DE2403408A1 - Vorrichtung und system zum herstellen einer videoplatte - Google Patents

Vorrichtung und system zum herstellen einer videoplatte

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Description

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MCA Disco-Vision, Inc., Universal City, California / USA Vorrichtung und System zum Herstellen einer Videoplatte
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein System zum Herstellen einer Videoplatte.
Bisher sind verschiedene Systeme zum Aufzeichnen von Signalen mit Videofrequenz auf Platten, Bändern und anderen Medien entwickelt worden. Bei solchen Systemen wurden unter anderem optische Aufzeichnung auf fotoempfindlichenMedien, Elektronenstrahlaufzeichnung auf thermoplastischen Oberflächen und noch andere Systeme verwendet, welche eine, reproduzierbare Aufzeichnung einer Videoinformation ergeben.
Die bekannten Systeme können allgemein unterteilt werden in
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Systeme, welche fotografische Oberflächen verwenden, Systeme,· welche auf Elektronenstrahlen empfindliche Oberflächen verwen- · den, magnetische Aufzeichnungssysteme, und, wie in der vorliegenden Erfindung,Systeme, in welchen Strahlungsenergiestrahl eine irreversible Änderung einer Oberfläche bewirkt, wodurch auf diese Information "geschrieben" wird.
Fotografische Systeme sind beschrieben in der US-PS 3 234 326, welche das Aufzeichnen auf einem kontinuierlichen. Medium wie einem Band oder einem Film zeigt, oder in der US-PS 3 361873, welche die fotografische Aufzeichnung von Videoinformation auf einer sich drehenden Platte in einem spiralförmigen Weg zeigt.
Die US-PS 3 283 310 zeigt die Aufzeichnung von Information auf einer thermoplastischen Filmoberfläche, wobei eine Schreibeinrichtung mit Elektronenstrahl, wie z.B. in der US-PS 3 120 991 gezeigt, verwendet wird.
Bei anderen Systemen ist ein Elektronenstrahl verwendet worden, um Information auf einem besonderen Speichermedium aufzuzeichnen. Ein solches System ist in der US-PS 3 350 503 gezeigt. Nach einem alternativen Schema wird ein Elektronenstrahl auf ein lichtempfindliches Medium wie auf einen fotografischen Film verwendet, wie es in der US-PS 3 444 317 gezeigt ist.
In den vergangenen Jahren sind alternative Verfahren für Aufzeichnungen mit hoher Dichte entwickelt worden, welche entweder auf dem Entfernen von Material oder Verdampfen des Materials durch Be&uf schlagung mit einem Laserstrahl beruhen. Diese Verfahren sind kurz in der Zeitschrift "Electronics" 3. März 1969, S. dargestellt. Weiter wurde ein "thermischer Mikrobildaufζeichner mit Laser" etwas ausführlicher von CO. Carlson und H.D. Ives in einem Vortrag beschrieben, welcher 1968 auf der WESCON-Versammlung (Western Electric Show and Convention) gehalten wurde.
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Dieser Vortrag wurde in Band 12 der WESCON Technical Papers 1968 auf Seite 1 des Abschnittes 16/1 veröffentlicht. Die Autoren nehmen Bezug auf Artikel in der Ausgabe von "Science" Band 54, Nr. 3756 vom 23. Dezember 1966 auf den Seiten 1550 und 1551,in den "Proceedings of the Fall Joing Computer Conference of 1966" , Seiten 711- 716, und auf einen Artikel in dem "Bell Systems Technical Journal" März 1968, Seiten 385, . 405.
Diese Veröffentlichungen zeigen eine Aufzeichnungstechnik, bei welcher ein sehr dünner, metallischer Filmüberzug auf ein Substrat verwendet wird. Der dünne Metallfilm schmilzt unter zugeführter Wärme sehr schnell und bildet kleine Tröpfchen in einem aufgezeichneten Punkt. Ein stark konzentrierter Punkt einer Laserbeleuchtung kann genügend Wärme in einer genügend kurzen Zeit zuführen , so daß ein auf eine sich bewegende Oberfläche auftreffender geeigneter modulierter Laserstrahl ein Muster von Löchern in der metallischen Oberfläche erzeugen kann, über welches beim "Wiedergeben" die aufgezeichnete Information reproduziert werden kann.
Wie in dem oben erwähnten Vortrag von Carlson and Ives ausgeführt, kann die Größe des aufgezeichneten Punktes oder Lochs viel kleiner als der Durchmesser des aufzeichnenden Laserstrahls sein. Durch eine geeignete Wahl des Metallfilmmaterials, der Filmdicke, der Laserdivergenz und der Punktenergie kann ein geeignetes System zum Aufzeichnen von Videofreguenzen mit hohem Auflösungsvermögen entworfen werden.
Ziel der Erfindung ist es, ein thermisches MikrobiIderaufζeichnungssystem mit Laser entsprechend dem erwähnten Vortrag von Carlson und Ives mit einer an sich bekannten Platte zu verwen den, um eine neue , einfachere und verbesserte Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Aufzeichnen von Videoinformation zu schaffen.
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Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung zum Herstellen einer Videoplatte erreicht, welche erfindungsgemäß in Kombination enthält
a) ein Aufzeichnungsmedium mit einem Substrat geringer Wärmeleitfähigkeit und einem sehr dünnen Film einer Oberflächenschicht aus einem undurchsichtigen Material mit niedrigem Schmelzpunkt ,
b) eine erste Einrichtung zum Übertragen einer Bewegung auf das Aufzeichnungsmedium in einer ersten Richtung,
c) eine Schreibeinrichtung einschließlich einer Linse, welche in einem vorbestimmten Abstand von der Oberflächenschicht des Aufzeichnungsmediums angeordnet ist,
d) eine zweite Einrichtung zum Übertragen einer Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsmedium und der Schreibeinrichtung in einer zweiten Richtung, welche zu der ersten Richtung nicht parallel ist,
e) eine Laserquelle relativ hoher Leistung,
f) optische Einrichtungen zum Führen des Strahls von der Laserquelle durch die Linse zu der Oberflächenschicht, wobei der Laserstrahl genügend Energie zum Schmelzen des dünnen Films der Oberflächenschicht aufweist, und
g) eine Einrichtung zum Modulieren des Laserstrahls mit aufzuzeichnender Information, wodurch die Information auf dem Aufzeichnungsmedium als eine Reihe von Öffnungen in dem dünnen Film der Oberflächenschicht aufgezeichnet wird, welche sich aus dem Zusammenschieben des geschmolzenen Oberflächenschichtmaterials in im wesentlichen unsichtbare Tröpfchen ergeben.
Weiterbildungen und zweckmäßige Ausfuhrungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
Die Kombination der vorliegenden Erfindung enthält eine Spindel, welche die Platte genau auf einem Kreis dreht, und einen
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Führungsschraubenmechanismus zum Verschieben des Schraubkopfes mit einer sehr konstanten Geschwindigkeit entlang eines Radius der sich drehenden Platte. Es ist wünschenswert, den Plattenantrieb mit dem verschiebenden Antrieb zu synchronisieren oder auf andere Weise zu koordinieren/ um eine Spiralspur mit vorbestimmter Steigung zu erzeugen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand zwischen benachbarten Spuren der Spirale 2 U von Mitte zu Mitte. Bei einem angenommenen Punktdurchmesser von 1 /χ, wird ein Sicherheitsbereich von 1 u zwischen den Punkten in benachbarten Spuren vorhanden sein.·
Dpr "Schreibkopf" in der bevorzugten Ausführungsform ist eine Mikroskop-Objektivlinse, welche mit konstanter Höhe über der Platte auf einem Luftlager ruht. Die konstante Höhe ist infolge der geringen Tiefenschärfe der Objektivlinse erforderlich. Es hat sich gezeigt, daß eine trockene 40X-Mikroskop-Objektivlinse zufriedenstellend ist für das Konzentrieren der Energie des Laserstrahls auf die Plattenoberfläche, um das Schreiben eines Punktes von I^it zu ermöglichen. Ein Teil des Schreibstrahles wird durch einen neuen Stabilisierkreis für eine Pockels-Zelle erfaßt, welcher die mittlere Leistung des modulierten Strahles auf einem vorbestimmten Wert hält.
Ein Argon-Ionenlaser wird für den Schreibstrahl verwendet. Eine Kombination aus einer Pockels-Zelle und einem Glan-Prisma moduliert den Laserstrahl mit der Videoinformation. Entsprechend der Erfindung ist eine Möglichkeit des "Lesens nach dem Schreiben" vorgesehen, um denSehreibvorgang zu überwachen. Ein zweiter, lesender Helium-Neon-Laser ist vorgesehen, welcher einen Strahl geringerer Leistung in den Weg des Schreibstrahls unter einem geringen Winkel in bezug auf den Schreibstrahl bei-dessen Eintreten in den Schreibkopf richtet. Der Winkel wird so gewählt, daß der lesende Strahl einen Bereich auf der gerade geschriebenen Spur beleuchtet, welcher sich etwa 2/U unterhalb des Schreib-
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Punktes befindet.
Der lesende Strahl wird von der Plattenoberfläche reflektiert und kehrt durch den Schreibkopf zurück,· wobei er seinen optischen Weg zu einem zweifarbigen Spiegel verfolgt, welcher den lesenden Strahl in den Weg des Schreibstrahles eingeführt hat. Der lesende Strahl wird dann zu einem Strahlteiler und durch ein Bandpaßfilter geführt, welches alle Komponenten des Schreibstrahls abblockt, die dem gleichen Weg gefolgt sein mögen. Der lesende Strahl trifft dann auf einen Fotodetektor, welcher ein Videoinformationssignal erzeugt. Die Qualität dieses Signals , angezeigt auf einem Oszillographen oder einem Fernseh-Monitor, zeigt an, ob der Spitzenwert der "Schneidleistung", die mittlere Schneidleistung und die Fokussierung korrekt sind.
Die "nach dem Schreiben gelesene" Information kann auch für einen Fehlerprüfbetrieb verwendet werden, besonders dann, wenn digitale Information geschrieben wird. Die Videoeingangsinformation wird um ein Intervall äquivalent der Zeitverschiebung zwischen dem Schreibpunkt und dem Lesepunkt verzögert. Die zurückgekehrte Information wird dann mit der verzögerten Eingangsinformation auf "Identität " verglichen. Das Auftreten von zu vielen Ungleichheiten würde eine Basis für entweder ein erneutes Prüfen und Ausrichten der Vorrichtung oder für ein Auswerfen der Platte sein.
Die Kombination der vorliegenden Erfindung enthält einen Präzisionsschraubenantrieb, welcher die Platte auf einem genauen Kreis dreht und den aufzeichnenden "Kopf" mit konstanter Geschwindigkeit entlang eines Radius der sich drehenden Platte verschiebt. Es ist zweckmäßig, die beiden Antriebe zu synchronisieren oder auf andere Weise zu koordinieren, so daß eine Spiralspur vorbestimmter Steigung erzeugt werden kann. Falls gewünscht, können auch konzentrische Kreise durch alternatives Verschieben und Schreiben erzeugt werden« In einer bevorzugten Ausführungsform
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unter Verwendung einer Spiralspur ist der Abstand zwischen benachbarten. Spuren der Spirale IU von Mitte zu Mitte. Bei einem angenommenen Punktdurchmesser von Λ/Α. wird ein Sicherheitsbereich, von 1 LL zwischen den Punkten in benachbarten Spuren auftreten.
Ausführungsbeispxele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden zur weiteren Erläuterung der neuen charakteristischen Merkmale der Erfindung , sowohl bezüglich des Aufbaus der Vorrichtung als auch der Betriebsweise, zusammen mit weiteren Einzelheiten und Vorteilen der Erfindung näher beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die Zeichnung nur der Darstellung dient und nicht als Definition der Grenzen der Erfindung vorgesehen ist. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine verallgemeinertes Diagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine Ansicht des optischen Weges durch die Objektivlinse wie in .Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des relativen Abstandes zwischen einem Auftreffpunkt des Schreibstrahls und des lesenden Strahls und
Fig. 4 ein Schaltbild eines neuen Stabilisierkreises'für eine Pockels-Zelle.
Entsprechend Fig. 1 enthält eine Schreibeinrichtung 10 einen Schreibkopf 12 , welcher in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel seinerseits aus einer an einem Luftlager-Tragteil 16 angebrachten trockenen Mikroskop-Objektivlinse 14 besteht. Eine 4OX-Linse hat sich als zufriedenstellend erwiesen. Eine Platte 18 ist besonders vorbereitet und kann entsprechend bekannter
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Technik aufgebaut sein, bei welcher ein Substrat mit einem sehr dünnen Film eines Metalls mit einem vernünftig niedrigen Schmelzpunkt und einer hohen. Oberflächenspannung überzogen ist.
Ein Kristalloszillator 20 steuert die Antriebselemente. Die Platte 18 wird durch ein erstes drehendes Antriebselement 22 gedreht, welches mit einer Spindel 24 verbunden ist. Ein zweites verschiebendes Antriebselement 26 steuert die Position des Schreibkopfes 12.
Ein verschiebender Schlitten 28, welcher von dem verschiebenden Antriebselement 26 über eine Führungsschraube mit sich darauf bewegender Mutter angetrieben wird , bewegt den Schreibkopf 12 in radialer Richtung relativ zu der sich drehenden Platte 18. Der Schlitten 28 ist mit geeigneten Spiegeln und Linsen versehen, so daß die übrigen Teile der für die Schreibeinrichtung erforderlichen optischen und elektronischen Einrichtungen permanent angebracht sein können.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Strahl eines polarisierten Schreiblasers 30, welcher ein Argon-Ionenlaser ist, durch eine Pockels-Zelle 32 geführt, welche ihrerseits von einer Pockels-Zellensteuerung 34 getrieben wird. Ein FM-Modulator 36 nimmt das aufzuzeichnende Videosignal auf und führt der Pockels-Zellensteuerung 34 entsprechende Steuersignale zu. Wie bekannt, spricht die Pockels-Zelle 32 auf angelegte Signalspannungen durch Drehen der Polarisationsebene des Lichtstrahles an. Da ein linearer Polarisator Licht nur in einer vorbestimmten Polarisationsebene durchläßt, ist in dem Schreibstrahlweg ein Polarisator , wie ein Gian-Prisma 38 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, um einen modulierten Schreibstrahl 40 zu erhalten.
Der aus der Kombination-Pockels-Zelle 32 und Glan-Prisma 38
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austretende modulierte Schreibstrahl 40 wird einem ersten Spiegel 42 zugeführt, welcher den Schreibstrahl 40 auf den verschiebenden Schlitten 28 richtet. Der erste Spiegel 42 überträgt einen Teil des Schreibstrahls 40 zu einem Stabilisierkreis 44 für die Pockels-Zelle, welcher auf die mittlere Intensität des Schreibstrahls anspricht , um den Energiepegel des Strahles zu halten.-
Eine Linse 46 ist in den Weg des Schreibstrahles 40 eingeführt, um den im wesentlichen parallelen Strahl zu divergieren, so daß er sich ausbreitet und die Eingangsöffnung der Objektivlinse 14 für eine optimale Auflösung füllt. Ein zweifarbiger Spiegel 48 ist in den Weg eingefügt, über welchen im wesentlichen der gesamte Schreibstrahl 40 zu einem zweiten Spiegel, einem Lenkspiegel 50,übertragen wird. Ein Spiegel , wie er beispielsweise in den am 24. Oktober und 11. Dezember 1972 eingereichten US-Patentanmeldungen Seriennummer 299 893 und 314 082 gezeigt ist, kann mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der Lenkspiegel 5O" richtet dann den Strahl durch die Objektivlinse 14 und vermag den Auftreffpunkt des Schreibstrahles 40 auf die Oberfläche der Platte 18 zu verschieben.
Die Objektivlinse 14 und das zugehörige Tragteil 16 des Luftlagers ruhen effektiv auf einem Luftkissen mit im wesentlichen festem Abstand von der Oberfläche der Platte 18. Dieser Abstand ist bestimmt durch die Geometrie des Luftlagers, insbesondere das Tragteil 16, die Lineargeschwindigkeit der Platte 18 und die Kraft, welche zum Drücken des Schreibkopfes gegen die Platte 18 Verwendung findet. Der feste Abstand ist erforderlich, da die Brennweitentoleranz einer Linse, welche einen Punkt von Λ ic aufzulösen vermag, ebenfalls in der Größenordnung -von 1<U ist.
Ein zweiter Laser 52 relativ geringer Leistung erzeugt einen überwachenden Strahl 54. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Laser 52 ein Helium-Neon-Laser, welcher es ermöglicht.
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den lesenden Strahl 54 von dem Schreibstrahl 40 durch die Wellenlänge zu unterscheiden. Ein würfelförmiger polarisierender Strahlteiler 56 überträgt den lesenden 'Strahl 54 zu einem Spiegel 58 , welcher den Strahl 54 durch eine zweite divergierende Linse 60 führt/ die ihrerseits den lesenden Strahl 54 so verbreitert, daß er die Eingangsöffnung der Objektivlinse 14 füllt.
Eine Lamdaviertelplatte 62 ist in dem optischen Weg angeordnet und verhindert in Verbindung mit der in einer Ebene polarisierenden Strahlteiler 56 ein Wiedereintreten des von der Platte 8 reflektierten Lichtes in den Laser 52, wodurch dessen Schwingungsweise gesteuert würde. Die Lamdaviertelp-latte 63 dreht die Polarisationsebene des Strahles um 45° bei jedem Durchgang, so daß der reflektierte Strahl um 90 in. bezug· auf den polarisierten Strahlteiler 56 gedreht und daher von diesem nicht durchgelassen wird.
Ein zweiter Spiegel 64 im Weg des lesenden Strahles richtet den Strahl auf den zweifarbigen Spiegel 48 und kann in bestimmten Grenzen eingestellt werden, so daß die Wege des lesenden Strahles und des Schreibstrahles im wesentlichen gleich sind, mit der Ausnahme, daß der "Punkt " des lesenden Strahles auf die Platte 18 unterhalb des Punktes des Schreibstrahles auftrifft^ wie es im folgenden näher erläutert werden wird.
Ein Filter 66, das für den Argon-Ionenstrahl undurchlässig ist, ist in dem Weg des von dem Strahlteiler 56 reflektierten Lichtes angeordnet. Der Helium-Neon-Lesestrahl oder Strahl 54, welcher von der Plattenoberfläche zurückgeführt wird, vermag durch das Filter 66 und durch die Linse 68 zu einem Fotodetektor 70 zu gehen.
Der Ausgang des Fotodetektors 70 wird einem Vorverstärker 72 zugeführt, welcher ein Signal genügender Amplitude und Signal-
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stärke für eine folgende Weiterverwendung erzeugt. Ein Video-Diskriminator 7 4 ergibt dann ein Video-Ausgangssignal, welches auf verschiedene Weise verwendet werden kann, wovon zwei Möglichkeiten als Beispiel gezeigt sind.
Bei einer ersten Anwendung wird das Video-Ausgangssignal einem Fernseh-Monitor 76 und einem Oszillographen 78 zugeführt. Der Fernseh-Monitor 76 zeigt die Bildtreue der Aufzeichnung, und der Oszillograph 78 zeigt das Signal-Rausch-Verhältnis der Aufzeichnung und die Qualität des Schneidens an, ob diese leicht oder schwer ist. Wie nicht gezeigt, könnte eine geeignete Rückkopplungsschleife durch den Stabilisierkreis 44 für die Pockels-Zeile vorgesehen werden, um eine ausreichende Unterscheidung auf der Platte zwischen einem "Loch" oder "schwarzen"Bereich und "kein Loch" oder "weißen"Bereich vorzusehen.
Als. eine alternative Verwendung wird das Video-Ausgangssignal des Video-Diskriminators 74 einem Komparator 80 zugeführt. Der andere Eingang des !Comparators 80 wird von dem Video-Eingangssignal genommen, welches durch eine Verzögerungsleitung 81 geschickt wird. Dem Video -Eingangssignal muß eine Verzögerung gleich den summierten Verzögerungen des Schreibsystems und der Zeit zwischen dem Augenblick des Schreibens der Information und der erforderlichen Zeit für den jeweiligen Bereichsabschnitt der Platte für das Erreichen des Lesepunktes mitgeteilt werden.
Im Idealfall sollte das Video-Ausgangssignal des Video-Diskriminators 74 in jeder Hinsicht dem Video-Eingangssignal nach entsprechender Verzögerung gleich sein. Alle auftretenden Differenzen stellen Fehler dar, welche durch Unvollkommenheiten in der Plattenoberfläche oder Fehlfunktionen der Schreibschaltung hervorgerufen sein können. Diese Art der Anwendung ist, während sie beim Aufzeichnen von digitaler Information sehr wesentlich ist, weniger kritisch beim Aufzeichnen anderer Information.
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Der Ausgang des !Comparators 80 kann quantisiert und gezählt werden, so daß eine annehmbare Zahl von Fehlern für jede Platte festgelegt werden kann. Wenn die gezählten Fehler die Norm übersteigen, kann der Schreibvorgang beendet werden. Wenn nötig, kann eine neue Platte geschrieben werden. Jede Platte mit übermäßigen Fehlern kann dann erneut behandelt werden und als "neue" Platte für eine folgende Aufzeichnung zu dienen.
Bekannte Techniken stehen zur Verfügung, um den Schreibkopf 12 in radialer Richtung in bezug auf die sich drehende Platte 18 zu verschieben. Während in Fig. 1 das drehende Antriebselement 22 und das verschiebende Antriebselement 26 als unabhängig voneinander gezeigt sind, können die beiden Antriebselemente synchronisiert werden, um zu ermöglichen, daß die Schreibanordnung oder der Schreibkopf 12 um einen vorbestimmten Betrag für j ede Umdrehung der Platte 19 mit Hilfe des gemeinsamen Metalloszillators 20 verschoben wird.
In Fig. 2 sind in übertriebener Form die sich leicht unterscheidenden optischen Wege des Schreibstrahls 40 von dem Schreib- oder Schneidlaser 30 und des Strahls 54 von dem lesenden Laser 52 gezeigt. Der Schreibstrahl 40 wirjfc mit der optischen Achse der Mikroskop-Objektiv-Linse 14 zusammen. Im Gegensatz hierzu weist der lesende Strahl 57 einen Winkel oC zu der Achse auf, so daß er in einem AbstandXgLeJcbXmal der Brennweite des Objektivs ■unterhalb" der Stelle auftrifft } wo der Schreibstrahl "schneidet". Die sich ergebende Verzögerung zwischen dem Lesen und Schreiben ermöglicht es dem geschmolzenen Metall, sich zu verfestigen, so daß die Aufzeichnung in ihrem endgültigen Zustand gelesen wird. Wenn die Aufzeichnung zu früh gelesen würde, während das Metall noch geschmolzen ist, würde sie nicht die für die Einstellung der Aufzeichnungsparameter zutreffende Information darstellen.
Dies ist am besten in Fig. 3 zu erkennen, wo zwei Punkte in dem
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gleichen Informationskanal gegeneinander verschoben dargestellt sind. Der Punkt A , welcher der Auftreffpunkt des Schreibstrahles 40 ist, ist in der optischen Achse der Objektivlinse 14 gezeigt. Getrennt von dem Punkt A in Richtung der Bewegung des Mediums, wie sie durch einen Pfeil angedeutet ist, befindet sich der Lesepunkt B, welcher unter einem Winkel ex von der Achse der Objektivlinse 14 zu sehen ist. Ein Abstand von 2 /CL zwischen den Punkten A und B hat zu einer zufriedenstellenden überwachung des Schreibvorgangs geführt.
In Fig. 4 schließlich ist ein idealisiertes Schaltbild eines Stabilisierkreises 44 für die Pockels-Zelle gezeigt, welche für die Verwendung in dem Gerät nach Fig. 1 geeignet ist. Bekanntlich dreht eine Pockels-Zelle die Polarisationsebene zugeführten Lichtes als Funktion einer angelegten Spannung. Daher wird die Pockels-Zelle dazu verwendet, in einer Ebene polariisertes Licht zu drehen und das gedrehte Licht wird durch einen ebenen Polarisator, wie z.B. ein Glan-Prisma geführt. Das aus dem Polarisator austretende Licht wird entsprechend der angelegten Spannung amplitudenmoduliert sein.
Abhängig von der jeweiligen Pockels-Zelle wird eine Spannungsänderung von etwa 100 V bewirken, daß die Zelle die Polarisationsebene um 360° dreht. Die Übertragungscharakteristik einer einzelnen Zelle kann jedoch entsprechend einer Spannungsänderung von + 50 V plötzlich driften, und folglich ist eine Rückkopplungsschleife wünschenswert , um die Zelle in einem brauchbaren, vernünftig linearen Arbeitsbereich zu halten.'
Der Stabilisierkreis 44 enthält eine lichtempfindliche Siliziumdiode 82, welche so angeordnet ist, daß sie einen Teil des von dem Spiegel 42 in Fig. 1 reflektierten Schreibstrahles 40 aufnimmt. Die Siliziumdiode 82 arbeitet weitgehend auf die gleiche Weise wie eine Sonnenzelle und ist eine Quelle elektrischer
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Energie, wenn sie durch auf treffende Strahlung beleuchtet wird.. Ein Anschluß der Siliziumdiode 82 ist mit einem gemeinsamen' Bezugspotential 84 verbunden, welches als übliches Erdsymbol angedeutet ist, und der andere Anschluß ist mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 86 verbunden. Parallel zu der Siliziumdiode 82 ist eine Last 88 geschaltet, welche eine lineare Ansprechcharakteristik ergibt.
Der andere Eingang des Differenzverstärkers 86 ist über ein geeignetes Potentiometer 90 mit dem gemeinsamen Bezugspotential 84 verbunden. Eine Energiequelle 92 ist mit dem Potentiometer 90 verbunden, welches die Einstellung des Differenzverstärkers 80 zum Festlegen des von der Packeis-Zelle übertragenen mittleren Lichtpegels ermöglicht.
Dementsprechend sind zwei Ausgangsanschlüsse des Differenzverstärkers 86 jeweils über Widerstandselemente 94, 96 mit den Eingangsanschlüssen der Pockels-Zelle 32 in Fig. 1 verbunden. Es ist bemerken, daß die Pockels-Zellensteuerung 34 mit der Pockels-Zelle 32 über Wechselstrom gekoppelt ist, während der Differenzverstärker 86 galvanisch mit der Pockels-Zelle 32 gekoppelt ist.
Im Betrieb wird das System mit Energie versorgt. Das von dem Schreibstrahl auf die Siliziumdiode 82 auftreffende Licht erzeugt eine Differenzspannung im Eingang des Differenzverstärkers 86- Zu Anfang wird das Potentiometer 90 so eingestellt, daß Licht mit einem vorbestimmten Mittelwert der Intensität erzeugt wird. Wenn hierauf der Mittelwert der Intensität des auf die Siliziumdiode 82 auftreffenden Lichtes entweder zunimmt oder abnimmt, wird in dem Differenzverstärker 86 eine Korrekturspannung erzeugt. Die der Pockels-Zelle 32 zugeführte Korrekturspannung hat eine Polarität und Größe, welche geeignet sind, den Mittelwert der Intensität auf den vorbestimmten Wert zurückzubringen .
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Es ist so eine verbesserte Videoplatte-Aufzeichnungsanordnung dargestellt worden. Eine auf einem Luftlager angebrachte Mikroskop-Objektivlinse "schwimmt" in einem vorbestimmten Abstand von der Oberfläche der metallisierten Platte. Der metallisierte Oberzug ist derart, daß ein Laserstrahl mit geeigneter- Modulation genügend Energie abgeben kann/ um örtliche Bereiche der Oberfläche zu schmelzen. Unter der Oberflächenspannung zieht sich das geschmolzene Metall zurück und läßt einen Bereich von etwa 1 u. Durchmesser frei.
Ein zweiter Laser geringer Energie, welcher im wesentlichen den gleichen optischen Weg verwendet, wird durch die gleiche Mikroskop-Objektivlinse gerichtet, jedoch mit einem geringen Abstand "unterhalb" des Schreibpunkts auf die Oberfläche der Platte gebracht. Der schreibende Strahl wird durch ein geeignetes optisches System zurückgeführt, welches die reflektierte Energie des Schreibstrahls ausschließt und eine Analyse der auf die Platte geschriebenen Information ermöglicht.
Die Wiedergabeinformation kann unter anderem die Intensität des Schreibstrahles steuern, um angemessene "Aufzeichnungspegel" -sicherzustellen und zu bestimmen, ob eine unannehmbare Zahl von Fehlern während des Aufzeichnungsvorgangs gemacht worden ist.
Kurz umrissen umfaßt die Erfindung eine Vorrichtung zum Schreiben einer Videoaufzeichnung mit einem Laser und einem optischen System, welches den Laser auf eine vorbereitete sich drehende Platte richtet. Die Platte hat einen sehr dünnen Metallüberzug. Eine erste Linse divergiert den parallelen Laserstrahl, um eine Mikroskop-Objektivlinse zu füllen, welche den Strahl auf einen kleinen Punkt von etwa 1 η Durchmesser fokussiert. Der Punkt enthält genügend Energie, um den metallischen Oberflächenüberzug auf der Platte zu schmelzen. Die Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls läßt dieses sich zurückziehen, wodurch ein Loch verbleibt.
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Claims (13)

  1. Patentansprüche
    Vorrichtung zum Herstellen einer Videoplatte, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kombination aufweist:
    a) ein Aufzeichnungsmedium (18) mit einem Substrat geringer Wärmeleitfähigkeit und einem sehr dünnen Film einer Oberflächenschicht aus einem undurchsichtigen Material mit niedrigem Schmelzpunkt ,
    b) eine erste Einrichtung (22) zum übertragen einer Bewegung auf das Aufzeichnungsmedium (18) in einer ersten Richtung,
    c) eine Schreibeinrichtung (12) einschließlich einer Linse
    (14), welche in einem vorbestimmten Abstand von der Oberflächenschicht des Aufzeichnungsmediums (18) angeordnet ist,
    d) eine zweite Einrichtung zum Übertragen einer Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsmedium (18) -und der Schreibeinrichtung (12) in einer zweiten Richtung, welche zu der ersten Richtung nicht parallel ist,
    e) eine Laserquelle (30) relativ hoher Leistung,
    f) optische Einrichtungen zum Führen des Strahls von der Laserquelle (30) durch die Linse (14) zu der Oberflächenschicht, wobei der Laserstrahl genügend Energie zum Schmelzen des dünnen Films der Oberflächenschicht aufweist, und
    g) eine Einrichtung (32, 36) zum Modulieren des Laserstrahls mit aufzuzeichnender Information, wodurch die Information auf dem Aufzeichnungsmedium (18) als eine Reihe von öffnungen in dem dünnen Film der Oberflächenschicht aufgezeichnet wird, welche sich aus dem Zusammenschieben des geschmolzenen Oberflächenschichtmaterials in im wesentlichen unsichtbare Tröpfchen ergeben.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze ichnet, daß das Substrat des Aufzeichnungsmediums (18) transparent ist.
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  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ■ ζ eichnet, daß die Schreibeinrichtung (12) ein Strömungsmittellagerteil (16) aufweist, welches die Linse(14) in einem vorbestimmten Abstand von der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (18) zu halten vermag.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch g ekennz eichnet, daß das Aufzeichnungsmedium eine Platte (18) ist, die erste Bewegungseinrichtung (22) der Platte (18) eine Drehbewegung mitteilt und die zweite Bewegungseinrichtung (26) eine Relativbewegung in radialer Richtung bewirkt.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Oberflächenschicht des Aufzeichnungsmediums (18) mit niedrigem Schmelzpunkt Wismut mit einer Dicke von etwa 200 bis 400 8 ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Modulieren des Laserstrahls eine Pockels-Zelle (32) kombiniert mit einem Glan-Prisma (38) enthält.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß die zweite Bewegungseinrichtung (26) einem mit der Schreibeinrichtung (12) gekoppelten Präzisionsschraubenantrieb zum Ausüben einer Verschiebungsbewegung auf die Schreibeinrichtung (12) enthält.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß mit der ersten und zweiten Bewegungseinrichtung (22, 26) eine Synchronisiereinrichtung zum Steuern und Koordinieren der Relativbewegung der Schreibeinrichtung (12) und des Aufzeichnungsmediums (18) gekoppelt ist.
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  9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, . dadurch gekennzeichnet, daß sie als Überwachungseinrichtung in Kombination enthält:
    a) eine Laserquelle (52) relativ geringer Leistung,
    b) eine Leseeinrichtung und
    c) zusätzliche optische Einrichtungen zum Einführen des Laserstrahls von der Laserquelle (54) geringer Leistung in die ersten optischen Einrichtungen und durch die Schreibeinrichtung (12) zum Beleuchten der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (18) in einem Punkt, welcher in Richtung der Bewegung des Aufzeichnungsmediums (18) gegenüber dem Auftreffpunkt des Laserstrahls von der Laserquelle (30) verschoben ist, wobei die zusätzlichen optischen Einrichtungen auch die Reflexionen des Laserstrahls geringer Leistung von der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (18) durch die Schreibeinrichtung (12) zu der Leseeinrichtung zurückführen und die Schreibeinrichtung (12) zu einem Oberwachen des Aufzeichnungsmediums (18) durch Lesen nach dem Schreiben Verwendung findet.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß die Laserquelle (52) geringer Leistung ein Helium-Neon-Laser ist, und daß die überwachungseinrichtung weiter eine mit der Leseeinrichtung gekoppelte Wiedergabeeinrichtung zum Darstellen der auf dem Aufzeichnungsmedium (18) aufgezeichneten Information enthält.
  11. 11. Kombinierte Vorrichtung zum Aufzeichnen einer Videoinformation, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,gekennzeichnet durch
    a) ein Aufzeichnungsmedium (18) mit einem Substrat und einem dünnen Film einer Oberflächenschicht aus einem Material mit relativ niedrigem Schmelzpunkt und hoher Oberflächenspannung,
    b) eine Schreibeinrichtung (12) mit einer Mikroskop-Objektivlinse (14) und einem hiermit verbundenen Luftlagerteil (16),
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    welche benachbart der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (18) und von diesem durch eine von dem Luftlagerteil (16) bestimmten Abstand getrennt angeordnet ist,
    c) eine Einrichtung (22) zum Obertragen einer Bewegung auf das Aufzeichnungsmedium (18) in einer ersten Richtung,
    d) eine erste Laserquelle (30) hoher Leistung, welche mit Videoinformation moduliert werden kann, zum Erzeugen eines modulierten Laserstrahls hoher Energie, welcher genügend Energie zum Schmelzen des dünnen Films von Oberflächenmaterial hat, und
    e) eine übertragungseinrichtung zum Zuführen des Laserstrahls hoher Energie zu der Schreibeinrichtung (12), wodurch die Video-, information auf dem Aufzeichnungsmedium (18) als eine lineare Reihe von öffnungen in dem dünnen Film der Oberflächenschicht infolge des Schmelzens des dünnen Films der Oberflächenschicht durch die Energie des auftreffenden Laserstrahls aufgezeichnet wird, während die Oberflächenspannung des Oberflächenmaterials das geschmolzene Material in im wesentlichen unsichtbare Tröpfchen zusammenzieht.
  12. 12. Kombinierte Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g ek ennz ei chnet, daß sie weiter enthält:
    a) einen zweiten Laserstrahl geringer Energie auf einem koplanaren Weg, welcher mit dem Laserstrahl hoher Energie unter einem Winkel cC an der Mikroskop-Objektivlinse(14) auseinanderläuft, um einen in Richtung der Bewegung des Aufzeichnungsmediums (18) versetzten Laserstrahl geringer Energie auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (18) vorzusehen , wobei
    b) der Winkel si. ausreichend klein ist, um ein Sammeln der von ■ der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (18) reflektierten Strahlung geringer Energie durch die Mikroskop-Objektivlinse (14) zu ermöglichen,
    c) eine zweite übertragungseinrichtung zum Zurückführen des reflektierten Lichtes hoher und niedriger Energie, und
    d) eine unterscheidende Einrichtung (74) zum Aufnehmen des
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    gemischten Laserlichtes hoher und niedriger Energie, Trennen der Komponente niedriger Energie hieraus und Erfassen der modulierten Videoinformation aus dem Strahl niedriger Energie.
  13. 13. Videoplattenherstellungssystem mit einer ersten Laserquelle hoher Energie zum Schreiben und einer zweiten Laserquelle niedriger Energie zum Lesen, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichn e t durch die Kombination
    a) einer einzigen Mikroskop-Objektivlinse (14) benachbart der Oberfläche der Platte (18),
    b) einer Schreibeinrichtung zum Richten eines Laserstrahls hoher Energie durch die Linse (14) auf einen vorbestimmten Schreibpunkt , und
    c) einer Leseeinrichtung zum Richten eines Laserstrahls geringer Energie durch die Komponenten der Schreibeinrichtung und die Linse (14) zum Zuführen des Laserstrahls geringer Energie zu einem vorbestimmten Lesepunkt, welcher von dem Schreibpunkt in Richtung der Bewegung der Plattenoberfläche verschoben ist, wobei durch die von der Plattenoberfläche reflektierte Strahlung niedriger Energie durch die Linse (14) und die Leseeinrichtung übertragen wird.
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