DE3140827A1 - "abspielgeraet fuer bildplatten" - Google Patents

Description

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RGA 74 582 Ks/Ri

Ü.S. Serial No: 196,28O~

Filed: October 14, 1980

RCA Corporation New York, N.T., V.St.v.A.

Abspielgerät für Bildplatten

Die Erfindung bezieht sich auf Abspielgeräte für Bildplatten und betrifft insbesondere einen Plattenspieler, der Videosignale von einem sich mit im wesentlichen konstanter Winkelgeschwindigkeit drehenden, kreisplattenförmigen Aufzeichnungsmedium wiedergewinnen kann und worin eine Korrektur der Zeitbasis des wiedergewonnenen Signals durch Steuerung der Tangentialposition der Signalabtastnadel (oder eines abtastenden Laserstrahls) relativ zur abgespielten Aufzeichnungsplatte erfolgt.

Es sind Bildplattenspieler vorgeschlagen worden, in denen aus einer Komponente des wiedergewonnenen Videosignals ein Steuersignal abgeleitet und an einen die Tangentialposition des Abtasters verstellenden-Steuerwandler gelegt wird, der. den Laserstrahl oder die Abtastnadel des Plattenspielers im Sinne einer Reduzierung der Zeitbasisfehler des wiedergewonnenen Videosignals bewegt. So wird z.B. bei einem in der US-Patentschrift 3 965 ^-82 beschriebenen System das Steuersignal zur Zeitbasiskorrektur aus der Farbsynchronkomponente (Burst) des wiedergewonnenen Videosignals abgeleitet. Bei einem anderen ,in der US-Patentschrift 3 711 64-1

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beschriebenes System wird das Zeitbasis-Korrektursignal aus der Horizontalsynchronkompoaente des wiedergewonnenen Videosignals abgeleitete

Die vorliegende Erfindung soll ein Problem lösen, das auftreten kann, wena Bildplattenspieler des vorstehend erwähnten allgemeinen ü?yps kreisplattenförmige Aufzeichnungsmedien mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit abspielen. Bei den hierfür konzipierten Aufzeichnungsplatten liegen die einzelnen Informationselemente (welche Form sie auch immer haben mögen) nahe dem inneren Radius der aufgezeichneten Information auf der Platte dichter beieinander als nahe dem äußeren Radius« Wenn z_eB_o der innere Radius 10 cm und der äußere Radius 20 cm beträgt, dann ändert sich im Verlauf der Abspielung der Platte die "Elementendichte" des aufgezeichneten Signals (d_oh„ die Anzahl der Signal el esa en te pro Längeneinheit der Signal spur) um den Faktor 2. Die Dicht© wird höher, wenn die Abspielung in Richtung vom äußeren zum inneren Radius geht, und sie nimmt ab, wenn die Abspielung in entgegengesetzter Richtung erfolgt»

Das Problem besteht nun darin, daß sich wegen der Änderung der Elementendichte der Aufzeichnung im Verlauf des Abspiel-Vorgangs die effektive Verstärkung oder Empfindlichkeit des Zeitbasis-Korrekturwandlers ebenfalls ändern. Als Beispiel sei angenommen, daß der Korrekturwandler einen Tangential-Verschiebungsfaktor von einem millionstel Zoll (etwa O₉O25 Mikron) pro Milliampere hat. Für einen gegebenen Wert des an den Korrekturwandler gelegten Eingangsstroms wird dann die Abtastnadel (oder der Laserstrahl) bei einer gegebenen TangentialverSchiebung !«,jährend des Abspielens der innersten Spur der Platte doppelt so viele Signalelemente überstreichen wie während des Abspielens der äußersten Spur (wenn die Radien dieser Spuren auf der Platte wie oben angenommen 10 cm und 20 cm betragen)«, Selbst wenn also der Wandler einen konstanten elektromechanischen Übertragungsfaktor

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(Verhältnis zwischen dem angelegten Strom und der Weglänge der Verschiebung) hat, ist sein effektiver Korrektur-Übertragungsfaktor oder "Verstärkungsfaktor" im Verlauf des Abspielvorgangs unterschiedlich; er erhöht sich um den Faktor 2 (entspricht 6 dB), wenn die Platte vom äußeren zum inneren Radius hin abgespielt wird, und er vermindert sich um den gleichen Faktor, wenn die Abspielrichtung umgekehrt ist (d.h. vom inneren zum äußeren Radius geht).

Da der Korrekturwandler für die Zeitbasisfehler mit dem das Videosignal abtastenden Abnehmerwandler gekoppelt ist und diesen steuert, hängt die SchieifenverStärkung des dadurch gebildeten geschlossenen Servoregelkreises von der Radialposition des Abnehmerwandlers relativ zur abgespielten Platte ab. Eine Folge dieser Abhängigkeit besteht darin, daß wenn die ServoSchleifenverstärkung auf einen Wert eingestellt ist, bei welchem die Schleife maximale Empfindlichkeit gegenüber der am äußeren Radius der Aufzeichnungsspur aufgezeichneten Information hat, die beim Erreichen des inneren Radius erfolgte Erhöhung der Schleifenverstärkung zur Instabilität der Schleife führen kann (d.h. die Schleife neigt dann zum Schwingen). Wenn andererseits die Schleifenverstärkung so eingestellt ist, daß die Servoschleife maximale Empfindlichkeit gegenüber den "dichter gepackten" Informationen am inneren Radius des Aufzeichnungsbereichs hat, dann ist die Schleifenstabilität für das Abspielen am äußeren Radius des Aufzeichnungsbereichs etwas besser, jedoch ist die Schleifenempfindlichkeit (d.h. die Fähigkeit zur Korrektur von Zeitbasisfehlern) beträchtlich geringer. Es muß also ein Komprimiß zwischen der Schleifenempfindlichkeit und der Schleifenstabilität geschlossen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für einen Bildplattenspieler,der kreisförmige Aufzeichnungsplatten mit konstanter Winkelgeschwindigkeit abspielen soll, eine Aiiord-

nung zur Zeltbasiskorrektur des wiedergewonnenen Videosignals zu schaffes, bei welcher Parameter der Korrektur-Servoschleife wie die Empfindlichkeit und die Stabilität im wesentlichen unabhängig von der Radialposition des die Aufzeichnung abtastenden Abnehmerwandlers relativ zur Aufzeichnungsplatte sind« Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst· Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den UnteranSprüchen gekennzeichnet»

Ein erfindungsgemäßer Bildplattenspieler enthält einen Drehteller zum Drehen der Bildplatte mit einer vorbestimmten, im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit und eine Wandler einrichtung zum Wiedergexvinnen eines auf gezeichneten Signals von der Platte«, Eine auf eine erste Komponente des wiedergewonnenen Signals ansprechende Signalverarbeitungseinrichtung erzeugt ein Zeitbasisfehler-Korrektur signal. Eine Rückkopplungseinrichtung legt dieses Korrektursignal im Sinne einer Reduzierung der Zeitbasisfehler des xfiedergewonnenen Signals an die Wan dl er ein richtung, so daß ein Servosystem mit geschlossener Schleife gebildet wird, dessen Schleifenverstärkung dazu neigt, sich abhängig von der Radialposition der Wandlereinrichtung relativ zur Aufzeichnungsplatte zu ändern. Erfindungsgemäß ist eine Kompensierungseinrichtung vorgesehen, die auf eine zweite Komponente des wiedergewonnenen Signals anspricht, um die Schleifenverstärkung des Servosystems auf gleichbleibenden Wert zu regeln.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bildplattenspielers; 35

Fig. 2 zeigt teilweise in Blockform und teilweise im Detail einen in seiner Verstärkung steuerbaren Ver-

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s\ stärker, der sich zur Verwendung im Plattenspieler

nach. fig. 1 eignet;

Fig. 3 zeigt verschiedene Wellenformen zur Erläuterung des Betriebs des Verstärkers nach Pig. 2 im Plattenspieler nach Pig· 1.

Der in Pig. Ί dargestellte Bildplattenspieler enthält einen Abspielmechanismus 10, der einen Drehteller zum Drehen einer Bildplatte 12 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit und einen Abnehmerwandler 14· zum Wiedergewinnen der auf der Platte aufgezeichneten Information aufweist. Als Beispiel sei angenommen, daß der Plattenspieler für Platten ausgelegt ist, auf denen die Information in Form topologischer Änderungen aufgezeichnet ist und durch Fühlen von Kapazitätsänderungen zwischen dem Abnehmerwandler 14 und der Platte 12 wiedergewonnen wird. Der Ausgang des Wandlers 14 ist mit dem Eingang einer Abnehmerschaltung 16 gekoppelt, die einen Kapazitäts/Spannungs-Umformer enthält, der auf die Kapazitätsänderungen zwischen einer im Wandler 14 befindlichen Abtastnadel und der abgespielten Aufzeichnungsplatte anspricht, um eine für die aufgezeichnete Information charakteristische frequenzmodulierte Ausgangssignalspannung zu erzeugen.

Aufzeichnungsplatten der erwähnten Typs und geeignete Schaltungsanordnungen zur Kapazitäts/Spannungs-Umformung im Abnehmerwandler 16 sind bekannt und beispielsweise in den US-Patentschriften 3 783 196,- 3 972 064 und 3 711 64-1 beschrieben.

Das Ausgangssignal der Abnehmerschaltung 16 wird auf den Eingang eines Ton-PM-Demodulators 18 gegeben, der den für die Toninformation charakteristischen FM-Anteil des wiedergewonnenen Signals in das Basisband demoduliert. Das Basisband-Tonsignal wird dem Tonträger-Modulationseingang eines Fernsehmodulators 20 zugeführt, der einen Ausgang 22

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zur Verbindung mit den Antennen an Schlüssen eines herkömmlichen .Fernsehempfängers aufweist«. Der Video- oder Bildanteil des wiedergewann eisen Signals wird in noch zu beschreibender Weise verarbeitet und dem Basisband-Videoeingang des Modulators 20 zugeführt, der Bild- und Tonträger auf einem gewählten Fernsehkanal zum Empfang durch den Fernsehempfänger erzeugt» Eine integrierte Schaltung, die als Fernsehmodulator 20 verwendet und wahlweise zur Erzeugung von Ausgangssignalen auf den Fernsehkanälen 3 oder 4· betrieben werden kann, ist z=.B_e der Baustein LM1889N "TV Videomodulator" des Herstellers National Semiconductor Company, Ine

Ein Video-FM-Demodulator 24- demoduliert das von der Abnehmerschaltung 16 gelieferte Video-FM-Signal in ein Basisband-Videoausgangssignal. Zur Erläuterung gewisser Merkmale der Erfindung sei als Beispiel angenommen, daß die auf der Bildplatte aufgezeichneten Videosignale nicht im gewöhnlichen NTSC-Format sondern im sogenannten BSC-Format codiert sind» Wie bekannt (vgl. z.B_# die US-Pat ent schrift 3 872 4-98), wird beim BSC-Format die Farbartinformation durch einen Farbhilfsträger allgemein ähnlicher Form wie beim bekannten NTSC-Format dargestellt. Jedoch ist' beim BSC-Format die Farbartinformation nicht wie bei der NTSC-Norm am oberen Ende des Leuchtdichtesignalbandes untergebracht sondem in einem frequenzmäßig tief erliegenden Teil des Videobandes "eingebettet". Eine typische Frequenz für den Färbhilfsträger beim BSC-Format ist eine Frequenz in der Nähe von 1,53 MHz, wobei die Seitenbänder des Farbhilfsträgers über ί 500 KHz beidseitig dieser Frequenz reichen und wobei sich das Leuchtdicht©band deutlich über die höchste Farbhilfsträgerfrequenz hinaus erstreckt (beispielsweise bis 3 MHz).

Der FM-Demodulator 24· (und auch der Ton-Demodulator 18) können z.B. vom impulswahlenden Typ oder Ausführungsformen mit phaseasynchronisierter Schleife (PLL-Typ) sein«, Ein geeigneter FM-Demodulator vom impulszählenden Typ ist

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-ΙΟΙ z.B. in der ÜS-Pat ent schrift 4· 038 686 beschrieben. Ein FM-Demodulator mit phasensynchronisierter Schleife ist in der US-Patentanmeldung Wr. 948,013 beschrieben, die unter der Bezeichnung "FM Signal Demodulator With Defect Detection" auf die Kamen T.J. Christopher u.a. am 2. Oktober 1978 eingereicht wurde.

Das vom Demodulator 24 erzeugte zusammengesetzte Videosignal (Videosignalgemisch) wird mit Hilfe eines Filters 26, das vorzugsweise ein Kammfilter ist, in eine BSC-Farbartkomponente und in eine Leuchtdichtekomponente zerteilt. Ein hierzu geeignetes Kammfilter ist in der US-Patentschrift 3 996 606 beschrieben. Ein bevorzugtes Filter ist in der US-Patentanmeldung Fr. 966,512 beschrieben, die unter der Bezeichnung "Video Processing System Including Comb Filters" auf die Famen T.J. Christopher und L.L. Tretter am 4. Dezember 1978 eingereicht wurde. Ein weiteres Beispiel für ein geeignetes Filter kann der US-Patentschrift 3 996 610 entnommen werden.

Das vom Filter 26 gelieferte Farbartsignal wird mit Hilfe einer Farbart-Verarbeitungsschaltung 28 aus dem BSC-Format (Farbhilfsträger z.B. 1,53 MHz) in das NTSC-Format (Farbhilfsträger z.B. 3»58 MHz) umgesetzt und dann mittels einer Summierschaltung 30 mit dem vom Filter 26 gelieferten Leuchtdiehtesignal kombiniert. Das resultierende, nunmehr der NTSC-Norm entsprechende Videosignalgemisch wird wie oben erwähnt auf den Videoeingang des Modulators 20 gegeben, der an seinem Ausgang 22 modulierte Bild- und Tonträgerwellen liefert.

Die Verarbeitungsschaltung 28 ist ein auf das Farbsynchronsignal (Burst) synchronisierter Überlagerungs-Umsetzer, wie er z.B. in der US-Patentschrift 3 965 482 beschrieben ist. Dieser Umsetzer enthält eine Farbburst-Fehlererfassungsschaltung zum Indern der Frequenz eines Überlagerungsoszillators im Sinne einer Reduzierung der Zeitbasisfehler des

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Farbartsignals und zum Erzeugen ©ines "Gescbwindigkeits"- oder Positionssteuersignals S1. Wie noch näher zu erläutern ist, wird das Signal S1 auf einen Wandler 32 gegeben, der mechanisch mit dem Abnehmerwandler 14- des Platt en spielers gekoppelt ist, um die Tangentialposition der Abtastnadel relativ zu der die Videoinformation enthaltenden Aufzeichnungsspur auf der Platte 12 zu steuern. Wenn die Platte z.Bo unrund ist, veranlaßt das aus den gefühlten !Fehlern des Farbbursts abgeleitete Steuersignal S1 den Wandler 32, die effektive Länge des Abnehmerarms im Einklang mit der Drehung der Platte jeweils so zu ändern, daß die Exzentrizität der Platte kompensiert und somit der Fehler reduziert wird«,

Eine andere Ausführungsform der Verarbeitungsschaltung 28, die sich für auf die NTSC-Norm abgestellte Plattenspieler eignet, ist in der US-Patentanmeldung Nr. 068,015 beschrieben, die unter der Bezeichnung "Fast Recovery Squelch Circuit For A Video Disc Player" auf die Namen G.D-. Pyles, j.A. Wilber und T.J. Christopher am 20. August 1979 eingereicht wurde. Eine geeignete Ausführungsform der Verarbeitungsschaltung 28 für Plattenspieler, die auf die PAL-Norm abgestimmt sind, ist in der US-Patentanmeldung Nr. 15^,597 beschrieben, die unter der Bezeichnung "Chrominance Transcoder" auf den Namen J.G. Amery am 29. Mai 1980 eingereicht wurde. Geeignete Geräte, welche die Funktion des Wandlers 32 übernehmen können (sogenannte "Armstreck"-Wandler), sind z.B. in den US-Patentschriften 3 882 267 und 3 983 318 beschrieben.

Soweit bis hierher erkennbar (der Verstärker40 sei vorerst noch außer Acht gelassen) fühlt also die Farbart-Verarbeitungsschaltung 28 die Zeitbasisfehler in der Burstkomponente des von der Platte 12 wiedergewonnenen Signals und liefert das Signal S1 zur Korrektur dieser Zeitbasisfehler (oder "Geschwindigkeitsfehler"). Der "Armstreck"-Wandler dient als Mittel zum Anlegen des Korrektursignals S1 an den

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Abnehmerwandler 14- im Sinne einer Atisregelung der Zeitbasisfehler. Es besteht also ein Servosystem mit geschlossener Schleife. Da die Platte 12 mit einer im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit gedreht wird, wird die Schleifenverstärkung des Servosystems aus den weiter oben erläuterten Gründen von der Radialposition des Wandlers 14-relativ zur Platte 12 abhängen, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen sind.

Die Tendenz zur Änderung der Schleifenverstärkung wird beim hier beschriebenen Beispiel der Erfindung mit Hilfe eines in seiner Verstärkung steuerbaren Verstärkers 4-0 beseitigt, der das Signal S1 an den Wandler 32 überträgt und abhängig von einem aus einer zweiten Komponente des wiedergewonnenen Videosignals abgeleiteten Steuersignal (S2) die Schleifenverstärkung des Servosystems durch Steuerung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 4-0 nachreguliert. Das Signal S2 ist, wie noch erläutert wird, repräsentativ für die Radialposition des Abnehmerwandlers 14- bezüglich der Platte 12. Wenn die Platte in der einen oder der anderen Richtung abgespielt wird (d.h. vom inneren zum äußeren Radius der Aufzeichnungsfläche oder umgekehrt) bewirkt das Signal S2, daß sich die Verstärkung des Verstärkers 4-0 in einem solchen Sinne ändert, daß die Gesamtverstärkung der geschlossenen Schleife des Zeitbasiskorrektur-Servosystems im wesentlichen unabhängig von der Radialposition des Abnehmerwandlers 14- relativ zur Platte 12 gehalten wird.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß das Verstärkungssteuersignal S2 aus der Information abgeleitet wird, die der Abnehmerwandler 14- von der Platte 12 wiedergewinnt. Hierdurch entfällt jede Notwendigkeit, die Radialposition des Abnehmerwandlers 14· direkt mittels mechanischer Einrichtungen zu fühlen, und man gewinnt einen wesentlichen Vorteil hinsichtlich einer Reihe von Faktoren wie z.B.

Kosten, Kompliziertheit, Zuverlässigkeit, usw.. Außerdem wird das Verstärkungssteuersignal S2 bei dem hier be-

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schriebenen speziellen Ausführuagsbeispiel praktisch kostenlos erhalten. Dieser Vorteil ergibt sich daraus, daß das Signal S2 aus einem Mgitalsignal S3 abgeleitet wird, das von einer Steuereinheit 50 im Plattenspieler geliefert wird. Das Signal S3 wird normalerweise dazu verwendet, eine Anzeige der Spielzeit der Platte 12 zu liefern. Die Steuereinheit 50 wird mit Vorteil in doppelter Weise ausgenutzt, um sowohl das AEzeigesignal für die Abspielzeit zu liefern als auch die Verstärkung des Verstärkers 4-0 zu steuern.

Die Steuereinheit 50 ist vorzugsweise auf einen Mikroprozessor gestützt (im Gegensatz zur Verwendung wahlfreier Logik) und erfüllt v©rschi©d©ne überwachende Steuer- und Anzeigefunktionen» Die wichtigsten Steuerfunktionen (die über ein Kabel 52 zum Abspielmechanismus 10 übertragen werden) sind beispielsweise die Steuerung der Radialposition, der Höhe, der Radialgeschwindigkeit und der Bewegungsrich- · tung des Abnehmerwandlers 14 relativ zur Platte 12. Einige der Funktionen werden von Hand mit Hilfe von Steuerschaltern 54- ausgelöst, die mit einem Eingangsteil der Steuereinheit verbunden sind. Die von Hand ausgelösten Punktionen sind beispielsweise: Abspielen, Pause, Zeitlupe in Vorwärtsoder Rückwärtsrichtung und Zeitraffer in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung. Mit dem Schließen eines der Schalter adressiert die Steuereinheit 50 einen Festwert- oder Programmspeicher (ROM) 56 und ruft eine passende Folge von Instruktionen im Speicher ab, um die gewünschte Steuerfunktion durchzuführen.

Die für die vorliegende Erfindung wichtigste Funktion der Steuereinheit 50 ist die Erzeugung des Spielzeitsignals S3 in binärcodierter Dezimalform (BCD), das durch einen Decoder/Treiber 58 in eine Form gebracht wird, um die Segmente einer zweistelligen, 7-Segment-Anzeige 60 aus Leuchtdioden anzusteuern. Die für die "Zehner" geltende Komponente des BCD-Signals S3 wird als Verstärkungssteuersignal S2 an den Verstärker 40 gelegt.

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Um das Spielzeitsignal S3 zu erzeugen, sollte die Steuer-, einheit 50 vorzugsweise allgemein so ausgebildet sein, wie es in der US-Patentanmeldung Nr. 08A-,393 beschrieben ist, die unter der Bezeichnung "Yideo Disc System" auf den Namen G.B. Dieterich am 12. Oktober 1979 eingereicht wurde. Die Steuereinheit 50 empfängt Takt- und Datensignale von der Farbart-Verarbeitungsschaltung 28 und ist mit dieser Schaltung vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines PCM-Detektors 62 gekoppelt, wie er in der US-Patentanmeldung Nr. 125,641 beschrieben ist, die unter der Bezeichnung "PCM Detector" am 28. Februar 1980 auf den Namen C.B. Dieterich eingereicht wurde.

Wie von Dieterich vorgeschlagen, enthält eine ausgewählte.

Zeile während des Vertikalintervalls jedes auf der Platte 12 aufgezeichneten Teilbildes Daten in Pulscodemodulation (PCM). In den Teilbildern ungerader Ordnungszahl ist die ausgewählte Zeile die Zeile Nr. 17, und in den Teilbildern gerader Ordnungszahl ist es die Zeile Nr. 280. Die genannte Dateninformation wird mit Hilfe des Taktsignals, das die Frequenz des BSC-Farbhilfträgers (1,53 MHz) hat und mit dem Datensignal synchron ist, in die Steuereinheit 50 eingegeben. Innerhalb der Steuereinheit 50 wird die Dateninformation mittels einer Fehlererfassungsschaltung auf Gültigkeit geprüft und, falls keine Fehler gefunden werden, von der Steuereinheit verarbeitet, um die weiter oben erwähnten überwachenden Steuerfunktionen (Superprogramm) zu realisieren.

Bei dem von Dieterich vorgeschlagenen Code wird ein 13-Bit-Barker-Code als Startcode für die PCM-Dekomutation verwendet, um Rahmenfehler minimal zu halten. Hierauf folgt ein 13-Bit-Fehlerprüfcode zur Reduzierung von Bitfehlern, dann ein 27-Bit-Informationscode und schließlich 24 Bits zur Teilbild- und Bandidentifizierung. Die Spielzeit wird vorzugsweise von den wiedergewonnenen Teilbildnummern durch die Steuereinheit 50 abgeleitet, indem die

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Teilbildnummern durch eine konstante Zahl geteilt werden, wie es in der US-Patentanmeldung Nr. 084,386 beschrieben ist, die unter der Bezeichnung "Track Error Correction System As For Video Disc Player" am 12. Oktober 1979 auf die Namen J.C. Rustman und M.J. Mindel eingereicht wurde.

Die Verstärkung des Verstärkers 4-0 könnte gewünsehtenfalls durch eine Einrichtung wie einen analogen Multiplikator (z.B. einen Transkonduktanz-Funktionsverstärker, einen "Gilberf-Zellen-Multiplikator, usw.) gesteuert werden, was jedoch eine Umwandlung des Digitalsignals S2 in Analogform mittels eines D/A-Umsetzers (z,B. einer R/2R-Leiter) erfordern würde. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 40 direkt durch das Digitalsignal S2 gesteuert, ohne daß dieses Signal vorher in eine Analogform umgesetzt wird«

Die Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Verstärkers 40, bei welcher die Verstärkung direkt durch ein Digitalsignal gesteuert werden kann und die außerdem als Spannungs/Strom-Umwandler funktioniert, um an den Wandler 32 einen Strom zu liefern, der proportional der Spannungsdifferenz zwischen dem Signal S1 und einer Referenzspannung V ist. Dieses letztgenannte Merkmal ist für Plattenspielertypen gedacht, in denen der Wandler 32 eine Verschiebung proportional zu einem Strom bewirkt (z.B. ein elektrodynamischer Wandler). Ist der Wandler 32 von einer Bauart, die eine Verschiebung proportional zu einer Spannung bewirkt (z.B. ein elektrostatischer Wandler), dann ist die Fähigkeit des Verstärkers zur Spannungs/Strom-Umwandlung nicht notwendig. In einem solchen Fall wäre der Wandler 32 zwischen den Ausgang des Verstärkers 202 und eine geeignete Potentialquelle zu koppeln und mit einer Rückkopplung über einen Widerstand zu versehen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, hat der Verstärker 40 vier Haupt elemente: Einen Eingangswiderstand Rj_, ein digital

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gesteuertes veränderbares Dämpfungsglied (R^-R,- und Schalter 200) ein festes Dämpfungsglied 204- (R₆ und Rr₇) und einen Differenzverstärker 202. Repräsentative Werte für alle Widerstände sind in der Zeichnung eingetragen. Der Wafa.1-schalter 200 ist ein digital gesteuerter 1-aus-8-Analogwählschalter wie z.B. der integrierte Baustein CD4-O51B der RCA Corporation. Der Verstärker 202 ist ein herkömmlicher ]funktionsverstärker (z.B. ein intern kompensierter Punktionsverstärker in integrierter Schaltung des Typs 74-1) und enthält vorzugsweise an seinem Ausgang einen Pufferverstärker (nicht dargestellt^ um seine Last mit einem hohen Ausgangsstrom ansteuern zu können. Geeignete Pufferverstärker (z.B. eine Emitterfolger- oder Kollektorverstärkerstufe in Komplementärbauweise) sind bekannt. Der

1^C3 Wandler 32 ist im dargestellten Fall zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung zwischen die Ausgangsklemmen 212 und 216 des Verstärkers 4-0 geschaltet, und es sei angenommen, daß es sich um einen Wandler des oben erwähnten elektrodynamischen Typs handelt.

Der Eingangswiderstand Rj_ ist zwischen die Eingangsklemme 210 und die Ausgangsklemme 212 des Verstärkers 4-0 geschaltet. Parallel zum Eingangswiderstand R^ liegt ein Spannungsteiler, der aus der Reihenschaltung von fünf gleich großen Widerständen R^-Rc besteht. Die Analogsignaleingänge ("0" bis "6") des Schalters 200 sind wie folgt angeschlossen: Eingänge "0" und "7" an die Eingangsklemme 210; Eingang "1" an den gemeinsamen Anschluß von R. und Rp; Eingang "2" an den gemeinsamen Anschluß von R^ und R^; Eingang "3" an den gemeinsamen Anschluß von R, und R^; Eingang "4·" an den gemeinsamen Anschluß von R^ und Ri-; Eingänge "5" und "6" an die Ausgangsklemme 212.

Das Eingangssignal S₂ wird an die Steueranschlüsse A, B und C des Schalters 200 gelegt, wobei der Anschluß A den Eingang für das niedrigstwertige Bit (LSB) und der Anschluß C den Eingang für das höchstwertige Bit (MSB) darstellt.

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Der Ausgangsanschluß 214- des Schalters 200 ist über zwei gleich große, hintereinandergeschaltete Widerstände Rg und En mit der Klemme 212 gekoppelt. Der gemeinsame Anschluß zwischen den Widerständen Rg und Ro (die "bei gleich großen Werten ein G-dB-Dämpfungsglied 204 bilden) ist mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 202 verbunden, dessen nicht-invertierender Eingang an die Eingangsklemme 218 und dessen Ausgang an die Ausgangsklemme 216 angeschlossen ist.

Im Betrieb fließt der vom Eingangswiderstand R^ geleitete Strom durch den Wandler 32 (für die Erläuterung kann der zusätzliche, von den Widerständen R^ bis Rc geleitete Strom vernachläßigt werden, weil die Summe der Widerstände R^bis Er viel größer ist als der Wert des Widerstandes R-? )· Die am Widerstand E₁ abfallende Spannung wird mittels des Verstärkers 202 als Funktion der Differenz zwischen dem Eingangssignal S1 und der Referenzspannung V -und abhängig von der Einstellung des Schalters 200 geregelt. Infolge der Regelung der Spannung am Widerstand R. ist auch der durch den Wandler 32 fließende Strom geregelt und unabhängig von der Spannung zwischen den Klemmen 212 und 216.

Die direkte digitale Verstärkungsregelung (durch den Schal~ ter 200) und die Begrenzung der maximalen und minimalen Verstärkungswerte (durch das Dämpfungsglied 104·) läßt sich am besten verstehen, wenn man einige spezielle Beispiele betrachtet. Als erstes Beispiel sei folgendes angenommen: Die Referenzspannung V sei O Volt (V₃, stellt den Referenz« spannungswert im Servosystem dar, der einem Zeitbasisfehler von O entspricht); das Signal S1 sei eine positive Spannung von 22 Millivolt; das Signal S2 sei die oktale Zahl 5 (positive Logik, 101). unter diesen Voraussetzungen koppelt der Schalter 200 die Eingangsklemme "5" mit der Ausgangsklemme 214·, so daß keine Potentialdifferenz entlang den Widerständen Rg und R₁-? vorhanden sein kann. Infolgedessen muß der Schaltungsknoten D (der gemeinsame Anschluß zwischen Rg und Sn) das gleiche Potential annehmen wie die

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Ausgangsklemme 212. Da der Knoten D mit dem invertierenden Eingang des Punktionsverstarkers 202 verbunden ist, hält die über den Wandler 32 "bewirkte negative Rückkopplung den Knoten D (und somit die Ausgangsklemme 212) auf dem Potential (0 Volt) des nicht-invertierenden Eingangs des Verstärkers 202. Somit ist die über den Eingangswiderstand gemessene Spannung gleich S1-0 Volt, d.h.. 22 Millivolt. Nach, dem ohmschen Gesetz ist dann der durch den Widerstand R. fließende Strom gleich 1 Milliampere, und durch den Wandler 32 fließt zwangsläufig der gleiche Strom (wenn man die Widerstände R^. bis R,- wie oben vernachläßigt). Dieser Zustand repräsentiert den minimalen "Verstärkungsfaktor" des Verstärkers 4-0 (als Transkonduktanzwert ausgedrückt ist das Ergebnis etwa gleich 4-5 Millisiemens).

Nun sei der Fall betrachtet, daß das Signal S2 gleich 0 ist (Oktalzahl 000). Unter dieser Bedingung koppelt der Schalter 200 die Eingangskiemme "0" mit der Klemme 214-, und am Widerstand Rg entsteht eine Potentialdifferenz. Da der Schaltungsknoten D durch den Verstärker 202 auf den angenommenen Wert von V (0 Volt) geregelt wird, ist die am Widerstand Rg abfallende Spannung gleich Si (im angenommenen Fall 22 Millivolt). Da der vom Widerstand Rg geleitete Strom auch durch den Widerstand Rr₇ fließt, ist die gesamte Potentialdifferenz zwischen den Klemmen 214- und 212 also gleich 2S1 (44 Millivolt). Somit ist unter der hier betrachteten Bedingung die Spannung am Widerstand R. doppelt so hoch wie beim vorangegangenen Beispiel. Die maximale Verstärkungsänderung des Verstärkers 4-0 ist also

?"<0 eine Änderung von 4-5 auf 90 Millisiemens.

Der Verstärkungsbereich von 6dB, entsprechend einem Multiplikationsfaktor von 2, ist durch das feste 6-dB-Dämpfungsglied 204- bestimmt. Für jede Änderung des Werts von S2 zwisehen den Grenzen 0 und 5 ändert sich der Verstärkungsfaktor innerhalb dieses Bereichs um gleich, große Schritte von jeweils 20$, da fünf gleich große Widerstände im digital

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programmierbaren "Potentiometer" vorbanden sind, das durch den Schalter 200 und die Widerstände R^ bis E^ gebildet wird. Es sei erwähnt, daß sich eine feinere Auflösung in der Yerstärkungsänderung erzielen läßt, indem man zusätzliche Schalter und Widerstände vorsieht_e Beispielsweise könnte die "Minuten"-Anzeige dazu verwendet werden, ein zusätzlich zum Verstärker 4-0 vorgesehenes zehnschrittiges Dämpfungsglied zu steuern, um eine Verstärkungsauflösung von 60 Schritten anstelle der dargestellten sechs Schritte zu ermöglichen«

Die Schaltereingänge "5" uad "6^W sind deswegen zusammengeschlossen j weil bei dem hier betrachteten speziellen Anwendungsfall des Verstärkers A-O die Aufzeichnungsplatte 12 für eine maximale Spieldauer von 60 Minuten ausgelegt ist und die normale Vorwärtsrichtung des Abspielvorgangs vom äußeren Kadius des mit der Aufzeichnung belegten Plattenbereichs zum inneren Eadius geht» Somit erreicht ie Verstärkung des Verstärkers 40 ein Minimum nach 50 Minuten Spieldauer und wird über die 60_o Minute (nötigenfalls bis zur 69. Minute) auf dem Minimalwert gehalten. Der Eingang "7" ist deswegen mit dem Eingang "1" zusammengeschlossen, weil das Signal S3, wenn der Plattenspieler anfänglich eingeschaltet wird, zur Löschung der Anzeige 60 einen Zustand "alles 1" annimmt«, Infolgedessen nimmt das Signal S2 (die Zehner der Minuten) ebenfalls den Zustand "alles 1" an (das heißt A=1,B=1,C= 1). Durch Verbindung der Eingangsklemme "7" mit der Eingangsklemme "0" wird sichergestellt, daß die Verstärkung der Servoschleife am Beginn des Abspielens auf ihren. Maximalwert eingestellt wird, obwohl die Anzeige 60 ausgelöscht ist, bevor die Ziffer 0 an der Zehnerstelle der Minuten an zeige erscheint

Die Fig. 3 veranschaulicht die Gesamtwirkung auf das Servosystem des Verstärkers 4-O₉ wean die Aufzeichnungsplatte abgespielt wird_ö Die Wellenform A stellt die schrittweise Änderung der Verstärkung des Verstärkers 40 als !Funktion

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der Spielzeit der Platte 12 und als Funktion der Radialposition des Abnehmerwandlers relativ zur Platte 12 dar. Die Wellenform B stellt die effektive Verstärkungsänderung des "Armstreckers¹¹ während des Abspielens der Platte dar. Die Wellenform C veranschaulicht den kombinierten Einfluß der Wellenformen A und B auf die Gesamtverstärkung der Schleife des Zeitbasiskorrektur-Servosystems. Man erkennt, daß die Gesamtverstärkung der Schleife, obwohl sich die effektive Armstrecker-Verstärkung um einen Faktor von 2 ändert, infolge der Verminderung des Verstärkungsfaktors (ebenfalls um einen Faktor von 2) des Verstärkers M-O auf einen im wesentlichen konstanten Wert geregelt wird. Wenn die Anzahl der Verstärkungsänderungsschxitte im Verstärker 4-0 erhöht wird (z.B. auf 60, wie oben erwähnt), dann werden die Schwankungen in der Schleifenverstärkung kleiner und gehen im Grenzfall auf 0. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die gezeigte Änderung in fünf Schritten ausreicht, um eine genügende "Konstanthaltung" der Servoschleifenverstärkung für praktische Zwecke zu erzielen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Abspielgerät für Bildplatten mit einem Drehteller zum Drehen einer Bildplatte mit einer vorbestimmten, im wesentlichen konstanten Winkelgeschwindigkeit, ferner mit einem Wandler zum Wiedergewinnen eines aufgezeichneten Signals von der Platte, einer auf eine erste Komponente des wiedergewonnenen Signals ansprechenden Verarbeitungseinrichtung zur Erzeugung eines Zeitbasisfehler-Korrektursignals,und mit einer Rückkopplungseinrichtung zum Anlegen des Korrektursignals an den Wandler im Sinne einer Reduzierung der Zeitbasisfehler des wiedergewonnenen Signals, so daß ©in Servosystem mit geschlossener Schleife gebildet wird, dessen Schleifenverstärkung die Tendenz hat, sich abhängig von der Radialposition des Wandlers auf der Plattenoberfläche zu ändern, gekennzeichnet durch eine Kompensation seinrichtung (40, 5O₅ 62), die auf eine zweite Komponente des wiedergewonnenen Signals anspricht, um die Schleifenverstärkung des Servosystems zu regeln«

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   Λ ?— Abspielgerät nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die zweite Komponente des wiedergewonnenen Videosignals eine Signaldarstellung ist, die repräsentativ für die Radialposition des Wandlers (32) bezüglich der Bildplatte ist, und daß die Kompensationseinrichtung (40, 50, 62) einen Verstärker (40) veränderbarer Verstärkung aufweist, der in das Servosystem eingefügt ist, um die Schleifenverstärkung entsprechend einem Steuersignal zu regeln, sowie eine Signalverarbeitungseinrichtung (62, 50), die das Steuersignal aus der digitalen Signaldarstellung ableitet und es an den Verstärker legt.

   $. Abspielgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente des wiedergewonnenen Videosignals ein Digitalsignal ist, das Teilbild-Identifizierungsnummern darstellt, und daß die Kompensationseinrichtung einen Verstärker (40) veränderbarer Verstärkung aufweist, der in das Servosystem eingefügt ist, um die Schleifenverstärkung entsprechend einem Steuersignal zu regeln, sowie eine Signalverarbeitungseinrichtung (62, 50) zum Ableiten des Steuersignals aus den Teilbild-Identiflzierungsnummern.

   4. Abspielgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente des wiedergewonnenen Signals ein Digitalsignal ist, das Teilbild-Identifizierungsnummern darstellt, und daß die Kompensationseinrichtung folgendes aufweist: einen Verstärker (40) veränderbarer Verstärkung, der im Servosystem eingefügt ist, um die Schleifenverstärkung entsprechend einem digitalen Steuersignal zu regeln; eine auf das Digitalsignal im wiedergewonnenen Videosignal ansprechende Signalverarbeitungs einrichtung (50), welche die Teilbild-Identifizierungsnummem durch eine gegebene Konstante teilt, um ein digitales Anzeigesignal für die Spielzelt zu erzeugen; eine Einrichtung, die eine Komponente des digi-

   3U08-27

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   talen Spielzeit-Anzeigesigiials als digitales Steuer- ■ signal an den Verstärker (40) legt.

   5. Abspielgerät nach. Anspruch 1_? dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung folgendes aufweist? einen Verstärker (40) veränderbarer Verstärkung, der in einem Signalweg im Servosystem eingefügt ist, um den Betrag des Rückkopplungssignals abhängig von einem ihm angelegten Steuersignal su steuern; eine auf das in Pulscodemodulation codierte Digitalsignal im wiedergewonnenen Videosignal ansprechende Signalverarbeitungseinrichtung (50) zur Erzeugung des Steuersignals; eine Einrichtung zum Anlegen des Steuersignals an den Verstärker in solchem Sinne, daß der Tendenz der Schleifenverstärkung des Servosystems, sich abhängig von der Radialposition des Abnehmerwandlers relativ zur Bildplatte zu ändern, entgegengewirkt wird«,

   6_e Abspielgerät nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung eine digitale Signalverarbeitungsschaltung zur Erzeugung eines Spielzeit-Anzeigesignals für eine Spielzeit-Anzeigevorrichtung aufweist und ferner eine Einrichtung enthält, um zumindest eine Komponente des Spielzeit-Anzeigesignals als Steuersignal an den Verstärker zu legen«,

   7» Abspielgerät nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal ein digitales Signal ist und daß der Verstärker (40) ein veränderbares Dämpfungsglied (200, R^-Rc) aufweist, das auf das digitale Steuersignal (S2) anspricht, um die Verstärkung des Verstärkers in diskreten Schritten zu ändern, sowie ein festes Dämpfungsglied (204)₅ das mit dem veränderbaren Dämpfungsglied gekoppelt ist, um dea Bereich der VerStärkungsanderung des Verstärkers unabhängig von der Anzahl der diskreten, vom veränderbaren Dämfpungsglied bewirkten Verstärkungsänderungsschritte einzustellen _a