DE69630590T2

DE69630590T2 - Träger für optische informationsaufzeichnung/-wiedergabe und aufzeichnungsverfahren

Info

Publication number: DE69630590T2
Application number: DE69630590T
Authority: DE
Inventors: François Le Carvennec; Jean-Pierre Huignard; Claude Puech
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2016-12-14
Also published as: EP0811227A1; FR2742911A1; EP0811227B1; KR19980702367A; FR2742911B1; US6091697A; JPH11501143A; WO1997023872A1; DE69630590D1; KR100454452B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Informationsträger mit optischer Aufzeichnung und Wiedergabe und insbesondere auf einen Träger, bei dem die Informationen in verschiedenen Ebenen der Dicke des Trägers gespeichert werden können.
Es sind in der Technik Systeme bekannt, die eine Aufzeichnung verschiedener Serien von Informationen in der Dicke eines Materials gemäß verschiedenen Ebenen erlauben (siehe beispielsweise das Patent FR-9007284). Diese Technik hat eine Erhöhung der Speicherkapazitäten der optischen Systeme zum Ziel.
Die derzeit verwendeten optischen Aufzeichnungsträger haben die Form von um eine Achse drehbaren Scheiben, und die Informationen werden auf der Scheibe in Form von konzentrischen oder spiralförmigen Spuren aufgezeichnet. Bei der Aufzeichnung übereinander enthalten verschiedene Ebenen (oder Schichten) innerhalb der Scheiben jeweils eigene Informationsspuren.
Die Aufzeichnung und die Wiedergabe in den verschiedenen Ebenen der Scheibe erfolgt mit einem Laserstrahl und einer Fokussieroptik für diesen Strahl. Diese Optik soll in der Lage sein, Fokussierflecken in verschiedenen Tiefen unter der Oberseite der Scheiben zu bilden. Die Fokussieroptik kann auch radial bezüglich der Scheibe verschoben werden, um die Aufzeichnung und die Wiedergabe auf verschiedenen Spuren in jeder Ebene der Scheibe zu gewährleisten.
Für die Aufzeichnung von Informationen verwendet man einen optischen Schreibstift, der beispielsweise eine vertikal bezüglich der Oberfläche der Scheibe verschiebbare Optik enthält.
Hierzu verwendet man eine Optik, die einen sehr geringen Tiefenschärfebereich besitzt, sodaß die Fokussie rung nur in einer sehr beschränkten Tiefenzone wirksam ist. So überlagert man mehrere Informationsschichten, indem man Mittel vorsieht, um die Brennebene der Schreib- oder Leseoptik so zu verschieben, daß eine Fokussierung in einer Ebene oder Schicht möglich ist, die unter mehreren übereinanderliegenden Ebenen ausgewählt wird.
Die Optik ist auch in radialer Richtung bezüglich der Achse der Scheibe verschiebbar. Auf diese Weise kann die ganze Nutzoberfläche der Scheibe durch den Laser-Aufzeichnungsstrahl überstrichen werden, und zwar für jede der Informationsebenen.
In einer bekannten Technik sieht man zur Regelung der Fokussierung des Strahls und zum Verlauf des Brennpunkts in einer bestimmten Spur einer Ebene der Scheibe an der Oberfläche der Scheibe oder auf einer Außenseite der Aufzeichnungsschicht Elemente von Leitinformationen vor. Während einer Aufzeichnung oder Wiedergabe wird die Optik zuerst auf diese Informationselemente fokussiert, um die Regelung der Fokussierung und die Spurverfolgung zu realisieren. Dann wird die Optik um eine bestimmte Strecke verschoben, sodaß die Fokussierung in der Ebene erfolgt, in der geschrieben oder gelesen werden soll. Der Nachteil eines solchen Systems beruht auf der Tatsache, daß die Optik eine träge Masse ist, sodaß die Verschiebung der Optik nicht augenblicklich erfolgt. Die für die Verschiebung der Optik ausgehend von der Oberfläche der Scheibe bis zur zu beschreibenden oder zu lesenden Ebene erforderliche Zeit führt dazu, daß die Dichte der in jeder Ebene enthaltenen Informationen abnimmt. Außerdem müssen die Verschiebungen von einer Anwendung zur nächsten sehr genau einander gleichen.
Gemäß einer anderen Technik, die insbesondere in der Europäischen Patentanmeldung 0 496 132 beschrieben ist, kann man einen ersten Strahl vorsehen, der auf eine Bezugsoberfläche der Scheibe fokussiert ist, und mindestens einen zweiten Strahl, der in der Dicke der Scheibe fokussiert wird. Die Bezugsoberfläche enthält dann die Spurverfolgungs- und Fokussierinformationen, und der erste Strahl wird zur Fokussierung und Spurverfolgung des Systems verwendet. Der zweite Strahl ist mit dem ersten Strahl verbunden und dient der Schreiben und Lesen in der Dicke der Schicht. Der Nachteil eines solchen Systems liegt darin, daß die Reproduzierbarkeit der Fokussierpositionen der beiden Strahlen nicht sicher ist. So können beispielsweise die Auftreffwinkel der Strahlen auf die Scheibe variieren, was bedeutet, daß von einer Anwendung zur nächsten keine relative Neigung der Scheibe bezüglich des optischen Kopfes, der die Strahlen aussendet, auftreten darf (tilt), um Parallaxenfehler zu vermeiden.
Ziel der Erfindung ist es, diese Probleme zu beseitigen.
Die Erfindung betrifft also einen Träger für die optische Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen, wie er in den Ansprüchen 1 bis 9 definiert ist.
Sie betrifft auch ein Verfahren zur Aufzeichnung von Vor-Formatierungsinformationen für einen solchen Träger, wie es in den Ansprüchen 10 und 11 definiert ist.
Die verschiedenen Gegenstände und Merkmale der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt ein Beispiel der Struktur eines Aufzeichnungsträgers, an dem die Erfindung angewendet wird.
Die 2a und 2b zeigen Ausführungsbeispiele für den erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger.
Die 3a und 3b zeigen eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers.
Der Aufzeichnungsträger, bei dem die Erfindung verwendet wird, hat vorzugsweise eine Struktur, wie sie in 1 zu sehen ist. Er enthält ein transparentes Substrat 1, das auf einer seiner Seiten eine licht- oder wärmeempfindliche Schicht 2 besitzt und in der Lage ist, jenseits einer Schwelle eine reversible oder nicht reversible örtliche Veränderung des Brechungsindex in der Dicke zu induzieren. Die Schicht 2 kann mit einer Schutzlackschicht 3 bedeckt sei.
Wie 2a zeigt, enthält die Schicht 2 erfindungsgemäß in verschiedenen Ebenen S1, S2, S3 ihrer Dicke Leitinformationselemente 4, die auch Vor-Formatierungsfahnen genannt werden. Diese Elemente liegen an Stellen, die sich in den verschiedenen Ebenen entsprechen. Diese Fahnen können auch Adressierinformationen enthalten.
Will man in einer Ebene schreiben oder lesen, dann wird die Fokussieroptik auf Leitelemente der gewählten Schicht fokussiert, und das Leitsystem des Strahls regelt sich ebenfalls auf diese Elemente ein. Die Speicherung oder Wiedergabe kann unmittelbar nach der Einstellung erfolgen, ohne die Verschiebung der Optik abzuwarten, die oben erwähnt wurde.
2b zeigt ein Beispiel für Spuren einer Schicht des Trägers in 2a. Diese Spuren werden von oben betrachtet. Die Informationselemente liegen so, daß eine Vor-Formatierung, auch getastete Vor-formatierung erfolgt, gemäß der Fahnen in Abständen im Verlauf der Spur angeordnet sind. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fahnen enthält ein unbeschriebener Aufzeichnungsträger keinerlei Markierung oder Information. Der Träger verschiebt sich unter dem Aufzeichnungs- oder Wiedergabestrahl gemäß der diesem zugeordneten Spur, bis er auf die nächste Fahne trifft. Ist der Aufzeichnungsträger eine Scheibe, dann dreht sich diese unter dem Schreib- oder Wiedergabestrahl. Bei jeder Fahne wird die radiale Lage sowie die Fokussierung der Fokussieroptik nachgeregelt. Dann dreht sich die Scheibe wieder ohne Regelung der Spurverfolgung weiter bis zur nächsten Fahne.
2b zeigt zwei Fahnen von zwei unterschiedlichen Spuren p1 und p2. Jede Fahne enthält mindestens zwei Marken m1, m2 zu beiden Seiten der Spur, und in der Technik bekann te Vorrichtungen können eine Spurverfolgung mithilfe von so angeordneten Marken durchführen.
3a zeigt eine Ausführungsvariante eines Aufzeichnungsträgers, bei dem die transparente Schicht 2 für die Aufzeichnung vorformatierte Fahnen auf einer ihrer Seiten besitzt.
Diese Fahnen werden im Beispiel der 3a von Reliefs 5 gebildet. Diese Reliefs werden dann als Bezugswert für die Realisierung der Vorformatierungen 6 (3b) der verschiedenen Ebenen verwendet, und zwar entweder beim Hersteller oder auf dem Schreib-/Lesegerät des Benutzers, der somit selbst seinen Aufzeichnungsträger vorformatieren kann.
Die Vorformatierung der verschiedenen Schichten eines Aufzeichnungsträgers ausgehend von einer bereits auf einer Oberseite des Aufzeichnungsträgers realisierten Vor-Formatierung kann, wie 4a zeigt, mit mithilfe von mindestens zwei Strahlen erfolgen:

– Ein Lesestrahl FL liest die Vor-Formatierungsinformationen, die bereits aufgezeichnet sind, und ermöglicht die Lenkung des optischen Kopfs.
– Ein Schreibstrahl FI1, der auf eine Schicht des Trägers fokussiert ist, erlaubt das Einschreiben der Leitinformationen. Dies kann durch das Lesen der Vor-Formatierungsinformationen ausgelöst werden, die von der Oberseite des Trägers gelesen werden.

Hinsichtlich der Fokussierung besitzt der Strahl FL seinen Brennpunkt an der Oberseite des Aufzeichnungsträgers. Der Abstand zwischen den Brennpunkten der Strahlen FL und FI1 wird konstant gehalten, sodaß die Ebene der Schicht zur Oberseite des Aufzeichnungsträgers parallel gehalten werden kann.
Gemäß 4a werden mehrere Schreibstrahlen FI1, FI2, FI3 vom Lesestrahl FL geregelt, sodaß mehrere Schichten gleichzeitig vorformatiert werden.
Die Vor-Formatierung kann mithilfe eines einzigen Strahls F1 (4b) erfolgen, der die an der Oberseite der Scheibe bereits eingetragenen Vor-Formatierungsinformationen erfaßt und dessen Brennpunkt von der Oberseite der Scheibe ins Innere der Scheibe um eine vorbestimmte Tiefe verschoben wird, um eine Ebene zu formatieren. Die Vor-Formatierung der anderen Schichten erfolgt auf die gleiche Weise.
Erfindungsgemäß können verschiedene Schichten eines Aufzeichnungsträgers auch gleichzeitig ohne Verwendung der bereits gebildeten Vorformatierung formatiert werden. Wie 4c zeigt, ermöglichen mehrere Strahlen, beispielsweise zwei Strahlen F1, F2, die gemäß zwei unterschiedlichen Schichtebenen fokussiert sind und gleichzeitig gesteuert werden, die Vorformatierung dieser Schichten.
Die Erfindung betrifft auch einen Aufzeichnungsträger, der Vor-Formatierungsinformationen 5 an einer Oberseite der lichtempfindlichen Schicht (beispielsweise reliefartig) sowie Vor-Formatierungsinformationen 6 besitzt. Die Informationen 6 entsprechen den Vor-Formatierungsinformationen 5 und liegen in den verschiedenen zu beschreibenden Ebenen. Die vor-Formatierungsinformationen 5 werden in Form von lokalen Veränderungen des Brechungsindex realisiert.
Der erfindungsgemäße Aufzeichnungsträger kann außer den Spur-Verfolgungsinformationen auch Informationen von gespeicherten Daten in einer oder in mehreren Ebenen enthalten.
Anhand von 5 wird nun eine Variante der Erfindung beschrieben, bei der man für jede Aufzeichnungsebene, die sich in der Dicke des Trägers befindet, Fokussiermarken vorsieht, die zu beiden Seiten dieser Ebene liegen. Vorzugsweise gibt es für jede Aufzeichnungsebene mindestens zwei Marken 7, 8, die sich in einer Ebene mit der zu beschreibenden Spur (oder einem Teil der Spur sowie senkrecht zur Aufzeichnungsebene befinden. Die beiden Marken haben gleiche Abstände von der Aufzeichnungsebene.
In 5 wurden mehrere Aufzeichnungsebenen S1, S2, S3 innerhalb eines Trägers 2 dargestellt. Diese Ebenen verlaufen parallel zu einer Bezugsebene xOy. Zur Vereinfachung wurden die Spuren p1, p2, p3 in diesen Ebenen geradlinig und parallel zur Achse Oy dargestellt. Außerdem sind die Vor-Formatierungsinformationen 6 zu sehen. Die Fokussiermarken 7 und 8 der Spur p1 liegen in einer Ebene parallel zu einer Ebene yOz senkrecht zur Ebene xOy und in der Ebene der Spur.
Sie befinden sich in gleichem Abstand von der Spur p1. Sie sind gegeneinander in Richtung Oy des Spurverlaufs versetzt. Bei der Regelung der Fokussierung zum Lesen oder Schreiben auf der Spur p1 wird der Lese- oder Schreibstrahl fokussiert, wenn die Marken 7 und 8 gleiche Lichtmengen eines Fokussierregelstrahls auf ein optisches Erfassungssystem reflektieren und/oder beugen. Bei einem Fokussierfehler sind diese Lichtmengen unterschiedlich, sodaß das Erfassungsystem den Wert und die Richtung der Fokussierfehler bewerten kann.
Die Erfindung wurde in der allgemeinen Form eines Aufzeichnungsträgers beschrieben. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist die einer Scheibe.

Claims

Informationsträger mit optischer Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen in mindestens einer transparenten Schicht (2), die Informationen in verschiedenen Ebenen (S1 bis S3) verteilt über die Dicke der transparenten Schicht zu schreiben oder auszulesen erlaubt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ebene eine oder mehrere Leitinformationen (4; 6) enthält, die vorab aufgezeichnet wurden und eine Vorformatierung bilden, um Spur-Verfolgungsinfunktionen und/oder Fokussierfunktionen und/oder Synchronisationsfunktionen und/oder Adressierfunktionen in der Ebene bei der Aufzeichnung von Daten in dieser Ebene zu erfüllen.
Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorab aufgezeichneten Leitinformationen jeder Ebene in Form einer Leitrinne in Form einer Brechungsindexvariation vorliegen.
Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitinformationen, die in jeder Ebene vorab eingetragen sind, entlang jeder Spur in regelmäßigen Abständen eingeschrieben sind.
Träger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leitinformation mindestens zwei Marken (m1, m2) besitzt, die sich zu beiden Seiten der Spur in der Ebene der entsprechenden Ebene befinden.
Träger nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leitinformation zu beiden Seiten jeder Ebene in einer Fläche senkrecht zu der Ebene zwei vorab eingeschriebene Fokussiermarken (7, 8) enthält.
Träger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fokussiermarken (7, 8) sich in einem gleichen Abstand von der Ebene und gegenseitig in Richtung der Aufzeichnungsrichtung des Trägers versetzt befinden.
Träger nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vorab aufgezeichnete Leitinformationen (5) auf eine Hauptseite des Aufzeichnungsträgers aufgedruckt sind.
Träger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitinformationen (4; 6) in jeder Schicht den aufgedruckten Leitinformationen (5) entsprechen.
Träger nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Material mit lichtinduziertem Wechsel des Brechungsindex besteht und die vorab aufgezeichneten Leitinformationen und die Dateninformationen in Form von lokalen licht- oder wärmeinduzierten Veränderungen in den verschiedenen Ebenen aufgezeichnet werden.
Verfahren zum Aufzeichnen von Vor-Formatierungsinformationen auf einem Aufzeichnungsträger mit optischer Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, – auf einer Haupt-Außenseite des Trägers Leitinformationen (5) vorab aufzudrucken, – die vorab aufgedruckten Leitinformationen (5) mit einem Lesestrahl (FL) zu lesen, – die Leitinformationen (4; 6) der Vorformatierung mittels mindestens eines Schreibstrahls (FI1) zu schreiben, dessen Position der des Lesestrahls (FL) nachgeregelt ist, wobei die Vor-Formatierungsinformationen den aufgedruckten und vom Lesestrahl gelesenen Informationen entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere Schreibstrahlen (F1, F2) verwendet, die je auf andere Ebenen des Trägers fokussiert sind und gemeinsam gesteuert werden, um Vor-Formatierungsinformationen in die verschiedenen Ebenen des Trägers einzutragen.