专利名称:将信息录入反射式记录盘及从中读出的装置的制作方法
本发明涉及一种投射光束到记录盘的方法，在一个辐射反射式记录盘的线迹中录入信息并(或)从中读出信息的装置，这装置包括-一个能产生光束的光源，-一个将光束聚焦，使光束根据控制信号在记录盘上形成光斑，并能对被反射光束进行导向的物镜系统，它把被反射光束导向于-一个包括一个象散元件和光敏检测装置的聚焦误差检测系统。这检测装置中设有四个相互毗邻的检测器，每个配置在一个直角坐标系的一个象限内，坐标轴与象散元件的象散焦线至少夹45°角。这个聚焦误差检测系统还有-能引导出控制信号的装置，这装置有一输入和检测装置接合一起从4个检测器处接受输出信号，有一输出和物镜系统接合一起以提供控制信号。这一类装置在荷兰专利申请号77.03.076(PHN82I)中已经揭示了。但发现这种装置聚焦系统有时不能正常工作。本发明的目的即在于提供其中聚焦系统能更可靠工作的一种装置。根据本发明，所提供的装置的特征在于如按顺时钟方向对4个检测器Dm分别赋以脚注m(m是从1到4的整数)，则产生控制信号的装置这样设计，使它能从4个检测器的输出信号Sm中诱导出一个控制信号Sf，这个控制信号能满足方程
Sf= α (s1- s4s1+ s4+s3- s2s3+ s2)]]>其中α是个常数。根据本发明，采取这一步是基于认识到这一点即因为反射光束在4个检测器上所形成的光斑并不总是对坐标轴系统和4个检测器精确地对称分布，聚焦系统有时不能正确工作。例如，为了径向和切向跟踪而将镜面倾斜，便会使光斑定位不对称(亦可称光斑失调)。由于这种光斑失调的结果，从4个检测器的输出信号可能导出一种错误的控制信号，使光束不能被物镜系统精确地聚焦在记录盘上。根据本发明，诱导控制信号的装置应这样设计，使产生的控制信号对在4个检测器上光斑定位的不对称性较少敏感，从而改进了物镜系统把光斑在记录盘上聚焦的质量。
更好是这样将这常数α选为0.5，因为这样聚焦误差检测系统在环绕“焦点对准”情况下的灵敏度，将和已可以从专利申请人那里得到商品供应的名叫“激光录相机”的装置中的灵敏度一样。
根据本发明所采取的这一步还有这一优点，即在制造这装置的过程中，不用调整得太精确，装置可以便宜一些。
本发明提出的具体装备的特征可表达为第一个检测器的一个输出和第一与第二信号组合单元的第一个输入相接，第四个检测器的一个输出和第一与第二信号组合单元的第二个输入相接，第三个检测器的一个输出和第三与第四信号组合体的第一个输入相接，第二个检测器的一个输出和第三与第四信号组合单元的第二个输入相接;第一与第二信号组合单元的一个输出分别和第一除法器的第一与第二输入相接，第三和第四信号组合单元的一个输出分别和第二除法器的第一与第二输入相接，而第一与第二除法器的一个输出又分别和第五个信号组合单元的第一与第二输入相接。这装备的特征还可表达为第一与第三信号组合单元的第二个输入都是反相输入，而所有信号组合单元的其他输入都是非反相输入。按这样方式便可导出控制信号来。
根据本发明，这装置的特征还在于两对检测器，亦即第一和第四检测器与第二第三个检测器，要分别选配它们，使在这两对检测器之间延伸的坐标系的那个轴，与投射到检测装置上的反射光束预期的最大失调方向一致。因为检测器的输出信号是成对地组合的，亦即第一和第四检测器的输出信号组合在一起，第二和第三检测器的输出信号组合在一起，则光斑在轴系的某一个轴的方向(亦即在两对检测器之间的那个轴的方向)偏离轴系原点，比在另一个轴的方向上产生的偏离，对控制信号产生的影响要小。更可取的是，两对检测器之间的轴与预期会产生最大光斑失调的上述方向取得一致，这样便会使这种失调对控制信号的影响减为最小。
这样装置中含有能对光束在记录盘上进行定位的指向设备，这种设备包括一个径向跟踪用的第一可转镜片，和一个切向跟踪用的第二可转镜片。投向检测装置的反射光束的预期最大失调方向，是和倾斜那个离物镜系统转远的镜片所引起的光束失调方向是相符的。
象这样一种含有一个径向跟踪镜片和一个切向跟踪镜片的装置，在荷兰专利74.02.169(PHN7380)中有所描述，这专利已可借公共检阅。把径向跟踪用的镜片倾斜一侧，使在跟踪中心的光斑导向与跟踪方向相垂直的方向，而把切向跟踪用的镜片倾斜一侧，把光斑导向跟踪方向。
以“激光录相机”为名并从申请人那里得到商业供应的装置中，与物镜系统相距较远的镜片是径向跟踪镜片。
现在将通过实例，参照附图，对本发明详加解释说明，在图中图1是根据本发明示意表示的一个录入和(或)读出装置。
图2a、2b和2c所示的，是在检测装置上形成光斑形状随聚焦不同而变化的情况。
图3a表示没有失调的光斑，而图3b表示有失调的光斑。
图4表示第一个实例，而图5表示用以导出一个控制信号的装置的第二个实例。
图1中展示一个圆形盘状记录器1。例如，这种信息结构是一种相结构并包括一大组同心和准同心的线迹7，这种线迹又包括顺序的许多面积g和中间面积t。例如这些面积g也许和中间面积t相比是处在不同的深度上。举例说，这种信息也许是(彩色)电视信息，但是也可能是其他信息，诸如大量的不同影象信息或数字信息。
这记录盘是用一种光源4，例如激光，所产生的光束来照射。一种物镜系统，为了简单起见以一单透镜5表示，将光束聚焦使在线迹72)的表面上形成一个光斑V。辅助透镜6的焦距这样选择，使物镜系统的光能很好充满。光束被记录盘反射，在读出过程中，当记录盘相对物镜系统旋转时，按所读的线迹所贮存的信息对光束进行调制。为了把未反射的(未调制的)光束与反射的(已调制的)光束分离开来，在光路中安置了一个光束分离器8，譬如是一种半透明镜片。这种光束分离器将被反射的光束引向光敏检测装置9。这些检测装置与电子线路10相接，后者产生一个高频信息信号Si;以及以下将予解释的低频聚焦信号Sf。
在光束分离器8后面辐射通路中还安置了一个象散元件以检测聚焦误差。如在图1中所示，这元件可能是一种圆柱形透镜11，也可以用不同方法得到这种象散，例如，在光束中斜向安置一个透明平板，或设置一个对光束倾斜的透镜。象散系统将有两个相关的焦线，而不是一个焦点，这两个焦线在轴向占有不同位置，而在空间延伸相互垂直。这样，物镜系统和圆柱形透镜保证光斑V具有两个相关的焦线12和13。光敏检测器9则按置在一个平面上，该面沿光轴看去是在焦线12和13之间，并适当地调在这样一个位置上，使该处光斑V在相关的两个相互垂直的焦线方向上的尺寸相等，在聚焦正确时能得到最佳精度。
为了测定光斑V′的形状，并从而测定聚焦程度，检测装置是由散布在x-y坐标系的4个象限中的4个检测器所构成。图2a、2b和2c是在图1中按2-2′方向看去的4个检测器D1、D2、D3、和D4的视图。这些视图是当物镜系统和记录盘线迹所在平面之间的距离取不同值的时候，光斑V′在这4个检测器上投影所得的不同形状的结果。X轴与Y轴和圆柱透镜轴15，亦即和象散焦线12和13相夹45°角，而X轴则和实际的跟踪方向平行了。
图2a所示的是当物镜系统和线迹平面之间的距离取得正确时所呈现的图形。如果这距离太大，焦线12与13将和圆柱透镜11相距较近，检测装置9与焦线13的距离，将比与焦线12为近，则光斑V′形状将如图2b所示。如果物镜系统与线迹平面相距太小，则焦线12与13将和圆柱镜11相距较远，检测装置9与焦线12的距离，将比与焦线13的距离为近，则光斑V′的形状将如图2c所示。
如果检测器D1、D2、D3及D4所提供的信号分别为S1、S2、S3及S4，则名为“激光录相机”并已可从申请人处购得的装置中的调焦误差信号Sf可以从下式得出Sf= α( s1+ s3)- ( s2+ s4)s1+ s2+ s3+ s4( 1 )]]>将可看出，在图2a所示的情况下，可看出S1+S3＝S2+S4，因此Sf＝0。而图2b及图2c的情况下，Sf分别为负值及正值。3)将S1和S2相加，S2与S4相加，再将所得的信号和相减，便可得到一个明确的调焦误差信号。这信号可用电子线路按基本已知的方式处理，得出一个调焦控制信号，即可对物镜系统的调焦进行标正，例如用一个动线圈将物镜系统相对于线迹平面移动便可。
图3a还显示了当光斑v在记录盘上被物镜系统精确聚焦时，光斑V′在4个检测器上的情况。检测器的4个信号S1到S4均相等，设为I0在有聚焦误差情况下，光斑在对角线上方向变形，将得出以下信号S1＝S3＝I0+δIS2＝S4＝I0-δI (2)这样，按式(1)所得的调焦误差信号变为sf= (δI)/(IO) (3)现在再研究图3b所示的情况，该时由于光斑沿坐标系的X轴和Y轴发生r0及t0的偏移，而对原点不对称。光斑的偏移(或称光斑失调)将使误差信号St与记录盘上的聚焦程度间的关系式发生变化，这即将在下面予以说明。虽然光斑仍为圆形，这说明光束还是精确“在焦”的，但聚焦误差信号St将不等于零。
如果将检测器信号S1到S4写成如下S1＝I0+Er0+Et0+Er0，t0S2＝I0+Er0-Et0-Er0，t0(4)S3＝I0-Er0-Et0+Er0，t0
S4＝I0-Er0+Et0-Er0，t0式中Er0是指检测器信号中，相当于由投射到图3b中被右下方到左上方4)的斜线所划出的这部分面积上的光强所产生的这部分信号。Et0是相当于由投射到图3b中被左下方到右上方5)的斜线所划出的这部分面积上的光强所产生的这部分信号。而Er0，t0则是相当于由投射到图中被交叉十字线所划出的面积上的光强所产生的信号。用公式(1)可以求得聚焦误差信号Sf为Sf= (Ero,to)/(Io) ( 5 )改变物镜系统相对于记录盘的位置，控制系统这样便会校正聚焦误差信号Sf并直到St＝0为止。但是，这样产生的结果将使物镜系统发生“脱焦”。
根据本发明，电子线路10中设有一种导出控制信号的装置，它能从D1到Dm检测器的输出信号中导出一个控制信号(或称聚焦误差信号)Sf′，这信号将满足以下方程Sf,= α( (s1- s4)/(s1+ s4) + (s3- s2)/(s3+ s2) ) (6)在有聚焦误差的情况下，从方程(2)可得出Sf,= α (2δI)/(Io)(7)6)
这样，如取α＝0.5，则在环绕“在焦”情况下得到的灵敏度和在上述已知的装置中的一样，这一点可从公式(3)看出。在下一步计算中都假设α＝0.5。
在如图3b所示光斑失调的情况下，从公式(4)得出sf′=ErO, tO-ErO· EtOIOIO［ 1 - (Et0IO)2］]]>(8)如假定在Y轴方向上的失调量很小，则( (Eto)/(IO) )2相对于1可略去不计，则公式(8)可简化为Sf＇=Ero,toIo-Ero,toI2o]]>(9)按照公式(9)的S′f值将比按照公式(5)的Sf值小得多，这一点可证明如下。如果假定“在焦”情况下，光斑可看作是一个半径为r的圆斑，在此圆内光强恒定且等于i0，则可得出IO=
4r2ioEr0＝r0·r·i0(10)Et0＝t0·r·i0Er0，t0＝t0·r0·i0这样将公式(10)代入公式(5)及(9)便可得Sf′＝- 1/3.66 Sf
这样用公式(6)代入公式(1)，就可以使聚焦误差检测中的失调误差信号Sf减少3.66倍。
更可取的是将两对探测器，即D1和D4一对，D2和D3一对，必须这样选择，使穿过两对检测器之间的坐标系的轴(即图3中的X轴)与在检测装置上光斑预期的最大失调方向相一致。这点根据如下事实，即在把公式(8)简化为公式(9)时，业已假定在Y轴方向上的失调很小，这就意味着X轴方向上的失调可能要大一些。
根据本发明，这装置中包含一个指向设备(图上未予显示)，这设备用来确定光束在记录盘上的位置。这设备包括一个用于径向跟踪的第一可转镜片(未图示)，和一个用于切向跟踪的第2可转镜片(未图示)。预期最大失调方向是和由于倾斜离物镜系统较远的镜片所产生的光束偏移方向相一致。在申请人那里可以购得的“激光录象机”中，这个镜子是径向跟踪镜。
图4示意的，是一个按公式(6)引导出一个控制信号Sf的一个装置的例子。探测器D1的输出通过输入21分别通到第一和第二信号组合单元25和26的非反相输入端去。探测器D4的输出通过输入22，分别通到信号组合单元25的一个反相输入端和信号组合单元26的一个非反相输入端。探测器D1的输出通过输入24，分别接到第三和第四信号组合单元27和28的非反相送入端。探测器D2的输出通过输入23，分别接到信号组合单元27的反相输入和信号组合单元28的非反相输入端。信号组合单元25和26的两个输出又分别接到第一除法器32的第一和第二输入端30和31。信号组合单元27和28的两个输出又分别接到第二除法器35的第一和第二输入端33和34。除法器32和35的两个输出36和37，每个又接到第五个信号组合单元38的非反相输入端，而这信号组合单元38的输出又和检测装置20的输出39接在一起，以提供公式(6)导出的控制信号Sf。乘以系数α，例如可在信号组合单元38中加入乘法。在上述情况下，信号组合单元26和28只需完成加法，而信号组合单元25和27只要完成减法。
图5示意的，是按公式(6)导出控制信号Sf的装置20′的另一个最为详细的例子。标以参考标号41的这一部分线路，相当于荷兰专利号82、00、208(PHN10.249)中的图7，亦即是后一图中标以参考标号30的左边一部分，这个专利已可供公众检阅。在上述专利中，这一部分线路是用于按公式(1)在输出端39处产生控制信号Sf，而用图5中所示扩展部分，41这部分可用于按公式(6)导出控制信号S′f。7)检测器D2和D4的输出信号S1和S4，分别通8)到输入端21和22。差分放大器42中左右两支路中的电流ir19)和ir2，便分别等于(s1)/(s1+ s4) ICand (s4)/(s1+ s4) Ic检测器D2和D3的输出信号分别为S2和S4，分别通到输入端23和24。差分放大器43中左右两支路中的电流分别为ir2和ir2，便分别等于(s3)/(s2+ s3) ICand (s2)/(s2+ s3) Ic
由于有电流镜电路44，所以在输出39处导出一个信号等于( (s1- s4)/(s1+ s4) + (s3- s2)/(s2+ s3) )IC如果从电流源处所得到的两个电流Ic都等于α，则在输出端39处得到的控制信号将精确地和公式(6)一致。
应予指出是本发明并不局限于上述各图中所示的具体呈样。本发明还涉及那些装置，它们和具体呈样只在不影响发明思想的那些方面有所差别。虽对本发明只作为一种读出信息的装置进行了描述，因为所作的描述涉及到既在读出过程中也在录入过程中作用的记录盘的反射功能，所以很明显，本发明也同样适用于记录信息的装置。
译注1)指这种聚焦控制系统对光斑失调(在检测器光斑不均匀分布)不大敏感，不会进一步作用引起聚焦误差。
2)原文误作“线迹2”。
3)原文如此，译者疑应为“正值及负值”。
4)原文误为“左下方到右上方”，与示图不符。
5)原文误为“右下方到左上方”。
6)此处原文误漏“(7)”。
7)原文误为“Sf”。
8)原文误为“从S1到S4”，“t0”应为“and”。
9)原文误为“i1”。
权利要求
1.一个用投射到辐射-反射式记录盘的光束，在记录盘的线迹上录入和(或)读出信息的装置，这种装置包括如下几部分-一个用于产生光束的光源，-一个将光束聚焦、按控制信号要求在记录盘上形成一个光斑并能对被反射光束进行导向的物镜系统，它把反射光束导向于-一个包括一个象散元件和光敏检测装置的聚焦误差检测系统。这种光敏检测装置中设有相互毗邻的4个检测器，每个配置在一个直角座标系的一个象限内，坐标系的轴与象散元件的象散焦至少大体夹45°角。这检测装置还包括-能导出控制信号的装置，该装置有一个输入和检测装置相接，从4个检测器处接受输出信号，又有一个输出和物镜系统相接以提供控制信号。这装置的特点在于当按顺时针方向对4个检测器Dm分别赋以脚注m(m是从1到4的整数)，则这个产生控制信号装置这样设计，使它能从4个检测器的输出信号Sm中得出一个控制信号Sf，这个控制信号能满足方程Sf= α (s1- s4s1+ s4+s3- s2s3+ s2)]]>其中α是个常数。
2.在权利要求
1中所申报的装置，其特征在于设α为0.5。
3.在权利要求
1和2中所申报的装置，其特征在于第一个检测器的一个输出和第一与第二信号组合单元的第一个输入相接，第四个检测器的一个输出和第一与第三信号组合单元的第二个输入相接，第三个检测器的一个输出和第三与第四信号组合单元的第一个输入相接，第二个检测器的一个输出和第三与第四信号组合单元的第二个输入相接，第一与第二信号组合单元的一个输出分别和第一除法器的第一与第二输入相接，第三与第四信号组合单元的一个输出分别和第二除法器的第一与第二输入相接，而第一与第二除法器的一个输出又分别和第五个信号组合单元的第一与第二输入相接。
4.在权利要求
3中申报的装置，其特征在于第一与第三信号组合单元的第二个输入都是反相输入，而所有信号组合单元的其他输入都是非反相输入。
5.在前述各项权利要求
中所申报的装置，其特征在于两对检测器，亦即第一和第四控制器、第二和第三检测器，是这样选配的，使在这两对检测器之间延伸的坐标系的那个轴，与投射到检测装置上的反射光束预期的最大失调方向一致。
6.在权利要求
5中所申报的装置，含有能对光束在记录盘上进行定位的指向设备，这种设备包括一个径向跟踪用的第一可转镜片，和一个切向跟踪用的第二可转镜片。其特点在于投向检测装置的反射光束的预期最大失调方向，是和倾斜那个离物镜系统较远的镜片所引起的光束失调方向是相符的。
专利摘要
这种装置是用一个光源(4)产生一个光束(3)投射到辐射一反射式记录盘(1)的线迹(7)上，这样来录入和/或读出信息。把光束聚焦的一个物镜系统(5)，使光束根据控制信号(S借助于这个控制信号，4个探测器上光斑失调对聚焦的影响便可大大减少。
文档编号G11B7/12GK85101681SQ85101681
公开日1987年1月10日 申请日期1985年4月1日
发明者V·斯拉乌司 申请人:菲利浦光灯制造公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan