DE69233265T2 - Optisches Datenspeichermedium mit mehreren Datenoberflächen und Datenspeichersystem - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen optische Datenspeichersysteme und insbesondere ein Speichersystem mit mehreren Speicheroberflächen.
  • Optische Datenspeichersysteme stellen ein Mittel zum Speichern von großen Datenmengen auf einer Platte bereit. Durch Fokussieren eines Laserstrahls auf die Datenebene der Platte und anschließendes Erkennen des reflektierten Lichtstrahls wird auf die Daten zugegriffen. Es sind verschiedene Arten von Systemen bekannt. In einem ROM- (Nur-Lese-Speicher-) System werden die Daten zum Zeitpunkt der Herstellung der Platte permanent als Markierungen in diese eingebettet. Die Daten werden als eine Änderung im Reflexionsvermögen (reflectivity) erkannt, wenn der Laserstrahl die Datenmarkierungen überstreicht. Ein WORM- (Write-Once Read Many-) System ermöglicht es dem Benutzer, Daten durch Erzeugen von Datenmarkierungen, beispielsweise Vertiefungen, auf eine leere optische Plattenoberfläche zu schreiben. Sobald die Daten auf der Platte aufgezeichnet wurden, können sie nicht mehr gelöscht werden. Die Daten in einem WORM-System werden ebenfalls als eine Änderung im Reflexionsvermögen erkannt.
  • Es sind auch löschbare optische Systeme bekannt. Diese Systeme verwenden den Laser zum Erhitzen der Datenschicht über eine kritische Temperatur hinaus, um die Daten zu schreiben und zu löschen. Magnetooptische Aufzeichnungssysteme zeichnen Daten auf, indem der magnetische Bereich eines Lichtflecks in einer oberen oder unteren Position ausgerichtet wird. Die Daten werden gelesen, indem ein Niederleistungslaser (low Power laser) auf die Datenebene gerichtet wird. Die Unterschiede in der Ausrichtung des magnetischen Bereichs bewirken, dass die Polarisationsebene des Lichtstrahls in die eine oder andere Richtung gedreht wird, im oder gegen den Uhrzeigersinn. Diese Änderung der Ausrichtung der Polarisation wird sodann erkannt. Die Aufzeichnung der Phasenänderung verwendet eine strukturelle Änderung der Datenebene selbst (amorph/kristallin sind zwei allgemeine Typen von Phasen) zum Aufzeichnen der Daten. Die Daten werden als Änderungen im Reflexionsvermögen (reflectivity) erkannt, wenn ein Strahl die verschiedenen Phasen überstreicht.
  • Zur Erhöhung der Speicherkapazität einer optischen Platte wurden Systeme mit mehreren Datenebenen vorgeschlagen. Auf eine optische Platte mit zwei oder mehr Datenebenen kann theoretisch auf verschiedenen Ebenen zugegriffen werden, indem die Position des Brennpunktes der Linse geändert wird. Beispiele für diese Vorgehensweise sind in den folgenden Veröffentlichungen zu finden: US-Patentschrift 3 946 367, veröffentlicht am 23. März 1976 von Wohlmut et al.; US-Patentschrift 4 219 704, veröffentlicht am 26. August 1980 von Russell; US-Patentschrift 4 450 553, veröffentlicht am 22. Mai 1984 von Holster et al.; US-Patentschrift 4 905 215, veröffentlicht am 27. Februar 1990 von Hattori et al.; Japanische Patentanmeldung 63-276732, veröffentlicht am 15. November 1988 von Watanabe et al.; und IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 30, Nr. 2, Seite 667, Juli 1987, von Arter et al.
  • Das Problem bei diesen Systemen nach dem Stand der Technik bestand darin, dass die Fähigkeit zum eindeutigen Lesen der aufgezeichneten Daten sehr schwierig ist, falls mehr als eine Datenebene vorliegt. Es besteht ein Bedarf an einem optischen Datenspeichersystem, das dieses Problem überwindet.
  • Dementsprechend wird ein optisches Datenspeichermedium mit mehreren Datenebenen bereitgestellt, das Folgendes umfasst: ein erstes für elektromagnetische Strahlung durchlässiges Element mit einer ersten Datenoberfläche, die ein optisches Medium zur Speicherung aufgezeichneter Daten in Datenspuren enthält, wobei die erste Datenoberfläche Spurmarkierungen enthält, wobei die Daten durch einen elektromagnetischen Strahl erkannt werden können, der durch die Spurmarkierungen der ersten Datenoberfläche auf den Datenspuren der ersten Datenoberfläche gehalten wird; ein zweites Element mit einer zweiten Datenoberfläche, die ein optisches Medium zum Speichern von aufgezeichneten Daten in Datenspuren enthält, wobei die zweite Datenoberfläche Spurmarkierungen eines anderen Typs als die Spurmarkierungen der ersten Datenoberfläche enthält, wobei die Daten von dem elektromagnetischen Strahl erkannt werden können, der durch die Spurmarkierungen der zweiten Datenoberfläche auf den Datenspuren der zweiten Datenoberfläche gehalten wird; und eine Verbindungseinheit zum Verbinden des ersten und zweiten Elementes, so dass sich die erste und die zweite Datenoberfläche in einem bestimmten Abstand voneinander befinden; und wobei die auf jeder der Datenoberflächen aufgezeichneten Daten Informationen enthalten, die den Typ von in der Datenoberfläche enthaltenen Spurmarkierungen kennzeichnen.
  • Folglich wird ein Medium bereitgestellt, bei dem das erste Element, das sich am nächsten beim Leselaser befinden würde, wenn er in einem Speichersystem positioniert würde, einen hohen Transmissionsgrad (transmissivity) aufweist. Dies steht im Gegensatz zu Medien nach dem Stand der Technik, bei denen eine Reflektorschicht zusammen mit dem ersten Element bereitgestellt wird, damit ein beträchtlicher Anteil des einfallenden Lichts reflektiert wird.
  • Es wird verstanden, dass das Medium der vorliegenden Erfindung den Durchlass eines hohen Prozentsatzes des auf das erste Element fallenden Lichtes zum zweiten Element ermöglicht. Folglich kann das Medium eine größere Anzahl von Datenebenen enthalten, als es in Systemen nach dem Stand der Technik möglich ist.
  • Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein optisches Datenspeichersystem bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine Laserlichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahls; eine Mediumaufnahmevorrichtung zum Aufnehmen eines optischen Datenspeichermediums mit einer Vielzahl von gesonderten Datenoberflächen, die sich in unterschiedlicher Tiefe im Medium befinden, wobei jede der Datenoberflächen in Spuren aufgezeichnete Daten und Spurtypdaten enthält, die den Typ von Spurmarkierungen darstellen, die zum Halten des Lichtstrahls auf den Spuren verwendet werden, wobei mindestens zwei der Typen von Spurmarkierungen unterschiedlich sind; eine Fokussiereinheit zum Fokussieren des Lichtstrahls auf eine ausgewählte der Datenoberflächen; eine Strahlbewegungseinheit zum Lenken des Lichtstrahls auf eine ausgewählte Spur auf der ausgewählten Datenoberfläche; einen optischen Detektor zum Empfangen eines von den Spurmarkierungen auf der ausgewählten Spur reflektierten Rückstrahls; eine mit dem optischen Detektor verbundene Spurfehlersignalschaltung; und eine Spursteuereinheit, die auf das Spurfehlersignal anspricht, um die Strahlbewegungseinheit zu veranlassen, den Lichtstrahl auf die ausgewählte Spur zu halten, wobei die Steuereinheit den Spurtyp aus den den Typ von Spurmarkierungen darstellenden Daten erkennt, wobei die Spurfehlersignalschaltung zum Ansprechen auf mindestens zwei verschiedene Typen von Spurmarkierungen geeignet ist.
  • Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines optischen Datenspeichersystems ist;
  • 2A eine Querschnittsansicht eines optischen Mediums gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2B eine Querschnittsansicht eines alternativen optischen Mediums ist;
  • 3A eine Querschnittsansicht der Spurmarkierungen des Mediums von 2 ist;
  • 3B eine Querschnittsansicht von alternativen Spurmarkierungen ist;
  • 3C eine Querschnittsansicht von alternativen Spurmarkierungen ist;
  • 3D eine Querschnittsansicht von alternativen Spurmarkierungen ist;
  • 4 eine schematische Darstellung eines optischen Kopfes und Mediums ist;
  • 5 eine Draufsicht eines optischen Detektors von 4 ist;
  • 6 ein Schaltbild einer Kanalschaltung ist;
  • 7 eine schematische Darstellung einer Steuereinheitschaltung ist;
  • 8A eine grafische Darstellung des Spurfehlersignals als Funktion der Kopfverschiebung ist;
  • 8B eine grafische Darstellung des Spurfehlersignals als Funktion der Kopfverschiebung für eine alternative Ausführungsform ist;
  • 8C eine grafische Darstellung des Spurfehlersignals als Funktion der Kopfverschiebung für eine alternative Ausführungsform ist;
  • 9 eine grafische Darstellung des Fokusfehlersignals als Funktion der Linsenverschiebung für die vorliegende Erfindung ist;
  • 10 eine schematische Darstellung eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen (multiple data surface aberration compensator) ist;
  • 11 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist;
  • 12 eine schematische Darstellung einer zusätzlichen alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist;
  • 13 eine Draufsicht des Kompensators von 12 ist;
  • 14 eine schematische Darstellung einer zusätzlichen alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist;
  • 15 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist;
  • 16 eine Querschnittsansicht der Linse von 15 ist;
  • 17 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines optischen Kopfes und Mediums ist;
  • 18 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist;
  • 19 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Aberrationskompensators für mehrere Datenoberflächen ist;
  • 20 eine schematische Darstellung ist, die den Prozess der Herstellung des Kompensators der 18 und 19 zeigt;
  • 21 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Aberrationskompensators ist;
  • 22 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Aberrationskompensators ist;
  • 23 eine schematische Darstellung eines Filters für mehrere Datenoberflächen ist;
  • 24 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Filters für mehrere Datenoberflächen ist;
  • 25 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Filters für mehrere Datenoberflächen ist; und
  • 26 eine schematische Darstellung ist, die den Prozess der Herstellung des Filters von 25 zeigt.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Datenspeichersystems der vorliegenden Erfindung und wird allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das System 10 enthält ein optisches Datenspeichermedium 12, das vorzugsweise scheibenförmig ist. Das Medium 12 ist lösbar auf einer Klemmspindel (clamping spindle) 14 befestigt, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist. Die Spindel 14 ist mit einem Spindelmotor 16 verbunden, der seinerseits mit einem Systemgehäuse (system chassis) 20 verbunden ist. Der Motor 16 dreht die Spindel 14 und das Medium 12.
  • Ein optischer Kopf 22 ist unterhalb des Mediums 12 positioniert. Der Kopf 22 ist mit einem Arm 24 verbunden, der seinerseits mit einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Schwingspulenmotor (VCM) 26, verbunden ist. Der Schwingspulenmotor 26 ist mit dem Gehäuse 20 verbunden. Der Motor 26 bewegt den Arm 24 und den Kopf 22 in einer radialen Richtung unterhalb des Mediums 12.
  • Das optische Medium
  • 2A ist eine Querschnittsansicht des Mediums 12. Das Medium 12 weist ein Substrat 50 auf. Das Substrat 50 ist auch als die Frontscheibe (face plate) oder Abdeckplatte (cover plate) bekannt und befindet sich dort, wo der Laserstrahl in das Medium 12 eintritt. Ein Rand 52 mit einem äußeren Durchmesser (OD) und ein Rand 54 mit einem inneren Durchmesser (ID) befinden sich zwischen der Frontscheibe 50 und einem Substrat 56. Ein Rand 58 mit einem äußeren Durchmesser (OD) und ein Rand 60 mit einem inneren Durchmesser (ID) befinden sich zwischen dem Substrat 56 und einem Substrat 62. Ein Rand 64 mit einem äußeren Durchmesser (OD) und ein Rand 66 mit einem inneren Durchmesser (ID) befinden sich zwischen dem Substrat 62 und einem Substrat 68. Ein Rand 70 mit einem äußeren Durchmesser (OD) und ein Rand 72 mit einem inneren Durchmesser (ID) befinden sich zwischen dem Substrat 68 und einem Substrat 74. Die Frontscheibe 50 und die Substrate 56, 62, 68 und 74 bestehen aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise aus Glas, Polycarbonat oder einem anderen Polymermaterial. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Frontscheibe 50 1,2 mm dick, und die Substrate 56, 62, 68 und 74 sind 0,4 mm dick. Das Substrat kann alternativ eine Dicke von 0,2 bis 0,8 mm aufweisen. Der Rand mit dem inneren (ID) und der Rand mit dem äußeren Durchmesser (OD) bestehen vorzugsweise aus Kunststoff und sind ungefähr 500 μm dick. Alternativ können die Ränder eine Dicke von 50 bis 500 μm aufweisen.
  • Die Ränder können mittels Klebstoff, Zement oder einen anderen Verbindungsprozess mit der Frontscheibe verbunden werden. Alternativ können die Ränder als integraler Bestandteil der Substrate gebildet werden. Die Ränder bilden eine Vielzahl von ringförmigen Zwischenräumen 78 zwischen den Substraten und der Frontscheibe. Eine Spindelöffnung 80 reicht durch das Medium 12 bis in die inneren Ränder, um die Spindel 14 aufzunehmen. In den die Öffnung und die Zwischenräume 78 verbindenden inneren Rändern wird eine Vielzahl von Kanälen (passages) 82 bereitgestellt, um einen Druckausgleich zwischen den Zwischenräumen 78 und der Umgebung des Plattenspeichers, normalerweise Luft, zu ermöglichen. Eine Vielzahl von Filtern 84 mit geringer Impedanz (low impedance filters) sind mit den Kanälen 82 verbunden, um eine Verunreinigung von Zwischenräumen 78 durch Schwebstoffe (particulate matter) in der Luft zu verhindern. Die Filter 84 können aus Quarz oder Glasfaser bestehen. Alternativ könnten sich die Kanäle 82 und die Filter 84 auf dem äußeren Rand befinden.
  • Die Oberflächen 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102 und 104 sind Datenoberflächen und grenzen an die Zwischenräume 78. Diese Datenoberflächen können ROM-Daten enthalten, die direkt in den Substratoberflächen geformt werden, oder die Datenoberflächen können alternativ mit einer der verschiedenen beschreibbaren optischen Speicherschichten, beispielsweise WORM, oder einer der verschiedenen löschbaren optischen Speicherschichten, beispielsweise Phasenänderungsschichten oder magnetooptische Schichten, überzogen werden. Im Gegensatz zu den optischen Speicherschichten selbst weisen die Datenoberflächen keine gesonderte metallische Reflektorschichtstrukturen (Reflexionsvermögen von 30 bis 1005) auf, die nach dem Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise im US-Patent 4 450 553. Mit anderen Worten, die Datenoberflächen können im Falle einer ROM-Oberfläche die Oberfläche selbst und im Falle von WORM die Oberfläche und eine optische Speicherschicht, Phasenänderungsoberflächen oder magnetooptische Oberflächen, umfassen oder aus dieser bestehen bzw. im Wesentlichen aus dieser bestehen. Eine zusätzliche Reflektorschicht, die nicht zur Datenspeicherung dient (nondata storing reflector layer), wird nicht benötigt. Infolgedessen sind die Datenoberflächen sehr lichtdurchlässig, und es sind viele Datenoberflächen möglich. Obwohl die Zwischendatenoberflächen keine Reflektorschichten aufweisen, kann eine Reflektorschicht wahlweise hinter der letzten Datenoberfläche 104 eingefügt werden, um eine höhere Reflexion von der letzten Datenoberfläche 104 zu erzielen.
  • In der bevorzugten Ausführungsform sind die Datenoberflächen ROM-Oberflächen. Die Daten werden in Form von Vertiefungen permanent aufgezeichnet, die zum Zeitpunkt der Herstellung der Platte direkt im Substrat geformt werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik weisen die ROM-Oberflächen der vorliegenden Erfindung keine metallischen Reflektorschichten auf. Die Substrate weisen keine Überzüge auf. Infolgedessen beträgt der Transmissionsgrad (transmissivity) jeder Datenoberfläche ungefähr 96%. Das Reflexionsvermögen von 4% ist ausreichend zum Erkennen der Daten. Der Vorteil des hohen Transmissionsgrades besteht darin, dass auf eine große Anzahl von Datenoberflächen zugegriffen werden kann und die Auswirkungen unerwünschter Signale von anderen Oberflächen auf ein Minimum herabgesetzt werden. Da auf diesen Oberflächen keine Überzüge vorhanden sind, sind sie einfacher herzustellen und widerstandsfähiger gegen Korrosion.
  • Obwohl keine Notwendigkeit dazu besteht, kann eine Erhöhung des Reflexionsvermögens wünschenswert sein, um die erforderliche Laserleistung verringern. Eine Möglichkeit zur Erhöhung des Reflexionsvermögens über 4% ist das Aufbringen einer dünnen Schicht eines Dielektrikums, das einen höheren Brechungsindex (index of refraction) als das Substrat aufweist. Das maximale Reflexionsvermögen von 20% tritt bei einer Dielektrikumsdicke von ungefähr λ/4n auf und nimmt bis zu einem minimalen Reflexionsvermögen von 4% bei einer Dicke von ungefähr λ/2n gleichförmig ab, wobei λ die Wellenlänge des Lichts und n der Brechungsindex des Dielektrikums ist. Beispiele für solche dielektrischen Materialien sind ZrO2, ZnS, SiNx oder gemischte Oxide. Das Dielektrikum kann durch Sputtern aufgebracht werden, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist.
  • Das Reflexionsvermögen der Datenschicht kann auch unter 4% verringert werden. Dies erhöht den Transmissionsgrad und ermöglicht eine Stapelung von mehr Platten. Die Verringerung des Reflexionsvermögens findet statt, wenn eine dielektrische Schicht verwendet wird, deren Brechungsindex geringer als derjenige des Substrates ist. Ein solches Dielektrikum ist MnF, das einen Brechungsindex von 1,35 aufweist. Das minimale Reflexionsvermögen von 1% tritt bei einer Dielektrikumsdicke von ungefähr λ/4n auf und nimmt bis zu einem maximalen Reflexionsvermögen von 4% bei einer Dicke von ungefähr λ/2n gleichförmig zu, wobei λ die Wellenlänge des Lichts und n der Brechungsindex ist. Es gibt viele andere Dünnschicht-Antireflexionsmaterialien (thin film anti-reflection materials), die ebenfalls verwendet werden könnten. Diese Antireflexionsschichten können durch nach dem Stand der Technik bekannte Sputterprozesse aufgebracht werden.
  • Alternativ können die Datenoberflächen WORM-Daten enthalten. WORM-Schichten, beispielsweise Tellur-Selen-Legierungen oder Phasenänderungs-WORM-Schichten, können auf den Datenoberflächen aufgebracht werden. Die Schichten werden im Vakuum durch Sputtern auf das Substrat aufgebracht, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist. Der Grad der Reflexion, der Absorption und des Durchlasses steht bei jeder Schicht in Zusammenhang mit ihrer Dicke und ihrer optischen Konstanten. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Tellur-Selen-Legierung mit einer Dicke von 2 bis 80 nm (20 bis 800 Ångström) aufgebracht.
  • Alternativ kann die Datenoberfläche reversible Phasenänderungsschichten enthalten. Jeder Typ von Phasenänderungsschicht kann verwendet werden, zu bevorzugten Zusammensetzungen gehören jedoch jene, die entlang oder nahe der Verbindungslinie liegen, die GeTe und Sb2 Te3 verbindet, wozu Te52.5 Ge15.3 Sb33, Ge2 Sb2 Te5, GeSb2 Te4 und GeSb4 Te7 gehören. Die Schichten werden im Vakuum durch nach dem Stand der Technik bekannte Sputterprozesse mit einer Dicke zwischen 2 und 80 nm (20 bis 800 Ångström) auf das Substrat aufgebracht. Wahlweise kann ein 300 nm (3.000 Ångström) dicker Schutzüberzug (protective coating) eines Dielektrikums zur Verhinderung von Abschmelzung (ablation) auf der Phasenänderungsschicht aufgebracht werden.
  • Außerdem können die Datenoberflächen alternativ magnetooptische Schichten enthalten. Eine magnetooptische Schicht, beispielsweise seltene Erdmetalle (rare earth transition metals), werden durch nach dem Stand der Technik bekannte Sputterprozesse bis zu einer Dicke von 20 bis 800 Ångström im Vakuum auf das Substrat aufgebracht.
  • Eine weitere Alternative besteht darin, dass die Datenoberflächen eine Kombination aus ROM-Medien, WORM-Medien oder löschbaren Medien enthalten. Die Oberflächen mit höherem Transmissionsgrad, beispielsweise ROM, befinden sich vorzugsweise näher bei der Lichtquelle, und die Oberflächen mit geringerem Transmissionsgrad, beispielsweise WORM, Phasenänderungsschichten und magnetooptische Schichten, sind vorzugsweise am weitesten entfernt gelegen. Die oben im Zusammenhang mit der ROM-Oberfläche beschriebenen Dielektrikum- und Antireflexionsschichten können auch bei WORM-Medien und löschbaren Medien verwendet werden.
  • 2B ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform eines optischen Aufzeichnungsmediums und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer 120 bezeichnet. Elemente des Mediums 120, die ähnlich wie Elemente des Mediums 12 sind, werden mit einer apostrophierten Zahl (') bezeichnet. Das Medium 120 weist nicht die Ränder und Zwischenräume 78 des Mediums 12 auf. Stattdessen trennen eine Vielzahl von festen transparenten Elementen 122 die Substrate. Die Elemente 122 bestehen aus einem Material mit einem anderen Brechungsindex als die Substrate. Dies ist erforderlich, um eine Reflexion an den Datenoberflächen zu erzielen. In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Elemente 122 aus einem optischen Zement, der außerdem dazu dient, das Substrat zusammenzuhalten. Die Dicke der Elemente 122 beträgt vorzugsweise etwa 100 bis 300 μm. Das Medium 120 kann an Stelle des Mediums 12 im System 10 verwendet werden.
  • 3A zeigt eine sehr ausführliche Querschnittsansicht eines bevorzugten Datenoberflächenmusters des Mediums 12 und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer 130 bezeichnet. Die Oberfläche 90 enthält ein Muster von spiralförmigen (oder alternativ konzentrischen) Spurrillen (tracking grooves) 132. Die Teile der Oberfläche 90, die sich zwischen den Rillen 132 befinden, sind als Landteile (land portions) 134 bekannt. Die Oberfläche 92 enthält ein Muster von spiralförmigen inversen Spurrillen (erhöhte Furchenrücken (raised ridges)) 136. Der Teil der Oberfläche 92, der sich zwischen den inversen Rillen 136 befindet, ist das Land 138. Die Rillen 132 und die inversen Rillen 136 werden auch als Spurmarkierungen bezeichnet. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Breite 140 der Spurmarkierungen 0,6 μm und die Breite 142 der Landabschnitte 1,0 μm. Dies ergibt einen Abstand (pitch) von (1,0 + 0,6) = 1,6 μm.
  • Die Spurmarkierungen werden verwendet, um den Lichtstrahl während der Drehung des Mediums 12 auf der Spur zu halten. Dies wird unten ausführlicher beschrieben. Beim Muster 130 verfolgt ein Strahl 144 vom optischen Kopf 22 den Landteil 134 oder 138, je nachdem, auf welche Oberfläche er fokussiert wird. Die aufgezeichneten Daten befinden sich auf den Landteilen. Damit das Spurfehlersignal (TES) für beide Oberflächen 90 und 92 gleich groß ist, muss die optische Pfaddifferenz zwischen dem von den Landteilen und den Spurmarkierungen reflektierten Licht für beide Oberflächen gleich sein. Der Strahl 144 wird durch das Substrat 50 auf die Oberfläche 90 fokussiert, jedoch wird der Strahl 144 durch den Zwischenraum 78 auf die Oberfläche 92 fokussiert. In der bevorzugten Ausführungsform enthält der Zwischenraum 78 Luft, obwohl er auch ein anderes Gas enthalten kann. Damit die optische Pfadlängendifferenz zwischen den Landteilen und den Spurmarkierungen gleich ist, muss d1n1 gleich d2n2 sein (oder d2/d1 ist gleich n1/n2), wobei d1 ist die Tiefe der Markierung 132 (vertikaler Abstand), n1 der Brechungsindex des Substrates 50, d2 die Höhe der Markierung 136 (vertikaler Abstand) und n2 der Brechungsindex des Zwischenraums 78 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Zwischenraum 78 Luft, die einen Brechungsindex von 1,0 hat, und das Substrat 50 (sowie die anderen Substrate) hat einen Brechungsindex von 1,5. Folglich ist das Verhältnis von d2/d1 gleich 1,5. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt d1 70 nm (700 Ångström) und d2 105 nm (1050 Ångström). Dasselbe Muster von Spurmarkierungen wird auf den anderen Oberflächen des Mediums 12 wiederholt. Die anderen zum Substrat gehörenden Oberflächen 94, 98 und 102 sind ähnlich wie die Oberfläche 90, und die anderen zum Zwischenraum gehörenden Oberflächen 96, 100 und 104 sind ähnlich wie die Oberfläche 92.
  • Obwohl die Spurmarkierungen vorzugsweise in einem spiralförmigen Muster angeordnet sind, können sie alternativ in einem konzentrischen Muster vorliegen. Außerdem kann das spiralförmige Muster für jede Datenoberfläche gleich sein, d. h., es handelt sich um im oder gegen den Uhrzeigersinn angeordnete spiralförmige Muster auf aufeinanderfolgenden Datenebenen. Dieses wechselnde spiralförmige Muster ist bei bestimmten Anwendungen möglicherweise vorzuziehen, beispielsweise bei der Speicherung von Videodaten, zum Beispiel Filmen, wobei eine fortlaufende Protokollierung von Daten gewünscht wird. In einem solchen Fall verfolgt der Strahl das im Uhrzeigersinn verlaufende spiralförmige Muster nach innen hin auf der ersten Datenoberfläche, bis es in der Nähe des inneren Durchmessers endet, und anschließend wird der Strahl erneut fokussiert auf die direkt darunter liegende zweite Datenoberfläche, und anschließend verfolgt der Strahl das gegen den Uhrzeigersinn verlaufende spiralförmige Muster nach außen hin, bis der äußere Durchmesser erreicht wird.
  • 3B zeigt eine sehr ausführliche Querschnittsansicht eines alternativen Oberflächenmusters für das Medium 12 und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer 150 bezeichnet. Das Muster 150 ist ähnlich wie das Muster 130, außer, dass die Spurmarkierungen für die Oberfläche 92 Rillen 152 anstelle von inversen Rillen sind. Der Abstand und das Verhältnis von d2/d1 sind die gleichen wie beim Muster 130. Der Strahl 144 verfolgt Land 134 auf der Oberfläche 90, jedoch verfolgt der Strahl nun die Rille 152, wenn er auf die Oberfläche 92 fokussiert wird. In bestimmten Situationen kann die Spurverfolgung in der Rille 132 wünschenswert sein. Wie unten beschrieben wird, kann der Strahl 144 jedoch auch elektronisch gesteuert werden, um auf dem Land 138 der Oberfläche 92 eine Spurverfolgung auszuführen. Die Spurmarkierungen für die Oberflächen 94, 98 und 102 sind ähnlich wie bei der Oberfläche 90, und die Oberflächen 96, 100 und 104 sind ähnlich wie die Oberfläche 92.
  • 3C zeigt eine sehr ausführliche Querschnittsansicht eines alternativen Oberflächenmusters für das Medium 12, das mit der allgemeinen Bezugsziffer 160 bezeichnet wird. Das Muster 160 ist ähnlich wie das Muster 130, außer, dass die Oberfläche 90 inverse Rillen 162 anstelle von Rillen 132 und die Oberfläche 92 Rillen 164 anstelle von inversen Rillen 136 aufweist. Der Abstand und das Verhältnis von d2/d1 sind die gleichen wie beim Muster 130. Der Strahl 144 führt eine Spurverfolgung auf den inversen Rillen 162 aus, wenn er auf die Oberfläche 90 fokussiert wird, und führt eine Spurverfolgung auf den Rillen 164 aus, wenn er auf die Oberfläche 92 fokussiert wird (es sei denn, er wird elektronisch umgeschaltet, so dass er auf dem Land eine Spurverfolgung ausführt). Die Muster für die Oberflächen 94, 98 und 102 sind ähnlich wie bei der Oberfläche 90, und die Oberflächen 96, 100 und 104 sind ähnlich wie die Oberfläche 92.
  • 3D zeigt eine sehr ausführliche Querschnittsansicht eines alternativen Oberflächenmusters, das mit der allgemeinen Bezugsziffer 170 bezeichnet wird. Im Muster 170 hat die Oberfläche 90 eine ähnliche Struktur wie die Oberfläche 90 des Musters 160. Die Oberfläche 92 hat eine ähnliche Struktur wie die Oberfläche 92 des Musters 130. Der Abstand und das Verhältnis d2/d1 sind die gleichen wie beim Muster 130. Der Strahl führt eine Spurverfolgung auf den inversen Rillen 162 aus, wenn er auf die Oberfläche 90 fokussiert wird (es sei denn, er wird elektronisch umgeschaltet, so dass er auf dem Land eine Spurverfolgung ausführt), und führt eine Spurverfolgung auf dem Land 138 aus, wenn er auf die Oberfläche 92 fokussiert wird. Die Oberflächen 94, 98 und 102 haben ähnliche Muster wie die Oberfläche 90, und die Oberflächen 96, 100 und 104 haben ähnliche Muster wie die Oberfläche 92.
  • Bei allen Mustern 130, 150, 160 und 170 werden die Spurmarkierungen zum Zeitpunkt der Herstellung mittels Spritzgießverfahren (injection molding) oder Fotopolymerprozessen (photopolymer processes) im Substrat geformt, wie nach dem Stand der Technik bekannt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die optischen Schichten, wie oben beschrieben wird, auf die Substrate aufgebracht werden, nachdem die Spurmarkierungen geformt wurden.
  • Die Erläuterung von Spurmarkierungen kann außerdem auf andere Merkmale von optischen Platten angewandt werden. Beispielsweise verwenden einige ROM-Platten in das Substrat eingeprägte Vertiefungen zum Aufzeichnen von Daten und/oder zum Bereitstellen von Spurdaten. Andere optische Medien verwenden Vertiefungen, um Sektorvorsatzdaten (sector header information) einzuprägen. Einige Medien verwenden diese Vorsatzvertiefungen (header pits) außerdem zum Bereitstellen von Spurdaten. Bei der Verwendung solcher Medien in Form von mehreren Datenoberflächen gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Vertiefungen auf den verschiedenen Datenoberflächen als Vertiefungen oder inverse Vertiefungen geformt, die auf ähnliche Weise den oben erläuterten Spurmarkierungen entsprechen. Die Länge des optischen Pfades zwischen. den Landteilen und den Vertiefungen oder inversen Vertiefungen ist ebenfalls ähnlich wie bei den Spurmarkierungen. Die Vertiefungen, inversen Vertiefungen, Rillen und inversen Rillen befinden sich allesamt in einer anderen Höhe ausgehend vom Land (d. h. einem anderen vertikalen Abstand zwischen diesen und dem Land) und werden für diese Erläuterung allesamt als Markierungen bezeichnet. Markierungen, die insbesondere für die Bereitstellung von Spurinformationen bestimmt sind, sind als Nichtdaten-Spurmarkierungen bekannt.
  • Der optische Kopf
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines optischen Kopfes 22 und eines Mediums 12. Der optische Kopf 22 weist eine Laserdiode 200 auf. Der Laser 200 kann ein Gallium-Aluminium-Arsenid-Diodenlaser sein, der einen Hauptlichtstrahl 202 mit einer Wellenlänge von ungefähr 780 nm erzeugt. Der Strahl 202 wird durch die Linse 203 gebündelt und erhält durch eine Einheit (circularizer) 204, die bewirkt, dass der Strahlquerschnitt kreisförmig wird, und ein entsprechendes Prisma sein kann, einen kreisförmigen Querschnitt (circularized). Der Strahl 202 passiert einen Strahlenteiler 205. Ein Teil des Strahls 202 wird vom Strahlenteiler 205 auf eine Fokuslinse 206 und einen optischen Detektor 207 reflektiert. Der Detektor 207 wird verwendet, um die Energie des Strahls 202 anzuzeigen. Der Rest des Strahls 202 fällt auf einen Spiegel 208 und wird von diesem reflektiert. Anschließend passiert der Strahl 202 eine Fokuslinse 210 und einen Aberrationskompensator 212 für mehrere Datenoberflächen und wird auf eine der Datenoberflächen (auf die Oberfläche 96, wie gezeigt wird) des Mediums 12 fokussiert. Die Linse 210 wird in einer Halterung 214 befestigt. Die Position der Halterung 214 wird durch einen Fokuseinstellungsmotor (focus actuator motor) 216, der ein Schwingspulenmotor sein kann, in Bezug auf das Medium 12 eingestellt.
  • Ein Teil des Lichtstrahls 202 wird an der Datenoberfläche als reflektierter Strahl 220 reflektiert. Der Strahl 220 kehrt durch den Kompensator 212 und die Linse 210 zurück und wird vom Spiegel 208 reflektiert. Beim Strahlenteiler 205 wird der Strahl 220 auf ein Filter 224 für mehrere Datenoberflächen reflektiert. Der Strahl 220 passiert das Filter 222 und einen Strahlenteiler 224. Beim Strahlenteiler 224 wird ein erster Teil 230 des Strahls 220 zu einer astigmatischen Linse 232 und einem optischen Vierfachdetektor(quad optical detector) 234 gelenkt. Beim Strahlenteiler 224 wird ein zweiter Teil 236 des Strahls 220 durch ein Lambda-Halbe-Blättchen 238 zu einem polarisierenden Strahlenteiler 240 gelenkt. Der Strahlenteiler 240 trennt den Lichtstrahl 236 in eine erste orthogonal polarisierte Lichtkomponente 242 und eine zweite orthogonal polarisierte Lichtkomponente 244. Eine Linse 246 fokussiert das Licht 242 auf einen optischen Detektor 248, und eine Linse 250 fokussiert das Licht 244 auf einen optischen Detektor 252.
  • 5 zeigt eine Draufsicht eines Vierfachdetektors (quad detector) 234. Der Detektor 234 wird in vier gleiche Abschnitte 234A, B, C und D unterteilt.
  • 6 zeigt ein Schaltbild einer Kanalschaltung 260. Die Schaltung 260 umfasst eine Datenschaltung 262, eine Fokusfehlerschaltung 264 und eine Spurfehlerschaltung 266. Die Datenschaltung 262 weist einen mit dem Detektor 248 verbundenen Verstärker 270 und einen mit dem Detektor 252 verbundenen Verstärker 272 auf. Die Verstärker 270 und 272 sind mit einem zweipoligen elektronischen Umschalter (double pole double throw electronic switch) 274 verbunden. Der Schalter 274 ist mit einem Summierverstärker (summing amplifier) 276 und einem Differenzverstärker (differential amplifier) 278 verbunden.
  • Die Schaltung 264 weist eine Vielzahl von Verstärkern 280, 282, 284 und 286 auf, die mit den Detektorabschnitten 234A, B, C bzw. D verbunden sind. Ein Summierverstärker 288 ist mit den Verstärkern 280 und 284 und ein Summierverstärker 290 mit den Verstärkern 282 und 286 verbunden. Ein Differenzverstärker 292 ist mit den Summierverstärkern 288 und 290 verbunden.
  • Die Schaltung 266 weist ein Paar von Summierverstärkern 294 und 296 und einen Differenzverstärker 298 auf. Der Summierverstärker 294 ist mit den Verstärkern 280 und 282 und der Summierverstärker 296 mit den Verstärkern 284 und 286 verbunden. Der Differenzverstärker 298 ist über einen zweipoligen elektronischen Umschalter 297 mit den Summierverstärkern 294 und 296 verbunden. Die Funktion des Schalters 297 besteht darin, die Eingangssignale zum Verstärker 298 umzukehren.
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines Steuereinheitsystems der vorliegenden Erfindung und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer 300 bezeichnet. Ein Fokusfehlersignal- (FES-) Spitzenwertdetektor (focus error signal (FES) peak detector) 310 ist mit der Fokusfehlersignalschaltung 264 verbunden. Ein Spurfehlersignal- (TES-) Spitzenwertdetektor 312 ist mit der Spurfehlersignalschaltung 266 verbunden. Eine Steuereinheit 314 ist mit dem Detektor 310, dem Detektor 312, dem Detektor 207 und den Schaltungen 262, 264 und 266 verbunden. Die Steuereinheit 314 ist eine mikroprozessorbasierte Plattenlaufwerksteuereinheit. Die Steuereinheit 314 ist außerdem mit dem Laser 200, dem Kopfmotor 26, dem Spindelmotor 16, dem Fokusmotor 216, den Schaltern 274 und 297 und dem Kompensator 212 verbunden und steuert diese. Die genaue Konfiguration und Funktionsweise des Kompensators 212 werden unten ausführlicher beschrieben.
  • Die Funktionsweise des Systems 10 kann nun verstanden werden. Die Steuereinheit 314 veranlasst den Motor 16 zum Drehen der Platte 12 und den Motor 26 zum Bewegen des Kopfes 22 auf die ordnungsgemäße Position unterhalb der Platte 12. Siehe 4. Der Laser 200 wird zum Lesen von Daten von der Platte 12 aktiviert. Der Strahl 202 wird durch die Linse 210 auf die Datenoberfläche 96 fokussiert. Der reflektierte Strahl 220 kehrt zurück und wird in die Strahlen 230, 242 und 244 geteilt. Der Strahl 230 wird vom Detektor 234 erfasst und zum Bereitstellen von Fokus- und Spurservodaten (tracking servo Information) verwendet, und die Strahlen 242 und 244 werden von den Detektoren 248 bzw. 252 erfasst und zum Bereitstellen von Datensignalen verwendet.
  • Siehe 5. Wenn der Strahl 202 genau auf die Datenoberfläche 96 fokussiert wird, hat der Strahl 230 auf dem Detektor 234 einen kreisförmigen Querschnitt 350. Dies bewirkt, dass die Schaltung 264 ein Fokusfehlersignal "null" ausgibt. Falls der Strahl 202 sich in irgendeiner Form leicht außerhalb des Fokus befindet, fällt der Strahl 230 als ovales Muster 352 oder 354 auf den Detektor 234. Dies bewirkt, dass die Schaltung 264 ein positives oder ein negatives Fokusfehlersignal ausgibt. Die Steuereinheit 314 verwendet das Fokusfehlersignal zum Steuern des Motors 216, um die Linse 210 zu bewegen, bis das Fokusfehlersignal von "null" erreicht wird.
  • Falls der Strahl 202 genau auf eine Spur auf der Datenoberfläche 96 fokussiert wird, fällt der Strahl 230 als kreisförmiger Querschnitt 350 gleichmäßig zwischen die Abschnitte A und B und die Abschnitte C und D. Falls der Strahl sich außerhalb der Spur befindet, fällt er auf die Grenze zwischen einer Spurmarkierung und dem Land. Infolgedessen wird der Strahl gebeugt (diffracted), und der Querschnitt 350 bewegt sich nach oben oder nach unten. Von den Abschnitten A und B wird mehr Licht und von den Abschnitten C und D weniger Licht empfangen oder umgekehrt.
  • 8A zeigt ein Diagramm des von der Schaltung 264 erzeugten TES als Funktion der Verschiebung des Kopfes 22. Die Steuereinheit 314 veranlasst den VCM 26 zum Bewegen des Kopfes 22 über die Oberfläche des Mediums 12. Der TES-Spitzenwertdetektor 312 zählt die Spitzenwerte (Maximum- und Minimumpunkte) der TES-Signale. Zwischen jeder Spur gibt es zwei Spitzenwerte. Durch das Zählen der Anzahl von Spitzenwerten kann die Steuereinheit 314 den Strahl auf der ordnungsgemäßen Spur positionieren. Das TES-Signal auf einem Landteil ist ein TES-Signal mit positiver Flanke (positive slope TES signal). Die Steuereinheit 314 verwendet dieses Signal mit positiver Flanke, um den Strahl auf die Spur einzustellen. Beispielsweise bewirkt ein positives TES-Signal, dass sich der Kopf 22 nach links in Richtung der Nullpunkt-Landposition (zero point land position) bewegt, und ein negatives TES-Signal bewirkt, dass sich der Kopf 22 nach rechts in Richtung der Nullpunkt-Landposition bewegt. 8A ist das vom bevorzugten Muster 130 des Mediums 12 abgeleitete Signal, wenn sich der Schalter 297 in seiner anfänglichen Position befindet, wie in 6 gezeigt wird. Dasselbe Signal wird auch für die Oberfläche 90 des Musters 150 und für die Oberfläche 92 des Musters 170 erzeugt. Der Strahl wird automatisch auf das Land eingestellt, da dies die Position ist, in der eine positive Flanke vorliegt.
  • 8B zeigt ein Diagramm des TES als Funktion der Kopfverschiebung für die Oberfläche 92 des Musters 150, für die Oberflächen 90 und 92 des Musters 160 und für die Oberfläche 90 des Musters 170, wenn sich der Schalter 297 in seiner anfänglichen Position befindet. Es ist zu beachten, dass die Spurmarkierungen in diesem Fall so sind, dass das Signal mit positiver Flanke bei der Position der Spurmarkierungen auftritt, und so, dass der Strahl automatisch den Spurmarkierungen und nicht den Landteilen folgt. Die Spurverfolgung auf den Spurmarkierungen kann unter gewissen Umständen wünschenswert sein.
  • 8C zeigt ein Diagramm des TES als Funktion der Kopfverschiebung für die Oberfläche 92 des Musters 150, die Oberflächen 90 und 92 des Musters 160 und die Oberfläche 90 des Musters 170, wenn der Inverterschalter 297 so betätigt wird, dass das TES-Signal umgekehrt wird. Das TES hat nun eine positive Flanke bei den Landpositionen, und der Strahl folgt dem Landteil anstatt den Spurmarkierungen. Folglich kann die Steuereinheit 314 durch Einstellen des Schalters 297 die Rillen oder die Landteile verfolgen.
  • In der bevorzugten Ausführungsform enthält das Medium 12 ROM-Datenoberflächen. Die Erkennung des Reflexionsvermögens wird zum Lesen der ROM-Daten verwendet. In der Datenschaltung 262 wird der Schalter 274 so positioniert, dass eine Verbindung mit dem Verstärker 276 besteht, wenn eine ROM-Platte gelesen werden muss. Die Signale von den Detektoren 248 und 252 werden addiert. An den Stellen, an denen Datenpunkte aufgezeichnet wurden, wird weniger Licht erfasst, und dieser Unterschied hinsichtlich des erfassten Lichts ist das Datensignal. Der Schalter 274 hat dieselbe Einstellung zum Lesen einer WORM- und einer Phasenänderungsdatenplatte. Falls die Platte 12 magnetooptische Datenoberflächen hat, wird zum Lesen eine Polarisationserkennung benötigt. Der Schalter 274 wird so eingestellt, dass eine Verbindung zum Verstärker 278 besteht. Die Differenz im Licht mit orthogonaler Polarisation, das an den Detektoren 248 und 252 erfasst wird, stellt sodann das Datensignal bereit.
  • 9 zeigt ein Diagramm des Fokusfehlersignals von der Schaltung 264 als Funktion des Verschiebungsabstandes der Linse 210. Es ist zu beachten, dass für jede der Datenoberflächen des Mediums 12 ein nominell sinusförmiges Fokusfehlersignal erhalten wird. Zwischen den Datenebenen ist das Fokusfehlersignal null. Während eines Neustarts des Systems veranlasst die Steuereinheit 314 als Erstes den Motor 216, die Linse 210 an ihrer Nullverschiebungsposition zu positionieren. Anschließend sucht die Steuereinheit 314 die gewünschte Datenoberfläche, indem sie den Motor 216 veranlasst, die Linse 210 in einer positiven Verschiebungsrichtung zu bewegen. Bei jeder Datenebene erfasst der Spitzenwertdetektor 310 die beiden Spitzenwerte des Fokusfehlersignals. Die Steuereinheit 314 zählt die Spitzenwerte (zwei pro Datenoberfläche) und stellt die genaue Datenoberfläche fest, auf die der Strahl 202 fokussiert wird. Wenn die gewünschten Oberflächen erreicht worden sind, veranlasst die Steuereinheit 314 den Motor 216, die Linse 210 so zu positionieren, dass das Fokusfehlersignal zwischen den beiden Spitzenwerten für diese bestimmte Datenoberfläche liegt. Der Fokusfehler wird sodann zur Steuerung des Motors 216 verwendet, um das Nullpunkt-Fokusfehlersignal zwischen den Spitzenwerten zu suchen, d. h. zur Einstellung auf dem Signal mit positiver Flanke, so dass ein genauer Fokus erreicht wird. Außerdem stellt die Steuereinheit 314 die Leistung des Lasers 200, den Schalter 297 und den Aberrationskompensator 212 so ein, wie es für diese bestimmte Datenoberfläche angemessen ist.
  • Beim Neustart stellt die Steuereinheit 314 außerdem fest, welcher Typ von Platte gelesen wird. Als Erstes wird der Schalter 274 zur Erkennung des Reflexionsvermögens positioniert, und der Schalter 297 wird so eingestellt, dass die Landteile der Platte des bevorzugten Musters 130 gelesen werden. Die Steuereinheit 314 sucht und liest die Vorsatzdaten der ersten Spur der ersten Datenoberfläche. Der Vorsatz enthält Informationen über die Anzahl von Schichten, welcher Typ von optischem Medium in jeder Schicht vorliegt (Reflexionsvermögen oder Polarisationserkennung) und welcher Typ von Spurmarkierungsmuster verwendet wird. Mit diesen Informationen ist die Steuereinheit 314 in der Lage, die Schalter 274 und 297 so einzustellen, dass jede Datenoberfläche richtig gelesen wird. Beispielsweise kann die Platte vier Ebenen von ROM-Datenoberflächen und zwei Ebenen von MO-Datenoberflächen aufweisen. Die Steuereinheit 314 stellt den Schalter 274 zur Erkennung des Reflexionsvermögens für die Oberflächen 1 bis 4 und zur Polarisationserkennung für die Oberflächen 5 bis 6 ein.
  • Falls die Steuereinheit 314 die erste Spur der ersten Datenoberfläche nicht lesen kann (möglicherweise weist die erste Schicht ein anderes Spurmarkierungsmuster auf), stellt sie den Schalter 297 in seine andere Position ein und versucht, die erste Spur der ersten Datenoberfläche erneut zu lesen. Falls dies immer noch nicht funktioniert (möglicherweise ist die erste Datenoberfläche magnetooptisch und benötigt eine Polarisationserkennung), stellt die Steuereinheit den Schalter 274 auf die Polarisationserkennung ein führt einen erneuten Versuch durch, indem sie den Schalter 297 zunächst in die eine und dann in die andere Position einstellt. Zusammengefasst liest die Steuereinheit 314 die Vorsatzdaten der ersten Spur der ersten Datenoberfläche, indem sie die vier verschiedenen Kombinationen von Einstellungen der Schalter 274 und 297 ausprobiert, bis sie beim Lesen der Spur erfolgreich ist. Sobald die Steuereinheit 314 diese Vorsatzdaten hat, kann sie die Schalter 274 und 297 für jede der anderen Datenoberflächen korrekt einstellen.
  • Alternativ kann das Plattenlaufwerk speziell für das Arbeiten mit nur einem Typ von Medium bestimmt sein. In diesem Fall ist die Steuereinheit 314 so vorprogrammiert, dass sie Daten zu dem Typ von Datenoberfläche, der Anzahl der Ebenen und den Typen von Spurmarkierungen speichert.
  • Der Aberrationskompensator
  • Linsen dienen normalerweise dazu, Licht durch Luft zu fokussieren, die einen Brechungsindex von 1,0 aufweist. Wenn solche Linsen Licht durch Materialien mit anderen Brechungsindizes fokussieren, erfährt das Licht eine, sphärische Aberration (spherical aberration), die den Lichtfleck verkrümmt und vergrößert, wodurch die Lese- und Aufzeichnungsleistung verschlechtert wird.
  • In typischen optischen Datenspeichersystemen gibt es nur eine Datenoberfläche, auf die fokussiert wird. Die Datenoberfläche liegt normalerweise unter einer 1,2 mm dicken Frontscheibe. Die Linse ist normalerweise eine Linse mit einer numerischen Apertur (NA) von .55 (.55 numerical aperture (NA) lens), die speziell zur Korrektur der sphärischen Aberration entwickelt wurde, die das Licht durch die 1,2 mm dicke Frontscheibe erfährt. Infolgedessen kann ein guter Lichtfleckfokus in genau dieser Tiefe erreicht werden, in anderen Tiefen wird der Fokus jedoch unscharf. Dies verursacht in jedem System mit mehreren Datenebenen ernsthafte Probleme.
  • Der Aberrationskompensator 212 der vorliegenden Erfindung löst dieses Problem. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Aberrationskompensators, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 400 bezeichnet wird und als Kompensator 212 verwendet werden kann. Der Kompensator 400 umfasst einen stufenförmigen Block 402 mit drei Stufen. Eine erste Stufe 404 hat eine Dicke von 0,4 mm, eine zweite Stufe 406 hat eine Dicke von 0,8 mm und eine dritte Stufe 408 hat eine Dicke von 1,2 mm. Der Block 402 besteht aus demselben Material wie die Frontscheibe und die Substrate des Mediums 12 oder aus einem anderen ähnlichen optischen Material. Es ist zu beachten, dass diese Stufen bei Erhöhungen der Substratdicke hinsichtlich der optischen Dicke zunehmen. Der Block 402 ist mit einem Schwingspulenmotor 410 (oder einer anderen Antriebseinheit) verbunden, der seinerseits mit der Steuereinheit 314 verbunden ist. Der Motor 410 bewegt den Block 402 seitlich in den Pfad des Strahls 302 und aus diesem heraus.
  • Die Linse 210 ist so gestaltet, dass sie auf die unterste Datenoberfläche des Mediums 12 fokussiert. Mit anderen Worten, die Linse 210 ist so gestaltet, dass sie sphärischen Aberrationen kompensiert, die durch die kombinierte Dicke der Frontscheibe und der dazwischenliegenden Substrate verursacht werden. Bei der vorliegenden Erfindung muss der Strahl 202 die Frontscheibe 50 und die Substrate 56, 62 und 68 (eine kombinierte Dicke von 2,4 mm des Substratmaterials) passieren, um auf die Oberfläche 102 oder 104 zu fokussieren. Es ist zu beachten, dass die Luftzwischenräume 78 nicht mitgezählt werden, da sie keine zusätzliche sphärische Aberration mit sich bringen. Die Linse 210 ist folglich so gestaltet, dass die durch 2,4 mm dickes Polycarbonat fokussiert, und kann gleichermaßen gut auf beide Datenoberflächen 102 und 104 fokussieren.
  • Wenn der Strahl 202 auf die Oberfläche 102 oder 104 fokussiert wird, wird der Block 402 vollständig zurückgezogen, und der Strahl 202 passiert diesen nicht. Wenn der Strahl 202 auf die Oberfläche 98 oder 100 fokussiert wird, wird der Block 402 so positioniert, dass der Strahl 202 die Stufe 404 passiert. Wenn der Strahl 202 auf die Oberfläche 94 oder 96 fokussiert wird, wird der Block 402 so positioniert, dass der Strahl 202 die Stufe 406 passiert. Wenn der Strahl 202 auf die Oberfläche 90 oder 92 fokussiert wird, wird der Block 402 so positioniert, dass der Strahl 202 die Stufe 408 passiert. Infolgedessen passiert der Strahl 202 immer dieselbe optische Gesamtmaterialdicke, und es treten keine sphärischen Aberrationsprobleme auf, unabhängig davon, auf welches Paar von Oberflächen fokussiert wird. Die Steuereinheit 314 steuert den Motor 410 so, dass er den Block 402 entsprechend bewegt.
  • 11 zeigt einen Aberrationskompensator, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 430 bezeichnet wird und als Kompensator 212 verwendet werden kann. Der Kompensator 430 weist ein Paar von komplementären dreieckigen Blöcken 432 und 434 auf. Die Blöcke 432 und 434 bestehen aus demselben Material wie die Frontscheibe und die Substrate des Mediums 12 oder aus einem Material mit ähnlichen optischen Eigenschaften. Der Block 432 wird in einer feststehenden Position angeordnet, so dass der Strahl 202 diesen passiert. Der Block 434 ist mit einem Schwingspulenmotor 436 verbunden und kann an der Oberfläche des Blocks 423 entlanggleiten. Die Steuereinheit 314 ist mit dem Motor 436 verbunden und steuert diesen. Durch Bewegen des Blocks 434 in Bezug auf den Block 432 kann die Gesamtdicke des Materials, das der Strahl 202 passiert, eingestellt werden. Infolgedessen passiert der Strahl 202 unabhängig davon, auf welche Datenoberfläche er fokussiert wird, dieselbe optische Materialdicke.
  • Die 12 und 13 zeigten einen Aberrationskompensator, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 450 bezeichnet wird und als Kompensator 212 verwendet werden kann. Der Kompensator 450 weist ein kreisförmiges, stufenförmiges Element 452 auf. Das Element 452 hat vier Abschnitte 454, 456, 458 und 460. Die Dicke der Abschnitte 456, 458 und 460 ist ähnlich wie diejenige der Stufen 404, 406 bzw. 408 des Kompensators 400. Der Abschnitt 454 weist kein Material auf und stellt einen leeren Raum im kreisförmigen Muster dar, wie in 13 gezeigt wird. Das kreisförmige Element 452 ist mit einem Schrittmotor (stepper motor) 462 verbunden, der seinerseits von der Steuereinheit 314 gesteuert wird. Die Spindel 462 dreht das Element 452, so dass der Strahl 202 unabhängig davon, auf welche Datenoberfläche er fokussiert wird, dieselbe Materialdicke passiert.
  • 14 zeigt einen Aberrationskompensator, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 570 bezeichnet wird und als Kompensator 212 verwendet werden kann. Der Kompensator 570 umfasst eine stationäre konvexe Linse 572 und eine bewegliche konkave Linse 574. Die Linse 574 ist mit einem Schwingspulenmotor 576 verbunden. Der Schwingspulenmotor 576 wird von der Steuereinheit 314 gesteuert, um die Linse 574 in Bezug auf die Linse 572 zu bewegen. Der Strahl 202 passiert die Linse 572, die Linse 574 und die Linse 210 bis zum Medium 12. Eine Bewegung der Linse 574 in Bezug auf die Linse 572 verändert die sphärische Aberration des Strahls 202 und ermöglicht, dass er auf den verschiedenen Datenoberflächen fokussiert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Linsen 210, 574 und 572 ein Cookesches Triplett (Cooke triplet) mit einem beweglichen zentralen Element 574. Cookesche Tripletts werden im Artikel von R. Kingslake, "Lens Design Fundamentals", Academic Press, New York, 1978, Seiten 286 bis 295, ausführlicher beschrieben. Obwohl die Linse 574 als bewegliches Element gezeigt wird, könnte alternativ die Linse 574 stationär sein und die Linse 562 als bewegliches Element verwendet werden. In 4 wird der Aberrationskompensator 212 zwischen der Linse 210 und dem Medium 12 gezeigt. Falls der Kompensator 570 verwendet wird, befindet sich dieser jedoch zwischen der Linse 210 und dem Spiegel 208, wie in 14 gezeigt wird.
  • 15 zeigt einen Aberrationskompensator, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 580 bezeichnet wird. Der Kompensator 580 umfasst ein asphärisches Linsenelement 582 mit einer nominellen Brechkraft von null. Das Element 582 weist eine sphärische Aberrationsoberfläche 584 und eine ebene Oberfläche 586 auf. Die Linse 582 ist mit einem Schwingspulenmotor 588 verbunden. Der Schwingspulenmotor 588 wird von der Steuereinheit 314 gesteuert, die die Linse 582 in Bezug auf die Linse 512 bewegt. Der Strahl 202 passiert die Linse 210 und die Linse 582 bis zum Medium 12. Das Bewegen der Linse 582 in Bezug auf die Linse 210 ändert die sphärische Aberration des Strahls 202 und ermöglicht es, dass dieser auf die verschiedenen Datenoberflächen fokussiert werden kann.
  • 16 zeigt eine Ansicht der Linse 582 in Bezug auf die Achsen z und p. In einer bevorzugten Ausführungsform muss die Oberfläche von 584 der Formel z = 0,00770p4 – 0,00154p6 entsprechen.
  • 17 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen optischen Kopfes der vorliegenden Erfindung und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer 600 bezeichnet. Die Elemente des Kopfes 600, die Elementen des Kopfes 22 ähnlich sind, werden mit einer apostrophierten Zahl (') bezeichnet. Es ist zu beachten, dass der Kopf 600 dem System 10 ähnlich ist, außer, dass der Aberrationskompensator 212 weggelassen und ein neuer Aberrationskompensator 602 zwischen dem Strahlenteiler 206' und dem Spiegel 208' eingefügt wurde. Die Beschreibung und die Funktionsweise des Kompensators 602 sind weiter unten zu finden. Ansonsten ist die Funktionsweise des Kopfes 600 die gleiche, wie für den Kopf 22 beschrieben wurde. Der Kopf 600 kann durch den Kopf 22 im System 10 ersetzt werden.
  • 18 zeigt eine schematische Darstellung eines Aberrationskompensators, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 610 bezeichnet wird und als Kompensator 602 verwendet werden kann. Der Kompensator 610 umfasst ein Substrat 612 mit einem reflektierenden holographischen Überzug 614. Das Substrat 612 ist mit einem Schrittmotor 616 verbunden, der seinerseits von der Steuereinheit 314 gesteuert wird. Der holographische Überzug 614 weist eine Anzahl von verschiedenen aufgezeichneten Hologrammen auf, von denen jedes dem Strahl 202' eine bestimmte sphärische Aberration verleiht. Diese Hologramme sind vom Bragg-Typ, die nur für Licht empfindlich sind, das mit einem spezifischen Winkel und einer spezifischen Wellenlänge einfällt. Wenn das Substrat 612 um einige Grade gedreht wird, erfährt der Strahl 202' ein anderes Hologramm. Die Anzahl von aufgezeichneten Hologrammen entspricht der Anzahl von benötigten verschiedenen sphärischen Aberrationskorrekturen. Beim gezeigten Medium 12 sind vier verschiedene Aufzeichnungen notwendig, von denen jede einem der Paare von Datenoberflächen entspricht.
  • 19 zeigt eine schematische Darstellung eines Aberrationskompensators, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 620 bezeichnet wird und als Kompensator 602 verwendet werden kann. Der Kompensator 620 umfasst ein Substrat 622, einen durchlässigen holographischen Überzug 624 und einen Schrittmotor 626. Der Kompensator 620 ist ähnlich wie der Kompensator 610, außer, dass hier der holographische Überzug 624 durchlässig anstatt reflektierend ist. Der holographische Überzug 624 weist eine Anzahl von aufgezeichneten Hologrammen auf, von denen jedes dem Grad der benötigten sphärischen Aberrationskompensation entspricht. Der Strahl 202' erfährt der Reihe nach jedes dieser Hologramme, wenn das Substrat 622 gedreht wird.
  • 20 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufzeichnungssystems, das zum Herstellen der holographischen Überzüge 614 und 624 verwendet wird, und wird mit der allgemeinen Bezugsziffer 650 bezeichnet. Das System 650 weist einen Laser 652 auf, der einen Lichtstrahl 654 mit einer ähnlichen Frequenz wie der Laser 200 erzeugt. Das Licht 654 wird von der Linse 656 gebündelt und zu einem Strahlenteiler 658 weitergeleitet. Der Strahlenteiler 658 teilt das Licht in einen Strahl 660 und einen Strahl 662. Der Strahl 660 wird von einem Spiegel 664 und 666 reflektiert und durch eine Linse 668 auf einen Punkt 670 in einer Ebene 672 fokussiert. Der Strahl 660 passiert einen stufenförmigen Block 674, der dem Block 402 ähnlich ist. Anschließend wird der Strahl 660 durch eine Linse 676 erneut gebündelt und fällt auf einen holographischen Überzug 680 auf einem Substrat 682. Das Substrat 682 ist an einem Schrittmotor 684 drehbar befestigt. Außerdem fällt der Strahl 662 in einem 90°-Winkel zum Strahl 660 auf einen Überzug 680. Die Linse 668 bildet auf der Ebene 672 einen Lichtfleck ohne Aberration. Dieses Licht wird sodann durch eine Stufe des Blocks 674 geleitet, deren eine Dicke die Summe der Substratdicke darstellt, die beim Zugriff auf eine bestimmte Aufzeichnungsebene vorliegt. Die Linse 676 ist bezüglich ihrer Ausführung identisch mit der Linse 210, wie sie im optischen Speicherkopf verwendet wird. Sie bündelt das Licht zu einem Strahl, der einen bestimmten Grad von sphärischer Aberration enthält, der der spezifischen Dicke entspricht. Diese Wellenfront wird durch die Interferenz mit dem Bezugsstrahl 662 holographisch aufgezeichnet. Falls das Hologramm wie gezeigt ungefähr in einer Ebene 690 ausgerichtet ist, wird ein durchlässiges Hologramm aufgezeichnet. Falls es ungefähr in einer Ebene 692 ausgerichtet ist, wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt wird, wird ein reflektierendes Hologramm aufgezeichnet. Die Wellenfront, die zum Korrigieren der Aberrationen benötigt wird, die beim Zugriff auf ein anderes Paar von Aufzeichnungsebenen vorliegen, wird durch Drehen des Hologramms in eine neue Winkelposition und Einfügen der Platte des Blocks 674 mit der entsprechenden Dicke holographisch gespeichert. Es wird eine Vielzahl von Hologrammen bei bestimmten Winkeln aufgezeichnet, von denen jedes einer Korrektur für ein anderes Paar von Aufzeichnungsebenen entspricht und diese bereitstellt. Der holographische Überzug kann aus dichromer Gelatine (dichromated gelatin) oder einem Fotopolymermaterial bestehen. Die einzelnen Hologramme können ohne merkbare Kreuzkopplung (crosstalk) in Stufen von einem Grad aufgezeichnet werden. Dies ermöglicht die Aufzeichnung einer großen Anzahl von Hologrammen und dementsprechend die Verwendung einer großen Anzahl von Datenoberflächen.
  • 21 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen Aberrationskompensators, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 700 bezeichnet wird und an Stelle des Kompensators 602 verwendet werden kann. Der Kompensator 700 umfasst einen polarisierenden Strahlungsteiler 702, eine Lambda-Viertel-Platte 704, einen mit einem Schrittmotor 708 verbundenen Karussellwagen (carousel) 706 und eine Vielzahl von sphärischen Aberrationsspiegeln 710, von denen jeder eine andere sphärische Aberrationskorrektur bereitstellt. Der Strahl 202' ist hinsichtlich seiner Polarisierung so ausgerichtet, dass er den Strahlungsteiler 702 und die Platte 704 zu einem der Spiegel 710 passiert. Der Spiegel 710 verleiht dem Strahl 202' die entsprechende sphärische Aberration, der sodann durch die Platte 704 zurückkehrt und vom Strahlungsteiler 702 zum Spiegel 208' reflektiert wird.
  • Der Motor 708 wird von der Steuereinheit 314 gesteuert, so dass er den Karussellwagen 706 dreht, um den entsprechenden Spiegel in die richtige Position zu drehen. Die Spiegel 710 sind reflektierende Schmidt-Korrekturplatten (Schmidt corrector plates). Siehe M. Born et al., "Principles of Optics", Pergonan Press Oxford, 1975, Seiten 245 bis 249.
  • 22 zeigt eine schematische Darstellung eines Aberrationskompensators, der mit der allgemeinen Bezugsziffer 720 bezeichnet wird und an Stelle des Kompensators 602 verwendet werden kann. Der Kompensator 720 umfasst einen polarisierenden Strahlungsteiler 722, eine Lambda-Viertel-Platte 724 und einen elektronisch gesteuerten, verformbaren Spiegel 726. Der verformbare Spiegel 726 wird durch interne piezoelektrische Elemente gesteuert und wird in J. P. Gaffarel et al., "Applied Optics", Band 26, Seiten 3772 bis 3777, (1987), ausführlicher beschrieben. Die Funktionsweise des Kompensators 720 ist ähnlich wie beim Kompensator 700, außer dass der Spiegel 726 elektrisch eingestellt wird, um die entsprechende sphärische Aberration bereitzustellen. Mit anderen Worten, der Spiegel 726 wird so eingestellt, dass er eine reflektierende Oberfläche bildet, die den verschiedenen Schmidt-Korrekturplatten 710 des Kompensators 700 entspricht. Die Steuereinheit 314 steuert die Einstellung des Spiegels 726 entsprechend.
  • Die Funktionsweise der Aberrationskompensatoren 212 und 602 wurde oben in Verbindung mit dem Medium 12 beschrieben. Aufgrund des luftgefüllten Zwischenraums zwischen den Ebenen genügt für jedes Paar von Datenoberflächen eine Einstellung der Aberrationskompensation. Falls das Medium 120 verwendet wird, müssen jedoch für jede Datenoberfläche Einstellungen der Aberrationskompensation ausgeführt werden. Der Grund hierfür ist das Fehlen von luftgefüllten Zwischenräumen.
  • Filter für mehrere Datenoberflächen
  • Wenn der Strahl 202 auf eine bestimmte Datenoberfläche des Mediums 12 fokussiert wird, wird von dieser Oberfläche ein Strahl 230 zum Kopf 22 reflektiert. Außerdem wird jedoch ein Teil des Lichtstrahls 202 an den anderen Datenoberflächen reflektiert. Dieses unerwünschte reflektierte Licht muss ausgefiltert (screened out) werden, um ordnungsgemäße Daten- und Servosignale zu erhalten. Das Filter 222 für mehrere Datenoberflächen der vorliegenden Erfindung erzielt diese Funktion.
  • 23 zeigt eine schematische Darstellung eines Filters 750, das an Stelle des Filters 222 verwendet werden kann. Das Filter 750 umfasst eine Blockierungsplatte (blocking plate) 754 und eine Linse 756. Der gewünschte Lichtstrahl 230 wird gebündelt, da es sich um das Licht handelt, das von der Linse 210 ordnungsgemäß fokussiert wurde. Der Strahl 230 wird von der Linse 752 auf einen Punkt 760 fokussiert. Das unerwünschte Licht 762 wird von der Linse 752 nicht ordnungsgemäß fokussiert und wird folglich nicht gebündelt. Das Licht 762 wird nicht auf den Punkt 760 fokussiert. Die Platte 764 hat beim Punkt 760 eine Öffnung 764, die es ermöglicht, dass das Licht 230 hindurchfällt. Der größte Teil des unerwünschten Lichts 762 wird von der Platte 754 blockiert. Das Licht 230 wird von der Linse 756 erneut gebündelt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Öffnung 764 kreisförmig und hat einen Durchmesser von etwa λ/(2*(NA)), wobei λ die Wellenlänge des Lichts und NA die numerische Apertur der Linse 752 ist. Der genaue Durchmesser wird durch den gewünschten Kompromiss zwischen Ausrichtungstoleranzbereichen und Signalrückweisungsbedingungen der Zwischenschichten (interlayer signal rejection) festgelegt. Alternativ kann die Öffnung 764 ein Schlitz mit einer Mindestbreite von ungefähr λ/(2*(NA)) sein. In einem solchen Fall könnte die Platte 754 aus zwei gesonderten Elementen bestehen, die durch den Schlitz getrennt werden. Die Platte 754 kann aus einem Metallblech oder aus einem transparenten Substrat mit einem lichtundurchlässigen Überzug bestehen, wobei die Öffnung 764 keinen Überzug aufweist.
  • 24 zeigt eine schematische Darstellung eines Filters 800, das auch an Stelle des Filters 222 verwendet werden kann. Das Filter 800 umfasst eine Linse 802, eine Blockierplatte 804, eine Blockierplatte 806 und eine Linse 808. Die Platte 806 hat eine Öffnung 810, die sich bei einem Brennpunkt 812 der Linse 802 befindet. Die Platte 804 hat eine komplementäre Öffnung 814, die es ermöglicht, dass das gebündelte Licht 230 durch die Öffnung 810 gelenkt wird, während das unerwünschte nichtgebündelte Licht 820 blockiert wird. Die Öffnung 814 kann aus einem Paar von parallelen Schlitzen oder einer ringförmigen Öffnung bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand zwischen den Schlitzen der Öffnung 814 größer als der Durchmesser der Öffnung 810. Der Durchmesser der Öffnung 810 ist ungefähr gleich λ/(2*(NA)). Bei der alternativen ringförmigen Öffnung muss der innere Durchmesser des ringförmigen Schlitzes größer als der Durchmesser der Öffnung 810 sein. In beiden Fällen befindet sich der äußere Rand 822 der Öffnung 814 außerhalb des Strahls 230. Die Blockierplatten 804 und 806 können aus einem Metallblech oder aus einem transparenten Substrat mit einem lichtundurchlässigen Überzug bestehen, wobei die Öffnungen 810 und 814 keinen Überzug aufweisen.
  • 25 zeigt eine schematische Darstellung eines alternativen Filters 830, das an Stelle des Filters 222 verwendet werden kann. Das Filter 830 umfasst einen Strahlenteiler 832 und eine holographische Platte 834. Der Überzug auf der holographischen Platte 834 ist so gewählt, dass der gebündelte Strahl 230 wirkungsvoll reflektiert wird, während der nichtgebündelte Strahl 840 passieren kann. Der gewünschte Strahl 230 wird von der holographischen Platte 834 reflektiert und kehrt zum Strahlenteiler 832 zurück, wo er in Richtung des Strahlenteilers 224 reflektiert wird.
  • 26 ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie die holographische Platte 834 aufgebaut ist. Ein gebündelter Laserstrahl 850 mit ungefähr derselben Wellenlänge wie der Laser 200 wird an einem Amplitudenstrahlenteiler 856 in zwei Strahlen 852 und 854 geteilt. Die Strahlen 852 und 854 werden von Spiegeln 860 bzw. 862 gelenkt und fallen aus entgegengesetzten Richtungen senkrecht zur Oberfläche der holographischen Platte 834 auf diese. Durch die Interferenz der Strahlen 852 und 854 wird ein reflektierendes Hologramm aufgezeichnet. Der holographische Überzug kann aus einem dichromen Gel oder einem Fotopolymermaterial bestehen.
  • In 4 wurde gezeigt, dass sich die Filter 222 der vorliegenden Erfindung im Pfad des Strahls 220 befinden. Ein oder mehrere Filter können sich jedoch in den gesonderten Pfaden des Servostrahls 230 oder des Datenstrahls 236 befinden.

Claims (17)

  1. Optisches Datenspeichermedium mit mehreren Datenebenen, das Folgendes umfasst: ein erstes für elektromagnetische Strahlung durchlässiges Element mit einer ersten Datenoberfläche, die ein optisches Medium zur Speicherung aufgezeichneter Daten in Datenspuren enthält, wobei die erste Datenoberfläche Spurmarkierungen enthält, wobei die Daten durch einen elektromagnetischen Strahl erkannt werden können, der durch die Spurmarkierungen der ersten Datenoberfläche auf die Datenspuren der ersten Datenoberfläche gehalten wird; ein zweites Element mit einer zweiten Datenoberfläche, die ein optisches Medium zum Speichern von aufgezeichneten Daten in Datenspuren enthält, wobei die zweite Datenoberfläche Spurmarkierungen eines anderen Typs als die Spurmarkierungen der ersten Datenoberfläche enthält, wobei die Daten von dem elektromagnetischen Strahl erkannt werden können, der durch die Spurmarkierungen der zweiten Datenoberfläche auf den Datenspuren der zweiten Datenoberfläche gehalten wird; und eine Verbindungseinheit zum Verbinden des ersten und zweiten Elementes, so dass sich die erste und die zweite Datenoberfläche in einem bestimmten Abstand voneinander befinden; und wobei die auf jeder der Datenoberflächen aufgezeichneten Daten Informationen enthalten, die den Typ von in der Datenoberfläche enthaltenen Spurmarkierungen kennzeichnen.
  2. Medium nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinheit einen Abstand zwischen den Elementen bereitstellt.
  3. Medium nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinheit ein festes für elektromagnetische Strahlung durchlässiges Material zwischen den Elementen bereitstellt.
  4. Medium nach Anspruch 10, wobei das erste Element ein Substrat und die erste Datenoberfläche eine ROM-Oberfläche ist und wobei die Vertiefungen in das Substrat geprägt sind.
  5. Medium nach Anspruch 1, wobei das Medium eine Platte ist, die von ihrer Form her für die Drehung in einem Datenspeichersystem mit optischer Platte geeignet ist.
  6. Medium nach Anspruch 1, wobei die den Typ von Spurmarkierungen kennzeichnenden Informationen im Vorsatz einer Datenspur auf der ersten Datenoberfläche aufgezeichnet werden.
  7. Medium nach Anspruch 1, wobei die den Typ von Spurmarkierungen kennzeichnenden aufgezeichneten Informationen Daten enthalten, die den Typ der in der zweiten Datenoberfläche enthaltenen Spurmarkierungen kennzeichnen.
  8. Medium nach Anspruch 1, wobei die in Spuren auf der ersten Datenoberfläche aufgezeichneten Daten in Form von in das erste Substrat geprägten Vertiefungen vorliegen.
  9. Medium nach Anspruch 8, wobei die Vertiefungen Spurmarkierungen sind.
  10. Medium nach Anspruch 1, wobei das erste Substrat ein ROM-Substrat ist, wobei die ROM-Daten in Spuren auf der ersten Datenoberfläche in Form von in das ROM-Substrat geprägten Vertiefungen aufgezeichnet werden, und wobei die geprägten Datenvertiefungen die Spurmarkierungen sind.
  11. Medium nach Anspruch 1, wobei mindestens eines der Substrate aus einem Polymermaterial oder aus Glas besteht.
  12. Optisches Datenspeichersystem, das Folgendes umfasst: eine Laserlichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahls; eine Mediumaufnahmevorrichtung zum Aufnehmen eines optischen Datenspeichermediums mit einer Vielzahl von gesonderten Datenoberflächen, die sich in unterschiedlicher Tiefe im Medium befinden, wobei jede der Datenoberflächen in Spuren aufgezeichnete Daten und Spurtypdaten enthält, die den Typ von Spurmarkierungen darstellen, die zum Halten des Lichtstrahls auf den Spuren verwendet werden, wobei mindestens zwei der Typen von Spurmarkierungen unterschiedlich sind; eine Fokussiereinheit zum Fokussieren des Lichtstrahls auf eine ausgewählte der Datenoberflächen; eine Strahlbewegungseinheit zum Lenken des Lichtstrahls auf eine ausgewählte Spur auf der ausgewählten Datenoberfläche; einen optischen Detektor zum Empfangen eines von den Spurmarkierungen auf der ausgewählten Spur reflektierten Rückstrahls; eine mit dem optischen Detektor verbundene Spurfehlersignalschaltung; und eine Spursteuereinheit, die auf das Spurfehlersignal anspricht, um die Strahlbewegungseinheit zu veranlassen, den Lichtstrahl auf der ausgewählten Spur zu halten, wobei die Steuereinheit den Spurtyp aus den den Typ von Spurmarkierungen darstellenden Daten erkennt, wobei die Spurfehlersignalschaltung zum Ansprechen auf mindestens zwei verschiedene Typen von Spurmarkierungen geeignet ist.
  13. Medium oder System nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 12, wobei die den Typ von Spurmarkierungen kennzeichnenden Daten im Vorsatz einer Datenspur aufgezeichnet sind.
  14. Medium oder System nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 12, wobei die Spurmarkierungen ein Teil der Datenspuren sind.
  15. Platte oder System nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 12, wobei mindestens eine der Datenoberflächen Folgendes ist: ein WORM-Materialüberzug; ein Phasenänderungsmaterialüberzug; ein magnetooptischer Materialüberzug; eine ROM-Oberfläche.
  16. Medium, Platte oder System nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 12, wobei die Spurmarkierungen Folgendes sind: Vertiefungen; inverse Vertiefungen; Rillen oder inverse Rillen.
  17. System nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit die Spurfehlersignalschaltung auf einen erkannten Spurtyp hin umschaltet.
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