DE69426660T2 - Optisches Medium mit Mehrfachdatenoberfläche und Speichersystem - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft allgemein optische Datenspeichermedien und -systeme und insbesondere optische Datenträger mit mehreren Plattenoberflächen und Speichersysteme, die solche Datenträger verwenden.
• Optische Datenspeichersysteme stellen ein Mittel zur Speicherung großer Datenmengen auf einer Platte bereit. Der Zugriff auf die Daten erfolgt, indem ein Laserstrahl auf die Datenschicht der Platte fokussiert und der reflektierte Lichtstrahl dann erkannt wird. Es sind verschiedene Arten von Systemen bekannt. In einem Nur-Lese-Speicher-(ROM-)System wie zum Beispiel einem Compact-Disc-(CD-ROM-)System werden Daten zum Zeitpunkt der Herstellung der Platte dauerhaft als Markierungen in die Platte eingefügt. Die Daten werden als eine Änderung des Reflexionsverhaltens erkannt, während der Laserstrahl die Datenmarkierungen überstreicht. Ein Write- Once-Read-Many-(WORM-)System ermöglicht dem Benutzer, Daten zu schreiben, indem Markierungen wie zum Beispiel Vertiefungen auf der leeren Oberfläche einer optischen Platte gesetzt werden. Sobald die Daten auf der Platte aufgezeichnet wurden, können sie nicht mehr gelöscht werden. Die Daten in einem WORM-System werden ebenfalls als Änderung des Reflexionsverhaltens erkannt. Es gibt auch löschbare optische Datenspeichersysteme wie zum Beispiel Phasenänderungs- und magneto-optische Systeme (MO-Systeme). Während Phasenänderungssysteme auch Daten lesen, indem sie eine Änderung des Reflexionsverhaltens erfassen, lesen MO-Systeme Daten, indem sie die Drehung der zugehörigen Polarisation, die durch den MO-Datenträger verursacht wird, messen.
• Um die Speicherkapazität einer optischen Platte zu erhöhen, wurden Systeme mit mehreren Datenschichten vorgeschlagen. Auf eine optische Platte, die zwei oder mehr Datenschichten hat, kann auf verschiedene Schichten zugegriffen werden, indem der Brennpunkt der Linse geändert wird. Ein Beispiel für diese Art von System ist in der US-Patentschrift 5 202 875 beschrieben, die auf die IBM übertragen wurde. Bei solchen Systemen muss das Licht von der Laserquelle eines oder mehrere der lichtdurchlässigen Plattensubstrate durchdringen, um auf die Datenschichten auf den verschiedenen Substraten zugreifen zu können. Die Fokussierung des Lichts durch ein verhältnismäßig dickes Substrat bringt eine sphärische Aberration des Lichtstrahls mit sich. Im Falle von herkömmlichen optischen Systemen mit einer einzigen Platte kann dies korrigiert werden, indem die Krümmung der Fokussierlinse um einen festen Betrag geringfügig geändert wird, da die Menge des Substratmaterials, die das Licht durchdringen muss, gleich bleibt. Bei optischen Plattensystemen mit mehreren Datenschichten ist jedoch je nachdem, auf welche Datenschicht zugegriffen wird, eine Form des einstellbaren aktiven Ausgleichs der sphärischen Aberration notwendig, da das Licht durch eine unterschiedliche Anzahl von Substraten und durch verschiedene Substratstärken fokussiert werden muss.
• Die Europäische Patentanmeldung EP-A-0 517 491 legt eine Lösung für dieses Problem offen, die darin besteht, dass mit demselben Material, aus dem auch die Substrate bestehen, ein Ausgleich der Aberration vorgenommen wird, und die Stärke des Materials schrittweise erhöht wird, um die sphärische Aberration auszugleichen, die aufgrund der verschiedenen Tiefen der Datenoberflächen auftritt.
• Die vorliegende Erfindung versucht, die Unzulänglichkeiten von Systemen nach dem Stand der Technik, die mehrere Schichten aufweisen, anzugehen.
• Folglich werden ein optisches Datenspeichersystem nach Anspruch 1 und ein optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 12 bereitgestellt.
• Bei einem Speichersystem, bei dem die Speichersubstrate die Form von Platten annehmen, wird jede Platte in dem Stapel aus einem lichtdurchlässigen Material, wie zum Beispiel Polycarbonat im Falle eines CD-ROM-Systems, hergestellt und verfügt auf mindestens einer ihrer Seiten über eine teilweise lichtdurchlässige Datenschicht. Eine Fokussierlinse in dem System fokussiert Licht auf die Datenschichten entlang von optischen Pfaden, wobei jede Datenschicht einer Länge eines eindeutigen optischen Pfads entspricht. Das Licht wird jedoch auf jede Datenschicht fokussiert, indem es von benachbarten Datenschichten so zurückgeworfen wird, dass die gesamte Stärke des Substrats, die das Licht durchdringt, bei jedem optischen Pfad gleich ist. Auf diese Weise reicht die feste Korrektur der sphärischen Aberration, die durch die Fokussierlinse ermöglicht wird, aus, und eine variable Korrektur der Aberration ist nicht notwendig. Durch geeignete Auswahl des jeweiligen Reflexionsvermögens der diversen Datenschichten in dem Plattenstapel ist es möglich, das System so zu gestalten, dass die Stärke des tatsächlich reflektierten Lichts von jeder Datenschicht gleich und eine einstellbare Signalverstärkung nicht notwendig ist.
• Ausführungsformen der Erfindung werden nun lediglich anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine Prinzipskizze eines optischen Plattenspeichersystems der vorliegenden Erfindung in Form von einem CD-ROM-System ist;
• Fig. 2 eine Prinzipskizze des optischen Kopfes und des optischen Mediums der vorliegenden Erfindung ist, welche das Mittel zur Erkennung und zur Verstärkung des Lichts veranschaulicht, das mit verschiedenen Stärken von den jeweiligen Datenschichten reflektiert wird;
• Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Steuersystems der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 4 eine grafische Darstellung des Fokusfehlersignals (FES) über der Linsenverschiebung der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 5 eine Schnittdarstellung des optischen Mediums ist, welche die verschiedenen Plattensubstrate und ihre Datenschichten veranschaulicht;
• Fig. 6 eine Schnittdarstellung der bevorzugten Ausführungsform des optischen Mediums ist, die zeigt, wie das Licht auf die verschiedenen Datenschichten fokussiert wird;
• Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform des optischen Mediums ist, die zeigt, wie das Licht auf die verschiedenen Datenschichten fokussiert wird.
• Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines optischen Plattenspeichersystems, das mit der allgemeinen Bezugszahl 10 bezeichnet ist. Das System 10 wird in Form von einem optischen CD-ROM-System erklärt. Das System 10 enthält ein optisches Datenspeichermedium 12, das vorzugsweise die Form einer Platte hat und auf einer in der Technik bekannten Klemmspindel 14 auswechselbar befestigt ist. Die Spindel 14 ist an einem Spindelmotor 16 befestigt, der wiederum an einem Systemgehäuse 20 befestigt ist. Der Motor 16 dreht die Spindel 14 und das Medium 12.
• Unterhalb des Mediums 12 ist ein optischer Kopf 22 angeordnet. Der Kopf 22 ist an einem Arm 24 befestigt, der wiederum mit einer Antriebseinheit wie zum Beispiel einem Schwingspulenmotor 26 verbunden ist. Der Schwingspulenmotor 26 ist an dem Gehäuse 20 befestigt und bewegt den Arm 24 und den Kopf 22 in Radiusrichtung unterhalb des Mediums 12.
• Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze einer Ausführungsform des optischen Kopfes 22 und des Mediums 12 von Fig. 1. Der optische Kopf 22 enthält eine Laserdiode 200, bei der es sich um einen Gallium-Aluminium-Arsenid-Diodenlaser handeln kann, der einen primären Lichtstrahl 202 mit einer Wellenlänge von ungefähr 780 nm erzeugt. Der Strahl 202 wird zuerst durch das Gitter 201 gebeugt, um zusätzlich zu dem primären Datenstrahl zwei sekundäre Strahlen zur Spursteuerung zu erzeugen, und anschließend von der Linse 203 kollimiert. Der resultierende Drei-Komponenten-Strahl 204 gelangt dann zu einem Strahlteiler 205. Ein Teil des Strahls 204 wird vom Strahlteiler 205 auf eine Fokussierlinse 206 und einen optischen Detektor 207 reflektiert. Der Detektor 207 dient zur Überwachung der Leistung des Laserstrahls 204. Der Strahl 204 von dem Strahlteiler 205 gelangt als Nächstes zu einem Spiegel 208, von dem er reflektiert wird. Der Strahl 204 wird dann durch eine Fokussierlinse 210 geleitet und auf eine der Datenoberflächen (Oberfläche 71 des Substrats 70, wie gezeigt ist) des Mediums 12 fokussiert. Die Linse 210 ist in einer Halterung 214 befestigt, deren Position von einem Fokuseinstellmotor 216, bei dem es sich um einen Schwingspulenmotor handeln kann, im Verhältnis zum Medium 12 eingestellt wird.
• Ein Teil des Lichtstrahls 204 wird auf der Datenoberfläche 71 als reflektierter Strahl 220 zurückgeworfen. Der Strahl 220 kommt durch die Linse 210 zurück und wird vom Spiegel 208 reflektiert. Am Strahlteiler 205 wird der Strahl 220 durch eine astigmatische Linse 232 auf einen optischen Mehrelement- Detektor 234 geleitet.
• Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Steuersystems der vorliegenden Erfindung, das mit der allgemeinen Bezugszahl 300 bezeichnet ist. Ein Fokusfehlersignal-(FES-) Spitzenwertdetektor 310 empfängt ein Fokusfehlersignal (FES), und ein Spursteuerungsfehlersignal-(TES-)Spitzenwertdetektor 312 empfängt ein Spursteuerungsfehlersignal (TES). Der Mehrelement-Detektor 234 (Fig. 2) erzeugt Ausgangssignale, die vom Signalverstärker 236 verstärkt werden und zur Erzeugung des Datensignals, des Spursteuerungsfehlersignals (TES) und des Fokusfehlersignals (FES) dienen, die alle an die Steuereinheit 314 gesendet werden. Die Steuereinheit 314 empfängt auch Eingangssignale vom FES-Spitzenwertdetektor 310, vom TES-Spitzenwertdetektor 312 und vom Laserstärke-Detektor 207. Die Steuereinheit 314 ist eine auf einem Mikroprozessor basierende Plattenlaufwerk-Steuereinheit. Die Steuereinheit 314 ist auch mit dem Laser 200, dem Kopfmotor 26, dem Spindelmotor 16 und dem Fokusmotor 216 verbunden und steuert diese.
• Die Funktionsweise des optischen Speichersystems 10 (Fig. 1) lässt sich nun mit Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 verstehen. Die Steuereinheit 314 steuert den Motor 16, der die Platte 12 dreht, und den Motor 26, der den optischen Kopf 22 in die richtige Position unterhalb der Platte 12 bewegt. Dem Laser 200 wird Energie zugeführt, um Daten vom Medium 12 zu lesen. Der Strahl 204 wird von der Linse 210 auf die entsprechende Datenoberfläche fokussiert. Der reflektierte Strahl 220 kommt zurück und wird von der astigmatischen Linse 232 auf den Mehrelement-Detektor 234 gelenkt. Das TES-Signal, das FES-Signal und das Datensignal werden vom Detektor 234 ausgegeben und vom Verstärker 236 verstärkt (Fig. 3).
• Fig. 4 ist eine grafische Darstellung des FES über dem Verschiebeweg der Linse 210. Man beachte, dass man für jede der Datenoberflächen des Mediums 12 ein nominal sinusförmiges Fokusfehlersignal erhält, wenn die durch die Substrate eingeführten Abweichungen richtig ausgeglichen werden. Zwischen den Datenschichten beträgt das FES-Signal null. Während des Systemstarts bewirkt die Steuereinheit 314 zuerst, dass der Motor 216 die Linse 210 an ihrer Verschiebeposition null positioniert. Die Steuereinheit 314 sucht dann die gewünschte Datenoberfläche, indem sie den Motor 216 veranlasst, die Linse 210 in eine positive Verschieberichtung zu bewegen. Auf jeder Datenschicht, d. h. der Datenschicht 51, 62, 71, 82 der Platten 50, 60, 70 beziehungsweise 80, erkennt der Spitzenwertdetektor 310 die beiden Spitzenwerte des FES- Sigbals, wenn der Brennpunkt des Strahls 204 die Datenoberfläche passiert und die Substratabweichungen richtig ausgeglichen werden. Die Steuereinheit 314 zählt die Spitzenwerte und ermittelt die genaue Datenoberfläche, auf welcher der Strahl 204 fokussiert wird. Wenn die gewünschten Oberflächen erreicht wurden, bewirkt die Steuereinheit 314, dass der Motor 216 die Linse 210 so positioniert, dass das Fokusfehlersignal zwischen den beiden Spitzenwerten für diese bestimmte Datenoberfläche liegt. Der Fokusfehler wird dann zur Steuerung des Motors 216 verwendet, damit er das Nullpunkt- Fokusfehlersignal zwischen den Spitzenwerten sucht, d. h. sich auf das positive Flankensignal so synchronisiert, dass ein genauer Fokus erzielt wird. Die Steuereinheit 314 stellt auch die Stärke des Lasers 200 für diese bestimmte Datenoberfläche ein.
• Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung der bevorzugten Ausführungsform des optischen Mediums 12 zur Verwendung in einem CD-ROM-System. Das Medium 12 enthält vier Plattensubstrate 50, 60, 70 und 80. Das Substrat 50 ist das dem optischen Kopf 22 (Fig. 1) am nächsten liegende Substrat und die Stelle, an welcher der Laserstrahl in das Medium 12 eintritt. Eine Außendurchmesser-(OD-)Randzone 52 und eine Innendurchmesser-(ID-)Randzone 54 werden zwischen dem Substrat 50 und dem benachbarten Substrat 60 befestigt. Eine OD- Randzone 63 und eine ID-Randzone 64 werden zwischen dem Substrat 60 und dem benachbarten Substrat 70 befestigt, und eine OD-Randzone 72 und eine ID-Randzone 74 werden zwischen den benachbarten Substraten 70 und 80 befestigt. Die Substrate 50, 60, 70 und 80 werden aus einem lichtdurchlässigem Material wie zum Beispiel Glas, Polycarbonat oder einem anderen Polymermaterial hergestellt. Die ID- und OD-Randzonen werden vorzugsweise ebenfalls aus einem Kunststoff wie zum Beispiel Polycarbonat hergestellt.
• Die Randzonen können mittels Kleber, Zement oder einem anderen Bonding-Verfahren an den Substraten befestigt werden. Vorzugsweise werden die Randzonen jedoch während der Fertigung vollständig in den Substraten gebildet, wie es beispielsweise beim herkömmlichen Spritzgussverfahren für CD-ROM-Substrate aus Polycarbonat der Fall ist. Wenn sie sich an ihrem vorgesehenen Platz befinden, bilden die Randzonen eine Vielzahl von ringförmigen Zwischenräumen 86 zwischen den Substraten und der Vorderplatte. Eine Spindelöffnung 90 führt in den ID-Randzonen durch das Medium 12, um die Spindel 14 aufzunehmen. In den ID-Randzonen ist eine Vielzahl von Durchgängen 88 vorgesehen, welche die Öffnung und die Zwischenräume 86 verbinden, um zwischen den Zwischenräumen 86 und der Umgebung des Plattenlaufwerks, die typischerweise Luft wäre, einen Druckausgleich zu ermöglichen. Die Durchgänge 88 können sich alternativ auf den OD-Randzonen befinden.
• Nun Bezug nehmend auf Fig. 6, ist eine Prinzipskizze eines Teilabschnitts der bevorzugten Ausführungsform des optischen Mediums 12 dargestellt, die repräsentative optische Pfade A bis D zeigt, welche auf die jeweiligen reflektierenden Datenschichten der Plattensubstrate fokussiert sind. In der bevorzugten Ausführungsform ist jedes der Plattensubstrate gleich stark, vorzugsweise ungefähr 0,4 mm, und besteht aus herkömmlichem Polycarbonat-Material für CD-ROMs. Jede der Datenschichten (51 auf dem Substrat 50, 62 auf dem Substrat 60, 71 auf dem Substrat 70 und 82 auf dem Substrat 80) ist eine Nur-Lese-Datenschicht, wie sie bei CD-ROM-Platten verwendet wird, d. h. ein eingeprägtes, aus Vertiefungen bestehendes Muster. Die Schicht 61 auf dem Substrat 60 ist eine teilweise durchlässige Schicht ohne Daten. Die Datenschichten werden jedoch so gebildet, dass sie teilweise durchlässig sind und über ein unterschiedliches Reflexionsvermögen verfügen, wie erklärt werden wird.
• Der Abstand der Substrate wird so gewählt, dass die Positionen der virtuellen Bilder, z. B. die Punkte, an denen die optischen Pfade A und B fokussiert würden, wenn sie nicht von der Schicht 61 reflektiert würden, nicht in unmittelbarer Nähe zu anderen Datenschichten liegen. Wenn sich diese virtuellen Bilder zu nahe an der Datenschicht 71 auf dem Substrat 70 oder der Datenschicht 82 auf dem Substrat 80 befinden, kommt es in dem Lesesignal zum Übersprechen. Eine Ausführungsform von Fig. 6, die sowohl ein geringes Übersprechen als auch eine kleinstmögliche Gesamtstärke des Mediums 12 erreicht, ist eine Struktur, bei welcher der Abstand zwischen dem Substrat 50 und dem Substrat 60 auf ungefähr 0,2 mm, der Abstand zwischen dem Substrat 70 und dem Substrat 80 ebenfalls auf 0,2 mm und der Abstand zwischen dem Substrat 60 und dem Substrat 70 auf den zweifachen Zwischenraum, also 0,4 mm, festgelegt wird.
• Wie in Fig. 6 veranschaulicht ist, hat jeder der optischen Pfade A bis D eine eindeutige Länge, wobei jede Länge von der Fokussierposition der Linse 210 bestimmt wird, die vom Linsenfokussiermotor 216 (Fig. 2) gesteuert wird. Im Falle des optischen Pfades A wird der Laserstrahl beispielsweise auf die Datenschicht 51 auf dem Substrat 50 fokussiert, indem er in Folge (a) das lichtdurchlässige Substrat 50, (b) die teilweise durchlässige Datenschicht 51 auf dem Substrat 50, (c) den Luftraum zwischen den Substraten 50 und 60, (d) die teilweise durchlässige Datenschicht 62 auf dem Substrat 60, (e) aufgrund der Reflexion von der teilweise durchlässigen Seite 61 zweimal das Substrat 60, (f) nochmals die teilweise durchlässige Datenschicht 62 auf dem Substrat 60 und (g) nochmals den Luftraum zwischen dem Substrat 50 und dem Substrat 60 passiert. Somit schließt die Länge des optischen Pfades A die Entfernung von der Fokussierlinse zum Substrat 50 zuzüglich der dreifachen Stärke des Substrats sowie des zweifachen Abstands zwischen dem Substrat 50 und dem Substrat 60 ein.
• Nun Bezug nehmend auf den optischen Pfad B, muss der Laserstrahl einmal das Substrat 50 und zweimal das Substrat 60 passieren, damit er auf die Datenschicht 62 auf dem Substrat 60 fokussiert (wobei er von der teilweise durchlässigen Seite 61 reflektiert wird). Die gesamte Länge des optischen Pfades B unterscheidet sich somit von der Länge des optischen Pfades A um eine Abstandsstrecke zwischen dem Substrat 50 und dem Substrat 60. Bei beiden Längen der optischen Pfade A und B schließt die Länge des optischen Pfades jedoch den Durchgang des Lichts durch insgesamt drei Substratstärken ein.
• Um auf die Datenschicht 71 auf dem Substrat 70 zu fokussieren, wie durch den optischen Pfad C gezeigt ist, muss das Licht einmal jedes der Substrate 50, 60 und 70 passieren. Ebenso ist die Länge des optischen Pfades D zur Datenschicht 82 auf dem vierten Substrat 80 gleich der des optischen Pfades C zuzüglich der Abstandsstrecke zwischen den Substraten 70 und 80.
• Bei jeder Länge der eindeutigen optischen Pfade A bis D schließt die Länge den Weg des Lichts durch dieselbe Substratmenge ein, nämlich eine Entfernung, die gleich drei Substratstärken ist. Da das Licht in jedem dieser eindeutigen optischen Pfade auf verschiedene Punkte, aber durch dieselbe Menge und dieselbe Art von Substratmaterial fokussiert wird und da die Zwischenräume aus Luft mit einem Brechungsindex von 1,0 bestehen, ist in dem optischen Datensystem eine variable Korrektur der Aberration nicht notwendig. Das heißt, die feste Korrektur der sphärischen Aberration der Fokussierlinse 210 (Fig. 2) kann so festgelegt werden, dass sie einer festen Gesamtstärke des Substrats (1,2 mm) Rechnung trägt und für die Fokussierung auf alle vier Datenschichten ausreichend ist.
• Die reflektierten Stärken SA bis SD des Lichts, das von den Datenschichten reflektiert wird, die jeweils der Länge von einem der optischen Pfade A bis D entsprechen, können in der Ausführungsform von Fig. 6 im allgemeinen Fall wie folgt dargestellt werden, wobei R und T das Reflexionsvermögen und die Durchlässigkeit der jeweiligen Schnittstellen eines jeden der Substrate darstellen und wobei die Seite 1 die Seite ist, die dem optischen Kopf am nächsten ist (die der Datenschicht 51 auf dem Substrat 50 entgegengesetzte Seite), und die Seite 7 die Seite ist, die vom optischen Kopf am weitesten entfernt ist (Datenschicht 82 auf dem Substrat 80):
• SA = N*(R&sub4;*T&sub3;)²*R&sub2; (1)
• SB = N*(R&sub4;)²*R&sub3; (2)
• SC = N*(T&sub4;*T&sub5;)²*R&sub6; (3)
• SD = N*(T&sub4;*T&sub5;*T&sub6;)²*R&sub7; (4)
• wobei
• N = (T&sub1;*T&sub2;*T&sub3;)² (5)
• Indem das Reflexionsvermögen der siebten Schnittstelle (Datenschicht 82 auf dem Substrat 80) auf 100% gesetzt und die reflektierten Lichtstärken SA bis SD auf gleiche Werte beschränkt werden, ist bei jedem der optischen Pfade A bis D eine tatsächliche reflektierte Lichtstärke von 2,7% möglich, wobei das Reflexionsvermögen der einzelnen Datenschichten unter der Annahme, dass T = (1 - R), d. h. die Absorption der Datenschichten null ist, wie folgt angegeben wird:
• R&sub2; = 14
• R&sub3; = 11
• R&sub4; = 65
• R&sub6; = 38
• Ein entscheidender Vorteil, der sich ergibt, wenn man die tatsächliche Reflexionsstärke ungeachtet dessen, auf welche Datenschicht zugegriffen wird, auf einen praktisch gleichbleibenden Wert setzt, besteht darin, dass eine variable Verstärkung des Ausgangssignals vom Detektor 234 (Fig. 2) nicht notwendig ist und die feste Signalverstärkung, die der Verstärker 236 (Fig. 3) bietet, ausreicht.
• Nun Bezug nehmend auf Fig. 7, ist eine alternative Ausführungsform des optischen Mediums mit der Bezugszahl 12' gezeigt, bei dem es sich um ein System mit drei Plattensubstraten handelt, das vier Datenschichten bereitstellt. Die Substrate 400 und 410 sind gleich stark (0,4 mm) und weisen einen Abstand von 0,6 mm auf. Das dritte Substrat, das Substrat 420, das am weitesten vom optischen Kopf entfernt ist, ist halb so stark wie die Substrate 400, 410, also 0,2 mm, und seine Entfernung vom benachbarten Substrat 410 beträgt ein Drittel des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat.
• Das Substrat 400 hat auf der vom optischen Kopf entfernten Seite eine Datenschicht 401, das Substrat 410 hat auf seinen beiden Seiten 412, 411 Datenschichten, und das Substrat 420 hat auf seiner dem Substrat 410 zugewandten Seite eine Datenschicht 422. Wie sich durch Bezugnahme auf die grafischen Darstellungen der jeweiligen optischen Pfade A' bis D' zu den jeweiligen Datenschichten 401, 412, 411 und 422 verstehen lässt, haben die optischen Pfade eindeutige Längen, die eindeutigen Positionen der Fokussierlinse entsprechen. Die gesamte Menge des Substratmaterials, durch die das Licht in jedem der optischen Pfade A' bis D' dringt, ist jedoch gleich. Diese Entfernung entspricht der dreifachen Stärke des Substrats 400 oder ungefähr 1,2 mm. Die optischen Pfade A' und B' durchlaufen einmal das Substrat 400 und zweimal das Substrat 410 für insgesamt ungefähr 1,2 mm. Die optischen Pfade C' und DT durchlaufen einmal die Substrate 400 und 410 und zweimal das Substrat 420 für insgesamt ungefähr 1,2 mm. Der Unterschied zwischen den Längen der optischen Pfade A', B', C' und D' ist einfach der Abstand zwischen den Plattensubstraten 400, 410 und 420. Da dieser Zwischenraum jedoch aus Luft mit einem Brechungsindex von 1,0 besteht, hat er keine Auswirkung auf die Aberration. Wie für die Ausführungsform von Fig. 6 angegeben ist, wird der Abstand zwischen den Platten so gewählt, dass das durch die Nähe der virtuellen Bilder zu den Datenschichten verursachte Übersprechen so gering wie möglich ausfällt. Die tatsächlich ausgewählten Abstände in der Ausführungsform von Fig. 7 führen dazu, dass es lediglich eine Ausführungsform gibt, die sowohl ein geringes Übersprechen als auch eine kleinstmögliche Gesamtstärke des Mediums 12' erreicht. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist die Seite 421 auf dem dritten und am weitesten entfernten Substrat 420 eine vollkommen reflektierende Schicht, die keine Daten enthält, aber notwendig ist, um für jeden der optischen Pfade C' und D' Licht zu reflektieren.
• Die reflektierten Lichtstärken von den optischen Pfaden A' bis D' können wie folgt dargestellt werden, wobei sich die Indexe 1 bis 6 wieder auf die Substratschnittstellen beziehen und mit der Schnittstelle 1 begonnen wird, die sich am nächsten zum optischen Kopf befindet:
• SA' = N*(R&sub4;*T&sub3;)²*R&sub2; (6)
• SB' = N*(R&sub4;)²*R&sub3; (7)
• SC' = N*(T&sub4;*T&sub5;²*R&sub6;)²*R&sub4; (8)
• SD' = N*(T&sub4;*T&sub5;*R&sub6;)²*R&sub5; (9)
• wobei wieder
• N = (T&sub1;*T&sub2;*T&sub3;)² (5)
• Indem das Reflexionsvermögen der sechsten Schnittstelle (reflektierende Schicht 421 auf dem Substrat 420) auf 100% gesetzt und die reflektierten Lichtstärken auf gleiche Werte beschränkt werden, ist bei jedem der optischen Pfade A' bis D' eine tatsächliche reflektierte Lichtstärke von 1,7% möglich, wobei das Reflexionsvermögen der einzelnen Datenschichten wieder unter der Annahme, dass T = (1 - R) ist, wie folgt angegeben wird:
• R&sub2; = 13
• R&sub3; = 10
• R&sub4; = 56
• R&sub5; = 29
• Bei der Herstellung der CD-ROM-Platten, die von den optischen Medien in den Fig. 6 und 7 dargestellt werden, werden die Datenschichten im herkömmlichen Spritzgussverfahren, durch Aufprägung oder Fotopolymer-Vervielfältigung hergestellt. Die Datenschichten können dann durch die Verwendung von verschiedenen herkömmlichen Schichten aus Metall (z. B. Al, Au), Schichten aus Halbleitermaterial (z. B. amorphem Si, GaSb) oder Dielektrikumsschichten (z. B. ZrO&sub2;, SiN) mit dem gewählten, unterschiedlichen Reflexionsvermögen versehen werden. Diese Materialien können durch Aufsputtern oder Aufdampfen aufgebracht werden, wie in der Technik bekannt ist.
• In beiden Ausführungsformen der Fig. 6 und 7 wurde das Reflexionsvermögen der Datenschichten so gewählt, dass die tatsächliche reflektierte Lichtstärke bei jedem der optischen Pfade gleich war. Wie beschrieben wurde, entfiel dadurch die Notwendigkeit eines variablen Signalverstärkers. Wenn man jedoch verschiedene tatsächliche reflektierte Lichtstärken bei den verschiedenen optischen Pfaden haben möchte, müsste der Verstärker 236 (Fig. 3) ein variabler Verstärker sein, dessen Pegel von der Steuereinheit 314 gesteuert und entsprechend der Datenschicht, auf die zugegriffen wird, ausgewählt wird.

Claims (12)

1. Optisches Aufzeichnungsmedium, das Folgendes umfasst: zwei (50, 60) lichtdurchlässige Plattensubstrate, die im Wesentlichen die gleiche Stärke haben und in einem Stapelspeicher gehalten werden, wobei die Plattensubstrate in einem bestimmten Abstand parallel zueinander angeordnet sind; wobei ein erstes (50) der Substrate eine Außenfläche und eine Innenfläche mit einer teilweise durchlässigen Datenschicht (51) hat, wobei das zweite Substrat (60) eine Innenfläche mit einer teilweise durchlässigen Datenschicht (62) hat, welche der Innenfläche des ersten Substrats zugewandt ist, und eine Außenfläche, die mit einer teilweise reflektierenden Schicht (61) versehen ist, um Licht auf die innere Datenschicht auf dem zweiten Substrat und auf die innere Datenschicht auf dem ersten Substrat zu reflektieren.

2. Medium nach Anspruch 1, wobei das erste Substrat und das zweite Substrat eine Stärke t haben und die teilweise reflektierende Schicht eine Datenschicht ist, wobei das Medium des Weiteren ein drittes Substrat mit einer Stärke t/2 umfasst, wobei das dritte Substrat in einem Abstand neben dem zweiten Substrat angeordnet ist und eine teilweise durchlässige Datenschicht auf seiner Oberfläche hat, die dem zweiten Substrat zugewandt ist, und eine reflektierende Nichtdatenschicht auf seiner anderen Oberfläche, um Licht auf die teilweise durchlässige Datenschicht auf dem dritten Substrat und die teilweise reflektierende Datenschicht auf der Außenfläche des zweiten Substrats zu reflektieren.

3. Medium nach Anspruch 2, wobei das dritte Substrat eine vollständig reflektierende Nichtdatenschicht auf der seiner Datenschicht gegenüberliegenden Oberfläche hat, um Licht auf mindestens eine der Datenschichten zu reflektieren.

4. Medium nach Anspruch 1, wobei die teilweise reflektierende Schicht auf der Außenfläche des zweiten Substrats eine Nichtdatenschicht ist, wobei das Medium des Weiteren ein drittes Substrat umfasst, das im Wesentlichen die gleiche Stärke wie das erste und das zweite Substrat hat, wobei das dritte Substrat parallel und in einem Abstand zu dem zweiten Substrat angeordnet ist und auf seiner Außenfläche mit einer Datenschicht versehen ist, um Licht aufzunehmen, das durch die teilweise reflektierende Nichtdatenschicht des zweiten Substrats durchgelassen wird.

5. Medium nach Anspruch 4, das des Weiteren ein viertes Substrat umfasst, das in einem Abstand neben dem dritten Substrat angeordnet und mit einer Datenschicht versehen ist, die dem dritten Substrat zugewandt ist.

6. Medium nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei jedes der Substrate im Wesentlichen aus Polycarbonat gebildet wird und wobei die Datenschichten auf den Substraten Nur-Lese- Datenschichten sind.

7. Medium nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Datenschichten im Wesentlichen aus amorphem Silicium bestehen.

8. Medium nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Datenschichten im Wesentlichen aus Aluminium bestehen.

9. Optisches Datenspeichersystem, das Folgendes umfasst:

ein optisches Medium (12) nach einem vorhergehenden Anspruch;

eine Lichtquelle (200), die sich in der Nähe des ersten der Substrate befindet;

ein Mittel, um Licht von der Quelle auf das Medium zu leiten, wobei das Lichtleitmittel ein Fokussierungsmittel (210) und ein Mittel (216) enthält, das mit dem Fokussierungsmittel verbunden ist, um das Fokussierungsmittel an eine diskrete Anzahl von Positionen zu bewegen, wobei jede Position einen optischen Pfad zwischen dem Fokussierungsmittel und einer entsprechenden der Datenschichten angibt, wobei jeder der optischen Pfade einen Durchgang durch Substratmaterial enthält, dessen Gesamtstärke weitgehend gleich drei Substratstärken ist.

10. System nach Anspruch 9, wobei jede der Datenschichten einen vorher festgelegten Reflexionswert hat, wodurch die tatsächlich reflektierte Lichtstärke bei jeder Länge der optischen Pfade weitgehend gleich ist.

11. System nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, das des Weiteren ein Mittel umfasst, das auf das von den Datenschichten reflektierte Licht anspricht, um ein Datensignal bereitzustellen.

12. System nach Anspruch 11, wobei das Mittel zur Bereitstellung eines Datensignals ein Mittel enthält, um die Stärke des von den Datenschichten reflektierten Lichts zu erkennen, sowie ein Mittel, das mit dem Erkennungsmittel verbunden ist, um die erkannte Stärke zu verstärken.