JPS6224441A - デイスクに標識を記録する方法 - Google Patents

デイスクに標識を記録する方法

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JPS6224441A
JPS6224441A JP61120336A JP12033686A JPS6224441A JP S6224441 A JPS6224441 A JP S6224441A JP 61120336 A JP61120336 A JP 61120336A JP 12033686 A JP12033686 A JP 12033686A JP S6224441 A JPS6224441 A JP S6224441A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディスクに標識を記録する。8見に関するもの
であり、更に具体的に述べると、時間的に変化する周波
数変化を持つ搬送波周波数として光学ディスク上に情報
を記録するための7現に関する。
ディスク・テープまたは他の媒体上に、ビデオ周波数で
信号を記録するため、種々の方式が今ま。
でに開発されてきている。これらの方式は、特に、感光
性媒体への光学的記録、熱可塑性表面への電子ビーム記
録、およびビデオ情報の再生可能な記録を与えるその池
の方式を利用してきている。
従来技術は、写真表面を利用する方式、電子ビーム感知
表面を利用する方式、磁気的記録方式、およびこの発明
におけると同様の放射エネルギビームが表面へ不可逆変
化を生じ、上桟によってそこに情報を「書き込む」とこ
ろの方式に大体分類することができる。
写真方式は、テープまたはフィルムのような連続的なウ
ェブ上への記録を教示するところの、ビー・シー・ゴー
ルドマーク池所有の米国特許第3234326号、ある
いは、螺旋形の通路内の回転ディスク上へのビデオ情報
の写真的記録を教示するところの、ダブりニー・アール
・ジョンソン所有の米国特許第3361873号に説明
されている。
ダブりニー・シー・ヒユーズ池所有の米国特許第328
3310号は、熱可塑性フィルム表面上への情報の記録
について説明しており、これは、米国特許第312 t
) 991%)こ開示されたような電子ビーム書込装置
を利用している。
なお、その他の方式も、特殊の記憶媒体上へ情報を記録
するrこめに、電子ビームを使用してぎでいる。このよ
うな方式の1つは、ティー・ビー・ブレツブ所有の米国
特許第3350503号に開示されている。写真フィル
ムのような感光性媒体上への電子ビームを利用する池の
案が、アール・エフ・テユッペ池所有の米国特許第34
44317号に教示されている。
最近数年間に、レーザビーム衝撃による材料の除去、主
たは材料の蒸着1こもとづくところの、高密度記録のだ
めの池の方法が開示されてきている。
これらの方法は、雑誌 「エレクトロニックス(Ele
ctronics) j  1969年3月3日号第1
10頁に詳細−二輪ぜられている。更に、[レーザ熱的
マイクロイメージレコーダ」がいくらか詳細に、シー・
オー・カールソンおよびエッチ◆ディー・アイゲス一二
よって、1968年ウェスコン(WESCON)ミーテ
ィング(Western  E 1ectronic 
 S howand  Conver+tion) L
こおいて配られた論文中に説明され、この論文は、ウェ
スコン・テクニカル・ぺ−バーズ(WESCON  T
echnical  Papers )1968年の第
12巻に、セクション16/1の第1頁で刊行されてい
る。この著者は、1966年12月23日イ寸[サイエ
ンス(5cience ) J第54巻第3756号第
1550〜1551頁、19664のフォール・ジョー
イング・コンピューター・フン7アレンス(Fall 
 JoingConpurer  Conferenc
e )  のプロシーディンゲス(P roceedi
 Hs )第711 〜716頁、および1968年3
月の「ベル・システムズ・テクニカル0ジヤーナ/I/
 (Be1l  Systems  Technica
l  J ournal  )第385,405頁の論
文にも言及している。
これらの刊行物は、基板上の非常に薄い金属フィルムを
利′用するところの記録技術を開示している。この薄い
金属フィルムは、加熱されて急速に融けて、記録された
スポット内に小さな小球体をつくる。レーザ光の高度に
集中されたスポットは、十分短時間に十分の熱を与える
ことができるので、移動する表面の上に衝突する適当に
変調されたレーザビームは、金属表面に孔のパターンを
生ずることができ、「読み返し」の時記録された情報を
再生できる。
上記のカールソンおよびアイゲスの論文において指摘さ
れているように、記録されたスポットまたは孔の寸法は
、送像レーザビームの直径よりも十分に小さくでとる。
金属フィルム材料、フィルム厚さ、レーザダイバージェ
ンスお上びスボッY電力を適当に選択すること1こよっ
て、高い解像度でビデオ周波数を記録する適当な方式を
設計することができる。
本発明によれば、カールソンおよびアイゲスのレーザ熱
的マイクロイメージ記録方式が従来技術のディスク記録
と共に使用されて、ビデオ情報を記録するすこめの新規
かつ有用な配置および方法が与えられる。
この発明は光学ディスクに情報を貯蔵することに関する
。従来、ディスクiこビデオ情報を貯蔵しようとする場
合、振幅か時間と共)こ変化する形の情報信号から直接
的にディスクの上に記録情報を作る処理方法を用いてい
た。この発明は、搬送波周波数から時間的に変化する周
波数変化を持つ搬送波周波数の形をした情報を光学ディ
スクの上1こ確実に貯蔵する改良された装置並びに方法
を提供する。この発明では、ディスクの基板を覆う光応
答被覆を持つ光学ディスクを用意し、光源が、ディスク
の回転中、光学ディスクの応答被覆と相互作用するのに
十分な強度を持つ光ビームを発生する。
光学装置が光源とディスク上の応答被覆との間(二元路
を限定し、光ビームを被覆土iこ集束する。情報信号(
こ応答する光強度変調器か光路内1こ配置され、光ビー
ムの強度変調をする。強度変調器を通過してディスク上
の応答被覆に光学的iこ集束されたビームか、周波数変
調された情報信号を表わす標識から成る情報トランクを
形成する。情報信号並びにディスクの変更された被覆は
、時間の関数として周波数か変化する搬送波周波数の形
で情報を含んでいる。
本発明の(み成は、ディスクを正確1こ円形に回転する
ところのスピンドル、お上U′面回転るディスクの半径
に沿って非常に一定した速度でヘッドを並進させるため
の親ねじを沿んでいる。明らがなよう1こ、所定のピッ
チの螺旋形の軌跡を創るために、ディスクの駆動を、並
進駆動と同期あるいはさもなくば協働させることが所望
される。好適な具本例1こおいては、螺旋の隣接するタ
ーンの間の間隔は、中心から中心で2μ【11である。
スポットの直径を1μIIIとすると、隣接するトラン
クのスポン)F、i’l(こ(土、1μmのガード領域
がある。
好適な具木例における「書込ヘッド」は、空気軸受上の
ディスクの上方を一定の高さで浮き上っている顕微鏡対
物レンズである。この一定の高さは、対物レンズの焦点
深度が浅い故1こ必要である。
40X乾式誼微鏡の対物レンズが、ディスク表面で、レ
ーザビームのエネルギを集中゛して、1μmのスポット
の書込を可能1こする点で満足すべきものであることが
わかった。
書込ビームの部分は、所定のレベル変調ビームの平均電
力を維持するのに役立つところの新規なポッケルス・セ
ル安定化回路によって感知される。
アルゴン・イオンレーザが書込ビームとして使用される
。ポッケルス・セルとグラン:プリズムの組合せが、レ
ーザビームをビデオ情報で変調器る。この発明iこ従え
ば、「書込後読畠」能力が与えられて書込動作をモニタ
する。第2の、ヘリウム−ネオン(He  −Ne)「
読出」レーザが備えられ、これは書込ビーム通路中へよ
り眠い出力のビームを向けるが、書込ヘッドに入るとト
書込ビーム(こ対してわずかな角度で向けている。この
角度は、書込スポットから下におよそ2μII+にある
書込まれたトランク上の領域を読出ビームか照射するよ
うに選択される。
この読出ビームは、ディスク表面から反射されて書込ヘ
ラPを通って戻り、読出ビームを書込通路中へ挿入した
ところの二色性1j (dichroic m1rro
r )へとその光学的通路を引返していく。
読出ビームはそれからビーム・スプリンタへと向けられ
、更1こ、固し通路なだどった書込ビームのいずれをも
阻止するところのパンドパ又・フィルタを通して向けら
れる。読出ビームは、それからフォト・デテクタ上に衝
突して、ビデオ情報信号を発生する。この信号の特質は
、オッシロスコープ主たはテレビ・モニタ上に表示され
て、ピーク値の「記録」電力、平均記録電力および焦点
が正確であるかどうかを指示する。
「書込後読出」情報も、エラー・チェック方式において
利用することができ、特に、デシ゛タル型の情報が書込
上れているときにそうである。入力ビデオ情報は、書込
又ボットと読出スポットとの間の時差に等しい時間遅延
される。戻った情報は、そこで遅延された人力情報と「
同一性」が比較される。余りiこ多くの不同のらのがあ
れば、装置を再チェックおよび再整合するか、またはそ
のディスクを排除する。
この発明の構成は、完全な円でディスクを回転し、回転
するディスクの半径1こ沿って一定の速度で記録「へン
ド」を並進させるところの精密旋盤を含んでいる。明ら
かなように、所定のピッチの螺旋形のトラックを創るこ
とができるように、2つの駆動を同期あるいはさもなく
ば協働することが要求される。もし、所望ならば、同心
円も主た並進および書込を交互にすることによ6創るこ
とができる。
螺旋を使用する好適な具体例においては、隣接する螺旋
のターンの開の間隔は、中心から中心で2μIである。
スポットの直径を1μmとすると、隣接するトラックに
おけるスポットの間に1μmのガード領域がある。
この発明の特性と信じられるところの新規な特徴は、動
作の機構および方法の双方に関して、その更に池の目的
および利点と共に、この発明の好適な具体例が例として
示されているところの添付図面と共に以下の説明を考究
することにより、よりよく理解されるであろう。しかし
ながら、図面は例示と説明のみのためのものであり、こ
の発明の範囲を限定しようとするものではないことを特
に理解しなければならない。
まず、第1図をみると、書込装置は書込ヘッド12を含
んでおり、これは、この実施例−二おいては、空気軸受
支持部材16上に取付けられた乾式顕微鏡対物レンズ1
4である。40XL<ンズが満足すべきものであること
がわかっている。ディスク18が特に用意されているが
、これは従来技術の教示するところに従って構成するこ
とができ、基板は、はどよく低い融点と高い表面張力を
もつ金属の非常に薄いフィルムで被覆されている。
水晶発振器20は駆動要素を制御する。ディスク18は
スピンドル24へ連結されているところの第1の回転駆
動要素22によって回転される。
第2の並進駆動要素26は書込ヘラ)′12の位置を制
御する。
並進往復台28、これは並進駆動要素26に上り、親ね
しおよび移動ナツトを通して駆動されるのであるが、書
込ヘッド12を回転ディスク18に対してその半径方向
に移動する。往復台28は、書込装置に必要な光学系お
よび電子系の残部が永久的にマウントされるように、適
当な鏡およびレンズを備えている。
この発明の実施例においては、偏光分割レーザ30、(
これはアルゴンイオンレーザである)のビームは、ポッ
ケルス・セル駆動装置34により駆動されるところのポ
ッケルス・セル32を通過する。FM”ll器36は記
録されるべきビデオ信号を受けて、ポッケルス・セル駆
動装置344当な制御信号を与える。周知のように、ポ
ッケルス・セル32は光ビームの偏光面を回転すること
によって印加された信号電圧に応答する。直線偏光子は
、光は所定の偏光面においてのみ透過するか呟実施例に
おけるグラン・プリズム38のような福光子が書込ビー
ム通路中1こ入れられて変調された書込ビーム40を与
える。
ポッケルス・セル32とプラン・プリズム38の組合せ
から出てくる変調された書込ビーム40は、二の書込ビ
ーム40を並進往復台28へ向けるところの第1の鏡4
2へ当てられる。この第1の鏡42は、書込ビームの平
均強度iこ応答してビームのエネルギ・レベルを維持す
るところのポッケルス・セル安定化回路44へ書込ビー
ム40の一部を透過する。
レンズ46が書込ビーム40の通路中に挿入されて実質
的に平行なビームを発散し、最適解像度を与える上うに
、対物レンズ14の入口孔を満たして広がるようにする
。二色性の鏡48が書込ビーム40の全てを第2の関節
鏡50へ実質的に透過するように向けられた通路中に入
れられる。先のエリオツドの特許出願中に示されたよう
な鏡をこの発明においても使用できる。この関節鏡50
は、次いでビームをレンズ14を通して向け、ビーム4
0の衝突点をディスク1Bの表面上で変えることができ
る。
対物レンズ14およびそれと組合わされた空気軸受16
は、ディスク18の表面から実質的に一定の距離で空気
のクッションの上を効果的に浮き上がる。この距離は、
軸受16の幾何学的形状、ディスク18の直線速度、お
よびディスク18を二対してヘッドを載せるのl二(吏
用される力tこよって決められる。1μmのスポットを
解像することのできるレンズの焦点公差も、主た1μm
の単位である故に、この一定の久ベースが必要とされる
第2の比較的低出力のレーザ52は、モニタ゛・ビーム
54を与える。実施例においては、読出レーザ52は、
読出ビーム54を波長に王ワ書込ビームから消去するこ
とができるところのヘリウムネオン装置である。偏光ビ
ーム分割立方体56は読出ビーム54を鏡58へ透過し
、この鏡はビーム54を第2の発散レンズ60を通じて
向け、このレンズは読出ビーム54を拡げて対物レンズ
14の入口孔を満たすようにする。
4分の1波長板62が、光学通路中に平面偏光ビーム分
割器56と関連して置かれ、ディスク18から反射され
た光が、レーザ52に再び入って、その発振モードを混
乱させることを防止する。4分の1波長板62は、ビー
ムの偏光平面を45度だけそれが通過する毎′に回転し
、そこで反射ビームは扁光ビーム分割器56に対して9
0度回転され、それ故そこを通過しない。
読出ビーム54通路中の第2の鏡64は、ビームを二色
性鏡(dichroic  m1rror) 48中へ
向け、更に以下により詳細に説明されるように読出ビー
ム「スポット」が書込ビームスポットから下流でディス
ク18上に衝突する点を除いては、書込および読出ビー
ムの通路が実質的に同一であるように制限された調整を
することができる。
アルゴンイオンビームに対して不透明なフィルタ66が
、ビーム分割器56から反射された光の通路中に挿入さ
れる。ディスク表面がら戻されたHe−Ne読出ビーム
54は、フィルタ66およびレンズ68を通って、光検
知器70上へ通過することができる。
光検知器70の出力は、続いて利用するのに十分の振幅
および信号強度をもった信号を与えるところの前置増幅
器72へ加えられる。ビデオ、弁別器74は、そこでビ
デオ出力信号を与え、この信号はいろいろの方法で利用
されることか゛できるが、そのうち2つが例示のみとし
て示されている。
第1の応用1こおいては、ビデオ出力は、テレビモニタ
76およびオフシロスコープ78へ加えられる。テレビ
・モニタ76は記録の映像忠実度を示し、オフシロスコ
ープ78は、記録の信号対雑音比およびカッティングの
質、軽いか重いかを示す。図示されていないが、「孔」
すなわち「黒」と「孔無し」、すなわち「白」の領域と
の間が、ディスク上で十分な弁別が確実にできるように
するため、適当なフィードバック・ループを備えること
ができる。
それに代わる利用として、弁別器74のビデオ出力は比
較器80へ加えられる。比較器80の池の入力は、遅延
線81を通じて向けられるところのビデオ入力信号から
とられる。書込方式の蓄積された遅延および情報の書込
の瞬間とディスクのインクリメンタル領域が読出点に達
するのに必要な時間の間で経過する時間に等しい遅延は
、入力ビデオ信号へ分与されなければならない。
理想的には、弁別器74のビデオ出力信号は、適当な遅
延の後にビデオ入力信号と全ての点で同一であるべきで
ある。見るべき差異は、ディスクの表面における欠陥、
または書込回路の愚作用によって生ぜられるところの誤
差を表わしている。
この応用は、デジタル情報を書込むときは重要であるが
、他の情報が記録されるときにはそれほど臨界的ではな
い。
比較器回路80の出力は数量化ができ計数ができ、そこ
で容認しうる数の誤差をどのディスクに対しても確立す
ることができる。計数された誤差が標準を超えるとき、
書込動作を終えることができる。必要ならば、新しいデ
ィスクを書込むことができる。過剰の誤差をもつディス
クは、そこで再処理して続く記録のための「新しい」デ
ィスクとして役立たせることができる。
書込ヘッドアセンブリ12を回転ディスク18に対して
、半径方向に並進させるためには周知の技術が利用でき
る。第1図においては、回転ならびに並進駆動装置20
.22が独立に示されているが、これら駆動装置は、共
通の水晶発振器20によって同期せられてディスク18
の各回転毎に所定の増分だけ書込アセンブリ12を並進
させるようにできる。
次に、第2図に転すると、いくらが誇張された形で、書
込レーザ30からのビーム40および読出レーザ52か
らのビーム54のわずかに異なる光学的通路が示されて
いる。書込、ビーム40は顕微鏡対物レンズ14の光軸
と一致している6読出ビーム54は、これと対照的に、
光軸と角度aをなし、そこでビームは書込ビーム40が
「カッティング」するところから「下流」に対物レンズ
の焦点距離の0倍に等しい距離Xずれる。その結果、生
じる読出と書込の開の遅延は溶けた金属を固めさせ、そ
こで記録は、その最終状態で読出される。
金属がまだ溶けている程−二直ぐに読出されるならば、
記録パラメータを調整するだめの適切な情報を与えられ
ない。
このことは、同じ情報チャンネルにある2つの点がずら
して示されているところの第3図に最もよく示される。
書込ビーム40の衝突点であるところの点Aは、対物レ
ンズ14の光軸上にある上う1こ示されている。点Aか
ら@れて、媒体の移動の方向しこ、矢印で示されるよう
に、顕微鏡対物レンズ14の軸から角度αのところにあ
るところの読出点Bがある。点AとBの間の2μ「nの
距離は書込動作の満足なモニタを与える。
最後−二第41に転すると、第1図の装置tこおいて使
用するのlこ適した、ポッケルス・セル安定化回路44
の理想化したグイ7グラムが示されている。周知のよう
に、ポッケルス・セルは、印加電圧の関数として加えら
れた光の偏光面を回転する。
それ故、ポッケルス・セルは平面偏向光線を回転するた
めに使用され、回転された光はグラン・プリズムの上う
な乎面漏光器を通過させられる。
偏光器から出る光は印加電圧によって振幅変調されてい
る。
個々のポッケルス・セルに依るのだが、およそ100ボ
ルトの電圧変化がセルをして偏光面360度回転させる
。しかし、個々のセルの移動特性は±5()ボルトの電
圧変化5こ応じて任意−二変えることができ、そこで、
セルを有用でほどよく直線的な動作範囲内に維持するた
めフィードバック・ループが望まれる。
安定化回路44は、感光性シリコン・ダイオード8゛2
を含み、これは第1図の鏡42から反射された書込ビー
ム40の一部を受けるように置かれている。このシリコ
ン・ダイオード82は太陽電池と多く同様の態様で作用
し、入射光線が照射されるとき電気エネルギ源となる。
シリコン・ダイオード82の一方の端子は、通例の接地
信号で示される共通基準電位84へ接続され、能力の端
子は差動増幅器86の一方の入力へ接続されている。シ
リコン・セル82は直線応答モードを可能にするところ
の負荷88によってシャントされる。
差動増幅器86の能力の入力は、適当な分圧計90を通
して共通基準84へ接続されている。電源92が分圧計
90に結合され、これはポッケルス・セル321こよI
)伝えられる平均光レベルを確立するため、差動増幅器
86をセットすることができる。
そこで、差動増幅器86の1対の出力端子は、それぞれ
抵抗素子94.96を通じて、第1図のポッケルス・セ
ル32の入力端子へ接続されている。ポッケルス・セル
駆動器34はポッケルス・セル32へ交流結合されてお
り、一方、差動増幅器86はポッケルス・セル32へ直
流結合されている点が注意せられる。
動作において、この方式は付勢される。シリコングイオ
ーl′82上に衝突する書込ビームからの光は、差動増
幅器86への入力において差動電圧を発生する。初めに
、分圧計90が調整されて所定の平均レベルの強さで光
を発生する。その後、シリコン・セル82上に衝突する
強さの平均レベルが増加するか減少するかすると、補正
電圧が差動増幅器861こ発生される。ポッケルス・セ
ル32へ印加される補正電圧は、平均レベルの強さを所
定のレベルにもどすのに十分な極性および大きさのもの
である。
この上う1こして、改良されたビデオ・ディスク・レコ
ーディング・アセンブリが示された。空気軸受上にマウ
ントされた顕微鏡対物レンズは、金属化されたディスク
の表面から所定の距離で「浮かぶ」。金属化被覆はレー
ザ・ビームが適当な変調の下で、その表面の局部領域を
溶かすのに十分なエネルギを放つことがでgるようなも
のである。
表面張力の下で、溶けた金属は、直径でおよそ1ミクロ
ンの明瞭な領域を残して収縮する。
実質的に同じ光学的通路を利用する第2の低エネルギレ
ーザは、同じ顕@鏡対物レンズを通して向けられるが、
書込の点から「下流」のわずかなi巨雑のところでディ
スクの表面へもたらされる。
続出ビームは、書込ビームの反射されたエネルギを排除
するところの適当な光学方式を通じて戻され、ディスク
上iこ書かれた情報の分析を可能1こする。
再生情報は、特1こ、書込ビームの強さを制御して適切
な「記録レベル」を保証し、受容し難い数の誤差が記録
過程で生じているかどうかを決定する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の装置の概略的図面である。 第2図は、第1図の対物レンズを通る光学的通路の図で
ある。 第3図は、書込ビームおよび読出ビームの衝突点の間の
相対的間隔を説明する図である。 第4図は、新規なポッケルス・セル安定化回路の図であ
る。 18・・・ディスク、 22・・・回転駆動要素、12
・・・書込ヘッド、  20・・・並進駆動要素、 3
0・・・偏光分割レーザ、40・・・書込ビーム、  
32ポツケルス・セル、  38・・・グラン・プリズ
ム、  46・・・対物レンズ、16・・・軸受、  
50・・・関節鏡、  52・・・読出レーザ。 オ 2 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  輻射感応層上にディスクを準備することと、上記輻射
    感応層に反応を起こすに十分な強度の放射ビームを発生
    し、上記層上に上記ビームを集束し小スポットを形成す
    ることと、上記ディスクを回転し、さらに上記スポット
    と回転する上記ディスクとを半径方向に相対的に移動さ
    せることと、記録されるべき情報信号に応答して、上記
    ビームが上記感応層に反応を起こす第一のレベルと上記
    ビームが反応を起こさない第二のレベルとの間で上記ビ
    ームの強度を変調し、さらに上記第一のレベルにある時
    間長及び記録されるべき情報を表わす上記第一のレベル
    にない時間長とを変調することと、上記ビームの第一の
    レベルと第二のレベルとの間で上記ビームの所定の平均
    強度を設定することと、上記変調されたビームの一部を
    感知し、該変調されたビームの平均強度レベルを示す信
    号を発生することと、感知された平均レベルと所定レベ
    ルとを比較し、上記ビームの強度の実際の平均レベルの
    増加と減少に対応する補正電圧を発生することと、上記
    補正電圧を利用し上記実際の平均強度レベルを上記所定
    の平均強度レベルに復帰させ、上記ディスク上の反応領
    域の長さとこれら領域との間の空間が高い忠実度をもつ
    情報信号を適切に表わしているようにすることから成る
    ディスクに標識を記録する方法。
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