DE19506313A1 - Verfahren und Einrichtung zur elektronischen Speicherung von persönlichen Daten auf der Compact Disc - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur elek­ tronischen Speicherung von persönlichen Daten auf der Compact Disc

Bekannt ist, daß alle hochwertigen CD-Abspielgeräte dem Anwender die Möglichkeit bieten, entsprechend dem persönlichen Geschmack eine Titelauswahl zu treffen. Auch die Titelfolge und weitere Voreinstellungen wie z. B. der Ausgangspegel lassen sich beein­ flussen. All diese Einstellungen werden über das Bedienfeld des Abspielgerätes vorgenommen. Da diese Einstellungen nur temporär gespeichert werden muß dieser Vorgang jeweils beim Einlegen einer CD von neuem durchgeführt werden. Dies wird sehr schnell als lästig empfunden, so daß diese ansonsten sehr sinnvolle Einrichtung nur selten genutzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Möglichkeit zu schaffen, daß diese persönlichen Voreinstellungen für jede CD nur einmal einzugeben sind und dann bei jedem weiteren Abspielvorgang verfügbar sind. Da CDs häufig von ein und demselben Anwender auf verschiedenen Abspielgeräten, wie z. B. in der Heimanlage und im Auto, eingesetzt werden, ist weiterhin zu fordern, daß die Speicherung auf der CD selbst und nicht im Abspielgerät erfolgt.

Eine CD kann maximal 100 Musiktitel speichern. Unter der An­ nahme, daß für jeden Titel ein Informationsgehalt von 12 bit zur Speicherung der Einstelldaten benutzt werden und zur Synchroni­ sation der Datenwörter 3 bit vorgesehen sind, stellt sich die Aufgabe eine Speichermöglichkeit mit einer Speicherkapazität von etwa 1500 bit auf der CD zu schaffen.

Die vorliegende Erfindung zeigt zwei Lösungen für diese Aufga­ benstellung. Eine erste Lösung ist im Kennzeichen des Patentan­ spruches 1 angegeben. Diese Lösung sieht vor, die Einstellwerte auf einer magnetischen Beschichtung, die hierzu auf die CD aufgebracht wird, zu speichern. Vorteilhafte Ausführungsformen und Verfahren hierzu sind in den Ansprüchen 2 . . 6 angegeben.

Eine zweite Lösung der gleichen Aufgabe ist im Anspruch ? ange­ geben. Diese Lösung sieht vor die Einstellwerte in einem elek­ tronischen Speicherchip, der in der CD eingebettet ist, zu speichern. Vorteilhafte Ausführungsformen hierzu sind in den Ansprüchen 8 . . 10 angegeben.

Beide Lösungen haben den Vorteil, daß auf jedem, mit dieser Einrichtung ausgestattetem Abspielgerät, die CD bezüglich der Voreinstellung dem individuellen Geschmack entsprechend wieder­ gegegeben wird.

Darüberhinaus bemerkenswert ist bei der ersten Lösung, daß sich die Herstellungskosten der CD nur unwesentlich erhöhen. Bei An­ wendung dieses Systems fallen deshalb für den Käufer der CD keine höheren Kosten an.

Der Vorteil der zweiten Lösung liegt darin, daß die Vorrich­ tungen im CD-Abspielgerät sehr preiswert herzustellen sind, da die Ansprüche an die erforderliche Mechanik im Abspielgerät sehr gering sind. Der Preis für intelligente Speicherchips liegt auf Grund der weiten Verbreitung in Telefonkarten etc. sehr günstig, so daß sich der Preis für die CD nur gering oder gar nicht erhöht.

Fig. 1 zeigt mehrere Ausführungsformen entsprechend Lösung 1.

Die Anordnung des Schreib/Lesekopfes 2 mit der dazugehörigen Magnetspur 3 auf der Label- oder Abtastseite der CD 1, ent­ spricht einer erfindungsgemäßen Ausführung der Speichereinricht­ ung.

Die Magnetspuren 5 und 7 mit den dazugehörigen Schreib/Lese­ köpfen 4 und 6 zeigen weitere Ausführungsformen, wobei die Kombination 6, 7 nur auf der Labelseite sinnvoll ist.

Eine zur CD 1 stirnseitig liegende Ausführungsform zeigt die Anordnung des Schreib/Lesekopfes 8 mit der dazugehörigen Magnet­ spur 9.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform entsprechend Lösung 2.

In der CD 10 ist ein Speicherchip 11 mit dem Massenausgleich 12 eingebettet. Über die elektrisch leitenden Kontaktspuren 13 und 14 wird die elektrische Verbindung zwischen dem Speicherchip und dem CD-Laufwerk hergestellt.

Legt man die Ausführung nach Anspruch 3 zu Grunde, dann ist es erforderlich 1500 bit an Information auf einer Magnetspur von 375 mm Länge unterzubringen. Die Speicherdichte beträgt demnach 4 bit/mm. Die Flußdichtewechsel, die ja ein Abbild der Daten sind, haben deshalb einen Abstand von 0.25 mm.

Zur Vermeidung von Abrieb und störenden Geräuschen darf der Schreib/Lesekopf während der Abtastung der CD nicht in Kontakt mit der Oberfläche der CD geraten. Es ist somit erforderlich einen möglichst großen Abstand zwischen Schreib/Lesekopf und Speichermedium zu erreichen.

Ein großer Abstand zur Magnetschicht schwächt jedoch die Feld­ stärke beim Beschreiben der Magnetschicht. Durch Vergrößern der Luftspaltbreite läßt sich die Reichweite des Feldes erhöhen. Allerdings sinkt aufgrund der Scherung des Kreises die Fluß­ dichte im Kern des Schreib/Lesekopfes, so daß jede Verbreiterung des Luftspaltes eine Erhöhung des Schreibstromes erforderlich macht.

In dem Werk "Das Magnetband" von Altrichter, erschienen 1958 im Verlag Technik Berlin (Seite 74 . . 79) wird für die Feldstärke, unter der Voraussetzung Abstand < Spaltbreite, folgende Näherung angegeben:

Ha = Hs* (s/ (3.14 * a)); mit Ha ist Feldstärke im Abstand a
mit Hs ist Feldstärke im Luftspalt
mit s ist Luftspaltbreite
mit a ist Abstand vom Luftspalt
Mit Erhöhung der Luftspaltbreite wird auch die Reichweite des Feldes in Magnetisierungsrichtung vergrößert, was zu einem flachen Übergang der Feldwechsel führt. Betreffend den Feldver­ lauf sind hierzu im Werk "Das Magnetband" (Seite 80) Kurven­ scharen angegeben. Diese Problematik vereinfacht sich erheblich, wenn die Hystereseschleife der Magnetschicht, einen möglichst rechteckigen Verlauf hat. Technologien zur Erlangung recht­ eckiger Hystereseschleifen sind aus der Kernspeichertechnik bekannt.

Für den Lesevorgang gilt zu berücksichtigen, daß die wirksame Spaltbreite den Abstand der Flußdichtewechsel nicht überschrei­ ten darf, da andernfalls das Lesesignal nicht mehr auszuwerten ist.

Es ist also erforderlich für jede Ausführungsform der Erfindung eine Optimierung der Luftspaltbreite des Schreib/Lesekopfes durchzuführen.

Geeignete Werte für die Luftspaltbreite liegen je nach erforder­ lichem Abstand des Schreib/Lesekopf vom Speichermedium zwischen 1/8 und 1/4 des Flußdichtewechselabstandes.

Bei einer Ausführung nach Anspruch 2 ist der maximale Höhen­ schlag von 0.5 mm am äußeren Umfang der CD zu berücksichtigen. Wenn die Magnetspur hier aufgebracht ist, bestimmt der Höhen­ schlag den minimal zulässigen Abstand zwischen Schreib/Lesekopf und dem Speichermedium. Dies macht eine sorgfältige Dimensio­ nierung der Luftspaltbreite erforderlich.

Wegen des geringen Rundlauffehlers der CD kann der Abstand zwischen Schreib/Lesekopf und Magnetspur klein gehalten werden, wodurch die Ausführungsform nach Anspruch 3 relativ anspruchslos bezüglich der Luftspaltbreite ist.

Das Verfahren nach Anspruch 6 erfordert keinerlei Optimierung, des Luftspaltes, so daß Standardelemente der Tonbandtechnik eingesetzt werden können.

Die Breite der Magnetspur ist so zu wählen, daß sie etwa 1/2 bis 3/4 der Luftspaltlänge des Schreib/Lesekopfes entspricht. Unter dieser Voraussetzung werden beim Löschvorgang bereits vorhandene Daten sicher überschrieben und es ist kein zusätzlicher Lösch­ kopf erforderlich.

Die Ausführung nach Anspruch 7 und 8 entsprechend Fig. 2 sieht vor einen Speicherchip in die CD einzubetten. Verfahrenstech­ nisch sinnvoll ist es, bereits beim Spritzen der Polycarbonat­ scheibe Ausbuchtungen vorzusehen, in die später der Speicherchip und die dazugehörigen Einrichtungen eingebracht werden. Nach Aufbringen der Verspiegelung bzw. der Schutzschicht, die hier als Isolator für Chip und Kontaktierung fungiert, werden die Einrichtungen eingeklebt und abgedeckt. Eventuell erforderliche Kontaktflächen sind von der Abdeckung auszusparen.

Die Ausführungsform nach Anspruch 8 sieht vor, die Energiever­ sorgung des Speicherchips, wie auch den Datenverkehr von und zum CD-Laufwerk über Kontaktspuren zu realisieren. Zur Energiever­ sorgung und zum Datentransfer werden dieselben Kontaktspuren benutzt, so daß zwei Kontaktspuren ausreichend sind. Um Störge­ räusche und Kontaktverschleiß zu vermeiden, wird der Kontakt zwischen Laufwerk und CD nur während des Schreib/Lesevorganges hergestellt.

Lösungen bezüglich der Stromversorgung und der Datenübertragung sind bekannt. Im Buch "ASI Das Aktuator-Sensor-Interface" von Werner Kriesel und Otto W. Madelung vom Hanser-Verlag München, ist der ASI-Standard beschrieben. Das darin aufgezeigte Ver­ fahren ist in modifizierter Form gut als Schnittstelle geeignet.

Eine kontaktlose Lösung wird erzielt, wenn die Stromversorgung und der Datentransfer auf elektromagnetischem Wege vorgenommen wird. Hierzu ist jeweils im Laufwerk und in der CD eine Indukt­ ionsspule vorzusehen. Diese Anordnung funktioniert wie ein Transformator. Aus dem Laufwerk wird hiermit der Speicherchip mit Energie versorgt und auch das Datensignal zum Speicherchip übertragen. Beim Lesen bedämpft die integrierte Elektronik in der CD den Kreis des Laufwerkes im Rhythmus des zu übertragenden Datensignales.

Lösungen bezüglich der induktiven Komponenten, der Energiever­ sorgung und dem Übertragungsprotokoll sind bekannt. Hier ist ein System der Firma Mikron zu nennen, beschrieben in der Zeit­ schrift Markt≧echnik Nr. 46 vom 8. November 1991, Seite 34, desweiteren ein System der Firma Philips Semiconductor, be­ schrieben, ohne Benennung des Verfassers und Erscheinungsdatums, in der Firmenschrift von Philips "Kontaktloser, intelligenter Datenträger PCF 7930".

Eine weitere kontaktlose Lösung wird erzielt, indem die Strom­ versorgung und der Datentransfer auf optischem Wege realisiert wird. Hierzu ist im Laufwerk eine Infrarot-LED und in der CD eine Serienanordnung aus Fotodioden vorzusehen. Über diese An­ ordnung wird der Speicherchip mit Energie versorgt und auch das Datensignal zum Speicherchip übertragen. Zum Auslesen des Speicherchips ist in der CD eine LED integriert, die Lichtim­ pulse im Rhythmus der Daten abstrahlt. Diese Lichtimpulse werden im Laufwerk von einer Fotodiode empfangen. Aufgrund der begrenz­ ten Versorgungsleistung kann die Abstrahlleistung dieser LED nur gering sein. Um die Dämpfung möglichst klein zu halten ist es erforderlich die LED mit der Fotodiode im Laufwerk exakt zur Deckung zu bringen. Dazu wird die CD mit verminderter Rotations­ geschwindigkeit solange verfahren, bis der optische Kontakt zwischen CD und Laufwerk zustandekommt.

Claims (10)

1. Verfahren und Einrichtung zur elektronischen Speicherung von persönlichen Daten auf der Compact Disc, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der CD wenigstens eine konzentrische Spur einer Beschichtung aus einem magnetisch hartem Stoff wie z. B. Eisenoxyd aufgebracht ist, daß diese Beschichtung als Speicher­ medium dient, daß im CD-Laufwerk ein Schreib/Lesekopf bestehend aus einem Kern aus weichmagnetischem Material mit einem Luftspalt und umwickelt mit wenigstens einer Induktionsspule vorhanden ist, daß beim Schreiben die Daten Stromrichtungsänder­ ungen im Schreib/Lesekopf bewirken, daß dadurch der Schreib- /Lesekopf die Beschichtung der CD magnetisiert und die Daten sequentiell in Form von Flußdichtwechsel gespeichert werden, daß beim Lesevorgang die Flußdichtewechsel der magnetischen Be­ schichtung im Lesekopf einen Spannungsverlauf induzieren, der den Daten entspricht, daß der Schreib/Lesekopf mit einer Schreibelektronik bzw. mit einer Auswerteelektronik verbunden ist, die ihrerseits mit dem Bediencontroller des Laufwerkes kommuniziert.

2. Anordnung von Schreib/Lesekopf und Magnetspur nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Beschichtung auf der Abtastseite zwischen Auslaufspur und äußerem Plattenrand, oder vom Mittelpunkt ausgehend noch vor der Einlaufspur, oder an beliebiger Position auf der Labelseite aufgebracht ist und der Schreib/Lesekopf jeweils direkt über der Spur axial zur CD positioniert ist.

3. Anordnung von Schreib/Lesekopf und Magnetspur nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Beschichtung (9) stirnseitig auf dem Umfang der CD (1) aufgebracht ist und der Schreib/Lesekopf (8) über der Stirnseite der CD positioniert ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Datenträger in Form eines magnetisch harten Ringes am Umfang der CD in den Kunststoff eingebettet ist und der Schreib/Lesekopf über der Stirnseite der CD positioniert ist.

5. Verfahren zum Schreiben und Lesen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Schreiben und Lesen der Daten während des normalen Abspielvorganges der CD geschieht und daß sich dabei der Schreib/Lesekopf so nahe wie möglich an der Magnetschicht befindet ohne sie jedoch zu berühren.

6. Verfahren zum Schreiben und Lesen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß während des Abspielvorganges der CD der Schreib/Lesekopf die Magnetschicht nicht berührt, daß das Schreiben und Lesen der Daten vor oder nach dem Abspielvorgang geschieht und hierzu der Schreib/Lesekopf oder die CD so posi­ tioniert wird, daß der Schreib/Lesekopf in Kontakt mit der Magnetschicht der CD gelangt.

7. Verfahren und Einrichtung zur elektronischen Speicherung von persönlichen Daten auf der Compact Disc dadurch gekennzeichnet, daß in den Kunststoff der CD (10) ein elektronischer Speicherchip (11) mit dem Massenausgleich (12) eingebettet ist, daß der Speicher­ chip ohne Energiezufuhr Daten dauerhaft speichert, daß die auf dem Chip integrierte Schreib/Leseelektronik eine serielle Schnittstelle zum Datentransfer vorsieht, daß das Übertragungs­ protokoll so ausgelegt ist, daß die Daten über einen einkanali­ den bidirektionalen Übertragungsweg geleitet werden, daß die Übertragung zur Schreib/Leseeinrichtung im CD-Laufwerk galva­ nisch oder kontaktlos geschieht, daß diese Schreib/Leseein­ richtung mit dem Bediencontroller kommuniziert.

8. Kontaktbehaftete Übertragungseinrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitende Spuren (13/14), die konzentrisch zum Mittelpunkt der CD liegen in die CD einge­ bettet sind, daß die Kontaktspuren an der Oberfläche der CD zu kontaktieren sind, daß diese Spuren in leitender Verbindung zum Speicherchip stehen, daß während des Schreib/Lesevorganges Kontaktfedern im Laufwerk die Kontaktspuren der CD kontaktieren, daß über die Kontaktfedern die Stromversorgung des Speicherchips geschieht, daß über eine eigene Kontaktfeder oder über die Kontaktfedern der Stromversorgung die Daten zwischen Chip und Laufwerk ausgetauscht werden.

9. Induktive Übertragungseinrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß in der CD ein induktiver Kreis eingebettet ist der in Kontakt mit dem Speicherchip steht, daß ein ähnlicher induktiver Kreis im Laufwerk vorhanden ist der durch Induktion Energie an den Kreis der CD überträgt und damit die Stromver­ sorgung des Speicherchips übernimmt, daß beim Schreiben der Daten der Energiefluß vom Laufwerk entsprechend moduliert wird, daß beim Lesen der Daten der induktive Kreis der CD den Kreis im Laufwerk im Takt der Daten bedämpft.

10. Optische Übertragungseinrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß im Laufwerk wenigstens eine Lichtquelle vorhanden ist, daß wenigstens eine der Lichtquellen in der Intensität mit dem zu übertragenden Datensignal moduliert ist, daß wenigstens eine lichtempfindliche Zelle in der CD das Licht empfängt und mit der daraus gewonnenen Spannung den Speicherchip gleichzeitig mit Energie und dem Datensignal versorgt, daß in der CD eine LED integriert ist die beim Lesen der Daten diese in Form von Lichtimpulsen aussendet, daß im Laufwerk eine Fotodiode vorhanden ist, die das von der CD ausgesandte Signal empfängt und in ein elektrisches Signal umwandelt, daß während des Schreib/Lesevorganges die CD so positioniert ist, daß sich die LED in der CD und die Fotodiode im Laufwerk gegenüberstehen.