专利名称：兼容的记录和/或重放装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在不同存储密度的光信息载体上进行信息的重放和/或记录的一种兼容的记录和/或重放装置。
在计算机和电子消费装置以及多媒体领域中要求其具有更高的存储容量及数据速率已势在必行。在光学存储器的情况下，其可以通过降低信息存储位置及扫描信息层(layer)的光点来实现更高的存储容量。例如，为实现此目的，必须使用更短波长的光或具有更高数值孔径的物镜。然而，由于得不到具有任意短波长的激光二极管，所以可将这两种方法组合使用。另一方面，在信息载体上的信息存储位置(在CD的情况下表示为凹坑)可因此变短，再一方面，相邻磁道的距离可被减小但有可能不会由此引起所不希望的串扰出现。而且，还可期望例如只读存储系统、可重写磁盘系统、变相位盘、磁光盘之类的光信息载体在信息存储方法上彼此相区别，这些方法也时常被允许用于不同的存储密度。然而，还不可能直接利用从具有相对高的存储容量的信息载体的读出(信息)系统来读出具有较低密度的一个光盘(即读较大的凹坑和较大的轨迹距离，或在上面写信息)。
一方面，是由于反射光的强度调制只出现在这些凹坑(pits)的起始和结束边缘处的原因，所以与扫描光点相比，表示数据的这些凹坑或信息存储位置就显得太大，而另一方面，在采用所谓三光束磁道跟踪方法中，其通常被用于磁道制导，但由于不同的磁道间距，故需要提供用于磁道制导的副光束或辅助光束的变化调节。
因此，本发明的目的是提供一种可以不考虑不同存储密度的信息载体的一种兼容的记录和/或重放装置，即能用于不同的光信息载体而不考虑其在信息存储位置的大小或凹坑的大小和光点尺寸之间所满足的函数关系如何，而不改变所采用激光器的波长或物镜的数值孔镜。
本发明的目的是以具有下面特征的装置实现的。本发明提供的兼容的记录和/或重放装置，它具有根据三光束方法用于对不同光信息载体，尤其是不同存储密度的光信息载体磁道制导的装置，其特征在于，为了操作不同存储密度的光信息载体IT1、IT2，使用具有与最高存储密度相匹配的波长和数值孔径的光学系统，提供多个与不同的磁道宽度相匹配的多个副光束E、F、G、H，并具有多个与不同信息载体数目相对应的副光束检测器对PE-PF，PG-PH。
而且本发明的目的还可以由具有下面特征的装置实现。本发明提供的兼容的记录和/或重放装置，它具有根据三光束方法用于对不同光信息载体、尤其是不同存储密度的光信息载体的磁道制导的装置，在该兼容的记录和/或重放装置中相对低存储密度的光信息载体IT2的信息或数据信号是利用对信息载体IT2信号的增加进行检测的装置而被重构的，从信息载体IT2来的信号是借助主光束A检测的。
本发明的进一步的改进描述在从属权利要求中。
具体而言，增加存储在信息载体上的信息量的目的导致了更高存储密度的信息载体或具有更小尺寸的存储器结构。如已提及的那样，已知的装置能够实现更高存储密度的光信息载体象CD和MOD、同时也使提供相应的记录和重放装置成为可能。在这方面，尽管一般公认与某一特定的记录和/或重放装置不能兼容，但本发明尤其给出了这样一个结论，即，既使是在用于更高存储容量的信息载体的装置中仍使之可能操作针对数据的通常信息载体。所描述的方法和装置可使其只在一个装置中实现对应于当今正常容量的存储密度的信息载体和具有更高存储密度的两种信息载体的使用，而不要求改变激光的波长以及物镜的数值孔径。
本发明的一个方案是，既使是针对具有不同信息磁道宽度或不同道间距的光信息载体也能使用一个光学系统或同一光学系统来确保实现按照三光束磁道跟踪的磁道制导；而且，本发明的进一步的方案是既使其在光点尺寸和信息存储位置尺寸或凹坑尺寸之间没有实现匹配的条件下也能对以一个较低的存储密度被存储的信息提供可能的重放。
这一目的是由一种兼容的记录和/或重放装置来实现的，该装置是以这样一种方式形成的，其利用了一个光学系统而构成，该光学系统与有关的光点波长及尺寸的最大存储密度相匹配，而且除了将激光束的光束变成三光束的光栅之外，至少在扫描单元光束路径中还具有附加的副光束检测器，且若合适的话，具有一个第二光栅或几个光栅。该第二光栅能够与第一光栅一起在一个基片上被提供，这种光栅结构彼此成一定的角度，以便使不同的磁道宽度均可获得副光束。这一个或几个附加光栅被用来产生多条副光束，其彼此的距离分别与磁道宽度相匹配。这种附加光栅以及更多的光栅被连续地置于光束路径中，以使针对不同磁道间距或不同磁道宽度的信息载体的多个副光束永久地直射到信息载体。通过把附加光栅调节到更大的磁道间距并利用一个扫描器来实现两个系统的两个相同的附加检测器相结合的磁道跟踪。对应的检测器的信号则被测定为磁道制导信号或磁道误差信号。
在没有实现光点尺寸和信息存储位置尺寸或凹坑尺寸之间的匹配的条件下，为了实现对以低的存储密度所存储的信息可能的重放(代表信息的信号在下面被示为数据)，利用一个检测器检测由已知方式以更高密度记录的数据信号。为了提供以较低密度记录的数据信号，则通过估计信号增加(rise)的装置对该数据信号进行制导，以便产生对应在较低密度信息载体上的实际信息的数据信号。在利用相对较小的光点，扫描较低密度信息载体的过程中，由于目前用于扫描的破坏性干扰的原理，由检测器初始获得的信号被认为有误，因而由于光点尺寸与凹坑尺寸的不正确的匹配而使这种扫描过程无效。在使用CD的情况下，这种被测信号的有误可由一触发器有利地校正。
提供一个数据信号，该数据信号对应于在一重放装置中的重放而产生的数据信号，并且与信息载体的存储密度对应。对于一个使用所谓三光束原理进行磁道制导的取样装置，其在光束路径中提供有一装置，借助于该装置两个附加光束可在盘上成象。此时的两个附加光束彼此的距离，其与较低信息存储密度的该信息载体较宽的磁道相匹配。而且，这种光束是针对一定检测器的，这种检测器以公知的方式获得对应的磁道误差信号。这种作法的结果是使不同信息存储密度的信息载体可在一个重放装置上重放。
为了在记录和/或重放装置中的光束路径上使用该所设想的方式，其既不利用不同波长的激光也不使用改变了数值孔径的物镜，其在一个装置中仅使用一光学系统就可操作不同存储密度的信息载体，且若适当的话，还可操作不同的存储类型。因此，产生兼容的记录和/或重放装置将十分有益，它适合于操作不同存储密度的信息载体，且若适当的话，还可操作不同的存储类型。
当信息载体的存储密度差异为整数倍时，就会得到一种特殊情况。在此特殊情况下，在该光学系统中的光束路径中没有必要提供附加的光栅(grating)，因为此时已经由单一光栅产生更高数量级(higher order)的副光束，其可被用于磁道制导的目的。
因而能以有利的方式提供一种装置，使之有可能既能操作具有高存储密度的视盘，又能操作具有低存储密度的声盘而在一装置中仅具有一个光学系统。
然而，本发明并不局限具有不同信息存储密度的相同存储类型的信息载体，而是有可能采用具有不同或相同信息存储密度的不同存储类型的信息载体。
参照附图、借助对实施例的说明，更详细的公开本发明。
图1a、1b是不同存储密度信息载体的磁道及光点的示意图；图2是磁道制导信号的检测器装置与其构成的示意图；图3是对不同存储密度信息载体的数据信号取样的示意图；图4是用于不同信息载体的数据信号重放和磁道制导的装置示意图，其只具有一个扫描方向；图5是光栅装置示意图；图6是针对具有不同存储密度信息载体获得数据信号的装置示意图7a、7b是双倍或减半存储密度的信息载体的磁道和光点的示意图。
根据示意图1，以磁道与光点表示信息载体IT1和IT2，它们具有不同的存储密度。尽管信息载体IT1和IT2其存储密度或磁道宽度各不同，它们可仅用一个光学系统根据三光束磁道跟踪方法实现磁道制导。与图1b的第二信息载体IT2相比较，该图1a的第一信息载体IT1具有更高的存储密度，这起因于较小的凹坑尺寸或存储器位置尺寸以及较小的磁道间距。比如说，第一信息载体IT1可以作为一个视盘而第二信息载体IT2可以是一个声盘。随着连续减缩的螺旋形磁道，以数字形式将信息记录在声盘或CD或密致盘上，即所谓的凹坑上。当今标准的CD光信息载体的磁道间距是1.6μm，凹坑具有的宽度是0.6μm，深度是0.12μm，一凹坑的长度或两坑间距离是在0.9～3.3μm内变化的，参见菲利普技术期刊卷40、1982年第6号，156页。这些标准值也适用于小光盘(mini disk)。小光盘的更高的存储容量并非是由更高的信息载体存储密度所实现，而是由记录前的信息压缩所实现的。为了得到小尺寸、且具有较小磁道间距的凹坑的光学扫描和/或记录的目的，有必要将激光束以更小尺寸的光点聚焦在该盘上。此时，光点的尺寸既取决于物镜的数值孔径，也取决于激光器的光波长。因此，可以利用更短波长的光源以实现更小的光点直径或更小光点的尺寸。当今使用的半导体激光器具有780nm的波长。然而，现已有波长仅为30nm的半导体激光器问世。从光学倍频器得到量子级跃，即所谓的二次谐波晶体振荡器，它们使照射波长减半，由此出现的功耗损失能够通过更高的激光器功率所补偿。把更短的波长及增加的数值孔径相结合将是有利的。然而，数值孔径不可能被随意地增加，因为这将使系统对于盘之倾斜(tilting)处于临界态，并附带出现光学成象误差。然而，为了有可能使用更高的数值孔径以产生更小的光点直径，就要减小所提供的信息载体的基片厚度，例如，期望提供数字视盘(DVD)或超密盘(super density disk)(SD)。其中，对于已知CD使用的数值孔径是0.45，结合考虑系统可接受的灵敏度及光盘的倾斜，对于DVD而言，0.6的数值孔径是可能接受的。
然而，使用较小光点或更短波长的光源来扫描光信息载体会有这样的结果，即当今CD的标准信息载体将不能由这种装置所重放。这是由于扫描的破坏性干扰的原理。该破坏性干扰原理在于凹坑的光扫描，这种凹坑只是通过凹陷均匀的反射层所形成的，而其光扫描是通过把扫描光点聚焦来实现的，其方式是凹坑外部被反射的光成分与从该凹陷被反射的光成分大致相同，而且由于破坏性干扰使这两个光成分互相消除，其结果是，其强度的衰减能够被估算作为扫描信号。凹坑尺寸或存储结构的尺寸以及光点的大小之间存在有一要被满足的函数关系，由于其它的原因，在相位变化型或其它类型的光信息载体的情况下也要满足这种函数关系。这也部分地适用于磁-光信息载体，即所谓的MOD，其中的信息存储或信息的重放基本上是取决于光的极化旋转方向。虽然磁域的幅值和光点大小之间的比率不必要保持应用于凹坑的精确度，但此时仍有必要考虑不同存储密度的信息载体情况下的某种函数关系，特别是考虑到具有了减小磁道间距的信息载体。
根据图1a，适用于磁道制导的副光束E、F的提供方式是使由副光束E、F形成的光点聚集在这些凹坑的边缘，结果是，相对于这些凹坑的中心线(没表示出)而言，这些聚集点大致是处于距该中心线为凹坑宽度一半的位置。相对于主光束或主光点M而言，副光束E、F分别是以前导和尾附的方式提供的。这样的设计是由利用光栅把激光束分裂成主光束M及副光束E与F而实现的。由副光束E、F形成的光点的聚集点处于这些凹坑的边缘的设计方案的目的是为了满足提供磁道制导或磁道误差信号的要求。由副光束E和F形成的光点以它们的聚集点来与凹坑边缘对准，其目的是为了得到尽可能大的检测信号。在这种调节的情况下，从信息载体反射的光受凹坑的影响最大。这种结果的原因是利用了破坏性干扰的现象，有关此现象已经作了讨论，同样可用于说明磁道制导。为了产生磁道制导误差信号，把在主光点M前沿的副光束信号与由尾沿副光束所检测的信号相比较。如果是图1a所示的三光束系统，可以用滤波器实现此目的(图2中没示出)，该滤波器既可用于高存储密度的信息载体IT1，也可以用于从图1b那样相对低的存储密度的信息载体IT2的读出，副光束G、H同样是定位在凹坑的边缘。这两个副光束G、H位于凹坑的中线(没示出)同样是该凹坑宽度的一半。与图1a所示的距离相比，该距离是增加了的。图1b中的副光束E和F同样以类似图1a的方式所表示。由于在图1b中的副光束E和F并未将它们的聚集点置于凹坑的边缘，所以检测来自它们发散的信号要实际上小于利用副光束G和H所检测的信号。在图1b中，辅助光束E、F以及G、H是以延伸经过主光束M中心的辅助线表示，并构成一个角度β。结合不同存储密度的信息载体IT1和IT2的磁道制导所需求的副光束E、F、G、H由图4中的光学系统装置所产生。根据图4所示的光学系统，其包括提供光束的激光二极管LD、设置在光束路径中的两个光栅G1、G2、光束分离器ST、物镜OL、信息载体IT和检测器P。根据图2，该检测器有5个检测器，检测器PE-PF、PH-PG用于检测副光束E至H。这些检测器还包括用于主光束M的检测器PM，其构成一个四象限的检测器ABCD。信息信号和聚焦误差信号FE都由该中心检测器所提供。检测器PE、PF和PG、PH分别接到微分放大器DV1和DV2，其是为了分别用于形成磁道误差信号TE1和TE2的目的。根据不同的信息载体IT1和IT2，利用单独的微分放大器DV1和DV2来提供误差信号TE1和TE2。根据图4，其中提供有光栅G1和G2来产生副光束E-H，根据图5，其光栅线(grating lines)互成一个角β。按照图5，光栅可被安排在基片上，或单独地提供光栅G1、G2。
可以指出，在这种连接中，如果信息载体IT1 IT2就其存储密度或凹坑宽度彼此相差为一整数倍时，可以不用第二光栅G2，因为除去该副光束E、F之外，光栅G1足以产生相应于整数倍的高数量级的副光束。为了能在重放装置中操作这样的信息载体IT1和IT2，只需要提供附加的光检测器DG、DH。
除去对于两种不同信息载体IT1、IT2的说明之外，其原理也可以相应地应用到具有相应数目的光栅及检测器的多个不同信息载体IT1......ITn。
除去磁道制导的问题外，再一个问题是在不同存储密度的信息载体中的信息检索。图3利用信号特性曲线S1和S2说明给定的不同凹坑宽度，信号特性曲线S1、S2由光点SP1检测作为信息或数据信号。信号曲线S1和S2表示光检测器PM的聚集信号，它包括ABCD四个部分。以图3b为例，其光点SP2具有例如用于信息载体IT2的装置的尺寸。毫无疑问，尽管是使用小尺寸的光点进行扫描，以便从原始误用信号曲线S获得实际的信息信号，就要提供一个估计源于信号曲线S2的装置。该装置最好由一个触发器构成。图6示出了一个合适的电路设计，其中的信息载体DSIT1的数据信号是直接地在四个象限ABCD的聚集的相加放大器S输出端处获得的而DSIT2是在提供四个象限A、B、C、D的聚集的相加放大器S的输出端处经触发器FF获得的。利用触发器FF检测信号曲线S2的上升沿及其随后的下降沿。由于信号本身具有8至14的调制，所以该数据信号可被直接重构。其原因是该8到14调制是一种对称码。因而信号的符号是不重要的。利用另一种类型的调制，信号曲线S2的S曲线的上升将被直接生成，以便精确地重构原始数据信号。
权利要求
1.兼容的记录和/或重放装置，它具有根据三光束方法用于对不同光信息载体，尤其是不同存储密度的光信息载体磁道制导的装置，其特征在于，为了操作不同存储密度的光信息载体IT1、IT2，使用具有与最高存储密度相匹配的波长和数值孔径的光学系统，提供与不同的磁道宽度相匹配的多个副光束E、F、G、H，并具有与不同信息载体数目相对应的多个副光束检测器对PE-PF，PG-PH。
2.根据权利要求1的兼容的记录和/或重放装置，其特征在于，用于产生与不同信息载体IT1、IT2的磁道宽度相匹配的多个副光束E......H的光学系统具有光栅G、G2，其光栅结构相对于彼此以一个角β旋转。
3.兼容的记录和/或重放装置，它具有根据三光束方法用于对不同光信息载体、尤其是不同存储密度的光信息载体的磁道制导的装置，其特征在于，在该兼容的记录和/或重放装置中相对低的存储密度的光信息载体IT2的信息或数据信号是利用对信息载体IT2信号的增加进行检测的装置而被重构的，从信息载体IT2来的信号是借助主光束A检测的。
4.根据权利要求3的兼容的记录和/或重放装置，其特征在于，一个触发器被用作相对低存储密度的光信息载体IT2的信息或数据信号的重构装置。
全文摘要
兼容的记录和/或重放装置，其用于不同存储密度的不同光信息载体，它利用具有与最高存储密度相匹配的波长和数值孔径的光系统，操作不同存储密度的光信息载体(IT1、IT2)，以提供与不同磁道宽度相匹配的多个副光束(E、F、G、H)并具有多个与不同信息载体相对应的副光束检测器对。其中，相对低存储密度的光信息载体(IT2)的信息或数据信号的重构是利用对信息载体(IT2)的信号的增加进行检测的装置实现的。
文档编号G11B7/135GK1140302SQ9610499
公开日1997年1月15日 申请日期1996年4月19日 优先权日1995年4月22日
发明者哈特穆特·里克特 申请人:德国汤姆逊-布朗特公司