DE3536103A1 - Laseraufzeichnungs- und/oder -abtasteinrichtung mit einer versetzten linse - Google Patents

Description

Fat ent anme 1 dung

Beschreibung LASERAUFZEICHNUNGSEINRICHTUNG MIT EINER VERSETZTEN LINSE

Die Erfindung betrifft ein Laseraufzeichnungssystem und insbesondere ein System bei dem die optische Rückkopplung zum Laser durch Ablenkung des Lichtstrahls mit einer Linse vermieden wird.

Ein bekanntes Laseraufzeichnungssystem besitzt eine Lasereinrich.tung zum Erzeugen eines Strahles, eine Fokussierlinse mit der der Strahl auf einen Aufzeichnungsträger gerichtet wird und einen Fotodetektor zum Empfangen von Licht, nachdem dieses auf den Aufzeichnungsträger aufgetroffen ist. Die Lasereinrichtung ist häufig eine kleine Halbleiterlasereinrichtung. Die Linse kann aus Glas sein oder es kann sich um eine HoIogramlinse handeln, mit der Platz gespart wird. Der Aufzeichnungsträger ist oft reflektierend und die Aufzeichnung kann durch Einbrennen von Punkten unterschiedlicher Reflektivität in den Aufzeichnungsträger erfolgen. Vom Laser ausgesandtes

Licht wird auf den Aufzeichnungsträger fokussiert und dann bei Streuung oder Reflektion detektiert. Es ist wichtig, daß das vom Träger reflektierte Licht auf den Detektor und nicht zurück in den Laser gerichtet ist. Eine optische Rückkopplung zur Lasereinrichtung kann zu instabilen Aufzeichnungsbedingungen führen und die Lebensdauer der Lasereinrichtung verringern. Dieses Problem ist besonders kritisch bei Halbleiterlasereinrichtungen.

Gemäß Fig. 1 wird bei einer bekannten Einrichtung dieses Problem teilweise durch Verwendung von polarisationsabhängigen Elementen gelöst, etwa einem Strahlenteiler 18 und einer ^ /Viertel-Platte 20 zur Erstellung und Ausrichtung von polarisiertem Laserlicht. Der Polarisationszustand des Lichts wird durch die A /Viertel-Platte 20 geändert und das Licht wird von dem Träger 16 reflektiert und kehrt durch die ^ /Viertel-Platte 20 zurück und wird dann in Richtung zum Detektor 14 mittels eines polarisierenden Strahlenteilers 18 abgelenkt.

Ein Problem mit einer derartigen Anordnung besteht darin, daß die polarisationsabhängxgen Elemente 18 und 20 nur in einem sehr engen Wellenlängenband gut wirksam sind. Eine Verschiebung in der Wellenlänge um nur wenige nm kann zu einer Rückkopplung führen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß viele Aufzeichnungsträger mit einer Kunststoff-Schutzschicht versehen sind, die doppelbrechend sein kann. Die doppelbrechende Schicht ändert den Polarisationszustand des Lichts, so daß der polarisierende Strahlenteiler 18 nicht langer das gesamte Licht zum Detektor 14 lenken kann, sondern das Licht zurück zur Lasereinrichtung gelangt, was eine unerwünschte Rückkopplung mit sich bringt.

Die US-PS 4 458 980 offenbart einen ähnlichen Aufbau bei dem die Λ /Viertel-Platte 20 und der Strahlenteiler 18 in Fig. 1 durch eine Hologramlinse ersetzt sind. Eine zweite Hologramlinse wirkt als Fokussierlinse. Die US-PS 253 723

beschreibt eine Einrichtung zum Abtasten von Daten von einem optischen Aufzeichnungsträger. Eine Hologramlinse lenkt Licht von einer Lasereinrichtung ab und fokussiert auf den Aufzeichnungsträger. Dieser reflektiert das auftreffende Licht längs eines getrennten, optischen Weges. Eine zweite Hologramlinse lenkt das reflektierte Licht auf einen Detektor.

Der Nachteil bei derartigen Einrichtungen besteht darin, daß Hologramlinsen nur in einem sehr engen Wellenlängenband arbeiten. Eine Verschiebung in der Laserlicht-Wellenlänge um wenige nm führt zu Schwankungen in der Intensität des Aufzeichnungsstrahls. Außerdem muß beim Ersetzen der Lasereinrichtung darauf geachtet werden, daß die neue Lasereinrichtung wiederum genauestens die gleiche Wellenlänge besitzt.

Beispielsweise ist es bekannt, daß einige Halbleiter die Wellenlänge verschieben, wenn sich der Leistungspegel ändert. Da ein typisches optisches Abtast/Aufzeichnungssystem einen bestimmten Laseraufzeichnungspegel zum Aufzeichnen und einen viel kleineren Leistungspegel zum Abtasten, Fokussieren und Positionieren verwendet, kann eine derartige Wellenlängenverschiebung zu ernsten Problemen führen. Bei Verwendung einer Schmalbandoptik, wie einer Hologramlinse ändert sich die Brennweite der Optik, wenn sich die Wellenlänge des Lichtstrahls verschiebt. Der Strahl wird auf die Aufzeichnungsspur mit einer niedrigen Leistung fokussiert. Wenn jedoch die Lasereinrichtung für eine Aufzeichnung auf hohe Leistung geschaltet wird, dann verschiebt sich der Strahl aus der Spur um bis zu 5 *■ m.

Es ist auch wünschenswert, während der Aufzeichnung auf Fehler zu prüfen. Bisher wurden Fehler durch direkten Vergleich der aufgezeichneten Information mit der Information der Quelle entdeckt. Dieses Verfahren erfordert Zeit und eine eigene Anordnung dafür. Ferner ist es wünschenswert Fehler, die beim Aufzeichnen selbst auftreten, von Fehlern zu unterscheiden, die von Staub und Kratzern auf dem Aufzeichnungsträger herrühren.

Eines der Probleme, das auftritt wenn Differenzen in reflektiertem Licht von dem optischen Träger abgetastet werden, besteht darin, daß es schwierig ist, zwischen einer Änderung in der Reflektivität auf Grund des Vorhandenseins eines Speicherpunktes und einem Fehler auf Grund des Vorhandenseins von Staubpartikeln oder Materialfehlern zu unterscheiden, die eine Lichtstreuung und -absorption verursachen können. Viele optische Aufzeichnungsträger sind gegen Staub und Kratzer durch eine Kunststoffbeschichtung geschützt. Auf der Schicht abgelagerter Staub ist im allgemeinen außer Brennweite, wenn die Information abgetastet wird. Haben jedoch Datenpunkte Dimensionen von 50 «,tn oder weniger dann können Staub- und

U
Kratzerfehler dennoch bedeutsam sein.

Die US PS 4 145 758 offenbart ein Datenabtastsystem, bei dem Digitaldaten auf einen durchlässigen Träger, etwa eine Fotoplatte mittels einer modulierten Lasereinrichtung aufgezeichnet werden, dessen Strahl durch eine erste Fotodetektorvorrichtung detektiert wird, die das in Richtung auf den Aufzeichnungsträger gerichtete Laserausgangssignal mißt. Eine zweite Fotodetektorvorrichtung mißt vom Träger verstreutes Licht, während eine dritte Fotodetektorvorrichtung Licht detektiert und mißt, das durch die Aufzeichnungsschicht der Trägeroberfläche hindurchgelassen wird, um das Aufzeichnen der Daten zu bestätigen. Die Werte von durchgelassenem Licht oder verstreutem Licht vom Träger während des Aufzeichnungsvorgangs werden mit dem Laserausgangssignal korreliert zu erwarteten Lichtwerten zum Feststellen von Fehlern bei der Aufzeichnung unmittelbar nach dem AufzeichnungsZeitpunkt. Dieses Fehlerdetektorsystem ist für lichtdurchlässige Träger bestimmt und kann nicht zur Abtastung reflektierender Träger verwendet werden. Defekte sind mit der Einrichtung feststellbar bevor die Laseraufzeichnung selbst detektierbar ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde.,.ein Laseraufzeichnungssystem anzugeben, das eine unerwünschte optische Rückkopplung zur Lasereinrichtung vermeidet, auch wenn die

Aufzeichnung durch doppelbrechende Schichten stattfindet.

Ferner soll das System sowotil für Laser mit unterschiedlichen Betriebswellenlängen geeignet sein, als auch unabhängig sein von Polarisationszuständen des Laserstrahles.

Dabei sollen Fehler während der Aufzeichnung entdeckt und eine Unterscheidung gemacht werden können zwischen Fehlern, die sich vom Träger ergeben und solchen, die auf Staub und Kratzer zurückzuführen sind.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Laserauf zeichnungssystem rait einer einzigen Fokussierlinse, die geringfügig außermittig bezüglich der Lasereinrichtung ausgerichtet ist. Das auf die Linse auffallende Laserlicht wird abgelenkt. Das Licht fällt auf den Träger unter einem kleinen Winkel, so daß es nicht zurückreflektiert wird zum Laser. Stattdessen wird der reflektierte Strahl nochmals an der gegenüberliegenden Seite der Linse abgelenkt und zwar weit genug von dem einfallenden Strahl entfernt, daß eine unerwünschte Rückkopplung vermieden wird. Das die Linse verlassende Licht wird entweder mittels eines Fotodetektors detektiert oder über einen einfachen Spiegel auf einen Fotodetektor gerichtet. In beiden Fällen wird verhindert, daß Licht zum Laser zurückreflektiert wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet unterschiedliche Wellenlängen, die von zwei Lasereinrichtungen erzeugt werden und die auf den gleichen Punkt gerichtet und nacheinander detektiert werden, wobei eine Wellenlänge im roten oder infraroten und die andere im grünen, blauen oder ultravioletten Bereich liegt. Die Punkte in dem Träger reflektieren beide Strahlen mit bekannten Werten. Staub und Kratzer jedoch bewirken, daß Licht gestreut wird und daß eine Farbe mehr als die andere gestreut wird. Dieser Unterschied kann durch Vergleichen der Lichtmenge, die von jedem der beiden Laser- ■ strahlen reflektiert wird, festgestellt werden.

Da das System Spiegel und gewöhnliche Linsen mit Breitbandeigenschaften verwendet, hat die erfindungsgemäße Einrichtung den Vorteil, daß es sowohl für eine Polarisation als auch eine Wellenlängenänderung unempfindlich ist. Eine Doppelbrechung und und eine Laserwellenlängenvariation hat keinen Einfluß auf die den Träger erreichende Lichtmenge. Eine Rückkopplung wird vermieden, so daß die Aufzeichnungsbedingungen stabiler sind und die Lasereinrichtung eine höhere Lebensdauer hat. Zwei Lasereinrichtungen mit unterschiedlicher Wellenlänge können gleichzeitig verwendet werden, um Fehler festzugstellen und voneinander zu unterscheiden.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Laseraufzeichnungssystems ,

b'ig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfünrungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine perspektivische Schemadarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems.

Gemäß Fig. 2 richtet eine Lasereinrichtung 10 einen Laserstrahl 50 durch eine Linse 12 auf einen reflektierenden Aufzeichnungsträger 16. Die Linse ist in dem Weg des Strahles 50 derart angeordnet, daß ihre optische Achse 24 parallel, jedoch außermittig versetzt zu dem Lichtweg des Laserstrahls 50 verläuft. Die Linse 12 lenkt den Strahl 50 ab und fokussiert ihn aut dem Aufzeichnungsträger 16. Die Linse ist breitbandig, so daß ein Laserstrahl von beliebiger Wellenlänge verwendet werden kann. Der strahl 50 zeichnet üblicherweise durch Bilden von Pits oder anderen optisch identifizierbaren Markierungen in dem Träger 16 Informationen auf. Der Träger 16 besitzt üblicherweise eine

Kunststoff-Schutzschicht 17 um ein Zerstören von Daten durch Staub und Kratzer zu vermeiden. Diese Schicht 17 ist des öfteren stark doppelbrechend, Die Erfindung hat den Vorteil, daß eine derartige Doppelbrechung keine nachteilige Wirkung hat, da die Einrichtung keine polarisationsabhängigen Elemente verwendet. Der Strahl 5U trifft den Träger 16 unter einem kleinen Winkel, so daß er längs eines anderen optischen Weges als der einfallende Strahl reflektiert wird. Der reflektierte Strahl 52 wird dann mittels eines im Weg des reflektierten Strahls angeordneten Fotodetektors detektiert. Vorzugsweise verläuft der Weg des reflektierten Strahls 52 durch die Linse 1.2 und wird durch Spiegel 22 abgelenkt, bevor er den Fotodetektor erreicht. Der Weg des reflektierten Strahls 52 sollte die Linse 12 auf der dem einfallenden Strahl 50 bezüglich der optischen Achse 24 gegenüberliegenden Seite durchqueren und weit genug von dem einfallenden Strahl 50 entfernt sein, daß eine optische Rückkopplung zur Lasereinrichtung 10 vermieden wird.

Fig. 3 zeigt eine Rotlicht-Lasereinrichtung 10 und eine Blaulicht-Lasereinrichtung 11, die einen roten Einfallsstrahl 50 bzw. einen blauen ^Sinfallsstrahl 54 abgeben. An Stelle der Rotlicht-Lasereinrichtung kann eine Infrarot-Lasereinrichtung und an Stelle der Blaulicht-Lasereinrichtung eine Grünlichtoder Ultraviolett-Lasereinrichtung verwendet werden. Die Linse 12 ist in dem Weg der Strahlen 50 und 54 derart angeordnet, daß die optische Achse 24 der Linse 12 parallel und außermittig bezüglich der Strahlen 50 und 54 verläuft. Die Strahlen 50 und 54 verlaufen parallel und in gleichem Abstand zur Achse Die Linse lenkt die Strahlen ab und fokussiert sie auf einem gemeinsamen Punkt 30 auf dem Träger Ib. Die Strahlen werden reflektiert und die reflektierten Strahlen 52 und 56 verlaufen durch die Linse 12 auf der bezüglich der optischen Achse den entsprechenden Einfallsstrahlen 50 und 54 gegenüberliegenden Seite. Ein Spiegel 22 richtet die reflektierten Strahlen 52 und 56 auf Detektoren 14 und 15. Der Spiegel kann ein gekrümmter Spiegel oder ein Spiegel mit ebenen Segmenten sein oder es

können zwei Spiegel zur Ausrichtung der beiden Strahlen auf die beiden Detektoren verwendet werden. Ein Schalter 26 wählt abwechselnd das zu anlysierende Detektorsignal aus. Alternativ dazu kann ein einziger Detektor 14 für beide Strahlen 52, 56 verwendet werden, wobei die Lasereinrichtungen 10, 11 nacheinander ein- und ausgeschaltet werden oder der Spiegel kann gekrümmt sein oder sich vor- und zurückbewegen oder s chwingen.

Die Einrichtung prüft unmittelbar nach Schreiben auf Fehler durch Vergleichen der von den Fotodetektoren empfangenen Lichtmenge. Unterschiedliche Eigenschaften des Trägers ergeben sich für die Strahlen mit unterschiedlicher Lichtwellenlänge. Der Träger, reflektiert die beiden Strahlen mit bekannten Lichtmengen. Die auftreffenden Abtaststrahlen oder die aufgezeichneten Punkte haben wesentlich andere spektrale Reflektionseigenschaften auf Grund der Streuung und Absorption durch die Punkte auf dem Medium. Änderungen in der Reflektivität werden durch die Fotodetektoren gemessen und in elektrische Impulse entsprechend den Daten umgewandelt, die mit der Information im Speicher verglichen werden können.

Fehlerstellen, Kratzer und Fremdteilchen wie Staub auf dem Träger streuen die Lichtstrahlen von den Fotodetektoren weg. Licht kurzer Wellenlänge, etwa das Licht des blauen Strahles wird durch Staub mehr verstreut als langwelliges Licht. Die gemessenen Lichtmengen der Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen werden verglichen und dann mit zu erwartenden Werten geprüft. Der erste Fotodetektor mißt den roten Strahl und der zeite Fotodetektor mißt den blauen Strahl.

Das Vorhandensein beider Strahlen zeigt an, daß die Lichtquelle optische Daten schreibt. Die Abwesenheit oder ein geringer Pegel beider Strahlen zeigt das Fehlen des richtigen Lichtstrahlenausgangsimpulses an. Staub wird angezeigt, wenn das Verhältnis der Intensitäten des blauen zum roten Licht von dem erwarteten Wert abweicht. Das Ziel der Messung ist nicht

nur das Vorhandensein der Reflektionsstrahlsignale zu bestimmen, sondern sicherzustellen, daß die Signalpegel innerhalb gesetzter Toleranzen bezüglich der erwarteten oder gewünschten Signalpegel liegen.

Falls ein Fehler festgestellt wird, werden Daten nochmals an anderer Stelle auf dem Träger aufgezeichnet und eine Datenmarke wird aufgezeichnet, um die Position des Fehlers zu markieren. Falls gewünscht kann eine redundante Aufzeichnung erfolgen, die eine größere Genauigkeit bringt, jedoch mehr Speicherplatz benötigt.

- Leerseite -

Claims (10)

Patentansprüche

1. Informationsaufzeichnungs und/oder -Abtasteinrichtung bei der ein Laserstrahl durch eine Linse auf einen Aufzeichnungsträger gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (12) eine ßreitbandlinse ist, deren optische Achse parallel und außermittig zum Laserstrahl (50) verläuft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einem Fotodetektor zum Empfang des vom Aufzeichnungsträger reflektierten Lichts, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des reflektierten Lichtstrahles (52) durch die Linse (12) auf der dem einfallenden Laserstrahl (50) bezüglich der optischen Achse gegenüberliegenden Seite verläuft.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der reflektierte Lichtstrahl (52) über einen Spiegel (22) auf den Fotodetektor (14) gerichtet wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zueinander parallele Laserlichtstrahlen (50, 54) unterschiedlicher Wellenlänge durch die Linse (12) auf einen gemeinsamen Punkt des Aufzeichnungsträgers (16) gerichtet, von diesem reflektiert und durch die Linse (12) zumindest auf einen Fotodetektor (14) gerichtet werden, wobei die beiden Laserstrahlen (50, 54) von der optischen Achse (24) der Linse (12) gleichen Abstand haben.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fotodetektor (14) vorgesehen ist und die beiden Laserlichtstrahlen (50, 54) abwechselnd erzeugt werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Fotodetektoren (14, 15) vorgesehen sind, deren Aus-

gangssignale abwechselnd oder gleichzeitig auswertbar sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (22) kugelförmig gekrümmt ist.

8. Verfahren zur Spurverfolgung bei einer Laseraufzeichnungs- und/oder -Abtasteinrichtung, gekennzeichnet durch die Schritte:

Richten zweier paralleler Laserlichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge auf einen gemeinsamen Punkt des Aufzeichnungsträgers, wobei Teile beider Laserstrahlen auf getrennte Lichtwege umgelenkt werden,

Messen der Intensitäten der umgelenkten Anteile der beiden Laserstrahlen und

Vergleichen der Intensxtätsmeßwerte der umgelenkten Anteile der beiden Laserstrahlen miteinander und/oder mit voreingestellten Wertbereichen von Meßwerten zur Erzeugung von FehlerSignalen.

9. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Laserstrahlen auf den gemeinsamen Punkt des Trägers durch eine Fokussierlinse gerichtet werden, auf die Laserstrahlen parallel und in gleichem Abstand zur optischen Achse der Linse auftreffen.

10. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die utnglenkten Anteile der beiden Laserstrählen mittels Fotodetektoren gemessen werden.