DE69319845T2

DE69319845T2 - System und Methode zur Speicherung optischer Information

Info

Publication number: DE69319845T2
Application number: DE69319845T
Authority: DE
Inventors: Karl Arnold San Jose California 95124 Belser; Jerry Elden San Jose California 95124 Hurst; Michael Richard Los Gatos California 95030 Madison
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-11-09
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2013-11-09
Also published as: JP3071077B2; EP0597656B1; ATE168810T1; EP0597656A2; DE69319845D1; JPH06195711A; US5400313A; EP0597656A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Datenspeichersysteme und speziell die Aufzeichnung mittels Pulsbreitenmodulation in solchen Systemen.
Die Pulsphasenmodulation (PPM) und die Pulsbreitenmodulation (PDM) sind zwei allgemeine Möglichkeiten zum Aufzeichen von Informationen auf Datenträgern. Bei der PPM werden die Informationen als Abstand zwischen den Mittelpunkten der Markierungen auf dem Datenträger aufgezeichnet, bei der PDM als Abstand zwischen den Markierungsübergängen. Ein Übergang ist entweder die Vorder- oder die Hinterkante einer Markierung.
Die PDM-Aufzeichnung wird der PPM-Aufzeichnung vorgezogen, da mit ihr mehr Informationen auf dem gleichen Platz gespeichert werden können. Anders ausgedrückt, die Datenspeicherdichte kann durch PDM-Aufzeichnung erheblich verbessert werden. Die PDM- Aufzeichnung ist jedoch schwieriger zu bewerkstelligen, da die Übergänge exakt positioniert und scharf begrenzt sein müssen, damit eine akkurate Aufzeichnung gewährleistet ist. Unerwünschte Schwankungen der Laserleistung, der Magnetfeldstärke, der Betriebstemperatur, der Anzahl der Schreib- und Löschzyklen, denen der Datenträger ausgesetzt ist, usw. können zu einer Verschiebung der exakten Position dieser Übergänge führen. Darüber hinaus kann die Wärmeausdehnung innerhalb des Datenträgers während des Schreibvorgangs die Positionierung der Markierungskante erheblich verzerren. Dieses Problem wird in der US- Patentschrift US-A-4,928,187 beschrieben.
Eine Lösung für dieses Problem ist das direkte Überschreiben. In einem System mit direktem Überschreiben bleibt der Laserstrahl ständig eingeschaltet, und zum Aufzeichnen der Daten wird das Magnetfeld moduliert. Ein solches System wird in US-A- 4,872,078 beschrieben.
Eine andere Lösung des Wärmeproblems besteht darin, die Dauer der Laserpulse anzupassen, um die richtige Markierungslänge zu erhalten. Einige dieser Systeme arbeiten mit keiner Reihe hochgepulster Laserstrahlen, um zusammenhängende oder überlappende kreisförmige Markierungen auf den Datenträger zu schreiben, die zusammen eine lange Markierung bilden. Solche Systeme werden beispielsweise in US-A-4,473,829, US-A-4,488,277, US-A- 4,734,900, US-A-4,873,680, US-A-4,998,237, JP-A-03-35425, JP-A- 02-208834, JP-A-01-155522 und JP-A-63-263632 beschrieben. Diese Systeme sind aber immer noch einer gewissen Wärmeausdehnung ausgesetzt, so daß die daraus resultierende Ungenauigkeit bei der Positionierung der Übergangskante und die Unschärfe der Grenzen immer noch ein Problem darstellt.
In EP-A-0 266 833 werden in der Einleitung der unabhängigen Ansprüche ein Verfahren und eine Vorrichtung für die PDM-Aufzeichnung beschrieben, bei denen die für das Schreiben einer logischen "1" verwendete Energiemenge davon abhängt, wieviele vorhergehende Stellen als logische "1" geschrieben wurden. Bei jeder Stelle in Folge wird weniger Energie aufgewendet, um die im vorausgehenden Zeitintervall aufgewendete Energie zu kompensieren. Für jede logische "1" in der Folge wird eine zusätzliche Stellenmarkierung geschrieben.
Was wirklich benötigt wird ist ein relativ einfaches System und Verfahren zur exakten Erzeugung von Markierungsübergängen ohne Wärmeausdehnung.
Mit der vorliegenden Erfindung wurde deshalb ein optisches Datenspeichersystem entwickelt, das folgende Komponenten besitzt: ein optisches Datenspeichermedium; eine Strahlungsquelle, um einen Strahl auf das Medium zu richten; eine Bewegungsvorrichtung, um das Medium relativ zum Strahl zu bewegen; und eine an die Strahlungsquelle angeschlossene Steuereinheit, um den Strahl so zu pulsen, daß auf dem Medium im wesentlichen kreisförmige Markierungen entstehen; und das dadurch gekennzeichet ist, daß die Markierungen Läufe variabler Länge bilden, in denen die Länge des Laufs digitalen Daten entspricht, wobei ein Lauf aus drei oder mehr verbundenen Markierungen eine Überschneidung an zwei der Markierungen in dem Lauf, aber nicht an den übrigen Markierungen in dem Lauf aufweist.
Von einem anderen Standpunkt aus gesehen bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Speicherung von Daten auf einem optischen Datenträger. Dieses Verfahren besteht aus folgenden Schritten: Bewegen eines optischen Datenspeichermediums relativ zu einer Strahlungsquelle, Ausrichten eines Strahls von der Strahlungsquelle auf das Medium und Pulsen des Strahls zur Erzeugung im wesentlichen kreisförmiger Markierungen auf dem Medium; und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen Läufe variabler Länge bilden, in denen die Länge des Laufs digitalen Daten entspricht, wobei ein Lauf aus drei oder mehr verbundenen Markierungen eine Überschreidung an zwei der Markierungen in dem Lauf, aber nicht an den übrigen Markierungen in dem Lauf aufweisen.
Ein System zur optischen Datenspeicherung verwendet die Pulsbreitenmodulation zum Aufzeichnen von Daten auf einem optischen Datenträger. Ein Laser richtet einen Laserstrahl auf den Datenträger. Der Laser wird von einem Modulator gesteuert, der bewirkt, daß der Laser den Strahl stark gepulst mit verschiedenen Energieniveaus abgibt. Der gepulste Laser schreibt kreisförmige Markierungen, die im wesentlichen gleich groß sind, auf den Datenträger. Die PDM-Läufe werden auf dem Datenträger als einzelne isolierte Markierungen oder in Form einer Reihe einander berührender oder sich überschneidender kreisförmiger Markierungen aufgezeichnet.
Die erste Markierung in einem Lauf wird als vordere Randmarkierung bezeichnet, und die letzte Markierung in einem Lauf wird als hintere Randmarkierung bezeichnet. Wenn ein Lauf nur aus der vorderen und der hinteren Randmarkierung besteht und die beiden Markierungen sich um die Hälfte des Markierungsdurchmessers oder mehr überschneiden, wird eine der beiden Markierungen mit einem Laserstrahl geringerer Leistung geschrieben. Besteht ein Lauf aus drei oder mehr Markierungen, so wird der Platz zwischen der vorderen und der hinteren Randmarkierung mit einem oder mehreren Füllmarkierungen aufgefüllt. Überschneidet eine der Füllmarkierungen eine andere um mindestens die Hälfte des Markierungsdurchmessers, so wird eine der beiden sich überschneidenden Markierungen mit einem Laserstrahl geringerer Leistung geschreiben. Alternativ kann die überlappende Füllmarkierung in einem aus drei oder mehr Markierungen bestehenden Lauf durch eine Füllmarkierung mit kleinerem Durchmesser ersetzt werden, welche direkt an die danebenliegenden Markierungen anschließt, sich aber nicht mit diesen überschneidet. Diese kleinere Füllmarkierung wird mit erheblich geringerer Laserleistung geschrieben, und ihr Mittelpunkt ist leicht von der vorausgehenden Markierung weg verschoben. Bei der vorliegenden Erfindung werden die erforderlichen Lauflängen mit geringerer Laserleistung geschrieben als nach dem Stand der Technik; dadurch wird die Wärmeausdehnung im Medium erheblich reduziert.
Damit die vorliegende Erfindung in vollem Umfang zu verstehen ist, werden im folgenden bevorzugte Ausführungsbeispiele exemplarisch anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 2 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 4 ist eine schematische Zeichnung eines optischen Datenspeichersystems.
Fig. 5 ist eine schematische Zeichnung eines Teils des Systems aus Fig. 4.
Fig. 6 ist ein Schaltbild eines Teils des Systems aus Fig. 4.
Fig. 7 ist ein Schaltbild eines Teils des Systems aus Fig. 4.
Fig. 8 ist ein Schaltbild eines Teils des Systems aus Fig. 4.
Fig. 9 ist ein Diagramm, in dem Pulsbreite und Jitter in Abhängigkeit von der Laserleistung eingetragen sind.
Fig. 10 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 11 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 12 ist ein Schaltbild eines Modulators.
Fig. 13 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 14 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 15 ist ein Schaltbild eines Modulators.
Fig. 16 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 17 ist ein Schaltbild eines Modulators.
Fig. 18 ist ein Schaltbild eines Lasertreibers.
Fig. 19 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 20 ist ein Schaltbild eines Modulators.
Fig. 21 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 22 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 23 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 24 ist ein Schaltbild eines Modulators.
Fig. 25 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 26 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 27 ist ein Schaltbild eines Modulators.
Fig. 28 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 29 ist eine schematische Zeichnung eines Aufzeichnungsmusters.
Fig. 30 ist ein Schaltbild eines Modulators.
Bei der Aufzeichnung mittels Pulsbreitenmodulation wird der Abstand zwischen Übergängen von aufgezeichneten Läufen zum Codieren digitaler Daten verwendet. Die Länge zwischen den Übergängen enthält die Information der digitalen Daten. Nach dem Stand der Technik sind zahlreiche verschiedene Codierungsmuster bekannt, die zum Codieren digitaler Daten in Pulsbreitenmodulations-Markierungen verwendet werden können. Die am weitesten verbreiteten Codierungsschemata arbeiten mit RLL-Codes (begrenzte Lauflänge). Diese RLL-Codes verwenden eine kleine Gruppe verschiedener Lauflängen, die bei Verwendung in verschiedenen Kombinationen jedes beliebige Muster digitaler Daten codieren. Eine Lauflänge ist definiert als der Abstand zwischen der Vorderkante einer Markierung oder einer Folge verbundener Markierungen und ihrer Hinterkante. RLL-Codes sind in Zeiteinheiten T definiert. In Plattenlaufwerksystemen entspricht diese Zeiteinheit T einer linearen Strecke, um die sich die Platte in der Zeiteinheit T dreht. Die RLL-Codes werden in der Form (d-1, k- 1) angegeben, wobei d die minimale Lauflänge (in Zeitintervallen T) und k die maximale Lauflänge (in Zeitintervallen T) bezeichnet. Der Code (2,7) beispielsweise hat eine Mindestlauflänge von 3T. Zwischen der Vorderkante und der Hinterkante dieser Lauflänge liegen also drei Zeitintervalle. Die maximale Lauflänge beim Code (2,7) beträgt 8T. Der Abstand zwischen den Übergängen der Lauflängen wird nach der Formel L = (V * m * T) + W berechnet, wobei L der Abstand zwischen den Übergängen, V die Datenträgergeschwindigkeit (in Meter pro Sekunde), m eine positive ganze Zahl, T die Kanalcodebit-Taktperiode und W der Durchmesser der vom Laser auf den Datenträger geschriebenen kreisförmigen Markierung in Standardgröße ist.
Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters, in dem ein (2,N)-RLL-Code verwendet wird. Das Aufzeichnungsmuster ist mit der Bezugszahl 10 gekennzeichnet. Der Code besteht aus einer Gruppe von Lauflängen von 3T bis (N + 1)T. Alle diese Lauflängenmarkierungen bestehen entweder aus einer einzelnen Markierung oder aus mehreren verbundenen Markierungen, die durch einander berührende oder überlappende runde Markierungen gebildet werden. Berühren bedeutet hier, daß sich die Markierungen ohne Überlappung berühren. Die Markierungen werden durch einen hochgepulsten Laserstrahl mit einem von zwei Leistungsniveaus A oder C erzeugt, wobei A > C ist. Die runden Markierungen werden erzeugt, indem der Laserstrahl auf seine kleinstmögliche Punktgröße fokussiert wird. Diese Muster werden auf konzentrische oder spiralförmige Bahnen oder Spuren auf einem optischen Datenträger geschrieben. Die Klammerlinien zeigen die Orientierung der Datenspuren.
Die minimale Lauflänge von 3T besteht aus einer einzelnen, isolierten oder nicht verbundenen, runden Markierung, die durch einen hochgepulsten Laserstrahl mit dem Leistungsniveau A erzeugt wird. Der 4T-Lauf besteht aus einer ersten runden Markie rung, die mit dem Leistungsniveau A erzeugt wird, und einer zweiten runden Markierung, die mit dem Leistungsniveau C erzeugt wird und sich mit der ersten Markierung um zwei Drittel des Durchmessers einer runden Markierung überschneidet. Der 5T- Lauf besteht aus einer ersten runden Markierung, die mit Leistungsniveau A erzeugt wird, und einer zweiten runden Markierung, die ebenfalls mit Leistungsniveau A erzeugt wird und die erste Markierung um ein Drittel des Markierungsdurchmessers überschneidet. Der 6T-Lauf besteht aus zwei einander berührenden Markierungen, die mit Leistungsniveau A erzeugt werden. Der 7T-Lauf besteht aus einer ersten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, einer zweiten, mit Leistungsniveau C erzeugten Markierung, die die erste Markierung um zwei Drittel des Markierungsdurchmessers überschneidet, und einer dritten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die zweite Markierung berührt. Der 8T-Lauf besteht aus einer ersten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, einer zweiten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die erste Markierung um ein Drittel des Markierungsdurchmessers überschneidet, und einer dritten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die zweite Markierung berührt. Der 9T-Lauf besteht aus drei einander berührenden Markierungen, die mit Leistungsniveau A erzeugt werden. Der 10T-Lauf besteht aus einer ersten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, einer zweiten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, welche die erste Markierung berührt, einer dritten, mit Leistungsniveau C erzeugten Markierung, die die zweite Markierung um zwei Drittel eines Strahldurchmessers überschneidet, und einer vierten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die dritte Markierung berührt. Der 11T-Lauf besteht aus einer ersten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, einer zweiten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die erste Markierung berührt, einer dritten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die zweite Markierung um ein Drittel des Markierungsdurchmessers überschneidet, und einer vierten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die dritte Markierung berührt. Es ist zu erkennen, daß die gesamte Gruppe von Lauflängen auf der Kombination der 3T-, 4T- und 5T-Lauflängen basiert. Die 6T-Lauflänge, die 9T-Lauflänge usw. werden durch Aneinanderfügen einander berührender 3T- Markierungen erzeugt. Die 7T-Lauflänge, die 10T-Lauflänge usw. werden durch Kombination der 4T-Lauflänge mit einer Anzahl von 3T-Markierungen erzeugt. Die 8T-Lauflänge, die 11T-Lauflänge usw. werden durch Kombination der 5T-Lauflänge mit einer Anzahl 3T-Markierungen erzeugt.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein (2,7)-RLL-Code verwendet. In diesem Fall werden nur die Lauflängen 3T bis 8T benötigt. Es ist jedoch klar, daß die vorliegende Erfindung mit einer beliebigen Anzahl von (2,N)-RLL-Codes Verwendung finden kann.
Das Aufzeichnungsmuster reduziert die Wärmeausdehnung in dem Datenträger und positioniert den vorderen und den hinteren Rand des Laufs exakt. Das Muster verwendet die kleinstmögliche Anzahl von runden Markierungen, um die gewünschte Lauflänge zu schreiben. Wenn die Markierungen sich um mindestens die Hälfte des Durchmessers überschneiden müssen, wird die zweite Markierung mit einem geringeren Leistungsniveau erzeugt. Wenn drei oder mehr Markierungen vorhanden sind und eine Überschneidung erforderlich ist, erfolgt diese nicht an der hintersten runden Markierung. Dies trägt dazu bei, daß der hintere Rand, der am anfälligsten für Verschiebungen durch Wärmeausdehnung ist, richtig positioniert wird.
Fig. 2 ist eine schematische Zeichnung eines alternativen erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters, in dem ein (2,N)-RLL-Code verwendet wird. Das Aufzeichnungsmuster ist mit der Bezugszahl 20 gekennzeichnet. Die Anordnung der Markierungen in Muster 20 entspricht weitgehend der Anordnung in Muster 10. Der einzige Unterschied besteht darin, daß bei Muster 20 nicht wie bei Muster 10 zwei verschiedene Leistungsniveaus verwendet werden, sondern drei verschiedene Leistungsniveaus A, C und D. Leistungsniveau A ist höher als Leistungsniveau D, und dieses ist wiederum höher als Leistungsniveau C. Wo sich Markierungen um mehr als einen halben Durchmesser überschneiden wird für die zweite Markierung Leistungsniveau C verwendet, wo sie sich um weniger als einen halben Durchmesser überschneiden, wird die zweite Markierung mit Leistungsniveau D erzeugt.
Fig. 3 ist eine schematische Zeichnung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters, das einen (2,N)-RLL-Code verwendet und mit der Bezugszahl 20 gekennzeichnet ist. Muster 30 entspricht im wesentlichen Muster 10, nur werden hier vier verschiedenen Leistungsniveaus A, B, C und D verwendet, wobei Leistungsniveau A höher als Leistungsniveau B, dieses höher als Leistungsniveau D, und dieses wiederum höher als Leistungsniveau C ist. In diesem Muster 30 ist die maximale Leistung A für die einzelne isolierte 3T-Markierung reserviert.
Muster 10 ist das bevorzugte Verfahren zur Implementierung der vorliegenden Erfindung. Die beiden Leistungsniveaus ermöglichen eine adäquate Kontrolle über die Wärmeausdehnung bei der Aufzeichnung. Es sind jedoch Situationen vorstellbar, in denen eine noch bessere Kontrolle über die Wärmeausdehnung im Datenträger erwünscht ist. In diesen Fällen können die Muster 20 oder 30 verwendet werden.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Datenspeichersystems, das mit der Bezugszahl 100 gekennzeichnet ist. System 100 besitzt einen Datenträger 110, bei der es sich um eine Standardform einer magneto-optischen Speicherplatte handeln kann. Datenträger 110 ist auf einen Spindelmotor 116 aufgesetzt. Unter dem Datenträger 110 befindet sich ein optischer Schreib-/Lesekopf 120. Dieser wird von einem Linearmotor 122 radial zur Platte 110 bewegt. Über dem Datenträger 110 befindet sich ein Vormagnetisierungs-Magnet 130, der an ein Ansteuerungselement angeschlossen ist.
Ein Laser 150 erzeugt einen polarisierten Lichtstrahl 152. Dazu kann prinzipiell jeder Lasertyp verwendet werden, vorzugsweise ist der Laser 150 jedoch eine Gallium-Aluminiumarsenid-Laserdiode, die einen Lichtstrahl 152 mit einer Wellenlänge von ca. 780 nm erzeugt. Der Lichtstrahl 152 wird von einer Linse 154 gebündelt und von einem Zirkularisator 156 in eine runde Form gebracht. Der Zirkularisator 156 ist vorzugsweise ein Prisma.
Der Strahl 152 durchläuft einen Strahlteiler 158 und trifft auf einen Spiegel 170. Der Spiegel 170 reflektiert das Licht auf eine Fokussierungslinse 172. Die Linse 172 fokussiert den Strahl 152 auf die Platte 110. Die Linse 172 ist in einer Linsenhalterung 174 befestigt. Die Halterung 174 kann von einem Stellmotor 176 relativ zur Platte 110 bewegt werden. Spiegel 170, Linse 172, Halterung 174 und Motor 176 befinden sich vorzugsweise im optischen Schreib-/Lesekopf 120.
Ein Lichtstrahl 180 wird von der Platte 110 reflektiert, durchläuft die Linse 172 und wird vom Spiegel 170 reflektiert. Ein Teil des Lichtstrahls 180 wird dann vom Strahlteiler 158 auf einen Strahlteiler 190 reflektiert. Strahlteiler 190 teilt den Strahl 180 in einen Datenstrahl 194 und einen Servostrahl 196 auf.
Der Datenstrahl 194 durchläuft eine halbe Wellenplatte und trifft auf einen polarisierenden Strahlteiler 202 auf. Der Strahlteiler 202 teilt den Strahl 194 in Komponenten auf, die senkrecht zueinander polarisiert sind. Eine erste Polarisierungskomponente 204 wird von einer Linse 206 auf einen Datendetektor 208 fokussiert. Eine zweite Polarisierungskomponente 210 wird von einer Linse 212 auf einen optischen Datendetektor 214 fokussiert. Eine Datenschaltung 216 ist an die Detektoren 208 und 214 angeschlossen und erzeugt ein PDM-Datensignal, das das auf dem Datenträger 110 aufgezeichnete Übergangsmuster darstellt. Die Datenschaltung 216 ist mit einem PDM-Decoder 218 verbunden, der das PDM-Signal in ein digitales Datensignal umwandelt.
Der Servostrahl 196 wird durch eine Linse 220 auf einen segmentierten optischen Detektor 222, z. B. einen Punktgrößenmesser nach dem Stand der Technik, fokussiert. An den Detektor 222 ist eine Fokussierungsfehlerschaltung 224 angeschlossen. Ein Fokussierungs-Servo 228 nach dem Stand der Technik ist an die Fokussierungsfehlersignal-Schaltung (FES-Schaltung) 224 und den Motor 176 angeschlossen. Der Servo 228 steuert den Motor 176, um die Position der Linse 172 so einzustellen, daß der Fokus erhalten bleibt. An den Detektor 222 ist eine Nachführfehlersignal-Schaltung 230 angeschlossen. Ein Nachführungs- und Suchservo 232 nach dem Stand der Technik ist an die Nachführungsfehlersignal-Schaltung (TES-Schaltung) 230 und den Motor 122 angeschlossen. Der Servo 232 veranlaßt den Motor 122, die Position des Kopfes 120 richtig anzupassen.
Eine Laufwerksteuereinheit 240 nach dem Stand der Technik ist an die Servos 228 und 232, den Spindelmotor 116, die Magnetansteuerung 132 und einen Taktgeber 242 mit variabler Frequenz angeschlossen und steuert diese. Die Steuereinheit 240 regelt die Taktgeschwindigkeit des Taktgebers 242 je nach Position von Kopf 120. Der Spindelmotor 116 wird so gesteuert, daß er sich mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht, und die lineare Geschwindigkeit von Strahl 152 relativ zur Platte 110 va riiert je nach radialer Position von Kopf 120. Der Taktgeber 242 mit variabler Taktfrequenz (manchmal auch als Frequenzgenerator bezeichnet) entspricht dem Stand der Technik.
Der Taktgeber 242 ist mit einem PDM-Codierer 250 verbunden. Der Codierer 250 empfängt ein digitales Datensignal und codiert es in den gewünschten PDM-Code. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Codierer 250 ein (2,7)-RLL-Pulsbreitenmodulations- Codierer. PDM-Codierer sind in Fachkreisen allgemein bekannt und implementieren eine Vielzahl von PDM-Codes. Ein Beispiel für einen (1,7)-Codierer wird in der US-Patentschrift 4,488,142 beschrieben, und ein Beispiel für einen (2,7)-Codierer in der US-Patentschrift 3,689,899.
Der Codierer 250 ist an einen Modulator 252 angeschlossen. Modulator 252 empfängt den PDM-Code und veranlaßt den Laser 150 über eine Laseransteuerung 254, das gewünschte Muster zu schreiben.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf den Detektor 222. Detektor 222 ist in sechs Abschnitte gegliedert: 222 A, B, C, D, E und F.
Fig. 6 ist ein Schaltbild der TES-Schaltung 230, der FES-Schaltung 224 und der Datenschaltung 216. Die FES-Schaltung 224 besteht aus mehreren Verstärkern 300, 302, 304, 306, 308 und 310, die an die Detektorabschnitte 222 A bis F angeschlossen sind. An die Verstärker 300-306 ist ein Summierverstärker 320 angeschlossen, und an die Verstärker 308 und 310 ein weiterer Summierverstärker 322. An die Summierverstärker 320 und 322 ist ein Differentialverstärker 324 angeschlossen, der das FES erzeugt.
Die TES-Schaltung 230 besteht aus zwei Summierverstärkern 330 und 332 sowie einem Differentialverstärker 334. Verstärker 330 ist mit den Verstärkern 302, 306 und 310 verbunden, und Verstärker 332 mit den Verstärkern 300, 304 und 308. Der Differentialverstärker 334 ist mit den Verstärkern 330 und 332 verbunden und generiert ein TES.
Die Datenschaltung 216 enthält die Verstärker 340 und 342, die an die Detektoren 208 bzw. 214 angeschlossen sind. An die Verstärker 340 und 342 ist ein Differentialverstärker 350 angeschlossen, der ein PDM-Datensignal für die Markierungen auf dem Datenträger 110 erzeugt.
Fig. 7 ist ein Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Modulators 252. Modulator 252 besteht aus den UND- Schaltungen 600-624, den ODER-Schaltungen 630-640, den invertierenden Schaltungen 642-662, den Flip-Flops 664-696, den Selektoren 700 und 702 und den monostabilen Kippgliedern 704-710.
Modulator 252 nimmt das Datensignal vom Codierer 250 auf und wandelt es in Anweisungen für die Laseransteuerung um, um das erfindungsgemäße Muster zu schreiben. Modulator 252 kann Muster 10, 20 oder 30 verwenden. Die Selektoren 692 und 694 besitzen zwei Eingänge (S1,S2). Ist (S1,S2) gleich (0,0), wird Muster 10 verwendet, bei (0,1) wird Muster 20 verwendet, und bei (1,0) Muster 30. Die Selektoren 692 und 694 können entweder bereits bei der Herstellung oder von der Steuereinheit 240 eingestellt werden.
Die Leitungen 720, 722, 724 und 726 führen zur Laseransteuerung 254. Die Leitungen 720, 722, 724 und 726 repräsentieren die Leistungsniveaus A, B, C und D. Es wird immer nur eine dieser Leitungen aktiviert, und dadurch wird der Laseransteuerung 254 mitgeteilt, welche Laserleistung zu verwenden ist. Die monostabilen Kippglieder 696-702 steuern die Dauer des Laserpulses. Die Pulsdauer sollte möglichst kurz sein; im bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt sie ca. 15 Nanosekunden.
Fig. 8 ist ein Schaltbild der Laseransteuerung 254. Die Laseransteuerung 254 besteht aus den Registern 750-758, den Digital- Analog-Wandler 760-768, den Stromquellen 770-778 und den Transistoren 780-794. Die Steuereinheit 240 ist über einen Bus 796 mit den Registern 750-758 verbunden. Die Steuereinheit 240 kann den Strompegel jeder der Stromquellen über das Register und den Digital-Analog-Wandler regeln. Steuereinheit 240 sendet beispielsweise ein digitales Signal, das das betreffende Leistungsniveau angibt, über den Bus 796 an das Register 750. Register 750 enthält die digitalen Daten und liefert sie an einen Digital-Analog-Wandler 760, der das digitale Signal in ein entsprechendes analoges Signal umwandelt, das den Strompegel angibt. Die Lesestromquelle 770 wird dann auf das betreffende Leistungsniveau eingestellt.
Die Stromquellen werden so eingestellt, daß die gewünschte Laserleistung auf dem Datenträger erreicht wird. Die Lesestromquelle 770 liefert genügend Strom, damit der Laser 150 den Datenträger 110 nicht über seine Curie-Temperatur hinaus erwärmt. Die Stromquelle A 772 ist so eingestellt, daß der Laser 150 einen Strahl maximaler Leistung auf den Datenträger 110 abgibt. Dieser Maximalwert wird bei der Herstellung eingestellt oder durch einen Kalibrierungsprozeß beim Starten des Laufwerks festgelegt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einer Pulsdauer von 15 Nanosekunden beträgt das Leistungsniveau A auf dem Datenträger ca. 20 Milliwatt. Nach dem Einstellen der Stromquelle A 772, können die Leistungsniveaus der übrigen Stromquellen festgelegt werden. Die Stromquellen werden so eingestellt, daß A > B > D > C ist. In den bevorzugten Ausführungs beispielen wird die Stromquelle B 774 so eingestellt, daß die Strahlleistung am Datenträger 95-97% (im Idealfall 97%) der Strahlleistung von Niveau A entspricht. Die Stromquelle D 778 wird so eingestellt, daß die Strahlleistung am Datenträger weniger als 95% aber mindestens 90% (im Idealfall 92%) von Niveau A entspricht. Die Stromquelle C 776 wird so eingestellt, daß die Strahlleistung am Datenträger weniger als 90% und mindestens 80% (im Idealfall 85%) der Strahlleistung von Niveau A beträgt.
Beim Betrieb steht die Lesestromquelle 770 dem Laser 150 immer zur Verfügung. Laser 150 ist bei diesem niedrigeren Leseleistungsniveau immer aktiv, um Servodaten zu liefern. Alternativ kann Quelle 770 während eines Schreibvorgangs auf ein noch geringeres Niveau heruntergeschaltet werden, um die Wärmeausdehnung im Datenträger weiter zu reduzieren. Dieses Leistungsniveau ist geringer als das zum Lesen erforderliche, aber ausreichend, um Servosignale zu erzeugen. Die Leitungen 720-726 von Modulator 252 sind an die Transistoren 780, 784, 788 und 792 angeschlossen. Diese Transistoren ermöglichen das Fließen eines zusätzlichen Stroms von den Stromquellen 772-778 zum Laser 150, wenn diese Leitungen aktiviert werden. Laser 150 ist also normalerweise mit reduzierter Leistung aktiv, wird aber zum Schreiben des erfindungsgemäßen Musters 15 Nanosekunden lang auf die höheren Leistungsniveaus A, B, C oder D angehoben.
Nun ist die Funktionsweise des Systems 100 verständlich. Siehe Fig. 4. Bei einer Schreiboperation sendet die Steuereinheit 240 das digitale Datensignal an den Codierer 250, der das digitale Signal in ein codiertes digitales Datensignal umwandelt. Diese Daten werden an den Modulator 252 gesendet, der die Daten in Anweisungen für die Laseransteuerung 254 umwandelt, um das gewünschte Pulsmuster zu schreiben. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um das in Fig. 1 dargestellte (2,7)-RLL-Muster. Als Reaktion darauf wird der Laser 150 gepulst (von der Leseleistung auf die höheren Schreibleistungen) und liefert einen gepulsten Strahl 152 mit der gewünschten Leistung. Die Leistung des Strahls 152 reicht aus, um den Datenträger 110 über die Curie-Temperatur hinaus aufzuheizen. Bei dieser Temperatur kann der Datenträger 110 magnetisch orientiert werden, entweder nach oben oder nach unten. Der Datenträger 110 wird zuerst in eine erste Richtung magnetisch orientiert. Die Steuereinheit 240 veranlaßt die Magnetsteuerung 132, den Magneten 130 entgegen der Orientierung des Datenträgers zu magnetisieren. Das gewünschte Muster wird auf dem Datenträger in Form von Änderungen in der Orientierung von magnetischen Domänen aufgezeichnet.
Siehe Fig. 5. Wenn der Strahl 152 exakt auf das Medium 110 fokussiert wird, hat der Strahl 196 auf dem Detektor 222 einen kreisförmigen Querschnitt 500. Die Summe der auf die Bereiche C und D auftreffenden Lichtmenge entspricht in etwa der Summe der auf die Bereiche A, B, E und F auftreffenden Lichtmenge und bewirkt, daß die Schaltung 224 ein Fokussierungsfehler-Null- Signal erzeugt. Wenn die Fokussierung von Strahl 152 leicht abweicht, hat Strahl 196 auf dem Detektor 222 einen kreisförmigen Querschnitt 502 oder 504. Diese Änderung des runden Querschnitts bewirkt, daß die Schaltung 224 ein positives oder negatives Fokussierungsfehlersignal erzeugt. Mit Hilfe des Fokussierungsfehlersignals veranlaßt der Fokussierungs-Servo 228 den Motor 176, die Linse 172 so weit zu bewegen, bis die Fokussierung wieder stimmt.
Wenn der Strahl 152 exakt auf eine Spur des Datenträgers 110 fokussiert ist, fällt der Strahl 196 als runder Querschnitt 500 gleichermaßen zwischen die Abschnitte A, C, E und die Abschnitte B, D, F. Ist Strahl 152 daneben fokussiert, fällt Strahl 196 mehr auf die Abschnitte A, C, E und weniger auf die Abschnitte B, D, F oder umgekehrt. Dies führt dazu, daß die Schaltung 230 ein positives oder negatives Spurfehlersignal erzeugt. Mit Hilfe dieses Spurfehlersignal veranlaßt dann der Spur- und Such- Servo 232 den Motor 122, den Kopf 120 so weit zu bewegen, bis der Strahl wieder die Spur trifft.
Während einer Leseoperation veranlaßt die Steuereinheit 240 die Laseransteuerung 254, den Laser 150 so zu erregen, daß dieser einen Strahl 152 mit der geringen Leseleistung erzeugt. Strahl 152 trifft auf den Datenträger 110 auf. Der Strahl mit geringer Leistung heizt den Datenträger 110 nicht über seine Curie- Temperatur hinaus auf. Die Polarisationsebene des reflektierten Lichts 180 ist je nach Orientierung der magnetischen Domänen der Punkte auf dem Datenträger 110 in die eine oder in die andere Richtung orientiert. Diese unterschiedliche Polarisation wird von den Detektoren 208 und 214 festgestellt, und die Datenschaltung 216 gibt ein PDM-Datensignal aus, das dann vom PDM-Decoder 218 wieder in ein digitales Signal umgewandelt wird.
In Fig. 9 ist sind Pulsbreite und Jitter in Abhängigkeit von der Schreibleistung eines Laserstrahls bei verschiedenen Pulsdauern in ein Diagramm eingetragen. Je kürzer die Pulsdauer ist, desto weniger stark hängt die Breite der Markierung von der Laserleistung ab, so daß der Einfluß der Erwärmung abnimmt. Anders ausgedrückt, durch sehr kurze Pulse wie bei der vorliegenden Erfindung haben die Markierungen immer etwa den gleichen Durchmesser, auch wenn sie mit geringfügig verschiedenen Laserleistungen geschrieben werden.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel liegen die Leistungsniveaus B, C und D im Bereich zwischen 80% und 100% des höchsten Leistungsniveaus A. Da die Leistungsniveaus B, C und D in Läufen aus mehreren Markierungen verwendet werden, erhalten die mit ihnen erzeugten Markierungen außerdem etwas Wärme von den danebenliegenden Markierungen. Dies hat zur Folge, daß die B-, C- und D-Markierungen etwa den gleichen Durchmesser haben wie die A-Markierungen.
Bei der vorliegenden Erfindung sollte die Dauer der Schreibpulse möglichst kurz sein. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt sie im wesentlichen 15 Nanosekunden oder weniger. Diese Pulsdauer t muß wesentlich kleiner sein als die Taktperiode T auf der äußeren Spur der Platte. Diese Taktperiode T hängt von der Größe und der Rotationsgeschwindigkeit der Platte ab. Die Pulsdauer t muß kürzer als die Taktperiode T sein, damit ein einwandfreies Funktionieren gewährleistet ist.
Ein weiterer Vorteil der kurzen Pulse besteht darin, daß es weniger Jitter gibt. Jitter ist ein Maß für die Abweichung der Markierungsübergänge von der Idealposition. Das Diagramm zeigt, daß bei kürzeren Pulsen weniger Jitter auftritt.
Fig. 10 ist eine schematische Zeichnung eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters mit einem (1,N)-RLL-Code. Das Muster ist mit der Bezugszahl 800 gekennzeichnet. Die minimale Lauflänge von 2T besteht aus einer einzigen runden Markierung, die durch einen gepulsten Laserstrahl mit Leistungsniveau A erzeugt wird. Der 3T-Lauf besteht aus einer ersten runden Markierung, die mit Leistungsniveau A erzeugt wird, und einer zweiten runden Markierung, die mit Leistungsniveau C erzeugt wird und die erste Markierung um einen halben Durchmesser überschneidet. Der 4T- Lauf besteht aus zwei einander berührenden Markierungen, die mit Leistungsniveau A erzeugt werden. Der 5T-Lauf besteht aus einer ersten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, einer zweiten mit Leistungsniveau C erzeugten Markierung, die die erste Markierung um einen halben Durchmesser überschneidet, und einer dritten, die mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die zweite Markierung berührt. Der 6T-Lauf besteht aus drei einander berührenden Markierungen, die mit Leistungsniveau A erzeugt werden. Der 7T-Lauf besteht aus einer ersten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, einer zweiten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die erste Markierung berührt, einer dritten, mit Leistungsniveau C erzeugten Markierung, die die zweite Markierung um einen halben Durchmesser überschneidet, und einer vierten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die dritte Markierung berührt. Der 8T-Lauf besteht aus vier einander berührenden Markierungen, die mit Leistungsniveau A erzeugt werden. Der 9T-Lauf besteht aus einer ersten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, einer zweiten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die erste Markierung berührt, einer dritten, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die zweite Markierung berührt, einer vierten, mit Leistungsniveau C erzeugten Markierung, die die dritte Markierung um einen halben Durchmesser überschneidet, und einer fünften, mit Leistungsniveau A erzeugten Markierung, die die vierte Markierung berührt. Der 10T-Lauf besteht aus fünf einander berührenden Markierungen, die mit Leistungsniveau A erzeugt werden. Die gesamte Lauflängengruppe basiert also auf der Kombination von 2T- und 3T-Lauflängen. Die 4T-, 6T-, 8T- und 10T-Lauflängen werden durch Aneinanderfügen einander berührender 2T-Läufe gebildet, die 3T-, 5T-, 7T- und 9T-Läufe werden durch einander berührende 2T- und 3T-Läufe gebildet.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein (1,7)-RLL- Code verwendet. In diesem Fall werden nur die Lauflängen 2T-8T benötigt. Die vorliegende Erfindung kann aber natürlich auch mit beliebigen (2,N)-Codes verwendet werden.
Fig. 11 ist eine schematische Zeichnung eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters mit einem (1,N)-RLL-Code. Das Aufzeichnungsmuster ist mit der Bezugszahl 810 gekennzeichnet. Muster 810 entspricht im wesentlichen Muster 800, nur gibt es hier drei Leistungsniveaus A, B und C, wobei A größer als B und B wiederum größer als C ist. Das höchste Leistungsniveau A wird nur für die einzeln stehende Markierung 2T verwendet.
Fig. 12 ist ein Schaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels des Modulators. Dieser Modulator ist mit der Bezugszahl 812 gekennzeichnet. Modulator 812 implementiert die Muster 800 und 810 und kann an Stelle des Modulators 252 in System 100 verwendet werden. Modulator 812 besteht aus den UND-Schaltungen 814-834, den ODER-Schaltungen 836-844, den invertierenden Schaltungen 846-860, den Flip-Flops 862-884, einem Selektor 886 und den monostabilen Kippgliedern 888-892. Der Eingang S1 am Selektor 886 bestimmt, ob Muster 800 oder Muster 810 geschrieben wird. Wenn S1 gleich null ist, wird Muster 800 geschrieben, und wenn S1 gleich eins ist, wird Muster 810 geschrieben. Die Funktionsweise von Modulator 812 entspricht weitgehend der von Modulator 252.
Fig. 13 ist eine schematische Zeichnung eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters. Das Aufzeichnungsmuster ist mit der Bezugszahl 1200 gekennzeichnet. Es wird ein (1,7)-RLL-Code verwendet, der im wesentlichen Muster 800 entspricht, nur erfolgt hier die Überschneidung nicht in der Mitte des Laufs, sondern an der vorderen Randmarkierung.
Fig. 14 ist eine schematische Zeichnung eines alternativen Ausführungsbeispiels eines (1,N)-RLL-Codes. Das Aufzeichnungsmuster ist mit der Bezugszahl 1210 gekennzeichnet. Muster 1210 entspricht im wesentlichen Muster 1200, nur gibt es hier drei Leistungsniveaus A, B und C, wobei A > B > C ist. Das höchste Leistungsniveau A wird nur für die einzeln stehende Markierung 2T verwendet.
Fig. 15 ist eine schematische Zeichnung eines alternativen Ausführungsbeispiels des Modulators. Dieser ist mit der Bezugszahl 1220 gekennzeichnet. Modulator 1220 implementiert die Muster 1200 und 1210 und kann an Stelle des Modulators 252 in System 100 verwendet werden. Modulator 1220 besteht aus den UND- Schaltungen 1224-1254, den ODER-Schaltungen 1256-1262, den invertierenden Schaltungen 1270-1296, den Flip-Flops 1300-1332, einem Selektor 1360 und den monostabilen Kippgliedern 1362- 1366.
Selektor 1360 bestimmt, ob Muster 1200 oder Muster 1210 aufgezeichnet wird. Wenn S1 gleich null ist, wird Muster 1200 geschrieben, und wenn S1 gleich eins ist, wird Muster 1210 geschrieben. Die Funktionsweise von Modulator 1220 entspricht weitgehend der von Modulator 252.
In den obigen Mustern 10, 20, 30, 800, 810, 900 und 910 erfolgen notwendige Überschneidungen der Markierungen an einer Markierung, die nicht die hintere Randmarkierung ist. Anders ausgedrückt: die letzte Markierung in der Serie oder dem Lauf berührt die vorige, überschneidet sie jedoch nicht. Diese Arten von Mustern führen zu einer wesentlich geringeren Wärmeausdehnung im Datenträger und zu einer sauberen Positionierung der Kanten. Auch wenn diese Muster vorzugsweise mit den beschriebenen unterschiedlichen Leistungsniveaus geschrieben werden sollten, ist auch bei ihrer Verwendung mit nur einem einzigen Leistungsniveau eine wesentliche Verringerung der Wärmeausdehnung zu erreichen. In diesem Fall werden alle Stromquellen 772, 774, 776 und 778 auf ein Leistungsniveau eingestellt, das dem Niveau A entspricht. In den Mustern 10, 20, 30, 800, 810, 900 und 910 werden dann alle Markierungen mit dem Leistungsniveau A geschrieben.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind überlappende oder einander berührende Markierungen als Füllzeichen in Läufen aus drei oder mehr Markierungen verwendet worden. Alle diese Markierungen hatten etwa den gleichen Durchmesser. Im folgenden werden diese Markierungen als Standardmarkierungen bezeichnet. In den nächsten beiden Ausführungsbeispielen werden die überlappenden Füllmarkierungen durch eine berührende Füllmarkierung mit kleinerem Durchmesser ersetzt, die als Nichtstandardmarkierung bezeichnet wird.
Fig. 16 ist eine schematischen Zeichnung eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters. Das Muster ist mit der Bezugszahl 1400 gekennzeichnet. Es wird ein (2,N)-RLL-Code implementiert, der weitgehend mit Muster 30 identisch ist, nur werden hier die überlappenden Füllmarkierungen in Läufen aus drei oder mehr Markierungen durch einander berührende kleinere Markierungen (Nichtstandardmarkierungen) E und F ersetzt. Diese Änderungen erfolgen in den 7T-, 8T-, 10T- und 11T-Läufen. Der 7T-Lauf und der 10T-Lauf (und jeder dritte Lauf danach) hatte zuvor Füllmarkierungen, die sich um zwei Drittel eines Standardmarkierungsdurchmessers überschneiden. Nun besitzen diese Läufe eine einzige berührende Nichtstandardmarkierung E mit einem Durchmesser von einem Drittel des Standardmarkierungsdurchmessers. Der 8T-Lauf, der 11T- Lauf (und jeder dritte Lauf danach), die zuvor Füllmarkierungen hatten, welche sich um ein Drittel eines Standardmarkierungsdurchmessers überschneiden, besitzen jetzt eine einzige berührende Nichtstandardmarkierung F mit einem Durchmesser von zwei Dritteln eines Standardmarkierungsdurchmessers. Diese Nichtstandardmarkierung wird mit einem Laserstrahl der Leistung F geschrieben. Die Nichtstandardmarkierungen werden mit wesentlich geringerer Laserleistung geschrieben, und ihre Mitte ist leicht von der vorausgehenden Markierung weg verschoben. Die Kombination von geringerer Laserleistung und geringerer Wärme ausdehnung von den vorhergehenden Markierungen führt dazu, daß die Markierung einen geringeren Durchmesser besitzt. Diese Nichtstandardmarkierungen sind als Füllmarkierungen geeignet, sind aber nicht klar genug, daß sie als vordere oder hintere Markierung verwendet werden könnten.
Fig. 17 ist ein Schaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels des Modulators. Dieser ist mit der Bezugszahl 1410 gekennzeichnet. Modulator 1410 implementiert Muster 1400 und kann an Stelle von Modulator 252 in System 100 verwendet werden. Modulator 1410 besteht aus den UND-Schaltungen 1412-1438, den ODER-Schaltungen 1440-1444, den invertierenden Schaltungen 1450-1470, den Flip-Flops 1472-1510, den monostabilen Kippgliedern 1512-1522 und den Halbtakt-Verzögerungsschaltungen 1524 und 1526. Modulator 1410 gibt Leistungsniveau-Signale A, B, C, D und F auf den Leitungen 1530-1540 aus. Die Funktionsweise von Modulator 1410 entspricht weitgehend der von Modulator 252.
Fig. 18 ist ein Schaltbild einer Laseransteuerung 1600. Elemente der Laseransteuerung 1600, die gleich sind wie bei der Laseransteuerung 254 sind durch die entsprechenden Zahlen mit einem Strich gekennzeichnet. Die neuen Elemente werden zur Implementierung der beiden zusätzlichen Laserleistungsniveaus E und F benötigt. Neue Elemente sind die Register 1602, 1604, die Analog-Digital-Wandler (D/A) 1606 und 1608, die Stromquellen 1610 und 1612 und die Transistoren 1614-1620. Die Stromquellen 770'-778' sind so eingestellt wie bei der Laseransteuerung 164 beschrieben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Stromquelle E 1610 so eingestellt, daß die Strahlleistung am Datenträger weniger als 60% aber mindestens 50% (im Idealfall 55%) der Strahlleistung von Niveau A beträgt. Stromquelle F 1612 ist so eingestellt, daß die Strahlleistung am Datenträger weniger als 70% aber mindestens 60% (vorzugsweise 65%) der Strahlleistung von Niveau A beträgt.
Fig. 19 ist eine schematische Zeichnung eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters. Das Muster ist mit der Bezugszahl 1700 gekennzeichnet. Es wird ein (1,N)-Code implementiert, der im wesentlichen dem Muster 810 entspricht, nur werden hier die überlappenden Füllmarkierungen in Läufen aus drei oder mehr Markierungen durch berührende kleinere Markierungen (Nichtstandardmarkierungen) ersetzt. Diese Änderungen erfolgen im 5T-, 7T-, 9T- und jedem zweiten weiteren Lauf. Diese Läufe hatten zuvor Füllmarkierungen, die sich um einen halben Standardmarkierungsdurchmesser überschneiden; jetzt haben sie eine einzige berührende Nichtstandardmarkierung D mit einem Durchmesser, der halb so groß ist wie der Durchmesser einer Standardmarkierung. Diese Markierung wird mit einem Laserstrahl der Leistung D geschrieben.
Fig. 20 ist ein Schaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Modulators. Dieser ist mit der Bezugszahl 1710 gekennzeichnet. Modulator 1710 implementiert das Muster 1700 und kann an Stelle von Modulator 252 in System 100 verwendet werden. Modulator 1410 besteht aus den UND-Schaltungen 1712-1732, denn ODER-Schaltungen 1734-1738, den invertierenden Schaltungen 1740-1754, den Flip-Flops 1756-1780, den monostabilen Kippgliedern 1782-1788 und einer Halbtakt-Verzögerungsschaltung 1790.
Modulator 1710 ist über die Leitungen 720-726 mit der Laseransteuerung 254 verbunden. Die Laseransteuerung 254 verfügt über die Leistungsniveaus A, B und C, die wie oben eingestellt sind. Niveau D ist hier jedoch so eingestellt, daß die Strahlleistung am Datenträger weniger als 60% aber mindestens 50% (vorzugsweise 55%) der Strahlleistung von Niveau A entspricht.
Fig. 21 ist eine schematische Zeichnung eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters. Das Muster ist mit der Bezugszahl 1900 gekennzeichnet. Es wird ein (2,N)-Code mit einem ähnlichen Muster wie Muster 10 implementiert. Der Unterschied besteht darin, daß der 7T-Lauf, der 8T-Lauf, der 10T-Lauf und der 11T-Lauf Überschneidungen an der letzten Markierung aufweisen.
Fig. 22 ist eine schematische Zeichnung eines (2,N)-Musters, das mit der Bezugszahl 1910 gekennzeichnet ist. Muster 1910 entspricht im wesentlichen Muster 1900, mit dem Unterschied, daß es hier drei Leistungsniveaus A, C und D gibt, wobei A > D > C ist. Leistungsniveau C wird zum Schreiben der zweiten Markierung benutzt, wenn zwei Markierungen sich um mehr als einen halben Durchmesser überschneiden. Leistungsniveau D wird zum Schreiben der zweiten Markierung verwendet, wenn zwei Markierungen sich um weniger als einen halben Durchmesser überschneiden.
Fig. 23 ist eine schematische Zeichnung eines (2,N)-Musters, das mit der Bezugszahl 1920 gekennzeichnet ist. Muster 1920 entspricht im wesentlichen Muster 1900, mit dem Unterschied, daß es hier vier Leistungsniveaus A, B, C und D gibt, wobei A > B > D > C ist. Das höchste Leistungsniveau A wird nur zum Schreiben der einzeln stehenden Markierung 3T verwendet.
Fig. 24 ist ein Schaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels des Modulators. Dieser ist mit der Bezugszahl 1922 gekennzeichnet. Modulator 1922 implementiert die Muster 1900, 1910 und 1920 und kann an Stelle von Modulator 252 in System 100 verwendet werden. Modulator 1922 besteht aus den UND- Schaltungen 1924-1934, den ODER-Schaltungen 1936 und 1938, den Flip-Flops 1940-1960, den Selektoren 1962 und 1964 und den monostabilen Kippgliedern 1966-1972.
Die Selektoren 1962 und 1964 bestimmen, welches der drei Muster aufgezeichnet wird. Wenn (S1,S2) gleich (0,0) ist, wird Muster 1900 aufgezeichnet. Bei (0,1) wird Muster 1910 aufgezeichnet und bei (1,0) Muster 1920. Die Funktionsweise von Modulator 1922 entspricht der von Modulator 252.
Fig. 25 ist eine schematische Zeichnung eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters. Dieses Muster ist mit der Bezugszahl 200 gekennzeichnet. Es wird ein (1,N)-Code mit einem Muster wie Muster 800 implementiert. Der Unterschied besteht darin, daß der 5T-Lauf und der 9T-Lauf Überschneidungen an der letzten Markierung aufweisen.
Fig. 26 ist eine schematische Zeichnung eines alternativen Ausführungsbeispiels eines (1,N)-Codes, das mit der Bezugszahl 2010 gekennzeichnet ist. Muster 2010 entspricht im wesentlichen Muster 2000. Der Unterschied besteht darin, daß hier drei Leistungsniveaus A, B und C verwendet werden, wobei A > B > C ist. Das höchste Leistungsniveau A wird nur für einzeln stehende 2T- Markierungen verwendet.
Fig. 27 ist ein Schaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels des Modulators. Dieser ist mit der Bezugszahl 2020 gekennzeichnet. Modulator 2020 implementiert die Muster 2000 und 2010 und kann an Stelle vom Modulator 252 in System 100 verwendet werden. Modulator 2020 besteht aus den UND-Schaltungen 2022-2030, den ODER-Schaltungen 2032 und 2034, den Flip-Flops 2036-2050, einem Selektor 2052 und den monostabilen Kippgliedern 2054-2058.
Selektor 2052 bestimmt, ob Muster 2000 oder Muster 2010 geschrieben wird. Wenn S1 gleich null ist, wird Muster 2000 geschrieben, wenn S1 gleich eins ist, wird Muster 2010 geschrie ben. Die Funktionsweise von Modulator 2020 entspricht der von Modulator 252.
Fig. 28 ist eine schematische Zeichnung eines alternativen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmusters. Das Muster ist mit der Bezugszahl 2100 gekennzeichnet. Es wird ein (2,N)-Code mit einem Muster, in dem sich alle Markierungen überschneiden, verwendet. Zum Schreiben der Markierungen werden die beiden Leistungsniveaus A und C verwendet. Das niedrigere Leistungsniveau C wird verwendet, wenn zwei Markierungen sich um mehr als einen halben Durchmesser überschneiden.
Fig. 29 ist eine schematische Zeichnung eines alternativen Ausführungsbeispiels eines (2,N)-Codes, der mit der Bezugszahl 2110 gekennzeichnet ist. Muster 2110 ist weitgehend mit Muster 2100 identisch. Der Unterschied besteht darin, daß hier drei Leistungsniveaus A, B und C verwendet werden, wobei A > B > C ist. Das höchste Leistungsniveau A wird nur für einzeln stehende 3T-Markierungen verwendet.
Fig. 30 ist ein Schaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels des Modulators. Dieser ist mit der Bezugszahl 2120 gekennzeichnet. Modulator 2120 implementiert die Muster 2100 und 2110 und kann an Stelle von Modulator 252 in System 100 verwendet werden. Modulator 2120 besteht aus den UND-Schaltungen 2122-2132, den ODER-Schaltungen 2133 und 2134, den Flip-Flops 2136-2152, einem Selektor 2160 und den monostabilen Kippgliedern 2162-2166.
Selektor 2160 bestimmt, ob Muster 2100 oder Muster 2110 geschrieben wird. Wenn S1 gleich null ist, wird Muster 2100 geschrieben; wenn S1 gleich eins ist, wird Muster 2110 geschrie ben. Die Funktionsweise von Modulator 2120 entspricht der von Modulator 252.

Claims

1. Ein optisches Datenspeichersystem 100, bestehend aus:

einem optischen Datenspeichermedium 110;

einer Strahlungsquelle 150, um einen Strahl 152 auf das Medium zu richten;

einer Bewegungsvorrichtung 116, um das Medium relativ zum Strahl zu bewegen; und

einer an die Strahlungsquelle angeschlossenen Steuereinheit 254, um den Strahl so zu pulsen, daß auf dem Medium im wesentlichen kreisförmige Markierungen entstehen;

gekennzeichnet dadurch, daß: die Markierungen Verläufe variabler Länge bilden, in denen die Länge des Verlaufs digitalen Daten entspricht, wobei ein Verlauf aus drei oder mehr verbundenen Markierungen eine Überschneidung an zwei der Markierungen in dem Verlauf, aber nicht an den übrigen Markierungen in dem Verlauf aufweisen.

2. Ein System 100 gemäß Anspruch 1, bei dem eine der zwei überlappenden Markierungen durch einen gepulsten Strahl mit einer geringeren Leistung C als der zur Erzeugung der anderen Markierungen in dem Verlauf verwendeten Leistung A, B erzeugt wird.

3. Ein System 100 gemäß Anspruch 1, bei dem: der Verlauf aus drei oder mehr zusammenhängenden Markierungen aus einem Verlauf mit einer vorderen Randmarkierung, einer hinteren Randmarkierung und mindestens einer Füllmarkierung dazwischen D, E, F, wobei eine der Füllmarkierungen aus einer runden Markierung mit einem kleineren Durchmesser als die vordere und hintere Randmarkierung besteht, die die benachbarten Markierungen berührt, und wobei die Steuereinheit eine Füllmarkierungsvorrichtung 1610, 1612 zur Erzeugung der Füllmarkierung mit dem geringeren Durchmesser enthält.

4. Ein System 100 gemäß Anspruch 3, bei dem mindestens eine der Füllmarkierungen D, E, F durch einen gepulsten Strahl, dessen Leistung geringer ist als die zur Erzeugung der vorderen und hinteren Randmarkierungen verwendete, erzeugt wird.

5. Ein System 100 gemäß Anspruch 3, bei dem ein Strahl 152 mit einem ersten Leistungsniveau A zur Erzeugung einer einzigen unverbundenen runden Markierung, ein Strahl mit einem Leistungsniveau B zur Erzeugung der vorderen und hinteren Randmarkierungen und ein Strahl mit einem dritten Leistungsniveau E, F zur Erzeugung der Füllmarkierungen verwendet wird, wobei das zweite Leistungsniveau 95-99% des ersten Leistungsniveaus beträgt und das dritte Leistungsniveau mindestens 50% aber weniger als 70% des ersten Leistungsniveaus beträgt.

6. Ein System 100 gemäß Anspruch 3, bei dem der Durchmesser der Füllmarkierung E etwa ein Drittel des Durchmessers der vorderen und hinteren Randmarkierungen beträgt.

7. Ein System 100 gemäß Anspruch 3, bei dem der Durchmesser der Füllmarkierung F etwa zwei Drittel des Durchmessers der vorderen und hinteren Randmarkierungen beträgt.

8. Ein System 100 gemäß Anspruch 3, bei dem der Durchmesser der Füllmarkierung D etwa halb so groß ist wie der Durchmesser der vorderen und hinteren Randmarkierungen.

9. Ein System 100 gemäß Anspruch 1, in dem: der zweite gepulste Strahl 152 ein erstes Leistungsniveau A und ein niedrigeres zweites Leistungsniveau C besitzt, ein Verlauf, der zwei oder mehr runde Markierungen enthält, wobei zwei der Markierungen einander um mindestens die Hälfte des Durchmessers der runden Markierung überlappen, erzeugt wird, wobei eine der überlappenden Markierungen durch einen gepulsten Strahl mit einem ersten Leistungsniveau und die andere der beiden überlappenden Markierungen durch einen gepulsten Strahl mit dem zweiten Leistungsniveau erzeugt wird und die Überlappung mindestens zwei Markierungen enthält.

10. Ein System 100 gemäß Anspruch 9, in dem runde Markierungen, die sich um weniger als die Hälfte des Durchmessers der runden Markierung überlappen, erzeugt werden, wobei eine der Markierungen durch einen gepulsten Strahl 152 mit dem ersten Leistungsniveau A und die verbleibende Markierung durch einen gepulsten Strahl mit einem dritten Leistungsniveau erzeugt wird, wobei das dritte Leistungsniveau D kleiner als das erste aber größer als das zweite Leistungsniveau ist.

11. Ein System 100 gemäß Anspruch 10, in dem runde Markierungen, die sich um weniger als die Hälfte des Durchmessers der runden Markierung überlappen, eine Überlappungsbreite von einem Drittel des Durchmessers der runden Markierungen besitzt.

12. Ein System 100 gemäß Anspruch 9, in dem das zweite Leistungsniveau C mindestens 80% aber weniger als 90% des ersten Leistungsniveaus A beträgt.

13. Ein System 100 gemäß Anspruch 1, bei dem: drei oder mehr miteinander verbundene Markierungen mit einer Überlappung an einer nicht-hinteren Randmarkierung geschrieben wird und keine Überlappung an einer hinteren Randmarkierung erfolgt.

14. Ein System 100 gemäß Anspruch 1 bis 13, bei dem die Dauer der Pulse 15 Nanosekunden oder weniger beträgt.

15. Ein System 100 gemäß Anspruch 1 bis 12 oder 14, bei dem drei oder mehr Markierungen so erzeugt werden, daß sie miteinander verbunden sind, und die Überlappung an einer nicht-vorderen Randmarkierung erfolgt.

16. Ein System 100 gemäß Anspruch 1 bis 12 oder 14, bei dem drei oder mehr Markierungen so erzeugt werden, daß sie miteinander verbunden sind, und die Überlappung an einer vorderen Randmarkierung erfolgt.

17. Ein System 100 gemäß Anspruch 1 bis 16, bei dem die Breite der Überlappung dem halben Durchmesser der runden Markierungen entspricht.

18. Ein aus folgenden Schritten bestehendes Verfahren zur optischen Datenspeicherung:

Bewegen eines optischen Datenspeichermediums 110 relativ zu einer Strahlungsquelle 150;

Ausrichten eines Strahls 152 von der Strahlungsquelle auf das Medium; und

Pulsen des Strahls zur Erzeugung im wesentlichen runder Markierungen auf dem Medium;

gekennzeichnet dadurch, daß: die Markierungen Verläufe variabler Länge bilden, in denen die Länge des Verlaufs digitalen Daten entspricht, wobei ein Verlauf aus drei oder mehr verbundenen Markierungen eine Überschneidung auf zwei der Markierungen in dem Verlauf, aber nicht in den übrigen Markierungen in dem Verlauf aufweisen.

19. Ein Verfahren gemäß Anspruch 18, ein dem eine oder mehrere Markierungen, die sich überlappen, durch einen gepulsten Strahl mit einem geringeren Leistungsniveau C als dem zur Erzeugung der anderen Markierungen im Verlauf verwendeten Leistungsniveau A, B erzeugt werden.

20. Ein Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem: die Markierungen Verläufe variabler Länge bilden, in denen die Länge des Verlaufs digitalen Daten entspricht, wobei ein Verlauf aus drei oder mehr verbundenen Markierungen eine Überschneidung an zwei der Markierungen in dem Verlauf, aber nicht an den übrigen Markierungen in dem Verlauf aufweisen.

21. Ein Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem mindestens eine der Füllmarkierungen D, E, F durch einen gepulsten Strahl, dessen Leistung geringer ist als die zur Erzeugung der vorderen und hinteren Randmarkierungen verwendete, erzeugt wird.

22. Ein Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem ein Strahl 152 mit einem ersten Leistungsniveau A zur Erzeugung einer einzigen unverbundenen runden Markierung, ein Strahl mit einem Leistungsniveau B zur Erzeugung der vorderen und hinteren Randmarkierungen und ein Strahl mit einem dritten Leistungsniveau E, F zur Erzeugung der Füllmarkierungen verwendet wird, wobei das zweite Leistungsniveau 95-99% des ersten Leistungsniveaus beträgt und das dritte Leistungsniveau mindestens 50% aber weniger als 70% des ersten Leistungsniveaus beträgt.

23. Ein Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem der Durchmesser der Füllmarkierung E etwa ein Drittel des Durchmessers der vorderen und hinteren Randmarkierungen beträgt.

24. Ein Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem der Durchmesser der Füllmarkierung F etwa zwei Drittel des Durchmessers der vorderen und hinteren Randmarkierungen beträgt.

25. Ein Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem der Durchmesser der Füllmarkierung D etwa halb so groß ist wie der Durchmesser der vorderen und hinteren Randmarkierungen.

26. Ein Verfahren gemäß Anspruch 18, in dem: der zweite gepulste Strahl 152 ein erstes Leistungsniveau A und ein niedrigeres zweites Leistungsniveau C besitzt, ein Verlauf, der zwei oder mehr runde Markierungen enthält, wobei zwei der Markierungen einander um mindestens die Hälfte des Durchmessers der runden Markierung überlappen, erzeugt wird, wobei eine der überlappenden Markierungen durch einen gepulsten Strahl mit einem ersten Leistungsniveau und die andere der beiden überlappenden Markierungen durch einen gepulsten Strahl mit dem zweiten Leistungsniveau erzeugt wird und die Überlappung mindestens zwei Markierungen enthält.

27. Ein Verfahren gemäß Anspruch 26, in dem runde Markierungen, die sich um weniger als die Hälfte des Durchmessers der runden Markierung überlappen, erzeugt werden, wobei eine der Markierungen durch einen gepulsten Strahl 152 mit dem ersten Leistungsniveau A und die verbleibende Markierung durch einen gepulsten Strahl mit einem dritten Leistungsniveau erzeugt wird, wobei das dritte Leistungsniveau D kleiner als das erste aber größer als das zweite Leistungsniveau ist.

28. Ein Verfahren gemäß Anspruch 27, in dem runde Markierungen, die sich um weniger als die Hälfte des Durchmessers der runden Markierung überlappen, eine Überlappungsbreite von einem Drittel des Durchmessers der runden Markierungen besitzt.

29. Ein Verfahren gemäß Anspruch 26, in dem das zweite Leistungsniveau C mindestens 80% aber weniger als 90% des ersten Leistungsniveaus A beträgt.

30. Ein Verfahren gemäß Anspruch 26, bei dem eine einzige nichtverbundene runde Markierung durch einen gepulsten Strahl mit einem dritten Leistungsniveau erzeugt wird, das höher als das erste und das zweite Leistungsniveau ist.

31. Ein Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem: drei oder mehr miteinander verbundene Markierungen mit einer Überlappung an einer nicht-hinteren Randmarkierung geschrieben wird und keine Überlappung an einer hinteren Randmarkierung erfolgt.