DE19503016A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.