DE2916758C2

DE2916758C2 - Gerät zur optischen Aufzeichnung digital codierter Informationen

Info

Publication number: DE2916758C2
Application number: DE2916758A
Authority: DE
Inventors: Toshimitsu Hachioji Miyauchi; Yoshito Mitaka Tsunoda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1979-04-25
Publication date: 1983-06-16
Also published as: JPS5760696B2; US4283785A; NL178365C; FR2424603B1; GB2025090A; NL7903317A; NL178365B; JPS54143109A; GB2025090B; CA1127757A; DE2916758A1; FR2424603A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur optischen Aufzeichnung digital codierter Informationen, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist Ein solches Gerät ist aus der US-PS 51 329 bekannt

Stand der Technik und Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Signalverläufe zur Erläuterung einer Schwierigkeit, die bei herkömmlichen optischen Informations-Aufzeichnungsgeräten auftreten kann,

F i g. 2 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Gerät zur optischen Aufzeichnung digital codierter Informationen,

Fig.3 den Verlauf aufzeichnender Informationsimpulse und reflektierter Lichtimpulse zur Erläuterung der Erfindung,

Fig.4 im Diagramm die Abhängigkeit zwischen der Laser-Ausgangsleistung und dem Tastverhältnis bzw. der Änderung der Breite der reflektierten Lichtimpulse, wie sie bei Untersuchungen ermittelt wurden,

F i g. 5a das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerabschnittes,

Fig.5b bis 5g den Signalverlauf an verschiedenen Punkten des Steuerabschnittes der F i g. 5a,

F i g. 6a das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerabschnittes,

Fig.6b bis 6d den Signalverlauf an verschiedenen Punkten des Steuerabschnittes der F i g. 6a,

F i g. 7a das Schaltbild eines dritten erfindungsgemäßen Steuerabschnittes und
F i g. 7b bis 7e den Signalverlauf an verschiedenen Punkten des Steuerabschnittes der F i g. 7a.

Bei dem bekannten Gerät zur optischen Aufzeichnung digital codierter Informationen, bei dem ein Laser als Lichtquelle dient und der Laser aus der Laserquelle mit einem pulsierenden Signal von einer Informationsquelle moduliert wird, um die gewünschte Information in EIN-AUS-Bitform trus dem Aufzeichnungsmedium oder einer Plane aufzuzeichnen, bestehen insofern Schwierigkeiten, als bei zeitlichen Schwankungen der Ausgangsleistung der Laserquelle oder bei Aufbringen der Laser-Ausgangsleistung auf einen Teil der Platte in der Nähe ihres Umfanges, die ebenso groß ist wie die auf einen Teil in der Nähe der Mitte der Platte aufgebrachten Leistung (d. h., wenn diese Laser-Ausgangsleistungen nicht durch Steuerung verändert

M) werden), das Tastverhältnis des von der auf der Platte aufgezeichneten Information reproduzierten Signals unterschiedlich wird vom Tastverhältnis des aufgezeichneten lnformätiönssignals, so daß im Falle der optischen Videoplatte Schwebungen auftreten und im Falle des

μ Datenaufzeichnungsgeräts falsche Daten ausgelesen werden.

Diese Schwierigkeit wird inhand Fig. I näher erläutert. Schwankt die Ausgangsleistung des aufzeich-

nenden Laserstrahls einer Laserquelle gemäß Fig, l(a), so entstehen durch den aufzeichnenden Leserstrahl im Aufzeichnungsmedium einer Platte Gröbehen mit der in F i g. 1(b) gezeigten Form. Ein durch Bestrahlung dieser Grübchen mit einem Laserstrahl erhaltenes Signal ist in Fig. 1(c) gezeigt Das heißt, das Tastverhältnis des reproduzierten Signals (c) schwankt entsprechend der Schwankung der Leistung des aufzeichnenden Laserstrahls (a). Führt man dieses Signal über einen Begrenzer, so wird es geformt und erhält die in F i g. l(d) gezeigte Form. Wird die Information aus einem Signal gemäß F i g. l(c) demoduliert oder reproduziert, so entstehen infolge von Sekundärverzerrungen Reflexionsstörungen auf dem Anzeigeschirm im Falle einer optischen Videoplatte, so daß die wiedergegebene Information verschlechtert wird und eine Synchronisation zwischen reproduziertem Signal und einem Lese-Taktsignal im Falle eines optischen Datenaufzeichnungsgerätes schwierig ist, was zu fehlerhaften Ablesungen bzw. Wiedergaben führt

Die gleiche Schwierigkeit entsteht aus Effekten, die abhängig sind vom radialen Abstand von der Mitte der Platte Da nämlich die Platte mit konstanter Drehzahl rotiert, ist die eingestrahlte Laserenergie je Flächeneinheit der Platte umgekehrt proportional zum radialen Abstand von der Plattenmitte, wenn die Ausgangsleistung des Laserstrahls konstant gehalten wird. Dies führt zu den gleichen Ergebnissen wie im Fall der oben beschriebenen Schwankung der Laserstrahl-Ausgangsleistung. Beispielsweise ist die eingestrahlte Energie £Ί je Flächeneinheit für einen radialen Abstand von 150 mm gleich der Hälfte der eingestrahlten Energie E₂ je Flächeneinheit für einen radialen Abstand von 75 mm; das heißt E₂ = 2 E\.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Gerät so weiterzubilden, so daß bei der Wiedergabe das wiederzugebende Signal im wesentlichen das gleiche Tastverhältnis hat wie das zur Aufzeichnung angelegte elektrische Informationssignal, insbesondere auch dann, wenn sich das Reflexionsvermögen während des Schreibvorganges unter Einfluß der SchreibsteJ'ung zeitlich ändert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Da bei dem erfindungsgemäßen Gerät die Änderung der Impulsbreite des reflektierten Lichtimpulses genau dem Zustand der Informationsaufzeichnung entspricht, läßt sich die Ausgangsleistung der Lichtquelle so regeln, daß das wiedergegebene Signal praktisch das gleiche Tastverhältnis hat wie das aufzuzeichnende Informationssignal.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Geräts sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 4.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geräts, bei dem die Lichtquelle aus einem Halbleiterlaser 1 besteht. Das vom Halbleiterlaser 1 abgestrahlte Licht wird über eine Linse 2, ein Prisma 3 und einen galvanischen Spiegel 4 geleitet und dann durch eine Fokussierlinse 5 auf einen Punkt mit einem Durchmesser von 1 bis 2 μπι auf dem Aufzeichnungsmedium 7 einer Platte 6 gebündelt. Das Aufzeichnungsmedium 7 ist reflektierend und kann äüs einem dünnen abgelagerten Film mit einer Stärke von etwa 0,01 μπι bis 10 μιη aus einem Metall wie Bi, Au, Al usw. oder einer Legierung derselben oder aus einem chalkogeniden Glasmaterial wie As, Te, Ge, Se usw. oder einer Legierung derselben bestehen.

Die Impulsinformation von einer Informationsquelle 8 wird einem Lasertreiber 9 zugeführt, der entsprechend der Impulsinformation das von der Laserquelle l abgestrahlte Licht moduliert Das vom Aufzeirbrungs-

medium 7 reflektierte Aufzeichnungslicht wird du-ch das Prisma 3 auf einen Lichtdetektor 10 gelenkt, der gemäß den US-PS 40 59 841 und 40 5? 527 mit einer nichtgezeigten zylindrischen Linse kombiniert und in vier segmentartige lichtempfangende Bereiche geviertelt sein kann. Bei einer solchen Kombination aus der zylindrischen Linse und dem geviertelten Lichtdetektor können, wie in den genannten Druckschriften beschrieben, ein Videosignal, ein automatisches Brennpunktsignal und ein Nachlaufsignal erfaßt werden.

Die Impulse des aufzeichnenden Lichts und die reflektierten Impulse sind in Fig.3(a) bzw. Fig.3(b) gezeigt In Fig.3(b) bedeutet m die Änderung der Impulsbreite der reflektierten Lichtimpulse infolge des Aufschmelzen des Aufzeichnungsmediums 7 durch die Energie des aufzeichnenden Lichts.

Fig.4 zeigt die Änderung der Impulsbreite des reflektierten Lichts, die sich aus dem Aufschmelzen des Aufzeichnungsmediums 7 durch die Energie der aufzeichnenden Lichtimpulse ergibt wenn sich die Energie des aufzeichnenden Lichts (Laserausgangsleistung) ändert Fig.4 zeigt ferner die Änderung des Tastverhältnisses eines reproduzierten Signals. Beide Kurven wurden durch Experimente erhalten, und zwar unter Bedingungen, bei denen das Tastverhältnis des aufzeichnenden Lichts 50% betrug. Als Halbleiterlaser wurde ein CPS-Laser und als Aufzeichnungsmedium chalkogenides Glasmaterial verwendet Die folgenden Tatsachen (1) und (2) lassen sich von F i g. 4 ablesen.

-13 l. Ist die Laser-Ausgangsleistung doppelt so groß wie

der Aufzeichnungs-Ausgangspegej, bei dem die Information aufgezeichnet wird, so tritt keine Änderung des Tastverhältnisses ein.

2. Das Tastverhältnis des reproduzierten Signals ist

•to direkt proportional zur Änderung der Impulsbreite des reflektierten Lichtimpulses infolge des Aufschmelzens des Aufzeichnungsmediums.

F i g. 5a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Steuer-

■n stufe 12 (Fig.2), die unter Berücksichtigung des vorstehend erwähnten Punktes (1) ausgelegt ist Gemäß F i g. 2 wird das von der Platte 6 reflektierte Licht durch einen Videoverstärker 11 erfaßt, dessen Ausgangssignal der Steuerstufe 12 zugeführt wird. Diese enthält gemäß

">» Fig.5a einen Impulsbreitendetektor 220, der Impulsbreitenänderungen des reflektierten Lichtimpulses (F i g. 5b), der vom Verstärker 11 zugeführt wird, erfaßt Die Breite des reflektierten Lichtimpulses wird klein, wenn die Laser-Ausgangsleistung ihren Aufzeichnungsstartpegel erreicht. Dann erzeugt der Impulsbreitendetsktor 220 Ausgangsimpulse (F i g. 5c) entsprechend der impulsbreitenänderung der reflektierten Lichtimpulse. Der erste der aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulse des Detektors 220 wird über eine Verzögerungsstufe 221 um Γ (Fig.5d) verzögert. Die Impulshöhen der reflektierten Liebtimpulse (F i g. 5b) werden durch eine Taststufe 222 in zeitlicher Beziehung zu den verzögerten Tästimpulsen (F i g. 5e) getastet. Ein Wert 2 P₀, der doppelt so groß ist wie die getastete Impulshöhe Po, wird in einer Haltestufe oder in einer Multiplikationsstufe 223 (F i g. 5f) gehalten. Das Ausgangssignal der Haltestufe 223 wirr! mit der Impulshöhe des reflektierten Lichtimpulses in einem Komparator 224 verglichen.

Das Alisgangssignal (Fig. 5g) des Komparator 224 wird dem Lasertreiber 9 (F i g. 2) zugeführt, so daß die Aufzeichnungs-Ausgangsleistung des Lasers 1 gesteuert wird. Die Rückkopplung ist der Treiberstufe 9 zugeführt, so daß das Ausgangssignal des Komparator 224 Null sein kann. Mit anderen Worten, bei der Schaltungsanordnung der Fig.5a werden Änderungen des Tastzyklus eines reproduzierten Signals verhindert, indem eine Laser-Ausgangsleistung vorgegeben wird, die doppelt so hoch ist wie ihr Aufzeichnungs-Siartpegel.

Tig. 6a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Slcuersliife 12 der F i g. 2. Bei diesem Aiisfühningsbcispiel erfaßt die Stcuerstiifc 12 die Impulsbreitenänderung des reflektierten Lichtsignals, die sich aus dem Aufschmelzen des Aufzeichnungsmediums 7 durch den Laserstrahl ergibt, so daß die Aufzeichnungs-Startsieuerung konstant gehalten und daher das Tastverhältnis eines reproduzierten Signals gleich dem des aufzeichnenden I.icht-1mpiilssigricils wird.

iicniäU Ι· ι g. ba wird das rciiekiiene Lienisigiuii (Fig. bb) vom Videoverstärker ti zur Signalformung einem Kingang eines Komparator 121 zugeführt. Zu diesem Zweck wird dem anderen F.ingang des Komparator 121 von einer Klemme Tu eine Rc/.iigsspannung zugeführt. Die Höhe /. der Rczugsspannting wird experimentell so gewählt, daß das Tastverhältnis des reproduzierten Signals gleich dem des entsprechen den aufzuzeichnenden Informationssignals wird. Die geformten Impulse (Fig. 6c) vom Komperalor 121 werden durch einen Tiefpaßfilter 122 (Fig. 6d) gemittcll. dessen Ausgang auf den Lasertreiber 9 der Fi p. 2 rückgekoppelt ist. so daß die aufzuzeichnende Ausgangsleistung des Lasers I gesteuert wird.

Fig. 7a zeigt ein drittes Ausführungsbcispiel der Steuerstiife 12 der F i g. 2. Ähnlieh wie hei dem Ausführungsbcispiel der F i g. 6a ist der Ausgang des Videoverstärkers 11 auf einen F.ingang eines Komparator 121' geführt, dessen /weitem F.ingang von einer Klemme T'n eine Rezugsspiinniing zugeführt wird. Die geformten Alisgangsimpulse (Fig. 7b) des Komparator Ι2Γ werden einem numostabilen Multivibrator 12.?

zugeführt, der Bezugsimpulse mit konstanter Impulsbreite (F i g. 7c) erzeugt. Die Breite des BezugsimpiMses ist so gewählt, daß sie gleich sein kann der Breite der reflektierten Lichtimpulse entsprechend der Laser-Ausgangsleistung, wenn das Tastverhältnis des auflehnenden Lichtsignals gleich dem des wiedergegebenen Signals wird. Die geformten Impulse vom Komparator 121' und die Rezugsimpulse vom monostabilen Multivibrator 123 werden einem Phasenkomparator 124 zugeführt, der die Phasendifferenz zwischen den Impulsen bestimmt und ein Nach- oder Voreil-Ausgangssignal liefert (Fig. 7d). Der Ausgang des Phasenkomparator 124 ist auf einen Tiefpaßfilter 125 geführt, in dem die l'hasei "lach- oder Voreilung in ein veränderliches Gleichsiromsignal umgewandelt wird. Das Aiisgangssignal (Fig. 7e) des Tiefpaßfilters I2i ist auf den l.asertreiber 9 der F i g. 2 rückgekoppelt, wodurch die aufzeichnende Ausgangsleistung lies Lasers I gesteuert werden kann.

Durch die Kriindung ist es nicht nur möglich, die Ausgaugsieisiimg lies .Mii/ckliiHüdcri !.ich::; ;nf;i!gc Änderungen der Umgebungstemperatur auszugleichen, sondern auch die Lascr-Ausgangsleislung entsprechend dem radialen Abstand von der Mitte einer Plane /u steuern, so daß ein von Milderungen des Tastverhalinisses freies Signal reproduziert w erden kann.

Nach F i g. 2 wird während der Informationsaufzeichnung automatisch derart fokussiert, daß ein automatisches Fokiissicrsignal durch den Lichtdetektor IO erfaßt und der -iervostiife 13 zugeführt wird, die die Fokussierlinse 5 in bekannter Weise steuert. Der galvanische Spiegel 4 ist fest. Rei der Informationswiedergabe wird die L.iscr Ausgangsleistung auf' m der Ausgangsleistung bei der Informationsaufzeichnung reduziert. Die Reproduktion erfolgt mn dem galvanischen Spiegel 4 und der von der Sersostufe 13 gesteuerten l'okiissierlinse. Aufzeichnung und Wiedergabe können daher durch ein einziges optisches System ausgeführt werden.

Statt eines Halbleiterlaser können auch andere Laser, beispielsweise Ciaslaser (HeNe-l.aser. Ar-Laser usw.) verwendet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Gerat zu» optischen Aufzeichnung digital codierter Informationen, wobei die binären Zustände mit koastanter Tastung und in direkter Weise so gespeichert werden, daß der eine binäre Zustand dem eingeschalteten Zustand einer Schreib-Lichtquelle entspricht und der andere binäre Zustand dem ausgeschalteten Zustand dieser Lichtquelle, mit ι ο einer Lichtquelle, deren moduliertes Aufzeichnungslicht punktförmig auf einem relativ zum Lichtstrahl beweglichen Aufzeichnungsmedium fokussiert und damit aufgezeichnet wird, mit einer Detektorschaltung zur Erfassung des vom Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichts, und mit einer der Lichtquelle zugeordneten Regelschaltung zur Regelung der Ausgangsleistung der Lichtquelle entsprechend dem Ausgangssignal der Detektorschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (10, 12) eine Anordnung (220, 221; 221') zur Erfassung der Änderung der Impulsbreite der reflektierten Licntimpulse (F i g. 5b, 6b) in bezug auf die originären Schreibimpulse und zur Erzeugung eines auf diese Änderung bezogenen Ausgangssignals (Fig.5c, 6c, 7b) enthält und daß die Regelschaltung (221, 222, 223, 224; 122, 123, 124, 125) die Ausgangsleistung der Lichtquelle (1) auf der Basis des Ausgangssignals der Impulsbreitenänderungs-Erfassungsschaltung derart regelt, daß die Impulsbreite der vom Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichtimpulse konstant und entsprechend der Impulsbreite der Schreibimpulse gehalten wird.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung (221) -.olgende Bestand- js teile enthält: eine Einrichtung (221) zur Erfassung des Starts der Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsmedium (7) auf der Basis des Ausgangssignals (Fig,5c) von der Impulsbreitenänderungs-Erfassungsschaltung (220), eine Haltestufe (223) zum Halten eines Werts, der gleich ist oder größer als das Doppelte der Impulshöhe (P₀) eines der vom Aufzeichnungsmedium beim Start der Aufzeichnung reflektierten Lichtimpulses, und einen Komparator (224) zum differentiellen Vergleich des Ausgangssignals (Fig.5f) der Haltestufe mit den jeweiligen Impulshöhen der vom Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichtimpulse (F i g. 5b), wobei das Ausgangssignal des Komparator^ zur Regelung ihrer Aus-Rangsleistung der Lichtquelle (1) zugeführt ist
J. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung eine Einrichtung (122) zur Mittelung des Ausgangssignals (F i g. 6c) von der Impufsbreitenänderungs-Erfassungsschaltung (121) enthält, wobei das Ausgangssignal (Fig.6d) der Mittelungseinrichtung zur Regelung ihrer Ausgangsleistung der Lichtquelle (1) zugeführt ist.
4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung folgende Bestandteile enthält: einen Bezugsimpulsgenerator (123) zur Abgabe eines Impuls-Ausgangssignals (F i g. 7c) mit konstanter Impulsbreite, einen Komparator (124) zum Phasenvergleich des Ausgangssignals (F i g. 7b) der Impulsbreitenänderungs-Erfassungsschaltung (12Γ) mit dem Ausgangssignal des Bezugsimpulsgenerators, und eine Einrichtung (125) zur Mittelung des Ausgangssignals (Fig.7d) des (Comparators, deren Ausgangssignal (F i g. 7e) zur Regelung ihrer Ausgangsleistung der Lichtquelle (1) zugeführt ist.