DE69032386T2

DE69032386T2 - Optisches Aufzeichnungs/Wiedergabesystem und -verfahren, optisches Medium

Info

Publication number: DE69032386T2
Application number: DE69032386T
Authority: DE
Inventors: James T. Bellevue Wash. Russell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0821172B2; EP0418879B1; JPH03141033A; DE69032386D1; EP0418879A3; US5056080A; EP0418879A2

Description

Der Erfindungsgegenstand betrifft eine optische Datenspeicherung, bei welcher Information auf einer Platte aufgezeichnet und von dieser wiedergewonnen wird, wobei die Platte in der Lage ist, die Information in Form von optisch prägbaren Markierungen zu speichern und aus diesen Markierungen durch optische Vorrichtungen wiederzugewinnen.
Derzeit stehen verschiedene Formen einer optischen Datenspeicherung zum Aufzeichnen sowohl digitaler als auch analoger Information zur Verfügung.
US-4 025 731, auf welcher der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht, betrifft beispielsweise eine Aufzeichnungs- und Auslesevorrichtung, welche mit holographischem Speichern und Lesen arbeitet. Diese herkömmliche Aufzeichnungs- und Lesevorrichtung umfaßt eine Aufzeichnungseinrichtung zum Schreiben von Information auf einem optischen Speichermedium mit einer Einrichtung zum Ausbilden längs einer Plattenspur einer Vielzahl von in Abstand angeordneten Markierungen, um ein analoges Aufzeichnen des Informationsgehalts zu bilden. Eine Wiedergabeeinrichtung gewinnt die aufgezeichnete Information durch Abtasten eines optischen Interferenzmusters wieder, welches sich durch Beleuchten jedes der Sätze von in Abstand angeordneten Markierungen mit einer Lichtquelle ausbildet. Insbesondere arbeitet diese Vorrichtung mit einem Feld kontinuierlicher Amplitudenstreifen in der Art eines Beugungsgitters, um dieses optische Interferenzmuster zu bilden.
Ferner offenbart US-A 4 600 280 ein digitales Aufzeichnungs-/Wiedergabe-System für einen Laufbildfilm, bei welchem eine gewöhnliche PCM-Aufzeichnung verwendet wird, die mit Binärbildern der Platte arbeitet. Der Lesevorgang wird mittels eines herkömmlichen Abbildungssystems durchgeführt.
US 3 852 767 offenbart ein optisches Signalaufzeichnungsverfahren, bei welchem ebenfalls ein Beugungsmuster bzw. Beugungsgitter auf einem Aufzeichnungsmaterial ausgebildet wird. Auf der Grundlage dieses Beugungsgitters wird anschließend ein Interferenzmuster bewertet, welches der aufgezeichneten Information entspricht.
Gemäß "Photographic Science and Engineering, Band 10, N~. 4, Seiten 209 bis 213" wird eine Überlagerung von Mehrfachgittern zum Wiedergewinnen der aufgezeichneten Information verwendet. Jedoch ist die Aufzeichnung gemäß diesem Dokument eine analoge Aufzeichnung, d. h., die physischen Markierungen der Aufzeichnung weisen einen Wertebereich auf, welcher zu dem Nachteil führt, daß es sehr schwierig ist, analoge Werte von Information in Massenproduktion zu übertragen.
Beispielsweise werden analoge Daten auf optischen Platten durch Kodieren der Daten in Form von Gruben bzw. Vertiefungen variabler Breite in der Platte und anschließendes Lesen dieser Information durch eine optoelektrische Einrichtung aufgezeichnet.
Ein weiteres Beispiel einer existierenden optischen Datenspeicherung liefert die verbreitete "Compact-Disk"- Technologie, bei welcher Musik und andere Audioinformation auf kleinen optischen Platten aufgezeichnet wird, welche in der Lage sind, große Mengen von voraufgezeichneter Musik und anderen Audiospuren zu speichern. Diese Compact-Disc- Technologie, welche im Bereich voraufgezeichneter Musik beliebt ist, wird nun zum Speichern von Computerdaten verwendet. Softwareprogramme und Daten lassen sich so auf einer physisch kleinen Platte in viel größeren Mengen als beliebte Magnetplatten-Aufzeichnungen speichern. Beispielsweise kann eine Compact Disc die äquivalente Menge von Computerdaten speichern, welche mehr als eintausend "Floppy"-Magnetplatten der verbreiteten 5 ¼ Zoll-Größe, welche bei Personalcomputern verwendet wird, erfordern würde.
Trotz der beeindruckenden Fortschritte optischer Datenspeichertechniken existieren Grenzen bezüglich der Menge von Information, welche auf einer optischen Platte aufgezeichnet werden kann. Ferner existieren bedeutende Einschränkungen bei der niedrigen Rate einer Datenaufzeichnung und eines Datenzugriffs, welche von bestehenden optischen Speichertechniken verfügbar sind. Ferner werden Fortschritte bei der magnetischen Aufzeichnungstechnologie und bei anderen Speichermaterialien erzielt, um deren Speicherkapazität zu erhöhen, wodurch sich der Nettovorteil optischer Datenspeicherungssysteme schmälert.
Die bestehenden optischen Datenspeicherungstechniken speichern typischerweise Information in Form einer Reihe von Datenbits, wobei jedes Bit auf der Platte als physische Markierung bzw. als Übergang von einer physischen Markierung zu der nächsten längs der Abtastrichtung dargestellt ist. Beispielsweise können Daten als Reihe von Gruben aufgezeichnet werden, welche längs einer Aufzeichnungsspur in Abstand angeordnet sind. Jede Grube bzw. jeder Übergang zwischen einer Grube und einem umgebenden Steg stellt ein einziges Datenbit dar. Bei diesem früheren Typ einer optischen Speicherung ist das Datenbit in Form einer physischen Markierung auf der Platte kodiert, welche sich durch eine optische Einrichtung lesen läßt, wie durch Bestrahlen der Objektmarkierung durch eine Lichtquelle, üblicherweise von einer Halbleiterdiode, welche in der Lage ist, einen kleinen Laserstrahl auszusenden. Da jedes Datenbit eine eindeutige Markierung, welche wir als Objektmarkierung bezeichnen, auf der optischen Platte erfordert, ist die Menge von Daten, welche sich aufzeichnen läßt, durch eine bestehende Einrichtung zum Bilden der Objektmarkierung und zum Abtasten von deren Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein längs der Aufzeichnungsspur begrenzt. Anders ausgedrückt ergibt jede physische Objektmarkierung auf der Platte lediglich ein Datenbit, und selbstverständlich sind hunderttausende derartiger Datenbits erforderlich, um eine bedeutende Menge von Information zu speichern.
Ferner werfen im Hinblick auf bestehende optische Datenspeicherungssysteme binäre Objektmarkierungen auf der Platte längs der Datenspur schwierige praktische Probleme auf: das Problem der Spurführung, um eine richtige Ausrichtung der Lese/Schreib-Optik an den Daten zu gewährleisten, das Problem der Fokussierung der Lese/Schreib-Optik, um ein angemessenes Signal/Rausch- Verhältnis bei den wiedergewonnen Daten zu gewährleisten, das Problem der Synchronisierung der Leseelektronik mit wiedergewonnenen Datenbitsignalen, und das Problem der Kompensation der großen Frequenzbandbreite des erfaßten Datenstroms. Diese - Kompensations- bzw. Korrekturanforderungen für eine genaue Spurführung, Fokussierung, Synchronisierung führten zur Anwendung bestimmter ausgeklügelter Bit/Wort-Kodierverfahren, wie des bekannten 8-zu-14-Codes. Jedoch verringern derartige Kodiertechniken die Datenmenge, welche sich über einer gegebenen Längeneinheit längs der Spur aufzeichnen lassen, und beschränken die effektive Rate einer Datenwiedergewinnung.
Es sei darauf hingewiesen, daß manche bestehende optische Datenspeicherungssysteme mit Beugungslichtmustern zur Spurführung arbeiten. Jedoch ist es wichtig, die Verwendung derartiger Beugungslichtmuster für einen derartigen Zweck, d. h. zur Spurführung, von der Verwendung der vorliegenden Erfindung von Interferenzlichtmustern, die hier beschrieben ist, zum tatsächlichen Kodieren des Grundinformationssignals bei einem von der Platte während eines Lesens extrahierten veränderbaren Interferenzmuster zu unterscheiden. Bestehende Verwendungen von Beugungsmustern sind auf die Ausbildung von Seitenlappen- Abtastfenstern beschränkt, welche sich auf gegenüberliegenden Seiten eines mittigen Leselappens befinden, und helfen lediglich beim Halten des mittigen Leselappens auf einer Spurmitte.
Ferner ist der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung von bestimmten holographischen Systemen zu unterscheiden, bei welchen das optische Interferenzmuster selbst aufgezeichnet wird, um eine Wiedergabe des holographischen Bildes zu ermöglichen.
Zur Erweiterung des Hintergrunds sei auf die folgenden Ahandlungen verwiesen, welche sich mit Optik und Aufzeichnungstechniken befassen, die für ein Verständnis der hierin beschriebenen vorliegenden Erfindung von Bedeutung sind:
Genereller Verweis für Ein- und Mehrschlitz- Interferenz: Fundamentals of Optics, Jenkins and White, McGraw-Hill, 1950, Kapitel 13, 15, 16, 17, insbesondere Abschnitte 17.1, 17.2 und 17.3.
Genereller Verweis für Mehrelement-Interferenz, die Fourier-Transformierte davon und Kreisöffnungsformeln. Fourier Optics: An Introduction, E. G. Steward, Ellis Horwood Ltd., Publisher, Halsted Press/John Wiley & Sons, 1987, Kapitel 2 und 4, und Anhang C.
CD ROM The New Papyrus, S. Lambert, S. Ropiequet, Eds., Microsoft Press, 1986.
Principles of Optical Disc Systems, G. Bouwhuis, J. Braat, A. Huijser, J. Pasman, G. von Rosmalen, K. Schouhamer Immink (all at Philips Research Laboratories, Eindhoven), Adam Hilger Ltd., 1985.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Speicherungssystem zum Erhöhen der Datenmenge zu schaffen, die sich aufzeichnen läßt und von einem gegebenen Bereich des optischen Speichermediums wiedergewonnen werden kann, d. h. zum Erhöhen der Speicherungsdichte, Erhöhen der Datenrate und gleichzeitig Erleichtern von Spurführung, Fokussierung und Synchronisation.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe, was ein optisches Speicherungssystem, ein Speicherungsverfahren und ein optisches Speichermedium anbelangt, durch die Maßnahmen der jeweiligen Ansprüche 1, 21 und 22 gelöst.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, die aufzuzeichnende Information durch Bilden bezogener Sätze von variabel in Abstand angeordneten Markierungen auf der optischen Platte zu kodieren. Jeder derartige Satz derartiger Markierungen ruft bei Beleuchtung mit kohärentem Licht ein optisches Interferenzmuster hervor, welches aus einer Verteilung von Amplitudenmaxima besteht, die durch Amplitudennullen bzw. Amplitudenminima getrennt sind, welche sich gemäß der kodierten Information ändern. Als Beispiel können zwei oder mehr Schlitze bzw. Löcher als Satz von Markierungen bei einer Platte an jeder Datenstelle ausgebildet sein. Eine Quelle kohärenten Lichts, welche auf diesen Satz von Markierungen gerichtet ist, erzeugt ein optischen Interferenzmuster mit den obigen charakteristischen Maxima und Minima. Erfindungsgemäß werden die Informationsdaten, z. B. Si, welche Abtastdaten bzw. ein abgetastetes Analogsignal sein können, als Funktion f(Si) durch variables Steuern der Trennung zwischen zwei oder mehr Markierungen des Satzes auf der optischen Speicherplatte kodiert. So werden bei dem Aufzeichnungsvorgang der Satz physischer Markierungen, beispielsweise zwei oder mehr Schlitze bzw. Löcher, steuerbar in Abstand angeordnet, so daß während eines Lesens das resultierende optische Interferenzmuster einen erfaßbaren Abstand zwischen Maxima bzw. Minima aufweist, welcher mit dem Informationsgehalt von Si variiert. Diese Musterinformation ist als Ausgangssignal erfaßbar, welches eine vorbestimmte Funktion g der kodierten Information, d. h., g(Si), ist.
Das Informationssignal Si weist bei dessen Extraktion aus der Funktion g im wesentlichen eine analoge Form mit einem Wertekontinuum auf. Es (Si) ist daher in der Lage, eine analoge Information, beispielsweise einen kontinuierlich von 0 bis 1000 veränderlichen Wert, zu speichern. Alternativ hierzu kann Si 1000 digitale Werte in diskreten Schritten darstellen. Daher kann jeder Satz von Markierungen auf der Aufzeichnungsspur mindestens um eine Größenordnung mehr enthalten als bei der einfachen physischen Markierung, welche ein binäres Datenbit bei bestehenden optischen Speicherungssystemen speichert. Obwohl das Verfahren der Erfindung grundlegend analog ist, können die aufgezeichneten und wiedergewonnen Daten selbst digital, einschließlich binär, sein, indem die digitalen Daten anfänglich in die Form eines analogen Signals kodiert werden, welches aufgezeichnet wird. Das wiedergewonnene analoge Signal wird anschließend diskret in ein digitales an der Ausgabeseite des Lese-Teilsystems zurückdekodiert.
Ferner ist es wichtig darauf hinzuweisen, daß das Aufzeichnungs- und Wiedergewinnungsverfahren der Erfindung, obwohl es grundlegend analog ist, bestimmte Merkmale und Vorteile einer digitalen Aufzeichnungsoperation aufweist. Die Daten werden durch einen Satz von Markierungen auf dem optischen Bild aufgezeichnet und wiedergewonnen, welche entweder vorhanden oder nicht vorhanden sind, was eine Fehlererfassung vereinfacht und deren Zuverlässigkeit erhöht. Die Ganzheit der kodierten Information ist in dem Interferenzmuster selbst enthalten, welches durch die Stelle des Mittelschwerpunkts der Markierungen, nicht in der Klarheit bzw. Randschärfe der Markierungen, bestimmt ist. Dieses Merkmal führt zu einem System, welches eine Plattenkopie unter Verwendung bestehender optischer Kopiertechniken ermöglicht, um Platten mit im wesentlichen 100% Beibehaltung einer Signal-zu-Rausch-Güte, annähernd wie sie bei der Reproduktion von Platten, welche mit digitalen Verfahren aufgezeichnet wurden, zur Verfügung steht, zu reproduzieren.
Bei einer bevorzugten Form der Erfindung wird ein Satz von drei Markierungen auf der Platte für jede Informationsspeicherstelle ausgebildet. Die physische Ausrichtung und Anordnung mit Zwischenraum des Satzes von drei Markierungen ist derart, daß ein Interferenzmuster ähnlich einem Satz von zwei Markierungen, jedoch mit einem etwas schärferen Definitionsmuster von Maxima und Minima, entsteht. Ferner erleichtert die immer vorhandene Mittenmarkierung die Verwendung bestimmter Fokussierungs-, Spurführungs- und Synchronsiatioristechniken, welche im folgenden genauer beschrieben sind.
Während die Anzahl von Markierungen bei jedem Satz zwei oder drei beträgt, wird erkannt, daß mehr Markierungen an jeder Datenstelle erforderlich sind als die Einfachmarkierung, welche einem Einfachbit einer Information bei den herkömmlichen optischen Speicherungssystemen zugeordnet ist. Jedoch stellt jeder Satz von Markierungen, obwohl ein oder zwei Extramarkierungen an jeder Datenstelle für die vorliegende Erfindung erforderlich sind, viele, z. B. mehrere hundert oder mehr Informationswerte aufgrund der Fähigkeit dar, bedeutend mehr Informationswerte in das variable optische Interferenzmuster zu kodieren als bei der Einfachdatenbitmarkierung einer herkömmlichen optischen Aufzeichnung.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Wiedergewinnung der aufgezeichneten Information durch Beleuchten jedes Satzes von Markierungen, welche beispielsweise quer zur Abtastrichtung, d. h. längs einer Aufzeichnungsspur, angeordnet sind, durch eine Laserdiodenquelle und durch Abtasten des resultierenden optischen Interferenzmusters durch eine Anordnung von Halbleiterphotosensoren erreicht. Beispielsweise ist bei einem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Anordnung von Photodioden in bekannten Abständen zur Mittellinie der aufgezeichneten Spur angeordnet, wie durch ein Spurführungs-Teilsystem bestimmt. Die Bewegung seitlicher Maxima (Seitenlappen) des resultierenden optischen Interferenzmusters ändert das Ausgangssignal von der Photodiodenanordnung und erzeugt so ein veränderliches Ausgangssignal g(Si), welches die früher aufgzeichnete Information darstellt. Ferner werden die Daten bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel seriell in einer spiralförmigen (bzw. konzentrischen) Spur auf einer Platte, wie per se bekannt, aufgezeichnet, jedoch bestehen nur bei der vorliegenden Erfindung die Daten aus Sätzen von Markierungen, welche variable Informationskodierabstände quer zur Spur aufweisen.
Ferner enthält bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel jede Plattenstelle mindestens eine Markierung zur Synchronisation, Fokussierung und/oder Spurführung. Sind keine Daten an einer bestimmten Stelle aufzuzeichnen, so wird eine Einfachmarkierung gesetzt, und der resultierende Lesevorgang erzeugt ein einfaches mittleres Maximum, welches sich einfach erfassen läßt. Da das Erfassungssystem keine seitlichen Maxime (d. h. Seitenlappen) erfaßt, wenn lediglich die Einfachmarkierung gesetzt ist, erkennt das System dieses Wiedergabesignal als keine Informationsdaten enthaltend, und dies erleichtert wiederum eine Spurführung, Fokussierung und/oder Synchronisation. Das mittlere Maximum ermöglicht ferner eine kontinuierliche Intensitätseichung und liefert einen Bezug für die Mitte der Spur, in Bezug zu welcher eine Messung der variablen Verschiebung der seitlichen Maxima (Seitenlappen) erfolgt.
Ein weiterer Vorteil der oben zusammengefaßten Erfindung besteht darin, daß es nicht nötig ist, eine Synchronisationswort als Teil der Daten, wie im Falle vieler herkömmlicher optischer Systeme, einzugliedern bzw. aufzuzeichnen. Jeder Satz von Markierungen, welcher die Information bei der vorliegenden Erfindung kodiert, kann selbst ein Mehrbitwort in Form eines analogen Wertes mit einer digitalen Wandlung zu einem Mehrbitwert darstellen. Dieses Mehrbitwort bzw. dieser Mehrfachwert-Datensatz wird als Ganzes an der Datenstelle durch das Vorhandensein der mittleren Lichtmaxima getaktet. Ferner ist die Genauigkeit des Lesens der Information verglichen mit herkömmlichen optischen Speicherungssystemen sehr hoch. Da die ausgegebene Information während eines Lesens ein Paar von Maxima erster Ordnung liefert, wobei jedes Paar eine kodierte Darstellung des Informationssignals ist, können zwei unabhängige Messungen (eine für jedes seitliche Maximum) des ausgegebenen Datenwerts Si durchgeführt werden. Die Genauigkeit des Auslesens ist nicht so abhängig von einer genauen Spurführung wie bei herkömmlichen optischen Systemen, solange sämtliche Markierungen eines gegebenen Satzes durch den Lesestrahl beleuchtet werden. Die Genauigkeit des Auslesens hängt nicht von der Größe der Markierungen bzw. von deren Randschärfe ab, sondern lediglich von deren relativen Positionen, welche das optische Interferenzmuster bestimmen. Eine fehlende Markierung von einem Satz, beispielsweise eine von zwei Markierungen, bewirkt einen Fehler; jedoch lassen sich gewöhnliche digitale Fehlererfassungs-/Korrekturtechniken bei einem derartigen Ereignis in der gleichen Weise wie bestehende Fehlererkennungssysteme anwenden.
Diese und weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann auf diesem Gebiet aus der folgenden genauen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen klar.
Fig. 1 ist ein verallgemeinertes Funktionsblockdiagramm des Schreib-(Aufzeichnungs-)Vorgangs gemäß dem optischen Datenspeicherungssystem der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein weiteres verallgemeinertes Funktionsblockdiagramm des Lese-(Wiedergewinnungs-)Vorgangs einer gemäß dem System der vorliegenden Erfindung kodierten optischen Platte;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Beispielspur von unter Verwendung eines Dreimarkierungs- Datensatzes aufgezeichneten Daten in Übereinstimmung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 3, jedoch stellt sie die unter Verwendung von Zweimarkierungs-Datensätzen aufgezeichnete Information dar, wobei die mittlere Marke jedes Datensatzes nicht vorhanden ist;
Fig. 5 ist ein Wellenformdiagramm des optischen Interferenzmusters, welches die Kodierung des Informationssignals Si als einen variablen Abstand zwischen den Maxima erster Ordnung des Interferenzmusters darstellt;
Fig. 6 ist ein weiteres Wellenformdiagramm, welches einen Vergleich der breiteren Hüllkurve (Wellenform der durchgezogenen Linie) entsprechend der Beleuchtung eines Einfachflecks bzw. einer Einfachmarkierung (d. h. keine Daten aufgezeichnet) und, zum Vergleich, dem Interferenzmuster (Wellenform der Strichlinie) darstellt, welches aus einem Lesen eines Mehrfachmarkierung- Datensatzes resultiert;
Fig. 7 ist eine symmetrische Ansicht einer bevorzugten Form einer bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Antriebsvorrichtung, bei welcher die aufgezeichnete Information als kontinuierliche spiralförmige Spur auf einer optischen Platte formatiert ist und die Leseoptik das optische Interferenzmuster mittels Beleuchtung einer Seite der Aufzeichnungsplatte und Reflektion davon wiedergewinnt;
Fig. 8A ist eine schematische Darstellung der Schreiboptik, welche sich zum Aufzeichnen auf einer bei dem Antrieb von Fig. 7 verwendeten optischen Platte eignet;
Fig. 8B ist eine weitere schematische Darstellung der bei dem Antrieb von Fig. 7 verwendeten Leseoptik zum Lesen einer voraufgezeichneten Spur auf der optischen Platte;
Fig. 9 ist ein Diagramm einer geeigneten Anordnung von Diodendetektoranordnungen, welche relativ zu einem informationskodierten Interferenzmuster angeordnet sind, welches aus einem Beleuchten eines Mehrfachmarkierungen- Datensatzes mittels der in Fig. 8B bei dem Antrieb von Fig. 7 dargestellten Leseoptik resultiert;
Fig. 10 ist eine zum Wiedergewinnen der Lappenpositionsinformation, welche mittels der Diodenanordnung der in Fig. 8B dargestellten Leseoptik in das in Fig. 9 dargestellte Lichtinterferenzmuster kodiert ist, verwendete logische Schaltung;
Fig. 11 ist eine vereinfachte logische Schaltung, welche in alternatives Signalverarbeitungsschema zum Wiedergewinnen der kodierten Daten aus dem variablen Interferenzmuster von Fig. 9 darstellt;
Fig. 12A ist ein detailliertes Blockdiagramm eines geeigneten Steuerteilsystems zum Steuern des Betriebs der Schreiboptik von Fig. 8A während einem Kodieren von Daten und Aufzeichnen der optischen Platte;
Fig. 12B ist ein Blockdiagramm eines geeigneten elektronischen Steuerteilsystems zum Betreiben der Leseoptik von Fig. 8B während einer Wiedergewinnung von Daten von der in Antrieb 7 dargestellten optischen Platte;
Fig. 12C, 12D und 12E stellen genauer bestimmte Schaltungskomponenten, welche bei den Synchronisations-, Spurführungs- und Fokussierungssteuerungen für die Leseelektronik von Fig. 12B verwendet werden, dar;
Fig. 13 ist ein Diagramm ähnlich Fig. 9, jedoch stellt es eine alternative Anordnung der Detektordiodenelemente der Diodenanordnung dar, welche sich zur Verwendung bei der in Fig. 8B dargestellten Leseoptik eignet;
Fig. 14, 15 und 16 stellen mehrere verschiedene und alternative Konfigurationen zu der in Fig. 8B dargestellten Leseoptik dar;
Fig. 17, 18 und 19 stellen Abwandlungen für die in Fig. 8A verwendete Schreiboptik zum Kodieren und Aufzeichnen des Informationsgehalts auf einer optischen Platte dar;
Fig. 20 und 21 stellen einen Typ einer diskreten optischen Aufzeichnungsoptik und Laserdioden-Lichtquellen zur Verwendung bei einer alternativen Schreiboptik dar;
Fig. 22 ist eine isometrische Ansicht eines alternativen Antriebs zum Speichern der kodierten Information auf halbkreisförmigen bogenförmigen Spuren auf einer optischen Speicherkarte von generell rechtwinkliger Gestaltung unter Verwendung eines Schwingarms, welcher die Schreib/Lese-Optik trägt, dar;
Fig. 23 ist eine detaillierte Ansicht als Vertikalschnitt durch den alternativen Schwingarmantrieb, welcher in Fig. 22 dargestellt ist;
Fig. 24 ist eine Schnittansicht längs einer Horizontalebene, welche den in Fig. 23 dargestellten Schwingantriebsarm schneidet; und
Fig. 25 ist eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 3 und 4, welches ein weiteres alternatives Format der datenkodierenden Markierungen darstellt, bei welchem ein zusätzlicher Datenkanal durch ein variables Anordnung mit Zwischenraum von Markierungssätzen längs der Spur sowie quer zur Spur gebildet ist.
Das Prinzip der Aufzeichnungs- und Lesevorrichtung und -verfahren der Erfindung ist durch die Funktionsblockdiagramme in Fig. 1 und 2 dargestellt, bei welchen ein Signal Si mit einer aufzuzeichnenden und später wiederzugewinnenden Information auf einer optischen Datenplatte 10 in Form von Sätzen von Markierungen 12 kodiert ist, welche ein optisches Interferenzmuster 14 (siehe Fig. 2) bei deren Beleuchtung während eines Lesevorgangs durch eine kohärente Lichtquelle bilden.
Während eine Vielheit von Aufzeichnungteilsystemen verwendet werden kann, für welche spezifische Beispiele unten beschrieben sind, stellt Fig. 1 in verallgemeinerter Form die Schreiboptik 15 dar, bei welcher die Eingangssignalinformation Si einer optoelektrischen Strahlteiler- und Ablenkvorrichtung 16 zugeführt wird, welche eine Quelle von Aufzeichnungslicht 18, vorzugsweise von einer kohärenten Quelle, wie einer Laserdiode, empfängt, und auf den Quellenlichtstrahl einwirkt, um diesen in mindestens zwei und vorzugsweise drei verschiedene Lichtstrahlen 20 zu teilen. Die Winkeltrennung der Strahlen 20 ist eine Funktion der Eingangssignalinformation Si, so daß tatsächlich der Strahlteilungsvorgang durch den Momentanwert des Informationsstroms modelliert wird. Die optische Platte 10 ist derart angeordnet, daß sie geteilten Aufzeichnungsstrahlen 20 beleuchtet wird. Die variabel geteilten Aufzeichnungsstrahlen 20 erzeugen einen Satz von Markierungen 12, welche durch eine Funktion f(Si) in Abstand angeordnet sind. Das die optische Platte 10 bildende Material ist ein beliebiges einer Vielfalt bekannter Materialien, wie eine synthetische Basis, die mit einer Oberflächenbeschichtung aus einem Photoresist versehen ist, die per se zum Bilden physischer Markierungen bekannt sind, wie abwechselnd reflektierende und nicht- reflektierende Flecken, wenn diese belichtet und anschließend durch chemische Verfahren entwickelt werden. Obwohl bekannt ist, Information durch Ablenken optischer Strahlen in Reaktion auf das aufzuzeichnende Informationssignal aufzuzeichnen, weicht die vorliegende Erfindung von der herkömmlichen optischen Speicherungstechnologie ab, indem sie die Eingangsinformation in Sätze von Markierungen 12 kodiert, die später als vereinheitlichter Satz gelesen werden.
Die aufgezeichnete Eingangsinformation wird als variable Dimension g(Si) eines während des Lesevorgangs, wie in Fig. 2 dargestellt, erzeugten optischen Interferenzmusters 14 gespeichert. Genauer enthält das optische Interferenzmuster 14 eine Funktion der Eingangssignalinformation in Form der Größe g(Si) bei der Trennung zwischen bestimmten Maxima bzw. Lappen eines Musters 14. Hier wird die aufgezeichnete Information als Funktion der variablen Trennung zwischen einem mittleren Maximum 14a und einem bzw. beiden der seitlichen Maxima 14b und 14c erster Ordnung einer Interferenzmusters 14 gespeichert. Um ein Interferenzmuster 14 von jedem Satz von Markierungen 12 auf einer Platte 10 zu entwickeln, umfaßt die Leseoptik 23 eine kohärente Quelle eines Leselichts 24, welche einen Lesestrahl 25 erzeugt, der jeden Satz von Markierungen 12 längs einer Spur (gewöhnlich ist die Spur senkrecht zur Achse der mehrfachen Markierungen 12) beleuchtet, so daß die Wellen kohärenten Lichts verstärkend und auslöschend in einem Raum neben einer Platte 10, in diesem Fall auf der gegenüberliegenden Seite einer Platte 10 von einer Quelle 24, kombiniert werden. Das Ergebnis ist das optische Interferenzmuster 14, welches an ausgewählten Ebenen parallel zu einer Platte 10 durch eine Photodioden- Detektoranordnung 26 erfaßt werden kann. Eine Anordnung 26 liefert eine Ausgangssignalinformation, welche die Funktion g der aufgezeichneten und wiedergewonnen Eingangssignalinformation Si durch Abtasten der variablen Trennung der Maximallappen 14a, 14b und, falls erwünscht, 14c darstellt.
Es ist zu beobachten, daß der Satz von Markierungen 12 in Fig. 1 und 2 die Fähigkeit besitzt, ein infinites Kontinuum von Informationswerten als Funktion des variablen Anordnens mit Zwischenräumen zwischen den Interferenzmuster-Maxima 14a, 14b und 14c zu speichern. Bei den meisten herkömmlichen optischen Speicherungssystemen liegt der auf einer optischen Platte gespeicherte Informationsgehalt in Form einer einzelnen Markierung vor, welche ein einzelnes Binärbit darstellt. Anders ausgedrückt ist die einzelne Markierung herkömmlicher Speicherungsplatten entweder vorhanden oder nicht vorhanden und stellt einen Binärwert 1 oder 0 dar. Es ist eine große Anzahl derartiger einzelner Markierungen erforderlich, um Mehrbitwörter zu bilden, und anschließend werden wiederum viele Wörter kombiniert, um nützliche Datenströme zu bilden. Hingegen zeichnet die vorliegende Erfindung, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, einen Satz von Markierungen 12 auf, bei welchem ein Minimum von zwei Markierungen erforderlich ist und vorzugsweise drei, wie hier dargestellt, verwendet werden, um eine analoge Aufzeichnung des Informationsgehalts durch die variable Lappen- bzw. Maximaanordnung mit Zwischenraum des resultierenden Leseinterferenzmusters 14 zu bilden. Beispielsweise kann bei einer gegebenen bestehenden optoelektrischen Einrichtung jeder Satz von Markierungen 12 einen Bereich von bis zu 1000 Werten mit lediglich drei diskreten Markierungen 12 an jeder Datenstelle auf einer Platte 10 kodieren. In der Praxis wird eine Informationsspur aufgezeichnet, welche, wie am besten in Fig. 3 und 4 zu sehen, aus Sätzen von Markierungen, wie Löchern im Mikrometerbereich, in der optischen Platte, besteht, wobei jeder Satz von Markierungen quer zur Achse der Spur 28 angeordnet ist.
Fig. 3 stellt den bevorzugten Satz 12 aus drei Markierungen dar. Eine Vielzahl von Markierungssätzen ist längs einer Spur 28 ausgebildet, wobei jeder Satz quer zur Spur angeordnet ist, so daß eine mittlere Markierung 12a immer in der Mitte der Spur zur Verwendung bei der Spurführung, Synchronisierung und/oder Synchronisierung vorhanden ist.
Fig. 4 stellt eine alternative Kodieraufzeichnung dar, welche mit dem Minimum von zwei Markierungen pro Satz 12 arbeitet. Bei dem in Fig. 4 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel ist die mittlere Markierung immer dann weggelassen, wenn Daten vorhanden sind.
In Fig. 1 und 2 ist zu erkennen, daß das physische Anordnen mit Zwischenraum von Markierungen 12 an jedem Daten- bzw. Wertsatz auf einer Platte 10 eine kodierte Form der Eingangsinformation Si ist, welche als vorbestimmte Funktion von Si aufgezeichnet ist. Während es theoretisch möglich sein könnte, die aufgezeichnete Information direkt durch herkömmliche Formen des Vergrößerns und Messens der physischen Trennung von Markierungen 12 von einer Platte 10 wiederzugewinnen, ist die vorliegende Erfindung darin einzigartig, daß die Markierungen 12 mit sehr hoher Dichte und somit mit einer winzigen Trennung in einem Bereich von 2 bis 4mal der Wellenlänge λ des Leselichtstrahls aufgezeichnet werden. Beispielsweise weisen bei Verwendung einer Aluminium-Galliumarsenid-Laserdiode mit λ = 0,78 Mikrometer die Markierungen 12 jedes Satzes eine Trennung von etwa 1,56 bis 6,24 Mikrometer auf. Ein Wiedergewinnen dieser Information von der Platte unter Verwendung einer herkömmlichen Optik und Elektrooptik ist bestenfalls schwierig und infolge der Anforderung einer sehr teuren und komplizierten Leseoptik unerwünscht. Infolge der Aufzeichnung hoher Dichte von Markierungen 12 liegt der Abstand in der gleichen Größenordnung wie die Wellenlänge des für eine Lesequelle 24 verwendeten Lichts. Daher liefern herkömmliche Abbildungsverfahren keine optimale Auflösung der Markierungen 12 bei deren Abbildung auf einem Photodetektor oder anderen Lichterfassungsdetektoren.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der winzige Abstand zwischen den mehrfachen Markierungen 12 durch Bilden eines Lichtinterferenzmusters vorteilhaft genutzt, welches die Abstandsinformation von den mehrfachen Markierungen jedes Aufzeichnungssatzes 12 in Form der Interferenzmuster-Maxima und -Minima eindeutig wiedergewinnt. Drei Markierungen, wie ein Satz von drei Schlitzen, erzeugen ein ausgeprägtes mittleres Maximum 14a und zwei relativ ausgeprägte Maxima 14b und 14c erster Ordnung an äquidistanten gegenüberliegenden Seiten des mittleren Maximums. Durch Schneiden des Interferenzmusters an einer von einer Platte 10 versetzten geeigneten Ebene wird der Abstand zwischen diesen Maxima in ein Informationsausgangssignal übersetzt.
Das Signal kann von dem variablen Abstand zwischen einem mittleren Lappen 14a und einem der seitlichen Lappen bzw. Maxima 14b erster Ordnung, wie in Fig. 2 dargestellt, abgeleitet werden. Alternativ hierzu kann der Informationsgehalt durch den Abstand von zwei g(Si), wodurch die Gesamttrennung zwischen den Maxima erster Ordnung dargestellt ist, abgeleitet werden, oder es können redundante Messungen genommen werden für die Einfachwertfunktion g(Si), gemessen von dem mittleren Maximum zu jedem seitlichen Maximum erster Ordnung, und ein Mittel der beiden Lesungen genommen werden.
Das beispielhafte Lichtinterferenz-Auslesemuster ist genauer in Fig. 5 dargestellt. Die Form dieses Musters umfaßt ein ausgeprägtes mittleres Maximum 14a und ein Paar von Maxima 14b und 14c erster Ordnung, welche symmetrisch in Abstand und an der gleichen Funktionsdistanz g(Si) auf gegenüberliegenden Seiten des mittleren Maximums 14a angeordnet sind. Die relative Amplitude der seitlichen Maxima 14b und 14c erster Ordnung beträgt grob ½ bis 2/3 des des mittleren Maximums 14a im Falle eines Satzes von drei Markierungen. Es existieren selbstverständlich zusätzliche Maxima, welche sich über größere Distanzen von dem mittleren Lappen auf beiden Seiten erstrecken und eine abnehmende Amplitude aufweisen; jedoch sind die nützlichen seitlichen Lappen für die meisten praktischen Zwecke die Maxima 14b und 14c erster Ordnung. Bei dem alternativen System, welches mit einem Satz von zwei Markierungen für jede Datenstelle arbeitet, sind die seitlichen Maxima weniger scharf, jedoch noch zu gebrauchen.
Die genaue Form des Interferenzmusters ist durch drei Wirkungen bestimmt: die Wirkung einer einzigen Öffnung, die Wirkung mehrerer aufeinander abgestimmter Öffnungen und ein Cosinusausdruck für den Abfall der Intensität mit dem Winkel. Die das Muster beschreibende Gleichung weist daher drei Ausdrücke auf.
Der erste Ausdruck, der Einöffnungsausdruck, ist üblicherweise aus der Annahme eines Einschlitzes von infinitem Ausmaß und einer Breite von einigen bis vielen Wellenlängen abgeleitet. Siehe Gl. 1, beispielsweise von E. G. Steward, Fourier Optics: An Introduction, Halsted Press, 1987, S. 37, bzw. von F. A. Jenkins und H. E. White, Fundamentals of Optics, zweite Ausg., McGraw-Hill, 1950, S. 282.
Wann immer der Lesestrahl 25 eine einzelne Markierung, wie die mittleren Keine-Daten-Markierungen 12a in Fig. 3, abtastet, ist das resultierende, durch die Detektoranordnung erfaßte Lichtausgangssignal eine einzelne, verhältnismäßig breite Wellenform (durchgezogene Linie in Fig. 6) ohne dazwischenliegende Nullen (Signalminima), welche für das Interferenzmuster 14, dargestellt zum Vergleich durch Strichlinien in Fig. 6) kennzeichnend sind. Die Gestalt der breiteren Ausgangswellenform ohne abwechselnde Maxima und Minima, welche aus einem Abtasten einer einzelnen Markierung resultiert, wird bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorteilhaft zur Spurführungs- und Fokussierungssteuerung, wie hier in Verbindung mit Fig. 9 und 12B beschrieben, genutzt. Es sei darauf hingewiesen, daß in Fig. 6 die durchgezogene Linie, welche das Wellenformausgangssignal von einem Einmarkierungslesen darstellt, lediglich zum Vergleich in Überlagerung mit dem Strichlinieninterferenzmuster 14 dargestellt ist, und daß diese beiden Muster gewöhnlich nicht gleichzeitig existierten, sondern sich die Muster abwechseln würden zwischen der eine Leseabtastung einer einzelnen Marke darstellenden Wellenform der durchgezogenen Linie gefolgt von einer Leseabtastung eines ein Interferenzmuster 14 erzeugenden Satzes mehrerer Markierungen. So ermöglichen Detektoren, welche zum Lesen des mittlersten Abschnitts der Ausgangswellenform sowie der Stellen auf beiden Seiten einer derartigen Wellenform angeordnet sind, der Steuerelektronik, einen Übergang zwischen der breiteren Wellenform 36 der durchgezogenen Linie in Fig. 6 und der Wellenform 14 des Mehrsatz-Interferenzmusters zu erfassen. Durch Verarbeiten der resultierenden Detektorausgangssignale werden Spurführungs-, Synchronisierungs- und/oder Fokussierungs-Steuersignale erzeugt.
Die Intensität des Ausgangslichts in Wellenformmustern 14 und 36 ist eine Funktion der Größe der Markierungen. Beispielsweise erfüllt sich dann, wenn die Markierungen die Form von Öffnungen bei einem durchlässigen Lesesystem annehmen, die Stärke des Ausgangslichts, welches durch eine Öffnung übertragen wird, mit deren Größe. Jedoch ist die kodierte Signalinformation bei der Funktion g(Si) unabhängig von der Größe der Markierungen und ändert sich lediglich mit dem Abstand zwischen den Mitten jeder Markierung im Satz. Ferner beeinflußt die Randschärfe der Markierungen den kodierten Abstand g(Si) nicht bedeutend, so daß die kodierte Information und deren Wiedergewinnung sich durch die Schärfe der auf der Platte ausgebildeten Markierungen nicht bedeutend verschlechtert.

PLATTENANTRIEB

Bei der bevorzugten Realisierung der vorliegenden Erfindung und zum Zwecke der Veranschaulichung der Grundgedanken der Erfindung sind Daten auf einer spiralförmigen Spur durch eine eine in Fig. 7 dargestellte Platte 10 liefernde optische Scheibe seriell aufgezeichnet. Der Antrieb 40 für eine Platte 10 umfaßt den herkömmlichen Plattenmotor 42 und eine Spindel 44 zum Drehen einer Platte 10 mit einer gesteuerten Winkelgeschwindigkeit. Ein gleitend an Wagenführungen 48 angebrachter Wagen 46 trägt bewegbar die Lese- und/oder Schreiboptik 15/23, welche eine Objektivlinse umfaßt, die nahe der Oberfläche einer Platte 10 angeordnet ist, diese jedoch nicht berührt. Eine Optik 15/23 mit ihrer Objektivlinse bewegt sich so längs eines Radialpfades bezüglich der Achse einer Platte 10, wobei sie auf einer spiralförmigen Spur bzw. einer Reihe von konzentrischen Ringspuren auf einer Platte 10 schreibt bzw. von dieser liest, wenn die Platte 10 durch einen Motor 42 gedreht wird. Alternative Antriebe mit verschiedenen Aufzeichnungsformaten werden in Betracht gezogen und später bei der Beschreibung alternativer Ausführungsbeispiele beschrieben.
Die Aufzeichnung auf einer Platte 10 kann verschiedene Formen aufweisen; jedoch werden bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Daten in Form von reflektierenden und nicht-reflektierenden Flecken auf einer bzw. beiden Seiten der Platte kodiert. Wie unten in Verbindung mit Fig. 8A und 12A beschrieben, umfaßt der Aufzeichnungsvorgang gewöhnlich die Herstellung einer Hauptplatte durch Belichten einer Photoresistbeschichtung auf einer Glas-Hauptplatte mit den Schreibstrahlen. Nach Schreiben der Hauptplatte wird das Photoresist durch Ätzen entfernt, so daß winzige Bereiche längs der Spur übrigbleiben, an welchen die Oberfläche reflektierend ist. Als beispielhafte Abmessungen würde die Breite einer Dreimarkierungs-Datenspur, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, etwa 4 Mikrometer betragen. Jeder Fleck bzw. jede Markierung, wie die Markierungen 12a, 12b und 12c, welche einen Satz bilden, wären in der Größenordnung von einem Mikrometer quer. Der Abstand zwischen Markierungen wäre in der Größenordnung von ½ bis 1 Mikrometer. Das Photoresist- Hauptstückherstellverfahren ist beim Aufzeichnen von Daten auf Compact Disks und den verwandten Laserplatten per se bekannt. Nach einer Hauptstückherstellung können ein oder mehrere dazwischenliegende Unter-Hauptstücke hergestellt werden, welche als "Matrizen" bezeichnet und wiederum zur Herstellung brauchbarer Kopien verwendet werden. Die Kopien können aus synthetischen, halbsteifen Materialien, wie Polycarbonat, welches ein bekannter transparenter Kunststoff ist, der zur Herstellung von bei Verbrauchereinrichtungen verwendeten Kopien von Compact Disks verwendet wird, hergestellt werden.

SCHREIBOPTIK

Ein in Fig. 7 dargestellter Antrieb 40 kann eine Schreiboptik 15 mit oder ohne Leseoptik 23 auf dem gleichen Wagen 46 umfassen. Vorzugsweise wird der Schreibvorgang durch eine Nicht-Unterhaltungseinrichtung mit verhältnismäßig hoher Genauigkeit ausgeführt, bei welcher die Komponenten und Hilfssteuerungen für eine Hauptstückherstellung genau sind. Anschließend können Kopien der Platte ausgehend von dem Hauptstück bzw. von den "Matrizen" hergestellt und auf billigeren Antrieben niedrigerer Toleranz mit lediglich einer in einem Wagen angebrachten Leseoptik abgespielt werden. Nichtsdestotrotz können sowohl eine Lese- als auch eine Schreiboptik in dem gleichen Wagen in einer Seite-An-Seite-Anordnung angebracht sein oder mit einer gemeinsam genutzten Optik, falls dies erwünscht ist.
Wie aus Fig. 8A ersichtlich, umfaßt die Schreiblogik 18 eine Laserdiode 180, welche einen polarisierten Lichtstrahl erzeugt, der anschließend durch einen Kollimator 182 geformt wird und durch eine Strahlteiler- und Ablenkanordnung 183 hindurchtritt, wo die Lichtquelle geteilt und in Reaktion auf die Daten- bzw. Informationssignalquelle Si winkelmoduliert wird. Die geteilten und modulierten Strahlen anschließend durch einen polarisierten Strahlzerleger 184, ein ¼-Wellenlängen- Plättchen 188 und eine Objektivlinse hindurch. Reflektionen von dem Schreibstrahl werden durch einen Zerleger 184 zu einem Fukussiermodul 185 mit einer herkömmlichen astigmatischen Optik 186 abgelenkt. Ein Modul 185 erzeugt Rückkoppelsteuersignale, das heißt, Fehlersignale, an einem Ausgang 187, welcher einer in Fig. 12A dargestellten und unten genauer beschriebenen Fokussteuerelektronik zugeführt wird.
Die auf eine Oberfläche 10a der Platte 10 auftreffenden Schreib-Lichtstrahlen erscheinen als Strahlen 20 mit variabler Winkeldivergenz bzw. konvergent, wie bei dem Aufzeichnungsverfahren von Fig. 1 dargestellt. Die Objektivlinse 189 ist bewegbar durch eine herkömmliche, nicht getrennt dargestellte Einrichtung sowohl zu als auch von einer Verschiebung relativ zu einer Plattenoberfläche 10a zum Fokussieren und in einer Ebene parallel zu einer Oberfläche 10a zur Spurführung, wie durch den Doppelpfeil neben einer Objektivlinse 189 angezeigt, angebracht.
Die Strahlteiler- und Ablenkanordnung 183 kann verschiedene Formen, wie unten in Verbindung mit Fig. 17 bis 21 beschrieben, annehmen; jedoch wird die Verwendung einer akusto-optischen Ablenkvorrichtung, wie in Fig. 17 dargestellt und in der vorliegenden Schrift in Verbindung mit dieser Figur genau beschrieben, bevorzugt.
Bei dem Betrieb der Aufzeichnungsoptik 18 werden drei Ausgangsstrahlen bei Bildung des Dreimarkierungssatzes 12 gemäß dem bevorzugten, oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugt. Wie bereits erwähnt, ist das Aufzeichnungssystem grundlegend analog darin, daß die Anordnung mit Zwischenraum der physischen Markierungen auf einer Platte 10 kontinuierlich variabel in einem Bereich einer variablen Anordnung mit Zwischenraum quer zu der Plattenspur sind.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Informationssignal lediglich bei der variablen Anordnung mit Zwischenraum von Markierungen innerhalb eines Satzes derartiger Markierungen in Queranordnung zu der Plattenspur 28 kodiert, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich. Jedoch sind nachfolgend alternative Ausführungsbeispiele erörtert, bei welchen eine zusätzliche Information durch Kodieren von Daten bei variablem Anordnen mit Zwischenraum längs der Spur und quer zu der Spur gespeichert werden.
Nach einer Hauptstückherstellung einer Platte und Herstellen brauchbarer Kopien wird bevorzugt, daß die eine Aufzeichnung enthaltende Plattenoberfläche durch ein verhältnismäßig dickes transparentes Beschichtungsmaterial geschützt wird, um Staub, Kratzer etc. davon abzuhalten, den Lesevorgang zu verschlechtern. Eine derartige Beschichtung ist per se bekannt und wird bei herkömmlichen Compact Disks in Form einer 1,2 mm Schicht aus Polycarbonat verwendet. Für den Schreibvorgang muß das optische System von hoher Qualität sein und eine verhältnismäßig große NA (Numerische Appretur) aufweisen. Der Grund hierfür ist, daß das System Flecken (Markierungen) auf der Platte ausbilden muß, welche in der Größenordnung von etwa einem Mikrometer Durchmesser liegen. Eine Objektivlinse mit einer NA von 0,5 wird zum Aufzeichnen von Markierungen von einem Mikrometer bevorzugt.
Während eines Schreibvorgangs werden ein Antrieb 40 und eine Schreiboptik 10 durch ein in Fig. 12A dargestelltes Schreibsteuer-Untersystem gesteuert. Die Spurführung für Schreibvorgänge bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel arbeitet mit herkömmlicher Steuerungstechnologie. Während eine Anzahl von Alternativen existiert, weist das bevorzugte Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 12A dargestellt, einen FIFO-Puffer 12a-1 auf, in welchen Daten mit einer Taktrate eingegeben, kombiniert mit Fehlercodes, Steuercodes, und formatiert in einem Prozessor 12a-2, zwischengepuffert an 12a-3, durch eine Linearisierungs- Verweistabelle 12a-4 geführt, erneut gepuffert an 12a-5 und anschließend durch einen Digital-Zu-Analog-Wandler 12a-6 einem Ablenkvorrichtungs-Treiber 12a-7 zugeführt werden, welcher die Schreiboptik, wie eine Strahlteiler- und Ablenkanordnung 183 von Fig. 8A, steuert. Diese Komponenten werden durch einen Zeit- und Sequenz-Generator 12a-10 in einer herkömmlichen Weise zeitlich abgestimmt und in Aufeinanderfolge angeordnet, wobei der Zeit- und Sequenz- Generator 12a-10 ferner mit dem Laserdioden-Treiber 12a-11 und mit der Plattenantriebs-Motorsteuerung 12a-12 und der Wagenantriebsteuerung 12a-13 verbunden ist. Die Steuerungen von Fig. 12A sind im wesentlichen die gleichen wie bei einem Aufzeichnen von Compact Disk-Hauptstücken.
Bei Bilden der Mehrmarkierungssätzen, wie in Fig. 3 dargestellt, mittels der Schreiboptik 18 wird bevorzugt, daß jeder Satz von Markierungen 12 die benachbarten Sätze beinahe berührt. Dies maximiert die Dichte und ermöglicht noch ein angemessenes Signal-Zu-Rausch-Verhältnis während eines Lesens. Wie unten in Verbindung mit dem Lesevorgang beschrieben, bedeutet das dichte Anordnen mit Zwischenraum der Markierungssätze längs der Spur 28, daß der Lesestrahl vorzugsweise eine ovale Form aufweist, wobei die Hauptachse quer zur Spur, wie durch das Oval der gestrichelten Linie des Lesestrahls 25 in Fig. 3 dargestellt, ausgerichtet ist.

LESEOPTIK

Eine bevorzugte Realisierung einer Leseoptik 23 ist in Fig. 8B dargestellt. Eine Laserdiode 240, welche zum Beispiel durch eine Aluminium-Galiumarsenid-Diode vorgesehen sein kann, sendet kohärentes Licht einer Wellenlänge in der gleichen Größenordnung wie die Abmessungen von Markierungen 12 auf einer Platte 10 aus. Das kohärente Licht wird durch einen Kollimator 241 geformt und durch einen polarisierenden Strahlzerleger 242, ein Viertelwellenlängenplättchen 243 und eine bewegbar angebrachte Objektivlinse 244, welche den Strahl auf einer Platte 10 fokussiert, geführt. Wie erwähnt ist erwünscht, daß der Lesestrahl eine generell ovale Form aufweist und dessen Hauptachse quer zu einer Spur 28, wie in Fig. 3 dargestellt, angeordnet ist, und diese Anforderung ist durch die meisten Laserdioden problemlos erfüllt, da diese von Natur aus einen ovalen Strahl erzeugen. Reflektionen von den Markierungen auf einer Platte 10 kehren durch eine Objektivlinse 244 zu dem polarisierenden Strahlzerleger zurück, welcher nun ein Muster 14 auf die Diagonale reflektiert. Eine Photodioden-Detektoranordnung 26 ist angeordnet, um das reflektierte Ausgangslesemuster, welches die in Fig. 5 dargestellten mehrfachen Lappen bzw. Maxima 14a, 14b und 14c enthält, aufzufangen.
Das Viertelwellenlängenplättchen 243 ist per se bekannt zum Verhindern, daß Reflektionen von der Optik und/oder einer Platte 10 wieder in die Laserdiode gelangen und deren Betrieb stören Das Plättchen 243 hält ferner Verluste in einem Strahlzerleger 242 auf einer vernachlässigbaren Höhe.
Eine Diodenanordnung 26 kann verschiedene Formen, wie unten bei verschiedenen Alternativen beschrieben, annehmen; jedoch sind bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Dioden, wie in Fig. 9 dargestellt, relativ zu dem Interferenzmuster 14 in Gruppen angeordnet, welche aus einer linken linearen Anordnung 261, einer rechten linearen Anordnung 262 und einer Gruppe von Dioden 263, angeordnet längs der Spur, welche als Vertikalachse bzw. Vertikalanordnung bezeichnet wird, bestehen. Genauer umfassen Detektoren 263 einen mittleren Bezugsdetektor 263a und einen Satz von Fokus- und Synch-Detektoren 263b und 263c, welche längs der Vertikalachse über und unter dem mittleren Bezugsdetektor 263a angeordnet sind. Diese Detektordioden 263 reagieren auf Änderungen der Lichtreflektion, welche längs der Spur auftritt, wenn eine relative Bewegung zwischen dem Lesestrahl 25, wie in Fig. 3 dargestellt, und der Spur von einem Satz von Markierungen 12 zu dem nächsten stattfindet. Die resultierenden Ausgangssignale von diesen Detektoren werden wie unten in Verbindung mit Fig. 12B genauer beschrieben verarbeitet, um die Spurführung, Fokussierung und Synchronisierung der Leseoptik 26 zu steuern.
Die linke und die rechte lineare Unteranordnung 261 und 262 umfassen eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Dioden von genügender Anzahl und Anordnung, um den Bereich einer Lateralverschiebung jedes seitlichen Lappens bzw. Maximums 14a und 14b des Lesemusters zu erfassen. Die Position jedes Lappens bzw. Maximums 14a und 14b wird bestimmt durch Abtasten dieser Dioden, welche oberhalb einer Erfassungsschwelle erleuchtet sind, und durch Messen des Intensitätsverhältnisses von Diodenpaaren, welche einen bestimmten Lappen überspannen. Die Erfassung ist daher teilweise digital in dem Sinn, daß lediglich bestimmte diskrete Dioden oberhalb der Abtastschwelle beleuchtet sind, und ferner teilweise analog in dem Sinn, daß das Verhältnis der Diodensignalstärke eine Position der seitlichen Maxima 14a und 14b mißt.
Die kodierten Signaldaten Si werden extrahiert von der Platte durch Abtasten der Ausgangssignale entweder von der linken Unteranordnung 261 oder der rechten Unteranordnung 262 bzw. sowohl von der linken Unteranordnung 261 als auch von der rechten Unteranordnung 262, welche sich in einem bekannten Abstand zu der Mitte der Spur und daher an dem mittleren Lappen bzw. dem mittleren Maximum 14a des Interferenzmusters befinden. Die Abmessung jedes Detektorfensters bei Unteranordnungen 261 und 262 ist wesentlich kleiner in Richtung einer Lappenbewegung, verglichen mit der Breite des Lappens selbst, das heißt eines Lappenmaximums 14b oder eines Lappenmaximums 14c. Hingegen ist, um möglichst viel Licht zu sammeln, jedes der Elemente von Unteranordnungen 261 und 262 viel länger längs der Spurrichtung als es breit quer zur Spur ist. Während weitere Konfigurationen, wie Quadrat- oder Zylinderlinsen, hinzugefügt werden könnten, um Licht auf den Detektorelementen zu sammeln und zu fokussieren, ist die generelle Geometrie der Elementen der Unteranordnungen 261 und 262 von Fig. 9 geeignet. Die Detektoren sind vorzugsweise ladungsgekoppelte Vorrichtungen und von einer Übertragungs- und Schieberegister-Logikschaltung, wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, zum Extrahieren der Signaldaten begleitet, welche eine Lappenbewegung von dem Leselichtmuster darstellen.
Die Position des seitlichen Lappens (bzw. der seitlichen Lappen) wird durch eine Abtaststeuerschaltung, wie in Fig. 10 dargestellt, mit einem Schieberegister 101, einem Vergleicher 102, einem Schwellendetektor 103, einer Verhältnisschaltung 104 und einem Ausgang 105 in ein analoges Signal übersetzt. Ein Schieberegister 101 speichert die Positionsinformation, welche diese bestimmten Diodenelemente von Unteranordnungen 261, 262 darstellt, welche mit einem seitlichen Maximum 14b bzw. 14c beleuchtet wurden. Der Vergleicher 102 weist mit einem bestimmten, in Abstand angeordneten Paar von Elementen eines Registers 101 gekoppelte Eingänge und einen über einen Schwellendetektor 103 mit einem Freigabeeingang einer verhältnisnehmenden Schaltung 104 verbundenen Ausgang auf, so daß ein ansteigender Signalpegel bei Elementen eines Schieberegisters 101, welcher die Anstiegsflanke eines erfaßten seitlichen Lappens darstellt, einen Schwellendetektor 103 und somit eine verhältnisnehmende Schaltung 104 triggert. Die Eingänge zu einer Schaltung 104 sind mit in Abstand angeordneten Elementen eines Registers 101, ausgewählt zum Überspannen der vorweggenommenen Breite der seitlichen Maxima, verbunden. Folglich wird eine verhältnisnehmende Schaltung 104 bei einer ansteigenden Vorderflanke eines seitlichen Maximums ausgelöst, und das Verhältnis-Ausgangssignal an 105 ist ein Maß des Mittelpunkts, das heißt, der Spitze, des Maximums (Lappens).
Alternativ hierzu kann eine wie in Fig. 11 dargestellte Schaltung zum Extrahieren der Lesedaten verwendet werden, wobei eine Parallelübertragung zwischen den Signalausgängen von den Diodenelementen von Unteranordnungen 261 und 262 in ein Register 111 stattfindet. Eine Bank von Vergleichern 112 definiert den Punkt, an welchem die Signalausgabe von dem Detektoranordnungselement beginnt, abzunehmen, das hißt, die Spitze des Lappens eines Maximums 14b bzw. 14c. Eine Reihe von UND-Gattern 113 sperrt die Ausgabe jedes Stromabwärts-Vergleichers 112 entsprechend einem jenseits der Spitze des seitlichen Lappens beleuchteten Anordnungselement. Das Ergebnis ist ein Mehrbitwort an den kombinierten Ausgängen von UND-Gattern, welche einer Dekodierlogik 114 zugeführt werden, die das Positionswort dekodiert hat und ein entsprechendes binäres Ausgangssignal erzeugt, welches die Stelle der Spitze des seitlichen Lappens 14b bzw. 14c darstellt.

SYNCHRONISIERUNG, FOKUSSIERUNG UND SPURFÜHRUNG WÄHREND EINES LESENS

Ein aus einem Satz von Markierungen gelesenes Datenwort erzeugt ein Muster mit mehreren Lappen in einer Ebene senkrecht zur Spurrichtung, wie bereits beschrieben. Wie in Fig. 12B dargestellt, empfangen und verarbeiten die Datendetektoren von Diodenanordnungen 26 Daten an 12b-1, wobei hier eine Realisierung wie oben beschrieben und in Fig. 10 (bzw. Fig. 11) dargestellt möglich ist, und anschließend erfolgt eine herkömmliche Digitalisierung und Formatierung von Daten an 12b-2, gefolgt von einer Fehlererfassung und Fehlerkorrektor 12b-3, wieder per se bekannt. Die so verarbeiteten Daten werden anschließend an eine besondere Anwendungseinrichtung ausgegeben. Gleichzeitig ist das Lichtmuster in einer Ebene parallel, das heißt längs, zu der Spur das eines einzelnen Flecks für jeden Lappen. Befindet sich der Lesestrahl zwischen Sätzen von Markierungen, so ist das Muster in Längsrichtung das eines sehr dicht in Abstand angeordneten Zweimarkierungssatzes, das heißt, die seitlichen Lappen sind sehr klein und in großem Abstand angeordnet, und der mittlere Lappen ist etwas größer, jedoch nicht so breit wir ein einzelner Fleck.
Ein Synchronisier-Taktsignal wird durch die generell in Fig. 12B dargestellte Synch-Signal-Verarbeitung entwickelt, um Synch-Detektoren einer Anordnung 26, einen Taktgenerator 12b-6 einer Verarbeitung 12b-5, und eine Plattenübertragungsfunktion und einen Bandpaß 12b-4 zu umfassen, und ist genauer in Fig. 12C dargestellt. Wie in Fig. 12C zu sehen, sind die Synch-Detektoren 12c-7 einer Anordnung 26 parallel zu der Spur ausgerichtet und derart eingestellt, daß dann, wenn sich der Strahl auf dem Wort befindet, die Detektoren den (Einfleck) mittleren Lappen, einen auf jeder Seite, mit etwa 80% Intensitätspunkten lesen. Ein Vergleicherverstärker 12c-8 zwischen den Spur/Fokus-Detektoren 12c-7 bestimmt, wann die Signale gleich werden, und anschließend wird ein Impuls erzeigt. Wenn zur gleichen Zeit der mittlere Bezugsdetektor hoch und größer ist als das Synch-Signal, wie durch einen Vergleicher 12c-9 bestimmt, und das Synch = Detektorsignal mindestens die Hälfte (idealerweise 80%) des mittleren Bezugs, wie durch Vergleicher 12c-10 bestimmt, ist, so bestimmt eine UND-Logik 12c-12, daß der Signalzustand einen Synch-Impuls darstellt, und er wird an die Takt- und Zeitgabe-Schaltungen nach einer Stabilisierung durch den Phasenregelkreis 12c-11 weitergegeben. Befindet sich der Strahl irgendwo zwischen Wörtern, so können die Synch- Detektoren wieder gleich sein, jedoch ist entweder der mittlere Bezug niedrig, oder die Summe der Synch-Detektoren ist niedrig, und es wird kein Impuls weitergegeben. Wie aus einer genauen Betrachtung der in Fig. 9 dargestellten Musterformen hervorgeht, liegt der 80%-Intensitätspunkt auf dem Einlappenmuster etwa dort, wo eine Null bei einem Zweimarkierungs- bzw. Dreimarkierungswort existiert.
Eine Fokusverarbeitung ist generell in Fig. 12B als Fokusverarbeitung 12b-7 und Fokusübertragungsfunktion und Bandpass 12b-8 dargestellt, und eine geeignete Schaltung für diese Funktionen ist genauer in Fig. 12D dargestellt. Wie in Fig. 12D dargestellt, können die Fokusdetektoren F1 und F2 die gleichen sein wie die Synch-Detektoren 12c-7. Tritt die Synch auf, so wird die Summe der Detektoren F1 und F2 linear durch einen Differenzverstärker 12d-1 mit dem mittleren Bezug verglichen. Befinden sich die Detektoren zu nahe an der Platte, so ist der Lappen schmäler relativ zu dem festen Abstand der Detektoren, und das Verhältnis der Summe zu dem Mittleren wird klein. Sind die Detektoren zu weit entfernt, so ist der Lappen viel breiter und niedriger, und das Verhältnis wird groß. In der Praxis wird die Summe der Detektoren mit einem Widerstandsdämpfungsglied graduiert, so daß bei einem richtigen Fokus die Summe und das Mittlere gleich sind. Anschließend zeigt ein einfacher Differenzverstärker 12d-1 durch ein positives bzw. negatives Signal annähernd an, wie weit und in welcher Richtung der Fokus fehlerhaft ist, und dieser Wert passiert ein getaktetes analoges Gatter 12d-2, um den erfaßten Fokusfehler zum Steuern einer Leseoptik 23 zu erzeugen. Die Auswahl des Fokus ist willkürlich, da es keine deutliche Bildebene wie bei herkömmlichen Systemen gibt. Der "Brenn"-Punkt wird derart ausgewählt, daß das Muster so groß ist, daß es an einen geeigneten Detektorabstand angepaßt ist, und die Strahlenwellenform ist konvex.
Eine Spurführung erfolgt durch die generell in Fig. 12B dargestellte Datenverarbeitung durch eine Spurführungs- Üertragungsfunktion und ein Bandpaßfilter 12b-9 und ein Tiefpaß-Integrierglied 12b-10 zum Erzeugen von Spurführungs-Fehlersignalen für den Spurführungs- Stellantrieb und einen Wagenmotor, und eine genauere Darstellung dieser Verarbeitung ist in Fig. 13E dargelegt. Das Spurführungssignal in Fig. 12E wird vorteilhaft aus dem Datensignal extrahiert durch Nehmen der Differenz über einen Differenzverstärker 12e-1 zwischen den linken und rechten Sätzen von Datendetektoren 26. Die Funktion einer Spurführung ist, die Mitte des Lesestrahls und die Mitte der Spur in Übereinstimmung zu halten. Wandert die Spur von dem Strahl weg, so verschiebt sich das Muster augenscheinlich in der entgegengesetzten Richtung, und die Detektoren sind nicht mehr symmetrisch bezüglich des Musters angeordnet, und es resultiert ein Spurführungs- Fehlersignal, welches eine Korrektur bei dem Spurführungs- Stellantrieb erzeugt. Das Ausgangssignal eines Differenzverstärkers 12c-1 wird wahlweise durch ein getaktetes analoges Gatter 12e-2 zu der Ausgangsleitung durchgelassen, welche den erfaßten Spurfehler für das Lesesteuerungs-Untersystem von Fig. 12B erzeugt.
Im Gesamtbetrieb ist zu beobachten, daß das Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen Erfindung kein Synch-Wort als Teil des aufgezeichneten Formats benötigt, weder abgetrennt von den Daten noch darin eingegliedert. Jeder Satz von Markierungen, ob ein Dreimarkierungs- oder ein Zweimarkierungssatz, stellt ein Mehrbitwort dar. Dieses Wort, welches in analoger Form einen Bereich von Werten speichert, der groß genug ist, um beispielsweise ein Zehn- Bit-Wort zu kodieren, läßt eine Taktung des gesamten Worts als Ganzes zu durch das Vorhandensein des mittleren Maximums 14a.
Die Genauigkeit eines Lesens der Information von einer Platte 10 ist sehr hoch verglichen mit verbreiteten optischen Aufzeichnungssystemen. Wie erwähnt, ist die Stelle der seitlichen Maxima, welche die Signalinformation kodieren, bestimmt durch ein Verhältnis, und dieses Verhältnis wird einfach durch eine herkömmliche Technologie bezüglich Intensität und im Falle einer besonderen Platte bezüglich Temperatur, Wellenlänge etc. korrigiert.
Verschiedene Anwendungen können ein derartiges Formatieren der Daten auf der Platte erfordern, daß Gruppen von Wörtern, also Gruppen von Mehrmarkierungssätzen 12, durch spezielle Eichmarkierungssätze abgeschmiert werden. Diese speziellen Markierungssätze werden nicht für Daten verwendet, sondern zum Liefern einer Abstandseichung zum Identifizieren von Gruppen von Wörtern. Die Eichmarkierungen unterscheiden sich von Datensätzen etwa durch Lücken längs der Platte, in welche keine Markierungen entweder vor oder nach bzw. sowohl vor als auch nach den Eichsätzen, wie bei den Dreimarkierungs- und Zweimarkierungs-Aufzeichnungen von Fig. 3 und 4 dargestellt, gesetzt werden. Die Eichsätze können dazu verwendet werden, eine physische Verzerrung der Platte, zum Beispiel eine Wärmeausdehnung oder Änderungen der Wellenlänge der Lese- und Schreibstrahlen, Änderungen des Abstands der jeweiligen bei der Einrichtung verwendeten Diodenanordnungen oder andere Sekundäreffekte auszugleichen. Obwohl diese Effekte gering sind, wird bei solchen Anwendungen, bei welchen eine verhältnismäßig große Menge von Daten in einem gegebenen Datenmarkierungssatz gespeichert wird, die Raumauflösung kritischer, und die obigen Ausgleichsvorgänge sind erwünscht.

ALTERNATIVE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 13 stellt eine alternative Detektoranordnung für die Leseoptik dar, bei welcher die variable Verschiebung der seitlichen Lappen des Lesemusters durch einen einzelnen linken bzw. rechten Detektor 131 bzw. 132 erfaßt wird. Die Vertikaldetektoren für Fokus, Synch und mittleren Bezug bleiben die gleichen wie im Falle des in Fig. 9 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Die Gestaltungsbetrachtungen für alternative Detektoranordnung in Fig. 13 beruht auf der Beobachtung, daß viele Anwendungen der Erfindung einhergehen mit verhältnismäßig kleinen Beträgen einer Bewegung eines seitlichen Lappens.
Es ist beispielsweise vorweggenommen, daß die seitlichen Lappen erster Ordnung einen Lateralbereich von etwa einer Breite des Lappens selbst aufweisen. So variiert die Größe des Ausgangssignals bei den einzelnen Detektoren 131 und 132 analog zur Bewegung des Lappens über das Erfassungsfenster des Detektors. Jeder des linken und rechten einzelnen Detektors 131 und 132 erzeugt so ein Ausgangssignal variabler Amplitude, welches eine Funktion der kodierten Daten ist. Da die Amplitude des Seitlichen Lappens bei dessen Wegbewegen von der Mitte gemäß (Sin²X/X²) abfällt, bewirkt der Schreibvorgang ein Anordnen in ausreichendem Abstand der Markierungen, so daß die Lesedetektoren 131 und 132 verhältnismäßig nahe an der Mittelachse angeordnet werden können, um die seitlichen Lappen nahe ihrer maximalen Amplitude erfassen zu können. Das Ausgangssignal wird bezüglich des inhärenten Abfalls der Amplitude bei Bewegen nach außen der kodierten Lappen in Reaktion auf eine Datenmodulation ausgeglichen. Daher würde die Übertragungsfunktion (Daten/Ausgangssignal) nicht linear sein, jedoch korrigiert werden, beispielsweise durch eine physische Lichtmaske auf den Detektorflächön oder durch eine elektronische Kompensation in einem Signalverarbeitungsnetzwerk.
Das in Fig. 13 dargestellte Zweidatendetektor- Ausführungsbeispiel ist einfach aufzubauen und würde eine kostengünstige Leseeinrichtung, wie für Unterhaltungsanwendungen, zulassen. Das Signal-Zu-Rausch- Verhältnis leidet etwas, da nicht das gesamte durch datenkodierte seitliche Lappen entwickelte Licht verwendet wird, das heißt, es hat sich teilweise von dem Detektor wegbewegt, um das analoge Ausgangssignal zu erzeugen.
Als Abwandlung des in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiels kann jeder der Signaldetektoren auf der linken und der Rechten Seite des mittleren Lappens mit Fenstern versehen sein, welch die gesamte Breite der Lappenbewegung überspannen. In diesem Fall ändert sich das Lesesignal als Abfall der Intensität des Lappens bei dessen Bewegung weg von der Mitte. Der Vorteil ist, daß das Signal-Zu-Rausch-Verhältnis besser wird, obwohl die Detektoren größer werden.
Eine weitere Abwandlung des in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht im Teilen jedes der einzelnen linken und rechten Detektoren 131 und 132 in ein Paar von Elementen auf jeder Seite. Das Teilen zwischen den Detektorelementen wäre am Mittelpunkt der Lappen- Seitenbewegung bedeutend. Es gibt an der Mitte der Anordnung drei zusätzliche Detektoren zum Fokussieren, Synchronisieren und, wenn nötig, AGC. Das Verhältnis des Ausgangssignals von jeden Seitenpaardetektoren würde durch die elektronische Lesesignalverarbeitung ausgeführt. Das Verhältnis des Ausgangs zu Signalen würde dann mittels einer Verweistabelle für einen Intensitätsabfall korrigiert. Die Verhältnisse der Detektoren auf beiden Seiten der Mittelachse könne für das Datensignal summiert werden, und der Unterschied zwischen den Signalen auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelachse kann für die Spurführungs-Fehlererzeugung verwendet werden. Diese besondere Abwandlung würde sieben Detektoren erfordern, also mehr als das obige alternative Ausführungsbeispiel; die Genauigkeit und Stabilität sollte jedoch etwas besser sein. Als Alternativen zu der in Fig. 8B dargestellten Leseoptik 24 sind in Fig. 14, 15 und 16 verschiedene Gestaltungen dargestellt. Bei der bevorzugten Optik 24 werden die kodierten Daten durch Reflektionen von einer Fläche der Platte 10 gelesen, wenn die Spurdatensätze in Reaktion auf einen Laser 240 beleuchtet werden. Eine alternative Anordnung ermöglicht eine durchlässige Kodierung und ein Lesen einer Platte, wie in Fig. 14 dargestellt, wobei die Datenebene abwechselnd durchlässig und undurchlässig an den Sätzen von Markierungen ist. So werden eine Laserdiode und zugehörige Kollimator- und Objektivlinsen derart angeordnet, daß sie die Spur von einer Seite der Platte beleuchten, und das übertragene Licht, einschließlich dem kodierten Interferenzmuster, wird durch eine Objektivlinse auf der Detektoranordnung fokussiert.
Fig. 15 zeigt ein alternatives reflektierendes Lesesystem, bei welchem der von der Laserdiode und dem Kollimator ausgesendete Lesestrahl derart orientiert ist, daß der Strahl zu einem kleinen Fleck an einem Winkel zur Datenebene konvergiert. Das Rückkehr- bzw. Lesemuster beleuchtet den Detektor direkt in einem Reflektionswinkel weg von der Spur. Die gesamte Anordnung wird zur Spurführung und Fokussierung bewegt. Es sei darauf hingewiesen, daß dieses Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem in Fig. 8B dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel und den Alternativen in Fig. 14 und 16 mit weniger optischen Komponenten auskommt.
Eine Abwandlung des in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiels liefert eine Relaislinse zwischen der Platte und den Detektor- und Laseranordnungen. Die Relaislinse bildet ein Bild der Daten an der früheren Plattenstelle und bewegt sich zur Spurführung und Fokussierung.
Eine weitere Anordnung ist in Fig. 16 dargestellt, bei welcher das Licht der Laserdiodenquelle und die Lesedetektoranordnung sich eine Objektivlinse ohne Überlappen teilen. Der Vorteil besteht darin, daß kein Strahlzerleger bzw. kein Viertelwellenlängenplättchen erforderlich sind; der Nachteil besteht darin, daß die NA für den Lesestrahl die Hälfte derjenigen der Objektivlinse in der Richtung ist, in welcher eine hohe NA am meisten benötigt wird, d. h. parallel zur Spur, jedoch würde dieses Ausführungsbeispiel bei bestimmten Plattenanwendungen niedriger Dichte funktionieren.
Fig. 17, 18 und 19 stellen mehrere für die Schreiboptik geeignete Ausführungsbeispiele dar. Fig. 17 stellt beispielsweise genauer das bevorzugte Ausführungsbeispiel einer Schreiboptik 18 von Fig. 8A dar, bei welchem der Strahlteiler und die Ablenkanordnung durch eine akusto-optische Zelle 171 und eine zugehörige Optik, einschließlich Strahlformungszylindern 172 und einer Zylinderlinse 174, zur Korrektur von Astigmatismus vorgesehen ist. Eine akusto-optische Zelle 171 ist eine bekannte Vorrichtung mit einer piezoelektrischen Platte 175 an einem Ende der Zelle, welcher das vorverarbeitete Informationssignal, hier ein durch Daten Si frequenzmoduliertes HF-Signal, zugeführt wird. Variable Stehwellen werden in der Zelle 171 gebildet, welche ein Beugungsgitter erzeugen, das den Laserlichtstrahl teilt und den Betrag der Winkelablenkung des Teilstrahls bei dessen Austreten aus einer Zelle 171 moduliert. Für ein Dreimarkierungs-Kodierformat (Fig. 3) werden sowohl Seitenstrahlen als auch der mittlere Strahl an der akustooptischen Ausgangszelle 171 verwendet. Für ein Zweimarkierungs-Kodierformat (Fig. 4) wird einer der Strahlen blockiert oder anderweitig vom Aufzeichnungsvorgang abgelenkt, so daß lediglich zwei Strahlen an einem variablen Divergenzwinkel zur Platte 10 übertragen werden. Die anderen Elemente der Plattenoptik, wie in Fig. 17 dargestellt, sind die gleichen wie in Verbindung mit Fig. 8A beschrieben.
Alternativ hierzu kann die Schreiboptik durch eine Galvanometer-Ablenkanordnung, wie in Fig. 18 dargestellt, vorgesehen werden. Ein parallelgerichteter Quellenlaserstrahl, wie von einer Laserdiode, durchläuft einen Strahlzerleger, um orthogonale Strahlen zu bilden, wovon einer anschließend durch eine gespiegelte Galvanometerfläche abgelenkt wird. Die dadurch gebildeten Strahlen sind divergent als Funktion des Galvanometers, welches sich in Übereinstimmung mit der kodierten Signalinformation bewegt. Der galvanometerabgelenkte Strahl durchläuft anschließend aufeinanderfolgende Strahlzerleger und wird durch einen Siegel abgelenkt, um gleiche und gegenüberliegende Seitenstrahlen 181 und 182 zu erzeugen. Ein dieselbe Objektivlinse durchlaufender mittlerer Strahl 180 wird durch einen gewinkelten Spiegel gebildet, welcher den am Anfangsstrahlzerleger wie dargestellt gebildeten Laserlichtstrahl empfängt. So entsteht ein Strahlmuster, bei welchem Seitenstrahlen 181 und 182 durch die Winkelposition eines Galvanometers winkelmoduliert werden, auf gleichen und gegenüberliegende Seiten des mittleren Strahls 180, wodurch das Bilden eines Dreimarkierungs- Satzes auf der Fläche 10 der Platte ermöglicht wird. Ein derartiges elektromechanisches Aufzeichnungssystem liefert keine so große Bandbreite wie das akusto-optische Aufzeichnungssystem von Fig. 17 oder die Diodenanordnungs- Aufzeichnungsanordnungen von den unten erläuterten Fig. 20 und 21, ist jedoch für viele Aufzeichnungsanwendungen niedriger Datenrate bzw. Nicht-Echtzeit- Aufzeichnungsanwendungen geeignet und ist kostengünstiger als andere Anordnungen. Eine weitere Alternative besteht darin, den Galvanometerspiegel durch einen piezoelektrischen Spiegel bei solchen Ausführungsbeispielen zu ersetzen, bei welchen der Betrag einer Winkelablenkung gering ist. Eine weitere Alternative besteht darin, eine Optikfaservorrichtung, wie in meinem früheren U.S.-Patent Nr. 3 941 927 offenbart, zu verwenden.
Fig. 19 ist eine Abwandlung der Galvanometerablenkvorrichtung von Fig. 18. In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 19 werden die durch den aufeinanderfolgenden Strahlzerleger und das gespiegelte Galvanometer gebildeten Strahlen auf ein optisches System einschließlich eines Dove-Prismas 195 angewandt, welches eine ungerade Zahl von Reflektionen liefert. Der andere von der teilweise reflektierenden Fläche der Vorderfläche des Dove-Prismas reflektierte Strahl durchläuft ein weiteres System gespiegelter Flächen einschließlich einer reflektierenden Fläche eines Strahlzerlegers, eines gewinkelten Spiegels, und wird schließlich von einer nachziehenden, teilweise reflektierenden Fläche eines Dove- Prismas 195 reflektiert, so daß eine gerade Zahl von Reflektionen umgangen wird. Die Strahlen werden anschließend in einer Objektivlinse kombiniert, so daß sie den mittleren Strahl 190 und zwei winkelmodulierte Seitenstrahlen 191 und 192 zum Bilden des Dreimarkierungs- Satzes auf der Datenebene einer Platte 10 bilden. Aufgrund der geraden/ungeraden Beziehung der Strahlpfadreflektionen erfolgt eine Ablenkung der Seitenstrahlen in entgegengesetzten Richtungen bei Bewegen des Galvanometers in Reaktion auf die Kodiereingangsdaten. Bei Vorsehen dieses Systems müssen die Pfadverbindungen der verschiedenen Strahlen angemessen ausgelegt sein, so daß die scheinbare Drehmitte der beiden Seitenstrahlen übereinstimmt, um eine gleiche und entgegengesetzte Bewegung der Seitenstrahlen zu ermöglichen. Als Alternative zu dem in Fig. 19 dargestellten Ausführungsbeispiel könnte jeder der beiden verschiedenen optischen Pfade ein Dove- Prisma verwenden, wobei eines der derartigen Prismen um 90º relativ zu dem anderen gedreht wird. So würde ein Strahl um 180º relativ zu dem anderen gedreht, wobei es zu den gleichen und entgegengerichteten Ablenkungen kommt.
Fig. 20 stellt ein bedeutend verschiedenes Schreiboptik-Untersystem dar, bei welchem die Winkelmodulation der Mehrfachstrahlen durch selektives Anregen verschiedener Anordnungen von Quellen-Laserdioden verursacht wird. Die mittlere Diode der Anordnung wird bei jedem Wert, d. h. Satz von Markierungen, impulsangeregt, und ein Diodenpaar auf gegenüberliegenden Seiten der mittleren Diode wird zur selben Zeit impulsangeregt, um das Informationssignal Si aufzuzeichnen. So gäbe es zweimal so viele Außendioden wie die Anzahl analoger Niveaus, welche zum Kodieren des Informationssignals verwendet werden müssen. Die Lichtausgabe von der Aufzeichnungsdiodenanordnung wird auf die Aufzeichnungsfläche einer Platte 10 durch eine geeignete Objektivlinse bzw. eine Linsenanordnung abgebildet, um die drei (bzw. zwei) Markierungen jedes Datensatzes zu bilden.
Ein verwandtes alternatives Ausführungsbeispiel ist in Fig. 21 dargestellt, bei welchem die Aufzeichnungs- Laserdioden, wie dargestellt, in Versatzgruppen angeordnet sind, um die Auflösung der Aufzeichnung zu verstärken. Durch Verwenden eines Stapels von drei Reihen von Laserdioden-Anordnungen, wobei jede Reihe um ein Drittel der Diodenbreite von der angrenzenden Reihe versetzt ist, ist es möglich, Aufzeichnungsstrahlen zu erzeugen, welche in Ein-Drittel-Schritten von den durch die in Reihenfolge angeordneten Aufzeichnungsdioden von Fig. 20 zugelassenen Abweichungen abweichen. Die Ablenkung der Diodenanordnungen längs der Platte ist nicht bedeutend, da, wie in Fig. 20, die Größe jeder Markierung auf der Platte durch die Linsenbeugung erzwungen ist, wie durch die NA der Objektivlinse festgelegt. Dementsprechend wäre die tatsächliche Größe der Markierungen bezüglich der Diodenanordnung viel größer als die Anordnung mit Zwischenraum der Diodenelemente. Die mittlere Referenzdiode ist, wie dargestellt, lediglich für die mittlerste Reihe der Versatzanordnungen erforderlich.
Die Laserdioden von Fig. 20 und 21 können in einer optoelektrischen integrierten Schaltung ausgebildet sein, wobei der geeignete Satz von drei Dioden der Anordnung der integrierten Schaltung in Reaktion auf den zu kodierenden Strom von Informationsdaten angeregt wird.
Es existieren Alternativen bezüglich des Antriebsvorrichtung selbst. Fig. 22, 23 und 24 zeigen einen recht verschiedenen Antriebsvorrichtung, bei welchem die Aufzeichnungsspur als eine Serie von bogenförmigen, halbkreisförmigen auf einer rechtwinkligen Platte 10 angeordneten Segmenten. Ein Lese/Schreib-Schwingarm 220, welcher an einer Spindel, welche, wie in Fig. 23 und 24 am besten zu sehen, den Arm mittig durchläuft, drehgelenkig angeordnet ist, bewirkt ein Schreiben und Lesen der Spur während Schwingungen um den Zapfen (siehe Strichlinienpositionen eines Arms 220 in Fig. 24), wenn die Platte 10' in Form einer rechtwinkligen Karte in einer Ebene parallel zum Arm und senkrecht zur Drehachse des Arms transportiert wird. Im Lese/Schreib-Arm 220 ist die Objektivlinse 221 einschließlich geeigneter, an einem Ende des Arms angeordneter Spurführungs- und Fokussierantriebe (nicht getrennt dargestellt) angebracht, und es erfolgt eine Fokussierung des Lesestrahls und von Reflektionen in ein Rechtwinkelprisma 222 (alternativ ein Rechtwinkelspiegel). Das Interferenzmuster mit den kodierten Daten wird so durch ein Prisma 222 um rechte Winkel gedreht, um die Lesedetektoren in Form von Diodenanordnungen 224 angeordnet an dem gegenüberliegenden Ende eines Arms 220 von der Objektivlinse 221 zu beleuchten. Auch am Diodenanordnungsende eines Arms 220 sind die Quellen-Laserdiode und eine Kollimatoranordnung 226 und ein polarisierter Strahlzerleger mit dem einen Viertelwellenlängenplättchen 228 derart angeordnet, daß sie den Quellenlesestrahl sowie den optischen Reflektionspfad in derselben optischen Achse eines Arms 220 aufnehmen. Eine Schreiboptik (nicht getrennt dargestellt) kann ebenfalls in einem Arm 220 zum Aufzeichnen angebracht werden. Ein Armantriebsmotor 219 liefert die Antriebsschwingungen zu einem Arm 220.
Alternativ hierzu kann das Plattenelement 10~ von Fig. 22 bis 24 erweitert werden, um einen langen Streifen bzw. ein Band zu bilden. Die Datenspuren auf einem derartigen Band können beim Aufzeichnen und Lesen durch Mechanismen 22-24 bogenförmig sein, oder sie können geradlinige Liniensegmente quer zu der langen Achse des Bandes oder mehrfache Längsspuren bei Schreiben und Lesen durch andere in der Technik bekannte Mechanismen sein.
Bei bestimmten Anwendungen kann es erwünscht sein, Daten in Form von Längsabweichungen von dem Markierungssätzen längs der Spurlänge zu speichern. Wieder erzeugen die Mehrfachmarkierungen, wie ein Paar von längs der Spur ausgerichteten Markierungen, ein Lichtinterferenzmuster, wenn ein Lesestrahl Zwei- bzw. Dreimarkierungssätze, ausgerichtet längs der Strecke mit variabler Trennung, beleuchtet. Dieses Aufzeichnungsformat ist in Fig. 25 dargestellt, welches mit dem Nur-Quer- Kodierformat der Drei- und Zweimarkierungssätze von Fig. 3 und 4 verglichen werden sollte. Im Falle der Dreimarkierungs-Abweichungen längs der Spurabtastzeile wird eine Taktgabe für die Längsdaten etwas schwieriger. Da nicht jede Markierung längs der Spur zur Taktgabe verwendet werden kann, aufgrund des variablen Anordnens mit Zwischenraum, welches die baten kodiert, muß eine alternative Taktsteuerung geschaffen werden. Beispielsweise kann jede dritte Markierung eines Dreimarkierungs- Längssatzes zur Taktgabe verwendet werden. Ein Vorteil des Arbeitens mit einem Anordnen mit Zwischenraum längs der Spur zum Kodieren der Daten (keine Querdatensätze voraussetzend) besteht darin, daß eine auf diese Weise aufgezeichnete Platte physisch kompatibel mit bestehenden Platten gemacht werden kann, so daß ein neuer Lesevorrichtungsantrieb nicht nur zum Lesen bestehender Platten, aufgezeichnet mit Techniken des Standes der Technik, sondern auch zum Lesen von Platten aufgezeichnet mittels des variablen Lichtinterferenzmusters der vorliegenden Erfindung, verwendet werden kann.
Die mittlere Kette von Markierungen, d. h. die Markierung, die immer vorhanden ist, erzeugt ein Doppelschlitzmuster in einer Richtung orthogonal zur Datenbitachse bzw. längs zur Spurrichtung während des Übergangs zwischen Datenwörtern. Befindet sich der Lesestrahl zwischen zwei Wörtern, so werden sogenannte Vertikallappen erzeugt. Dies könnte für mindestens drei Zwecke genutzt werden: (1) Ist das Anordnen mit Zwischenraum längs der Spur ideal konstant, so mißt das Anordnen mit Zwischenraum der Lappen erster Ordnung die Fokalposition, und ein gemessenes Anordnen mit Zwischenraum kann dazu verwendet werden, ein kontinuierliches Servosignal für die Fokussierschaltung. (2) Ist das Anordnen mit Zwischenraum jedoch aufgrund von Mediumverzerrungen nicht so sicher, so würden die Lappen diese Verzerrung anzeigen und könnten dazu verwendet werden, die Daten zu korrigieren. (3) Sind die Verzerrungen vernachlässigbar, so könnte das Anordnen mit Zwischenraum längs der Spur um einen geringen Betrag abgeändert werden, um einen zusätzlichen Datenkanal hinzuzufügen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in dem unten beschriebenen Datenformat von Fig. 25 dargestellt. Die Taktgabe für diesen zusätzlichen Datenkanal kann in derselben Weise wie zuvor erzeugt werden, d. h., ein Hilfsdetektor, welcher die Stelle eines der mittleren Bits erfaßt.
Alternativ hierzu kann der Längsdatendetektor selbst anzeigen, wenn die beiden Lappen symmetrisch sind. Es sei darauf hingewiesen, daß dieser Datenkodierkanal längs der Spur ein Zweimarkierungssystem ist.
Die Seitenmarkierungen auf den Querwörtern (die ursprünglichen Dreimarkierungswortsätze) erzeugen ebenfalls Lappen während des Leseübergangs. Die Richtung bzw. der Winkel der Lappen wird durch den Positionsunterschied zwischen den angrenzenden Wörtern festgelegt. Der Winkel ist ein Maß des Datenunterschieds und kann als ein Datenauslesen verwendet werden. Die Detektoranordnung müßte kreisförmig sein oder, wenn dies nicht der Fall ist, ein Winkelauslesen messen.
Eine weitere, nicht spezifisch in den Zeichnungen dargestellte Alternative besteht in der Verwendung eines Lesesystems ohne Linsen. Das Interferenzmuster breitet sich inhärent von dem Satz von Markierungen mit einem eingeschlossenen Winkel von bis zu etwa 60º aus. In einem solchen Fall können die Detektoren beispielsweise in einem Abstand von 4 mm von der Platte angeordnet sein und eine Länge in dem Bereich von 4 bis 5 mm aufweisen, um wirksam das divergierende Interferenzmuster zu erfassen. Diese Gestaltung stellt eine passende Größe für die Anordnung und für jedes Detektorelement der Anordnung dar. Der Abfragestrahl ist etwas schwieriger zu liefern, da der Bereich der zu beleuchtenden Platte lediglich drei oder vier Mikrometer breit ist, so daß die Quellen-Laserdiode ohne eine Kollimator/Fokussierlinse - sehr nah an der Plattenfläche sein muß. Nichtsdestotrotz kann eine derartige Anordnung mit einer ausreichend starken Laserausgangsleistung unter Verwendung der Detektoren mit einer Lesesignalverarbeitung zum Aussortieren des reflektierten bzw. übertragenen Interferenzmusters realisiert werden.
Alternative Techniken könne zum Schreiben von Daten auf eine Platte 10 verwendet werden, welche etwas von dem oben in Verbindung mit Fig. 8A beschriebenen Offene-Schleife- Verfahren abweichen: Beispielsweise kann die Platte vorgefurcht sein, was eine gängige Technik zum Einrichten der Plattenspur darstellt. Eine weitere Alternative besteht darin, eine zuvor aufgezeichnete Spur zu lesen, um als Führung zum Aufzeichnen der angrenzenden Spur zu dienen. Eine weitere Abwandlung besteht in der Verwendung eines Hilfsdiodendetektors und einer zugehörigen Lichtquelle, welcher um einen vorbestimmten Wert bewegt wird, um eine vorherige Spur als Führung zu verwenden. Die Platte kann mit nur einem einzigen mittleren Fleck für die Mitte der Spur einer Dreimarkierungsplatte (siehe Fig. 3) vorformatiert werden. Die vorgefurchte Platte und die vorformattierte Platte erfordern, daß das Aufzeichnungslicht mindestens um eine Wortposition längs der Spur versetzt ist, so daß eine Nur-Lese-Quelle und ein dazugehöriger Detektor an dem mittleren Fleck bzw. an der ausgeführten Furche ohne Störung von dem Schreibstrahl eine Spurführung ausführen können. Alternativ hierzu kann eine verschiedene Wellenlängenlese-Laserdiode dazu verwendet werden, eine Spurführung und Fokussierung ohne Störung mit der Schreiboptik auszuführen.
Als Beispiele typischer Dichte- und Leistungsspezifikationen wird angenommen, daß jede auf der Platte aufgezeichnete Markierung ein Fleck mit einem Durchmesser von einem Mikrometer ist und daß ein Dreimarkierungsdatensatz bzw. -wort verwendet wird (das Format von Fig. 3).
Der Mitte-zu-Mitte-Abstand der Markierungen quer zu der Spur ändert sich von 1,5 zu 2 Mikrometer, d. h., der Abstand zwischen den Markierungen beträgt zwischen 0,5 und 1 Mikrometer, Rand zu Rand. Der Spur-zu-Spur-Abstand (Spurmitte zu Spurmitte) würde 5 Mikrometer betragen. Im ungünstigsten Fall würden sich angrenzende Wörter gerade berühren, werden sich jedoch nicht bedeutend stören, da die angrenzenden Wortmarkierungen nicht ausreichend beleuchtet sind.
Eine Detektoranordnung, wie das Verhältnis von Paaren bzw. einer linearen Diodenanordnung, kann den Abstand der seitlichen Lappen zu 1 Teil in 1024, d. h., 10 Binärbits, messen. Die periodischen Eichwörter tragen dazu bei, die Genauigkeit beizubehalten. Dann kann jede Wortstelle längs der Spur 10mal so viele Bits wie eine herkömmliche einzelne Markierung speichern. Jedoch ist die Nettospeicherzunahme nicht so groß, da die Spur breiter ist. In der herkömmlichen Praxis mit Markierungen von 1 Mikrometer würde der Spur-zu-Spur-Abstand 2 Mikrometer betragen. Daher würde der Nettogewinn bei der Bitspeicherdichte (10) (2/5) = 4fach betragen. Die Datenrate würde 10fach sein.
Jedoch kann der Abstand längs der Spur ebenfalls variieren. Der Abstand würde als ein Zweimarkierungssystem interpretiert, wie durch die Größe des Lesestrahls in der Längsrichtung festgelegt. Der Mitte-zu-Mitte-Abstand würde zwischen 1,5 und 2 Mikrometer variieren. Eine herkömmliche Praxis würde die Markierungen an einem Abstand von 1 Mikrometer setzen, gerade berührend. Die Speicherzunahme in der Längsrichtung würde (10) (1/1,75) = 5,7 sein. So ist die Gesamtnettozunahme der Dichte (4) (5,7) = 22,8fach. Die Nettozunahme der Datenrate ist (10) (10/1,75) = 57fach.
Wird, als zweites Beispiel, ein Zweimarkierungs- Querwort verwendet, so beträgt der Spur-zu-Spur-Abstand 3 Mikrometer anstatt 5, so daß die Querdichtezunahme (10) (2/3) = 6,7fach ist. Die Datenrate würde noch immer 10fach sein. In diesem Fall würde die Gesamtnettozunahme der Dichte einschließlich einer Längskodierung (6,7) (5,7) = 38,2fach sein.
Bei einer herkömmlichen optischen Speicherung werden die Daten speziell kodiert, um den DC-Anteil des Bitstroms zu verringern, um ausreichend Bits zur Spurführung und Fokussierung zu liefern und um die Symbolinterferenz zu verringern. Im Falle der Compact Disc wird ein 8-Bit- Datenwort als 17 Bits gespeichert, plus ECC und andere Codes. Die neue Anordnung der vorliegenden Erfindung hat keine DC- bzw. Spurprobleme, und eine ISI ist stark verringert, so daß sämtliche obigen Beispiele 17/8 = 2,13fach sein sollten, für eine maximale Dichte von (38,2) (2,13) = 81,4 und eine Datenrate von 121.
Diese Faktoren hängen von der Wellenlänge des für ein Auslesen verwendeten Lichts und von der Meßgenauigkeit ab und stellen auf keinen Fall die beste Vorgehensweise dar.
Obwohl Lese- und Schreibstrahlen als im sichtbaren bzw. nahe-sichtbaren Wellenlängenbereich liegend beschrieben wurden, kann die Erfindung mit elektromagnetischer Energie in einem Bereich von Infrarot über Ultraviolett arbeiten.

DETEKTORANORDNONGEN

Es wird in Betracht gezogen, daß die Diodendetektoren, ein Transferregister (falls verwendet), Detektorverstärker, analoges Schalten, A/D-Wandler, Verweistabellen für Verhältnisse und Korrekturen und eine zugehörige Logik auf einem integrierten Chip bzw. sehr eng nebeneinanderliegenden Chips hergestellt werden. Das heißt, alle mit dem Extrahieren von Rohdaten und deren Konvertierung in ein digitales bzw. abgetastetes Analogsignal in Zusammenhang stehende Elemente sollten sich auf demselben Chip bzw. Hybridsubstrat befinden. Die Stromabwärtsschaltungen, welche eine Fehlerkorrektur, eine Formattierung, Servo etc. ausführen, können sich anderswo befinden.
Die Gründe, soviel wie möglich auf einem Chip zu integrieren, liegen in erster Linie darin, Geschwindigkeit zu gewinnen. Einer der Vorteile dieser neuen optischen Technik besteht in einer viel höheren Datenrate. Dies ist jedoch ein nutzloser Vorteil, wenn die Datenextraktions- Schaltungsanordnung nicht an diese Geschwindigkeit angepaßt werden kann. Der zweite Grund sind die Kosten, da, wie bei jeder anderen Integration hoher Dichte, die Kosten pro Schaltung mit zunehmender Schaltungszahl pro Chip sinken.
Es gibt verschiedene Wege, das Chip bzw. die Chips herzustellen. Eine Weg besteht darin, die Detektoren und Übertragungsregister an einer Seite eines Siliziumchips und die Logik an der anderen anzuordnen, mit diffundierten Verbindungen durch den Chip. Dabei besteht der Vorteil, neben einem Sparen von Fläche, darin, daß die Verarbeitungsschritte für Detektoren vs. Logik verschieden sind, so daß eine Verarbeitung effizienter ist. Ein weiterer Grund ist die Geschwindigkeit: die Verbindungen wären kurz. Ein zweiter Weg besteht darin, die Schaltungen auf getrennten Chips herzustellen und dann das "Flip-Chip"- Verfahren anzuwenden, ein Chip geschweißt an den anderen bzw. an ein Zwischensubstrat mit Indiumpunkten (bzw. äquivalenten Punkten), um Verbindungen herzustellen. Dies weist den Vorteil auf, daß jeder Schaltungstyp, tatsächlich jeder Chip, vor einem Kombinieren getestet werden kann.

SPEICHERMEDIEN

Das Aufzeichnen selbst kann entweder durchlässig oder reflektierend sein. Bei dem durchlässigen Modus sind die Datenflecken transparent, und der Leselichtstrahl befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Platte von der Detektoranordnung. Bei der vorliegenden Technik könnte die Datenschicht einer Platte ein dünnes Metall wie Tellur, eine Farb- bzw. Farbpolymer-Schicht oder sogar eine feinkörnige photographische Schicht sein, welche zu einem Positivbild verarbeitet wurde. Der Hauptvorteil einer durchlässigen Platte besteht darin, daß das Signal/Rausch- Verhältnis besser als bei einem reflektierenden System ist, und die Optik ist einfacher. Der Hauptnachteil besteht darin, daß die Struktur voluminöser ist. Bei der alten Technik waren Spurführungs- und Fokussierfehler wesentlich schwerer bei Übertragungssystemen zu messen, bei meiner neuen Technik jedoch werden diese Fehler einfach erhalten, tatsächlich kommen sie beinahe "nebenbei".
Reflektierende Platten sind bei der alten Technik gängiger, z. B. die CD. Bei der neuen Technik sind reflektierende Flecken bzw. Bereiche erforderlich, welche die selbe Funktion ausführen. Im Falle von schreibbarem Material, wenn das Material von Natur aus reflektierend ist und der Schreibvorgang einen schwarzen Fleck erzeugt, muß der Schreibvorgang Flecken erzeugen, so daß das verbleibende Material zwischen den Flecken zu den geforderten reflektierenden "Flecken" wird. Das heißt, wird ein Dreifleck-Datenword gewünscht, so müssen vier Flecken geschrieben werden, wobei die Breite jedes geschriebenen Flecks variabel ist. Die Bereiche zwischen ihnen werden zu den reflektierenden Flecken mit variabler Anordnung. Es sei darauf hingewiesen, daß die extremen Ränder des ersten und vierten Flecks solche der angrenzenden Spur berühren können, da solche Ränder nicht Teil der Daten sind.
Manches schreibbare Material ist gerade das Gegenteil. Das Material ist nicht-reflektierend, und der Schreibvorgang erzeugt reflektierende Flecken. Derartige Materialien umfassen Farb-Polymer-Material oder jede andere absorbierende Beschichtung auf einem Spiegelgrundkörper, das handelsübliche Material Plasmon, bzw. Anti-Reflektions- Beschichtungen auf einem Reflektor (auch als "Trischicht" bezeichnet).
Magneto-optische Materialien können typabhängig davon sein, wie die Polarisatoren festgelegt sind.
Aus einem Hauptstück durch Spritzgießen hergestellte Platten, wie die CD, sind ein Sonderfall. Dabei ist das Material, Flecken und alles, wenn beschichtet, reflektierend. Die Flecken sind ¼-Welle über der Umgebung, so daß das von den Flecken reflektierte Licht das von der nahen Umgebung reflektierte Licht stört, und der Fleck erscheint dunkel. Energie wird nicht absorbiert, sie streut lediglich aus dem Sammelpfad heraus. Bei der neuen Technik kann die Platte in der selben Weise hergestellt werden, die Interferenz zwischen Flecken wird jedoch durch die Objektivlinse gesammelt. Dies ist deshalb der Fall, da der größere Abstand der Flecken ein engeres Muster als die dichtere Fleck- und Steginterferenz erzeugt. Außerdem kann die Stegoberfläche rauh gemacht werden, um das ungewollte Licht zu absorbieren und von der Linse wegzustreuen.

Claims

1. System zum Aufzeichnen von Information auf einem optischen Speichermedium mit:

einer Aufzeichnungseinrichtung (15) zum Schreiben von Information auf ein optisches Speichermedium (10) einschließlich einer Einrichtung zum Bilden entlang einer Aufzeichnungsspur einer Mehrzahl von Sätzen von mit Zwischenräumen angeordneten Markierungen, in welchen die Information durch variables Anordnen der Markierungen mit Zwischenräumen generell quer zu der Aufzeichnungsspur codiert ist, um eine analoge Aufzeichnung des Informationsinhalts zu bilden, wobei die aufgezeichnete Information durch Abtasten einer optischen Interferenzstruktur durch Beleuchten von jedem Satz der mit Zwischenräumen angeordneten Markierungen durch eine Lichtquelle wiedererlangt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Satz von mit Zwischenräumen angeordneten Markierungen aus zwei oder drei Markierungen (12a, 12b, 12c) besteht, die quer zu der Spur angeordnet sind, wobei das Anordnen dieser Markierungen mit Zwischenräumen variabel ist.

2. System nach Anspruch 1, welches zusätzlich zum Reproduzieren von Informationen aus dem optischen Speichermedium angepaßt ist, mit:

einer Reproduziereinrichtung (23) zum Wiedererlangen von Information von dem optischen Speichermedium (10) mit der Mehrzahl von Sätzen variabel mit Zwischenräumen angeordneter Markierungen entlang einer Aufzeichnungsspur, welche eine Lichtquelle (24; 180; 240) aufweist, die angepaßt ist, auf die Sätze von Markierungen gerichtet zu werden, um eine optische Interferenzstruktur (14) zu bilden, bei welcher ein variables Anordnen mit Zwischenräumen zwischen Maxima und/oder Minima einer derartigen Interferenzstruktur das variable Anordnen mit Zwischenräumen der Sätze von Markierungen darstellt;

wobei die Reproduziereinrichtung (23) eine Fotoabtasteinrichtung (26) aufweist, die zum Anordnen für den Empfang von Licht von der optischen Interferenzstruktur (14) angepaßt ist, um Licht von der variablen Interferenzstruktur in ein elektrisches Signal umzuwandeln, welches die Information darstellt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungseinrichtung eine akusto-optische Ablenkvorrichtung (17; 171) aufweist.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungseinrichtung eine Anordnung von steuerbaren Lichtelementen und optischen Elementen zum Abbilden von Licht von den Elementen auf das optische Speichermedium (10) aufweist.

5. System nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoabtasteinrichtung der Reproduziereinrichtung eine Anordnung (26) von fotoempfindlichen Festkörperelementen aufweist.

6. System nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (24) der Reproduziereinrichtung eine Laserdiode aufweist.

7. System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sätze variabel mit Zwischenräumen angeordneter Markierungen (12) aus drei derartigen Markierungen (12a, 12b, 12c) einschließlich einer mittleren Markierung (12a) und einem Paar seitlicher Markierungen (12b, 12c) bestehen, wobei der Ort der mittleren Markierung des Satzes entlang der Mitte der Aufzeichnungsspur angeordnet ist.

8. System nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sätze variabel mit Zwi schenräumen angeordneter Markierungen aus zwei Markierungen bestehen, welche quer zu der Spur oder auf im wesentlichen gleichen und gegenüberliegenden Seiten einer mittleren Achse der Spur angeordnet sind.

9. System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungseinrichtung des weiteren eine Einrichtung zum Bilden der Sätze mit Zwischenräumen angeordneter Markierungen derart aufweist, daß die Markierungen Information durch variables Anordnen mit Zwischenräumen zwischen den Sätzen entlang der Länge der Aufzeichnungsspur codieren und die Reproduziereinrichtung eine Einrichtung aufweist zum Wiedererlangen codierter Information aus Reproduktionssignalkanälen, welche optische Interferenzstrukturen darstellt, die sowohl einem variablen Anordnen mit Zwischenräumen der Sätze von Markierungen quer zu der Spur als auch einem variablen Anordnen mit Zwischenräumen zwischen den Sätzen von Markierungen entlang der Spur zugeordnet sind.

10. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Speichermedium (10) eine Platte mit einer im wesentlichen konzentrisch auf der Platte gebildeten Aufzeichnungsspur und des weiteren einen Antrieb (40) einschließlich einer Rotationseinrichtung (42) zum Rotieren der Platte etwa um deren Mittelachse und einen Wagen (46) zum Anbringen der Aufzeichnungseinrichtung und der Reproduziereinrichtung für eine radiale Bewegung der Platte aufweist.

11. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Speichermedium eine generell ebene Platte (10') und des weiteren einen Antrieb einschließlich eines oszillierenden Arms (220), welcher die Aufzeichnungseinrichtung und die Reproduziereinrichtung trägt, und eine Plattentransporteinrichtung zum Bewegen der ebenen Platte an dem oszillierenden Arm vorbei aufweist, um eine Informa tion auf der Plattenspur aufzuzeichnen und zu reproduzieren, die als Reihe bogenförmiger Spursegmente gebildet ist.

12. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungseinrichtung eine elektromechanische Ablenkeinrichtung zum positionsbezogenen Modulieren wenigstens eines Aufzeichnungslichtstrahls aufweist.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanische Ablenkvorrichtung ein Galvanometer enthält.

14. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanische Ablenkeinrichtung einen piezoelektrischen Wandler aufweist.

15. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoabtasteinrichtung der Reproduziereinrichtung eine Anordnung (261, 262, 263) von fotoelektrischen Festkörperelementen aufweist, die in einer vorbestimmten Anordnung relativ zu der optischen Interferenzstruktur zum Abtasten der Maxima und/oder Minima und zum Erzeugen von repräsentativen elektrischen Erfassungssignalen im Ansprechen auf die optische Interferenzstruktur angeordnet sind.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von fotoelektrischen Festkörperelementen eine ersten Unteranordnung (261, 262), welche quer zu der Plattenspur ausgerichtet ist, zum Abtasten der Maxima und/oder Minima und eine zweite Unteranordnung (263) aufweist, welche entlang der Länge der Spur ausgerichtet ist, zum Ansprechen auf Licht von den Sätzen variabel mit Zwischenräumen angeordneter Markierungen zum Steuern der Reproduziereinrichtung.

17. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sätze von variabel mit Zwischenräumen angeordneten Mar kierungen die Reflektion des Lichts von einer Oberfläche des optischen Speichermediums bestimmen und die Reproduziereinrichtung eine Einrichtung zum Lenken der Lichtquelle auf die Oberfläche des Mediums aufweist und die Fotoabtasteinrichtung zum Empfang der optischen Interferenzstruktur (14) als Reflektionen von der Oberfläche des Mediums angeordnet ist.

18. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sätze variabel in Zwischenräumen angeordneter Markierungen die Übertragung von Licht durch das optische Speichermedium von einer Seite zu der anderen bestimmen und die Reproduziereinrichtung eine Einrichtung zum Lenken der Lichtquelle aufweist, um die Sätze von Markierungen von einer Seite des Mediums zu beleuchten, und die Fotoabtasteinrichtung zum Empfang der optischen Interferenzstruktur von der anderen Seite des Mediums angeordnet ist.

19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen jedes Satzes entlang einer Richtung generell entlang der Plattenspur variabel mit Zwischenräumen angeordnet sind.

20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Sätze variabel mit Zwischenräumen angeordneter Markierungen wenigstens einen Satz mit den Markierungen, die variabel mit Zwischenräumen entlang einer Richtung generell quer zu der Plattenspur angeordnet sind, und wenigstens einen anderen Satz der Markierungen aufweisen, welche variabel mit Zwischenräumen entlang einer Richtung generell längs der Plattenspur angeordnet sind, wodurch unterschiedliche Informationscodierkanäle durch das Anordnen mit Zwischenräumen in Quer- und Längsrichtung von Markierungen bereitgestellt werden.

21. Verfahren zum Aufzeichnen von Information auf ein optisches Speichermedium und zum Reproduzieren einer derartigen Information davon, mit den Schritten:

Schreiben von Information auf ein optisches Speichermedium (10) durch Bilden einer Mehrzahl von Sätzen von mit Zwischenräumen angeordneten Markierungen (12) auf einer Plattenspur auf dem Medium, wobei die Information durch variables Anordnen mit Zwischenräumen von zwei oder drei Markierungen in den Sätzen codiert wird, welche quer zu der Spur angeordnet sind, um eine analoge Aufzeichnung des Informationsinhalts zu erzeugen;

Lesen einer Information von einem optischen Speichermedium, welches die in der Mehrzahl vorkommenden Sätze variabel mit Zwischenräumen angeordneter Markierungen auf der Plattenspur aufweist, durch Beleuchten der Sätze mit einer kohärenten Lichtquelle (24), um eine optische Interferenzstruktur (14) zu erzeugen, bei welcher die Anordnung mit Zwischenräumen zwischen Maxima und/oder Minima einer derartigen Interferenzstruktur die codierte Information darstellt; und

Fotoabtasten von Licht (26) von der optischen Interferenzstruktur (14), um die Maxima und/oder Minima in ein elektrisches Signal umzuwandeln, welches die codierte Information darstellt.

22. Optisches Speichermedium zur Aufzeichnung nach dem Verfahren nach Anspruch 21, welches eine Plattenspur mit einer Mehrzahl von Sätzen von mit Zwischenräumen angeordneten Markierungen (12) aufweist, wobei die Information durch variables Anordnen mit Zwischenräumen von zwei oder drei Markierungen codiert ist und die Sätze quer zu der Spur angeordnet sind, um eine analoge Aufzeichnung zu erzeugen.

23. Optische Speicherplatte nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen wenigstens bestimmter Sätze mit Zwischenräumen innerhalb eines Bereiches des Vierfachen der Wellenlänge (A) der Quelle zur Beleuchtung mit kohärentem Licht angeordnet sind.