DE2913778A1

DE2913778A1 - Vorrichtung zum aufzeichnen von information

Info

Publication number: DE2913778A1
Application number: DE19792913778
Authority: DE
Inventors: Toshimitsi Miyauchi; Kazuo Shigematsu; Yoshito Tsumoda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1979-04-05
Publication date: 1979-10-18
Also published as: GB2019044B; US4556965A; CA1139440A; JPS54133305A; NL7902676A; FR2422219A1; GB2019044A; JPH0115931B2; FR2422219B1

Description

HITACHI, LTD, Tokyo, Japan

Vorrichtung zum Aufzeichnen von Information

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Aufzeichnen von Information auf einem Aufzeichnungsträger oder einem Aufzeichnungsmedium und insbesondere eine einfache und wenig aufwendige optische Video-Platten- oder -Scheiben-Aufzeichnungsvorrichtung oder eine optische Daten-Aufzeichnungsvorrichtung.

Eine optische Video-Platte zum optischen Aufzeichnen von Information oder eine Platte zum Aufzeichnen von lediglich Daten hat verschiedene Anwendungen als Speicher mit großer Speicherkapazität, da die Information mit hoher Dichte aufgezeichnet werden kann. Da die Information auf der Platte als eine Anordnung von Vertiefungen oder Aussparungen mit jeweils einem Durchmesser von ca. 1 ,um aufgezeichnet werden muß, ist ein aufzeichnender Laserstrahl genau auf das Aufzeichnungsmedium zu fokussieren. Daher ist eine herkömmliche

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Aufzeichnungsvorrichtung mit einer automatischen Fokussiereinrichtung ausgestattet.

Eine der herkömmlichen automatischen Fokussiereinrichtungen verwendet ein luftgelagertes System mit einem statischen Luftdruck. Bei dieser Einrichtung liegt eine Fokussierlinse in einem Halter mit einer Luftstrahldüse sehr nahe zur Plattenoberfläche, und der Druck der von der Düse konstant abgegebenen Luft trennt die Fokussierlinse von der Plattenoberfläche mit einem Abstand von 10 bis 20 ,um dazwischen. Wenn sich die Oberfläche der mit einer Drehzahl von z. B. 1800 U/min umlaufenden Platte wellenartig bewegt, bewegen sich der Halter und die Linse zusammen entsprechend mit der Wellenbewegung, so daß der Laserstrahl genau auf eine gegebene Stelle der Plattenoberfläche fokussiert ist. Diese Einrichtung ist nacheinander betätigbar, wobei die wellenartige Plattenbewegung höchstens 20 bis 30 ,um und die Frequenz höchstens 30 Hz betragen. Wenn eine Kunststoff- oder eine dünne Glasscheibe, die nicht optisch poliert ist, für die Platte verwendet wird, kann die oben erläuterte Fokussiereinrichtung nicht wirksam mit einer derartigen Platte betrieben werden.

Eine andere herkömmliche Fokussiereinrichtung verwendet ein Signal zum automatischen Fokussieren und erfaßt das Signal. Diese Einrichtung verwendet einen zusätzlichen Laserstrahl für die Erfassung des automatischen Fokussiersignales zusätzlich zu einem Informationsaufzeichnungs-Laserstrahl. Daher muß die Einrichtung mit einer zusätzlichen Laserquelle versehen sein oder der von der Laserquelle ausgesandte Laserstrahl muß in einen ersten Laserstrahl zur Informationsaufzeichnung und in einen zweiten Laserstrahl zur Erfassung des automatischen Fokussiersignales aufgeteilt werden. Eine für diese Einrichtung verwendete Optik ist daher beträchtlich kompliziert

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aufgebaut, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Weiterhin stören die beiden Laserstrahlen einander, um so die Genauigkeit der automatischen Fokussierung zu verschlechtern.

Fig. 1a zeigt eine herkömmliche Aufzeichnungsvorrichtung mit zwei Laserquellen. Ein von einer Informationsaufzeichnungs-Laserquelle 12, wie z. B. einem Hochleistungs-Ar-Laser oder einem He-Ne-Laser, abgegebener Laserstrahl tritt in einen durch ein Ansteuerglied 14 angesteuerten Lichtmodulator 13 ein und wird darin entsprechend einer Information moduliert. Nach Durchgang des modulierten Laserstrahles durch eine Linse 15, ein λ./2-Plättchen (Halbwellenlängen-Plättchen) 16 und ein Polarisationsprisma 17 wird er durch eine Fokussierlinse 8 auf eine Platte 9 in der Form eines kleinen Flecks fokussiert. Andererseits verläuft ein von einer kleinen Laserquelle 1, wie z. B. einem He-Ne-Laser von 1 bis 2 mW, abgegebener automatischer Fokussier-Laserstrahl 2 durch eine Linse 4, einen Halbspiegel 5, einen Spiegel 6 und ein Polarisationsprisma 7 und wird dann durch die Fokussierlinse 8 auf die Platte 9 fokussiert. Der von der Platte 9 reflektierte Laserstrahl wird auf eine Zylinder-Linse 10 durch den Halbspiegel 5 gerichtet und durch einen Lichtfühler 11 erfaßt. Da die Polarisationsebenen der jeweiligen Laserstrahlen zueinander gekreuzt sind, wie dies durch P₁ und P„ angedeutet ist, können diese Laserstrahlen durch das Polarisationsprisma 7 getrennt werden.

Das automatische Fokussieren durch die Zylinder-Linse 10 und den Lichtfühler 11 wurde bereits beschrieben (vgl. US-PS 4 059 841 und US-PS 4 051 527). Der Betrieb wird im folgenden anhand der Fig. 1b kurz erläutert. Durch ein einseitig gerichtetes Fokussieren der Zylinder-Linse 10 im Strahlengang des reflektierten Laserstrahles ändert sich ein Lichtfleck auf dem Lichtfühler 11 entsprechend der Änderung eines fokussierten BiI-

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des des Strahles auf der Oberfläche der Platte 9. Bei einer richtigen oder genauen Fokussierung nimmt der Lichtfleck einen kreisförmigen Fleck 61 (vgl. Fig. 1b) ein. Wenn sich die Plattenoberfläche der Linse 8 nähert, verändert der Lichtfleck seine Form in eine aufrechtstehende Ellipse 61b. Wenn sich andererseits die Scheibenoberfläche von der Linse 8 entfernt, verändert sich der Lichtfleck in eine waagrecht liegende Ellipse 61a. Wie in der Fig. 1b gezeigt ist, wird der Lichtfühler 11 durch Grenzlinien 11-1 und 11-2 in einzelne Segmentbereiche D₁ bis D. geviertelt und erzeugt Ausgangssignale entsprechend einer Formänderung des auf dem Lichtfühler 11 gebildeten Lichtfleckes. Insbesondere erfassen jeweils Addierer 71-1 und 71-2 die Komponenten des Fleckes in der Y- und der X-Richtung, und ein Summierverstärker 71-3 erzeugt ein Fokussier-Fehlersignal. Ein Gleichlauf-Fehlersignal wird von einem Addierer 71-4 und einem Tiefpaßfilter 71-5 erhalten, und ein Videosignal wird von einem Addierer 16-4 und einem Hochpaßfilter 71-6 abgegeben. Das Fokussier-Fehlersignal bewirkt die wellenartige Bewegung der Linse 8. Z. B. kann dies geschehen, indem die Linse 8 in einer sich bewegenden Spule vorgesehen wird. Damit kann der aufzeichnende Strahl immer auf die richtige Stelle auf der Plattenoberfläche fokussiert werden.

Die in Fig. 1a gezeigte Informationsaufζeichnungsvorrichtung beinhaltet jedoch die folgenden Probleme. Ein erstes Problem liegt in der^ komplizierten Konstruktion der Optik, da die Anzahl der verwendeten optischen Bauteile groß ist. Wenn die Genauigkeit des Polarisationsprismas 7 gering ist, liegt ein zweites Problem darin, daß der Aufzeichnungs- und der Fokussierstrahl unvollständig getrennt werden, so daß sie einander stören, was zu einer geringen Genauigkeit der automatischen Fokussierung führt. Ein drittes Problem ist darin zu sehen, daß der von der Plattenoberfläche reflektierte Laserstrahl

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zur Laserquelle 1 zurückkehrt, um ein statistisches oder weißes Rauschen zu erzeugen, das als "Rücksprechen" bezeichnet wird, wodurch die Genauigkeit der automatischen Fokussierung verschlechtert wird. Ein viertes Problem ist schließlich darin zu sehen, daß die Einstellung einer Optik zum übereinstimmenden Fokussieren des Aufzeichnungsund des Fokussierstrahles auf der Plattenoberfläche schwierig ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfach aufgebaute InformationsaufZeichnungsvorrichtung anzugeben, die eine hohe Zuverlässigkeit und eine große Genauigkeit aufweist.

Die erfindungsgemäße Informationsaufzeichnungsvorrichtung hat:

Eine Lichtquelle zum Abgeben eines ersten Lichtstrahles ,

eine erste Einrichtung zum Eingeben einer vorbestimmten Information in den ersten Lichtstrahl, der von der Lichtquelle abgegeben ist,

eine zweite Einrichtung zum Leiten des ersten Lichtstrahles auf ein vorbestimmtes Aufzeichnungsmedium,

eine dritte Einrichtung zum Erfassen eines zweiten Lichtstrahles, der eine reflektierte Form des Lichtstrahles vom Aufzeichnungsmedium ist,

eine vierte Einrichtung zum Erzeugen eines automatischen Fokussiersignales entsprechend einem Ausgangssignal von der dritten Einrichtung, und

eine fünfte Einrichtung, die auf ein Ausgangssignal von der vierten Einrichtung anspricht, um den ersten Lichtstrahl

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auf das Aufzeichnungsmedium zu fokussieren.

Die Erfindung sieht also eine Informationsaufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen einer vorbestimmten Information auf einem Aufzeichnungsmedium mittels eines Laserstrahles vor, wobei eine Optik und ein Lichtfühler vorgesehen sind, um eine reflektierte Form des Laserstrahles vom Aufzeichnungsmedium zu erfassen, wodurch die Fokussierung des Laserstrahles auf das Aufzeichnungsmedium automatisch steuerbar ist.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Informationsaufzeichnungsvorrichtung,

Fig. 1b ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer automatischen Fokussierung bei der Vorrichtung der Fig. .1a,

Fig. 2a eine schematische Darstellung der Informationsauf Zeichnungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2b Erfassungsbereiche des in Fig. 2a gezeigten Lichtfühlers,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Informationsauf Zeichnungsvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

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Fig. 4a den Verlauf eines gepulsten Laserstrahles, der auf eine Platte einfällt, und

Fig. 4b den Verlauf eines von der Platte reflektierten Laserstrahles.

In der Fig. 2a, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen InformationsaufZeichnungsvorrichtung zeigt, verläuft ein von einem Gaslaser 16 abgegebener Laserstrahl 18 durch eine Linse 17 und einen Spiegel 19 und wird dann durch eine Fokussierlinse 20 auf eine Platte 21 als ein kleiner Fleck fokussiert. Die Platte 21 umfaßt ein Aufzeichnungsmedium und ein Substrat. Das Aufzeichnungsmedium kann aus Metall (z. B. Bi oder Al) oder aus Chalcogenidglas (z. B. As, Ge, Te, Se o. dgl.) bestehen. Das Substrat kann aus Glas oder Acrylsäureesterharz bestehen. Das Aufzeichnungsmedium wird als ein dünner Film von 100 bis 1000 A* auf das Substrat aufgetragen. Die Information wird in der Platte in der Form einer Anordnung einer Anzahl von Vertiefungen aufgezeichnet, die thermisch durch den auf die Platte 21 fokussierten Laserstrahl gebildet sind.

Fig. 4a zeigt den Verlauf eines gepulsten Laserstrahles, der auf das Aufzeichnungsmedium der Platte einfällt. Die Frequenz des gepulsten Strahles beträgt 2 bis 4 MHz. Die Fig. 4b zeigt den Verlauf des vom Aufzeichnungsmedium reflektierten Laserstrahles. Aus Fig. 4b folgt, daß während der Zeitdauer At., der einfallende Laserstrahl den Metallfilm erwärmt, ohne darin eine Vertiefung zu.bilden, so daß die Stärke des von der Metallfilm-Oberfläche reflektierten Laserstrahles hoch ist. Obwohl die-Stärke des reflektierten Laserstrahles von der Dicke des Metallfilmes abhängt, ist es üblich, daß

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40 bis 50 % des einfallenden Laserstrahles reflektiert und der Rest durch den Metallfilm absorbiert wird, um diesen auf eine hohe Temperatur zu erwärmen. Nach der Zeitdauer ₁ wird der Metallfilm mit Vertiefungen versehen, und die Stärke des reflektierten Laserstrahles wird sehr klein. Der während der Zeitdauer At. reflektierte Laserstrahl kann als ein Signal zum automatischen Fokussieren verwendet werden. Wenn ein frequenzmoduliertes Videosignal als Information verwendet wird, liegt der reflektierte Laserstrahl über der Zeitdauer At. für jeden frequenzmodulierten Impuls vor. Versuche des Erfindershaben gezeigt, daß At₁ den Wert 1/3 bis 1/4 der Impulsbreite ( At₁ + AtJ aufweist.

In Fig. 2a verläuft der von der Platte 21 reflektierte Laserstrahl durch einen Halbspiegel 22 und eine Zylinder-Linse 23 und tritt in einen Lichtfühler 24 ein, der vier Lichtfühlerbereiche 24a bis 24d aufweist, wie dies in Fig. 2b dargestellt ist. Der während der Zeitdauer At₁ (vgl. Fig. 4b) vor Durchführung der Aufzeichnung reflektierte Laserstrahl wird durch den Lichtfühler 24 erfaßt. Ein eine Abweichung vom genauen oder richtigen Fokussierpunkt darstellendes Signal (ein Fokussier-Fehlersignal) wird entsprechend einer herkömmlichen Systemlinse 10 erzeugt (vgl. US-PS 4 059 841, US-PS 4 051 527 und die obigen Erläuterungen zu Fig. 1b).

Wenn die Drehzahl der umlaufenden Platte 1800 U/min beträgt, enthält das Fokussier-Fehlersignal die Frequenzkomponenten von einigen 10 Hz bis einigen kHz, die durch die Frequenz eines Informationssignales abtastbar sind. Daher erzeugt nach der Erfassung durch den Lichtfühler 24 ein Differenzverstärker 25 in verstärkter Form die Differenz zwischen der Summe der Ausgangssignale von den Fühlerbereichen 24a und 24c und der Summe der Ausgangssignale von den Fühlerbereichen 24b und 24d. Das Ausgangssignal vom Differenzverstärker 25 wird zu ei-

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nem Tiefpaßfilter 26 mit einer Grenzfrequenz von ca. 100 kHz gespeist, in dem lediglich die Fokussier-Fehlersignal-Komponente ausgesiebt wird. Das Fokussier-Fehlersignal wird zu einem Servoglied 27 gespeist, das seinerseits eine bewegliche Spule 28 ansteuert, um automatisch eine genaue oder richtige Fokussierung auszuführen.

In Fig. 2a erzeugt eine Signalquelle 30 ein aufzuzeichnendes Signal. Weiterhin ist ein Lichtmodulator 29 vorgesehen. Nach Empfang des Signales moduliert der Lichtmodulator 29 den Laserstrahl 18.

Fig. 3 zeigt eine Informationsaufzeichnungsvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet einen kleinen und einfachen Halbleiterlaser 40. Ein vom Laser 40 abgegebener Laserstrahl 42 verläuft durch eine Linse 41 und einen Spiegel 43 und wird auf die Oberfläche einer Platte 45 durch eine Fokussierlinse 44 fokussiert. Der von der Platte 45 reflektierte Laserstrahl verläuft durch einen Halbspiegel 46 und eine Zylinder-Linse 47 und wird dann auf einen Lichtfühler 48 gerichtet, der entsprechend Fig. 2b aufgebaut ist. In ähnlicher Weise zu dem in Fig. 2a dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft ein Ausgangssignal vom Lichtfühler 48 durch einen Differenzverstärker 49, ein Tiefpaßfilter 50 und ein Servoglied 51, um eine bewegliche Spule 53 anzusteuern. Der Halbleiterlaser 40 ist direkt mit einer Informationsquelle 52 gekoppelt, so daß ein Laserstrahl vom Halbleiterlaser 40 direkt durch ein Signal von der Informationsquelle 52 in eine gepulste Form moduliert wird.

Wenn bei den in Fig. 2a und 3 dargestellten Vorrichtungen der Differenzverstärker 25 bzw. 49 mit einer Tiefpaß-

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filter-Kennlinie versehen wird, kann das Tiefpaßfilter 26 bzw. 50 weggelassen werden.

Im folgenden wird das Informationsaufzeichnen bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2a und 3 näher erläutert. Der Laserbetrieb oder die Schwingung in der Laserquelle erfolgt zunächst mit einer schwachen Ausgangsleistung, die kleiner als ein Aufzeichnungs-Schwellenwertpegel des Aufzeichnungsmediums ist. Da zu dieser Zeit das Laser-Äusfjangssignal schwach ist, erfolgt keine Aufzeichnung oder es werden keine Vertiefungen gemacht, sondern es wird lediglich das automatische Fokussieren durchgeführt. Unter dieser Bedingung wird die Laser-Ausgangsleistung erhöht, so daß das Informationsaufzeichnen beginnt. Obwohl dann das Fokussier-Fehlerausgangssignal entsprechend anwächst, verursacht ein derartiger Grad des Eingangssignales zu einem gewöhnlichen Servoglied keine Probleme.

Ein anderes Aufzeichnungsmedium (ζ. B. Photolack oder Photowiderstandsmaterial) als Metall kann verwendet werden, solange es Licht schwach reflektiert.

Die Erfindung ermöglicht eine Informationsaufzeichnungsvorrichtung, bei der mittels einer einfachen Optik ein genaues Aufzeichnen von Information möglich ist.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

Vorrichtung zum Aufzeichnen von Information, mit

einer Lichtquelle zum Abgeben eines ersten Lichtstrahles ,

einer ersten Einrichtung zum Eingeben vorbestimmter Information in den von der Lichtquelle abgegebenen ersten Lichtstrahl, und

einer zweiten Einrichtung zum Richten des ersten Lichtstrahles auf ein vorbestimmtes Aufzeichnungsmedium,

gekennzeichnet

durch

eine dritte Einrichtung (24; 48) zum Erfassen eines zweiten Lichtstrahles, der eine reflektierte Form des Lichtstrahles vom Aufzeichnungsmedium (21; 45) ist,

eine vierte Einrichtung (25, 26; 49, 50) zum Erzeugen eines automatischen Fokussiersignales entsprechend einem Ausgangssignal von der dritten Einrichtung (24; 48), und

eine fünfte Einrichtung (27, 28, 20; 51, 53, 44), die auf ein Ausgangssignal von der vierten Einrichtung (25, 26; 49, 50) anspricht, um den ersten Lichtstrahl auf das Aufzeichnungsmedium (21; 45) zu fokussieren (Fig. 2b, 3).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß das von der vierten Einrichtung (25, 26; 49, 5O) erzeugte automatische Fokussiersignal eine Frequenz aufweist, die durch eine Frequenz der vorbestimmten Information abtastbar ist (Fig. 2b, 3).

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