JPS6224440A - デイスクに標識を記録する装置 - Google Patents

デイスクに標識を記録する装置

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JPS6224440A
JPS6224440A JP61120335A JP12033586A JPS6224440A JP S6224440 A JPS6224440 A JP S6224440A JP 61120335 A JP61120335 A JP 61120335A JP 12033586 A JP12033586 A JP 12033586A JP S6224440 A JPS6224440 A JP S6224440A
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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装置に関するもので
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
記録するための装置に関する。
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、それに上ってそこに情報を「書ぎ込む」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31209
91号に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、その池の方式も、特殊の記憶媒体上へ情報を記録
するために、電子ビームを使用してとている。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・テニツベ他所有の米国特許第344
4317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、ま
たは材料の蒸着にもとづくところの、高密度記録のため
の池の方法が開示されてきている。
これらの方法は、雑誌 「エレクトロニツクス(Ele
ctronics) J  1969年3月8日号第1
10頁に詳細に論ぜられている。更に、「レーザ熱的マ
イクロイメージレフーダ」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・アイゲスによっ
て、1968年ウェスフン(WESCON)ミーティン
グ(Western  E 1ectronic  S
 hou+and  Convention)において
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・ペーパーズ(WESCON  Techn
ical  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(5
cience ) J第54巻第3756号第1550
〜1551頁、1966年の7オール・ジョーイング・
コンピューター・コン77レンス(Fall  Joi
ngCoIIlputer  Conference 
)  のプロシーディンゲス(Proceedings
 )第711 〜716頁、および1968年3月の「
ベル・システムズ・テクニカル・ジャーナル(Be1l
  Systems  Technical  J o
urnal  )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−二薄い金属フィルム
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74イルムは1、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
えること寮できるので、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」の時記録さ五た情
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きる。
金属フィルム材料、フィルム厚さ、レーザダイバージェ
ンスおよびスポット電力を適当に選択することによって
、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だめの新規か
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、ディスクにビデオ情報を貯蔵し上うとする場合
、振幅が時間と共に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
変イLを持つ搬送波周波数の形をした情報を光学ディス
クの上に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に光路を
限定し、光ビームを被覆上に集束する。情報信号に応答
する光強度変調器が光路内に配置され、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
覆に光学的に集束されたビームが、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ックを形成する。
情報信号並びにディスクの変更された被覆は、時間の関
数として周波数が変化する搬送波周波数の形で情報を含
んでいる。
本発明の構成は、ディスクを正確に円形に回転するとこ
ろのスピンドル、および回転す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。−明らかなように、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
。好適な具体例においては、螺旋の隣接するターンの間
の間隔は、中心から中心で2μ+nである。スポットの
直径を1μmとすると、隣接するトラックのスポット間
には、1μmのガード領域がある。
好適な具体例における「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
深度が浅い故に必要である。
40X乾式顕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
書込を可能に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・セルとグランニブリズムの組合せが、レ
ーザビームをビデオ情報で変調する。この発明に従えば
、「書込後読出」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低
い出力のビームを向けるが、書込ヘッドに入るとき書込
ビームに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2μmにある書込まれた
トラック上の領域を読出ビームが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
ッドを通って戻り、読出ビームを書込通路中へ挿入した
ところの二色性鏡(dichroic m1rror 
)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
、更に、同じ通路をた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久・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、
オツシロスコープまたはテレビ・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、デジタル型の情報が書込ま
れているときにそうである。入力ビデオ情報は、書込ス
ポ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、そこで遅延された入力情報と「同
一性」が比較される。余りに多くの不同のものがあれば
、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に沿って一定の速度で記録「ヘッド
」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
ちまた並進および書込を交互にすることにより創ること
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
のターンの間の間隔は、中心から中心で2μm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
なが呟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t
こ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、この実施例においては、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14
である。40X1<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1こ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は書込ヘッド12の位置を制御
する。
並進往復台28、これは並進駆動要素26S二上り、親
ねしおよび移動ナツトを通じ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Fさh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変調器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34へ適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のような偏光子が書込ビー
ム通路中に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とグラン・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、この書込ビ
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
均強度に応答してビーA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ように
、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lこおいても使用できる。この関節鏡5
゜は、次いでビームをレンズ14を通して向け、ビーム
40の衝突点をディスク18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に対してヘッドを載せるのに使用され
る力に上って決められる。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、また1μmの単位で
ある故に、この一定のスペ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5
4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を波長によ1)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S2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偏光ビーム分割器56に対して90
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上うに読出ビー
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h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。ディスク表面から戻された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
されることができるが、そのうち2つが例示のみとして
示されている。
第1の応用においては、ビデオ出力は、テレビモニタ7
6およびオツシロ久フープ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、オッシロスコー
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
、人力ビデオ信号へ分与されなければならない。
理想的−二は、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
、主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行書込アセンブリ12を並進
させるようにできる。
次に、第2図に転すると、い(らか誇張された形で、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。書込ビー仝40は顕微鏡対物レンズ14の光軸と
一致している。読出ビーム54は、これと対照的に、光
軸と角度α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
る読出と書込の間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。
金属が主だ溶けている程に直ぐに読出されるならば、記
録パラメータを調整するた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tこある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の光軸上にあるように示されている。点Aか
ら@れて、媒体の移動の方向に、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a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2μmの距離
は書込動作の満足なモニタを与える。
最後に第4図に転すると、第1図の装置において使用す
るのに適した、ポッケルス・セル安定化回路44の理想
化したグイ7グラムが示さね、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、回転された光はプラン・プリズムのよう
な平面偏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、お上そ100ポ
ルF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±50ボルトの電圧
変化に応じて任意t: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・ループが望よれる。
安定化回路44は、感光性シリコン・ダイオード82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しこ置かれている。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、他方の端
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Yされる。
差動増幅器86の他方の入力は、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32により伝
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。シリコンダイオ
ード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86に発生される。ポッケルス・セル3
2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。
このようにして、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きるようなもの
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、同じ顕微鏡対物レンズを通して向けられるが、
書込の点から「下流」のわずかな距離のところでディス
クの表面へもたらされる。
読出ビームは、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
上に書かれた情報の分析を可能にする。
再生情報は、特に、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、1
2・・・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、 5
0・・・関WJ鏡、 52・・・読出レーザ6 オ 2 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  表面に輻射感応層を有するディスクを回転させる手段
    と、上記感応層に反応を起こす強度の書き込みビームを
    発生するレーザ源と、記録されるべき情報に応答して、
    ビームが上記感応層に標識を形成する所定の平均レベル
    より高い値及びビームが上記感応層に標識を形成しない
    所定の平均レベルより低い値に、上記書き込みビームを
    変調するビーム強度制御手段と、上記変調されたビーム
    を上記ディスク面上の小スポットに集束させる手段と、
    上記小スポットと回転する上記ディスクを該ディスクの
    放射方向に相対的に移動させる並進駆動手段と、上記ビ
    ーム強度制御手段の動作レベルを上記所定の平均レベル
    に設定するための上記ビーム強度制御手段に接続された
    電圧源と、上記変調された光ビームの強度を監視すると
    ともに測定強度をフィルタリングして変調された平均強
    度の測度を得る手段と、レーザ源又は上記ビーム強度制
    御手段の変化にかかわらず変調されたビームの平均レベ
    ルを安定化するために、上記変調されたビームの平均レ
    ベルと上記所定の平均レベルとの差を検出し、上記電圧
    源よりの電圧を調整する帰還信号を発生する手段と、上
    記ビーム強度制御手段に接続された電圧に重畳して印加
    する手段とでなるディスクに標識を記録する装置。
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