DE3730969A1 - Magneto-optischer speicher mit einem in die abtasteinheit integrierten magnetkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen magneto-optischen Speicher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Auf dem Gebiet der optischen Speicher bietet der magneto-opti­ sche Speicher den Vorteil eines wiederbeschreibbaren Speichers mit wahlfreiem Zugriff. Für ein erneutes Einschreiben gilt dies bisher allerdings nur mit gewissen Einschränkungen. Dies ist auf das bekannte Prinzip des magneto-optischen Speichers und dessen bis heute übliche Implementierung zurückzuführen. Bei diesem Speichertyp beruht das Speicherprinzip darauf, lokal ei­ ne Speicherdomäne bis in den Bereich der Curie-Temperatur des speichernden Mediums zu erwärmen und zugleich im Bereich dieser Domäne ein magnetisches Feld einer vorgegebenen Richtung anzu­ legen, das aufgrund der in diesem Zustand verringerten Koerzi­ tivfeldstärke in dieser Domäne eine bestimmte Magnetisierung des Speichermediums bewirkt, die beim Abkühlen eingefroren wird.

Der magneto-optische Speicher ist insofern ein echter Schreib/ Lesespeicher, als diese Informationsspeicherung, im Gegensatz zu anderen optischen Speichern, reversibel ist. Bei erneuter lokaler Erwärmung der magneto-optischen Speicherschicht in den Bereich der Curie-Tempeatur kann durch Umpolen der Richtung des Magnetfeldes die gespeicherte Information gelöscht und damit der Informationsinhalt der betreffenden Speicherdomäne umge­ kehrt werden.

Beim Lesevorgang werden die Speicherdomänen optisch abgetastet. Von der magneto-optischen Schicht reflektiertes Licht erfährt aufgrund des Kerr-Effektes eine Drehung der Polarisationsebene gegenüber dem einfallenden Licht. Die Drehrichtung ist abhängig von der lokalen Magnetisierungsrichtung. Der Drehwinkel der Po­ larisation des reflektierten Lichtes repräsentiert also die ausgelesene Information. Bei magneto-optischen Speichern wird gelegentlich auch der Faraday-Effekt ausgenutzt, der im trans­ mittierten Anteil des abtastenden Lichtstrahles eine ähnliche, von der Magnetisierungsrichtung abhängige Drehung der Polarisa­ tionsebene bewirkt.

Die praktische Umsetzung dieser bekannten physikalischen Prin­ zipien hat sich aus mehreren Gründen verzögert. Zunächst ist dies auf Schwierigkeiten bei der Realisierung des Mediums selbst zurückzuführen. Bei einem idealen magneto-optischen Speichermedium sollte sich die Koerzitivfeldstärke bei Raumtem­ peratur möglichst eindeutig von der im Bereich der Curie-Tempe­ ratur unterscheiden. Darüber hinaus sollte sich beim Abtasten eine möglichst große informationsabhängige Änderung des Dreh­ winkels der Polarisation im reflektierten Lichtstrahl ergeben. Diese Forderungen sind bisher noch nicht optimal gelöst. Damit einhergehend stellen sich auch die Probleme der lokalen Erwär­ mung durch eine geeignete Strahlungsquelle und der ausreichen­ den Magnetisierung des Speichermediums.

Beschränkt man sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung im we­ sentlichen auf die letztgenannten Probleme, so läßt sich fol­ gendes feststellen: Aufgrund der oben geschilderten Prinzipien läßt sich eine binäre Informationsfolge durch entsprechende Mo­ dulation der Ausgangsleistung der Strahlungsquelle bei Dauerma­ gnetisierung mit einer eingeprägten Magnetisierungsrichtung speichern. Grundsätzlich kann dies aber auch durch eine konti­ nuierliche Bestrahlung des Speichermediums längs einer Daten­ spur erfolgen, wenn es gelingt, das Speichermedium mit einer entsprechend der einzuschreibenden Information wechselnden Richtung zu magnetisieren.

Bei bekannten magneto-optischen Speichern wird üblicherweise, ähnlich wie bei nicht löschbaren optischen Speichern, beim Ein­ speichern die von einem Laser abgegebene Strahlung moduliert. Dies führt zu einem Speicheraufbau, bei dem eine die magneto- optische Speicherschicht tragende Scheibe mit kontinuierlicher Drehbewegung rotiert. Mit Hilfe eines positionierbaren opti­ schen Schreib/Lesekopfes als Teil eines optischen Systemes wird die von dem Laser abgegebene Strahlung längs einer Datenspur in Abtastpunkten fokussiert, so daß seriell aufeinanderfolgende Speicherdomänen bis in den Bereich der Curie-Temperatur erwärmt werden. Üblicherweise ist die Magnetspule feststehend und in bezug auf die Speicherscheibe dem optischen Schreib/Lesekopf gegenüberliegend angeordnet und erzeugt ein magnetisches Gleichfeld.

Dieser bekannte Aufbau eines magneto-optischen Speichers ermög­ licht ein Einschreiben der Information mit konventionellen, insbesondere aus der Technologie der nicht löschbaren optischen Speichern übernommenen, technischen Mitteln. Als energetisch ausreichende Strahlungsquellen stehen heute Laser, insbesondere auch schon Laserdioden zur Verfügung, wenn auch nur für einen relativ langwelligen Strahlungsbereich. Die feststehende Ma­ gnetspule muß ein großflächiges Magnetfeld erzeugen, das alle Datenspuren überdeckt. Dies hat zwar den Vorteil, daß ein Posi­ tionieren der Magnetspule nicht erforderlich ist, jedoch ist auch wegen des großen Abstandes der Magnetspule von der magne­ to-optischen Schicht der Speicherscheibe bei einer vorgegebenen Feldstärke eine hohe magnetische Durchflutung erforderlich. Das läßt sich nur mit einem großen Querschnitt und einer hohen Am­ pere-Windungszahl der Magnetspule erreichen, was in einer hohen Induktivität resultiert. Daraus folgt wiederum, daß die Zeit­ konstante zum Umpolen des Magnetfeldes bei üblichen magneto-op­ tischen Speichern dieses Aufbauprinzipes in der Größenordnung von 5 ms liegt.

Neben dem Nachteil einer auch durch die Größe der Magnetspule bedingten, relativ großen Bauhöhe, die insbesondere bei Geräten mit einem aus mehreren Speicherplatten gebildeten Plattenstapel zu unerwünscht großen Gerätabmessungen führt, hat dieses Auf­ bauprinzip einen weiteren, ins Gewicht fallenden Mangel. Da we­ gen der Trägheit der Magnetspule mit magnetischen Gleichfeldern gearbeitet wird, erfordert der Wiedereinschreibvorgang bei löschbaren magneto-optischen Speichern eine dem Wiederein­ schreiben vorgeschaltete Löschrunde. In dieser Löschrunde wer­ den alle Speicherdomänen längs der zu überschreibenden Daten­ spur zunächst in der gleichen Richtung magnetisiert, d. h. sie enthalten beispielsweise alle das gleiche Informationsbit "0".

Vor dem eigentlichen Schreibvorgang wird dann das Magnetfeld umgepolt. In der einzuschreibenden Datenspur werden selektiv lediglich diejenigen Speicherdomänen durch Strahlung erwärmt, in die Informationsbits "1" eingespeichert werden sollen. Dazu muß der Laserstrahl entsprechend der einzuschreibenden Informa­ tion ein- bzw. ausgeschaltet werden. Legt man beispielsweise eine Drehgeschwindigkeit von 1800 U/min für die Speicherplatte zugrunde, so benötigt man, wie sich leicht errechnen läßt, für die Löschrunde und den Schreibvorgang pro Datenspur jeweils 33 ms. Rechnet man die Zeit zum Umpolen der Magnetspule hinzu, so ergibt sich daraus ein Zeitraum von ca. 70 ms zum Beschrei­ ben einer Datenspur. Dies erklärt die bei löschbaren magneto- optischen Speichern bisher erforderliche und im Verhältnis zu anderen dynamischen Speichern relativ hohe Verarbeitungszeit.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen magneto-optischen Speicher der eingangs genannten Art zu schaffen, der auf der Grundlage der bekannten magneto-optischen Speicherprinzipien eine wesentlich günstigere Verarbeitungszeit bietet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem durch den Oberbe­ griff des Patentanspruches 1 gekennzeichneten magneto-optischen Speicher durch die im Kennzeichen dieses Patentanspruches be­ schriebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung sieht vor, statt einer feststehenden Magnetspule einen speziellen Magnetkopf zu verwenden, der auf derselben Plattenseite wie der optische Abtastkopf angeordnet ist. Dieser Magnetkopf wird nahe der Schichtoberfläche zusammen mit dem op­ tischen Abtastkopf geführt und ist so aufgebaut, daß er ein vertikales Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld kann wegen der schichtnahen Anordnung des Kopfes wesentlich energieärmer aus­ gelegt sein, als das Magnetfeld der Magnetspulen bisher übli­ cher magneto-optischer Speicher. Hierzu kommt, daß sich mit der wesentlichen Verringerung des Luftspaltes der magnetische Wi­ derstand stark erniedrigt. All dies ermöglicht, das Magnetkopf­ system so zu miniaturisieren, daß der Magnetkopf zusammen mit dem optischen Abtastkopf positioniert werden kann. Dies aber ermöglicht, den Querschnitt des magnetischen Feldes erheblich zu reduzieren, was der weiteren Miniaturisierung zustatten kommt.

Damit ist ein vertikaler Magnetkopf geschaffen, der aufgrund seines geringen Gewichtes zusammen mit dem optischen Abtastkopf positioniert werden kann, ohne daß die Masse und damit die Trägheit dieser integrierten Abtasteinheit in unzulässiger Wei­ se erhöht wird. Außerdem läßt die geringe Induktivität dieses Magnetkopfes ein schnelles Umpolen des Magnetfeldes im MHz-Be­ reich zu. Dies erlaubt ein Schreibverfahren beim magneto-opti­ schen Speicher, bei dem mit einem Laser kontinuierlicher Lei­ stung gearbeitet wird und die Information durch Richtungsumkehr des Magnetfeldes eingeschrieben wird. Damit erübrigt sich eine separate Löschumdrehung vor einem Wiedereinschreiben von Infor­ mation, so daß für den gesamten Schreibvorgang im Vergleich zu einem konventionellen löschbaren magneto-optischen Speicher we­ niger als die Hälfte der Zeit benötigt wird.

Bei üblichen optischen und auch magneto-optischen Speichern ist bekanntlich die maximale Schreibdichte im wesentlichen von der Bündelung des fokussierten Laserstrahles abhängig, die etwa in der Größenordnung der Wellenlänge des verwendeten Lasers liegt. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die maximale Schreibdichte davon jedoch nur bedingt abhängig, denn sie ist durch das Ver­ hältnis der Drehzahl der Speicherplatte zu der möglichen Fluß­ wechselfrequenz des vertikalen Magnetkopfes festgelegt. Bisher stand der Erhöhung der Schreibdichte bei optischen Speichern die Tatsache entgegen, daß zwar kurzwellige Halbleiter-Laser bereits zur Verfügung stehen, diese jedoch noch keine ausrei­ chende Strahlungsenergie abgeben. So kann bei einem erfindungs­ gemäßen Speicheraufbau ein langwelligerer Laser zum Erzeugen des Schreibstrahles verwendet werden, wobei die maximale Fluß­ wechselfrequenz des Vertikalmagnetkopfes die Schreibdichte be­ stimmt. Für den Lesevorgang ist bekanntlich ein wesentlich energieärmerer Laserstrahl ausreichend, so daß dafür ein Laser kürzerer Wellenlänge mit einem entsprechend schärfer gebündel­ ten Brennfleck eingesetzt werden kann.

Nicht unbedingt erforderlich, aber besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in der Spei­ cherplatte unterhalb der magneto-optischen Speicherschicht eine magnetisch leitende Rückflußschicht angeordnet ist. Über diese Schicht läßt sich der Magnetkreis des Magnetkopfes schließen, so daß sich Streufeldverluste verringern, der magnetische Wi­ derstand weiter reduziert und somit die Möglichkeit besteht, den positionierbaren Magnetkopf weiter zu optimieren.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nach­ folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand der Zeichnung erfolgt. Dabei zeigt:

Fig. 1 schematisch in Form eines Blockschaltbildes den Aufbau eines magneto-optischen Speichers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Schichtstruktur einer magneto-optischen Speicherplat­ te für den Speicher nach Fig. 1,

Fig. 3 bis 8 verschiedene Ausführungsformen eines Vertikalma­ gnetkopfes, der zusammen mit dem optischen Abtastkopf in eine positionierbare Abtasteinheit integriert ist.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Aufbau eines magneto-op­ tischen Speichers zeigt eine erste Laserdiode 1, die Strahlung der Wellenlänge λ 1 abgibt und eine zweite Laserdiode 2 mit der Wellenlänge λ 2, wobei λ 1 größer als λ 2 sein soll. Damit ist an­ gedeutet, daß die erste Laserdiode 1 einen energiereicheren Schreibstrahl und die zweite Laserdiode 2 einen energieschwä­ cheren Laserstrahl mit der physikalisch bedingten Nebenbedin­ gung erzeugen, daß die Durchmesser der Brennflecke im Fokus di­ rekt proportional zur Wellenlänge sind.

Im Strahlengang des Schreibstrahles und des Lesestrahles liegen jeweils eine Kollimatorlinse 3 bzw. 4 zum Bündeln des von der jeweiligen Laserdiode abgegebenen Lichtes, sowie jeweils ein strahlformendes Prisma 5 bzw. 6, die den jeweiligen, noch el­ liptisch verzerrten Lichtstrahl in einen Strahl mit kreisförmi­ gem Querschnitt umformen. Beide Lichtstrahlen sind auf einen halbdurchlässigen Spiegel 7 gerichtet, der die Strahlengänge vereinigt und damit sowohl den Schreib- als auch den Lesestrahl durch einen Polarisator 8 hindurch auf einen ersten Umlenkspie­ gel 9 richtet. Dieser Umlenkspiegel ist so angeordnet, daß das gebrochene Lichtbündel in eine Ebene gerichtet ist, die paral­ lel zu einer Speicherplatte 10 liegt. Diese Speicherplatte läuft im Betriebszustand mit kontinuierlicher Geschwindigkeit um und wird dazu von einem hier nicht dargestellten Motor ange­ trieben. Sie weist kreisförmige oder auch spiralförmig angeord­ nete Datenspuren auf.

Die auf die Anforderungen der Abtasteinheit abgestimmte Struk­ tur dieser Speicherplatte 10 ist in Fig. 2 im Detail darge­ stellt. In unmittelbarem Kontakt mit einer Trägerschicht 11, die der Speicherplatte 10 die Festigkeit gibt, ist vorzugsweise eine hochpermeable Schicht angeordnet, die eine magnetische Rückflußschicht 12 bildet. Darüber liegt als eigentliche Spei­ cherschicht eine magneto-optische Schicht 13, die ihrerseits durch eine transparente Schutzschicht 14 abgedeckt ist. Die Schutzschicht 14 schützt die magneto-optische Speicherschicht 13 vor mechanischen Beschädigungen und chemischen Umweltein­ flüssen, enthält aber auch die bei optischen Speichern übliche Rillenstruktur zur Spurführung.

Die Darstellung von Fig. 2 ist nicht unbedingt maßstabsgetreu, illustriert aber doch, daß die Rückflußschicht 12 und die Schutzschicht 14 in der Größenordnung die gleiche Dicke aufwei­ sen, beispielsweise ca. 0,2 mm dick sind. Die Dicke der magne­ to-optischen Speicherschicht 13 liegt dagegen um mindestens 3 Größenordnungen darunter. Fig. 2 zeigt nur einen einseitigen Schichtaufbau, für den Fachmann ist es aber insbesondere auch aus der optischen Speichertechnik geläufig, doppelseitig nutz­ bare Speicherplatten einzusetzen. Eine solche doppelseitige Speicherplatte ergäbe sich ohne weiteres aus der Spiegelung der geschilderten Schichtstruktur an der Trägerschicht 11. Diese Möglichkeit ist daher aus Gründen der Vereinfachung in Fig. 2 nicht gezeigt. Für den vorliegenden Fall erscheint es auch nicht notwendig, Herstellungsmethoden für eine solche Speicher­ platte im einzelnen zu erläutern. Dem Fachmann ist geläufig, daß der schichtweise Aufbau von der Schutzschicht 14 ausgeht.

Zurückkehrend zu Fig. 1, illustriert das dort gezeigte Aufbau­ schema eines magneto-optischen Speichers außerdem eine Abtast­ einheit 15, die in einer zur Oberfläche der Speicherplatte 10 parallelen Ebene positionierbar ist, wie durch Pfeile 16 sche­ matisch angedeutet ist. Diese Abtasteinheit 15 besteht zunächst aus einem optischen Abtastkopf 17, in dem ein zweiter Umlenk­ spiegel 18 vorgesehen ist, der dem ersten Umlenkspiegel 9 zuge­ wandt ist. Dieser zweite Umlenkspiegel lenkt damit das vom er­ sten Umlenkspiegel 9 empfangene Licht auf ein Objektiv 19, das den Lichtstrahl, wie schematisch angedeutet, in einen Brenn­ fleck auf der magneto-optischen Speicherschicht 13 fokussiert. Durch Pfeile 20 ist angedeutet, daß das Objektiv 19 im opti­ schen Abtastkopf 17 zur Nachregelung des Fokus vertikal beweg­ lich angeordnet ist. Der zweite Umlenkspiegel 18 kann zur Spur­ nachführung drehbar angeordnet sein.

Der von der magneto-optischen Speicherschicht 13 reflektierte Lichtstrahl wird vom optischen Abtastkopf 17 aufgenommen und über den ersten Umlenkspiegel 9 in den Polarisator 8 zurückge­ sandt. Aufgrund der Polarisationsdrehung des reflektierten Lichtstrahles gegenüber dem einfallenden Lichtstrahl wird er­ sterer abgelenkt und durch eine Sammellinse 21 auf eine Detek­ toranordnung 22 gerichtet.

Das insoweit beschriebene optische System des magneto-optischen Speichers ist mit dem üblicher optischer bzw. magneto-optischer Speicher durchaus vergleichbar. Es bedarf daher an dieser Stel­ le keiner Detailschilderungen über die Struktur und Funktion der einzelnen optischen Elemente. Ebensowenig ist es notwendig, im einzelnen auszuführen, wie aufgrund des in der Detektoran­ ordnung 22 empfangenen Leselichtes die Information über die ge­ speicherten Daten, aber auch diejenigen Steuerinformationen ge­ wonnen werden, die das Positionieren des optischen Abtastkopfes 17 in Richtung der Pfeile 16 steuern bzw. eine Fokusregelung in Richtung der Pfeile 20 beim vertikal beweglichen Objektiv 19 bewirken. Für den Fachmann sind dazu eine Vielzahl von Einzel­ lösungen aus dem Stand der Technik bekannt, so daß es ihm auch bewußt ist, daß in Fig. 1 lediglich schematisch und beispielhaft der Aufbau eines magneto-optischen Speichers wiedergegeben ist und im speziellen Anwendungsfall eine Vielzahl von Anpassungen für eine gewünschte Führung des Lichtstrahles möglich sind.

Abgesehen davon, ist aber im vorliegenden Fall von wesentlicher Bedeutung, daß die Abtasteinheit 15 neben dem optischen Abtast­ kopf 17 auch einen speziellen Magnetkopf 23 umfaßt. Entspre­ chend der schematischen Darstellung von Fig. 1 ist hier nur an­ gedeutet, daß dieser Magnetkopf 23 symmetrisch zur optischen Achse des Abtastkopfes zwischen diesem und der Oberfläche der Speicherplatte 10 angeordnet ist. Er besitzt eine kegelstumpf­ förmige Aussparung, die es so erlaubt, den Abtastlichtstrahl durch den Magnetkopf hindurchtreten zu lassen und auf die ma­ gneto-optische Speicherschicht 13 zu fokussieren.

Verschiedene Ausführungsformen für diesen Magnetkopf sind in den Fig. 3 bis 8 gezeigt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfüh­ rungsform ist der Vertikalmagnetkopf 23 über einen Kunststoff­ halter 24 unmittelbar an der der Speicherplatte 10 zugewandten Unterseite des hier nur schematisch dargestellten optischen Ab­ tastkopfes 17 festgelegt. Der Magnetkopf 23 ist aus einem hoch­ permeablen Werkstoff hergestellt, der bei den verwendeten Schreibfrequenzen nur geringe Verluste aufweist. Er besteht, wie auch die zugehörige, eine Draufsicht auf die Funktionsflä­ che darstellende Fig. 4 zeigt, aus drei Polen, zwei außen lie­ genden Hilfspolen 25 und einem Schreibpol 26. Die Hilfspole 25 und der Schreibpol 26 sind untereinander über ein Joch 27 ver­ bunden, das eine Magnetwicklung 28 trägt. Die breit ausgebilde­ ten Hilfspole 25 dienen dazu den magnetischen Fluß vom Schreib­ pol 26 über die magnetische Rückflußschicht 12 der Speicher­ platte 10 zu schließen. Um Wirbelstromverluste möglichst gering zu halten, soll die Beschichtung der Speicherplatte 10 eine möglichst geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.

Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, ist der Schreibpol 26 in Richtung auf die Speicherplatte 10 konisch ausgebildet und weist eine kegelstumpfförmige Aussparung auf, durch die hindurch der La­ serstrahl auf die magneto-optische Speicherschicht 13 der Spei­ cherplatte 10 fokussiert wird. Darüber hinaus wird der magneti­ sche Fluß des Magnetkopfes 23 durch die konische Ausgestaltung seines Schreibpoles 26 im Bereich des optischen Brennpunktes auf der Speicherplatte 10 konzentriert, so daß in diesem Be­ reich eine ausreichende magnetische Durchflutung sogar mit ei­ nem Magnetkopf verhältnismäßig geringer Induktivität erzielt wird.

Eine derartige feste Installation des Magnetkopfes 23 an der Unterseite des optischen Abtastkopfes 17 ist eine konstruktiv besonders einfache Lösung, die jedoch einen systembedingten Nachteil hat. Üblicherweise liegt der Abstand des Objektives 19 zur Oberfläche der Speicherplatte bei optischen Speichern im Bereich von Millimetern. Bei konventionellen optischen Spei­ chern ist dies auch durchaus erwünscht, da bei diesem Abstand auch auf der Oberfläche der Speicherplatte 10 angelagerte Staubteilchen optisch und mechanisch keinen Einfluß auf die Funktion des optischen Abtastkopfes 17 haben. Bei einer festen Installation des Magnetkopfes 23 lassen sich zwar die Kunst­ stoffhalter 24 so gestalten, daß der verbleibende Luftspalt zwischen dem Schreibpol 26 und der Oberfläche der Speicherplat­ te 10 möglichst klein wird. Trotzdem muß ein Toleranzabstand eingehalten werden, um den maximalen vertikalen Schlag der Speicherplatte 10 auffangen zu können.

Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel weist diesen Nachteil nicht auf. Hier ist der Magnetkopf 23, der im übrigen im wesentlichen wie oben geschildert aufgebaut ist, über Feder­ elemente 29 an der Unterseite des optischen Abtastkopfes 17 festgelegt. Ähnlich den aus dem Bereich der Magnetplattenspei­ cher bekannten Flugköpfen ist hier der Magnetkopf 23 als aero­ dynamischer Flugkörper gestaltet. Zu diesem Zweck ist der Raum zwischen den Polen 25 bzw. 26 mit einem nichtmagnetischen Werk­ stoff 30 aufgefüllt. Auf diese Weise wird ein Flugkörper ge­ schaffen, dessen Auftriebskraft durch die Rückstellkraft der Federelemente 29 ausgeglichen wird. Der Kräfteausgleich soll dabei so erfolgen, daß der Abstand des Magnetkopfes 23 von der Oberfläche der Speicherplatte 10 im Bereich von Mikrometern liegt.

Diese Ausgestaltung bezweckt, daß sich der Magnetkopf 23 Verti­ kalbewegungen der Speicherplatte 10 bei konstantem absolutem Abstand zu ihrer Oberfläche deren Vertikalbewegungen möglichst genau anpaßt. Somit werden Luftspalttoleranzen verringert. Dies ist funktionell für den Schreibvorgang von wesentlicher Bedeu­ tung. Denn bei Änderungen des Luftspaltes zwischen Magnetkopf 23 und Speicherplatte 10 ändert sich auch die magnetische Fluß­ dichte in der magneto-optischen Speicherschicht 13.

Außerdem eröffnet eine derartige aerodynamisch ausgestaltete Ausführung des Magnetkopfes die Möglichkeit, auf die bisher bei allen optischen Speichern immer benötigte Fokusnachregelung zu verzichten. Unter der Voraussetzung, daß die Toleranz des Ab­ standes zwischen der magneto-optischen Speicherschicht 13 und der Oberfläche der Schutzschicht 14 der Speicherplatte 10 nicht größer ist als der Schärfentiefenbereich des Objektivs 19, kann der Magnetkopf 23 durch seine Selbststeuerung die Fokussierung des Abtastlichtstrahles mitübernehmen. In diesem Fall wird man, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, das Objektiv 19 unmittel­ bar auf dem Magnetkopf 23 mit Hilfe einer Linsenhalterung 31 festlegen.

Bei dieser Ausführungsform ist, in bezug auf die Funktion des Magnetkopfes 23, der verbleibende Luftspalt zwischen der Spei­ cherplatte 10 und dem Magnetkopf 23 selbst optimiert. Aller­ dings ist dabei zu berücksichtigen, daß dies nur in Anwendungs­ fällen mit in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse instal­ lierten Festplatten praktikabel ist. Wie beim Magnetschicht- Plattenspeicher treten hier vergleichbare Probleme mit der Staubfreiheit auf, so daß bei dieser Lösung einer der Vorteile der optischen Speicherplatten, ihre Staubunempfindlichkeit, zu­ gunsten anderer Vorteile zurückgestellt wird.

Eine andere, in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform schafft hier Abhilfe. Auch hier ist zwar der Magnetkopf 23 mit Hilfe von Fe­ derelementen 29 wieder an der Unterseite des optischen Abtast­ kopfes 17 elastisch aufgehängt. Hier ist allerdings der Magnet­ kopf 23 als aerostatischer Flugkörper ausgebildet. Dies wird dadurch erreicht, daß über vertikal angeordnete Luftkanäle 32 unter leichtem Überdruck stehende Luft zwischen die Unterseite des Magnetkopfes 23 und die Oberfläche der Speicherplatte 10 eingeblasen wird. Der Magnetkopf 23 schwimmt dadurch auf einem ständig erneuerten Luftkissen etwa im Abstand von 100 µm über der Oberfläche der Speicherplatte 10.

Diese Ausführungsform bedingt zwar einen etwas größeren Luft­ spalt, ist jedoch gegenüber Staubanlagerungen wesentlich unemp­ findlicher, zumal Staubpartikel durch die zugeführte Luft auch noch weggeblasen werden. Eine derartige Ausführungsform ist deshalb insbesondere auch bei einer Ausgestaltung des magneto- optischen Speichers als Wechselplattenspeicher vorzuziehen.

Alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beruhten auf einem Magnetkopf von im wesentlichen rechteckiger Grundfläche mit einem ausgeprägten, die Magnetwicklung tragenden Joch, an­ geordnet zwischen außen liegenden Hilfspolen und einem zen­ trisch liegenden Schreibpol.

Im Rahmen der vorliegenden technischen Lehre läßt sich die Ma­ gnetwicklung allerdings auch anders anordnen. Dies illustrieren Fig. 7 und 8, die eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht auf die Funktionsfläche eines Magnetkopfes 23′ zeigen, der rota­ tionssymmetrisch ausgebildet ist. Wie vorher ist der Schreibpol 26′ kegelstumpfförmig gestaltet, ist jedoch nur von einem in sich geschlossenen Hilfspol 25′ mit Abstand umgeben. Hilfspol 25′ und Schreibpol 26′ sind über eine das Joch 27′ bildende, ringförmige Platte miteinander verbunden. In dem Raum zwischen dem Hilfspol 25′ und dem Schreibpol 26′ ist die Magnetwicklung 28′ nun konzentrisch zur optischen Achse angeordnet. Wickelan­ schlüsse sind beispielsweise durch eine Bohrung 33 im Joch 27′ bzw. eine nutenförmige Ausnehmung 34 im Hilfspol 25′ geführt. Die Rotationssymmetrie dieser Ausführungsform ist in bezug auf die Verringerung des magnetischen Streuflusses besonders gün­ stig und erlaubt eine einfache Herstellung des Magnetkopfker­ nes, aber auch der Magnetwicklung 28′, die wiederum in einen nichtmagnetischen Werkstoff eingebettet sein kann. Auch dieser Aufbau des Magnetkopfes läßt mit Ausführungsformen kombinieren, die vorstehend anhand der Fig. 3, 5 bzw. 6 beschrieben wurden.

So ist im Rahmen der geschilderten Ausführungsformen durchaus eine Vielzahl von Ausgestaltungen denkbar. Auch ist aus Gründen der Vereinfachung in der Zeichnung jeweils nur die einfachste Ausführungsform mit nur einer einzigen, einseitig beschichteten Speicherplatte dargestellt. Dies bedeutet aber keine Beschrän­ kung, denn dem Fachmann sind sowohl doppelseitig beschichtete Speicherplatten als auch Möglichkeiten bekannt, mehrere derar­ tige Speicherplatten zu einem Plattenstapel zusammenzufassen. Ebenso wurde bereits darauf hingewiesen, daß das geschilderte optische System lediglich eine mögliche Ausführungsform reprä­ sentiert und aus Gründen der Übersicht möglichst vereinfacht wiedergegeben ist. Nach der vorliegenden technischen Lehre wird man vorzugsweise möglichst viele der benötigten optischen Ele­ mente im Laufwerk des magneto-optischen Speichers gestellfest anordnen, um die träge Masse der zu positionierenden Abtastein­ heit 15 zu optimieren. Jedoch ist dies nicht in allen Anwen­ dungsfällen ein zwingendes Muß. Außerdem muß nicht notwendiger­ weise neben einem langwelligeren Laser ein zweiter energie­ schwächerer, kurzwelligerer Laser verwendet werden. Es genügt an sich eine einzige Strahlungsquelle, deren abgestrahlte Ener­ gie während Lesevorgängen dann allerdings gemindert wird. Unter Benutzung der vorliegenden technischen Lehre ergeben sich somit für den Fachmann eine Vielzahl von Möglichkeiten der Ausgestal­ tung.

Claims (11)

1. Magneto-optischer Speicher mit einer im Betriebszustand kon­ tinuierlich umlaufenden, die magneto-optische Speicherschicht tragenden Speicherplatte, mit einem optischen System zum Erzeu­ gen eines polarisierten, parallelen einfallenden Lichtbündels bzw. zum Auskoppeln eines reflektierten Lichtbündels und mit einer zur Spurauswahl radial zur Speicherplatte positionierba­ ren Abtasteinheit sowie einer der Speicherplatte benachbart an­ geordneten Magnetspule zum Erzeugen eines zum Einspeichern von Information benötigten Magnetfeldes, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Magnetspule als Vertikalma­ gnetkopf (23, 23′) ausgebildet ist und mit einem optischen Ab­ tastkopf (17) der Abtasteinheit (15), auf der gleichen Seite der Speicherplatte (10) angeordnet, einen integrierten Modul bildet und dabei symmetrisch zur optischen Achse des Abtastkop­ fes zwischen diesem und der Speicherplatte und von der Platten­ oberfläche nur durch einen Luftspalt getrennt, angeordnet ist, daß einerseits das optische System mindestens eine Strahlungs­ quelle (1) aufweist, die kontinuierlich eine zum Einspeichern von Informationen ausreichende Strahlungsenergie abgibt und an­ dererseits der Magnetkopf (23, 23′) derart ausgebildet ist, daß er ein vertikal gerichtetes Magnetfeld mit einer durch die zu speichernde Information gesteuerten Magnetisierungsrichtung er­ zeugt.

2. Magneto-optischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus hochpermeablem Werkstoff hergestellte Magnetkopf (23) bei im wesentlichen rechteckiger Grundfläche als dreipoliger Kopf ausgebildet ist, der zwei, in bezug auf die optische Achse des Abtastkopfes (17) außen liegende Hilfspole (25) und einen innen liegenden Schreibpol (26) aufweist, der mit den Hilfspolen über ein ge­ meinsames Joch (27) in Verbindung steht, das eine Magnetwick­ lung (28) trägt.

3. Magneto-optischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus hochpermeablem Werkstoff hergestellte Magnetkopf (23′) aus einem rotationssym­ metrischen Schalenkern besteht, der nahe der optischen Achse einen Schreibpol (26′) und mit Abstand diesen umgebend einen ringförmigen, mit dem Schreibpol über ein plattenförmiges Joch (27′) verbundenen Hilfspol (25′), sowie eine zwischen den Polen angeordnete, konzentrisch zur optischen Achse ausgerichtete Ma­ gnetwicklung (28) aufweist.

4. Magneto-optischer Speicher nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schreib­ pol (26) des Magnetkopfes (23) eine zur optischen Achse des op­ tischen Abtastkopfes (17) symmetrische Ausnehmung aufweist, durch die hindurch der Abtaststrahl auf die magneto-optische Speicherschicht (13) fokussiert ist.

5. Magneto-optischer Speicher nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (27, 27′) des Magnetkopfes (23, 23′) im Verhältnis zu den Vertikalabmessungen der Pole (25 bzw. 25′, 26 bzw. 26′) dünn­ wandig ausgebildet und auf der von der Speicherplatte (10) ab­ gewandten Seite angeordnet ist und daß der von den Polen und dem Joch umgrenzte Raum des Magnetkopfes mit einem nicht magne­ tischen Werkstoff (30) ausgefüllt ist.

6. Magneto-optischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ma­ gnetkopf (23) auf der der Speicherplatte (10) zugewandten Un­ terseite des optischen Abtastkopfes (17) fest installiert ist.

7. Magneto-optischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ma­ gnetkopf (23) über Federelemente (29) an der der Speicherplatte (10) zugewandten Unterseite des optischen Abtastkopfes (17) elastisch angelenkt, sowie als Flugkörper ausgebildet ist, des­ sen Auftrieb bei rotierender Speicherplatte bewirkt, daß er sich in einem vorgegebenen Abstand von der Oberfläche der Speicherplatte selbst haltend über der Speicherplatte schwebt.

8. Magneto-optischer Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine das einfallende Lichtbündel auf die magneto-optische Speicherschicht (13) fo­ kussierende Abbildungsoptik (19) fest mit dem Magnetkopf (23) verbunden ist.

9. Magneto-optischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ma­ gnetkopf (23) an der der Speicherplatte (10) zugewandten Unter­ seite des optischen Abtastkopfes (17) über Federelemente (29) elastisch angelenkt ist und daß zum Erzeugen eines Luftkissens zwischen dem Magnetkopf und der Oberfläche der Speicherplatte im Bereich des Magnetkopfes unter Überdruck stehende Luftkanäle (32) vorgesehen sind, die in Richtung auf die Speicherplatte offen sind.

10. Magneto-optischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplatte (10) neben einer außen liegenden Schutzschicht (14) und einer darunter liegenden magneto-optischen Speicher­ schicht (13) eine unterhalb der Speicherschicht angeordnete, magnetisch leitende Rückflußschicht (12) aufweist.

11. Magneto-optischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System zwei Strahlungsquellen (1, 2) aufweist, von de­ nen die erste Strahlungsquelle (1) mit langwelligerer Strahlung (λ 1) zum Erzeugen eines Lichtbündels höherer Strahlungsenergie dient, die zum Einschreiben von Informationen ausreicht und die zweite Strahlungsquelle (2) ein Lichtbündel mit kurzwelligerer Strahlung (λ 2) jedoch geringerer Strahlungsenergie zum zerstö­ rungsfreien Lesen abgibt.