DE69125533T2

DE69125533T2 - Erhöhung der Speicherdichte von Informationsspeichermedien

Info

Publication number: DE69125533T2
Application number: DE69125533T
Authority: DE
Inventors: Neville K S Lee; T Lam Quocdung; Roekens Peter Van
Original assignee: Quantum Corp
Current assignee: Quantum Corp
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2011-05-17
Also published as: US5247510A; EP0463728B1; CA2043969A1; DE69125533D1; EP0463728A3; EP0463728A2; JPH0896434A

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf die Erhöhung der Speicherdichte von optischen (bzw. Optikplatten-)Laufwerken, z.B. für magnetooptische, Kompaktplatten und einmal beschreibbare, mehrmals lesbare (sog. WORM) Platten. Zum Zwecke der Erläuterung bezieht sich diese Beschreibung hauptsächlich auf magnetooptische Platten-Laufwerke. Für den Fachmann ist aber offensichtlich, daß die Grundgedanken der Erfindung ohne weiteres auch auf andere Optikplatten-Laufwerke anwendbar sind.
Im Einschreibprozeß bei typischen magnetooptischen (Platten-)Laufwerken erzeugt ein Laser einen Lichtstrahl, der durch eine Objektivlinse läuft, die den Lichtstrahl auf eine magnetooptische Platte fokussiert. Der zentrale Teil des Lichtstrahls erwärmt einen mikroskopisch kleinen Fleck auf einer Magnetschicht in der magnetooptischen Platte, während in der Nähe des Lichtflecks auf der Platte ein vormagnetisierendes Magnetfeld angelegt wird. Durch die Wärme des Lichtflecks wird vorübergehend die Koerzitivkraft der Magnetschicht herabgesetzt. Im zentralen, wärmsten Teil des Lichtflecks wird die Koerzitivkraft der Magnetschicht so weit herabgesetzt, daß das Magnetfeld eine Richtungsumkehrung der magnetischen Orientierung der Magnetschicht bewirkt. Beim Abkühlen der Magnetschicht wird die lokale oder örtliche Orientierung der Magnetschicht fixiert, so daß auf der Platte eine Domäne entsteht, die ein Informations-Bit repräsentiert.
Das Vorhandensein einer Domäne umgekehrter magnetischer Orientierung an einer gegebenen Stelle auf der Platte repräsentiert eine "1", während das Fehlen einer solchen Domäne eine "0" repräsentiert.
Im Leseprozeß bei typischen magnetooptischen Laufwerken erzeugt ein Laser einen polarisierten Lichtstrahl, der einen ersten polarisierten Strahlteiler und (sodann) eine Objektivlinse durchläuft, welche den Lichtstrahl auf eine magnetooptische Platte fokussiert. Die an dem Punkt bzw. der Stelle der magnetooptischen Platte, auf den bzw. die der Lichtstrahl fokussiert wird, gespeicherte Information bewirkt die Polarisation des Lichtstrahls zum geringfügigen Verschieben desselben im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn, abhängig davon, ob die auf der Platte gespeicherte Information eine "1" oder eine "0" ist, wenn der Lichtstrahl von der Platte reflektiert bzw. zurückgeworfen wird. Der reflektierte Lichtstrahl läuft auf dem gleichen Strahlengang wie der einfallende Lichtstrahl durch die Objektivlinse zurück. Letztere kollimiert den reflektierten Lichtstrahl, der (dann) zu einer Lichtdetektoranordnung zurückkehrt.
Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Speicherdichte, wie sie in der US-Patentanmeldung Serial No. 07/373,939 (vom 29.6.1989; Neville Lee, et al.), Titel: "Method for Increasing Track Density of Magneto-Optical Storage Media", die als US-5 191 563 veröffentlicht wurde und auf den Zessionär der vorliegenden Erfindung überschrieben ist, beschrieben ist, besteht in der Ausbildung von Schutzbändern auf der Platte zwischen konzentrischen Spuren auf der Platte oder zwischen Windungen einer spiraligen Spur auf der Platte. Mit dieser Anordnung kann die Zahl von konzentrischen Spuren (oder die Zahl der Windungen einer Spiralspur) vergrößert werden, weil das Schutzband unter einem oberen Teil des Lichtflecks, während durch das Laufwerk eine Spur (oder eine Windung einer Spiralspur) ausgelesen wird, und unter einem unteren Teil des Lichtflecks, während durch das Laufwerk eine benachbarte Spur (oder Windung einer Spiralspur) ausgelesen wird, angeordnet sein kann, ohne daß Interferenz zwischen Domänen von Information in benachbarten Spuren (oder benachbarten Windungen der Spiralspur) auftritt. Mit anderen Worten: der Lichtstrahl wird nicht durch die Domänen von mehr als einer Spur (oder einer Windung einer Spiralspur) gleichzeitig beeinflußt.
Eine andere Möglichkeit zur Erhöhung der Speicherdichte, wie sie in der US-Patentanmeldung Serial No. 07/373,991 (vom 29.6.1989; Neville Lee), Titel: "Method for Increasing Linear Bit Density in Magneto-Optical Storage Media", als US-5 161 134 veröffentlicht und auf den Zessionär vorliegender Erfindung überschrieben, beschrieben ist, umfaßt das Anordnen eines Schlitzes zwischen der Objektivlinse und der Platte. Die Länge des Schlitzes liegt parallel zur Radialrichtung der Platte. Die Längskanten des Schlitzes schneiden Teile des Lichtstrahls ab, so daß Informations-Domänen auf einer gegebenen Spur dichter aneinander aufgezeichnet werden können, ohne daß Interferenz zwischen benachbarten Domänen auf einer gegebenen Spur auftritt. Mit anderen Worten: der Lichtstrahl wird nicht durch mehr als eine Domäne in einer Spur gleichzeitig beeinflußt.
Die EP-0 094 852 und die US-4 536 866 offenbaren magnetooptische Speichermedium-Lesemechanismen, die einen Teil des Speichermediums, entsprechend einer Anzahl von Speicherzellen in den Spurlängs- und/oder Spurquerrichtungen, auf ein Array optoelektronischer Wandler abbilden.

Abriß der Erfindung

Mit der Erfindung wird ein neuartiges Verfahren zum Lesen von Information bereitgestellt, bei dem - anstatt die Polarisation des gesamten reflektierten Lichtstrahls zu analysieren (auszuwerten) - der reflektierte Lichtstrahl wiederabgebildet (re-imaged) wird, um ein(e) Bild oder Abbildung des Leseflecks zu formen. Ein oder mehrere Teile des wiederabgebildeten Lichtflecks, entsprechend Teilen des "Lese"-Lichtflecks auf der Plattenoberfläche, werden getrennt analysiert. Der wiederabgebildete Lichtfleck enthält daher mehr als ein Informations-Bit. Die Trennung von einem oder mehreren Details des wiederabgebildeten Lichtflecks ist analog zur Trennung (isolation) von einem oder mehreren Details einer Photographie. Diese Erfindung wird durch die Erkenntnis gestützt, daß eine Domäne wesentlich kleiner eingeschrieben werden kann, als sie in einem herkömmlichen Leseprozeß aufgelöst werden kann. Durch Sorgen für räumliche Diskriminierung innerhalb des wiederabgebildeten Lichtflecks im Leseprozeß wird erfindungsgemäß das Auflösen von dicht eingeschriebenen Domänen ermöglicht, wodurch der Bereich nutzbarer Aufzeichnungsdichten für eine gegebene Größe eines Lese/Schreiblichtflecks erweitert wird.
Gegenstand der Erfindung sind ein optisches Datenspeichersystem und ein Verfahren zum Erfassen eines von Speichermedien reflektierten Lichtstrahls gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 14.
In einer Ausführungsform der Erfindung teilt ein Polarisationsstrahlteiler den von der magnetooptischen Platte reflektierten Lichtstrahl in zwei Teile. Zwei Wiederabbildungslinsen bewirken das Wiederabbilden der beiden Teile des Lichtstrahls in der Weise, daß die beiden Teile des Lichtstrahls Abbildungen auf einem Paar jeweiliger Kombinationsdetektoren (Detektorarrays) erzeugen. Jeder Kombinationsdetektor umfaßt ein Array von lichtempfindlichen Detektionselementen. Das Bild auf jedem Kombinationsdetektor enthält eine Anzahl von Bildteilen, die eine Anzahl von jeweiligen lichtempfindlichen Detektionselementen bedecken. Jeder Bildteil ist eine Abbildung eines Teils des Lichtflecks, der durch den Lichtstrahl auf dem Speichermedium geformt ist.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Wiederabbildungslinse vorgesehen, welche den reflektierten Lichtstrahl auf dem Polarisationsteiler wiederabbildet. Letzterer teilt den wiederabgebildeten Lichtstrahl in zwei Teile, die jeweils durch die beiden Kombinationsdetektoren erfaßt werden.
Mit der Erfindung werden Detektionssysteme bereitgestellt, welche Domänen mit Abmessungen kleiner als die Abmessungen des Lichtflecks auf der Platte durch Verarbeiten und Konditionieren des Lichtstrahls, nachdem er von den Speichermedien reflektiert worden ist, aufzulösen vermögen. Die Erfindung ermöglicht die Vergrößerung sowohl der Spurdichte als auch der Dichte von Domänen in jeder Spur, ohne strukturelle Anderungen an den Informationsspeichermedien oder am Aufzeichnungskopf zu erfordern. Lediglich das Gerät braucht modifiziert bzw. abgewandelt zu werden. Durch Gewährleistung vergrößerter Informationsdichten auf magnetooptischen Platten werden erfindungsgemäß die Kosten pro MBit bei Plattenlaufwerken verringert. Die Erfindung mit anderen Einrichtungen (schemes) zur Erhöhung der Speicherdichte, einschließlich der im Abschnitt "Hintergrund" beschriebenen Einrichtungen, kombiniert werden, um die Speicherdichte weiter zu erhöhen. Außerdem verbessern Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung von Kombinationsdetektoren die Leistung von magnetooptischen Laufwerken (drives), indem ermöglicht wird, daß mehrere Informations-Spuren auf der Platte gleichzeitig gelesen werden können.
Andere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und den Ansprüchen.

Beschreibung der bevorzugen Ausführungsformen

Es folgt eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen:

Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Intensität (Stärke) eines Lichtflecks auf einer Platte als Funktion der Verschiebung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Plattenlaufwerks gemäß der Erfindung (bzw. nach dem Stand der Technik),
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Lichtdetektionsvorrichtung,
Fig. 4 eine graphische Darstellung eines Beispiels der Intensität eines wiederabgebildeten Lichtflecks in Abhängigkeit von der Verschiebung bei der Ausführungsform nach Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Lichtdetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 7 eine graphische Darstellung der Intensität und räumlichen Verteilung eines wiederabgebildeten Lichtflecks bei den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 8 eine graphische Darstellung der räumlichen Verteilung eines wiederabgebildeten Lichtflecks bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5 und 6 zur Veranschaulichung der Stellen (locations), an denen Domänen wiederabgebildet werden,
Fig. 9 eine schematische Darstellung von Servoflecken (pads), die auf einer magnetooptischen Platte zur Ermöglichung der Spur(nach)führung bei den in den Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung codiert sind,
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm des Spur(nach)führungsprozesses für die Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 5 und 6,
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Signalanhebungs- bzw. -vergrößerungsvorrichtung zur Verwendung bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 5 und 6,
Fig. 12 eine graphische Darstellung eines wieder abgebildeten Lichtflecks bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 5 und 6, welche die Relativstellungen oder -lagen von Detektorelementen und Abbildungen von Domänen zu ausgewählten Zeitpunkten zeigt,
Fig. 13 eine graphische Darstellung von Differenz- bzw. Differentialsignalen entsprechend Paaren von Detektorelementen bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 5 und 6,
Fig. 14 eine schematische Darstellung einer Signalanhebungs- bzw. -vergrößerungsvorrichtung, die mehrere Informations-Spuren gleichzeitig (aus)liest, zur Verwendung bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 5 und 6 und
Fig. 15 eine schematische Darstellung einer magnetooptischen Platte zur Verwendung bei einem Plattenlaufwerk gemäß der Erfindung.

Aufbau

Gemäß Fig. 1 wird im Schreibprozeß eines magnetooptischen Plattenlaufwerks (disk drive) ein Lichtfleck mit einer durch eine Kurve angegebenen Gaußschen Verteilung auf einer Magnetschicht einer magnetooptischen Platte erzeugt. Der Teil des Lichtflecks mit einer Intensität (Stärke) größer als Ithreshold erwärmt die darunterliegende Magnetschicht über einen Schwellenwert, bei dem das Magnetfeld die lokale Orientierung der Magnetschicht sich in der Richtung umkehren läßt. Dabei wird auf der Platte eine Domäne mit Abmessungen geformt, die an den Teil des Lichtflecks mit einer Intensität größer als Ithreshold angepaßt sind bzw. diesem entsprechen.
Gemäß Fig. 2 erzeugt bei einem herkömmlichen magnetooptischen Plattenlaufwerk 10 ein Laser 12 in einer statischen Optikanordnung 14 einen polarisierten Lichtstrahl, der einen polarisierten Strahlteiler 16 durchläuft. Eine Objektivlinse 18 fokussiert den polarisierten Lichtstrahl auf eine magnetooptische Platte 20. Der Lichtstrahl wird durch die Objektivlinse 18 zurückreflektiert bzw. zurückgeworfen, welche Linse den reflektierten Lichtstrahl kollimiert. Der Lichtstrahl läuft zur statischen Optikanordnung 14 zurück, in welcher der polarisierte Strahlteiler 16 den reflektierten Lichtstrahl zu einer Lichtdetektionsvorrichtung 22 umlenkt.
Gemäß Fig. 3 umfaßt eine Lichtdetektionsvorrichtung 22 eine Wiederabbildungslinse 24, welche den reflektierten Lichtstrahl auf einer Platte bzw. Scheibe 26 mit einer Feinlochapertur 28 wiederabbildet. Die Wiederabbildungslinse 24 besitzt vorzugsweise eine Brennweite, die größer ist als die Brennweite der Objektivlinse 18. Infolgedessen besitzt gemäß den Prinzipien der Mikroskopvergrößerung der wiederabgebildete Lichtfleck auf der Scheibe 26 eine größere Varianz in seiner Gaußschen Verteilung als der Lichtfleck auf der magnetooptischen Platte. Mit anderen Worten: der Lichtfleck auf der Scheibe 26 ist eine vergrößerte Abbildung des Lichtflecks, der auf der magnetooptischen Platte 20 erzeugt ist.
Ein Teil des Lichtstrahls, entsprechend dem zentralen Abschnitt oder Teil des Lichtflecks auf der Scheibe 26, passiert die Apertur 28. Eine Kollimationslinse 30 kollimiert den die Apertur 28 passierenden Teil des Lichtstrahls. Ein polarisierter Strahlteiler 32 teilt den kollimierten Lichtstrahl in zwei Teile auf, die jeweils eine Intensität proportional zu einer jeweiligen Komponente der Polarisation des reflektierten Lichtstrahls besitzen. Beispielsweise kann der polarisierte Strahlteiler 32 die Vertikalkomponente der Polarisation des Lichts durchlassen und die Horizontalkomponente der Polarisation des Lichts reflektieren, in welchem Fall Detektoren 34 und 36 die (jeweilige) Intensität der vertikal bzw. horizontal polarisierten Teile des Lichtstrahls erfassen. Ein Prozessor 38 subtrahiert das Ausgangssignal des einen der Detektoren vom Ausgang des anderen Detektors zwecks Gewinnung eines Differenzsignals, das für einen Winkel der Polarisation des reflektierten Lichtstrahls repräsentativ ist. Das Differentialsignal gibt an, ob die Stelle auf der magnetooptischen Platte 20, die durch den zentralen Teil des Lichtflecks beleuchtet ist, eine "1" oder "0" enthält.
Gemäß Fig. 4 ist der Lichtfleck auf der Scheibe 26 eine vergrößerte Abbildung des Lichtflecks auf der magnetooptischen Platte 20, welcher Lichtfleck mehr als eine Domäne bedeckt. Fig. 4 zeigt ein numerisches Beispiel der räumlichen Verteilung der Intensität des auf einen Fleck, der drei Domänenzellen auf der Platte 20 bedeckt oder bestreicht, fallenden Lichts. Etwa 25 % der gesamten Lichtintensität des Lichtflecks auf der Platte 20 beleuchten die linke Domänenzelle, etwa 25 % der gesamten Lichtintensität beleuchten die rechte Domänenzelle 50 % der gesamten Lichtintensität beleuchten die zentrale Domänenzelle. Bei diesem, eine herkömmliche Detektionsmethode anwendenden Beispiel beträgt das Signal/Rauschen-Verhältnis bzw. der Rauschabstand 0 dB, weil die Polarisation des von den linken und rechten Domänenzellen reflektierten Lichts effektiv die Polarisation des von der zentralen Domänenzelle reflektierten Lichts löscht bzw. aufhebt. Nach der erfindungsgemäßen Detektionsmethode bedeckt oder bestreicht jedoch nur der zentrale Teil der Abbildung des Lichtflecks die Apertur 28. Infolgedessen erreicht nur der zentrale Teil des wiederabgebildeten Lichtstrahls, d.h. der Abschnitt oder Teil des Lichtstrahls, welcher dem Teil des Lichtflecks entspricht, der die zentrale Domänenzelle auf der Platte beleuchtet, die Detektoren 34 und 36. Idealerweise sollten die Abmessungen der Apertur 28 genau den Abmessungen eines Teils des Lichtflecks angepaßt sein, der eine Informations-Domäne auf der Platte 20 beleuchtet, so daß dadurch der Rauschabstand maximiert wird. Die (ganz) linken und rechten Domänen gelangen nicht in Interferenz mit dem zentralen Teil des die Detektoren 34 und 36 erreichenden wiederabgebildeten Lichtstrahls, so daß durch die Apertur 28 Übersprechen zwischen den Domänen reduziert wird. Das Gerät gemäß Fig. 3 kann Domänen auflösen, deren Abmessungen kleiner sind als die des "Lese"-Lichtflecks, und zwar auf Kosten einer geringfügigen Minderung der Intensität des die Detektoren erreichenden Lichts und damit einer geringfügigen Verringerung des Rauschabstands. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel wird die Hälfte der Intensität des Lichts blockiert bzw. abgesperrt, weshalb der Rauschabstand nur um 3 dB niedriger ist als der einer idealen, unendlich großen Domänen zugeordnete Rauschabstand.
Gemäß Fig. 5 enthält bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Lichtdetektionsvorrichtung 22 einen polarisierten Strahlteiler 40, der den reflektierten Lichtstrahl in zwei Teile teilt oder auf trennt, die jeweils eine Intensität proportional zu einer jeweiligen Komponente der Polarisation des reflektierten Lichtstrahls aufweisen. Wiederabbildungslinsen 42 und 44 bewirken jeweils das Wiederabbilden der beiden Teile des reflektierten Lichtstrahls auf zwei Kombinationsdetektoren 46 bzw. 48. Die Wiederabbildungslinsen 42 und 44 besitzen jeweils vorzugsweise eine Brennweite, die größer ist als die Brennweite der Objektivlinse 18. Infolgedessen sind die wiederabgebildeten Lichtflecke auf den Kombinationsdetektoren 46 und 48 vergrößerte Abbildungen des auf der magnetooptischen Platte 20 erzeugten Lichtflecks. Die Kombinationsdetektoren 46 und 48 enthalten jeweils eine Anordnung bzw. ein Array aus lichtempfindlichen Detektionselementen, die durch die wiederabgebildeten Lichtflecke beleuchtet werden. Ein Prozessor 28 subtrahiert die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Detektionselemente im einen Array von den Ausgangssignalen der entsprechenden lichtempfindlichen Detektionselemente im anderen Array zwecks Gewinnung oder Ableitung eines Satzes von Differentialsignalen, die für den Polarisationswinkel verschiedener Abschnitte oder Teile des reflektierten Lichtstrahls repräsentativ sind. Gemäß Fig. 6 bewirkt bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung eine einzige Wiederabbildungslinse 50 das Wiederabbilden des reflektierten Lichtstrahls auf Kombinationsdetektoren 46 und 48 über einen polarisierten Strahlteiler 40, welcher den Lichtstrahl in die zwei Teile teilt, die durch die Kombinationsdetektoren 46 und 48 erfaßt werden.
Gemäß Fig. 7 beleuchtet der vergrößerte wiederabgebildete Lichtfleck auf einem Kombinationsdetektor 46 oder 48 das Array der lichtempfindlichen Detektionselemente 52, die innerhalb des Kombinationsdetektors enthalten sind. Der Lichtfleck besitzt eine Gaußsche Verteilung der Intensität auf dem Kombinationsdetektor, wie sie dargestellt ist. Jedes lichtempfindliche Detektionselement 52 im Array besitzt ein Gegenstück im anderen Array, das durch den gleichen Teil des wiederabgebildeten Lichtflecks beleuchtet wird. Gemäß Fig. 8 kann der vergrößerte wiederabgebildete Lichtfleck auf einem Kombinationsdetektor 46 oder 48 Abbildungen 54 von mehreren Domänen enthalten, die auf der magnetooptischen Platte 20 angeordnet bzw. vorgesehen sind.

Arbeitsweise

Im Betrieb der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 3 werden Informations-Domänen auf die magnetooptische Platte 20 mittels eines Lichtstrahls aufgeschrieben, welcher auf der magnetooptischen Platte einen Lichtfleck mit etwa den gleichen Abmessungen wie beim Lichtfleck, der im Leseprozeß benutzt wird, erzeugt. Die Größe der Domänen in der Querspurrichtung kann durch Regeln der Intensität des Lichtstrahls eingestellt werden. Die lineare Größe der Domänen längs einer Spur kann durch Regeln der Dauer von Impulsen einer magnetischen Spule oder Magnetspule eingestellt werden, welche bei der Drehung der Platte unter dem Lichtstrahl Dipole in der magnetooptischen Platte kippen läßt. Im Aufzeichnungsprozeß können somit Domänen, deren Abmessungen kleiner sind als die des Lichtflecks, auf die Platte aufgeschrieben werden. Im Leseprozeß subtrahiert der Prozessor 38 das Ausgangssignal des einen der Detektoren 34 oder 36 vom Ausgang des anderen Detektors zwecks Gewinnung eines Differentialsignals, das für den Polarisationswinkel des reflektierten Lichtstrahls repräsentativ ist. Das Differentialsignal gibt an, ob die durch den zentralen Teil des Lichtflecks auf der magnetooptischen Platte 20 beleuchtete Stelle eine "1" oder eine "0" enthält. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann eine Spur(nach)führung mittels einer herkömmlichen Abtast-Servospurführungsmethode oder einer Spurführungsmethode bei vorgerillter Platte erfolgen.
Die Fig. 9 und 10 veranschaulichen ein Beispiel einer Abtast-Servospurführungsmethode, die in Verbindung mit den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 5 und 6 angewandt wird. Jede Spur weist zwei Servoflecken (pads) 56 auf, die in der Nähe der Mittellinie 58 der Spur codiert sind, und zwar jeweils am Kopf jedes Sektors von Daten auf der magnetooptischen Platte. Für jede Spur ist ein Servofleck geringfügig über der Mittellinie codiert, und der andere Servofleck ist geringfügig unter der Mittellinie der Spur codiert und gegenüber dem ersten Servofleck in der Längsrichtung längs der Spur verschoben oder versetzt. Die Servoflecken können Domänen ähnlich den längs der Mittellinie der Spur codierten Informations-Domänen oder Strukturen, wie sog. Pits, sein, welche zerstörende Interferenz zur Änderung der Amplitude des reflektierten Lichtstrahls nutzen.
Wenn Licht, das vom Servofleck unmittelbar über der Mittellinie der zentralen Spur gemäß Fig. 9 reflektiert wird, zu den lichtempfindlichen Detektionselementen in der zentralen Reihe der Detektorarrays zurückgeworfen wird, erfassen die lichtempfindlichen Detektionselemente in der zentralen Reihe das vom Servofleck reflektierte Licht. Der Prozessor erzeugt ein Signal mit einer Intensität proportional der Menge des vom Servofleck reflektierten Lichts, welches auf die Detektionselemente in der zentralen Reihe auftrifft. Wenn vom Servofleck unmittelbar unter der Mittellinie der zentralen Spur gemäß Fig. 9 reflektiertes Licht zu den Detektionselementen in der zentralen Reihe zurückgeworfen wird, erzeugt der Prozes sor ein anderes Signal mit einer Intensität proportional der Menge des vom Servofleck reflektierten Lichts, das auf die Detektionselemente in der zentralen Reihe auftrifft. Wenn beide Signale die gleiche Intensität besitzen, ist keine Neuausrichtung oder -justierung nötig, weil die zentrale Reihe der Detektionselemente einwandfrei auf die Mittellinie der zentralen Spur gemäß Fig. 9 ausgerichtet ist. Wenn ein Signal stärker ist als das andere, justiert der Prozessor die Feinspur(nach)führung um eine der Differenz zwischen den beiden Signalen propor tionale Größe, um die zentrale Reihe der Elemente mit der Mittellinie der zentralen Spur in Ausrichtung zu bringen. Die lichtempfindlichen Detektionselemente sind so ausgestaltet, daß dann, wenn die zentrale Spur einwandfrei auf die zentrale Reihe von Elementen ausgerichtet ist bzw. mit diesen fluchtet, die von der zentralen Spur verschiedenen Spuren mit den anderen Reihen von Elementen übereinstimmen. Die Ausrichtung der zentralen Reihe von Elementen auf die zentrale Spur reicht somit aus, um alle Elementreihen auszurichten.
Die Fig. 11, 12 und 13 verdeutlichen den Leseprozeß bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 5 und 6 in einer Betriebsart, in welcher jeweils (zu einem Zeitpunkt) nur eine Informationsspur gelesen wird. Gemäß Fig. 11 enthält in einer beispielhaften Signalverstärkungsanordnung ein Prozessor 38 einen Satz von Komparatorkreisen 70, welche die Ausgangssignale von lichtempfindlichen Detektionselementen 52 in der zentralen Reihe eines Kombinationsdetektors 46 von den Ausgangssignalen entsprechender lichtempfindlicher Detektionselemente 52 in der zentralen Reihe des anderen Kombinationsdetektors 48 subtrahieren. Mit Ausnahme eines Signals durchlaufen die resultierenden Differentialsignale einen Satz von Verzögerungskreisen 72. Die Verzögerungskreise 72 verzögern jedes Differentialsignal um eine Zeitgröße gleich NT, wobei T die Größe (oder Länge) der Zeit bedeutet, welche die Abbildung einer Domäne für einen Übergang vom einen Detektorelement 52 zu einem benachbarten Detektorelement benötigt, und N die Zahl von Positionen bedeutet, um welche ein dem Differentialsignal zugeordnetes Detektorelement von dem am weitesten links gelegenen Detektorelement gemäß Fig. 11 entfernt ist. Eine Summierstufe 74 summiert die Ausgangssignale der Verzögerungskreise 72 mit dem unverzögerten Ausgangssignal des ganz links gelegenen Detektorelements gemäß Fig. 11.
Fig. 12 zeigt die Relativpositionen der Detektorelemente 52 in der zentralen Reihe eines der Arrays und die Abbildungen von Domänen beim Durchlauf der Abbildungen über die Detektorelemente zu Zeiten oder Zeitpunkten t=0, t=T, t=2T. Fig. 13 veranschaulicht die Differentialsignale, als Funktion der Zeit, entsprechend jedem der Paare lichtempfindlicher Detektionselemente in den zentralen Reihen von Kombinationsdetektoren 46 und 48 gemäß Fig. 11. Ersichtlicherweise repräsentiert das Ausgangssignal der Summierstufe 74 nach Fig. 11 zur Zeit t=2T das Vorhandensein einer Domäne 76 (Fig. 12) mit einem Rauschabstand, der höher ist als der Rauschabstand eines gegebenen einzigen Differentialsignals von einem Komparatorkreis 70, weil durch die Summierung das Signal verstärkt wird, während das Rauschen bzw. Störsignal gelöscht sein kann. Ersichtlicherweise gibt es auch zahlreiche andere Signalverstärkungstechniken, die in Verbindung mit den Kombinationsdetektoren der Ausführungsform der Erfindung gemäß den Fig. 5 und 6 angewandt werden können, um die Detektion bzw. Erfassung von Domänen zu verbessern.
Ein anderer Vorteil der Erfindung ist verbesserte Leistung, die durch gleichzeitiges oder Simultan-Lesen mehrerer Informations-Spuren gewährleistet wird. Fig. 14 veranschaulicht eine Signalverstärkungsanordnung, die mehrere Informations-Spuren gleichzeitig liest, zur Verwendung bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 5 und 6. Ein Prozessor 38 enthält Komparatorkreise 70, welche die Ausgangssignale von lichtempfindlichen Detektionselementen 52 in jeder Reihe eines Kombinationsdetektors 46 von den Ausgangssignalen entsprechender lichtempfindlicher Detektionselemente 52 in jeder Reihe des anderen Kombinationsdetektors 48 subtrahieren. Die resultierenden Differentialsignale durchlaufen einen Satz von Verzögerungskreisen 72. Ein Satz von Summierstufen 74 dient zum Summieren der Ausgangssignale der Verzögerungs kreise 72 für jede der Reihen von Detektionselementen.
Es ist darauf hinzuweisen, daß in der Querrichtung der Spur die Abbildungen der Domänen mit den lichtempfindlichen Detektionselementen 52 übereinstimmen (line up) müssen. Es besteht somit eine erzwungene Beziehung zwischen Abmessungen der Detektionselemente in der Querrichtung der Spur und den betreffenden Abmessungen der Abbildungen der Domänen. Solange die erzwungene Beziehung erhalten bleibt, kann mit einer Spurführungsmethode, wie der Abtast-Servomethode gemäß den Fig. 9 und 10, jede Reihe von Detektionselementen auf der Mittellinie jeder Domänen- Spur zentriert gehalten werden. In der Richtung längs jeder Spur stimmen allerdings die Domänen nicht mit den Detektionselementen überein. Vielmehr sind die Domänen in variierenden Abständen voneinander angeordnet.
Die Auflösung der Abbildung der Domänen hängt von der Wellenlänge des Lichts innerhalb der Speichermedien ab.
Da die Licht-Wellenlänge einer gegebenen Lichtquelle in einem Werkstoff eines hohen Brechungsindex kleiner ist als in einem Werkstoff eines niedrigen Brechungsindex, wird bevorzugt ein Werkstoff eines hohen Brechungsindex verwendet. Gemäß Fig. 15 können die Mindestabmessungen der Domänen verkleinert werden, wenn die dünne Magnetschicht 64 innerhalb der magnetooptischen Platte 20 mit einem einen hohen Brechungsindex aufweisenden dielektrischen Material 66 beschichtet wird, z.B. mit einem diamantartig behandelten Kohlenstof füberzug oder einem Sih ziumnitridüberzug. Eine Oberschicht 67 aus einem Werkstoff wie durchsichtiger Kunststoff schützt sowohl die Magnetschicht 64 als auch die Beschichtung 66. Die Wellenlänge des "Lese"-Lichtstrahls innerhalb der Beschichtung 66, welche der Wellenlänge des auf die Magnetschicht 64 einfallenden Lichts entspricht, ist kleiner als die Wellenlänge des Lichts in der Luft. Die Beschichtung 66 ermöglicht somit die Auflösung von Domänen mit Abmessungen, die kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts in der Luft, aber nicht kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts bei seinem Durchgang durch die Beschichtung 66. Die Wirkung der Verwendung der Beschichtung 66 ist ähnlich der Wirkung der Anwendung eines Lasers kürzerer Wellenlänge.
Andere Ausführungsformen liegen innerhalb der anhängenden Ansprüche.

Claims

1. Optisches Datenspeichersystem mit einem Lichtdetektionsgerät und einem Speichermedium, wobei das Lichtdetektionsgerät aufweist:

wenigstens eine Wiederabbildungslinse (42, 44, 50) zum Wiederabbilden eines von einem optischen Speichermedium (20) reflektierten Lichtstrahles, um ein Bild eines durch den Lichtstrahl auf dem Speichermedium gebildeten Lichtfleckes zu erzeugen, wobei der wieder abgebildete Lichtfleck mehr als ein Bit einer Information enthält,

einen ersten Kombinationsdetektor (46, 48) mit einer Vielzahl von lichtempfindlichen Detektionselementen (52), der in der Nähe der Bildebene der Wiederabbildungslinse gelegen ist, in welchem ein gewählter Teil des Bildes, der lediglich derartige Information enthält, wie diese auf einem Bereich des optischen Datenspeichermediums codiert ist, der durch einen entsprechenden Teil des Lichtfleckes beleuchtet ist, das Detektionselement bedeckt,

einen Prozessor (38) zum Verarbeiten von Ausgangssignalen der lichtempfindlichen Detektionselemente, gekennzeichnet durch:

einen zweiten Kombinationsdetektor (48, 46), der identisch zu dem ersten Kombinationsdetektor ist, einen Polarisationsteiler (40) zum Teilen des von dem Speichermedium reflektierten Lichtstrahles in zwei Teile mit jeweils einer Intensität proportional zu einer jeweiligen Polarisationskomponenten des reflektierten Lichtstrahles und zum Durchlassen einer ersten Komponenten zu dem ersten Kombinationsdetektor und einer zweiten Komponenten zu dem zweiten Kombinationsdetektor,

wobei der Prozessor eine Vielzahl von Differentialsignalen erzeugt, die dem mehr als einen Bit an Information entsprechen, wobei jedes einem Ausgangssignal des lichtempfindlichen Detektionselementes (52) in dem ersten Detektor minus einem Ausgangssignal eines entsprechenden lichtempfindlichen Detektionselementes in dem zweiten Detektor entspricht.

2. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 1, bei dem das Bild auf dem Kombinationsdetektor eine Vielzahl von Lichtteilen (54) umfaßt, die eine Vielzahl von jeweiligen lichtempfindlichen Detektionselementen (52) bedecken, und jeder Bildteil (54) ein Bild eines Teiles des Lichtfleckes ist, der durch den Lichtstrahl auf dem Speichermedium (20) gebildet ist.

3. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 2, bei dem das Speichermedium eine magnetooptische Platte ist.

4. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 3, bei dem die magnetooptische Platte (20) Domänen enthält, die einen Polarisationswinkel des Lichtstrahles drehen, wenn der Lichtstrahl von der magnetooptischen Platte reflektiert wird.

5. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 4, bei dem zwei Wiederabbildungslinsen (42, 44) vorgesehen sind, die jeweils die zwei Teile des Lichtstrahles auf die zwei Kombinationsdetektoren (46, 48) wiederabbilden.

6. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 4, bei dem eine Wiederabbildungslinse (50) vorgesehen ist, die den reflektierten Lichtstrahl auf den Polarisationsteiler (40) wiederabbildet.

7. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 1, bei dem der Prozessor (38) gestaltet ist, um die Differentialsignale zu analysieren, damit Domänen an Information kleiner als der Lichtfleck auf dem Speichermedium erfaßt werden.

8. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 7, bei dem der Prozessor (38) gestaltet ist, um gleichzeitig Domänen (54) an Information zu erfassen, die in einer Vielzahl von Spuren auf der magnetooptischen Platte enthalten ist.

9. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 8, bei dem die Kombinationsdetektoren eine Vielzahl von Reihen von lichtempfindlichen Detektionselementen (52) umfassen, die angeordnet sind, um gleichzeitig Domänen zu erfassen, die in einer Vielzahl von bestimmten und jeweiligen Spuren auf der magnetooptischen Platte enthalten sind.

10. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 9, bei dem:

das optische Speichermedium eine Vielzahl von Servopads bzw. -kissen (56) enthält, wobei ein Paar der Servopads in der Nähe zu einer Mittenlinie (58) von jeder Spur einer Vielzahl von Spuren von Daten auf dem optischen Speichermedium codiert ist,

der Prozessor erste und zweite Signale entsprechend der Intensität des von den ersten und zweiten Servopads reflektierten und durch ein Detektionselement (52) in einer Spurreihe des wenigstens einen Kombinationsdetektors erzeugt, das erste mit dem zweiten Signal vergleicht und eine Feinspur des Lichtdetektionsgerätes um einen Betrag proportional zu einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Signalen derart einstellt, daß die Spurreihe der lichtempfindlichen Detektionselemente mit der Spur ausgerichtet ist,

und der wenigstens eine Detektor so aufgebaut ist, daß jede Reihe mit der Spur ausgerichtet ist, wenn die Spurreihe mit der Spur ausgerichtet ist.

11. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 1, bei dem:

der Teil des Lichtfleckes auf dem Speichermedium, der dem Bildteil entspricht, der das lichtempfindliche Detektionselement (52) bedeckt, eine Stelle auf dem Speichermedium bedeckt, bei der eine Domäne an Information gespeichert ist.

12. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 1, bei dem:

die wenigstens eine Wiederabbildungslinse (42, 44, 50) eine Brennweite hat, die größer als eine Brennweite einer Objektivlinse (18) ist, die den Lichtstrahl auf das Speichermedium (20) fokussiert und die diesen Lichtstrahl nach einer Reflexion von dem Speichermedium sammelt bzw. kollimiert,

und das Bild ein vergrößertes Bild des Lichtflecks auf dem Speichermedium ist.

13. Optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 1, bei dem:

das optische Speichermedium (20) eine Magnetschicht zum Speichern der Information und eine die Magnetschicht überlagernde Brechungsschicht aufweist, die auf der Magnetschicht codierte Information Domänen umfaßt, die kleiner als eine Wellenlänge des Lichtstrahles sind,

und die Brechungsschicht einen Brechungsindex hat, der ausreichend hoch ist, um das Lichtdetektionsgerät die Domänen auflösen zu lassen.

14. Verfahren zum Erfassen eines von Speichermedien in einem optischen Datenspeichersystem reflektierten Lichtstrahles, mit den folgenden Schritten:

Wiederabbilden des von dem optischen Speichermedium (20) reflektierten Lichtstrahles, um ein Bild eines durch den Lichtstrahl auf dem Speichermedium gebildeten Lichtfleckes zu erzeugen, wobei der wieder abgebildete Lichtfleck mehr als ein Bit an Information enthält,

Erfassen mit einem ersten Kombinationsdetektor (46, 48) einschließlich einer Vielzahl von lichtempfindlichen Detektionselementen (52), die in der Nähe der Bildebene der Wiederabbildungslinse gelegen sind, eines gewählten Teiles des Bildes, das lediglich solche Information enthält, wie diese auf einem Bereich des optischen Datenspeichermediums codiert ist, das durch einen entsprechenden Teil des Lichtfleckes beleuchtet ist, so daß der gewählte Teil das Detektion selement bedeckt,

Verarbeiten von Ausgangssignalen durch die lichtempfindlichen Detektionselemente,

gekennzeichnet durch:

Aufteilen des von dem Speichermedium reflektierten Lichtstrahles in zwei Teile, deren jeder eine Intensität proportional zu einer jeweiligen Polarisationskomponenten des reflektierten Lichtstrahles hat, und Durchlassen einer ersten Komponenten zu dem ersten Kombinationsdetektor und einer zweiten Komponenten zu einem zweiten Kombinationsdetektor,

Erzeugen einer Vielzahl von Differentialsignalen entsprechend den mehr als einem Bit an Information, deren jedes einem Ausgangssignal des lichtempfindlichen Detektionselementes (52) in dem ersten Detektor minus einem Ausgangssignal eines entsprechenden lichtempfindlichen Detektionselementes in dem zweiten Detektor entspricht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Schritt des Wiederabbildens des Lichtstrahles ein Wiederabbilden des reflektierten Lichtstrahles auf einen Polarisationsteiler umfaßt, der den von dem Speichermedium re flektierten Lichtstrahl in zwei Teile aufteilt, die durch die zwei Kombinationsdetektoren erfaßt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend den folgenden Schritt:

Analysieren der Differentialsignale, um Domänen an Information zu erfassen, die kleiner als der Lichtfleck auf dem Speichermedium sind.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt des Analysierens der Differentialsignale zum Erfassen von Domänen ein gleichzeitiges Erfassen von Domänen an Information umfaßt, die in einer Vielzahl von Spuren auf dem Speichermedium enthalten ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der wenigstens eine Kombinationsdetektor eine Vielzahl von Reihen der lichtempfindlichen Detektionselemente umfaßt, die angeordnet sind, um gleichzeitig Domänen zu erfassen, die in einer Vielzahl von bestimmten und jeweiligen Spuren auf dem Speichermedium enthalten sind.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem:

das optische Speichermedium eine Vielzahl von Servopads umfaßt, wobei ein Paar der Servopads in der Nähe einer Mittenlinie von jeder der Vielzahl von Datenspuren auf dem optischen Speichermedium codiert sind,

wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte aufweist:

Erzeugen von ersten und zweiten Signalen entsprechend einer Intensität von von ersten und zweiten Servopads des Paares der Servopads reflektiertem und durch ein Detektionselement in einer Spurreihe der Kombinationsdetektoren erfaßtem Licht,

Vergleichen des ersten Signales und des zweiten Signales,

und Einstellen einer Feinspur des Lichtdetektionsgerätes um einen Betrag proportional zu einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Signalen derart, daß die Spurreihe der lichtempfindlichen Elemente mit der Spur ausgerichtet ist,

wobei wenigstens ein Detektor derart aufgebaut ist, daß jede Reihe mit der Spur ausgerichtet ist, wenn die Spurreihe mit der Spur ausgerichtet ist.

20. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem:

der Teil des Lichtfleckes auf dem Speichermedium, der dem Bildteil entspricht, der das lichtempfindliche Detektionselement bedeckt, eine Stelle auf dem Speichermedium bedeckt, bei der eine Domäne an Information gespeichert ist.

21. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Bilder auf den Kombinationsdetektoren ein vergrößertes Bild des Lichtfleckes auf dem Speichermedium sind.