專利名稱：兼容的記錄與/或重放方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對兼容的記錄與/或重放設(shè)備的方法和裝置，用于從帶不同信息存儲密度的光學(xué)信息載體上重放信息，和/或?qū)⑿畔⒂涗浧渖?。兼容的記錄與/或重放設(shè)備允許從形式為標(biāo)準(zhǔn)化光盤(CD)，迷你盤(mini-disc)或磁光盤(MOD)等迄今為止的傳統(tǒng)光學(xué)信息載體，以及從有相對更高信息存儲密度，即低信道間隔和小的坑孔或存儲結(jié)構(gòu)的長度的光學(xué)信息載體上重放信息，和/或?qū)⑿畔⒂涗浽谄渖厦妗?br> 信息內(nèi)容以數(shù)字形式記錄為沿螺旋軌道的凹陷，即所謂信息坑，記錄在CD盤上。使用目前標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)信息載體的軌道間隔為1.6μm，坑孔的寬度為0.6μm，深度0.12μm，而坑孔的長度或兩個(gè)坑孔間距離在0.9到3.3μm之間范圍內(nèi)變化，參見《菲利普技術(shù)評論》(Philips Tech Rov)1982年第40期，第6卷156頁。這些標(biāo)準(zhǔn)值也可用于迷你盤。迷你盤的更高存儲容量不是通過信息載體的更高存儲密度來得到，而是通過在記錄前壓縮信息內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)。就信息載體的構(gòu)造而言，迷你盤與CD標(biāo)準(zhǔn)值一致，使得相應(yīng)的播放機(jī)在用何種激光和掃描設(shè)備方面沒有差別。但是，很自然，在不損失信息的情況下對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的程度是有限制的，于是人們轉(zhuǎn)而試圖增大信息載體的存儲容量。然而，這須有更低的軌道間隔和/或更小尺寸的孔。作為結(jié)果，需要有新型的重放設(shè)備，來使從更大存儲密度的信息載體中進(jìn)行信息的光學(xué)掃描和重放成為可能。對于這種有更小坑孔尺寸和更低軌道間隔的光學(xué)掃描和/或記錄，有必要把激光束在CD上聚焦為尺寸更小的光斑。從而決定了光斑的大小和物鏡的數(shù)值孔徑，及激光的光波長，這樣，通過使用更短波長的光源可以獲得更小的光斑直徑或更小尺寸的光斑?，F(xiàn)在使用的激光波長為780nm。但是產(chǎn)生光波長僅為680nm的激光也是已知的。使用光學(xué)倍頻體，所謂二次諧波產(chǎn)生晶體，可望有一個(gè)量的飛躍。它們能將波長減半。由此帶來的功率損失可以用更高的激光功率來補(bǔ)償。
但是，使用較小光斑或較短波長的光源對光學(xué)信息載體掃描，會導(dǎo)致執(zhí)行目前CD標(biāo)準(zhǔn)的信息載體在這類設(shè)備上不能進(jìn)行播放。其原因是掃描采用的相消干涉原理，相消干涉原理指對那些僅使均勻反射層凹陷來形成的信息坑孔的光學(xué)掃描，是通過以這樣一種方式對掃描光斑聚焦來實(shí)現(xiàn)的，即從坑孔外反射的光成分實(shí)際上等于由凹陷反射的光成分，從而通過相消干涉兩個(gè)光成分互相抵消，于是一次光強(qiáng)的減弱就可以判斷為一個(gè)掃描信號，在坑孔或存儲結(jié)構(gòu)的大小與光斑大小之間存在互相依賴的關(guān)系，并且要保持這種互相依賴關(guān)系。
這部分地也可應(yīng)用于磁光信息載體，即所謂MOD，其中信息的存儲或重放實(shí)質(zhì)上基于極化方向的旋轉(zhuǎn)。雖然磁疇大小和光斑大小之間的關(guān)系不必以象坑孔那樣的精確程度來保持，但即使在這里，對不同存儲密度的信息載體，仍要在一定的程度上考慮其互相依賴性，尤其是對那些減小了軌道間隔的信息載體。
因此，本發(fā)明的目的是開發(fā)一種用于光學(xué)信息載體的記錄和/或重放裝置，該裝置對有不同存儲密度的信息載體是兼容的，盡管其在坑孔或磁疇的大小和光斑大小之間要保持相互依賴關(guān)系。該裝置包括發(fā)射某一波長光的激光和有預(yù)定焦距的物鏡。
上述目的可通過權(quán)利要求1和6的技術(shù)特征得以實(shí)現(xiàn)，附屬權(quán)利要求說明了一些有益的改進(jìn)方案。
以下將描述按照本發(fā)明的兼容記錄和/或重放裝置，該裝置能達(dá)到上述目的。
雖然掃描光學(xué)信息載體的光束的散焦，或者在信息記錄意義上的寫載體的光束的散焦，在現(xiàn)有記錄和重放裝置上，會導(dǎo)致從信息載體反射到光探測器上的光斑的變形，且這種變形立即通過聚焦控制回路被糾正，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)正是基于對兼容記錄與/或重放裝置中掃描與/或記錄光束散焦的利用，以能在同一裝置中使用不同代的、或者不同存儲密度的光學(xué)信息載體。特別是，增大可存儲在信息載體上的信息數(shù)量的努力導(dǎo)致更大存儲密度的信息載體或?qū)е赂〕叽绲拇鎯Y(jié)構(gòu)。如上文解釋過的，已經(jīng)有一些裝置可能實(shí)現(xiàn)具有高存儲密度的CD和MOD一類的信息載體以及相應(yīng)的記錄與重放設(shè)備。就此而言，本發(fā)明特地用來消減引入新一代采用更高存儲密度的信息載體的裝置時(shí)所受限制的程度，這種限制是由與原來使用的信息載體之間假定的不兼容性造成的。以下將說明允許僅在單一設(shè)備中使用存儲密度與目前標(biāo)準(zhǔn)一致的信息載體和更高存儲密度的信息載體的一種方法和裝置。這是用一種兼容的記錄與/或重放裝置來實(shí)現(xiàn)的，這種裝置以這種方式來制造，即使用一個(gè)在波長和光斑大小方面與要使用的信息載體的最高存儲密度相匹配的光源；和在使用較低密度的信息載體時(shí)，借助一個(gè)散焦裝置將投射到信息載體上的光散焦，以擴(kuò)大光斑。這樣，即使對不同大小的存儲單元，也能保持存儲單元大小和光斑大小之間存在的相互依賴性。
為了在記錄與/或重放裝置中以預(yù)想的方式影響光路，既不使用產(chǎn)生另一波長的光的激發(fā)器，也不用改變物鏡的數(shù)值孔徑，按照本發(fā)明的第一實(shí)施例，在該記錄和/或重放裝置中，為了散焦投射到信息載體上的光束，通過在聚焦控制回路中加上偏置電壓，作為用于與信息載體的存儲密度相匹配的散焦裝置，這樣來影響光束路徑。為實(shí)現(xiàn)這種方法，在與光探測器連接的聚焦控制回路中加上一個(gè)偏置電壓源，以此作為散焦裝置。由于加到聚焦誤差信號上的偏置，借助聚焦控制回路，將光束聚焦到信息載體上的物鏡被置于一個(gè)使信息載體上有增大了的光斑的位置，從而可以用來對較低存儲密度的信息載體進(jìn)行信息內(nèi)容的掃描和/或記錄。在散焦時(shí)，記錄和/或重放裝置的聚焦控制回路將物鏡導(dǎo)至一個(gè)位置，在此位置，從信息載體反射到光探測器的光斑相對于形成光探測器的光二極管或光學(xué)部分是對稱的，這樣來得到散焦。但由于聚焦誤差信號上加了一個(gè)偏置電壓，使相應(yīng)的位置相對焦點(diǎn)位置有偏移。由此所引起的工作點(diǎn)的位移可以用類似于在現(xiàn)有記錄與/或重放設(shè)備中在光路上使用的柱面透鏡的合適大小的方法來抵消。按照制作兼容記錄與/或重放裝置的第二實(shí)施例，在光探測器之前使用了一個(gè)延長光路中的光程長度的裝置，來作為散焦裝置。例如，這可以是一個(gè)玻璃板或一個(gè)透鏡。在光路中插入玻璃板與改變柱形透鏡相比要更優(yōu)越一些，這是由于柱形透鏡位置的改變連帶有工作點(diǎn)的位移。由于光路中在光探測器前面的玻璃板的折射系數(shù)與空氣不一樣，光程長度因而變長，以這種方式來對光路施加影響，就得到了適合于與不同信息載體匹配的物鏡的散焦或光斑的擴(kuò)大，這與采用聚焦控制回路的結(jié)果類似。
因此，適合于使用不同存儲密度的信息載體的兼容記錄與/或重放裝置，可以用一種先進(jìn)的方式來制造。
下文將通過各附圖中的實(shí)施例來更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。其中

圖1表示盤式光學(xué)信息載體的記錄與/或重放裝置的基本單元的示意圖。
圖2為光探測器上光斑像的示意圖。
圖3為偏置電路與聚焦控制放大器的連接的示意圖。
圖4為聚焦控制回路波形曲線的示意圖。
圖5為光路延長的示意圖。
如圖1中所示，按照盤式光學(xué)信息載體的記錄和/或重放裝置CD的基本示意圖，記錄與/或重放裝置帶有一個(gè)激光二極管LD，它所發(fā)射的光經(jīng)分束器ST和物鏡OL聚焦到光學(xué)信息載體CD上。光從光學(xué)信息載體CD上反射，并再次經(jīng)過物鏡OL和分束器ST及經(jīng)過柱面透鏡ZL，到達(dá)光探測器FD上，用光探測器FD將所探測到的光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為一個(gè)或多個(gè)電信號，除軌道跟蹤信號和信息信號外，還產(chǎn)生用于控制掃描與/或記錄光束聚焦的信號，然后將聚焦控制信號提供給聚焦控制放大器FR以形成聚焦誤差信號FE，用聚焦誤差信號FE借助一個(gè)未示出的執(zhí)行元件，來將物鏡OL定位在一個(gè)與信息載體CD相距某一距離的位置上，這個(gè)距離對聚焦是必須的，并用工作點(diǎn)AP來代表。具體參照圖2，通過物鏡從工作點(diǎn)AP的偏移或者一次散焦，位于光探測器FD前面的柱形透鏡ZL導(dǎo)致經(jīng)從信息載體CD反射而在光探測器FD上形成一個(gè)變形的光斑像，以此種方式使得控制聚焦成為可能。按照圖2所示，由柱面透鏡ZL形成一個(gè)第一焦點(diǎn)B1和一個(gè)第二焦點(diǎn)B2，它們的光斑在由四個(gè)光學(xué)部分A、B、C、D組成的光探測器FD上，形成水平或垂直橢圓形狀的像。柱面透鏡ZL和光探測器FD間的距離是恒定的，焦點(diǎn)B1、B2的位置由物鏡OL到信息載體CD的距離來確定，在工作點(diǎn)AP，亦即光束聚焦在信息載體CD上的時(shí)刻，在光探測器FD上成像的光斑為圓形的。一旦有從圓形的偏離，即出現(xiàn)散焦，由光部件A、B、C、D產(chǎn)生的信號被用來控制聚焦，物鏡OL被重新定位在焦點(diǎn)位置上。
為了能夠在單一記錄與/或重放裝置中使用不同存儲密度的信息載體CD，并特別是在向具有更大存儲密度和由此引起的更小尺寸存儲結(jié)構(gòu)的信息載體CD轉(zhuǎn)換時(shí)，保證其所謂后向兼容性，提出了一種兼容的記錄與/或重放裝置，在這種裝置中，在存儲結(jié)構(gòu)大小和光斑間所要保持的相互依賴性由特意的散焦來產(chǎn)生，從而使與之相關(guān)的在信息載體CD上光斑的擴(kuò)大和在單一裝置中使用不同的信息載體CD成為可能。為此，采用以下方法使用一個(gè)光源，它在波長和光斑大小方面被調(diào)至適于要使用的信息載體CD的最高存儲密度，且用一散焦裝置將投射到信息載體CD上的光散焦，以擴(kuò)大光斑，用于較低存儲密度的信息載體CD。在兼容記錄與/或重放裝置的制造中，使用在波長和光斑大小方面與最高存儲密度相匹配的光源，即存儲密度相對較高的信息載體CD的標(biāo)準(zhǔn)化方向重點(diǎn)放在光斑尺寸的減小方面，這一點(diǎn)可以用減小光源或激光LD的波長的方法來得到。因此，作為例子，為了在新一代CD播放機(jī)中也能放迄今為止的傳統(tǒng)CD，在兼容的記錄與/或重放裝置中以這樣的方式來對光路施加影響，即，使在信息載體CD上的光斑發(fā)生散焦，并從而產(chǎn)生相關(guān)的光斑擴(kuò)大。否則，就必須使用另外的至少一個(gè)激光二極管LD。
按照如圖3所示的第一實(shí)施例，為散焦投射到信息載體CD上的光，對光路的影響是通過在聚焦控制回路中使用一個(gè)偏置電壓OU來作為散焦裝置以與信息載體CD的存儲密度匹配來進(jìn)行的。如圖3所示，為實(shí)現(xiàn)此方法，偏置電壓源OU經(jīng)開關(guān)S連接到聚焦控制放大器FR的輸入，F(xiàn)R為一個(gè)差分放大器。偏置電壓源OU作為散焦裝置，通過使聚焦控制放大器FR的工作點(diǎn)AP移位來起作用。從兩個(gè)光部件A、C或B、D來的相應(yīng)和信號以已知方式經(jīng)第一和第二電阻R1、R2提供給聚焦控制放大器FR或差分放大器，并通過求差產(chǎn)生聚焦誤差信號FE。由于加到聚焦誤差信號FE上的偏置電壓OU，聚焦光束的物鏡OL隨之被置于一個(gè)導(dǎo)致在信息載體CD上有增大了的光斑的位置。增大了的光斑起因于聚焦控制回路中工作點(diǎn)的位移。在圖4的聚焦誤差信號FE與從物鏡OL到信息載體CD的距離a的關(guān)系圖形中，聚焦控制回路曲線表示為一條所謂S-曲線，用虛線代表。顯然，通過偏置電壓OU，聚焦誤差信號FE的增加導(dǎo)致工作點(diǎn)AP移位到工作點(diǎn)A1，且物鏡OL和信息載體CD間的間距a增加，由于物鏡OL和信息載體CD間距離a的增加，又保持物鏡OL的焦距不變，就產(chǎn)生散焦，并因此產(chǎn)生相關(guān)的光斑擴(kuò)大，這樣，擴(kuò)大的光斑可用來對較低存儲密度的信息載體CD進(jìn)行信息內(nèi)容的掃描與/或記錄。由工作點(diǎn)位移引起的聚焦傳動部件調(diào)節(jié)裝置控制范圍的單側(cè)限制可以借助影響S-曲線陡變的柱面透鏡ZL的合適大小來補(bǔ)償。如圖4中用虛線所示的S-曲線，用一條有較低斜率的S-曲線來消除控制范圍的單側(cè)限制，因此工作點(diǎn)A1、A2相對于工作點(diǎn)AP對物鏡OL和信息載體CD間距離a產(chǎn)生一個(gè)等效的改變，或者相應(yīng)于對聚焦的有效距離a。按照本發(fā)明的第二實(shí)施例，光路中在光探測器FD前面使用了一個(gè)增大光程長度的裝置，來作為用于制造兼容記錄與/或重放裝置的散焦裝置。如圖5，例如這種裝置可以是置于柱面透鏡ZL和光探測器FD之間的玻璃板DFM。作為聚焦控制回路作用的結(jié)果，物鏡OL到達(dá)同樣與不同信息存儲密度匹配的位置。與圖1相同，進(jìn)一步參考圖5。為使光斑大小與信息載體CD的存儲密度匹配，對較低存儲密度的信息載體，將一玻璃板DFM旋轉(zhuǎn)進(jìn)入在柱面透鏡ZL和光探測器FD之間光路。由于源自玻璃板DFM的對以一定角度入射到玻璃板DFM上的光束的平移，玻璃板使光程長度變長。因此，玻璃板的厚度由所需散焦或光斑的擴(kuò)大來確定。
本發(fā)明的應(yīng)用并不限于這里說明的實(shí)施例，而是可在所述原理基礎(chǔ)上，廣泛適用于光學(xué)信息載體。
權(quán)利要求
1.一種用于從有不同信息存儲密度的光學(xué)信息載體(CD)上重放信息，與/或?qū)⑿畔⒂涗浧渖系姆椒?，用在兼容的記錄與/或重放設(shè)備上，所述記錄與/或重放設(shè)備包括一個(gè)產(chǎn)生一定波長光的激光器(LD)和一個(gè)有預(yù)定焦距的物鏡(OL)，其中，所述光借助聚焦控制回路和物鏡(OL)聚焦在所述信息載體(CD)上，從所述信息載體(CD)反射的光由一個(gè)光探測器(FD)來接收，以產(chǎn)生信號，其特征在于，使用的光源在波長與光斑大小方面調(diào)節(jié)為與所用信息載體(CD)的最高存儲密度相適應(yīng)，所述投射到信息載體(CD)上的光用一個(gè)散焦裝置來散焦，以擴(kuò)大光斑，從而適于較低存儲密度的信息載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在聚焦控制回路中使用了一個(gè)偏置電壓源(OU)作為散焦裝置，以與信息載體(CD)的存儲密度匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述光探測器(FD)前面的光路中使用一個(gè)使光程長度變長的裝置，來作為散焦裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述光探測器(FD)之前的光路中使用一玻璃板來作為使光程長度變長的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述光探測器(FD)前面的光路中使用一個(gè)透鏡來作為使光程長度變長的裝置。
6.一種用于從有不同信息存貯密度的光學(xué)信息載體(CD)上重放信息，與/或?qū)⑿畔⒂涗浧渖系难b置，用在兼容的記錄與/或重放設(shè)備上，包括一個(gè)產(chǎn)生一定波長光的激光器(LD)和一個(gè)有預(yù)定焦距的物鏡(OL)，其中，所述光借助聚焦控制回路和物鏡(OL)聚焦在信息載體(CD)上，從信息載體(CD)反射的光由一個(gè)光探測器(FD)來接收，以產(chǎn)生信號，其特征在于，包括一光源及一散焦裝置，所述光源在波長與光斑大小方面調(diào)節(jié)為與所述信息載體(CD)的最高存儲密度相適應(yīng)，所述散焦裝置將投射到信息載體(CD)上的光散焦，以擴(kuò)大光斑，從而適于較低存儲密度的信息載體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，在與所述光探測器(FD)相連接的聚焦控制回路中提供一個(gè)偏置電壓源(OU)，作為散焦裝置，以使所述光斑大小與所述信息載體(CD)的存儲密度相匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，在所述光探測器(FD)前面的光路中設(shè)置一個(gè)使光程長度變長的裝置，用于將投射到所述信息載體(CD)上的光束散焦，以與所述信息載體(CD)的存貯密度相匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，用來使光程長度變長以散焦、并使光斑大小與所述信息載體(CD)的存儲密度相匹配的裝置是一玻璃板(DFM)，該玻璃板設(shè)置在所述光探測器(FD)前面的光路中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，用來使光程長度變長以散焦、并使光斑大小與所述信息載體(CD)的存儲密度相匹配的裝置是一個(gè)透鏡，該透鏡設(shè)置在光探測器(FD)前面的光路中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從具有不同信息記錄密度的光學(xué)信息載體(CD)上重現(xiàn)和/或在其上記錄信息的兼容的記錄和/或重現(xiàn)設(shè)備的方法和裝置。本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種用于光學(xué)信息載體(CD)的記錄和/或重現(xiàn)的裝置。該裝置對不同記錄密度兼容，盡管在坑、平地和光斑大小之間存在限制。該裝置包括一發(fā)射具有某一波長光的激光器(LD)和一具有預(yù)定焦距的物鏡(OL)。為實(shí)現(xiàn)上述目的使用一光源，該光源在光波長及光斑大小方面進(jìn)行調(diào)整，以與所要使用的具有最大記錄密度的信息載體(CD)相適應(yīng)，導(dǎo)引到所述信息載體(CD)上的所述光用一散焦裝置散焦，以擴(kuò)大用于較低存儲密度信息載體(CD)的光斑的大小。本發(fā)明可應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)(CD)盤、迷你盤或磁光盤等形式的常用光學(xué)信息載體(CD)以及具有較高信息記錄密度、較小軌道間隔和較小坑存儲結(jié)構(gòu)的光學(xué)信息載體的記錄和/或重現(xiàn)裝置。
文檔編號G11B7/125GK1119476SQ94191452
公開日1996年3月27日 申請日期1994年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月17日
發(fā)明者弗里德海姆·朱克 申請人:德國湯姆遜-布朗特公司