DE2918931A1

DE2918931A1 - Optischer kopf

Info

Publication number: DE2918931A1
Application number: DE19792918931
Authority: DE
Inventors: Kunio Aiki; Ryoichi Ito; Toshimitsu Miyauchi; Kimio Tatsuno; Yoshito Tsunoda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-05-10
Filing date: 1979-05-10
Publication date: 1979-11-15
Also published as: JPS54146613A; JPS5760697B2; US4298974A

Description

~³" 291893

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Kopf und richtet: sich insbesondere auf einen optischen Kopf, welcher einer optischen Scheibe zur optischen Aufzeichnung von Information angepaßt ist.

Es ist bekannt, Information optisch auf einen dünnen Film, beispielsweise aus einem Chalcogenidglasmaterial, etwa aus Te, oder einem metallischen Material, wie etwa Bi, aufzuzeichnen und von diesem zu reproduzieren. Da eine Entwicklung und Fixierung des Materials in diesem Fall unnötig ist, sind Anwendungen auf Vorrichtungen zu erwarten, welche eine schritthaltende Aufzeichnung von Video-Information, digitaler Information etc. und deren Wiedergabe unmittelbar nach der Aufzeichnung erfordern, beispielsweise auf Datenaufzeichnungsgeräte, Bildplattenvorrichtungen des Aufzeichnungs-Wiedergabetyps etc.. Bei den bekannten Vorrichtungen wird als Laserquelle für die Aufzeichnung von Information, welche einen optischen Kopf bildet, ein großer Gas-Laser/ wie etwa ein Ar-Ionen-Laser, ein He-Cd-Laser oder ein He-Ne-Laser verwendet/ während für die Wiedergabe der Information ein kleiner He-Ne-Laser verwendet wird, der von dem Laser für die Aufzeichnung getrennt ist, um eine gegenseitige Beinflussung von Signalen zu vermeiden.

Fig.' 1 zeigt eine bekannte Bildplattenvorrichtung, welche die vorgenannten Laserquellen, verwendet. In der Figur bezeichnet 101 eine Ar-Laserquelle zur Aufzeichnung von Information (mit einer Ausgangsleistung von beispielsweise 200 mW), während 102 eine He-Ne-Laserquelle zur Wiedergabe von Information (mit einer Ausgangsleistung von beispielsweise 1 mW) zeigt. 103 bezeichnet einen optischen Modulator, 104 einen Treiber für den optischen Modulator, auf welchen

die Eingangsinformation gegeben wird, 105 eine Linse, 106 eine i/2-Platte, 107 einen Strahlenteiler, 108 ein Objektiv und 109 eine Platte 110 bezeichnet ein Beugungsgitter, 111 eine Linse, 112 einen Strahlenteiler, 113 eine Galvano-* spiegel, 114 eine Zylinderlinse und 115 eine Photodetektor mit einer in vier Teile unterteilten Lichtempfängerfläche. Durch die Linse 114 und den Photodetektor 115 wird, wie dies bekannt ist, eine auf Astigmatismus basierende Selbstf okussierung bewirkt.

Die oben beschriebene bekannte Vorrichtung hat verschiedene Nachteile, die im folgenden dargelegt sind.

(1) Die optischen Systeme, die unabhängig voneinander verwendet werden, um die Laserstrahlen von den einzelnen Laserquellen auf ein und dieselbe Platte als kleine Punkte zu leiten, werden aufwendig.

(2) Um die gegenseitige Interferenz zwischen dem Aufzeichnungslaserstrahl und dem Wiedergabelaserstrahl zu vermeiden, werden die Laserstrahlen mit zueinander senkrechter Polarisation gewählt und, wie in der Figur dargestellt, durch den polarisierenden Strahlenteiler auf ein und dasselbe Objektiv gemischt und geleitet. Dadurch wird die Vorrichtung teuer, und die Laserstrahlen, die nicht vollkommen getrennt werden können, mischen miteinander und machen die Fokussiergenauigkeit schlecht.

(3) Zur Trennung vom Aufzeichnungsstrahl muß der Wiedergabestrahl im Zustand linearpolarisierten Lichts verwendet werden. Aus diesem Grund kann nicht ein polarisierendes Prisma als strahlenteiler zur Leitung des Strahls auf den Photodetektor im optischen Wiedergabesystem verwendet werden. Infolgedessen kehrt der an der Platte reflek-

9 Ου O-

tierter strahl auf die He-Ne-Laserquelle zurück und verursacht die sogenannte "Rücksprecherscheinung", so daß ein erhebliches Maß an Störungen im reproduzierten Signal erscheint,

(4) Die Justierung der optischen Systeme zur Fokuisierung der Strahlen zweier unabhängiger Laserqueilen ale feine Punkte auf im wesentlichen ein und dieselbe Stelle der Platte ist äußerst schwierig,

(5) Als Selbstfokussiersteuereinriehtungwurde bislang eine Luftschwebelinse verwendet, welche den pneumatostatischen Druck ausnützt. Bei dieser Einrichtung ist jedoch das Ansprechen schlecht, wenn die Vertikalbewegungen der Platte mit hoher Frequenz vor sich gehen. Insbesondere wenn das Grundteil der Platte aus Kunststoff besteht, kann eine Luftschwebelinse nicht verwendet werden»

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen optischen Kopf zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Information zu schaffen, welcher die oben aufgeführten Nachteile nicht aufweist, einfach im Aufbau, einfach herzustellen und leicht zu justieren ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Laserdiodenfeld mit einer Vielzahl- lasernder Punkte als optischer Kopf verwendet und wenigstens einer der lasernden Punkte impulsmodu-■ liert, während wenigstens einer der verbleibenden lasernden Punkte kontinuierlich oszilliert wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser zeigt bzw. zeigen

ORIGINAL INSPECTED

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe

von Information, die der Erläuterung eines bekannten optischen Kopfes dient,

Fig. 2 den Aufbau einer Ausführungsform der Erfindung,

Fign. 3 Anordnungen von optischen Punkten zur Erläuterung ^{und 4} der Erfindung,

Fig. 5 den Aufbau eines Halbleiterlaserfelds,

Fig. 6 den Aufbau einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Fign. 7a Darstellungen zur Erläuterung der Ausführungsform ^{und 7b} gemäß Fig. 6.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät, anhand dessen eine Ausführungsform des optischen Kopfes gemäß der Erfindung erläutert wird.

Gemäß dieser Figur wird ein von einem lasernden Punkt 1 eines Halbleiterlaserfelds 201 ausgehender Laserstrahl nach Durchlaufen einer Linse 202, eines Strahlenteilers 203, eines Galvanospiegels 204 und einer Sammellinse 205 auf eine Platte 206 gebündelt. Die Laserquelle 201 wird durch einen Lasertreiber 208, wie etwa einen Impulsgenerator, welcher durch von einer Signalquelle 207 kommende Information modulierte Impulssignale erzeugt, getrieben. Der Laser oszilliert in pulsierender Weise bei relativ hoher Ausgangsleistung mit einem Scheitelwert von beispielsweise 5 bis 50 mW,

ν:* β

291893

Ein Aufzeichnungsmaterial, wie eine Dünnschicht aus Photoresist oder Metall, ist auf der Platte 206 vorgesehen.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird ein von einem lasernden Punkt 2 des Halbleiterlaserfelds kommender Laserstrahl zur Steuerung der Selbstfokussierung verwendet. Im einzelnen durchläuft der von dem lasernden Punkt 2, welcher bei niedriger Ausgangsleistung (2 bis 3 mW oder weniger) durch eine Gleichspannung eines Lasertreibers für Wiedergäbe 213 kontinuierlich oszilliert wird, kommende Laserstrahl das auch zum Laserstrahl des lasernden Punkts 1 gehörige optische System, weil die lasernden Punkte 1 und 2 nur mehrere hundert μκι auseinanderliegen und die davon ausgehenden Strahlen durch die gemeinsame Kopplungslinse erfaßt werden. An der Platte reflektiertes Licht wird durch den Strahlenteiler 203 auf einen Photodetektor 209 geleitet. Die Lichtempfängerflache des Photodetektors 209 ist in vier Teile unterteilt. Durch Anordnung einer Zylinderlinse 210 vor dem Photodetektor ergeben sich auf diesem, basierend auf Astigmatismus/Änderungen in der Punktform entsprechend den Auf- und Ab-Zitterbewegungen der Platte. Eine solche auf Astigmatismus beruhende Fokussiersteuerung ist an sich bekannt und beispielsweise in der US-Patentschrift 4.059 841 beschrieben. Da die Laserstrahlen der lasernden Punkte 1 und 2 unter Verwendung des gemeinsamen optischen Systems auf nahe beieinander liegende Lagen auf der Scheibe gebündelt werden, kann die Fokussiersteuerung des vom lasernden Punkt 1 kommenden Laserstrahls gleichzeitig mit derjenigen des vom lasernden Punkts 2 kommenden Laserstrahls durchgeführt werden. Das Ausgangssignal des Photodetektors 209 durchläuft

SCS

einen Vorverstärker 211 und wird danach das Eingangssignal einer Servoschaltung 212. Das Ausgangssignal der Servoschaltung 212 treibt zur Steuerung der Sammellinse 205 eine Bewegungsspule 212'. Die Servoschaltung- 212 treibt auch den Galvanospiegel 204.

Andererseits kann der Laserstrahl des lasernden Punkts 2 für die Wiedergabe von Information verwendet werden. Nach Durchlaufen des Vorverstärkers 211 wird das Ausgangssignal des Photodetektors 209 als Eingangssignal auf eine FM-Dekodierschaltung 214 gegeben. Hier wird die Information detektiert. Die Information wird beispielsweise durch einen TV-Monitor 215 reproduziert. Dabei kann insbesondere gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung die aufgezeichnete Information im wesentlichen mit dem Beginn der nächsten Aufzeichnung wiedergegeben werden, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist. Dies wird dadurch ermöglicht, daß der Punktabstand der Laserstrahlen der lasernden Punkte 1 und 2 so gehalten wird, daß er der Spurteilung (beispielsweise 2 μΐη) , mit der Information auf der Platte 206 aufgezeichnet wird, entspricht.

Diese Maßnahme wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert.

In Fig. 3 bezeichnet 301 einen durch den Laserstrahl des lasernden Punktes 1 gebildeten Aufzeichnungspunkt, 302 einen durch den Laserstrahl des lasernden Punktes 2 gebildeten Wiedergabepunkt und 305 eine Aufzeichnungsspur. Ein Pfeil 306 bezeichnet die Drehrichtung der Platte 206.

Ein Verfahren, mit dem bewirkt wird, daß die Punkte der Laserstrahlen der Spurteilung (dem seitlichen Spurabstand) entsprechen, besteht darin, daß der Abstand der beiden Iasernden Punkte auf dem Laserfeld gleich d-ΐη^/π^ gemacht wird,

öosii^' -·■ _l;in e

_ D —

was man erhält, indem man das Verhältnis nu/m.. aus der Vergrößerung m_ der Sammellinse 205 und der Vergrößerung iru der Linse 202 mit dem Abstand d der Spuren 305 multipliziert. Wenn man beispielsweise annimmt, daß d = 2 μΐη, daß iru = 40 und daß m.. = 4 ist, dann wird der Abstand der lasernden Punkte 20 μπι. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man, wie in Fig. 4 gezeigt, die beiden Punkte schräg bezüglich der Spuren 305 anordnet. In diesem Fall wird der Neigungswinkel θ zu θ = sin y, wobei 1 den Abstand zwischen den beiden lasernden Punkten auf der Platte bezeichnet.

Im Falle der Fig. 4 wird der Punkt 301 zur Informationsaufzeichnung und der Punkt 302 zur Informationswiedergabe und Fokussiersteuerung verwendet. Bei 303 und 304 sind Punkte gezeigt, welche zur Spurführung verwendet werden und durch Laserstrahlen anderer lasernder Punkte des Halbleiterlaserfelds gebildet sind.

Wie oben ausgeführt, ist der Neigungswinkel θ bezüglich der Spuren 305 durch θ =. sin γ gegeben. Ferner ist das Verhältnis zwischen dem Abstand 1 der Punkte 301 und 302 und dem Abstand K der Punkte 302 und 303 durch - = - gegeben.

is. r

Hierbei bezeichnet r den Radius des Punktes. .Wenn man beispielsweise annimmt, daß d = 2 μπι, r = 0,5 μπι und 1 = 100 μπι, dann ist K = 25 μπι. Auf dem Laserfeld werden K und 1 mit nu/m.. multiplizierte Werte. Wenn beispielsweise nu/m.. = TO, dann ist 1=1 mm und K = 250 μπι, was praktikable Werte sind. Geeignet als Halbleiterlaserfeld ist ein solches, dessen aktiver Bereich eine kleine Streifenbreite hat, beispielsweise ein Planarlaser mit einem mit Kanälen versehenen Substrat (channeled substrate planar (CSP) laser) oder ein Laser mit begrabener HeteroStruktur (buried heterostructure (BH) laser),

9 0:: »ν:./ U ^:Ί β

Ein Beispiel des Aufbaus des ersteren Halbleiterlaserfeldes ist in Fig. 5 gezeigt. Die Herstellung eines solchen Halbleiterlaserfelds ist einfach. D. h., vier Laser können auf ein und demselben Chip durch ein und dasselbe Verfahren so hergestellt werden, daß eine Maske mit mehreren Kanälen zur Herstellung verwendet wird. Es ist ebenfalls sehr einfach, diese Laser in kontinuierlichen und Impulsmoden unabhängig zu oszillieren.

In Fig. 5 bezeichnet 501 eine positive Elektrode, 502 eine p-GaAlAs-Schicht, 503 eine aktive n-GaAs-Schicht, 504 eine n-GaAlAs-Schicht, 505 eine n-GaAs-Schicht und 506 eine negative Elektrode. 507 gibt eine Kanalbreite an, welche beispielsweise 5 bis 7 μπι beträgt. Bei 508 ist ein lasernder Punkt gezeigt.

Da der optische Kopf gemäß der Erfindung ein Halbleiterlaserfeld mit mehreren lasernden Punkten verwendet, ist er im praktischen Einsatz sehr wirkungsvoll. Unter Verwendung des Laserstrahls eines bestimmten lasernden Punktes zur Aufzeichnung, eines anderen zur Wiedergabe und wiederum eines anderen zur Selbstfokus sierung lassen sich verschiedene, im folgenden beschriebene Vorgänge mit dem optischen Kopf gemäß der Erfindung verwirklichen. Eine erste Art der Verwendung besteht darin, den Kopf allein zur Aufzeichnung zu verwenden. Dabei wird der Laserstrahl eines der lasernden Punkte zur Informationsaufzeichnung verwendet, während der Laserstrahl eines anderen lasernden Punktes zur Selbstfokussierungssteuerung verwendet wird. Bei einer zweiten Art der Verwendung wird der Kopf allein für die Wiedergabe verwendet. Dabei wird der Laserstrahl eines der lasernden Punkte zur Wiedergabe von vorher aufgezeichneter Information verwendet, wobei kein Laserstrahl

909 ο ': '."■ / 'J'^: 1 B

irgendeines anderen lasernden Punktes erzeugt wird. Bei einer dritten Art der Verwendung wird der Kopf für einen Aufzeichnungsmonitor verwendet . Dabei wird, während eine durch den Laserstrahl eines der lasernden Punkte aufgezeichnete Spur .gerade durch den Laserstrahl des lasernden Punktes wiedergegeben wird, die nächste Information durch den Laserstrahl eines anderen lasernden Punktes aufgezeichnet. Eine vierte Art der Verwendung besteht darin, den Kopf für ein zusätzliches Aufzeichnen zu verwenden. Hierbei wird bei der Aufzeichnung von Information durch die Verwendung des Laserstrahls eines der lasernden Punkte eine bereits existierende Spur auf dem angrenzenden äußeren Umfang durch den Laserstrahl eines anderen lasernden Punktes verfolgt. Da der Abstand zwischen den zwei Punkten durch die Lagebeziehung der beiden lasernden Punkte auf den Halbleiterlaserfeld schon vorher festliegt, ist es möglich, die neue Spur nach der Form der bereits aufgezeichneten Spur aufzuzeichnen.

Ferner kann mit dem optischen Kopf gemäß der Erfindung Information gleichzeitig auf mehreren Spuren aufgezeichnet werden, indem mehrere lasernde Punkte (beispielsweise 5) des Halbleiterlaserfelds verwendet werden. Fig. 6 zeigt ein Gerät hierfür. Gemäß dieser Figur wird aufzuzeichnende Information zunächst von einer Informationsquelle 601 zu einem Demultiplexer 602 geleitet, wo diese in parallele Signale von fünf Kanälen umgewandelt wird, die gleichzeitig auf einen Halbleiterlasertreiber 603 gegeben werden. Das Halbleiterlaserfeld 201 wird also unabhängig und direkt moduliert. Als Informationsquelle 601 werden Bild-PCM-Signale in einem Breitband etc. betrachtet. Mit fünf Kanälen oder dergleichen ist es üblicherweise möglich, bandreduzierte Bild-PCM-Signale

9 0 9.: /_tr-./"0!M6

aufzuzeichnen.

In Fig. 6 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 die gleichen Komponenten. Die Einrichtungen zur Steuerung der Linse 205 und des Spiegels 204 ist in Fig. 6 weggelassen, weil sie die gleiche wie in Fig. 2 ist. In ähnlicher Weise ist bei dem in Fig. 6 gezeigten Halbleiterfeld 201 ein lasernder Punkt, welcher den Laserstrahl für die Se3.bstfokussierungssteuerung aussendet, weggelassen. Die Fig. 7a und 7b zeigen die Formen von Spuren, welche mit der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung aufgezeichnet werden. In Fig. 7a sind die aufgezeichneten Spuren spiralförmig. In Fig. 7b haben die aufgezeichneten Spuren die Form konzentrischer Kreise.

Beispielsweise wird bei der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung die Spurteilung zu den üblicherweise verwendeten 2 μΐη gemacht, die Vergrößerung der Linse 202 wird 4 und die Vergrößerung der Linse 205 40 gemacht. Damit werden die Abstände der lasernden Punkte auf dem Halbleiterlaserfeld 20 um.

Ki/sc

9 0 y ü ι-, ■'. ; J-1:' 1 6

L e e r s e 11 e

Claims

P,>T£tJTANWÄ'.TE

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 90
POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95

HITACHI, LTD. 10. Mai 1979

DEA-589 8

Optischer Kopf

Patentansprüche

1 . Optischer Kopf mit einer Laserquelle und einer optischen Einrichtung zur Führung des Laserstrahls von der Laserquelle an ein bestimmtes Informationsaufzeichnungsmedium, dadurch gekennzeichnet , daß als Laserquelle ein auf ein und derselben Grundplatte angeordnetes Halbleiterlaserfeld vorgesehen ist, daß die optischen Einrichtung für die Laserstrahlen des Halbleiterlaserfelds gemeinsam eingerichtet ist und daß wenigsten einer einer

Anzahl von lasernden Punkten (508) des Halbleiterlaserfelds impulsmoduliert ist, während wenigstens einer der verbleibenden lasernden Punkte kontinuierlich oszilliert ist.
2. Optischer Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsmodulation zur Aufzeichnung von Information auf dem Aufzeichnungsmedium verwendet ist, während die kontinuierliche Oszillation zur Gewinnung von Signalen zur Wiedergabe der aufgezeichneten Information und von eine Defokussierumanzeigenden Signalen verwendet ist.

80 9 l; v: / j;: 1