DE19503016A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe von DatenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur optischen Aufzeichnung und Wieder
gabe von Daten und insbesondere auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe von
Daten mittels eines stationären Aufzeichnungsträgers, der
eine sphärische Aufzeichnungsoberfläche aufweist.
In konventioneller Weise wird bei einem optischen Plattenan
trieb eine flache Aufzeichnungsoberfläche eines plattenarti
gen Aufzeichnungsträgers mittels eines Laserstrahls durch
eine Objektivlinse bestrahlt, um eine Fokussierung auf einer
Aufzeichnungsoberfläche zur Datenaufzeichnung und Datenwie
dergabe vorzunehmen. Der plattenartige Aufzeichnungsträger
ist auf einer Spindel untergebracht und dreht sich mit
einer bestimmten Drehzahl. Die Aufzeichnung und die
Wiedergabe von Daten werden dadurch vorgenommen, daß der
Laserstrahl auf die Aufzeichnungsoberfläche des platten
artigen Aufzeichnungsträgers mit Hilfe eines optischen
Kopfes fokussiert und auf die bestimmte Spur fixiert wird.
Eine Servotechnik zur Fokussierung eines Laserstrahls wird
"Fokussierung" genannt, und das Fixieren eines Strahles
auf eine Spur wird als "Nachführung" bzw. "Nachlaufen"
bezeichnet.
Ein optischer Plattenantrieb kann grob in drei Typen in
Abhängigkeit vom Material der die Aufzeichnungsoberfläche
überziehenden Aufzeichnungsschicht klassifiziert werden.
Ein erster Typ wird als Lese-Typ bezeichnet, der haupt
sächlich als Video-Platte, Kompaktplatte (CD) und Kompakt
platten-ROM bzw. CD-ROM bezeichnet wird. Bei diesem Typ
optischen Plattenantriebs wird die Datenaufzeichnung dadurch
realisiert, daß mechanisch oder chemisch permanente Ver
tiefungen bzw. Pits in der Aufzeichnungsoberfläche zum Zeit
punkt der Herstellung eines Aufzeichnungsträgers vorgesehen
werden und daß dann eine Aluminium-Reflexionsschicht auf
derartige Vorsprünge und Vertiefungen gebildet wird. Unter
dessen werden das Lesen und die Wiedergabe von Daten da
durch realisiert, daß ein Laserstrahl auf diese Aufzeich
nungsfläche fokussiert wird und daß die Intensität oder
Interferenz der reflektierten Strahlen ermittelt wird.
Ein zweiter Typ wird als Einmal-Schreib-Typ bezeichnet,
der Anwendern ermöglicht, selbst Daten einmal zu schreiben,
der indessen Anwendern nicht ermöglicht, mehrmals Daten
auf demselben Aufzeichnungsträger zu schreiben. Ein opti
scher Plattenantrieb dieses Typs ermöglicht damit lediglich
ein einmaliges Schreiben von Daten auf der bzw. in die
Aufzeichnungsfläche. Die Aufzeichnung von Daten wird im
allgemeinen durch Aushöhlungs-Vertiefungen bzw. Pits in
der Aufzeichnungsoberfläche oder durch Ändern der optischen
Eigenschaft zur lokalen Veränderung der Reflexionsfähig
keit einer Aufzeichnungsoberfläche durch Bestrahlen der
betreffenden Aufzeichnungsoberfläche mittels eines ver
stärkten Laserstrahls realisiert. Die nichtreversible
Veränderung einer solchen optischen Eigenschaft ermöglicht
lediglich eine Datenaufzeichnung. Das Lesen und die Wieder
gabe von Daten wird wie beim Lese-Typ dadurch realisiert,
daß der Laserstrahl auf eine solche Aufzeichnungsoberfläche
fokussiert wird und daß sodann die Intensität oder Inter
ferenz des reflektierten Lichtstrahls ermittelt wird. Die
Datenwiedergabe kann so oft wie erwünscht wiederholt werden.
Fig. 11(a) (Stand der Technik) veranschaulicht eine Auf
zeichnungsoberfläche eines optischen Plattenantriebs vom
Einmal-Schreib-Typ. Auf einem Träger bzw. Substrat 31 der
Aufzeichnungsoberfläche werden Spuren TRK gebildet, und
zwischen den Spuren werden außerdem Nute TRG gebildet.
Die Nut TRG wird im allgemeinen in Form eines V gebildet
mit einer Breite von 0,4 µm, einer Tiefe von 70 nm und
einem Intervall zur Nachbarnut von etwa 1,6 µm. In der
Spur TRK sind Pits 32 durch einen verstärkten Laserstrahl
ausgehöhlt, und zwar in Abhängigkeit von den Aufzeichnungs
datenbits "0" und "1". Die Datenwiedergabe wird wie folgt
ausgeführt. Wenn eine Spur TRK mit einem Laserstrahl RB
durch eine Objektivlinse 4251 hindurch bestrahlt wird,
wie dies in Fig. 11(b) (Stand der Technik) veranschaulicht
ist, wird der Strahl in dem Bereich, in welchem ein Pit 32
nicht vorhanden ist, weitgehend reflektiert und kehrt zur
Objektivlinse 4251 zurück. In dem Bereich, in dem ein Pit
32 als Vertiefung gebildet ist, wird der Laserstrahl jedoch
durch das betreffende Pit gebrochen bzw. gebeugt, und der
reflektierte Laserstrahl gelangt außerhalb des Erfassungs
bereiches der Objektivlinse 4251; lediglich ein Teil des
Strahls kehrt zur Objektivlinse 4251 zurück. Daher können
die gespeicherten Daten durch Ermitteln des zurückkehrenden
Laserstrahls mittels einer Fotodiode wiedergegeben werden.
Ein dritter Typ eines optischen Plattenantriebs ist ein
wieder-beschreibbarer Typ, der eine wiederholte Datenauf
zeichnung auf der Ziel-Aufzeichnungsfläche ermöglicht.
Für das erneute Schreiben von Daten ist es eine wesent
liche Bedingung, daß eine Eigenschaft der Aufzeichnungsober
fläche durch Bestrahlung mittels eines Laserstrahls rever
sibel geändert werden kann. Es sind bereits verschiedene
Verfahren zur reversiblen Änderung der Eigenschaft der
Aufzeichnungsoberfläche vorgeschlagen worden, wobei ein
magneto-optisches Aufzeichnungsverfahren und ein Phasen
änderungs-Aufzeichnungsverfahren typische Verfahren sind.
Beim magneto-optischen Aufzeichnungssystem wird die Auf
zeichnung durch Magnetisierung der Aufzeichnungsoberfläche,
die aus einem magnetischen Film besteht, in einer Richtung
(gelöschter Zustand) oder durch lokales Invertieren der
Magnetisierungsrichtung (aufgezeichneter Zustand bzw.
Aufzeichnungszustand) mittels eines externen Vormagneti
sierungsfeldes und des Laserstrahls vorgenommen. Der
Laserstrahl wirkt dabei so, daß er die Inversion der
Magnetisierungsrichtung unterstützt, wobei lediglich die
Bereiche, die durch Bestrahlung eines verstärkten Laser
strahls lokal erhitzt werden, invertiert werden. Das Lesen
und die Wiedergabe von Daten können durch Bestrahlung mit
tels eines schwachen Laserstrahls durchgeführt werden.
In diesem Falle wird eine Änderung einer Polarisierungs
fläche des Laserstrahls aufgrund der Magnetisierungsrich
tung mittels eines Detektors ermittelt, bei dem der Kerr-
Effekt ausgenutzt ist; die Änderung wird dann in eine
Intensität des Laserstrahls umgesetzt.
Fig. 12(a) bis 12(g) (Stand der Technik) zeigen Diagramme
zur Erläuterung des Aufzeichnungs- und Wiedergabeprinzips
des magneto-optischen Aufzeichnungssystems. Wie in
Fig. 12(a) veranschaulicht, wird ein Magnetfeld mittels
einer Aufzeichnungsspule C in der Aufwärtsrichtung auf
einen magnetischen Film M ausgeübt, wenn dieser in der
Abwärtsrichtung magnetisiert ist. Der Magnetfilm M kann
ein dünner Legierungsfilm, etc. eines seltenen Erdenmetalls
und eines Übergangsmetalls, wie eine MnBi-Dünnschicht oder
TbFeCo sein, der bzw. das auf einem Aufzeichnungssubstrat
abgelagert ist. Wie in Fig. 12(b) veranschaulicht, wird
dann, wenn der Magnetfilm M mittels eines Laserstrahls RB
durch eine Objektivlinse OL hindurch lediglich in einem
Bereich bestrahlt wird, in welchem die Magnetisierungs
richtung zu invertieren ist, die magnetisierte Richtung
lediglich eines derartigen Bereiches in eine Aufwärtsrich
tung invertiert, was die Aufzeichnung von Daten ermöglicht.
Für die Wiedergabe von aufgezeichneten Daten kann in dem
Fall, daß der magnetische Film bzw. Magnetfilm M mittels
des Laserstrahls RB bestrahlt wird, wobei die Polarisie
rungsfläche in Richtung der y-Achse verläuft, wie dies
in Fig. 12(c) veranschaulicht ist, der reflektierte Laser
strahl RBO bei Drehung einer Polarisierungsfläche um Θ
im Uhrzeigersinn, wie dies Fig. 12(d) veranschaulicht,
mit Hilfe des Kerr-Effekts in dem Bereich erzielt werden,
wobei die Magnetisierungsrichtung nach unten gerichtet
ist, wie dies in Fig. 12(e) veranschaulicht ist. Darüber
hinaus kann der reflektierte Laserstrahl RB1 in dem Fall,
daß eine Polarisationsfläche um Θ im Uhrzeigersinn gedreht
ist, wie dies in Fig. 12(f) veranschaulicht ist, in dem
Bereich erhalten werden, in welchem die Magnetisierungsrich
tung nach oben gerichtet ist, wie dies in Fig. 12(g) veran
schaulicht ist. Deshalb können Daten durch Ermitteln des
Polarisationszustands des reflektierten Laserstrahls wieder
gegeben werden. Im übrigen nutzt ein Phasenänderungs-Auf
zeichnungssystem eine Änderung der optischen Eigenschaft
der Aufzeichnungsfläche aus. Dabei handelt es sich um eine
Änderung der Reflexionsfähigkeit der Aufzeichnungsfläche,
wenn die Aufzeichnungsfläche mit dem Laserstrahl schnell
erwärmt oder abgekühlt und allmählich erwärmt oder abgekühlt
wird. Dieses Phasenänderungs-Aufzeichnungssystem hat einen
Vorzug insofern, als ein Vormagnetisierungs-Magnet nicht
mehr erforderlich ist, der indessen beim magneto-optischen
Aufzeichnungssystem erforderlich gewesen ist.
Bei jedem Typ von optischem Plattenantrieb sind die Fokus
sierung und der Spurnachlauf sehr wichtig, da ein platten
artiger Aufzeichnungsträger mit einer hohen Drehzahl bzw.
Geschwindigkeit gedreht wird und da Daten während der
Drehung des Aufzeichnungsträgers, wie oben erläutert, ge
lesen und wiedergegeben werden. Der plattenartige Auf
zeichnungsträger zeigt während seiner Drehung eine Flä
chenauslenkung in der Größe von 0,2 bis 0,3 mm. Falls die
Objektivlinse eines optischen Kopfes festliegt, weicht
daher der Brennpunkt von der Aufzeichnungsfläche auf dem
Aufzeichnungsträger ab, wodurch es schwierig wird, Daten
zu lesen und wiederzugeben. Im Falle eines Einmal-Schreib-
Typs oder Wieder-Schreib-Typs ist die Aufzeichnung ebenfalls
schwierig. Um die Distanz zwischen der Linse und der Auf
zeichnungsfläche stets konstant zu halten, wird die Objek
tivlinse im allgemeinen rechtwinklig zur Aufzeichnungsfläche
bewegt bzw. verschoben und veranlaßt, der Oberflächenaus
lenkung des Aufzeichnungsträgers zu folgen. Dies kann durch
ein Schneidenlagerverfahren, ein Astigmatismusverfahren
oder ein Foucalt-Verfahren realisiert werden.
Wenn der Plattenaufzeichnungsträger zur Drehung auf die
Spindel des optischen Plattenantriebs aufgebracht ist,
wird überdies eine Exzentrizität von etwa 50 µm zwischen
dem von der Objektivlinse abgegebenen Laserstrahl und einer
Spur auf der Aufzeichnungsfläche hervorgerufen. Dies geht
auf die axiale Auslenkung bzw. Abweichung der Spindel und
die Exzentrizität des Mittenloches des Aufzeichnungsträgers
zurück. Zur genauen Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten
ist es wesentlich, daß der Laserstrahl den Spuren genau
folgen kann. Zu diesem Zweck sind ein Gegentaktverfahren
und ein Drei-Strahl-Verfahren vorgeschlagen worden.
Wie oben beschrieben, ist bei einem optischen Plattenan
trieb nach dem Stand der Technik die Bereitstellung einer
Spurnachlauf- und Kompensationseinrichtung erforderlich,
um die Abweichung aufgrund der Oberflächenabweichung, der
axialen Abweichung eines plattenartigen Aufzeichnungsträ
gers während seiner Drehung und der Exzentrizität des
Mittenlochs des Aufzeichnungsträgers zu eliminieren. Des
halb ruft die Genauigkeit einer Spurnachlauf- und Kompen
sationseinrichtung eine gewisse Restriktion hinsichtlich
der Aufzeichnung mit hoher Dichte und hoher Drehzahl des
optischen Plattenantriebs hervor. Darüber hinaus wird ein
Wiedergabefehler unvermeidbar vergrößert, und ferner ist
eine intensive Fehlerkorrekturtechnik erforderlich zur
Beseitigung des Einflusses eines derartigen Wiedergabe
fehlers. Darüber hinaus ist eine große Anzahl von Redun
danzbits für eine Fehlerkorrektur erforderlich, was eine
nennenswert höhere Dichte begrenzt.
Im Hinblick auf die Lösung der vorstehenden Probleme fin
den sich Vorschläge in der US-PS 4 995 025. In der
US-PS 4 995 025 ist ein optischer Plattenantrieb angegeben,
bei dem ein plattenartiger Aufzeichnungsträger mit einer
gekrümmten Oberfläche stationär festliegt und bei dem ein
optischer Kopf um eine Schwenkwelle geschwenkt wird. Bei
diesem optischen Plattenantrieb ist jedoch das eine Ende
des optischen Kopfes an der Schwenkwelle festgelegt, während
das andere Ende sich in der Nähe der Aufzeichnungsträger
fläche befindet. Deshalb ist die Schwerpunktsmitte des
optischen Kopfes von der Schwenkwelle getrennt. Überdies
sind Beschleunigungs- und Verlangsamungsperioden für ein
Hin- und Herschwenken des optischen Kopfes notwendig. Dem
gemäß ist eine starke Kraft für das Verschwenken des be
treffenden optischen Kopfes mit einer hohen Geschwindigkeit
erforderlich. Derzeit ist es unmöglich, einen derartigen
optischen Kopf mit einer hohen Geschwindigkeit zu bewegen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
optischen Plattenantrieb bereitzustellen, der einen sphäri
schen oder semisphärischen Aufzeichnungsträger verwendet.
Darüber hinaus soll ein optischer Plattenantrieb bereit
gestellt werden, der einen optischen Kopf mit einer hohen
Geschwindigkeit drehen kann.
Überdies soll ein optischer Plattenantrieb bereitgestellt
werden, der keinen hochpräzisen Servomechanismus verwendet,
sondern der vielmehr mittels eines einfachen und geringe
Kosten hervorrufenden Servomechanismus realisiert werden
kann.
Schließlich soll ein optischer Plattenantrieb bereitgestellt
werden, der keine intensive Fehlerkorrekturtechnik und
keinen intensiven Fehlerkorrekturcode nutzt, um die Kapa
zität von Nutzerdaten zu steigern.
Gelöst werden kann die vorstehend angegebene Aufgabe und
erreicht werden können die vor stehend bezeichneten Ziele
durch Bildung einer sphärischen oder semisphärischen Auf
zeichnungsfläche eines Aufzeichnungsträgers, durch Bereit
stellen eines optischen Kopfes in der Krümmungsmitte des
Aufzeichnungsträgers und durch elektrisches oder physikali
sches Verschieben des Laserstrahls, der von dem optischen
Kopf abgestrahlt wird, welcher in der Krümmungsmitte ange
ordnet ist, ohne daß der Aufzeichnungsträger gedreht wird.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend bei
spielsweise näher erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht in einem Diagramm das Prinzip
einer optischen Datenaufzeichnungs- und Daten
wiedergabevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines optischen
Plattenantriebs gemäß der vorliegenden Erfin
dung.
Fig. 3 veranschaulicht in einem Diagramm ein optisches
System zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4(a) bis 4(e) veranschaulichen in Diagrammen ein Fokussierungs-
Fehlersignal gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt in einem Diagramm eine Steuerschaltung
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 veranschaulicht in einem Diagramm ein weiteres
optisches System zur Aufzeichnung und Wiedergabe
von Daten gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 veranschaulicht in einem Diagramm ein Spurnach
lauf-Fehlersignal gemäß der vorliegenden Er
findung.
Fig. 8 veranschaulicht in einem Diagramm eine weitere
Steuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht eines sphärischen
Aufzeichnungsträgers mit einer Aufzeichnungs
fläche einer Mehrschichtstruktur gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 zeigt in einer Schnittansicht einen weiteren
optischen Plattenantrieb gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 11(a) veranschaulicht in einem Diagramm eine Aufzeich
nungsfläche für einmaliges Schreiben nach dem
Stand der Technik.
Fig. 11(b) veranschaulicht in einem Diagramm ein Prinzip
zur Wiedergabe von Daten nach dem Stand der
Technik.
Fig. 12(a) bis 12(g) veranschaulichen in Diagrammen Prinzipien der
Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten eines
magneto-optischen Aufzeichnungssystems nach
dem Stand der Technik.
Nunmehr erfolgt eine detaillierte Beschreibung der bevorzug
ten Ausführungsformen.
Fig. 1 veranschaulicht das Prinzip einer Vorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung zur optischen Datenaufzeichnung
und -wiedergabe. In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10
eine optische Datenaufzeichnungs- und -wiedergabevorrichtung
als Ganzes bezeichnet, mit 20 ist ein sphärischer Aufzeich
nungsträger (Schnittansicht) bezeichnet und mit 30 ist eine
Aufzeichnungsfläche bezeichnet, die auf dem Aufzeichnungs
träger vorgesehen ist. Mit 40 ist ein optischer Kopf be
zeichnet, der in der Krümmungsmitte des sphärischen Auf
zeichnungsträgers vorgesehen ist. Mit 50 ist ein Traggrund
teil bezeichnet, auf dem der sphärische Aufzeichnungsträger
untergebracht ist. Mit RB ist ein Laserstrahl bezeichnet.
Der Aufzeichnungsträger 20 weist eine sphärische bzw. kugel
förmige Oberfläche 30 auf seiner Innenseite auf. Der Auf
zeichnungsträger 20 kann an dem Traggrundteil 50 fest oder
abnehmbar angebracht sein. Der Aufzeichnungsträger dreht
sich im Unterschied zu einem plattenartigen Aufzeichnungs
träger nach dem Stand der Technik nicht; er gestattet die
Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten im stationären Zu
stand. Die Aufzeichnungsfläche 30 ist von einem Aufzeich
nungsschichtmaterial mittels eines Verfahrens überzogen,
welches ähnlich dem Überzugsverfahren für einen platten
artigen Aufzeichnungsträger nach dem Stand der Technik
ist. Jeglicher Typ der oben beschriebenen drei Typen, das
sind der Lese- bzw. Festwertspeicher-Typ, der Typ für ein
maligem Schreiben oder der wieder beschreibbare Typ, kann
genutzt werden. Im Zuge der folgenden Erläuterung wird an
genommen, daß das Überziehen durchgeführt wird, um einen
Aufzeichnungsträger vom Typ des einmaligen Beschreibens
zu erhalten. Wie im Falle des plattenartigen Aufzeich
nungsträgers werden bzw. sind konzentrische oder spiral
förmige Spuren TRK in der Aufzeichnungsfläche 30 gebildet.
Gemäß Fig. 1 sind eine die Punkte A, B und C umfassende
Spur TRK1 und eine die Punkte D, E, F umfassende Spur TRK2
als typische Spuren angedeutet. Obwohl in Fig. 1 nicht
veranschaulicht, ist der optische Kopf 40 an dem Traggrund
teil 50 und anderen Tragstrukturen drehbar und schwenkbar
angebracht.
Nunmehr werden die Aufzeichnung und die Wiedergabe von
Daten erläutert. Die Datenaufzeichnung kann dadurch reali
siert werden, daß Pits bzw. Vertiefungen in bzw. auf einer
Aufzeichnungsschicht gebildet werden, und zwar als Ergebnis
einer Fokussierung auf die Aufzeichnungsoberfläche 30 durch
Bestrahlen dieser Oberfläche mittels eines verstärkten
Laserstrahls RB von einem optischen Kopf 40 her. Die kon
tinuierliche Aufzeichnung in Spuren TRK wird durch Drehen
des optischen Kopfes 40 längs der Y-Achse in der durch
die Pfeilmarkierung M bezeichneten Richtung mit der bestimm
ten Drehzahl von beispielsweise 1800 Umdrehungen pro Minute
ermöglicht, so daß der Laserstrahl RB in der die Punkte A,
B, C auf der Aufzeichnungsfläche durchlaufenden Spur TRK1
bewegt werden kann. Die Auswahl der jeweiligen Spur kann
durch Schwenken des optischen Kopfes 40 in der rechtwinklig
die Y-Achse kreuzenden Richtung, beispielsweise in der
durch die Pfeilmarkierung N bezeichnenden Richtung längs
der X-Achse vorgenommen werden. Die Aufzeichnung von Daten
in der gewünschten Spur kann beispielsweise dadurch reali
siert werden, daß der Strahl RB zum Punkt D vom Punkt A
aus verschoben wird und daß der optische Kopf 40 in dieser
Position in Richtung der Pfeilmarkierung M gedreht wird,
um den Strahl RB zur Spur TRK2 hin zu verschieben, welche
durch die Punkte D, E, F verläuft.
Die Wiedergabe von Daten kann dadurch realisiert bzw. vor
genommen werden, daß die Aufzeichnungsfläche mit dem Strahl
RB von dem optischen Kopf 40 her bestrahlt wird und daß
der Strahl darauf fokussiert wird, um die Intensität oder
Interferenz des vom Brennpunkt reflektierten Strahls mittels
eines in dem optischen Kopf 40 vorgesehenen Fühl- bzw. Er
fassungsmechanismus zu ermitteln. Die Auswahl der Spur
und die fortgesetzte Wiedergabe von der ausgewählten Spur
ausgehend kann wie im Falle der Aufzeichnungsoperation
durch Schwenken und Drehen des optischen Kopfes 40 in den
Richtungen der Pfeilmarkierungen N und M bewirkt werden.
Wie oben erläutert, führt die vorliegende Erfindung die
Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten durch, während der
Aufzeichnungsträger im stationären Zustand festgelegt ist.
Daher kann eine Positionsabweichung aufgrund einer Ober
flächenauslenkung, einer axialen Auslenkung und der
Exzentrizität des Mittenlochs des Aufzeichnungsträgers
infolge der Drehung der Platte eliminiert werden, und zwar
im Vergleich zu dem Verfahren nach dem Stand der Technik,
bei dem ein plattenartiger Aufzeichnungsträger gedreht
wird. Deshalb ist eine hochgenau arbeitende Spurnachlauf-
und Kompensationseinrichtung bei der vorliegenden Erfin
dung nicht erforderlich.
Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können
sogar dann, wenn eine gewisse Fokussierungs- oder Spurnach
laufoperation erforderlich ist, um fortwährend Daten in
den Spuren aufzuzeichnen oder aus ausgewählten Spuren
wiederzugeben, die Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten
allein durch Einstellen des optischen Kopfes in der Mitte
der Kugel und durch Verschieben des optischen Kopfes (das
heißt Verschieben des Laserstrahls) vorgenommen werden,
während der Aufzeichnungsträger im stationären Zustand
festgelegt ist. Demgemäß können Fokussierung und Spurnach
lauf mit hoher Genauigkeit mittels eines einfacheren Servo
mechanismus realisiert werden, als beim plattenartigen
optischen Plattenantrieb. Darüber hinaus sind ein Schwenken
und Drehen in den durch die Pfeilmarkierungen M und N be
zeichneten Richtungen des optischen Kopfes 40 nicht immer
erforderlich, um eine physikalische Verschiebung zu bewir
ken. So genügt es beispielsweise, den Strahl RB von dem
optischen Kopf 40 her in den Richtungen der Pfeilmarkie
rungen M und N zu verschieben. In diesem Falle können eine
Fokussierung und ein Spurnachlaufen mit höherer Genauigkeit
realisiert werden als durch die physikalische Verschiebung.
Fig. 2 veranschaulicht in einer Schnittansicht einen opti
schen Plattenantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der einfacheren Erläuterung halber ist ein optischer Kopf
stärker vergrößert als ein Aufzeichnungsträger. In Fig. 2
ist mit dem Bezugszeichen 10 ein optischer Plattenantrieb
als Ganzes bezeichnet, mit 20 ist ein sphärischer Aufzeich
nungsträger bezeichnet, mit 30 ist eine auf dem Aufzeich
nungsträger vorgesehene Aufzeichnungsfläche bezeichnet,
mit 40 ist ein in der Krümmungsmitte des sphärischen Auf
zeichnungsträgers vorgesehener optischer Kopf bezeichnet,
mit 41 ist ein Kopfgehäuse bezeichnet und mit 4251 ist
eine Objektivlinse für die Bestrahlung der Aufzeichnungs
fläche und für die Fokussierung eines Laserstrahls auf
die betreffende Aufzeichnungsfläche bezeichnet. Mit 43,
44, 45, 46 sind Ringe und Pole für das schwenkbare Tragen
des Kopfgehäuses 41 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 47
ist ein Motor zum Drehen eines Ringes 44 bezeichnet, der
mit einer Drehzahl von beispielsweise 1800 Umdrehungen pro
Minute in Richtung der Pfeilmarkierung A gedreht wird.
Mit 48 ist ein Schrittmotor zum Schwenken eines Ringes 43
in Richtung der Pfeilmarkierung B bezeichnet. Mit 490 ist
eine gedruckte Schaltungsplatte bezeichnet, auf der eine
Antriebseinheit (im einzelnen in Fig. 5 veranschaulicht)
untergebracht ist. Mit 50 ist eine Stützplatte bezeichnet,
mit 60 ist ein Gehäuse für die Aufnahme des gesamten Teiles
der Vorrichtung bezeichnet, und zwar in eine obere Abdeckung
61 und eine untere Abdeckung 62 aufgeteilt. Der obere Teil
des optischen Kopfes 40 ist an der oberen Abdeckung 61
mittels eines Poles 45, einer Tragwelle 472 und eines Halte
werkzeugs 63 festgelegt. Der untere Teil des optischen
Kopfes 40 ist an der unteren Abdeckung 62 über einen Pol 46,
eine Motorwelle 471 und den Motor 47 befestigt.
Der Aufzeichnungsträger 20 weist eine sphärische Form bzw.
Kugelform auf, die (lösbar) an dem Traggrundteil 50 be
festigt ist, um die Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten
im stationären Zustand ohne Drehung im Unterschied zum
plattenartigen Aufzeichnungsträger gemäß dem Stand der
Technik zu ermöglichen. Der Aufzeichnungsträger 20 ist an
den Stellen, durch die die Schäfte bzw. Wellen 471, 472
eingeführt sind, geteilt. Jeder der geteilten beiden halb
kugligen Aufzeichnungsträger weist zwei Nute 21, 22 bzw.
21′, 22′ an Stellen auf, durch die die Schäfte bzw. Wellen
471, 472 eingeführt sind. Durch jede der beiden Sätze von
Nuten, das heißt die Nute 21 und 22 des einen halbkugligen
Aufzeichnungsträgers und die Nute 21′ und 22′ des anderen
halbkugligen Aufzeichnungsträgers ist ein Durchgangsloch
gebildet, wenn die beiden halbkugligen Aufzeichnungsträger
miteinander verbunden werden bzw. sind. Ein optisches System
42, wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist, umfaßt das Kopf
gehäuse 41 derart, daß der Laserstrahl RB der konzentrischen
oder spiralförmigen Spur TRK folgt, die auf bzw. in der
Aufzeichnungsfläche 30 vorgesehen ist, und zwar durch die
Objektivlinse 4251.
In Fig. 2 ist die Objektivlinse 4251 so dargestellt, als
ob sie auf der Oberfläche des Kopfgehäuses 41 existierte.
Die Objektivlinse 4251 ist tatsächlich frei bzw. ungebunden
im Kopfgehäuse 41 vorgesehen, wobei die innere Mitte des
Aufzeichnungsträgers 20 mit der Umlaufmitte des optischen
Kopfes 40 zusammenfällt. Es ist selbstverständlich möglich,
die Objektivlinse 4251 auf der Oberfläche des Kopfgehäuses
41 vorzusehen, wie dies offensichtlich in der betreffenden
Zeichnungsfigur veranschaulicht ist, wenn das Kopfgehäuse 41
ebenfalls eine Kugelform aufweist und die Distanz zwischen
der Objektivlinse und der Aufzeichnungsfläche 20 stets
konstant gehalten wird.
Das Nachlaufen bezüglich der Spur TRK wird durch Drehen
der Ringe 43, 44 vorgenommen. Der Ring 44 ist an den Polen
45, 46 derart angebracht, daß er in Richtung der Pfeilmar
kierung A mit einer Drehzahl von beispielsweise 1800 Um
drehungen pro Minute gedreht werden kann. Wenn der Ring 44
sich in Richtung der Pfeilmarkierung A dreht, kann ein
Nachlaufen der bestimmten Spur TRK realisiert werden. Wenn
die Welle 471 des Motors 47 sich in Richtung der Pfeilmar
kierung A dreht, werden die Ringe 44, 43 und das Kopfge
häuse 41, nämlich der optische Kopf 40, sich in Richtung
der Pfeilmarkierung A mit der bestimmten Drehzahl drehen,
was den Laserstrahl RB veranlaßt, von dem optischen Kopf 40
abgestrahlt zu werden, um sich längs der Spur TRK des Auf
zeichnungsträgers 20 zu bewegen.
Ferner ist der Ring 43 am Ring 44 angebracht und in Rich
tung der Pfeilmarkierung B schwenkbar. Wenn der Ring 43
und der optische Kopf 40 in Richtung der Pfeilmarkierung B
schwenken, bewegt sich der Laserstrahl RB rechtwinklig
zur Richtung der Spuren, um die bestimmte Spur TRK auszu
wählen. So dreht beispielsweise ein Schrittmotor 48 sich
um einen festgelegten Betrag, um den Ring 43 in Richtung
der Pfeilmarkierung B durch die Welle 481 zu drehen, und
zwar in Abhängigkeit von dem Befehl von einer Kopf-Zugriffs
steuerschaltung 492 (siehe Fig. 5). Dadurch drehen sich
der Ring 43 und das Kopfgehäuse 41 um den festgelegten
Betrag, um den Laserstrahl RB, der von dem optischen Kopf 40
aus strahlt, um den spezifizierten Betrag in der vertikalen
Richtung bei Betrachtung der Auswahl der bestimmten Spur TRK
zu verschieben. Da der von der Objektivlinse 4251 abge
strahlte Laserstrahl RB rechtwinklig zu der Aufzeichnungs
fläche 30 abgestrahlt wird, da nämlich der optische Kopf 40
in der Kugelmitte angeordnet ist, wird der reflektierte
Strahl zu der Objektivlinse 4251 reflektiert, und die auf
gezeichneten Daten können durch das optische System 42
ermittelt werden, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist.
Fig. 3 veranschaulicht einen Grundaufbau eines optischen
Systems 42 für die Datenaufzeichnung und -wiedergabe. Mit
421 ist ein Halbleiterlaser bezeichnet, mit 422 ist eine
Kollimatorlinse bezeichnet. Mit 423 ist ein Kugel-Kompen
sationsprisma bezeichnet und mit 424 ist ein Strahlteiler
bezeichnet, der zur Übertragung des Strahls vom Halblei
terlaser und zum Reflektieren des von der Aufzeichnungs
fläche reflektierten Strahls zu der Signalerfassungsseite
hin dient. Mit 425 ist ein Aktuator bzw. eine Verstellein
richtung bezeichnet, umfassend die Objektivlinse 4251,
eine zur Feineinstellung der Objektivlinse in der Fokus
sierungsrichtung dienende (nicht dargestellte) Fokussie
rungsspule und eine Datenaufzeichnungsspule, etc . . Mit 426
ist eine Konvergenzlinse bezeichnet, mit 428 ist eine zylin
drische Linse bezeichnet, und mit 429 ist ein Strahlsensor
bezeichnet. Der Laserstrahl RB von dem Halbleiterlaser 421
her wird so konvertiert, daß er in Verbindung mit der
Kollimatorlinse und dem sphärischen Kompensationsprisma 423
einen sphärischen Querschnitt hat und den Aktuator 425
nach Hindurchtreten durch den Strahlteiler 424 erreicht.
Der Laserstrahl RB, der den Aktuator 425 erreicht hat,
wird auf die bestimmte Spur TRK auf der Aufzeichnungsfläche
mittels der Objektivlinse 4251 fokussiert.
Wenn ein Pit im Brennpunkt eingelassen ist, wird der Laser
strahl RB durch das Pit 32 gebrochen, wie dies in Fig. 11(b)
veranschaulicht ist, und ein größerer Anteil des reflektier
ten Strahls gelangt außerhalb des Erfassungsbereiches der
Objektivlinse 4251. Wenn das Pit 32 nicht eingelassen ist,
wird der Laserstrahl zum größten Teil reflektiert und kehrt
zur Objektivlinse 4251 zurück, wie dies in Fig. 11(b) veran
schaulicht ist. Der reflektierte Strahl RB wird durch den
Strahlteiler 424 sowie durch die Konvergenzlinse 426 und
die zylindrische Linse 428 zu dem Strahlsensor 429 hin
geleitet.
Die zylindrische Linse 428 funktioniert als Linse für ledig
lich eine Richtung und nicht als Linse für die Richtung
im rechten Winkel zu der betreffenden einen Richtung, son
dern sie wirkt vielmehr als parallele Platte. Deshalb ist
die Brennweite in den entsprechenden Richtungen unter
schiedlich, was zum Astigmatismus führt. Daher ist der
Strahlsensor 429, der aus der vierteiligen Fotodiode be
steht, an der Stelle angeordnet, an der der Querschnitt
des Strahls des optischen Astigmatismus-Systems zu einer
Kreisform wird, wenn die Aufzeichnungsfläche in der Brenn
ebene der Objektivlinse 4251 liegt, wie dies in Fig. 4(a)
veranschaulicht ist. Wenn die Aufzeichnungsfläche 30 nahe
an die Objektivlinse 4251 heran gelangt, ist der Querschnitt
des Laserstrahls RB vertikal verlängert, wie dies in
Fig. 4(b) veranschaulicht ist. Wenn indessen die Aufzeich
nungsfläche 30 in der Brennebene die Objektivlinse 4251
liegt, wird der Strahl RB kreisförmig, wie dies Fig. 4(c)
veranschaulicht. Wenn die Aufzeichnungsfläche 30 von der
Objektivlinse 4251 weiter entfernt ist, wird der Querschnitt
des Laserstrahls RB in horizontaler Richtung langgestreckt,
wie dies in Fig. 4(d) veranschaulicht ist.
Wenn ein ermitteltes Signal der viergeteilten Dioden D1
bis D4 differentiell bzw. differenzmäßig mittels eines
Differenzverstärkers DFA verstärkt wird, wie dies in
Fig. 4(c) veranschaulicht ist, kann demgemäß ein Fokus
sierungs-Fehlersignal FE erhalten werden, wie dies in
Fig. 4(e) veranschaulicht ist. Die Position der Objektiv
linse 4251 in Richtung der Aufzeichnungsfläche wird durch
Antrieb des Fokussierungs-Aktuators in dem Aktuator 425
derart eingestellt, daß das Fokussierungs-Fehlersignal
FE zu Null wird. Darüber hinaus kann ein wiedergegebenes
Signal bzw. ein Wiedergabesignal DTS durch Kombinieren
der ermittelten Signale der viergeteilten Dioden D1 bis
D4 mittels eines Addierer-Verstärkers ADA erhalten werden,
wie dies in Fig. 4(c) veranschaulicht ist.
Fig. 5 zeigt ein Strukturdiagramm einer Steuerschaltung 49.
Mit 491 ist eine Steuereinheit bezeichnet, die einen Mikro
computer umfaßt, der einen optischen Plattenantrieb in
Abhängigkeit von einem Befehl von einem Leit- bzw. Host-
System her steuert. Die Steuereinheit 491 steuert beispiels
weise die Einstellung des Kopfes und die Datenaufzeichnung
und -wiedergabe. Mit 492 ist eine Kopf-Zugriffssteuerein
heit bezeichnet, die zur Einstellung des optischen Kopfes
40 in die bestimmte Position dient, und zwar in Abhängigkeit
von einem Befehl von der Steuereinheit 491 her. Mit 493
ist eine Wiedergabeschaltung bezeichnet, die für die Wieder
gabe von Daten dient, die auf der Aufzeichnungsfläche auf
gezeichnet sind. Mit 494 ist eine Aufzeichnungsschaltung
für die Datenaufzeichnung bezeichnet. Mit 495 ist eine
Fokussierungs-Servoschaltung bezeichnet, die der Durchfüh
rung der Fokussierungs-Servosteuerung dient.
Die Steuereinheit 491 erhält einen Datenwiedergabe-Befehl
von einem Leit- bzw. Host-System her und stellt den opti
schen Kopf 40 auf die gekennzeichnete Adresse (Spur) mittels
der Kopf-Zugriffssteuerschaltung 492 ein, wobei der Kopf 40
veranlaßt wird, die auf der Aufzeichnungsfläche aufgezeich
neten Daten zu lesen. Der optische Kopf 40 gibt das durch
die Linse 4251 und den Strahlsensor 429 ermittelte Signal
in die Datenwiedergabeschaltung 493 ein, und die Datenwie
dergabeschaltung 493 reproduziert aus dem von dem Detek
tor 429 eingegebenen Signal Daten und gibt die betreffenden
Daten an die Steuereinheit 491 ein, um von dieser die Daten
an das Host-System abzugeben. Wenn die Steuereinheit 491
einen Datenaufzeichnungs-Befehl von dem Host-System her
empfängt, stellt die Kopf-Zugriffssteuereinheit 492 den
optischen Kopf 40 auf die gekennzeichnete Adresse (Spur)
ein und zeichnet aufzuzeichnende Daten in bzw. auf der
Aufzeichnungsfläche dadurch auf, daß der Halbleiterlaser
421 in Abhängigkeit von den Aufzeichnungsdaten ein- und
ausgeschaltet wird.
Fig. 6 zeigt in einem Diagramm einen grundsätzlichen Auf
bau eines weiteren optischen Systems 42A für die Datenauf
zeichnung und -wiedergabe. Unterschiede zwischen diesem
optischen System 42A und dem optischen System 42 gemäß
Fig. 1 bestehen darin, daß ein Halbspiegel 427 und ein
Strahlsensor 4210 für einen Spurnachlauf im optischen System
42A vorgesehen sind und daß eine Objektivlinse 4251 und
eine Spurnachlauf-Spule (nicht dargestellt) für eine Fein
einstellung der Linse in der Spurnachlaufrichtung in dem
Aktuator 425A vorgesehen sind. Die Aufzeichnung und Wieder
gabe von Daten und die Fokussierung sind ähnlich jenen
Vorgängen gemäß Fig. 3, weshalb sie hier nicht erläutert
werden. Der von der Aufzeichnungsfläche reflektierte Strahl
RB wird durch den Halbspiegel 427 zum Teil zum Strahlsensor
4210 hin geleitet.
Auf der Aufzeichnungsfläche sind, wie in Fig. 7(a) veran
schaulicht, für eine bequeme Spurnachlauf-Servosteuerung
Spur-Führungen TRG vorgesehen. Die Spur-Führungen TRG wir
ken als Beugungsgitter, wenn der Durchmesser des Laser
strahls RB mit der Spurteilung übereinstimmt und den Beu
gungsstrahl L0 der nullten Ordnung sowie die Beugungsstrah
len L1, L2 der ±1. Ordnung erzeugt. Wenn der Laserstrahl RB
in der Mitte der Spur TRK positioniert ist (Zwischenpunkt
der benachbarten Spurführungen), werden die Beugungsstrah
len L1, L2 der ±1. Ordnung symmetrisch zur Spurmitte
erzeugt. Wenn jedes Dioden-Ausgangssignal des Strahlsen
sors 4210, der aus zweigeteilten Fotodioden besteht, die
zur Spurmitte symmetrisch angeordnet sind, mittels eines
Differenzverstärkers DFB verstärkt wird, kann ein Spurnach
lauf-Fehlersignal TE des Null-Ausgangssignals erhalten
werden, wenn der Strahl in der Spur ist. Falls der Laser
strahl RB zur rechten oder zur linken Seite von der Spur
mitte aus abweicht, kann in Abhängigkeit von einer derarti
gen Abweichung ein Spurnachlauf-Fehlersignal TE mit dem
in Fig. 7(b) veranschaulichten Signalverlauf erhalten
werden. Deshalb wird die Position der Objektivlinse 4251
durch Ansteuerung einer Spurnachlauf-Spule in dem Aktuator
425A so eingestellt, daß das Spurnachlauf-Fehlersignal TE
zu Null wird.
Fig. 8 veranschaulicht in einem Diagramm den Aufbau eines
weiteren optischen Plattenantriebs 49A. Unterschiede zu
dem optischen Plattenantrieb 49 gemäß Fig. 5 liegen darin,
daß eine Servoschaltung 495A durch Bereitstellen eines
Differenzverstärkers TFB für die in Fig. 7(a) gezeigte
Schaltung gebildet ist und daß ein Signal von dem Strahl
sensor 4210 der Servoschaltung 495A und einer Kopf-Zu
griffssteuerschaltung 492A eingangsseitig zugeführt wird.
Die Arbeitsweisen dieser Schaltung sind ähnlich jenen der
Steuerschaltung gemäß Fig. 5, allerdings mit Ausnahme be
züglich der Spurnachlauf-Servosteuerung, weshalb hier nicht
darauf eingegangen wird. Wenn ein Signal von dem Strahlsen
sor 4210 der Servoschaltung 495A eingangsseitig zugeführt
wird, wird in Abhängigkeit von der Strahlposition des
Laserstrahls RB, wie im Zusammenhang mit Fig. 7(a) und
7(b) erläutert, ein Spurnachlauf-Fehlersignal TE erzeugt.
Das Signal TE wird einem zweidimensionalen Aktuator 425A
zum Zwecke der Positions-Feineinstellung der Objektivlinse
4251 zugeführt. Darüber hinaus wird das Signal von dem
Strahlsensor 4210 außerdem der Kopf-Zugriffssteuereinheit
492A zugeführt, um den Schrittmotor 48, wie erforderlich,
zu steuern.
Fig. 9 veranschaulicht ein Beispiel bezüglich der Auf
zeichnungsfläche einer Mehrschichtstruktur des sphärischen
Aufzeichnungsträgers. Wie in Fig. 9(a) veranschaulicht,
weist der Aufzeichnungsträger eine Mehrschichtstruktur
auf, die aus Schichten 20A bis 20N besteht. Jede Schicht
weist eine entsprechende Aufzeichnungsfläche 30A bis 30N
auf. Der Laserstrahl RB wird von dem optischen Kopf 40
her auf die gewünschte Aufzeichnungsfläche der jeweiligen
Aufzeichnungsfläche 30A bis 30N fokussiert, und Daten können
dadurch wiedergegeben werden, daß der reflektierte Strahl
RB von der Aufzeichnungsfläche mittels des optischen Kopfes
40 ermittelt wird. Der Laserstrahl RB wird auf die gewünsch
te Aufzeichnungsfläche fokussiert. Dies bedeutet, daß die
Auswahl der gewünschten Aufzeichnungsfläche mit dem zwei
dimensionalen Aktuator 425B realisiert werden kann, wie
dies in Fig. 9(b) veranschaulicht ist. Der zweidimensionale
Aktuator 425B ist weitgehend ähnlich dem zweidimensionalen
Aktuator 425A, der in Fig. 6 veranschaulicht ist. Der Aktua
tor 425B verschiebt die Objektivlinse 4251 in Richtung
der Aufzeichnungsfläche, um den Laserstrahl RB in der ge
wünschten Aufzeichnungsfläche zu fokussieren, indem die
dabei vorgesehene Fokussierungs-Spule mit dem Signal von
der Kopf-Zugriffssteuereinheit des optischen Plattenantriebs
gesteuert wird.
Eine Vorrichtung zur optischen Datenaufzeichnung und -wie
dergabe mit einem plattenartigen Aufzeichnungsträger, der
eine Aufzeichnungsfläche von bzw. mit einer Multischicht
struktur aufweist, ist in den US-Patentschriften 5 202 875
und 5 255 262 vorgeschlagen worden. Eine nahezu ähnliche
Aufzeichnungs- und Wiedergabetechnik kann bei dem optischen
Plattenantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt
werden, indem ein sphärischer Aufzeichnungsträger mit einer
Mehrschichtstruktur-Aufzeichnungsfläche verwendet wird.
Fig. 10 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines optischen Plattenantriebs gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei dem eine Aufzeichnungsfläche mit einer semi
sphärischen Ebene verwendet wird. In Fig. 10 ist mit dem
Bezugszeichen 100 ein optischer Plattenantrieb als Ganzes
bezeichnet, mit 200 ist ein semisphärischer Aufzeichnungs
träger bezeichnet, mit 300 ist eine semisphärische Auf
zeichnungsfläche bezeichnet, die an einer Innenfläche des
Aufzeichnungsträgers 300 vorgesehen ist, und mit 400 ist
ein in der Mitte eines sphärischen Raumes, der durch den
semisphärischen Aufzeichnungsträger festgelegt ist, vorge
sehener optischer Kopf bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 41
ist ein Kopfgehäuse bezeichnet, in welchem ein optisches
System bereitgestellt ist, wie es in Fig. 3 und 6 veran
schaulicht ist. Mit 4251 ist eine Brennlinse (Objektivlinse)
ähnlich jener in Fig. 2 bezeichnet, die zur Bestrahlung
der Aufzeichnungsfläche und zur Fokussierung eines Laser
strahls auf die betreffende Aufzeichnungsfläche dient.
Mit dem Bezugszeichen 43 und 440 sind Ringe bezeichnet,
die zum schwenkbaren Tragen des Kopfgehäuses 41 dienen.
Der Ring 440 besteht aus einem Leiter und bildet einen
beidseitigen Zwei-Phasen-Linearmotor mit einer Spule 470;
er dreht sich als Rotor in Richtung der Pfeilmarkierung C.
Der beidseitige Zwei-Phasen-Linearmotor ist weithin als
Laufwerks-Antriebsmotor bekannt; der beidseitige Zwei-
Phasen-Linearmotor, der aus dem Ring 440 und der Spule 470
besteht, kann nach demselben Prinzip aufgebaut sein. Mit
450, 460 sind Pole bezeichnet, die zum drehbaren Festhalten
des Kopfgehäuses 41 unter Heranziehen einer Führung 441
dienen, die am bzw. im Ring 440 vorgesehen ist. Mit 4900
ist eine gedruckte Schaltungsplatte bezeichnet, auf der
die Steuerschaltung angeordnet ist (Einzelheiten sind in
Fig. 5 und 8 gezeigt). Mit 500 ist ein Traggrundteil
bezeichnet. Die Aufzeichnungs- und Wiedergabeoperationen
sind dieselben wie in Verbindung mit Fig. 2 erläutert,
allerdings mit der Ausnahme, daß der Ring 440 sich in
Richtung der Pfeilmarkierung C längs der Y-Achse dreht,
weshalb hier darauf nicht eingegangen wird. Fig. 10
veranschaulicht ein Beispiel, bei dem die Aufzeichnungs
fläche durch eine Einzelschicht gebildet ist. Der semi
sphärische Aufzeichnungsträger kann auch eine Mehrschicht
struktur aufweisen, wie dies in Fig. 9 veranschaulicht
ist.
Durch die vorliegende Erfindung sind ein neues Verfahren
und eine neue Vorrichtung zur optischen Datenaufzeichnung
und -wiedergabe geschaffen worden, wobei durch das betref
fende Verfahren und durch die betreffende Vorrichtung die
Probleme der bekannten Vorrichtung zur optischen Datenauf
zeichnung und -wiedergabe gelöst sind, bei der ein platten
artiger Aufzeichnungsträger verwendet ist. So braucht die
vorliegende Erfindung beispielsweise keinen hochgenauen
Servomechanismus, der bei dem plattenartigen Aufzeichnungs
träger nach dem Stand der Technik erforderlich ist. Darüber
hinaus sind durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur optischen Datenaufzeichnung und
-wiedergabe geschaffen worden, die keine intensive Fehler
korrekturtechnik erforderlich machen, wie sie indessen
bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik notwendig
ist.
Claims (21)
1. Verfahren zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe
von Daten, dadurch gekennzeichnet,
daß ein stationärer Aufzeichnungsträger (20) auf einem Grundteil (50) angebracht wird,
daß der betreffende Aufzeichnungsträger (20) mit einer sphärischen Aufzeichnungsträgeroberfläche auf seiner Innenfläche versehen wird, wobei die betreffende sphärische Aufzeichnungsträgeroberfläche eine Krümmungsmitte aufweist, um die ein optischer Kopf (40) drehbar getragen wird, daß ein Strahl unter Verwendung des optischen Kopfes (40) an den betreffenden Aufzeichnungsträger abgegeben wird, daß ein von dem betreffenden Aufzeichnungsträger reflektier ter Strahl unter Verwendung des optischen Kopfes (40) aufgenommen und ermittelt wird,
und daß der optische Kopf (40) gedreht wird.
daß ein stationärer Aufzeichnungsträger (20) auf einem Grundteil (50) angebracht wird,
daß der betreffende Aufzeichnungsträger (20) mit einer sphärischen Aufzeichnungsträgeroberfläche auf seiner Innenfläche versehen wird, wobei die betreffende sphärische Aufzeichnungsträgeroberfläche eine Krümmungsmitte aufweist, um die ein optischer Kopf (40) drehbar getragen wird, daß ein Strahl unter Verwendung des optischen Kopfes (40) an den betreffenden Aufzeichnungsträger abgegeben wird, daß ein von dem betreffenden Aufzeichnungsträger reflektier ter Strahl unter Verwendung des optischen Kopfes (40) aufgenommen und ermittelt wird,
und daß der optische Kopf (40) gedreht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der optische Kopf (40) um
eine erste Achse und um eine zweite Achse drehbar getragen
wird, wobei die beiden Achsen sich in der genannten
Krümmungsmitte rechtwinklig kreuzen.
3. Verfahren zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe
von Daten, dadurch gekennzeichnet,
daß ein feststehender Aufzeichnungsträger (200) an einem Grundteil (50) angebracht wird,
daß der Aufzeichnungsträger (200) mit einer semisphärischen Aufzeichnungsträgeroberfläche auf seiner Innenseite versehen wird,
wobei die betreffende semisphärische Aufzeichnungsträger oberfläche eine Krümmungsmitte aufweist, die einer durch die semisphärische Aufzeichnungsträgerfläche definierten sphärischen Oberfläche entspricht,
daß ein optischer Kopf (400) um die betreffende Krümmungs mitte drehbar getragen wird,
daß unter Verwendung des betreffenden optischen Kopfes (400) ein Strahl an den Aufzeichnungsträger abgegeben wird,
daß ein von dem Aufzeichnungsträger reflektierter Strahl unter Heranziehung des optischen Kopfes aufgenommen und ermittelt wird
und daß der optische Kopf gedreht wird.
daß ein feststehender Aufzeichnungsträger (200) an einem Grundteil (50) angebracht wird,
daß der Aufzeichnungsträger (200) mit einer semisphärischen Aufzeichnungsträgeroberfläche auf seiner Innenseite versehen wird,
wobei die betreffende semisphärische Aufzeichnungsträger oberfläche eine Krümmungsmitte aufweist, die einer durch die semisphärische Aufzeichnungsträgerfläche definierten sphärischen Oberfläche entspricht,
daß ein optischer Kopf (400) um die betreffende Krümmungs mitte drehbar getragen wird,
daß unter Verwendung des betreffenden optischen Kopfes (400) ein Strahl an den Aufzeichnungsträger abgegeben wird,
daß ein von dem Aufzeichnungsträger reflektierter Strahl unter Heranziehung des optischen Kopfes aufgenommen und ermittelt wird
und daß der optische Kopf gedreht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der optische Kopf (400)
um eine erste Achse und um eine zweite Achse drehbar
getragen wird, wobei die beiden Achsen sich in der
Krümmungsmitte rechtwinklig kreuzen.
5. Vorrichtung zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe
von Daten, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Grundteil (50) vorgesehen ist,
daß auf dem betreffenden Grundteil (50) ein stationärer Aufzeichnungsträger (20) angeordnet ist, der auf seiner Innenseite eine sphärische Aufzeichnungsträgeroberfläche aufweist, die eine Krümmungsmitte aufweist,
daß ein optischer Kopf (40) mit einer Strahlquelle für die Abgabe eines Strahles an den betreffenden Aufzeichnungs träger und mit einem Strahlsensor für die Aufnahme und Ermittlung eines von dem betreffenden Aufzeichnungsträger reflektierten Strahles vorgesehen ist,
daß eine Trageinrichtung vorgesehen ist, die den optischen Kopf um einen Rotationspunkt drehbar trägt, der in der Krümmungsmitte liegt,
und daß eine Betätigungseinrichtung (47, 48) vorgesehen ist, die den optischen Kopf (40) dreht.
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Grundteil (50) vorgesehen ist,
daß auf dem betreffenden Grundteil (50) ein stationärer Aufzeichnungsträger (20) angeordnet ist, der auf seiner Innenseite eine sphärische Aufzeichnungsträgeroberfläche aufweist, die eine Krümmungsmitte aufweist,
daß ein optischer Kopf (40) mit einer Strahlquelle für die Abgabe eines Strahles an den betreffenden Aufzeichnungs träger und mit einem Strahlsensor für die Aufnahme und Ermittlung eines von dem betreffenden Aufzeichnungsträger reflektierten Strahles vorgesehen ist,
daß eine Trageinrichtung vorgesehen ist, die den optischen Kopf um einen Rotationspunkt drehbar trägt, der in der Krümmungsmitte liegt,
und daß eine Betätigungseinrichtung (47, 48) vorgesehen ist, die den optischen Kopf (40) dreht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Trageinrichtung ein
erstes Tragteil (43), mit dem der optische Kopf (40) um
eine erste Achse drehbar getragen ist, und ein zweites
Tragteil (44) umfaßt, mit dem das erste Tragteil mit dem
betreffenden optischen Kopf um eine zweite Achse drehbar
getragen ist,
wobei die ersten und zweiten Achsen sich rechtwinklig in der Krümmungsmitte kreuzen,
und daß die betreffende Betätigungseinrichtung einen ersten Motor (48) zum Drehen des optischen Kopfes um die erste Achse und einen zweiten Motor (47) zum Drehen des ersten Tragteils mit dem betreffenden optischen Kopf um die zweite Achse umfaßt.
wobei die ersten und zweiten Achsen sich rechtwinklig in der Krümmungsmitte kreuzen,
und daß die betreffende Betätigungseinrichtung einen ersten Motor (48) zum Drehen des optischen Kopfes um die erste Achse und einen zweiten Motor (47) zum Drehen des ersten Tragteils mit dem betreffenden optischen Kopf um die zweite Achse umfaßt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste Motor (48) an
dem optischen Kopf angebracht ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zweite Motor (47) an
dem Grundteil (50) und außerhalb des Aufzeichnungsträgers
(20) angebracht ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das erste Tragteil ein Ring
teil (44) und zwei Wellenteile (471, 472) aufweist,
daß das betreffende Ringteil (44) den optischen Kopf um die erste Achse drehbar trägt,
daß die Wellenteile (471, 472) an dem Ringteil (44) jeweils in Richtung der zweiten Achse fest angebracht sind und von dem zweiten Tragteil drehbar getragen sind.
daß das betreffende Ringteil (44) den optischen Kopf um die erste Achse drehbar trägt,
daß die Wellenteile (471, 472) an dem Ringteil (44) jeweils in Richtung der zweiten Achse fest angebracht sind und von dem zweiten Tragteil drehbar getragen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zweite Motor (47) und
das zweite Tragteil an dem Grundteil (50) und außerhalb
des Aufzeichnungsträgers (20) angebracht sind
und daß der Aufzeichnungsträger (20) zwei Durchgangs
löcher (21, 21′, 22, 22′) für das Hindurchtreten der beiden
Wellenteile (471, 472) aufweist,
wobei eines der beiden Wellenteile mit dem zweiten
Motor (47) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger (20)
zwei voneinander trennbare Aufzeichnungsträgerbereiche
umfaßt, deren jeder eine semisphärische Aufzeichnungs
trägeroberfläche aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger (20)
zwei voneinander trennbare Aufzeichnungsträgerbereiche
umfaßt, deren jeder eine semisphärische Aufzeichnungsträger
oberfläche und zwei Nuten (21, 22, 21′, 22′) umfaßt,
daß die betreffenden semisphärischen Aufzeichnungsträger flächen die sphärische Aufzeichnungsträgerfläche in dem Fall bilden, daß die beiden Aufzeichnungsträgerbereiche miteinander verbunden sind,
und daß jede der beiden Nuten die zwei Durchgangslöcher in dem Fall bilden, daß die beiden Aufzeichnungsträgerbe reiche miteinander verbunden sind.
daß die betreffenden semisphärischen Aufzeichnungsträger flächen die sphärische Aufzeichnungsträgerfläche in dem Fall bilden, daß die beiden Aufzeichnungsträgerbereiche miteinander verbunden sind,
und daß jede der beiden Nuten die zwei Durchgangslöcher in dem Fall bilden, daß die beiden Aufzeichnungsträgerbe reiche miteinander verbunden sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der optische Kopf eine
Objektivlinse (4251) und einen Fokussierungs-Aktuator (425)
aufweist, der die Objektivlinse auf die sphärische Auf
zeichnungsträgerfläche fokussiert.
14. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger
eine Vielzahl von übereinanderliegenden sphärischen Auf
zeichnungsträgerflächen umfaßt, deren jede eine sphärische
Oberfläche und eine Krümmungsmitte aufweist, wobei die
Krümmungsmitten jeweils im selben Punkt liegen,
und daß der optische Kopf eine Objektivlinse (4251) und
einen Fokussierungs-Aktuator (425) aufweist, der die
betreffende Fokussierungslinse in bzw. auf irgendeine Fläche
der Vielzahl der übereinander liegenden Aufzeichnungsträger
flächen fokussiert.
15. Vorrichtung zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe
von Daten, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Grundteil (50) vorgesehen ist,
daß an dem betreffenden Grundteil ein stationärer Aufzeich nungsträger (200) mit einer semisphärischen Aufzeichnungs trägeroberfläche auf seiner Innenseite angebracht ist, die eine semisphärische Oberfläche aufweist,
daß ein optischer Kopf (400) mit einer Strahlquelle für die Abgabe eines Strahls an den betreffenden Aufzeich nungsträger und mit einem Strahlsensor für die Aufnahme und Ermittlung eines von dem betreffenden Aufzeichnungs träger (200) reflektierten Strahls vorgesehen ist,
daß eine Trageinrichtung (43, 440) vorgesehen ist, die den optischen Kopf um einen Rotationspunkt drehbar trägt, der in einer Mitte einer sphärischen Oberfläche liegt, welche durch die genannte semisphärische Oberfläche definiert ist,
und daß ein Aktuator zum Drehen des optischen Kopfes vor gesehen ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Grundteil (50) vorgesehen ist,
daß an dem betreffenden Grundteil ein stationärer Aufzeich nungsträger (200) mit einer semisphärischen Aufzeichnungs trägeroberfläche auf seiner Innenseite angebracht ist, die eine semisphärische Oberfläche aufweist,
daß ein optischer Kopf (400) mit einer Strahlquelle für die Abgabe eines Strahls an den betreffenden Aufzeich nungsträger und mit einem Strahlsensor für die Aufnahme und Ermittlung eines von dem betreffenden Aufzeichnungs träger (200) reflektierten Strahls vorgesehen ist,
daß eine Trageinrichtung (43, 440) vorgesehen ist, die den optischen Kopf um einen Rotationspunkt drehbar trägt, der in einer Mitte einer sphärischen Oberfläche liegt, welche durch die genannte semisphärische Oberfläche definiert ist,
und daß ein Aktuator zum Drehen des optischen Kopfes vor gesehen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Trageinrichtung (43, 440)
ein erstes Tragteil, mit dem der optische Kopf um eine
erste Achse drehbar getragen ist, und ein zweites Tragteil
aufweist, mit dem das erste Tragteil mit dem optischen
Kopf um eine zweite Achse drehbar getragen ist,
wobei die ersten und zweiten Achsen sich rechtwinklig in
der Mitte der sphärischen Oberfläche kreuzen,
und daß der Aktuator einen ersten Motor (48) zum Drehen
des optischen Kopfes um die erste Achse und einen zweiten
Motor (47) zum Drehen des ersten Tragteiles mit dem be
treffenden optischen Kopf um die zweite Achse aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste Motor (48) an
dem optischen Kopf angebracht ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zweite Motor (47) und
das zweite Tragteil an dem genannten Grundteil angebracht
sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch ge
kennzeichnet, daß das erste Tragteil ein
Ringteil zum drehbaren Tragen des optischen Kopfes um die
erste Achse aufweist,
daß das zweite Tragteil Gleitbereiche aufweist zum gleit
baren und drehbaren Tragen des Ringteiles
und daß der zweite Motor (47) das Ringteil in Richtung
dessen Umfang verschiebt und dreht.
20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß der optische Kopf eine
Objektivlinse (4251) und einen Fokussierungs-Aktuator (47,
48) aufweist, der die betreffende Objektivlinse auf die
Aufzeichnungsträgeroberfläche fokussiert.
21. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger
eine Vielzahl von einander überlagerten semisphärischen
Aufzeichnungsträgeroberflächen aufweist, deren jede eine
semisphärische Oberfläche und eine Krümmungsmitte aufweist,
wobei die Krümmungsmitten jeweils im selben Punkt liegen,
und daß der optische Kopf eine Fokussierungslinse und einen
Fokussierungs-Aktuator aufweist, der die betreffende
Objektivlinse auf irgendeine Oberfläche der Vielzahl der
einander überlagerten semisphärischen Aufzeichnungsträger
oberflächen fokussiert.
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