DE2403408B2 - Apparatus for recording video information on a disk - Google Patents
Apparatus for recording video information on a diskInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufzeichnen von Information auf eine Platte mit einer Oberflächenschicht aus einem dünnen Metallfilm, mit einer Einrichtung zum Drehen der Platte, einer ersten Laserquelle für einen Laser-Schreibstrahl relativ hoher Intensität, einer Schreibeinrichtung mit einer Linse zum Fokussieren des Laser-Schreibstrahls auf einen kleinen Punkt auf der Oberflächenschicht aus dem dünnen Metallfilm, einer Einrichtung zum Hervorrufen einer Relativbewegung zwischen der Platte und dem Punkt in radialer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Drehrichtung der Platte, einer zweiten Laserquelle relativ geringer Intensität, mit deren Hilfe die auf der Platte durch die erste Laserquelle aufgezeichnete Videoinformation unmittelbar nach der Aufzeichnung gelesen und überwacht wird, und einem optischen Modulator zwischen der ersten Laserquelle und der Linse, welcher die Intensität des Laser-Schreibstrahls zwischen zwei Extremwerten verändert.The invention relates to an apparatus for recording information on a disc having a Surface layer of a thin metal film, with a device for rotating the disk, a first Laser source for a laser writing beam of relatively high intensity, a writing device with a lens for Focusing the laser write beam on a small point on the surface layer from the thin one Metal film, a means for causing relative movement between the plate and the point in radial direction essentially perpendicular to the direction of rotation of the plate, a second laser source relatively low intensity, with the help of which the on the Disc video information recorded by the first laser source immediately after recording is read and monitored, and an optical modulator between the first laser source and the Lens that changes the intensity of the laser writing beam between two extreme values.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise durch die US-PS 37 15 740 bekanntgeworden. Dort werden digitale Bits in einem optischen Großspeicher aufgezeichnet, bei welchem der Magnetisierungszustand von Elementen der Plattenoberflächen geändert wird. Die durchgeführte Aufzeichnung ist einerseits reversibel und zum anderen nicht von dem schreibenden Laserstrahl abhängig, sondern bildet sich erst nach dem Schreiben in einem magnetischen Feld.Such a device has become known, for example, from US Pat. No. 3,715,740. There digital bits are recorded in a large optical memory in which the magnetization state of elements of the disk surfaces is changed. The recording carried out is reversible on the one hand and is not dependent on the writing laser beam on the other hand, but is only formed after writing in a magnetic field.
Durch die Zeitschrift »The Bell System Technical Journal«, Bd. 50, Nr. 6, Juli-August 1971, Seiten 1761 — 1/89 ist es weiter bekanntgeworden, mit Hilfe eines in der Intensität modulierten Lasers Öffnungen unterschiedlichen Durchmessers in einem dünnen Film herzustellen, daß direkt ein sichtbares Bild entsteht. Dabei wird ein Videosignal zur direkten Aufzeichnung von Bildelementen dieses Videosignals derart verwendet, daß entsprechende Öffnungen in einem dünnen Metallfilm erzeugt werden, so daß sich bei der Betrachtung des gesamten Musters von Öffnungen das in der ursprünglichen Videoinformation enthaltene Bild visuell erkennen läßt.Through The Bell System Technical Journal, Vol. 50, No. 6, July-August 1971, pages 1761 - 1/89 it became known further, with the help of an intensity modulated laser openings produce different diameters in a thin film that a visible image is created directly. A video signal is used for the direct recording of picture elements of this video signal in such a way that that corresponding openings are produced in a thin metal film, so that in the Considering the entire pattern of openings the image contained in the original video information can be visually recognized.
Durch die Zeitschrift »Internationale Elektronische Rundschau«, 1972, Nr. 10, Seite 243 und Seite 224, ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei welcher die Videoinformation bereits in frequenzmodulierter Form vorliegt. Die frequenzmodulierten Videosignale werden jedoch nicht durch Schmelzen von Löchern in einen dünnen Metallfilm, sondern auf übliche Weise durch Belichten eines dünnen Oberflächenfilms eines lichtempfindlichen Fotoresistmaterials gebildet. So erfolgt die Aufzeichnung des ursprünglichen Videosignals nach dieser Zeitschrift durch übliche fotografische Methoden statt durch das Schmelzen von Öffnungen in einen dünnen Metallfilm. Die derart belichtete Platte muß dann zunächst entwickelt werden, ehe die eingeschriebene Information überprüft werden kann. Ein sofortiges Auslesen und Überprüfen nach dem Schreiben ist nicht möglich.By the magazine "Internationale Elektronische Rundschau", 1972, No. 10, page 243 and page 224, is a device has become known in which the video information is already in frequency-modulated form is present. However, the frequency-modulated video signals are not created by melting holes in one thin metal film, but in the usual way by exposing a thin surface film of a photosensitive Photoresist material formed. This is how the original video signal is recorded of this journal by standard photographic methods rather than by melting openings into one thin metal film. The plate exposed in this way must then first be developed before the inscribed one Information can be verified. Immediate reading and checking after writing is not possible.
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 fotoempfindlichen Medien, Elektronenstrahlaufzeichnung auf thermoplastischen Oberflächen und noch andere Systeme verwendet, welche eine reproduzierbare Aufzeichnung einer Videoinformation ergeben.So far there have been various systems for recording video frequency signals on disks, tapes and other media. Such systems included optical recording on photosensitive media, electron beam recording on thermoplastic surfaces and Still other systems are used which provide a reproducible record of video information.
Die bekannten Systeme können allgemein unterteilt werden in Systeme, welche fotografische Oberflächen verwenden, Systeme, welche auf Elektronenstrahlen empfindliche Oberflächen verwenden, magnetischeThe known systems can generally be divided into systems which have photographic surfaces use, systems which use surfaces sensitive to electron beams, magnetic
Aufzeichnungssysteme, und, wie in der vorliegenden Erfindung, Systeme, in welchen ein Strahlungsenergiestrahl eine irreversible Änderung einer Oberfläche bewirkt, wodurch Information auf diese Oberfläche geschrieben wird.Recording systems, and, as in the present invention, systems in which a radiant energy beam causes an irreversible change in a surface, thereby transferring information to this surface is written.
Fotografische Systeme sind beschrieben in der US-PS 32 34 326, welche das Aufzeichnen auf einem kontinuierlichen Medium, wie einem Band oder einem Film zeigt, oder in der US-PS 33 61873, welche die fotografische Aufzeichnung von Videoinformation auf einer sich ;Screhenden Platte in einem spiralförmigen Weg zeigt.Photographic systems are described in US Pat. No. 3,234,326 which allows recording on a continuous basis Medium, such as tape or film shows, or in US Pat. No. 3,361,873 which discloses the photographic recording of video information on a rotating disk in a spiral shape Shows way.
Die US-PS 32 83 310 zeigt die Aufzeichnung von Information auf einer thermoplastischen Filmoberfläche, wobei eine Schreibeinrichtung mit Elektronenstrahl, wie z.B. in der US-PS 3120 991 gezeigt, verwendet wird.The US-PS 32 83 310 shows the recording of information on a thermoplastic film surface, wherein an electron beam writing device such as shown in U.S. Patent 3,120,991, is used.
Bei anderen Systemen ist ein Elektronenstrahl verwendet worden, um Information auf einem besonderen Speichermedium aufzuzeichnen. Ein solches System ist in der US-PS 33 50 503 gezeigt. Nach einem alternativen Schema wird ein Elektronenstrahl auf ein lichtempfindliches Medium wie auf einen fotografischen Film verwendet, wie es in der US-PS 34 44 317 gezeigt istIn other systems, an electron beam has been used to capture information on a particular To record the storage medium. Such a system is shown in US Pat. No. 3,350,503. After a An alternative scheme is an electron beam on a photosensitive medium such as on a photographic one Film used as shown in US Pat. No. 3,444,317
Weiter sind alternative Verfahren für Aufzeichnungen mit hoher Dichte entwickelt worden, welche entweder auf dem Entfernen von Material oder Verdampfen des Materials durch Beaufschlagung mit einem Laserstrahl beruhen. Diese Verfahren sind kurz in der Zeitschrift »Electronics«, 3. März 1969 S. 110, dargestellt. Auch wurde ein »thermischer Mikrobildaufzeichner mit Laser« etwas ausführlicher von CO. Carlson und H. D. I ν e s in einem Vortrag beschrieben, welcher 1968 auf der WESCON-Versammlung (Western Elektric Show and Convention) gehalten wurde. 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 bis 716, und auf einen Artikel in dem »Bell Systems Technical Journal«, März 1968, Seiten 385,405.Alternative methods of high density recording have also been developed which include either on the removal of material or evaporation of the material by exposure to it based on a laser beam. These procedures are briefly in the magazine "Electronics", March 3, 1969 p. 110, shown. A "thermal photomicrograph with laser" was also given a little more detail by CO. Carlson and H. D. I ν e s described in a lecture, which was held in 1968 at the WESCON (Western Electric Show and Convention) assembly became. This lecture was published in Volume 12 of the WESCON Technical Papers 1968 on page 1 of Section 16/1 released. The authors refer to articles in the issue of Science, Volume 54, No. 3756, dated December 23, 1966 on pages 1550 and 1551, in the Proceedings of the Fall Joing Computer Conference of 1966 ', pages 711 to 716, and an article in the Bell Systems Technical Journal, March 1968, pages 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 so 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.These publications show a recording technique in which a very thin, metallic Film coating is used on a substrate. The thin metal film melts when the heat is applied very quickly and forms small droplets in such a way recorded point. A highly concentrated point of laser lighting can generate enough heat in one supply a sufficiently short time so that a suitable modulated Laser beam can create a pattern of holes in the metallic surface through which when reproduced, the recorded information can be reproduced.
Wie in dem obenerwähnten Vortrag von Carlson und I ν e s ausgeführt, kann die Größe des aufgezeich- (>o neten Punktes oder Lochs viel kleiner als der Durchmesser des aufzeichnenden Laserstrahls sein. Durch eine geeignete Wahl des Metallfilmmaterials, der Filmdicke, der Laserdivergenz und der Punkternergie kann ein geeignetes System zum Aufzeichnen von £>5 Videofrequenzen mit hohem Auslösungsvermögen entworfen werden.As in the aforementioned presentation by Carlson and I it ν executed, the size may be of the aufgezeich- (> o Neten point or hole is much smaller than the diameter of the recording laser beam. By a suitable choice of the metal film material, the film thickness, the laser divergence and Point Energy, a suitable system for recording £> 5 video frequencies with high resolution can be designed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit welcher eine einfachere und bessere Aufzeichnung von Videoinformation auf Videoplatten ermöglicht wird.The invention is based on the object of providing a device of the type described at the outset create, with which an easier and better recording of video information on video disks is made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen elektrischen Modulator zum Umsetzen zugeführter Videoinformation in ein entsprechendes frequenzmoduliertes elektrisches Signal und eine Steuereinrichtung aufweist, welche auf das frequenzmodulierte elektrische Signal zum Steuern der Intensität des Laser-Schreibstrahles und Schmelzen eines bogenförmigen durchlaufenden Musters von öffnungen in dem dünnen Metallfilm der sich drehenden Platte anspricht, welche in Längsrichtung mit Abstand zueinander angeordnet und derart ausgebildet sind, daß sie das zugeführte, frequenzmodulierte elektrische Signal darstellen, und daß die Steuereinrichtung den optischen Modulator derart steuert, daß dieser im Ansprechen auf das frequenzmodulierte elektrische Signal die Intensität des Laser-Schreibstrahls zwischen einer vorbestimmten ersten Intensität, bei welcher die Oberflächenschicht aus dem dünnen Metallfilm beim Auftreffen des fokussierten Lichtpunktes des Laser-Schreibstrahles schmilzt, aber nicht verdampft, und einer vorbestimmten zweiten Intensität moduliert, bei welcher der dünne Metallfilm nicht schmilzt. Die Erfindung ist in der Kombination dieser Merkmale zu sehen.This object is achieved in that the device is an electrical modulator for Converting supplied video information into a corresponding frequency-modulated electrical signal and has a control device, which is based on the frequency-modulated electrical signal for controlling the Intensity of the laser write beam and melting of an arcuate continuous pattern of Openings in the thin metal film of the rotating plate responds, which are spaced in the longitudinal direction are arranged to each other and designed such that they are the supplied, frequency-modulated electrical Represent signal, and that the control device controls the optical modulator so that this in In response to the frequency-modulated electrical signal, the intensity of the laser write beam between a predetermined first intensity at which the surface layer of the thin metal film at When the focused light point of the laser writing beam hits, it melts, but does not evaporate, and modulated to a predetermined second intensity at which the thin metal film does not melt. the Invention can be seen in the combination of these features.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird Videoinformation dadurch auf die Videoplatte aufgezeichnet, daß die Videoinformation in ein frequenzmoduliertes Signal umgewandelt wird und dann in einen dünnen Metallfilm ein bogenförmiges fortlaufendes Muster von öffnungen geschmolzen wird, welche in Längsrichtung mit Abstand zueinander angeordnet und derart ausgebildet sind, daß sie das zugeführte frequenzmodulierte Signal darstellen.With the device according to the invention, video information is recorded on the video disk, that the video information is converted into a frequency modulated signal and then into a thin one Metal film an arcuate continuous pattern of openings is melted, which in the longitudinal direction are arranged at a distance from one another and designed such that they are the supplied frequency-modulated Represent signal.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Stabilisieren des Betriebspegels des optischen Modulators zum Erzeugen der ersten und zweiten Intensitäten aufweist, daß diese Einrichtung eine Lichtsensoreneinrichtung zum Erfassen wenigstens eines Teils des aus dem optischen Modulator kommenden Laser-Schreibstrahls und Erzeugen eines elektrischen Rückkopplungssignals entsprechend der Intensität des Laser-Schreibstrahls aufweist, und daß das Rückkopplungssignal dem optischen Modulator zur Stabilisierung des Arbeitspegels des Modulators zugeführt wird.An expedient development of the invention is that the control device is a device to stabilize the operating level of the optical modulator for generating the first and second Has intensities that this device has at least one light sensor device for detecting part of the laser write beam coming from the optical modulator and generating an electrical one Has feedback signal corresponding to the intensity of the laser write beam, and that the Feedback signal fed to the optical modulator to stabilize the operating level of the modulator will.
Weiter erzeugt die Lichtsensoreinrichtung zweckmäßig ein elektrisches Rückkopplungssignal, welches dem Mittelwert der Intensität des Laser-Schreibstrahls entspricht.Furthermore, the light sensor device expediently generates an electrical feedback signal which the Mean value corresponds to the intensity of the laser write beam.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing and will be described in more detail below described. In the drawing shows
F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,F i g. 1 a schematic representation of the device according to the invention,
F i g. 2 eine Ansicht des optischen Weges durch die Objektivlinse wie in F i g. 1,F i g. Figure 2 is a view of the optical path through the objective lens as in Figure 2. 1,
F i g. 3 eine schematische Darstellung des relativen Abstandes zwischen einem Auftreffpunkt des Schreibstrahls und des lesenden Strahls undF i g. 3 is a schematic illustration of the relative distance between a point of incidence of the write beam and the reading beam and
Fig.4 ein Schaltbild eines Stabilisierkreises für eine Pockels-Zelle.Fig.4 is a circuit diagram of a stabilizing circuit for a Pockels cell.
Entsprechend Fig. 1 enthält eine Schreibeinrichtung 10 einen Schreibkopf 12, welcher in dem bevorzugtenAccording to Fig. 1 includes a writing device 10 a write head 12, which in the preferred
Ausführungsbeispiel seinerseits aus einer an einen Luftlager-Tragteil 16 angebrachten trockenen Mikruskop-Objektivlinse 14 besteht. Eine 4OX-Linse hat sich als zufriedenstellend erwiesen. Eine Platte 18 ist besonders vorbereitet und kann entsprechend bekannter Technik aufgebaut sein, bei welcher ein Substrat rr.it einem sehr dünnen Film eines Metalls mit einen vernünftig niedrigen Schmelzpunkt und einer hohen Oberflächenspannung überzogen ist.Embodiment itself consists of a dry microscope objective lens attached to an air bearing support part 16 14 exists. A 4OX lens has been found to be satisfactory. A plate 18 is specially prepared and can be better known accordingly Technique in which a substrate rr.with a very thin film of a metal with a reasonably low melting point and high surface tension is coated.
Ein Kristalloszillator 20 steuert die Antriebselement:. Die Platte 18 wird durch ein erstes drehenden Antriebseleir.ent 22 gedreht, welches mit einer Spind;I 24 verbunden ist. Ein zweites verschiebendes Antrieb;■· element 26 steuert die Position des Schreibkopfes 12.A crystal oscillator 20 controls the drive element :. The disk 18 is rotated by a first rotating drive element 22 which is connected to a spindle; I. 24 is connected. A second displacing drive element 26 controls the position of the writing head 12.
Ein verschiebender Schlitten 28, welcher von dein verschiebenden Antriebselement 26 über eine Füllrungsschraube mit sich darauf bewegender Mutter angetrieben wird, bewegt den Schreibkopf 12 in radiale r Richtung relativ zu der sich drehenden Platte 18. De r Schlitten 28 ist mit geeigneten Spiegeln und Linser versehen, so daß die übrigen Teile der für die Schreibeinrichtung erforderlichen optischen und elektronischen Einrichtungen permanent angebracht sein können.A sliding carriage 28, which is driven by your sliding drive element 26 via a filling screw is driven with the nut moving thereon, moves the write head 12 in radial r Direction relative to the rotating plate 18. The carriage 28 is fitted with suitable mirrors and lenses provided, so that the remaining parts of the optical and electronic required for the writing device Facilities can be permanently attached.
Bei dem borvorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Strahl eines polarisierten Schreib- sers 30, welcher ein Argon-Ionenlaser ist, durch ein: Pockels-Zelle 32 geführt, weiche ihrerseits von einer Pockels-Zellensteuerung 34 getrieben wird. Ein FM-Modulator 36 nimmt das aufzuzeichnende Videosignal auf und führt der Pockels-Zellensteuerung 34 entspre · chende Steuersignale zu. Wie bekannt, spricht dl·: Pockels-Zelle 32 auf angelegte Signalspannungen durch Drehen der Polarisationsebene des Lichtstrahles an. Da ein linearer Polarisator Licht nur in einer vorbestimm · ten Polarisationsebene durchläßt, ist in dem Schreib· strahlweg ein Polarisator, wie ein Glan-Prisma 38 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, um einen modulierten Schreibstrahl 40 zu erhalten.In the preferred embodiment of the invention, the beam of a polarized writer is used 30, which is an argon ion laser, by: Pockels cell 32 led, in turn, give way to one Pockels cell controller 34 is driven. An FM modulator 36 takes the video signal to be recorded and supplies the Pockels cell control 34 with corresponding control signals. As known, speaks dl: Pockels cell 32 to applied signal voltages by rotating the plane of polarization of the light beam. There a linear polarizer allows light to pass through only in a predetermined plane of polarization, is in the writing ray path a polarizer, such as a Glan prism 38 in provided in the preferred embodiment in order to obtain a modulated write beam 40.
Der aus der Kombination-Pockels-Zelle 32 und Glan-Prisma 38 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 de:; Schreibstrahls 40 zu einem Stabilisierkreis 44 für die Pockels-Zelle, welcher auf die mittlere Intensität des Schreibstrahls anspricht, um den Energiepegel den Strhales zu halten.The modulated write beam 40 emerging from the combination Pockels cell 32 and Glan prism 38 is fed to a first mirror 42, which directs the write beam 40 onto the sliding carriage 28. The first mirror 42 transmits part of the de : ; Write beam 40 to a stabilizer circuit 44 for the Pockels cell, which is responsive to the average intensity of the write beam to maintain the energy level of the beam.
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 halbdurchlässiger 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 der DT-OS 23 53 127 und DT-OS; 23 61650 gezeigt ist, kann mit der vorliegender! Erfindung verwendet werden. Der Lenkspiegel 50 richtet dann den Strahl durch die Objektivlinse 14 und vermag den Aftreffpunkt des Schreibstrahls 40 auf die Oberfläche der Platte 18 zu verschieben.A lens 46 is in the path of the write beam 40 introduced to diverge the substantially parallel beam so that it spreads out and which: Entrance opening of the objective lens 14 for an optimal: resolution fills. A semi-transparent mirror 48 is shown in FIG inserted the path over which essentially the entire write beam 40 to a second mirror, a steering mirror 50 is transmitted. A mirror like: he for example in DT-OS 23 53 127 and DT-OS; 23 61650 is shown, can with the present! Invention can be used. The steering mirror 50 then directs the beam through the objective lens 14 and 14 is able to move the point of impact of the write beam 40 onto the surface of the plate 18.
Die Objektivlinse 14 und das zugehörige Tragteil it des Luftlagers ruhen effektiv auf einem Luftkissen mii 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 1 μ aufzulösen vermag ebenfalls in der Größenordnung von 1 μ ist.The objective lens 14 and the associated support part it of the air bearing effectively rest on an air cushion with a substantially fixed distance from the surface of the plate 18. This distance is determined by the geometry of the air bearing, in particular the support part 16, the linear speed of the plate 18 and the force which to press the write head against the plate 18 is used. The fixed distance is necessary because the focal length tolerance of a lens which can resolve a point of 1 μ is also of the order of 1 μ.
Ein zweiter Laser 52 relativ geringer Leistung erzeug) einen überwachenden Strahl 54. In dem bevorzugter Ausführungsbeispiel ist den· Laser 52 ein Helium-Neon-Laser, welcher es ermöglicht, 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 Objetajvlinse 14 füllt.A second laser 52 generates relatively low power a monitoring beam 54. In the preferred embodiment, the laser 52 is a helium-neon laser, which enables the reading beam 54 to be directed from the writing beam 40 by wavelength differentiate. A cube-shaped polarizing beam splitter 56 transmits the reading beam 54 to it a mirror 58 which guides the beam 54 through a second divergent lens 60, which in turn is the reading beam 54, so widened that it fills the entrance opening of the Objetajvlinse 14.
Eine Lamdaviertelplatte 62 ist in dem optischen Weg angeordnet und verhindert in Verbindung mit dem in einer Ebene polarisierenden Strahlteiler 56 ein Wiedereintreten des von der Platu; 18 reflektierten Lichtes in den Laser 52, wodurch dessen Schwingungsweise gesteuert würde. Die Lamdaviertelplatte 62 dreht die Polarisationsebene des Srahles 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.A quarter plate 62 is arranged in the optical path and prevents in connection with the in a plane polarizing beam splitter 56 re-entering the plane from the platu; 18 reflected light in the laser 52, which would control its mode of oscillation. The quarter plate 62 rotates the Polarization plane of the beam by 45 ° with each pass, so that the reflected beam by 90 ° in is rotated with respect to the polarized beam splitter 56 and is therefore not transmitted by this.
Ein zweiter Spiegel 64 im Weg des lesenden Strahles richtet den Strahl auf den lialbdurchlässigen Spiegel 4t und kann in bestimmten Gie:nzen eingestellt werden.se daß die Wege des lei.enden Strahles und des Schreibstrahles im weseniliehen gleich sind, mit der Ausnahme, daß der »Punkt« des lesenden Strahles aul die Platte 18 unterhalb des; Punktes des Schreibstrahls auftrifft, wie es im folgenden näher erläutert werden wird.A second mirror 64 in the path of the reading beam directs the beam onto the transverse mirror 4t and can be set in certain casts that the paths of the guiding ray and the writing ray are essentially the same, with the Exception that the "point" of the reading beam on the plate 18 below the; Point of the writing beam occurs, as will be explained in more detail below.
Ein Filter 66, das für den Argon-Ionenstrahl undurchlässig ist, ist in dem Weg des von dem Strahlteiler 56 reflektierter,. Lichtes angeordnet. Der Helium-Neon-Lesestrahl oder Strahl 54, welcher vonA filter 66 which is opaque to the argon ion beam is in the path of the Beam splitter 56 reflected. Arranged light. The helium-neon reading beam, or beam 54, emanating from
-to der Plattenoberfläche zurückgeführt wird, vermag durch das Filter 66 und durch die Linse 68 zu einem Fotodetektor 70 zu gehen.-to the plate surface is returned, is able to go through filter 66 and lens 68 to photodetector 70.
Der Ausgang des Fotodetektor 70 wird einem Vorverstärker 72 zugeführt, welcher ein Signal genügender Amplitude und Signalstärke für eine folgende Weiterverwendung erzeugt Ein Video-Diskriminator 74 ergibt dann ein Video-Ausgangssignal, welches aul verschiedene Weise verwendet werden kann, wovon zwei Möglichkeiten als Beispiel gezeigt sind.The output of the photodetector 70 is fed to a preamplifier 72, which a signal is more sufficient Amplitude and signal strength for a following Further use generated A video discriminator 74 then produces a video output signal which aul can be used in various ways, two possibilities of which are shown as examples.
Bei einer ersten Anwendung wird das Video-Ausgangssignal einem Fernseh-Monitor 76 und einem Oszillographen 78 zugeführt. Der Fernseh-Monitor 7t zeigt die Bildtreue der Aufzeichnung, und der Oszillograph 78 zeigt das Signal-Rausch-Verhältnis der Aufzeichnung und die Qualität des Schneidens an, oh diese leicht oder schwer ist. Wie nicht gezeigt, könnte eine geeignete Rückkopplungsschleife durch der Stabilisierkreis 44 für die Pockels-Zelle vorgeseher werden, um eine ausreichende Unterscheidung auf der Platte zwischen einem »Loch« oder »schwarzen« Bereich und »kein Loch« oder »weißen« Bereich vorzusehen.In a first application, the output video signal is provided to a television monitor 76 and a Oscillograph 78 supplied. The television monitor 7t shows the image fidelity of the recording, and the Oscilloscope 78 shows the signal-to-noise ratio of the recording and the quality of the cutting, oh this is easy or difficult. As not shown, a suitable feedback loop could be implemented through the Stabilizing circle 44 should be provided for the Pockels cell in order to allow sufficient differentiation on the Plate between a “hole” or “black” area and “no hole” or “white” area to be provided.
Als eine alternative Verwendung wird das Video-Ausgangssignal des Video-Diskriminators 74 einem Kornparator 80 zugeführt. Der andere Eingang des Komparators 80 wird von dem Video-Eingangssignal genommen, welches durch eine Verzögerungsleitung 81 geschickt wird. Dem Video-Eingangssignal muß eineAs an alternative use, the video output signal from video discriminator 74 is passed to a comparator 80 supplied. The other input of the comparator 80 is from the video input signal which is sent through a delay line 81. The video input signal must have a
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.Delay equal to the sum of the delays of the writing system and the time between the The moment at which the information was written and the time required for the respective area section be communicated to the plate for reaching the reading point.
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.Ideally, the video output signal of video discriminator 74 should in all respects match the video input signal be the same after a corresponding delay. All differences that arise represent errors which is caused by imperfections in the disk surface or malfunction of the write circuit can be caused. This type of application is digital while recording Information is very essential, less critical in recording other information.
Die Ausgangsgröße 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 dienen.The output of the comparator 80 can be quantized and counted so that an acceptable Number of defects can be set for each plate. If the counted errors exceed the norm, can the writing process will be terminated. If necessary, a new disk can be written. Each plate with excessive errors can then be treated again and as a "new" disk for a subsequent one Serve recording.
Bekannte Techniken stehen zur Verfügung, um den Schreibkopf 12 in radialer Richtung in bezug auf die sich drehende Platte 18 zu verschieben. Während in F i g. 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 jede Umdrehung der Platte 19 mit Hilfe des gemeinsamen Kristalloszillators 20. verschoben wird.Known techniques are available to the write head 12 in a radial direction with respect to the rotating plate 18 to move. While in FIG. 1 the rotating drive element 22 and the shifting Drive element 26 are shown as being independent of one another, the two drive elements can are synchronized to enable the write assembly or head 12 to be synchronized by one predetermined amount for each revolution of the plate 19 with the aid of the common crystal oscillator 20. is moved.
In F i g. 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 wirkt mit der optischen Achse der Mikroskop-Objektiv-Linse 14 zusammen. Im Gegensatz hierzu weist der lesende Strahl 57 einen Winkel <x zu der Achse auf, so daß er in einem Abstand X gleich α mal 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.In Fig. 2, the slightly differing optical paths of the write beam 40 from the write or cutting laser 30 and the beam 54 from the reading laser 52 are shown in exaggerated form. The write beam 40 interacts with the optical axis of the microscope objective lens 14. In contrast to this, the reading beam 57 has an angle <x to the axis, so that it strikes at a distance X equal to α times the focal length of the objective "below" the point where the writing beam "intersects". The resulting delay between reading and writing allows the molten metal to solidify so that the record is read in its final state. If the record were read too early while the metal was still molten, it would not display the correct information for setting the recording parameters.
Dies ist am besten in F i g. 3 zu erkennen, wo zwei Punkte in dem 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 A von der Achse der Objektivlinse 14 zu sehen ist. Ein Abstand von 2 μ zwischen den Punkten A und B hat zu einer zufriedenstellenden Überwachung desThis is best shown in FIG. 3 to see where two points in the same information channel are shown shifted from one another. The point A, which is the point of incidence of the write beam 40, is shown in the optical axis of the objective lens 14. The reading point B, which can be seen at an angle A from the axis of the objective lens 14, is located separately from the point A in the direction of the movement of the medium, as indicated by an arrow. A distance of 2 μ between points A and B results in a satisfactory monitoring of the
3535
4040
4545
5050
5555
6060
65 Schreibvorgangs geführt. 65 Write process performed.
In Fig.4 schließlich ist ein idealisiertes Schaltbild eines Stabilisierkreises 44 für die Pockels-Zelle gezeigt, welche für die Verwendung in dem Gerät nach F i g. 1 geeignet ist. Bekanntlich dreht eine Pockel-Zelle die Polarisationsebene zugeführten Lichtes als Funktion einer angelegten Spannung. Daher wird die Pockel-Zelle dazu verwendet, in einer Ebene polarisiertes 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.Finally, FIG. 4 shows an idealized circuit diagram a stabilizing circuit 44 for the Pockels cell is shown, which for use in the device according to FIG. 1 is suitable. It is well known that a Pockel cell rotates them Polarization plane of the supplied light as a function of an applied voltage. Hence the Pockel cell used to rotate light polarized in a plane, and the rotated light is passed through a plane polarizer, such as B. out a Glan prism. The light emerging from the polarizer will be amplitude modulated according to the applied voltage.
Abhängig von der jeweiligen Pockel-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.Depending on the Pockel cell in question, a voltage change of around 100 V will cause the Cell rotates the plane of polarization by 360 °. The transmission characteristics of a single cell can however, suddenly drift corresponding to a voltage change of ± 50 V, and hence is a feedback loop desirable to keep the cell in a usable, reasonably linear working range keep.
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 Energie, wenn sie durch auftreffende 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.The stabilizer circuit 44 includes a photosensitive silicon diode 82 which is arranged to have a Part of the write beam 40 reflected by the mirror 42 in FIG. 1 picks up. The silicon diode 82 works in much the same way as a solar cell and is a source of electrical energy, when illuminated by incident radiation. One terminal of the silicon diode 82 is with a common reference potential 84 connected, which is indicated as the usual earth symbol, and the other Terminal is connected to one input of a differential amplifier 86. In parallel with the silicon diode 82 is a load 88 is switched, which gives a linear response characteristic.
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 Pockels-Zelle übertragenen mittleren Lichtpegels ermöglicht.The other input of the differential amplifier 86 is via a suitable potentiometer 90 with the common reference potential 84 connected. An energy source 92 is with the potentiometer 90 connected, which is the setting of the differential amplifier 80 to determine the of the Pockels cell transmitted average light level allows.
Dementsprechend sind zwei Ausgangsanschlüsse des Differenzverstärkers 86 jeweils über Widerstandselemente 94, 96 mit den Eingangsanschlüssen der Pockels-Zelle 32 in F i g. 1 verbunden. Es ist zu bemerken, daß die Pockels-Zellensteuerung 34 mit der Pockels-Zelle 32 über Wechelstrom gekoppelt ist, während der Differenzverstärker 36 galvanisch mit der Pockels-Zelle 32 gekoppelt ist.Accordingly, two output connections of the differential amplifier 86 are each via resistance elements 94, 96 with the input connections of the Pockels cell 32 in FIG. 1 connected. It's closed note that the Pockels cell controller 34 is alternating current coupled to the Pockels cell 32 while the differential amplifier 36 is galvanically coupled to the Pockels cell 32.
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.The system is supplied with energy during operation. That from the write beam onto silicon diode 82 incident light generates a differential voltage at the input of the differential amplifier 86. At the beginning the potentiometer 90 is adjusted to produce light having a predetermined mean value of the intensity. If thereupon the mean value of the intensity of the light impinging on the silicon diode 82 either increases or decreases, a correction voltage is generated in the differential amplifier 86. That of the Pockels cell Correction voltage supplied to 32 has a polarity and size which are suitable for the Bring back the mean value of the intensity to the predetermined value.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 809 526/270 For this purpose 2 sheets of drawings 809 526/270
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Legal Events
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