DE102005018089A1

DE102005018089A1 - Aufzeichnungsmedium, Vorrichtung zu dessen Herstellung sowie eine Vorrichtung zur optischen Informationsaufzeichnung auf und/oder -wiedergabe von diesem Aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE102005018089A1
Application number: DE200510018089
Authority: DE
Inventors: Gunter Dipl.-Phys. Beulich; Wolfhart Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. Bosien; Ingo Dipl.-Ing. Großstück; Michael Dipl.-Ing. Schreiber; Gerhard Prof. Dr.-Ing. Seehausen; Udo Dipl.-Ing. Siebertz; Guido Dipl.-Ing. Vermeegen
Original assignee: Maiworm & Dr Bosien Grundstuecks GbR; Maiworm & Dr Bosien Grundstuec
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2006-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft Aufzeichnungsmedium (1) mit einer im Wesentlichen spiralförmig oder konzentrisch verlaufenden Spur (21), die wenigstens zur Führung wenigstens einer Anzahl von Strahlen einer Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung geeignet und die wenigstens abschnittsweise Bereiche aufweist, in denen eine Vielzahl von Hauptdaten-Pits (23) ausgebildet werden kann. Eine Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen (24) ist wenigstens abschnittsweise abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Spur (21) und im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zur Mitte der Spur (21) angeordnet, wobei die einzelnen Pilotmarkierungsbereiche (24) in wenigstens einer optisch erfassbaren Eigenschaft derart variiert werden können, dass damit wenigstens eine erste Hilfsinformation abgebildet werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Aufzeichnungsmedium, eine Vorrichtung zur Herstellung dieses Aufzeichnungsmediums sowie eine optische Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung zum Schreiben auf beziehungsweise zum Lesen von diesem Aufzeichnungsmedium.

Optische Aufzeichnungsmedien verfügen meist über eine vorgeformte Spur, die entweder eine Vertiefung oder eine Erhöhung gegenüber der umgebenden Fläche – auch Landspur genannt – darstellt. So kann zum Beispiel eine als Vertiefung vorgeformte Spur teilweise oder ganz mit einem Material gefüllt sein, dessen Reflexions- und/oder Transmissionseigenschaften durch Lichteinstrahlung vorbestimmter Intensität, bevorzugt Laserlicht, reversibel oder irreversibel, veränderbar sind.

Die vorgeformte Spur dient in erste Linie dazu, dass in sie mittels einer Informationsaufzeichnungsvorrichtung Daten geschrieben werden können. Dies erfolgt durch eine vorbestimmte Veränderung eines ersten Merkmals der Spur, wie bevorzugt des Reflexions- oder Transmissionsverhaltens bestimmter Bereiche der Spur. Diese Veränderungen sind von dieser Vorrich tung und bevorzugt von jeder handelsüblichen optischen Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung optisch erfass- und damit lesbar. Die Bereiche der Spur, in denen eine vorbestimmte optische Veränderung vorgenommen ist, werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Hauptdaten-Pits bezeichnet.

Die Erzielung einer möglichst hohen Speicherkapazität derartiger Aufzeichnungsmedien erfordert möglichst geringe Abmessungen der Hauptdaten-Pits und der dazwischenliegenden Flächen, die üblicherweise als „Land" bezeichnet werden. Um die Genauigkeitsanforderungen an die mechanischen Komponenten einer entsprechenden Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung praktikabel zu halten, dient die Spur durch die Erfassung zweiter optisch erfassbarer Merkmale üblicherweise auch zur Nachführung des abtastenden Lichtstrahles der Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung. Auf diese Weise kann die geforderte Positionierungspräzision des Schreib- und Leselichtstrahls auch bei einer hohen Flächendichte der zu schreibenden Datenstrukturen erzielt werden.

Häufig wird die Spur mit dritten, optisch erfassbaren Merkmalen versehen, aus denen eine Information über die lineare Aufzeichnungsgeschwindigkeit abgeleitet werden kann, mit der die Datenstrukturen bevorzugt zu schreiben sind. So kann beispielsweise die Spur sinusförmig um die Spurmitte mit einer vorbestimmten Wellenlänge ausgelenkt sein. Über diese Wellenlänge kann für ein scheibenförmiges Aufzeichnungsmedium zum Beispiel die Drehzahl des Motors gesteuert werden, der dieses Aufzeichnungsmedium in Rotation versetzt.

In bestimmten Aufzeichnungsmedien des Standes der Technik ist die Spur mit vierten, optisch erfassbaren Merkmalen versehen. Zur Positionierung des Schreib- und Lesekopfes – insbesondere über einem unbeschriebenen Aufzeichnungsmedium – werden bei diesen Aufzeichnungsmedien Hilfsinforma tionen in der Spur voraufgezeichnet, die einen fortlaufenden Adressencode enthalten. Die Druckschriften EP 0 265 695 B1 und EP 0 325 330 B1 beschreiben Aufzeichnungsmedien, bei denen die Wellenlänge der Spurschwingung in Abhängigkeit der Hilfsinformation verändert wird.

Bevorzugt akzeptieren optische Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtungen eine – stetig zunehmende – Zahl von unterschiedlichen Aufzeichnungsmedien unterschiedlicher Aufzeichnungsmaterialen, die mitunter verschiedene Aufzeichnungsverfahren und/oder Aufzeichnungsgeschwindigkeiten erfordern. Daher sind zur Aufzeichnung entsprechend unterschiedliche, für das jeweilige Aufzeichnungsmedium spezifische Schreibparameter erforderlich. Aus diesem Grunde werden in bestimmten Formen bekannter Aufzeichnungsmedien die vorabgespeicherten Hilfsinformationen der Spur um Steuercodes erweitert, welche unter anderem die für das jeweilige Aufzeichnungsmedium spezifizierten Schreibparameter enthalten können.

Das europäische Patent 0 397 238 beansprucht beispielsweise einen Aufzeichnungsträger, bei dem die Hilfsinformationen, bestehend aus Adressen- und Steuercodes, in die vorgeformte Spur mittels einer vorgebildeten Spurmodulation, die eine radiale, sinusförmige Modulation entweder durch Spurschwingung (engl. track wobble) oder Spurbreitenveränderung beinhaltet, aufgezeichnet ist.

Nachteilig bei Aufzeichnungsträgern gemäß dem EP 0 397 238 ist, dass die Datendichte der Hilfsinformation, die über eine derartige Modulation in die Spur eingebracht werden kann, durch die Forderung einer möglichst geringen Beeinflussung der fehlerfreien Erfassbarkeit der aufzuzeichnenden Datenstrukturen erheblich eingeschränkt wird.

Daher wurden bei optischen Aufzeichnungsmedien hoher Speicherdichte Verfahren zur Voraufzeichnung von Hilfsinformationen beschrieben, die nicht auf einer Modulation der Spur beruhen, sondern bei denen die Hilfsinformationen in außer- oder innerhalb der Spur angeordneten Pre-Pits enthalten sind.

Das US-Patent 6,611,489 beschreibt ein Aufzeichnungsmedium mit einer Spur, die keine Spurschwingung aufweist, sondern in vorbestimmten Bereichen, sogenannten Pre-Pit-Bereichen, unterbrochen ist. In diesen Bereichen, die nicht zur Datenaufzeichnung vorgesehen sind, sind Pre-Pits vorgebildet, die ähnliche Abmessungen aufweisen wie die in der Spur beziehungsweise in der Landspur aufzuzeichnenden Hauptdaten-Pits. Die Pre-Pits sind im Pre-Pit-Bereich abwechselnd auf der Verlängerung der inneren beziehungsweise äußeren geometrischen Grenzlinie zwischen der Spur und der dazu inneren beziehungsweise äußeren Landspur angeordnet. Die Anordnung von Pre-Pits auf direkt benachbarten Grenzlinien wird dabei vermieden. Die Synchronisation der Drehzahl des Aufzeichnungsmediums, die auf der Erfassung der abwechselnd beiderseits der Spur angeordneten Pre-Pits basiert, kann somit nur in den Pre-Pit-Bereichen erfolgen, wodurch die Störanfälligkeit der Drehzahlregelung erhöht werden kann. Daher führt das europäische Patent 1 038 968 ergänzend zu den Pre-Pit-Bereichen des US-Patents 6,611,489 eine vorgebildete Schwingung der Spur des Aufzeichnungsmediums ein.

Die Aufzeichnungsmedien der Patente US 6,611,489 und EP 1 038 968 sind insofern nachteilig, als aufgrund der Unterbrechung der Spur in den Pre-Pit-Bereichen keine Datenaufzeichnung möglich ist, was in einer geringeren Speicherkapazität resultiert.

Das US-Patent 6,600,711 führt Pre-Pits im Bereich der kontinuierlich vorgeformten Spur ein, wobei die Pre-Pits in der Mitte zwischen der Landspur und der benachbarten Spur in vorbestimmten Abschnitten gleicher Länge angeordnet sind. Die Länge dieser Abschnitte entspricht im Wesentlichen der Länge eines Aufzeichnungssektors der Hauptdaten-Pits. Die Pre-Pits des US 6,600,711 können aufgrund ihrer bezüglich der Hauptdaten-Pits ähnlichen Abmessungen, d.h. dass sie eine ähnliche Breite wie die der Landspur beziehungsweise der Spur aufweisen, nicht abwechselnd um die Mitte der Spur angeordnet werden, da sich ansonsten Überlappungen ergeben würden.

Diese Überlappungen würden zu Übersprechproblemen führen, welche die Auswertung der Pre-Pits erheblich stören könnten. Aus diesem Grunde wird die Pre-Pit-Sequenz nur auf der Seite der Spur angeordnet, die der Pre-Pit-Sequenz in radialer Richtung am nächsten gelegen ist (7 und Sp. 7 letzter Satz des US-Patents 6,600,711). Aufgrund der systematisch einseitigen Anordnung der Pre-Pits bezüglich der Spur entsteht ein Gleichanteil im Spurfolgefehlersignal, der ohne Gegenmaßnahmen eine systematisch fehlerhafte Abweichung der Strahlführungseinrichtung der Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung zur Folge hat. Ferner ist nachteilig, dass das von einer optischen Abtasteinrichtung erfasste Datensignal eine nennenswerte Beeinflussung durch die Pre-Pits erfährt, da diese erheblich in die Spur hineinragen und somit die für die Hauptdaten-Pits verfügbare Breite der Spur in den Pre-Pit-Bereichen merklich reduziert ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufzeichnungsmedium zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile bei größt möglicher Kompatibilität zu bestehenden Aufzeichnungsmedien umgeht. Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 12 gelöst.

Ferner stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Informationsaufzeichnungs- und/oder -wiedergabe von einem Aufzeichnungsmedium zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 13 gelöst.

Die erfindungsgemäßen Verfahren zum Lesen wenigstens einer ersten beziehungsweise zweiten Hilfsinformation während der Informationsaufzeichnung auf und/oder -wiedergabe von einem Aufzeichnungsmedium sind Gegenstand der Ansprüche 14 beziehungsweise 15. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen sowie Verfahrensergänzungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium weist eine im Wesentlichen spiralförmig oder konzentrisch verlaufende Spur auf, die wenigstens zur Führung wenigstens einer Anzahl von Strahlen einer Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung geeignet ist und die wenigstens abschnittsweise Bereiche aufweist, in denen eine Vielzahl von Hauptdaten-Pits ausgebildet werden können. Ferner ist erfindungsgemäß wenigstens abschnittsweise abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Spur und im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zur Mitte der Spur eine Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen angeordnet, wobei die einzelnen Pilotmarkierungsbereiche in wenigstens einer optisch erfassbaren Eigenschaft derart variiert werden können, dass damit wenigstens eine erste Hilfsinformation abgebildet werden kann.

Bevorzugt ist die erste Hilfsinformation mittels eines digitalen Modulationsverfahrens abgebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums weist wenigstens einer der Pilotmarkierungsbereiche eine Anzahl von Pilotmarkierungen auf, denen wenigstens eine zweite Hilfsinformation zugeordnet ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums ist die zweite Hilfsinformation mittels eines – bevorzugt binären – Codierungsverfahrens zugeordnet.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums weist wenigstens eine Anzahl der Pilotmarkierungsbereiche in wenigstens einem vorbestimmten, in Spurrichtung ausgedehnten Abschnitt eine im Wesentlichen gleiche mittlere Länge auf, mittels derer ein Drehzahl-Steuerungssignal für eine das Aufzeichnungsmedium drehende Dreheinheit einer Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung abgeleitet werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums weisen die geometrischen Symmetrielinien der Pilotmarkierungsbereiche einen radialen Abstand von Q/N von der geometrischen Mittellinie der Spur auf, wobei Q den Spurabstand bezeichnet und N eine Zahl ist, die bevorzugt zwischen 3 und 4 liegt.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums weisen die Pilotmarkierungen eine geringere Breite auf als die Spur.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums weisen die Pilotmarkierungen eine geringere Tiefe auf als die Spur.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums entspricht die Länge der Pilotmarkierungsbereiche der Länge der Pilotmarkierungen.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums enthält die erste Hilfsinformation Anwendungs- und/oder Steuerungs- und/oder Sicherheitsdaten.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums enthält die zweite Hilfsinformation Anwendungs- und/oder Steuerungs- und/oder Sicherheitsdaten.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediumsist die erste Hilfsinformation den Pilotmarkierungsbereichen mittels eines digitalen Modulationsverfahrens zugeordnet, wobei dieses Modulationsverfahren bevorzugt einer Gruppe von Modulationsverfahren entnommen ist, welche die Frequenzumtastung und die Phasenumtastung enthält. Allerdings sind auch Ausführungsformen denkbar, in denen die erste Hilfsinformation den Pilotmarkierungsbereichen mittels eines analogen Modulationsverfahrens zugeordnet ist. In Frage kommen für die Zuordnung insbesondere, aber nicht ausschließlich alle Formen von Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulationsarten.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums ist die zweite Hilfsinformation den Pilotmarkierungen mittels eines binären Codierungsverfahrens zugeordnet, wobei das Codierungsverfahren auf einem (n, k) begrenzten Lauflängencode und/oder einem gleichanteilsfreien Leitungscode basiert.

Die Erfindung ist ferner auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines Aufzeichnungsmediums gerichtet, die eine optische Einrichtung zur Aufzeichnung einer Spur mittels eines ersten Lichtstrahls auf einer Masterplatte aufweist. Die erfindungsgemäße optische Einrichtung erzeugt zusätzlich zu dem ersten, mindestens einen zweiten und einen dritten Lichtstrahl wenigstens dazu, eine Anzahl von – wenigstens abschnittsweise abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite und im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zur Mitte der Spur angeordneten – Pilotmarkierungsbereichen vorzusehen. Dabei können entlang der Pilotmarkierungsbereiche eine Anzahl Pilotmarkierungen erzeugt werden, wobei die Intensität des zweiten und des dritten Lichtstrahls in Abhängigkeit einer ersten und/oder einer zweiten Hilfsinformation gesteuert wird.

Ferner ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Informationsaufzeichnungs- auf und/oder -wiedergabe von einem Aufzeichnungsmedium gerichtet, wobei wenigstens eine optische Einrichtung vorgesehen ist, die wenigstens zur Erfassung einer Anzahl von Hauptdaten-Pits des Aufzeichnungsmediums und im Falle einer Informationsaufzeichnungsvorrichtung zur Aufzeichnung einer Anzahl von Hauptdaten-Pits in der Spur des Aufzeichnungsmediums eingerichtet ist.

Eine Gruppe von Abtaststrahlen, bestehend aus wenigstens einem Hauptabtaststrahl und/oder einer Anzahl von Pilotabtaststrahlen, sind erfindungsgemäß wenigstens abschnittsweise entlang der Spur auf eine Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen des Aufzeichnungsmediums richtbar, wobei ferner eine Detektor-Gruppe vorgesehen ist, welche wenigstens eine Anzahl von Hauptabtaststrahl-Detektoren und/oder eine Anzahl von Pilotabtaststrahl-Detektoren enthält, die wenigstens einen Teil der von dem Aufzeichnungsmedium reflektierten, gestreuten oder transmittierten Strahlung des Hauptabtaststrahls und oder der Pilotabtaststrahlen erfasst.

Aus wenigstens einem Teil der Ausgangssignale der Hauptabtaststrahl-Detektoren und/oder der Pilotabtaststrahl-Detektoren wird wenigstens ein Signal abgeleitet, das sich bei einer Relativbewegung zwischen dem Hauptabtaststrahl und/oder den Pilotabtaststrahlen und dem Aufzeichnungsmedium wenigstens in Abhängigkeit einer Eigenschaft der Pilotmarkierungsbereiche und/oder in Abhängigkeit der Abfolge einer Anzahl von in den Pilotmarkierungsbereichen vorgesehenen Pilotmarkierungen verändert. Dieses Signal wird einem Demodulator zur Demodulation einer ersten Hilfsinformation und/oder einem Decoder zum Decodieren einer zweiten Hilfsinformation zugeführt, wobei der Demodulator zur Erzeugung eines Drehzahl-Steuerungssignals für eine Dreheinheit einer Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung durch Auswertung der mittleren Länge L₀ der Pilotmarkierungsbereiche ausgestaltet sein kann.

Außerdem ist ein Verfahren zum Lesen wenigstens einer ersten Hilfsinformation während der Informationsaufzeichnung auf und/oder -wiedergabe von einem Aufzeichnungsmedium Gegenstand der Erfindung.

In diesem Verfahren wird wenigstens eine Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen des Aufzeichnungsmediums abgetastet, die wenigstens abschnittsweise abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite und im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zur Mitte einer im Wesentlichen spiralförmig oder konzentrisch verlaufenden Spur des Aufzeichnungsmediums vorgesehen sind. In einem weiteren Schritt wird aus wenigstens einer optisch erfassbaren Eigenschaft der Pilotmarkierungsbereiche wenigstens eine erste Hilfsinformation abgeleitet.

In einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens eine zweite Hilfsinformation während der Informationsaufzeichnung auf und/oder -wiedergabe von einem Aufzeichnungsmedium gelesen. Dazu wird in einem Schritt wenigstens eine Anzahl von Pilotmarkierungen abgetastet, die in einer Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen des Aufzeichnungsmediums vorgesehen sind, wobei die Pilotmarkierungsbereiche wenigstens abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite und im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zur Mitte einer im Wesentlichen spiralförmig oder konzentrisch verlaufenden Spur des Aufzeichnungsmediums vorgesehen sind. In einem weiteren Schritt wird aus wenigstens einer optisch erfassbaren Eigenschaft der Pilotmarkierungen wenigstens eine zweite Hilfsinformation abgeleitet.

Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium ist durch die Anzahl von wenigstens abschnittsweise abwechselnd jeweils auf der gegenüberliegenden Seite der durchgehenden Spur angeordneten Pilotmarkierungsbereichen charakterisiert.

Die mittlere Länge L₀ der Pilotmarkierungsbereiche steht bevorzugt in einem vorbestimmten Verhältnis zur durchschnittlichen Abmessung der Hauptdaten-Pits in Spurrichtung. Die Längen L der Pilotmarkierungsbereiche können um die mittlere Länge L₀ derart variiert sein, dass die resultierende Längenmodulation eine erste Hilfsinformation – bevorzugt mittels einer Frequenz- oder Phasenumtastung – abbildet.

Die Pilotmarkierungsbereiche sind bevorzugt mit individuellen Pilotmarkierungen versehen, mittels derer wenigstens eine zweite Hilfsinformation dargestellt werden kann.

Der radiale Abstand der Pilotmarkierungen von der Mitte der Spur und die radiale Lage der Pilotabtaststrahlen der optischen Abtasteinrichtung der Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung bezüglich des Hauptabtaststrahls zur Abtastung der Hauptdaten-Pits sind im Wesentlichen aufeinander abgestimmt. Die Photodetektoren für den Hauptabtaststrahl beziehungsweise für die Pilotabtaststrahlen erzeugen Signale, die einem Decoder beziehungsweise einem Demodulator der Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung zugeführt werden. Am Ausgang des Deco ders beziehungsweise des Demodulators stehen nach geeigneter Signaldecodierung beziehungsweise -demodulation die voraufgezeichneten ersten und/oder zweiten Hilfsinformationen repräsentierenden Hilfssignale zur Verfügung.

Die wenigstens abschnittsweise bezüglich der Spur jeweils gegenüberliegende und in Spurrichtung im Wesentlichen nahtlos fortgesetzte Anordnung der Pilotmarkierungsbereiche ist insofern vorteilhaft, als dadurch ein in einer Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung erzeugtes mittleres Spurabweichungssignal der optischen Abtasteinrichtung, das zur Nachführung der optischen Abtasteinrichtung in die Mitte der Spur eingesetzt wird, um Null und nicht um einen bestimmten Gleichwert herum schwankt. Das heißt, die Nachführung der optischen Abtasteinrichtung wird durch die Pilotmarkierungsbereiche und Pilotmarkierungen nicht beeinträchtigt.

Aus der mittleren Länge L₀ der Pilotmarkierungsbereiche kann ein kontinuierliches Drehzahl-Steuerungssignal abgeleitet werden, da diese in einem vorbestimmten Verhältnis zur durchschnittlichen Abmessung eines Hauptdaten-Pits in Spurrichtung und damit in einem vorbestimmten Verhältnis zur Datenbitrate bei einer vorbestimmten linearen Schreib- beziehungsweise Lesegeschwindigkeit der optischen Abtasteinrichtung bezüglich des Aufzeichnungsmediums steht. Mittels dieses Drehzahl-Steuerungssignals kann die Drehzahl des Motors gesteuert werden, welcher das Aufzeichnungsmedium dreht.

Da die Pilotmarkierungen bevorzugt nicht in die Spur hineinragen und wenigstens abschnittsweise abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite und in gleichem Abstand zur Mitte der Spur angeordnet sind, wird das aus der Erfassung aufgezeichneter Hauptdaten-Pits durch die optische Abtasteinrichtung resultierende Datensignal nicht beeinträchtigt, sofern die Breite der Pilotmarkierungen geringer als die Breite der Hauptdaten-Pits bezie hungsweise der Spur ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums ist seine mögliche Kompatibilität zu Aufzeichnungsmedien des Standes der Technik, bei denen eine radiale Schwingung der Spur moduliert wird, um Hilfsinformationen beispielsweise mittels Frequenz- oder Phasenumtastung vorab aufzuzeichnen.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Zeichnungen. Darin zeigen:
1 eine Draufsicht auf die Oberflächenstruktur einer Ausführungsform gemäß einem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedium mit Pilotmarkierungsbereichen, die eine Anzahl von Pilotmarkierungen aufweisen;
2 eine optische Einheit mit Hauptabtaststrahl und Pilotabtaststrahlen gemäß dem Stand der Technik;
3 ein Beispiel für ein Verfahren zur Informationsaufzeichnung und/oder -wiedergabe, welches das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium verwendet;
4 eine Photodetektoren-Gruppe gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung, die zwei Pilotabtaststrahl-Detektoren für die Pilotabtaststrahlen und einen viergeteilten Hauptabtaststrahl-Detektor für den Hauptabtaststrahl aufweist;
5 ein Beispiel für eine Anordnung zweiter Hilfsinformationen in Form einer vorbestimmten Abfolge von Pilotmarkierungen;
6 ein Ausführungsbeispiel zur Anordnung der Pilotmarkierungsbereiche für den Anwendungsfall der Frequenzumtastung;
7 ein Ausführungsbeispiel zur Anordnung der Pilotmarkierungsbereiche für den Anwendungsfall der Phasenumtastung;
3 ein Ausführungsbeispiel eines Decoders für die Pilotmarkierungen;
9a/b Ausführungsbeispiele eines Demodulators für die Pilotmarkierungsbereiche, der die erste Hilfsinformation ermittelt und ein Drehzahl-Steuerungssignal ableitet;
10a/b Ausgangssignale eines Subtrahierers für die Ausgangssignale der Pilotabtaststrahl-Detektoren über einen Pilotspuren-Abschnitt zwischen zwei benachbarten, auf verschiedenen Seiten der Spur angeordneten im Wesentlichen gleichlangen Pilotmarkierungsbereichen;
11 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen, Pilotmarkierungen und einer Spur auf einer Masterplatte;
12 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine Anordnung von Pilot- und Hauptabtaststrahl über einer Spur mit erfindungsgemäßen Pilotmarkierungsbereichen;
13 einen schematischen Querschnitt durch eine Spur mit Pilotspuren eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Aufzeichnungsmedium;
14 Verläufe der Differenz der Ausgangssignale der Pilotabtaststrahl-Detektoren in Abhängigkeit der tangentialen Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel;
15 Verläufe eines tangentialen Push-Pull-Signals, d.h. der Differenz der Ausgangssignale des zentralen Hauptabtaststrahl-Detektorpaars in Abhängigkeit der tangentialen Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel;
16 Verläufe eines tangentialen HF-Signals, d.h. der Summen der Ausgangssignale des zentralen Hauptabtaststrahl-Detektorpaars in Abhängigkeit der tangentialen Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel;
17 Verläufe der Differenz der Ausgangssignale der Pilotabtaststrahl-Detektoren in Abhängigkeit der radialen Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel;
18 Verläufe der Differenz der Ausgangssignale der Pilotabtaststrahl-Detektoren in Abhängigkeit der tangentialen Position des optischen Abtasters bei bzgl. 14 leicht vergrößerter Pilotspurtiefe und -breite für verschiedene Spurwinkel;
19 Verläufe der Differenz der Ausgangssignale der Pilotabtaststrahl-Detektoren in Abhängigkeit der tangentialen Position des optischen Abtasters bei bezüglich 18 vergrößertem Spurabstand für verschiedene Spurwinkel;
20 Verläufe eines radialen Push-Pull-Signals, d.h. der Differenz der Ausgangssignale des zentralen Hauptabtaststrahl-Detektorpaars in Abhängigkeit der radialen Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel;
21 Verläufe des tangentialen Push-Pull-Signals in Abhängigkeit der tangentialen Position des optischen Abtasters bei bzgl. 15 leicht vergrößerter Pilotspurtiefe und -breite für verschiedene Spurwinkel.
Anhand von 3 soll für ein Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur Informationsaufzeichnung und/oder -wiedergabe beschrieben werden, welches das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium 1 verwendet. Das Aufzeichnungsmedium 1 hat beispielsweise die in 1 gezeigte Oberflächenstruktur mit einer vorbestimmten Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen 24, die eine vorbestimmte Anzahl von Pilotmarkierungen 20 aufweisen können.
Die Dreheinheit 32 in 3 dreht das Aufzeichnungsmedium 1 in Abhängigkeit eines Drehzahl-Steuerungssignals, das von der Drehzahl-Steuerungseinheit 36 erzeugt wird. Dabei kann die Drehzahl des Aufzeichnungsmediums 1 beispielsweise so festgelegt sein, dass sich eine vorbestimmte konstante lineare Geschwindigkeit oder eine vorbestimmte konstante Winkelgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums 1 bezüglich des optischen Hauptabtaststrahls 5 und der Pilotabtaststrahlen 6 bei der Aufzeichnung und/oder Wiedergabe einstellt.
Die optische Einheit 30 erzeugt den Hauptabtaststrahl 5 und die Pilotabtaststrahlen 6, bündelt diese auf die Informationsebene des Aufzeichnungsmediums 1 und bildet die Abtaststrahlen 5, 6 auf einer Photodetektor-Gruppe 34 ab. Die Photodetektor-Gruppe 34, die in 4 detaillierter dargestellt ist, weist im Ausführungsbeispiel zwei Pilotabtaststrahl-Detektoren 7 für die Pilotabtaststrahlen 6 und einen viergeteilten Hauptabtaststrahl-Detektor 8 für den Hauptabtaststrahl 5 auf.
Die auf die einzelnen Detektorflächen der Photodetektor-Gruppe 34 einfallende Lichtintensität wird für jedes Flächenelement separat in elektrische Signale umgewandelt und diese werden an den Decoder 31 für die Pilotmar kierungen 20, an den Demodulator 37 für die Pilotmarkierungsbereiche 24 und an den Decoder 38 für aufgezeichnete Hauptdaten-Pits 23 weitergeleitet. Der Demodulator 37, der die Hilfsinformation der Pilotmarkierungsbereiche 24 auswertet, ermittelt zusätzlich das Drehzahl-Steuerungssignal aus der mittleren Länge L₀ der Pilotmarkierungsbereiche 24 und leitet dieses an die Drehzahl-Steuerungseinheit 36.
Die Zentral-Steuereinheit 39, die einen handelsüblichen Mikrorechner und/oder einem Signalverarbeitungsrechner aufweisen kann, leitet aus den Ausgangssignalen der Pilotabtaststrahl- und Hauptabtaststrahl-Detektoren 7, 8 geeignete Steuerungssignale zur radialen Positionierung und zur Fokussierung der optischen Einheit 30 gemäß dem Stand der Technik ab, wie beispielsweise in Terry W. McDaniel, Randall H. Victora: Handbook of Magneto-Opticai Data Recording, Noyes Publications, Westwood, New York beschrieben.
Die Steuerungssignale der Zentral-Steuereinheit 39 werden an die Positions- und Fokussteuereinheit 35 geleitet, durch welche die bewegliche Linse 2 horizontal zum Zwecke der radialen Spurnachführung beziehungsweise vertikal zur Fokusnachführung steuerbar ist. Die Intensität des monochromatischen Lichtstrahls der optischen Einheit 30 liegt zur Informationsaufzeichnung bevorzugt oberhalb einer festgelegten Schaltschwelle und zur Informationswiedergabe unterhalb dieser Schaltschwelle. Die entsprechende Intensitätssteuerung erfolgt über die Licht-Steuereinheit 33, die von der Zentral-Steuereinheit 39 steuerbar ist.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine optische Einheit 30 gemäß dem Stand der Technik dargestellt, wie ebenfalls in McDaniel (a.a.O.) beschrieben. Die monochromatische Lichtquelle 12, die als Laser ausgeführt sein kann und in ihrer Intensität durch die Zentral-Steuereinheit 39 steuerbar ist, erzeugt einen Lichtstrahl linearer Polarisation, der mittels eines Beugungsgit ters 11 in einen zentralen Hauptabtaststrahl 5 und in wenigstens zwei Pilotabtaststrahlen 6 aufgespaltet wird.
Die Haupt- 5 und Pilotabtaststrahlen 6 werden zunächst durch ein Polarisationsprisma 10 geleitet. Die nachfolgende Kollimatoroptik 4 formt die Abtaststrahlen 5, 6 so, dass im Wesentlichen parallele Strahlenbündel entstehen. Die so parallel gerichteten Abtaststrahlen 5, 6 durchlaufen dann eine λ/4-Platte 3, welche die Polarisationsebene der Abtaststrahlen 5, 6 um im Wesentlichen 45° dreht und diese zirkular polarisiert.
Die im weiteren Verlauf des Strahlengangs der Abtaststrahlen 5, 6 angeordnete bewegliche Linse 2 fokussiert die Abtaststrahlen 5, 6 auf die Informationsebene des Aufzeichnungsmediums 1, wobei der Hauptabtaststrahl 5 im Wesentlichen in die Mitte der Spur 21 gelenkt wird. Die vom Aufzeichnungsmedium 1 wenigstens teilweise reflektierten Abtaststrahlen 5, 6 werden durch die bewegliche Linse 2 zurückgeführt und nach erneutem Durchlauf der λ/4-Platte 3 wieder linear polarisiert.
Nach Passieren der Kollimatoroptik 4 werden die Abtaststrahlen 5, 6 durch das Polarisationsprisma 10 auf die Zylinderlinse 9 gelenkt, die im Wesentlichen nur im Falle der korrekten Fokussierung auf den Detektoren 7, 8 einen rotationssymmetrischen Lichtfleck abbildet. In diesem Fall sind die Signale der vier Flächenelemente des Hauptabtaststrahl-Detektors 8 im Wesentlichen gleich.
In allen anderen Fällen sind diese Signale unterschiedlich, so dass aus ihnen mittels der Zentral-Steuereinheit 39 ein entsprechendes Führungssignal für die bewegliche Linse 2 abgeleitet werden kann. Wenn der Hauptabtaststrahl 5 genau in der Mitte der Spur 21 geführt wird, verschwindet die Signaldifferenz der Pilotabtaststrahl-Detektoren 7. Wird der Hauptabtaststrahl 5 und mit ihm auch die Pilotabtaststrahlen 6 quer zur Spur bewegt, ergibt sich eine sinusförmige Differenz der Ausgangssignale der Pilotabtaststrahl-Detektoren 7, die von der Zentral-Steuereinheit 39 als Führungsgröße für die Spurnachführung der optischen Einheit 30 genutzt werden kann.
Wenn für das Aufzeichnungsmedium 1 eine Aufzeichnungsschicht vorgesehen ist, die magneto-optische Eigenschaften aufweist oder die Phase der durchgehenden und/oder reflektierten Strahlung zu ändern vermag, ist das Ausführungsbeispiel in 2 entsprechend den bekannten Maßnahmen des Standes der Technik nach McDaniel (a.a.O.) anzupassen.
Die Informationsebene des in 1 dargestellten Aufzeichnungsmediums 1 wird von den fokussierten Abtaststrahlen 5, 6 der optischen Einheit 30 abgetastet. Die als kreisförmige Lichtflecke dargestellten Abtaststrahlen 5, 6 haben Durchmesser, die in der Größenordnung der Wellenlänge der verwendeten monochromatischen Lichtquelle 12 liegen. Bei korrekter Spurführung haben die Pilotabtaststrahlen 6 einen radialen Abstand von der Mittellinie der Spur 21 – also ihr Abstand quer zur durch die Pfeile in 1 bezeichneten Spurrichtung – in Höhe von Q/N. Dabei gibt Q den Abstand benachbarter Spuren an. N ist eine Zahl, die bevorzugt zwischen drei und vier liegt. Der tangentiale Abstand D der beiden Pilotabtaststrahlen 6 voneinander – also ihr Abstand in Spurrichtung entlang der Spur 21 – ist deutlich größer als ihr radialer Abstand; D ist jedoch kleiner als die Länge L der Pilotmarkierungsbereiche 24.
Die Breite der vorgeformten Spur 21 liegt in der Größenordnung des Durchmessers des Hauptabtaststrahls 5. Beidseitig neben der Spur 21 sind in 1 in gleichem Abstand Q/N gestrichelte Symmetrielinien dargestellt, auf denen Pilotmarkierungsbereiche 24 mit Pilotmarkierungen 20 angeordnet sein können. Die Länge der Pilotmarkierungen 20 in Spurrichtung kann in derselben Größenordnung wie die Länge der aufzuzeichnenden Hauptdaten- Pits 23 in Spurrichtung liegen. Dabei ist die maximale Länge der Pilotmarkierungen 20 durch die Länge L der Pilotmarkierungsbereiche 24 begrenzt.
Die Breite der Pilotmarkierungen 20, d.h. ihre Abmaße quer zur Spurrichtung ist bevorzugt so zu wählen, dass keine wesentliche Überlappung mit der Spur 21 entsteht. Ausgehend von den Rändern 22 der Pilotmarkierungsbereiche 24, die um eine mittlere Länge L₀ veränderliche Längen L aufweisen können, wechselt die Anordnung der Pilotmarkierungen 20 auf die bezüglich der Spur 21 jeweils gegenüberliegende Symmetrielinie für die Pilotmarkierungen 20 als vorgeformten Einprägungen für die zweite Hilfsinformation.
Die Zuordnung der zweiten Hilfsinformation zu den Pilotmarkierungen 20 kann zum Beispiel digital in Form eines n, k begrenzten Lauflängencodes erfolgen. Dabei ist die Länge L der Pilotmarkierungsbereiche 24 aus m gleichen Teillängen ΔL zusammengesetzt, wobei m alle Werte zwischen einem ganzzahligen Minimalwert n und einem ganzzahligen Maximalwert k inklusive dieser Werte selbst aufweisen darf. Die Minimallänge n·ΔL sollte wenigstens in derselben Größenordnung wie der Durchmesser der Pilotabtaststrahlen 6 liegen. Die Zuordnung des n, k begrenzten Lauflängencodes zu den digitalen Worten der zweiten Hilfsinformation kann über eine Korrespondenztabelle erfolgen, wie dem Fachmann aus der Kenntnis des Compact Disc EFM-Codes der CD, des Digital Versatile Disc EFM⁺-Codes der DVD oder anderer optischer und/oder magnetischer Aufzeichnungsmedien geläufig.
Ein weiteres Beispiel für eine digitale Zuordnung der zweiten Hilfsinformation zu den Pilotmarkierungen 20 zeigt 5. Die Pilotmarkierungen 20 weisen im Wesentlichen dieselbe Länge auf und sind unmittelbar den Bits eines Leitungscodes, zum Beispiel des Biphase-Mark-Codes, zugeordnet. Hierbei repräsentiert beispielsweise eine vorhandene Pilotmarkierung 20 eine logische „1" und eine fehlende Pilotmarkierung eine logische „0" des Leitungs codes. Dabei wird eine logische „0" des digitalen Codes für die zweite Hilfsinformation entweder einer „00" oder einer „11" des Biphase-Mark-Codes und eine logische „1" des digitalen Codes für die zweite Hilfsinformation entweder einer „01" oder einer „10" des Biphase-Mark-Codes so zugeordnet, dass nicht mehr als zwei aufeinanderfolgende Nullen oder Einsen im Biphase-Mark-Code auftreten.
Zur Kennung des Wechsels auf die jeweils andere Symmetrielinie der Pilotmarkierungen 20 kann an den Rändern 22 eines Pilotmarkierungsbereiches 24 die Biphase-Mark-Vorschrift durchbrochen werden, indem mehr als zwei aufeinanderfolgende Einsen beziehungsweise Pilotmarkierungen 20 auftreten. Zur einfacheren Bittakterkennung kann gemäß 5 zwischen unmittelbar aufeinander folgenden Pilotmarkierungen 20 ein Landbereich eingefügt werden. Auf diesen Landbereich kann verzichtet werden, wenn die Takterkennungsschaltung des Decoders leistungsfähiger gewählt wird.
Ein Ausführungsbeispiel für einen Decoder 31 zur digitalen Decodierung der zweiten Hilfsinformation aus der Abfolge der Pilotmarkierungen 20 ist in 8 dargestellt. Bei korrekter Positionierung der optischen Einheit 30 ist die geometrische Projektion der Symmetrielinie der Photodetektoren-Gruppe 34 in der Aufzeichnungsträgerebene im Wesentlichen deckungsgleich mit der Symmetrielinie der Spur 21 und der Pilotmarkierungen 20, wie in 8 gezeigt.
Die Ausgangssignale der Pilotabtaststrahl-Detektoren 7 der Photodetektoren-Gruppe 34 der Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung werden der Vergleicherschaltung 50 zugeführt, die den Signalwerten oberhalb einer – bevorzugt in Abhängigkeit der vorhergehenden Signalwerte veränderbaren Schwelle – den logischen Wert „1" und unterhalb dieser Schwelle den logischen Wert „0" zuordnet. Die anschließende Taktrückgewinnungseinheit 51 erzeugt den Bittakt aus der von der Vergleicherschaltung 50 ermittelten Rechtecksignal-Folge. Der Decoder 52 unterteilt die Rechtecksignal-Folge mit Hilfe des Bittaktes in ein binäres, zeitdiskretes Signal, aus dem mittels Leitungsdecodierung die zweite Hilfsinformation zurückgewonnen wird.
Die Pilotmarkierungsbereiche 24 weisen, wie bereits erwähnt, unterschiedliche Längen L auf, die in 5 mit verschiedenen Indizes n und n+1 bezeichnet sind. Den Längen L kann eine erste Hilfsinformation zugeordnet werden, indem zum Beispiel ein digitales Modulationsverfahren genutzt wird. Bevorzugte Modulationsverfahren, die sich bei geringer beanspruchter Bandbreite als tolerant gegenüber äußeren Rauscheinflüssen erweisen, sind unter anderem die Frequenzumtastung (engl. Frequency Shift Keying, FSK), das Continuous Phase Frequency Shift Keying (CPFSK), das Minimum Shift Keying (MSK) oder die Phasenumtastung (engl. Phase Shift Keying, PSK). Derartige Verfahren sind beispielsweise in Bernard Sklar, Digital Communications, Prentice Hall, New Jersey, 1988 näher erläutert.
In 6 ist ein Beispiel für eine Ausführungsform zur Anordnung und Gestaltung der Pilotmarkierungsbereiche 24 für den Fall der Frequenzumtastung gezeigt, bei der die Pilotmarkierungsbereiche 24 im Wesentlichen nur zwei diskrete unterschiedliche Längen 25 und 26 annehmen. Die kleinere Länge 26 setzt sich aus drei Abschnitten einer Elementarlänge δL und die größere Länge 25 aus fünf Abschnitten derselben Elementarlänge δL zusammen.
Im Beispiel in 6 ist von links her zunächst ein erster Abschnitt der beiderseits der Spur 21 verlaufenden Pilotspuren vorgesehen, bei dem die kleineben Längen 26 abwechselnd in gleichem Abstand Q/N neben der Spur 21 angeordnet sind. Dieser Abschnitt, dem der „1"-Wert eines binären Leitungscodes wie zum Beispiel des Biphase-Mark-Codes zugeordnet sein kann, wird daher auch als „1"-Abschnitt bezeichnet. In dem sich anschließenden „0"- Abschnitt, der dem „0"-Wert desselben binären Leitungscodes zugeordnet ist, sind die größeren Längen 25 ebenfalls abwechselnd in gleichem Abstand Q/N neben der Spur 21 voraufgezeichnet.
Die „1"- und „0"-Abschnitte in 6 haben dieselbe Gesamtlänge von 15 δL, die dem räumlichen Abschnitt eines Bits des Leitungscodes entspricht. Über eine festgelegte Vorschrift wird der Binärcode der ersten Hilfsinformation auf den Leitungscode so abgebildet, dass „0"-Werte und „1"-Werte des Leitungscodes in einem bestimmten in Spurrichtung ausgedehnten Abschnitt, der deutlich länger ist als der „1"- oder der „0"-Abschnitt, gleich häufig auftreten. Dadurch ergibt sich die vorteilhafte Eigenschaft, dass die mittlere Länge L₀ der Pilotmarkierungsbereiche 24 in dem genannten Abschnitt gleich dem arithmetischen Mittel aus der kleineren Länge 26 und der größeren Länge 25 ist. Für das Beispiel in 6 ist L₀ = (3 δL + 5 δL)/2 = 4 δL. Diese über die gesamte Länge der Spur des Aufzeichnungsmediums 1 im Wesentlichen gleichbleibende mittlere Länge L₀ kann zur Ableitung eines Drehzahl-Steuerungssignals für die Dreheinheit 32 herangezogen werden, das im Wesentlichen während des gesamten Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorgangs zur Verfügung steht.
Zwei Ausführungsbeispiele eines Demodulator 37 für die Demodulation der ersten Hilfsinformation aus der Abfolge der Pilotmarkierungsbereiche 24 und zur Ableitung des Drehzahl-Steuerungssignals sind in 9a und 9b dargestellt. In 9a werden die Signale der Pilotabtaststrahl-Detektoren 7 der Photodetektoren-Gruppe 34 der Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung über einen Subtrahierer 46 verknüpft. Bei korrekter Positionierung der optischen Einheit 30 ist die geometrische Projektion der Symmetrielinie der Photodetektoren-Gruppe 34 in der Aufzeichnungsträgerebene im Wesentlichen deckungsgleich mit der Symmetrielinie der Spur 21 und der Pilotmarkierungsbereiche 24, wie in 9a gezeigt.
Das Ausgangssignal des Subtrahierers 46 ist in 10a für einen Pilotspurabschnitt über zwei benachbarte, auf gegenüberliegenden Seiten der Spur 21 angeordnete gleichlange Pilotmarkierungsbereiche 24 für den Fall dargestellt, dass der zur Spur 21 tangentiale Abstand D der Pilotabtaststrahlen 6 in der Informationsebene des Aufzeichnungsmediums 1 der halben Länge L der Pilotmarkierungsbereiche 24 entspricht. Da durch den Abstand D die Bereiche festgelegt werden, in denen das Ausgangssignal des Subtrahierers 46 verschwindet, sollte der Abstand D stets von der Länge der Pilotmarkierungsbereiche 24 verschieden gewählt werden.
Die dem Subtrahierer 46 nachgeschaltete Filtereinheit 47, die einen digitalen Signalverarbeitungsrechner aufweisen kann, eliminiert einen eventuell aufgetretenen Gleichanteil, das Signalrauschen und die Oberwellen des Subtrahierer-Ausgangssignals in der Weise, dass sich für den Fall der Frequenzumtastung z. B. der in 6 gezeigte Signalverlauf 27 ergibt. Die Mittenfrequenz der Filtereinheit 47 ist im Wesentlichen identisch mit der Frequenz des Signals 28, die der mittleren räumlichen Wiederholungsfrequenz der Pilotmarkierungsbereiche 24 auf einer Seite der Spur 21, also zwei mittleren Längen L₀ der Pilotmarkierungsbereiche 24 entspricht.
Der Filtereinheit 47 ist ein üblicher phasengesteuerter Regelkreis 48 nachgeschaltet, der einen spannungsgesteuerten Oszillator und eine Phasenvergleichsschaltung mit träger Rückführung aufweist. An den Eingang der Phasenvergleichsschaltung werden sowohl das Oszillatorsignal als auch das Signal 27 geführt, wobei das Oszillatorsignal aufgrund der trägen Rückführung im Wesentlichen den Verlauf des Signals 28 annimmt, dessen Frequenz einem aus der mittleren räumlichen Wiederholungsfrequenz der Pilotmarkierungsbereiche 24 abgeleiteten Signal entspricht. Das Signal 28 kann unmittelbar als Drehzahl-Steuerungssignal für die Dreheinheit 32 verwendet werden.
Das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung, das für den „0"- und „1"-Abschnitt im Verlauf des Signals 27 unterschiedlich ist, wird dem Decoder 49 zugeführt. Der Decoder 49 wandelt das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung in ein binäres Signal, aus dem mittels Leitungsdecodierung die erste Hilfsinformation zurückgewonnen wird. Sowohl der phasengesteuerte Regelkreis 48 als auch der Decoder 49 können als Bestandteil eines digitalen Signalverarbeitungsrechners realisiert werden.
In 9b werden die Ausgangssignale der Hauptabtaststrahl-Detektoren 8 der Photodetektoren-Gruppe 34 der Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung zur Auswertung der ersten Hilfsinformation herangezogen. Bei korrekter Positionierung der optischen Einheit 30 ist die geometrische Projektion der Symmetrielinie der Photodetektoren-Gruppe 34 in der Aufzeichnungsträgerebene im Wesentlichen deckungsgleich mit der Symmetrielinie der Spur 21 und der Pilotmarkierungsbereiche 24, wie in 9b gezeigt.
Die Ausgangssignale der beidseitig neben der Symmetrielinie der Spur 21 angeordneten Haupt- beziehungsweise Pilotabtaststrahl-Detektorpaare 7, 8 werden jeweils über die Summierer 41, 42 addiert und anschließend über den Subtrahierer 43 verknüpft. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 43 ist in 10b für einen Abschnitt über zwei aufeinanderfolgende, auf unterschiedlichen Seiten der Spur 21 angeordnete, gleichlange Pilotmarkierungsbereiche 24 dargestellt.
Die dem Subtrahierer 43 nachgeschaltete Filtereinheit 40 eliminiert einen eventuell aufgetretenen Gleichanteil, das Signalrauschen und die Oberwellen in der Weise, dass sich für den Fall der Frequenzumtastung der in 6 gezeigte Signalverlauf 27 erzeugt werden kann. Der Filtereinheit 40 ist ein üblicher phasengesteuerter Regelkreis 44 nachgeschaltet, der in der bereits bezüglich 9a erläuterten Weise das Signal 28 als Drehzahl-Steuerungssignal für die Dreheinheit 32 erzeugt.
Der Decoder 45 wandelt das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung in ein binäres Signal, aus dem mittels Leitungsdecodierung die erste Hilfsinformation zurückgewonnen wird. Die Schaltungseinheiten 40, 44 und 45 können als Bestandteil eines digitalen Signalverarbeitungsrechners ausgeführt sein.
Für die erfindungsgemäße Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung kann eine Verknüpfung der Ausgangssignale der Abtaststrahl-Detektoren gemäß 9a und/oder gemäß 9b oder eine Kombination aus beiden Signalverknüpfungsvarianten vorgesehen sein.
In 7 ist ein Beispiel für eine Ausführungsform zur Gestaltung der Pilotmarkierungsbereiche 24 für den Fall der Phasenumtastung gezeigt, bei der die Pilotmarkierungsbereiche 24 im Wesentlichen eine diskrete Länge 80 annehmen. Die Länge 80 setzt sich aus vier Abschnitten einer Elementarlänge δL zusammen.
In einem ersten Bereich ist von links her zunächst ein erster Abschnitt der beiderseits der Spur 21 verlaufenden Pilotspuren vorgesehen, bei dem eine Pilotmarkierung durch die viermal – abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Spur 21 in gleichem Abstand Q/N neben dieser angeordnete – Länge 80 erfolgt. Dieser Abschnitt, dem der „1"-Wert eines binären Leitungscodes wie zum Beispiel des Biphase-Mark-Codes zugeordnet sein kann, wird daher auch als „1"-Abschnitt bezeichnet. In dem sich anschließenden „0"-Abschnitt, der dem „0"-Wert desselben binären Leitungscodes zugeordnet ist, werden ebenfalls die Längen 80 abwechselnd beiderseits der Spur 21 in gleichem Abstand Q/N voraufgezeichnet.
Die Signalwechsel vom „1"- auf den „0"-Wert beziehungsweise umgekehrt werden für den Fall der Phasenumtastung dadurch dargestellt, dass die Anordnung der ersten Länge 80 eines den jeweils anderen Wert repräsentierenden nachfolgenden Abschnitts auf der bezüglich der Anordnung der letzten Länge 80 des vorhergehenden Abschnitts gleichen Seite der Spur 21 erfolgt. Repräsentiert ein nachfolgender Pilotspuren-Abschnitt hingegen den bezüglich des vorangehenden Abschnitts gleichen Wert, setzt sich die abwechselnde Anordnung der Längen 80 auch am Abschnittsübergang fort, d.h. die Anordnung der ersten Länge 80 eines den jeweils gleichen Wert repräsentierenden nachfolgenden Abschnitts erfolgt auf der bezüglich der Anordnung der letzten Länge 80 des vorhergehenden Abschnitts gegenüberliegenden Seite der Spur 21. Die „1"- und „0"-Abschnitte in 7 haben jeweils dieselbe Gesamtlänge von 16 δL, die einem räumlichen Abschnitt eines Bits des Leitungscodes entspricht.
Zur Auswertung der räumlichen Phasenmodulation der Anordnung der Pilotmarkierungsbereiche 24 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 7 kann der Demodulator 37 in seiner Struktur, die in 9a und/oder in 9b dargestellt ist, beibehalten werden. Die dem Subtrahierer 43 beziehungsweise 46 nachgeschaltete Filtereinheit 40 beziehungsweise 47 eliminiert einen eventuell aufgetretenen Gleichanteil, das Signalrauschen und die Oberwellen in der Weise, dass für den Fall der Phasenumtastung der in 7 gezeigte Signalverlauf 29 erzeugt werden kann.
Der spannungsgesteuerte Oszillator des phasengesteuerten Regelkreises 44 beziehungsweise 48 erzeugt das Signal 28, das als Drehzahl-Steuerungssignal für die Dreheinheit 32 verwendet wird. Der Decoder 45 beziehungsweise 49 wandelt das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung in ein binäres Signal um, aus dem mittels Leitungsdecodierung die erste Hilfsinformation zurückgewonnen wird.
In 11 ist ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung der Pilotmarkierungen 20, der Pilotmarkierungsbereiche 24 und der Spur 21 auf einer Masterplatte 73 dargestellt.
Eine erste monochromatische Lichtquelle 60, die beispielsweise einen Laser aufweist, erzeugt einen ersten Lichtstrahl 69 mit einer ersten Wellenlänge, die ungefähr der Breite der Spur 21 entspricht. Mit Hilfe eines Modulators 62 kann die Intensität des ersten Lichtstrahls 69 so eingestellt werden, dass ein auf der Oberfläche der Masterplatte 73 vorgesehener Photolack zur Erzeugung der vorbestimmten Geometrie der Spur 21 geeignet belichtet wird.
Die Dicke des Photolacks entspricht vorzugsweise der Tiefe der zu erzeugenden Spur 21. Die erforderliche Strahlgeometrie wird mittels eines Strahlformers 63 und einer beweglichen Fokus-Linse 72 in der Weise erzeugt, dass die Breite des Lichtflecks des ersten Lichtstrahls 69 auf der Oberfläche der Masterplatte 73 ungefähr der Breite der Spur 21 angepasst ist.
Während des Belichtungsvorgangs wird die Masterplatte 73 geeignet parallel zur Fokusebene des ersten Lichtstrahls 69 bewegt, so dass der Lichtfleck auf dem Photolack die gewünschte spiralförmige oder konzentrisch kreisförmige Spur 21 beschreibt. Um eventuelle Unebenheiten der Masterplatte zu berücksichtigen wird die bewegliche Fokus-Linse 72 mittels der Fokussteuereinheit 76 fortlaufend zur Erzielung eines gleichförmigen Lichtflecks nachgeregelt.
In einem sich anschließenden Ätzprozess werden die belichteten Bereiche des Photolacks beseitigt. Anschließend wird die Masterplatte 73 mit einer reflektierenden Schicht überzogen. Von der Masterplatte 73 können in kombinierten galvano- und spritztechnischen Verfahren große Stückzahlen von Kunststoffabdrücken gefertigt werden, die mit einer oder mehrerer Aufzeich nungsschichten versehen werden. Derartige Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Datenträgern mit einer Spur gehören zum Stand der Technik.
Eine zweite monochromatische Lichtquelle 61, die ebenfalls einen Laser aufweisen kann, erzeugt einen Lichtstrahl mit einer zweiten Wellenlänge, die ungefähr der Breite der Pilotmarkierungen 20 beziehungsweise der Breite der Pilotmarkierungsbereiche 24 entspricht. Dieser Lichtstrahl wird mittels eines Beugungsgitters 64 in einen mittleren Lichtstrahl, in einen zweiten Lichtstrahl 74 und einen dritten Lichtstrahl 75 aufgespaltet, wobei der mittlere Lichtstrahl nicht weiter verwendet wird.
Der zweite Lichtstrahl 74 kann mit Hilfe eines Modulators 65 und der dritte Lichtstrahl 75 mit Hilfe eines Modulators 67 in der Intensität so variiert werden, dass der Photolack auf der Oberfläche der Masterplatte 73 zur Erzeugung der vorbestimmten Geometrie der Pilotmarkierungen 20 und der Pilotmarkierungsbereiche 24 geeignet belichtet wird.
Dabei kann die Tiefe der Pilotmarkierungen 20 und der Pilotmarkierungsbereiche 24 gegenüber der Tiefe der Spur 21 verringert werden, indem die Lichtintensität des zweiten Lichtstrahls 74 und des dritten Lichtstrahls 75 gegenüber der Lichtintensität des ersten Lichtstrahls 69 geringer gewählt wird. Ferner werden die Modulatoren 65 und 67 dazu verwendet, den zweiten 74 und den dritten Lichtstrahl 75 zu vorbestimmten Zeitpunkten im Wesentlichen zu absorbieren, um die abwechselnd bezüglich der Spur 21 gegenüberliegende Anordnung der Pilotmarkierungsbereiche 24 und die Landflächen zwischen den Pilotmarkierungen 20 herzustellen.
Mittels Strahlformern 66, 68 und der beweglichen Fokus-Linse 72 werden die Lichtflecken des zweiten 74 und des dritten Lichtstrahls 75 auf der Oberfläche der Masterplatte 73 erzeugt, die in ihrem Durchmesser ungefähr der Breite der Pilotmarkierungen 20 beziehungsweise der Breite der Pilotmarkierungsbereiche 24 entsprechen.
Eine Spiegeleinheit 70 und ein halbdurchlässiger Spiegel 71 ermöglichen eine zentrierte Überlagerung der Lichtstrahlen 69, 74 und 75. Der radiale Abstand der Lichtflecken des zweiten 74 und des dritten Lichtstrahls 75 vom Lichtfleck des ersten Lichtstrahls 69 auf der Oberfläche der Masterplatte 73 entspricht dem radialen Abstand der Symmetrielinien der Pilotmarkierungsbereiche 24 von der Symmetrielinie der Spur 21. Dieser Abstand kann durch Justierung der Abstände zwischen dem Beugungsgitter 64 und den Strahlformern 66, 68 eingestellt werden.
Für den Inhalt der ersten und zweiten Hilfsinformationen kommen Anwendungsdaten, Steuerungsdaten und Sicherheitsdaten in Betracht.
Unter Anwendungsdaten sind im Rahmen dieser Erfindung voraufgezeichnete Informationen zu verstehen, die insbesondere, aber nicht ausschließlich Instruktionen zur Handhabung des Aufzeichnungsmediums, werbetechnische Hinweise des Herstellers, zur Unterhaltung oder Information dienende Bild- und/oder Tonaufnahmen und dergleichen beinhalten.
Als Steuerungsdaten können insbesondere Intensitätskennwerte der Lichtquelle für die Informationsaufzeichnung, Kennwerte für die Impulsfolgen der Lichtquelle für die Informationsaufzeichnung, Kenngrößen der Aufzeichnungsschichten des Aufzeichnungsmediums, Kennwerte für die Aufzeichnungsgeschwindigkeit, die Startadresse des Aufzeichnungsbereichs, die Stopadresse des Aufzeichnungsbereichs und dergleichen herangezogen werden.
In die Klasse der Sicherheitsdaten können zum Beispiel Schlüsseldaten zur Berechtigung des Aufzeichnungsmediums, bestimmte Programmgruppen eines Herstellers aufzeichnen dürfen, eine Herstellersignatur und dergleichen fallen.
Da die erste und zweite Hilfsinformation vom Anwender weder gelöscht noch nachaufgezeichnet werden kann, kommt diesen Informationen eine hohe sicherheitsrelevante Bedeutung zu. Über die angegeben beispielhaften Anwendungsbereiche hinaus ist für den Fachmann eine Vielzahl von weiteren Einsatzmöglichkeiten gegeben.
Erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedien verfügen sowohl über eine Spur als auch über Pilotspuren. Die Pilotspuren haben gegenüber der Spur unterscheidbare Abmessungen und sind im zur Datenaufzeichnung im Allgemeinen nicht genutzten Bereich außerhalb der Spur angeordnet.
Die Spur wird beim Aufzeichnungsvorgang in einem optischen Datenschreibgerät auch zur Strahlführung verwendet und enthält vor dem Aufzeichnungsvorgang im Allgemeinen keine Informationen. Die Pilotspuren, die aufgrund ihrer geringen Ausprägung zur Strahlführung weniger geeignet sind, dienen bevorzugt zur (Vorab)-Aufzeichnung von Hilfsinformationen, die über die Pilotabtaststrahlen des optischen Lesekopfes wie in 12 gezeigt gelesen werden können.
Nachfolgend werden für das in 12 gezeigte Ausführungsbeispiel beispielhafte Werte für die darin bezeichneten Größen aufgelistet, die jedoch nicht als einschränkend zu betrachten sind, sondern lediglich eine Auswahl besonders bevorzugter Werte, insbesondere zur Kompatibilität mit bestehenden Aufzeichnungsmedien darstellen:

Spurtiefe d₀ = 200 nm

Niveautiefe der Reflex-Schicht (Pittiefe) d = 100 nm

Reflexionsfaktor am Spurboden (vor Bestrahlung): r_DU = 1,2

Reflexionsfaktor am Spurboden (nach Bestrahlung)	r_DR = 0,1
Reflexionsfaktor außerhalb Spurboden	r_U = 1,0
(vor Bestrahlung)
Brechungsindex des Dye	n_D = 2,3
Tangentialer Offset der Pilotabtaststrahlen	d_T = 9000 μm
Radialer Offset der Pilotabtaststrahlen	d_R = 400 nm

Das Vorsehen erfindungsgemäßer Pilotspuren ist insofern vorteilhaft, da diese in bisher nicht genutzten Bereichen des optischen Aufzeichnungsmediums angeordnet sind, und daher eine größere Datendichte als mit vergleichbaren Aufzeichnungsmedien nach dem Stand der Technik erzielt werden kann.
Im Ausführungsbeispiel nach 12 ist eine durchgehende (nicht mit einer Schwingung versehene) Spur mit zwei mit sich im Wesentlichen periodisch wiederholenden Pilotmarkierungen versehenen Pilotspuren vorgesehen. Im Beispiel ist die Tiefe der Spur mit d₀ = 200 nm und die Schrumpfung des Dye mit d = 100 nm als durchgehend gleichbleibend angenommen. Die Schrumpfung verursacht eine resultierende Tiefe der reflektierenden Schicht (Reflex-Schicht) von d = 100 nm (Pittiefe.).
Die kleineren äußeren Kreise in 12 stellen die Lichtflecke der beiden Pilotabtaststrahlen und der mittlere, größere Kreis den Lichtfleck des Hauptabtaststrahls dar. Die Teilung des größeren Kreises (gestrichelt) weist auf die Hauptabtaststrahl-Detektorpaare zur Ermittlung des radialen Push-Pull-Signals hin.
Auf beiden Seiten der durchgehenden Spur sind Pilotspuren mit den abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Spur angeordneten, in 12 dunkel dargestellten Pilotmarkierungen vorgesehen. Die Pilotmarkierungen – die sich hier über einen ganzen Pilotmarkierungsbereich in Sinne der vorliegenden Erfindung erstrecken – haben eine geringere Breite (bevorzugt ca. 100-400 nm) und eine geringere Tiefe (bevorzugt ca. 50-100 nm) als die Spur. Beim Herstellungsprozess werden die Pilotmarkierungen mit Dye gefüllt, wobei nach der Trocknung eine Schrumpfung von ca. 50% anzunehmen ist. Folglich ergeben sich Niveautiefen der Reflex-Schicht (Pittiefe) in Höhe von ca. 50% der Spurtiefe (bevorzugt 25-50 nm).
Der radiale Abstand der Pilotmarkierungen (bevorzugt ca. 400-500 nm) gegenüber der Mitte der Spur wird bevorzugt so gewählt, dass weder eine erhebliche Überlappung mit der Spur noch ein störendes Übersprechen durch die benachbarten Spuren entsteht. Die Länge der Pilotmarkierungen ist variabel und entspricht annähernd der Hälfte der Wellenlänge, die zu der üblichen Spurschwingungsfrequenz in Höhe von 22,05 kHz gehört. Bei einer Lineargeschwindigkeit der Abtasteinrichtung gegenüber des Aufzeichnungsmediums in Höhe von ca. 1,2 m/s ergibt sich eine bevorzugte mittlere Länge der Pilotmarkierungen von 54/2 μm = 27 μm. Der übliche Frequenzhub von ± 1 kHz der modulierten Spurschwingungsfrequenz wird durch geeignete Längenveränderung (±1,22 μm) der Pilotmarkierungen realisiert.
Die Erzeugung der Pilotmarkierungen kann während des Mastering-Vorgangs durch einen zweiten (Halbleiter-)Laser geschehen, der eine auf den Photolack des Masters angepasste Wellenlänge (bevorzugt 480 nm, blau) bei der hier geforderten Fokussierbarkeit aufweist. Der Strahlengang des zweiten Lasers ist bevorzugt exakt in den Haupt-Strahlengang des ersten Lasers zu justieren, so dass eine möglichst geringe Abweichung der Strahlzentren entsteht. Der Strahl des zweiten Lasers kann durch einen akusto-optischen Modulator mit der vorbestimmten Amplitude (bevorzugt 400-500 nm in der Aufzeichnungsmediumsebene) abgelenkt werden, wobei die Fokussierung durch das bewegliche Objektiv des Haupt-Strahlengangs geschieht.
Um störende Oberwellen im Datensignal zu vermeiden und um die Geschwindigkeitsanforderung an den akusto-optischen Modulator möglichst gering zu halten, können die Pilotmarkierungen auch durch eine durchgehende, stetige Pilotspur (schwarz gestrichelt) angenähert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Amplitude des zweiten Laserstrahls so moduliert werden, dass er beim Kreuzen der Spur eine reduzierte (oder keine) Intensität aufweist.
In 13 ist eine durchgehende Spur mit der Spurtiefe d₀ dargestellt. Diese wird während des Herstellungsprozesses mit Dye gefüllt, wodurch nach der Trocknung eine Vertiefung d (Pittiefe) gegenüber der umgebenden Oberfläche verbleibt. Als Dye werden übliche lichtempfindliche Lacke verwendet, die ihre Reflexions- oder Transmissionseigenschaften durch Einwirkung von Licht einer vorbestimmten Wellenlänge (z. B. 780 nm) verändern.
Die Pilotmarkierungen der Pilotspuren sind in ihren Abmessungen und bezüglich ihrer optischen Wirkung bei der vorbestimmten Lesewellenlänge eindeutig von der Spur unterscheidbar. Sowohl die Spur als auch die Pilotmarkierungen werden auf der dem Substrat abgewandten Seite mit einer reflektierenden Schicht (Reflex-Schicht) überzogen. Als geeignetes Material für die Reflex-Schicht, deren Schichtdicke bevorzugt in der Größenordnung von 50 nm liegt, können Aluminium, Silber, Gold oder andere reflektierende Werkstoffe verwendet werden.
In 14 sind simulierte Verläufe des tangentialen Pilotdetektor-Differenz-Signals (Differenz-Signal der Pilotabtaststrahl-Detektoren, auch Satellit-Differenz-Signal genannt) in Abhängigkeit der durch den Abstand von einem Bezugspunkt in Spurrichtung (tangential) in Nanometern bezeichneten Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel gezeigt. Im dargestellten Beispiel wird der Hauptabtaststrahl in der Spur geführt (radialer Offset = 0 nm). Für die Pilotmarkierungen wurde eine Breite von 300 nm, eine Spurtiefe von 80 nm, eine Pittiefe von 40 nm und ein radialer Offset von 500 nm bezüglich der Mitte der Spur gewählt.
Zur Reduzierung der Rechenzeit sind die tangentialen Abmessungen der Pilotmarkierungen und der tangentiale Offset der Pilotabtaststrahlen um den gleichen Faktor reduziert worden, was jedoch die Allgemeingültigkeit der Ergebnisse nicht beschränkt.
Der tangentiale Offset der Pilotabtaststrahlen wurde zu 2,5 μm angenommen, wobei der Abstand der Pilotmarkierungen auf jeder Seite zu 15 μm bei einer Länge der Pilotmarkierungen von L_sP = 7,5 μm gewählt wurde. Würde z. B. der tangentiale Offset der Pilotabtaststrahlen auf 10 μm erhöht, so ergäbe sich dieselbe Kurvenform, wenn gleichzeitig der Abstand der Pilotmarkierungen auf jeder Seite auf 60 μm bei einer Länge der Pilotmarkierungen von L_sP = 30 μm erhöht würde.
Das tangentiale Pilotdetektor-Differenz-Signal zeigt die gewünschte Modulation in Abhängigkeit der Länge der Pilotmarkierungen. Der Pilotspurenabschnitt, über den hinweg das Signal verschwindet, wird durch den Abstand der Pilotabtaststrahlen (hier 5 μm) bestimmt. Dieser Pilotspurenabschnitt ist bei der Demodulation der Hilfsinformationen geeignet zu berücksichtigen.
In 15 sind simulierte Verläufe des tangentialen Push-Pull-Signals (Differenz-Signal des zentralen Hauptabtaststrahl-Detektors) in Abhängigkeit der durch den Abstand von einem Bezugspunkt in Spurrichtung (tangential) in Nanometern bezeichneten Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel dargestellt. Auch in diesem Beispiel wird der Hauptabtast strahl in der Spur geführt (radialer Offset = 0 nm). Die geometrischen Abmessungen der Spur und der Pilotmarkierungen sind wie bei den Untersuchungen gemäß 14 gewählt.
Das tangentiale Push-Pull-Signal zeigt, ähnlich wie das tangentiale Pilotdetektor-Differenz-Signal, die gewünschte Modulation in Abhängigkeit der Länge der Pilotmarkierungen. Da das Push-Pull-Signal aus den Ausgangssignalen des zentralen Hauptabtaststrahl-Detektors abgeleitet wird und damit nicht von in Spurrichtung versetzten Photodetektoren erfasst wird, gibt es im Gegensatz zum tangentialen Pilotdetektor-Differenz-Signal keinen längeren Spurenabschnitt, über den hinweg das Signal verschwindet.
In 16 sind die Verläufe des tangentialen HF-Signals (Summen-Signal des zentralen Hauptabtaststrahl-Detektors) in Abhängigkeit der durch den Abstand von einem Bezugspunkt in Spurrichtung (tangential) in Nanometern bezeichneten Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel gezeigt. Auch in diesem Beispiel wird der Hauptabtaststrahl in der Spur geführt (radialer Offset = 0 nm). Die geometrischen Abmessungen der Spur und der Pilotmarkierungen sind wie bei den Untersuchungen gemäß 14 gewählt.
Das tangentiale HF-Signal erfährt bei Führung in der Mitte der Spur keine nennenswerte Modulation durch die Pilotmarkierungen, so dass kein störendes Übersprechen zwischen dem Hilfssignal der Pilotmarkierungen und dem Nutzdatensignal, das in der Spur aufgezeichnet wird, entsteht.
17 zeigt das radiale Pilotdetektor-Differenz-Signal in Abhängigkeit der durch den Abstand von einem Bezugspunkt quer zur Spurrichtung (radial) in Nanometern bezeichneten Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel. Bei einer mit einer Spurschwingung versehenen Spur mit ei ner üblichen Amplitude von ca. 50 nm stellt sich eine Signalamplitude im Wobbelsignal von ca. 5% des I_TOP-Signals ein.
In 18 sind simulierte Verläufe des tangentialen Pilotdetektor-Differenz-Signals in Abhängigkeit der durch den Abstand von einem Bezugspunkt in Spurrichtung (tangential) in Nanometern bezeichneten Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel bei einem Spurabstand von 1600 nm gezeigt. Wie aus 18 ersichtlich ist, beträgt die Modulationsamplitude, die durch die Pilotmarkierungen entsteht, ca. 15% des I_TOP-Signals. Sie liegt somit in derselben Größenordnung wie die Wobblesignal-Amplitude und ist bevorzugt kompatibel zu marktüblicher Brenner-Hardware.
19 zeigt simulierte Verläufe des tangentialen Pilotdetektor-Differenz-Signals in Abhängigkeit der durch den Abstand von einem Bezugspunkt in Spurrichtung (tangential) in Nanometern bezeichneten Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel bei einem vergrößerten Spurabstand von 3000 nm gezeigt. Da die Kurvenform gegenüber 18 (Spurabstand 1600 nm) keine Veränderung aufweist, ist das infolge der Pilotmarkierungen der benachbarten Spuren (geometrische Abmessungen gemäß 14) verursachte Übersprechen vernachlässigbar.
Die Signalverzerrung des Pilotdetektor-Differenz-Signals gegenüber dem üblicherweise sinusförmigen aus der Spurschwingung abgeleiteten Signal wird durch den üblicherweise eingangseitig angeordneten Bandpass in der Brenner-Hardware aufgehoben.
20 zeigt Verläufe des Push-Pull-Signals (Differenz-Signal des zentralen Hauptabtaststrahl-Detektors) in Abhängigkeit der durch den Abstand von einem Bezugspunkt quer zur Spurrichtung (radial) in Nanometern bezeichneten Position des optischen Abtasters für verschiedene Spurwinkel. Bei einer gewobbelten Spur mit einer üblichen Amplitude von ca. 50 nm würde sich eine Signalamplitude im Wobbelsignal von ca. 5% des I_TOP-Signals einstellen.
Wie aus 21 ersichtlich ist, beträgt die Modulationsamplitude, die durch die Pilotmarkierungen entsteht, ca. 10% des I_TOP-Signals. Sie liegt somit in derselben Größenordnung wie die Wobblesignal-Amplitude und ist bevorzugt kompatibel zu bestehenden Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtungen.
Die Signalverzerrung des Push-Pull-Signals gegenüber dem üblicherweise sinusförmigen Wobbelsignal wird durch den üblicherweise eingangseitig angeordneten Bandpass in Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtungen aufgehoben.

20: Pilotmarkierungen
21: Spur
22: Ränder der Pilotmarkierungsbereiche
23: Hauptdaten-Pits
24: Pilotmarkierungsbereiche
25, 26: Längen der Pilotmarkierungen
80
49, 47: Filtereinheiten
27: FSK-Signalverlauf nach Filtereinheit
28: Drehzahl-Steuerungssignalverlauf
29: PSK-Signalverlauf nach Filtereinheit
1: Aufzeichnungsmedium
2: Bewegliche Linse
3: λ/4-Platte
4: Kolliminatoroptik
5: Hauptabtaststrahl
6: Pilotabtaststrahlen
7: Pllotabtaststrahl-Detektoren
8: Hauptabtaststrahl-Detektor
9: Zylinderlinse
10: Polarisationsprisma
11: Beugungsgitter
12: Monochromatische Lichtquelle
30: Optische Einheit
31: Decoder für die Pilotmarkierungen
32: Dreheinheit
33: Licht-Steuereinheit
34: Photodetektoren
35: Positions- und Fokussteuereinheit
36: Drehzahl-Steuerungseinheit
37: Demodulator für die Pilotmarkierungsbereiche
38: Decoder für aufgezeichnete Hauptdaten-Pits
39: Zentral-Steuereinheit
50: Vergleicherschaltung
51: Taktrückgewinnungseinheit
52: Decoder
40: Filtereinheit
41: Summierer
42: Summierer
43: Subtrahierer
44: Phasengesteuerter Regelkreis
45: Decoder
46: Subtrahierer
47: Filtereinheit
48: Phasengesteuerter Regelkreis
49: Decoder
60: Erste monochromatische Lichtquelle
61: Zweite monochromatische Lichtquelle
62: Modulator
63: Strahlformer
64: Beugungsgitter
65: Modulator
66: Strahlformer
67: Modulator
68: Strahlformer
69: Erster Lichtstrahl
70: Spiegeleinheit
71: Halbdurchlässiger Spiegel
72: Bewegliche Fokus-Linse
73: Masterplatte
74: Zweiter Lichtstrahl
75: Dritter Lichtstrahl
76: Fokussteuereinheit

Claims

Aufzeichnungsmedium (1) mit einer im Wesentlichen spiralförmig oder konzentrisch verlaufenden Spur (21), die wenigstens zur Führung wenigstens einer Anzahl von Strahlen einer Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung geeignet ist und die wenigstens abschnittsweise Bereiche aufweist, in denen eine Vielzahl von Hauptdaten-Pits (23) ausgebildet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens abschnittsweise abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Spur (21) und im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zur Mitte der Spur (21) eine Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen (24) angeordnet ist, wobei die einzelnen Pilotmarkierungsbereiche (24) in wenigstens einer optisch erfassbaren Eigenschaft derart variiert werden können, dass damit wenigstens eine erste Hilfsinformation abgebildet werden kann.
Aufzeichnungsmedium (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hilfsinformation mittels eines digitalen Modulationsverfahrens abgebildet ist.
Aufzeichnungsmedium (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Pilotmarkierungsbereiche (24) eine Anzahl von Pilotmarkierungen (20) aufweist, denen wenigstens eine zweite Hilfsinformation zugeordnet ist.
Aufzeichnungsmedium (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hilfsinformation mittels eines – bevorzugt binären – Codierungsverfahrens zugeordnet ist.
Aufzeichnungsmedium (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Anzahl der Pilotmarkierungsbereiche (24) in wenigstens einem vorbestimmten, in Spurrichtung ausgedehnten Abschnitt eine im Wesentlichen gleiche mittlere Länge aufweist, mittels derer ein Drehzahl-Steuerungssignal für eine das Aufzeichnungsmedium drehende Dreheinheit (32) einer Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung abgeleitet werden kann.
Aufzeichnungsmedium (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Symmetrielinien der Pilotmarkierungsbereiche (24) einen radialen Abstand von Q/N von der geometrischen Mittellinie der Spur (21) aufweisen, wobei Q den Spurabstand bezeichnet und N eine Zahl ist, die bevorzugt zwischen 3 und 4 liegt.
Aufzeichnungsmedium (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotmarkierungen (20) eine geringere Breite aufweisen als die Spur (21).
Aufzeichnungsmedium (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotmarkierungen (20) eine geringere Tiefe aufweisen als die Spur (21).
Aufzeichnungsmedium (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Pilotmarkierungsbereiche (24) der Länge der Pilotmarkierungen (20) entspricht.
Aufzeichnungsmedium (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hilfsinformation den Pilotmarkierungsbereichen (24) mittels eines digitalen Modulationsverfahrens zugeordnet ist, wobei dieses Modulationsverfahren bevorzugt einer Gruppe entnommen ist, welche Frequenzumtastung oder Phasenumtastung enthält.
Aufzeichnungsmedium (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hilfsinformation den Pilotmarkierungen (20) mittels eines binären Codierungsverfahrens zugeordnet ist, wobei das Codierungsverfahren auf einem (n, k) begrenzten Lauflängencode und/oder einem gleichanteilsfreien Leitungscode basiert.
Vorrichtung zur Herstellung eines Aufzeichnungsmediums (1), insbesondere nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer optischen Einrichtung zur Aufzeichnung einer Spur (21) mittels eines ersten Lichtstrahls (69) auf einer Masterplatte (73), dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung zusätzlich einen zweiten Lichtstrahl (74) und einen dritten Lichtstrahl (75) wenigstens dazu erzeugt, eine Anzahl von – wenigstens abschnittsweise abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite der Spur (21) und im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zur Mitte der Spur (21) angeordneten – Pilotmarkierungsbereichen (24) vorzusehen, wobei entlang der Pilotmarkierungsbereiche (24) eine Anzahl von Pilotmarkierungen (20) erzeugt werden können und wobei die Intensität des zwei ten (74) und des dritten Lichtstrahls (75) in Abhängigkeit einer ersten und/oder einer zweiten Hilfsinformation gesteuert wird.
Vorrichtung zur Informationsaufzeichnung auf und/oder -wiedergabe von einem Aufzeichnungsmedium, insbesondere nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine optische Einrichtung vorgesehen ist, die wenigstens zur Erfassung einer Anzahl von Hauptdaten-Pits (23) des Aufzeichnungsmediums und im Falle einer Informationsaufzeichnungsvorrichtung zur Aufzeichnung einer Anzahl von Hauptdaten-Pits (23) in der Spur (21) des Aufzeichnungsmediums eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gruppe von Abtaststrahlen, bestehend aus wenigstens einem Hauptabtaststrahl (5) und/oder einer Anzahl von Pilotabtaststrahlen (6), vorgesehen ist, die wenigstens abschnittsweise entlang der Spur auf eine Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen (24) des Aufzeichnungsmediums richtbar ist, wobei ferner eine Detektor-Gruppe (34) vorgesehen ist, welche wenigstens eine Anzahl von Hauptabtaststrahl-Detektoren (8) und/oder eine Anzahl von Pilotabtaststrahl-Detektoren (7) enthält, die wenigstens einen Teil der von dem Aufzeichnungsmedium reflektierten, gestreuten oder transmittierten Strahlung des Hauptabtaststrahls (5) und/oder der Pilotabtaststrahlen (6) erfasst und aus wenigstens einem Teil der Ausgangssignale der Hauptabtaststrahl-Detektoren (8) und/oder der Pilotabtaststrahl-Detektoren (7) wenigstens ein Signal abgeleitet wird, das sich bei einer Relativbewegung zwischen dem Hauptabtaststrahl (5) und/oder den Pilotabtaststrahlen (6) und dem Aufzeichnungsmedium wenigstens in Abhängigkeit einer Eigenschaft der Pilotmarkierungsbereiche (24) und/oder in Abhängigkeit der Abfolge einer Anzahl von in den Pilotmarkierungsbereichen (24) vorgesehenen Pilotmarkierungen (20) verändert, und wobei dieses Signal einem Demodulator (37) zur Demodulation einer ersten Hilfsinformation und/oder einem Decoder (31) zum Decodieren einer zweiten Hilfsinformation zugeführt werden, wobei der Demodulator (37) zur Erzeugung eines Drehzahl-Steuerungssignals für die Dreheinheit (32) der Informationsaufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung durch Auswertung der mittleren Länge L₀ der Pilotmarkierungsbereiche (24) ausgestaltet sein kann.
Verfahren zum Lesen wenigstens einer ersten Hilfsinformation während der Informationsaufzeichnung auf und/oder -wiedergabe von einem Aufzeichnungsmedium, insbesondere nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, mit wenigstens den folgenden Schritten: – Abtasten wenigstens einer Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen (24) des Aufzeichnungsmediums, die wenigstens abschnittsweise abwechselnd auf der jeweils gegenüberliegenden Seite und im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zur Mitte einer im Wesentlichen spiralförmig oder konzentrisch verlaufenden Spur (21) des Aufzeichnungsmediums vorgesehen sind; – Ableiten der wenigstens einen ersten Hilfsinformation aus wenigstens einer optisch erfassbaren Eigenschaft der Pilotmarkierungsbereiche (24).
Verfahren, insbesondere nach Anspruch 14, zum Lesen wenigstens einer zweiten Hilfsinformation während der Informationsaufzeichnung auf und/oder -wiedergabe von einem Aufzeichnungsmedium, insbesondere nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, mit wenigstens den folgenden Schritten: – Abtasten wenigstens einer Anzahl von Pilotmarkierungen (20), die in einer Anzahl von Pilotmarkierungsbereichen (24) des Aufzeichnungsmediums vorgesehen sind, wobei die Pilotmarkie rungsbereiche (24) wenigstens abschnittsweise auf der jeweils gegenüberliegenden Seite und im Wesentlichen im gleichen radialen Abstand zur Mitte einer im Wesentlichen spiralförmig oder konzentrisch verlaufenden Spur (21) des Aufzeichnungsmediums vorgesehen sind; – Ableiten der wenigstens einen zweiten Hilfsinformation aus wenigstens einer optisch erfassbaren Eigenschaft der Pilotmarkierungen (20).
Vorrichtung oder Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Hilfsinformation einer Gruppe von Daten entnommen ist, welche Anwendungsdaten, Steuerungsdaten, Sicherheitsdaten und dergleichen enthält.