Совместимое оптическое сканирующее устройство

 

Использование: в технике оптической записи информации, в частности, для сканирования первого и второго типов оптического носителя записи. Сущность изобретения: в устройстве источник излучения образует луч излучения первой длины волны. Образуемое этим лучом излучение в виде сканирующего или считывающего пятна точно следует по центральной линии предназначенной для считывания дорожки на носителе записи первого типа, предназначенного именно для этой длины волны. В случае считывания второго типа носителя записи, считывающее пятно в соответствии с изобретением будет точно следовать по кромке, предназначенной для считывания дорожки, а не по центральной линии. Благодаря этому удовлетворительный информационный сигнал образуется при сканировании носителей записи как первого, так и второго типов. 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству, предназначенному для сканирования первого и второго типов оптического носителя записи в первом и втором режимах соответственно, при этом каждый тип носителя записи имеет информационную плоскость структуры, образованную на дорожках и содержащую информацию, а упомянутая структура в случае второго типа будет представлена фазовой структурой, при этом первый тип выполнен с возможностью его сканирования излучением первой длины волны, а второй тип выполнен с возможностью его сканирования излучением второй длины волны, причем первая длина волны будет короче второй длины волны, упомянутое устройство содержит источник излучения для образования и подачи луча излучения первой длины волны, линзовую систему для фокусирования луча излучения с образованием сканирующего пятна на информационной плоскости, первую систему обнаружения для преобразования излучения сканирующего пятна от информационной плоскости в информационный сигнал и систему слежения, режим срабатывания которой регулируется сигналом ошибки слежения с целью постоянного удерживания сканирующего пятна на центральной линии дорожки, которая будет сканироваться в первом режиме.

Необходимость в создании такого типа устройства обусловлена фактом развития и дальнейшего совершенствования новых источников излучения, которые генерируют излучение на более короткой длине волны, чем это было принято до сих пор, например, лазерные диоды с короткой длиной волны и источники излучения, созданные на основе оптимальной комбинации свойств обычных диодных лазеров и удвоителя частоты. Если такой новый источник излучения использовать в устройстве считывания, то такое устройство может образовать меньшее по размерам пятно считывания. В результате этого получается возможность считывать новые носители информации с меньшими по размеру информационными деталями и с более высокой плотностью размещения информации, чем обычно. В настоящее время уже используют большие количества обычных носителей записи или информации и является крайне желательным иметь пригодное для считывания этих носителей записи новое считывающее устройство.

Описанное в первом параграфе устройство известно из описания заявки на патент Японии N 2-83830. Это устройство может считывать носители записи с различной плотностью информации в результате соответствующего адаптирования размера считывающего пятна на информационной плоскости применительно к плотности информации, т.е. считывающее пятно будет увеличиваться для считывания носителя записи с большим размером информационных деталей. Было установлено, что фазовая структура в информационной плоскости, предназначенной для считывания на длинной длине волны, не всегда удобна для считывания лучом, имеющим короткую длину волны. В известном устройстве пятно увеличивается в результате соответствующего перемещения плоско-параллельной пластины в сходящемся луче излучения. В результате этого фокус луча будет смещаться вдоль оптической оси и увеличивать поперечное сечение луча в области информационной плоскости.

Недостатком этого способа является то, что в данном случае между линзовой системой и носителем записи образуется настолько небольшое пространство, что установка в этом промежутке дополнительной пластины будет связана с большим риском, что носитель записи будет непосредственно касаться пластины и может получить повреждение в результате ударов об устройство.

Другим недостатком является то, что при изменении типа носителя записи какой-то компонент, в данном случае пластина, будет обязательно смещаться, что является крайне нежелательным и опасным в ситуации, когда для этого нет достаточного свободного пространства.

Главной целью настоящего изобретения является создание устройства, которое было бы максимально свободно от упомянутых выше недостатков.

Именно поэтому устройство по настоящему изобретению отличается тем, что следящая система выполнена таким образом, чтобы она всегда удерживала считывающее пятно на кромке дорожки, которая подлежит считыванию по второму режиму считывания. Вполне возможно, что носитель записи второго типа можно будет легко и удобно считывать в том случае, если вместо увеличения считывающего пятна заставить это считывающее пятно точно следовать за кромкой дорожки. Необходимое в данном случае боковое смещение пятна можно будет легко реализовать без какого-либо дополнительного использования подвижных компонентов в луче.

Часто возникает необходимость в использовании какого-то устройства для считывания носителей записи второго типа, для которого характерен идентичный период дорожки, но различная ширина дорожки. Было установлено, что устройство согласно изобретению будет функционировать нормально в том случае, если во втором режиме следящая система будет удерживать центр считывающего пятна на каком-то расстоянии от центральной линии дорожки, которая будет считываться, причем упомянутое расстояние будет равно одной пятой периода дорожки второго типа носителя записи.

Согласно первому примеру выполнения изобретения устройство отличается тем, что сигнал ошибки слежения подается на первый вход электрической схемы системы слежения, второй вход которой соединен с переключателем для добавления сигнала постоянного тока (ДС) в сигнал ошибки слежения во втором режиме. Упомянутая электрическая схема обеспечивает электрическое смещение системы слежения, чтобы считывающее пятно не следовало за центральной линией, а следовало за кромкой дорожки.

Особенностью устройства согласно первому примеру выполнения изобретения является то, что это устройство содержит схему для определения качества информационного сигнала и для подачи сигнала постоянного тока (ДС), который зависит от упомянутого качества. Теперь величина смещения будет определяться качеством информационного сигнала, чтобы можно было оптимизировать позицию считывающего пятна во втором режиме.

Устройство согласно второму примеру выполнения изобретения отличается тем, что оно содержит средство для генерирования следящего луча, который, в свою очередь, образует следящее пятно с помощью линзовой системы, причем это следящее пятно располагается поперечно относительно сканирующего пятна, и систему обнаружения слежения для приема излучения следящего луча от информационной плоскости, при этом устройство дополнительно содержит переключатель, снабженный двумя входами и одним выходом, который соединен со входом управления системы слежения, причем первый вход переключателя, который соединен с выходом переключателя в первый режим, соединен с выходом системы генерирования и подачи сигнала ошибки слежения на основе выходных сигналов первой системы обнаружения, а второй вход переключателя, который соединен с выходом переключателя во второй режим, соединен с выходом дополнительной схемы образования сигнала ошибки слежения на основе выходных сигналов первой системы обнаружения и системы обнаружения слежения. Во втором режиме для генерирования сигнала ошибки слежения используется дополнительный луч. Поскольку в предлагаемом устройстве не используется упомянутый дополнительный луч в первом режиме, то этот луч можно целиком и полностью адаптировать к геометрии второго типа носителя записи.

Третий режим смещения можно использовать в устройстве, которое отличается тем, что оно содержит средство для генерирования двух следящих лучей, которые с помощью линзовой системы будут образовывать два следящих пятна, причем эти следящие пятна будут смещаться поперечно и располагаться на двух сторонах сканирующего пятна, и две системы обнаружения слежения для приема излучения двух следящих лучей от информационной плоскости, при этом упомянутое устройство дополнительно содержит переключатель, снабженный двумя входами и одним выходом, который соединен с входом управления следящей системы, причем первый вход переключателя, который соединен с выходом переключателя в первый режим, соединен с выходом схемы для образования сигнала ошибки слежения на основе выходных сигналов, по меньшей мере, двух систем обнаружения слежения, а второй вход переключателя, который соединен с выходом переключателя во второй режим, соединен с выходом дополнительной схемы для образования сигнала ошибки слежения на основе выходных сигналов первой системы обнаружения и одной из систем обнаружения слежения. Для осуществления смещения пятна достаточно простого электрического переключателя системы слежения. Величина этого смещения зависит от поперечного расстояния между следящими пятнами и периодом дорожки первого и второго типа носителя записи.

Предпочтительный пример выполнения устройства согласно изобретению отличается тем, что во втором режиме одно из следящих пятен точно следует по кромке дорожки. Поскольку и считывающее пятно, и одно из следящих пятен точно следует по кромке дорожки во втором режиме, то в данном случае легко и просто создавать сигнал ошибки слежения в виде сигнала разности между первой системой обнаружения и системой обнаружения слежения, связанной со следующим пятном.

Устройство по еще одному примеру выполнения изобретения использует третий режим смещения, в соответствии с которым вторая длина волны будет в два раза больше первой длины волны; устройство согласно этому примеру выполнения изобретения отличается тем, что поперечное расстояние между двумя следящими пятнами будет по существу в 1,5 раза больше периода дорожки первого типа носителя записи. Этот пример выполнения устройства приемлем, среди прочего, для плееров, в которых излучение первой длины волны образуется в результате удвоения частоты излучения второй длины волны.

Если устройство согласно настоящему изобретению отличается тем, что, по меньшей мере, одна из систем обнаружения содержит два детектора, чьи выходные сигналы подаются на входы дифференциального усилителя, то в этом случае большее число комбинаций периодов дорожки и ширины дорожки.

Еще один предпочтительный пример устройства по изобретению отличается тем, что содержит дискриминатор типа, выход которого соединен со следящей системой, которая приводится в действие таким образом, чтобы устройство находилось в режиме, который будет напрямую связан с типом предназначенного для считывания носителя записи. Теперь это устройство будет автоматически устанавливаться в правильный режим считывания носителя записи.

Ниже изобретение описано более подробно и со ссылкой на сопровождающие описание чертежи, на которых показано: фиг. 1 оптическая головка считывающего устройства; фиг. 2a вид снизу фазовой структуры первого типа носителя записи вместе со считывающим пятном, адаптированным к этой фазовой структуре; фиг. 2b поперечное сечение фазовой структуры и считывающего пятна, взятое по линии А-А фиг. 2a; фиг. 2c касательное сечение фазовой структуры и считывающего пятна фиг. 2a; фиг. 2d используемый в данном случае информационный сигнал; фиг. 3a вид снизу фазовой структуры второго типа носителя записи вместе со считывающим пятном, которое будет слишком небольшим и которое не адаптировано упомянутой фазовой структуре. фиг. 3b поперечное сечение фазовой структуры и считывающего пятна фиг. 3a; фиг. 3c касательное сечение фазовой структуры и считывающего пятна фиг. 3a; фиг. 3d используемый в данном случае информационный сигнал; фиг. 4a вид снизу фазовой структуры второго типа носителя записи вместе со считывающим пятном, которое по настоящему изобретению смещается в поперечном направлении; фиг. 4b - поперечное сечение фазовой структуры и считывающего пятна фиг. 4а. фиг. 4c - касательное сечение фазовой структуры и считывающего пятна фиг. 4a; фиг. 4d - используемый в данном случае информационный сигнал; фиг. 5 оптическая головка вместе с системой слежения для выполнения функции слежения с первым режимом; фиг. 6 оптическая головка для слежения в соответствии со вторым режимом; фиг. 7a и 7b позиции пятен в соответствии со вторым режимом слежения по фазовой структуре носителя записи первого и второго типов; фиг. 8 оптическая головка для слежения по третьему режиму; фиг. 9a и 9b позиции пятен в соответствии с третьим режимом слежения по фазовой структуре носителя записи первого и второго типов; фиг. 10 оптическая головка для слежения по четвертому режиму; фиг. 11a и 11b позиции дорожек по четвертому режиму слежения по фазовой структуре носителя записи первого и второго типов.

Одинаковые ссылочные позиции на различных чертежах обозначают одни и те же компоненты устройства.

На фиг. 1 показан поперечный разрез части оптического носителя записи 1, который подлежит сканированию считывающим пятном 7, которое образуется оптической головкой устройства считывания. Носитель записи снабжен информационной плоскостью 2, на которой хранится информация в виде фазовой структуры. Эта фазовая структура может иметь форму углублений (пит) (pits) или столбиков (bumps), расположенных на информационной плоскости. Фазовая структура расположена на дорожках 3, которые, в свою очередь, расположены перпендикулярно плоскости чертежа. Оптическая головка содержит источник излучения 4, например, диодный лазер. Выходящий из упомянутого источника луч излучения 5 фокусируется на считывающем пятне 7 в информационной плоскости 2 с помощью линзовой системы 6. Не показанные на фиг. 1 следящие системы удерживают считывающее пятно в информационной плоскости и на дорожке 8, которая подлежит сканированию. Луч излучения 9, отраженный от информационной плоскости, моделируется информацией фазовой структуры. Расщепитель луча 10, например, частично прозрачное зеркало, пропускает отраженное излучение в чувствительную к излучению систему обнаружения 11, которая преобразует модуляцию луча в электрический сигнал информации 12.

Размеры считывающего пятна 7 и геометрия фазовой структуры должны согласовываться между собой, чтобы гарантировать образование хорошей модуляции отраженного луча 9. Это хорошо видно на фиг. 2a, 2b и 2c, на которых показана фазовая структура, которая адаптирована применительно к считывающему пятну 7 и которая считывается при отражении. На фиг. 2a и 2b показан вид снизу и поперечный разрез информационной плоскости 2; здесь же показаны три, расположенные рядом, дорожки 3, центральные линии которых обозначены пунктирными линиями 13. Центральная дорожка 8 является дорожкой, которая будет считываться. Расстояние между центральными линиями расположенных рядом дорожек, т.е. период дорожки, обозначено ссылочной позицией p1. В носителе записи 1 этого примера фазовая структура представлена рядом углублений (питов), центрированных по центральной линии, на которой информация закодирована по длине углублений и интервалов между ними. Ширина углублений или ширина дорожки обозначена ссылочной поз. W1. На фиг. 2b показано поперечное сечение носителя записи, взятое по линии А-А. Луч излучения 5 фокусируется в точке расположения углубления (пита) 14 в информационной плоскости 2. В информационной плоскости 2 луч излучения образует считывающее пятно 7, размер которого будет пропорционален длине волны излучения. Интенсивность в считывающем пятне будет максимальной обычно в центре пятна и будет уменьшаться по направлению к кромке. Информационная плоскость 2 отражает излучение считывающего пятна 7, причем диаметр этого пятна будет больше ширины (углубления). Та часть луча, которая отражается от донной части углубления, будет проходить несколько больший путь (из-за какой-то определенной глубины этого углубления (пита), чем часть луча, отражаемая вне углубления. Следовательно, между двумя отраженными частями луча образуется разность фаз, так что этот луч будет модулироваться по фазе. Глубина углубления (пита) определяет разность фаз между упомянутыми частями луча; отношение площади поверхности считывающего пятна 7 внутри и вне углубления 14 определяет взаимную интенсивность двух частей луча. В зависимости от разности фаз эти части луча будут интерферировать конструктивно или деструктивно в системе обнаружения 11. Если глубина углубления образует разность фаз в 180^o и если равные части излучения отражаются внутри и вне углубления, тогда в принципе возможно достижение 100%-й модуляции информационного сигнала. На фиг. 2c углубление 14 показано в поперечном разрезе, а на фиг. 2d показан используемый в данном случае информационный сигнал 12, обозначенный здесь ссылочной поз. S в качестве функции позиции считывающего пятна 7 по отношению к углублению. Максимальная модуляция информационного сигнала достигается тогда, когда считывающее пятно находится целиком и полностью над углублением.

Описанное выше устройство, снабженное источником излучения 4, который образует и выдает излучение первой длины волны, например, в глубокой части спектра, предназначено для считывания первого типа носителя записи 1, чья геометрия фазовой структуры адаптирована применительно именно к этой первой длине волны. Период дорожки p1 и ширина дорожки W1 будут относительно небольшими, например, 0,8 мкм и 0,3 мкм, соответственно. Считывание этого нового типа носителя записи стало возможным благодаря использованию обычного диодного лазера с длиной волны в 0,8 мкм в сочетании с удвоителем частоты, который преобразует излучение диодного лазера в излучение половины длины волны. Является желательным, чтобы с помощью описываемого устройства можно было считывать также и носители записи второго типа, конструкция которых предназначена для их считывания при большей длине волны по сравнению с первой длиной волны.

На фиг. 3a показан вид снизу части такого носителя записи 15 второго типа, например, записывающий аудиодиск, который больше известен под названием "компакт-диск" или просто "КД". Этот носитель записи оптимизирован с целью его последующего считывания с помощью второго луча, чья длина волны будет равна длине волны излучения от обычного диодного лазера, излучение которого не удваивается по частоте. В случае использования одной и той же линзовой системы 6 второй луч формирует второе считывающее пятно, которое будет в 2 раза больше по сравнению с показанным на фиг. 2b считывающим пятном 7. Чтобы часть луча, отражаемая от углубления 16 носителя записи второго типа, была такой же большой, как часть луча, отражаемая от окружения упомянутого углубления в момент считывания с помощью второго считывающего пятна, ширина W2 углубления 16 должна быть в 2 раза больше ширины W1 углубления 14 носителя записи 1. Чтобы можно было считать дорожки носителя записи 15 с помощью второго считывающего пятна с минимальным количеством перекрестных помех, необходимо, чтобы период дорожки p2 этого носителя записи был примерно в 2 раза больше периода дорожки носителя записи 1. Более того, глубина углубления 16 должна быть в 2 раза больше глубины углубления 14, ибо только в этом случае можно добиться разности фаз в 180^o между частями пучка при использовании второго считывающего пятна второй длины волны. Если второй носитель записи считывался с помощью луча 5 первой длины волны, тогда возникает проблема в том плане, что образованное этим лучом считывающее пятно 7 не будет соответствовать геометрии углубления 16. Если центр считывающего пятна 7 расположен на центральной линии 18 дорожки, как в показанном на фиг. 3a случае и на поперечном сечении фиг. 3b, тогда в этот момент часть отраженного от углубления луча будет значительно интенсивнее по сравнению с частью луча, отраженной от участка вне углубления. Более того, из-за несколько большей глубины углубления 16 разность фаз между этими частями луча будет равна приблизительно 360^o. Вполне очевидно, что между этими частями луча будет наблюдаться значительно меньшая деструктивная интерференция и что сам информационный сигнал 12 имеет несколько меньшую глубину модуляции.

В момент сканирования углубления (пита) 16 считывающее пятно 7 будет находиться над передней кромкой углубления в течение непродолжительного периода времени, что и показано на фиг. 3c. Подобная ситуация отличается от описанного выше случая, когда луч находился непосредственно над углублением. Излучение, отраженное посредине наклона передней кромки, будет сдвинуто по фазе примерно на 180^o по отношению к частям пучка, которые отражаются от трех сторон вне углубления и от донной части углубления. Если центр 19 считывающего пятна (при функционировании максимальной интенсивности) расположен посредине наклона, то в этом случае интенсивность пучка, отраженной посредине наклона, может быть сравнима с интенсивностью частей луча, отраженных от донной части и внешней стороны углубления. Это вызывает появление деструктивной интерференции, которая в конечном итоге приводит к возникновению достаточно сильной модуляции информационного сигнала 12 в начальной точке расположения. На фиг. 3d показан пример информационного сигнала, обозначенного здесь ссылочной позицией S_i, в виде функции позиции центра считывающего пятна 7 по отношению углубления 16. В данном случае отмечается довольно сильная модуляция в точке, где считывающее пятно входит в углубление и покидает углубление, хотя модуляция в самом углублении будет слабой из-за уже описанной выше небольшой деструктивной интерференции. Это искажение информационного сигнала по отношению к сигналу, показанному на фиг. 3d, может создавать определенные трудности при обработке информационного сигнала. Устройство обнаруживает наличие углубления путем детектирования момента, когда информационный сигнал будет находиться ниже какого-то конкретного уровня. На фиг. 3d такой уровень показан пунктирной линией. Из-за искажения информационного сигнала в данном случае вместо одного углубления будут образовываться два, а, следовательно, будут обнаруживаться два углубления. Конечным результатом этого будет то, что нельзя будет вообще считать или можно будет считать лишь с большим трудом и неточно второй тип носителя записи.

Настоящее изобретение предлагает эффективный путь решения этой проблемы, а также проблемы слежения в момент считывания второго типа носителя записи первой длины волны; кроме того, изобретение предлагает новое устройство, которое будет работать на длине волны (минимальная из уже упоминавшихся длин волн), на которой можно будет не только удовлетворительно считывать дорожки двух типов носителей записи, но и положительно решить проблему слежения. Предлагаемое устройство будет работать с двумя режимами считывания. Первый режим, который используется для считывания первого типа носителя записи, детально описан с ссылками на фиг. 2a, 2b, 2c и 2d. В момент считывания второго типа носителя записи используется второй режим считывания, в соответствии с которым центр считывающего пятна 7 смещается в поперечном направлении, т. е. перпендикулярно дорожкам 3 по направлению к кромке дорожки. На фиг. 4a и 4b показано считывающее пятно 7, которое уже было смещено на какое-то расстояние S от центральной линии 18 дорожки. Поскольку центр 19 считывающего пятна 7, т. е. имеющая максимальную интенсивность часть, теперь расположен над наклонной стенкой 20 углубления, то влияние этого наклона на отраженный луч будет большим, чем в показанной на фиг. 3a ситуации. Фаза отраженного излучения колеблется от 0^o для части луча, отраженной в зоне 21 вне углубления, до 180^o для излучения, отраженного в центре наклонной стенки 20, и до примерно 360^o для излучения, отраженного от донной части 22 того же углубления. Часть луча, отраженная от зоны 21 и от донной части 22, будет деструктивно интерферировать с частью луча, отраженной от средней точки наклонной стенки 20. Интенсивность части луча, отраженной от средней точки наклонной стенки углубления, зависит от степени наклона этой стенки. Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о том, что угол наклона в диапазоне между 30^o и 70^o является наиболее оптимальным и именно этот угол наклона дает наилучшие результаты. Этот диапазон будет также той зоной, в пределах которой можно получать оптимальные носители записи с помощью процесса литьевого формования. Благодаря высокой интенсивности луча 5 в центре 19 обе части луча будут сопоставимы по интенсивности в случае использования угла наклона в упомянутых выше пределах и будут гарантировать вполне приемлемую модуляцию отраженного луча 9. В свою очередь, подобная ситуация будет гарантировать вполне удовлетворительную модуляцию выходного сигнала системы обнаружения 11, а, следовательно, и удовлетворительное считывание информационного сигнала с носителя записи 15. В показанной на фиг. 3a ситуации, когда считывающее пятно 7 не испытывает никакого смещения, также будет отмечаться деструктивная интерференция между частью луча, отраженной от центра наклонных стенок 20, и частью луча, отраженной от зоны около углубления и от донной части 22 самого углубления. И тем не менее, поскольку наивысшая интенсивность луча 5 приходится на точку, расположенную в донной части 22 углубления, то интенсивности прочих частей луча будут сильно разниться между собой. Следовательно, на фиг. 3a показана менее деструктивная интерференция, при которой считывание носителя записи 15 будет менее удобным, чем в показанной на фиг. 4a ситуации.

Если в момент сканирования углубления считывающее пятно 7 будет располагаться над передней кромкой углубления 16 (фиг. 4c), тогда наблюдается такая же сильная модуляция информационного сигнала, как и в ситуации, показанной на фиг. 3c. Однако, поскольку в данный момент модуляция центра углубления будет намного сильнее, чем в ситуации на фиг. 3c, то информационный сигнал не будет опускаться ниже уровня, которого считывающее пятно достигает в средней точке кромки углубления. Показанный на фиг. 4d информационный сигнал S_i имеет в течение считывания по настоящему изобретению те же периодические изменения, что и показанный на фиг. 2d информационный сигнал в момент его считывания обычным известным считывающим устройством, следовательно, информационный сигнал S_i можно правильно и эффективно обрабатывать. Глубина модуляции информационного сигнала зависит от наклона 20, диаметра считывающего пятна 7 и смещения "S", и обычно она будет чуть меньше, чем при считывании информации с помощью считывающего пятна, на которое рассчитан используемый в данном случае носитель записи. Однако, подобную ситуацию можно скорректировать за счет использования дополнительного усиления.

Значение смещения "S" для достижения удовлетворительного информационного сигнала не является критическим. Было установлено, что удовлетворительный информационный сигнал достигается при смещениях "S" между 0,2 W2 и 0,9 W2. Удовлетворительных результатов можно добиться и в том случае, если приходится считывать носители записи, для которых характерна довольно значительная вариация в каких-то конкретных размерах. Например, в компакт-дисках отмечается небольшой разброс по периоду дорожки p2, но довольно большой разброс по ширине дорожки W2. Было установлено, что для смещения "S" в диапазоне между 0,1 и 0,3, а предпочтительнее в 0,2 раза больше периода дорожки p2 существуют благоприятные возможности для вполне удовлетворительного считывания большинства используемых в настоящее время носителей записи, причем эта способность не будет зависеть от ширины дорожки и диаметра считывающего пятна.

Следовательно, предлагаемое считывающее устройство делает ненужным процесс адаптирования смещения применительно к носителю записи второго типа и может использовать фиксированное смещение во втором режиме. Хотя настоящее изобретение описывается со ссылками на питообразную фазовую структуру (с углублениями), однако, совершенно очевидно, что основной принцип изобретения будет эффективным для всех прочих фазовых структур, в том числе и для столбикообразных структур. Отношение между первой и второй длинами волны не обязательно будет равным коэффициенту 2, а в равной степени применимы и другие коэффициенты, например, 1,5 или 3, а также допустимые отклонения, при которых смещение остается постоянным.

Допускается несколько примеров выполнения устройства по изобретению, причем во всех примерах выполнения устройства в процессе осуществления второго режима считывающее пятно 7 будет смещаться в поперечном направлении. Первый пример выполнения устройства показан на фиг. 5. Сигнал ошибки слежения 23, отражающий отклонение между центром считывающего пятна 7 и центральной линией 13 дорожки 8, которую предстоит сканировать, получается от системы обнаружения 11. Упомянутый сигнал подается в систему слежения 24, в которой образуется входной сигнал для драйвера 25 для последующего, например, поперечного смещения линзы объектива 6. Поперечное смещение линзы 6 имеет своим конечным результатом поперечное смещение считывающего пятна 7. Сигнал ошибки слежения 23 можно образовать несколькими путями. В патенте США N 4491940 описан способ, по которому система обнаружения может содержать две части, и когда различие между выходными сигналами этих двух частей выступает в качестве критерия ошибки слежения. В патенте США N 3376842, описан другой способ образования сигнала ошибки слежения, по которому два следящих пятна образуются на обеих боковых сторонах считывающего пятна. Два луча излучения от следящих пятен обнаруживаются индивидуальными детекторами и различие между выходными сигналами детекторов будет критерием ошибки слежения.

Смещение считывающего пятна, необходимое для второго режима, может быть достигнуто путем подачи сигнала управления 26 от источника постоянного тока 30 в систему слежения 24. Указанный источник постоянного тока соединен через переключатель 27 с входом электрической схемы 28, например, с входом суммирующего усилителя системы слежения 24. Если устройство должно считывать носитель записи 1 первого типа в первом режиме, тогда переключатель 27 подает нулевое напряжение в схему 28. Если же устройство должно считывать носитель записи 15 второго типа во втором режиме, тогда переключатель 27 подает сигнал управления 26 в суммирующий усилитель 28. В суммирующем усилителе 28 происходит объединение сигнала ошибки слежения 23 и сигнала управления 26 с таким расчетом, чтобы выходной сигнал был представлен смещением постоянным током сигналом ошибки слежения. Этот сигнал будет регулировать режим работы драйвера 25 через дополнительную сервосистему 29, например, через усилитель. Благодаря смещению постоянным током считывающее пятно больше не будет следовать за центральной линией 13 дорожки 8. Положение переключателя 27 будет определять состояние устройства, т.е. находится ли оно в первом или во втором режимах. Схема 30, которая посылает сигнал управления 26, может быть не только источником постоянного тока, но и схемой, в которой определяется качество информационного сигнала 12, причем это определение основывается на проверке, например, уровней напряжения информационного сигнала или в результате измерения частоты ошибок после аналого-цифрового преобразования либо же в результате коррекции значения сигнала управления 26 с помощью упомянутых данных и таким образом, чтобы качество информационного сигнала во втором режиме было максимально возможным. Поскольку схема 30 будет определять максимальное значение качества, то может возникнуть необходимость в придании считывающему пятну небольшого поперечного качания. После этого на основе результирующего изменения в качестве информационного сигнала можно будет легко и просто определить максимальное значение.

На фиг. 6 показан второй пример выполнения устройства согласно изобретению для смещения считывающего пятна 7 в поперечном направлении. На этом чертеже следящий луч 32 отщеплен от луча излучения 5 с помощью дифракционной решетки 31. Для максимально возможной концентрации излучения в луче излучения или в считывающем луче 5 и дифрагированном следящем луче 32 возможно потребуется специальная обработка дифракционной решетки 31. Следящий луч образует следящее пятно 33 около считывающего пятна 7 на информационной плоскости 2. Система обнаружения слежения 34, которая обнаруживает излучение от следящего пятна 33, будет располагаться около системы обнаружения 11. Позиция пятен 7 и 33 на первом типе носителя записи показана на фиг. 7a. Центр считывающего пятна 7 точно следует за центральной линией 13 дорожки 8, которая должна считываться. Центр следящего пятна 33 смещается на расстояние d по отношению к этой же центральной линии 13. Согласно этому примеру выполнения изобретения следящее пятно не используется в том случае, когда считывается носитель записи первого типа. Как информационный сигнал, так и сигнал ошибки слежения выводятся на основе считывающего пятна 7 в его первом режиме. С этой целью показанная на фиг. 6 система обнаружения 11 подразделяется на две половинки 11a и 11b. Суммирующий усилитель 35 образует сумму выходных сигналов этих двух половинок; выходной сигнал суммирующего усилителя является информационным сигналом 12. Дифференциальный усилитель 36 образует и выдает двухтактный (пушпульный) сигнал системы обнаружения 11, т.е. сигнал разности двух половинок. Этот сигнал будет сигналом ошибки слежения 23 и он подается через установленный в первую позицию переключатель 37 в схему 29 для выполнения функции слежения.

На фиг. 7b показана позиция, которую занимают пятна 7 и 33 во время осуществления второго режима на втором типе носителя записи. Центр считывающего пятна 7 смещается на расстояние S от центральной линии дорожки 38, которая должна считываться, и теперь точно следует за кромкой дорожки 38. Поперечное расстояние d между центрами считывающего пятна и следящего пятна выбирается с таким расчетом, чтобы следящее пятно 33 точно следовало за другой кромкой дорожки 38 во втором режиме. И в данном случае сигнал суммы системы обнаружения 11 будет информационным сигналом 12. Теперь разность между информационным сигналом 12 и сигналом детектора 39 системы обнаружения 34 используется в качестве сигнала ошибки слежения. Поскольку интенсивность луча излучения в общем-то будет больше интенсивности следящего луча 32, поэтому сигналы систем обнаружения 11 и 34 необходимо адаптировать еще до момента их вычитания друг из друга. Именно это показано на фиг. 6 с помощью аттенюатора 40, который обеспечивает затухание информационного сигнала 12 на коэффициент, равный отношению интенсивности между лучами 5 и 32. Дифференциальный усилитель 41 образует сигнал разности между выходным сигналом аттенюатора 40 и сигналом 39. После этого разность сигналов подается в виде сигнала управления через установленный во вторую позицию переключатель 37 в сервосхему 29 для выполнения функции слежения.

Необходимый сдвиг или смещение S определяются шириной W2 дорожки 3 во втором типе носителя записи и размером считывающего пятна. Расстояние d между пятнами равно 2S и не зависит от периода дорожки p2. Следовательно, устройство согласно второму примеру выполнения изобретения может считывать носители записи второго типа с различными или изменяющимися периодами дорожки. Совершенно очевидно, что, показанное на фиг. 7b следящее пятно, может смещаться через целое число дорожек. Во втором режиме следящее пятно 33 может поочередно располагаться точно между двумя дорожками. Сигнал ошибки слежения теперь становится двухтактным сигналом системы обнаружения 34, разделенной на две половины, сигнал которых может образоваться точно так же, как двухтактный сигнал системы обнаружения 11. Чтобы получить удовлетворительный двухтактный сигнал, размер следящего пятна должен быть достаточно большим по отношению к периоду дорожки p2.

В устройстве согласно третьему примеру выполнения изобретения используется первый режим способа образования сигнала ошибки слежения с помощью следящих пятен; этот способ уже известен, например, из патента США N 3876842, в котором приводится описание этого способа, используемого в первом режиме. Этот пример выполнения показан на фиг. 8. Луч излучения от источника 4 разделяется на считывающий луч 5 и на два следящих луча 43, причем деление излучения происходит с помощью дифракционной решетки 42. Для большей ясности на фиг. 8 показан только один следящий луч, причем он показан здесь пунктирными линиями. Эти следящие лучи образуют два следящих пятна 44 и 45 на обеих сторонах считывающего пятна 7. Система детектирования 11 обнаруживает излучение от считывающего пятна 7, а две системы обнаружения слежения 46 и 47 обнаруживают излучение от следящих пятен 44 и 45. На фиг. 9a показана позиция считывающего пятна и следящих пятен, которую они занимают на информационной плоскости 2 первого типа носителя записи 1 в течение осуществления первого режима. Центр считывающего пятна 7 точно следует за центральной линией 13, предназначенной для считывания дорожки 8. Центры двух следящих пятен расположены на расстоянии d1 от этой центральной линии на обеих сторонах считывающего пятна. В процессе осуществления первого режима выходной сигнал системы обнаружения 11 представлен информационным сигналом 12, а сигнал ошибки слежения образуется на основе сигналов систем обнаружения 46 и 47. С этой целью выходной сигнал системы обнаружения 47 подается через установленный в первую позицию переключатель 48 и дифференциальный усилитель 49. Выходной сигнал системы обнаружения 46 подается на другой вход дифференциального усилителя. Выходной сигнал дифференциального усилителя 49 является желаемым сигналом ошибки слежения 23. Во втором режиме центр считывающего пятна 7 смещается на расстояние S от центральной линии 18, чтобы считывающее пятно точно следовало за кромкой дорожки, которая должна считываться на втором типе носителя записи, что и показано на фиг. 9b. Следящее пятно 44 точно следует за кромкой дорожки. И в этом случае информационный сигнал 12 представлен выходным сигналом системы обнаружения 11. Согласно изобретению, сигнал ошибки слежения теперь образуется на основе выходных сигналов систем обнаружения 11 и 46. Как и в показанном на фиг. 6 устройстве, выходной сигнал системы обнаружения 11 должен затухать с помощью аттенюатора 50, и только после этого он подается в дифференциальный усилитель 49 через переключатель 48, который в этот момент находится в своей второй позиции. Выходной сигнал дифференциального усилителя 49 будет сигналом ошибки слежения 23.

Если расстояние d1 равно 3/4 периода дорожки p1, тогда в первом режиме получается оптимальный сигнал ошибки слежения 23. Взаимное расстояние между следящими пятнами 44 и 45 теперь будет в 1,5 раза больше периода дорожки p1. Чтобы получить удовлетворительный информационный сигнал 12 во втором режиме, необходимо, чтобы смещение S, которое поддерживается равным 1/2 d₁ с помощью системы слежения, находилось между 0,2 W2 и 0,9 W2, причем в данном случае будет шириной дорожек 3 второго типа носителя записи, в котором в соответствии с международным стандартом на компакт-диски p2=3 W2 и p2=1p1, легко и просто считать во втором режиме. Если p2 не равно 2p1, а равно, например, 1,5 p1, то в этом случае центр следящего пятна 45 на втором типе носителя записи будет точно следовать за дорожкой, которая будет рядом с дорожкой, которая будет считываться. Для образования сигнала ошибки слежения вместо использования разности между сигналами детектора пятен 7 и 44 можно использовать разность между сигналами детектора пятен 7 и 45.

Четвертый пример выполнения устройства представляет собой модификацию третьего примера, который был описан выше. По четвертому примеру выполнения (фиг. 10) считывающее пятно 7 и два следящих пятна 44 и 45 образуются в устройстве точно так же, как и в случае примера, показанного на фиг. 8. На фиг. 11a показаны позиции считывающего пятна и следящих пятен на информационной плоскости 2 первого типа носителя записи 1 в первом режиме. Центр считывающего пятна 7 точно следует за центральной линией 13, предназначенной для считывания дорожки 8. Два следящих пятна располагаются на расстоянии d2 от упомянутой центральной линии по обе стороны считывающего пятна. В первом режиме сигнал ошибки слежения выводится на основе сигналов систем обнаружения 46 и 47. Каждая из трех систем обнаружения 11, 46 и 47 состоит их двух половинок. Выходные сигналы двух половинок системы обнаружения 11 обрабатываются с конечным образованием сигнала суммы и сигнала разности в схеме 51 с помощью сигналов S1 и D1 соответственно (фиг.10). Схема 51 может включать в себя суммирующий и дифференциальный усилители 35 и 36 (фиг. 6). Сигнал суммы S1 схемы 51 является информационным сигналом 12. Схема 53, которая сопоставима со схемой 51, образует сигнал суммы и сигнал разности S2 и D2 от половинок системы обнаружения 46. Дифференциальный усилитель 53 образует сигнал разности D3 от половинок системы обнаружения 47. Сигнал ошибки слежения может быть образован только сигналом D2 или D3, или суммой сигналов D2 и D3. Если имеется сигнал D1, тогда с помощью комбинации сигналов D1, D2 и D3 можно образовать стабильный сигнал ошибки слежения, что уже известно из заявки на Европейский патент N 0201603.

В данном случае сигнал D1 умножается на константу в схеме 54 и затем вычитается из суммы сигналов D2 и D3 в усилителе 55. Выходной сигнал усилителя 55 является сигналом ошибки слежения, который подается через переключатель 56 в его первой позиции в сервосхему для слежения. Во втором режиме центр считывающего пятна смещается на расстояние S, равное d2, по отношению к центральной линии 18, чтобы центр считывающего пятна точно следовал за кромкой дорожки, которая будет считываться на втором типе носителя записи, что показано на фиг. 11 b. После этого центр следящего пятна 44 будет точно следовать за центральной линией 18 дорожки, которая будет считываться. Сигнал разности D2 системы обнаружения 46 можно использовать в качестве сигнала ошибки слежения. Если показанное на фиг. 11b следящее пятно 45 перемещается приблизительно вправо между двумя дорожками и имеет достаточно большие размеры по отношению к периоду дорожки p2, то в этом случае стабильный сигнал ошибки слежения можно получить в результате образования сигнала разности на основе сигналов D2 и D3 и с помощью дифференциального усилителя 57. Выходной сигнал дифференциального усилителя 57 можно подавать в сервосхему через переключатель 56 при его нахождении во второй позиции.

Вполне удовлетворительный сигнал ошибки слежения в первом режиме можно получить согласно четвертому примеру выполнения, когда d2 равно половине периода дорожки p1 первого типа носителя записи. Если период дорожки p2 второго типа носителя записи будет в 2 раза больше периода дорожки p1, то в этом случае центр следящего пятна 45 на втором типе носителя записи будет находиться точно между двумя дорожками, а, следовательно, будет обеспечивать образование вполне удовлетворительного сигнала ошибки слежения во втором режиме. Наличие канавки между дорожками способствует дальнейшему улучшению качества сигнала ошибки слежения. Если p2 равно 1,5 p1, тогда считывающее пятно 7 может смещаться во втором режиме на 1/4 периода дорожки p1, чтобы центры считывающего пятна и следящего пятна 44 простирались вдоль двух кромок дорожки, которая будет считываться. В данном случае сигнал ошибки слежения будет представлять разность между суммирующими сигналами S2 и S1.

Описание четырех примеров выполнения изобретения ясно указывает на то, что имеется возможность создать такую оптическую головку, которая сможет считывать два типа носителей записи, для любой комбинации периодов дорожки p1, p2 и ширины дорожки W1, W2 первого и второго типов носителя записи. Сигнал ошибки слежения в общем-то можно получить по любому из описанных выше способов или по какой-то комбинации этих способов. Упомянутый допуск в зависимости между смещением S считывающего пятна и шириной дорожки W2 является очень важным в том плане, что отпадает необходимость в точном следовании центра считывающего пятна за кромкой дорожки во втором режиме и одновременно существует возможность добиться вполне удовлетворительного информационного сигнала. Это дает пользователю большую свободу в плане размещения пятен на и между дорожками. Хотя принцип работы двух режимов устройства описан с ссылкой на два типа носителя записи, оба из которых имеют фазовую структуру, однако для второго типа носителя записи единственным обязательным условием является наличие содержащей информацию фазовой структуры. В первом типе носителя записи информацию можно альтернативно хранить, например, в амплитудных структурах, например, в зонах, имеющих различное отражение или магнитные домены. Оба типа носителей записи могут иметь канавки для соответствующего направления считывающего пятна.

Если предлагаемое устройство функционирует правильно, тогда необходимо будет с помощью переключателя 27, 37, 48 или 56 выбрать режим, который непосредственно связан с типом носителя записи, который предстоит считать. Для осуществления этой цели устройство можно снабдить дискриминатором типа 58, и который может определить тип носителя записи, подлежащий считыванию, и со ссылкой на который можно установить переключатель в правильное положение. Такой дискриминатор можно использовать со всеми устройствами, которые были описаны выше и одно из которых показано на фиг. 10 в качестве примера. Первый этап определения типа носителя записи заключается в том, что дискриминатор считывает метку типа на носителе записи и на основе этой метки определяет тип носителя записи. Затем дискриминатор типа может установить переключатель в позицию для первого режима, если упомянутая метка имеется, и во второй режим, если такой метки нет. Соответствующая метка может быть обнаружена индивидуальным сенсором или с помощью оптической головки. В последнем случае имеется возможность вполне надежно считать метку, если устройство функционирует во втором режиме, т.е. со считывающим пятном, находящимся на кромке дорожки. Это можно реализовать с помощью метки, содержащей фазовую структуру второго типа или какой-то тип штрихового кода, когда штрихи располагаются перпендикулярно направлению дорожки, чтобы можно было считать код без необходимости точно следовать дорожкам на носителе записи. Существует и вторая возможность определения типа, в соответствии с которой отпадает необходимость снабжать носители записи какой-то меткой, а дискриминатор должен просто определить качество информационного сигнала по способу, который аналогичен способу срабатывания схемы 30. Если режим, в котором устройство начинает считывать носитель записи, выдает слишком много ошибок в информационном сигнале, тогда дискриминатор может решить перейти на другой режим считывания. Существует возможность проверить два режима на начальном этапе считывания носителя записи, а затем выбрать тот из них, который выдает информационный сигнал наивысшего качества.

Хотя выше была описана только функция считывания устройства согласно изобретению, однако существует возможность осуществлять с помощью этого же устройства (или устройств) и запись информации на носителях записи, причем в этом последнем случае сканирующее пятно будет выполнять функцию записывающего пятна, которое будет точно следовать по дорожке, на которой предполагается сделать запись, и которое будет иметь большую интенсивность, чем считывающее пятно.

Формула изобретения

1. Устройство для воспроизведения информации с носителей оптической записи первого и второго типов в первом и втором режимах соответственно, при этом носитель записи каждого типа имеет информационную плоскость, образованную структурой, организованной дорожками, имеющими соответствующие осевые линии и края и содержащими информацию, причем указанная структура на носителе записи второго типа является фазовой структурой, указанный носитель записи первого типа предназначен для сканирования излучением с первой длиной волны, а носитель записи второго типа предназначен для сканирования излучением с второй длиной волны, превышающей первую длину волны, содержащее источник излучения для подачи пучка излучения с первой длиной волны, систему линз для фокусировки пучка излучения в сканирующее пятно на информационной плоскости, по меньшей мере одну систему обнаружения для превращения излучения сканирующего пятна от информационной плоскости в информационный сигнал и сигнал ошибки слежения и систему слежения, управляемую названным сигналом ошибки слежения для удержания сканирующего пятна на осевой линии дорожки, сканируемой в первом режиме, отличающееся тем, что система слежения выполнена с возможностью удерживания сканирующего пятна на одном из краев сканируемой дорожки во втором режиме.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем система слежения выполнена с возможностью удерживания во втором режиме центра сканирующего пятна на расстоянии от осевой линии, предназначенной для сканирования дорожки, причем это расстояние составляет 1/5 шага дорожки носителя оптической записи второго типа.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в нем система слежения имеет электрическую схему с двумя входами, первый из которых предназначен для подачи на него сигнала ошибки слежения, а второй вход предназначен для подачи на него через переключатель сигнала постоянного тока во втором режиме.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оно содержит схему для определения качества сигнала воспроизведения информации и для формирования сигнала постоянного тока, который зависит от упомянутого качества.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит средство для генерирования следящего луча с линзовой системой формирования следящего пятна, расположенного со смещением относительно сканирующего пятна в направлении, перпендикулярном направлению дорожки, а также систему обнаружения слежения для превращения излучения следящего пятна от информационной плоскости в сигнал ошибки слежения, при этом в устройство введен переключатель с двумя входами и одним выходом, который соединен с управляющим входом системы слежения, первый вход переключателя соединен с выходом переключателя в первый режим и с выходом схемы формирования и выдачи сигнала ошибки слежения на основе выходных сигналов первой системы обнаружения, а второй вход переключателя соединен с выходом переключателя во второй режим и с выходом дополнительной схемы формирования и выдачи сигнала ошибки слежения на основе выходных сигналов первой системы обнаружения и системы обнаружения слежения.

6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что содержит средство для генерирования двух лучей слежения, которые с помощью линзовой системы образуют два следящих пятна, смещенных в поперечном направлении и расположенных по обеим сторонам от сканирующего пятна, а также две системы обнаружения слежения для приема излучения двух следящих пятен от информационной плоскости, в устройство введен переключатель с двумя входами и одним выходом, который соединен с управляющим входом системы слежения, при этом первый вход переключателя соединен с выходом переключателя в первый режим и с выходом схемы формирования сигнала ошибки слежения на основе выходных сигналов по меньшей мере двух систем обнаружения слежения, а второй вход переключателя соединен с выходом переключателя во второй режим и с выходом дополнительной схемы для формирования сигнала ошибки слежения на основе выходных сигналов первой системы обнаружения и одной из систем обнаружения слежения.

7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью следования одного из следящих пятен точно по кромке дорожки.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в нем вторая длина волны в два раза больше первой длины волны, а расстояние в поперечном направлении между двумя следящими пятнами в 1,5 раза больше шага дорожки носителя оптической записи первого типа.

9. Устройство по одному из пп.1, 2, 5 или 6, отличающееся тем, что в нем по меньшей мере одна из систем обнаружения содержит два детектора, выходы которых соединены с соответствующими входами введенного в устройство дифференциального усилителя.

10. Устройство по одному из пп.1, 2, 5 или 6, отличающееся тем, что оно содержит дискриминатор типа, выход которого соединен с системой слежения для установки устройства в режим, соответствующий типу оптического носителя записи, предназначенного для воспроизведения с него информации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 01.08.2002

Извещение опубликовано: 20.10.2004        БИ: 29/2004

---