CN1119476A - 兼容的记录与/或重放方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从具有不同信息记录密度的光学信息载体(CD)上重现和/或在其上记录信息的兼容的记录和/或重现设备的方法和装置。本发明的目的在于开发一种用于光学信息载体(CD)的记录和/或重现的装置。该装置对不同记录密度兼容，尽管在坑、平地和光斑大小之间存在限制。该装置包括一发射具有某一波长光的激光器(LD)和一具有预定焦距的物镜(OL)。为实现上述目的使用一光源，该光源在光波长及光斑大小方面进行调整，以与所要使用的具有最大记录密度的信息载体(CD)相适应，导引到所述信息载体(CD)上的所述光用一散焦装置散焦，以扩大用于较低存储密度信息载体(CD)的光斑的大小。本发明可应用于标准(CD)盘、迷你盘或磁光盘等形式的常用光学信息载体(CD)以及具有较高信息记录密度、较小轨道间隔和较小坑存储结构的光学信息载体的记录和/或重现装置。

Description

兼容的记录与/或重 放方法与装置
本发明涉及一种针对兼容的记录与/或重放设备的方法和装置，用于从带不同信息存储密度的光学信息载体上重放信息，和/或将信息记录其上。兼容的记录与/或重放设备允许从形式为标准化光盘(CD)，迷你盘(mini-disc)或磁光盘(MOD)等迄今为止的传统光学信息载体，以及从有相对更高信息存储密度，即低信道间隔和小的坑孔或存储结构的长度的光学信息载体上重放信息，和/或将信息记录在其上面。
信息内容以数字形式记录为沿螺旋轨道的凹陷，即所谓信息坑，记录在CD盘上。使用目前标准的光学信息载体的轨道间隔为1.6μm，坑孔的宽度为0.6μm，深度0.12μm，而坑孔的长度或两个坑孔间距离在0.9到3.3μm之间范围内变化，参见《菲利普技术评论》(Philips Tech Rov)1982年第40期，第6卷156页。这些标准值也可用于迷你盘。迷你盘的更高存储容量不是通过信息载体的更高存储密度来得到，而是通过在记录前压缩信息内容来实现。就信息载体的构造而言，迷你盘与CD标准值一致，使得相应的播放机在用何种激光和扫描设备方面没有差别。但是，很自然，在不损失信息的情况下对数据进行压缩的程度是有限制的，于是人们转而试图增大信息载体的存储容量。然而，这须有更低的轨道间隔和/或更小尺寸的孔。作为结果，需要有新型的重放设备，来使从更大存储密度的信息载体中进行信息的光学扫描和重放成为可能。对于这种有更小坑孔尺寸和更低轨道间隔的光学扫描和/或记录，有必要把激光束在CD上聚焦为尺寸更小的光斑。从而决定了光斑的大小和物镜的数值孔径，及激光的光波长，这样，通过使用更短波长的光源可以获得更小的光斑直径或更小尺寸的光斑。现在使用的激光波长为780nm。但是产生光波长仅为680nm的激光也是已知的。使用光学倍频体，所谓二次谐波产生晶体，可望有一个量的飞跃。它们能将波长减半。由此带来的功率损失可以用更高的激光功率来补偿。
但是，使用较小光斑或较短波长的光源对光学信息载体扫描，会导致执行目前CD标准的信息载体在这类设备上不能进行播放。其原因是扫描采用的相消干涉原理，相消干涉原理指对那些仅使均匀反射层凹陷来形成的信息坑孔的光学扫描，是通过以这样一种方式对扫描光斑聚焦来实现的，即从坑孔外反射的光成分实际上等于由凹陷反射的光成分，从而通过相消干涉两个光成分互相抵消，于是一次光强的减弱就可以判断为一个扫描信号，在坑孔或存储结构的大小与光斑大小之间存在互相依赖的关系，并且要保持这种互相依赖关系。
这部分地也可应用于磁光信息载体，即所谓MOD，其中信息的存储或重放实质上基于极化方向的旋转。虽然磁畴大小和光斑大小之间的关系不必以象坑孔那样的精确程度来保持，但即使在这里，对不同存储密度的信息载体，仍要在一定的程度上考虑其互相依赖性，尤其是对那些减小了轨道间隔的信息载体。
因此，本发明的目的是开发一种用于光学信息载体的记录和/或重放装置，该装置对有不同存储密度的信息载体是兼容的，尽管其在坑孔或磁畴的大小和光斑大小之间要保持相互依赖关系。该装置包括发射某一波长光的激光和有预定焦距的物镜。
上述目的可通过权利要求1和6的技术特征得以实现，附属权利要求说明了一些有益的改进方案。
以下将描述按照本发明的兼容记录和/或重放装置，该装置能达到上述目的。
虽然扫描光学信息载体的光束的散焦，或者在信息记录意义上的写载体的光束的散焦，在现有记录和重放装置上，会导致从信息载体反射到光探测器上的光斑的变形，且这种变形立即通过聚焦控制回路被纠正，本发明的优点正是基于对兼容记录与/或重放装置中扫描与/或记录光束散焦的利用，以能在同一装置中使用不同代的、或者不同存储密度的光学信息载体。特别是，增大可存储在信息载体上的信息数量的努力导致更大存储密度的信息载体或导致更小尺寸的存储结构。如上文解释过的，已经有一些装置可能实现具有高存储密度的CD和MOD一类的信息载体以及相应的记录与重放设备。就此而言，本发明特地用来消减引入新一代采用更高存储密度的信息载体的装置时所受限制的程度，这种限制是由与原来使用的信息载体之间假定的不兼容性造成的。以下将说明允许仅在单一设备中使用存储密度与目前标准一致的信息载体和更高存储密度的信息载体的一种方法和装置。这是用一种兼容的记录与/或重放装置来实现的，这种装置以这种方式来制造，即使用一个在波长和光斑大小方面与要使用的信息载体的最高存储密度相匹配的光源；和在使用较低密度的信息载体时，借助一个散焦装置将投射到信息载体上的光散焦，以扩大光斑。这样，即使对不同大小的存储单元，也能保持存储单元大小和光斑大小之间存在的相互依赖性。
为了在记录与/或重放装置中以预想的方式影响光路，既不使用产生另一波长的光的激发器，也不用改变物镜的数值孔径，按照本发明的第一实施例，在该记录和/或重放装置中，为了散焦投射到信息载体上的光束，通过在聚焦控制回路中加上偏置电压，作为用于与信息载体的存储密度相匹配的散焦装置，这样来影响光束路径。为实现这种方法，在与光探测器连接的聚焦控制回路中加上一个偏置电压源，以此作为散焦装置。由于加到聚焦误差信号上的偏置，借助聚焦控制回路，将光束聚焦到信息载体上的物镜被置于一个使信息载体上有增大了的光斑的位置，从而可以用来对较低存储密度的信息载体进行信息内容的扫描和/或记录。在散焦时，记录和/或重放装置的聚焦控制回路将物镜导至一个位置，在此位置，从信息载体反射到光探测器的光斑相对于形成光探测器的光二极管或光学部分是对称的，这样来得到散焦。但由于聚焦误差信号上加了一个偏置电压，使相应的位置相对焦点位置有偏移。由此所引起的工作点的位移可以用类似于在现有记录与/或重放设备中在光路上使用的柱面透镜的合适大小的方法来抵消。按照制作兼容记录与/或重放装置的第二实施例，在光探测器之前使用了一个延长光路中的光程长度的装置，来作为散焦装置。例如，这可以是一个玻璃板或一个透镜。在光路中插入玻璃板与改变柱形透镜相比要更优越一些，这是由于柱形透镜位置的改变连带有工作点的位移。由于光路中在光探测器前面的玻璃板的折射系数与空气不一样，光程长度因而变长，以这种方式来对光路施加影响，就得到了适合于与不同信息载体匹配的物镜的散焦或光斑的扩大，这与采用聚焦控制回路的结果类似。
因此，适合于使用不同存储密度的信息载体的兼容记录与/或重放装置，可以用一种先进的方式来制造。
下文将通过各附图中的实施例来更详细地解释本发明。其中：
图1表示盘式光学信息载体的记录与/或重放装置的基本单元的示意图。
图2为光探测器上光斑像的示意图。
图3为偏置电路与聚焦控制放大器的连接的示意图。
图4为聚焦控制回路波形曲线的示意图。
图5为光路延长的示意图。
如图1中所示，按照盘式光学信息载体的记录和/或重放装置CD的基本示意图，记录与/或重放装置带有一个激光二极管LD，它所发射的光经分束器ST和物镜OL聚焦到光学信息载体CD上。光从光学信息载体CD上反射，并再次经过物镜OL和分束器ST及经过柱面透镜ZL，到达光探测器FD上，用光探测器FD将所探测到的光学信号转换为一个或多个电信号，除轨道跟踪信号和信息信号外，还产生用于控制扫描与/或记录光束聚焦的信号，然后将聚焦控制信号提供给聚焦控制放大器FR以形成聚焦误差信号FE，用聚焦误差信号FE借助一个未示出的执行元件，来将物镜OL定位在一个与信息载体CD相距某一距离的位置上，这个距离对聚焦是必须的，并用工作点AP来代表。具体参照图2，通过物镜从工作点AP的偏移或者一次散焦，位于光探测器FD前面的柱形透镜ZL导致经从信息载体CD反射而在光探测器FD上形成一个变形的光斑像，以此种方式使得控制聚焦成为可能。按照图2所示，由柱面透镜ZL形成一个第一焦点B1和一个第二焦点B2，它们的光斑在由四个光学部分A、B、C、D组成的光探测器FD上，形成水平或垂直椭圆形状的像。柱面透镜ZL和光探测器FD间的距离是恒定的，焦点B1、B2的位置由物镜OL到信息载体CD的距离来确定，在工作点AP，亦即光束聚焦在信息载体CD上的时刻，在光探测器FD上成像的光斑为圆形的。一旦有从圆形的偏离，即出现散焦，由光部件A、B、C、D产生的信号被用来控制聚焦，物镜OL被重新定位在焦点位置上。
为了能够在单一记录与/或重放装置中使用不同存储密度的信息载体CD，并特别是在向具有更大存储密度和由此引起的更小尺寸存储结构的信息载体CD转换时，保证其所谓后向兼容性，提出了一种兼容的记录与/或重放装置，在这种装置中，在存储结构大小和光斑间所要保持的相互依赖性由特意的散焦来产生，从而使与之相关的在信息载体CD上光斑的扩大和在单一装置中使用不同的信息载体CD成为可能。为此，采用以下方法：使用一个光源，它在波长和光斑大小方面被调至适于要使用的信息载体CD的最高存储密度，且用一散焦装置将投射到信息载体CD上的光散焦，以扩大光斑，用于较低存储密度的信息载体CD。在兼容记录与/或重放装置的制造中，使用在波长和光斑大小方面与最高存储密度相匹配的光源，即存储密度相对较高的信息载体CD的标准化方向重点放在光斑尺寸的减小方面，这一点可以用减小光源或激光LD的波长的方法来得到。因此，作为例子，为了在新一代CD播放机中也能放迄今为止的传统CD，在兼容的记录与/或重放装置中以这样的方式来对光路施加影响，即，使在信息载体CD上的光斑发生散焦，并从而产生相关的光斑扩大。否则，就必须使用另外的至少一个激光二极管LD。
按照如图3所示的第一实施例，为散焦投射到信息载体CD上的光，对光路的影响是通过在聚焦控制回路中使用一个偏置电压OU来作为散焦装置以与信息载体CD的存储密度匹配来进行的。如图3所示，为实现此方法，偏置电压源OU经开关S连接到聚焦控制放大器FR的输入，FR为一个差分放大器。偏置电压源OU作为散焦装置，通过使聚焦控制放大器FR的工作点AP移位来起作用。从两个光部件A、C或B、D来的相应和信号以已知方式经第一和第二电阻R1、R2提供给聚焦控制放大器FR或差分放大器，并通过求差产生聚焦误差信号FE。由于加到聚焦误差信号FE上的偏置电压OU，聚焦光束的物镜OL随之被置于一个导致在信息载体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点的位移。在图4的聚焦误差信号FE与从物镜OL到信息载体CD的距离a的关系图形中，聚焦控制回路曲线表示为一条所谓S-曲线，用虚线代表。显然，通过偏置电压OU，聚焦误差信号FE的增加导致工作点AP移位到工作点A1，且物镜OL和信息载体CD间的间距a增加，由于物镜OL和信息载体CD间距离a的增加，又保持物镜OL的焦距不变，就产生散焦，并因此产生相关的光斑扩大，这样，扩大的光斑可用来对较低存储密度的信息载体CD进行信息内容的扫描与/或记录。由工作点位移引起的聚焦传动部件调节装置控制范围的单侧限制可以借助影响S-曲线陡变的柱面透镜ZL的合适大小来补偿。如图4中用虚线所示的S-曲线，用一条有较低斜率的S-曲线来消除控制范围的单侧限制，因此工作点A1、A2相对于工作点AP对物镜OL和信息载体CD间距离a产生一个等效的改变，或者相应于对聚焦的有效距离a。按照本发明的第二实施例，光路中在光探测器FD前面使用了一个增大光程长度的装置，来作为用于制造兼容记录与/或重放装置的散焦装置。如图5，例如这种装置可以是置于柱面透镜ZL和光探测器FD之间的玻璃板DFM。作为聚焦控制回路作用的结果，物镜OL到达同样与不同信息存储密度匹配的位置。与图1相同，进一步参考图5。为使光斑大小与信息载体CD的存储密度匹配，对较低存储密度的信息载体，将一玻璃板DFM旋转进入在柱面透镜ZL和光探测器FD之间光路。由于源自玻璃板DFM的对以一定角度入射到玻璃板DFM上的光束的平移，玻璃板使光程长度变长。因此，玻璃板的厚度由所需散焦或光斑的扩大来确定。
本发明的应用并不限于这里说明的实施例，而是可在所述原理基础上，广泛适用于光学信息载体。

Claims (10)

1、一种用于从有不同信息存储密度的光学信息载体(CD)上重放信息，与/或将信息记录其上的方法，用在兼容的记录与/或重放设备上，所述记录与/或重放设备包括一个产生一定波长光的激光器(LD)和一个有预定焦距的物镜(OL)，其中，所述光借助聚焦控制回路和物镜(OL)聚焦在所述信息载体(CD)上，从所述信息载体(CD)反射的光由一个光探测器(FD)来接收，以产生信号，其特征在于，使用的光源在波长与光斑大小方面调节为与所用信息载体(CD)的最高存储密度相适应，所述投射到信息载体(CD)上的光用一个散焦装置来散焦，以扩大光斑，从而适于较低存储密度的信息载体。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在聚焦控制回路中使用了一个偏置电压源(OU)作为散焦装置，以与信息载体(CD)的存储密度匹配。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述光探测器(FD)前面的光路中使用一个使光程长度变长的装置，来作为散焦装置。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述光探测器(FD)之前的光路中使用一玻璃板来作为使光程长度变长的装置。
5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述光探测器(FD)前面的光路中使用一个透镜来作为使光程长度变长的装置。
6、一种用于从有不同信息存贮密度的光学信息载体(CD)上重放信息，与/或将信息记录其上的装置，用在兼容的记录与/或重放设备上，包括一个产生一定波长光的激光器(LD)和一个有预定焦距的物镜(OL)，其中，所述光借助聚焦控制回路和物镜(OL)聚焦在信息载体(CD)上，从信息载体(CD)反射的光由一个光探测器(FD)来接收，以产生信号，其特征在于，包括一光源及一散焦装置，所述光源在波长与光斑大小方面调节为与所述信息载体(CD)的最高存储密度相适应，所述散焦装置将投射到信息载体(CD)上的光散焦，以扩大光斑，从而适于较低存储密度的信息载体。
7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在与所述光探测器(FD)相连接的聚焦控制回路中提供一个偏置电压源(OU)，作为散焦装置，以使所述光斑大小与所述信息载体(CD)的存储密度相匹配。
8、根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述光探测器(FD)前面的光路中设置一个使光程长度变长的装置，用于将投射到所述信息载体(CD)上的光束散焦，以与所述信息载体(CD)的存贮密度相匹配。
9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，用来使光程长度变长以散焦、并使光斑大小与所述信息载体(CD)的存储密度相匹配的装置是一玻璃板(DFM)，该玻璃板设置在所述光探测器(FD)前面的光路中。
10、根据权利要求8所述的装置，其特征在于，用来使光程长度变长以散焦、并使光斑大小与所述信息载体(CD)的存储密度相匹配的装置是一个透镜，该透镜设置在光探测器(FD)前面的光路中。
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