DE2403093A1

DE2403093A1 - Speichersystem

Info

Publication number: DE2403093A1
Application number: DE2403093A
Authority: DE
Inventors: Matti Nillo Tapani Otala
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1974-01-23
Publication date: 1974-08-15
Also published as: FR2217770A1; JPS49114330A; GB1450966A; NL7301929A; CA1017056A; FR2217770B1; BE810857A; US3899780A; SE397599B; JPS5444180B2

Description

PHX ^T:.:

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26, 11-7:

Df. Heriiert Scholl λ·νλλ*» Patentanwalt 2403093

/rtmelder: N. V. Philips' Glosilampeniabriekea

Akte No.J PHN-6744
Anmeldung vom: 22· Jan. 1974

"Speichersystem".

Die Erfindung betrifft ein.Speichersystem mit einer Platte aus einem magnetischen Material, in der unter dem Einfluss der TCärmevirkung von durch Schreibmittel übertragene elektromagnetischer Strahlung digitale Daten in Form von Domänen in einer Anzahl von magnetisch arbeitenden Elementen bestimmter Stellungen speicherbar sind, mit veiter Mitteln zum .Instandhalten eines Vormagnetisierungsfeldes (bias field), dessen Grosse die Domänenabmessung bestimmt, und welter mit Lesemitteln.

Ein derartiges Speichersystem ist in der al-

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■fceren niederländischen Patentanmeldung 7203555 derselben Anmelderin erwähnt. Dies bezieht sich auf eine Anordnung zum Umwandeln einer Bildinformation in magnetische, in einem Domänenmuster enthaltene Daten. Die Information wird darauf einem Ausgang serienweise zuge-. führt. Unter einer Domäne sei hier eine sogenannte "magnetic bubble" (magnetische Blase) verstanden, sie ist ein Gebiet in der Platte ₉ das bei einem gewissen, senkrecht auf der Platte angelegtes Magnetfeld eine diesem Magnetfeld entgegengesetzte Magnetisierurigsrichtung hat. Die Domäne kann scheiben-, ring."-, streifen- oder hanteiförmig sein. Derartige Domänen eignen sich besonders zum Speichern digitaler Daten, u.a. Aireil bei einer gegebenen Form ihre Grosse nur vom Vormagnetisierungsfeld und von den Materialparametern abhängig ist. Dadurch werden an die Schreib- und Lesemittel und die Konstanz des Vormagnetisierungsfeldes niedrige Anforderungen gestellt. Geeignete Materialien werden bei den Granaten und Orthoferriten gefunden. Nach der niederländischen Patentanmeldung 7203555 nimmt das Lesen viel Zeit in Anspruch, auch dann, wenn nur ein Teil der Daren benutzt wird. Ein zusätzlicher Nachteil derartiger Platten ist die Tatsache, dass im Plattenmaterial Verunreinigungen beim Herstellungsverfahren auftreten. Bewegliche Domänen können eine derartige Stelle schwer oder gar nicht passieren. Die Erfindung beseitigt die Nach-

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teile dadurch, dass die magnatischen wirkenden Elemente in der Platte aus einem magnetischen Material angeordnete erste Aussparungen enthalten, die ein regelmässiges zvieidimeiisionales System bilden, und dass die Schreibmittel sowie die Lesernitte-1, durch die elektromagnetische Strahlung als Lesemedium übertragen werden kann, Positionierelemente besitzen, die eine der erwähnten Stellen selektiv addressieren können. So kann auf rasche Veise jeweils ein Teil der Daten dadurch gelesen werden, dass die Lesemittel selektiv auf einen Platz positioniert Airerden. Gleiches gilt für die Datenspeicherung. Da sich die Domänen in der Platte nicht bewegen, werden sie nicht durch Verunreinigungen gehemmt. Eine Verunreinigung kann eine der vorbestiminten Plätze unbrauchbar machen, aber Gegenmassnahmen sind bei digitalen Speichern bekannt. Da die Platteil aus magnetischem Material Verunreinigungen· enthalten dürfen, verbilligen sie sich wegen der grösseren Herstellungsausbeute.

Da weiter die Positioniermittel sowohl zum Speichern als auch zum Lesen verwendet werden, ist eine einfache Gestaltung erzielt worden.

Bekanntlich können in Bändern und Platten aus magnetischen Materialien selektiv lesbare Daten gespeichert werden. Dies betrifft nicht die zuvor erwähnten "magnetic bubbles" (magnetische Blasen), so dass die erreichbare Informationsdichte viel niedriger ist als erfindungsgemäss, Weiter ist es bekannt, ana-

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löge Information durch die Abmessungen inagnetisierter Gebiete zu speichern. Es ist klar, dass auf diese Weise pro Infprmationselement ein variabler Platzraum erforderlich ist, was ein Nachteil ist. Durch Verwendung er-■ findungsgemäss festgelegter Plätze für digitale Speicheruri; kombiniert man eine grosse Anzahl von Vorteilen, wie eine grosse Informationsdichte, kleine Zugriffszeit zum Lesen und eine natürliche geringe Störanfälligkeit. Weitere Vorteile sind eine hohe Ausbeute (yield) bei der Herstellung und ein geringer Energiebedarf beim Lesen und Schreiben, wie später besprochen wird. Bei der niederländischen Patentanmeldung 7203555 werden die Plätze als Elemente einer Domänenverschiebungsstruktur verwirklicht, z.B. ein aufgedampftes "T-Balken"-Muster aus Permalloy. Ein derartiges Muster erfordert viel Platz. Die ersten Aussparungen ermöglichen eine hohe Informationsdichte, denn sie brauchen in bezug auf die Domänendurchmesser nicht gross zu sein, wie die T—Balkon. Veiter sind sie einfach anbringbar Lind verursachen wenig Interferenz mit Schreib- und Lesemitteln.

Ein weiterer Vorteil ist jetzt noch, dass die Stelle der Information von vornherein bekannt ist. Bei älteren Methoden, wie Magnetbändern, muss man frühere Daten lesen, um den Platz der späteren Daten zu kennen. Hierzu verwendet man allerhand Hilfsmittel, wie selbstsynchronisierende Kodes.

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Es ist zweckraässig, dass in der Platte aus einem magnetischen Material zweite Aussparungen vorhanden sind, die zusammen mit den ersten Aussparungen ein regelmässiges zveidimensionales System bilden, und dass optische Zentriermittel vorhanden sind, durch die Strahlung auf die Platte aus einem magnetischen Material projiziert und nach der Reflexion aufgenommen werden kann und die mit den erwähnten zweiten Aussparungen zentrierend zusammenarbeiten. Die ersten und zweiten Aussparungen können für ihre spezifische Anwendung optimal dimensioniert werden. Der Aufbau dex*art±ger Zentriermittel in einer Regelschleife ist einfach.

Es ist weiter zweckmässig, dass Antriebsmittel . vorhanden sind, durch die die auf einer Scheibe befestigte Platte mit nahezu gleichförmiger Geschwindigkeit drehbar ist, und dass die Aussparungen auf zumindest nahezu kreisförmiger Spuren angeordnet sind, Auf diese Weise wird eine Speicherscheibe erhalten,eine in Rechenmaschinen besonders geschätzte Gestaltung, sei es mit der bekannten viel geringeren Informationsdichte. In bezug auf eine bekannte Speicherscheibe, in der die Information in einem festen Muster von Aussparungen in der nicht magnetisierbaren Oberfläche eingeschlossen ist, gibt die Erfindung die Möglichkeit, Information umkehrbar einzuschreiben. Rasches Lesen eines Datenabschnitts erfolgt durch radiale Positionierung der Lesemittel,

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.während sich die Scheibe dreht. Die Bewegung ist relativ: die Scheibe kann stillstehen und die Speicher/ Lesemittel können sich drehen.

Es 1st vorteilhaft, dass sich erste und zweite Aussparungen decken. Auf diese Weise wird ein noch kompakterer Aufschlag erzielt, weil der Raum der zweiten Aussparungen gleichfalls benutzt wird.

Nach der Erfindung ist es weiter vorteilhaft, dass in einer Abmessung der zweiten Aussparungen zusätzliche Daten enthalten sind. Auf diese Weise kann man z.B. die verschiedenen Spuren auf einfache Weise identifizieren.

Weiter ist es nach der Erfindung vorteilhaft, dass die erwähnten Mittel zum Instandhalten eines Vormagnetisierungsfeldes eine auf der Platte .aus einem magnetischen Material aufgetragene Schicht aus einem dauermagnetischen Material enthalten. Die Vorteile werden später erläutert.

Die Erfindung wird an Hand einiger Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Speichersystem;

Fig. 2 gibt eine Organisation einer Speicherscheibe;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Speicherscheibe nach der Fig. 2;

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Fig. h gibt Beispiele zveidimensionaler Systeme von Plätzen;

Fig. 5 .stellt ein anderes erfindungsgemässes Speichersystem dar;

Fig. 6 zeigt eine Positionieranordnung.

Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausfuhrungsform eines erfindungsgeraässen Speichersystems und enthält eine Signaleingang A, eine Steueranordnung CONTR, eine Lichtquelle LASER, eine Lichtstrahlablenkeinheit, POS, vier Linsen LA, LB, LC, L-D, eine Platte aus einem magnetischen Material P, eine Analysatorplatte ANfAL, eine Detektoranordnung DET, zwei Magnetspulen COI, und einen Signalausgang B.

Zunächst wird das Lesen beschrieben. Der Signaleingang A empfängt dazu Adresseninformation und Datentakte. Durch die Adresseninformation ist ein bestimmter Platz (oder eine Anzahl Plätze) auf der Platte P spezifiziert; die Adresseninformationssignale werden der Lichtstrahlablenkeinheit POS zugeführt; dadurch ist ein Lichtstrahl über einen vorbestimmten Winkel und Azimut digital ablenkbar, wodurch ein Platz auf der Platte P indiziert wird: die Linsen LC und LA lenken den Lichtstrahl auf diesen Platz ab. Die Lichtquelle LASER und die Detektoranordnung DET empfangen Datentakte aus der Steueranordnung CONTR, wodurch synchron detektiert wird: die Lichtquelle LASER sendet einen kurzen Impuls linear

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polarisierten Lichtes aus. Die Platte P befindet sich iir. Vormagnetisierungsfeld, das von den Magnetspulen COI erzeugt wird. Das Magnetfeld ist genügend homogen. Auch ist es selbstverständlich möglich, das Feld mit einem Datiermagneten zu erzeugen, wobei die Pole zum Durchlassen von Lichtstrahlen durchbohrt sind. In der Platte P dreht sich die Polarisationsebene des Lichtes abhängig davon, ob am durchstrahlten Platz eine Domäne vorhanden ist oder nicht: die Drehrichtungen des Faraday-Effektes sind sich dadurch entgegengesetzt. Durch die Linsen LB und LD werden die durchgelassenen Lichtstrahlen zur Analysatorplatte ANiAL hin abgelenkt. Diese Platte lässt Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung nahezu vollständig durch und weist Licht mit einer senkrecht darauf stehenden Polarisationsrichtung nahezu vollständig zurück. Diese Richtungen werden in bezug auf die Polarisationsrichtung des Lichtes aus der Lichtquelle LASER so gerichtet, dass der Kontrast zwischen den durchgelassenen Lichtmengen beim Passieren eines Punktes mit einen. Domäne und beim Passieren eines Punktes ohine Domäne gross genug ist. Die Anordnung DET kann eine Pegeltrennstufe enthalten, wodurch ein binäres "0"- oder "1"-Signal erzeugbar ist: es erscheint am Signalausgang B. Da die gespeicherte Information digital ist, bleibt immer ein gewisses Gebiet für die vom Detektor DET als "1" bzw. "O" zu erkennende Signalampli-

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tiide verfügbar. Dadurch, ist z.B. für die Lichtquelle LASER auch eine gewisse Toleranz in der Lichtausbeute möglich. Gleiches gilt für die anderen Teile des Speichersystems.

Ausser der Platte P sind alle Elemente des

Speichersystems nach Fig. 1 genügend bekannt. Sie bedürfen deswegen keiner näheren Erläuterung. Das Schreiben von Daten wird näher erläutert.

Die Fig. 2 gibt eine Organisation einer

Speicherscheibe zum Gebrauch in einem erfindungsgemässen Speichersystem. Die Scheibe enthält eine Anzahl Platten aus einem magnetischen Material 1,2 .... 96» in denen Domänen gebildet werden können. Es zeigt sich einfacher, kleine Platten aus einem magnetischen Material herzustellen und sie auf einer Trägerscheibe zu befestigen. Es ist vorteilhaft, wenn die übergänge zwischen angrenzenden Platten immer an den gleichen Winkelpositionen bzw. Radialpositionen auftreten: diese Plätze können als nichtadressierbar in einem speziellen Steuerspeicher gespeichert werden. Die Anzahl der Platten und die Abmessungen der Scheibe sind nur beispielsweise angeführt. Die Scheibe wird in einem erfindungsgemässen Speichersystem mit gleichförmiger Geschwindigkeit gedreht, während die Positionierung stufenweise in radialer Richtung erfolgt. In Scheibenmitte können mechanische Zentriermittel vorhanden sein,

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z.B. ein Zentrallocli oder ein zentraler Stift.

Das Vormagnetisierungsfeld kann durch einen Dauermagneten oder durch eine Spule, aber auch durch eine aufgetragene Dauermagnetschicht erzeugt werden. ¥enn die Platte herausnehmbar ist, ist das geringe Gewicht von Vorteil. Wenn sich die Platte im Speichersystem dreht, gibt es keine zusätzliche Ausgleichprobleme. Weiter ist die Richtung des Vormagnetisierungsfeldes dann immer genau dieselbe. Schliesslich lässt sich jetzt ein sehr homogenes Vormagnetisierungsfeld' verwirklichen. Eine derartige Schicht aus dauermagnetischem Material ist aus dem Artikel "Thinfilm'Surface Bias on magnetic Bubble Materials" von T.W. Liu et al, Appl. Phys., 42 (1971) 1360 bekannt. Die betreffende Schicht bestand aus aufgedampftem Material. Es zeigt sich, dass das äussere, z.B. durch eine Spule, erzeugte Vormagnetisierungsfeld bei einer geeignet gewählten' Schicht um 69% absinken kann. Dabei betraf dies ein Experiment mit sich verschiebenden Domänen, wobei, gemäss der Erläuterung, die Anforderungen höher gestellt sind. Weitere Verbesserungen lassen sich durch eine bessere Haftung der aufgedampften Schicht auf der Platte aus einem magnetischen Material oder aus geeigneten Materialien erzielen. Beim Experiment war das Zusammenbruchsfeld (collaps) 38 bzw. 15 Oersted,, und das Arbeitsfeld 35 bzw. 11 Oersted. In der Nähe des Arbeits-

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feldes befindet sich ein Gebiet, in dem die Domänen eine richtige Form aufweisen. Bei zu hohem Feld erfolgt Zusammenbruch, bei zu niedrigem Feld Auslaufen (run-outfield).

In einem anderen Artikel "Cylindrical Magnetic

Domain Propagation in Sni _KrTb„ , _Feo„ Platelets Posses-

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sing High Surface Coercivity" -von P.P. Luff und L.M. Lucas. Appln, Phys. k2 (1971) 5173, wird beschrieben, dass die Schicht durch eine bestimmte Poliermethode erzeugt werden kann. Die beiden beschriebenen Methoden können kombiniert werden. Nachdrücklich sei darauf hingewiesen, dass bei derartigen Gestaltungen sich das Vormagnetisierungsfeld nicht auf beträchtlichem Abstand ausserhalb der Platte aus magnetischem Material/Ziisatzschicht ausdehnt Auch wenn das von der· Dauermagnetschicht erzeugte Magnetfeld zum Instandhalten der Domänen nicht ausreichen kann, •so ist es doch vorteilhaft, weil einem zusätzlichen äussei-en Feld jetzt viel niedriger Bedingungen in bezug auf die Uniformität gestellt werden brauchen. Die Fig. 3 zeigt, nicht massstabgerecht, einen Querschnitt durch eine Speicherscheibe nach der Fig. 2 mit einer Trägerschicht D von 2-5 mm Dicke zur Versteifung. Sie besteht z.B. aus einem bekannten Polymer. Die Substratschicht E ist 100 bis 200 /um dick und bewirkt die Haftung zwischen den Schichten D und F. Die Schicht F besteht aus einem dauermagnetischen Material mit einer hohen Curie-

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temperatur; diese Schicht erzeugt in der Schicht C aus magnetischem Material ein ausreichendes Magnetfeld zum Instandhalten möglicher Domänen. Die Schicht C ist 1 bis 2 /U dick und enthält Vorziigsplätze für die Domänen, z.B. die gestrichelt angegebene Domäne an der Stelle C Die Vorzugsstellen liegen um einige Domänendurchmesser auseinander. Der Domänendurchmesser beträgt z.B. 1 ,um und der Abstand k /um. Ein Datenbit erfordert dann eine Oberfläche von 16,Um² . Die Vorzugsstellungen werden durch Aussparungen in Form von flachen Löchern in der Platte aus magnetischem Material C gebildet. Die Aussparungen CI.... h ändern die magnetische Energie¹ der an der Stelle vorhandenen Domänen derart, dass sich die Domänen vorzugsweise an der Stelle einer derartigen Aussparung aufstellen. Die Aussparungen sind also magnetisch wirksam. Die wirksame Oberfläche der Scheibe nach der Fig.

beträgt ungefähr 800 cm², so dass sie eine Kapazität in

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der Gros seilanordnung von 2x10 Bits hat. Das Anbringen der Aussparungen kann nach dem Anbringen der Platten aus magnetischem Material auf der Scheibe nach der Fig. 2 erfolgen. Dann können die Spuren leicht zentral um die Scheibenmitte angeordnet werden. Die Schicht C ist in einem gewissen Wellenlängenbereich durchsichtig. Zwischen den Schichten C und F ermöglicht eine Spiegelschicht CF Detektion der Domänen in der Reflexion. Mit einer Reihenfolge von Schichten E-Ft(CF)-C an beiden

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Seiten kann eine derartige Platte zweiseitig verwendbar sein. Auf der Schicht C kann sich noch eine Schutzschicht befinden.

Die Fig. h gibt Beispiele zweidimensionaler Systeme von Plätzen. Die Plätze sind durch Kreise angegeben .

Zunächst ist ein hexagonales Muster von Plätzen (a) für eine Scheibe mit sehr grossem Radius angegeben, so dass die Krümmung vernachlässigbar klein ist. Dieses Muster gibt die grösste Pakkungsdichte. Auf einer Speicherscheibe mit kleinem Radius bilden die Platzreihen dann kreisförmige Spuren, oder eine oder mehrere spiralförmige Spuren, deren Steigung in bezug auf den Radius klein ist. Der Fall b gibt zusätzliche streifenförmige Aussparungen, die für:· die später zu besprechende genaue Positionierung dienen: die Vorzugsplätze und die zusätzlichen Aussparungen liegen jeweils reihum auf denselben, hier horizontal gezeichneten, Spuren. Der Fall c: gibt an, dass es getrennte Spuren sein können, auf denen die länglichen Aussparungen zum genauen Positionieren liegen. Dabei können die länglichen Aussparungen so ineinander übergehen, dass eine einzige Nut erhalten wird. Der Fall d zeigt, dass es neben Spuren mit nur Vorzugsplätzen Spuren mit Vorzugsplätzen und länglichen zusätzlichen Aussparungen geben kann. Der Fall f_ zeigt, dass die länglichen Aussparungen

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.so kurz sind, dass eine darauf vorhandene Domäne sowohl am betreffenden- Platz gebunden als auch genügend reproduzierbar positioniert ist, um an eine festen Stelle detektiert zu werden. Die feste Stelle ist vorteilhaft, wenn, z.B. zur Verbesserung des Signalrauschabstandes synchrone Detektion erfolgt. Das Rückgewinnen der Synchrondaten erfolgt dann mit Hilfe, der an den punktförmigen Aussparungen gespeicherten Domänen. Der Fall g_ gibt an, dass die länglichen Aussparungen zum Zentrieren und für Domänenspeicherung dienen können, ohne dass

zusätzliche Synchronisationsplätze erforderlich sind. Der Fall je gibt einen Sektor einer Speicherscheibe nach der Fig. 2 an. Die von Kreisen angegebenen Vorzugsplätze liegen auf kreisförmigen Spuren. Auf den inneren Kreisen liegen sie auf einer Anzahl von der Mitte G ausgehenden Linien, die jeweils einen festen Winkel miteinander bilden. Für die äusseren Kreise ist dieser Winkel halbiert. Die länglichen Aussparungen liegen auf zwischenliegenden Spuren.

Eine Erweiterung zu der obigen Beschreibung ist noch, dass in der Längsabmessung der länglichen Aussparungen analoge oder digitale Information (die somit fest ist) enthalten ist.

Die Muster nach der Fig. h können bei einer drehenden Speicherscheibe benutzt werden. Andererseits, wenn die Platte aus magnetischem Material stillsteht

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und das Bündel der Lichtquelle LASER die Platte abtastet, z.B. nach einem Linienraster, können analoge Muster zum Nachregeln der Bündeleinstellung dienen.

Die Fig. 5 gibt ein anderes Schaltbild eines erfindungsgemässen Speichersystems und enthält eine Steueranordnung CONTR 2 mit einem Signaleingang A, eine Lichtquelle LASER, einen Polarisator POL, einen Modulator MOD, ein Prisma PRI, einen einstellbaren Spiegel M, eine Einstellanordnung DRI, einen Platzvähler SE, eine Speicherscheibe nach der Fig. 2 mit der Schicht I, in der¹ Domänen bildbar ist, und weitere Schichten H, eine Antriebsanordnung MOT, einen Anal}^rsator ANAL, einen Detektor DET und eine Signalausgangsklemme B. Die Lichtquelle LASER strahlt ununterbrochen Licht aus, das durch den Polarisator POL polarisiert und vom Modulator MOD unter der Steuerung der Steueranordnung CONTR 2 in der Intensität moduliert wird. Das polarisierte und modulierte Licht erreicht über das Prisma PRI und den einstellbaren Spiegel M die Speicherscheibe i/H, erfährt in der Schicht I den Faraday-Effekt, abhängig davon, ob an. der betreffenden Stelle eine Domäne vorhanden ist oder nicht, A^ird auf der Grenzfläche' der Schichten I und H zurückgeworfen und erreicht über den einstellbaren Spiegel M, das Prisma PRI, das eine nach der gezeichneten Diagonale angeordnete, .halbdurchlässige spiegelnde Schicht enthält, und den Analysator

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ANAL den Detektor DET. Die Speicherscheibe wird durch die Antx'iebsanordmui,··; MOT mit nahezu gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit angetrieben. Die Anordnungen MOT und CONTR 2 bilden eine Regelschleife, wodurch die Modulationssignale aus der Anordnung CONTR 2 am Modulator MOD den Plätzen au Γ der Speicherscheibe Ι/Ή entsprechen, an denen Domänen vorhanden sind. Die Einstellanordnung DRI empfängt Signale aus der Steueranordnung CONTR 2, die die Einstellnnordnung DRI auf die richtige Spur (Fig. k) einstellen: dies ist also die Grobeinstellung. Veiter empfängt die Einstellanordnung DRI aus dem Plätzwähler SE Signalo, die eine Feineinstellung ermöglichen. Diese Einstellung kann sowohl den Abstand zur Scheibe als auch die Feineinstellung auf die richtige Spur beinhalten: auch hierdurch wird somit eine Regelscheibe gebildet. In der PJ atte l/H dreht sich die Polarisationsebene des Lichtes abhängig vom Vorhandensein von Domänen. Weiter arbeitet di.o Anordnung analog zu der Beschreibung bei der Fig. 1.

Beim Schreiben arbeitet das Speichersystem auf analoge Weiso, mit Ausnahme des Analysators ANAL und des Detektors DET. Vorausgesetzt wird, dass keine Domäne vorhanden ist. Die Lichtquelle LASER bringt jetzt eine Energiemenge an einen bestimmten Platz im System von Plätzen (Fig. k). Diese Menge ist grosser als beim Lesen. Dies kann z.B. durch eine niedrigere

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Drehgeschwindigkeit der Scheibe in Zusammenarbeit mit längeren Öffnungszeiten des Modulators MOD, mit einem regelbaren Abschwächer zwischen der Quelle LASER und dem Prisma PRI, oder mit einer zusätzlichen Lichtquelle verwirklicht werden. Wenn beim Erhitzen, z.B. um einige zehn Grad, die Temperatur in die Nähe des Ausgleichspunktes kommt oder diesen übersteigt, können bei Temperaturrückgang danach an den angestrahlten Stellen spontan Domänen entstehen. Die zur Bildung von Domänen geeigneten Materialien enthalten gewöhnlich zwei magnetisierbare Sub- (Kristall)Gitter; diese Gitter haben je eine eigene Curietemperatur, über die die Magnetisierung verloren geht. Diese Curietemperaturen sind oft hoch, z.B. ungefähr 20O⁰C. Der Verlauf der Magnetisierung der Subgitter kann verschieden sein, und bei einer bestimmten Temperatur können die Magnetisierungen der zwei Subgitter gleich und gegensinnig sein, so dass sie sich ausgleichen. Dann können spontan Domänen entstehen. Die Ausgleichstemperatür kann niedriger sein z.B. von 0»50°C. Durch die geeignete Materialwahl kann dann pro Domäne ein Volumen von z.B. 10 /um³ um 15°C erhitzt werden, um die Domäne zu erzeugen. Die Grosse der Domäne ist wie zuvor erwähnt nur vom äusseren Magnetfeld und von den Materialparametern abhängig. Die erforderliche Schreibenergie ist somit ein Minimum, aber die Grenze nach oben hin ist weit: dadurch braucht

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die Energie der Lichtquelle LASER nicht besonders konstant zu sein. Mit einer Lichtquelle von einigen Milliwatt kann auf diese Weise schon eine genügend hohe Schreibgeschwindigkeit (bit rate) erzielt werden. Beim Absinken der Temperatur unter dem Ausgleichspunkt bleiben die Domäne an den Vorzugsplätzen gebunden, oder sie bewegen sich zum nächstliegenden Vorzugsplatz hin (wenn sie nicht genau an einer derartigen Stelle gebildet worden waren). Dadurch kann die Schreibpositionierung weniger genau sein. Schliesslich ist es ein Vorteil des Ausgleichspunktschreibens, dass durch die geringe erforderliche Energiemenge das Schreiben rasch erfolgen kann. Dadurch ist der Einfluss der Wärmeleitung vernachlässigbar klein, so dass nur ein einziger Domänenplatz erhitzt werden kann. Auch dadurch beeinflusst die Erhitzung die Information in benachbarten Domänenstellungen nicht. Weiter sind Vorteile einer nur geringen Erhitzung: wenig thermische Spannungen, geringe Diffusion von Atomen durch das Kristallgitter, wenige Ausfüllung aus unstabilen Legierungen.

Es ist weiter möglich, einen nichtgezeichneten Vorheizer zum Heizen bis dicht unter der Ausgleichstemperatur zu verwenden, während die Lichtquelle LASER wie beim Lesen arbeitet. Der Vorheizer kann eine Hochfrequenziiiduktionsspule sein. Da die. Vorzugsplätze keine anderen Materialen mit anderen Eigenschaften

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(z.B. eine grössere elektrische Leitung) enthalten, vird gerade die Wärme spezifisch in die Platte aus magnetischen: Material gebracht. So kann man leicht vom Lesen auf das Schreiben übergehen.

Eine andere Möglichkeit ist, dass örtlich das Vormagnetisierungsfeld dem von einer zusätzlichen Wicklung erzeugten Magnetfeld gegen wirkt. Dabei ist für die beiden erwähnten Subgitter die Magnetisierungsenergie kleiner und es wird leichter, mit dem von der Lichtquelle LASER bewirkten Temperaturanstieg eine Domäne zu. erzeugen.

Es ist möglich, Domänen dadurch zu löschen, dass ein örtlich zusätzliches Magnetfeld in der gleichen Richtung wie das Vormagnetisierungsfeld sie vernichtet (collaps field). Durch die erhöhte Temperatur verringert sich die Magnetisierungsenergie, so dass die Vernichtung leichter wird. Der zusätzliche Temperaturanstieg kann wieder von der Lichtquelle LASER oder von einer zusätzlichen Lichtquelle bewirkt werden, wie in der obigen Beschreibung angegeben. Durch eine gute Anpassung kann man mit nur einer zusätzlichen Magnetspule somit sowohl schreiben (Einführen neuer Domänen) als auch löschen (Vernichten bestehender Domänen). Beim Schreiben muss deshalb das zusätzliche Magnetfeld früher, beim Löschen später verschwinden als die erhöhte Temperatur. Durch selektives Löschen von Domänen kann auch eine Schreib-

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operation durchgeführt werden, z.B. verm alle erwähnten Plätze eine Domäne eingenommen sind.

Es gibt drei Methoden zum Ändern der· gespeicherten Iriforina tion: a) Einstrahlen von Licht: dadurch lässt sich in zwei Richtungen ein grosses trennendes Vermögen erzielen, so dass jeder Platz separat adressierbar ist.

b) das Beeinflussen des Magnetfeldes; es sind Magnetköpfe bekannt, in denen der Kopf durch einen schmalen Spalt in Richtung senkrecht auf dem Spalt ein grosses trennendes Vermögen hat; in der Längsrichtung istndies gewöhnlich kleiner.

c) ErAV arm en durch eine Indiiktioiisspule; so wird kein sehr grosses trennendes Vermögen erreicht.

Zum separaten Adressieren der Bits ist das Einstrahlen von Licht am geeignetsten, wie beschrieben, gegebenenfalls in Verbindung mit einem der anderen Mechanismen. Die anderen zwei eignen sich immerhin, eine Anzahl Bits zusammen zu adressieren (z.B. dadurch dass, ein Magnetkopf mit dem Spalt in Richtung der relativen Bewegung in bezug auf die Speicherplatte benutzt wird).

Die Erhitzungsquelle und die anderen Methoden können an der gleichen Stelle angreifen, aber es ist weiter möglich, zunächst zu erhitzen und das zusätzliche Magnetfeld zu erzeugen, wobei die Relaxations-

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zeit der Temperaturverteilung kleiner als die Transportzeit zwischen der Erhitzungsstelle und der Magnetkopf sein muss.

Die Fig. 6a und 6b geben eine Anordnung an, durch die die Detektionsanordnung auf der richtigen Spur zentrierbar ist. Vorausgesetzt wird, dass die Aussparungen in der Platte aus magnetischem Material nach dem Fall b nach Fig. 4 organisiert sind. Nach der älteren niederländischen Patentanmeldung 7206378 derselben Anmelderin enthält die Positio-. , - ^: nieranordnung eine Strahlungsquelle und ein strahlungsempfindliches Detektionssystem zum Umwandeln der von der Strahlungsquelle gelieferten und vom Registrierungsträger zurückgeworfenen Strahlung in elektrische Signale, wobei die Strahlungsquelle drei Strahlenbündel zum Bilden von drei Strahlungsflecken auf .der Fläche des zu lesenden Spurteils liefert, von welchen Strahlungsflecken die Abmessungen dem kleinsten Detail in der optischen Struktur entsprechen und die Plätze, in Richtung der Breite der Spur betrachtet, verschieden sind, und dass für jedes Strahlenbündel mindestens ein strahlungsempfindlicher Detektor vorhanden ist. Durch Vergleichen der elektrischen Signale_e die von den Detektoren abgegeben werden, die in den Strahlungswegen der äussersten Strahlenbündel angebracht sind, kann festgestellt werden, ob das mittlere Strahlungsbündel (das Lesebündel) in bezug auf

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die Spur gut gerichtet ist. Es ist dabei zu'eckmässig, wenn von mindestens einem der in beiden Richtungen der' Spur" betrachteten äussersten Strahlenbündel der Haupt— strahl die Ebene des zu lesenden Spurenteils unter einem spitzen Winkel schneidet; dabei kann gleichfalls die Lage dieser Ebene in bezug auf das stralilungsempfindliche Detektionssystem bestimmt werden."Dabei bedient man sich der Tatsache, dass sich die Lage, in der der schräg einfallender Hauptstrahl eines Strahlenbündels die Ebene der Spur schneidet, ändert, wenn diese Ebene sich verlagert.

Um Lesen zu können, muss dafür gesorgt werden, dass das Lesebündel nur ein Gebiet des Registrierungsträgers zur Grosse von ungefähr dem kleinsten Detail in der optischen Struktur am Detektor abbildet. Dabei muss dafür gesorgt werden, dass die Achse des Lesebündels immer die Ebene der Spur in der Mitte dieser Spur schneidet.

In der Fig. 6a ist dargestellt, wie die Lage des Lesebündels in bezug auf die Spur detektiert werden kann. Ausser einem Lichtfleck A₁ in der Mitte einer Spur 3 werden auch zwei Lichtflecke B₁ und B_ am Rand der Spur projiziert. Der Fleck A- ist der Schnitt des Lesebüiidels an der Stelle der Spurebene. Dieser Fleck wird am hochfrequenten Informationsdetektor abgebildet. Die Abstände zwischen den Flecken A₁ und B und zwischen

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A und B₀ sind gleich und konstant. Bei einem Bewegen von A bewegen sich B und B in der gleichen Richtung und über den gleichen Abstand. Befindet sich der· Fleck A₁ in der Mitte einer Spur 3> so empfangen die zwei Detektoren, an denen die Flecke A und B„ abgebildet werden, gleiche Strahlungsmengen. Venn die Mitte von A₁ nicht mit der Mitte der zu lesenden Spur zusammenfällt, ist die Intensität der auf diese Detektoren fallenden Strahlenbündel verschieden. Durch Grössenvergleich der von den Detektoren abgegebenen elektrischen Signale kann die Grosse und die Richtung einer Abweichung zwischen dem Lesebündel und der zu lesenden Spur bestimmt werden.

In der Fig. 6b ist wiedergegeben, wie die drei Lichtflecke am Registrierträger 100 gebildet werden können. Das von einer punktförmigen Strahlungsquelle 40 gelieferte Strahlenbündel 41 fällt auf ein Phasenraster k2. Dieses Phasenraster kann derart bearbeitet sein, dass die Bündel höherer Ordnungen als der ersten Ordnimg unterdrückt werden·

Vom Phasenraster kZ werden drei Ablenkungsbilder der Quelle 4θ durch die Bündel 4ia, 4ib und k1c gebildet, von denen nur ein Strahl gezeichnet ist. Eine Linse kj bildet ein Bild h2^f des Rasters in der Brennfläche einer Linse ho ab. Die von der Linse h5 gebildeten parallelen Bündel treffen den Rogistrierträger in

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der Längsrichtung der Spur betrachtet 100 an mehreren Stellen. Um zu erreichen, dass zwei Lichtflecke auf dem Rande der zu lesenden Spur projiziert werden, müssen die Rasterlinien in der Fläche der zu lesenden Spur projiziert einen spitzen Winkel mit der Richtung der Spur bilden. Die vom Regiö.trierträger zurückgeworfenen Bündel werden νοΈ halbdurchlässigeri Spiegel 44 auf die Detektoren 46a, 46 und 47 rückgeworfen. Zur Vermeidung von Moireeffekten darf das Raster 42 nicht zweimal durchlaufen werden. Deshalb ist dieses Raster vor dem halbdurchlässigen Spiegel 44 aufgestellt.

Der Detektor 46a ist der Hochfrequenzinformationsdetektor, während die Detektoren 46 und 47 Hilfsdetektoren sind, die eine Rolle bei der LagebeStimmung des Lesebündels in bezug auf die zu lesende Spur spielen. Die von den Detektoren 46 und 47 herrührenden Signale werden einer elektronischen Anordnung 48 zugeführt, in der auf bekannte Weise aus diesen Signalen ein Regelsignal Sc abgeleitet wird. Mit diesem Regelsignal kann die Stellung eines Kippspiegels 49 derart variiert werden, dass der Lichtfleck A immer am gewünschten Teil des Registrierungsträgers projiziert wird.

Das vorstehende System ist eigens für eine

ältere Speicherplatte entwickelt, in der das unveränderliche Informationsmuster in der Länge der länglichen Aussparungen eingeschlossen isti an dieser Stelle wird

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somit alles Licht -von der oberen Oberfläche zurückgeworfen. Das Detektieren der Domänen geschieht in unserem Falle mit Hilfe von Licht, das an der Unterseite der Schicht aus magnetischem Material zurückgeworfen wird. Bekanntlich kann mit Phasenplatten Licht selektiv ausgefiltert werden, das entweder an der Oberseite oder an der Unterseite der Platte zurückgeworfen worden ist. Es ist weiter möglich, für die Detektion von Domänen eine erste Wellenlänge des Lichtes und für die Positionierung Licht einer zweiten Wellenlänge zu verwenden. Die Lichtflecke der zweiten Wellenlänge werden dann an der oberen Oberfläche der Platte aus magnetischem Material scharf abgebildet, so dass die Reflektion durch das Vorhandensein der Aussparungen stark beeinflusst wird. Die Abbildung des Lichtes der ersten Wellenlänge erfolgt an der Unterseite aus magnetischen Material und wix-d kaum von den Aussparungen beeinflusst.

Eine andere Möglichkeit ist, die beiden Hilfsbündel derart aufzustellen, dass sie die Positionierspuren der Fällen £ und d nach Fig. 4 treffen. Dann ist der Zwischenraum zwischen den Lichtflecken somit viel grosser. Dabei ist es im Fall d_ möglich, dass es 2x2 Positionierlichtflecke gibt, nämlich einer für den Fall, dass die Positionierspuren, und einer für den Fall, dass eine Informations-Sekunde-Spur gelesen wird. Schliesslich ist es möglich, dass mehrere Lese-

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bündel auf benachbarten Spuren parallel tätig sind.

Das Adressieren einer bestimmten Spur kann weiter dadurch erfolgen, dass die Steuerung COXTR 2 aus der Fig. 5 des Platzwählers SE Information empfängü. die z.B. von dem durch die Positionierspuren γι^1<^θλ\γογ-fenen Licht herrührt. Beim Passieren einer Positionierspur sinkt die Lichtmenge, was mit einem Detektor und einem Zähler die adressierte Spurnummer ergeben kann. So ist eine vorbestimmte Spur adressierbar.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

,Speichersystem mit einer Platte aus einem magnetische Material, in der unter dem Einflusss. der Wärmewirkung von durch Sclireibmittel übertragener elektromagnetischer Strahlung digitale Daten in Form von Domänen einer Anzahl von magnetisch arbeitenden Elementen bestimmte!* Stellungen speicherbar sind, mit veiter Mitteln zum Instandhalten eines Vormagnetisierungsfeldes (bias field), dessen Grosse die Domänenabmessung bestimmt, und weiter mit Lesemitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch wirkenden Elemente in der Platte aus einem magnetischen Material angeordnete erste Aussparungen enthalten, die ein regelmässiges zweidimensionales System bilden, und dass die Schreibmittel sowie die Lesemittel, durch die elektromagnetische Strahlung als Lesemedium übertragen werden kann, Positionierelemente besitzen, die eine der erwähnten Stellungen selektiv adressieren können.
2. Speichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Platte aus einem magnetischen Material zweite Aussparungen vorhanden sind, die zusammen mit den ersten Aussparungen ein regelmässiges zweidimensionales System bilden, und dass optische Zentriermittel vorhanden sind, durch die Strahlung auf die Platte aus einem magnetischen Material projiziert und nach der Reflexion aufgenommen werden kann und die mit den er-

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wähnten zweiten Aussparungen zentrierend zusammenarbeiten. 3· Speichersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebsmittel vorhanden sind, durch die erwähnte auf einer Scheibe befestigte Platte mit nahezu gleichförmiger Geschwindigkeit drehbar ist, und dass die Aussparungen auf zumindest nahezu kreisförmigen Spuren angeordnet sind.

h. Speichersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Ausspaimngen zusammenfallen.

5·" Speichersystem nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, dass in einer Abmessung der zweiten Aussparungen zusätzliche Information enthalten ist. 6. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel zum Instandhalten eines Vormagnetisierungsfeldes eine auf die Platte aus einem magnetischen Material aufgetragene Schicht aus dauermagnetischem Material enthalten.

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