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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
beweglichen Informationsträger, insbesondere in Scheibenform,
mit vorgeprägten Spuren, entlang denen optisch lesbare
Informationen registriert werden können. Die Erfindung betrifft
auch eine Vorrichtung zum radialen Verfolgen dieser Spuren.
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Zahlreiche Verfahren zur radialen Verfolgung von
Spuren sind im Stand der Technik bekannt. Wenn es sich um die
Registrierung von Informationen in sequentieller Form handelt,
beispielsweise Videoinformationen, dann werden die Spuren
nicht vorher materialisiert, sondern erst in Echtzeit während
des Einschreibens der Information. Die Information wird
entlang von Spuren in Form einer einheitlichen Spirale
eingeschrieben, die sich von der Randzone der Scheibe zu einer
zentralen Zone oder umgekehrt erstreckt, oder auch entlang von
Spuren, die konzentrische Kreise zur Drehachse der Scheibe
bilden.
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In den einfachsten Systemen verläßt man sich auf die
Genauigkeit der Vorschuborgane für den Schreibkopf, um diese
Spur zu erzeugen. Während des Auslesens interferieren die
beispielsweise in Form von Mikroreliefs registrierten
Informationen mit einem Lesestrahl, der auf die Scheibenebene mit der
registrierten Information fokussiert ist. Der Verlauf dieser
Mikroreliefs unter dem Fokussierfleck moduliert den Strahl,
und diese Modulation wird mit Hilfe von photoelektrischen
Zellen erfaßt, die die Lichtstärkevariationen in elektrische
Signale umwandelt. Diese elektrischen Signale können auch für
die Spurverfolgung verwendet werden.
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Das soeben beschriebene Verfahren setzt voraus, daß
der Vorschub des Schreibkopfs eine sehr hohe mechanische
Stabilität besitzt, um zu verhindern, daß zwei
aufeinanderfolgende Rillen sich überschneiden oder zumindest beim Lesen
schlecht voneinander getrennt werden können. Um das
beschriebene System zu verbessern, wurde in der französischen
Patentanmeldung
2 366 636 ein Verfahren beschrieben, das die letzte
beschriebene Spur oder eine der früher beschriebenen Spuren
als Bezug verwendet. Dem mechanischen Vorschubsystem für den
Schreibkopf ist ein optisches Ablenkungssystem für den
Schreibfleck zugeordnet. Der Lesefleck muß dann eine bereits
beschriebene Rille der Spur mit Hilfe einer üblichen
Positionsnachregelung verfolgen. Mit Hilfe des optischen
Ablenksystems wird der Schreibfleck in konstantem Abstand vom
Lesefleck gehalten, und zwar einem Abstand, der gleich einem
ganzzahligen Vielfachen des Spurvorschubs zwischen benachbarten
Spuren ist.
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Außerdem ist aus der Druckschrift US-A-3 919 697
bekannt, daß eine Spur innerhalb einer Gruppe von bereits
beschriebenen benachbarten Elementen verfolgt wird, indem jedes
Spurelement in Plätze unterteilt wird, die abwechselnd für die
Speicherung der Information und für spezielle Motive
reserviert sind, wodurch jeglicher Tendenz des Abtastflecks, von
der Idealbahn abzuweichen, begegnet wird. Diese speziellen
Motive besetzen Regionen, die nicht Datenblöcken
gegenüberliegen und die bezüglich jedes Spurelements zentriert sind.
Die Zentrierung des Abtastflecks hängt nur vom optischen
Zusammenwirken mit den auf den den Fleck umgebenden
Spurelementen vorhandenen Motiven ab. Die Messung der Dezentrierung ist
indirekt und hängt von der Veränderung des Spurabstands ab.
Wenn außerdem die speziellen Motive alle für sie vorgesehenen
Plätze besetzen, dann kann das Signal, das die Tendenz
anzeigt, nur erhalten werden, wenn diese Motive diskrete Gruppen
bilden, was eine Entnahmelogik mit zyklischer Funktion
erfordert.
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Möchte man jedoch Informationen beliebig speichern,
beispielsweise in Informatikanwendungen, dann ist es nicht
mehr möglich, die oben beschriebenen Verfahren oder analoge
Verfahren zu verwenden. Es ist im allgemeinen notwendig, vorab
die Spuren zu materialisieren, vor denen die Informationen
eingeschrieben werden können. Hierzu ist es üblich, eine
Vorprägung
beliebiger Art zu erzeugen. In einem in der
französischen Patentanmeldung 2 365 854 beschriebenen
Ausführungsbeispiel werden die Spuren bei der Herstellung des Trägers in
Form einer glatten Rille materialisiert, die in einer
Hilfsschicht dieses Trägers erzeugt wird. Diese Spuren können
erfaßt werden, selbst wenn keine Information eingespeichert ist,
denn die Einspeicherung erfolgt in einer späteren Phase in
einer licht- oder wärmeempfindlichen Schicht, die mit der
Hilfsschicht in Kontakt steht.
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In einer im Stand der Technik bevorzugten Variante
können die vorgeprägten Spuren mit den Regionen
zusammenfallen, in denen die Informationen registriert sind. Man erhält
so ein sogenanntes Einspurensystem.
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Aus der Druckschrift GB-A-2 067 313 ist es bekannt,
daß eine erste optisch erfaßbare und periodische Modulation
für die Elemente verwendet wird, die für die Information
bestimmt sind, wobei die Periode einer Frequenz entspricht, für
die das Energiespektrum der gespeicherten kodierten
Digitalinformation einen Nulldurchgang der Kurve zeigt, um ein
Taktsignal während des Schreibens und/oder des Lesens zu erzeugen,
wobei zur Erzeugung eines radialen Verfolgungssignals während
des Einschreibens oder Lesens eine zweite Modulation der
ersten Modulation überlagert wird, in der die Lage der Spur in
radialer Richtung moduliert ist.
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Eine spezielle Kombination der periodischen Modulation
der Spur ergibt sich, wenn die Periode der ersten Modulation
und die der zweiten Modulation gleich sind und eine feste
Phasenbeziehung besitzen, was eine Synchronerfassung
überflüssig macht.
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In anderen Verfahren werden die Spur oder die
vorgeprägten Spuren von den Spuren getrennt, entlang denen die
Informationen gespeichert werden. Man erhält so ein Zweispur-
oder Mehrspursystem. Um die beiden Arten Spuren zu
unterscheiden, kann man so vorgehen, daß die Vorprägung aus einem Signal
besteht, das in einem ersten Frequenzspektrum liegt und die
Information in einem zweiten getrennten Frequenzspektrum
liegt. Beim Schreiben kann man den Lesestrahl verwenden, um
die vorgeprägte Spur wie in der zweiten oben erwähnten
französischen Patentanmeldung zu verfolgen.
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Der Hauptnachteil des soeben beschriebenen Verfahrens
besteht darin, daß es keine optimale Speicherdichte erlaubt,
da es mindestens eine zusätzliche vorgeprägte Spur für eine
vorgeprägte Informationsspur erfordert. Außerdem erfordert es
die Verwendung von zwei Strahlen, nämlich eines Strahls zur
Radialverfolgung der vorgeprägten Spur und eines anderen zum
Schreiben oder Lesen von Informationen auf der zur
Informationsspeicherung bestimmten Spur.
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Die Träger vom Einspurtyp mit einer Vorprägung
besitzen ebenfalls Nachteile. Sie erfordern im allgemeinen die
Verwendung von zwei Strahlen, nämlich eines Schreibstrahls und
eines Radialverfolgungsstrahls. Außerdem ist zwar die
vorgeprägte Spur leicht vom Rest der Scheibe (Zonen zwischen den
Spuren) unterscheidbar, wenn keine Informationen registriert
sind, aber dies gilt nicht mehr, wenn Informationen
gespeichert sind. Daraus können sich ohne besondere Vorkehrungen
Kontrastinversionen und damit Verfolgungsfehler ergeben.
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Weiter ist aus dem Patent EP-A-0 077 644, dessen
Inhalt zum Stand der Technik gemäß Art. 54 Absatz 3 und Absatz 4
EPÜ gehört, ein Informationsträger mit Vorprägungen bekannt,
die ein erstes zentriertes Motiv einer spezifischen Breite
besitzen, mit dem die Folgeerfassung von zwei bezüglich der
mittleren Achse der Spur versetzten Motiven ermöglicht wird.
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Die vorliegende Erfindung schlägt eine Struktur eines
vorgeprägten beweglichen Informationsträgers in Scheibenform
vor, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist
und mit den Einspur- und Einstrahlverfahren kompatibel ist.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein beweglicher
Informationsträger, der auf mindestens einer Seite zur
Speicherung von optisch lesbaren Informationen entlang von Spuren
bestimmt ist, die gemäß einer vorgegebenen Anordnung
verlaufen,
wobei der Träger eine Vorprägung besitzt, die von
optischen Radialverfolgungsmitteln der Spuren einer optischen
Vorrichtung zur Spurradialverfolgung erfaßt werden kann, wobei
diese Vorrichtung weiter mindestens eine einem Objektiv
zugeordnete Strahlungsquelle zur Bildung mindestens eines
Spurabtastflecks auf einer Bezugsoberfläche der Scheibe besitzt,
wenn der Träger in Bewegung versetzt wird, wobei die
Vorprägung von diskreten, nicht aneinander anstoßenden Elementen
gebildet wird, die die mittlere Achse der Spuren
materialisieren und Zwischenzonen bilden, die Zonen zur
Informationsspeicherung einrahmen, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten
Elemente mindestens ein erstes Motiv, das auf die mittlere
Achse zentriert ist und die Synchronisation erzeugt, und
mindestens ein zweites Motiv besitzen, das bezüglich der
mittleren Achse versetzt ist und zur Spurverfolgung verwendet
wird, mit Ausnahme von zentrierten Motiven, die breiter als
die Breite der Spuren sind.
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Weiter ist Gegenstand der Erfindung eine optische
Vorrichtung zur radialen Spurverfolgung nach Anspruch 6, die
einen solchen Träger verwendet.
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Die Erfindung und weitere Merkmale gehen aus der
nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Figuren hervor.
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Fig. 1 zeigt eine bekannte Scheibe mit einer
Spurverfolgungsvorrichtung für eine solche Scheibe.
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Die Fig. 2 bis 6 zeigen eine Vorprägung der Scheibe
aufgrund verschiedener erfindungsgemäßer
Herstellungsvarianten.
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Die Fig. 7 bis 9 zeigen elektrische Schaltbilder
von Spurverfolgungsvorrichtungen gemäß verschiedenen
Ausführungsvarianten im Rahmen der Erfindung.
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Die Fig. 10 und 11 sind Diagramme zur Erläuterung
des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Da die Erfindung einen Informationsträger vom
vorgeprägten Typ und eine Vorrichtung zur radialen Verfolgung einer
der Spuren eines solchen Informationsträgers betrifft, ist es
nützlich, an die wesentlichen Elemente eines Schreib- und/oder
Lesesystems für Informationsträger zu erinnern, insbesondere
für scheibenförmige Informationsträger, die optisch gelesen
und beschrieben werden können.
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Fig. 1 zeigt einen Informationsträger 5 gemäß dem
Stand der Technik in Form einer kreisförmigen Scheibe, die in
einer Ebene XOY um eine zur dritten Achse eines Bezugssystems
XYZ parallele Achse drehen kann. Die Unterseite dieser Scheibe
wird hier als glatt angenommen. Die dazu parallele Oberseite
ist ebenfalls glatt, aber enthält vorgeprägte Spuren 7 in Form
einer glatten Spur, deren Breite im wesentlichen konstant ist
und in der Größenordnung von einem Mikrometer oder darunter
liegt.
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Man kann eine solche Scheibe entweder zum Einschreiben
von Informationen an einer bestimmten Stelle einer der glatten
vorher beschriebenen Spuren oder zum Lesen von Informationen
verwenden, die an einem beliebigen Punkt dieser Spur
registriert sind. Die Scheibe hat beispielsweise einen Durchmesser
von etwa 30 cm und wird von einem mit dem Chassis des
optischen Schreib-Lese-Systems fest verbundenen Antriebsmotor in
eine Drehbewegung versetzt. In diesem Ausführungsbeispiel
enthält die Vorrichtung zum Zugriff auf eine bestimmte Spur
der Scheibe einen ortsfesten Teil mit zwei Lichtenergiequellen
(die in Fig. 1 nicht sichtbar sind) und einen beweglichen
Teil in Form des Schreib-Lese-Kopfs. Bekanntlich enthält
letzterer ein Mikroskopobjektiv Ob, das mit einer
elektromagnetischen Spule B fest verbunden ist und sich im Magnetfeld eines
Dauermagneten (nicht dargestellt) verschiebt, um die
senkrechte Nachregelung zu gewährleisten, sowie einen
galvanometrischen Spiegel M&sub1;, der die radiale Nachregelung bewirkt. Die
Lichtenergiequellen enthalten bekanntlich Laserquellen,
beispielsweise HeNe-Gaslaserquellen oder Halbleiterlaser. Die
Gaslaser liefern einen polarisierten parallelen Strahl mit
sehr kleinem Querschnitt. Der Laserstrahl muß vergrößert
werden, um die Eintrittsöffnung des Objektivs abzudecken, und
zwar unabhängig von der Lage des Objektivs entlang der
optischen Achse. Um diese Forderung zu erfüllen, wird in der
französischen Patentanmeldung 2 462 758 vorgeschlagen, zwischen
die Lichtenergiequellen und den beweglichen Schreib-Lese-Kopf
eine afokale Optik einzufügen.
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Beim Lesen wird ein paralleler Laserstrahl f&sub1;, der von
einer in Fig. 1 nicht gezeigten Laserquelle erzeugt wird, mit
Hilfe einer afokalen Optik vergrößert, deren
Vergrößerungsfaktor so gewählt ist, daß der Ausgangsstrahl ebenfalls
parallel ist und die Eingangsöffnung des Objektivs Ob abdeckt. Der
Spiegel M&sub1; lenkt die parallel verlaufenden Strahlen in eine
Richtung parallel zur Achse OX ab. Das Objektiv Ob fokussiert
den Lesestrahl auf den Punkt 3 auf der
Informationsträgerscheibe 5. Diese Scheibe wird in der durch den Pfeil 6
angedeuteten Richtung in Drehung versetzt. Das Objektiv und der
Spiegel sind Bestandteil einer beweglichen Einheit, die den
Schreib-Lese-Kopf bildet. Der Vorschub dieser beweglichen
Einheit wird durch ein beliebiges bekanntes Mittel
gewährleistet.
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Dann verwendet man dasselbe afokale Objektiv für den
Schreibstrahl fe, der vorab moduliert worden ist. Um die Lese-
und Schreibflecken auf der Scheibe zu unterscheiden, neigt man
geringfügig den Schreibstrahl fe bezüglich des Lesestrahls f&sub1;,
so daß die exzentrische Lage des Schreibstrahls auf der
Eingangsöffnung des Objektivs sehr begrenzt ist und daß man die
Verschiebung des Strahls bei der radialen Verschiebung des
Kopfs vernachlässigen kann. Daraus folgt, daß unabhängig von
der Lage des Objektivs entlang der optischen Achse der
Schreibstrahl auf den Brennpunkt des Objektivs fokussiert ist.
Der Schreibfleck ist im Punkt 4 fokussiert.
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Die Vorprägung der Spur in Form einer glatten Rille 7
kann unterschiedliche Formen annehmen. Es kann sich
beispielsweise um eine Tiefenprägung gemäß einer Gruppe von
Spurelementen handeln, die in konzentrischen Kreisen oder in Form einer
Spirale angeordnet sind. Die Breite der Spurelemente wird
geringfügig kleiner als der Durchmesser des Lichtflecks
gewählt und ihre Elemente sind durch Zwischenspurbereiche
getrennt, deren Breite etwas größer als die Breite der Spur ist.
Die Oberseite des Trägers empfängt eine für das Einschreiben
in einem thermooptischen Verfahren geeignete dünne Schicht.
Diese Anordnung von Elementen erlaubt es, die Spur vor dem
Beschreiben zu erfassen, da die Wechselwirkung des Leseflecks
mit der Spur eine diffuse Strahlung liefert, während die
Zwischenspurbereiche im allgemeinen keine Lichtstreuung erzeugen.
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Hinsichtlich der Schreibphase der Scheibe erfolgt die
Isolierung der für das Schreiben dienenden empfindlichen
Schicht durch einen Lichtfleck, dessen Stärke beispielsweise
mit einem elektrischen Signal aus Rechtecken variabler oder
konstanter Breite je nach den Anwendungen des
Informationsträgers moduliert ist. Die Einbindung der Information in das
Modulatorsignal erfolgt durch Frequenz- oder Phasenmodulation
oder ein beliebiges anderes Kodierverfahren, das geeignet ist,
eine mit Impulsen kodierte Nachricht zu liefern. Die
Information kann auch ihrerseits unmittelbar das Modulatorsignal
bilden.
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Um die von der Scheibe reflektierten Lesestrahlen zu
erfassen, bringt man beispielsweise ein halbdurchlässiges
Plättchen M&sub2; in die Bahn des Strahls f&sub1; ein. Der reflektierte
Strahl wird dann zu Photodetektormitteln und
Signalverarbeitungsmitteln gelenkt, die einerseits ein Fehlersignal ε zur
Steuerung des Motors 2, indem die Lage des Spiegels M&sub1;
gesteuert wird und so eine radiale Nachregelung erfolgt, und
andererseits ein Fehlersignal ε' liefern, mit dem die Spule B
steuern kann, die mit dem Objektiv Ob fest verbunden ist, indem
so eine Fokussiernachregelung erfolgt. Alle diese Techniken
sind dem Fachmann wohl bekannt und gehören nicht in den Rahmen
der Erfindung.
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Die Verarbeitungsmittel können auch ein Signal S(t)
liefern, das für auf der Scheibe gespeicherte
Nutzinformationen repräsentativ ist. Während des Durchlaufs der auf den
Spuren 7 gespeicherten Element erhält man nämlich beim Lesen
ein Signal S(t), das genau die zeitlichen Veränderungen des
auf der Spur gespeicherten Signals wiedergibt.
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In der Lesephase wird der Lesestrahl f&sub1; verwendet, um
die radiale Nachregelung mit Hilfe der Vorprägung zu
gewährleisten, kann aber auch verwendet werden, um in Echtzeit die
gerade eingeschriebene Information zu kontrollieren (im
englischen "to monitor").
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Obwohl das oben anhand von Fig. 1 beschriebene
bekannte Verfahren nur eine Fläche entsprechend der Breite einer
einzigen Spur erfordert im Gegensatz zu den Verfahren, die
eine oder zwei benachbarte oder die Nutzspur einrahmende
vorgeprägte Spuren benötigen, besitzt dieses Verfahren doch
Nachteile.
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Hinsichtlich der Erfassung läuft alles ab, wie wenn
die Spuren dunkler als die Zonen zwischen den Spuren wären.
Jede Abweichung der Spurverfolgung kann so leicht aufgrund
dieses Amplitudenkontrasts erfaßt werden. Wenn die den Träger
bedeckende Schicht einer Schreibstrahlung unterliegt, dann
können die beschriebenen Zonen für manche
temperaturempfindliche Materialien aufklaren, was zu einem guten Kontrast entlang
der Spur beiträgt. Diese aufgeklarten Zonen können aber mit
der geringeren Dichte der benachbarten Zonen zwischen den
Spuren verschmelzen, was radial zu einem Verlust des für eine
gute Spurverfolgung erforderlichen Kontrasts führt.
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Man sieht also, daß das Einschreiben einer genauen
Radialermittlung der Spuren in allen Zonen schadet, in denen
die Schicht Daten gespeichert hält.
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Außerdem müssen zwei getrennte Strahlen zumindest
während der Schreibperioden verwendet werden, nämlich ein
Schreibstrahl und ein Strahl zum Lesen und/oder zur
Radialverfolgung.
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Die Erfindung schlägt eine optische Scheibe vom
vorgeprägten Typ vor, mit der neben anderen Vorteilen zugleich
eine Einspurkonfiguration erreicht wird, die nur einen
einzigen
Strahl erfordert, und zwar ohne Interferenz der
Vorprägung mit der die Nutzinformation darstellenden Prägung.
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Gemäß dem Hauptmerkmal der Erfindung liegt die
Vorprägung als diskrete Elemente oder Flaggen vor, die allein die
mittlere Achse der zu verfolgenden Spur definieren. Diese Spur
ist also virtuell. Aufgrund der Drehgeschwindigkeit der
Scheibe muß die räumliche Verteilung dieser Vorprägungselemente
ausreichen, um das Shannon-Kriterium zu erfüllen. Typisch sind
auf einer Scheibe von 30 cm Durchmesser mit einem Kranz von 8
cm Breite für die Nutzspeicherzone ungefähr 40,000 Spuren
verfügbar, die je etwa 3500 Flaggen enthalten.
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Nachfolgend wird ein Träger beschrieben, auf dem die
Spuren in konzentrischen und äquidistanten Kreisen verteilt
sind, da die Speicherung von digitalen Daten die wichtigste in
Betracht gezogene Anwendung im Rahmen der vorliegenden
Erfindung bildet.
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Die Nutzinformation wird zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Flaggen gespeichert. Wenn man in diesem Rahmen eine
blockartige Speicherkonfiguration wünscht, dann ist die
räumliche Verteilung der Flaggen vorzugsweise gleichförmig.
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Fig. 2 zeigt ein erstes Prägebeispiel gemäß dem Stand
der Technik. Die Vorprägung liegt in Form von Abschnitten 71
glatter Spuren vor, die eine mittlere Achse 70 von Spuren
definieren, entlang denen die Informationen eingeschrieben
werden können. Wie bereits erwähnt, gibt es zwischen zwei
identischen Flaggen 71 eine Zone 72, die vor dem Einspeichern
frei von jeglicher Information ist. Die Drehrichtung der
Scheibe wurde in Fig. 2 mit einem Pfeil R angegeben.
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Es sei nochmals bemerkt, daß die Spur 7 in der Figur
eine virtuelle Spur ist, deren mittlere Achse 70 die ideale
Bahn darstellt, die ein Schreibstrahl verfolgen soll.
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Hierzu werden die für die radiale Nachregelung des
Schreibkopfs erforderlichen Signale aus der Erfassung der
Flaggen 71 durch Spurverfolgungsmittel abgeleitet, die im
Einzelnen nachfolgend beschrieben werden. Der Schreibkopf kann
ein Kopf ähnlich dem gemäß Fig. 1 sein. Wenn die
Vorprägungselemente 71 unter dem Brennfleck eines Spurverfolgungsstrahls
durchlaufen, bei dem es sich um den Lesestrahl oder, wie
weiter unten ebenfalls ausgeführt wird, den Schreibstrahl handeln
kann, kann ein Spurverfolgungssignal auf bekannte Weise
erzeugt werden. Beispielsweise kann die sogenannte Push-Pull-
Methode verwendet werden, bei der zwei Photodetektorzellen je
einen Bruchteil des Spurverfolgungsstrahls entweder nach der
Reflexion oder nach Durchtritt durch die Scheibe erfassen. Die
beiden Zellen sind im Raum zu beiden Seiten der optischen
Achse des Strahls angeordnet, und die von diesen beiden Zellen
erzeugten elektrischen Signale gelangen an die Eingänge eines
Differentialverstärkers, der diese Signale algebraisch
addiert. Wenn der Spurverfolgungsstrahl auf die Spur zentriert
ist, dann ist das Ausgangssignal des Verstärkers Null. Ergibt
sich aber eine Abweichung, dann sind Amplitude und Vorzeichen
dieses Signals für die Richtung und die Größe dieser
Abweichung repräsentativ. Das Signal wird an den
Radialnachregelkreis 2 in Fig. 1 übertragen.
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Im Gegensatz zu bekannten Verfahren müssen die
Signalverarbeitungsmittel den Meßwert während des Zeitintervalls
zwischen zwei Durchgängen aufeinander folgender Flaggen durch
die vom Spurverfolgungsfleck beleuchtete Zone speichern.
Erfindungsgemäß kann das Nachregelsignal aus der Entwicklung des
zu diesen beiden Zeitpunkten gemessenen Signals abgeleitet
werden.
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Es ist auch notwendig, wenn man Informationen nur in
der Nutzzone 72 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flaggen 71
speichern will, den Schreibstrahl zu unterbrechen, wenn eine
dieser Flaggen sich in der durch den Schreibfleck beleuchteten
Zone befindet. Die Unterscheidung zwischen den Flaggen und der
gespeicherten Information zwischen zwei Flaggen kann
erleichtert werden, wenn diese Flaggen eine Struktur besitzen, die
sie selektiv zu erkennen erlaubt.
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Fig. 3 zeigt eine solche Ausführungsform. Jede Flagge
71
ist in mehrere Abschnitte 710, 711 unterteilt, deren Längen
und räumliche Verteilung einen Kode definieren, mit dem eine
Flagge eindeutig identifiziert werden kann.
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Um die Güte der radialen Nachregelung zu verbessern,
ist es auch bekannt, den Spurverfolgungsstrahl zu wobbeln,
indem ihm eine schwache Schwingung fester Frequenz zu beiden
Seiten der mittleren Achse der Spur verliehen wird. In einer
bevorzugten Variante kann diese Wobbelung mit Hilfe
unsymmetrischer Motive bezüglich der Achse 70 der verfolgten Spur
erzeugt werden. Hierzu enthält jede Flagge außer einem oder
mehreren auf die mittlere Achse der Spur zentrierten
Abschnitten, die den Beginn der Flagge angeben, einen oder mehrere
weitere Abschnitte, die bezüglich dieser mittleren Achse
versetzt sind.
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In einer ersten, einfacheren Variante, die in Fig. 4
gezeigt ist, enthält eine erste Flagge 71 einen Abschnitt 710,
der auf die mittlere Achse der Spur 70 zentriert ist, und
einen zweiten Abschnitt 711-G, der gegen diese Achse nach
links verschoben ist. Die nächstfolgende Flagge 71' enthält
ebenfalls einen ersten Abschnitt 710, der auf die mittlere
Achse 70 zentriert ist und einen zweiten Abschnitt 711-D, der
bezüglich dieser Achse nach rechts versetzt ist. Diese Folge
wiederholt sich. Der Abstand zwischen den versetzten
Abschnitten und der Achse 70 der Spur liegt in der Größenordnung eines
Bruchteils der Breite des Verfolgungsflecks.
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In einer zweiten Variante enthält jede Flagge
mindestens einen nach links versetzten Abschnitt und einen nach
rechts versetzten Abschnitt. Diese Variante ist in Fig. 5
dargestellt. Sie besitzt den Vorteil, daß sie eine
Tastfrequenz des Fehlersignals der Spurverfolgung bietet, die doppelt
so hoch wie in der vorhergehenden Variante ist. Es ist nämlich
nicht notwendig, zwei Flaggen nacheinander abzuwarten, um ein
Spurverfolgungs-Fehlersignal zu erarbeiten.
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Es ist weiter günstig, die Vorteile der in Fig. 3
gezeigten Struktur mit denen der in Fig. 5 gezeigten Struktur
zu kombinieren. Eine solche Konfiguration ist in Fig. 6
gezeigt. Der Hauptflagge 71 mit Abschnitten, die zu beiden
Seiten der mittleren Achse 70 versetzt sind, die zur Erzeugung
eines Fehlersignals der Radialverfolgung verwendet wird, wird
eine zweite Flagge 73 zugeordnet, die zur Erzeugung eines
Synchronisationssignals verwendet wird. Vorzugsweise bildet
die Flagge 73 einen speziellen Kode, der die selektive
Identifizierung dieser Flagge gegenüber anderen gespeicherten
Informationen erlaubt.
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Die genaue Art, in der die Informationen gespeichert
sind, fällt nicht in den Rahmen der Erfindung. Jedes bekannte
Verfahren kann verwendet werden. Die Flaggen 71, 71' und die
in den Zone 72 gespeicherten Nutzinformationen können aus
erhöhten oder vertieften Mikroreliefs bestehen, beispielsweise
durch Abtragen einer oberflächlichen Schicht mit Hilfe eines
Schreiblaserstrahls erzielt sein, ohne daß diese Aufzählung
erschöpfend wäre. Vorzugsweise haben die Flaggenabschnitte
alle dieselbe Breite und alle versetzten Flaggenabschnitte
711-G und 711-D haben dieselbe Länge und dieselbe Versetzung.
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Eine Vorrichtung zur Spurverfolgung unter Verwendung
von Vorprägungen gemäß der Erfindung, d. h. mit diskreten
Elementen, die entlang einer Spur verteilt sind und Nutzzonen für
die Speicherung von Daten begrenzen, wird nun beschrieben. Das
Schreib-Lese-System für Informationen auf der Scheibe kann dem
gleichen, das in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Die
identischen Elemente werden nicht erneut beschrieben. Nur die
Schaltung 1, die das Fehlersignal der Radialverfolgung
erarbeitet, verdient Beachtung.
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Fig. 7 zeigt eine erste vereinfachte Variante einer
solchen Schaltung. Diese Variante ist insbesondere an die
Vorprägungen der in Fig. 2 gezeigten Art angepaßt. Die
Schaltung enthält einen lichtelektrischen Detektor 10 und einen
Meßkreis 11, der das Fehlersignal ε der Radialverfolgung
erarbeitet. Der Detektor 10 kann zwei Zellen enthalten, wie oben
ausgeführt. Die Ausgangssignale VD diese Zellen werden an
Meßkreise
11 übertragen, die einen Differentialverstärker wie
bereits beschrieben enthalten können. Man muß jedoch
erfindungsgemäß Messungen nur während der Zeit des Durchlaufs der
Flaggen durch die vom Fleck der Radialverfolgung beleuchteten
Zonen durchführen. Wird die Speicherung von Daten blockweise
organisiert, dann kann ein für die Synchronisation der Messung
erforderliches Taktsignal H aus der Länge der Blöcke und der
Geschwindigkeit der Drehung der Scheibe abgeleitet werden.
Diese Taktimpulse können an eine Takteingangsklemme eines
Tast- und Haltekreises übertragen werden, der an seinem
Eingang das vom Differentialverstärker erzeugte Signal empfängt
und an seinem Ausgang ein Signal ε erzeugt, das von einem
Impuls zum nächsten gespeichert wird und die Abweichung der
Radialverfolgung darstellt. Dieses Signal kann mit einem
Tiefpaßfilter geglättet werden.
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Fig. 8 zeigt eine zweite Variante der Schaltung, die
insbesondere auf Vorprägungen der in Fig. 3 gezeigten Art
anwendbar ist, d. h. auf kodierte und aus sich selbst
identifizierbare Vorprägungen besteht. Die Signale VD werden an
Tastkreise 12 übertragen, die einen Dekodierer zur Erzeugung eines
Synchronisationssignals H enthalten, das den Meßkreisen
zugeführt wird, wenn der gelesene Kode dem speziellen
Flaggenkode entspricht. Das Synchronisationssignal H veranlaßt die
Berücksichtigung der Messung und die Erzeugung eines
Fehlersignals der Radialverfolgung.
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Fig. 9 zeigt eine dritte Variante der
Spurverfolgungsvorrichtung, die insbesondere an Flaggen angepaßt ist,
die bezüglich der mittleren Achse der Spuren versetzte
Bereiche haben, und insbesondere an die Vorprägung der in Fig. 6
gezeigten Art mit einer ersten Synchronisationsflagge 73 und
einer zweiten Flagge, die zur Erarbeitung eines Fehlersignals
der Spurverfolgung verwendet wird. Die Erfassungsmittel 10
können in diesem Fall aus einem einzigen Detektor bestehen,
der elektrische Signale VD einerseits an den Meßkreis 11 und
andererseits an Tastkreise 12 und einen Dekodierer 13 liefert.
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Dieser Dekodierer erfaßt selektiv den Durchgang der
Synchronisationsflaggen 73 durch die vom Spurverfolgungsfleck
beleuchtete Zone und bildet ein Tastungsfreigabesignal VAE, das an die
Tastkreise 12 übertragen wird. Die Erarbeitung eines
Fehlersignals der Radialverfolgung kann gemäß zwei Hauptvarianten
entweder durch Tastung der Spitzenwerte oder durch Integration
erfolgen, wenn die versetzten Abschnitte gleiche Längen haben.
Jeder gelesene Wert der versetzten Marken 711-G und 711-D ist
einem Signalverarbeitungskreis 110 bzw. 111 zugeordnet.
Verwendet man ein Verfahren, bei dem der Spitzenwert getastet
wird, können diese Kreise aus Tast- und Haltekreisen bestehen.
Im zweiten Fall, wenn ein Integrationsverfahren verwendet
wird, können diese Kreise aus einen Integrator in Verbindung
mit einem Speicherkreis bestehen. Bekanntlich kann ein
Integrationskreis auf der Basis eines gesteuerten Integrators
ausgebildet sein, dem ein Analogspeicher zugeordnet ist (z. B.
Kondensator). Die Tastkreise 12, deren Betrieb durch das
Synchronisationssignal VAE freigegeben wird, haben die Aufgabe,
Signale H&sub1; und H&sub2; zu erzeugen, die die Auswertung der an den
nach links bzw. nach rechts verschobenen Abschnitten der
Flaggen 71 durchgeführten Messungen synchronisieren. Diese Signale
werden an den ersten und den zweiten Verarbeitungskreis 110
bzw. 111 übertragen. Die Tastkreise empfangen weiter die vom
Detektor 10 erzeugten Signale.
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Das Diagramm der Fig. 10 zeigt die drei
charakteristischen Möglichkeiten der Lage des Spurverfolgungsflecks
bezüglich der mittleren Achse der Spur 70. Im oberen Teil der
Figur zeigt die Kurve V&sub1; den Fall, in dem der
Spurverfolgungsfleck nach links gegen die mittlere Achse der Spur versetzt
ist, wobei die Drehrichtung als durch den Pfeil R in Fig. 6
angegeben angenommen wird. In diesem Fall ist die Wirkung des
Abschnitts 711-G auf den Spurverfolgungsstrahl größer als die
des Abschnitts 711-D. Die Kurve V&sub1; zeigt den Absolutwert der
Amplitude des von den Detektormitteln 10 gelieferten
elektrischen Signals. Das Signal V&sub1; besitzt eine größere
Amplitudenveränderung
während des Zeitfensters R&sub1;, das dem Durchgang des
Abschnitts 711-G durch den von dem Spurverfolgungsfleck
beleuchtete Zone entspricht, als die Amplitudenvariation während
des Zeitfensters R&sub2;, das den Durchgang des Abschnitts 711-D
entspricht. Die Amplituden- und vorzeichenunterschiede
zwischen diesen beiden Signalen sind für die Amplitude und die
Richtung der Versetzung des Flecks bezüglich der mittleren
Achse der Spur kennzeichnend. Außerhalb dieser Fenster bleibt
das von den Detektormitteln gelieferte Signal konstant, wenn
keine Prägung vorliegt.
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Im mittleren Teil der Fig. 10 zeigt die Kurve V&sub2; den
Fall, bei dem der Spurverfolgungsfleck auf die mittlere Achse
der Spur zentriert ist. Die Veränderungen des von den
Detektormitteln 10 in den Fenstern R&sub1; und R&sub2; gelieferten Signals
sind gleich.
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Im unteren Teil der Fig. 10 zeigt die Kurve V&sub3; den
Fall, daß der Spurverfolgungsfleck nach rechts gegenüber der
mittleren Achse der Spurverfolgung versetzt ist.
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Wird ein integrationsverfahren angewandt, dann
erarbeiten die Tastkreise ausgehend von den von den
Detektormitteln 10 gelieferten elektrischen Signalen und dem
Freigabesignal des Dekodierers VAE zwei Impulse H&sub1; und H&sub2;, die mit den
Fenstern R&sub1; und R&sub2; zusammenfallen. Diese beiden Impulse geben
während ihrer jeweiligen Impulsdauer den Betrieb der beiden
Integratoren 110 bzw. 111 frei.
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Wenn das Spitzenwert-Abtastungsverfahren angewandt
wird, ist es notwendig, den beiden Tast- und Haltekreisen 110
und 111 zwei Impulse kurzer Dauer H&sub1; und H&sub2; zu liefern, die auf
die mittleren Zeitpunkte t&sub1; und t&sub2; der Fenster R&sub1; und R&sub2;
zentriert sind. Jeder Tast- und Haltekreis berücksichtigt
beispielsweise während der ansteigenden Flanke des ihm
übermittelten Impulses das von dem Detektormittel 10 gelieferte
Signal. Der Wert der so getasteten Signale wird dann bis zur
nächsten Messung gespeichert. Die Ausgänge der beiden
Signalverarbeitungskreise 110 und 11 sind an die Eingänge eines
Komparators 112 angeschlossen, der aus einem
Differentialverstärker bestehen kann und an seinem Ausgang ein Stufensignal εN
liefert, das den Fehler der Radialverfolgung darstellt. Um
wirklich auswertbar zu sein, ist es nützlich, dieses Signal
mit Hilfe eines Tiefpaßfilters 113 zu glätten, dessen Ausgang
den Fehler ε der Radialverfolgung liefert.
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Fig. 11 zeigt ein Beispiel für die Variation der
Versetzung 8 des Radialverfolgungsflecks 3 bezüglich der
mittleren Achse 70 einer Spur abhängig von der Zeit. Im unteren
Teil dieser Figur ist die entsprechende Veränderung des
Fehlersignals ε abhängig von der Zeit durch eine unterbrochene
Linie dargestellt. Die Veränderung des digitalen Fehlersignals
εN der Radialverfolgung ist ebenfalls in dieser Figur gezeigt.
Dieses letztere Signal verändert sich im Rhythmus des
Durchgangs der Flaggen 71 unter dem Radialverfolgungsfleck und
bleibt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchgängen
konstant.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird nur ein Strahl verwendet. Hierzu wird der Schreibstrahl
während der Perioden der Informationseinschreibung
nacheinander als Spurverfolgungsstrahl während der Durchgänge der
Flaggen 71 durch die von dem Fleck dieses Strahls beleuchtete
Zone und als Schreibstrahl in den übrigen Zeitintervallen
verwendet. Hierzu werden die Schreibkreise während des
Durchgangs der Flaggen gesperrt. Man kann das vom Dekodierer 12
erzeugte Signal VAE, ggf. nach logischer Inversion, zur
Sperrung der Schreibkreise verwenden. Die Schreibkreise sind
dieselben wie gemäß dem Stand der Technik und brauchen hier nicht
besonders beschrieben zu werden. Der gleiche Schreibstrahl
wird auch zum Lesen verwendet. Hierzu fügt man wie bekannt
einen optischen Modulator ein, der die Lichtintensität dieses
Strahls für einen Gaslaser abschwächt. Im Fall eines
Halbleiterlasers kann die ausgesandte Lichtstärke direkt durch die
Polarisationsspannung moduliert werden. Wie oben kann das
Signal VAE an die Lesekreise übertragen werden, um den
Lesevorgang
während des Durchgangs der Flaggen zu sperren.
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Die Erfindung besitzt also zugleich die Vorteile der
Einspursysteme, d. h. eine sehr hohe Speicherdichte unter
Berücksichtigung der Tatsache, daß die Flaggen nur eine geringe
Fläche im Vergleich zur Nutzinformation erfordern, und die der
Mehrstrahlsysteme, d. h. die Einfachheit und die geringen
Kosten.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben beispielshalber
beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und insbesondere
nicht auf die anhand der Fig. 2 bis 6 erläuterten
Flaggenkonfigurationen.