DE2818959A1

DE2818959A1 - Optische aufzeichnungs- und lesevorrichtung fuer bandaufzeichnungen

Info

Publication number: DE2818959A1
Application number: DE19782818959
Authority: DE
Inventors: Jean Pierre Huignard; Jean Claude Lehureau
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-04-29
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1978-11-02
Also published as: DE2818959C2; FR2389192A1; CA1121511A; FR2389192B1; JPS53136428A; US4199783A; GB1595854A; JPS6362807B2

Description

Patentanwälte

D.P<-lng DipL-Chem OpT-lng ₀ β <t O Q C Q

E.Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser -£0 103 03

Ernsberyerstrasse 19
8 München 60

Unser Zeichen: T 3092 27.April 1978

THOMSON-CSF

173 Bd.Haussmann

75008 Paris, Frankreich

Optische Aufzeichnungs- und Lesevorrichtung für Bandaufzeichnungen

Die Erfindung bezieht sich auf optische Vorrichtu^-m aur Aufzeichnung und/oder zum Lesen von Informationen, die auf einem Band entlang einer diskontinuierlichen Spur aufgezeichnet sind, die durch parallele Spurabechnitte gebildet ist.

Optische Aufzeichnungs- und Lesegeräte bekannter Art verwenden zur Abtastung des Bandes mechanische Ablenkeinrichtungen nach Art von Drehspiegeln, die bei einer sehr hohen Frequenz arbeiten, damit eine Aufzeichnungegeschwindigkeit erreicht wird, die insbesondere mit Videoaufzeichnungen vereinbar ist. Die mechanischen Systeme sind im allgemeinen kompliziert, schwer und teuer. Andrerseits neigen sie zur Abnutzung. Es gibt außerdem holographische Verfahren, doch erfordern diese

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einen komplizierten optischen Aufbau und eine hochgradig kohärente Laserquelle.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer optischen Aufzeichnungs- und Lesevorrichtung für Bandaufzeichnungen guterQualität, die billig, leicht und platzsparend ist und sich insbesondere für Fernsehsignale im Hinblick auf eine Verwendung bei der Reportage eignet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet für die Abtastung eine akustooptische Ablenkeinrichtung, die zuverlässiger und einfacher anzuwenden ist, als die mechanischen Ablenkeinrichtungen· Dieser Ablenkeinrichtung ist ein optisches System zugeordnet, das mehrere Lichtquellen enthält, die im Fall der Aufzeichnung durch eine entsprechende Anzahl von elektrischen Signalen, die sich aus der Umwandlung der Videoinformation ergeben, binär moduliert werden,, Das Band wird auf diese Weise durch eine entsprechende Anzahl von Lichtpunkten in parallelen Spurabschnitten abgetastet, wobei die Abtastrichtung senkrecht zu der Richtung der Linie verläuft, entlang der die Lichtpunkte liegen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig.1 ein Schema zur Erläuterung der Ablenkung von η Lichtbündeln durch ein akusto-optisches Ablenkglied,

Fig.2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach der Erfindung,

8 o 9 8 k k 11 ο a A

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Fig.3 eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig.4 einen Verlauf von Spurabschnitten, der mit der Vorrichtung von Fig.3 erhalten wird,

Fig.5 einen anderen Verlauf von Spurabschnitten, der mit der Vorrichtung von Fig.3 erhalten wird,

Fig.6 eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig.7 einen Verlauf von Spurabschnitten, der mit der Vorrichtung von Fig.6 erhalten wird,

Fig.8 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig.9 einen Verlauf von Spurabschnitten, der mit der Vorrichtung von Fig.8 erhalten wird, und

Fig.10 eine Ausführungsform einer Anordnung zur Umwandlung von Video-Informationen.

Ein akusto-optisches Ablenkglied, das mittels eines Wandlers durch ein elektrisches Signal S der Frequenz F erregt und durch ein Lichtbündel derWellenlänge λ mit einem Einfallswinkel beleuchtet wird, der gleich dem Bragg·- sehen Winkel ß ist, erzeugt bekanntlich eine Ablenkung

8 0 9 ft I' A / 1 Π R

des Lichtbündels um einen Winkel α= 2ß_r der durch die folgende Beziehung definiert ist:

oc 1 λ ν

worin ν die Geschwindigkeit der Ultraschallwellen im Ablenkglied ist. Wenn man ferner die Frequenz F um einen Mittelwert F_Q mit einem Frequenzhub Δ F verändert, ist die Anzahl R von auflösbaren Richtungen, die das Ablenkglied bilden kann, unter Berücksichtigung der Beugung durch die folgende Beziehung gegeben:

R mh AF

worin L die Länge der akustischen Leitung ist. Der Wert Af ist durch das Durchlaßband des Ablenkglieds begrenzt, und die Zahl N kann, Je nach dem Material zwischen 100 und 100 schwanken,, wenn die Länge L in der Größenordnung von 1cm liegt,

Das optische Aufzeichnen oder Lesen einer Information auf einem Band erfordert die Anwendung einer Ablenkvorrichtung, die eine Querablenkung eines mit der Information modulierten Lichtbündels bewirkt, wobei jedes Informationselement auf dem Band durch einen Punkt materialisiert ist und die Gesamtheit der Punkte eine Folge von Spurabschnitten bildet. Die mechanischen Ablenkeinrichtungen sind hinsichtlich der Frequenz beschränkt, so daß sie in gewissen Fällen keine ausreichende Geschwindigkeit ermöglichen, beispielsweise beim Aufzeichnen oder Lesen einer Video-Information« Auf diesem Gebiet iet es vorteilhaft,ein akusto-optisches Ablenkglied

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zu verwenden, das bei einer Frequenz f arbeitet, die dem gewünschten Durchlaßband entspricht. Die Grenzen solcher Ablenkglieder betreffen die Anzahl von Punkten, die entlang einer Abtastzeile auflösbar sind. Da diese Anzahl R insbesondere für das Aufzeichnen oder Lesen eines Videosignals zu klein ist, ist es erfindungsgemSÖ vorgesehen, mehrere Lichtbündel anzuwenden, die durch ein einziges akusto-optisches Ablenkglied gleichzeitig abgelenkt werden. Die Information wird zuvor in η binäre Komponenten zerlegt, mit denen η Lichtquellen moduliert werden, so daß man auf dem Band Gruppen von Spurabschnitten erhält, von denen jeder R Punkte enthält.

Fig.1 zeigt, wie die Bragg'sehe Bedingung für mehrere getrennte Lichtbündel erfüllt werden kann. Es sind drei parallele Ebenen 94, 95 und 96 dargestellt, die Schallwellenebenen sind, die ein regelmässiges Gitter von halloreflektierenden Ebenen mit der Teilung a bilden. Damit ein Lichtstrahl intensiv reflektiert wird, muß er mit den Schallwellenebenen einen Winkel ß bilden, der gleich dem Bragg¹sehen Winkel ist. Er muß also entlang einer geradlinigen Mantellinie eines Kegels 80 orientiert sein, dessen Achse 90 senkrecht zu den Schall* wellenebenen steht und der den halben Scheitelwinkel ft/2-B hat. Es sind drei Lichtstrahlen 81, 82, 83 dargestellt, die diese Bedingung erfüllen und von drei Lichtquellen 84, 85» 86 kommen. Die drei Lichtquellen liegen in einer Linie, die parallel zu den Schallwellenebenen gerichtet ist. Die drei Lichtstrahlen werden in Form von Lichtstrahlen 91, 92, 93 reflektiert, die mit den einfallenden Strahlen

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einen Winkel oc bilden, der zwischen α _Q - Δ ex/2 und cc Q + Δα/2 enthalten ist, wobei gilt oc_Q = 2ß. Die Bilder der Lichtquellen 84, 85, 86 liegen bei 97, 98 bzw. 99 und sind gleichfalls in einer Linie parallel zu den Schallwellenebenen ausgerichtet. Die Ablenkrichtung liegt ihrerseits senkrecht zu den Schallwellenebenen· Somit werden gemäß der Erfindung die η Lichtbündel, die vom gleichen Äblenkglied abgelenkt werden, auf dem Band in Form von η Lichtpunkten abgebildet, die in einer Linie ausgerichtet sind, deren Richtung senkrecht zu der Richtung steht, in der das Band von den η Lichtpunkten abgetastet wird.

Fig.2 zeigt eine schematische Darstellung einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung nach der Erfindung in zwei Schnittansichten· In der Schnittansicht (a) ist ein Stab dargestellt, der beispielsweise drei Halbleiter-Laserdloden 31» 32, 33 aufweist, die im gleichmässigen Abstand d voneinander liegen_o Von jeder Diode geht ein Lichtbündel aus· Davon sind zwei Lichtbündel 41 und 42 dargestellt. Im Weg der Lichtbündel ist beispielsweise eine Zylinderlinse 5 angeordnet, welche die Lichtbündel zur Konvergenz bringen soll, und eine sphärische Sammellinse 6, die den Strahlengang der Lichtbündel in der Schnittebene nicht verändert, da diese nicht weit von ihrem Mittelpunkt durchgehen. Die Lichtbündel 41 und 42 konvergieren auf einem akusto-optischen Ablenkglied 1, das so angeordnet ist,daß seine Schallwellenebenen in der Schnittebene liegen, so daß die Lichtbündel in dieser Ebene nicht abgelenkt werden. Hinter dem Ablenkglied liegen eine sphärische Sammellinse 8 und eine Zylinderlinse 9, die so ausgebildet sind, daß sie die Lichtbündel auf einem Band 10 in

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Lichtpunkten I^, I₂, I* konvergieren lassen, die im gleichmassigen Abstand e voneinander liegen.

In der Schnittansicht (b), die senkrecht zur Schnittansicht (a) liegt, sind die gleichen Bestandteile wie in der Schnittansicht (a) dargestellt. In der Schnittebene wirken die Zylinderlinsen nicht auf das dargestellte Lichtbündel 4 ein, das sich aus der Überlagerung der Lichtbündel 41, 42, 43 ergibt. Die sphärische Linse hat die Aufgabe, das Bündel parallel zu machen. Durch die Kombination der Linsen 5 und 6 ist es daher möglich, auf demAlenkglied 1 abgeflachte und parallele Lichtbündel zu erhalten, deren Einfallswinkel in Bezug auf die Schallwellenebenen gleich dem Bragg'sehen Winkel ist, damit eine Ablenkung erhalten wird (wobei dieser Winkel im allgemeinen kleiner als 1 Grad ist). Das Ablenkglied 1 wird durch ein Signal S mittels eines Wandlers 2 erregt. Das Signal S hat eine Frequenz F, die sich zwischen F_Q-AF/2 und Fq +ΔΡ/2 sägezahnförmig mit der Frequenz f ändert. Die Lichtbündel werden um einen Winkel <x abgelenkt, der sich zwischen α Q - Δα/2 und cc_Q +Δα/2 ändert. Durch die Kombination der Linsen 8 und 9 werden die Lichtbündel auf dem Band zur Konvergenz gebracht. Die Überlagerung der Lichtpunkte I-j, I₂» I3 ergibt den Punkt I, der einen Spurabschnitt bestreicht, der zwischen zwei Punkten A und B enthalten ist. Die Lage der Spurabschnitte, die auf dem Band erhalten werden, wenn man das Band ablaufen läßt, hängt von der Position des Bandes in Bezug auf das optische System ab. In der folgenden Beschreibung wird erläutert, wie auf Grund der schematischen Darstellung von Fig.2 Vorrichtungen gebildet werden können, mit denen verschiedene Spurverläufe erhalten werden können.

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Eine erste Ausführungsform der Vorrichtung ist in Fig.3 dargestellt. Die Vorrichtung kann wahlweise für die Aufzeichnung oder für das Lesen einer Information verwendet werden. Die Information V wird durch eine Anordnung 11 in vier synchrone Komponenten v^, V₂, v,, v^ umgewandelt. Mit den vier Komponenten werden vier in einer Linie auf dem Stab 3 angeordnete Laeerquellen 31, 32, 33, 34 binär moduliert. Die Lichtbündel, von denen nur ein Lihtbündel 42 dargestellt ist, gehen durch das optische Syetem 12, das die Linsen 5, 6, 8, 9 und das Ablenkglied von Figβ2 enthält. Hinter dem optischen System 12 ist ein Objektiv 13 angeordnet, durch dessen Vergrößerung der gewünschte Abstand e zwischen den Lichtpunkten (im typischen Fall : e = 5 wm, d = 15 jum ) erhalten werden kann. Es kann auch eine Fokussierungs-Regelanordnung 131 vorgesehen werden, die es ermöglicht,das Objektiv entlang der optischen Achse ζ des Systems zu verstellen, wie durch den Pfeil 130 angedeutet ist, damit Planheitsmängel des Bandes kompensiert werden.

Das Band 10 ist in der Fokussierungsebene des Objektivs senkrecht zur Achse ζ so angeordnet, daß seine Längsachse senkrecht zu der Ablenkrichtung liegt, also parallel zu der Richtung der von den Lichtquellen 31 bis 34 gebildeten Linie und somit auch parallel zu der Richtung der von den Lichtpunkten I^ bis I^ gebildeten Linie. Die Lichtpunkte tasten jeweils Spurabschnitte A₁-B^, A₂-B₂, ^A3~^B3 bzw. A^-B^ in der Richtung quer zum Band ab. Das den Wandler 2 erregende Signal S ist ein Sägezahnsignal der Frequenz f. Es wird von der Anordnung 11 geliefert. Im Fall einerVideoinformation kann dieses Signal von dem Zeilensynchronsignal stammen. Ein Motor 18

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"bewirkt den Vorschub des Bandes 10 in der Richtung parallel zu seiner Längsachse, wie durch den Pfeil 20 angedeutet ist.

Durch die Kombination der Abtastbewegung und der Vorschubbewegung wird der in Fig.4 dargestellte Spurverlauf erhalten. In dieser Figur ist die Neigung der Spurabschnitte sehr stark übertrieben. Sie ergibt sich aus der Längsbewegung des Bandes und liegt in Wirklichkeit in der Größenordnung von einem Milliradiant. Wenn beispielsweise ein Videosignal betrachtet wird, liegt die Abtastdauer , die gleich der Dauer einer Zeile ist: T = 1/f = 64 us, in zwei Zeitintervalle T-j und T₂ zerlegt, wobei während des Zeitintervalls T₁ die Aufzeichnung erfolgt, während die Dauer Tp die Rücklaufzeit ist, die mit der Austastung des Videosignals zusammenfallen kann. Bei einem akusto-optischen Ablenkglied der Wechselwirkungslänge a* in welchem sich die Ultraschallwellen mit der Geschwindigkeit ν ausbreiten, beträgt das Zeitintervall T₂ = a/v im typischen Fall 5 Ws. Dieser Wert ist ausreichend klein gegen die Gesamtdauer T. Der Abstand e zwischen zwei benachbarten Lichtpunkten ist durch das Auflösungsvermögen des optischen Systems und des Objektivs begrenzt. Das gleiche gilt für die Auflösung ε auf dem gleichen Spurabschnitt· Wenn E der Abstand zwischen dem letzten einer Zeile entsprechenden Spurabschnitt (A₁-B₁) und dem ersten der nächsten Zeile entsprechenden Spurabschnitt(C^-D^) ist, sind die Vorschubgeschwindigkeit V₀ des Bandes und die Abtastdauer T miteinander durch die folgende Beziehung verknüpft:

E + (n-1) e = V₀T

worin η die Anzahl der Lichtpunkte ist, (wobei im vorliegenden Fall η gleich 4 ist )· Die Länge der in der

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Abtastrichtung erhaltenen Spurabschnitte beträgt 1 = R*ε, wobei R die Anzahl der vom Ablenkgglied aufgelösten Punkte ist. Mit η Kanälen beträgt die Gesamtzahl der Bits, die pro Zeile aufgezeichnet werden Knnen, R · n. In Wirklichkeit beträgt die Anzahl der nutzbaren Punkte, d.h. die Anzahl der dem nutzbaren Zeitintervall T>j entsprechenden Punkte, R - η ? (1-T₂/T). Mit R = 300 Punkten, η = 8 , T₂ = 5 V-8 beträgt beispielsweise die erhaltene Aufzeichnungsmenge etwa 2200 Bits pro Zeile, was einer Aufzeichnung guter Qualität entspricht. Für e = E = ε = 5 Jim kann die Geschwindigkeit Vq von 65 cm/s leicht erhalten werden, und die Länge der Spurabschnitte beträgt 1=1,5 mm. Da die üblicherweise verwendeten Bänder im allgemeinen viel breiten sind, können mehrere Aufzeichnungen über die Breite des Bandes vorgesehen werden. Aijedem Ende wird die Aufzeichnung unterbrochen, damit die seitliche Verschiebung des Bandes möglich ist. Die Dauer einer Aufzeichnung für ein Band der Länge 150 m und der Breite 3 cm beträgt etwa 4 min. Man kann auf dem gleichen Band sieben oder acht Aufzeichnungen vornehmen.

Es sind verschiedene Arten von Aufzeichnungsträgern für eine optische Aufzeichnung verwendbar. Unter Berücksichtigung der von den Lichtquellen gelieferten Leistung und des optischen und akusto-optischen Wirkungsgrads des Ablenkglieds kann man dieEmpfindlichkeit bestimmen, die das Material haben muß, aus dem das Band besteht. Wenn man beispielsweise Galliumarsenid-Laserquellen verwendet, verfügt man im Infrarotbereich über eine Leistung in der Größenordnung von 5 mW für jede Quelle. Der Wirkungsgrad des Ablenkgliedes, d.h. das Verhältnis zwischen der gebeugten Lichtintensität und der einfallenden

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Lichtintensität, liegt bei einem Einfallswinkel, der gleich dem Bragg»sehen Winkel ist, in der Größenordnung von 1O# für ein Ablenkglied aus Bleimolybdat (PbMoO^) und eine Infrarotstrahlung«Da die Dauer der Aufzeichnung eines Punktes etwa 0,2 us beträgt, liegt die die Aufzeichnung eines Punktes bewirkende Energie in der Größenordnung von 0,1 nJ. Ein Material mittlerer Auflösung, das die Aufzeichnung von etwa 200 Punkten/mm auf einem Spurabschnitt ermöglicht, also mit Punktabmessungen in der Größenordnung von 5 um, muß eine Empfindlichkeit von

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mehr als 2,5 cm /mJ haben. Silberhaltige Materialien eignen sich für diesen Anwendungsfall, aber sie erfordern eine chemische Entwicklung· Photothermoplastische Materialien lassen sich leichter anwenden. Man kann beispielsweise das thermoplastische Material "KaIIe" verwenden, für das der Hersteller folgende Kenngrößen angibt:

- Bandabmessungen: 30-60 m Länge bei Ao mm Breite;

- Empfindlichkeit im nahen Infrarotbereich: 10 cm /mJ;

- Auflösung bei optimalem Verhalten: 800 Punkte/mm;

- Amplitude der örtlichen Verformung unter punktförmiger Belichtung: 1 bis 2 um.

Das Verfahren der Aufzeichnung auf einem thermoplastischen Material, das mit einem Photoleitermaterial bedeckt ist, umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:

- Aufbringen von Ladungen durch Korona-Effekt auf die Aufzeichnungszone ;

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- Belichtung der Aufzeichnungszone durch einen oder mehrere Lichtpunkte zur Veränderung des Ladungszustandes;

- Entwickeln durch kurzzeitiges Erwärmen des "belichteten Materials, damit auf der Oberfläche des Bandes Mikroreliefs erhalten werden.

Die drei Verfahrensschritte werden gleichzeitig durchgeführt wie in Fig.3 zu erkennen ist. Das Band 10 wird zwischen zwei Elektroden 14 und 15 angeordnet, die an eine Spannungsquelle 16 angeschlossen sind, damit eine permanente Elektrisierung des Bandes verursacht wird· Nach dem Aufzeichnen wird das Band örtlich durch eine Heizelektrode 17 auf eine Temperatur von etwa 70⁰C erwärmte Das Band kann mehrmals dadurch gelöscht werden, daß es gleichförmig auf eine Temperatur erwärmt wird, die über der Entwicklungstemperatur liegt. Es gibt übrigens auch thermoplastische Materialien, bei denen das Aufzeichnen durch Materialentfernung erfolgt, was Lichtquellen großer Leistung erfordert·

Fig·3 zeigt auch die Verwendung der Vorrichtung für das Lesen einer Information, die zuvor gemäß dem Verlauf von Fig,4 auf dem Band 10 aufgezeichnet worden ist. Als Beispiel ist in der Figur ein mit reflektiertem Licht arbeitender Laser dargestellt· Bei dieser Anwendung werden die η Lichtquellen 31 bis 34 nicht moduliert. Es ist nicht notwendig,daß sie die gleiche Leistung wie bei der Aufzeichnung haben. Für diesen Anwendungefall ist ein halbdurchlässiger Spiegel 19 vorgesehen· Die Lichtbündel werden von dem Band reflektiert. Sie gehen erneut durch das Objektiv und das optische System, wobei sie den umgekehrten Lichtweg zurücklegen, und sie werden von dem Spiegel 19 reflektiert. Die η Lichtbündel werden

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von η Detektoren empfangen, die auf einem Plättchen 21 liegen und Jeweils einer der Lichtquellen in Bezug auf den Spiegel 19 konjugiert zugeordnet sind. Jeder Detektor gibt ein elektrisches Signal ab, das von der empfangenen Lichtintensität abhängt. Die η elektrischen Signale werden von einer übertragungsschaltung 22 verarbeitet, welche das Signal Σ wiederherstellt, das die auf dem Band aufgezeichnete Information enthält. Das mit reflektiertem Licht arbeitende Leseverfahren ist dem bei einer Videoplatte verwendeten Verfahren vergleichbar. Es beruht auf der Erscheinung der Beugung des Lichtbündels, wenn dieses auf eine Änderung des Oberflächenzustands des Trägers (Platte oder Band) trifft. Aus der Analogie mit der Videoplatte läßt sich auch leicht der Aufbau eines mit durchgehendem Licht arbeitenden Lasers vorstellen. Das Photodetektorplättchen 21 wird dann so angeordnet, daß es das vom Band durchgelassene Licht empfängt. Die von dem halbdurchlässigen Spiegel 19 und dem Photodetektorplättchen 22 gebildete Anordnung kann stets, auch im Fall der Aufzeichnung,' zu dem Zweck verwendet werden, eine Fokussierungsregelung oder Spurverfolgung gemäß den bei Videoplatten üblichen Verfahren durchzuführen.

Die zuvor beschriebene Konfiguration erfordert die Anwendung von Lichtpunkten, die sehr nahe beieinanderliegen·, Man kann den Abstand zwischen den Lichtpunkten dadurch vergrößern, daß der in Fig.5 dargestellte Spurverlauf gewählt wird, der eine Abänderung des Spurverlaufs von Fig,4 darstellt und gleichfalls mit der Vorrichtung von Fig.3 erhalten werden kann. Bei diesem Verlauf beschreiben zwei nebeneinanderliegende Lichtpunkte, beispiels-

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weise die Lichtpunkte I^ und Ig Spurabschnitte A^-B^ bzw. Ag-Bp» die auf dem Band nicht nebeneinanderliegen, sondernνvoneinander durch einen Abstand e = (n-1)b getrennt sind, wobei b den Abstand zwischen zwei nebeneinanderliegenden Spurabschnitten darstellt beispielsweise zwischen den Spurabschnitten A^-B₁ und 0,-Dg. Die Vorschubgeschwindigkeit V_Q und die Abtastdauer T sind miteinander durch die Beziehung nb = V_QT verknüpft. Wenn für b der gleiche Wert wie zuvor beibehalten wird, wo b gleich e war, wird der Abstand e zwischen den Lichtpunkten und damit der Abstand zwischen den Lichtquellen d mit dem Faktor n-1 multipliziert. Man kann auf diese Weise einen Wert für η erhalten, der mit der Technik der Realisierung von Halbleiter-Laserquellen vereinbar ist.

Die in Fig.4 und 5 dargestellte!Konfigurationen, die mit der Vorrichtung von Fig.3 erhalten werden, führen dazu, daß nur ein kleiner Teil der Breite des Bandes eingenommen wi.rd, und daß eine Unterbrechung der Aufzeichnung erforderlich ist, damit der Wechsel des Aufzeichnungsbereichs auf dem Band möglich ist. Mit der Vorrichtung von Fig.6 kommt man zu einer besseren Ausnutzung der Oberfläche des Bandes. Der einzige Unterschied gegenüber der Vorrichtung von Fig.3 betrifft die Orientierung des Bandes in Bezug auf die Bestandteile der Vorrichtung. Es sind nur das optische System 12 und das Objektiv 13 dargestellt. Das Band ist wieder in der Fokussierungsebene des Objektivs senkrecht zur Achse ζ angeordnet. Seine Querachse bildet einen Winkel θ mit der Ablenkrichtung y,

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so daß seine Längsachse u den gleichen Winkel β mit der Richtung χ bildet, in der die von den Lichtpunkten eingenommene Linie liegt.

Der Verlauf der Spurabschnitte auf dem Band ist in Fig.7 dargestellt. In dieser Figur erscheint nicht der Winkel, der sich aus der Längsbewegung des Bandes ergibt, denn dieser Winkel ist sehr klein und gegen den Winkel 9 vernachlässigbar. Der Spurwinkel 0, der annähernd gleich dem Winkel θ ist, darf einen von der Anzahl η der Quellen abhängigen Wert nicht überschreiten. Wenn nämlich X die Dimension des Feldes des optischen Systems in Verbindung mit dem Objektiv ist, muB gelten A^ - B₁^X. Einfache geometrische Überlegungen ergeben die folgende Bedingung für 0:

1 + (R-1)² cotg² 0 <CX

Die Vorschubgeschwindigkeit des Bandes beträgt:

V« = f ——
^v0 cos

Die eingenommene Bandbreite beträgt 1 = nRc · sin 0. Im typischen Fall gilt:

X = 3 mm;
_ε = 2,5 Jim;

R = 300;

η = 8;

e = 4yum;

f = 15 625 Hz.

Der optimale Winkel 0 beträgt etwa 60°; es gilt :

V₀ = 12,5 cm/s; 1 = 5,2 mmβ

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Eine andere Maßnahme zur Ausnutzung der ganzen Breite des Bandes wird mit der Vorrichtung von Fig.8 erzielt. Die Vorrichtung enthält mechanische Ablenkeinrichtungen, die eine Abtastung in einer Richtung bewirken, die senkrecht zu. der Ablenkung des akusto-optischen Ablenkglieds liegt. Die Bestandteile dieser Vorrichtung sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig.3 bezeichnet. Hinter dem Objektiv ist ein Spiegel 23 angeordnet, der mit Hilfe eines durch ein Signal G synchronisierten Motors 24 um eine Achse 230 verschwenkt werden kann, die senkrecht zu der Richtung der von den Lichtquellen gebildeten Linie und zu der Achse ζ steht. Das Band ist in der Ebene angeordnet,die zu der Fokussierungsebene des Objektivs in Bezug auf den Spiegel 23 konjugiert ist. Die Längsachse des Bandes verläuft senkrecht zu der Richtung der von den Lichtquellen gebildeten Linie, also senkrecht zu der Richtung der Linie der Lichtpunkte· Die h vom akusto-optischen Ablenkglied bewirkten Abtastungen erfolgen also entlang Längsachsen, und die vom Spiegel 23 bewirkte Abtastung erfolgt entlang einer Querachse, wie durch den Pfeil 30 angedeutet ist. Man erhält auf diese Weise die Konfiguration von Fig.9, die sich aus der Kombination der beiden Abtastungen und des Vorschubs des Bandes in der Richtung 20 ergibt. Man erhält über die Breite des Bandes ρ Gruppen von jeweils η Spurabschnitten· In der Zeichnung gilt η = ρ = 4, Die Zahl p, d.h. die Anzahl der Über die Breite des Bandes aufgezeichneten Zeilen, ist durch die Feldabmessung X begrenzt. Wenn S der Abstand zwischen dem letzten Spurabschnitt einer Gruppe und dem ersten Spurabschnitt der anschliessenden Gruppe ist,muß gelten:

P [(n-1) e + EJ<X . 809844/108 C

Im typischen Fall gilt X - 3 mm, e « E = 2,5>um. Für η β 4 liegt ρ in der Größenordnung von 300 Zeilen· Man kann somit über die Breite des Bandes ein vollständiges Teilbild eines Fernsehbildes aufzeichnen. Das Signal G ist dann das Teilbildsynchronsignal und der Abtastrücklauf in der Querrichtung erfolgt während der Austastung des Videosignals am Beginn und am Ende jedes Teilbildes. Die Werte der Abtastfrequenz und der Rücklaufzeit sind mit den Möglichkeiten mechanischer Ablenkeinrichtungen vereinbar· Die Bewegung des Spiegels kann la übrigen so geregelt werden, daß die Spurverfolgung beim Lesen zur Kompensation der Dehnung des Bandes gewährleistet ist.

Fig.10 zeigt für den Fall der Anwendung bei der Aufzeleimung von Fernsehsignalen eine Ausführungsform der Anordnung 11, mit der das Videosignal V in η synchrone digitale Komponenten V^, V« ···· V_n umgewandelt werden kann und die auch das Steuersignal S für das akusto-optische Ablenkglied liefert. Die Videoinformation V enthält das Leuchtdichtesignal und die verschiedenen Synchronsignale (Zeilen- und Teilbild-Synchronsignal)· Man kann das Zeilensynchronsignal mit Hilfe einer Synchrontrennschaltung 25 entnehmen. Man erhält dadurch Impulse mit der Frequenz f = 15 625 Hz, die das Signal VI bilden. Mit einer Multiplizierschaltung 29 wird ein impulsförmlges Signal H der Frequenz f * » R · f erhalten, wobei R die Gesamtzahl der Punkte ist, die während der Dauer einer akustooptischen Abtastung aufgezeichnet werden können. Die Frequenz f' stellt somit die Informationsmenge dar,

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welche die digitalen Komponenten V₁ V_n haben

müssen. Das Signal V wird durch einen vom Taktsignal H gesteuerten Analog-Digital-Umsetzer 28 abgetastet und in η Bits codiert. Eines der Bits kann für die Synchronisation reserviert werden; hierbei kann es sich beispielsweise um eine Reproduktion des Signals H handeln, wodurch man beim Lesen über ein Synchronisiersignal verfügen kann. Man kann das gleiche Bit auch für die Auf· zeichnung des Tons verwenden. Um das Steuersignal S zu erhalten, verwendet man einen Oszillator 26, dessen Frequenz durch einen Sägezahngenerator 27 gesteuert wird, der die Impulse VI in ein Sägezahnsignal mit der Frequenz f umwandelt. Wenn zwischen die Trennstufe und den Sägezahngenerator 27 einerseits sowie die Multiplizierschaltung 29 andrerseits ein Frequenzvervielfacher eingefügt wird, kann man ein Signal S der Frequenz mf erhaltene Die Abtastfrequenz kann dadurch um den Faktor m vergrößert werden, wodurch die Bandbreite vergrößert wird β

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Claims

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Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. 281 89 59

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8 München 60

Unser Zeichen; T 3092 27.April 1978

THOMSON-CSF

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75008 Paris, Frankreich

Patentansprüche

(IJ Optische Aufzeichnungs- und Lesevorrichtung für Bandaufzeichnungen, bei welcher die die Informationen enthaltenden Signale entlang Spurabschnitten aufgezeichnet werden, die in der Vorschubrichtung des Bandes aufeinanderfolgen, mit einem Vorschubmechanismus für einen kontinuierlichen Bandvorschub, einer Lichtquellenanordnung, der ein Projektionsobjektiv zugeordnet ist, das die Lichtstrahlung auf dem Band in Form von η in einer Linie liegenden Lichtpunkten konvergieren läßt, einer periodisch arbeitenden akusto-optischen Ablenkvorrichtung, die zwischen der Lichtquellenanordnung und dem Objektiv angeordnet ist, um den η in einer Linie angeordnetenLichtpunkten eine periodisch wiederkehrende Verstellung in Kombination mit dem Bandvorschub zu erteilen, und mit optischen Modulatoreinrichtungen und/oder Photodetektoreinrichtungen, die das Aufzeichnen bzw. das Lesen der Signale bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der periodisch wiederkehrenden Verstellung der Lichtpunkte senkrecht zu der Richtung der von ihnen gebildeten Linie liegt.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsstrahlung auf das Band durch eine Änderung einer optisch feststellbaren physikalischen Eigenschaft zwischen zwei verschiedenen Zuständen einwirkt.
3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zur Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Fernsehsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkfrequenz gleich dem k-fachen der Zeilenfrequenz der Signale ist, wobei k eine positive ganze Zahl ist.
4. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellenanordnung η Lichtquellen enthält, die in gleichen Abständen liegen.
5. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellenanordnung durch einen Stab von Halbleiter-Lichtquellen gebildet ist, und daß die Modulationseinrichtungen durch Stromquellen gebildet sind, welche die Lichtquellen speisen.
6. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zur Aufzeichnung auf einem Band, das aus einem thermoplastischen Material besteht, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Entwickeln der Aufzeichnung, die auf das Material durch Erwärmen nach dem Aufzeichnen einwirken.
7. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der von den Lichtpunkten gebildeten Linie parallel zu der Vorschubrichtung des Bandes liegt.
8. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die* Richtung der von den Lichtpunkten gebildeten Linie einen von Null verschiedenen Winkel mit der Vorschubrichtung des Bandes bildet, und daß die von den Lichtpunkten bestrichenen gpurabschnitte η Gruppen bilden, welche nebeneinanderliegende Aufzeichnungsbereiche einnehmen.
9. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Ablenkeinrichtung für die η Lichtbündel, die eine zweite Ablenkkomponente in einer Richtung erzeugt, die von der ersten Ablenkkomponente verschieden ist.
10. Optische Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung durch einen Schwenkspiegel gebildet ist.

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