專利名稱：兼容的記錄和/或重放裝置的制作方法
本申請是申請?zhí)枮?6104995.2、申請日為1996年4月19日的發(fā)明專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及在不同存儲(chǔ)密度的光信息載體上進(jìn)行信息的重放和/或記錄的一種兼容的記錄和/或重放裝置。
在計(jì)算機(jī)和電子消費(fèi)裝置以及多媒體領(lǐng)域中要求其具有更高的存儲(chǔ)容量及數(shù)據(jù)速率已勢在必行。在光學(xué)存儲(chǔ)器的情況下，其可以通過降低信息存儲(chǔ)位置及掃描信息層(layer)的光點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)容量。例如，為實(shí)現(xiàn)此目的，必須使用更短波長的光或具有更高數(shù)值孔徑的物鏡。然而，由于得不到具有任意短波長的激光二極管，所以可將這兩種方法組合使用。另一方面，在信息載體上的信息存儲(chǔ)位置(在CD的情況下表示為凹坑)可因此變短，再一方面，相鄰軌道的距離可被減小但有可能不會(huì)由此引起所不希望的串?dāng)_出現(xiàn)。而且，還可期望例如只讀存儲(chǔ)系統(tǒng)、可重寫磁盤系統(tǒng)、變相位盤、磁光盤之類的光信息載體在信息存儲(chǔ)方法上彼此相區(qū)別，這些方法也時(shí)常被允許用于不同的存儲(chǔ)密度。然而，還不可能直接利用從具有相對高的存儲(chǔ)容量的信息載體的讀出(信息)系統(tǒng)來讀出具有較低密度的一個(gè)光盤(即讀較大的凹坑和較大的軌跡距離，或在上面寫信息)。
一方面，是由于反射光的強(qiáng)度調(diào)制只出現(xiàn)在這些凹坑(pits)的起始和結(jié)束邊緣處的原因，所以與掃描光點(diǎn)相比，表示數(shù)據(jù)的這些凹坑或信息存儲(chǔ)位置就顯得太大，而另一方面，在采用所謂三光束軌道跟蹤方法中，其通常被用于軌道制導(dǎo)，但由于不同的軌道間距，故需要提供用于軌道制導(dǎo)的副光束或輔助光束的變化調(diào)節(jié)。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可以不考慮不同存儲(chǔ)密度的信息載體的一種兼容的記錄和/或重放裝置，即能用于不同的光信息載體而不考慮其在信息存儲(chǔ)位置的大小或凹坑的大小和光點(diǎn)尺寸之間所滿足的函數(shù)關(guān)系如何，而不改變所采用激光器的波長或物鏡的數(shù)值孔鏡。
本發(fā)明的目的是以具有下面特征的裝置實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提供的一種用于具有不同軌道寬度的光信息載體IT1、IT2的記錄和/或重放裝置，包括提供主光束M的光系統(tǒng)，主光束M具有與用于提供信息信號的最小軌道寬度相匹配的波長和數(shù)值孔徑，用于檢測所述信息信號的變化的裝置，其中所述信息信號是從軌道寬度比與所述最小軌道寬度匹配的所述主光束M的光點(diǎn)直徑要寬的信息載體IT2提供的。
具體而言，增加存儲(chǔ)在信息載體上的信息量的目的導(dǎo)致了更高存儲(chǔ)密度的信息載體或具有更小尺寸的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。如已提及的那樣，已知的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)更高存儲(chǔ)密度的光信息載體象CD和MOD、同時(shí)也使提供相應(yīng)的記錄和重放裝置成為可能。在這方面，盡管一般公認(rèn)與某一特定的記錄和/或重放裝置不能兼容，但本發(fā)明尤其給出了這樣一個(gè)結(jié)論，即，既使在用于更高存儲(chǔ)容量的信息載體的裝置中仍使之可能操作針對數(shù)據(jù)的通常信息載體。所描述的方法和裝置可使其只在一個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)對應(yīng)于當(dāng)今正常容量的存儲(chǔ)密度的信息載體和具有更高存儲(chǔ)密度的兩種信息載體的使用，而不要求改變激光的波長以及物鏡的數(shù)值孔徑。
本發(fā)明的一個(gè)方案是，既使是針對具有不同信息軌道寬度或不同道間距的光信息載體也能使用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)或同一光學(xué)系統(tǒng)來確保實(shí)現(xiàn)按照三光束軌道跟蹤的軌道制導(dǎo)；而且，本發(fā)明的進(jìn)一步的方案是既使其在光點(diǎn)尺寸和信息存儲(chǔ)位置尺寸或凹坑尺寸之間沒有實(shí)現(xiàn)匹配的條件下也能對以一個(gè)較低的存儲(chǔ)密度被存儲(chǔ)的信息提供可能的重放。
這一目的是由一種兼容的記錄和/或重放裝置來實(shí)現(xiàn)的，該裝置是以這樣一種方式形成的，其利用了一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)而構(gòu)成，該光學(xué)系統(tǒng)與有關(guān)的光點(diǎn)波長及尺寸的最大存儲(chǔ)密度相匹配，而且除了將激光束的光束變成三光束的光柵之外，至少在掃描單元光束路徑中還具有附加的副光束檢測器，且若合適的話，具有一個(gè)第二光柵或幾個(gè)光柵。該第二光柵能夠與第一光柵一起在一個(gè)基片上被提供，這種光柵結(jié)構(gòu)彼此成一定的角度，以便使不同的軌道寬度均可獲得副光束。這一個(gè)或幾個(gè)附加光柵被用來產(chǎn)生多條副光束，其彼此的距離分別與軌道寬度相匹配。這種附加光柵以及更多的光柵被連續(xù)地置于光束路徑中，以使針對不同軌道間距或不同軌道寬度的信息載體的多個(gè)副光束永久地直射到信息載體。通過把附加光柵調(diào)節(jié)到更大的軌道間距并利用一個(gè)掃描器來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的兩個(gè)相同的附加檢測器相結(jié)合的軌道跟蹤。對應(yīng)的檢測器的信號則被測定為軌道制導(dǎo)信號或軌道誤差信號。
在沒有實(shí)現(xiàn)光點(diǎn)尺寸和信息存儲(chǔ)位置尺寸或凹坑尺寸之間的匹配的條件下，為了實(shí)現(xiàn)對以低的存儲(chǔ)密度所存儲(chǔ)的信息可能的重放(代表信息的信號在下面被示為數(shù)據(jù))，利用一個(gè)檢測器檢測由已知方式以更高密度記錄的數(shù)據(jù)信號。為了提供以較低密度記錄的數(shù)據(jù)信號，則通過估計(jì)信號增加(rise)的裝置對該數(shù)據(jù)信號進(jìn)行制導(dǎo)，以便產(chǎn)生對應(yīng)在較低密度信息載體上的實(shí)際信息的數(shù)據(jù)信號。在利用相對較小的光點(diǎn)，掃描較低密度信息載體的過程中，由于目前用于掃描的破壞性干擾的原理，由檢測器初始獲得的信號被認(rèn)為有誤，因而由于光點(diǎn)尺寸與凹坑尺寸的不正確的匹配而使這種掃描過程無效。在使用CD的情況下，這種被測信號的有誤可由一觸發(fā)器有利地校正。
提供一個(gè)數(shù)據(jù)信號，該數(shù)據(jù)信號對應(yīng)于在一重放裝置中的重放而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號，并且與信息載體的存儲(chǔ)密度對應(yīng)。對于一個(gè)使用所謂三光束原理進(jìn)行軌道制導(dǎo)的取樣裝置，其在光束路徑中提供有一裝置，借助于該裝置兩個(gè)附加光束可在盤上成象。此時(shí)的兩個(gè)附加光束彼此的距離，其與較低信息存儲(chǔ)密度的該信息載體較寬的軌道相匹配。而且，這種光束是針對一定檢測器的，這種檢測器以公知的方式獲得對應(yīng)的軌道誤差信號。這種作法的結(jié)果是使不同信息存儲(chǔ)密度的信息載體可在一個(gè)重放裝置上重放。
為了在記錄和/或重放裝置中的光束路徑上使用該所設(shè)想的方式，其既不利用不同波長的激光也不使用改變了數(shù)值孔徑的物鏡，其在一個(gè)裝置中僅使用一光學(xué)系統(tǒng)就可操作不同存儲(chǔ)密度的信息載體，且若適當(dāng)?shù)脑?，還可操作不同的存儲(chǔ)類型。因此，產(chǎn)生兼容的記錄和/或重放裝置將十分有益，它適合于操作不同存儲(chǔ)密度的信息載體，且若適當(dāng)?shù)脑挘€可操作不同的存儲(chǔ)類型。
當(dāng)信息載體的存儲(chǔ)密度差異為整數(shù)倍時(shí)，就會(huì)得到一種特殊情況。在此特殊情況下，在該光學(xué)系統(tǒng)中的光束路徑中沒有必要提供附加的光柵(grating)，因?yàn)榇藭r(shí)已經(jīng)由單一光柵產(chǎn)生更高數(shù)量級(higher order)的副光束，其可被用于軌道制導(dǎo)的目的。
因而能以有利的方式提供一種裝置，使之有可能既能操作具有高存儲(chǔ)密度的視盤，又能操作具有低存儲(chǔ)密度的聲盤而在一裝置中僅具有一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)。
然而，本發(fā)明并不局限具有不同信息存儲(chǔ)密度的相同存儲(chǔ)類型的信息載體，而是有可能采用具有不同或相同信息存儲(chǔ)密度的不同存儲(chǔ)類型的信息載體。
參照附圖、借助對實(shí)施例的說明，更詳細(xì)的公開本發(fā)明。


圖1a、1b是不同存儲(chǔ)密度信息載體的軌道及光點(diǎn)的示意圖2是軌道制導(dǎo)信號的檢測器裝置與其構(gòu)成的示意圖；圖3是對不同存儲(chǔ)密度信息載體的數(shù)據(jù)信號取樣的示意圖；圖4是用于不同信息載體的數(shù)據(jù)信號重放和軌道制導(dǎo)的裝置示意圖，其只具有一個(gè)掃描方向；圖5是光柵裝置示意圖；圖6是針對具有不同存儲(chǔ)密度信息載體獲得數(shù)據(jù)信號的裝置示意圖；圖7a、7b是雙倍或減半存儲(chǔ)密度的信息載體的軌道和光點(diǎn)的示意圖。
根據(jù)示意圖1，以軌道與光點(diǎn)表示信息載體IT1和IT2，它們具有不同的存儲(chǔ)密度。盡管信息載體IT1和IT2其存儲(chǔ)密度或軌道寬度各不同，它們可僅用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)三光束軌道跟蹤方法實(shí)現(xiàn)軌道制導(dǎo)。與圖1b的第二信息載體IT2相比較，該圖1a的第一信息載體IT1具有更高的存儲(chǔ)密度，這起因于較小的凹坑尺寸或存儲(chǔ)器位置尺寸以及較小的軌道間距。比如說，第一信息載體IT1可以作為一個(gè)視盤而第二信息載體IT2可以是一個(gè)聲盤。隨著連續(xù)減縮的螺旋形軌道，以數(shù)字形式將信息記錄在聲盤或CD或密致盤上，即所謂的凹坑上。當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)的CD光信息載體的軌道間距是1.6μm，凹坑具有的寬度是0.6μm，深度是0.12μm，一凹坑的長度或兩坑間距離是在0.9～3.3μm內(nèi)變化的，參見菲利普技術(shù)期刊卷40、1982年第6號，156頁。這些標(biāo)準(zhǔn)值也適用于小光盤(mini disk)。小光盤的更高的存儲(chǔ)容量并非是由更高的信息載體存儲(chǔ)密度所實(shí)現(xiàn)，而是由記錄前的信息壓縮所實(shí)現(xiàn)的。為了得到小尺寸、且具有較小軌道間距的凹坑的光學(xué)掃描和/或記錄的目的，有必要將激光束以更小尺寸的光點(diǎn)聚焦在該盤上。此時(shí)，光點(diǎn)的尺寸既取決于物鏡的數(shù)值孔徑，也取決于激光器的光波長。因此，可以利用更短波長的光源以實(shí)現(xiàn)更小的光點(diǎn)直徑或更小光點(diǎn)的尺寸。當(dāng)今使用的半導(dǎo)體激光器具有780nm的波長。然而，現(xiàn)已有波長僅為30nm的半導(dǎo)體激光器問世。從光學(xué)倍頻器得到量子級躍，即所謂的二次諧波晶體振蕩器，它們使照射波長減半，由此出現(xiàn)的功耗損失能夠通過更高的激光器功率所補(bǔ)償。把更短的波長及增加的數(shù)值孔徑相結(jié)合將是有利的。然而，數(shù)值孔徑不可能被隨意地增加，因?yàn)檫@將使系統(tǒng)對于盤的傾斜(tilting)處于臨界態(tài)，并附帶出現(xiàn)光學(xué)成象誤差。然而，為了有可能使用更高的數(shù)值孔徑以產(chǎn)生更小的光點(diǎn)直徑，就要減小所提供的信息載體的基片厚度，例如，期望提供數(shù)字視盤(DVD)或超密盤(super density disk)(SD)。其中，對于已知CD使用的數(shù)值孔徑是0.45，結(jié)合考慮系統(tǒng)可接受的靈敏度及光盤的傾斜，對于DVD而言，0.6的數(shù)值孔徑是可能接受的。
然而，使用較小光點(diǎn)或更短波長的光源來掃描光信息載體會(huì)有這樣的結(jié)果，即當(dāng)今CD的標(biāo)準(zhǔn)信息載體將不能由這種裝置所重放。這是由于掃描的破壞性干擾的原理。該破壞性干擾原理在于凹坑的光掃描，這種凹坑只是通過凹陷均勻的反射層所形成的，而其光掃描是通過把掃描光點(diǎn)聚焦來實(shí)現(xiàn)的，其方式是凹坑外部被反射的光成分與從該凹陷被反射的光成分大致相同，而且由于破壞性干擾使這兩個(gè)光成分互相消除，其結(jié)果是，其強(qiáng)度的衰減能夠被估算作為掃描信號。凹坑尺寸或存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的尺寸以及光點(diǎn)的大小之間存在有一要被滿足的函數(shù)關(guān)系，由于其它的原因，在相位變化型或其它類型的光信息載體的情況下也要滿足這種函數(shù)關(guān)系。這也部分地適用于磁-光信息載體，即所謂的MOD，其中的信息存儲(chǔ)或信息的重放基本上是取決于光的極化旋轉(zhuǎn)方向。雖然磁域的幅值和光點(diǎn)大小之間的比率不必要保持應(yīng)用于凹坑的精確度，但此時(shí)仍有必要考慮不同存儲(chǔ)密度的信息載體情況下的某種函數(shù)關(guān)系，特別是考慮到具有了減小軌道間距的信息載體。
根據(jù)圖1a，適用于軌道制導(dǎo)的副光束E、F的提供方式是使由副光束E、F形成的光點(diǎn)聚集在這些凹坑的邊緣，結(jié)果是，相對于這些凹坑的中心線(沒表示出)而言，這些聚集點(diǎn)大致是處于距該中心線為凹坑寬度一半的位置。相對于光束或主光點(diǎn)M而言，副光束E、F分別是以前導(dǎo)和尾附的方式提供的。這樣的設(shè)計(jì)是由利用光柵把激光束分裂成主光束M及副光束E與F而實(shí)現(xiàn)的。由副光束E、F形成的光點(diǎn)的聚集點(diǎn)處于這些凹坑的邊緣的設(shè)計(jì)方案的目的是為了滿足提供軌道制導(dǎo)或軌道誤差信號的要求。由副光束E和F形成的光點(diǎn)以它們的聚集點(diǎn)來與凹坑邊緣對準(zhǔn)，其目的是為了得到盡可能大的檢測信號。在這種調(diào)節(jié)的情況下，從信息載體反射的光受凹坑的影響最大。這種結(jié)果的原因是利用了破壞性干擾的現(xiàn)象，有關(guān)此現(xiàn)象已經(jīng)作了討論，同樣可用于說明軌道制導(dǎo)。為了產(chǎn)生軌道制導(dǎo)誤差信號，把在主光點(diǎn)M前沿的副光束信號與由尾沿副光束所檢測的信號相比較。如果是圖1a所示的三光束系統(tǒng)，可以用濾波器實(shí)現(xiàn)此目的(圖2中沒示出)，該濾波器既可用于高存儲(chǔ)密度的信息載體IT1，也可以用于從圖1b那樣相對低的存儲(chǔ)密度的信息載體IT2的讀出，副光束G、H同樣是定位在凹坑的邊緣。這兩個(gè)副光束G、H位于凹坑的中線(沒示出)同樣是該凹坑寬度的一半。與圖1a所示的距離相比，該距離是增加了的。圖1b中的副光束E和F同樣以類似圖1a的方式所表示。由于在圖1b中的副光束E和F并未將它們的聚集點(diǎn)置于凹坑的邊緣，所以檢測來自它們發(fā)散的信號要實(shí)際上小于利用副光束G和H所檢測的信號。在圖1b中，輔助光束E、F以及G、H是以延伸經(jīng)過主光束M中心的輔助線表示，并構(gòu)成一個(gè)角度β。結(jié)合不同存儲(chǔ)密度的信息載體IT1和IT2的軌道制導(dǎo)所需求的副光束E、F、G、H由圖4中的光學(xué)系統(tǒng)裝置所產(chǎn)生。根據(jù)圖4所示的光學(xué)系統(tǒng)，其包括提供光束的激光二極管LD、設(shè)置在光束路徑中的兩個(gè)光柵G1、G2、光束分離器ST、物鏡OL、信息載體IT和檢測器P。根據(jù)圖2，該檢測器有5個(gè)檢測器，檢測器PE-PF、PH-PG用于檢測副光束E至H。這些檢測器還包括用于主光束M的檢測器PM，其構(gòu)成一個(gè)四象限的檢測器ABCD。信息信號和聚焦誤差信號FE都由該中心檢測器所提供。檢測器PE、PF和PG、PH分別接到微分放大器DV1和DV2，其是為了分別用于形成軌道誤差信號TE1和TE2的目的。根據(jù)不同的信息載體IT1和IT2，利用單獨(dú)的微分放大器DV1和DV2來提供誤差信號TE1和TE2。根據(jù)圖4，其中提供有光柵G1和G2來產(chǎn)生副光束E-H，根據(jù)圖5，其光柵線(grating lines)互成一個(gè)角β。按照圖5，光柵可被安排在基片上，或單獨(dú)地提供光柵G1、G2。
可以指出，在這種連接中，如果信息載體IT1 IT2就其存儲(chǔ)密度或凹坑寬度彼此相差為一整數(shù)倍時(shí)，可以不用第二光柵G2，因?yàn)槌ピ摳惫馐鳨、F之外，光柵G1足以產(chǎn)生相應(yīng)于整數(shù)倍的高數(shù)量級的副光束。為了能在重放裝置中操作這樣的信息載體IT1和IT2，只需要提供附加的光檢測器DG、DH。
除去對于兩種不同信息載體IT1、IT2的說明之外，其原理也可以相應(yīng)地應(yīng)用到具有相應(yīng)數(shù)目的光柵及檢測器的多個(gè)不同信息載體IT1……ITn。
除去軌道制導(dǎo)的問題外，再一個(gè)問題是在不同存儲(chǔ)密度的信息載體中的信息檢索。圖3利用信號特性曲線S1和S2說明給定的不同凹坑寬度，信號特性曲線S1、S2由光點(diǎn)SP1檢測作為信息或數(shù)據(jù)信號。信號曲線S1和S2表示光檢測器PM的聚集信號，它包括ABCD四個(gè)部分。以圖3b為例，其光點(diǎn)SP2具有例如用于信息載體IT2的裝置的尺寸。毫無疑問，盡管是使用小尺寸的光點(diǎn)進(jìn)行掃描，以便從原始誤用信號曲線S獲得實(shí)際的信息信號，就要提供一個(gè)估計(jì)源于信號曲線S2的裝置。該裝置最好由一個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成。圖6示出了一個(gè)合適的電路設(shè)計(jì)，其中的信息載體DSIT1的數(shù)據(jù)信號是直接地在四個(gè)象限ABCD的聚集的相加放大器S輸出端處獲得的而DSIT2是在提供四個(gè)象限A、B、C、D的聚集的相加放大器S的輸出端處經(jīng)觸發(fā)器FF獲得的。利用觸發(fā)器FF檢測信號曲線S2的上升沿及其隨后的下降沿。由于信號本身具有8至14調(diào)制，所以該數(shù)據(jù)信號可被直接重構(gòu)。其原因是該8到14調(diào)制是一種對稱碼。因而信號的符號是不重要的。利用另一種類型的調(diào)制，信號曲線S2的S曲線的上升將被直接生成，以便精確地重構(gòu)原始數(shù)據(jù)信號。
權(quán)利要求
1.一種用于具有不同軌道寬度的光信息載體(IT1，IT2)的記錄和/或重放裝置，包括提供主光束(M)的光系統(tǒng)，主光束(M)具有與用于提供信息信號的最小軌道寬度相匹配的波長和數(shù)值孔徑，用于檢測所述信息信號的變化的裝置，其中所述信息信號是從軌道寬度比與所述最小軌道寬度匹配的所述主光束(M)的光點(diǎn)直徑要寬的信息載體(IT2)提供的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的記錄和/或重放裝置，其中用于檢測從信息載體提供的信息信號的變化的所述裝置是一個(gè)觸發(fā)器，該觸發(fā)器用于作為重現(xiàn)光信息載體(IT2)的信息或數(shù)據(jù)信號的裝置，該光信息載體(IT2)的軌道寬度比具有最小軌道寬度的信息載體(IT1)的軌道寬度寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的記錄和/或重放裝置，其中用于檢測從信息載體提供的信息信號的變化的所述裝置是一個(gè)用于檢測從信息載體(IT2)提供的信息信號的上升的裝置。
全文摘要
一種用于具有不同軌道寬度的光信息載體IT1、IT2的記錄和/或重放裝置,包括:提供主光束M的光系統(tǒng),主光束M具有與用于提供信息信號的最小軌道寬度相匹配的波長和數(shù)值孔徑,用于檢測所述信息信號的變化的裝置,其中所述信息信號是從軌道寬度比與所述最小軌道寬度匹配的所述主光束M的光點(diǎn)直徑要寬的信息載體IT2提供的。
文檔編號G11B7/13GK1378204SQ02105220
公開日2002年11月6日 申請日期2002年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月22日
發(fā)明者哈特穆特·里克特 申請人:德國湯姆遜-布朗特公司