专利名称：用于鉴别不同厚度的光记录介质和从记录介质上再现信息的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于鉴别彼此具有不同衬底厚度的多种光盘和从光盘上再现信息的装置，更确切地说，本发明涉及一种通过再现光盘信号来识别每种光盘的装置。
已有的一种光盘，例如CD-ROM，其厚度约为1.2毫米并适合于用半导体激光器读取信息。在这种光盘中，聚焦伺服控制和跟踪伺服控制是在光头物镜上完成的，由此可借助激光束照射信号记录表面的凹坑串并再现信号。近年来，光盘的高密度化促进了长时间的记录动态图象。
例如已经提出了一种SD标准，该标准是关于在与CD-ROM直径相同(12厘米)的光盘的一面上记录约5千兆个字节的信息的。通过将两个厚度为约0.6毫米的SD彼此粘合在一起制成一个单一的SD就能记录约10千兆个字节的信息。
日本专利公开号5-303766(1993)中提出了一种能够用单个光头从具有0.6毫米厚的薄衬底高密光盘和从所带衬底标准厚度为1.2毫米的标准密度光盘上再现信息的装置。
这种装置采用了数值孔径为0.6的物镜，该物镜被设计成能用较短波长的激光束从高密盘上再现信息。把从具有标准厚度和标准密度的光盘上再现信息时用于保护畸变校正器不受激光束外缘侧的影响从而减小有效数值孔径的孔设在物镜的光源侧。
为了用单个光头从SD以及CD上再现信息，重要的是识别设在再现装置上的每个光盘的类型。日本专利公开号6-259804(1994)中公开了一种与这种技术有关的方法。这种方法适合于用通过光头的光照射光盘，并通过检测从光盘反射的光位置之间的差值来鉴别不同的光盘。
在日本专利公开号6-259804公开的技术中，用从置于光头中的半导体激光器发射并通过物镜的光束照射每个光盘从而用检测到的反射光位置来识别光盘。这样就要求在开始进行从光盘上再现信息的操作之前对每个光盘进行识别。因此，无法迅速地识别光盘。此外，由于检测的是反射光的位置，所以不能正确地识别因挠曲影响而偏移的光盘。
因此，本发明的目的是提供一种用于鉴别不同光盘和从光盘上再现信息的装置，该装置能够迅速而又准确地识别每种光盘以便在识别之后从被识别的光盘上再现信息。
本发明的另一个目的是提供一种用于鉴别不同光盘和从光盘上再现信息的装置，该装置以简单的结构识别每个光盘并在识别后从同一光盘上再现信息。
本发明的再一个目的是提供一种快迅和准确地识别每个光盘的方法。
本发明的另一个目的是提供一种利用光盘再现信号的特性来快速和准确识别每个光盘的方法。
上述目的可通过包含下列元件且用于鉴别不同光盘的装置来实现用于鉴别不同的光记录介质和从记录介质上再现信息的本发明的装置包括用于从具有不同厚度的光记录介质上拾取再现所需控制信号的光头，用于根据拾取的控制信号鉴别光记录介质类型的鉴别器，和借助光头从光记录介质上再现信息的再现器。
光头从具有不同厚度的光记录介质上拾取再现所需的控制信号并根据该信号鉴别光记录介质和从该介质上再现信息，由此便构成了一种能鉴别不同光记录介质和从该记录介质上再现信息的装置，该装置能快速和准确地鉴别各种不同类型的光盘，并在鉴别之后从光盘上再现信息。
优选地是，光头包括带物镜的第一光头，物镜上具有第一数值孔径，和带有物镜的第二光头，其所举的物镜上具有第二数值孔径，第二数字孔径与第一数值孔径不同。
本发明的另一方面，提供了一种鉴别多种光记录介质和从介质上再现信息的方法，该方法包括以下步骤准备一个能从具有不同厚度的光记录介质上拾取再现所需控制信号的光头器，根据拾取信号鉴别光记录介质的类型，根据鉴别结果用光头从光记录介质上再现信息。
从具有不同厚度的光记录介质上拾取再现所需的控制信号并根据拾取的控制信号鉴别光记录介质的类型从而根据鉴别的结果从光记录介质上再现信息，由此便构成了能快速和准确地鉴别具有不同厚度的不同光记录介质和从记录介质上再现信息的方法。
通过下面结合附图对本发明所作的详细说明将使本发明的上述和其它目的、特征、特性和优点变得更加明显。
图1表示在采用波长为350至450纳米的激光束的情况下各种光盘的标准值和再现条件；图2表示在采用波长为450至550纳米的激光束的情况下各种光盘的标准值和再现条件；图3表示在采用波长为585至685纳米的激光束的情况下各种光盘的标准值和再现条件；图4表示在采用波长为600至700纳米的激光束的情况下各种光盘的标准值和再现条件；图5a和5b分别表示已有技术中和本发明第一实施例中从光盘上再现信息的操作流程图；图6是表示在本发明中使用的能进行兼容再现的光头模式图；图7a至7c表示各种光盘的聚焦误差信号的S曲线。
图8是表示根据第一实施例所述再现装置的方框图。
图9a至9g表示激光束的形状。
图10a至10d表示各种类型光盘的聚焦误差信号的S曲线。
图11a至11d表示各种光盘的聚焦误差信号的S曲线；图12表示在采用波长为350至450纳米的激光束时各种光盘的其它标准值和再现条件；图13表示在采用波长为450至550纳米的激光束时各种光盘的其它标准值和再现条件；图14表示在采用波长为585至685纳米的激光束时各种光盘的其它标准值和再现条件；图15表示在采用波长为600至700纳米的激光束时各种光盘的其它标准值和再现条件；图16是表示在本发明的第四实施例中从光盘上再现信息的操作流程图；图17a至17c表示各种光盘的聚焦误差信号的S曲线波形图；图18a至18c表示各种光盘聚焦误差信号的S曲线波形图19a和19b表示各种光盘聚焦误差信号的S曲线波形图；图20a和20b表示各种光盘聚焦误差信号的S曲线波形图；图21是表示在实施例4e中使用的能进行兼容再现且具有两个物镜的光头模式图；图22是表示在实施例4e中使用的能进行兼容再现的两个光头的模式图；图23a至23c表示各种光盘聚焦误差信号的S曲线波形图；图24a至24c表示各种光盘聚焦误差信号的S曲线波形图；图25a和25b表示各种光盘聚焦误差信号的S曲线波形图；图26a和26b表示各种光盘聚焦误差信号的S曲线波形图；图27是第四实施例中再现装置的方框图；图28是表示在本发明第五实施例中从光盘上再现信息的操作流程图；图29表示在第五实施例中跟踪信号电平和光盘道间隔之间的关系；图30a和30b分别表示CD和SD的跟踪信号波形图；图31a和31b分别表示CD和SD的RF信号波形图；图32a和32b是表示第五实施例中再现装置的方框图；图33是表示在本发明第六实施例中相对于585至690纳米波长的各种光盘的标准值表格；图34是表示在第六实施例中相对于600至700纳米波长的各种光盘的标准值表格；图35表示第六实施例中跟踪信号电平和光盘磁道间隔之间的关系；图36是表示在本发明的第七实施例中从光盘上再现信息的操作流程图；图37a和37b分别表示不同光盘的跟踪误差信号；图38a和38b分别表示不同类型光盘的跟踪误差信号；图39是表示第七实施例中再现装置的方框图。
下面将参照
本发明的实施例。参见图1的最上部，鉴别标准密度的光盘，即，衬底标准厚度为1.2毫米(公差±0.1毫米，其它相同)的CD或CD-ROM(第一种光盘)，高密度光盘，即，薄衬底厚度为0.6毫米(公差±0.05毫米，其它相同)的SD(第二种光盘)，和超高密度光盘，即，薄衬底厚度为0.6毫米(公差±0.5毫米，其余相同)的高密SD(第三种光盘或HSD)以便从各种光盘上再现信息。第二和第三种光盘包括单而记录的光盘SD1和HSD1以及双面记录组单面读取的光盘SD2和HSD2。
图1的上半部示出了各光盘的最小凹坑长度、磁道间隔和反射性。第一、第二和第三种光盘的凹坑深度(实际深度)分别是110(90-130)纳米，105(95-115)纳米和72(62-82)纳米。相应的光盘直径为40-120纳米。
图1的下半部示出了当用波长为430纳米(标准波长350-450纳米，其它部分相同)的激光束从上述光盘上再现信息时，各光盘的再现条件，例如点的直径和物镜的数值孔径NA。如上所述，本发明适合于根据记录表面鉴别具有不同衬底厚度、不同道间隔和不同反射性的多种光盘。
图2表示在采用波长为450-550纳米(标准波长517-547纳米，其它相同)的激光束时第一、第二和第三种光盘上的光束点直径和物镜的数值孔径NA。此外，图3和图4分别表示在采用波长为585-690纳米(标准波长620-650纳米，其它相同)和600-700纳米(标准波长635-665纳米，其它相同)的激光时，第一、第二和第三种光盘上的光点直径和物镜的数值孔径NA。
(1)第一实施例(A)鉴别方法和鉴别装置图5a和5b分别是表示在已有技术和本发明的第一实施例中从再现操作开始到再现操作期间的过程流程图。借助光头从光盘上再现信息的操作是这样完成的在已有技术中，在装好光盘后启动再现操作时进行聚焦搜索和完成聚焦伺服控制。如果聚焦伺服控制器接收的是非OK信号，则中止再现操作。反之，如果聚焦伺服控制器接收的是OK信号，将启动马达完成跟踪控制，从而开始正常的再现操作。另一方面，按照第一实施例，通过检测与所装光盘类型。有关的聚焦物差信号的S曲线峰值可识别出每种光盘，从而根据识别出的光盘将信息记录到该光盘上或从其上再现信息。在该第一实施例中，可在启动马达之后进行聚焦搜索。因此，如图5b所示，在本发明的流程图中，与已有技术相比，在确定聚焦伺服控制器是否接收到OK信号的步骤之前加入了识别光盘的功能。尽管增加了这个识别功能，但是与已有技术相比并没有增加从光盘上再现信息的操作时间。即，对所装光盘类型的识别是在光盘安装和从光盘上再现信息的传统操作中进行聚焦伺服控制之间的期限内完成的。如图7a、7b和7c所示，可以将上述对光盘聚焦搜索过程中产生的聚焦误差信号的S曲线分为三种。图7a和7b分别表示SD1和SD2中的S曲线，图7c表示CD中的S曲线。这些图表示相对于衬底厚度为0.6毫米的光盘用数值孔径NA为0.6(公差±0.05，其它部分相同)的物镜测得的S曲线。当用这种物镜测量CD的S曲线时，能有效利用的光量减少，所以如图7c所示，CD的S曲线峰值大约是图7a中所示SD1的S曲线峰值的一半。由于SD2有两层记录表面，其峰值出现两次，同时由于SD2的反射率大约是SD1反射率的30％，所以SD2的S曲线的每个峰值都减小，由此便可以将SD2与SD1区分开来。这也适用于单面记录的高密度盘(HSD1)和双面记录但单面读出的光盘(HSD2)的情况。通过S曲线的峰值差可以将SD2、HSD2和CD彼此区分开来。即，峰值较大的S-曲线代表SDorHSD，而峰值较小的S曲线代表CD 。
用于从光盘上再现信息的再现装置具有从多个目标光盘上再现信息的功能。图6表示本发明中使用的光头。从半导体激光器单元9发出的光束通过衍射光栅8、准直透镜7、偏振光分离器4、四分之一波板20和孔3后由物镜2聚光并送至每个光盘1上。由光盘1反射的光束再经过物镜2、孔3和四分之一波板20并由偏振光分离器4反射，反射的方向与入射光方向成90°角，反射光经过聚光镜组5之后由光电检测器6检测。光头10适用于从CD和SD上再现信息，因此置于物镜2和偏振光分离器4之间的孔3可以改变有效数值孔径NA。CD和SD的衬底表面与信号记录表面之间分别具有不同的距离1.2毫米和0.6毫米而且单个物镜不能将光束聚焦在处于这种不同距离的信号记录表面上。因此，有效数值孔径NA是随衬底表面和信号记录表面之间的距离而变的，这样便能使光束聚焦在处于不同距离的信号记录表面上。可以采用机械、电或磁的方法来改变有效数值孔径NA。
为了电性地改变有效数值孔径NA，在用于转动激光束偏振面的偏振面转换单元和用于选择性遮蔽通过偏振而转换单元的激光束外侧的偏振选择单元上使用了孔径3，同时用液晶来制造偏振而转换单元和偏振选择单元。偏振选择单元是用例如，宾主向列型液晶制成的，而偏振面转换单元是用例如TN液晶、STN液晶或铁电液晶制成的。此外，偏振面转换单元可以用普克尔盒制造。
为了机械地改变有效数值孔径NA，例如可以用四分之一波板制作偏振面转换单元，而用极化屏、偏振选择全息图或偏振玻璃制作偏振选择单元。另一方面，为了磁性地改变有效数值孔径NA，可以用例如法拉第元件制作偏振面选择单元。
此外，偏振光分离器4和四分之一波板20可以被使用半反射镜所取代。而且，孔3的位置并不限于四分之一波板20(半反射镜)和物镜2之间，而是可以位于半导体激光器单元9和物镜2之间的任何位置上。使用具有上述结构的光头10并通过光电检测器6便可检测聚焦误差信号的S曲线峰值，进而识别每个光盘。
下面将具体说明鉴别方法。
(1a)CD和SD1的鉴别在装好光盘后启动搜索时，使光头10的物镜2开始进行竖向运动，从而由光电检测器6检测出图7a或7c中所示的S曲线。这时，由孔3把物镜2的有效数值孔径NA设置在0.6。在采用衬底厚度为0.6毫米的SD1时可以利用激光束提供的全部光量，而当采用CD时，由于将物镜2的有效数值孔径NA设在0.6，所以不能利用全部光量，因此，即使是记录表面的反射率至少相相于SD1的70％，CD的S曲线峰值也仍然较小。所以，如果检测到的S曲线峰值较大，则可认定为SD1，而如果峰值较小，则可以定为CD。
(1b)CD和SD2的鉴别在装好光盘后启动聚焦搜索时，使光头的物镜2开始竖向运动，从而由光电检测器6测出图7b和7c中所示的S曲线。还是在这种情况下，通过孔3把物镜2的有效数值孔径NA设定在0.6。在采用衬底厚度为0.6毫米的SD2的情况下可以利用激光束所提供的全部光量，而且由于是两层记录表面所以测出了两条S曲线，但是由于其反射率较小，约为30％，所以这些S曲线比SD1的S曲线小。另一方面，在使用CD的情况下，由于上述原因不能利用全部光量，所以其S曲线的峰值与SD2的S曲线峰值相类似比较小。所以通过测得的S曲线数量就可将这些光盘彼此区分开，即，如果测到的是两条曲线，则认定为SD2，而如果测到的是一条曲线，则认定为CD。换句话说，在物镜接近光盘的过程中，如果光盘是SD2，则将会测得两次峰值，而如果光盘是CD，则只能测得一次峰值。这样，就可以通过测到的峰值数量把这些光盘彼此区分开。
因此，通过检测S曲线峰值的数量可以区分具有不同衬底厚度的光盘。
(1c)SD1和SD2的鉴别在装好光盘后启动聚焦搜索时，使光头10的物镜2开始竖向运动，进而由光电检测器6测出图7a或7b的S曲线。在这种情况下，由于光盘具有不同的反射性，测得的S曲线峰值将彼此不同。SD2的反射率约为30％，该反射率小于SD1的反射率，所以它的S曲线峰值较小。因此，如果S曲线的峰值较大，可认定为是SD1，而如果S曲线的峰值较小，则可认定为是SD2。此外，在这种情况下，还可以通过S曲线峰值的数量来区分不同的光盘。即，在物镜2接近光盘1的过程中，当光盘是SD2时，将测到两次峰值，因此，如果光电检测器6测出两个峰值，则可认定为SD2，而如果光电探测器6测到一个峰值则可认定为SD1。
(1d)CD和HSD1的鉴别在装好光盘后启动聚焦搜索时使光头10的物镜2开始竖向运动，从而由光电检测器6测出图7a或7c中所示的S曲线。这时，通过孔3将物镜2的有效数值孔径NA设定在0.6。由于在采用衬底厚度为0.6毫米的HSD1时可以利用激光束提供的所有光量，而在采用CD时由于将物镜2的有效数值孔径NA设定为0.6，其不能利用所有的光量，因此，即使是记录表面的反射率至少相当于HSD1的70％，CD的S曲线峰值也仍然较小。所以如果测到的S曲线峰值较大，可认定为是HSD1，而如果峰值较小，可认定为是CD。
(1e)CD和HSD2的鉴别在装好光盘之后启动聚焦检索时，使光头10的物镜2开始竖向运动，从而由光电检测器6测出图7b或7c中所示的S曲线。还是在这种情况下，通过孔3把物镜2的有效数值孔径NA设定在0.6。在采用衬底厚度为0.6毫米的HSD2时，可以利用激光束提供的全部光量，同时由于有两层记录表面，所以测出两条S曲线，但是由于该光盘的反射率较小，约为30％，所以其S曲线比SD1的S曲线小。另一方面，在采用CD的情况下，由于有上述原因而不能利用全部光量，所以，其S曲线的峰值与HSD2的S曲线相类似也较小。因此，通过检测到的S曲线的数量来区别这些光盘，即如果测到两条S曲线，则可认定为HSD2，而如果测到一条S曲线则可以定为CD。
(1f)HSD1和HSD2的鉴别在装好光盘后启动聚焦搜索时，然后使光头10的物镜2开始竖向运动，从而由光电检测器6测出图7a或7b中的S曲线。在这种情况下，激光束提供的所有光量均可获得利用，因此HSD1的S曲线峰值大于记录表面有区别的那些HSD2的S曲线峰值。所以，如果光电检测器6测出的S曲线峰值较大，则可认定为HSD1，而如果S曲线的峰值较小，则可认定为HSD2。此外，在这种情况下，还可以通过S曲线峰值的数量来鉴别不同的光盘。即，在物镜2靠近光盘1的过程中，如果用的是HSD2就会测出两个峰值，因此如果光电检测器测到了两个峰值，可认定为HSD2，而如果光电探测器测到的是单个峰值则可认定是HSD1。
此外，还可以通过检测S曲线的峰值电平或峰值数量来鉴别不同的光盘SD1和HSD2，以及HD1和HSD2。
如上所述，通过聚焦误差信号的S曲线峰值或峰值的数量可以鉴别不同的光盘CD和SD1，CD和SD2，CD和HSD1，CD和HSD2，SD1和SD2以及HSD1和HSD2。
在上述1a-1f每个实施例中，可以用波长为350-700纳米，优选为650(600-700)纳米，635(585-690)纳米，500(450-550)纳米或400(350-450)纳米，更优选的是415-445纳米，517-547纳米，620-650纳米或635-665纳米的激光束鉴别不同的光盘。
光束不限于圆形，还可以是椭圆形或图9a-9g中所示的任何多边形。
(1g)SD1(HSD1)和SD2(HSD2)的鉴别下面将说明鉴别不同的光盘SD1或HSD1和SD2或HSD2以便根据各种光盘再现信息的操作。在这种情况下，由光头10的光电检测器6测到的SD1和HSD1或SD2和HSD2的S曲线具有相同数值的峰值，所以要通过测得的峰值数量来区分这些光盘。如果光电检测器6测得的是单个峰值，可认定是SD1或HSD1，如果光电检测器测6到两个峰值，则可认定是SD2或HSD2。
(1h)对包括衬底厚度为1.2毫米的一次性写入光盘CD-R的鉴别
CD-R(在下文中根据具体情况将其称为“第四种光盘”。具体特征参见图33)是最小凹坑长度为0.83微米(0.80-0.90微米)，道间隔为1.6微米(1.5-1.7微米)，相对于635纳米(585-685纳米)或650纳米(600-700纳米)波长的激光束反射率为10-50％的光盘。
图10a-10d分别表示在衬底厚度为0.6毫米且使用数值孔径NA为0.6的物镜时，SD1或HSD1，SD2或HSD2，CD，和CD-R的聚焦误差信号。SD1或HSD1，SD2或HSD2以及CD展现出的聚焦误差信号强度值与参照上述(1a)-(1f)各条所述的值相类似。另一方面，CD-R的聚焦误差信号强度是CD的5-40％。这是因为由于将物镜的数值孔径NA设计得适合于衬底厚度为0.6毫米的光盘，而且光盘具有10-50％的低反射率，从而未能利用激光束提供的全部光量。因此，通过在聚焦时检测光盘的聚焦误差信号，就可以鉴别出CD-R和CD，以及SD1或HSD1和SD2或HSD2。在使用波长为635纳米(585-690纳米)或650纳米(600-700纳米)的激光束的情况下，通过聚焦误差信号强度即可识别各种光盘。
(B)从识别到再现的操作下面将参照图8说明从光盘识别到信息再现的操作。在有效数值孔径NA为0.6的情况下用激光束通过光头10照射光盘1，把从光盘1上测得的聚焦误差信号S曲线输送到前置放大器12，由前置放大器12放大后送至鉴别部分13。鉴别部分13检测接收到的聚焦误差信号S曲线的峰值，根据测得的峰值电平(或数量)来识别光盘。例如，如果测得的S曲线峰值较小，鉴别部分13可断定该光盘是SD2、HSD2或CD。另一方面，如果测得的S曲线峰值较大，鉴别部分13可断定该光盘是SD1或HSD1。此外，也可以把前置放大器12设在光头10内。把在鉴别部分13中被鉴别的信号输送到指令部分15，指令部分15转而分别向NA开关单元16和电路开关单元17输出从所识别的光盘上再现信息所需的用于开关数值孔径NA和开关电路的指令。根据来自指令部分15的指令，NA开关单元16改变光头10的有效数值孔径NA使之适合于所识别的光盘。即，相对于波长为350-450纳米的激光束NA开关单元16把数值孔径NA设置在0.30-0.55，或0.20-0.30以便从SD1或SD2，或CD上再现信息。相对于波长为450-550纳米的激光束，NA开关单元16把数值孔径NA置于0.40-0.55，或0.25-0.40以便从SD1或SD2或CD上再现信息。相对于波长为585-690纳米的激光束，NA开关单元16把数值孔径NA置于0.55-0.65，或0.30-0.55以便从SD1或SD2或CD上再现信息。相对于波长为600-700纳米的激光束，NA开关单元16把数值孔径NA设置在0.55-0.65，0.30-0.55，以便从SD1或SD2或CD上再现信息。电路开关单元17向RF解调电路18发出电路转换指令，由此便能根据再现信息的光盘进行解调。在将数值孔径NA设定到与所识别的光盘相应的值之后，如果聚焦伺服控制器接收的是OK信号，则启动马达，从而使光盘开始转动并完成跟踪控制。此后，便可以从光盘上再现信息。
虽然鉴别部分13识别的是这种接收到的S曲线值，但是本发明并不限于此，而是可以预先在鉴别部分13中设置一个参考值，以根据峰值是否超出参考值来识别光盘。
下面说明从实施例1g中的光盘上再现信息过程。为了从光盘上再现信息按下述方式设置适合于每种光盘的数值孔径NA相对于波长为350-450纳米的激光束，把数值孔径NA设定在0.30-0.55以便从SD1或SD2上再现信息，或将数值孔径NA设定在0.55-0.65以便从HSD1或HSD2上再现信息。相对于波长为450-550纳米的激光束，把数值孔径NA设定为0.40-0.55以适合从SD1或SD2上再现信息，或者把数值孔径NA设定在0.55-0.65以适合从HSD1或HSD2上再现信息。相对于波长为585-690纳米的激光束，把数值孔径NA设定在0.55-0.65以适合从SD1或SD2或HSD1或HSD2上再现信息。而相对于波长为600-700纳米的激光束，把数值孔径NA设定在0.55-0.65以适合从SD1或SD2，或者从HSD1或HSD2上再现信息。
设定完数值孔径NA之后的操作与上述相同。但是，在从SD2或HSD2上再现信息的情况下，由于受激光束照射的记录表面具有约30％的低反射率，所以必须将测到的信号放大。
尽管必须使数值孔径NA在上述三种值之间转换，但是本发明不必受此限制，在激光束波长为350-450纳米的情况下，可以将数值孔径NA设定在0.30或0.60以适合从SD1或SD2，或者从HSD1或HSD2上再现信息。此外，还可以把数值孔径NA设定在0.25或0.55以适合从CD、或SD1、SD2、HSD1或HSD2上再现信息。换句话说，如果能通过单个数值孔径NA从第一光盘上再现信息的话，就能通过一个共用数值孔径NA从第二和第三光盘上再现信息，或者是如果能通过一个共用数值孔径NA从第一和第二光盘上再现信息的话，就可以通过单个数值孔径NA从第三光盘上再现信息。这也适用于其它波长的激光束。
尽管上面描述了从识别每种光盘到从这些光盘上再现信息的操作，但是也可以用前述方法来识别每种光盘并在其上记录信息。当使用功率为30mW的半导体激光器单元发射波长为650(600-700)纳米，635(585-690)纳米，500(450-550)纳米或400(350-450)纳米的激光束时，通过使用上述条目(1a)-(1g)所述的光头10和把光头10的物镜2的有效数值孔径NA设定在适合于各种光盘和各种波长的值，便能够在第一、第二和第三光盘的每个光盘上记录信息。第二和第三光盘中的第一种光盘都包括单面记录光盘和双面记录组单面读取的光盘。
(C)再现装置现在说明本发明的光头和记录或再现装置。按照本发明，首先要鉴别具有不同衬底厚度，不同道间隔，不同凹坑深度(实际深度)和不同最小凹坑长度的光盘，然后根据各种光盘在其上记录信息或从其上再现信息。因此，记录或再现装置使用的光头至少需要两个具有不同有效数值孔径NA的物镜。在这种情况下，可采用下述光头(a)设有物镜的两个光头，物镜上的数值孔径NA与各衬底的厚度相对应；(b)设有两个物镜的单个光头，物镜上的数值孔径NA与各衬底的厚度相对应；和(c)设有单个物镜的单个光头，物镜上的有效数值孔径NA可随各衬底的厚度而变化。
可以从本发明的上述三种类型中来选择光头。在这三种光头的每一种中，为了识别各种光盘而将数值孔径NA设定在0.55-0.65，为了在光盘上进行记录或从光盘上再现信息，相对于衬底厚度为0.55-0.65毫米的光盘，需将数值孔径NA设定为0.30-0.55或0.55-0.65(波长350-450纳米)，0.40-0.55或0.55-0.65(波长450-550纳米)，或0.55-0.65(波长585-690纳米或600-700纳米)，或者相对于衬底厚度为1.1-1.3毫米的光盘将数值孔径NA设定为0.20-0.30(波长350-450纳米)，0.25-0.40(波长450-550纳米)或0.30-0.55(波长585-690纳米)或600-700纳米)，这样，便可以对光盘进行识别和在光盘上记录信息或从光盘上再现信息。在每一种光头(a)和(b)中，两个物镜具有固定的数值孔径NA，其分别设定为0.55-0.65(适用于上述每种波长)和0.30(波长350-450纳米)，0.40(波长450-550纳米)或0.55(波长585-690纳米或600-700纳米)。
这样，就可以通过光头(a)或(b)来鉴别第一、第二或第三光盘并在其上记录或从其上再现信息。另一方面，当有效数值孔径NA在光头(c)的三个值之间转换时，可以在上述的数值孔径范围内识别光盘和在光盘上记录信息或从光盘上再现信息。此外，在光头(c)中，有效数值孔径NA不仅可以在三个值之间转换，而且可以自由地将其设定在0.25-0.65的范围内。
可以从350-700纳米的范围来选择激光束的波长，但优选为650(600-700)纳米，635(585-690)纳米，500(450-550)纳米或400(350-450)纳米，更优选在415-445纳米，517纳米，620-650纳米，或635-665纳米。
当用上述三种光头中的一种来识别每种光盘时，可以将聚焦误差信号的S曲线用于任何一种光头中。
(2)第二实施例在上述1a-1h每个实例中，为了识别光盘，需在数值孔径为0.6的物镜聚焦时检测聚焦误差信号，所述的数值孔径NA能将激光束聚焦到衬底厚度为0.6毫米的光盘记录表面上。然而，本发明并不限于此，为了识别光盘，还可以在数值孔径NA为0.35的物镜聚焦时来检测聚焦误差信号，该数值孔径NA能将激光束聚焦到衬底厚度为1.2毫米的光盘记录表面上。
图11a-11d分别表示在使用与1.2毫米衬底厚度相适合的数值孔径NA为0.35的物镜时，SD1或HSD1，SD2或HSD2，CD，和CD-R的聚焦误差信号。由于SD1和HSD1的衬底厚度相同均为0.6毫米而且反射率相同均为70％，所以它们显示出了相同强度的聚焦误差信号。尽管SD2和HSD2因具有0.6毫米的相同衬底厚度和20-40％的相同反射率而形成相同强度的聚焦误差信号，但是该强度不大于SD1或HSD1的一半。CD的聚焦误差信号强度等于SD1和HSD1的聚焦误差信号强度。CD-R的聚焦误差信号强度不大于CD聚焦误差信号强度的一半，并基本上等于SD2或HSD2的聚焦误差信号强度。因此，可以通过聚焦误差信号值的强度来鉴别CD-R，SD1或HSD1和CD。另一方面，可以不通过聚焦误差信号值的强度而是通过聚焦误差信号的峰值数量来鉴别CD-R和SD2或HSD2。即，在SD2或HSD2中聚焦误差信号的峰值出现两次，而在采用CD-R时出现一次峰值，所以通过检测聚焦误差信号的峰值数量即可将SD2或SD2和CD-R区分开。
此外，通过检测聚焦误差信号值的强度或峰值数量可以将CD、SD1或HSD1、和SD2或HSD2彼此区分开。
还是按照第二实施例，用波长为635(585-690)纳米或650(600-700)纳米的激光束可以识别出各种光盘，而且可从参照第一实施例所述的三种光头中选择出一种光头，即(a)设有物镜的两个光头，物镜上的数值孔径NA对应于相应的衬底厚度；(b)设有两个物镜的单个光头，物镜上的数值孔径NA对应于相应的衬底厚度；和(c)设有单个物镜的单个光头，物镜上的有效数值孔径NA可随不同的衬底厚度而变化。
光束不限于圆形，而是可以具有椭圆形成图9a-9g所示的任何多边形。
(3)第三实施例按照该实施例，对具有图12-15中所示标准值和再现条件的光盘进行鉴别以便从光盘上再现信息。鉴别方法与第一和第二实施例中的方法相同。图12表示在使用波长为350-450纳米(标准波长415-445纳米，其余部分相同)的激光束时，适合第一、第二和第三种光盘的最小凹坑长度、道间隔和光点直径以及光学透镜的数值孔径NA的其它实例。图13表示在使用波长为450-550纳米(标准波长517-547纳米，其它部分相同)的激光束时，适合第一、第二和第三种光盘的最小凹坑长度、道间隔和光点直径以及光学透镜的数值孔径NA的其它实例。此外，图14和15分别表示在使用波长为585-690纳米(标准波长620-650纳米，其它部分相同)和600-700纳米(标准波长635-665纳米，其它部分相同)的激光束时，适合第一、第二和第三光盘的最小凹坑长度、道间隔和光点直径以及光学透镜的数值孔径NA的其它实例。第二和第三种光盘中的每一种光盘都包括单面记录光盘和双面记录组单面读出的光盘。第一、第二和第三种光盘的凹坑深度(实际深度)与上述图1-4相类似，分别为110(90-130)纳米，105(95-115)纳米和72(62-82)纳米。
(4)第四实施例(A)鉴别方法现在说明本发明的第四实施例。第四实施例中的装置结构与第一至第三实施例中所述的结构相类似，包括带有可变有效数值孔径NA的物镜。
按照第四实施例，使光头的物镜往复运动两次(竖向运动两次)，并检测和确定在往复运动期间测得的两个聚焦误差信号。即，光头上设有数值孔径NA为0.6(公差±0.05，其余部分相同)的物镜，该物镜能把光束聚焦到衬底厚度为0.6毫米的光盘信号记录表面上，由此在把物镜的数值孔径NA设定在0.6时检测在第一次往复运动过程中出现的第一聚焦误差信号。然后，将物镜的有效数值孔径NA设定在0.35(公差±0.05)，其余部分相同)，并完成第二次往复运动和检测第二聚焦误差信号。根据测到的第一和第二聚焦误差信号的波形是否有变化即可识别光盘。
图16是表示在第四实施例中从再现操作开始到再现操作这个过程的流程图。第四实施例适合于在光头的物镜进行两次竖向往复运动期间，根据聚焦误差信号波形是否出现变化来识别所安装的每个光盘，并从所识别的光盘上再现信息或将信息记录到该光盘上。在图16中，虽然是在聚焦伺服控制器接收到OK信号之后启动马达的，但是本发明并不受此限制，也可以在启动马达之后再进行聚焦搜索。
(4a)CD和SD1或SD2的鉴别现在说明CD和SD1或SD2之间的鉴别。
图17a-17c分别表示在两次往复运动中用适合于衬底厚度为0.6毫米的物镜检测到的与SD1、SD2和CD相关的聚焦误差信号。在装好每个光盘之后开始聚焦搜索时，光头的物镜在把有效数值孔径NA设定在0.6时完成第一次往复运动，并在将有效数值孔径NA设定在0.35时完成第二次往复运动。因此，在光盘是SD1的情况下，在第一和第二次往复运动中得到的第一和第二聚焦误差信号100和110由图17a中所示的S曲线构成，同时第二聚焦误差信号110的波形与第一聚焦误差信号100的波形相比在信号强度方向上是它的一半。在衬底厚度为0.6毫米的SD1中，当物镜2的有效数值孔径NA为0.35时，将遮住激光的外侧，因此与CD相比其反射的光量减少而且第二聚焦误差信号110的信号强度基本上是第一聚焦误差信号100的一半。另一方面，在采用SD2的情况下，如图17b所示，在观察两条S曲线时，第一聚焦误差信号200在强度上是SD1的第一聚焦误差信号100的一半。这是由于受激光束照射的SD2的第一记录表面与反射率至少为70％的SD1的记录表面相比具有约30％的较低反射率，而且SD2有两层信号记录表面。SD2的第二聚焦误差信号210在强度上大约是第一聚焦误差信号200的一半。其原因与SD1的情况相同。在采用CD的情况下，尽管第一聚焦误差信号300和第二聚焦误差信号310都由单个S曲线构成，但是，如图17C中所示第一聚焦误差信号300在强度上基本上是SD1的第一聚焦误差信号100的一半。由于CD的衬底厚度为1.2毫米，该厚度约是SD1衬底厚度(0.6毫米)的两倍，所以CD的信号强度大约是SD1的第一聚焦误差信号100强度的一半，因此，在物镜的有效数值孔径NA为0.6时，就能使激光束聚焦在CD信号记录表面之前的部分上，从而使CD信号记录表面上的光强减弱。CD的第二聚焦误差信号310与第一聚焦误差信号300相同。
因此，如果在聚焦搜索中由被光电检测器检测到的S曲线构成的第一和第二聚焦误差信号没有变化便可认定为CD，而如果第一和第二聚焦误差信号具有不同波形就可认定为SD1或SD2。这样，就可以将CD和SD1，以及CD和SD2彼此区分开。在该实施例4a中，尽管在物镜的第一次和第二次往复运动中分别将有效数值孔径NA设定为0.6和0.35，但是也可以选择性地使这些值颠倒。在这种情况下，可以简单地将SD1和SD2中的第一和第二聚焦误差信号波形相互颠倒。
图17a-17c中的每一个附图都表示在聚焦搜索中物镜只做单一(接近或离开)的竖向运动时得到的信号。
在上述实施例中，在每次往复运动中物镜的数值孔径NA都发生变化。然而，通过在每半次往复运动(物镜只作单一的竖向运动)中改变数值孔径NA就能得到同样的数据。
(4b)CD和HSD1或HSD2的鉴别现在说明第一和第三光盘，即CD和HSD1或HSD2之间的鉴别。
图18a-18c分别表示在两次往复运动中与HSD1、HSD2和CD有关的聚焦误差信号。而且在该实施例4b中，相对于第一次往复运动将物镜的有效数值孔径NA设定为0.6而相对于第二次往复运动则将数值孔径NA设定为0.35。HSD1和HSD2的信号记录表面的反射性、衬底厚度和数量分别与SD1及SD2相同，因此，从HSD1，HSD2和CD上得到的第一和第二聚焦误差信号分别与从上述实施例4a中的SD1、SD2和CD上得到的第一及第二聚焦误差信号100、110、200、210、300和310相同。
因此，在该实施例4b中，可以将CD和HSD1，以及CD和HSD2彼此区分开。还是在实施例4b中，可以在第一和第二次往复运动中把物镜的有效数值孔径NA的值相互颠倒。
(4c)SD1和HSD2或HSD1和SD2的鉴别下面说明第二和第三光盘，即SD1和HSD2或HSD1和SD2的鉴别。
图19a和19b分别表示在两次往复运动中与SD1和HSD2相关的聚焦误差信号。SD1和HSD2的第一和第二聚焦误差信号分别与第一和第二聚焦误差信号100、110、200和210相同。因此，如果第一和第二聚焦误差信号都是由单个S曲线构成的，则可认定为SD1，如果第一和第二聚焦误差信号是由两条S曲线构成的，则可认定为HSD2。在这种情况下，由于在物镜的一次往复运动中就可得到具有不同波形的聚焦误差信号，所以不必使物镜往复运动两次而只需运动一次即可。
图20a和20b分别表示在两次往复运动中与HSD1和SD2相关的聚焦误差信号。HSD1和SD2的第一和第二聚焦误差信号也分别与第一和第二聚焦误差信号100，110，200，210相同。因此，如果第一和第二聚焦误差信号均由单条S曲线构成，则可认定为HSD1，而如果第一和第二聚焦误差信号均由两条S曲线构成，则可认定为SD2。还是在这种情况下，由于物镜只往复运动一次就可获得具有不同波形的聚焦误差信号，所以不必使物镜往复运动两次而只需运动一次即可。
还是在该实施例4c中，如果物镜往复运动两次则可以在第一和第二次往复运动中将物镜的有效数值孔径NA的值相互颠倒。
(4d)使用带有两个物镜的单个光头的情况，所述两个物镜具有不同的有效数值孔径以上已经参照用带有单个物镜的单个光头识别每种光盘的情况描述了实施例4a-4c的每一个。相对于该实施例4d而言，描述的是用设有两个物镜的单个光头来识别光盘，所述的两上物镜具有不同的有效数值孔径NA。
图21表示在这个实施例中使用的光头30。该光头30与在第一实施例中使用的光头10相类似，具有半导体激光器单元9，衍射光栅8，准直透镜7，偏振光分离器4，四分之一波板20，聚光镜组5和光电检测器6。光头30上设有物镜2a和2b，物镜2a和2b的有效数值孔径NA分别是0.6和0.35，其能把激光束聚焦在衬底厚度为0.6毫米的光记录介质的信号记录表面上。因此，在装好每个光盘后进行聚焦搜索时，为了检测第一聚焦误差信号而在第一次往复运动中使用了有效数值孔径NA为0.6的物镜2a。然后，在开始第二往复运动的操作之前，从物镜2a转向数值孔径为0.35的物镜2b以便检测第二聚焦误差信号。此外，也可以把第一和第二次使用的物镜2a和2b相互颠倒。
从CD、SD1、SD2、HSD1和HSD2上得到的第一和第二聚焦误差信号与实施例4a-4c中所述的信号相类似，所以对这些光盘彼此之间的鉴别方式与实施例4a、4b和4c相同。
(4e)在采用两个光头的情况下对光盘的鉴别图22表示在该实施例4e中使用的两个光头40和50。光头40和50上分别设有有效数值孔径NA为0.6和0.35的物镜2a和2b，其能将激光束聚焦在衬底厚度为0.6毫米的光记录介质的信号记录表面上。两个光头40和50具有相同的结构，所以分别用带有下标“a”和“b”的相同参考标号来标注光头40和50的相应部分。
在该实施例4e中，当装好光盘后便进入了聚焦搜索操作的过程，因此两个光头40和50的物镜2a和2b同时开始第一次往复运动以便分别检测聚焦误差信号。所以，根据该实施例，分别把从光头40和50得到的聚焦误差信号看作是第一和第二聚焦误差信号。这样，在该实施例中就可以简单地使物镜2a和2b往复运动一次。
图23a-23c分别表示SD1、SD2和CD的第一和第二聚焦误差信号。从这些光盘上得到的第一和第二聚焦误差信号分别相当于上述实施例4a中的第一和第二聚焦误差信号100，110，200，210，300和310，因此，与实施例4a相类似，通过各光盘上的第一和第二聚焦误差信号波形是否有变化就可鉴别出CD和SD1以及CD和SD2。
图24a-24c分别表示HSD1、HSD2和CD的第一和第二聚焦误差信号。从这些光盘上得到的第一和第二聚焦误差信号也分别与实施例4b中的第一和第二聚焦误差信号100、110、200、210、300和310相同，所以与实施例4b相似，通过各光盘的第一和第二聚焦误差信号波形是否有变化就可以鉴别CD和HSD1以及CD和HSD2。
图25a和25b分别表示HSD1和SD2的第一和第二聚焦误差信号。以这些光盘上得到的第一和第二聚焦误差信号分别与上述实施例4c中的第一和第二聚焦误差信号100、110、200和210相同，因此，与实施例4c相似，通过各光盘上的第一和第二聚焦误差信号波形是否有变化，就可以鉴别HSD1和SD2。
图26a和26b分别表示SD1和HSD2的第一和第二聚焦误差信号。从这些光盘上得到的第一和第二聚焦误差信号分别与上述实施例4C的第一和第二聚焦误差信号100、110、200和210相同，因此，与实施例4C相类似，可通过各光盘的第一和第二聚焦误差信号波形有无变化来鉴别SD1和HSD2。
在本发明的第四实施例中，光头40和50可以不同时作往复运动，而是待第一光头完成往复运动后再启动第二光头的往复运动。
在上述4a-4e每个实施例中，可以用波长为350-700纳米的激光束来识别每个光盘，优选波长为350-450纳米，450-550纳米，585-690纳米或600-700纳米，更优选的是415-445纳米，517-547纳米，620-650纳米或635-665纳米。
虽然上面把能把激光束聚焦到衬底厚度为0.6毫米的各种光记录介质信号记录表面上的有效数值孔径NA值分别标为0.6和0.35，但是本发明并不限于此，还可以将数值孔径NA设定在0.2-0.45的范围内。
此外，光束并不限于图形，其还可以是椭圆形或图9a-9g中所示的任何一种多边形。
(B)鉴别装置图27是表示第四实施例中用于识别光盘和从光盘上再现信息的装置的方框图。把通过实施例4a-4e的任一方法从光盘上得到的第一和第二聚焦误差信号送至前置放大器112，经I-V转换后输送到鉴别部分113。鉴别部分113检测其接收到的第一和第二聚焦误差信号的波形，并通过检测到的波形是否有变化来识别光盘。例如，如果检测到的第一和第二聚焦误差信号是第一和第二聚焦误差信号100和110、200和210、或300和310就可以认定该光盘是SD1或HSD1、SD2或HSD2、或CD。把经鉴别部分113识别的信号送到命令部分115，该部分转而输出命令使有效数值孔径转换到从识别的光盘上再现信息所需的值并且使电路分别切换到NA开关单元116和电路开关单元117。NA开关单元116把光头111上设置的物镜的有效数值孔径NA转换成适合于从所识别的光盘上再现信息。即，相对于波长为350-450纳米的激光束，将有效数值孔径NA设定为0.30-0.55或0.20-0.30便可从SD1或SD2或CD上再现信息。另一方面，相对于波长为450-550纳米的激光束，将有效数值孔径NA设定为0.40-0.55，或0.25-0.40即可从SD1或SD2或CD上再现信息。相对于波长为585-690。纳米的激光束，将有效数值孔径NA设定为0.55-0.65或0.30-0.55便可从SD1或SD2或CD上再现信息。另外，相对于波长为600-700纳米的激光束，将有效数值孔径设定为0.55-0.65或0.30-0.55即可从SD1或SD2或CD上再现信息。电路开关单元117发出使电路切换到RF解调电路118的命令，由此能够根据再现信息的光盘进行解调。当把有效数值孔径NA设定在与所识别的光盘相应的值之后，如果聚焦伺服控制器接收到的是OK信号，则启动马达，从而使光盘开始转动并完成跟踪控制。然后从光盘上再现信息。可以将前置放大器112设置在光头111中。
下面将说明鉴别SD1和HSD1或SD2和HSD2以及从每个光盘上再现信息的操作。在这种情况下，由光头111的光电检测器检测到的S曲线具有相同的峰值，因此可通过检测到的峰值数量来识别每种光盘。如果每条S曲线具有单个峰值，则可认定该光盘是SD1或HSD1，而如果每条S曲线有两个峰值则可认定该光盘是SD2或HSD2。在这种情况下，为了再现信息，应按下述方式设定每个光盘的数值孔径相对于波长为350-450纳米的激光束，把数值孔径NA设定为0.30-0.55便可从SD1或SD2上再现信息，或将数值孔径设定为0.55-0.65便可从HSD1或HSD2上再现信息。相对于波长为450-550纳米的激光束，把数值孔径NA设定为0.40-0.55便可以从SD1或SD2上再现信息，或把数值孔径设定为0.55-0.65便可以从HSD1或HSD2上再现信息。相对于波长为585-690纳米的激光束，将数值孔径NA设定为0.55-0.65便可以从SD1或SD2上再现信息或从HSD1或HSD2上再现信息。相对于波长为600-700纳来的激光束，将数值孔径NA设定为0.55-0.65便可以从SD1或SD2或者从HSD1或HSD2上再现信息。
设定完数值孔径NA之后的操作与上述相同。然而，在从SD2或HSD2上再现信息时，必须对测到的信号进行放大，这是因为由激光束照射的记录表面的反射率较低，大约为30％。
虽然在上述实施例中数值孔径NA必须在三种值之间转换，但是本发明并不限于此，而是可以相对于波长为350-450纳米的激光束将数值孔径NA设定为0.30或0.60以便从CD和SD1或SD2上再现信息，或是从HSD1或HSD2上再现信息。此外，可以将数值孔径NA设定为0.25或0.55以便从CD或者从SD1、SD2、HSD1或HSD2上再现信息。换句话说，如果能用单个数值孔径从第一光盘上再现信息的话，就可以用同一个数值孔径NA从第二和第三光盘上再现信息，或者是如果能通过同一数值孔径NA从第一和第二光盘上再现信息的话，就可以通过单个数值孔径NA从第三光盘上再现信息。这也适用于其它波长的激光束。
虽然上面描述的是从识别光盘到从光盘上再现信息的操作，但是也可以用上述方法来识别各种光盘以便在光盘上记录信息。当用功率为30毫瓦的半导体激光器单元发射波长为600-700纳米、585-690纳米、450-550纳米或350-450纳米的激光束时，通过采用上述光头和把光头上物镜的有效数值孔径NA设定在适合于各种光盘和各种波长的值上便可以在第一、第二和第三种光盘的每一种上记录信息。
(5)第五实施例(A)鉴别方法按照本发明的第五实施例，各种光盘是通过确定跟踪信号电平进行识别的。
图28是表示在第五例中从再现操作开始到再现操作这个过程的流程图。用光头从光盘上再现信息的操作是按下述方式完成的装好光盘后，开始再现操作以进行聚焦搜索和聚焦伺服控制。如果聚焦伺服控制器接收到非OK信号，则中止再现操作。另一方面，如果聚焦伺服控制器接收到了OK信号，则启动马达完成跟踪控制，从而开始最初的再现操作。第五实施例适用于检测随所装光盘而变的跟踪信号电平，以便在跟踪控制中识别光盘和从识别到的光盘上再现信息。在该鉴别功能中，预先设定了跟踪信号电平的参考值以便确定检测到的跟踪信号电平是高于还是低于参考值，而且当电平低于参考值时从作为DVD(SD1和SD2等标准化超高密盘的缩写)的SD上再现信息，或者当电平高于参考值时，从CD上再现信息。在通过RF信号电平识别光盘的情况下，把用RF信号识别光盘的功能加在跟踪控制之前。
因此，由于与结合第一实施例描述的图6所示装置相类似，在本实施例中使用的用于光盘再现的再现装置具有从多个目标光盘上再现信息的功能，所以在此省略了过多的描述。
(a)CD和SD1的鉴别在这种情况下，尽管两个光盘具有完全不同的道间隔即1.6微米和0.74微米，但是其记录表面上有相同的反射率，该反射率至少为70％。图29表示在光点直径为1.5微米，记录表面反射率至少为70％，有效数值孔径NA为0.35的情况下，跟踪信号电平和道间隔对应值之间的关系。该图示出了假设在CD道间隔为1.6(公差±0.1)微米的条件下跟踪信号电平是100％时各道间隔的跟踪信号电平。当道间隔从1.6微米的CD道间隔变成0.74(公差±0.03)微米的SD1道间隔时，跟踪信号电平减小到20％以下。因此，通过确定踉踪信号电平就可以识别每种光盘。图30a和30b分别表示在有效数值孔径NA为0.35，记录表面的反射率至少为70％，和光点直径约为1.5微米的条件下从CD和SD1上实际测得的跟踪信号波形的结果。应该认识到，CD的跟踪信号峰-峰值(图30a)远高于SD1的峰一峰值(图30b)，所以如果假设前者是10％，则后者不多于20％，这分别与图29中的点B和点A相对应。因此，当把测定的参考值设在20-100％的范围内时，这能鉴别出CD和SD1。
图31a和31b分别表示在光点直径为1.5微米，记录表面反射率至少为70％和有效数值孔径NA为0.35的情况下从CD和SD1上测得的RF信号的结果。CD的RF信号峰-峰值高于SD1的RF信号峰-峰值，而且如果假定前者是100％，则后者约为60％。这样，也可以通过检测RF信号电平来鉴别CD和SD1。
(b)CD和SD2的鉴别在这种情况下，CD和SD2具有分别为至少70％和20-40％的不同记录表面反射率，和分别为1.6微米及0.74微米的不同道间隔。就CD和SD2而言，当在光点直径约为1.5微米，有效数值孔径NA为0.35的情况下实际测量跟踪信号波形时，CD的峰-峰值处于图29中的点A处，而SD2的峰-峰值处于点C处，点(比SD1的点B低于50％。因此，CD和SD2的跟踪信号电平之间的差大于CD和SD1之间的跟踪信号电平差，所以能够更快地将这些光盘彼此区分开来。
与跟踪信号相类似，也可以实际测量RF信号，结果发现SD2的峰-峰值比SD1的峰-峰值减小约50％。因此，也可以通过RF信号的峰-峰值来鉴别各种光盘。
如上所述，通过跟踪信号或RF信号的峰-峰值可以鉴别出CD和SD1、以及CD和SD2。下面参照图32a和32b说明识别各光盘和从光盘上再现信息的操作。该操作基本上与图8所示第二实施例的操作相同。用激光束通过有效数值孔径NA为0.35的光头10照射以恒定转动频率旋转的光盘1，并把从光盘1上测得的跟踪信号输送到前置放大器212，在前置放大器212中把信号放大些后送到比较器213中。比较器213检测接收到的跟踪信号峰值，并比较检测到的预先设定的参考值峰值，以便通过它们之间的关系来识别光盘1。在假设反射率至少为70％的CD的跟踪信号电平为100％的前提下，当将参考值设定为例如60-95％时，如果检测到的峰值大于60-95％，则比较器213将确定该光盘1为CD，而如果检测到的峰值小于60-95％，则可确定光盘1是SD1或SD2。把在比较器213中比较和确认的信号送至命令部分215，该部分转而分别向NA开关单元216和电路开关单元217输出命令使其根据从所识别的光盘上再现信息的需要来转换数值孔径NA和转换电路。根据来自命令部分215的命令，NA开关单元216改变光头10的有效数值孔径NA使之适合于从所确认的光盘上再现信息。即，相对于SD1或SD2、或CD、NA开关单元216把数值孔径NA设定在0.55-0.65或0.30-0.45。电路开关单元217发出使电路转换到RF解调电路218的命令，由此能够根据再现信息的光盘进行解调。在把数值孔径NA设定到与所确认的光盘相应的值之后，便开始启动与传统操作相类似的实际再现操作。用于识别光盘的参考值并不限于60-95％，还可以优选在70-80％的范围内。
上述操作与通过RF信号而不是跟踪信号识别光盘的情况相同。然而，在这种情况下，与上述不同的是，当假设反射率至少为70％的CD的RF信号电平是100％时，把比较器213中的参考值设定在70-95％。参考值并不限于60-95％，还可以优选设定在75-90％的范围内。在上述实施例中，用于识别光盘的光头有效数值孔径NA并不限于0.35，还可以设定在0.30-0.45的范围内。
(B)再现装置下面将描述本发明实施例中的光头和再现装置。第五实施例中的光头和再现装置基本上与第一到第四实施例相同。因此将省略多余的说明。
在该实施例中，当用参照实施例1c的再现装置所述的三种光头中的任何一种光头识别光盘时，既可以使用跟踪信号也可以使用RF信号。识别光盘所用的参考信号可按上述方式设定。在使用其所带单个物镜的数值孔径NA可随衬底厚度而变化的单个光头和通过椭圆孔来改变物镜的数值孔径NA的情况下，将参考值定在70-95％，即在略高于上述参考值的范围内。然而，参考值并不限于70-95％，还可优选在80-90％的范围内。当用参考值进行识别时，参考值为80-95％，更优选为85-90％。
在上述实施例(a)和(b)中，可以用波长为585-690(标准波长620-650)纳米和600-700(标准波长635-665)纳米的激光束来鉴别CD、SD1和SD2。
(6)第六实施例CD、SD1和HSD2的鉴别图33中分别示出了在使用波长为585-690纳米(标准波长620-650纳米，其它相同)的激光束时，CD、CD-ROM、SD1和SD2的最小凹坑长度、道间隔和反射性。另一方面，图34中分别示出了在使用波长为600-700纳米(标准波长635-650纳米，其它相同)的激光束时，CD、CD-ROM、SD1和SD2和最小凹坑长度、道间隔和反射性。图33和34中示出的每种CD-Rs均包括具有不同反射性的两种光盘，把这些光盘同时示出。
图35表示道间隔和跟踪信号相对值之间的关系，其中跟踪信号相对值是在把数值孔径NA设定为0.35的情况下用光点直径为1.45微米的激光束测得的，数值孔径NA为0.35时能把激光束聚焦到衬底厚度分别为0.6毫米和1.2毫米的光盘记录表面上。点A、B、C和D分别表示CD、SD1、SD2和CD-R的值。假设CD的跟踪信号峰-峰值是100％，则SD1的跟踪信号峰-峰值将不超过20％(图35中的点B)，而SD2的跟踪信号峰-峰值将再小一半(图35中的点C)。另一方面，CD-R的跟踪误差峰-峰值是CD的约80％。跟踪信号峰-峰值之间的差异是光盘衬底厚度的不同以及反射性的不同所导致的。因此，当把第一、第二和第三鉴别参考值分别设定为13-15％、30-670％和85-95％时，就可以通过用数值孔径NA为0.35的物镜测得的跟踪信号相对值来鉴别CD、SD1、SD2和CD-R。另一方面，当把鉴别用的参考值设定在70-90％的范围内时，如果用有效数值孔径为0.35的物镜测得的跟踪误差相对值处于70-90％的范围内，则可认定该光盘是CD-R，如果相对值超出该范围，则可认定是CD、SD1或SD2。因此，通过跟踪信号的相对值就可以鉴别出CD-R和CD，以及SD1和SD2。
此外，可以通过RF信号来鉴别CD、SD1以及SD2和CD。假设用数值孔径为0.35的物镜测得的CD的RF信号强度是100％，则CD-R的RF信号强度将是约15％。这样，通过检测到的RF信号强度就能够清楚地确定置于再现装置上的光盘是CD还是CD-R。在这种情况下，将鉴别的参考值设定在20-30％的范围内。
在本实施例中，可以采用上述实施例中所用三种光头中的任何一种。
物镜的数值孔径NA不限于0.35，还可以在0.30-0.40的范围内。
(7)第七实施例(A)鉴别方法图36是表示按照本发明的第七实施例从再现操作开始到再现操作整个过程的流程图。用光头从光盘上再现信息的操作是按下述方式完成的装好光盘后，开始出现操作，并完成聚焦搜索和聚焦伺服控制。如果聚焦伺服控制器接收到非OK信号。则中止再现操作。另一方面，如果聚焦伺服控制器接收到了OK信号，则启动马达进行跟踪控制，并开始最初的再现操作。监测聚焦位置上的跟踪误差信号以便通过跟踪误差信号中dc分量的偏移值来识别所安装的光盘，并根据确认的光盘再现或记录信息。
确认光盘之后，与上述实施例相类似根据确认的光盘设置物镜的数值孔径NA，以便开始再现操作。
下面说明第七实施例中的光盘识别。与上述实施例相似，用光头来识别光盘，所述光头上设有有效数值孔径NA可变的物镜。实际上，其操作与上述实施例的操作相似，因此省略多余的说明。
该实施例适用于在将光头物镜的数值孔径NA设定为0.6的状态下，当聚焦伺服控制器接收到OK信号之后由聚焦位置上的光电检测器检测跟踪误差信号，并根据测得的跟踪误差信号的值来识别每种光盘。即，把物镜的数值孔径NA的值设定为0.6使其能够把激光束聚焦到衬底厚度为0.6毫米的光盘记录表面上，并在这种状态下检测跟踪误差信号。在这种情况下，由于将物镜的数值孔径NA设计得适合于衬底厚度为0.6毫米的光盘，所以跟踪信号从衬底厚度为0.6毫米的光盘上偏移的量较小而从厚度为1.2毫米的光盘上偏移的量较大。因此，通过确定偏移值就可以将具有不同衬底厚度的光盘彼此区分开来。为检测聚焦位置上的跟踪误差信号而设计的物镜数值孔径NA并不限于适合于厚度为0.6毫米的光盘的值，还可以把数值孔径设计的适合于衬底厚度为1.2毫米的光盘。在这种情况下，从衬底厚度为0.6毫米的光盘上得到的跟踪误差信号的偏移量较大，而从衬底厚度为1.2毫米的光盘上得到的跟踪误差信号的偏移量较小。
(7a)CD和SD1和SD2的鉴别现在将说明衬底厚度分别为1.2毫米和0.6毫米的第一和第二种光盘之间，即，实际上是CD和SD1或SD2之间的鉴别。
图37a和37b分别表示在聚焦位置上从SD1或SD2和从CD上得到的跟踪误差信号。在这种情况下，这样来设计物镜的数值孔径NA，即使得从衬底厚度为0.6毫米的光盘上得到的跟踪误差信号不出现偏移。因此，从SD1或SD2上得到的跟踪误差信号中没有偏移(图37a)，而从CD上得到的跟踪误差信号出现偏移(图37b)。这是因为受到了畸变的影响，而畸变是由于衬底厚度间的差异所造成的。由此，根据跟踪误差信息是否出现偏移便可以将SD1或SD2和CD彼此区分开。
并不限于把物镜的数值孔径NA设计成适合于衬底厚度为0.6毫米的光盘，还可以将其设计成适合于衬底厚度为1.2毫米的光盘。图38a和38b分别表示当通过一个孔将物镜的有效数值孔径设定为0.35(公差±0.05，其余相同)时，从SD1或SD2和CD聚焦位置上得到的跟踪误差信号。在这种情况下，把物镜的有效数值孔径NA设计成在使衬底厚度为1.2毫米的光盘上得到的跟踪误差信号不出现偏移。因此，从CD上得到的跟踪误差信号中不出现偏移。(图38b)，而从SD1或SD2上得到的跟踪误差信号有偏移(图38a)。这是因为受到了畸变的影响，而畸变是因衬底厚度之间的差异所致。因此，还是在这种情况下，根据跟踪误差信号是否有偏移便可鉴别SD1或SD2和CD。
尽管在本实施例7a中使从具有两种衬底厚度中一种厚度的光盘上得到的跟踪误差信号不出现偏移，但是本发明并不限于此，还可以使其有轻微偏移。在这种情况下，可以通过偏移值来鉴别SD1或SD2和CD。
(7b)CD和HSD1或HSD2的鉴别现在说明衬底厚度分别为1.2毫米和0.6毫米的第一和第三光盘之间，即实际上为CD和HSD1或HSD2之间的鉴别。
在这种情况下，可以通过聚焦位置上的跟踪误差信号是否出现偏移或偏移的值来鉴别CD和HSD1或HSD2。在将物镜的数值孔径NA设定为0.6时由光电检测器测出的CD和HSD1或HSD2的跟踪误差信号分别与图37a和37b中所示的信号相同。另一方面，当通过一个孔将物镜的数值孔径NA设定为0.35时由光电检测器测得的HSD1或HSD2和CD的跟踪误差信号分别与图38a和38b中所示的信号相同。
还是在本实施例中，本发明并不限于从具有两种厚度中一种厚度的光盘得到的跟踪误差信号不出现偏移的情况，而是还可以有轻微的偏移。在这种情况下，可以通过偏移值来鉴别HSD1或HSD2和CD。
(7c)使用带有两个物镜的单个光头且两物镜具有不同数值孔径的情况以上参照用带有单个物镜的单个光头识别每种光盘的情况对实施例7a和7b进行了说明。就实施例7c而言，将说明用带有两个物镜的单个光头识别光盘的情况，其中两个物镜具有不同的数值孔径NA。该情况下所用的装置与和第四实施例有关的图21中所示的装置相同，因此将省略多余的描述。还是在这种情况下，用与聚焦位置上的物镜2a相同的物镜检测到的跟踪误差信号分别与图37a和37b中所示的信号相同，而用与聚焦位置上的物镜2b相同的物镜测得的跟踪误差信号分别与图38a和38b中所示的信号相同。因此，在这种情况下能够将HSD1或HSD2和CD彼此鉴别出来。
还是在本实施例7c中，本发明并不限于使从具有某一厚度的光盘上得到的跟踪误差信号没有偏移的情况，还可以使其有轻微的偏移。在这种情况下，可以通过偏移值来鉴别CD和SD1或SD2，或是HSD1或HSD2。
(7d)在使用两个光头的情况下鉴别光盘在这种情况下使用的装置与和第四实施例有关的图22中所述的装置完全相同，因此将省略多余的描述。
还是在这种情况下，用与聚焦位置上的光头40相同的光头测得的跟踪误差信号分别与图37a和37b所示的信号相同，而用与聚焦位置上的物镜2b相同的物镜测得的跟踪误差信号分别与图38a和38b中所示的信号相同。因此，在这种情况下，能够将CD和SD1和SD2或者是HSD1或HSD2进行彼此区分开。
还是在本实施例7d中，本发明并不限于使从具有某一种衬底厚度的光盘上得到的跟踪误差信号不出现偏移的情况，而是还可以使其有轻微偏移。这样可以通过偏移值来鉴别CD和SD1或SD2。或HSD1或HSD2。
在上述7a-7d每个实施例中，可以用波长为350-700纳米，优选为400纳米(公差±50纳米)，500纳米(公差±50纳米)，635纳米(公差±50纳米)或650纳米(公差±50纳米)，更优选的是415-445纳米，517-547纳米，620-650纳米或635-665纳米的激光束来鉴别光盘。
此外，光束不限于圆形，也可以是椭圆形或图9a-9g所示的任何多边形。
(B)再现装置图39是用于识别光盘和再现信息的装置的方框图。把用上述实施例7a-7d中任何一种方法从光头10上得到的跟踪误差信号送至前置放大器312，由前置放大器312进行I-V转换后再送至鉴别部分313。鉴别部分313检测接收到的跟踪误差信号，并通过该信号是否有偏移或偏移值来识别光盘。当将物镜的数值孔径NA设定为例如0.6时，如果跟踪误差信号没有偏移，则可确定待识别的光盘是SD1、SD2、HSD1或HSD2，而当跟踪误差信号有偏移时，则可确定该光盘是CD。另一方面，当把物镜的有效数值孔径NA设定为0.35时，鉴别标准完全相反，因此，可以通过数值孔径检测单元(未示出)把用于检测跟踪误差信号的物镜数值孔径NA上的信息送到鉴别部分313。把在鉴别部分313中确定的信号送到命令部分315，该部分转而分别向NA开关单元316和电路开关单元317输出改变数值孔径NA和切换电路的命令以适用从识别的光盘上再现信息的需要。根据来自命令部分315的命令，NA开关单元316改变光头10上物镜的有效数值孔径NA使之适合从识别的光盘上再现信息。即，为了从HSD1或HSD2，从SD1或SD2，或从CD上再现信息，在激光束波长为350-450纳米的情况下，NA开关单元316将数值孔径NA设定为0.55-0.65，0.30-0.55或0.20-0.30。相对于波长为450-550纳米的激光束，NA开关单元316把数值孔径NA设定为0.55-0.65，0.40-0.55或0.25-0.40，以便从HSD1或HSD2，从SD1或SD2，或从CD上再现信息。相对于波长为585-690纳米的激光束，NA开关单元316把数值孔径NA设定为0.55-0.65或0.30-0.55，以便从SD1、SD2、HSD1或HSD2，或从CD上再现信息。而相对于波长为600-700纳米的激光束，NA开关单元316把数值孔径NA设定为0.55-0.65或0.30-0.55，以便从SD1、SD2、HSD1或HSD2，或从CD上再现信息。另一方面，电路开关单元317向RF解调电路318发出电路切换的命令，由此能够根据再现信息的光盘进行解调。此后便可以从每个光盘上再现信息。然而，在从SD2或HSD2上再现信息时，必须将检测信号放大，这是因为受激光束照射的记录表面反射率较低，约为30％。可以把前置放大器312设置在光头10内。
尽管在上述实施例中必须使数值孔径NA在三种值之间转换，但是本发明并不限于此，为了相对于波长为350-450纳米的激光束从CD、SD1或SD2，或从HSD1或HSD2上再现信息，也可以把数值孔径NA设定为0.30或0.60。此外，为了从CD、或从SD1、SD2、HSD1或HSD2上再现信息，可以将数值孔径NA设定为0.25或0.55。换句话说，如果能通过单个数值孔径NA从第一光盘上再现信息，就可以通过一个共用数值孔径NA从第二和第三光盘上再现信息，而如果能通过一个共用数值孔径NA从第一和第二光盘上再现信息，就可以通过单个数值孔径从第三光盘上再现信息。这也适用于其它波长的激光。
尽管以上说明了从识别每个光盘到从光盘上再现信息的操作，但也可以只用上述方法来识别每种光盘以便在其上记录信息。当使用功率为30毫瓦的半导体激光器单元发射波长为650(允许范围600-700)纳米，635(允许范围585-690)纳米，500(允许范围450-550)纳米或400(允许范围350-450)纳米的激光束时，就可以通过上述光头和将光头物镜的有效数值孔径NA设定在适合每种光盘和每种波长的值在第一、第二和第三种光盘上记录信息。
虽然上面已经详细地说明和解释了本发明，但是很显然，其只是作为说明和举例而并不构成限制，本发明的构思和范围仅由附加的权利要求限定。
权利要求
1.用于鉴别不同光记录介质(1)和从光记录介质上再现信息的装置，包括光头装置(10，111)，其用于拾取从不同厚度的光记录介质(1)上再现信息所需的控制信号；鉴别装置(13，113，213，313)，其根据由所说光头装置(10)拾取的控制信号鉴别所说光记录介质(1)的类型；和再现装置(18，118，218，318)，其根据所说鉴别装置(13，113，213，313)的鉴别结果，借助所说的光头装置(10)从所说的光记录介质(1)上再现信息。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所说的光头装置(10，111)包括第一光头(2a)和第二光头(2b)，第一光头(2a)上所带的物镜具有第一数值孔径，第二光头(2b)上所带的物镜具有与第一数值孔径不同的第二数值孔径。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所说的第一和第二光头(40，50)是彼此独立设置的。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所说的第一和第二光头构成一体(30)，所说的装置进一步包括开关装置，其用于控制所说具有第一数值孔径的物镜和所说具有第二数值孔径的物镜。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所说的光头装置包括用于根据再现信息的光记录介质(1)改变物镜(2)有效数值孔径的装置(3)。
6.根据权利要求1所述的装置，其中用于鉴别的鉴别装置(13，113，213，313)所使用的所说控制信号是聚焦误差信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所说的控制信号是所说聚焦误差信号的S曲线。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所说聚焦误差信号的S曲线是由具有单一数值孔径的物镜(2，2a，2b)测得的。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所说聚焦误差信号的S曲线是由一个具有第一数值孔径(2a)的物镜(2)和另一个具有第二数值孔径(2b)的物镜测得的，所说第二数值孔径(2b)不同于所说的第一数值孔径(2a)。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所说的控制信号是再现信号的峰值。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所说的控制信号是跟踪误差信号。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所说的控制信号是跟踪误差信号的偏移值。
13.鉴别多种不同类型的光记录介质和从光记录介质上再现信息的方法，所说方法包括以下步骤准备能够拾取从不同厚度的光记录介质上再现信息所需控制信号的光头装置(10，111)；根据所说明光头装置(10，111)拾取的所说控制信号鉴别所说光记录介质的类型；和根据所说的鉴别结果用所说光头从所说光记录介质上再现信息。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所说的准备光头装置(10，111)的步骤包括准备第一光头和(2a)和第二光头(2b)的步骤，第一光头(2a)带的物镜具有第一数值孔径而第二光头(2b)带的物镜具有与第一数值孔径(2a)不同的第二数值孔径。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所说准备光头装置(10，111)的步骤包括分别独立地准备所说第一和第二光头(2a，2b)的步骤。
16.光盘鉴别装置，包括含有机构(3)的单个光头(2)，机构(3)以具有第一数值孔径的物镜的形式工作，该数值孔径适合于从第一厚度的光盘(1)上再现信息，或机构(3)以具有第二数值孔径的物镜的形式工作，该第二数值孔径适合于从具有与第一厚度不同的第二厚度的另一光盘上再现信息，所说光头(2)检测来自具有所说第一和第二厚度的光盘(1)的控制信号；和鉴别装置(13，113，213，313)，其根据所说的控制信号鉴别所说光盘的类型。
17.光盘鉴别装置，包括第一光头(2a)，该光头上设有具有第一数值孔径的物镜，第一数值孔径适合于从具有第一厚度的光盘(1)上再现信息；第二光头(2b)，该光头上设有具有第二数值孔径的物镜，第二数值孔径适合于从具有与第一厚度不同的第二厚度的光盘(1)上再现信息，所说的第一和第二光头分别检测来自所说具有第一或第二厚度的第一和第二光盘的控制信号；和鉴别装置(13，113，213，313)，其根据所说的控制信号鉴别所说光盘的类型。
18.光盘鉴别装置，包括单个光头(2)。其能够选择性地转换具有第一数值孔径的物镜(2a)和具有第二数值孔径的另一个物镜(2b)，所说的第一数值孔径适合于从具有第一厚度的光盘(1)上再现信息，所说的第二数值孔径适合于从另一个具有与第一厚度不同的第二厚度的光盘(1)上再现信息，所说的光头(10，111)检测来自至少具有第一或第二厚度的所说光盘的控制信号；和鉴别装置(13，113，213，313)，其根据所说的控制信号鉴别所说光盘的类型。
19.根据权利要求16所述的装置，其中鉴别装置(13，113，213，313)鉴别时使用的所说控制信号是聚焦误差信号。
20.根据权利要求16所述的装置，其中所说的控制信号是再现信号的峰值。
21.根据权利要求16所述的装置，其中所说的控制信号是跟踪误差信号。
全文摘要
用于鉴别光盘(1)的装置，包括带有物镜(2，2a，2b)的光头(10，111)，所说物镜的有效数值孔径为0.55-0.65。该数值孔径适合于从CD和SD上再现信息。所述装置鉴别在完成聚焦伺服控制过程中当把物镜(2，2a，2b)的有效数值孔径分别设定为0.55-0.65和0.20-0.45时测到的聚焦误差信号是否出现两个波形，由此来鉴别各种不同类型的光盘。这样便可以把具有不同衬底厚度、不同道间隔、不同最小凹坑长度和不同反射率的光盘(1)迅速简便地区分开。
文档编号G11B7/12GK1151578SQ96113319
公开日1997年6月11日 申请日期1996年8月7日 优先权日1995年11月30日
发明者土屋洋一, 梶山清治, 加纳康行, 市浦秀一, 多田浩一, 清水正己, 原田俊雄 申请人:三洋电机株式会社