DE3885353T2

DE3885353T2 - Für Wellenlängen selektive optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung.

Info

Publication number: DE3885353T2
Application number: DE88109653T
Authority: DE
Inventors: Mitsuo C O Mitsubishi De Maeda; Kazuo C O Mitsubishi Den Okada; Masatomo C O Mitsubishi D Seya; Motomu C O Mitsubish Yoshimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1994-04-21
Anticipated expiration: 2008-06-17
Also published as: US4956812A; EP0295682B1; CA1301921C; JPS63317936A; EP0295682A3; KR890001034A; DE3885353D1; EP0295682A2; KR910008497B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wellenlängen-selektive, optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung.
Fig. 6 zeigt eine Konstruktion einer solchen herkömmlichen Vorrichtung, welche offenbart ist in der japanischen Patentpublikations-Gazette Nr. 51355/1983, und Fig. 7 erläutert ein Wellenlängenspektrum eines Aufzeichnungsmediums, welches Informationen aufgezeichnet hat.
In Fig. 6 bezeichnet eine Bezugsziffer 10 eine wellenlängenvariable Lichtquelle, wie etwa einen Halbleiterlaser, 11 eine Steuerung zum Variieren einer Wellenlänge der Lichtquelle 10, 12 eine Collimationslinse, um Licht von der Lichtquelle 10 zu einem parallelen Strahl zu machen, 13 einen Deflektor, 14 eine Objektivlinse zum Bündeln des parallelen Strahls auf einen kleinen Punkt, und Richten desselben auf ein aufzeichenbares und wiedergebbares Medium 15, 16 ein beliebiges Speicherelement von Speicherelementen auf dem Medium 15, welches in dieser Figur als Kreis gezeigt ist, wobei das beliebige Speicherelement von dem Deflektor 13 gewählt wird, und 17 einen optischen Sensor zum Erfassen von durch das Speicherelement 16 hindurchgetretenem Licht.
Im Betrieb wird Licht von der Lichtquelle 10 von der Collimationslinse 12 in einen parallelen Strahl umgewandelt, und von der Objektivlinse 14 auf einen Lichtpunkt gebündelt, und auf das ausgewählte Speicherelement 16 auf dem Medium 15 gerichtet. Die Auswahl des Speicherelementes kann willkürlich mittels des Deflektors 13 durchgeführt werden. Das Prinzip der wellenlängen-selektiven Aufzeichnung und Wiedergabe an dem gewählten Speicherelement 16 wird unter Bezug auf Fig. 7 beschrieben. Eine Wellenform (a) in Fig. 7 ist ein Absorptionsspektrum des Mediums vor einer wellenlängen-selektiven Aufzeichnung, welches eine breite spektrale Charakteristik aufweist. Wenn das Medium mit Licht bestrahlt wird, welches Intensitätsspektren aufweist, wie etwa durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, wird die Absorptionskurve des Mediums lokal entsprechend Spitzen des Lichtspektrums abgesenkt, wie von einer Wellenform (b) in Fig. 7 gezeigt ist. Solch eine Absorption wird "spektrales Loch" genannt. Wenn nun solch ein spektrales Loch auftritt, wird angenommen, daß "1" auf dem Medium bei einer entsprechenden Wellenlänge aufgezeichnet ist. Keine Absorption bedeutet, daß "0" gespeichert ist. Um ein spektrales Loch bei einer willkürlichen Wellenlänge zu erzeugen, das heißt, um ein Datum "1" bei solch einer Wellenlänge zu schreiben, reicht es aus, die Wellenlänge der Lichtquelle 10 mittels der Wellenlängensteuerung 11 mit der Wellenlänge des aufzuzeichnenden, spektralen Loches zusammenfallen zu lassen und die Intensität der Lichtquelle 10 auf einen Wert anzuheben, der zur Aufzeichnung nötig ist. Um ein Signal zu lesen, welches auf dem Medium aufgezeichnet ist, und das wellenlängen-selektive Aufzeichnungsspektrum, wie etwa von Wellenform (b) in Fig. 7 gezeigt, aufweist, genügt es, eine Wellenlänge von einer oberen Grenze A zu einer unteren Grenze B abzutasten, während die Lichtintensität der Lichtquelle 10 konstant ist. Weil der Absorptionsgrad bei der Wellenlänge des spektralen Loches geringer ist, kann ein Lichtintensitätsspektrum, wie etwa von einer Wellenform (c) in Fig. 7 gezeigt, durch Erfassen eines durch das Medium 15 hindurchtretenden Lichtes mittels eines optischen Detektors 17 erhalten werden. Obwohl die Wellenform (c) in Fig. 7 das Wellenlängenspektrum zeigt, ist es möglich, an einem Ausgang des optischen Detektors 17 eine in zeitlicher Reihenfolge reproduzierte Signalausgabe mittels Wellenlängenabtastung mit konstanter Zeitgeschwindigkeit zu erhalten.
Praktisch ist es möglich, viele tausend Spektrallöcher in einem solchen breiten Spektralbereich, wie in der Wellenform (a) in Fig. 7 gezeigt, vorzusehen. Um die Aufzeichnung einer so großen Zahl von spektralen Löchern zu realisieren, ist es nötig, eine absolute Wellenlänge der Lichtquelle sehr exakt zu steuern. Weil jedoch die Wellenlängenbreite eines spektralen Loches typisch in der Ordnung von einigen zehn bis einigen hundert MHz in der Frequenz liegt, ist es sehr schwierig, eine Lichtwellenlänge dementsprechend auf eine Frequenzeinheitlichkeit in solch einem Bereich zu wählen, was zu Fehlern in den reproduzierten Daten führt.
Der Artikel in Applied Optics, Vol. 25, Nr. 18, 15. Sept. 1986, Seiten 3207-3216, von F.M. Schellenbert et al, mit dem Titel "Technological aspects of frequency domain data storage using persistent spectral hole burning" bietet einen Überblick über oben erwähnte Laserwellenlängen-Modulationstechniken des Standes der Technik. Ein Diodenlaser wird von einem Diodenlasertreiber angesteuert, um 24 GHz mit einer Frequenz von oberhalb 1 Hz zu überstreichen. Das Laserlicht wird ebenfalls von einem Zitteroszillator mit 4 KHz moduliert. Ein optisches System kondensiert das Laserlicht auf ein Aufzeichnungs/Lesemedium. Durch das Medium hindurchtretendes Licht wird von einem Fotodetektor mit großer Fläche erfaßt, welcher ein Signal an einen Einrastverstärker ausgibt, der ebenfalls ein Signal von dem Zitteroszillator als Bezug empfängt. Die Ausgabe des Einrastverstärkers wird an ein Oszilloskop gegeben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wellenlängenselektive Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung vorzusehen, welche in der Lage ist, Daten sehr genau zu reproduzieren, mittels Steuern eines Lichts von einer Lichtquelle auf eine angestrebte Wellenlänge zu einer Zeit der Wiedergabe von aufgezeichneten Daten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird von einer wellenlängenselektiven optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, wie in Anspruch 1 definiert, gelöst.
In der wellenlängenselektiven optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Lochpositionsmarkierer vorgesehen, welcher anzeigt, daß ein aufzuzeichnendes spektrales Loch bereits geschrieben ist, und die Wellenlänge einer Lichtquelle wird durch Erfassen einer Phase bezüglich des Markierungsloches gesteuert. Das heißt, die Lichtquelle ist frequenzmoduliert, und eine Ausgabe eines Detektors zum Erfassen des Markierungsloches wird in Phase erfaßt, um die Wellenlänge der Lichtquelle zu steuern. Deshalb wird die Wellenlänge der Lichtquelle gut auf eine angestrebte Wellenlänge gesteuert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 stellt eine Konstruktion eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dar, um ein Prinzip der vorliegenden Erfindung zu erklären;
Fig. 2 zeigt Wellenformen, welche von einem optischen Detektor in Fig. 1 erfaßbar sind;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Wellenform eines Abschnittes in Fig. 2;
Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines Ausgangssignals eines Phasendetektors in Fig. 1;
Fig. 5 ist eine Aufsicht eines Aufzeichnungs- und Wiedergabemediums, welches in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 6 ist eine Konstruktion einer herkömmlichen wellenlängenselektiven optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung; und
Fig. 7 ist ein Wellenlängenspektrum des Mediums, welches Informationen aufgezeichnet hat.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFUHRUNGSBEISPIELS

In Fig. 1, welche ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, bezeichnet eine Bezugsziffer 10 eine wellenlängenvariable Lichtquelle, wie etwa einen Halbleiterlaser, 12 eine Collimationslinse zum Umwandeln eines Lichtes von der Lichtquelle 10 in einen parallelen Strahl, 13 einen optischen Deflektor, 14 eine Objektivlinse, um den parallelen Strahl auf einen kleinen Punkt zu bündeln, und ein wellenlängenselektives Aufzeichnungsmedium 15 mit dem Punkt zu bestrahlen, 16 eines von Speicherelementen von dem Medium 15, welches von dem optischen Deflektor 13 gewählt wird, 20 einen Spiegel zum Biegen einer optischen Achse von von dem Medium 15 reflektiertem Licht, 21 einen optischen Detektor zum Erfassen von Licht, welches von dem Spiegel 20 reflektiert wird, 22 einen Phasendetektor zum Erfassen einer Phase eines Signals, welches von dem optischen Detektor 21 erfaßt wird, 24 einen Hochfrequenzoszillator zum Frequenzmodulieren einer Frequenz der Lichtquelle 10 mit einer konstanten Frequenz f und 25 einen Wellenlängenregulator, um die Wellenlänge der Lichtquelle 10 zu regulieren. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Halbleiterlaser als die Lichtquelle 10 verwendet, dessen Frequenz mittels eines diesem zuzuführenden Stromes abgetastet werden kann, und deshalb kann der Wellenlängenregler 25 eine spannungsveränderliche Gleichstromquelle sein.
Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Addierer 26 eingeschlossen, um eine Ausgabe des Hochfrequenzoszillators 24 zu einer Ausgabe des Wellenlängenreglers 25 zu addieren.
Im Betrieb wird ein Licht von der Lichtquelle 10 mittels der Collimationslinse 12 zu einem parallelen Strahl gemacht, und von der Objektivlinse 14 auf einen kleinen Lichtpunkt gebündelt. Letztere wird auf ein ausgewähltes Speicherelement 16 auf dem Medium 15 gerichtet.
Ein Reflektionslicht von dem Medium 15 wird von dem Spiegel 20 umgelenkt und von dem optischen Detektor 21 erfaßt, von welchem eine Ausgabe in Fig. 2 gezeigt ist.
Jetzt wird angenommen, daß die Wellenlänge der Lichtquelle 10 genau auf eine Mittenfrequenz eines spektralen Loches mit einer Wellenlänge λA in dem in Fig. 2 gezeigten Spektrum zu steuern ist. Eine Kurve A in Fig. 3 zeigt das Absorptionsspektrum der Wellenlänge λA in Fig. 2. Das Licht von der Lichtquelle 10 wurde mit der konstanten Frequenz f&sub0; von dem Hochfrequenzoszillator 24 moduliert. Deshalb ist eine Intensität des von dem Medium 15 reflektierten Lichtes, welches von dem optischen Detektor 21 erfaßt wird, notwendigerweise in einem gewissen Ausmaß moduliert, und die Modulation kann von einer Abweichung einer Lichtquellenwellenlänge von λA abhängen.
Wellenformen (b) und (e) in Fig. 3 sind eine Modulationswellenform bzw. eine modulierte Wellenform, wenn die Lichtquellenwellenlänge mit der angestrebten Wellenlänge zusammenfällt, wie aus Fig. 3 klar ist. Die Ausgangswellenform (e) weist eine Frequenz auf, welche das Doppelte der Modulationsfrequenz ist. Eine Wellenform (c) in Fig. 3 ist ein Fall, in dem die Lichtquellenwellenlänge länger ist als die angestrebte Wellenlänge. Die Wellenform (c) weist eine Frequenz auf, welche dieselbe ist wie die Frequenz f&sub0; des Oszillators 24, und mit letzterer in Phase ist. Wenn die Lichtquellenwellenlänge kürzer ist als die angestrebte Wellenlänge, wie in einer Wellenform (a) in Fig. 3 gezeigt, ist die Ausgangswellenform mit der Frequenz f&sub0; moduliert, jedoch die Phase ist invertiert. Deshalb wird eine Ausgabe, wie etwa in Fig. 4 gezeigt, erhalten durch Addieren der Ausgabe des optischen Detektors 21 an den Phasendetektor 22, und Erfassen der Phase derselben mit der Ausgabe des Hochfrequenzoszillators 24. Durch Anlegen dieser Ausgabe an den Wellenlängenregler 25, um eine Servosteuerung durchzuführen, ist es möglich, die Wellenlänge der Lichtquelle 10 immer mit der angestrebten Lochwellenlänge A zusammenfallen zu lassen. Somit wird eine exakte Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen möglich.
Die durchzuführende Wellenlängenregelung bezüglich des Loches gemäß der vorliegenden Erfindung kann wirksamer vorgenommen werden durch Verwendung eines Aufzeichnungsund Wiedergabemediums 15, wie etwa in Fig. 5 gezeigt. In Fig. 5 hat das Medium 15 vier koaxiale Führungsrillen, obwohl die Rillen von einer spiralförmigen Führungsrille ersetzt werden können. In Fig. 5 sind vier Markierungsregionen 31 auf dem Medium 15 in einem Abstand von 90º vorgesehen. Ein Lichtpunkt auf dem Medium bewegt sich entlang des Mediums bei Produktion desselben. Wenn es gewünscht ist, Information bei irgendeiner Wellenlänge der Markierungsregion 31 selektiv aufzuzeichnen oder wiederzugeben, und eine oder mehrere Markierungen 30 für jede vollständige kreisförmige Rille vorgesehen sind, von denen jede Löcher einschließt, in welchen Daten von allen Wellenlängen aufgezeichnet sind, ist es möglich, ein Spektrum einer Vertiefung zu erfassen, wobei alle Löcher bei jeder vollständigen umdrehung des Mediums 15 aufgezeichnet werden. Deshalb wird mittels Durchführung der Frequenzsteuerung der Lichtquelle unter Verwendung des Spektrums als ein Servosignal eine sehr genaue Wellenlängensteuerung möglich.
Wegen einer solchen hochgenauen Steuerung der Lichtquellenwellenlänge ist es möglich, die Daten nicht in der Wellenlängenrichtung, sondern in der Positionsrichtung abzutasten. Deshalb kann die Information ohne Informationsverlust fortwährend aufgezeichnet oder wiedergegeben werden, selbst wenn eine Vertiefung einen Defekt, wie etwa Staub oder Kratzer, aufweist. Die Abtastung von Daten in der Positionsrichtung macht die Informationswiedergabegeschwindigkeit größer als die, die durch Abtastung in der Wellenlängenrichtung erhalten werden kann.
Wie zuvor erwähnt, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine wellenlängenselektive optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung vorgesehen, welche mit hoher Geschwindigkeit mit hoher Zuverlässigkeit betreibbar ist, aufgrund der Phasenerfassung auf der Grundlage des spektralen Loches und der Wellenlängensteuerung der Wellenlänge der Lichtquelle gemäß einer Abweichung der erfaßten Wellenlänge dadurch.

Claims

1. Wellenlängenselektive optische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, mit

einer Lichtquelle (10) mit einer variablen Wellenlänge;

einem Frequenzgenerator (24), welcher ein Signal mit konstanter Frequenz erzeugt; wobei der Frequenzgenerator (24) die Lichtquelle moduliert; einem Aufzeichnungs- und Wiedergabemedium (15) zum Speichern von Information, wobei die Information selektiv gemäß der Lichtwellenlänge wiedergewonnen wird;

einem optischen System (12, 13, 14) zum Bündeln von Licht von der Lichtquelle (10) und Beleuchten des Mediums (15); und

Sensoreinrichtungen (21) zum Erfassen von Licht von dem Medium (15), wobei die Sensoreinrichtungen (21) ein Datensignal erzeugen, wenn das Licht bei einer vorbestimmten Wellenlänge eines spektralen Loches ist, und

Addiereinrichtungen (26), welche mit der Lichtquelle (10) verbunden sind, um das Signal konstanter Frequenz mit einem Ausgangssignal einer Steuerungseinrichtung (25) zu addieren,

gekennzeichnet durch

Phasenerfassungseinrichtungen (22), welche das Signal konstanter Frequenz und das Datensignal empfangen und daraufhin ein Phasendifferenzsignal erzeugen; und

wobei die Steuerungseinrichtung (25) das Phasendifferenzsignal empfängt, und das Ausgangssignal an die Addiereinrichtungen (26) liefert, um die Wellenlänge der Lichtquelle (10) zu der vorbestimmten Wellenlänge zu steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Aufzeichnen von Daten mit der vorbestimmten Wellenlänge in einer Markierung (30) des Mediums (15) als eine Referenz, wobei die optischen Sensoreinrichtungen (21) angepaßt sind, ein reflektiertes Licht von oder durch die Markierung hindurch zu erfassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (15) koaxiale Führungsrillen enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (15) eine Vielzahl von Markierungen enthält, wobei Daten einmal in jeder Markierung aufgezeichnet werden, so daß die Daten mehrfach pro Umdrehung des Mediums (15) erfaßt werden können.

5. Wellenlängenselektive Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichinet, daß die Markierungen (30) für alle in dem Medium (15) aufzuzeichnenden Wellenlängen vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (15) spiralförmige Führungsrillen enthält.