NL8000124A

NL8000124A - Inrichting voor het weergeven van digitaal gecodeerde informatie die op een optisch uitleesbare schijfvormige registratiedrager is aangebracht.

Info

Publication number: NL8000124A
Application number: NL8000124A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-01-09
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1981-08-03
Also published as: AU534548B2; CA1163367A; SE447769B; BE886994A; IT1134951B; ATA5981A; BR8100045A; JPS56101653A; DE3100328A1; AU6599281A; MX149419A; FR2473771A1; IT8119023A0; HK40585A; ZA807747B; FR2473771B1; ES498335A0; GB2067819B; SE8100031L; GB2067819A

Description

PBN 9669 1 2> · . i.

V - ___"Inrichting voor het weergeven van digitaal gecodeerde

informatie die op een optisch uitleesbare schijfvormige registratiedrager is aangebrachtM

________ . De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het weergeven van digitaal gecodeerde informatie, die op een schijfvormige registratiedrager in de vorm van volgens een concentrisch of spiraalvormig 5 sporenpatroon gerangschikte optisch detekteerbare informatiegebied jes is aangebracht, welke gebiedjes eenheids-gebiedjes zijn, welke inrichting omvat een lichtbron, een optisch stelsel voor projektie van een lichtbundel op het sporenpatroon, een detektor voor het detekteren van het .

10 zich in die bundel bevinden van een eenheidsgebiedje, een leesschakeling voor het weergeven van het geregistreerde digitaal gecodeerde signaal en een kloksignaalopwekkings-inrichting voor het synchroniseren van de leesschakeling.

De opslag van en een inrichting vo-or het 15 weergeven van digitaal gecodeerde informatie op een optisch uitleesbare schijfvormige registratiedrager is bekend uit de ter visie gelegde Nederlandse octrooiaanvrage No. 7802859 (PHN 9062). Bij een dergelijke re gis tra--Jy tiedrager bleek het onder andere om inschrijftechnische 20 redenen voordelig om de informatie in de vorm van eenheidsgebiedje s op de registratiedrager aan te brengen, zoals getoond is in een publicatie in XEEE Spectrum, j Augustus 1979» pag. 26-33»

Bij het inschrijven van informatie op zo'n 25 registratiedrager en vooral bij het weergeven van digitaal gecodeerde informatie van zo'n registratiedrager is synchronisatie van groot belang. De opwekking van een klok-signaal synchroon met de op de registratiedrager aanwezige informatie is niet eenvoudig. In genoemde octrooiaanvrage 3° is beschreven dat tussen informatiestukken op de registratiedrager synchronisatiestukken zijn aangebracht die behalve het adres van een daaropvolgend informatiestuk ......ook synchronisatieinformatie bevatten. Het waarborgen van 800 0 1 24 ' *· * i-;-r-- - * PHN 9669 -2- I_een goede synchroniteit van een met behulp van dat syn- , ! chronisatiesignaal gesynchroniseerd kloksignaal is gecom- I ; I pliceerd en niet goed mogelijk bij onder andere variaties .

j } in de aandrijfsnelheid van de plaat. Daarnaast is het I s mogelijk om een kloksignaalgenerator te synchroniseren met I behulp van het uitgelezen digitaal gecodeerde signaal door I daaruit de bitfrequentie terug te winnen bijvoorbeeld door

« I

differentiatie van dat uitgelezen signaal. Dergelijke methoden zijn electronisch gecompliceerd en brengen i 10 bezwaren met zich mee zoals slechte signaalruisverhouding ; of gevoeligheid voor amplitudevariaties.

I De uitvinding beoogt om een inrichting van de j in de aanhef genoemde soort aan te geven waarbij tijdens I het weergeven van de opgetekende digitaal gecodeerde j 15 informatie zeer eenvoudig een betrouwbaar kloksignaal is op te wekken.

De uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de kloksignaalopwekkingsinrichting een banddoorlaatfilter met een middenfrequentie, die in hoofdzaak gelijk is aan 20 tweemaal de bitfrequentie van het geregistreerde signaal, omvat voor het filteren van het door de detector gedetek- j I teerde signaal om een kloksignaal te winnen, waarbij voor ! genoemde bitfrequentie f geldt? f s V/2L met V de nominale tangentiële snelheid van de registratiedrager ter plaatse 25 van uitlezing en L de nominale minimale hart op hart ; afstand van de eenheidsgebiedjes ter plaatse van de uit- i lezing.

De uitvinding berust op het inzicht dat wanneer I de informatie in de vorm van eenheidsgebiedjes is geregis-!30 treerd het uitgelezen signaal een relatief sterke component I met een frequentie gelijk aan tweemaal(fe bitfrequentie van I het geregistreerde digitaal gecodeerde signaal bevat voor I welke frequentie het random-vermogensspectrum van het I digitaal gecodeerde signaal zelf een nulpunt vertoont, I35 zodat deze frequentie door filtering zeer envoudig is af te scheiden van het informatiesignaal en te gebruiken is voor de klokopwekking, bijvoorbeeld met gebruikmaking van een fasevergrendelde lus. ______________ ——remt*---------------- \ · * * * ..... " η ' I π'·.· r _ -·. .- ·. -.- ..... -. .

PHN 9669 -3- __ De uitvinding zal nader worden toegelicht aan _; de hand van de tekening waarin ί i ; Figuur 1 schematisch een bovenaanzicht van een j

i I

registratiedrager, waarbij de inrichting volgens de j ; 5 uitvinding kan worden toegepast toont. , I i : Figuur 2 een doorsnede door de registratiedrager 1 i volgens Figuur 1 langs de lijn II-II toont.

ï i | Figuur 3 vergroot een gedeelte van een spoor van

I de registratiedrager volgens Figuur 1 toont. I

10 Figuur 4 een bovenaanzicht van het in Figuur 3 getoonde gedeelte van het spoor, ' . 1

Figuur 5 schematisch het signaal verkregen bij 1 uitlezen van een spoorgedeelte volgens Figuur 4 toont.

Figuur 6 de frequentiespectra van enkele binaire ! • 15 signaalcoderingen toont.

Figuur 7 d© signaalvormen waarvan Figuur 6 de spectra geeft, toont en

Figuur 8 schematisch een inrichting volgens de uitvinding toont.

20 Figuur 1 toont een bovenaanzicht van een mogelijke uitvoeringsvorm van een registratiedrager die in een inrichting volgens de uitvinding kan worden toegepast. f j i Het registratiedragerlichaam 1 is voorzien van i , , ! ! een spiraalvormig spoor 4. Dit spoor 4 is verdeeld in een !25 groot aantal sektoren 7» bijvoorbeeld 128 per omwenteling, j ! Elke sektor 7 bevat een datastuk 9» dat bestemd is voor het opnemen van datainformatie en een synchronisatiestuk 8.

Om ervoor te zorgen dat de datainformatie in een \ nauwkeurig gedefinieerde baan wordt ingeschreven fungeert I30 het spoor 4 als servospoor. Daartoe bezitten de datastukken ‘ ί ! 9 van de sektoren 7 een amplitudestruktuur, zoals in j Figuur 2 is aangegeven. Deze Figuur 2 toont een klein gedeelte van de doorsnede volgens de lijn 2-2' in Figuur 1a en toont dus een aantal naast elkaar gelegen spoorgedeelten, 35 in het bijzonder datastukken, van het servospoor 4. De richting van de servosporen 4 is dus loodrecht op het vlak van de tekening. Deze servosporen 4, in het bijzonder de datastukken 9» zijn dus als groeven in het substraat ,5--------------- 800 0 1 24 ~ % .

» ...........- " 1 —".......... ......................—........................ 'I 1 ' "! PHN 9669 -k- _aangebracht. Hierdoor is het mogelijk een voor het in- ‘ schrijven van datainformatie op de registratiedrager gerichte stralenbundel nauwkeurig met dit servospoor k te j laten samenvallen, met andere woorden de positie van de : 5 stralenbundel in radiale richting te regelen via een servo- ; I systeem dat gebruik maakt van het van de registratiedrager j I teruggekaatste licht. De meting van de radiale positie van ] de stralingsvlek op de registratiedrager komt overeen met i de systemen zoals ook bij de optische registratiedragers • 10 voorzien van een videosignaal worden gebruikt en zoals j onder andere beschreven in "I.E.E.E. Transactions on f consumer electronics”, November 1976, pag. 307·

Om datainformatie te kunnen optekenen is het registratiedragerlichaam voorzien van een laagje materiaal ; 15 6, dat, indien belicht met geschikte straling, een optische detekteerbare verandering ondergaat. In wezen zouden alleen de datastukken 9 van de sektoren van een dergelijk laagje voorzien behoeven te zijn. Fabrikagetechnisch is het echter eenvoudiger om het gehele registratiedrageroppervlak van 20 een dergelijk laagje te voorzien. Deze laag 6 kan bijvoorbeeld bestaan uit een dunne metadlaag zoals telluur. Door laserstraling van voldoend hoge intensiteit kan plaatselijk ; deze metaallaag gesmolten worden, zodat plaatselijk deze * , \ informatielaag 6 een andere reflektiecoëfficient krijgt, ;25 zodat bij het aftasten van een op een dergelijke wijze | ingeschreven informatiespoor door een uitleesstralenbundel een met de opgetekende informatie overeenkomende amplitude- modulatie van de gereflekteerde stralenbundel ontstaat.

j De laag 6 kan ook de vorm hebben van een dubbel- 30 laag van onder invloed van opvallende straling chemisch reagerende materialen, bijvoorbeeld aluminium op ijzer.

j Op de plaats waar een energierijke stralingsbundel de plaat treft wordt FeAlg gevormd dat slecht reflekteert.

Eenzelfde effekt treedt op bij een dubbellaag bismuth op 35 tellurium, waarbij BigTe^ ontstaat. Ook een enkellaag van tellurium kan toegepast worden.

Doordat met behulp van de als groef in het substraat 5 gevormd servospoor de inschrijfstralingsvlek ........

_____ :-1-1-η----- PHN 9669 -5- ! -nauwkeurig met dit servospoor samenvalt, in het bijzonder__ « i j tijdens het aftasten van een datastuk, wordt de de inschrijf- I ' j I stralingsbundel modulerende datainformatie nauwkeurig in ( i 1

; het met dit servospoor samenvallend datastuk ingeschreven. I

j 5 Zoals uit het voorgaande blijkt bevatten de voor I i j de gebruiker bestemde registratiedragers, waarin dus nog j ' I geen datainformatie in de datastukken is ingeschreven, een 1 i I groefstuktuur in deze datastukken binnen de sektoren.

• j I Bovendien bevat een dergelijke registratiedrager binnen j i 10 elke sektor een in een optisch detekteerbare reliëfstruk- | tuur uitgevoerd synchronisatiestuk 8. Hierbij bestaan de !

synchronisatiestukken 8 uit een reliëfstruktuur, bestaande i I

j uit een opeenvolging vein verdiepingen, afgewisseld door I tussengebiedjes. Hierbij is de diepte van de verdiepingen , 15 in deze struktuur van het synchronisatiestuk groter dan de diepte van het Servospoor in het datastuk 9· Deze diepte van de verdiepingen wordt volgens algemene optische regels in afhankelijkheid van de vorm van deze verdiepingen 'in het gekozen uitleessysteem zodanig gekozen dat een 20 optimale uitlezing van de door de struktuur gerepresenteer- < de informatie wordt verkregen. Wordt uitgegaan van een uit- i \ t j leessysteem waarbij de van de registratiedrager gereflek- ! ’ i ' teerde stralenbundel door een enkele fotodetektor wordt ge-j 80 0 0 1 24

detekteerd dan kan als diepte voor de verdiepingen *λ I

Ai _ , de golflengte van de gebmiikte j j stralenbundel is. Wordt hierbij voor de diepte van het ! I servospoor in het datastuk 9 d® waarde ^ A of minder | gekozen dan heeft dit servospoor nauwelijks invloed op de t I door de detektor gedetekteerde lichthoeveelheid. j 30 Figuur 3 toont schematisch in een doorsnede in de ! lengterichting van de servosporen 4 een gedeelte vein zo*n j servospoor k met een gedeelte vein het synchronisatiestuk 8 ! | en een gedeelte van het datastuk 9 en

Figuur k toont een bovenaanzicht van dat gedeelte ; 35 van het spoor 4.

De voorgefabriceerde plaat is voorzien van het servogroef 4, aangebracht in een substraat 5 bijvoorbeeld _cLq-Qlc. middel van een laserbundel. Xn het synchronisatiar:______ % ·

! ί ΐ I

ΡΗΝ 9669 -6- ι 1 ; _stuk 8 kan dan door modulatie van de intensiteit van de _; i ; laserbundel een informatie bevattende reliëfstruktuur met ! "putten” 13 aangebracht worden. Het geheel, evenals gemaks- ; i > halve het gedeelte van de registratiedrager 1 buiten de j 5 groeven k, kan daarna met de reflecterende informatielaag 6 j bedekt worden. In deze voorgefabriceerde registratiedrager

! I

! kan in het informatiestuk 9 informatie worden ingeschreven i j door, bijvoorbeeld door middel van een laserbundel, gaten 14 ; j in de reflecterende informatielaag 6 aan te brengen.

! 10 In plaats van een reflecterende laag 6 kan ook I een niet-reflecterende laag op een reflecterend substraat I worden aangebracht, welke niet-reflecterende laag plaatse-j lijk wordt verwijderd om informatiegebiedjes te verkrijgen.

I Behalve uitlezing gebaseerd op een onderscheidelijk , 15 reflectievermogen van een registratiedrager kan ook uitlezing op een onderscheidelijk doorlatend vermogen van een registratiedrager gebaseerd worden.

De digitaal gecodeerde informatie kan op verschillende manieren gemoduleerd worden. Hiertoe toont 20 Figuur 7 een drietal modulatiemethoden met in Figuur 6 j de bijbehorende spectra. Met de verwijzing a is in Figuur 7 j een modulatie aangegeven bekend onder de aanduiding j "biphase" modulatie. Hierbij wordt het aangeboden digitale signaal omgezet in een binair signaal dat voor een logische I25 "een" van het aangebodei digitale signaal positief is I gedurende de tijd T/2 en negatief gedurende de daaropvol-’ gende tijd T/2, -waarbij T de bittijd van het aangeboden digitale signaal is. Een logische "nul" levert juist het tegengestelde binaire signaal op, dat wil zeggen negatief 30 gedurende de tijd T/2 en positief gedurende de daaropvolgende tijd T/2. Deze modulatietechniek levert een binair I signaal op dat f een frequentiespectrum van de energie- verdeling bezit zoals in Figuur 6 met a is aangegeven.

Hierbij komt de frequentie fo overeen met — .

35 Met de verwijzing b is in Figuur 7 een modulatie aangegeven bekend onder de aanduiding "Miller"-modulatie.

Het met deze modulatie opgewekte binaire signaal bezit een ; nvergang halverwege een logische "een" van het aangeboden______ -8ΊΠΠΓΓΖ4" "9 , ' ί -J-------1----'--( ΡΗΝ 9669 -7- ' digitale signaal en bij de overgang van twee opeenvolgende ( logische "nullen”. Het frequentiespectrum van het met behulp van deze modulatietechniek verkregen binaire signaal j is in Figuur 6 met de aanduiding b aangegeven. ' 5 Met de verwijzing c is tenslotte in Figuur 7 een modulatie aangegeven, bekend onder de aanduiding "quad- I 1 : phase"-modulatie, waarbij de aangeboden bitreeks van het j

I

digitale signaal allereerst wordt verdeeld in opeen- I

i : I volgende groepen van twee bits. Uit elke groep van twee bits ’ 10 met een tijdsduur 2T wordt een binair signaal afgeleid dat in een eerste tijdsinterval T eenzelfde verloop heeft als j

1 I

de oorspronkelijke twee bits en in het daaropvolgende tijds interval T een invers verloop. De mogelijke bitcombinaties 11, 00, 01 respectievelijke 10 worden dus omgezet in de 15 bitcombinaties 1100, 0011, 0110 respectievelijk 1001. Het met deze modulatietechniek verkregen binaire signaal bezit een frequentiespectrum zoals in Figuur 6 met c is aange-' geven.

Uit Figuur 6 is eenvoudig te zien dat deze 20 modulatietechnieken als gemeenschappelijke eigenschap hebben dat het daarmede verkregen binaire signaal geen } 1 sterke frequentiecomponenten bezit bij relatief lage frequenties, bijvoorbeeld frequenties lager dan 0,2 fo. ' i i

Dit gegeven is bijzonder nuttig bij het gebruik van een 25 optische registratiedrager en de daarbij benutte schrijf- ( i 1 en leessystemen. Zoals reeds is aangegeven worden bij dergelijke systemen zowel een servoregeling gebruikt om de aftastvlek nauwkeurig op de registratiedrager j gefokusseerd te houden als een servoregeling die de radiale j 30 positie van de aftastvlek regelt en deze aftastvlek nauw-: keurig met het informatiespoor doet samenvallen. Aangezien i de voor deze servoregelingen benodigde regelsignalen worden afgeleid uit de door de registratiedrager gereflecteerde stralenbundel, die eveneens door de reliëfstruktuur van , 35 het synchronisatiestuk gemoduleerd is, is het van groot belang dat het frequentiespectrum van het in het adresgedeelte opgeslagen binaire signaal geen sterke frequentiecomponenten bevat binnen de voor de regelsignalen bestemde -8 OÖTt 24----—----- 9 t.......- 1 -—----- 1 —------— ----- " 1 1 PHN 9669 -8- ;_frequentieband. Figuur 6 toont dus dat de frequentieband______ beneden ruwweg 0,2 fo goed voor zulke regelsignalen j j bruikbaar is.

i

Bij het uitlezen van de ingeschreven informatie

J

I 5 is het van belang dat dit uitlezen gesynchroniseerd wordt • met een kloksignaal. Volgens het aan de uitvinding ten I grondslag liggend inzicht bevat het uitgelezen informatie- * signaal wanneer de informatie in de vorm van eenheidsge- biedjes, in de Figuren eenheidsputjes, is ingeschreven i io reeds zo'n kloksingaal. Figuur 5 toont daartoe schematisch j het verkregen signaal bij uitlezing van een spoor volgens ’ Figuur 4. Dit signaal bevat componenten die door de over- i gangen tussen de individuele putten worden veroorzaakt, die in het frequentiespectrum, dat in Figuur 6 getoond is, als 15 een relatief sterke frequentiecomponent Sc met frequentie 2fo verschijnt. Deze frequentie valt samen met een nulpunt in het vermogensspectrum van een digitaal gecodeerd signaal met bitfrequentie fo en kan dus zonder problemen uit het uitgelezen signaal afgescheiden worden.

20 Figuur 7 toont schematisch een inrichting volgens j de uitvinding. Van deze inrichting zijn eenvoudigheidshalve j diverse voor de verklaring van de uitvinding niet van belang zijnde delen zoals de aandrijving van de registratie- I drager en servoregelingen voor het regelen van de focus- j j 25 sering van de laserbundel en voor de spoorvolging niet I weergegeven. Deze staan onder andere beschreven in de in de aanhef genoemde octrooiaanvrage. Een laser 16 werpt i | via bijvoorbeeld een spiegel 17» die voor radiële posi-| tionering van de bundel op de plaat kan dienen, en een ! 30 objectief 18 een laserbundel 19 op spoor 4 van registratie-I drager 1 die in de richting van pijl 15 ten opzichte van i de geprojecteerde bundel 19 beweegt. Een detector 20, bijvoorbeeld een fotodiode detekteert de reflectie c.q.

! doorlating van bundel 19 waardoor een signaal zoals Figuur 35 5 toont verkregen wordt. Dit signaal bevat (fe frequentiecomponent Sc met frequentie 2fo (Figuur 6) die gelijk is aan V/L met L de hart op hart afstand van twee naast elkaar gelegen informatiegebiedjes (zie Figuur 4) ter plaatse, van .

—80-OT1 24~ “

• I

- · PHN 9669 -9- aftasting en V de tangentiële snelheid van registratie-drager 1 ter plaatse van aftasting. Deze frequentiecomponent wordt met banddoorlaatfilter 21 uitgefilterd en toegevoerd aan een fasevergrendelde lus 22 die de filtering versterkt, 5 de stabiliteit verhoogt en eventuële kortstondige signaal-uitvalsstoringen compenseert. Aldus wordt een kloksignaal met frequentie 2fo verkregen waaruit door deling eventueel de bitfrequentie fo te winnen is. Deze deling kan zoals algemeen bekend is in een fasevergrendelde lus, die kan 10 bestaan uit een goed stabiele oscillator die qua fase aan het door filter 21 geleverde signaal vergrendeld wordt, plaatsvinden.

Uit het door detektor 20 gedetekteerde signaal wordt met schakeling 23 het digitaal gecodeerde signaal 15 teruggewonnen, daartoe gesynchroniseerd door het op een wijze volgens de uitvinding verkregen kloksignaal.

De uitvinding beperkt zich niet tot een toepassing zoals aan de hand van de Figuren getoond is maar kan ook * toepassing vinden bij het weergeven van digitaal gecodeerde 20 audio- of videosignalen en dergelijke, waarbij de aan de hand van Figuur 1 getoonde sectorindeling met synchroni-satiegebieden 8 meestal niet voorkomt.

In plaats van met een laserbundel kan, vooral bij lage informatiedichtheden ook vaak een niet-coherente 25 lichtbundel toegepast worden.

30 800 0 1 24 35

Claims

\ j-1--1---! PHN 9669 -10- ί !-CONCLUSIE i f j -- . ! | Inrichting voor het weergeven van digitaal geco- | deerde informatie, die op een schijfvormige registratie-I drager in de vorm van volgens een concentrisch of spiraal- 5 vormig sporenpatroon gerangschikte optisch detekteerbare informatiegebiedjes is aangebracht, welke gebiedjes eenheidsgebiedjes zijn, welke inrichting omvat een lichtbron, een optisch stelsel voor projektie van een lichtbundel op het sporenpatroon, een detektor voor het detek-10 teren van het zich in die bundel bevinden van een eenheids- i | gebiedje, een leesschakeling voor het weergeven van het j geregistreerde digitaal gecodeerde signaal en een klok- } signaalopwekkingsinrichting voor het synchroniseren van ί j de leesschakeling, gekenmerkt doordat de kloksignaalopwek- : j ; 15 kingsinrichting een banddoorlaatfilter met een middenfre-quentie, die in hoofdzaak gelijk is aan tweemaal de bit-frequentie van het geregistreerde signaal, omvat voor het filteren van het door de detektor gedetekteerde signaal om een kloksignaal te winnen,' waarbij voor genoemde 1 20 bitfrequentie f geld: f e V/2L met V de nominale tangentiSle snelheid van de registratiedrager ter plaatse van uitlezing en L de nominale minimale hart op hart afstand van de eenheidsgebiedjes ter plaatse van de uitlezing. 25 i 30 i 35 ί i i ï i -jOft 0124--------