ES2330469T3 - Medio de almacenamiento de datos optico, dispositivo y procedimiento para escanear dicho medio. - Google Patents
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Abstract
Medio (1) de almacenamiento de datos óptico que comprende una capa de grabación a base de colorante y que tiene pistas sustancialmente paralelas para grabar información de usuario en un patrón de marcas ópticamente detectables, estando dotadas las pistas de un surco de guiado, estando el surco presente en un área (3) de datos de usuario y en un área (2) de información, en el que el surco en el área de información contiene información modulada que indica un tipo de medio, pudiendo realizarse un seguimiento del surco por un haz (7) de radiación enfocado con el procedimiento push-pull, y el valor de la señal PPN push-pull normalizada en el área (2) de información no grabada es PPN-i y el valor de PPN en el área (3) de datos de usuario no grabada es PPN-u, caracterizado porque PPN-i es más bajo que PPN-u.
Description
Medio de almacenamiento de datos óptico,
dispositivo y procedimiento para escanear dicho medio.
La invención se refiere a un medio de
almacenamiento de datos óptico que comprende una capa de grabación a
base de colorante y que tiene pistas sustancialmente paralelas para
grabar información de usuario en un patrón de marcas ópticamente
detectables, estando dotadas las pistas de un surco de guiado,
estando el surco presente en un área de datos de usuario y en un
área de información, en el que el surco en el área de información
contiene información modulada que indica un tipo de medio, pudiendo
realizarse un seguimiento del surco por un haz de radiación
enfocado con el procedimiento push-pull, y el
valor de la señal PPN push-pull normalizada
en el área de información no grabada es PPN-i y el
valor de PPN en el área de datos de usuario no grabada es
PPN-u.
La información grabada sobre un medio de
almacenamiento de datos óptico está dispuesta en pistas. En general,
una pista es una línea sobre el soporte de grabación que va a
seguirse mediante un dispositivo de exploración y que tiene una
longitud del orden de una dimensión característica del soporte de
grabación. Una pista sobre un soporte de grabación rectangular
tiene una longitud sustancialmente igual a la longitud o anchura del
medio de almacenamiento de datos óptico. Una pista sobre un medio
de almacenamiento de datos óptico en forma de disco es una vuelta
de 360 grados de una línea en espiral continua o una línea circular
sobre el disco.
Una pista puede comprender un surco y/o una
parte de paso entre surcos. Un surco es una característica a modo
de canal en la capa de grabación, separada de surcos adyacentes por
partes de paso de la capa de grabación, estando la parte inferior
del canal más cerca o más lejos del lado del soporte de grabación
sobre el que incide la radiación para explorarlo. La información de
usuario puede grabarse sobre los pasos y/o en los surcos en forma
de áreas ópticamente detectables en la capa de grabación, por
ejemplo como áreas que tienen una reflexión o magnetización
característica.
Considerando el mercado de grabación óptica, es
evidente que el formato más importante y satisfactorio hasta el
momento es un formato de una sola escritura. A continuación del
disco compacto grabable (CD-R) y el disco versátil
digital regrabable (DVD+R y DVD-R) se desarrolló
recientemente una nueva norma de disco Blu-ray
grabable
(BD-R) que proporciona una densidad de datos aún mayor.
(BD-R) que proporciona una densidad de datos aún mayor.
La posición radial del punto de escritura por
láser con respecto al surco se detecta por medio del denominado
procedimiento "push-pull" o diferencial.
Este procedimiento emplea al menos dos segmentos de detector
sensibles a la radiación dispuestos en el trayecto del haz que se ha
reflejado desde el medio de almacenamiento de datos óptico de modo
que los segmentos de detector reciben partes radialmente diferentes
del haz reflejado. La diferencia entre las señales de salida de los
dos segmentos de detector contiene información acerca de la
posición radial del punto de láser con respecto al surco. Si las
señales de salida son iguales, el centro del punto de láser
coincide con el centro del surco o el centro entre dos surcos
adyacentes.
La señal push-pull puede
calcularse con cálculos de difracción escalar tal como se publicó en
"Principles of Optical Disc Systems" por G. Bouwhuis, J.
Braat, A. Huijser, J. Pasman, G. van Rosmalen y K. Schouhamer
Immink, Adam Hilger Ltd, Bristol (1985). Generalmente, la señal
push-pull se deriva restando las señales
I_{1} e I_{2} del segmento de detector derecho e
izquierdo de un detector de división que está presente en el
trayecto de luz reflejada del haz de radiación, es decir, láser,
durante la exploración del surco de guiado. En especificaciones de
norma de disco óptico la señal push-pull se
define normalmente como un parámetro normalizado PPN = <
I_{1} - I_{2} >/[I_{1} + I_{2}] en el que la fórmula
< I_{1} - I_{2} > designa la diferencia máxima de
I_{1} - I_{2} y [I_{1} + I_{2}] designa el
valor promedio de I_{1} + I_{2} cuando el punto de láser
se mueve radialmente hacia fuera a través de los surcos de
guiado.
Se ha encontrado que colorantes específicos son
muy adecuados para su uso como una capa de grabación sobre un
sustrato de medio de almacenamiento de datos óptico con surcos
previos. Un colorante de este tipo puede ser, por ejemplo, un
compuesto de cianina que puede depositarse mediante recubrimiento
por rotación de una solución de un compuesto de este tipo sobre la
superficie de sustrato. Una capa de reflexión está normalmente
presente entre el sustrato y la capa de colorante.
En una pila de grabación orgánica a base de
colorante, el proceso de grabación es más óptimo cuando el volumen
de colorante en el que se graban los datos está limitado en los
surcos presentes sobre la superficie del sustrato. En caso de una
pila de grabación normal, es decir, un disco CD-R o
DVD+R, las secciones con surcos que limitan el colorante se dirigen
hacia la superficie de entrada del láser del disco. En el caso de
una pila invertida, los surcos se dirigen desde la superficie de
entrada del láser; en este caso las secciones de paso, que se
encuentran entre los surcos, se dirigen hacia la superficie de
entrada del láser. Una estructura de pila invertida de este tipo se
usa para un nuevo disco BD-R. Esto significa que
para el sistema BD-R el seguimiento radial debería
cambiar de sobre surco a en surco para medios R orgánicos.
El BD se normalizó inicialmente por los
Fundadores de BD llevando a la norma BD-RE v1.0 en
junio de 2002. Los medios BD-RE son medios
grabables de cambio de fase que tienen una reflectancia baja y un
push-pull relativamente bajo, o bien SL o
bien DL. Después empezó la normalización de
BD-grabable en la que se mantuvo en la medida de lo
posible la comunidad con BD-RE. Debido a la baja
reflectancia, se volvieron factibles para BD-R
materiales de grabación inorgánicos tales como materiales del tipo
de cambio de fase o tipo aleación (Cu/Si). Con estos medios
BD-R de tipo inorgánico también podían obtenerse los
mismos niveles de Push Pull normalizado (PPN) como
BD-RE (0.21-0.45). Inspirado por el
éxito en el mercado de CD-R y DVD\pmR, se han
desarrollado también para BD-R medios de colorante
recubiertos por rotación. Inicialmente eran del denominado tipo
sobre surco (véase arriba) con polaridad de marca de alta a baja.
Sin embargo, este tipo de discos nunca alcanzó las características
de grabación requeridas. Recientemente, se han desarrollado
denominados discos BD-R de colorante de tipo en
surco que muestran una polaridad de marca de baja a alta y altos
niveles de PPN. En contraste con los problemas observados en los
medios de tipo sobre surco, se han demostrado excelentes
propiedades de grabación sobre los medios del tipo más reciente.
Provocada por la promesa aparente de estos medios, la norma
BD-R v1.0 ha adoptado un byte de información de
disco (DI) reservado para polaridad de marca, habilitando así los
medios de colorante de bajo a alto en el futuro.
Debido a la disponibilidad tardía de los medios
de colorante de bajo a alto, puede que no sean compatibles con las
unidades de BD de primera generación, que están diseñadas teniendo
en cuenta los medios BD-R del tipo inorgánico
convencional. En medios de colorante de bajo a alto existen los
siguientes problemas, todos relacionados con la señal PPN:
1) La señal PPN es muy alta, por ejemplo de 0,8,
más alta que la especificación BD-R v1.0, hasta 3
veces el nivel de medios BD-R inorgánicos. Las
unidades que funcionan con el procedimiento de enfoque astigmático
convencional (fotodiodo de 8 segmentos) sufren una alta
transferencia accidental óptica. Como resultado, el servo de enfoque
sufrirá señales de error de enfoque inaceptablemente grandes
durante el salto de pista. Esto pondrá en peligro la robustez del
sistema de enfoque y provocará una disipación en el actuador de
enfoque, posiblemente hasta el punto en el que puede quemarse la
bobina de enfoque.
2) La señal PPN se reduce tras la grabación en
un factor de 2 o más. La especificación BD-R sólo
permite una relación de PPN (antes/después de la grabación) de
0,75-1,25, permitiendo el seguimiento sobre zonas
escritas y en blanco con una ganancia de servo radial fija. Una
relación de PPN más baja requiere un diseño de servo diferente en
el que se cambia la ganancia de servo radial, dependiendo del estado
en blanco o escrito del disco.
3) Un problema más dramático se observa en
algunos de los medios de muestra más recientes en los que se reduce
la señal PPN de disco en blanco y, por consiguiente, se reduce la
señal PPN después de la escritura con un determinado nivel de
escritura hasta el punto en el que la señal PPN desaparece
totalmente.
Recientemente, se ha vuelto evidente que las
posibilidades de conseguir compatibilidad con las unidades de
primera generación (que ponen en funcionamiento el procedimiento de
enfoque astigmático) son muy reducidas. Los problemas 2) y 3)
pueden resolverse si el requisito 1) de PPN se elimina y puede
permitirse una señal PPN de disco en blanco relativamente alta.
Ahora se espera que el desarrollo de disco de
colorante BD-R se centre en unidades de 2ª
generación que tienen maneras más avanzadas de tratar la
transferencia accidental óptica. Esto llevaría a una nueva
generación de medios que carecería de compatibilidad con las
unidades de primera generación, no sólo para la escritura sino
también para la lectura. Esto último se considera muy grave: no sólo
crearía confusión por parte del usuario, sino que podría llevar a
unidades dañadas (bobinas de enfoque quemadas debido a la
transferencia accidental óptica).
En la publicación de la solicitud de patente
estadounidense US-A-2003 223 339 se
da a conocer un aparato para explorar un medio de almacenamiento de
datos óptico que tiene una capa de grabación a base de colorante y
un área de información. El aparato comprende medios para decidir,
basándose en la información leída en el área de información,
aceptar el medio como compatible o rechazar el medio como
incompatible.
En la publicación de la solicitud de patente
internacional WO-A-03/083845 (véase
el preámbulo de la reivindicación 1), se da a conocer un medio de
almacenamiento de datos óptico, que comprende una capa de grabación
a base de colorante, dotada de un surco de guiado del que puede
realizarse un seguimiento por un haz de radiación enfocado con el
procedimiento push-pull.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un medio de almacenamiento de datos óptico del tipo
descrito en el párrafo inicial, que pueda leerse por una unidad de
datos óptica sin causar daño a la unidad.
El objeto se consigue según la invención
mediante un medio de almacenamiento de datos óptico tal como se
describió en el párrafo inicial, que está caracterizado porque
PPN-i es más bajo que PPN-u.
La solución propuesta es modificar la estructura
de surco del área de información, en BD también llamada zona HFM o
banda PIC, del disco BD-R bajo a alto de modo que el
valor de la señal PPN se reduce sólo en la zona HFM hasta un nivel
que es aceptable incluso para las unidades de primera generación.
Esto es posible porque la zona HFM es esencialmente no grabable.
Esas unidades podrán recuperar la información de disco (DI)
simplemente accediendo a la zona HFM y manteniéndose alejadas de
las otras partes de la zona de entrada así como la zona de datos.
Iniciar un disco BD leyendo la banda PIC es un modo de evitar un
daño de la unidad cuando se leen discos incompatibles con la
lectura. En el medio de información óptico según la invención el
surco en el área de información contiene información modulada que
indica un tipo de medio. Por ejemplo, la información está presente
almacenada en un byte de polaridad de marca. Por ejemplo, un disco
BD-R de colorante, tal como se describió
anteriormente, tiene un byte de polaridad de marca establecido a
bajo a alto.
Lo que al menos debe conseguirse es la capacidad
de las unidades de las primeras generaciones de leer la información
de disco (el byte de polaridad de marca, bytes de versión y clase)
para identificar apropiadamente el tipo de medio, expulsar el disco
y comunicar un mensaje apropiado al usuario (grabador) o anfitrión
(unidad de PC). Esto es especialmente importante porque los nuevos
discos de colorante pueden dañar las unidades antiguas.
Preferiblemente, en el área de información, 0,21 <
PPN-i < 0,52, de manera más preferida 0,26 <
PPN-i < 0,52. Estos valores corresponden
sustancialmente a los valores estándar actuales para una norma según
BD-R V1.0.
En una realización del medio de almacenamiento
de datos óptico según la invención el surco en el área de
información tiene una sección transversal reducida con respecto a
la anchura, profundidad o ambas en comparación con la sección
transversal del surco en el área de datos de usuario. Puede
mostrarse que una sección transversal de surco reducida proporciona
una señal PPN reducida. Hay varios modos de masterizar discos
ópticos para cambiar las características de surco del área de
información (zona HFM) con respecto al área de surco de datos de
usuario. Obsérvese que la zona HFM en BD ya tiene un paso de pista
diferente en comparación con el área de surco. La idea general es
reducir el "volumen" del surco previo o bien con respecto a la
anchura o bien con respecto a la profundidad, o ambas. Esto puede
conseguirse:
1) Cambiando la NA durante la masterización del
disco óptico. Esto es relativamente difícil porque la NA usada para
masterizar los surcos convencionales ya es muy alta.
2) Cambiando la profundidad y anchura de surco
cambiando la intensidad luminosa durante la masterización del disco
óptico. Reducir la intensidad dará como resultado en general un
surco más superficial, por ejemplo del tipo V, con una señal
push-pull normalizada más baja. También es
posible cambiar el PPN grabando previamente la zona HFM con datos
falsos, por ejemplo una secuencia de impulsos cortos, durante la
fabricación. Esto también disminuye el valor de la señal PPN.
En un ejemplo de BD típico, el sustrato tiene
forma de disco y tiene un diámetro de 120 mm y un grosor de 1,0 a
1,2 mm. Una pila de grabación está presente sobre el sustrato que
incluye una capa de colorante y una capa reflectante. La capa
reflectante de la pila está presente adyacente al sustrato. A esto
también se hace referencia como pila invertida. El haz de
radiación, es decir, de luz láser, entra a través del lado opuesto
al lado del sustrato a través de una capa de recubrimiento
transparente, apantallando la pila de grabación del entorno.
El surco de guiado está constituido con
frecuencia por un surco en forma de espiral y se forma en el
sustrato o capa transparente por medio de un molde durante el
moldeo por inyección o prensado. Estos surcos pueden formarse de
manera alternativa en un proceso de replicación en la resina
sintética de la capa separadora, por ejemplo un acrilato curable
por luz UV.
La capa de recubrimiento se fabrica, por
ejemplo, de policarbonato, poli(metacrilato de metilo)
(PMMA), poliolefina amorfa o vidrio o una capa relativamente gruesa
de, por ejemplo, poli(meta)crilato curado por luz UV.
Esta capa protectora debe tener una buena calidad óptica, es decir,
estar sustancialmente libre de aberraciones ópticas y tener un
grosor sustancialmente uniforme. Para BD esta capa de recubrimiento
tiene un grosor de 0,1 mm.
La capa reflectante de metal puede
proporcionarse mediante evaporación o bombardeo catódico. La capa de
colorante se proporciona habitualmente por recubrimiento por
rotación.
La invención puede aplicarse en discos
BD-R, y en una versión futura de la norma
BD-R. La invención puede usarse con el fin de
conseguir una compatibilidad de lectura de unidades BD
"antiguas" con discos BD-R del tipo de
colorante futuros.
En un aparato para explorar un medio de
almacenamiento de datos óptico tal como se describió anteriormente,
comprendiendo el aparato un sistema óptico para explorar pistas,
pudiendo realizarse un seguimiento por un haz de radiación enfocado
con el procedimiento push-pull, teniendo un
detector un primer segmento para detectar una primera señal a
partir del haz de radiación reflejado y un segundo segmento para
detectar una segunda señal a partir del haz de radiación reflejado,
el aparato comprende medios para decidir, basándose en la
información de medio leída en el área de información, aceptar el
medio como compatible o rechazar el medio como incompatible.
En un procedimiento para explorar un medio de
almacenamiento de datos óptico tal como se describió anteriormente
con un aparato tal como se describió anteriormente, comprendiendo el
medio una capa de grabación a base de colorante y teniendo pistas
sustancialmente paralelas para grabar información de usuario en un
patrón de marcas ópticamente detectables, estando dotadas las
pistas de un surco en el que se almacena información, estando
presente el surco en un área de usuario y en un área de información
y pudiendo realizarse un seguimiento del mismo, comprendiendo el
aparato un sistema óptico para explorar pistas mediante un haz de
radiación enfocado con el procedimiento
push-pull, teniendo un detector un primer
segmento para detectar una primera señal (I_{1}) a partir del haz
de radiación reflejado y un segundo segmento para detectar una
segunda señal (I_{2}) a partir del haz de radiación reflejado,
basándose en información leída en el área de información se decide
aceptar el medio como compatible o rechazar el medio como
incompatible.
En una realización del procedimiento se comunica
un mensaje de estatus de compatibilidad a un usuario final del
aparato.
La invención se aclarará con mayor detalle con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que
la figura 1 muestra un medio de almacenamiento
de datos óptico según la invención,
la figura 2 muestra un aparato para leer el
medio de almacenamiento de datos óptico de la figura 1,
la figura 3 muestra las etapas de un
procedimiento para leer el medio de la figura 1 con el aparato de la
figura 2.
\vskip1.000000\baselineskip
En la figura 1 se muestra un medio (1) de
almacenamiento de datos óptico. Comprende una capa de grabación a
base de colorante y tiene pistas sustancialmente paralelas para
grabar información de usuario en un patrón de marcas ópticamente
detectables (no mostrado). Las pistas están dotadas de un surco de
guiado, que está presente en un área (3) de datos de usuario y en
un área (2) de información y puede realizarse un seguimiento del
mismo por un haz de radiación enfocado con el procedimiento
push-pull con señal
push-pull normalizada (PPN). El valor de PPN
en el área de información no grabada es PPN-i y el
valor de PPN en el área de datos de usuario no grabada es
PPN-u y PPN-i es sustancialmente más
bajo que PPN-u. El valor de PPN-i es
aproximadamente 0,4. El valor de PPN-u es
aproximadamente 0,6. Este último valor puede causar un daño cuando
se lee por una unidad BD de "primera generación" o "de
legado". El surco en el área de información contiene información
modulada que indica un tipo de medio. La información está presente
almacenada en el byte de polaridad de marca.
El surco en el área de información tiene una
sección transversal reducida con respecto a la anchura, profundidad
o ambas en comparación con la sección transversal del surco en el
área de datos de usuario. Hay varios modos de masterizar discos
ópticos para cambiar las características de surco del área de
información (zona HFM) con respecto al área de surco de datos de
usuario. Obsérvese que la zona HFM en BD ya tiene un paso de pista
diferente en comparación con el área de surco. La idea general es
reducir el "volumen" del surco previo o bien con respecto a la
anchura o bien con respecto a la profundidad, o ambas. Esto puede
conseguirse:
1) Cambiando la NA durante la masterización del
disco óptico. Esto es relativamente difícil porque la NA usada para
masterizar los surcos convencionales ya es muy alta.
2) Cambiando la profundidad y anchura de surco
cambiando la intensidad luminosa durante la masterización del disco
óptico. Reducir la intensidad dará como resultado en general un
surco más superficial, por ejemplo del tipo V, con una señal
push-pull normalizada más baja. También es
posible cambiar el PPN grabando previamente la zona HFM con datos
falsos, por ejemplo una secuencia de impulsos cortos, durante la
fabricación. Esto también disminuye el valor de la señal PPN.
En la figura 2 se muestra un aparato (11) para
explorar el medio (1) de almacenamiento de datos óptico de la
figura 1. El aparato comprende un sistema (4) óptico para explorar
pistas, pudiendo realizarse un seguimiento de las mismas por un haz
(7) de radiación enfocado con el procedimiento
push-pull, teniendo un detector (5) un
primer segmento para detectar una primera señal (I_{1}) a partir
del haz (8) de radiación reflejado y un segundo segmento para
detectar una segunda señal (I_{2}) a partir del haz (8) de
radiación reflejado. La señal PPN puede derivarse de estas señales
tal como se describió anteriormente en la parte introductoria. El
aparato comprende medios para decidir, basándose en la información
del medio leída en el área de información, aceptar el medio como
compatible o rechazar el medio como incompatible.
En la figura 3 se muestra un diagrama de flujo
de un procedimiento, según la invención, para explorar un medio de
almacenamiento de datos óptico de la figura 1 usando un aparato como
en la figura 2. Basándose en información leída en el área de
información se decide aceptar el medio como compatible o rechazar el
medio como incompatible. Opcionalmente se comunica un mensaje de
estatus de compatibilidad a un usuario final del aparato.
Claims (4)
1. Medio (1) de almacenamiento de datos óptico
que comprende una capa de grabación a base de colorante y que tiene
pistas sustancialmente paralelas para grabar información de usuario
en un patrón de marcas ópticamente detectables, estando dotadas las
pistas de un surco de guiado, estando el surco presente en un área
(3) de datos de usuario y en un área (2) de información, en el que
el surco en el área de información contiene información modulada
que indica un tipo de medio, pudiendo realizarse un seguimiento del
surco por un haz (7) de radiación enfocado con el procedimiento
push-pull, y el valor de la señal PPN
push-pull normalizada en el área (2) de
información no grabada es PPN-i y el valor de PPN en
el área (3) de datos de usuario no grabada es
PPN-u, caracterizado porque
PPN-i es más bajo que PPN-u.
2. Medio (1) de almacenamiento de datos óptico
según la reivindicación 1, en el que la información está presente
almacenada en un byte de polaridad de marca.
3. Medio (1) de almacenamiento de datos óptico
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que
0,21 < PPN-i < 0,52, preferiblemente 0,26 < PPN-i < 0,52.
0,21 < PPN-i < 0,52, preferiblemente 0,26 < PPN-i < 0,52.
4. Medio (1) de almacenamiento de datos óptico
según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el
surco en el área (2) de información tiene una sección transversal
reducida con respecto a la anchura, profundidad o ambas en
comparación con la sección transversal del surco en el área (3) de
datos de usuario.
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