DE2329169C2

DE2329169C2 - Einrichtung zur Synchronisation der Wiedergabe digitaler Informationen

Info

Publication number: DE2329169C2
Application number: DE19732329169
Authority: DE
Inventors: James Torrance Richland Wash. Russell
Original assignee: Individual
Current assignee: Optical Recording Corp
Priority date: 1973-04-03
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1985-06-27
Also published as: NL181531C; CA995811A; NL7306189A; NL181531B; GB1435603A; DE2329169A1; GB1436161A

Description

analoger Signale geeignet, beispielsweise für Fernsehsi gnale, Niederfrequenzsignale hoher Tontreue und andere, digital gespeicherte elektrische analoge Signale. Ferner kann eine solche Einrichtung in einem Informationsspeicher- und Wiedergabesystem von einem digitalen Computer, einem Schriftzeichenlesesystem oder einem fotografischen Prüfsystem eingesetzt werden.

Auf dem Aufzeichnungsträger können die digitalen Informationen mit erhöhter Dichte gespeichert werden. Dabei wird eine sehr einfache Synchronisation der Informationswiedergabe gewährleistet.

Bekannte Ausführungsformen werden anhand der Fig. 1, 2, 3,4, 5, 5A, 6, 6A und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der F i g. 7— 16 beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Blockdarstellung eines Aufzeichnungsund Wiedergabesystems,

Fig. 2 eine teilweise schematische Darstellung einer Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Systems mit einem optischen Abtaster, dessen rotierender Spiegel magnetisch abgelenkt wird,

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform des Systems nach Fig. 1, bei der ein optischer Abtaster mit einem mechanisch oszillierten und rotierenden Polygonspiegel verwendet ist,

Fig.4 eine Draufsicht auf die Oberseite des optischen Abtasters der in F i g. 3 gezeigten Einrichtung,

F i g. 5 eine Draufsicht auf einen fotografischen Aufzeichnungsträger mit einer spiralförmigen Spur digital codierter Informationspunkte, die mit einer Einrichtung nach F i g. 2 erzeugt ist,

F i g. 5A eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Aufzeichnungsträgers nach F i g. 5,

F i g. 6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines fotografischen Aufzeichnungsträgers mit einer rechteckförmig gerasterten Spur digital codierter Informationspunkte, die mit einer Einrichtung nach F i g. 3 und 4 erzeugt ist,

F i g. 6A eine vergrößerte Darstellung eines Teils des in F i g. 6 gezeigten Aufzeichnungsträgers,

F i g. 7 ein Blockdiagramm einer Synchronisationsanordnung, mit der eine rasterartige Zeilenunterbrechung zur Synchronisation ausgewertet wird,

F i g. 8 ein Blockdiagramm einer weiteren Synchronisaiionsanordnung, bei der ein bestimmtes Codewort zur Erzeugung von Synchronisationssignalen ausgewertet wird,

F i g. 9 ein Blotl'diagramm einer weiteren Synchronisationsanordnung, bei der ein bestimmtes Wortbit zur Synchronisation ausgewertet wird,

Fig. !0 ein Blockdiagramm einer Synchronisationsanordnung, die mit Auswertung eines Negativ-Null-Zustandeso. ä. arbeitet,

Fig. 11 ein Blockdiagramm einer Synchronisationsanordnung, die mit Auswertung gewisser Eigenschaften eines Datenworts arbeitet,

Fig. !2 ein Blockdiagramm einer Synchronisationsanordnung, die ein den aufgezeichneten Informationen beigefügtes Signal auswertet,

Fig. 13 ein Biockdiagramm einer Synchronisationsanordnung, bei der ein bestimmtes Bit zur Wortsynchronisation ausgewertet wird,

Fig. !4 ein Blockdiagramm einer nach dem Paritätsprinzip arbeitenden Synchronisationsanordnung,

Fig. 15 ein Blockdiagramm einer Schaltung, die mit Einssubtraktion arbeitet.

F i g. 16 ein Blockdiagramm einer Bitt iktschaitung.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, arbeitet eine Einrichtung zur Speicherung und Wiedergabe von Informationen mit einer Speichervorrichtung 10, deren Eingang mit einer Quelle 12 für audiovisuelle analoge Signale verbunden ist, beispielsweise mit einem Mikrophon oder einer Fernsehkamera. Ferner ist eine Wiedergabevorrichtung 14 vorgesehen, deren Ausgang mit einer Nutzungsvorrichtung 16 für analoge Signale verbunden ist, beispielsweise mit einem Lautsprecher, einem Fernsehempfänger, einem Oszillographen, einem mechanischen

ίο Schreiber usw. Zusätzlich kann ein fotografisches Kopiergerät 18 geeigneter Art, wie es beispielsweise zur Herstellung von Kontaktabzügen verwendet wird, vorgesehen sein, so daß ein einziger digital codierter Aufzeichnungsträger 20, der durch die Speichervorrichtung 10 erzeugt wird, billig kopien und in einer Vielzahl digital codierter Kopien 22 reproduziert werden kann, die die Informationseingabe fur die Wiedergabevorrichtung 14 liefern. Die Einrichtung nach der Erfindung ist in dieser Hinsicht ähnlich den kommerziellen Schallplattenaufzeichnungsgeräten ausgebildet, mit denen eine große Anzahl Schallplatten von einer einzigen Mutterplatte erzeugt wird, so daß diese Kopien zu einem relativ niedrigen Preis verkauft werden können.

Die Signalquelle 12 erzeugt ein analoges audiovisuelles Eingangssignal 23, das ein Musiksignal hoher Tontreue oder ein Fernsehsignal sein kann. Dieses analoge Eingangssigna! wird dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 24 zugeführt, der in der Speichervorrichtung 10 angeordnet ist und ein digital codiertes elektrisches Ausgangssignal 26 erzeugt. Es ist jedoch auch möglich, die Signalquelle 12 und den Wandler 24 so auszuführen, daß ein analoges Lichtsignal in ein digitales elektrisches Ausgangssignal umgesetzt wird, wie es beispielsweise bei Schriftzeichenlesern und Analysatoren für Luftfotografien der Fall ist. Das digitale Signal 26 wird durch übliche Pulscodemodulation in Form einer Vielzahl von Impulsen erzeugt, die in Gruppen oder »Worte« unterteilt sind. Jede Gruppe entspricht der Augenblicksamplitude eines anderen Teils des analogen Eingangssignals 23. Das Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 24 kann direkt auf einen elektrischen Schreiber 28 für optische digitale Signale über einen Verstärker 29 geführt werden, wenn die digitalen Signale gleichzeitig mit ihrer Erzeugung geschrieben werden sollen. Es kann jedoch auch günstig sein, das digitale Signal 26 vorübergehend auf dem Magnetband eines Digitalrechners 30 zu speichern und es zu einem gewünschten Zeitpunkt später aufzuzeichnen. Es ist zu erkennen, daß der Digitalrechner 30, der zwischen dem Wandler 24 und dem Verstärker 29 angeordnet ist, wahlweise in der Speichervorrichtung vorgesehen sein kann.

Der elektrische Schreiber 28 für optische digitale Signale setzt das digitale elektrische Signal in ein digitales Lichtsignal um und zeichnet es fotografisch auf, indem ein impulsartig gesteuerter Lichtstrahl mit geringer Fokussierungsgröße über einen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger geführt wird und eine Spur digital codierter Punkte von weniger als ca. 0,01 mm Durchmesser erzeugt. Wird ein binäres Digitalsignal verwendet, so können die Punkte undurchsichtig oder lichtdurchlässig sein, so daß die Bits 0 und 1 des Binärcodes entstehen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß auch andersartig digital codierte Signale verwendbar sind, beispielsweise ein ternäres Digitalsystem mit durchsichtigen, teilweise durchsichtigen und undurchsichtigen Punkten auf Schwarz-Weiß-Film u. ä.

Die Wiedergabevorrichtung 14 enthält ein optischelektrisches Lesegerät 32 für digitale Signale, mit dem

eine Fotozelle nach Art einer Abtastbewegung über den Aufzeichnungsträger 22 geführt wird und ein digital codiertes elektrisches Signal 34 erzeugt, das oen digital codierten Lichtpunkten entspricht. Das digitale Ausguiigssignal 34 entspricht dem digitalen Eingangssignal 26, das dem Schreiber 28 zugeführt wird. Das Lesegerät 32 ist von dem optischen Schreiber 28 getrennt dargestellt, hierzu kann jedoch auch ein und derselbe optische Abtaster vorgesehen sein, wobei dann lediglich eine Fotozelle anstelle der impulsartig gesteuerten Lichtquelle verwendet wird. Das optische Lesegerät 32 ist über eine elektrische Leseschaltung 36, die ein Schieberegister enthält, mit einem Digital-Analog-Wandler 38 verbunden. Das Aüsgangssignal dieses Wandlers 38 ist mit der Nutzungsvorrichtung 16 über einen Verstärker 40 verbunden, so daß ein analoges Ausgangssignal 42 des Wandlers, das abhängig von dem digitalen Signal 34 erzeugt wird, der Nutzungsvorrichtung IG zugeführt wird. Das analoge Ausgangssignal 42 ist eine Reproduktion des analogen Eingangssignals 23 hoher Qualität und hat ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis sowie sehr geringe Verzerrungen. Diese sehr gute Signalreproduklion und die hohe Informationsdichte der Aufzeichnung sind darauf zurückzuführen, daß die Korngröße und die nicht linearen Kurven für die optische Dichte lichtempfindlicher Aufzeichnungsträger die Dichte der aufgezeichneten Informationen der digitalen Signale nicht einschränken, wie dies bei analogen Signalen der Fall ist.

In F i g. 2 ist eine Ausführungsform einer Einrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art dargestellt, bei der ein und derselbe optische Abtaster 44 für den Schreiber 28 und das Lesegerät 32 vorgesehen ist. Hierbei wird lediglich entweder eine Lichtquelle 46 oder eine Fotozelle 48 auf einen halbdurchlässigen Spiegel 50 (Strahlenteiler) gerichtet. Die Lichtquelle ist ein einziges Element hoher Lichtstärke und kleiner Fläche, beispielsweise eine Bogenlampe oder ein Laser. Zusätzlich kann eine Wiedergabelichtquelle 52 großer Fläche vorgesehen sein, die aus einer Anordnung fluoreszierender Lampen gebildet ist. Sie befindet sich hinter dem Aufzeichnungsträger 22 und wird durch eine Schallervorrichtung 54 selektiv an eine Stromquelle 56 angeschaltet, die in Form einer Batterie dargestellt ist, jedoch auch ein andersartig aufgebautes Gleichstromnetzteil sein kann. Hierzu dient die Wiedergabestellung des Schalters. Es sei bemerkt, daß die Wiedergabelichtquelle 52 zwar als eine den Aufzeichnungsträger 22 bzw. dessen Kopie durchleuchtende Lichtquelle dargestellt ist, jedoch kann an diesem Aufzeichnungsträger das Licht auch reflektiert werden, wenn die Lichtquelle vor dem Aufzeichnungsträger außerhalb de? Weges des Abtasilichtstrahls angeordnet ist, wozu beispielsweise eine den Aufzeichnungsträger umgebende kreisförmige fluoreszierende Lampe verwendet werden kann. In der Schreibstellung des Schalters 54 i?t die Aufzeichnungslichtquelle 46 eingeschaltet, um die Aufzeichnung digitaler Informationen zu ermöglichen, wenn sie in Richtung der Pfeile 58 in die durch die Fotozelle 48 eingenommene Lage gebracht wird. Hierzu muß ein Schlitten 60 abwärts bewegt werden, der die Lichtquelle und die Fotozelle trägt

Das digital codierte Eingangssignal, das durch den Wandler 24 der Speichervorrichtung 10 erzeugt wird, kann auch direkt der Lichtquelle 46 zugeführt werden. In F i g. 2 ist jedoch die Zuführung dieses Signals an einen elektronischen Verschluß 62 gezeigt, der vor der Lichtquelle 46 angeordnet ist und Lichtimpulse erzeugt. Der Verschluß 62 kann eine Kerrzelle sein, die Nitrobenzolflüssigkeit enthält, ferner kann er auch aus einer Reihe Kristalle aus Kaliumhydrogenphosphat gebildet sein. Beide Anordnungen haben die Eigenschaft der elektrischen Doppelbrechung. Der Verschluß 62 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 29 über einen Umschalter 64 verbunden, der mechanisch mit dem Schalter 54 gekoppelt ist, so daß er in der Wiedergabestellung geöffnet und in der Schreibstellung geschlossen ist. Wird ein solcher Verschluß verwendet, so kann die Lichtquelle 46 ein kontinuierlich betriebener Laser sein, der einen sehr starken gebündelten Strahl monochromatischen Lichts liefert.

Der optische Abtaster 44 hat eine ringförmige Lagerplatte 66 aus Aluminium oder einem anderen nicht magnetischen Material mit einer axial verlaufenden Aus-

!5 snarling 68, ferner ist sie auf einer Achse 70 drehbar befestigt. Die Achse 70 wird um eine vertikale Achse mit einem Elektromotor 72 konstanter Drehzahl gedreht, wozu zwischen beiden eine magnetische Kupplung 74 und ein Bandtrieb 76 vorgesehen sind. Ein flaches Spiegelelement 78 ist an der oberen Seite einer Blattfeder in deren Mitte befestigt, und ein Ende dieser Feder 80 ist an dem Umfang der Lagerplatte 66 durch eine Schraube 82 oder ein anderes Element befestigt. Die Blattfeder 80 ragt durch einen Führungsschlitz 84 in der oberen Fläehe der Lagerplatte 66 und schneidet die Drehachse der Welle 70 so, daß die Mitte des Abtastspiegels 78 auf der Drehachse angeordnet ist. Ein Magnetelement 86 ist an der Unterseite der Blattfeder 80 unter dem Spiegel 78 in einer solchen Lage befestigt, daß es in die Aussparung 68 der Lagerplatte 66 bei Abwärtsbiegen der Blattfeder 80 eingesetzt wird. Die Aussparung 68 und das Magnetelement 86 sind beide kegelstumpfförmig ausgebildet. Eine Elektromagnetspule 88 ist um die Achse der Lagerplatte 66 am unteren Teil der Aussparung 68 angeordnet, so daß bei elektrischer Speisung dieser Spule das Magnetelement 86 in die Aussparung 68 hineingezogen oder aus ihr ausgestoßen wird. Dadurch wird die Blattfeder 80 abgelenkt und die radiale Abtastbewegung des Abtastspiegels 78 über den Aufzeichnungsträger 22 erzeugt.

Es ist ferner ein Gewicht 90 an dem freien Ende der Blattfeder 80 befestigt, so daß diese nach unten durch die Zentrifugalkraft des Gewichts 90 abgelenkt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit der Lagerplatte 66 erhöht wird. Um die Schwingungen der Blattfeder 80 zu dämpfen, ist ein geschlitzter Permanentmagnet 92 an der oberen Fläche der Lagerplatte 66 befestigt, und ein dünner Flügel 94 aus elektrisch leitfähigem Material am Ende des Gewichts 90 ist in dem Schlitz 96 des Magneten angeordnet, so daß er zwischen den beiden Polen des Magneten aufwärts und abwärts bewegt wird und Wirbelströme in ihm erzeugt werden, die eine Dämpfungswirkung hervorrufen. Anstelle einer solchen Dämpfung kann auch eine öldämpfung vorgesehen

sein, wozu die Aussparung 68 mit Öl gefüllt wird, so daß das Magnetelement 86 nach Art eines Puffers arbeitet.

Wie bereits ausgeführt, ist ein Strahlenteiler bzw. ein halbdurchlässiger Spiegel 50, der ca. 50% Licht durchläßt und ca. 50% Licht reflektiert, unter einem Winkel von 45° gegenüber der Drehachse der Welle 70 und gegenüber der optischen Achse zwischen ihm und einer Blende 98 angeordnet, die vor der Fotozelle 48 oder der Lichtquelle 46, 62 sitzt. Ein sphärischer Spiegel 100 ist zwischen dem Spiegel 50 und der Mitte des Aufzeichnungsträgers 22 angeordnet. Zusätzlich kann ein Lichtmikroskop 102 zwischen der Blende 98 und dem Spiegel 50 vorgesehen sein, um die Lichtquelle auf einen Punkt kleinen Durchmessers auf dem Aufzeichnungsträger 22

zu fokussieren oder das Bildfeld des Detektors auf einen de» art kleinen Punkt zu begrenzen. Das Mikroskop ist jedoch nicht unbedingt erforderlich und wahlweise vorgesehen. Es ist auch möglich, eine Objektivlinse zwischen dem Mikroskop 102 und dem Spiegel 50 anzuordnen, dabei kann dann der sphärische Spiegel 100 entfallen und der halbdurchlässige Spiegel 50 um 90° gedreht werden.

Während des Schreibvorganges wird der Schlitten 60 in seine untere Stellung bewegt, so daß die Lichtquelle 46 auf die Öffnung der Blende 98 ausgerichtet ist, und der Schalter 54 wird in seine Schreibstellung gebracht, wodurch die Lichtquelle 46 eingeschaltet und die Wiedergabelichtquelle 52 ausgeschaltet wird. Ferner wird der Schalter 64 in die Schreibstellung »R« gebracht, in der der elektronische Verschluß 62 mit dem Analog-Digital-Wandler 24 verbunden ist, so daß digital codierte Impulse über den Verstärker 29 dem Verschluß zugeführt werden und eine Vielzahl von Lichtimpulsen erzeugt wird. Diese digital codierten Lichtimpulse werden dem halbdurchlässigen Spiegel 50 zugeführt, der ca. 50% des Lichts auf den sphärischen Spiegel 100 reflektiert. Dieser fokussiert und reflektiert dieses Licht se, daß 25% des Lichts durch den halbdurchlässigcr Spiegel 50 auf den Abtastspiegel 78 fallen. Die Lichtimpulse werden dann durch den Abtastspiegel 78 auf den Aufzeichnungsträger 22 reflektiert, der in diesem Falle anstelle der dargestellten Fotokopie auch die fotografische Mutterplatte 20 sein kann. Der Abtastspiegel 78 wird um die Achse der Welle 70 gedreht, wenn ein Schalter 104 in seine Schreibstellung gebracht wird. Dabei wird dann die Magnetkupplung 74 mit dem Schleifer eines Potentiometers 106 verbunden, dessen Anschlüsse an eine positive Gleichspannungsquelle und Erde geschaltet sind. Das Potentiometer 106 wird automatisch eingestellt, beispielsweise mittels eines Elektromotors 108, so daß die Drehgeschwindigkeit allmählich erhöht wird, wenn der Lichtstrahl radial nach innen auf den Aufzeichnungsträger abgelenkt wird. Diese radiale Ablenkung erfolgt, wenn ein Schalter 112 sich in der Schreibstellung »R« befindet, in der er die Spule 88 mit dem Schleifer eines weiteren Potentiometers !10 verbindet, dessen Anschlüsse mit einer positiven Gleichspannungsquelle und Erde verbunden sind. Der Schleifer des Potentiometers 110 kann auch mit dem Motor 108 verbunden sein, um den durch die Spule 88 fließenden Strom allmählich zu erhöhen, so daß dann der Abtastspiegel 78 radial nach innen durch das verstärkte magnetische Feld abgelenkt wird. Zusätzlich bewirkt die durch die erhöhte Drehgeschwindigkeit verursachte Zentrifugalkraft des Gewichts 90 eine Ablenkung des Abtastspiegeis radial nach innen. Dadurch erzeugt der optische Abtaster 44 eine radiale Abtastung des Aufzeichnungsträgers, und die Lichtimpulse werden als eine spiralförmige Spur digital codierter Lichtpunkte aufgezeichnet, wobei jeder Punkt längs der Spur einen größeren Abstand hat, wie dies in F i g. 5 und 5A dargestellt ist Es sei bemerkt daß die Potentiometer 106 und 110 eine allmählich sich ändernde Steuerspannung für die Magnetkupplung und die Ablenkungsspule liefern müssen, so daß drahtgewickelte Potentiometer nicht geeignet sind. Es sollen also Potentiometer mit Schichtwiderständen verwendet werden. Auch kann sich der Widerstand solcher Potentiometer nicht linear ändern.

Zum Wiedergabebetrieb wird in der in F i g. 2 gezeigten Einrichtung der Schalter 54 in die Wiedergabestellung gebracht, wodurch die Wiedergabelichtquelle 52 eingeschaltet und die Aufzeichnungslichtquelle 46 ausgeschaltet wird. Ferner wird der Schalter 64 in die Wiedergabestellung »P« gebracht, in der der Vorschluß 62 vom Verstärker 29 abgetrennt ist. Der Schlitten 60 wird aufwärts in die dargestellte Stellung gebracht, in der die Fotozelle 48 auf die öffnung der Blende 98 ausgerichtet ist. Die Schalter 104 und 112 werden gleichfalls in ihre Wiedergabestellurgen gebracht. Die Lichtbilder des auf der kopie 22 vorhandenen Punkte werden am Abtastspiegel 78 aurch den halbdurchlässigen Spiegel 50 auf

ίο den sphärischen Spiegel 100 reflektiert, der das jeweilige Bild reflektiert und auf den halbdurchlässigen Spiegel 50 fokussiert, so daß dieser wiederum das Lichtbild durch das Mikroskop 102 Huf die Fotozelle 48 reflektiert. Diese setzt die Lieh· ^ulse in digital codierte elektrische Stromimpulse um, welche über einen Lastwiderstand 114. der mit der Anode der Fotozelle verbunden ist, nach Erde abgeleitet werden. Die digitalen Spannungsimpulse am Widerstand 114 werden der Leseschaltung 36 und einer Ablenksteuerschaltung zugcführt.

Die Ablenksleuerschaltung enthält einen Operationsverstärker 116, der mit einem Netzwerk 116 für negative Gegenkopplung versehen ist, welches auf die doppelte Frequenz (t\) eines Spuroszillators 120 abgestimmt ist, dessen Funktion im folgenden noch beschrieben wird. Das Eingangssignal des Operationsverstärkers ίί': wird über einen Kopplungskondensator 122 der Fotozelle 48 zugeführt, und das Ausgangssignal dieses Verstärkers 116 wird einem Eingang eines Phasenvergleichers 124 zugeführt, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Spuroszillators 120 verbunden ist. Das analoge Ausgangssignal des Phasenvergleichers 124 wird über einen Integrator 126 einem Eingang eines Summiernetzwerks 128 zugeführt, dessen anderer Eingang über einen Widerstand 130 mit dem Ausgang des Spuroszillators 120 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Summiernetzwerks 128 wird über einen Verstärker 132 und den Schalter 112 der Magnetspule beispielsweise im Wiedergabebetrieb zugeführt. Da die mittlere Amplitude der digitalen Impulse, die durch das Gegenkopplungsnetzwerk integriert und dem Integrator 126 zugeführt werden, sich bei Bewegung des Abtastspiegels 78 über die Spur ändert, ändert sich auch die Ausgangsspannung des Integrators 126, so daß die Steuerspannung für die Magnetspule 88 geändert wird und sich eine allmähliche Ablenkung des Abtastspiegels 78 radial nach innen ergibt und dieser der Spur folgt.

Die Drehgeschwindigkeit des Abtastspiegels 78 wird durch das Ausgangssignal eines Differenzverstärkers 134 gesteuert welches der Magnetkupplung 74 in der Wiedergabestellung des Schalters 104 zugeführt wird. Ein Eineang des Differenzverstärker? ist mit dem Schleifer eines Potentiometers 136 verbunden, dessen Anschlüsse an eine positive Gleichspannung und Erde angeschaltet sind. Der andere Eingang des Differenzverstärkers ist an einen integrierenden Kondensator 138 angeschaltet der wiederum an die Kathode einer Diode 140 und an Erde angeschaltet ist Die Anode der Diode 140 ist mit dem Ausgang eines Detektors 142 für Synchronisationsbits verbunden, der einen Teil der Leseschaltung 36 bildet. Dieser Detektor 142 ist mit einem Eingang an den Ausgang der Fotozelle 48 angeschaltet und erzeugt einen Synchronisationsimpuls, wenn ein entsprechender Impuls im Ausgangssignal der Fotozelle auftritt Dieser Synchronisationsimpuls hat eine größere Amplitude als die digital codierten Impulse. Die Synchronisationsimpulse werden durch den Kondensator 138 integriert, die sich ergebende veränderliche Span-

nung wird als Steuerspannung an den Eingang des Differenzverstärkers 134 geführt, so daß die Drehgeschwindigkeit der Welle 70 allmählich ansteigt, wenn der Abtastspiegel 78 radial nach innen abgelenkt wird. Auf diese Weise wird die Frequenz der Synchronisalionsbits konstant gehalten.

Die Synchronisationsimpuise werden durch entsprechende Lichtpunkte auf dem Aufzeichnungsträger 22 zwischen Gruppen digital codierter Lichtpunkte erzeugt, die auf diese Weise in Gruppen oder Worte unterteilt sind. Die Synchronisationspunkte können ungefähr den doppelten Durchmesser der digital codierten Punkte haben und werden durch Anbger c^;:>e5 höheren Spannungsimpuises an den elektrischen Verschluß 62 aufgezeichnet, so daß dann mehr Licht durch den Verschluß hindurchfällt.

Um rien Abtastspiegel auf der Spiralspur der Lichtpunkte des Aufzeichnungsträgers 22 zu führen, fügt der Spuroszillator 120 ein sinusförmiges Spursignai kieiner Amplitude dem Ablenksteuersignal hinzu, das der Spule 88 zugeführt wird. Das Spursignal bewirkt eine Schwingung des Abtastspiegels vor und zurück über die Spur mit einer niedrigen Frequenz f\ von beispielsweise einer Schwingung pro 100 Worte oder 30 bis 70 Schwingungen pro Umdrehung, während sich der Abtastspiegel längs der Spur bewegt. Dadurch wird ein Korrektursignal erzeugt, das mil dem Ablenksteuersignal in dem Ausgangssignal der Fotozelle 48 kombiniert ist und durch den Kondensator 122 sowie den Verstärker 116, 118 gefiltert wird. Auf diese Weise werden die Bit-Stromimpulse geglättet und das Korrektursignal mit der Frequenz 2/Ί erzeugt, die gleich der doppelten Frequenz des Spuroszillators 120 ist, da der Abtastspiegel die Spur bei jedem Zyklus des sinusförmigen Ausgangssignals des Spuroszillators zweimal kreuzt. Dieses Korrektursignal wird mit dem Ausgangssignal des Spurosziilators im Phasenvergleicher 124 verglichen. Bei unterschiedlicher Phase beider Signale, die ein Abweichen des Abtastspiegels von der Spur anzeigt, wird die AusgangsspapniiH£- Ί- Integrators 126 automatisch so geändert, dab Cr Abtastspiegel zur Spur zurückgeführt wird.

Die I -eseschaltung 36 enthält einen bistabilen Multivibrator 144, dessen Eingang mit dem Ausgang der Fotozelle 48 bzw. mit dem Eingang des Detektors 142 verbunden ist. Der bistabile Multivibrator 144 kann ein Schmitt-Trigger sein, der durch die Vorderflanke eines jeden digitalen Impulses gesetzt und durch die jeweilige Rückflanke zurückgestellt wird, so daß ein rechteckförmiger Ausgangsimpuls entsteht, der einem Schieberegister 146 zugeführt wird. Ein frei schwingender Taktimpulsgeber 148 ist mit seinem Eingang an den Ausgang des Detektors 142 angeschaltet, so daß die Taktimpulse mit den Synchronisationsimpulsen synchronisiert werden. Der Ausgang des Taktgenerators Ί-Λ mit dem Schieberegister 146 verbunden, das auf diese Weise Schiebeimpulse derselben Frequenz wie das durch die Fotozelle 48 erzeugte digital codierte Signal erhält. Wenn ein »Wort« oder eine Gruppe digitaler Impulse durch, das Schieberegister 148 empfangen wurde, so werden diese einem Speicherregister 150 über eine Torschaltung 152 zugeführt, die normalerweise gesperrt ist und durch einen Synchronisationsimpuls des Detektors 142 geöffnet wird. Das Ausgangssignal des Speicherregiiters 150 wird dem Eingang des Digital-Analog-Wandlers 38 zugeführt, der das digitale Signal in das analoge Ausgangssignal umsetzt. Dieses wird über einen Verstärker 40 dem Ausgang der Gesamteinrichtung zugeführt. Wie bereits ausgeführt, ist das analoge Ausgangsslgnai eine genaue Reproduktion des analogen Eingangssignals, welches dem Wandler 24 zugeführt wird.

Eine weitere bekannte Ausführungsform ist in F i g. 3 und 4 dargestellt. Der optische Abtaster 44' dieses Ausführungsbeispieis arbeitet mit einem Polygonspiegel 154, der 12 flache Spiegelflächen 156 aufweist, welche einen gleichmäßigen radialen Abstand zur Drehachse 158 haben. Der Polygonspiegel 154 wird kontinuierlich in horizontaler Richtung um die vertikale Achse 158

ίο durch einen direkten Antrieb 160 gedreht, der den Spiegel mit einem Elektromotor 162 koppelt. Ferner wird der Polygonspiegel in einer vertikalen Richtung um eine horizontale Achse 164 mittels eines Schwingungsantriebs 166 bewegt, durch den der Spiegel mit dem Motor 162 über eine Magnetkupplung 168 und ein Untersetzungsgetriebe 170 gekoppelt ist. Eine Flachbild-Korreklurpiatte 172 in Form einer konkaven Linse ist vor der Fotokopie 22 angeordnet, um die Änderungen des Abtastabstandes zwischen den Spiegelsegmenten 156 und der Fotokopie während der Abtastung auszugleichen. Die Korrekturpla:;c hat also nahe ihrem Außenrand eine größere Dicke, um den größeren Abtastabstand zwischen den Sp^:^gelsegmenten und dem Außenrand der Fotokopie 22 auszugleichen. Ein halbdurchlässiger Spiegel 174 ist zwischen der Platte 172 und uem Polygonspiegel 154 angeordnet. Ein weiterer Spiegel 176 ist in dem Lichtweg zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel 174 und einem Mikroskop 1C2 angeordnet. Eine Objektivlinse 178 zwischen dem Spiegel 176 und dem Mikroskop 102 dient anstelle eines sphärischen Spiegels 100 (F i g. 2) zur Fokussierung.

Die in F i g. 3 und 4 gezeigte Einrichtung arbeitet ähnl'ch cbr in F i g. 2 gezeigten während der Aufzeichnung, mn dem Unterschied, daß der Polygonspiegel eine rechteckförmige Abtastung erzeugt und zu einem Linienraster der in F i g. 6 und 6A gezeigten Art führt. In der Schreibstellung eines Schalters 182 ist die Magnetkupplung 168 mit dem Schleifer eines Potentiometers 180 verbunden, dessen Anschlüsse an eine positive Gleichspannung und an Erde angeschaltet sind. Es sei bemerkt, daß eine feste Einstellung des Potentiometers 180 die vertikale Abtastgeschwindigkeit während der Aufzeichnung bestimmt. Zusätzlich sind die Sehalter 54 und 64 in die Schreibstellung »R« gebracht, so daß die Wiedergabeiichtquelle 52 von der Stromversorgung 56 abgetrennt und die Aufzeichnungslichtquellc 46' mit dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 24 über den Verstärker 29 verbunden ist. Die impulsartig gesteuerte Lichtquelle 46' soll eine Gasentladungslampe sein, wie sie beispielsweise in der Fotografie verwendet wird. Ferner kann auch eine andere Lichtquelle vorgesehen sein, die zwecks impulsartiger Steuerung eine Ansprechempfindlichkeit hoher Frequenz hat.
Während der Wiedergabe arbeitet die in F i g. 3 und 4 gezeigte Einrichtung ähnlich wie die in F i g. 2 dargestellte, mit dem Unterschied, daß zwei Fotozellen 184 und 186 auf entsprechende öffnungen der Blende 98' ausgerichtet sind, so daß die Bildfelder für die Fotozellen auf den beiden Seiten der Spur von Lichtpunkten liegen, die auf die Fotokopie 22 aufgezeichnet sind. Die Anoden der Fotozellen ?8i und 186 sind über Verstärker 188 und 189 mit den Eingängen eines Summiernetzwerks 192 verbunden, dessen Ausgang mit den Eingängen de:, bistabilen Multivibrators und des Synchronisationsbit-Detektor der Leseschaltung 36 (F i g. 2) verbunden ist. Zusätzlich sind die Ausgänge icr Verstärker 188 und 190 mit den Eingängen eines Differcn/verMärkers 194 über Widerstände 196 und 198 und Integra-

tionskondensatoren 200 und 202 verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 194 ist mit der Magnetkupplung 168 in der Wiedergabestellung des Schalters 182 verbunden, so daß ein Steuersignal für die Magnetkupplung geliefert wird, d'irch das die Vertikalgeschwindigkeit des Polygonspiegels so eingestellt wird, daß die Bildfelder der Detektoren i»4 und iS6 auf den beiden Seiten der Spur dieser folgen. Dadurch werden die Ausgangssignale der Detektoren 184 und 186 bei einem Abweichen eines Abtastspiegelsegments 156 von der Spur während der Wiedergabe ungleich und erzeugen ein Differenzsignal am Ausgang des Differenzverstärkers 194, das den Fehler der Vertikalposition des Spiegelsegments wieder kompensiert. Es sei bemerkt, daß die Gleichspannung am Ausgang des Differenzverstärkers 194 gleich der Spannung am Schleifer des Potentiometers 180 ist, wenn die Eingangssignale des Differenzverstärkers übereinstimmen, so daß der Schwingungsantrieb 166 für die Vertikalbewegung den Polygonspiegel in vertikaler Richtung mit derselben Geschwindigkeit wie beim Aufzeichnen bewegt Die Einstellung der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 194 kann durch einen variablen Lastwiderstand 204 erfolgen, der mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist.

Wie aus F i g. 5 hervorgeht, hat die Fotokopie 22 des mit der Einrichtung nach F i g. 2 verarbeiteten Aufzeichnungsträgers eine spiralförmige Spur 206 aus digital codierten Informationspunkten mit undurchsichtigen Punkten 208, die durch Lichtimpulse entsprechend den »1 «-Bits des Binärcodes erzeugt wurden, und mit durchsichtigen Punkten 210, die den »O«-Bits des Binärcodes entsprechen.

Die Punkte 208 und 210 haben jeweils einen Durchmesser von weniger als ca. 0,01 mm, ein typischer Wert liegt in der Größenordnung von V₃₀O mm. Zusätzlich sind Synchronisationspunkte 212 vorgesehen, die auf der Spur zwischen aufeinander folgenden Wortgruppen digital codierter Informationspunkte angeordnet sind und gegenüber diesen durch eine andere Größe unterschieden werden können. Bei der in Fig. 5A gezeigten Ausführungsform hat beispielsweise eine Wortgruppe 15 binäre Bits, die in der obersten Zeile der Spur aus 8 transparenten Punkten und 7 undurchsichtigen Punkten bestehen. Die Synchronisationspunkte 212 haben ungefähr den doppelten Durchmesser der undurchsichtigen Punkte 208, und der Abstand zwischen den Mitten einander benachbarter Zeilen der Punkte entspricht gleichfalls ungefähr dem doppelten Durchmesser der undurchsichtigen Punkte 208, so daß einander benachbarte Synchronisationspunkte sich fast berühren.

Die rechteckförmige Rasterspur 214 der digital codierten Punkte auf der Fotokopie 22', die mit der Einrichtung nach Fig. 3 und 4 erzeugt wird, bildet eine geradlinige Spur vorwärts und rückwärts über den Aufzeichnungsträger, die als eine einzige Spur abgetastet wird. Es sei bemerkt, daß einander benachbarte Zeilen einer solchen Spur abwärts geneigt sind, da eine kontinuierliche Vertikalbewegung des Polygonspiegels 154 erfolgt. Ferner sei darauf hingewiesen, daß die Oberkante der jeweils nächstfolgenden Zeile der Unterkante der vorhergehenden Zeile entspricht, da einander benachbarte Zci ι durch aufeinander folgende Spiegelsegmeme 156 des Polygonspiegel abgetastet werden. Die Größe und der Abstand der undurchsichtigen und der durchsichtigen, digital codierten Punkte 208 und 210 in F ι g. bA sind ähnlich den entsprechenden Werten in Fi μ. 5Λ.

Die lichtempfindlichen Aufzeichnungselemente 22 und 22* können transparente Platten aus Glas oder Methylrnethacryiat-Kunststoff sein, die mit einer Schicht aus lichtempfindlichem Material auf einer Seite versehen sind, wenn die Wiedergabelichtquelle die Aufzeichnungsträger in der in F i g. 2, 3 und 4 gezeigten Art durchleuchten soll. Werden jedoch reflektierende Aufzeichnungsträger verwendet, so können diese aus jedem geeigneten, hinsichtlich der Abmessungen stabilen Unterlagenmate'ial wie z. 3. Kunststoff bestehen, das mit der Fotografie der digital codierten Lichtspuren auf der Außenfläche versehen ist Eine Schutzschicht jus Kunststoff kann auf den Fotografien und auf einer lichtempfindlichen Schicht eines transparenten Aufzeichnungsträgers erforderlich sein, um ein Zerkratzen während der Handhabung zu verhindern. Ferner ist es möglich, ein lichtempfindliches Glas zur Bildung des Aufzeichnungsträgers zu verwenden, ohne eine besondere Schicht eines fotografischen Materials vorzusehen. Ein solches Glas kann nach der Belichtung mit dem Lichtmuster der digital codierten Spuren geätzt werden. Die geätzten Punkte können mit lichtundurchlässigem Material gefüllt werden. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß auch fotochrome Materialien eingesetzt werden können.

Zusätzlich kann die Aufzeichnung auch durch mechanische Vorrichtungen, beispielsweise durch Drucken oder Stanzen oder durch thermische Mittel erzeugt werden, beispielsweise durch thermoplastische oder Aufdampfur.gsverfahren. Alternativ kann die Aufzeichnung auch durch chemisches Ätzen erzeugt werden, wie es beispielsweise fotografisch durchgeführt wird. Ein solches Verfahren kann mit dem vorstehend beschriebenen Glas, jedoch auch mit anderen geeigneten Auf-Zeichnungsträgern durchgeführt werden.

Bei der Erfindung wird die Synchronisation der Wiedergabe der digitalen Aufzeichnung vorteilhaft hauptsächlich auf der Grundlage der Datenkonfiguration oder des Informationsinhaits der Daten durchgeführt.

Diese Synchronisation umfaßt nicht nur die Synchronisation des Bittaktes 148 (Fig. 2), sondern auch die Wortsynchronisation, die dem Übertragungsglied 152 (F i g. 2) zugeführt wird.

Eine Bittaktschaltung für ein Verfahren nach der Erfindung ist ausführlicher in Fig. 16 dargestellt. Die unbearbeiteten Daten werden beispielsweise von der Fotozelle 48 (F i g. 2) auf der Leitung 220 empfangen, die auf den Eingang einer Verstärker- und Begrenzerschaltung 222 und eines analogen Schaltgliedes 224 führt. Die Dateneingangssignale sind beispielsweise bei 226 dargestellt und führen durch Impulsformung und Verstärkung hinter der Schaltung 222 zu dem Signalverlauf 228. Eine Differenzierschaltung 230 liefert ein Ausgangssignal 232 in Form eines Bittakt-Synchronisationsimpulses zur Synchronisation eines Oszillators 234. Dieser kann ein frei schwingender Multivibrator sein, er muß jedoch durch das Signal 232 synchronisierbar sein. Die Betriebsfrequenz des Oszillators 234 wird so ausgewählt, daß sie praktisch der Frequenz der Daten entspricht.

Der Oszillator liefert Ausgangsimpule 236. Dieser Impulszug wird über eine Verzögerungsschaltung 238 und einen Impulsformer 240 als Bittakt auf das analoge Schaltglied 224 geführt. Der Biltakt beginnt wegen der Verzögerung kurz nach der Vorderflankc der empfan-

ti^r> genen Datenimpulse, die die Synchronisation des Biltaktes bewirkten. Das Ausgangssignal des analogen Schaltgliedes 224 ist ein entsprechend dem Signalverlauf 242 bearbeitetes und geformtes Signal, das durch

den Bittakt des Oszillators 234 getaktet ist. Eine Schwellwertschaltung 244 entfern'., partielle Ausgangssignale des analogen Schaltgliedes 224 und liefert ein richtig geformtes Impulssignal 246 an das in F i g. 2 gezeigte Schieberegister 146.

In F i g. 7 ist eine Wortsynchronisationsschaltung nach der Erfindung dargestellt, deren analoges Schaltglied 224 und deren Schwellwertschaltung 244 den gleichartig bezeichneten Einheiten in Fig. 16 entsprechen. Die Schaltung nach F i g. 7 ist jedoch für die Ausführungsbeispiele nach F i g. 3 und 4 anwendbar, bei denen die Speicherkonfiguration in Form eines Rasters auf dem Aufzeichnungsträger vorgesehen ist Das erste Bit einer jeden Rasterzeile hat bei der in Fig. 7 gezeigten Anordnung einen vorbestimmten Wert, beispielsweise den Wert einer binären 1, der durch das Vorhandensein eines aufgezeichneten Punktes gekennzeichnet ist.

Bei der Anordnung nach F i g. 7 ist zu erkennen, daß ein UND-Glied 246 durch eine rückstellbare Verzögerungsschaltung 248 im Ruhezustand gesperrt ist. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 248 ist auf den Sperreingang des UND-Gliedes 246 über eine 1 -Bit-Verzögerungsschaltung 250 geführt. Der Empfang von Daten aus der Schwellwertschaltung 244 Hefen ein Ausgangssignal an der rückstellbaren Verzögerungsschaltung 248 für eine vorbestimmte Zeit. Nach dem Ende einer Datenzeile wird die Verzögerungsschaltung 248 innerhalb einer vorbestimmten Zeit zurückgestellt. Die Verzögerungsschaltung 250 sperrt jedoch weiter das UND-Glied 246 für ungefähr eine weitere Bitzeit. Die Verzögerungen sind so vorgesehen, daß sie innerhalb der Rücklaufzeit des Rasters liegen, wobei die rückstellbare Verzögerungsschaltung 248 wieder durch das erste Datenbit der nächsten Rasterzeile angesteuert wird. Die Verzögerungsschaltung 250 verzögert jedoch die Zuführung des sperrenden Eingangssignals an das UND-Glied 246 für ungefähr eine Bitzeit, so daß das UND-Glied 246 das erste Bit der nächsten Rasterzeile auswerten kann, das vorteilhaft als eine binäre 1 vorgesehen ist. Deshalb liefert das UND-Glied 246 ein Ausgangssignal auf der Leitung 252, das zur erneuten Synchronisierung des Oszillators 234 (Fig. IC) sowie des Synchronisationsimpulszählers 254 dienen kann. Dieser Zähler 254 ist eine Zähl- oder Teilerschaltung, die den Bittakt empfängt und das Übertragungsglied der in F i g. 2 gezeigten Schaltung betätigt. Der Zähler 254 liefert ein Zählsignal am Ende eines jeden Worts, er erfüllt somit die Funktion des in Fig. 2 gezeigten Detektors 142.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in Fig.8 dargestellt. Bei dieser Schaltung werden die Ausgangssignale der Bitpositionen des Schieberegisters 146 (F i g. 2) einem UND-Glied 256 zugeführt, und zwar zusätzlich zum Übertragungsglied 152(Fi g. 2). Ein Spezialwort wird periodisch während der Aufzeichnung in den Datenverlauf eingesetzt. Das Muster der Bits dieses Worts ist gegenüber jedem anderen Wort unterschiedlich, d. h. ein normales Datenwort wird dieses Muster nicht aufweisen. Als Codierung kann hier beispielsweise ein Muster bestehen nur aus F.insen (vollständig negative Darstellung) verwendet werden, was bedeutet, daß der größte zulässige negative Datenwert um 1 Bit verringert ist. Wenn der Signalverlauf durch das Wortlängen-Schieberegister 146 geführt wird, erkennt das UND-Glied 256 die Codierung und stellt periodisch den Wortsynchronisationszähler 258 auf Null zurück, und zwar in richtiger Synchronisation mit der Eingabe des vollständigen Codeworls in das Register !46.

Eine weitere Synchronisationsschall ung, die nach der Erfindung arbeitet, ist in Fig.9 daigestellt. Diese Anordnung arbeitet nach dem Prinzip eines in jedem Wort gleichbleibenden Bits. Dieses Bit kann an einer bestimmten Stelle des Schieberegisters 146 erscheinen, wenn der Wortsynchronisationszähler 260 einen Impuls erzeugt. Diese bestimmte Stelle v/ird zu diesem Zeitpunkt mittels eines UND-Gliedes 262 abgefragt, und bei dem richtigen ausgewerteten Wert wird keine weitere

ίο Aktion durchgeführt. Fehlt dieses Bit jedoch, so betätigt die Kombination des Ausgangssignals des Wortsynchronisationszählers und des Ausgangssignals des von dieser Bitposition angesteuerten Inverters 264 das UND-Glied 262, welches wiederum eine Einssubtraktionschaltung 266 ansteuert. Diese ist in noch zu beschreibender Weise aufgebaut und subtrahiert einen Bittakt aus dem Verlauf der Bittaktimpulse, die normalerweise dem Wortsynchronisationszähler 260 zugeführt werden. Damit wird auch das Signal des Wortsynchronisationszählers 260 um eine Taktposition verschoben. Alle weiteren Bits eines Wortes ändern sich von Wort zu Wort, lediglich das bestimmte Bit bleibt gleich. Innerhalb einer kurzen Zeit wird daher das Synchronisationssignal des Wortsynchronisationszählers 260 so verschoben, daß es dem Synchronisationsbit des Datenverlaufs angepaßt wird.

Eine ν "eitere Ausführungsform der Erfindung ist in F i g. IU dargestellt. Wenn ein analoges Signal in digitale Form umgesetzt wird, kann eine mehrdeutige Situation hinsichtlich der Polarität der digitalen Zahl eintreten, wenn der Wert Null von beiden Richtungen her erreicht wird. Es kann deshalb entweder eine positive Null oder eine negative Null vorliegen. In den meisten Analog-Digital-Wandlern wird zur Vermeidung von Verwirrungen einer dieser Zustände unterdrückt, und zwar üblicherweise die negative Null. Bei der Erfindung kann dies normalerweise auch erfolgen. Tritt dieses bestimmte Bitmuster jedoch im Register 146 auf, so bedeutet dies, daß die Synchronisation fehlerhaft ist und daher Worte

•to fehlerhaft -ingeordnet sind. Die in Fig. 10 gezeigte Schaltung ist ähnlich den Schaltungen nach F i g. 8 und 9 aufgebaut und enthält ein UND-Glied 256', das den Negativ-Null-Zustand auswertet. Bei einer solchen Auswertung wird ein Einssubtrahierer 266' ein Bit aus dem Datenverlauf entfernen, der den Wortsynchronisationszähler 260' ansteuert. Die Synchronisation wird auf diese Weise geändert oder um jeweils ein Bit verzögert, bis sie fehlerfrei ist. Das Ausgangssignal des Wortsynchronisationszählers 260' wird ferner als steuerndes Eingangssignal dem UND-Glied 256' zugeführt.

In Fig. 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Schieberegister 146 liefert Ausgangssignale in benachbarten Bitpositionen auf UND-Glieder 268 und 270, die jeweils auch zur Aufsteuerung ein Synchronisationssignal erhalten. Die Ausgangssignale der UND-Glieder 268 und 270 werden Speicherzählern 272 und 274 zugeführt, die Änderungen der Bitpositionen zählen und denen Digital-Analog-Wandler nachgeschaltet sind, welche den Zählerstand einer jeden

bo dieser Schaltungen in einen analogen Wert umsetzen. Die Zähler 272 und 274 werden durch einen Zähler 276 zurückgestellt, der das Ausgangssignal des Wortsynchronisationszählers 278 zur Verzögerung durch eine geeignete ganze Zahl /V teilt. Die Differenz zwischen

b5 den analogen Ausgangssignalen der beiden Zähler 272 und 274 wird durch eine Differenz- und Schwellwertschaltung 280 gebildet, und bei Überschreiten eines vorbestimmten Differenzwertes wird ein Sperrausgangssi-

gnal an ein UND-Glied 282 gegeben, welches andernfalls einen Einssubtrahierer 284 bei Auftreten des sich wiederholenden Ausgangssignals des Zählers 276 ansteuert

Die in F i g. 11 gezeigte Schaltung arbeitet derart, daß bei gewissen Signalarten wie z. B. Niederfrequenzsignalen das Vorzeichenbit eines jeden Wortes langsam auf den Mittelwert geändert wird. Der größte Teil der Energie liegt bei den mittleren und tiefen Frequenzen, so daß große Wortgruppen mit übereinstimmendem Vorzeichen auftreten. Andererseits ist der Wert des am wenigsten signifikanten Bits (LSB) im wesentlichen beliebig.

Bei e'er in Fig. 11 gezeigten Schaltung werden die Zähler 272 und 274 so betrieben, daß sie bei jedem Signalübergang der Bitpositionen des Registers 146 zählen, mit dem sie verbunden sind. Das mittlere analoge Ausgangssignal des Zählers 272, der mit der Position des Vorzeichenbits verbunden ist, muß niedrig sein, während das Ausgangssignal des Zählers 274, der mit der Position des niedrigsten signifikanten Bits verbunden ist, hoch sein muß. Wenn das Wort nicht an der richtigen Position im Register 146 synchronisiert wird, werden die Impulse mit falscher Folgegeschwindigkeil angeordnet. Beispielsweise wird ein Fehler des Schieberegisters das Vorzeichen- oder das am meisten signifikante Bit des folgenden Wortes an der LSB-Position des Registers anordnen, die dem am wenigsten signifikanten Bit zugeordnet ist. Das die Impulsgeschwindigkeit kennzeichnende Ausgangssignal des Zählers 274 wird um einen Faktor von mindestens 10 abfallen. Ein Schiebefehler nach rechts wird das am wenigstens signifikante Bit des vorhergehenden Wortes an die Position des Vorzeichenbits schieben, wodurch das Ausgangssignal des Zählers 272 um dieselbe Größenordnung erhöht wird.

Die Differenz wird in der Schaltung 280 gebildet, und wenn die Folgegeschwindigkeit des am wenigsten signifikanten Bits abzüglich der Folgegeschwindigkeit des Yorzeichenbits einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, wird das UND-Glied 282 gesperrt. Wenn jedoch der Schwellwert nicht überschritten wird, wird eine falsche Position angezeigt, und das UND-Glied 282 führt das Ausgangssignal des Zählers 276 dem Einssubtrahierer 284 zu, wodurch das Wort innerhalb des Registers 146 verschoben wird. Das Wort wird um eine Bitposition zur Fehlerkorrektur verschoben. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis der Fehler den Wert Null hat.

Alternativ kann auch die Übergangsgeschwindigkeit nur des am wenigsten signifikanten Bits überwacht werden. Die Schaltung ist dann im wesentlichen dieselbe mit dem Unterschied, daß der Zähler 272 und das UND-Glied 268 fehlen, während die Schaltung 280 ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der durch den Zähler 274 angezeigte Wert einen vorbestimmten Schweilwert überschreitet. Es sei bemerkt, daß das am wenigsten signifikante Bit die höchste mittlere Folgegeschwindigkeit eines jeden Bits haben soll und vorbestimmbar ist. Die Fehlerkorrektur wird in der für Fig. 11 beschriebenen Weise durchgeführt. Eine Unsicherheit kann entstehen, wenn keine Informationen aufgezeichnet sind. Um dies zu vermeiden, können spezielle, diesen Zustand kennzeichnende Worte vorgesehen sein, wobei die am wenigsten signifikanten Bits immer einen Übergang aufweisen. Auch kann der Unterschied zwischen diesen Bits und zwei benachbarten Bits in einer Schaltung der in F i g. 1! gezeigten Art verarbeitet werden. Wenn eine Differenz zwischen dem am wenigsten signifikanten Bit und zwei benachbarten Bits gebildet wird, so wird sie bei einem positiven Wert oder dem Wert Null keine Datenverschiebung verursachen, jedoch ist dies der Fall bei einer negativen Differenz, die eine erhöhte Aktivität für das falsche Bit kennzeichnet Die Aktivität muß für das am wenigstens signifikante Bit höher sein.
Die im Zusammenhang mit Fig. 11 beschriebenen Verfdhrensarten haben den Vorteil, daß keine bestimmte zusätzliche Synchronisationsinformation außer den Signalinformationen vorgesehen sein rnuß. Die Synchronisation erfolgt lediglich aus Eigenschaften der aufgezeichneten Signalinformationen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet mit zusätzlich vorgesehenen Informationen. Ein unhörbares Signal außerhalb des zulässigen Aufzeichnungsfrequenzbereichs (im Falle der Aufzeichnung von Niederfrequenzsignalen u.a.) kann während der ersten Aufzeichnung den Informationen hinzugefügt werden. Dieses Signal wird bei der Wiedergabe durch ein Filter ausgefiltert. Dl= Amplitude des zusätzlichen Signals ist bekannt und hat einen festen Wert, wenn es aufgezeichnet wird. Bei der Wiedergabe wird es mit dem Faktor 2„ multipliziert oder durch diesen Faktor dividiert, was von dem Vorzeichen des Synchronisationsfehlers abhängt, wobei η den Fehlerwert in Bits darstellt In Fig. 12 ist die in F i g. 2 gezeigte Loseschaltung 36 nochmals dargestellt. Das analoge Ausgangssignal wird über ein schmalbandiges Filter 286 der Doppeischwe'iwertschaitung 288 zugeführt Wenn das mit einer vorgegebenen Frequenz aufgezeichnete zusätzliche Signal sich im Schieberegister 146 an der falschen Position befindet, wird das mit dem Schmalbandfilter 286 ausgewertete zusätzliche Signal entweder eine zu kleine oder eine zu große Amplitude haben, wie bereits beschrieben wurde. Die Schwellwertschaltung 288 arbeitet mit Multiplikation oder Division mit dem Faktor 2„. Die Ausgangssignale an den Ausgängen 290 und 292 werden einem Einssubtrahierer und einem Einsaddierer zugeführt, die den Inhalt des Wortsynchronisationszählers des Systems verringern bzw. erhöhen und dadurch die Informationen so lange verschieben, bis das zusätzliche Signal den die Synchronisation kennzeichnenden vorbestimmten Wert hat. Das Ausgangssignal des Schmalbandfilters 286 wird durch die Schwellwertschaltung 288 zum Wortsynchronisationszeitpunkt getestet.
In Fig. 13 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung dargestellt, bei der eine vorgegebene Bitposition des Registers 146 mit den Eingängen / und K eines /—/C-Flip-Flops 294 verbunden sind, wobei eines dieser Signale über einen Inverter 296 geführt ist. Das Flip-Flop 294 wird durch das Wort-Synchronisationssignal getaktet. Ein Ausgangssignal des Flip-Flops 294 wird einer ersten, die Foigegeschwindigi eit der Impulse auswertenden Zehnerschaltung 272' zugeführt, die ähnlich der entsprechenden Zählerschaltungin Fig. 1 arbeitet. Das Wortsynchronisationssignal wird ferner über eine durch den Faktor 2 teilende Teilerschaltung 298 einer zweiten derartigen Zählerschaltung 274' zugeführt, die ähnlich der in F i g. 11 gezeigten Schaltung 274 arbeitet. Die Ausgangssignale der Schaltung 272' und 274' werden in einer Differenzschaltung 280a voneinander subtrahiert, diese Schaltung ist ein Spannungsteiler mit Mittelanzapfung. Diese ist mit einer Schwellwertschaltung 2806 verbunden, so daß die beiden Schaltungen 280a und 280ό dieselben Funktionen erfüllen wie die Schaltung 280 in F i g. 11.

h5 Die mit dem / — At-Flip-FIop 294 verbundene Bitposition des Registers 146 in Fig. 13 entspricht einem mit fester Folgegeschwindigkeit aufgezeichneten Bit, so daß bei jedem Wort ein Übergang entsteht. Wenn ein vorge-

gebenes Wort in der Position FRB eine binäre l aufweist, so enthält diese Position im nächsten Wort eine binäre 0 usw. Ein digitaler logischer Vergleich wird für diese Position bei jedem Wort durchgeführt. In F i g. P ist zu erkennen, daß bei Änderung des FRB-Blls in jedem Wort das Flip-Flop 294 ein Ausgangssignal zur Teilung durch den Faktor 2 bezüglich des Wortsynchronisationssignals liefen. Daher sollen das Ausgangssignal des Flip-Flops 294 und das Ausgangssignal der Teilerschaltung 298 übereinstimmende Folgegeschwindigkeit haben und dieselben analogen Ausgangssignale an jede Klemme des Spannungsteilers 280a liefern. Die Schwellwertschaltung 2806 wertet eine Abweichung von dieser gleichen Geschwindigkeit aus und steuert das UND-Glied 300 an, das ferner ein Eingangssignal entspre- is chend dem durch den Faktor N geteilten Wortsynchronisationssignal empfängt. Dieses Eingangssignal kann so abgeleitet werden, wie es im Zusammenhang mit Fig. 11 beschrieben wurde. Ein Ausgangssignal des UND-Gliedes 300 steuert den Einssubtrahierer 302 an. der einen Zähischritt für einen Wortsynchronisationszähler in der für F i g. 11 beschriebenen Weise beseitigt. Das in Fig. 13 gezeigte System schiebt die Daten im Register 146, bis die richtige Synchronisation erreicht ist. Es unterscheidet sich von der Auswertung der Folgegeschwindigkeit nur des gerinstwertigen Bits, die auch in Verbindung mit F i g. 11 beschrieben wurde, dadurch, daß dieses System auf die mittlere Geschwindigkeit eines beliebigen Signals anspricht, während das in F i g. 13 gezeigte System durch einen logischen bestimmten Zustand gesteuert wird. Der Vorteil ist ein schnelleres und sicheres Synchronisieren.

Die in Fig. 14 gezeigte Schaltung stellt ein Synchronisationsverfahren nach dem Paritätsprinzip dar. Ein Paritätsbit ist in jedem gespeicherten Wort so vorgesehen, wie dies bei Computerdaten der Fall ist. Bei der Wiedergabe wird die Parität des wieder hergestellten Wortes getestet, d. h. es wird in üblicher Weise ein ungerades oder gerades Ergebnis überprüft, wozu ein Paritätsdetektor 303 dient. Ein sich wiederholender Fehler kennzeichnet eine falsche Synchronisation, und die Synchronisation des Systems wird durch einen Einssubtrahierer 304 in bereits beschriebener Weise geändert. Allgemein gesprochen, liefert der Paritätsdetektor 303 ein Ausgangssignal zur Ansteuerung des Einssubtrahierers 304 nur bei einem sich wiederholenden Paritätsfehler, um Synchronisat'onsverschiebungen bei einem einzelnen Lesefehler zu vermeiden.

In Fig. 15 ist ein Einssubtrahierer dargestellt, der in den zuvor beschriebenen Schaltungen eingesetzt werden kann. Wie bereits ausgeführt, empfängt die Schallung einen Bittakt (beispielsweise vom Impulsformer 240 in Fig. 16), der einem UND-Glied 306 und einem Inverter 308 zugeführt wird. Ein auf der Leitung 310 empfangenes Befehlssignal setzt ein Flip-Flop 312 bei der Vorderflanke dieses Befehlssignals zur Einssubtraktion. Das Flip-Flop 312 erzeugt ein Ausgangssignal, das ein UND-Glied 306 für die nächste Bittaktzeit sperrt. Dadurch wird einer der Bittaktimpulse unterdrückt, der andernfalls dem Synchronisationszähler über die Leitung 314 zugeführt würde. Das Flip-Flop wird durch ein UND-Glied 316 zurückgestellt, wozu die Kombination der Rückflanke des nächsten Bittaktes (invertiert im Inverter 308) und des Befehlssignals zur Einssubtraktion ausgenutzt wird. Der Verlauf der Bittaktimpulse zum Wortsynchronisationszähler wird auf diese Weise um einen Impuls verringert. Da der Wortsynchronisationszähler die Anzahl der Bits in dem Wortformat zählt.

bevor ein Ausgangssignal abgegeben wird, wird seine Funktion bezüglich seines Ausgangssignali um eine Bittaktposition verzögert, und er liefert sein Wortsynchronisationsausgangssignal mit einer derart relativ verschobenen Zeit oder bis ein weiteres Befehlssignal zur Einssubtraktion empfangen wird. Eine ähnliche Schaltung kann zur Hinzufügung von Zählschritten in diesem Zähler verwendet werden, d. h. bei Auftreten eines geeigneten Befehlssignals aus der Doppelschwellwertschaltung 288 nach Fig. 12. Ein Flip-Flop 312, das durch ein derartiges Befehlssignal angesteuert wird, liefert dann einen Zusatzimpuls für den Wortsynchronisationszähler am Ende eines vorgegebenen Taktbits

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Ergänzungsblatt zur Patentschrift Nr. 23 29 169

Klasse G 11 C Gruppe 13/04 ausgegeben am Nebenkl .GIlB Gruppe 7/00

Das Patent Nr. 23 29 169 wurde durch Beschluß des Bundespatentgerichts vom 27. November 1991 im Umfang des Patentanspruchs 1 für nichtig erklärt. f