KR0152530B1 - 자기 광학 레코드캐리어를 기록 및 판독하는 방법과 장치 - Google Patents

자기 광학 레코드캐리어를 기록 및 판독하는 방법과 장치 Download PDF

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안토니우스 요한누스 야콥스 베르나르두스
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Abstract

내용없음.

Description

자기 광학 레코드 캐리어를 기록 및 판독하는 방법과 장치
제1도는 자기 광학 레코드 캐리어용 공지된 기록 및 판독장치의 도면.
제2도는 본 장치에 의해 새겨진 정보 트랙의 일부 단면도.
제3도는 본 장치에 사용된 기록 스포트 및 판독 스포트의 치수에 대한 공지된 장치에 의해 새겨진 정보 영역의 치수를 나타내는 도면.
제4도는 본 장치에 사용된 기록 스포트 및 판독 스포트에 대한 본 발명에 따른 장치에 의해 새겨진 정보 영역의 치수를 나타내는 도면.
제5도는 단축된 정보 영역의 기록 원리를 나타내는 도면.
제6도는 본 발명에 따른 자기 광학 기록 및 판독 장치의 실시예를 나타내는 도면.
제7a도 및 제7b도는 본 장치에 사용되는 합성 방사선 공급원의 다른 실시예를 나타내는 도면.
제8도는 이미 제공된 트랙을 가지는 자기 광학 레코드 캐리어의 제1실시예의 일부 방사 단면도.
제9도는 기록 스포트 및 판독 스포트의 치수에 대한 레코드 캐리어에 새겨진 정보 영역의 치수를 나타내는 도면.
제10도 및 제11도는 이미 제공된 트랙을 가지는 자기 광학 레코드 캐리어의 제2 및 제3실시예의 일부 방사 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 투명기판 3 : 자기 정보층
11 : 시준렌즈 13 : 자기코일
14 : 제어 회로 17 : 프리즘
21 : 편광기
본 발명은 기록 비임(write beam)에 의해 형성된 방사선 스포트의 위치에서 다이오드 레이저 기록 비임 및 자기장에 의해 정보층내의 영역의 자화 방향이 국부적으로 변화됨으로써 정보가 기록되고, 그 결과로 형성된 정보는 다이오드 레이저 판독 비임의 분극화 상태가 정보 영역에 의해 변화되는 것을 검출함으로써 판독되는 방식으로, 정보층에 있는 회절 제한 방사선 스포트(diffraction-limited radiation spot)에 집중되는 다이오드 레이저 방사선에 의해서, 그리고 상기 방사선 스포트와 이에 관련된 레코드 캐리어와의 이동에 의하여 레코드 캐리어의 자기 광학 정보층에 정보를 기록 및 판독하는 방법에 관한 것이다. 또 본 발명은 상기 방법을 실행하는 장치와 상기 방법을 사용하기에 적합한 자기 광학 레코드 캐리어에 관한 것이다.
그러한 방법 및 장치는 예를들어, 1983년, 오디오 엔지니어링 소사이어티, 73 컨벤션에서의 논문 소거가능한 콤팩트 디스크 디지탈 오디오 시스템에 관한 실험, 1페이지 내지 14페이지 및 그와 관련된 9개의 도면들에 공지되어 있다. 이 논문에 기술된 장치는 판독 비임(read beam)뿐만 아니라 기록 비임을 제공하는 다이오드 레이저를 구비한다. 이들 두 비임은 1㎛ 정도의 1/2 값의 폭을 갖는 회절제한 방사선 스포트에 촛점이 맞춰진다. 자기영역(magnetic domain) 형태의 기록된 정보 영역의 치수는 그러한 방사선 스포트의 치수에 의해 결정된다. 종래의 시스템의 경우, 정보 영역은 둥글고, 1㎛ 정도의 직경을 갖고 있고, 정보 밀도는 ㎟당 400,000비트 정도이다. 정보 밀도는 ㎟당 약 1,000,000비트로 증가될 수도 있다.
보다 많은 정보가 동일 치수의 레코드 캐리어에 기록될 수 있도록 상술한 것보다 더 큰 정보 밀도를 더욱 더 필요로 한다. 이러한 목적을 위해, 지금까지 통상적인 것보다, 정보 영역이 더 작은 정보 영역을 자기 광학 레코드 캐리어에서 기록 및 판독할 수 있어야 한다. 기록 및 판독을 위해 하나의 방사선 공급원과 하나의 방사선 스포트가 사용되는 자기 광학 정보 레코딩의 개념내에서, 그러한 방사선 스포트를 감소시킴으로써 당면한 목적이 실현될 수 있다.
회절이 제한된 방사선 스포트의 치수는 /NA (여기서, 는 사용된 방사선의 파장이고, NA는 사용된 대물렌즈 시스템의 구경 치수(Numerical aperture)임)에 비례하기 때문에, 방사선 스포트는 파장을 감소시키거나 구경 치수를 증가 시킴으로써만 감소될 수 있다. 구경 치수의 증가는 방사선 비임의 촛점 깊이의 감소를 포함하므로, 방사선 비임의 촛점을 맞추는 것에 대한 요구 조건이 보다 엄격해진다. 게다가, 구경치수가 큰 대물렌즈 시스템은 수차(收差:aberration)에 보다 민감하므로 보다 엄격한 공차가 기록 및 판독 장치에 요구되어야 한다. 자기 광학 기록 및 판독 장치가 의도하는 질량적(mass product)에 필요한 방사선 공급원으로서 다이오드 레이저를 계속 사용하는 것이 바람직하다면, 기록 작업을 위해 충분히 높은 동력을 갖는 어떠한 짧은 파장 다이오드 레이저가 없기 때문에, 방사선 비임의 파장을 감소시킬 실제적인 가능성은 존재하지 않는다.
본 발명은 자기 광학 레코드 캐리어의 정보 밀도의 증가가 간단한 방법으로 실현될 수 있는 방식으로 종래의 기술들을 조합할 수 있는 새로운 개념의 자기 광학 정보 레코딩을 제공한다.
이러한 새로운 개념은 다음과 같은 수단의 조합 즉,
- 이동 방향으로의 치수가 기록 방사선 스포트의 치수보다 작은 정보 영역들은 이동 방향으로의 방사선 스포트 치수와 동일한 거리만큼 레코드 캐리어의 방사선 스포트를 서로에 관해 이동시키는데 필요한 시간 간격보다 더 짧은 시간 간격으로서 자기장을 스위칭함으로써 기록 되는 것과.
- 기록을 실행하는 다이오드 레이저 비임의 파장보다 더 짧은 다이오드 레이저 비임의 파장에 의하여 판독이 이루어지는 것을 조합으로 하는 것을 특징으로 하는 새로운 자기 광학 레코드 캐리어의 기록 및 판독 방법을 가져왔다.
기록 및 판독 작업이 더 이상 하나이고 동일한 방사선 비임일 필요가 없고 다른 파장 및 다른 동력을 갖는 비임이기 때문에, 종래의 기술에 의해서 크게 감소된 정보 영역이 기록 될 수 있고, 이들 영역은 종래의 다이오드 레이저를 사용함에도 불구하고 크게 감소된 판독 스포트로 판독될 수 있다.
예를들어, 독일 특허출원 제 3,200,134호에는 방사선 스포트에 촛점이 맞춰진 주사 레이저 비임에 의해 그리고 고주파수에서 스위치된 자기장에 의해 자기 광학 레코드 캐리어내에 자기영역 형태의 정보 영역을 제공하고 주사 방향으로의 이들 정보 영역의 치수는 방사선 스포트의 치수보다 더 작은 것으로 공지되어 있음을 주목해야 한다. 이 방법의 경우, 방사선 스포트 아래의 정보층의 전 영역이 정보층의 본래 자화 방향의 반대 방향으로 우선 자화된다. 이어서, 방사선 스포트의 일부가 아직 상기 영역위에 존재하는 동안, 자기장은 그 영역의 상기 부분이 다시 본래의 자화 방향을 얻도록 반전된다. 독일 특허출원 제 3,200,134호는 주사 방향으로 감소된 치수를 갖는 그 결과로 얻어진 자기영역이 어떻게 판독될 수 있는지를 언급하지 않고 있다.
게다가, 광학 레코드 캐리어를 판독할 때 적외선을 방출하는 종래의 다이오드 레이저와 비선형 광학 결정 형태의 소위 주파수 증배기(frequency doubler)의 조합이 사용될 수 있음을 1988년 8월 일렉트로닉스 48페이지에 게재된 논문 Blue-Light Laser ups CD Density로부터 알 수 있다. 이러한 조합은 직경이 다이오드 레이저만으로 부터의 비임에 의해 형성된 방사선 스포트의 직경의 약 절반인 판독 스포트가 형성될 수 있는 400㎚ 정도의 파장을 갖는 블루 레이저 비임을 생산한다. 그러나, 또한, 이 논문들은 블루 방사선 스포트의 세기가 그것으로 정보 영역을 기록하기에는 너무 작고 감소된 정보 영역은 가스 레이저와 같은 더 높은 동력의 블루 레이저만으로 기록될 수 있음을 기술하고 있다.
본 발명에 따르면, 상술한 두 논문에 기술된 기법들은 처음으로 조합되는데, 이는 자기 광학 레코드 캐리어를 기록 및 판독하기 위해서는 하나의 방사선 공급원이 사용되어야 한다는 생각을 버림으로써 가능하다.
본 발명의 개념을 사용함으로써 주사 방향으로의 정보 영역의 치수는 이 방향으로의 정보 밀도가 상당히 증가되도록 상당히 감소된다.
또한, 주사 방향에 횡방향으로의 정보 밀도를 증가시키기 위해서, 본 발명의 제2양태에 따라, 트랙의 폭이 정보 영역의 폭을 실제로 결정하는 이미 제공된 트랙 구조를 특징으로하는 레코드 캐리어를 사용한다.
트랙은 정보층의 나머지의 물리적으로 또는 기하학적으로 구별되기 때문에, 정보 영역이 트랙내에 에워싸여져 남아있게 된다. 원칙적으로, 이는 혼선의 위험을 감소시키고, 트랙들은 판독 스포트가 판독해야할 트랙뿐만 아니라 접근하는 트랙의 일부도 덮는 것이 방지된다면 서로에게 약간 더 근접하여 위치될 수 있다.
이러한 레코드 캐리어는 바람직하게도 트랙 방향에 횡방향만 트랙 구조의 주기가 1.4㎛ 보다 작은 것도 특징으로 한다.
상기 트랙 주기는 간단한 광학 시스템 및 종래 다이오드 레이저를 사용할 수 있도록 종래 주기가 선택되어 있는 종래 광학 레코드 캐리어에서 종래의 방식대로 사용된 트랙 주기보다 더 작다.
트랙내의 정보 영역의 덮개의 효과가 얻어지는 레코드 캐리어의 제1실시예는 트랙 구조가 릴리프 구조(relief structure : 요철모양)이고, 자기 광학층이 일정 두께를 갖고 있고, 코어로부터 시작하여 외측으로 팽창하는 자기영역에 의해 기록중에 정보 영역이 형성되는 재료를 구비하는 것을 특징으로 한다.
예를들어, 1988년 7월에 출판된 저널 응용물리학(J. Appln. Phys.) 64(1)의 252 내지 261 페이지에 게재된 논문 TbFe 에서의 열자성기록 : 실험에서의 모델링 및 비교(Thermomagnetic Writing in TbFe : Modelling and Comparison with Experiment)에서 버블-모델(bubble-model)로서 언급된 이러한 재로의 경우, 먼저 기록 스포트의 중앙에 작은 자기영역(코어)이 형성되고 이어서 충분한 에너지가 공급된다면 이 코어의 벽이 외축으로 이동하는 방식으로 자기 영역이 형성된다. 릴리프 트랙은 자기 광학 재료의 지지체상에서 요철(
Figure kpo00002
Figure kpo00003
)모양으로 이루어질 수 있는데, 이 트랙은 트랙의 상부 또는 하부로부터 트랙의 벽으로의 전이가 크게 꼬이도록 소정의 경사를 갖춘 벽을 갖고 있다. 이들 벽은 트랙 외측의 자기영역의 팽창에 대한 장벽을 구성한다. 자기 영역을 트랙 외측으로 팽창시키기 위하여, 방사선 스포트가 레코드 캐리어에 관하여 비교적 빠른 속도로 이동되기 때문에 이용될 수 없는 여분의 에너지가 요구된다.
또한, 레코드 캐리어의 제1실시예는 예를 들어, 자기 광학 재료가 가돌리늄-테르븀-철(Gadolinium-Terbium-Iron)의 합금인 것을 특징으로 한다.
이 재료는 현저한 버블(bubble) 효과를 갖고 있고, 릴리프 트랙 구조와 조합되는 경우 정보 영역의 바람직한 압축을 얻는데 아주 적합하다.
자기 광학 정보 레코딩 시스템에 이미 제공된 트랙을 갖춘 레코드 캐리어를 사용할 수 있음이 1983년, Audio Eng., Soc. 제73호 1페이지 내지 14페이지에 게재된 상술한 논문으로 부터 알 수 있음을 주목해야 한다. 종래의 시스템의 경우, 이들 트랙은 정확히 결정된 트랙에 따라 정보 영역이 기입될 수 있도록 서보-트랙(servo-track)으로서만 사용된다. 본 발명에 따른 시스템의 경우, 이들 트랙은 트랙 방향에 횡방향인 정보 영역의 치수를 제한하기 위해서도 사용된다.
트랙내의 자기영역 덮개의 효과가 실현되는 본 발명에 따른 다른 레코드 캐리어는 트랙내의 자기 광학층이 트랙 외측보다 자화에 대해 더 큰 민감성을 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 레코드 캐리어의 제1실시예는 트랙내의 자기 광학층이 이들 트랙의 외측과는 다른 화학 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.
결과적으로, 트랙내에 자기영역을 형성하는데 필요한 에너지는 트랙 외측에 자기영역을 형성하는데 필요한 에너지보다 더 작다.
이러한 레코드 캐리어의 제2실시예는 트랙내의 자기 광학층의 두께가 트랙 외측의 두께와는 다른 것을 특징으로 한다.
상대적으로 큰 기록 스포트와 함께 좁은 정보 영역을 형성하도록 트랙 외측의 영역보다 기록 에너지에 대해 더 민감한 광학 레코드 캐리어내의 트랙을 제공하는 것이 원래 미국 특허 제4,176,377호에 공지된 것을 주목해야 한다. 그러나 공지된 레코드 캐리어의 정보 영역은 트랙 방향에서도 감소되지 않는다. 또한 미국 특허 제4,176,377호는 수축된 정보 영역이 최적 상태로 판독될 수 있는 방법이 나타나지 않았다.
좁은 트랙을 가지는 레코드 캐리어의 사용은 기록 동안에 레코드 캐리어의 가능성이 상대적으로 단순한 수단으로써 최적의 범위에서 사용할 수 있고 뒤이어 정보 트랙이 어떤 혼선없이 판독될 수 있기 때문에 본 발명에 따른 방법과 협력하여서만 뜻을 이룬다.
본 발명의 다른 관점에 따르면 새로운 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 장치는 주사 비임을 공급하는 방사선 공급원과, 정보층상의 주사 스포트에 주사 비임을 집중하는 대물렌즈 시스템(objective system)과, 주사 스포트의 위치에서 자기장을 발생하는 자기 시스템 및 레코드 캐리어로부터 방사선을 전기 신호로 변환하기 위한 방사선 민감성 검출 시스템을 포함하며, 방사선 공급원이 제1파장과 기록 방사선 스포트를 형성하는 제1강도를 가진 기록 방사선 비임을 공급하고, 제1파장보다 더 짧은 제2파장과 제1강도보다 더 적은 제2강도를 갖고, 기록 방사선 스포트보다 더 적은 판독 방사선 스포트를 형성하는 판독 방사선 비임을 공급하는 합성원(composite source)인 것을 특징으로 한다.
본 장치는 적합하게 방사선 공급원이 제1파장을 가지는 기록 방사선 비임을 공급하는 제1다이오드 레이저와 제1파장의 절반 정도의 제2파장을 가지는 판독 방사선 비임을 공급하는 제2다이오드 레이저와 광학 주파수 중첩요소의 조립체로 구성되는 것을 특징으로 한다.
다이오드 레이저가 충분한 동력을 가지는 단파 블루 방사선 자체를 방사하는 것을 이용할 수 있다면, 그와같은 블루 다이오드 레이저는 레드 다이오드 레이저와 주파수 중첩 요소의 상기 조립체 대신에 사용될 수 있다.
본 장치의 제2실시예는 방사선 공급원이 하나의 다이오드 레이저와, 다이오드 레이저 비임용 두 방사선 통로중 어느 하나를 선택하는 다이오드 레이저 비임의 통로에 배치된 제어가능한 편향 요소와, 두 방사선 통로중 어느 하나에 배치된 주파수 중첩 요소로 구성되는 것을 특징으로 한다.
편향 요소는 조정가능한 굴절 또는 반사 요소로 구성되면 전기 광학 요소, 예를들어 브래그 디플렉터(Bragg deflector)와 같은 전기 광학 변조기로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예는 첨부된 도면과 관련하여 더 상세히 기술될 것이다.
제1도에 있어서, 도면번호(1)은 투명기판(2)과 자기 정보층(3)을 포함하는 자기 광학 레코드 캐리어를 나타낸다. 정보층은 공급원(10)에 의해 공급된 방사선 비임(b)에 의해 조사된다. 이 공급원은 예를 들어 800㎚의 파장에서 방사하는 AlGaAs 레이저인 다이오드 레이저로 구성된다. 다이오드 레이저에 의해 방사된 방사선 일부는 시준렌즈(11)에 의해 수용되고, 단일 렌즈로서 개략적으로 도시된 대물렌즈 시스템(12)에 의하여 정보면에 1㎛에 속하는 절반값의 폭으로 회절제한 주사 스포트(V)에 집중된다.
자기영역 형태의 정보 영역은 예를 들어 50㎱ec의 펄스 기간과 250㎱ec의 시간 간격을 가지는 광 펄스를 방사하는 방식으로 다이오드 레이저를 조절하여 층(3)에 기록된다.
그와같은 펄스의 피크동력은 예를들어 극단적으로 40 밀리와트이며, 방사선 통로내의 손실 때문에 에를들어 10 밀리와트가 방사선 스포트에 도달한다. 이 동력은 예를들어 200℃의 주어진 온도에서 정보층(3)상의 영역을 가열하는데 충분히 높은 것이다. 자기층(3)은 화살표(M1)로 지시된 주어진 방향으로 자화된다. 방사선 스포트(V)의 위치에서 층(3)을 가열함에 의해 원위치에서 항자력이 감소하며, 자화의 방향은 제1도의 화살표(M2)에 따라 자기코일(13)의 도움으로 발생된 상대적으로 작은 외부 자장에 의해 국부적으로 반전된다. 레이저펄스가 종결된 후, 층(3)의 물질은 자화(M2)방향으로 재차 냉각된다.
서로에 대해 방사선 스포트(V)와 레코드 캐리어(1)를 이동시킴에 의해 예를들어, 원형 레코드 캐리어의 경우에는 축(15)둘레에 레코드 캐리어를 회전하여 다수의 정보 영역은 주사 방향에서 차례대로 기록될 수 있으므로 정보 트랙이 얻어진다. 제2도는 단면에 있어서의 정보 트랙의 일부를 도시하였다. 자화의 방향이 전환(M2)되어 있는 정보층(3)의 영역은 정보 영역(4)에 의해 지시되었으며, 본래의 자화방향(M1)을 유지한 영역은 중간영역(5)으로 언급된다. 다수의 트랙은 제1도의 평면에 수직인 방향으로 서로에 대해 방사선 스포트(V)와 레코드 캐리어(1)를 이동시킴에 의해 차례대로 기록될 수 있으며, 상기 수직 방향은 원형 레코드 캐리어의 졍우에는 방사 방향이다.
정보를 기록하는 다른 방법이 있다. 첫번째의 경우는 이미 상술한 바와같이 다이오드 레이저(10)용 제어 전류가 기록될 정보 신호(Si)를 가지는 제어 회로(16)에 의해 변조될 수 있으므로 레이저는 기록될 신호에 따라서 방사선 펄스를 방사한다. 자기장은 그후 기록 과정동안 지속적으로 나타난다.
두번째 가능성은 기록될 정보에 따라서 방향(M1과M2) 사이의 자기장을 전환한다. 그후 기록될 신호(Si)는 코일(13)용 전류를 공급하는 제어회로(14)에 적용된다. 다이오드 레이저는 고정 주파수 소위 클럭 주파수에서 펄스되는 비임 또는 연속 비임을 공급할 수 있다.
기록 정보를 판독할 때 재차 제1도에 따른 장치에서의 다이오드 레이저(10)를 사용한다. 그러나 상기 레이저가 기록과정에서의 동력보다 상대적으로 저동력, 예를 들어 10배 낮은 동력으로 작동됨으로 기록된 정보는 영향을 받지 않는다.
적합하게 레코드 캐리어가 반사되면 정보층상에 입사되어 기록 정보에 따라 이 정보층에 의해 변조된 비임은 대물렌즈 시스템(12)을 향해 반사된다. 방사선 통로는 반투명 요소, 예를 들어 방사선 민감성 검출 시스템(18)을 향하여 반사 및 변조된 판독 비임(b')의 일부를 반사하는 70% 투명 거울 또는 프리즘(17)과 합체된다. 제1도의 실시예에 있어서 검출 시스템(18)상에 방사선을 집중하기 위한 렌즈(19)는 프리즘(17)과 상기 검출 시스템 사이에 배치된다.
정보층의 판독은 정보 영역(4)이 판독 비임의 편광의 상태를 일으키는 변화에 기초한다. 이 변화를 검출하기 위해 편광 분석기(20)는 검출 시스템(18)의 정면에서 방사선 통로에 배치되며, 편광 분석기는 검출 시스템에 의해 전기 신호(So)로 변환되는 강도 변조로 편광 변조를 변환한다. 편광기(polarizer)(21)의 편광 방향은 분석기가 투사된 판독 비임(b)의 방사선 통로에 배치되도록 85°각도로 연장된다.
판독동안 판독 스포트가 정보 트랙에 집중되고 판독 비임이 정보면에 집중되는지를 찾아낼 수 있도록 하기 위하여, 반투명 예를 들어 90% 투명거울 또는 프리즘(22)이 반사된 비임(b')의 방사선 통로에 배치될 수 있으며, 상기 거울 또는 프리즘은 상기 비임의 일부를 제2방사선 민감성 검출 시스템(23)을 향하여 반사한다. 이 검출 시스템에 의해 공급된 전기신호는 정확한 트래킹 및 초점 맞추기에 사용된다. 또한 기록시에 트래킹 및 초점 서보 시스템이 레코드 캐리어에 의해 반사된 기록 비임의 일부를 사용하여 활용될 수 있다. 자기 광학 레코드 캐리어의 기록 및 판독 장치에 대한 더 상세한 것을 위하여, Audio Eng. Soc. 78th Conv. 1983, pp. 1-14와 지울수가 있는 자기 광학 기록의 Phillips Techn. Rev. 42, No. 2, 1985년 8월 pp. 37-47의 논문을 참조할 수 있다.
제1도에 따른 장치에 있어서, 기록 스포트 및 판독 스포트는 동일 치수를 가지며 그 치수는 정보 영역의 치수도 결정한다. 제3도는 본 장치의 기록 스포트(VW)와 이 스포트에 의해 기록된 다수 정보 영역(4)을 도시하였다. 정보 영역은 정보 트랙(30)에 따라서 배치된다. 이 트랙은 부분적으로만 기록된다. 기록시에 기록 스포트는 화살표(32)에 따라서 정보면에 대해 우측으로 이동한다. 제3도에 도시한 상황에서 기록 스포트는 기입되지 않은 부분위에 나타나며 다음 정보가 기록될 수 있는 위치에 나타난다. 정보 트랙은 제3도의 좌측에 지시된 판독 스포트(Vr)에 의해 나중에 판독된다.
본 발명에 따르면 제3도에 도시한 것보다 적은 정보 영역을 기록 및 판독 가능하도록 판독시에 사용된 방사선 스포트와는 다른 방사선 스포트를 기록동안에 사용한다. 제4도는 본 발명의 원리를 다이아그램으로 도시하고 있다. 제3도와 유사한 이 도면에는 전술된 정보 영역(4), 기록 스포트(Vw), 및 판독 스포트(Vr')가 도시되어 있다. 기본적으로, 기록 스포트(VW)는 제3도에서 동일한 치수 및 강도를 갖는다. 이 방사선 스포트는 예를 들어 80㎚의 파장에서 방사하는 기록용의 충분히 큰 동력을 가진 AlGaAs 다이오드 레이저와 같은 것으로부터 레이저 비임을 제1도의 대물렌즈 시스템(12)으로 집중하여 얻게된다. 이러한 스포트는 예를 들면 1㎛인 절반값의 폭을 갖는다.
기록 스포트의 크기보다 더 작은 표면적을 가진 정보영역을 기록하기 위하여, 제5도에 기술된 원리를 사용한다. 이 도면에서, 방사선 스포트는 제1도에서 진행 비임(b)의 방향에 있다고 가정한다. 기록 스포트가 정보면에 대하여 속도 VE로 우측으로 움직인다고 가정한다. 시간 to에서, 기록 스포트(VW)의 중앙은 점(A)에 있다. 그 순간에 외부 자장은 제1도의 화살표(M2) 방향으로 있고, 방사선 스포트하에 전체 원형 영역은 그 방향으로 자화된다. 시간 t1에서, 방사선 스포트(VW)의 중앙은 점(B)에 도달된다. 다음에, 자장 방향은 역전되어, 스포트(VW)하에 있는 영역이 방향(M1)으로 자화된다. A와 B사이의 거리가 기록 스포트 직경보다 상당히 작으므로, 시간 to에서 방향(M2)으로 자화된 대부분의 영역은 다시 원래 방향(M1)으로 자화된다. 그 결과 제5도에서 빗금쳐 있는, 시간 to에서 기록 스포트하에 있는 영역의 일부분만이 방향(M2)으로 자화되며, 정보 영역을 형성하고, 그동안 그 영역의 잔여부분은 다시 삭제되어 다음 정보 영역을 기록하기 위하여 이용가능하게 있다. 이러한 정보 영역은, 기록 스포트의 중앙이 위치(C)에 이르면, 시간 t2에서 방향(M2)으로 자장을 바꿈으로서, 그리고 스포트의 중앙이 위치(D)에 이르면, 시간 t3에서 방향(M1)으로 다시 자장을 바꿈으로서 연속적으로 기록된다. 레코드 캐리어에 대한 연속 스피드로 이동하는 기록 스포트인 경우에, 그 직경과 동일한 거리를 지나서 기록 스포트를 이동시키기 위한 소정의 시간 간격보다 짧은 시간 간격으로 외부 자장이 바뀌어지므로서 정보 영역은 이러한 치수의 기록 스포트보다 작은 주사 방향의 치수를 가지고 기록된다. 이들 정보 영역은 1㎛에 속하는 종래 치수 대신에, 주사 또는 트랙 방향으로 예를들어 0.35㎛의 치수를 갖는다. 따라서 트랙 방향에서 정보 밀도는 상당히 증가된다.
판별 방식으로 이들 작은 정보 영역을 판독하기 위하여, 트랙 방향의 치수가 정보 영역과 동일한 치수의 판독 스포트를 사용하여야 한다. 이러한 판독 스포트를 형성하고 또 기록 스포트를 형성하기 위해 동일한 대물렌즈 시스템을 사용하기 위해서는, 판독 비임의 파장은 기록 비임보다 상당히 작아야 한다.
본 발명에 따라서, 자기 광학 기록 및 판독 장치는 비선형 광학 결정체 및 다이오드 레이저로 구성된 제2방사선 공급원이 설치되어 있으며, 그 안에는 다이오드 레이저에 의해 나오는 방사선 주파수가 제2고조파 발생(SHG)으로 알려진 현상을 통해 중첩된다. 레이저 방사선 주파수의 중첩은 이러한 방사선 파장을 이등분함을 의미한다. 800㎚ 정도의 파장을 내는 적외선 다이오드 레이저를 사용할 때, 400㎚ 정도의 파장을 가진 블루 방사선은 제2고조파 발생기를 사용할 때 얻어진다. 이러한 파장의 비임은 대물렌즈 시스템(12)에 의해 기록 스포트의 절반의 직경을 가진 판독 스포트에 집중될 수 있다.
1988년 8월호 일렉트로닉스 제48쪽에 블루 레이저 업스 CD 밀도(Blue Laser ups CD Density) 제목으로 공지되어, 여기에 콤팩트 디스크 명칭하에 공지된 녹화 오디오 디스크를 판독하기 위한 블루 다이오드 레이저 모듈의 사용이 공지되어 있는데, 제2고조파 발생기의 효율이 작아, 결국 블루 레이저 방사선의 세기가 낮고 따라서 이러한 다이오드 레이저 모듈은 광학 레코드 캐리어내의 정보를 기록하는데 사용될 수 없다. 따라서, 이러한 레이저 모듈은 단지 하나의 방사선 스포트가 사용되는 자기 광학 기록-판독 장치에서는 사용될 수 없다.
그러므로 본 발명에 따라서, 기록 및 판독용으로 분리된 방사선 스포트가 사용되며, 블루 레이저 모듈은 판독 스포트를 얻기 위하여 사용될 수 있다. 다이오드 레이저에 의해 둘다 공급되는 두개의 방사선 스포트는 특정 기능용으로 최적하게 사용가능하다. 즉, 기록 스포트는 정보층의 물질이 충분히 가열될 수 있는 그러한 강도를 가지며, 판독 스포트는 판별 방식으로 협소한 정보 영역을 판독할 수 있을 정도로 충분히 작다.
제6도는 본 발명에 따르는 장치의 실시예를 도시하였다. 제1도의 장치와의 큰 차이점은 두개의 방사선 공급원이 사용되는 것이다. 냉각 블럭(41)상에 장착된 다이오드 레이저(40)로 구성된 제1공급원은 기록 비임(bW)을 제공한다. 이러한 레이저는 예를 들어 800㎚ 정도의 파장으로 방사선을 내는 AlGaAs 다이오드 레이저이다. 제2방사선 공급원은, 예를 들어 상기 레이저(40)와 동일한 형식인 제2다이오드 레이저(42) 및 예를 들어 리튬-니오베이트 결정체(Lithium-Niobate crystal)인 주파수 중첩 요소(43)로 되어 있다. 상기 요소(42, 43)는 분리된 냉각 블럭 (44) 또는 레이저(40)와 같은 동일한 냉각 블럭상에 장착된다. 주파수 중첩기내의 레이저 방사선을 효과적으로 커플링하는 렌즈는 다이오드 레이저(42)와 주파수 중첩기(43)사이에 정렬된다. 블루 레이저 모듈은 적외선 방사선이 모듈을 떠나는 것을 방지하기 위하여 필터를 포함할 수 있다.
제6도에서, 기록 비임(bW)은 기록 스포트(VW)에 집중되고, 판독 비임(br)은 판독 스포트(Vr')에 집중되며, 판독 스포트는 예를 들어 기록 스포트의 절반 크기이며 상당히 낮은 밀도를 갖는다.
제6도의 실시예에서, 대물렌즈 시스템(35)은 제1도의 시준렌즈(11)의 기능을 동시에 수행하며, 더우기 여분의 렌즈(19)를 있게 하는데 사용된다. 본 발명에 따르는 장치는 또한 제1도에 도시된 요소로 구성되는데 혹은 다른 구성체를 가질 수도 있으며, 이러한 장치내에서 정보층(3)상에 각각 기록 스포트 및 판독 스포트에 집중되는 다른 파장 및 다른 세기의 두개의 비임이 제공된다. 800㎚ 파장을 가진 AlGaAs 다이오드 레이저 대신에, 다른 파장을 가진 다른 반도체 레이저가 선택 사항으로서 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 오직 하나의 다이오드 레이저만으로 실시될 수 있다. 이때, 조절식 편향 소자는 주파수 중첩 요소를 통하여 레이저 비임이 지나가거나 또는 지나가지 않은 방사선 통로에 합해져야만 한다. 제7a도 및 제7b도는 상기 요소를 포함하는 장치의 일부분에 대한 두가지 실시예를 도시하고 있다. 제7a도에서, 이러한 요소는 음향-광학 또는 전자-광학 편향요소(45)이다. 만일 이러한 요소에 전압(VC)이 공급되면, 회절격자가 이곳에 형성되며, 중첩 요소(43)을 향하여 투사 레이저 비임(b)은 회절 한다. 이러한 요소로부터 나오는 비임(br)은 비임(b)의 절반인 파장을 갖는다. 만일 요소(45)에 에너지 공급이 되지 않으면, 레이저 비임은 편향되지 않고, 이러한 비임은 본래의 파장을 가진 기록 비임(bw)으로서 대물렌즈 시스템(35)을 지나간다. 물론 판독 비임(br)도 대물렌즈 시스템을 통하여 지나간다.
제7b도의 실시예에서, 거울(47)은 다이오드 레이저(41)뒤에 정렬되며, 상기 거울은 화살표(48) 방향으로 도시한 바와 같이 방사선 통로에서 출입하듯이 이동한다. 만일 거울이 방사선 통로를 벗어나도록 이동되면, 레이저 비임(b)은 대물렌즈 시스템(35)으로 기록 비임(bW)으로서 지나간다. 만일 거울이 방사선 통로내로 들어가도록 이동되어지면, 레이저 비임(b)은 예를들어 제2거울(49)를 경유하여 주파수 중첩요소(43)을 지나게 되고, 판독 비임(br)이 달성된다.
필터(46)는 레이저 비임(br)의 통로내에 정렬되며, 상기 필터는 요소(43)으로부터 나오는 레드 레이저 방사선을 완전히 차단하거나 또는 기록된 정보에 영향을 주지 않도록 감쇠시킨다. 후자의 경우에서, 레드 레이저 방사선은, 광 레코드 캐리어용 기록 및 판독 장치에 대해 공지된 방법으로 트랙킹-에러 신호 및 초점-에러 신호를 발생시키기 위하여 판독하는 동안에 사용된다.
또한, 두개의 다이오드 레이저를 사용하는 장치에서 레드 레이저 방사선은 블루 레이저 방사선으로 판독할 때 상기 에러 신호를 발생하기 위하여 사용된다. 더우기, 블루 레이저 방사선은 레드 레이저 방사선으로 기록하는 동안에 에러 신호를 발생시키기 위하여 사용된다.
상기 설명에서 기록 레이저는 연속 비임을 제공하는 것으로 가정하였다. 그러나, 이러한 레이저는 양호하게 펄스제어되고, 제어 신호는 상기 레이저의 제어 회로에 적용되며, 상기 신호는 자장이 제1도에서와 같이 아날로그 방식으로 변환되면 바로 제로가 된다. 이러한 사실은, 기록 영역(4)의 모서리는 판독되어진 정보 신호가 노이즈(noise)를 거의 갖고 있지 않도록 보다 더 정확하게 한정되는 잇점을 갖는다. 보다 짧은 정보 영역으로 인하여, 이러한 방법은 종래의 자기 광학 레코드 캐리어 및 장치보다, 더욱 더 양호한 효과를 갖는다. 펄스된 레이저는 연속 동작 레이저에서 보다 높은 피크 동력을 공급해야만 한다.
지금까지는 오직 트랙 방향으로의 정보 밀도의 증가만이 기술되었다. 본 발명의 제2중요성은 트랙 방향에 대해 횡단 방향으로의 정보 밀도의 증가에 관한 것이다.
제4도에 도시된 작은 판독 스포트(Vr')는 짧은 정보 영역 즉, 트랙 방향으로 작은 치수를 갖는 영역을 판독하기 위해 트랙 방향으로만 최적 크기로 사용된다. 따라서, 판독 스포트(Vr')는 트랙 방향에 대해 횡단하는 방향에서 작기 때문에, 좁은 정보 영역 즉 트랙 방향에 대하여 수직인 작은 치수를 가진 영역이 또한 이러한 스포트로 판독된다. 본 발명에 따라서, 이러한 방법이 사용되어, 한층 더 협소한 정보 영역이 협소한 트랙의 상기 구조체가 있는 레코드 캐리어의 사용과, 트랙내에 정보 영역을 기록함에 의하여 기록된다. 이것의 자장 범위는 오직 하나의 트랙내에만 형성됨을 보장한다. 이러한 목적에 적절한 레코드 캐리어의 제1실시예에는 릴리프 트랙 패턴 및 버블물질, 예를들면 가돌리늄, 테르븀 및 철의 비결정 합금을 포함한다.
제8도는 그러한 레코드 캐리어의 실시에를 도시한다. 이 도면은 자기 광학 레코드 캐리어의 일부분을 방사상 단면에서 도시한다. 레코드 캐리어는 유리 또는 합성 물질의 투명한 기판(2)을 포함하며, 그위에 층(50)이 주어지고, 그안에 예정된 트랙이 그루부(groove)(51) 형태로 있다. 만일 기판이 합성물질로 제조되면, 분리층(50)이 제공될 필요가 없으며, 그루브는 기판에 있게 된다. 상기 그루브는 상당히 넓은 중간 영역 혹은 중간 트랙(52)에 의해 서로 분리된다. 상기 층(50)은 예를 들어 폴리카보네이트(PC)와 같은 경화된 투명흔 중합체를 포함하며, 그 안에는 그루브(50)가 콤팩트 디스크 제조에 사용되는 공지된 복사 기술로 제공된다.
층(50)은 유전체층(53)으로 코팅되며 이 유전체 층은 상기 층(50)과 자기 광학층(54)을 분리한다. 자기 광학층(54)의 표면은 층(50)과 동일한 구조이고 트랙(30')과 중간 트랙(31)을 구비하고 있다. 층(54)은 예를 들면 철, 가돌리늄 및 테르븀의 비결정 합금을 포함하고, 레코드 캐리어 표면에 수직 방향으로 내부에 자화된다. 이 층은 예를 들면 SiO2혹은 락커층이 제공될 수 있는 보호층(56)상에 예를 들면 알루미늄의 반사층(55)으로 코팅된다.
상술한 바와 같이, 예를들면, 저널 응용물리학 64호(1) 1988년 7월, 페이지 252-262에 실린 버블 재료에 관한 논문에서, 처음으로 적은 마그네틱 코어는 가우스 강도 분포를 가진 종래의 회절 제한 스포트에서 에너지가 가장 큰 방사선 스포트의 중심에서 형성된다. 이 코어의 벽은 코어가 자기영역에 까지 성장하도록 외향으로 이동된다. 그러나, 특히 벽과 그룹의 바닥사이의 전이가 상당히 비틀리게 되면, 그루브(30')의 벽은 이 성장에 대해 장벽을 형성한다. 이 장벽을 극복하기 위해, 여분의 에너지를 공급해야 한다. 기록 스포트가 기록되어질 위치에 나타나고 자기장이 주어진 방향을 가지는 시차가 너무 짧아서 이 시차내에 기록되어질 영역의 중심에서 외부까지 에너지가 거의 누설되지 않기 때문에 사실상, 자기 영역은 예전과 같이 트랙내에 둘러싸이고, 자기 영역의 블로흐벽(bloch wall)과 그루브 벽이 일치한다.
제4도와 유사하게, 제9도는 제8도에 따른 레코드 캐리어의 기록 트랙의 작은 부분을 도시한다. 트랙 방향(32)에서 정보 영역(4)의 길이는 제4도와 동일하지만, 정보영역의 폭은 제8도의 그루브(30')의 보다 적은 쪽을 선택함에 의해서 제4도의 폭보다 더 작다. 이 그루브 폭은 예를 들면 0.5㎛이고 중간 트랙(31)의 폭은 예를 들면 0.6㎛이므로 반경 방향 내의 정보 밀도는 그루브 폭 0.6㎛이고 중간 트랙폭 1㎛인 공지된 레코드 캐리어의 것에 대하여 1.5배 증가된다.
미리 형성된 트랙은 층(54)내의 그루브뿐만 아니라 이 층상의 리치(ridge)에 의해서 형성될 수 있다. 주어진 트랙 깊이 혹은 높이를 갖는 감소 트랙 구조물을 사용할 때, 이들 트랙은 기입가능한 광학 레코드 캐리어에 관한 미국 특허 제4,363,116호에 기록된 방법으로 트랙킹 에러 신호를 발생하기 위해 기록 및 판독 동안에 사용될 수 있다.
이미 제공한 대로 좁은 정보 영역을 기록할 수 있는 레코드 캐리어의 제2실시예에서, 좁은 트랙은 정보층의 나머지 부분보다 더 많은 자화 민감성을 가진다. 트랙내의 재료들은 트랙 외측의 재료와는 다른 화학 조성을 가질 수도 있다. 제10도는 이런 레코드 캐리어의 일부를 방사상 단면에 도시한다. 이 레코드 캐리어는 그루브를 가진 층(50)이 없고 자기 광학층(54)이 평평한 것이 제8도의 것과 다르다. 이 층은 트랙(30')으로 구성된 스트립층의 나머지 부분과 약간 다른 화학 조성의 스트립을 포함한다.
제11도는 자기 광학층(54)이 트랙 외측 이외의 트랙 영역에서 보다 더 얇기 때문에 트랙(30')이 그들의 주위(31)보다 더 큰 자화 민감성을 가진 레코드 캐리어의 한 부분의 반경 방향 단면도이다. 결국 트랙내의 재료는 층의 나머지 부분의 재료보다 초기 단계에서 필요한 온도에 도달되기 때문에 자화 방향은 레코드 캐리어에 대하여 기록 스포트의 주어진 속도로 트랙내에서만 반전된다.
제10도 및 제11도는 보호층(56)이 제8도에 도시한 측면을 가진 얇은 SiO2층 대신에 평평한 상부면을 가진 두꺼운 락커층이어도 된다는 것을 도시한다.

Claims (11)

  1. 기록 비임에 의해 형성된 방사선 스포트의 위치에서 다이오드 레이저 기록 비임 및 자기장에 의해 정보층내의 영역의 자화 방향이 국부적으로 변화됨으로써 정보가 기록되고, 그 결과로 형성된 정보는 다이오드 레이저 판독 비임의 분극화 상태가 정보 영역에 의해 변화되는 것을 검출함으로써 판독되는 방식으로, 정보층에 있는 회절 제한 방사선 스포트에 집중되는 다이오드 레이저 방사선에 의해서, 그리고 상기 방사선 스포트와 이에 관련된 레코드 캐리어와의 이동에 의하여 레코드 캐리어의 자기 광학 정보층에 정보를 기록 및 판독하는 방법에 있어서, 이동 방향으로의 치수가 기록 방사선 스포트의 치수보다 더 작은 정보 영역은 이동 방향으로의 방사선 스포트의 치수와 동일한 거리만큼 레코드 캐리어와 방사선 스포트를 서로에 관해 이동시키는데 필요한 시간 간격보다 더 짧은 시간 간격으로 자기장을 스위칭 함으로써 기록되는 것과, 기록을 실행하는 다이오드 레이저 비임의 파장보다 더 짧은 다이오드 레이저 비임의 파장에 의하여 판독이 이루어지는 것을 조합하는 것을 특징으로 하는 기록 및 판독 방법.
  2. 미리 제공된 트랙 구조물의 폭이 정보 영역의 폭을 결정하는 것을 특징으로 하는 제1항의 방법을 사용하기에 적합한 레코드 캐리어.
  3. 제2항에 있어서, 트랙 방향에 대해 횡단하는 트랙 구조물의 주기가 1.4㎛ 보다 작은 것을 특징으로 하는 레코드 캐리어.
  4. 제2항 혹은 제3항에 있어서, 트랙 구조물이 릴리프 구조물이고, 자기 광학층이 일정 두께를 갖고 있으며 또 코어로부터 시작하여 외측으로 팽창되는 자기 영역에 의해 기록중에 정보 영역이 형성되는 재료를 구비하는 것을 특징으로 하는 레코드 캐리어.
  5. 제4항에 있어서, 자기 광학 재료는 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb) 및 철(Fe)의 합금인 것을 특징으로 하는 레코드 캐리어.
  6. 제2항에 있어서, 트랙내의 자기 광학층은 트랙 외측보다 더 큰 자화 민감성을 가지는 것을 특징으로 하는 레코드 캐리어.
  7. 제6항에 있어서, 트랙내의 자기 광학층은 트랙 외측과는 다른 화학 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 레코드 캐리어.
  8. 제6항에 있어서, 트랙내의 자기 광학층의 두께는 트랙 외측의 두께와는 다른 것을 특징으로 하는 레코드 캐리어.
  9. 주사 비임을 공급하는 방사선 공급원과, 정보층상에 주사 스포트로서 주사 비임을 집중하는 대물렌즈 시스템과, 주사 스포트의 위치에서 자기장을 발생하는 자기 시스템 및 레코드 캐리어로부터 나온 방사선을 전기 신호로 변환하는 방사선 민감성 검출 시스템을 포함하며, 제1항의 방법을 수행하는 장치에 있어서, 방사선 공급원이 제1파장과 기록 방사선 스포트를 형성하는 제1강도를 가진 기록 방사선 비임을 공급하고, 또한 제1파장보다 더 짧은 제2파장과 제1강도보다 더 적은 제2강도를 갖고 기록 방사선 스포트보다 더 적은 판독 방사선 스포트를 형성하는 판독 방사선 비임을 공급하는 합성원(composite source)인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 방사선 공급원이 제1파장을 가지는 기록 방사선 비임을 공급하는 제1다이오드 레이저와, 제1파장의 절반 정도의 제2파장을 가지는 판독 방사선 비임을 공급하는 제2다이오드 레이저와 광학 주파수 중첩 요소의 조립체로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항에 있어서, 방사선 공급원이 하나의 다이오드 레이저와, 다이오드 레이저 비임용 두 방사선 통로중 어느 하나를 선택하여 다이오드 레이저 비임의 통로에 배치된 제어가능한 편향 요소, 및 상기 두 방사선 통로중 어느 하나에 배치된 주파수 중첩 요소로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
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