Die Erfindung bezieht sich auf einen Aufzeichnungsträger
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger Aufzeichnungsträger und eine Auslese-
und/oder Aufzeichnungsvorrichtung für diesen Aufzeichnungsträger
ist aus der DE-OS 29 09 877 bekannt. Dabei ist
eine Servospur mit Informationsgebieten vorgesehen, die
sich längs der Spur mit Synchronisationsgebieten
abwechseln. Die Informationsgebiete sind für die Aufzeichnung
der Daten bestimmt, während die Synchronisationsgebiete
eine vorher angebrachte Spurmodulation für die
Synchronisation der Aufzeichnung aufweisen.
Beim Aufzeichnen oder Auslesen wird die Servospur mittels
eines Strahlenbündels abgetastet. Dabei wird das vom
Aufzeichnungsträger reflektierbare Strahlungsbündel beim
Passieren der Synchronisationsgebiete entsprechend der in
den Synchronisationsgebieten vorher angebrachten Spurmodulation
moduliert. Diese Bündelmodulation wird
detektiert. Aus der detektierten Bündelmodulation wird ein
mit der detektierten Bündelmodulation versehenes
entsprechendes Signal abgeleitet. Aus diesem Signal wird
das Taktsignal für die Synchronisierung der Aufzeichnung
abgeleitet. Dazu wird eine phasenverriegelte Schleife
verwendet.
Eine solche Erzeugung des Taktsignals ist verwickelt. Da
das Signal, das mit der vorher angebrachten Spurmodulation
versehen ist, nur während der Abtastung der Synchronisationsgebiete
zur Verfügung steht, muß am Anfang jedes
Synchronisationsgebietes die phasenverriegelte Schleife
aufs neue eingefangen werden. Um eine gute Phasenverriegelung
zu garantieren, ist es notwendig, den Abstand
zwischen den Synchronisationsgebieten nicht zu groß zu
machen, wodurch die Informationsspeicherkapazität des
Aufzeichnungsträgers herabgesetzt wird.
Weiterhin ist aus der DE-OS 28 03 603 eine optische
Auslesevorrichtung bekannt, bei welcher der zum Auslesen
eines optischen Datenspeichermediums verwendete Photodetektor
mittels eines Bandpaßfilters gekoppelt ist mit
einer Stufe, die eine Dekodierlogik zum Dekodieren der
ausgelesenen Daten und einen Taktsignalgenerator zum
Erzeugen der mit den dekodierten Daten synchronen
Synchronimpulse enthält.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Aufzeichnungsträger zu
schaffen, der eine höhere Informationsspeicherkapazität
aufweist.
Die gestellte Aufgabe ist durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Hierdurch ist es möglich, während der Abtastung der für
die Aufzeichnung bestimmten Gebiete das Taktsignal für die
Synchronisierung der Aufzeichnung oder der Auslesung immer
direkt aus dem vom Aufzeichnungsträger reflektierten
Strahlenbündel abzuleiten, da die für die Synchronisierung
angebrachte Spurmodulation während der Aufzeichnung oder
Auslesung stets detektiert werden kann. Bei der Aufzeichnung
nach dem Stand der Technik kann die vorher angebrachte
Spurmodulation nur während des Passierens der Synchronisationsgebiete
detektiert werden, also nicht während der
tatsächlichen Aufzeichnung (oder Auslesung) der Daten.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Aufzeichnungsträgers
nach der Erfindung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß
die aufzuzeichnende, digital kodierte Information nach
einer Modulation, deren Leistungsspektrum einen Nullpunkt
bei der Bitfrequenz aufweist, kodiert ist und daß die
Periode der periodischen Spurmodulation mit der Bitfrequenz
übereinstimmt.
Bei dieser Ausführungsform entspricht die Periode der
Spurmodulation der Bitfrequenz selber, ohne daß
Interferenz auftritt.
Die Spurmodulation nach der Erfindung wird vorzugsweise
auch für die Auslesung der Synchronisationsgebiete
angewandt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Informationsgebiete durch Synchronisationsgebiete
voneinander getrennt sind, wobei beide
Arten von Gebieten die periodische Spurmodulation
aufweisen, und daß die Periode der periodischen Spurmodulation
einer Frequenz entspricht, für die die in die
Synchronisationsgebiete aufgenommene digitale Information
nahezu einen Nullpunkt im Spektrum aufweist.
Vorzugsweise ist diese Ausführungsform dadurch weitergebildet,
daß in die Synchronisationsgebiete Information
nach einer digitalen Modulation, deren Leistungsspektrum
bei der Bitfrequenz einen Nullpunkt aufweist, aufgezeichnet
ist und daß die der Periode der periodischen Spurmodulation
entsprechende Frequenz gleich der Bitfrequenz
dieser Modulation ist.
In bezug auf die Art der periodischen Spurmodulationen ist
in Weiterbildung der Erfindung beim Einsatz eines Trägers,
bei dem die Informationsgebiete eine kontinuierliche
Servospur enthalten, vorgesehen, daß die Spurmodulation
durch eine Spurbreitenmodulation der Servospur gebildet
wird.
Eine alternative Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Spurmodulation durch eine periodische radiale
Windung (Schlangenlinie) der Servospur gebildet wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist in bezug auf die Art
der periodischen Spurmodulation in der Weise vorgesehen,
daß die Spurmodulation durch eine optisch detektierbare
Spurtiefenmodulation gebildet wird. Die Spurtiefenmodulation
kann sich dabei zwischen der Oberfläche dieses
Aufzeichnungsträgers und einem darunterliegenden Pegel
erstrecken.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Spurmodulation einer in bezug auf die
Periodenlänge dieser Modulation langwelligen radialen
Windung überlagert ist.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine Ausführungsform eines Aufzeichnungsträgers für
eine Aufzeichnungs/Lesevorrichtung zum Aufzeichnen oder
Auslesen von digital kodierten Informationen, wobei
Fig. 1a eine Draufsicht auf den Aufzeichnungsträger,
Fig. 1b in vergrößertem Maßstab einen Teil einer Servospur
dieses Aufzeichnungsträgers und Fig. 1c in vergrößertem
Maßstab ein Synchronisationsgebiet dieses Teils
darstellen;
Fig. 2 einen kleinen Teil eines Schnittes längs der Linie
II-II′ der Fig. 1a;
Fig. 3 in Fig. 3a bis 3d schematisch einen Längsschnitt
durch einen Teil der Servospur 4, wobei Fig. 3a einen
solchen Schnitt bei einer unbeschriebenen vorbereiteten
Platte nach einer bekannten Technik, Fig. 3b einen solchen
Schnitt nach Fig. 3a, nachdem Informationen in das
Informationsgebiet 9 eingeschrieben sind, Fig. 3c einen
solchen Schnitt bei einer unbeschriebenen vorbereiteten
Platte nach der Erfindung, Fig. 3d einen solchen Schnitt
nach Fig. 3c, nachdem digitale Informationen eingeschrieben
sind, Fig. 3d schematisch das erhaltene Signal beim
Auslesen des in Fig. 3d im Schnitt gezeigten Teiles der
Servospur 4 und Fig. 3f schematisch eine Draufsicht auf
einen Teil der Servospur 4 nach dem Einschreiben digitaler
Informationen auf andere Weise als nach Fig. 3b und 3d
darstellt;
Fig. 4 die beliebigen Leistungsspektren dreier digitaler
Informationssignalmodulationen;
Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung dieser
Modulationen;
Fig. 6 in Fig. 6a schematisch eine Vorrichtung zur
Herstellung eines Aufzeichnungsträgers nach Fig. 3c, in
Fig. 6b schematisch eine Vorrichtung zum Einschreiben von
Information in den Aufzeichnungsträger nach Fig. 3c, und
Fig. 6c eine Vorrichtung zum Auslesen eines beschriebenen
Aufzeichnungsträgers;
Fig. 7 eine Anzahl von Beispielen einer periodischen
Spurmodulation nach der Erfindung;
Fig. 8a das Prinzip eines Leseteiles einer Vorrichtung zum
Auslesen und/oder Aufnehmen eines digitalen
Signals von oder gegebenenfalls auf einem Aufzeichnungsträger
nach der Erfindung und Fig. 8b das Frequenzspektrum
des vom Detektor 27 detektierten Signals;
Fig. 9a eine Vorrichtung nach Fig. 8a, die sich
auch zum Erzeugen eines radialen Folgesignals eignet, und
Fig. 9b das Frequenzspektrum des vom Detektor 27 detektierten
Signals;
Fig. 10 eine Abwandlung der Vorrichtung nach
Fig. 9a;
Fig. 11a eine Vorrichtung nach Fig. 9a, die für
einen Aufzeichnungsträger mit einer radialen Spurmodulation
mit nahezu der gleichen Periode wie die periodische Spurmodulation
eingerichtet ist, und Fig. 11b das Frequenzspektrum
des vom Detektor 27 detektierten Signals;
Fig. 12 eine Vorrichtung, die für einen Aufzeichnungsträger
mit einer radialen Spurmodulation mit
der gleichen Periode wie die periodische Spurmodulation
eingerichtet ist, und
Fig. 13 einen Teil einer Vorrichtung zum Aufzeichnen
eines Informationssignals auf einen Aufzeichnungsträger
zum Erhalten eines Taktsignals beim
Aufzeichnen unter Verwendung eines Hilfslaserstrahls.
Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines
Aufzeichnungsträgers, bei der das Prinzip nach der Erfindung
angewandt werden kann, wobei in Fig. 1a eine Draufsicht
auf diesen Aufzeichnungsträger, in Fig. 1b ein Teil
einer Spur 4 dieses Aufzeichnungsträgers in vergrößertem
Maßstab und in Fig. 1c ein Synchronisationsgebiet dieses
Teiles in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Der Aufzeichnungsträgerkörper
1 ist mit einer spiralförmigen Spur
4 versehen. Diese Spur 4 ist in eine Vielzahl von
Sektoren 7, z. B. 128 pro Umdrehung unterteilt. Jeder Sektor
7 enthält ein Informationsgebiet 9, das zur Aufnahme
digital kodierter Information bestimmt ist, und ein
Synchronisationsgebiet 8.
Um dafür zu sorgen, daß die digitale Information
in einer genau definierten Bahn eingeschrieben wird, wirkt
die Spur 4 als Servospur. Dazu weisen die Informationsgebiete
9 der Sektoren 7 eine Amplitudenstruktur nach Fig. 2
auf. Diese Fig. 2 zeigt einen kleinen Teil des Schnittes
längs der Linie II-II′ in Fig. 1a und somit eine
Anzahl nebeneinander liegender Spurteile, insbesondere
Informationsgebiete der Servospur 4. Die Richtung der
Servospuren 4 steht also senkrecht auf der Zeichnungsebene.
Diese Servospuren 4, insbesondere die Informationsgebiete 9,
sind also als Nuten in das Substrat 5 angebracht. Dadurch ist
es möglich, ein zum Einschreiben digitaler Information
auf den Aufzeichnungsträger gerichtetes Strahlungsbündel
genau mit dieser Servospur 4 zusammenfallen zu lassen, mit
anderen Worten, die Lage des Strahlungsbündels in radialer
Richtung über ein Servosystem zu regeln, das das vom Aufzeichnungsträger
reflektierte Licht benutzt. Die Messung der
radialen Lage des Strahlungsflecks auf dem Aufzeichnungsträger
kann den Systemen entsprechen, wie sie auch bei
den optischen mit einem Videosignal versehenen Aufzeichnungsträgern
verwendet werden und wie sie u. a. in
"I.E.E.E. Transactions on Consumer Electronics", November
1976, S. 307 beschrieben sind.
Um digitale Information aufzeichnen zu können,
ist der Aufzeichnungsträgerkörper mit einer Schicht aus
einem Material 6 versehen, das, wenn es mit geeigneter
Strahlung belichtet wird, eine optisch detektierbare
Änderung erfährt. Grundsätzlich wäre es nur erforderlich,
die Informationsgebiete 9 der Sektoren mit einer derartigen
Schicht zu versehen. Herstellungstechnisch ist es aber
einfacher, die ganze Aufzeichnungsträgeroberfläche mit einer
derartigen Schicht zu versehen. Diese Schicht 6 kann z. B.
aus einer dünnen Schicht aus Metall, wie Tellur, bestehen.
Durch Laserstrahlung einer genügend hohen Intensität kann
örtlich diese Metallschicht geschmolzen werden, so daß
örtlich diese Informationsschicht 6 einen anderen Reflexionskoeffizienten
erhält, so daß beim Abtasten einer auf eine
derartige Weise eingeschriebenen Informationsspur mittels
eines Auslesestrahlungsbündels eine der aufgezeichneten
Information entsprechende Amplitudenmodulation des reflektierten
Strahlungsbündels erhalten wird.
Die Schicht 6 kann auch die Form einer Doppelschicht
aus unter der Einwirkung auffallender Strahlung
chemisch reagierender Materialien aufweisen, z. B. Aluminium
auf Eisen.
An der Stelle, an der ein energiereiches Strahlungsbündel
die Platte trifft, wird FeAl₆ gebildet, das
schlecht reflektiert. Ein gleicher Effekt ergibt sich bei
einer Doppelschicht aus Wismut auf Tellur, wobei Bi₂Te₃
gebildet wird. Auch eine einfache Schicht aus Tellur kann
verwendet werden.
Dadurch, daß mit Hilfe der als eine Nut im
Substrat 5 gebildeten Servospur der Einschreibstrahlungsfleck
genau mit dieser Servospur zusammenfällt, insbesondere
während der Abtastung eines Informationsgebietes, wird
die das Einschreibstrahlungsbündel modulierende digitale
Information genau in das mit dieser Servospur zusammenfallende
Informationsgebiet eingeschrieben.
Wie aus Obenstehendem hervorgeht, enthalten
die für den Benutzer bestimmten Aufzeichnungsträger, in
denen also noch keine Information in die Informationsgebiete
eingeschrieben ist, eine Nutenstruktur in diesen
Informationsgebieten innerhalb der Sektoren.
Außerdem enthält ein derartiger Aufzeichnungsträger
innerhalb jedes Sektors ein in einer optisch
detektierbaren Reliefstruktur ausgeführtes Synchronisationsgebiet
8. Fig. 1b zeigt in vergrößertem Maßstab einen Teil
einer Spur 4, woraus die Reihenfolge einer Anzahl von
Informationsgebieten 9 und Synchronisationsgebieten 8 hervorgeht.
Dabei bestehen die Synchronisationsgebiete 8 aus
einer Reliefstruktur, die aus einer Reihenfolge von Vertiefungen
besteht, die mit Zwischengebieten abwechseln.
Dabei ist die Tiefe der Vertiefungen in dieser
Struktur des Synchronisationsgebietes größer als die
Tiefe der Servospur im Informationsgebiet 9. Diese Tiefe
der Vertiefungen wird nach allgemeinen optischen Regeln
in Abhängigkeit von der Form dieser Vertiefungen im gewählten
Auslesesystem derart gewählt, daß eine optimale
Auslesung der durch die Struktur dargestellten Information
erhalten wird. Wenn von einem Auslesesystem ausgegangen
wird, bei dem das von dem Aufzeichnungsträger reflektierte
Strahlungsbündel von einem einzigen Photodetektor detektiert
wird, kann als Tiefe für die Vertiefungen λ gewählt
werden, wobei λ die Wellenlänge des verwendeten Strahlungsbündels
ist. Wenn dabei für die Tiefe der Servospur im
Informationsgebiet 9 der Wert λ oder kleiner gewählt
wird, übt diese Servospur nahezu keinen Einfluß auf die
vom Detektor detektierte Lichtmenge aus.
Um den Aufbau des Synchronisationsgebietes
näher anzugeben, ist in Fig. 1c ein derartiges Synchronisationsgebiet
nochmals vergrößert dargestellt, wobei
der Einfachheit halber die Informationsschicht 6 weggelassen
ist. Ein derartiges Synchronisationsgebiet 8 enthält
zwei Teile, und zwar einen Anzeigeteil 10 und einen
Adressenteil 11. Im Adressenteil 11 ist alle für die
Steuerung des Einschreibvorgangs benötigte Information
gespeichert. Beim Einschreiben digitaler Information wird
diese Information in eine in sogenannten Wörtern angeordnete
Bitreihe umgewandelt. Dieser Adressenteil enthält
Information über die Wortverteilung, durch die beim
Schreiben die Positionierung der Bitwörter definiert und
beim Lesen die richtige Dekodierung der Bitwörter bewirkt
wird. Weiter enthält dieser Adressenteil 11 Information
über die Spurnummer des entsprechenden Spurumfangs.
Diese Information ist nach einer für das Aufzeichnungsmedium
geeigneten digitalen Modulationstechnik als Reliefstruktur
angebracht. Dadurch, daß der Aufzeichnungsträger
demzufolge neben der als Nut in den Informationsgebieten
9 angebrachten Servospur weiter auch schon alle
für die Positionierung der Information als in Bitwörter
aufgeteilte Bitreihe in diesen Informationsgebieten benötigte
Information im Synchronisationsgebiet enthält,
brauchen die Anforderungen, die der vom Benutzer verwendeten
Schreib- und Lesevorrichtung gestellt werden, weniger
streng zu sein. Dadurch, daß weiter diese völlig vorher
angebrachte Information als Reliefstruktur in dem Aufzeichnungsträger
angebracht ist, ist dieser Aufzeichnungsträger für
Massenfertigung besonders geeignet, wobei die
üblichen Preßtechniken benutzt werden können.
Fig. 3 zeigt in Fig. 3a bis 3d schematisch in
einem Längsschnitt durch die Servospur 4 einen Teil einer
solchen Servospur 4 mit einem Teil des Synchronisationsgebietes
8 und einem Teil des Informationsgebietes 9, wobei
in Fig. 3a ein solcher Schnitt bei einer unbeschriebenen
vorbereiteten Platte nach einer bekannten Technik, Fig. 3b
diesen Schnitt nach dem Einschreiben digitaler Information
14 in das Informationsgebiet 9, Fig. 3c einen solchen
Schnitt bei einer unbeschriebenen vorbereiteten Platte,
in der nach der Erfindung Taktinformation angebracht ist,
und Fig. 3d den Schnitt nach Fig. 3c nach dem Einschreiben
von Information 14 in das Informationsgebiet 9 darstellen.
Fig. 3e zeigt schematisch das erhaltene Signal beim Auslesen
des in Fig. 3d im Schnitt gezeigten Teiles der Spur 4
und Fig. 3f zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen
Teil der Spur 4, nachdem Information auf andere Weise als
in Fig. 3b und 3d dargestellt, eingeschrieben ist.
Die vorbereitete Platte ist mit der Servospur 4
versehen, die im Substrat 5 z. B. mittels eines Laserstrahls
angebracht ist. In dem Synchronisationsgebiet 8 kann dann
durch Modulation der Intensität des Laserstrahls eine
informationshaltige Reliefstruktur mit "Gruben" 13 angebracht
werden. Das Ganze kann dann, gleich wie, der
Einfachheit halber, der Teil des Aufzeichnungsträgers 1
außerhalb der Servospur 4, mit der reflektierenden Informationsschicht
6 überzogen werden. In diesem vorbereiteten Aufzeichnungsträger
kann in das Informationsgebiet 9 Information
eingeschrieben werden, dadurch, daß z. B. mittels
eines Laserstrahls Löcher 14 in der reflektierenden Informationsschicht
6 angebracht werden. Einen solchen beschriebenen
Aufzeichnungsträger zeigt Fig. 3b. Beim Schreiben von
Information, d. h. beim Anbringen der Löcher 14, gleich
wie beim Auslesen z. B. mittels eines Laserstrahls dieser
Information, ist es von Bedeutung, daß das Schreiben oder
gegebenenfalls Lesen dieser Information mit Hilfe eines
Taktsignals synchronisiert wird, über das die Synchronisationsgebiete
8 Information enthalten können. Um beim
Schreiben und Lesen kontinuierlich, also auch beim Schreiben
oder gegebenenfalls Lesen in den Informationsgebieten 9,
über ein genau synchrones Taktsignal verfügen zu können,
wird nach der Erfindung die Servospur 4 mit einer Struktur
versehen, die eine Modulation des vom Aufzeichnungsträger
reflektierten Lichtes beim Verfolgen der Servospur 4 beim
Lesen oder gegebenenfalls Schreiben bewirkt.
Diese angebrachte Struktur muß aber derart
sein, daß sie das Auslesen von Information nicht stört.
Die Tatsache, daß dies möglich ist, wird an
Hand der Fig. 4 und 5 erläutert, in denen Fig. 4 die
beliebigen Leistungsspektren dreier möglicher binärer
Informationssignalmodulationen und Fig. 5 eine schaubildliche
Darstellung dieser Modulationen zeigen.
Mit a ist in Fig. 5 eine Modulation angedeutet,
die unter der Bezeichnung "Zweiphasen"-Modulation ("bi-phase")
bekannt ist. Dabei wird das angebotene digitale Signal in
ein binäres Signal umgewandelt, das für eine logische "Eins"
des angebotenen digitalen Signals während der Zeit T/2
und negativ während der darauffolgenden Zeit T/2 ist,
wobei T die Bitzeit des angebotenen digitalen Signals ist.
Eine logische "Null" liefert gerade das entgegengesetzte
binäre Signal, d. h. negativ während der Zeit T/2 und
positiv während der darauffolgenden Zeit T/2. Diese Modulationstechnik
ergibt ein binäres Signal, das ein Frequenzspektrum
der Energieverteilung aufweist, wie es in Fig. 4
mit a bezeichnet ist. Dabei entspricht die Frequenz fo
dem Wert 1/T.
Mit b ist in Fig. 5 eine Modulation angedeutet,
die unter der Bezeichnung "Miller"-Modulation bekannt ist.
Das mit dieser Modulation erzeugte binäre Signal weist
einen Übergang halbwegs einer logischen "Eins" des angebotenen
digitalen Signals und am Übergang zweier aufeinanderfolgender
logischer "Nullen" auf. Das Frequenzspektrum
des mit Hilfe dieser Modulationstechnik erhaltenen binären
Signals ist in Fig. 4 mit b bezeichnet.
Mit c ist schließlich in Fig. 5 eine Modulation
angedeutet, die unter der Bezeichnung "Vierphasen"-Modulation
("quad phase") bekannt ist, wobei die angebotene
Bitreihe des digitalen Signals zunächst in aufeinanderfolgende
Gruppen von zwei Bits unterteilt ist. Aus jeder
Gruppe von zwei Bits mit einer Zeitdauer 2/T wird ein binäres
Signal abgeleitet, das in einem ersten Zeitintervall T
einen gleichen Verlauf wie die ursprünglichen zwei Bits
und in dem darauffolgenden Zeitintervall T einen inversen
Verlauf aufweist. Die möglichen Bitkombinationen 11, 00, 01
bzw. 10 werden also in die Bitkombinationen 1100, 0011,
0110 bzw. 1001 umgewandelt. Das mit dieser Modulationstechnik
erhaltene binäre Signal weist ein Frequenzspektrum
auf, wie es in Fig. 4 mit c bezeichnet ist.
Aus Fig. 4 läßt sich einfach erkennen, daß
diese Modulationstechniken die gemeinsame Eigenschaft
aufweisen, daß das damit erhaltene binäre Signal keine
starken Frequenzkomponenten bei verhältnismäßig niedrigen
Frequenzen, z. B. Frequenzen niedriger als 0,2fo, aufweist.
Dieses Datum ist von großem Nutzen beim Gebrauch optischer
Aufzeichnungsträger und der dabei benutzten Schreib- und
Lesesysteme. Wie bereits angegeben ist, werden bei derartigen
Systemen sowohl eine Servoregelung, um den Abtastfleck
genau auf dem Aufzeichnungsträger fokussiert zu
halten, als auch eine Servoregelung verwendet, die die
radiale Lage des Abtastflecks regelt und diesen Abtastfleck
genau mit der Informationsspur zusammenfallen läßt.
Da die für diese Servoregelungen benötigten Regelsignale
aus dem vom Aufzeichnungsträger reflektierten Strahlungsbündel
abgeleitet werden, das ebenfalls von der Reliefstruktur
des Synchronisationsgebietes moduliert ist, ist es
von großer Bedeutung, daß das Frequenzspektrum des im
Adressenteil gespeicherten binären Signals keine starken
Frequenzkomponenten innerhalb des für die Regelsignale
bestimmten Frequenzbandes enthält. Fig. 4 zeigt also, daß
das Frequenzband unter ungefähr 0,2fo für solche Regelsignale
gut brauchbar ist. Die Regelsignale für die genannten
Servosysteme können sich z. B. bis zu einem maximalen
Frequenzwert von 15 kHz erstrecken. Wenn für die
Frequenz fo = z. B. der Wert von 500 kHz gewählt wird,
ist aus Fig. 5 ohne weiteres ersichtlich, daß die binären
Signale a, b oder c bei der Frequenz von 15 kHz und wenig
niedriger nur sehr schwache Frequenzkomponenten aufweisen.
Aus Fig. 4 geht weiter hervor, daß bei der
Frequenz 2fo und bei Anwendung des Modulationsverfahrens c
auch bei einer Frequenz fo Nullpunkte im Spektrum auftreten.
Es ist also möglich, den Aufzeichnungsträger mit einer
Taktstruktur mit einer Frequenz 2fo zu versehen, ohne daß
diese mit dem Informationssignal interferiert. Nullpunkte
bei der Frequenz 2fo treten auch bei anderen Modulationsverfahren
auf.
Bei Anwendung von Vierphasenmodulation (Modulation
c) sowie bei Anwendung gewisser anderer Modulationsverfahren
ist die Frequenz fo für diesen Zweck besonders
geeignet; diese Frequenz entspricht der Bitfrequenz ,
wodurch diese Vierphasenmodulation sehr attraktiv wird.
Auch beim Modulationsverfahren b kann in gewissen Fällen
eine Struktur mit der Frequenz fo angebracht werden, weil
die Komponenten des Spektrums der Modulation bei dieser
Frequenz verhältnismäßig gering sind. Weiter ist es
theoretisch möglich, für die Struktur eine andere Frequenz
höher als 2fo entsprechende Modulation zu wählen, was
aber in der Praxis meistens nicht verwirklichbar ist.
Mit Rücksicht auf eine maximale Informationsdichte werden
ja die Abmessungen der Gruben 13 und 14, die bei einer
normalen Drehgeschwindigkeit der Platte 1 zumindest einer
Bitzeit 1/2 T entsprechend, dem Auflösungsvermögen des
verwendeten Schreib/Lesesystems möglichst nahe gewählt,
so daß eine Oberflächenstruktur entsprechend Frequenzen
höher als 2fo nahezu nicht detektierbar ist. Auch sind
mit besonderen Modulationstechniken Nullpunkte in Leistungsspektren
bei anderen Frequenzen als fo oder 2fo, z. B. fo,
erzielbar.
Fig. 3c zeigt einen dem Schnitt nach Fig. 3a
entsprechenden Schnitt durch einen Aufzeichnungsträger
nach der Erfindung, wobei die Oberfläche wenigstens an der
Stelle der Spur 4 mit einer Reliefstruktur mit einer Höhe d
versehen ist. Eine Möglichkeit zur Herstellung dieses
Aufzeichnungsträgers besteht darin, daß der Laser moduliert
wird, mit dessen Hilfe das Synchronisationsgebiet 8 und
die Nut 4 des Informationsgebietes 9 hergestellt sind.
Im vorliegenden Beispiel hat diese Modulation im Synchronisationsgebiet
8 nur zwischen den Gruben 13 durch Begrenzung
der Intensität des Laserstrahls stattgefunden. Es ist
aber grundsätzlich auch möglich, den Boden der Gruben mit
einer Reliefstruktur zu versehen.
Wie Fig. 3d zeigt, kann auch bei der Platte nach
der Erfindung Information dadurch eingeschrieben werden,
daß Löcher 14 in der die Reliefstruktur bedeckenden
Reflexionsschicht 6 angebracht werden.
Fig. 3c zeigt ein Beispiel eines erhaltenen
Signals beim Auslesen eines Reliefs nach Fig. 3d.
Dieses Signal weist Minima an den Stellen der
Gruben oder gegebenenfalls Löcher 13 und 14 und eine der
Modulationsstruktur (d in Fig. 3c) entsprechende Amplitudenmodulation
mit der Frequenz fo an den Maxima auf.
Der Modulationsstrukturboden der Löcher 14 trägt
nahezu nicht zu dem Signal bei, weil dieser durch die
Entfernung der reflektierenden Schicht 6 kaum noch Licht
reflektiert. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß
es z. B. auch möglich ist, auf einem reflektierenden Substrat
5 eine nichtreflektierende Schicht 6 anzubringen, die örtlich
entfernt wird. Dadurch wird die Modulation mit der
Frequenz fo gerade an den Stellen 14, an denen die nichtreflektierende
Schicht entfernt ist, gut ausgelesen werden.
In Fig. 3a-3d sind die Gruben 13 oder gegebenenfalls
die Löcher 14 als kontinuierliche Löcher oder
gegebenenfalls Gruben dargestellt, also wenn es sich um
mehr als ein Bit handelt, als ein langgestreckter Schlitz
mit einer der Anzahl hintereinander geschalteter Bits
entsprechenden Länge. Es ist aber auch möglich, jedes Bit
als ein einzelnes Bit oder gegebenenfalls Loch anzubringen.
Fig. 3f veranschaulicht dies und zeigt eine Spur 4, in der
mit verschiedenen Schraffuren die Taktmodulationsstruktur
angegeben ist. Im Synchronisationsgebiet 8 können die
Gruben 13 dann z. B. auf der Mitte der Maxima oder gegebenenfalls
Minima der Struktur angebracht sein, und sie sind
ebenfalls mit der reflektierenden Schicht 6 überzogen, was
symbolisch durch die durch diese Gruben 13 gehende Schraffierung
angedeutet wird. Im Informationsgebiet 9 können
die Informationslöcher 14 auf den Maxima und Minima der
Taktinformationsstruktur in der reflektierenden Schicht 6
angebracht werden. Als Alternative ist es möglich, - wie
das Informationsgebiet 9 in Fig. 3f zeigt - Löcher 14′ an
den Nullpunkten der Informationsstruktur anzubringen.
Die Lage der Gruben 13 oder gegebenenfalls Löcher 14 ist
in diesem Zusammenhang nicht wesentlich, vorausgesetzt,
daß die Phasenbeziehung zu der Taktinformationsstruktur
fest und bekannt ist. Auch die Form der Informationsstruktur
ist von geringer Bedeutung. So kann diese statt der
in Fig. 3 gezeigten Rechteckform sehr gut einen sinusförmigen
Verlauf aufweisen, was bei der Herstellung mittels
eines modulierten Laserstrahls sehr gut möglich ist. Es
ist nur von Bedeutung, daß die Taktsynchronisationsstruktur
eine gut detektierbare Frequenzkomponente bei der Frequenz
fo oder gegebenenfalls 2fo aufweist und keine starken Komponenten
innerhalb des Spektrums des eingeschriebenen oder
gegebenenfalls einzuschreibenden Synchronisations- oder
gegebenenfalls digitalen Informationssignals besitzt, was
im allgemeinen der Fall ist, wenn die Taktinformationsstruktur
d eine Grundfrequenz fo oder gegebenenfalls 2fo mit
nur Harmonischen höherer Ordnung aufweist; die nächstfolgende
Harmonische ist dann 2fo oder gegebenenfalls 4fo,
die, wie Fig. 4 zeigt, außerhalb des wesentlichen Teiles
des Informationsspektrums liegt.
Zur Illustrierung der Realisierung der Strukturen
nach Fig. 3 zeigt Fig. 6 nacheinander schematisch
in Fig. 6a eine Vorrichtung zur Herstellung eines Aufzeichnungsträgers
nach Fig. 3c, in Fig. 6b eine Vorrichtung
zum Einschreiben von Information in den Aufzeichnungsträger
nach Fig. 3c und in Fig. 6c eine Vorrichtung zum
Auslesen eines solchen beschriebenen Aufzeichnungsträgers.
In der Vorrichtung nach Fig. 6a wird der Strahl 16
eines Lasers 15 über z. B. einen Intensitätsmodulator 57,
einen Spiegel 17 und eine Fokussieroptik 18 auf eine sich
drehende Platte 1 projiziert, um dort die spiralförmige
Nut 4 (Fig. 1) zu bilden. Der Laser 15 wird von einer
Schaltung 20 gesteuert, die die Pulsierung des Lasers 15
bewirkt, um die Gruben 13 (Fig. 3) im Synchronisationsgebiet
8 anzubringen. Der Modulator 57 wird von einer
Quelle 19 mit der Frequenz fo (oder gegebenenfalls 2fo)
gesteuert, um eine Taktmodulationsstruktur in der Nut 4
zu bilden. Als Alternative ist es auch möglich, den Laser 15
selber zu modulieren. Die Platte 1 wird von einem Motor 21
angetrieben, der zur Steuerung der Geschwindigkeit mit
einer Servoregelung versehen ist, die z. B. einen Tachogenerator
22, eine Geschwindigkeitsbezugsquelle 24 und
einen Servoverstärker 23 enthalten kann. Um die Aufzeichnungsgebiete
8 an der richtigen Stelle auf der Platte in
der Spur 4 anzubringen und gegebenenfalls um die Modulation
fo in einer richtigen tangentialen Verteilung auf der
Platte zu erhalten, können die Schaltung 20 und gegebenenfalls
die Quelle 19 mit der Frequenz fo mit der Servoregelung
gekoppelt sein.
Weiter wird die Schaltung 20 von der Quelle 19
gesteuert, um eine richtige Phasenbeziehung zwischen den
Synchronisationsgruben 13 und der Modulationsstruktur zu
gewährleisten. Nach diesem Vorgang kann die Platte 1 mit
der genannten Schicht 6 versehen werden.
Fig. 6b zeigt schematisch eine Vorrichtung, mit
deren Hilfe die vorbereitete Platte 6 mit Information
versehen wird, wobei gleichzeitig die Taktmodulationsstruktur
ausgelesen wird. Diese Vorrichtung enthält die
sich drehende Platte 1 und einen Laser 15, dessen Strahl 16
über einen halbdurchlässigen Spiegel 17 und eine Fokussieroptik
18 auf die Platte 1 projiziert wird. Ein reflektierter
Strahl 30 wird mit einer Zelle 27, z. B. einer Photodiode,
detektiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt,
aus dem mit dem Bandpaßfilter 28 die Komponente mit der
Frequenz fo (oder gegebenenfalls 2fo), die von der vor
allem in der Spur 4 angebrachten Taktmodulationsstruktur
herrührt, ausgefiltert wird. Gegebenenfalls kann dieses
Signal noch einer phasenverriegelten Schleife 29 zugeführt
werden, die die Filterung verbessert, die Konstanz
des Taktsignals vergrößert und etwaige kurzzeitige
Störungen infolge von Signalaussetzern ausgleicht. Am
Ausgang 31 ist dann das Taktsignal vorhanden. Dateninformation
kann dadurch eingeschrieben werden, daß der
Laserstrahl 16 impulsförmig moduliert wird, indem direkt
im Strahl ein Modulator angeordnet oder indem wie in Fig. 6b
dargestellt ist, der Laser 15 selber mit einer Schreibmodulatorschaltung
25 moduliert wird, der über einen Eingang 26
die Information zugeführt wird und die mit dem Taktsignal
am Ausgang 31 synchronisiert wird.
Aus dem reflektierten Strahl 60 wird über das
lichtempfindliche Element 27 und eine Leseschaltung 30
die in den Synchronisationsgebieten vorhandene Information
ausgelesen, wobei diese Information an einem Ausgang 32
erscheint. Diese Leseschaltung 30 kann ebenfalls mit dem
Taktsignal am Ausgang 31 synchronisiert werden. Diese
Information kann dazu benutzt werden, die Schaltung 25
zu synchronisieren und die genaue Lage auf der Platte
zu suchen. Diese Information wird auch in einer in Fig. 6b
nicht dargestellten Servoregelung dazu benutzt, die Optik 18
und den Spiegel 17 in einer radialen Lage anzubringen, um
den gewünschten Teil der Spur 4 zu beschreiben und den
Antrieb der Platte 1 zu regeln, was in Fig. 6b durch die
gestrichelte Linie 62 symbolisch angedeutet wird.
Weiter kann die Vorrichtung noch mit einer
Spurfolgeschaltung 33 versehen sein, die aus dem Signal des
Detektors 27 ein Folgesignal ableitet, um über Steuerung
des Winkels des Spiegels 17 zu dem Strahl 16 den Strahl 16
auf die Spur gerichtet zu halten, was in Fig. 6 durch die
gestrichelte Linie 61 symbolisch angedeutet wird.
Fig. 6c zeigt eine Vorrichtung zum Auslesen einer
beschriebenen Platte 1, welche Vorrichtung in der Praxis
meistens mit der nach Fig. 6b kombiniert sein wird. Die
Vorrichtung enthält wieder einen Laser 15, dessen Strahl 16
über den Spiegel 17 und die Optik 18 auf die Platte 1
projiziert wird. Der reflektierte Strahl 60 wird mit der
Photodiode 27 detektiert, und das erhaltene elektrische
Signal wird durch das Bandpaßfilter 28 mit Durchlaßfrequenz
fo und eine auf die Frequenz fo abgestimmte
phasenverriegelte Schleife 29 geführt, so daß am Ausgang
31 das Taktsignal mit Frequenz fo (oder gegebenenfalls 2fo)
verfügbar ist. Aus dem von der Photodiode 27 gelieferten
elektrischen Signal wird mit der Ausleseschaltung 30 die
in die Platte aufgezeichnete Information dekodiert, so daß
an einem Ausgang 34 derselben die digitale Information
und die in den Synchronisationsgebieten 8 enthaltene Information
zur Verfügung stehen. Diese Ausleseschaltung wird
mit dem Taktsignal am Ausgang 31 synchronisiert. Außerdem
kann mit Hilfe einer Spurfolgeschaltung 33 ein Spurfolgesignal
aus von der Photodiode 27 detektierten Strahl abgeleitet
werden, um den Spiegel 17 derart zu steuern, daß
der Strahl 16 genau der Spur 4 folgt. Der Motor 21 zum
Antreiben der Platte kann in eine Servoregelung, die z. B.
aus dem Tachogenerator 22, der Bezugsquelle 24 und dem
Servoverstärker 23 besteht, aufgenommen sein, um die Drehzahl
zu regeln, wobei diese Regelung mit der Ausleseschaltung
30 gekoppelt sein kann. Weiter enthält die Vorrichtung
noch einen Regelmechanismus 35, um die Optik 18
zusammen mit dem Spiegel 17 und dem Detektor 27 - welches
Gebilde in Fig. 6c mit 36 bezeichnet ist - in radialer
Richtung zu verschieben, so daß nach Wahl ein bestimmter
Teil der Platte ausgelesen werden kann, unter Steuerung
an einem Eingang 37 des Regelmechanismus 35 eingeführter
Information sowie unter Steuerung der am Ausgang 32 der
Leseschaltung 30 aus den Synchronisationsgebieten erhaltenen
Information.
Die Taktinformationsstruktur, die in der Spur 4
angebracht wird oder ist, kann viele Formen aufweisen.
Fig. 7 zeigt in diesem Zusammenhang einige Beispiele.
Fig. 7a zeigt schematisch eine Spur 4, in der die Taktinformation
als Höhenänderung - symbolisch durch gestrichelte
Schraffuren angedeutet - z. B. mit Hilfe von Modulation
der Intensität des die Spur schreibenden Laserstrahls angebracht
ist; Fig. 7b zeigt die Spur 4, in der die Taktinformation
als Breitenänderung der Spur 4 z. B. durch Modulation
der Fokussierung des Laserstrahls angebracht ist, zu welchem
Zweck z. B. das Objektiv 18 (Fig. 6a) mittels der Vorrichtung
59 (Fig. 6a) geregelt werden kann, - eine Kombination von
Breiten- und Tiefenänderungen ist auch möglich, was in der
Praxis bei Modulation der Intensität oder gegebenenfalls
Fokussierung des Laserstrahls oft der Fall sein wird -
und Fig. 7c zeigt die Spur 4, in der die Taktinformation
als radiale Änderung der Lage der Spur 4 angebracht ist,
zu welchem Zweck z. B. der Winkel des Spiegels 17 (Fig. 6c)
zu dem Strahl 16 mittels der Vorrichtung 58 moduliert werden
kann. Dabei weisen alle gezeigten Abwandlungen eine Periodenlänge
Lo auf, die gleich Lo = ist, wobei V die
tangentiale Geschwindigkeit der Platte 1 an der betreffenden
Stelle und f die Frequenz des gewünschten Taktsignals darstellen,
wobei diese Frequenz f einem Nullpunkt in dem
beliebigen Frequenzspektrum der aufzunehmenden Dateninformation,
z. B. bei Vierphasenmodulation der Frequenz fo,
(Fig. 4c und 5c) entspricht.
Eine der Möglichkeiten zum Erhalten eines Spurfolgesignals
ist das Anbringen einer radialen "Wobbelung"
in der nutenförmigen Spur, z. B. durch Steuerung des Spiegels
17 (Fig. 6a), d. h. eine sich z. B. sinusförmig ändernde
radiale Verschiebung mit einer Wellenlänge auf der Platte,
die beim Abspielen mit normaler Geschwindigkeit vom
Detektor 27 (Fig. 6) eine detektierte Lichtintensitätsänderung
erzeugt, deren Frequenz außerhalb des Spektrums
der Dateninformation, also unter der Frequenz 0,2fo liegt
(Fig. 4).
Aus dieser Signalkomponente kann z. B. mit synchroner
Detektion ein Maß für die Abweichung der Mitte
des Detektors in bezug auf die Mitte der Spur 4 abgeleitet
werden. Eine derartige radiale Wobbelung läßt sich mit
einer Taktmodulationsstruktur, z. B. mit der in Fig. 7a
gezeigten Taktmodulationsstruktur, kombinieren und diese
Kombination ist in Fig. 7d dargestellt.
Eine besondere Kombination wird erhalten, wenn
die Wobblung eine Wellenlänge auf der Platte erhält, die
gleich der der Taktmodulationsstruktur ist und eine feste
Phasenbeziehung aufweist, was synchrone Detektion überflüssig
macht. Fig. 7e zeigt eine derartige Struktur,
bei der eine Tiefenmodulationsstruktur (durch abwechselnd
schraffierte und nichtschraffierte Gebiete angedeutet) in
der Spur 4 mit einer dabei über 90° (gleich einem Viertel
der Periode dieser Struktur) verschobenen radialen Lagenänderung
kombiniert ist, die mit der Vorrichtung nach Fig. 6a
durch Modulation des Winkels des Spiegels 17 zu dem Strahl
16 mittels der Vorrichtung 58 erzeugt werden kann. Wenn
dabei die Tiefenmodulationsstruktur derart gewählt wird,
daß die untiefen Teile dieser Modulationen mit der Oberfläche
des plattenförmigen Aufzeichnungsträgers 1 zusammenfallen,
verbleibt von der Servospur 4 noch eine Reihenfolge
in gegenseitigen tangentialen Abständen gleich dem
genannten Abstand Lo liegender und in radialer Richtung
asymmetrischer Gruben. Fig. 7f zeigt ein Beispiel einer
solchen Spur 4.
Fig. 8a zeigt das Prinzip des Leseteils einer
Vorrichtung zum Schreiben von Dateninformation in oder
gegebenenfalls zum Lesen von Dateninformation aus einem
Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, wobei Fig. 8b das
Frequenzspektrum des vom Detektor 27 detektierten Signals I
zeigt. Die Vorrichtung enthält einen Photodetektor 27,
an dem entlang sich die Spur 4 fortbewegt. Das Signal, das
vom Detektor 27 abgegeben wird, weist ein in Fig. 8b gezeigtes
Spektrum mit im vorliegenden Beispiel dem Spektrum
eines vierphasenmodulierten Signals Sd und eines Taktsignals
Sc auf. Das Taktsignal Sc wird mittels eines
Bandpaßfilters 28 abgetrennt, dem sich vorzugsweise eine
phasenverriegelte Schleife 29 anschließt. Das Taktsignal Sc
kann dem Ausgang 31 entnommen werden. Das digitale Signal Sd,
d. h. das im Synchronisationsgebiet 8 aufgezeichnete Signal
und beim Auslesen das im Synchronisationsgebiet 8 und das
im Informationsgebiet 9 aufgezeichnete Signal, wird mit
der Leseschaltung 30 detektiert, die mit dem Taktsignal Sc
synchronisiert wird. Das ausgelesene Datensignal erscheint
am Ausgang 32. Aus dem Signal des Detektors 27 kann auch
noch ein radiales Folgesignal abgeleitet werden. Beim
Schreiben von Information in Informationsgebiete 9 detektiert
die Schaltung 30 nur die in die Synchronisationsgebiete
8 aufgenommene Information, die dann zusammen mit
dem Taktsignal Sc der Schreibschaltung 25 zugeführt wird,
um den Strahl eines Schreiblasers 15 zu modulieren.
Bei Anwendung einer niederfrequenten radialen
Wobbelung zum Erhalten eines radialen Folgesignals kann
die Vorrichtung nach Fig. 9a verwendet werden, wobei Fig. 9b
das Frequenzspektrum des vom Detektor 27 detektierten
Signals zeigt. Beim Auslesen einer Spur 4 mit radialer
Wobblung kann mit Erfolg ein Photodetektor 27 verwendet
werden, der entlang einer tangentialen Linie in zwei Teile
a und b unterteilt ist. Ein Differenzverstärker 40 oder
ein äquivalentes Element liefert die Differenz zwischen
den von den Teilen a und b detektierten Signalen, und ein
Summationsverstärker 41 oder ein äquivalentes Element
liefert die Summe dieser Signale.
Das Frequenzspektrum (Fig. 9b) enthält wieder
das Spektrum des vierphasenmodulierten Signals Sd, des
Taktsignals Sc und des Niederfrequenzsignals Sw, das durch
die Wobbelung herbeigeführt wird. Im Summensignal macht
sich die Wobbelung als eine Amplitudenmodulation mit
dem Taktsignal Sc als Trägerwelle bemerkbar, was in Fig. 9b
durch Seitenbänder Sc - w und Sc + w dargestellt ist, welche
Seitenbänder eine Amplitude gleich Null aufweisen, wenn
der Detektor 27 genau der Mitte 45 der Spur 4 folgt.
Eine Filterung dieses Summensignals mittels des Bandpaßfilters
28 ergibt das Taktsignal Sc und vorausgesetzt, daß
dieses Filter nicht zu schmal ist, ebenfalls diese Seitenbänder.
Das Ausgangssignal dieses Bandpaßfilters 28 wird
der phasenverriegelten Schleife 29 zugeführt, und an
deren Ausgang 31 erscheint das Taktsignal Sc. Das Ausgangssignal
dieses Bandpaßfilters 28 wird ebenfalls einem
Synchrondemodulator 42 zusammen mit dem Taktsignal Sc zugeführt.
Dieser Demodulator liefert dann die Modulation Sw.
Aus dem Differenzsignal des Verstärkers 40 wird
mit dem Bandpaßfilter 38 und der phasenverriegelten Schleife
39 die Frequenz der radialen Wobbelung gewonnen, die zusammen
mit dem Ausgangssignal des Synchrondetektors 42 einem Synchrondetektor
43 zugeführt wird. An dessen Ausgang 44 erscheint
dann die Modulation des Wobbelsignals Sw, das als
radiales Folgesignal verwendet werden kann, und die Abweichung
des Detektors 27 in bezug auf die in Fig. 9a durch die
gestrichelte Linie 45 angedeutete Mitte der Spur 4 darstellt.
Dieses radiale Folgesignal kann dann, wie in Fig. 6b und 6c
symbolisch dargestellt ist, den Spiegel 17 steuern.
Aus dem Summensignal am Ausgang des Verstärkers 41
werden auf gleiche Weise wie bei der Vorrichtung nach Fig. 8a
die in der Spur 4 vorhandenen Daten gewonnen.
In bezug auf das Schreiben von Information können
ähnliche Maßnahmen wie bei der Vorrichtung nach Fig. 8a angewandt
werden, was auch für die Vorrichtungen nach Fig. 10,
Fig. 11a und Fig. 12 zutrifft.
Fig. 10 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung nach
Fig. 9, mit der eine bessere Signaltrennung erzielt werden
kann. Dabei ist der Detektor 27 auch entlang einer tangentialen
Linie sowie entlang einer radialen Linie unterteilt,
derart, daß vier Quadranten a, b, c und d entstehen, wobei
die Teile a und b bzw. c und d zu beiden Seiten der tangentialen
Linie und die Teile a und c bzw. b und d zu beiden
Seiten der radialen Linie liegen. Ein Verstärker 41 oder ein
äquivalentes Element bestimmt die Summe der von den Teilen a,
b, c und d erzeugten Signale, wodurch dieser Verstärker insbesondere
für Intensitätsänderungen des von der Spur 4 reflektierten
Strahls und also für das Datensignal Sd empfindlich
ist; ein Verstärker 421 bestimmt die Differenz zwischen
den von den beiden zu beiden Seiten der tangentialen Linie
liegenden Teilen a + b bzw. c + d erzeugten Signalen, wodurch
dieser Verstärker 421 insbesondere für Änderungen der Spur 4
in radialer Richtung und also für das Signal Sw empfindlich
ist, während ein Verstärker 46 die Differenz zwischen den von
den beiden zu beiden Seiten der radialen Linie liegenden
Teilen a + b bzw. b + d erzeugten Signalen bestimmt, wodurch
dieser Verstärker insbesondere für Änderungen der Spur 4
in tangentialer Richtung und also für das Taktsignal Sc
empfindlich ist.
Entsprechend der Vorrichtung nach Fig. 9a wird
aus dem Ausgangssignal des Verstärkers 46 mittels des Bandpaßfilters
28 und der phasenverriegelten Schleife 29 das
Taktsignal Sc und mittels des Bandpaßfilters 38 und der
phasenverriegelten Schleife 39 die Frequenz des Wobbelsignals
Sw gewonnen.
Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 28, das das
Wobbelsignal Sw als Amplitudenmodulation des Taktsignals Sc
enthält, wird synchron mit dem Taktsignal mit Hilfe des Synchrondetektors
42 detektiert und liefert das Wobbelsignal Sw
mit als Amplitudenänderung der Abweichung des Detektors 27 in
bezug auf die Mitte 45 der Spur 4. Dieses Signal Sw wird synchron
mit dem Ausgangssignal der phasenverriegelten Schleife
39 detektiert, d. h., daß die Wobbelfrequenzen mittels des
Synchrondetektors 43 detektiert werden, wodurch am Ausgang 44
das radiale Folgesignal erscheint. Das Ausgangssignal des
Verstärkers Sc synchronisiert und mit
der Leseschaltung 30 wird das Datensignal gewonnen.
Die Wirkung der Vorrichtungen nach den Fig. 9a und
10 kann in bezug auf die Gewinnung des radialen Folgesignals
wie folgt mathematisch erklärt werden. Das vom Detektor 27
detektierte Signal I ist ein Produkt der Taktmodulation, der
Wobbelmodulation und des radialen Folgefehlers, was (abgesehen
von dem Datensignal) ausgedrückt werden kann als
I = Ar sin(ω wt) sin(ω ct),
wobei Ar eine Funktion des Spurfolgefehlers, ω w die Winkelfrequenz
des Wobbelsignals Sw, ω c die Winkelfrequenz des
Pilotsignals Sc und t die Zeit darstellen.
Synchrone Detektion mit dem Pilotsignal Sc ergibt
den Term Ar sin(ω wt), und die darauffolgende synchrone
Detektion mit der Wobbelfrequenz ω w ergibt das Signal Ar. Die
Unterteilung des Detektors 27 entlang nur einer radialen Linie
zur Vergrößerung der Empfindlichkeit für das Taktsignal Sc
kann auf entsprechende Weise auch bei der Vorrichtung nach
Fig. 8a angewendet werden.
Fig. 11a zeigt einen Leseteil einer Vorrichtung zum
Auslesen von Daten aus einer Spur 4, in die eine Taktmodulationsstruktur
und eine Wobbelung zum Erhalten eines radialen
Folgesignals aufgenommen sind, wobei die Frequenz des
Wobbelsignals Sw etwa gleich der Frequenz des Taktsignals Sc
ist, während Fig. 11b das Frequenzspektrum zeigt, in dem Sd
das Datensignal darstellt und Sc - w der Term mit einer Frequenz
gleich der Differenz zwischen den Frequenzen des Taktsignals
Sc und des Wobbelsignals Sw ist, wobei diese Differenz
z. B. 30 kHz ist; dieser Term wird dadurch erhalten,
daß die Photodiode 27 das Produkt der Wobbelmodulation und
der Taktmodulation empfängt. Dieser Term liegt dadurch im
Niederfrequenzteil des Spektrums und wird nahezu nicht von
der digitalen Information gestört. Die Amplitude dieses
Termes bildet das radiale Folgesignal. Die Amplitude ist
Null, wenn die Herzlinie 45 der Spur genau verfolgt wird.
Dann verbleiben von der Wobbelung noch ein Term mit dem Zweifachen
der Differenzfrequenz, welcher Term nicht verwendet
wird, sowie die Wobbelfrequenz selber.
Die Vorrichtung enthält, wie die Vorrichtung nach
Fig. 10, einen Verstärker 41 zur Lieferung der Summe der von
den Teilen a, b, c und d der Photodiode 27 gelieferten
Signale, wobei aus dieser Summe mit Hilfe des Bandpaßfilters
48 der Term mit der genannten Differenzfrequenz ausgefiltert
wird. Mit Hilfe des Synchrondetektors 43, dem diese Differenzfrequenz
zugeführt wird, wird dieser Term demoduliert
und über gegebenenfalls einen Tiefpaß 49 erscheint am Ausgang
44 das radiale Folgesignal.
Das Taktsignal Sc wird auf gleiche Weise wie bei der
Vorrichtung nach Fig. 10 dadurch gewonnen, daß mit dem Verstärker
46 die Differenz zwischen den von den beiden Hälften
a + c bzw. b + d der Photodiode 27 gelieferten Signalen bestimmt
und diese Differenz über Filterung mit dem Bandpaßfilter 28
der phasenverriegelten Schleife 29 zugeführt wird.
Das Wobbelsignal Sw wird, wie in der Vorrichtung
nach Fig. 10, dadurch gewonnen, daß mit dem Verstärker 421
die Differenz zwischen den von den beiden axialen Hälften
a + b bzw. c + d der Photodiode 27 gelieferten Signalen bestimmt
und diese über ein Bandpaßfilter 38 einer phasenverriegelten
Schleife 39 zugeführt wird.
Die dem Leseschaltungsdetektor 43 zugeführte
Differenzfrequenz wird dadurch erhalten, daß einem Synchrondetektor
42 das auf diese Weise erhaltene Taktsignal
Sc und das Wobbelsignal Sw zugeführt werden, wonach das
erhaltene Signal mit der genannten Differenzfrequenz über
das Bandpaßfilter 47 dem Synchrondetektor 43 zugeführt
wird.
Mit der Leseschaltung 30, die mit dem Taktsignal
Sc synchronisiert ist, kann aus dem Ausgangssignal
des Verstärkers 41 das Datensignal wiedergewonnen werden.
Wenn die Frequenz des Wobbelsignals Sw gleich
der Frequenz des Taktsignals gewählt wird, ist aus Fig. 11b
ersichtlich, daß der Term mit der Differenzfrequenz zugleich
das DC-Spurfolgesignal bildet. Dieses Spurfolgesignal
kann dann ohne synchrone Detektion erhalten werden.
Die Phase zwischen den beiden Spurmodulationen
soll ungleich 0 sein, weil, wenn beide Modulationen gleichphasig
sind, nur noch eine Modulation festgestellt werden
kann. Ein optimaler Phasenunterschied ist, wie gefunden
wurde, 90°.
Eine solche Struktur ist in Fig. 7e und 7d
dargestellt, und diese kann mit der einfachen Ausleseschaltung
nach Fig. 12 ausgelesen werden.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 12 ist die Photodiode
27 in zwei radiale Hälften a und b für eine optimale
Detektion des Taktsignals Sc unterteilt, das am Ausgang 31
erscheint, nachdem mit dem Verstärker 46 die Differenz
zwischen den von den beiden Hälften a und b gelieferten
Signalen bestimmt, dieses Differenzsignal mit dem Bandpaßfilter
28 gefiltert und dann der phasenverriegelten Schleife
29 zugeführt worden ist. Durch Filterung des Ausgangssignals
des Verstärkers 46 mit einem Tiefpaß 49 erscheint an
einem Ausgang 44 unmittelbar das radiale Folgesignal. Das
digitale Signal wird aus dem Differenzsignal mit der Leseschaltung
30 gewonnen, die mit dem Taktsignal Sc synchronisiert
wird. Als Alternative ist es auch möglich, das Datensignal
und das niederfrequente Folgesignal aus der Summe
der beiden Hälften zu gewinnen.
In bezug auf dei Spurverfolgung beim Schreiben
von Datensignalen können die Vorrichtungen nach den Fig. 8a
bis 12 mit einer den Laserstrahl 16 modulierenden Vorrichtung
erweitert werden, die mit dem Taktsignal Sc und dem
aus den Synchronisationsgebieten ausgelesenen Signal
synchronisiert wird, wie an Hand der Fig. 6b auseinandergesetzt
ist.
Oben wurde stets von einem einzigen Detektor 27
ausgegangen, der den reflektierten Strahl 16 (Fig. 6)
detektiert. Vor allem bei hohen Bitfrequenzen kann es
bedenklich sein, beim Schreiben von Dateninformation in
die Informationsgebiete 9, welcher Schreibvorgang in bezug
auf die Auslesung mit einem verhältnismäßig energiereichen
Laserstrahl durchgeführt wird, die Taktinformation
aus dem zwischen jeweils zwei Schreibimpulsen reflektierten
Strahl wiederzugewinnen. Da oft, um das eingeschriebene
Datensignal detektieren zu können, ein Folgelaserstrahl
verwendet wird, kann in solchen Fällen die Vorrichtung
nach Fig. 13 Anwendung finden, in der die Spur 4, die
sich in bezug auf den Detektor 27 in Richtung des Pfeiles
63 bewegt, von einem die Information schreibenden Strahl 16 a
und einem Folgestrahl 16 b abgetastet wird, wobei diese
beiden Strahlen z. B. mittels eines Strahlenteilers 68, der
Spiegel 17 a und 17 b und der optischen Systeme 18 a und 18 b
erhalten werden. Zur Modulation des Strahls 16 a kann ein
Modulator im Strahl 16 a angeordnet werden. Diese Vorrichtung
enthält eine Photodiode 27, die in bezug auf die
Auslesung von Datensignalen und Folgesignalen weiter völlig
analog den Vorrichtungen nach einer der Fig. 8a, 9a, 10,
11a oder 12a wirken kann. Weiter enthält die Vorrichtung
eine Photodiode 50 zum Detektieren des reflektierten
Folgestrahls 16 b, der in einiger Entfernung hinter dem
Strahl 16 a auf die Spur projiziert wird. Während des Lesevorgangs
sowie beim Auslesen der Synchronisationsgebiete 8
wird, indem das von der Photodiode 27 detektierte Signal
über einen in dieser Figur der Einfachheit halber nicht
dargestellten Verstärker (z. B. 46 in Fig. 11a) und ein
Bandpaßfilter (z. B. 28 in Fig. 11a) der phasenverriegelten
Schleife 29 zugeführt wird, das Taktsignal Sc gewonnen.
Außerdem wird, insbesondere während des Schreibvorgangs,
auf ähnliche Weise aus dem von der Photodiode 50 detektierten
Signal über gegebenenfalls ein nicht dargestelltes
Bandpaßfilter und über eine phasenverriegelte Schleife 501
ebenfalls dieses Taktsignal gewonnen, das aber in bezug
auf das über die Photodiode 27 gewonnene Taktsignal verzögert
ist. Das Ausgangssignal wird über eine Verzögerungsvorrichtung
51 dem Ausgang 31 zugeführt. Das verzögerte
Taktsignal wird im Phasenkomparator 52 mit der Phase des
von der Photodiode 27 gewonnenen Taktsignals verglichen,
und über einen Schalter 53 wird die Verzögerungsvorrichtung
51 derart eingestellt, daß das über die Verzögerungsvorrichtung
51 verzögerte Taktsignal der Photodiode 50 zu dem
über die Photodiode 51 gewonnenen Signal gleichphasig ist.
Beim Auslesen der Synchronisationsgebiete 8 ist der Schalter
53 geschlossen und wird die Verzögerungsschaltung 51
derart eingestellt, daß das von dieser Verzögerungsschaltung
51 verzögerte Taktsignal der Photodiode 50 zu dem
über die Photodiode 27 erhaltenen Taktsignal gleichphasig
ist. Beim Schreiben von Daten in die Informationsgebiete 9
ist der Schalter 53 geöffnet und wird das Taktsignal über
die Photodiode 50 aus dem reflektierten Hilfsstrahl 16 b
gewonnen und mit der Verzögerungsschaltung 51 über die
beim Auslesen der Synchronisationsgebiete 8 eingestellte
Zeit verzögert. Der Schalter 53 wird auf den Befehl des
von der Leseschaltung 30 aus den Synchronisationsgebieten 8
ausgelesenen Synchronisationssignals betätigt.
Dabei sei bemerkt, daß das Schreiben von Information
mit Einheitsgruben, d. h. daß die Information mit
einzelnen detektierbaren Änderungen in der Oberflächenstruktur
des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet wird, wie
in Fig. 3f dargestellt ist, eine Frequenzkomponente mit
der Frequenz 2fo im Spektrum (Fig. 4) des ausgelesenen
Signals ergibt. Dies braucht für die Anwendung einer Taktmodulationsstruktur
nicht bedenklich zu sein, weil diese
Taktmodulation, wenn sie eine Frequenz gleich 2fo aufweist,
beim Schreiben der Information benutzt werden kann und,
wenn beim Schreiben eine richtige Phasenbeziehung zu dem
Taktsignal aufrechterhalten wird, beim Auslesen mit der
Komponente 2fo infolge der Anwendung von Einheitsgruben
zusammenfällt. Bei Anwendung von Vierphasenmodulation
(Fig. 4c und 5c) wird das Taktsignal eine Frequenz gleich
fo aufweisen, und in diesem Falle ist die genannte Komponente
mit der Frequenz 2fo nicht störend.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die
gezeigten Ausführungsformen, deren Gegenstand ein Datenspeichermedium
mit Unterteilung in Sektoren ist. Die
Erfindung läßt sich auch bei vorbereiteten Aufzeichnungsträgern
zur Speicherung digital kodierter Audio-, Video- und
anderer Information in mehr oder weniger kontinuierlichen
Informationsgebieten anwenden.
Weiter beschränkt sich die Erfindung nicht auf
Aufzeichnungsträger, bei denen Detektion der aufgezeichneten
Information über Reflexion des Laserstrahls erhalten
wird, sondern läßt sich auch bei Aufzeichnungsträgern
anwenden, bei denen Detektion der aufgezeichneten Information
über Detektion der vom Aufzeichnungsträger durchgelassenen
Strahlung erhalten wird.
Obgleich in der Figurenbeschreibung stets von
Laserstrahlen ausgegangen wurde, können, jedenfalls beim
Auslesen, auch fokussierte nichtkohärente Lichtstrahlen
verwendet werden.