Tervezte és készítette Géczy László 2000

Tervezte és készítette Géczy László 2000

ADATHORDOZÓ LEMEZ Különböző OPTIKAI ADATHORDOZÓK MO lemez CDRAM, DVDRAM lemez CDROM, DVDROM lemez

A compact casette létező és jól bevált információ hordozó volt, a CD gyártmány fejlesztésének kezdetén. Ezért a Philips és a Sony elhatározásában nagy szerepe volt ezen hordozóval kapcsolatos jó tapasztalatoknak, és a kellemes kezelhetőségnek. compact cassette A külső hasonlóságban a méret fontos szempont volt. Ennek a méretnek, és a metrikus méret rendszernek a figyelembevételéből alakult ki a 12 cm-es CD átmérő. 11,5 cm Compact Disc

A ROM (CD, CD-ROM) média felépítése Al visszaverő réteg védő lakkréteg szitázott címke polycarbonát hordozó lézer sugár lézer sugár 110nm pálya pálya 30µm 2-5µm 30-50nm 0,6µm 1,2mm 1,6µm

Rögzítési pályák, barázdák koncentrikus körpályák CAV - constant angular velocity egyetlen spirális pálya CLV - constant linear velocity A diszk forgási sebessége állandó a pálya sebességek változók A diszk forgási sebessége szakaszonként változik a pálya sebessége állandó Az adatok szektorokba és sávokba vannak rendezve Kb. 20000 sáv Az egyetlen spirális sáv

Rögzítési pályák, barázdák a pálya, barázda hosszmetszetének részlete Az adatokat pit-ek és land-ek hordozzák pit land lézer sugár

Az olvasható optikai lemezek gyártása fotóresist 1 fotóresist anyag felvitele üveg alap

Az olvasható optikai lemezek gyártása megvilágított területek 1 lézer sugárral való rögzítés

Az olvasható optikai lemezek gyártása 2 előhívás

Az olvasható optikai lemezek gyártása mester minta (apa) 2 galvanikus fémfelvitel

Az olvasható optikai lemezek gyártása mester minta (apa) 3 család létrehozása anya fiú

Az olvasható optikai lemezek gyártása nyomó szerszám 4

Az olvasható optikai lemezek gyártása 5 alakítás műanyag sajtolása

Az olvasható optikai lemezek gyártása 6 hordozó tisztítása

Az olvasható optikai lemezek gyártása 7 Visszaverőréteg és a védőlakk felvitele, kész lemez

Optikai lemezek olvasása Az olvasásra lézer fényt használnak CD Objektív lencse Mozgás irányai Nyaláb osztó Hat szegmensű fotóérzékelő Polarizációs prizma Lézer dióda

Optikai lemezek olvasása Hibajavító kódként kettős blokk-kódot (CIRC - Cross Interleave Reed Solomon Code) alkalmaznak az adatbiztonság érdekében. A hibajavítás számára a rögzítés előtt azonban még bizonyos adatszervezési feladatokat is el kell végezni, aminek következtében az adatfolyam adatblokkok sorozatává válik. n-1. keret n. - 256 bites - keret n+1. keret 12*8 információ bit CIRC 12*8 információ bit CIRC 0123456789 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 0123456789 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 bájtok hibajavító 4*8 Q paritás bit bájtok hibajavító 4*8 P paritás bit A Reed-Solomon kód olyan blokk kód, amely az adatszavakat mátrix formába rendezi, és a sorok, oszlopok alapján keresztösszegeket képez. Az adatok visszanyerése során az adatblokkokban előforduló hibák jelentős részét így ki lehet küszöbölni.

Optikai lemezek olvasása A CD rendszer adatainak kódolásához az EFM (Eight to Fourteen Modulation) kódolást használják. Ezzel az eljárással minden 8 bites forrás adatszóból 14 bites adatszó keletkezik. A vizsgálatok azt mutatták, hogy a CD rendszer átviteli csatornájához akkor a legkedvezőbb az adatszavak kódolásának az illesztése, ha az átvitt adatszavakban olyan feltételt írnak elő a 0-1 értékek sorrendjére, amely szerint a két 1-es közé legalább két 0-s értéknek kell kerülnie. 1 0 0 1 T min A csatornakód hossza T min = 3 Maximálisan azonban 10 darab 0-s érték következhet egymásután. 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 T max A csatornakód hossza T max = 11 A követelményeket a 8 bites adatszavak nem teljesítik, mert a 256 kombináció a 0 és a 255 között minden lehetséges kombinációt felvehet. Nincs redundancia. A 14 bites kódszó hosszúság a feltételnek megfelel.

Optikai lemezek olvasása A CD-re történő rögzítés során az 1 értékek felváltva be-, ill. kikapcsolják a vágó- ill. írólézert, így a pitek és a pitek közötti szünet (land) visszatükrözi az EFM kódolású adatformátumot. A 0-s értékeknek vagy a pit vagy a land felel meg. Az 1 értéket a felfelé vagy lefelé futó pit él jeleneti meg. Pit méretek szélesség 0,5µm kerületi sebbeség hosszúság (3T) 0,833µm - 0,972µm 1,2m/s - 1,4m/s (11T) 3,056µm - 3,56µm 1,2m/s - 1,4m/s mélység 0,11µm A pit-ekről és landekről visszaverődött lézer nyaláb detektálás utáni elektromos jelei. 4,3218 Mbit/s-os adatátviteli sebesség esetén T = 231,39ns

A WO (CD-R) média felépítése Ag vagy Au visszaverő réteg védő lakkréteg szitázott címke polimer 110nm barázdált polycarbonát hordozó barázda információ tároló réteg 1,6µm barázda író/olvasó lézer sugár 0,6µm 30µm 2-5µm 30-50nm 100-300nm 1,2mm író/olvasó lézer sugár

Az irható optikai lemezek olvasása, írása Az olvasásra lézer fényt használnak Az írásra is

CD szabványok megnevezés Átmérő [mm] szabvány év CD-Audio (CD-A) 120 Red Book 1982 CD-Single (CD-S) 80 Red Book CD+Grafic (CD+G) 120 Red Book CD-Video (CD-V) 120 Red Book CD-Read Only Memory (CD-ROM) 120 Yellow Book 1984 CD-ROM 80 Yellow Book CD-ROM XA 120 Yellow Book CD-ROM XA 80 Yellow Book CD-Interactiv (DC-I) 120 Green Book 1987 CD-Recordable (CD-R) 120 Orange Book 1990 CD-R 80 Orange Book

A CD-RW (CD-ReWritable) média felépítése fázis váltó réteg védő lakkréteg szitázott címke Al visszaverő réteg 110nm barázdált polycarbonát hordozó barázda közbülső információ dielektromos közbülső dielektromos réteg író/olvasó lézer sugár barázda réteg tároló réteg 30µm 2-5µm ~100nm ~20nm ~20nm ~100nm író/olvasó lézer sugár 1,6µm 0,6µm 1,2mm

CD-ReWritable média rögzítési elve Fázis váltás kristály szerkezet változás elve Kristályos állapot törlés Amorf állapot rögzítés Ömlesztés Amorffá válás Rögzítő réteg hőmérséklete Lágyítás Kristályosodás Gyors hűtés Olvadási pont Kristályosodási hőmérséklet Idő forrás maxell

CD-ReWritable média rögzítési elve Eredeti állapotában a rögzítő réteg anyag szerkezete amorf 8 mw-os lézer sugár törléskor kristályos szerkezetűvé alakítja a rögzítő réteget 18 mw-os lézer sugár rögzítéskor foltokban megolvasztja rögzítő réteget és lehűlés után a folt amorf szerkezetű lesz

CD-ReWritable média olvasás elve Az anyag szerkezet két állapota különböző polarizálási tulajdonságú. Az érzékelés a visszavert fénynek ezen tulajdonságait használja fel. A kristályos állapotú rögzítő réteg anyag szerkezete egy meghatározott polarizációs síkban veri vissza a fényt. Az amorf állapotú rögzítő réteg anyag szerkezete más polarizációs síkot határoz meg. A két különböző polarizáltságú fény az érzékelő számára elégséges a szétválasztásra.

A CD-R Orange Book - Part II - szerinti jellemzői forrás PCA PCA Program Area (Recordable Area) PCA Program Calibration Area Lead in Area Program Area (Recordable Area) Lead out Area Lead in Area Program Area (Recordable Area) Lead out Area Session Session

A CD-RW piac fejlődése Professzionális piac Fogyasztói tömeg piac Market Development PC Linefit & Retail After Sales Value Added Channels 1990 1996 1999 forrás PHILIPS

Vajon miért tiltják bizonyos íróeszközök használatát a CD, címke felöli oldalán?

forrás CD meghajtók és a CD média (adathordozók) kapcsolata Meghajtók CD típusok CD olvasók CD írok CD újraírók CD-ROM R R R CD-R R R WO R WO CD-RW R R R RW

A működés javítását szolgáló technikák Három nyalábos letapogatás Hagyományos helyzet jelölő és él jelölő rögzítés összehasonlítása 1 1 1 1 1 1 1 d helyzet jelölő rögzítés forrás maxell d d él jelölő rögzítés

A DVD ROM média felépítése (DVD-5) szitázott címke kötőanyag Al visszaverő réteg polycarbonát hordozó polycarbonát hordozó lézer sugár lézer sugár 0,6mm 110nm pálya pálya pálya 0,6µm 2-5µm 30-50nm 0,6mm 1,6µm

forrás maxell DVD - Digital Versatile Disc csak olvasható - ROM írható, olvasható - RAM Felírási forma Rögzített jelek Barázda Barázda gerince Adat terület Cím terület Pit Barázda hullámzás

DVD-k szerkezeti felépítése DVD-5 Egyoldalas, egyrétegű DVD - ROM 4,7 GB R 3,95 GB RAM, RW 2,6/3,0/3,95 GB visszaverő réteg lézer sugár (650/635nm) DVD-10 Kétoldalas, egyrétegű lézer sugár (650/635 nm) DVD - ROM 9,4 GB RAM, RW 5,2/6,0 GB DVD-9 Egyoldalas, kétrétegű DVD - ROM 8,5 GB visszaverő réteg visszaverő réteg lézer sugár (650/635 nm) lézer sugár (780 nm) lézer sugár (650/635 nm) féligátlátszó visszaverő réteg visszaverő réteg DVD-18 Kétoldalas, kétrétegű DVD - ROM 17 GB lézer sugár (780 nm) lézer sugár (650/635 nm) féligátlátszó visszaverő réteg visszaverő réteg visszaverő réteg féligátlátszó visszaverő réteg lézer sugár (650/635 nm) lézer sugár (780 nm) forrás

DVD szabványok alakulása

Optikai lemezek összehasonlítása CD DVD Lemez átmérő [cm] Lemez vastagság [mm] Lézersugár hullámhossza [nm] Két sáv közötti távolság [µm] Videó kompressziós eljárás Tárolási kapacitás [GByte] 12 12 1,2 780 1,6 MPEG-I 0,65 2*0,6 650/635 + 780 0,74 MPEG-II 2,6 17

a CE és DATA lemezek és elektronikai eszközök piacának Áttekintése rendszer technológia szempontból CD Audio CD-ROM CD-R Video CD CD-RW CD-RW Audio DVD Video DVD-ROM COMBI DVD+RW CE DATA DATA CE CE - fogyasztói elektronika DATA adat tárolási eszközök, professzionális felhasználásra forrás PHILIPS

Kereskedelmi forgalom 1998-1999 (millió darab - a világ kereskedelemben) CD Audio 108 CD-ROM 95 CD-R/RW 6 CD-R Audio 0.4 DVD-ROM 6 DVD-Video 1.5 DVD Writer 0.05 forrás PHILIPS

Magnetoptikai lemez írható, olvasható MO lemez felépítése MO belső szerkezete és olvasása forrás maxell

MO lemez Írási, törlési folymat

forrás maxell Szkennelő elektromikroszkóppal készített felvétel a MO lemez felületéről Az adatok kódolása és az adatok szervezésének módja azonos a CD-nél alkalmazott eljárással Sáv bitek Skennelő elektronmikroszkópos felvétel a rögzített pitekről

MO lemez felületén lévő mágneses dipólusok tulajdonsága

MO lemez olvasása

MO lemez felületén lévő mágneses dipólusok tulajdonsága

forrás maxell MO lemez információ tartalmának megváltoztatása MO törlése Gerjesztő tekercs MO írása Lézer sugár

Mini Disc forrás maxell

Minden MO típusú lemez szerkezeti felépítése Tok felső része Írás védő Leszorító kalap MO lemez Ablak retesz forrás maxell Tok alsó része Ablak

Midi walkman MD 1,4Mbit/s Digitális hang jelek pickup 4Mbit memória 0,3Mbit/s Hang-jel folyam Dekóder D/A konverter Analóg hang jelek Erősítő forrás maxell

forrás Adatsűrűség növekedés a háttértárolók adathordozó felületén 1000 100 Near Field Recording Gbits/in 2 10 1 Optical HDD 0.1 1994 1996 1998 2000 2002 2004

forrás MO Felület-közeli rögzítés (Nearfield Recording) Laser nyaláb Előnyei: a repülőfej a szilárdan beültetett lencsék átmeneti kapcsolódás a felülethez lényegileg az első felületen történik a rögzítés, nincs fény szóródás a holdsarlószerű rögzítés Crescent Recording

forrás Az első felületen történik a rögzítés (First Surface Recording) lézer sugár Hagyományos MO Felület-közeli rögzítés Lube Hordozóréteg Fényáteresztő réteg Adattároló réteg Fényáteresztő réteg Visszaverő réteg Védőfelület Fényáteresztő réteg Adattároló réteg Fényáteresztő réteg Visszaverő réteg Hordozóréteg

forrás Közvetlen átírás és a holdsarlós rögzítés (Direct Overwrite & Crescent Recording) Csökkenthető a lézer sugár átmérője Sűrűbben írhatók a pit-ek és a land-ek információ fluxus változása Író lézer impulzusok

Közvetlen átírás és a holdsarlós rögzítés alkalmazása forrás

Közvetlen átírás és a holdsarlós rögzítés alkalmazása forrás

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!