NL8902615A

NL8902615A - Optisch registratiestelsel.

Info

Publication number: NL8902615A
Application number: NL8902615A
Authority: NL
Original assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1988-11-15
Filing date: 1989-10-23
Publication date: 1990-06-01
Also published as: US5140569A

Description

Optisch registratiestelsel.

De uitvinding heeft betrekking op een optisch registratiestelsel dat gebruik maakt van een optische registratieschijf om informatiegegevens te registreren, te reproduceren, en uit te wissen.

Bij een conventioneel optisch registratiestelsel, en in het bijzonder een magneto-optisch registratiestelsel, wordt een optische kop gebruikt zoals in fig. 9 getoond. Onlangs werden verbeteringen gepresenteerd voor optische opslagapparatuur en optische opslagmedia, welke verbeteringen betrekking hadden op het verhogen van de toegangs-tijd en de gegevensoverdrachtsnelheid. Een studie van een dunne-laag optische kop is beschreven in liet uittreksel van de lente-bijeenkomst van Japan Applied Physics Association 28p-ZE-13 1987, en een studie van een optische slede-kop die vergelijkbaar was met een magnetische kop voor een harde schijf is beschreven in Trans. IEICE, E71, pag. 323, 1988. Deze studies beogen een verbetering van de toegangssnelheid te bereiken door het verlagen van het gewicht van de kop. Een studie heeft aangetoond, dat de gegevensoverdrachtsnelheid verbeterd kan worden door het combineren van een optische kop en een magnetische kop, hetgeen is aangeduid in het uittreksel van de lente-ontmoeting van Japan Applied Physics Association 29a-ZQ-7.

Een studie van magneto-optische media is beschreven in het uittreksel van Japan Applied Physics Association 28p-ZL-3. Een magneto-optisch medium volgens deze studie kan overschreven worden door gebruik te maken van twee dunne registratielagen. Een registratiemedium dat gebruik maakt van een overschrijfbaar faseveranderingsmateriaal, was verbeterd. De studie van dit faseveranderingsmedium is weergegeven in Japan Optical Memory Symposium 1988, pag. 81.

De conventionele technieken hebben verscheidene nadelen. Een registratiestelsel dat de dunne-film optische kop of de slede-kop gebruikt, kan geen informatie op magneto-optische media reproduceren. Een magneto-optisch medium dat twee gelaagde registratielagen gebruikt, vereist hoge vervaardigingskosten en een sterke magneet voor het initialiseren van de registratielaag. Een overschrijfbaar faseveranderingsmedium heeft een slechte stabiliteit.

Daarom beoogt de onderhavige uitvinding de conventionele technieken te verbeteren, en een verbeterd registratiestelsel te verschaffen, dat een hoge toegangs-snelheid en een hoge gegevensoverdrachtsnelheid heeft en dat magneto-optische gegevens kan reproduceren en overschri jven.

Daartoe omvat een registratiestelsel volgens de onderhavige uitvinding een registratieschijf, een mechanisme voor het roteren van de schijf, een slede die tot een kleine afstand van het oppervlak van de registratieschijf beweegt, een op de slede bevestigde laserbron, en een naar de laserbron gerichte fotosensor, waarbij de laserbron en de foto-sensor naar elkaar zijn gericht van tegenovergelegen zijden van de registratieschi jf.

Het stelsel kan met voordeel zijn voorzien van een foto-sensor die achter de laserbron is geplaatst voor het bewaken van de laserbundel.

In het hiernavolgende zal de uitvinding nader worden verduidelijkt door beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm onder verwijzing naar de tekening, waarin: fig. 1 een schematisch overzicht is dat een constructie volgens de onderhavige uitvinding toont; fig. 2 een aanzicht in dwarsdoorsnede is dat de relatie toont tussen een slede, een laserbron, een optische schijf, en een foto-sensor volgens de onderhavige uitvinding; fig. 3 een aanzicht in dwarsdoorsnede is dat het deel toont van een registratie- en reproductiekop van een magneto-optisch registratiestelsel volgens de onderhavige uitvinding; fig. 4 een perspectiefaanzicht is dat de relatie van een foto-sensor en een polarisator toont; fig. 5 schematisch een methode toont voor het reproduceren van een magneto-optische schijf; fig. 6 een aanzicht in dwarsdoorsnede is dat een slede toont voor een registratiekop voor een magneto-optische schijf; fig. 7 een aanzicht in dwarsdoorsnede is van een uitvoeringsvorm van de schijf volgens de onderhavige uitvinding; fig. 8 een aanzicht in dwarsdoorsnede is van een andere uitvoeringsvorm van een schijf volgens de onderhavige uitvinding; en fig. 9 een schematisch overzicht is dat een constructie van een conventionele optische kop toont.

In de hiernavolgende figuurbeschrijving zijn gelijke onderdelen voorzien van gelijke verwijzingscijfers tussen 1 en 99, en zijn de verwijzingscijfers verder voorzien van een een honderdtal representerend cijfer dat correspondeert met het figuurnummer.

Pig. 1 toont een structuur volgens de onderhavige uitvinding. Aan het uiteinde van een slede 102, die vergelijkbaar is met een magnetische kop voor een harde schijf, is een laserdiode bevestigd. De slede beweegt naar het oppervlak van een optische registratieschijf 101 die door een spindel-motor 105 geroteerd wordt, waarbij de zweefhoogte bijzonder gering is. De slede 102 kan heen en weer worden bewogen door een bedieningsorgaan 104. Een laserbundel passeert door de schijf 101 en bereikt de foto-sensor 103. In dit stelsel kan gebruik worden gemaakt van een eenmalig beschrijfbaar medium, een magneto-optisch medium, of een faseveranderingsmedium.

Een geschreven teken op een eenmalig beschrijfbaar medium is een put die door een laservlek is gesmolten, of een gebied waarvan de fase door een laservlek is veranderd. Faseveranderingsmedia zijn ook herschrijfbare media. Een ander type van een herschrijfbaar medium zijn magneto-optische media, en het geschreven teken is een magnetisch gebied.

Het stelsel kan zijn voorzien van een (niet weergegeven) foto-sensor die achter de laserbron 107 is geplaatst voor het bewaken van de laserbundel.

Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede van de slede 202 en de foto-sensor 203. Een registratielaag 208 van de optische schijf 201 kan een meervoudig gelaagde structuur hebben. De laserbron 207 kan een laserdiode zijn, en de registratielaag 208 kan als spiegel worden gebruikt voor de lees/schrijf-bundel 206 van de laserbron 207.

De onderhavige uitvinding kan worden toegepast op een magneto-optisch registratiestelsel.

Fig. 3 toont een voorbeeld voor een magneto-optisch registratiestelsel. De laserbron 307 is voorzien van een (niet weergegeven) magnetische spoel om een magnetisch voorspanningsveld op te wekken, en het oppervlak van de foto-sensor 303 waar de bundel 306 op invalt, is voorzien van een polarisator 310. Verder is weergegeven, dat de magneto-optische schijf 301 voorzien kan zijn van een beschermlaag 309. Het weergegeven stelsel kan magneto-optische gegevenssignalen reproduceren. Fig. 6 toont een vergroot aanzicht van een als laserbron fungerende laserdiode 607 en een magnetische spoel 613.

Aan het uiteinde van de slede 602 bevindt zich een magnetische kernpool 612. De laserdiode 607 is op de pool 612 bevestigd, en de magnetische spoel 613 is daaromheen aangebracht.

Fig. 4 toont een voorbeeld van een relatie tussen een polarisator 410 en een foto-sensor 403. In dit voorbeeld is de foto-sensor 403 een in vier delen verdeelde foto-diode, en een in vier delen verdeelde polarisator 410 is bevestigd op het oppervlak van de foto-sensor 403 waarop het laser-licht invalt. De polari-satieas 411 van één van de delen van de polarisator 410 is langs een diagonaal daarvan gericht, en de as 411 maakt een hoek van 90° met de assen van de naburige delen.

Fig. 5 toont een methode voor het tot stand brengen van het gegevenssignaal van de quadrant-foto-sensor 503 volgens de onderhavige uitvinding. De foto-sensor 503 is verbonden met een verschilversterker 521 en een somversterker 522, een magneto-optisch signaal 523 wordt gereproduceerd door het verschil van de twee somsignalen van de twee somsignalen van de twee uitgangssignalen van de twee diagonale posities. Een uitgangssignaal van een deel heeft dezelfde intensiteit als de diagonale delen, en het verschil van dat van het volgende deel. Het verschil van de somsignalen van de uitgangssignalen is dus twee keer zo sterk als het somsignaal, en bij deze methode kan bijna al de ruis worden gereduceerd die dezelfde fase-samenstelling heeft. Deze methode heeft hetzelfde effect als de differentiële detectie van de in fig. 9 weergegeven conventionele magneto-optische registratiekop. Verder wordt een vooraf geregistreerd signaal 524 gereproduceerd uit putten op de registratieschijf door het sommeren van alle delen van de verdeelde sensor 503.

Bij de conventionele optische kop zoals in fig. 9 weergegeven, wordt een van een laserdiode 907 afkomstige laserbundel via een collimatorlens- 945, een bundelsplitser 944, een spiegel 943, en een objectief-lens 942 , gericht op de magneto-optische schijf 901.

De van de schijf 901 teruggekaatste bundel wordt via de objectieflens 942, de spiegel 943, de bundelsplitser 944, een golfplaatje 947, een lens 949, en een gepolariseerde bundelsplitser 948, naar de foto-diodes 903 gericht.

Voorbeeld 1

Een in fig. 7. getoonde optische schijf werd vervaardigd, en de registratie- en reproductiekarakteris-tieken werden getest op een registratiestelsel volgens fig. 2. De registratielaag 708 van de schijf was vervaardigd van germanium-antimoon-telluur (GeSbTe) met een dikte van 40 run, en de beschermlaag 732 van de schijf was vervaardigd van aluminium-silicium-nitride (AlSiN) met een dikte van 100 nm. Het transparante substraat 731 was een glasplaat met een diameter van 130 mm, en de schijf werd geroteerd met 3600 omw/min. Op de schijf werden bij een straal van 30 mm vierkantsgolven geregistreerd met een frequentie van 7 MHz, en van het gereproduceerde signaal werd 47 dB verkregen. De breedte van een geschreven teken was 1,1 micrometer. De registratie-condities waren de volgende:

laservermogen bij schrijven: 9,0 mW

registratiepulsbreedte : 50 ns

laservermogen bij lezen : 2,0 mW

Voorbeeld 2

Een in fig. 8 getoonde magneto-optische schijf werd vervaardigd, en de registratie-en reproductie-eigen-schappen daarvan werden getest op een in fig. 3 weergegeven registratiestelsel dat was voorzien van een in fig. 4 weergegeven foto-sensor en waarbij een in fig. 5 weergegeven methode werd toegepast. De magneto-optische schijf had een registratielaag 808 die was vervaardigd van terbium-ijzer-kobalt (TbPeCo) met een dikte van 40 nm, een beschermlaag 832 die was vervaardigd van silicium-nitride (SiN) met een dikte van 80 nm, en een foto-gepoli- meriseerde harsbeschermlaag met een dikte van 5 micrometer, en de diameter van de schijf was 130 mm. Het registratiestelsel roteerde de schijf met 1800 omw/min.

Wanneer met dit stelsel een vierkantsgolfsignaal van 4 MHz werd geschreven en gelezen, werd een signaal/ruis-verhouding van 45 dB bereikt. De spoorbreedte van de schijf was 1,2 micrometer. De registratie- en reproductie-condities waren de volgende:

laservermogen bij schrijven: 5,5 mW

continue bestraling magnetisch veld bij schrijven: 200 Oe, 4 MHz, werkverhouding 50%

laservermogen bij lezen : 1,5 mW

magnetisch veld bij lezen : 0.

Voorbeeld 3

Een magneto-optische schijf met de in fig. 8 weergegeven constructie werd vervaardigd, en werd getest op het registratiestelsel zoals bovengenoemd. De schijf was voorzien van een registratielaag 808 van neodymium-dysprosium-ijzer-kobalt (NdDyFeCo) van 50 nm, een beschermlaag 832 van AlSiN van 100 nm, een foto-gepolymeriseerde hars als beschermlaag 833 van 5 micrometer, en een glazen substraat met een diameter van 90 mm, en werd geroteerd met 3600 omw/min. Wanneer een vierkantsgolf-signaal van 5,8 MHz werd geregistreerd en gelezen, werd een signaal/ruis-verhouding van 50 dB bereikt.

Het laservermogen bij registratie was 8 mW en de bestraling was continu. Het magnetisch veld bij registratie werd gemoduleerd met 5,8 MHz, en de amplitude was 150 Oe.

Het laservermogen bij lezen was 2 mW, en het magnetisch veld bij lezen was nul.

Voorbeeld 4

Over de geregistreerde tekens op de in voorbeeld 3 gebruikte schijf werd een vierkantsgolfsignaal van 3 MHz geschreven. Als resultaat werd een signaal/ruisverhouding verkregen van 55 dB, en de uitwisverhouding van de voorafgaande registratietekens was minder dan 40 dB.

Het volgende spoor werd vervaardigd op een afstand van 1,5 micrometer ten opzichte van het vorige spoor, en op dit nieuwe spoor werd een vierkantsgolfsignaal van 5,8 MHz geregistreerd. De overspraak van het volgende spoor was minder dan -40 dB.

In de bovenbeschreven voorbeelden is een in vier delen verdeelde foto-sensor gebruikt, maar in dit registratiestelsel kan ook een andere verdeelde sensor worden gebruikt. Bijvoorbeeld kan een in twee delen verdeelde sensor worden gebruikt voor het lezen van een magneto-optisch signaal waarbij het verschil genomen wordt van elk uitgangssignaal van de verdeelde delen en waarbij op het oppervlak van de verdeelde delen een polarisator wordt aangebracht met een as die verschilt van de volgende. Verder kan natuurlijk in dit stelsel een foto-sensor worden gebruikt die in meer dan vier delen is verdeeld. In dat geval is dezelfde gedachte werkzaam als die, welke onder verwijzing naar de fig. 4 en 5 is beschreven.

De onderhavige uitvinding is succesvol bij verschillende registratieschijven zoals bijvoorbeeld in de bovenbeschreven voorbeelden, en verschaft een bijzonder goede opslagkwaliteit. Hetzelfde kwalitatieve signaal als bij een conventioneel optisch registratiestelsel kan worden verkregen, waarbij het stelsel volgens de onderhavige uitvinding een registratiedichtheid biedt die dezelfde is als of minder is dan die van het conventionele stelsel. Verder kan in het stelsel volgens de uitvinding een magneto-optische schijf worden gebruikt, en het stelsel is in staat om op de magneto-optische schijf gegevens te overschrijven. Het stelsel heeft een licht-registratie die is samengesteld uit slechts weinig optische componenten, zodat het dezelfde toegangs-snelheid heeft als stelsels voor harde schijven. Het stelsel kan meer dan één schijf bevatten zoals stelsels voor harde schijven, zodat het een grote opslagcapaciteit en gegevensoverdrachtsnelheid kan verschaffen. Verder kan de onderhavige uitvinding worden toegepast op een massa-opslagstelsel voor een groot computerstelsel.

Claims

1. Registratiestelsel, omvattende een registratieschijf, een mechanisme voor het roteren van de registratieschijf, een slede die tot een kleine afstand van het oppervlak van de registratieschijf beweegt, een op de slede bevestigde laserbron, en een naar de laserbron gerichte foto-sensor, waarbij de laserbron en de foto-sensor naar elkaar zijn gericht vanaf tegenovergelegen zijden van de registratieschijf.

2. Registratiestelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het stelsel is voorzien van een magneto-optische registratieschijf.

3. Registratiestelsel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het stelsel is voorzien van een magnetische spoel voor het verschaffen van een magnetisch voorspanningsveld.

4. Registratiestelsel volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat het stelsel is voorzien van een op de foto-sensor bevestigde polarisator.

5. Registratiestelsel volgens ten minste een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het stelsel is voorzien van een foto-sensor die achter de laserbron is geplaatst voor het bewaken van de laserbundel.

6. Registratiestelsel volgens ten minste een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de foto-sensor in ten minste twee delen is verdeeld, en dat op de oppervlakken van de verdeelde sensor polarisatoren zijn aangebracht, waarbij een één-op-één correspondentie aanwezig is tussen de polarisatoren en de delen van de verdeelde sensor.