DE69233265T2 - Optisches Datenspeichermedium mit mehreren Datenoberflächen und Datenspeichersystem - Google Patents
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- G11B7/243—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising inorganic materials only, e.g. ablative layers
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- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
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- G11B7/2433—Metals or elements of Groups 13, 14, 15 or 16 of the Periodic Table, e.g. B, Si, Ge, As, Sb, Bi, Se or Te
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- G11B7/253—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of substrates
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- G11B7/257—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers
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- G11B11/00—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
- G11B11/10—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
- G11B11/105—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field using a beam of light or a magnetic field for recording by change of magnetisation and a beam of light for reproducing, i.e. magneto-optical, e.g. light-induced thermomagnetic recording, spin magnetisation recording, Kerr or Faraday effect reproducing
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- G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
- G11B2007/0009—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage
- G11B2007/0013—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage for carriers having multiple discrete layers
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- G11B7/243—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising inorganic materials only, e.g. ablative layers
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- G11B7/252—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers
- G11B7/257—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers
- G11B2007/25705—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials
- G11B2007/25706—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials containing transition metal elements (Zn, Fe, Co, Ni, Pt)
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- G11B7/257—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers
- G11B2007/25705—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials
- G11B2007/2571—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials containing group 14 elements except carbon (Si, Ge, Sn, Pb)
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- G11B7/257—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers
- G11B2007/25705—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials
- G11B2007/25713—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials containing nitrogen
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- G11B7/257—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers
- G11B2007/25705—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials
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- G11B2007/25705—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials
- G11B2007/25718—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of layers having properties involved in recording or reproduction, e.g. optical interference layers or sensitising layers or dielectric layers, which are protecting the recording layers consisting essentially of inorganic materials containing halides (F, Cl, Br, l)
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- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/002—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier
- G11B7/0037—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier with discs
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- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/007—Arrangement of the information on the record carrier, e.g. form of tracks, actual track shape, e.g. wobbled, or cross-section, e.g. v-shaped; Sequential information structures, e.g. sectoring or header formats within a track
- G11B7/00718—Groove and land recording, i.e. user data recorded both in the grooves and on the lands
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- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/007—Arrangement of the information on the record carrier, e.g. form of tracks, actual track shape, e.g. wobbled, or cross-section, e.g. v-shaped; Sequential information structures, e.g. sectoring or header formats within a track
- G11B7/00736—Auxiliary data, e.g. lead-in, lead-out, Power Calibration Area [PCA], Burst Cutting Area [BCA], control information
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- G—PHYSICS
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- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0945—Methods for initialising servos, start-up sequences
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- G—PHYSICS
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- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
- G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
- G11B7/252—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers
- G11B7/253—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of substrates
- G11B7/2531—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of substrates comprising glass
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- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
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- G11B7/252—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers
- G11B7/253—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of substrates
- G11B7/2533—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of substrates comprising resins
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Description
- Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen optische Datenspeichersysteme und insbesondere ein Speichersystem mit mehreren Speicheroberflächen.
- Optische Datenspeichersysteme stellen ein Mittel zum Speichern von großen Datenmengen auf einer Platte bereit. Durch Fokussieren eines Laserstrahls auf die Datenebene der Platte und anschließendes Erkennen des reflektierten Lichtstrahls wird auf die Daten zugegriffen. Es sind verschiedene Arten von Systemen bekannt. In einem ROM- (Nur-Lese-Speicher-) System werden die Daten zum Zeitpunkt der Herstellung der Platte permanent als Markierungen in diese eingebettet. Die Daten werden als eine Änderung im Reflexionsvermögen (reflectivity) erkannt, wenn der Laserstrahl die Datenmarkierungen überstreicht. Ein WORM- (Write-Once Read Many-) System ermöglicht es dem Benutzer, Daten durch Erzeugen von Datenmarkierungen, beispielsweise Vertiefungen, auf eine leere optische Plattenoberfläche zu schreiben. Sobald die Daten auf der Platte aufgezeichnet wurden, können sie nicht mehr gelöscht werden. Die Daten in einem WORM-System werden ebenfalls als eine Änderung im Reflexionsvermögen erkannt.
- Es sind auch löschbare optische Systeme bekannt. Diese Systeme verwenden den Laser zum Erhitzen der Datenschicht über eine kritische Temperatur hinaus, um die Daten zu schreiben und zu löschen. Magnetooptische Aufzeichnungssysteme zeichnen Daten auf, indem der magnetische Bereich eines Lichtflecks in einer oberen oder unteren Position ausgerichtet wird. Die Daten werden gelesen, indem ein Niederleistungslaser (low Power laser) auf die Datenebene gerichtet wird. Die Unterschiede in der Ausrichtung des magnetischen Bereichs bewirken, dass die Polarisationsebene des Lichtstrahls in die eine oder andere Richtung gedreht wird, im oder gegen den Uhrzeigersinn. Diese Änderung der Ausrichtung der Polarisation wird sodann erkannt. Die Aufzeichnung der Phasenänderung verwendet eine strukturelle Änderung der Datenebene selbst (amorph/kristallin sind zwei allgemeine Typen von Phasen) zum Aufzeichnen der Daten. Die Daten werden als Änderungen im Reflexionsvermögen (reflectivity) erkannt, wenn ein Strahl die verschiedenen Phasen überstreicht.
- Zur Erhöhung der Speicherkapazität einer optischen Platte wurden Systeme mit mehreren Datenebenen vorgeschlagen. Auf eine optische Platte mit zwei oder mehr Datenebenen kann theoretisch auf verschiedenen Ebenen zugegriffen werden, indem die Position des Brennpunktes der Linse geändert wird. Beispiele für diese Vorgehensweise sind in den folgenden Veröffentlichungen zu finden: US-Patentschrift 3 946 367, veröffentlicht am 23. März 1976 von Wohlmut et al.; US-Patentschrift 4 219 704, veröffentlicht am 26. August 1980 von Russell; US-Patentschrift 4 450 553, veröffentlicht am 22. Mai 1984 von Holster et al.; US-Patentschrift 4 905 215, veröffentlicht am 27. Februar 1990 von Hattori et al.; Japanische Patentanmeldung 63-276732, veröffentlicht am 15. November 1988 von Watanabe et al.; und IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 30, Nr. 2, Seite 667, Juli 1987, von Arter et al.
- Das Problem bei diesen Systemen nach dem Stand der Technik bestand darin, dass die Fähigkeit zum eindeutigen Lesen der aufgezeichneten Daten sehr schwierig ist, falls mehr als eine Datenebene vorliegt. Es besteht ein Bedarf an einem optischen Datenspeichersystem, das dieses Problem überwindet.
- Dementsprechend wird ein optisches Datenspeichermedium mit mehreren Datenebenen bereitgestellt, das Folgendes umfasst: ein erstes für elektromagnetische Strahlung durchlässiges Element mit einer ersten Datenoberfläche, die ein optisches Medium zur Speicherung aufgezeichneter Daten in Datenspuren enthält, wobei die erste Datenoberfläche Spurmarkierungen enthält, wobei die Daten durch einen elektromagnetischen Strahl erkannt werden können, der durch die Spurmarkierungen der ersten Datenoberfläche auf den Datenspuren der ersten Datenoberfläche gehalten wird; ein zweites Element mit einer zweiten Datenoberfläche, die ein optisches Medium zum Speichern von aufgezeichneten Daten in Datenspuren enthält, wobei die zweite Datenoberfläche Spurmarkierungen eines anderen Typs als die Spurmarkierungen der ersten Datenoberfläche enthält, wobei die Daten von dem elektromagnetischen Strahl erkannt werden können, der durch die Spurmarkierungen der zweiten Datenoberfläche auf den Datenspuren der zweiten Datenoberfläche gehalten wird; und eine Verbindungseinheit zum Verbinden des ersten und zweiten Elementes, so dass sich die erste und die zweite Datenoberfläche in einem bestimmten Abstand voneinander befinden; und wobei die auf jeder der Datenoberflächen aufgezeichneten Daten Informationen enthalten, die den Typ von in der Datenoberfläche enthaltenen Spurmarkierungen kennzeichnen.
- Folglich wird ein Medium bereitgestellt, bei dem das erste Element, das sich am nächsten beim Leselaser befinden würde, wenn er in einem Speichersystem positioniert würde, einen hohen Transmissionsgrad (transmissivity) aufweist. Dies steht im Gegensatz zu Medien nach dem Stand der Technik, bei denen eine Reflektorschicht zusammen mit dem ersten Element bereitgestellt wird, damit ein beträchtlicher Anteil des einfallenden Lichts reflektiert wird.
- Es wird verstanden, dass das Medium der vorliegenden Erfindung den Durchlass eines hohen Prozentsatzes des auf das erste Element fallenden Lichtes zum zweiten Element ermöglicht. Folglich kann das Medium eine größere Anzahl von Datenebenen enthalten, als es in Systemen nach dem Stand der Technik möglich ist.
- Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein optisches Datenspeichersystem bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Laserlichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahls; eine Mediumaufnahmevorrichtung zum Aufnehmen eines optischen Datenspeichermediums mit einer Vielzahl von gesonderten Datenoberflächen, die sich in unterschiedlicher Tiefe im Medium befinden, wobei jede der Datenoberflächen in Spuren aufgezeichnete Daten und Spurtypdaten enthält, die den Typ von Spurmarkierungen darstellen, die zum Halten des Lichtstrahls auf den Spuren verwendet werden, wobei mindestens zwei der Typen von Spurmarkierungen unterschiedlich sind; eine Fokussiereinheit zum Fokussieren des Lichtstrahls auf eine ausgewählte der Datenoberflächen; eine Strahlbewegungseinheit zum Lenken des Lichtstrahls auf eine ausgewählte Spur auf der ausgewählten Datenoberfläche; einen optischen Detektor zum Empfangen eines von den Spurmarkierungen auf der ausgewählten Spur reflektierten Rückstrahls; eine mit dem optischen Detektor verbundene Spurfehlersignalschaltung; und eine Spursteuereinheit, die auf das Spurfehlersignal anspricht, um die Strahlbewegungseinheit zu veranlassen, den Lichtstrahl auf die ausgewählte Spur zu halten, wobei die Steuereinheit den Spurtyp aus den den Typ von Spurmarkierungen darstellenden Daten erkennt, wobei die Spurfehlersignalschaltung zum Ansprechen auf mindestens zwei verschiedene Typen von Spurmarkierungen geeignet ist.
- Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine schematische Darstellung eines optischen Datenspeichersystems ist; -
2A eine Querschnittsansicht eines optischen Mediums gemäß der vorliegenden Erfindung ist; -
2B eine Querschnittsansicht eines alternativen optischen Mediums ist; -
3A eine Querschnittsansicht der Spurmarkierungen des Mediums von2 ist; -
3B eine Querschnittsansicht von alternativen Spurmarkierungen ist; -
3C eine Querschnittsansicht von alternativen Spurmarkierungen ist; -
3D eine Querschnittsansicht von alternativen Spurmarkierungen ist; -
4 eine schematische Darstellung eines optischen Kopfes und Mediums ist; -
5 eine Draufsicht eines optischen Detektors von4 ist; -
6 ein Schaltbild einer Kanalschaltung ist; -
7 eine schematische Darstellung einer Steuereinheitschaltung ist; -
8A eine grafische Darstellung des Spurfehlersignals als Funktion der Kopfverschiebung ist; -
8B eine grafische Darstellung des Spurfehlersignals als Funktion der Kopfverschiebung für eine alternative Ausführungsform ist; -
8C eine grafische Darstellung des Spurfehlersignals als Funktion der Kopfverschiebung für eine alternative Ausführungsform ist; -
9 eine grafische Darstellung des Fokusfehlersignals als Funktion der Linsenverschiebung für die vorliegende Erfindung ist; -
10 eine schematische Darstellung eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen (multiple data surface aberration compensator) ist; -
11 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist; -
12 eine schematische Darstellung einer zusätzlichen alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist; -
13 eine Draufsicht des Kompensators von12 ist; -
14 eine schematische Darstellung einer zusätzlichen alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist; -
15 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist; -
16 eine Querschnittsansicht der Linse von15 ist; -
17 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines optischen Kopfes und Mediums ist; -
18 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist; -
19 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist; -
20 eine schematische Darstellung ist, die den Prozess der Herstellung des Kompensators der18 und19 zeigt; -
21 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Aberrationskompensators ist; -
22 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Aberrationskompensators ist; -
23 eine schematische Darstellung eines Filters für mehrere Datenoberflächen ist; -
24 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Filters für mehrere Datenoberflächen ist; -
25 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Filters für mehrere Datenoberflächen ist; und -
26 eine schematische Darstellung ist, die den Prozess der Herstellung des Filters von25 zeigt. -
1 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Datenspeichersystems der vorliegenden Erfindung und wird allgemein mit der Bezugsziffer10 bezeichnet. Das System10 enthält ein optisches Datenspeichermedium12 , das vorzugsweise scheibenförmig ist. Das Medium12 ist lösbar auf einer Klemmspindel (clamping spindle)14 befestigt, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist. Die Spindel14 ist mit einem Spindelmotor16 verbunden, der seinerseits mit einem Systemgehäuse (system chassis)20 verbunden ist. Der Motor16 dreht die Spindel14 und das Medium12 . - Ein optischer Kopf
22 ist unterhalb des Mediums12 positioniert. Der Kopf22 ist mit einem Arm24 verbunden, der seinerseits mit einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Schwingspulenmotor (VCM)26 , verbunden ist. Der Schwingspulenmotor26 ist mit dem Gehäuse20 verbunden. Der Motor26 bewegt den Arm24 und den Kopf22 in einer radialen Richtung unterhalb des Mediums12 . - Das optische Medium
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2A ist eine Querschnittsansicht des Mediums12 . Das Medium12 weist ein Substrat50 auf. Das Substrat50 ist auch als die Frontscheibe (face plate) oder Abdeckplatte (cover plate) bekannt und befindet sich dort, wo der Laserstrahl in das Medium12 eintritt. Ein Rand52 mit einem äußeren Durchmesser (OD) und ein Rand54 mit einem inneren Durchmesser (ID) befinden sich zwischen der Frontscheibe50 und einem Substrat56 . Ein Rand58 mit einem äußeren Durchmesser (OD) und ein Rand60 mit einem inneren Durchmesser (ID) befinden sich zwischen dem Substrat56 und einem Substrat62 . Ein Rand64 mit einem äußeren Durchmesser (OD) und ein Rand66 mit einem inneren Durchmesser (ID) befinden sich zwischen dem Substrat62 und einem Substrat68 . Ein Rand70 mit einem äußeren Durchmesser (OD) und ein Rand72 mit einem inneren Durchmesser (ID) befinden sich zwischen dem Substrat68 und einem Substrat74 . Die Frontscheibe50 und die Substrate56 ,62 ,68 und74 bestehen aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise aus Glas, Polycarbonat oder einem anderen Polymermaterial. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Frontscheibe50 1,2 mm dick, und die Substrate56 ,62 ,68 und74 sind 0,4 mm dick. Das Substrat kann alternativ eine Dicke von 0,2 bis 0,8 mm aufweisen. Der Rand mit dem inneren (ID) und der Rand mit dem äußeren Durchmesser (OD) bestehen vorzugsweise aus Kunststoff und sind ungefähr 500 μm dick. Alternativ können die Ränder eine Dicke von 50 bis 500 μm aufweisen. - Die Ränder können mittels Klebstoff, Zement oder einen anderen Verbindungsprozess mit der Frontscheibe verbunden werden. Alternativ können die Ränder als integraler Bestandteil der Substrate gebildet werden. Die Ränder bilden eine Vielzahl von ringförmigen Zwischenräumen
78 zwischen den Substraten und der Frontscheibe. Eine Spindelöffnung80 reicht durch das Medium12 bis in die inneren Ränder, um die Spindel14 aufzunehmen. In den die Öffnung und die Zwischenräume78 verbindenden inneren Rändern wird eine Vielzahl von Kanälen (passages)82 bereitgestellt, um einen Druckausgleich zwischen den Zwischenräumen78 und der Umgebung des Plattenspeichers, normalerweise Luft, zu ermöglichen. Eine Vielzahl von Filtern84 mit geringer Impedanz (low impedance filters) sind mit den Kanälen82 verbunden, um eine Verunreinigung von Zwischenräumen78 durch Schwebstoffe (particulate matter) in der Luft zu verhindern. Die Filter84 können aus Quarz oder Glasfaser bestehen. Alternativ könnten sich die Kanäle82 und die Filter84 auf dem äußeren Rand befinden. - Die Oberflächen
90 ,92 ,94 ,96 ,98 ,100 ,102 und104 sind Datenoberflächen und grenzen an die Zwischenräume78 . Diese Datenoberflächen können ROM-Daten enthalten, die direkt in den Substratoberflächen geformt werden, oder die Datenoberflächen können alternativ mit einer der verschiedenen beschreibbaren optischen Speicherschichten, beispielsweise WORM, oder einer der verschiedenen löschbaren optischen Speicherschichten, beispielsweise Phasenänderungsschichten oder magnetooptische Schichten, überzogen werden. Im Gegensatz zu den optischen Speicherschichten selbst weisen die Datenoberflächen keine gesonderte metallische Reflektorschichtstrukturen (Reflexionsvermögen von 30 bis 1005) auf, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise im US-Patent 4 450 553. Mit anderen Worten, die Datenoberflächen können im Falle einer ROM-Oberfläche die Oberfläche selbst und im Falle von WORM die Oberfläche und eine optische Speicherschicht, Phasenänderungsoberflächen oder magnetooptische Oberflächen, umfassen oder aus dieser bestehen bzw. im Wesentlichen aus dieser bestehen. Eine zusätzliche Reflektorschicht, die nicht zur Datenspeicherung dient (nondata storing reflector layer), wird nicht benötigt. Infolgedessen sind die Datenoberflächen sehr lichtdurchlässig, und es sind viele Datenoberflächen möglich. Obwohl die Zwischendatenoberflächen keine Reflektorschichten aufweisen, kann eine Reflektorschicht wahlweise hinter der letzten Datenoberfläche104 eingefügt werden, um eine höhere Reflexion von der letzten Datenoberfläche104 zu erzielen. - In der bevorzugten Ausführungsform sind die Datenoberflächen ROM-Oberflächen. Die Daten werden in Form von Vertiefungen permanent aufgezeichnet, die zum Zeitpunkt der Herstellung der Platte direkt im Substrat geformt werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik weisen die ROM-Oberflächen der vorliegenden Erfindung keine metallischen Reflektorschichten auf. Die Substrate weisen keine Überzüge auf. Infolgedessen beträgt der Transmissionsgrad (transmissivity) jeder Datenoberfläche ungefähr 96%. Das Reflexionsvermögen von 4% ist ausreichend zum Erkennen der Daten. Der Vorteil des hohen Transmissionsgrades besteht darin, dass auf eine große Anzahl von Datenoberflächen zugegriffen werden kann und die Auswirkungen unerwünschter Signale von anderen Oberflächen auf ein Minimum herabgesetzt werden. Da auf diesen Oberflächen keine Überzüge vorhanden sind, sind sie einfacher herzustellen und widerstandsfähiger gegen Korrosion.
- Obwohl keine Notwendigkeit dazu besteht, kann eine Erhöhung des Reflexionsvermögens wünschenswert sein, um die erforderliche Laserleistung verringern. Eine Möglichkeit zur Erhöhung des Reflexionsvermögens über 4% ist das Aufbringen einer dünnen Schicht eines Dielektrikums, das einen höheren Brechungsindex (index of refraction) als das Substrat aufweist. Das maximale Reflexionsvermögen von 20% tritt bei einer Dielektrikumsdicke von ungefähr λ/4n auf und nimmt bis zu einem minimalen Reflexionsvermögen von 4% bei einer Dicke von ungefähr λ/2n gleichförmig ab, wobei λ die Wellenlänge des Lichts und n der Brechungsindex des Dielektrikums ist. Beispiele für solche dielektrischen Materialien sind ZrO2, ZnS, SiNx oder gemischte Oxide. Das Dielektrikum kann durch Sputtern aufgebracht werden, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist.
- Das Reflexionsvermögen der Datenschicht kann auch unter 4% verringert werden. Dies erhöht den Transmissionsgrad und ermöglicht eine Stapelung von mehr Platten. Die Verringerung des Reflexionsvermögens findet statt, wenn eine dielektrische Schicht verwendet wird, deren Brechungsindex geringer als derjenige des Substrates ist. Ein solches Dielektrikum ist MnF, das einen Brechungsindex von 1,35 aufweist. Das minimale Reflexionsvermögen von 1% tritt bei einer Dielektrikumsdicke von ungefähr λ/4n auf und nimmt bis zu einem maximalen Reflexionsvermögen von 4% bei einer Dicke von ungefähr λ/2n gleichförmig zu, wobei λ die Wellenlänge des Lichts und n der Brechungsindex ist. Es gibt viele andere Dünnschicht-Antireflexionsmaterialien (thin film anti-reflection materials), die ebenfalls verwendet werden könnten. Diese Antireflexionsschichten können durch nach dem Stand der Technik bekannte Sputterprozesse aufgebracht werden.
- Alternativ können die Datenoberflächen WORM-Daten enthalten. WORM-Schichten, beispielsweise Tellur-Selen-Legierungen oder Phasenänderungs-WORM-Schichten, können auf den Datenoberflächen aufgebracht werden. Die Schichten werden im Vakuum durch Sputtern auf das Substrat aufgebracht, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist. Der Grad der Reflexion, der Absorption und des Durchlasses steht bei jeder Schicht in Zusammenhang mit ihrer Dicke und ihrer optischen Konstanten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Tellur-Selen-Legierung mit einer Dicke von 2 bis 80 nm (20 bis 800 Ångström) aufgebracht.
- Alternativ kann die Datenoberfläche reversible Phasenänderungsschichten enthalten. Jeder Typ von Phasenänderungsschicht kann verwendet werden, zu bevorzugten Zusammensetzungen gehören jedoch jene, die entlang oder nahe der Verbindungslinie liegen, die GeTe und Sb2 Te3 verbindet, wozu Te52.5 Ge15.3 Sb33, Ge2 Sb2 Te5, GeSb2 Te4 und GeSb4 Te7 gehören. Die Schichten werden im Vakuum durch nach dem Stand der Technik bekannte Sputterprozesse mit einer Dicke zwischen 2 und 80 nm (20 bis 800 Ångström) auf das Substrat aufgebracht. Wahlweise kann ein 300 nm (3.000 Ångström) dicker Schutzüberzug (protective coating) eines Dielektrikums zur Verhinderung von Abschmelzung (ablation) auf der Phasenänderungsschicht aufgebracht werden.
- Außerdem können die Datenoberflächen alternativ magnetooptische Schichten enthalten. Eine magnetooptische Schicht, beispielsweise seltene Erdmetalle (rare earth transition metals), werden durch nach dem Stand der Technik bekannte Sputterprozesse bis zu einer Dicke von 20 bis 800 Ångström im Vakuum auf das Substrat aufgebracht.
- Eine weitere Alternative besteht darin, dass die Datenoberflächen eine Kombination aus ROM-Medien, WORM-Medien oder löschbaren Medien enthalten. Die Oberflächen mit höherem Transmissionsgrad, beispielsweise ROM, befinden sich vorzugsweise näher bei der Lichtquelle, und die Oberflächen mit geringerem Transmissionsgrad, beispielsweise WORM, Phasenänderungsschichten und magnetooptische Schichten, sind vorzugsweise am weitesten entfernt gelegen. Die oben im Zusammenhang mit der ROM-Oberfläche beschriebenen Dielektrikum- und Antireflexionsschichten können auch bei WORM-Medien und löschbaren Medien verwendet werden.
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2B ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform eines optischen Aufzeichnungsmediums und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer120 bezeichnet. Elemente des Mediums120 , die ähnlich wie Elemente des Mediums12 sind, werden mit einer apostrophierten Zahl (') bezeichnet. Das Medium120 weist nicht die Ränder und Zwischenräume78 des Mediums12 auf. Stattdessen trennen eine Vielzahl von festen transparenten Elementen122 die Substrate. Die Elemente122 bestehen aus einem Material mit einem anderen Brechungsindex als die Substrate. Dies ist erforderlich, um eine Reflexion an den Datenoberflächen zu erzielen. In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Elemente122 aus einem optischen Zement, der außerdem dazu dient, das Substrat zusammenzuhalten. Die Dicke der Elemente122 beträgt vorzugsweise etwa 100 bis 300 μm. Das Medium120 kann an Stelle des Mediums 12 im System 10 verwendet werden. -
3A zeigt eine sehr ausführliche Querschnittsansicht eines bevorzugten Datenoberflächenmusters des Mediums12 und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer130 bezeichnet. Die Oberfläche90 enthält ein Muster von spiralförmigen (oder alternativ konzentrischen) Spurrillen (tracking grooves)132 . Die Teile der Oberfläche90 , die sich zwischen den Rillen132 befinden, sind als Landteile (land portions)134 bekannt. Die Oberfläche92 enthält ein Muster von spiralförmigen inversen Spurrillen (erhöhte Furchenrücken (raised ridges))136 . Der Teil der Oberfläche92 , der sich zwischen den inversen Rillen136 befindet, ist das Land138 . Die Rillen132 und die inversen Rillen136 werden auch als Spurmarkierungen bezeichnet. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Breite140 der Spurmarkierungen 0,6 μm und die Breite142 der Landabschnitte 1,0 μm. Dies ergibt einen Abstand (pitch) von (1,0 + 0,6) = 1,6 μm. - Die Spurmarkierungen werden verwendet, um den Lichtstrahl während der Drehung des Mediums
12 auf der Spur zu halten. Dies wird unten ausführlicher beschrieben. Beim Muster130 verfolgt ein Strahl144 vom optischen Kopf22 den Landteil134 oder138 , je nachdem, auf welche Oberfläche er fokussiert wird. Die aufgezeichneten Daten befinden sich auf den Landteilen. Damit das Spurfehlersignal (TES) für beide Oberflächen90 und92 gleich groß ist, muss die optische Pfaddifferenz zwischen dem von den Landteilen und den Spurmarkierungen reflektierten Licht für beide Oberflächen gleich sein. Der Strahl144 wird durch das Substrat50 auf die Oberfläche90 fokussiert, jedoch wird der Strahl144 durch den Zwischenraum78 auf die Oberfläche92 fokussiert. In der bevorzugten Ausführungsform enthält der Zwischenraum78 Luft, obwohl er auch ein anderes Gas enthalten kann. Damit die optische Pfadlängendifferenz zwischen den Landteilen und den Spurmarkierungen gleich ist, muss d1n1 gleich d2n2 sein (oder d2/d1 ist gleich n1/n2), wobei d1 ist die Tiefe der Markierung132 (vertikaler Abstand), n1 der Brechungsindex des Substrates50 , d2 die Höhe der Markierung136 (vertikaler Abstand) und n2 der Brechungsindex des Zwischenraums78 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Zwischenraum78 Luft, die einen Brechungsindex von 1,0 hat, und das Substrat50 (sowie die anderen Substrate) hat einen Brechungsindex von 1,5. Folglich ist das Verhältnis von d2/d1 gleich 1,5. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt d1 70 nm (700 Ångström) und d2 105 nm (1050 Ångström). Dasselbe Muster von Spurmarkierungen wird auf den anderen Oberflächen des Mediums12 wiederholt. Die anderen zum Substrat gehörenden Oberflächen94 ,98 und102 sind ähnlich wie die Oberfläche90 , und die anderen zum Zwischenraum gehörenden Oberflächen96 ,100 und104 sind ähnlich wie die Oberfläche92 . - Obwohl die Spurmarkierungen vorzugsweise in einem spiralförmigen Muster angeordnet sind, können sie alternativ in einem konzentrischen Muster vorliegen. Außerdem kann das spiralförmige Muster für jede Datenoberfläche gleich sein, d. h., es handelt sich um im oder gegen den Uhrzeigersinn angeordnete spiralförmige Muster auf aufeinanderfolgenden Datenebenen. Dieses wechselnde spiralförmige Muster ist bei bestimmten Anwendungen möglicherweise vorzuziehen, beispielsweise bei der Speicherung von Videodaten, zum Beispiel Filmen, wobei eine fortlaufende Protokollierung von Daten gewünscht wird. In einem solchen Fall verfolgt der Strahl das im Uhrzeigersinn verlaufende spiralförmige Muster nach innen hin auf der ersten Datenoberfläche, bis es in der Nähe des inneren Durchmessers endet, und anschließend wird der Strahl erneut fokussiert auf die direkt darunter liegende zweite Datenoberfläche, und anschließend verfolgt der Strahl das gegen den Uhrzeigersinn verlaufende spiralförmige Muster nach außen hin, bis der äußere Durchmesser erreicht wird.
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3B zeigt eine sehr ausführliche Querschnittsansicht eines alternativen Oberflächenmusters für das Medium12 und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer150 bezeichnet. Das Muster150 ist ähnlich wie das Muster130 , außer, dass die Spurmarkierungen für die Oberfläche92 Rillen152 anstelle von inversen Rillen sind. Der Abstand und das Verhältnis von d2/d1 sind die gleichen wie beim Muster130 . Der Strahl144 verfolgt Land134 auf der Oberfläche90 , jedoch verfolgt der Strahl nun die Rille152 , wenn er auf die Oberfläche92 fokussiert wird. In bestimmten Situationen kann die Spurverfolgung in der Rille132 wünschenswert sein. Wie unten beschrieben wird, kann der Strahl144 jedoch auch elektronisch gesteuert werden, um auf dem Land138 der Oberfläche92 eine Spurverfolgung auszuführen. Die Spurmarkierungen für die Oberflächen94 ,98 und102 sind ähnlich wie bei der Oberfläche90 , und die Oberflächen96 ,100 und104 sind ähnlich wie die Oberfläche92 . -
3C zeigt eine sehr ausführliche Querschnittsansicht eines alternativen Oberflächenmusters für das Medium12 , das mit der allgemeinen Bezugsziffer160 bezeichnet wird. Das Muster160 ist ähnlich wie das Muster130 , außer, dass die Oberfläche90 inverse Rillen162 anstelle von Rillen132 und die Oberfläche92 Rillen164 anstelle von inversen Rillen136 aufweist. Der Abstand und das Verhältnis von d2/d1 sind die gleichen wie beim Muster130 . Der Strahl144 führt eine Spurverfolgung auf den inversen Rillen162 aus, wenn er auf die Oberfläche90 fokussiert wird, und führt eine Spurverfolgung auf den Rillen164 aus, wenn er auf die Oberfläche92 fokussiert wird (es sei denn, er wird elektronisch umgeschaltet, so dass er auf dem Land eine Spurverfolgung ausführt). Die Muster für die Oberflächen94 ,98 und102 sind ähnlich wie bei der Oberfläche90 , und die Oberflächen96 ,100 und104 sind ähnlich wie die Oberfläche92 . -
3D zeigt eine sehr ausführliche Querschnittsansicht eines alternativen Oberflächenmusters, das mit der allgemeinen Bezugsziffer170 bezeichnet wird. Im Muster170 hat die Oberfläche90 eine ähnliche Struktur wie die Oberfläche90 des Musters160 . Die Oberfläche92 hat eine ähnliche Struktur wie die Oberfläche92 des Musters130 . Der Abstand und das Verhältnis d2/d1 sind die gleichen wie beim Muster130 . Der Strahl führt eine Spurverfolgung auf den inversen Rillen162 aus, wenn er auf die Oberfläche90 fokussiert wird (es sei denn, er wird elektronisch umgeschaltet, so dass er auf dem Land eine Spurverfolgung ausführt), und führt eine Spurverfolgung auf dem Land138 aus, wenn er auf die Oberfläche92 fokussiert wird. Die Oberflächen94 ,98 und102 haben ähnliche Muster wie die Oberfläche90 , und die Oberflächen96 ,100 und104 haben ähnliche Muster wie die Oberfläche92 . - Bei allen Mustern
130 ,150 ,160 und170 werden die Spurmarkierungen zum Zeitpunkt der Herstellung mittels Spritzgießverfahren (injection molding) oder Fotopolymerprozessen (photopolymer processes) im Substrat geformt, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die optischen Schichten, wie oben beschrieben wird, auf die Substrate aufgebracht werden, nachdem die Spurmarkierungen geformt wurden. - Die Erläuterung von Spurmarkierungen kann außerdem auf andere Merkmale von optischen Platten angewandt werden. Beispielsweise verwenden einige ROM-Platten in das Substrat eingeprägte Vertiefungen zum Aufzeichnen von Daten und/oder zum Bereitstellen von Spurdaten. Andere optische Medien verwenden Vertiefungen, um Sektorvorsatzdaten (sector header information) einzuprägen. Einige Medien verwenden diese Vorsatzvertiefungen (header pits) außerdem zum Bereitstellen von Spurdaten. Bei der Verwendung solcher Medien in Form von mehreren Datenoberflächen gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Vertiefungen auf den verschiedenen Datenoberflächen als Vertiefungen oder inverse Vertiefungen geformt, die auf ähnliche Weise den oben erläuterten Spurmarkierungen entsprechen. Die Länge des optischen Pfades zwischen. den Landteilen und den Vertiefungen oder inversen Vertiefungen ist ebenfalls ähnlich wie bei den Spurmarkierungen. Die Vertiefungen, inversen Vertiefungen, Rillen und inversen Rillen befinden sich allesamt in einer anderen Höhe ausgehend vom Land (d. h. einem anderen vertikalen Abstand zwischen diesen und dem Land) und werden für diese Erläuterung allesamt als Markierungen bezeichnet. Markierungen, die insbesondere für die Bereitstellung von Spurinformationen bestimmt sind, sind als Nichtdaten-Spurmarkierungen bekannt.
- Der optische Kopf
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Kopfes22 und eines Mediums12 . Der optische Kopf22 weist eine Laserdiode200 auf. Der Laser200 kann ein Gallium-Aluminium-Arsenid-Diodenlaser sein, der einen Hauptlichtstrahl202 mit einer Wellenlänge von ungefähr 780 nm erzeugt. Der Strahl202 wird durch die Linse203 gebündelt und erhält durch eine Einheit (circularizer)204 , die bewirkt, dass der Strahlquerschnitt kreisförmig wird, und ein entsprechendes Prisma sein kann, einen kreisförmigen Querschnitt (circularized). Der Strahl202 passiert einen Strahlenteiler205 . Ein Teil des Strahls202 wird vom Strahlenteiler205 auf eine Fokuslinse206 und einen optischen Detektor207 reflektiert. Der Detektor207 wird verwendet, um die Energie des Strahls202 anzuzeigen. Der Rest des Strahls202 fällt auf einen Spiegel208 und wird von diesem reflektiert. Anschließend passiert der Strahl202 eine Fokuslinse210 und einen Aberrationskompensator212 für mehrere Datenoberflächen und wird auf eine der Datenoberflächen (auf die Oberfläche96 , wie gezeigt wird) des Mediums12 fokussiert. Die Linse210 wird in einer Halterung214 befestigt. Die Position der Halterung214 wird durch einen Fokuseinstellungsmotor (focus actuator motor)216 , der ein Schwingspulenmotor sein kann, in Bezug auf das Medium12 eingestellt. - Ein Teil des Lichtstrahls
202 wird an der Datenoberfläche als reflektierter Strahl220 reflektiert. Der Strahl220 kehrt durch den Kompensator212 und die Linse210 zurück und wird vom Spiegel208 reflektiert. Beim Strahlenteiler205 wird der Strahl220 auf ein Filter224 für mehrere Datenoberflächen reflektiert. Der Strahl220 passiert das Filter222 und einen Strahlenteiler224 . Beim Strahlenteiler224 wird ein erster Teil230 des Strahls220 zu einer astigmatischen Linse232 und einem optischen Vierfachdetektor(quad optical detector)234 gelenkt. Beim Strahlenteiler224 wird ein zweiter Teil236 des Strahls220 durch ein Lambda-Halbe-Blättchen238 zu einem polarisierenden Strahlenteiler240 gelenkt. Der Strahlenteiler240 trennt den Lichtstrahl236 in eine erste orthogonal polarisierte Lichtkomponente242 und eine zweite orthogonal polarisierte Lichtkomponente244 . Eine Linse246 fokussiert das Licht242 auf einen optischen Detektor248 , und eine Linse250 fokussiert das Licht244 auf einen optischen Detektor252 . -
5 zeigt eine Draufsicht eines Vierfachdetektors (quad detector)234 . Der Detektor234 wird in vier gleiche Abschnitte234A ,B ,C undD unterteilt. -
6 zeigt ein Schaltbild einer Kanalschaltung260 . Die Schaltung260 umfasst eine Datenschaltung262 , eine Fokusfehlerschaltung264 und eine Spurfehlerschaltung266 . Die Datenschaltung262 weist einen mit dem Detektor248 verbundenen Verstärker270 und einen mit dem Detektor252 verbundenen Verstärker272 auf. Die Verstärker270 und272 sind mit einem zweipoligen elektronischen Umschalter (double pole double throw electronic switch)274 verbunden. Der Schalter274 ist mit einem Summierverstärker (summing amplifier)276 und einem Differenzverstärker (differential amplifier)278 verbunden. - Die Schaltung
264 weist eine Vielzahl von Verstärkern280 ,282 ,284 und286 auf, die mit den Detektorabschnitten234A ,B ,C bzw.D verbunden sind. Ein Summierverstärker288 ist mit den Verstärkern280 und284 und ein Summierverstärker290 mit den Verstärkern282 und286 verbunden. Ein Differenzverstärker292 ist mit den Summierverstärkern288 und290 verbunden. - Die Schaltung
266 weist ein Paar von Summierverstärkern294 und296 und einen Differenzverstärker298 auf. Der Summierverstärker294 ist mit den Verstärkern280 und282 und der Summierverstärker296 mit den Verstärkern284 und286 verbunden. Der Differenzverstärker298 ist über einen zweipoligen elektronischen Umschalter297 mit den Summierverstärkern294 und296 verbunden. Die Funktion des Schalters297 besteht darin, die Eingangssignale zum Verstärker298 umzukehren. -
7 ist eine schematische Darstellung eines Steuereinheitsystems der vorliegenden Erfindung und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer300 bezeichnet. Ein Fokusfehlersignal- (FES-) Spitzenwertdetektor (focus error signal (FES) peak detector)310 ist mit der Fokusfehlersignalschaltung264 verbunden. Ein Spurfehlersignal- (TES-) Spitzenwertdetektor312 ist mit der Spurfehlersignalschaltung266 verbunden. Eine Steuereinheit314 ist mit dem Detektor310 , dem Detektor312 , dem Detektor207 und den Schaltungen262 ,264 und266 verbunden. Die Steuereinheit314 ist eine mikroprozessorbasierte Plattenlaufwerksteuereinheit. Die Steuereinheit314 ist außerdem mit dem Laser200 , dem Kopfmotor26 , dem Spindelmotor16 , dem Fokusmotor216 , den Schaltern274 und297 und dem Kompensator212 verbunden und steuert diese. Die genaue Konfiguration und Funktionsweise des Kompensators212 werden unten ausführlicher beschrieben. - Die Funktionsweise des Systems
10 kann nun verstanden werden. Die Steuereinheit314 veranlasst den Motor16 zum Drehen der Platte12 und den Motor26 zum Bewegen des Kopfes22 auf die ordnungsgemäße Position unterhalb der Platte12 . Siehe4 . Der Laser200 wird zum Lesen von Daten von der Platte12 aktiviert. Der Strahl202 wird durch die Linse210 auf die Datenoberfläche96 fokussiert. Der reflektierte Strahl220 kehrt zurück und wird in die Strahlen230 ,242 und244 geteilt. Der Strahl230 wird vom Detektor234 erfasst und zum Bereitstellen von Fokus- und Spurservodaten (tracking servo Information) verwendet, und die Strahlen242 und244 werden von den Detektoren248 bzw.252 erfasst und zum Bereitstellen von Datensignalen verwendet. - Siehe
5 . Wenn der Strahl202 genau auf die Datenoberfläche96 fokussiert wird, hat der Strahl230 auf dem Detektor234 einen kreisförmigen Querschnitt350 . Dies bewirkt, dass die Schaltung264 ein Fokusfehlersignal "null" ausgibt. Falls der Strahl202 sich in irgendeiner Form leicht außerhalb des Fokus befindet, fällt der Strahl230 als ovales Muster352 oder354 auf den Detektor234 . Dies bewirkt, dass die Schaltung264 ein positives oder ein negatives Fokusfehlersignal ausgibt. Die Steuereinheit314 verwendet das Fokusfehlersignal zum Steuern des Motors216 , um die Linse210 zu bewegen, bis das Fokusfehlersignal von "null" erreicht wird. - Falls der Strahl
202 genau auf eine Spur auf der Datenoberfläche96 fokussiert wird, fällt der Strahl230 als kreisförmiger Querschnitt350 gleichmäßig zwischen die Abschnitte A und B und die Abschnitte C und D. Falls der Strahl sich außerhalb der Spur befindet, fällt er auf die Grenze zwischen einer Spurmarkierung und dem Land. Infolgedessen wird der Strahl gebeugt (diffracted), und der Querschnitt350 bewegt sich nach oben oder nach unten. Von den Abschnitten A und B wird mehr Licht und von den Abschnitten C und D weniger Licht empfangen oder umgekehrt. -
8A zeigt ein Diagramm des von der Schaltung264 erzeugten TES als Funktion der Verschiebung des Kopfes22 . Die Steuereinheit314 veranlasst den VCM26 zum Bewegen des Kopfes22 über die Oberfläche des Mediums12 . Der TES-Spitzenwertdetektor312 zählt die Spitzenwerte (Maximum- und Minimumpunkte) der TES-Signale. Zwischen jeder Spur gibt es zwei Spitzenwerte. Durch das Zählen der Anzahl von Spitzenwerten kann die Steuereinheit314 den Strahl auf der ordnungsgemäßen Spur positionieren. Das TES-Signal auf einem Landteil ist ein TES-Signal mit positiver Flanke (positive slope TES signal). Die Steuereinheit314 verwendet dieses Signal mit positiver Flanke, um den Strahl auf die Spur einzustellen. Beispielsweise bewirkt ein positives TES-Signal, dass sich der Kopf22 nach links in Richtung der Nullpunkt-Landposition (zero point land position) bewegt, und ein negatives TES-Signal bewirkt, dass sich der Kopf22 nach rechts in Richtung der Nullpunkt-Landposition bewegt.8A ist das vom bevorzugten Muster130 des Mediums12 abgeleitete Signal, wenn sich der Schalter297 in seiner anfänglichen Position befindet, wie in6 gezeigt wird. Dasselbe Signal wird auch für die Oberfläche90 des Musters150 und für die Oberfläche92 des Musters170 erzeugt. Der Strahl wird automatisch auf das Land eingestellt, da dies die Position ist, in der eine positive Flanke vorliegt. -
8B zeigt ein Diagramm des TES als Funktion der Kopfverschiebung für die Oberfläche92 des Musters150 , für die Oberflächen90 und92 des Musters160 und für die Oberfläche90 des Musters170 , wenn sich der Schalter297 in seiner anfänglichen Position befindet. Es ist zu beachten, dass die Spurmarkierungen in diesem Fall so sind, dass das Signal mit positiver Flanke bei der Position der Spurmarkierungen auftritt, und so, dass der Strahl automatisch den Spurmarkierungen und nicht den Landteilen folgt. Die Spurverfolgung auf den Spurmarkierungen kann unter gewissen Umständen wünschenswert sein. -
8C zeigt ein Diagramm des TES als Funktion der Kopfverschiebung für die Oberfläche92 des Musters150 , die Oberflächen90 und92 des Musters160 und die Oberfläche90 des Musters170 , wenn der Inverterschalter297 so betätigt wird, dass das TES-Signal umgekehrt wird. Das TES hat nun eine positive Flanke bei den Landpositionen, und der Strahl folgt dem Landteil anstatt den Spurmarkierungen. Folglich kann die Steuereinheit314 durch Einstellen des Schalters297 die Rillen oder die Landteile verfolgen. - In der bevorzugten Ausführungsform enthält das Medium
12 ROM-Datenoberflächen. Die Erkennung des Reflexionsvermögens wird zum Lesen der ROM-Daten verwendet. In der Datenschaltung262 wird der Schalter274 so positioniert, dass eine Verbindung mit dem Verstärker276 besteht, wenn eine ROM-Platte gelesen werden muss. Die Signale von den Detektoren248 und252 werden addiert. An den Stellen, an denen Datenpunkte aufgezeichnet wurden, wird weniger Licht erfasst, und dieser Unterschied hinsichtlich des erfassten Lichts ist das Datensignal. Der Schalter274 hat dieselbe Einstellung zum Lesen einer WORM- und einer Phasenänderungsdatenplatte. Falls die Platte12 magnetooptische Datenoberflächen hat, wird zum Lesen eine Polarisationserkennung benötigt. Der Schalter274 wird so eingestellt, dass eine Verbindung zum Verstärker278 besteht. Die Differenz im Licht mit orthogonaler Polarisation, das an den Detektoren248 und252 erfasst wird, stellt sodann das Datensignal bereit. -
9 zeigt ein Diagramm des Fokusfehlersignals von der Schaltung264 als Funktion des Verschiebungsabstandes der Linse210 . Es ist zu beachten, dass für jede der Datenoberflächen des Mediums12 ein nominell sinusförmiges Fokusfehlersignal erhalten wird. Zwischen den Datenebenen ist das Fokusfehlersignal null. Während eines Neustarts des Systems veranlasst die Steuereinheit314 als Erstes den Motor216 , die Linse210 an ihrer Nullverschiebungsposition zu positionieren. Anschließend sucht die Steuereinheit314 die gewünschte Datenoberfläche, indem sie den Motor216 veranlasst, die Linse210 in einer positiven Verschiebungsrichtung zu bewegen. Bei jeder Datenebene erfasst der Spitzenwertdetektor310 die beiden Spitzenwerte des Fokusfehlersignals. Die Steuereinheit314 zählt die Spitzenwerte (zwei pro Datenoberfläche) und stellt die genaue Datenoberfläche fest, auf die der Strahl202 fokussiert wird. Wenn die gewünschten Oberflächen erreicht worden sind, veranlasst die Steuereinheit314 den Motor216 , die Linse210 so zu positionieren, dass das Fokusfehlersignal zwischen den beiden Spitzenwerten für diese bestimmte Datenoberfläche liegt. Der Fokusfehler wird sodann zur Steuerung des Motors216 verwendet, um das Nullpunkt-Fokusfehlersignal zwischen den Spitzenwerten zu suchen, d. h. zur Einstellung auf dem Signal mit positiver Flanke, so dass ein genauer Fokus erreicht wird. Außerdem stellt die Steuereinheit314 die Leistung des Lasers200 , den Schalter297 und den Aberrationskompensator212 so ein, wie es für diese bestimmte Datenoberfläche angemessen ist. - Beim Neustart stellt die Steuereinheit
314 außerdem fest, welcher Typ von Platte gelesen wird. Als Erstes wird der Schalter274 zur Erkennung des Reflexionsvermögens positioniert, und der Schalter297 wird so eingestellt, dass die Landteile der Platte des bevorzugten Musters130 gelesen werden. Die Steuereinheit314 sucht und liest die Vorsatzdaten der ersten Spur der ersten Datenoberfläche. Der Vorsatz enthält Informationen über die Anzahl von Schichten, welcher Typ von optischem Medium in jeder Schicht vorliegt (Reflexionsvermögen oder Polarisationserkennung) und welcher Typ von Spurmarkierungsmuster verwendet wird. Mit diesen Informationen ist die Steuereinheit314 in der Lage, die Schalter274 und297 so einzustellen, dass jede Datenoberfläche richtig gelesen wird. Beispielsweise kann die Platte vier Ebenen von ROM-Datenoberflächen und zwei Ebenen von MO-Datenoberflächen aufweisen. Die Steuereinheit314 stellt den Schalter274 zur Erkennung des Reflexionsvermögens für die Oberflächen 1 bis 4 und zur Polarisationserkennung für die Oberflächen 5 bis 6 ein. - Falls die Steuereinheit
314 die erste Spur der ersten Datenoberfläche nicht lesen kann (möglicherweise weist die erste Schicht ein anderes Spurmarkierungsmuster auf), stellt sie den Schalter297 in seine andere Position ein und versucht, die erste Spur der ersten Datenoberfläche erneut zu lesen. Falls dies immer noch nicht funktioniert (möglicherweise ist die erste Datenoberfläche magnetooptisch und benötigt eine Polarisationserkennung), stellt die Steuereinheit den Schalter274 auf die Polarisationserkennung ein führt einen erneuten Versuch durch, indem sie den Schalter297 zunächst in die eine und dann in die andere Position einstellt. Zusammengefasst liest die Steuereinheit314 die Vorsatzdaten der ersten Spur der ersten Datenoberfläche, indem sie die vier verschiedenen Kombinationen von Einstellungen der Schalter274 und297 ausprobiert, bis sie beim Lesen der Spur erfolgreich ist. Sobald die Steuereinheit314 diese Vorsatzdaten hat, kann sie die Schalter274 und297 für jede der anderen Datenoberflächen korrekt einstellen. - Alternativ kann das Plattenlaufwerk speziell für das Arbeiten mit nur einem Typ von Medium bestimmt sein. In diesem Fall ist die Steuereinheit
314 so vorprogrammiert, dass sie Daten zu dem Typ von Datenoberfläche, der Anzahl der Ebenen und den Typen von Spurmarkierungen speichert. - Der Aberrationskompensator
- Linsen dienen normalerweise dazu, Licht durch Luft zu fokussieren, die einen Brechungsindex von 1,0 aufweist. Wenn solche Linsen Licht durch Materialien mit anderen Brechungsindizes fokussieren, erfährt das Licht eine, sphärische Aberration (spherical aberration), die den Lichtfleck verkrümmt und vergrößert, wodurch die Lese- und Aufzeichnungsleistung verschlechtert wird.
- In typischen optischen Datenspeichersystemen gibt es nur eine Datenoberfläche, auf die fokussiert wird. Die Datenoberfläche liegt normalerweise unter einer 1,2 mm dicken Frontscheibe. Die Linse ist normalerweise eine Linse mit einer numerischen Apertur (NA) von .55 (.55 numerical aperture (NA) lens), die speziell zur Korrektur der sphärischen Aberration entwickelt wurde, die das Licht durch die 1,2 mm dicke Frontscheibe erfährt. Infolgedessen kann ein guter Lichtfleckfokus in genau dieser Tiefe erreicht werden, in anderen Tiefen wird der Fokus jedoch unscharf. Dies verursacht in jedem System mit mehreren Datenebenen ernsthafte Probleme.
- Der Aberrationskompensator
212 der vorliegenden Erfindung löst dieses Problem.10 zeigt eine schematische Darstellung eines Aberrationskompensators, der mit der allgemeinen Bezugsziffer400 bezeichnet wird und als Kompensator212 verwendet werden kann. Der Kompensator400 umfasst einen stufenförmigen Block402 mit drei Stufen. Eine erste Stufe404 hat eine Dicke von 0,4 mm, eine zweite Stufe406 hat eine Dicke von 0,8 mm und eine dritte Stufe408 hat eine Dicke von 1,2 mm. Der Block402 besteht aus demselben Material wie die Frontscheibe und die Substrate des Mediums12 oder aus einem anderen ähnlichen optischen Material. Es ist zu beachten, dass diese Stufen bei Erhöhungen der Substratdicke hinsichtlich der optischen Dicke zunehmen. Der Block402 ist mit einem Schwingspulenmotor410 (oder einer anderen Antriebseinheit) verbunden, der seinerseits mit der Steuereinheit314 verbunden ist. Der Motor410 bewegt den Block402 seitlich in den Pfad des Strahls302 und aus diesem heraus. - Die Linse
210 ist so gestaltet, dass sie auf die unterste Datenoberfläche des Mediums12 fokussiert. Mit anderen Worten, die Linse210 ist so gestaltet, dass sie sphärischen Aberrationen kompensiert, die durch die kombinierte Dicke der Frontscheibe und der dazwischenliegenden Substrate verursacht werden. Bei der vorliegenden Erfindung muss der Strahl202 die Frontscheibe50 und die Substrate56 ,62 und68 (eine kombinierte Dicke von 2,4 mm des Substratmaterials) passieren, um auf die Oberfläche102 oder104 zu fokussieren. Es ist zu beachten, dass die Luftzwischenräume78 nicht mitgezählt werden, da sie keine zusätzliche sphärische Aberration mit sich bringen. Die Linse210 ist folglich so gestaltet, dass die durch 2,4 mm dickes Polycarbonat fokussiert, und kann gleichermaßen gut auf beide Datenoberflächen102 und104 fokussieren. - Wenn der Strahl
202 auf die Oberfläche102 oder104 fokussiert wird, wird der Block402 vollständig zurückgezogen, und der Strahl202 passiert diesen nicht. Wenn der Strahl202 auf die Oberfläche98 oder100 fokussiert wird, wird der Block402 so positioniert, dass der Strahl202 die Stufe404 passiert. Wenn der Strahl202 auf die Oberfläche94 oder96 fokussiert wird, wird der Block402 so positioniert, dass der Strahl202 die Stufe406 passiert. Wenn der Strahl202 auf die Oberfläche90 oder92 fokussiert wird, wird der Block402 so positioniert, dass der Strahl202 die Stufe408 passiert. Infolgedessen passiert der Strahl202 immer dieselbe optische Gesamtmaterialdicke, und es treten keine sphärischen Aberrationsprobleme auf, unabhängig davon, auf welches Paar von Oberflächen fokussiert wird. Die Steuereinheit314 steuert den Motor410 so, dass er den Block402 entsprechend bewegt. -
11 zeigt einen Aberrationskompensator, der mit der allgemeinen Bezugsziffer430 bezeichnet wird und als Kompensator212 verwendet werden kann. Der Kompensator430 weist ein Paar von komplementären dreieckigen Blöcken432 und434 auf. Die Blöcke432 und434 bestehen aus demselben Material wie die Frontscheibe und die Substrate des Mediums12 oder aus einem Material mit ähnlichen optischen Eigenschaften. Der Block432 wird in einer feststehenden Position angeordnet, so dass der Strahl202 diesen passiert. Der Block434 ist mit einem Schwingspulenmotor436 verbunden und kann an der Oberfläche des Blocks423 entlanggleiten. Die Steuereinheit314 ist mit dem Motor436 verbunden und steuert diesen. Durch Bewegen des Blocks434 in Bezug auf den Block432 kann die Gesamtdicke des Materials, das der Strahl202 passiert, eingestellt werden. Infolgedessen passiert der Strahl202 unabhängig davon, auf welche Datenoberfläche er fokussiert wird, dieselbe optische Materialdicke. - Die
12 und13 zeigten einen Aberrationskompensator, der mit der allgemeinen Bezugsziffer450 bezeichnet wird und als Kompensator212 verwendet werden kann. Der Kompensator450 weist ein kreisförmiges, stufenförmiges Element452 auf. Das Element452 hat vier Abschnitte454 ,456 ,458 und460 . Die Dicke der Abschnitte456 ,458 und460 ist ähnlich wie diejenige der Stufen404 ,406 bzw.408 des Kompensators400 . Der Abschnitt454 weist kein Material auf und stellt einen leeren Raum im kreisförmigen Muster dar, wie in13 gezeigt wird. Das kreisförmige Element452 ist mit einem Schrittmotor (stepper motor)462 verbunden, der seinerseits von der Steuereinheit314 gesteuert wird. Die Spindel462 dreht das Element452 , so dass der Strahl202 unabhängig davon, auf welche Datenoberfläche er fokussiert wird, dieselbe Materialdicke passiert. -
14 zeigt einen Aberrationskompensator, der mit der allgemeinen Bezugsziffer570 bezeichnet wird und als Kompensator212 verwendet werden kann. Der Kompensator570 umfasst eine stationäre konvexe Linse572 und eine bewegliche konkave Linse574 . Die Linse574 ist mit einem Schwingspulenmotor576 verbunden. Der Schwingspulenmotor576 wird von der Steuereinheit314 gesteuert, um die Linse574 in Bezug auf die Linse572 zu bewegen. Der Strahl202 passiert die Linse572 , die Linse574 und die Linse210 bis zum Medium12 . Eine Bewegung der Linse574 in Bezug auf die Linse572 verändert die sphärische Aberration des Strahls202 und ermöglicht, dass er auf den verschiedenen Datenoberflächen fokussiert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Linsen210 ,574 und572 ein Cookesches Triplett (Cooke triplet) mit einem beweglichen zentralen Element574 . Cookesche Tripletts werden im Artikel von R. Kingslake, "Lens Design Fundamentals", Academic Press, New York, 1978, Seiten 286 bis 295, ausführlicher beschrieben. Obwohl die Linse574 als bewegliches Element gezeigt wird, könnte alternativ die Linse574 stationär sein und die Linse562 als bewegliches Element verwendet werden. In4 wird der Aberrationskompensator212 zwischen der Linse210 und dem Medium12 gezeigt. Falls der Kompensator570 verwendet wird, befindet sich dieser jedoch zwischen der Linse210 und dem Spiegel208 , wie in14 gezeigt wird. -
15 zeigt einen Aberrationskompensator, der mit der allgemeinen Bezugsziffer580 bezeichnet wird. Der Kompensator580 umfasst ein asphärisches Linsenelement582 mit einer nominellen Brechkraft von null. Das Element582 weist eine sphärische Aberrationsoberfläche584 und eine ebene Oberfläche586 auf. Die Linse582 ist mit einem Schwingspulenmotor588 verbunden. Der Schwingspulenmotor588 wird von der Steuereinheit314 gesteuert, die die Linse582 in Bezug auf die Linse512 bewegt. Der Strahl202 passiert die Linse210 und die Linse582 bis zum Medium12 . Das Bewegen der Linse582 in Bezug auf die Linse210 ändert die sphärische Aberration des Strahls202 und ermöglicht es, dass dieser auf die verschiedenen Datenoberflächen fokussiert werden kann. -
16 zeigt eine Ansicht der Linse582 in Bezug auf die Achsen z und p. In einer bevorzugten Ausführungsform muss die Oberfläche von 584 der Formel z = 0,00770p4 – 0,00154p6 entsprechen. -
17 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen optischen Kopfes der vorliegenden Erfindung und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer600 bezeichnet. Die Elemente des Kopfes600 , die Elementen des Kopfes22 ähnlich sind, werden mit einer apostrophierten Zahl (') bezeichnet. Es ist zu beachten, dass der Kopf600 dem System10 ähnlich ist, außer, dass der Aberrationskompensator212 weggelassen und ein neuer Aberrationskompensator602 zwischen dem Strahlenteiler206' und dem Spiegel208' eingefügt wurde. Die Beschreibung und die Funktionsweise des Kompensators602 sind weiter unten zu finden. Ansonsten ist die Funktionsweise des Kopfes600 die gleiche, wie für den Kopf22 beschrieben wurde. Der Kopf600 kann durch den Kopf22 im System10 ersetzt werden. -
18 zeigt eine schematische Darstellung eines Aberrationskompensators, der mit der allgemeinen Bezugsziffer610 bezeichnet wird und als Kompensator602 verwendet werden kann. Der Kompensator610 umfasst ein Substrat612 mit einem reflektierenden holographischen Überzug614 . Das Substrat612 ist mit einem Schrittmotor616 verbunden, der seinerseits von der Steuereinheit314 gesteuert wird. Der holographische Überzug614 weist eine Anzahl von verschiedenen aufgezeichneten Hologrammen auf, von denen jedes dem Strahl202' eine bestimmte sphärische Aberration verleiht. Diese Hologramme sind vom Bragg-Typ, die nur für Licht empfindlich sind, das mit einem spezifischen Winkel und einer spezifischen Wellenlänge einfällt. Wenn das Substrat612 um einige Grade gedreht wird, erfährt der Strahl202' ein anderes Hologramm. Die Anzahl von aufgezeichneten Hologrammen entspricht der Anzahl von benötigten verschiedenen sphärischen Aberrationskorrekturen. Beim gezeigten Medium12 sind vier verschiedene Aufzeichnungen notwendig, von denen jede einem der Paare von Datenoberflächen entspricht. -
19 zeigt eine schematische Darstellung eines Aberrationskompensators, der mit der allgemeinen Bezugsziffer620 bezeichnet wird und als Kompensator602 verwendet werden kann. Der Kompensator620 umfasst ein Substrat622 , einen durchlässigen holographischen Überzug624 und einen Schrittmotor626 . Der Kompensator620 ist ähnlich wie der Kompensator610 , außer, dass hier der holographische Überzug624 durchlässig anstatt reflektierend ist. Der holographische Überzug624 weist eine Anzahl von aufgezeichneten Hologrammen auf, von denen jedes dem Grad der benötigten sphärischen Aberrationskompensation entspricht. Der Strahl202' erfährt der Reihe nach jedes dieser Hologramme, wenn das Substrat622 gedreht wird. -
20 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufzeichnungssystems, das zum Herstellen der holographischen Überzüge614 und624 verwendet wird, und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer650 bezeichnet. Das System650 weist einen Laser652 auf, der einen Lichtstrahl654 mit einer ähnlichen Frequenz wie der Laser200 erzeugt. Das Licht654 wird von der Linse656 gebündelt und zu einem Strahlenteiler658 weitergeleitet. Der Strahlenteiler658 teilt das Licht in einen Strahl660 und einen Strahl662 . Der Strahl660 wird von einem Spiegel664 und666 reflektiert und durch eine Linse668 auf einen Punkt670 in einer Ebene672 fokussiert. Der Strahl660 passiert einen stufenförmigen Block674 , der dem Block402 ähnlich ist. Anschließend wird der Strahl660 durch eine Linse676 erneut gebündelt und fällt auf einen holographischen Überzug680 auf einem Substrat682 . Das Substrat682 ist an einem Schrittmotor684 drehbar befestigt. Außerdem fällt der Strahl662 in einem 90°-Winkel zum Strahl660 auf einen Überzug680 . Die Linse668 bildet auf der Ebene672 einen Lichtfleck ohne Aberration. Dieses Licht wird sodann durch eine Stufe des Blocks674 geleitet, deren eine Dicke die Summe der Substratdicke darstellt, die beim Zugriff auf eine bestimmte Aufzeichnungsebene vorliegt. Die Linse676 ist bezüglich ihrer Ausführung identisch mit der Linse210 , wie sie im optischen Speicherkopf verwendet wird. Sie bündelt das Licht zu einem Strahl, der einen bestimmten Grad von sphärischer Aberration enthält, der der spezifischen Dicke entspricht. Diese Wellenfront wird durch die Interferenz mit dem Bezugsstrahl662 holographisch aufgezeichnet. Falls das Hologramm wie gezeigt ungefähr in einer Ebene690 ausgerichtet ist, wird ein durchlässiges Hologramm aufgezeichnet. Falls es ungefähr in einer Ebene692 ausgerichtet ist, wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt wird, wird ein reflektierendes Hologramm aufgezeichnet. Die Wellenfront, die zum Korrigieren der Aberrationen benötigt wird, die beim Zugriff auf ein anderes Paar von Aufzeichnungsebenen vorliegen, wird durch Drehen des Hologramms in eine neue Winkelposition und Einfügen der Platte des Blocks674 mit der entsprechenden Dicke holographisch gespeichert. Es wird eine Vielzahl von Hologrammen bei bestimmten Winkeln aufgezeichnet, von denen jedes einer Korrektur für ein anderes Paar von Aufzeichnungsebenen entspricht und diese bereitstellt. Der holographische Überzug kann aus dichromer Gelatine (dichromated gelatin) oder einem Fotopolymermaterial bestehen. Die einzelnen Hologramme können ohne merkbare Kreuzkopplung (crosstalk) in Stufen von einem Grad aufgezeichnet werden. Dies ermöglicht die Aufzeichnung einer großen Anzahl von Hologrammen und dementsprechend die Verwendung einer großen Anzahl von Datenoberflächen. -
21 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen Aberrationskompensators, der mit der allgemeinen Bezugsziffer700 bezeichnet wird und an Stelle des Kompensators602 verwendet werden kann. Der Kompensator700 umfasst einen polarisierenden Strahlungsteiler702 , eine Lambda-Viertel-Platte704 , einen mit einem Schrittmotor708 verbundenen Karussellwagen (carousel)706 und eine Vielzahl von sphärischen Aberrationsspiegeln710 , von denen jeder eine andere sphärische Aberrationskorrektur bereitstellt. Der Strahl202' ist hinsichtlich seiner Polarisierung so ausgerichtet, dass er den Strahlungsteiler702 und die Platte704 zu einem der Spiegel710 passiert. Der Spiegel710 verleiht dem Strahl202' die entsprechende sphärische Aberration, der sodann durch die Platte704 zurückkehrt und vom Strahlungsteiler702 zum Spiegel208' reflektiert wird. - Der Motor
708 wird von der Steuereinheit314 gesteuert, so dass er den Karussellwagen706 dreht, um den entsprechenden Spiegel in die richtige Position zu drehen. Die Spiegel710 sind reflektierende Schmidt-Korrekturplatten (Schmidt corrector plates). Siehe M. Born et al., "Principles of Optics", Pergonan Press Oxford, 1975, Seiten 245 bis 249. -
22 zeigt eine schematische Darstellung eines Aberrationskompensators, der mit der allgemeinen Bezugsziffer720 bezeichnet wird und an Stelle des Kompensators602 verwendet werden kann. Der Kompensator720 umfasst einen polarisierenden Strahlungsteiler722 , eine Lambda-Viertel-Platte724 und einen elektronisch gesteuerten, verformbaren Spiegel726 . Der verformbare Spiegel726 wird durch interne piezoelektrische Elemente gesteuert und wird in J. P. Gaffarel et al., "Applied Optics", Band 26, Seiten 3772 bis 3777, (1987), ausführlicher beschrieben. Die Funktionsweise des Kompensators720 ist ähnlich wie beim Kompensator700 , außer dass der Spiegel726 elektrisch eingestellt wird, um die entsprechende sphärische Aberration bereitzustellen. Mit anderen Worten, der Spiegel726 wird so eingestellt, dass er eine reflektierende Oberfläche bildet, die den verschiedenen Schmidt-Korrekturplatten710 des Kompensators700 entspricht. Die Steuereinheit314 steuert die Einstellung des Spiegels726 entsprechend. - Die Funktionsweise der Aberrationskompensatoren
212 und602 wurde oben in Verbindung mit dem Medium12 beschrieben. Aufgrund des luftgefüllten Zwischenraums zwischen den Ebenen genügt für jedes Paar von Datenoberflächen eine Einstellung der Aberrationskompensation. Falls das Medium120 verwendet wird, müssen jedoch für jede Datenoberfläche Einstellungen der Aberrationskompensation ausgeführt werden. Der Grund hierfür ist das Fehlen von luftgefüllten Zwischenräumen. - Filter für mehrere Datenoberflächen
- Wenn der Strahl
202 auf eine bestimmte Datenoberfläche des Mediums12 fokussiert wird, wird von dieser Oberfläche ein Strahl230 zum Kopf22 reflektiert. Außerdem wird jedoch ein Teil des Lichtstrahls202 an den anderen Datenoberflächen reflektiert. Dieses unerwünschte reflektierte Licht muss ausgefiltert (screened out) werden, um ordnungsgemäße Daten- und Servosignale zu erhalten. Das Filter222 für mehrere Datenoberflächen der vorliegenden Erfindung erzielt diese Funktion. -
23 zeigt eine schematische Darstellung eines Filters750 , das an Stelle des Filters222 verwendet werden kann. Das Filter750 umfasst eine Blockierungsplatte (blocking plate)754 und eine Linse756 . Der gewünschte Lichtstrahl230 wird gebündelt, da es sich um das Licht handelt, das von der Linse210 ordnungsgemäß fokussiert wurde. Der Strahl230 wird von der Linse752 auf einen Punkt760 fokussiert. Das unerwünschte Licht762 wird von der Linse752 nicht ordnungsgemäß fokussiert und wird folglich nicht gebündelt. Das Licht762 wird nicht auf den Punkt760 fokussiert. Die Platte764 hat beim Punkt760 eine Öffnung764 , die es ermöglicht, dass das Licht230 hindurchfällt. Der größte Teil des unerwünschten Lichts762 wird von der Platte754 blockiert. Das Licht230 wird von der Linse756 erneut gebündelt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Öffnung764 kreisförmig und hat einen Durchmesser von etwa λ/(2*(NA)), wobei λ die Wellenlänge des Lichts und NA die numerische Apertur der Linse752 ist. Der genaue Durchmesser wird durch den gewünschten Kompromiss zwischen Ausrichtungstoleranzbereichen und Signalrückweisungsbedingungen der Zwischenschichten (interlayer signal rejection) festgelegt. Alternativ kann die Öffnung764 ein Schlitz mit einer Mindestbreite von ungefähr λ/(2*(NA)) sein. In einem solchen Fall könnte die Platte754 aus zwei gesonderten Elementen bestehen, die durch den Schlitz getrennt werden. Die Platte754 kann aus einem Metallblech oder aus einem transparenten Substrat mit einem lichtundurchlässigen Überzug bestehen, wobei die Öffnung764 keinen Überzug aufweist. -
24 zeigt eine schematische Darstellung eines Filters800 , das auch an Stelle des Filters222 verwendet werden kann. Das Filter800 umfasst eine Linse802 , eine Blockierplatte804 , eine Blockierplatte806 und eine Linse808 . Die Platte806 hat eine Öffnung810 , die sich bei einem Brennpunkt812 der Linse802 befindet. Die Platte804 hat eine komplementäre Öffnung814 , die es ermöglicht, dass das gebündelte Licht230 durch die Öffnung810 gelenkt wird, während das unerwünschte nichtgebündelte Licht820 blockiert wird. Die Öffnung814 kann aus einem Paar von parallelen Schlitzen oder einer ringförmigen Öffnung bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand zwischen den Schlitzen der Öffnung814 größer als der Durchmesser der Öffnung810 . Der Durchmesser der Öffnung810 ist ungefähr gleich λ/(2*(NA)). Bei der alternativen ringförmigen Öffnung muss der innere Durchmesser des ringförmigen Schlitzes größer als der Durchmesser der Öffnung810 sein. In beiden Fällen befindet sich der äußere Rand822 der Öffnung814 außerhalb des Strahls230 . Die Blockierplatten804 und806 können aus einem Metallblech oder aus einem transparenten Substrat mit einem lichtundurchlässigen Überzug bestehen, wobei die Öffnungen810 und814 keinen Überzug aufweisen. -
25 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen Filters830 , das an Stelle des Filters222 verwendet werden kann. Das Filter830 umfasst einen Strahlenteiler832 und eine holographische Platte834 . Der Überzug auf der holographischen Platte834 ist so gewählt, dass der gebündelte Strahl230 wirkungsvoll reflektiert wird, während der nichtgebündelte Strahl840 passieren kann. Der gewünschte Strahl230 wird von der holographischen Platte834 reflektiert und kehrt zum Strahlenteiler832 zurück, wo er in Richtung des Strahlenteilers224 reflektiert wird. -
26 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie die holographische Platte834 aufgebaut ist. Ein gebündelter Laserstrahl850 mit ungefähr derselben Wellenlänge wie der Laser200 wird an einem Amplitudenstrahlenteiler856 in zwei Strahlen852 und854 geteilt. Die Strahlen852 und854 werden von Spiegeln860 bzw.862 gelenkt und fallen aus entgegengesetzten Richtungen senkrecht zur Oberfläche der holographischen Platte834 auf diese. Durch die Interferenz der Strahlen852 und854 wird ein reflektierendes Hologramm aufgezeichnet. Der holographische Überzug kann aus einem dichromen Gel oder einem Fotopolymermaterial bestehen. - In
4 wurde gezeigt, dass sich die Filter222 der vorliegenden Erfindung im Pfad des Strahls220 befinden. Ein oder mehrere Filter können sich jedoch in den gesonderten Pfaden des Servostrahls230 oder des Datenstrahls236 befinden.
Claims (17)
- Optisches Datenspeichermedium mit mehreren Datenebenen, das Folgendes umfasst: ein erstes für elektromagnetische Strahlung durchlässiges Element mit einer ersten Datenoberfläche, die ein optisches Medium zur Speicherung aufgezeichneter Daten in Datenspuren enthält, wobei die erste Datenoberfläche Spurmarkierungen enthält, wobei die Daten durch einen elektromagnetischen Strahl erkannt werden können, der durch die Spurmarkierungen der ersten Datenoberfläche auf die Datenspuren der ersten Datenoberfläche gehalten wird; ein zweites Element mit einer zweiten Datenoberfläche, die ein optisches Medium zum Speichern von aufgezeichneten Daten in Datenspuren enthält, wobei die zweite Datenoberfläche Spurmarkierungen eines anderen Typs als die Spurmarkierungen der ersten Datenoberfläche enthält, wobei die Daten von dem elektromagnetischen Strahl erkannt werden können, der durch die Spurmarkierungen der zweiten Datenoberfläche auf den Datenspuren der zweiten Datenoberfläche gehalten wird; und eine Verbindungseinheit zum Verbinden des ersten und zweiten Elementes, so dass sich die erste und die zweite Datenoberfläche in einem bestimmten Abstand voneinander befinden; und wobei die auf jeder der Datenoberflächen aufgezeichneten Daten Informationen enthalten, die den Typ von in der Datenoberfläche enthaltenen Spurmarkierungen kennzeichnen.
- Medium nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinheit einen Abstand zwischen den Elementen bereitstellt.
- Medium nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinheit ein festes für elektromagnetische Strahlung durchlässiges Material zwischen den Elementen bereitstellt.
- Medium nach Anspruch 10, wobei das erste Element ein Substrat und die erste Datenoberfläche eine ROM-Oberfläche ist und wobei die Vertiefungen in das Substrat geprägt sind.
- Medium nach Anspruch 1, wobei das Medium eine Platte ist, die von ihrer Form her für die Drehung in einem Datenspeichersystem mit optischer Platte geeignet ist.
- Medium nach Anspruch 1, wobei die den Typ von Spurmarkierungen kennzeichnenden Informationen im Vorsatz einer Datenspur auf der ersten Datenoberfläche aufgezeichnet werden.
- Medium nach Anspruch 1, wobei die den Typ von Spurmarkierungen kennzeichnenden aufgezeichneten Informationen Daten enthalten, die den Typ der in der zweiten Datenoberfläche enthaltenen Spurmarkierungen kennzeichnen.
- Medium nach Anspruch 1, wobei die in Spuren auf der ersten Datenoberfläche aufgezeichneten Daten in Form von in das erste Substrat geprägten Vertiefungen vorliegen.
- Medium nach Anspruch 8, wobei die Vertiefungen Spurmarkierungen sind.
- Medium nach Anspruch 1, wobei das erste Substrat ein ROM-Substrat ist, wobei die ROM-Daten in Spuren auf der ersten Datenoberfläche in Form von in das ROM-Substrat geprägten Vertiefungen aufgezeichnet werden, und wobei die geprägten Datenvertiefungen die Spurmarkierungen sind.
- Medium nach Anspruch 1, wobei mindestens eines der Substrate aus einem Polymermaterial oder aus Glas besteht.
- Optisches Datenspeichersystem, das Folgendes umfasst: eine Laserlichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahls; eine Mediumaufnahmevorrichtung zum Aufnehmen eines optischen Datenspeichermediums mit einer Vielzahl von gesonderten Datenoberflächen, die sich in unterschiedlicher Tiefe im Medium befinden, wobei jede der Datenoberflächen in Spuren aufgezeichnete Daten und Spurtypdaten enthält, die den Typ von Spurmarkierungen darstellen, die zum Halten des Lichtstrahls auf den Spuren verwendet werden, wobei mindestens zwei der Typen von Spurmarkierungen unterschiedlich sind; eine Fokussiereinheit zum Fokussieren des Lichtstrahls auf eine ausgewählte der Datenoberflächen; eine Strahlbewegungseinheit zum Lenken des Lichtstrahls auf eine ausgewählte Spur auf der ausgewählten Datenoberfläche; einen optischen Detektor zum Empfangen eines von den Spurmarkierungen auf der ausgewählten Spur reflektierten Rückstrahls; eine mit dem optischen Detektor verbundene Spurfehlersignalschaltung; und eine Spursteuereinheit, die auf das Spurfehlersignal anspricht, um die Strahlbewegungseinheit zu veranlassen, den Lichtstrahl auf der ausgewählten Spur zu halten, wobei die Steuereinheit den Spurtyp aus den den Typ von Spurmarkierungen darstellenden Daten erkennt, wobei die Spurfehlersignalschaltung zum Ansprechen auf mindestens zwei verschiedene Typen von Spurmarkierungen geeignet ist.
- Medium oder System nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 12, wobei die den Typ von Spurmarkierungen kennzeichnenden Daten im Vorsatz einer Datenspur aufgezeichnet sind.
- Medium oder System nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 12, wobei die Spurmarkierungen ein Teil der Datenspuren sind.
- Platte oder System nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 12, wobei mindestens eine der Datenoberflächen Folgendes ist: ein WORM-Materialüberzug; ein Phasenänderungsmaterialüberzug; ein magnetooptischer Materialüberzug; eine ROM-Oberfläche.
- Medium, Platte oder System nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 12, wobei die Spurmarkierungen Folgendes sind: Vertiefungen; inverse Vertiefungen; Rillen oder inverse Rillen.
- System nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit die Spurfehlersignalschaltung auf einen erkannten Spurtyp hin umschaltet.
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