wobei zur Lichtstrahlabtastung annähernd sinusförmig oder dreieckförmig schwingende Ablenkvorrichtungen (7» 7¹) dienen.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von einem Laser erzeugte Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird, deren Ablenkung entgegengesetzt zueinander erfolgt, wobei jeweils derjenige Teillichtstrahl zur Aufzeichnung ausgenutzt wird, welcher in der bevorzugten Richtung abgelenkt wird (Fig. 1).
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Ablenkung des Lichtstrahls in Aufzeichnungsrichtung eine Ablenkung des Lichtstrahls in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers (8) vorgenommen wird, derart, daß mäanderförmige Spuren aufgezeichnet werden (Fig. 3).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Ablenkung sägezahnförmig mit der doppelten .Frequenz der Ablenkung in Spurrichtung erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spuren in bezug auf die Bewegungsrichtung des Trägers nebeneinander aufgezeichnet sind.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Aufzeichnung digitaler Signale die zu einem Wort gehörigen Bits auf den nebeneinanderliegenden Spuren aufgezeichnet werden.

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7· System nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vier SptEren parallel aufgezeichnet werden, wovon zwei .

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Spuren zur Aufzeichnung des Luminanzanteils eines Farbfernsehsignal und zwei weitere Spuren zur Aufzeichnung je eines Differenzsignals verwendet werden.
8. System nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Signale geringer Bandbreite als die aufzuzeichnenden Bildsignale in Spuren aufgezeichnet werden, welche in der Bewegungsrichtung des Trägers liegen Fig. 3).
9. System nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsmittel für die nebeinanderliegenden Spuren in.Bewegungsrichtung des Trägers .untereinander versetzt sind.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkung der Querspuren mit Zeilenfrequenz erfolgt.
11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem scheibenförmigen Träger außer der Abtastbewegung und einer Rotation des Trägers ein Vorschub in radialer Richtung derart erfolgt, daß ein spiralförmiges aus einzelnen etwa radialen Spuren bestehendes Band aufgezeichnet wird.
12. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe eines Objektives (32), welches die Teillichtstrahlen auf den Träger (33) fokussiert, zwei Spiegel (30, 31) angeordnet sind, welche je etwa-die Hälfte der Eintrittspupille des Objektives überdecken und um je eine Achse kippbar angeordnet sind.

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