DD242115A1

DD242115A1 - OPTICAL WRITING AND / OR READING HEAD FOR DATA CARRIER

Info

Publication number: DD242115A1
Application number: DD28231485A
Authority: DD
Inventors: Dietmar Wendt; Volker Eberhardt; Wolfgang Ehmer; Joerg-Peter Schmidt; Joachim Herrmann
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1985-11-01
Filing date: 1985-11-01
Publication date: 1987-01-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen optischen Schreib- und/oder Lesekopf fuer Datentraeger, vorwiegend fuer in ihrem Informationsgehalt hochdichte digitale Datenspeicherplatten. Im optischen Strahlengang ist zwischen dem Kollimator einer Beleuchtungseinrichtung und einem Strahlteiler mindestens eine planparallele Platte oder Folie aus einem doppelbrechenden kristallinen Material angeordnet. In Abhaengigkeit von der Lage des Kristallwinkels zur optischen Achse sowie der Dicke der planparallelen Platte erfolgt eine Aufspaltung eines von der Beleuchtungseinrichtung ausgehenden Laserstrahles in zwei parallel verlaufende Teilstrahlen, die eine Datenverdichtung auf dem Datentraeger bei einem Spurabstand von 1 mm ermoeglicht. Der erfindungsgemaesse optische Schreib- und/oder Lesekopf kann beispielsweise zur Datenspeicherung und -auslesung fuer Rechner, die sowohl mit loeschbaren oder nicht loeschbaren Speichermedien arbeiten, eingesetzt werden. Fig. 1The invention relates to an optical writing and / or reading head for data carriers, mainly for their information content high-density digital data storage disks. In the optical beam path, at least one plane-parallel plate or film of a birefringent crystalline material is arranged between the collimator of a lighting device and a beam splitter. Depending on the position of the crystal angle to the optical axis and the thickness of the plane-parallel plate splitting of an emanating from the illumination laser beam into two parallel sub-beams, which allows data compression on the data carrier at a track pitch of 1 mm. The optical read and / or write head according to the invention can be used, for example, for data storage and readout for computers which work with both erasable or non-erasable storage media. Fig. 1

Description

Die Aufgabe wird durch einen optischen Schreib- und/oder Lesekopf, bestehend aus einem zur Informationsübertragung bzw. -aufnahme dienenden Laser, der zur Fokussierung auf den Datenträger mit einem optischen System, mit mindestens einem Kollimator, einem Strahlteiler, einem Objektiv sowie einer Empfängereinheit gekoppelt ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im optischen Strahlengang zwischen dem Kollimator und dem Strahlteiler mindestens eine planparallele Platte oder Folie aus einem doppelbrechenden kristallinen Material zur Aufspaltung des Laserstrahls in mindestens zwei zueinander parallel verlaufende Laserstrahlen angeordnet ist, wobei der Kristallachsenwinkel der planparallelen Platte zur optischen Achse sowie deren Dickeso bemessen sind, daß der Abstand der aufgespaltenen Laserstrahlen in der Größenordnung eines mehrfachen Faktors des Abstandes der Datenträgerspuren beträgt. Wird eine logische Verknüpfung der Signale am Empfänger vorgenommen, ist es zweckmäßig, in den Strahlengang zwischen den Strahlenteiler und der Empfängereinheit mindestens eine weitere aus einem doppelbrechenden kristallinen Material bestehende planparallele Platte oder Folie anzuordnen, um jeden vom Strahlenteiler reflektierten Strahl in zwei Teile aufzuteilen. Bedingt durch die Anordnung sowie die Spezifik der im optischen Strahlengang zwischen dem Kollimator und dem Strahlenteiler angeordneten planparallelen Platte aus doppelbrechendem kristallinen Material wird der Laserstrahl in zwei Teilstrahlen aufgespalten, die genau parallel zueinander verlaufen. Diese Teilstrahlen können über den Strahlenteiler und das objektiv auf zwei Pitspuren oder eine Pitspur und eine Spur ohne Informationsinhalt derart fokussiert werden, daß ein Übersprechen der benachbarten Spuren vermieden wird. Die Reflexe werden über den Strahlenteiler auf eine Empfängereinheit, beispielsweise einen fotoelektronischen Empfänger, abgebildet, der eine geometrische Trennung der Signale der einzelnen Spuren bzw. eine logische Verknüpfung dieser zum Zwecke der Spurenerkennung und der Fokusfehlerkorrektur realisiert. Die Spur- und Fokusfehlersignale können nach an sich bekannten Methoden aus den Summen und Differenzen der auf die Empfängereinheit auftreffenden Intensitäten des emittierten Lichtes ermittelt werden.The object is achieved by an optical writing and / or reading head, consisting of a laser for information transmission or recording, which is coupled to focus on the data carrier with an optical system, with at least one collimator, a beam splitter, an objective and a receiver unit is, according to the invention solved in that in the optical beam path between the collimator and the beam splitter at least one plane-parallel plate or film of a birefringent crystalline material for splitting the laser beam is arranged in at least two mutually parallel laser beams, wherein the crystal axis angle of the plane-parallel plate to the optical axis and their thicknesses are such that the distance of the split laser beams is on the order of a multiple factor of the distance of the data carrier tracks. If a logical combination of the signals at the receiver is made, it is expedient to arrange in the beam path between the beam splitter and the receiver unit at least one further consisting of a birefringent crystalline material plane-parallel plate or foil to divide each beam reflected by the beam splitter into two parts. Due to the arrangement and the specific nature of the plane-parallel plate of birefringent crystalline material arranged in the optical beam path between the collimator and the beam splitter, the laser beam is split into two partial beams which run exactly parallel to one another. These sub-beams can be focused on the beam splitter and the lens on two pit tracks or a pit track and a track without information content such that crosstalk of the adjacent tracks is avoided. The reflections are imaged via the beam splitter onto a receiver unit, for example a photoelectronic receiver, which realizes a geometric separation of the signals of the individual tracks or a logical combination of these for the purpose of track detection and focus error correction. The track and focus error signals can be determined by methods known per se from the sums and differences of the incident on the receiver unit intensities of the emitted light.

embodiment

In einem nachstehenden Ausführungsbeispiel soll der erfindungsgemäße optische Schreib- und/oder Lesekopf für eine Datenspeicherplatte näher erläutert werdenIn an embodiment below, the optical writing and / or reading head according to the invention for a data storage disk is to be explained in more detail

Dazu zeigen: To show:

Fig. 1 Schematische Anordnung des optischen Schreib- und/oder Lesekopfes Fig.2 DatenspeicherplatteFig. 1 Schematic arrangement of the optical writing and / or reading head Fig.2 data storage disk

Figur 1 zeigt den optischen Schreib-und/oder Lesekopf mit einer Beleuchtungseinrichtung 1, die aus einer an sich bekannten Laserdiodenanordnung 2 mit integrierter Beleuchtungsoptik zur Einschränkung der Divergenz und des Astigmatismus des Laserstrahls sowie einem Kollimator 3 besteht. Vor dem Kollimator 3 befindet sich eine aus Kalkspat bestehende planparallele Platte 4. Diese planparallele Platte 4 ist soangeordnet, daß ihre Kristallachse einen Winkel von > 0° zur optischen Achse 5 bildet. Die Dick.e der planparallelen Platte ί ist dabei in Abhängigkeit vom Winkel der Kristallachse zur optischen Achse 5 so bemessen, daß eine Aufspaltung eines auftreffenden Lichtstrahls 6 in einen ordentlichen und einen außerordentlichen Lichtstrahl 7 und 8, von wenigen 10~³ mm erreicht wird. Zwischen der planparallelen Platte 4 und einer Datenspeicherplatte 9 befinden sich weiterhin ein Strahlenteiler 10 (Pellicle) und ein Abtastobjektiv 11, so daß die aufgespaltenen Lichtstrahlen 7 und 8 über den Strahlenteiler 10, der vorzugsweise aus einem Pellicle besteht, auf dem Abtastobjektiv 11 abgebildet werden. Der Abstand der Brennpunkte 12 und 13 der beiden auf die Datenspeicherplatte 9 auftreffenden Lichtstrahlen 7 und 8 ist dabei abhängig vom Spurabstand der Datenspeicherplatte 9 und kann bis 1 pm betragen.FIG. 1 shows the optical writing and / or reading head with an illumination device 1, which consists of a known laser diode arrangement 2 with integrated illumination optics for limiting the divergence and astigmatism of the laser beam and a collimator 3. In front of the collimator 3 there is a plane-parallel plate 4 consisting of calcite. This plane-parallel plate 4 is arranged in such a way that its crystal axis forms an angle of> 0 ° with respect to the optical axis 5. The Dick.e the plane-parallel plate ί is dimensioned depending on the angle of the crystal axis to the optical axis 5 so that a splitting of an incident light beam 6 in a ordinary and an extraordinary light beam 7 and 8, is achieved by a few 10 ~ ³ mm. Between the plane-parallel plate 4 and a data storage plate 9 are still a beam splitter 10 (pellicle) and a scanning lens 11, so that the split light beams 7 and 8 on the beam splitter 10, which preferably consists of a pellicle, are imaged on the scanning lens 11. The spacing of the focal points 12 and 13 of the two incident on the data storage disk 9 light beams 7 and 8 is dependent on the track pitch of the data storage disk 9 and may be up to 1 pm.

Zwischen dem Strahlenteiler 10 und einer mit einer Auswerteelektronik 15 versehenen Empfängereinheit 14, die eine geometrisch getrennte und/oder kombinierte Verarbeitung der auf die einzelnen Empfängerträgerelemente auftretenden Lichtintensitäten ermöglicht, befindet sich eine weitere aus Kalkspat bestehende planparallele Platte 16. Das von der Datenspeicherplatte 9 reflektierte Licht gelangt somit über das Abtastobjektiv 11 und den Strahlenteiler 10 auf die planparallele Platte 16. Es kommt zu einer Aufspaltung des reflektierten Lichtes. Durch die Aufspaltung des reflektierten Lichtes können nach an sich bekannten Methoden Spur- und Fokusfehlersignale aus den Summen und Differenzen der auf die Empfängereinheit 14 auftreffenden Intensitäten des emittierten Lichtes ermittelt werden. Figur 2 zeigt die optische Datenspeicherplatte 9 mit V-förmigen Rillen. Auf den Flanken der V-förmigen Rillen sind Bitspuren 17 und 18 angeordnet. Mit den in einem definierten Abstand zueinander versetzten Brennpunkten 12 und 13 der Lichtstrahlen 7 und 8 werden die Pitspuren 17 und 18 zweier benachbarter Flanken gleichzeitig abgetastet bzw. eingeschrieben. Dabei wird das Abtastobjektiv 11 in bekannter Art und Weise nach dem Tauchspulenprinzip ständig auf die informationsübertragenden Bitspuren 17 und 18 der Datenspeicherplatte 9 fokussiert.Between the beam splitter 10 and provided with an evaluation 15 receiver unit 14, which allows a geometrically separate and / or combined processing of the occurring on the individual receiver support elements light intensities, there is another plane-parallel plate consisting of calcite 16. The reflected light from the data storage disk 9 thus passes through the scanning lens 11 and the beam splitter 10 on the plane-parallel plate 16. There is a splitting of the reflected light. As a result of the splitting of the reflected light, track and focus error signals can be determined from the sums and differences of the intensities of the emitted light impinging on the receiver unit 14 by methods known per se. Figure 2 shows the optical data storage disk 9 with V-shaped grooves. Bit traces 17 and 18 are arranged on the flanks of the V-shaped grooves. With the foci 12 and 13 of the light beams 7 and 8 offset from each other at a defined distance, the pit tracks 17 and 18 of two adjacent flanks are simultaneously scanned or inscribed. In this case, the Abtastobjektiv 11 is focused in a known manner according to the Tauchspulenprinzip constantly on the information-transmitting bit tracks 17 and 18 of the data storage disk 9.

Claims

claims:

1. Optical writing and / or reading head for data carriers, mainly for in their information content high-density digital data storage disks, consisting of a information transmission or recording serving laser for focusing on the disk with an optical system, with at least one collimator, a Beam splitter, a lens and a receiver unit is coupled, characterized in that in the optical beam path between the collimator and the beam splitter at least one plane-parallel plate or film of a birefringent crystalline material for splitting the laser beam is arranged in at least two mutually parallel laser beams, wherein the Crystal axis angle of the plane-parallel plate to the optical axis and the thickness thereof are dimensioned so that the distance of the split laser beams is on the order of a multiple factor of the distance of the data carrier tracks.

2. Optical writing and / or reading head for data carriers according to claim 1, characterized in that between the beam splitter and the receiver unit at least one further consisting of a birefringent crystalline material plane-parallel plate or foil is arranged.

3. Optical writing and / or reading head according to claim 1 and 2, characterized in that the plane-parallel plates or sheets consist of calcite.

For this 1 page drawings

Field of application of the invention

The invention relates to an optical writing and / or reading head for data carriers, mainly for in their information content high-density digital data storage disks. Possible areas of use include data storage and readout for computers that work with erasable or non-erasable storage media, or use with programmable automatic control systems, data transfer and optically scannable compact discs for phono and image transmission with particularly effective options in terms of quadraphonic or combined image , Text, graphics and sound reproduction.

Characteristic of the known technical solutions

Are known a variety of optical arrangements for writing or reading information in or from a digital memory, in which by means of a laser beam source and an optical device arranged behind, the at least one collimator, a beam splitter, a Strahlab- and Strahlumlenkeinrichtung, detectors and a selbstfokussierendem objective, realized a punctiform scanning of a light-reflecting information-transmitting track of the data carrier (eg EP 0064671, EP 0078580, DE-OS 3036047, DE-OS 3221229). Depending on the intensity of the reflected light beam reaching the receiver, a "0" or "L" signal is produced. Trace control signals for focusing the lens are detected by logically linking the receiver elements and processed via a downstream electronics.

Such arrangements have the disadvantage that for data processing the track pitch on the data storage disk may not fall below a certain size arrangement (1.6... 1 μνη) , since otherwise the signal utilization will be falsified by crosstalk of adjacent signal tracks . Accurate tracking and focusing on the pit track is only possible with elaborate optical mechanical and / or electronic means. In the magazine "radio television electronics" 34 (1985) 5, page 277 a data storage system for optical data storage disks is described in which two separate glass lasers are used, one of which laser for read-write operation and the other to control the positioning For writing, reading and adjusting functions, the laser beams of the two lasers are split by optical means into two to six sub-beams.The writing takes place simultaneously in two parallel tracks with a track spacing of 1 μπη The laser beam is split into six sub-beams, whereby four beams are used for reading Disadvantageous in this arrangement is the high equipment complexity, the complicated optical beam splitting and beam deflection system as well as the large space requirement for the glass lasers used / Read with multiple Sub-beams, which must have a relatively large minimum distance to realize results in the known arrangements, a data density that no longer meets certain requirements in data processing (computers with high-performance storage).

Object of the invention

The object of the invention is to increase the data density on the data carriers with an arrangement-technically simple optical writing and / or reading head for data carriers, to improve the accuracy of the data acquisition and to reduce the error rate of the data read-out.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to develop an optical writing and / or reading head for data carriers, mainly for their information content high-density data storage plates, which allows using a laser data compression on the disk at a track distance of S 1 μηι, when reading the information Crosstalk from adjacent tracks is excluded and at the same time the detectable amount of signal can be increased.