RU2187153C2 - Method and disk-type data medium for tracking data track of disk-type optical- record medium - Google Patents
Method and disk-type data medium for tracking data track of disk-type optical- record medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2187153C2 RU2187153C2 RU2000125387A RU2000125387A RU2187153C2 RU 2187153 C2 RU2187153 C2 RU 2187153C2 RU 2000125387 A RU2000125387 A RU 2000125387A RU 2000125387 A RU2000125387 A RU 2000125387A RU 2187153 C2 RU2187153 C2 RU 2187153C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- medium
- optical system
- tracking
- reflector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к системам записи/считывания информации в устройствах оптической памяти с относительным эксплуатационным перемещением дискового носителя оптической записи (т.е. с относительным изменением пространственного положения светочувствительного информационного слоя) и оптической головки, и может быть широко использовано в информационной технике, преимущественно в высокоскоростных дисковых устройствах цифровой звуко- и/или видеозаписи, а также оптических запоминающих устройствах, требующих суперпрецизионного совмещения фокусируемого записывающего и/или считывающего светового пучка со светочувствительным слоем носителя информации (оптической записи). The invention relates to the field of optical instrumentation, in particular to information recording / reading systems in optical memory devices with relative operational movement of the optical recording disk medium (i.e., with a relative change in the spatial position of the photosensitive information layer) and the optical head, and can be widely used in information technology, mainly in high-speed disk devices for digital sound and / or video recording, as well as optical storage x devices requiring superpretsizionnogo alignment of the focus of the recording and / or reading light beam to the photosensitive layer of the recording medium (optical recording).
Большинство применяемых в настоящее время методов слежения за информационной дорожкой носителей оптической записи (преимущественно, дисковых) основано на перемещении фокусирующего средства, которое (т.е. перемещение упомянутого средства) должно быть строго согласовано со случайными (непредсказуемыми) изменениями пространственного положения информационной поверхности дорожки (в процессе считывания) или светочувствительного информационного слоя (в процессе записи) носителя информации относительно фокуса светового пучка. Упомянутые изменения пространственного положения информационной поверхности дорожки (или светочувствительного информационного слоя) дискового носителя могут возникать вследствие механических вибраций, и/или технологической разнотолщинности подложки диска, и/или отклонений формы поверхности светочувствительного информационного слоя носителя оптической записи (информации). Most of the methods currently used to track the information track of optical recording media (mainly disk) are based on the movement of the focusing means, which (i.e., the movement of the said means) must be strictly consistent with random (unpredictable) changes in the spatial position of the track’s information surface ( during reading) or a photosensitive information layer (during recording) of the information carrier with respect to the focus of the light beam. The mentioned changes in the spatial position of the information surface of the track (or photosensitive information layer) of the disk medium may occur due to mechanical vibrations and / or technological differences in thickness of the disk substrate and / or surface shape deviations of the photosensitive information layer of the optical recording medium (information).
В подобных случаях для повышения скорости записи/считывания информации необходимо обеспечить снижение инерционности подвижных фокусирующих средств за счет уменьшения массы и, соответственно, размеров этих средств, что отрицательно (в частности, уменьшение размеров) сказывается на качестве записи/считывания информации при высоких скоростях движения дискового носителя в процессе обмена информацией вследствие ухудшения оптических характеристик следящей системы. In such cases, to increase the speed of writing / reading information, it is necessary to reduce the inertia of the moving focusing means by reducing the mass and, accordingly, the size of these means, which negatively (in particular, reducing the size) affects the quality of writing / reading information at high speeds of disk media during the exchange of information due to the deterioration of the optical characteristics of the tracking system.
При максимально допустимых (промышленно реализованных в настоящее время) скоростях движения носителя оптической записи (до 10000 оборотов в минуту в 50х МАХ CD-RОМ) средняя скорость обмена информацией не превышает 5 Мбайт/сек. At the maximum permissible (currently industrially implemented) speeds of the optical recording medium (up to 10,000 rpm in 50x MAX CD-ROM), the average speed of information exchange does not exceed 5 MB / s.
Таким образом, способы, основанные на электронно-механическом слежении за информационной дорожкой дисковых носителей оптической записи (т.е. способы автоматической компенсации погрешностей фокусировки и трекинга световых пучков), исчерпали свои возможности в системах, применяемых для регистрации и считывания больших объемов информации при высоких относительных скоростях перемещения дискового носителя и фокусируемого на нем считывающего или записывающего светового пучка. Thus, methods based on the electronic-mechanical tracking of the information track of optical disc media (i.e., methods for automatically compensating for errors in focusing and tracking of light beams) have exhausted their capabilities in systems used for recording and reading large amounts of information at high relative speeds of movement of the disk medium and the reading or recording light beam focused on it.
Так, например, в устройствах оптической записи/считывания информации на дисковых носителях при высоких скоростях вращения носителя уровни вибраций достигают величин порядка 4g. При этом наблюдается перегрев и ускоренное механическое изнашивание оптико-механических узлов следящей системы. So, for example, in devices for optical recording / reading of information on disk media at high speeds of rotation of the medium, vibration levels reach values of the order of 4g. In this case, overheating and accelerated mechanical wear of the optical-mechanical components of the tracking system are observed.
Более конкретно вибрации могут вызвать сход сфокусированного излучения (пучка) с дорожки дискового носителя оптической записи. Если случается сход с дорожки, то следящее за дорожкой сервоуправление так же, как и фокусирующее сервоуправление, расстраивается и прерывает сигналы воспроизведения или производит неестественные искусственные сигналы воспроизведения. В обычной практике приходится бороться с вибрациями с помощью механически защищающей от сильных сотрясений системы. More specifically, vibrations can cause the focused radiation (beam) to exit from the track of the optical recording disc medium. If a derailment occurs, the servo control that follows the track, like the focusing servo control, gets frustrated and interrupts the playback signals or produces unnatural artificial playback signals. In normal practice, it is necessary to deal with vibrations using a system that mechanically protects against strong shocks.
Существующие в настоящий момент CD накопители включают источник излучения и некую оптическую систему, которая это излучение фокусирует на информационную (светочувствительную) поверхность соответствующей дорожки оптического диска. В такой оптической системе слежения за информационной дорожкой предусмотрено ответвление части отраженного излучения на специальные датчики. Есть несколько различных способов, которые позволяют оценить смещение оптического диска в продольном (т.е. вдоль оси вращения) или в поперечном направлении. Этот сигнал в дальнейшем измеряется, усиливается и используется для того, чтобы управлять положением оптической головки относительно информационной поверхности диска. Currently existing CD drives include a radiation source and a certain optical system, which this radiation focuses on the information (photosensitive) surface of the corresponding track of the optical disk. In such an optical tracking system for an information track, a branch of a part of the reflected radiation to special sensors is provided. There are several different methods that allow you to evaluate the displacement of the optical disk in the longitudinal (i.e. along the axis of rotation) or in the transverse direction. This signal is subsequently measured, amplified, and used to control the position of the optical head relative to the information surface of the disk.
Таким образом, традиционный подход, который используется при автофокусировке и автотрекинге, основан на измерении по отраженному сигналу смещения фокуса светового пучка относительно информационной поверхности дорожки и управлении (синхронизированном перемещении головки) с помощью систем, например, механического или акустического типа. Thus, the traditional approach, which is used in autofocus and autotracking, is based on measuring the offset of the focus of the light beam from the track information surface using the reflected signal and controlling (synchronized movement of the head) using systems, for example, mechanical or acoustic types.
Есть некоторые следящие системы с использованием чисто оптических методов автофокусировки посредством изменения длины волны излучения. Эти способы позволяют фокусировать генерируемый источником излучения световой сигнал (пучок) непосредственно на заданную дорожку или на заданный участок поверхности дискового носителя оптической записи. There are some tracking systems using purely optical AF methods by changing the radiation wavelength. These methods make it possible to focus the light signal (beam) generated by the radiation source directly onto a predetermined track or a predetermined portion of the surface of the optical disc recording medium.
В частности, известен способ автофокусировки оптического излучения на информационном (светочувствительном) слое носителя оптической записи (информации), при котором излучение фокусируют в плоскости светочувствительного слоя носителя. В процессе эксплуатации выделяют сигнал расфокусировки излучения, по которому определяют величину и направление расфокусировки. Далее поддерживают излучение в сфокусированном состоянии в соответствии с сигналом расфокусировки посредством изменения длины волны оптического излучения, генерируемого источником. In particular, a method is known for autofocusing optical radiation on an information (photosensitive) layer of an optical recording medium (information), in which the radiation is focused in the plane of the photosensitive layer of the carrier. During operation, the signal is defocused radiation, which determine the magnitude and direction of defocus. The radiation is then maintained in a focused state in accordance with the defocus signal by changing the wavelength of the optical radiation generated by the source.
Данный способ может быть реализован посредством устройства, в котором в качестве источника излучения используется оптический излучатель, способный в соответствии с управляющими сигналами изменять длину волны излучения, а также устройством с набором из нескольких монохроматических оптических излучателей (см. а.с. SU 1154709, кл. G 11 В 7/08, 1982 г.). This method can be implemented by means of a device in which an optical emitter is used as a radiation source, capable of changing the radiation wavelength in accordance with control signals, as well as a device with a set of several monochromatic optical emitters (see AS SU 1154709, class G 11 B 7/08, 1982).
К недостаткам данного известного из уровня техники способа следует отнести относительно узкий диапазон компенсации дефокусировки и конструктивную сложность средств компенсации дефокусировки, в частности необходимость использования набора монохроматических излучателей. Кроме того, данный способ слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи не предусматривает осуществления одновременно с автофокусировкой автотрекинга, что ограничивает функциональные возможности такой системы слежения. The disadvantages of this prior art method include the relatively narrow range of defocus compensation and the structural complexity of defocus compensation means, in particular the need to use a set of monochromatic emitters. In addition, this method of tracking the information track of a disc medium of optical recording does not provide for the simultaneous autofocusing of auto tracking, which limits the functionality of such a tracking system.
Известен способ слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи (в частности, сервоуправления трекингом), согласно которому посредством генератора ошибки трекинга формируют сигнал упомянутой ошибки, соответствующий величине отклонения считывающего светового пятна (формируемого оптической головкой) от дорожки записи оптического диска. Привод в соответствии с сигналом ошибки трекинга перемещает головку таким образом, чтобы обеспечивалось устранение указанного отклонения. При этом в системе слежения используется датчик регистрации схода светового пятна с информационной дорожки, посредством которого обнаруживается, что световое пятно в данный момент не находится на соответствующей дорожке записи, и, соответственно, выдается соответствующий сигнал на регулятор уровня, посредством которого обеспечивается увеличение амплитуды сигнала ошибки трекинга (JP 6048542 В4 /63-264961/, 1994 г.). There is a method for tracking the information track of an optical recording disk medium (in particular, tracking servo control), according to which a tracking error signal is generated by a tracking error generator corresponding to a deviation of the reading light spot (generated by the optical head) from the optical disc recording track. The drive, in accordance with the tracking error signal, moves the head in such a way that the specified deviation is eliminated. In this case, the tracking system uses a sensor for registering the descent of the light spot from the information track, by means of which it is detected that the light spot is not currently on the corresponding recording track, and, accordingly, a corresponding signal is output to the level control, by means of which the amplitude of the error signal is increased tracking (JP 6048542 B4 / 63-264961 /, 1994).
К недостаткам рассматриваемого известного из уровня техники способа осуществления автотрекинга следует отнести необходимость в процессе записи/воспроизведения механического перемещения оптической головки в соответствии с управляющими сигналами подстройки, что не позволяет использовать данную следящую систему при высоких скоростях записи/воспроизведения информации (ввиду значительной инерционности оптической головки). Кроме того, данный способ слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи не предусматривает осуществления одновременно с автотрекингом и автофокусировки, что ограничивает функциональные возможности такой системы слежения. The disadvantages of the considered prior art method for implementing auto tracking should include the need for recording / reproducing the mechanical movement of the optical head in accordance with the control signals of the adjustment, which does not allow the use of this tracking system at high speeds for recording / reproducing information (due to the significant inertia of the optical head) . In addition, this method of tracking the information track of a disc medium of optical recording does not provide for simultaneous autotracking and autofocus, which limits the functionality of such a tracking system.
Из уровня техники также известен способ слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи, согласно которому наряду с автофокусировкой обеспечивается и автотрекинг, что в значительной степени повышает качество записи/воспроизведения информации на информационном слое дискового оптического носителя. Выработка сигналов ошибок фокусировки и трекинга согласно данному известному способу осуществляется посредством единственного оптического блока, что снижает светоэнергетические потери в процессе отработки сигналов ошибок в процессе эксплуатации (а.с. SU 1791846, кл. G 11 B 7/09, 1993 г.). The prior art also knows a method for tracking the information track of a disk of an optical recording medium, according to which, along with autofocusing, auto tracking is also provided, which significantly improves the quality of recording / reproducing information on the information layer of a disk optical medium. The generation of focus and tracking error signals according to this known method is carried out by means of a single optical unit, which reduces light energy losses during the processing of error signals during operation (AS SU 1791846, class G 11 B 7/09, 1993).
К основным недостаткам этого известного из уровня техники способа слежения за информационной дорожкой следует отнести необходимость механического перемещения считывающей (записывающей) головки (т.е. фокусирующих оптических средств) для компенсации дефокусировки и осуществления автотрекинга в процессе эксплуатации, что влечет за собой следующие негативные последствия. The main disadvantages of this method of tracking the information track known from the prior art include the need for mechanical movement of the read (recording) head (i.e., focusing optical means) to compensate for defocusing and auto tracking during operation, which entails the following negative consequences.
Поскольку оптическая головка является инерционной системой, то приходится минимизировать вес и размеры входящих в нее оптических фокусирующих элементов в ущерб оптическим параметрам, поскольку высокая инерционность не позволяет обеспечить скорость записи/считывания выше определенного предела без потери качества. Since the optical head is an inertial system, it is necessary to minimize the weight and size of the optical focusing elements included in it to the detriment of optical parameters, since the high inertia does not allow recording / reading speeds above a certain limit without loss of quality.
Для того, чтобы плотность записи по всей дорожке была постоянной, необходимо в процессе смещения головки по радиусу соответствующим образом изменять угловую скорость вращения носителя. При этом, если информация считывается с разных участков носителя (разнесенных по радиусу), возникает необходимость в постоянной подстройке оптической инерционной системы в достаточно короткие промежутки времени (50 - 100 мсек). Ввиду значительной инерционности фокусирующей системы только в 12-скоростных (предельно в 16-скоростных) накопителях осуществимы запись/считывание информации с постоянной линейной скоростью, а при более высоких скоростях вращения носителя следящая система не успевает перестраиваться за вышеуказанный промежуток времени, вследствие чего работает вразнос. Поэтому приходится осуществлять вращение носителя с постоянной угловой скоростью, что ведет к уменьшению объема информации, записываемой на данном носителе, а также к значительному перепаду скорости обмена информацией при смещении оптической головки от центра диска к его периферии. In order for the recording density throughout the track to be constant, it is necessary to change the angular velocity of rotation of the carrier in the process of moving the head along the radius. Moreover, if information is read from different parts of the medium (spaced apart in radius), there is a need for constant adjustment of the optical inertial system in fairly short periods of time (50 - 100 ms). Due to the significant inertia of the focusing system, only in 12-speed (extremely 16-speed) drives is it possible to write / read information with a constant linear speed, and at higher speeds of rotation of the carrier, the tracking system does not have time to rebuild for the above period of time, as a result of which the delivery works. Therefore, it is necessary to carry out the rotation of the medium with a constant angular velocity, which leads to a decrease in the amount of information recorded on this medium, as well as to a significant difference in the information exchange rate when the optical head is shifted from the center of the disk to its periphery.
Наиболее близким к патентуемому объекту изобретения является следующий способ слежения (в частности, автофокусировки) за информационной дорожкой дискового носителя информации. Closest to the patented subject matter of the invention is the following method for tracking (in particular, autofocus) the information track of the disk information medium.
Известен способ автофокусировки оптического излучения на информационном слое носителя информации, согласно которому посредством первой компоненты оптической системы формируют первичное изображение светового сигнала источника излучения, которое фокусируют в зоне зеркальной поверхности отражателя (совмещенного с задней поверхностью оптического клина) средством фокусировки этой компоненты оптической системы; при помощи средства фокусировки второй компоненты оптической системы фокусируют однократно отраженное от упомянутой зеркальной поверхности излучение на информационном (светочувствительном) слое носителя; эксплуатационное (т.е. возникающее в процессе записи/воспроизведения) изменение пространственного положения информационного слоя носителя сопровождают процессом компенсации расфокусировки (относительно этого слоя) упомянутого отраженного излучения, который (процесс компенсации) осуществляют путем перемещения зеркальной поверхности отражателя вдоль главной оптической оси средства фокусировки первой компоненты оптической системы, причем изменения пространственных положений упомянутых информационного слоя и зеркальной поверхности определенным образом согласуют между собой (а.с. SU 1509996, кл. G 11 В 7/08, 1987 г.). A known method for autofocusing optical radiation on the information layer of the information carrier, according to which, by means of the first components of the optical system, a primary image of the light signal of the radiation source is formed, which is focused in the area of the mirror surface of the reflector (combined with the rear surface of the optical wedge) by focusing this component of the optical system; using the focusing means, the second component of the optical system focuses the radiation reflected once from the said mirror surface onto the information (photosensitive) layer of the carrier; operational (i.e., occurring during recording / reproduction) a change in the spatial position of the media information layer is accompanied by a defocus compensation compensation process (relative to this layer) of the aforementioned reflected radiation, which (compensation process) is carried out by moving the reflector’s mirror surface along the main optical axis of the focusing means of the first components of the optical system, with changes in the spatial positions of the mentioned information layer and mirror surface and certain manner agree with each other (AS SU 1509996, cl. G 11 B 7/08, 1987 YG).
К основным недостаткам данного известного из уровня техники способа автофокусировки, как и в предыдущих случаях, следует отнести инерционность системы компенсации дефокусировки ввиду наличия в ней синхронизируемых (с эксплуатационными изменениями пространственного положения фоточувствительного слоя носителя) оптико-механическим методом подвижных элементов (в частности, оптического клина с зеркальной поверхностью), что влечет за собой негативные последствия, аналогичные вышеописанным. The main disadvantages of this AF method known from the prior art, as in previous cases, are the inertia of the defocus compensation system due to the synchronized (with operational changes in the spatial position of the photosensitive carrier layer) optical-mechanical method of moving elements (in particular, an optical wedge) with a mirror surface), which entails negative consequences similar to those described above.
Кроме того, к недостаткам следует отнести отсутствие возможности осуществления автотрекинга наряду с автофокусировкой. In addition, the disadvantages include the lack of the ability to perform auto tracking along with autofocus.
Из уровня техники также известен дисковый носитель оптической записи, содержащий прозрачные для светового излучения подложку и расположенные на ней светочувствительный и отражающий слои, а также средство слежения за информационной дорожкой носителя, которое выполнено в виде сформированной на диске предварительной канавки с кодом абсолютного времени, который записывается в предварительную канавку наложением на вобулирующие сигналы для слежения во время формирования упомянутой канавки (RU 2107954, кл. G 11 В 7/00, 1998 г.). The prior art also known disk optical recording media containing transparent to light radiation substrate and located on it a photosensitive and reflective layers, as well as means for tracking the information track of the medium, which is made in the form of a preliminary groove formed on the disk with an absolute time code that is recorded into the preliminary groove by superimposing on the wobble signals for tracking during the formation of the said groove (RU 2107954, CL G 11 B 7/00, 1998).
К основным недостаткам данного известного из уровня техники дискового оптического носителя следует отнести (как и в ранее рассматриваемых случаях) необходимость механического перемещения считывающей (записывающей) головки (т.е. фокусирующих оптических средств) для компенсации дефокусировки и осуществления автотрекинга в процессе эксплуатации, что влечет за собой вышеперечисленные негативные последствия. The main disadvantages of this known from the prior art disk optical media should include (as in the previously considered cases) the need for mechanical movement of the read (recording) head (i.e., focusing optical means) to compensate for defocusing and auto tracking during operation, which entails the above negative consequences.
В основу заявленного изобретения была положена задача создания такого способа слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи в сочетании с дисковым носителем для его осуществления, которые в совокупности обеспечивали бы возможность осуществления как автотрекинга, так и компенсации расфокусировки в процессе записи/воспроизведения информации исключительно оптическими методами и средствами без использования специальных следящих систем, адаптивно связанных с механическими и/или электромагнитными узлами подстройки упомянутых оптических средств, т.е. расширение функциональных возможностей за счет повышения качества записи/воспроизведения информации преимущественно на высокоскоростных носителях посредством создания безинерционной оптической системы автотрекинга и компенсации расфокусировки при упрощении ее конструкции. The basis of the claimed invention was the task of creating such a method of tracking the information track of a disc of an optical recording medium in combination with a disc medium for its implementation, which together would provide the possibility of both auto tracking and compensation of defocusing during recording / playback of information exclusively by optical methods and means without the use of special tracking systems, adaptively connected with mechanical and / or electromagnetic nodes in Builders said optical means, i.e., expanding functionality by improving the quality of recording / reproducing information primarily on high-speed media by creating an inertia-free optical system for auto tracking and compensating for defocusing while simplifying its design.
Поставленная задача в отношении объекта изобретения "способ" достигается посредством того, что в способе слежения за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи, согласно которому посредством первой компоненты оптической системы формируют первичное изображение светового сигнала источника излучения, которое фокусируют в зоне зеркальной поверхности отражателя средством фокусировки этой компоненты оптической системы; при помощи средств фокусировки второй компоненты оптической системы фокусируют отраженное от упомянутой зеркальной поверхности излучение на светочувствительном слое носителя; эксплуатационное изменение пространственного положения светочувствительного слоя носителя сопровождают процессом компенсации расфокусировки относительно этого слоя упомянутого отраженного излучения, который осуществляют путем перемещения зеркальной поверхности отражателя вдоль главной оптической оси средства фокусировки первой компоненты оптической системы, причем изменения пространственных положений упомянутых светочувствительного слоя и зеркальной поверхности определенным образом согласуют между собой, согласно изобретению перед формированием и фокусировкой первичного изображения светового сигнала в зоне зеркальной поверхности отражателя светочувствительный слой носителя ориентируют вдоль зеркальной поверхности отражателя; процесс компенсации расфокусировки осуществляют одновременно с автотрекингом, для чего изменения пространственных положений информационного слоя носителя и зеркальной поверхности отражателя согласуют таким образом, что их относительное пространственное положение остается неизменным во времени; фокусирование на светочувствительном слое носителя, отраженного от зеркальной поверхности отражателя излучения, осуществляют путем последовательного двойного фокусирования этого отраженного излучения посредством последовательно расположенных по ходу отраженного луча первого оптического блока и второго оптического блока с линейным увеличением, близким или равным величине -1, причем последний размещают в центре носителя симметрично оси его вращения, после чего осуществляют дальнейшее преобразование отраженного излучения посредством дополнительного объектива второй компоненты; а в качестве оптической системы используют систему с телецентрическим ходом лучей и продольным увеличением "α", близким или равным величине 0,5/к, где к - количество отражений светового пучка источника излучения от зеркальной поверхности отражателя, при следующем соотношении фокусных расстояний средства фокусировки и дополнительного объектива второй компоненты оптической системы: f2/f1=0,5, где f2 - фокусное расстояние средства фокусировки второй компоненты оптической системы с телецентрическим ходом лучей; f1 - фокусное расстояние дополнительного объектива второй компоненты оптической системы с телецентрическим ходом лучей.The object of the invention, the "method" is achieved by the fact that in the method of tracking the information track of the disk of the optical recording medium, according to which, by means of the first components of the optical system, a primary image of the light signal of the radiation source is formed, which is focused in the area of the reflector’s surface by means of focusing this optical system components; by means of focusing means, the second component of the optical system focuses the radiation reflected from said mirror surface onto the photosensitive carrier layer; an operational change in the spatial position of the photosensitive layer of the carrier is accompanied by a process of compensating for defocusing with respect to this layer of the said reflected radiation, which is carried out by moving the mirror surface of the reflector along the main optical axis of the focusing means of the first component of the optical system, and changes in the spatial positions of the said photosensitive layer and the mirror surface in a certain way agree between themselves, according to the invention NIJ prior to forming the primary image and focusing the light signal in the mirror surface area of the photosensitive layer of the reflector carrier is oriented along the mirror surface of the reflector; the process of compensating for defocusing is carried out simultaneously with auto tracking, for which changes in the spatial positions of the information layer of the medium and the mirror surface of the reflector are coordinated in such a way that their relative spatial position remains unchanged in time; focusing on the photosensitive layer of the carrier reflected from the mirror surface of the radiation reflector is carried out by sequential double focusing of this reflected radiation by means of the first optical unit and the second optical unit sequentially located along the reflected beam with a linear magnification close to or equal to -1, the latter being placed in the center of the carrier is symmetrical to the axis of its rotation, after which a further conversion of the reflected radiation is carried out by th additional objective of the second component; and as an optical system, a system is used with a telecentric path of the rays and a longitudinal increase of "α" close to or equal to 0.5 / k, where k is the number of reflections of the light beam of the radiation source from the reflector’s mirror surface, with the following ratio of focal lengths of the focusing means and additional lens of the second component of the optical system: f 2 / f 1 = 0.5, where f 2 is the focal length of the focusing means of the second component of the optical system with a telecentric ray path; f 1 - the focal length of the additional lens of the second component of the optical system with a telecentric path of rays.
Оптимально заданное продольное увеличение оптической системы при заданном соотношении фокусных расстояний средства фокусировки и дополнительного объектива второй компоненты оптической системы обеспечивать посредством использования первого оптического блока и средства фокусировки первой компоненты оптической системы со следующим соотношением фокусных расстояний: 
Целесообразно неизменное во времени относительное пространственное положение светочувствительного слоя носителя и зеркальной поверхности отражателя осуществлять посредством использования в качестве отражателя непосредственно носителя, на котором оппозитно светочувствительному слою формируют зеркальный отражающий слой. It is advisable that the relative spatial position of the photosensitive layer of the carrier and the mirror surface of the reflector be constant in time by using directly the carrier on which the mirror reflective layer is formed opposite to the photosensitive layer.
Оптимально первичное изображение светового сигнала источника излучения на зеркальной поверхности отражателя и его сфокусированное на светочувствительном слое носителя вторичное изображение (отображение) формировать на прямой, совпадающей с общей главной оптической осью упомянутых средств фокусировки первой и второй компонент оптической системы. Optimally, the primary image of the light signal of the radiation source on the mirror surface of the reflector and its secondary image (display) focused on the photosensitive carrier layer is formed on a straight line that coincides with the common main optical axis of the aforementioned focusing means of the first and second components of the optical system.
Поставленная задача в отношении объекта изобретения "устройство" решается посредством того, что:
- в одном из вариантов выполнения в дисковом носителе оптической записи, содержащем прозрачные для светового излучения подложку и расположенные на ней светочувствительный и отражающий слои, а также средство слежения за информационной дорожкой носителя, согласно изобретению средство слежения за информационной дорожкой выполнено в виде двояковогнутой или двояковыпуклой линзы с линейным увеличением, близким или равным -1, которая размещена в центре носителя симметрично оси его вращения;
- в другом варианте выполнения в дисковом носителе оптической записи, содержащем прозрачные для светового излучения подложку и расположенные на ней светочувствительный и отражающий слои, а также средство слежения за информационной дорожкой носителя, согласно изобретению средство слежения за информационной дорожкой выполнено в виде дифракционного оптического элемента с линейным увеличением, близким или равным -1, который размещен в центре носителя симметрично оси его вращения; дифракционный оптический элемент может быть выполнен в виде линзы Френеля или в виде голограммного элемента;
- в следующем варианте выполнения в дисковом носителе оптической записи, содержащем прозрачные для светового излучения подложку и расположенные на ней светочувствительный и отражающий слои, а также средство слежения за информационной дорожкой носителя, согласно изобретению средство слежения за информационной дорожкой выполнено в виде градиентной линзы с линейным увеличением, близким или равным -1, которая размещена в центре носителя симметрично оси его вращения.The problem in relation to the object of the invention "device" is solved by the fact that:
- in one embodiment, in an optical recording disk medium containing a substrate that is transparent to light radiation and arranged on it, photosensitive and reflective layers, as well as means for tracking the information track of the carrier, according to the invention, the means for tracking the information track are made in the form of a biconcave or biconvex lens with a linear increase close to or equal to -1, which is located in the center of the carrier symmetrically to the axis of rotation;
- in another embodiment, in an optical recording disk medium containing a substrate transparent to light radiation and arranged on it, photosensitive and reflective layers, as well as means for tracking the information track of the carrier, according to the invention, the track means for tracking the information track is made in the form of a diffractive optical element with a linear an increase close to or equal to -1, which is located in the center of the carrier symmetrically to the axis of rotation; the diffractive optical element may be made in the form of a Fresnel lens or in the form of a hologram element;
- in the next embodiment, in an optical recording disk medium containing a substrate that is transparent to light radiation and arranged on it, photosensitive and reflective layers, as well as means for tracking the information track of the medium, according to the invention, the track means for tracking the information track are made in the form of a gradient lens with linear increase close to or equal to -1, which is located in the center of the carrier symmetrically to the axis of rotation.
Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.
Фиг. 1 - принципиальная схема одного из возможных вариантов выполнения устройства для реализации патентуемого способа слежения (т.е. автофокусировки и автотрекинга) за информационной дорожкой дискового носителя оптической записи. FIG. 1 is a schematic diagram of one possible embodiment of a device for implementing a patented tracking method (i.e., autofocus and auto tracking) over an information track of an optical recording disc medium.
Фиг.2 - один из возможных вариантов выполнения носителя оптической записи. Figure 2 is one of the possible embodiments of an optical recording medium.
Фиг.3 - другой возможный вариант выполнения носителя оптической записи. Figure 3 is another possible embodiment of an optical recording medium.
Фиг. 4 - еще один из возможных вариантов выполнения носителя оптической записи. FIG. 4 is another possible embodiment of an optical recording medium.
Физический принцип автофокусировки оптического излучения на информационном (светочувствительном) слое носителя информации в патентуемом способе заключается в следующем. The physical principle of autofocusing optical radiation on the information (photosensitive) layer of the information carrier in the patented method is as follows.
Перед началом эксплуатации (т.е. перед формированием и фокусировкой первичного изображения светового сигнала /пучка/ от источника 1 излучения в зоне зеркальной поверхности 2 отражателя) светочувствительный слой 3 носителя 4 оптической записи ориентируют вдоль зеркальной поверхности 2 отражателя. Далее посредством первой компоненты (т.е. компоненты для трансформации первичного светового сигнала /пучка/, генерируемого источником 1 излучения) оптической системы формируют первичное изображение светового сигнала, генерируемого источником 1 излучения, которое фокусируют в зоне зеркальной поверхности 2 отражателя средством 5 фокусировки этой компоненты оптической системы. Затем при помощи последовательно расположенных по ходу отраженного луча первого оптического блока 6 и второго оптического блока 7 (с линейным увеличением, близким или равным величине -1) второй компоненты оптической системы (т.е. компоненты для трансформации отраженного от упомянутой зеркальной поверхности 2 светового сигнала /пучка/) последовательно осуществляют двойную фокусировку отраженного от зеркальной поверхности 2 излучения, например, в зоне оси вращения 8 носителя 4 симметрично относительно его плоскости. Причем второй оптический блок 7 размещают в центре носителя 4 симметрично его оси 8 вращения. Оптимально второй оптический блок 7 размещать непосредственно на оси 8 дискового носителя 4 оптической записи и жестко связывать с последним. В этом случае в процессе записи информационных дорожек последние всегда будут сцентрированы относительно главной оптической оси упомянутого оптического блока 7 как при записи, так и при воспроизведении информации, вне зависимости от того, в каком устройстве записи/считывания и с какой децентровкой будет установлен носитель 4. Before the start of operation (i.e., before the formation and focusing of the primary image of the light signal / beam / from the radiation source 1 in the area of the reflector surface 2), the
Затем осуществляют дальнейшее преобразование отраженного излучения посредством дополнительного объектива 9 и фокусирующего объектива (средства 10 фокусировки) второй компоненты оптической системы с целью фокусировки отраженного излучения на светочувствительном (информационном) слое 3 носителя 4. Эксплуатационное изменение пространственного положения информационного слоя 3 носителя 4 сопровождают процессом компенсации расфокусировки (относительно этого слоя 3) при одновременном автотрекинге упомянутого отраженного излучения, которые (т.е. процесс компенсации расфокусировки и автотрекинг) осуществляют путем перемещения зеркальной поверхности 2 отражателя вдоль главной оптической оси 11 средства 5 фокусировки первой компоненты оптической системы и смешения оптического блока 7 совместно с носителем 4. В процессе записи/считывания информации изменения пространственных положений упомянутых светочувствительного (информационного) слоя 3 и зеркальной поверхности 2 согласуют между собой таким образом, что их относительное пространственное положение остается неизменным во времени (т.е. обеспечивают строгую синхронизацию упомянутых перемещений). При этом в качестве оптической системы используют систему с телецентрическим ходом лучей и продольным увеличением, близким или равным следующей величине α = 0,5/к, где α - продольное увеличение оптической системы с телецентрическим ходом лучей; к - количество отражений светового сигнала (пучка), генерируемого источником 1 излучения, от зеркальной поверхности 2 отражателя, при следующем соотношении фокусных расстояний средства 10 фокусировки и дополнительного объектива 9 второй компоненты оптической системы: f2/f1=0,5, где f2 - фокусное расстояние средства 10 фокусировки второй компоненты оптической системы с телецентрическим ходом лучей; f1 - фокусное расстояние дополнительного объектива 9 второй компоненты оптической системы с телецентрическим ходом лучей.Then, further conversion of the reflected radiation is carried out by means of an additional lens 9 and a focusing lens (focusing means 10) of the second component of the optical system in order to focus the reflected radiation on the photosensitive (information)
Заданное продольное увеличение оптической системы при заданном соотношении фокусных расстояний средства 10 фокусировки и дополнительного объектива 9 второй компоненты оптической системы целесообразно обеспечивать посредством использования первого оптического блока 6 и средства 5 фокусировки первой компоненты оптической системы со следующим соотношением фокусных расстояний: 
Целесообразно неизменное во времени относительное пространственное положение светочувствительного слоя 3 носителя 4 и зеркальной поверхности 2 отражателя осуществлять посредством использования в качестве отражателя непосредственно носителя 4, на котором оппозитно светочувствительному (информационному) слою 3 формируют зеркальный отражающий слой 13. Данное условие позволяет упростить процесс синхронизации пространственных перемещений светочувствительного информационного слоя 3 и зеркальной поверхности 2 (т.е. зеркального отражающего слоя 13) в процессе эксплуатации носителя 4 оптической записи. It is advisable that the relative spatial position of the
Оптимально первичное изображение светового сигнала источника 1 излучения на зеркальной поверхности 2 отражателя (или отражающем слое 13 носителя 4) и его сфокусированное на информационном светочувствительном слое 3 носителя 4 отображение (т.е. вторичное изображение) формировать на прямой, совпадающей с общей главной оптической осью 11 упомянутых средств 5 и 10 фокусировки первой и второй соответственно компонент оптической системы. Это условие обеспечивает компенсацию расфокусировки как при плоскопараллельном эксплуатационном смещении информационного светочувствительного слоя 3, так и при его угловом смещении, например, относительно оси 8 вращения, в случае использования дискового оптического носителя 4 оптической записи (информации). Optimally, the primary image of the light signal of the radiation source 1 on the mirror surface 2 of the reflector (or
Дисковый носитель 4 оптической записи согласно одному из патентуемых вариантов исполнения включает прозрачные для светового излучения подложку 14 и расположенные на ней светочувствительный и зеркальный отражающий слои 3 и 13 соответственно, а также средство слежения за информационной дорожкой носителя, которое выполнено в виде двояковогнутой или двояковыпуклой линзы 15 с линейным увеличением, близким или равным -1, которые размещены в центре носителя 4 симметрично оси 8 его вращения и преимущественно жестко закреплены относительно носителя 4 оптической записи. An
Дисковый носитель оптической записи согласно другому патентуемому варианту выполнения отличается от вышеописанного лишь тем, что средство слежения за информационной дорожкой выполнено в виде дифракционного оптического элемента, например в виде линзы 16 Френеля или виде голограммного элемента с линейным увеличением, близким или равным -1. The optical recording disc medium according to another patented embodiment differs from the above only in that the information track tracking means is made in the form of a diffractive optical element, for example in the form of a
Дисковый носитель оптической записи согласно еще одному патентуемому варианту выполнения отличается от вышеописанного лишь тем, что средство слежения за информационной дорожкой выполнено в виде градиентной линзы 17 с линейным увеличением, близким или равным -1. The optical recording disc medium according to another patented embodiment differs from the above only in that the track information tracking means is made in the form of a
Более подробно основные принципы реализации патентуемого способа (в совокупности с использованием носителя оптической записи для его реализации) раскрыты ниже на примере описания работы конкретного варианта выполнения устройства оптической записи (с однократным отражением светового луча от зеркальной поверхности 2 или отражающего слоя 13) для реализации вышеназванного способа. In more detail, the basic principles of implementing the patented method (in conjunction with the use of an optical recording medium for its implementation) are described below on the example of a description of the operation of a particular embodiment of an optical recording device (with a single reflection of a light beam from a mirror surface 2 or a reflecting layer 13) for implementing the above method .
Устройство оптической записи (реализующее согласно изобретению как автофокусировку оптического излучения на светочувствительном слое 3 носителя 4, так и автотрекинг) в общем случае включает отражатель с зеркальной поверхностью 2 (в качестве которой может быть использован отражающий слой 13 носителя 4), источник 1 излучения (например, газовый или полупроводниковый лазер), блок кодирования/декодирования информации, связанный с модулятором лазерного излучения (на чертежах условно не показаны), и оптическую систему. Последняя, по меньшей мере, содержит светоделительный элемент 18, один выход которого оптически связан со средством 5 фокусировки первой компоненты оптической системы с возможностью формирования сфокусированного первичного изображения сигнала от источника 1 излучения в зоне зеркальной поверхности 2 отражателя (или слоя 13 носителя 4), а второй выход этого светоделительного элемента 18 оптически связан (через последовательно установленные первый оптический блок 6 и второй оптический блок 7, зеркало 19, дополнительный объектив 9 и зеркало 20 с крышей) со средством 10 фокусировки второй компоненты упомянутой оптической системы с возможностью фокусирования отраженного от зеркальной поверхности 2 (или слоя 13) излучения (сигнала) на информационном светочувствительном слое 3 носителя 4. An optical recording device (implementing according to the invention both autofocusing of optical radiation on the
Использование в рассматриваемой оптической системе зеркала 20 с крышей необходимо для получения заданного коэффициента линейного увеличения во второй компоненте оптической системы в двух взаимно перпендикулярных направлениях с целью обеспечения осуществления автотрекинга при смещении носителя 4 в плоскости, перпендикулярной оси 8 его вращения по двум координатам. The use of a roof mirror 20 in the optical system under consideration is necessary to obtain a predetermined linear increase coefficient in the second component of the optical system in two mutually perpendicular directions in order to ensure auto tracking when the
Отражатель снабжен средством перемещения его зеркальной поверхности 2 вдоль главной оптической оси 11 средства 5 фокусировки первой компоненты оптической системы с возможностью компенсации расфокусировки (относительно светочувствительного слоя 3) и обеспечения автотрекинга упомянутого отраженного излучения в процессе эксплуатационного изменения пространственного положения носителя 4 оптической записи. Зеркальная поверхность 2 отражателя (или отражающий слой 13 носителя 4) расположена вдоль светочувствительного (информационного) слоя 3 носителя 4 со стороны средства 5 фокусировки первой компоненты оптической системы. Средство перемещения зеркальной поверхности 2 отражателя выполнено в виде синхронизатора перемещений, обеспечивающего неизменное во времени относительное пространственное положение упомянутых зеркальной поверхности 2 и светочувствительного слоя 3 в процессе эксплуатационного изменения пространственного положения последнего. В качестве оптической системы применена система с телецентрическим ходом лучей и продольным увеличением, близким или равным следующей величине: α = 0,5/к, где α - продольное увеличение оптической системы с телецентрическим ходом лучей; к - количество отражений светового сигнала (генерируемого источником 1 излучения) от зеркальной поверхности 2 отражателя (или отражающего слоя 13 носителя 4), при следующем соотношении фокусных расстояний средства 10 фокусировки и дополнительного объектива 9 второй компоненты оптической системы: f2/f1=0,5, где f2 - фокусное расстояние средства 10 фокусировки (т.е. фокусирующего объектива) второй компоненты оптической системы с телецентрическим ходом лучей; f1 - фокусное расстояние дополнительного объектива 9 второй компоненты оптической системы с телецентрическим ходом лучей.The reflector is equipped with a means of moving its mirror surface 2 along the main optical axis 11 of the focusing means 5 of the first component of the optical system with the ability to compensate for defocusing (relative to the photosensitive layer 3) and provide auto-tracking of the reflected radiation during operational changes in the spatial position of the
Оптимально заданное продольное увеличение оптической системы при заданном соотношении фокусных расстояний средства 10 фокусировки и дополнительного объектива 9 второй компоненты оптической системы обеспечивать посредством использования первого оптического блока 6 и средства 5 фокусировки первой компоненты оптической системы со следующим соотношением фокусных расстояний: 
Следует отметить, что для сканирования оптического носителя по радиусу часть оптической системы, включающая, по крайней мере, средства фокусировки первой и второй компонент оптической системы, выполнена с возможностью перемещения в радиальном направлении. При этом для сохранения телецентричности хода лучей в оптической системе целесообразно ввести в ход лучей две пары наклонных зеркал, расположенные одна под другой симметрично относительно носителя, соответственно, в каждой из компонент оптической системы, а перемещение подвижной части оптической системы осуществлять посредством поворота этой части относительно общей оси наклонных зеркал совместно с двумя из них, ближайшими к носителю. Вторую пару зеркал можно при этом выполнить как светоделители, тогда источники и/или приемники излучения могут быть установлены неподвижно (данный вариант исполнения на чертежах условно не показан, поскольку не является предметом настоящего изобретения). It should be noted that for scanning the optical medium along the radius, a part of the optical system, including at least the focusing means of the first and second components of the optical system, is arranged to move in the radial direction. In this case, in order to maintain the telecentricity of the ray path in the optical system, it is advisable to introduce two pairs of inclined mirrors, located one below the other symmetrically relative to the carrier, respectively, in each component of the optical system, and move the moving part of the optical system by rotating this part relative to the common axis of inclined mirrors together with two of them closest to the carrier. In this case, the second pair of mirrors can be implemented as beam splitters, then the radiation sources and / or receivers can be fixed (this embodiment is not shown in the drawings conditionally, since it is not the subject of the present invention).
Выполнение вышеупомянутых соотношений (условий) в оптической системе с телецентрическим ходом лучей обеспечивает как автофокусировку, так и автотрекинг в широком диапазоне величин отклонений носителя 4 оптической записи от исходного положения в процессе эксплуатации при сохранении исходного пространственного положения оптической головки. Fulfillment of the aforementioned relations (conditions) in an optical system with a telecentric ray path provides both autofocus and autotracking in a wide range of deviations of the
Объясняется это следующим. Второй оптический блок 7, который жестко связан с центральной частью носителя 4 информации используется для того, чтобы при неподвижности подвижной части оптической системы в радиальном направлении обеспечить относительное перемещение светового пятна (сфокусированного на светочувствительном слое 3 /дорожке/ по окружности постоянного радиуса относительно главной оптической оси второго оптического блока 7) независимо от смещения носителя 4 в ортогональном относительно упомянутой оптической оси направлении. Это обеспечивается следующим образом. This is explained as follows. The second optical unit 7, which is rigidly connected to the central part of the
Допустим, что в исходном положении носителя вторичные изображения источника (S0 и S1) посредством соответствующих элементов рассматриваемой оптической системы формируются строго на оси 8 вращения носителя 4, а изображение S2 - на главной оптической оси средства 10 фокусировки второй компоненты рассматриваемой оптической системы. Если же ось 8 вращения носителя 4 (вместе со вторым оптическим блоком 7) смещается в направлении, перпендикулярном этой оси 8, на величину X, то вышеупомянутое изображение (S1 1) сместится в том же направлении на величину 2Х. При этом, если последнее изображение (S1 1) сформировать в виде изображения (S2 1) на информационном светочувствительном слое 3 носителя 4, то при линейном увеличении второй компоненты рассматриваемой оптической системы, равном "β", изображение (S2 1) рассматриваемой точки сместится на некую величину X1 = 2Xβ. Полагая, что X1= Х, получим что β = 0,5. То есть при линейном увеличении "β" второй компоненты оптический системы, равном 0,5 (при однократном отражении светового луча), изображение (S2 1) рассматриваемой точки также сместится на величину X. То есть изображение (S2 1) рассматриваемой точки сместится в том же самом направлении и на ту же самую величину, что и носитель 4.Suppose that in the initial position of the medium, secondary source images (S 0 and S 1 ) are formed strictly on the
Таким образом, рассматриваемая точка будет все время находиться на одном и том же расстоянии относительно оси 8 вращения носителя 4, соответствующей оси второго оптического блока 7. Thus, the point in question will always be at the same distance relative to the axis of
В графических материалах смещенные положения оси 8 вращения и непосредственно носителя 4 обозначены соответственно позициями 8' и 4'. In graphic materials, the displaced positions of the axis of
Иными словами, для того чтобы процессы автофокусировки и автотрекинга в рассматриваемой оптической системе с телецентрическим ходом лучей осуществлялись в комбинации, необходимо, чтобы при линейном увеличении второй компоненты оптической системы, равном 0,5, было обеспечено продольное увеличение всей оптической системы, также равное 0,5 (или 0,5/к при многократном отражении светового луча от зеркальной поверхности 2). Для этого достаточно установить коэффициент линейного увеличения первой компоненты оптической системы равным 
Принцип реализации патентуемого способа на примере работы устройства для автофокусировки и автотрекинга оптического излучения на информационном светочувствительном слое 3 носителя 4 оптической записи рассмотрен ниже для случая использования в качестве носителя 4 информации оптического диска в системе записи информации на светочувствительном (информационном) слое 3 оптического диска. The principle of implementing the patented method by the example of the device for autofocusing and auto-tracking optical radiation on the information
Как известно, современные оптические диски имеют зеркальное отражающее покрытие в виде отражающего слоя 13 (соответствующее согласно изобретению зеркальной поверхности 2), расположенное вдоль светочувствительного (информационного) слоя 3 вблизи последнего, которое необходимо для того, чтобы обеспечить возврат считывающего светового пучка (сигнала), генерируемого источником 1 излучения (преимущественно лазерного). As is known, modern optical discs have a mirror reflective coating in the form of a reflective layer 13 (corresponding to a mirror surface 2 according to the invention) located along the photosensitive (information)
Также известно, что при смещении зеркала (зеркальной поверхности 2) любая точка зеркального изображения смещается ровно на удвоенную величину смещения этого зеркала (зеркальной поверхности 2) относительно некоторой плоскости отсчета. It is also known that when a mirror is shifted (mirror surface 2), any point of the mirror image is shifted exactly by twice the displacement of this mirror (mirror surface 2) relative to a certain reference plane.
То есть, если сфокусировать генерируемое оптическим источником 1 излучение вблизи зеркальной (отражающей) поверхности 2 оптического диска (с одной стороны этого диска, например, посредством объектива), то при эксплуатационном изменении пространственного положения (т. е. смещении) этого диска точка фокуса объектива, отраженная в зеркале, будет смещаться строго на удвоенную величину смещения зеркальной поверхности 2 этого диска. При этом, если отображенный сигнал подвести к противоположной стороне диска и попытаться сфокусировать (например, посредством объектива) этот сигнал на светочувствительном информационном слое 3 носителя 4 информации при продольном увеличении трансформирующей упомянутый сигнал оптической системы, равным единице, то это обеспечить не удастся, поскольку изображение фокуса будет смещаться в направлении смещения зеркальной поверхности 2 диска в два раза быстрее (т.е. на удвоенную величину по сравнению с величиной смещения упомянутой поверхности диска). Для того чтобы вторичное изображение фокуса (т.е. фокуса формируемого посредством компоненты обратного хода оптической системы) смещалось с той же скоростью, что и зеркальная поверхность 2 (а соответственно, и светочувствительный слой 3) диска (т.е. на ту же величину, что и упомянутые зеркальная поверхность 2 и/или светочувствительный слой 3), необходимо обеспечить в компоненте обратного хода оптической системы продольное увеличение "α", близкое или (в оптимальном случае) равное величине 0,5, что обеспечит уменьшение величины смещения вторичного изображения фокуса в области светочувствительного (информационного) слоя 3 носителя 4 информации в два раза. В этом случае в достаточно широком диапазоне величин смещения диска вдоль оси 8 его вращения фокусировка отраженного от зеркальной поверхности 2 (или отражающего слоя 13) диска светового сигнала (пучка) будет обеспечиваться строго на светочувствительном информационном слое 3 носителя 4 оптической записи (в частности, оптического диска). Ограничение диапазона смещений обусловлено непостоянством коэффициента продольного увеличения при отклонении хода лучей от телецентрического вследствие изменения продольной сферической аберрации фокусирующих средств. Для увеличения диапазона смещений необходимо применять специально рассчитанные телецентрические оптические системы, удовлетворяющие условию Гершеля. That is, if you focus the radiation generated by the optical source 1 near the mirror (reflective) surface 2 of the optical disk (on one side of this disk, for example, by means of a lens), then when the spatial position (i.e., displacement) of this disk is operational, the focal point of the lens reflected in the mirror will be shifted strictly by twice the displacement of the mirror surface 2 of this disk. Moreover, if you bring the displayed signal to the opposite side of the disk and try to focus (for example, using a lens) this signal on the
Если в упомянутой компоненте обратного хода обеспечить многократное отражение светового сигнала (пучка) от зеркальной поверхности 2 отражателя (или отражающего слоя 13 носителя 4), то для обеспечения синхронного перемещения фокуса светового сигнала (пучка) и информационного светочувствительного слоя 3 необходимо уменьшить коэффициент продольного увеличения оптической системы в отношении, равном количеству "к" отражений светового сигнала (генерируемого источником 1 излучения) от зеркальной поверхности 2 (или отражающего слоя 13). If it is possible to provide multiple reflection of the light signal (beam) from the mirror surface 2 of the reflector (or the reflecting
Световой сигнал (пучок), например, генерируемый газовым или полупроводниковым лазером, модулируется электро- или акустическим модулятором (в графических материалах условно не показанным) в соответствии с сигналом блока кодирования информации (также условно не показанным в графических материалах). Плоскость поляризации лазерного излучения (пучка) ориентирована так, что оно практически без отражения проходит поляризационное покрытие светоделительного элемента 18 (светоделительного кубика). После прохождения четвертьволновой пластинки 21 излучение (ставшее циркулярно поляризованным) попадает в фокусирующий объектив (соответствующий средству фокусировки 5) первой компоненты оптической системы, посредством которого оно (т.е. излучение) фокусируется на зеркальной отражающей поверхности 2 (или отражающем слое 13) носителя 4 (в виде оптического диска). Следует отметить, что фокусировку целесообразно осуществлять не строго на упомянутой зеркальной поверхности 2, а вблизи нее для того, чтобы царапины, пыль на зеркальной отражающей поверхности 2 не оказывали влияние на структуру и геометрию пучка. Отразившись от зеркальной поверхности 2 оптического диска излучение в обратном порядке проходит через вышеупомянутый фокусирующий объектив и после прохождения четвертьволновой пластинки 21 меняет поляризацию таким образом, что при прохождении через светоделительный элемент 18 поток отраженного излучения полностью отражается от его светоделительного покрытия и в дальнейшем (как ранее подробно рассматривалось) посредством последовательного преобразования в первом и втором оптических блоках 6 и 7 (соответственно) и дополнительном объективе 9 попадает в фокусирующий объектив (соответствующий средству 10 фокусировки) второй компоненты оптической системы, посредством которого фокусируется на светочувствильном информационном слое 3 оптического диска. A light signal (beam), for example, generated by a gas or semiconductor laser, is modulated by an electric or acoustic modulator (conventionally not shown in graphic materials) in accordance with the signal of the information coding unit (also conventionally not shown in graphic materials). The plane of polarization of the laser radiation (beam) is oriented so that it passes through the polarization coating of the beam splitting element 18 (beam splitting cube) almost without reflection. After passing through the quarter-wave plate 21, the radiation (which has become circularly polarized) enters the focusing lens (corresponding to the focusing means 5) of the first component of the optical system, through which it (i.e., radiation) is focused on the mirror reflective surface 2 (or reflective layer 13) of the carrier 4 (as an optical disk). It should be noted that it is advisable to focus not strictly on the aforementioned mirror surface 2, but near it so that scratches, dust on the mirror reflecting surface 2 do not affect the structure and geometry of the beam. Reflected from the mirror surface 2 of the optical disk, the radiation passes in reverse order through the aforementioned focusing lens and, after passing through the quarter-wave plate 21, changes the polarization so that when passing through the beam splitting element 18, the reflected radiation flux is completely reflected from its beam splitting coating in the future (as previously detailed considered) by sequential conversion in the first and second optical units 6 and 7 (respectively) and an additional object The lens 9 falls into the focusing lens (corresponding to the focusing means 10) of the second component of the optical system, by which it focuses on the
В результате проявляется вышеописанный эффект "зеркала". То есть при смещении отражающей зеркальной поверхности 2 носителя 4 оптической записи (совместно с этим носителем 4) на величину "Δ" относительно своего предыдущего положения, изображение фокуса смещается относительно этого нового положения зеркальной поверхности 2 на величину "2Δ". При условии использования оптической системы с продольным увеличением, равным 0,5, и телецентрическим ходом лучей, обеспечивающим постоянство коэффициента продольного увеличения при перефокусировке (при однократном отражении оптического излучения, генерируемого источником 1, от зеркальной поверхности 2, т.е. при к= 1), плоскость изображения также сместится на величину "Δ", то есть изображение "последует" за диском и, соответственно, всегда будет фокусироваться на его информационном светочувствительном слое 3. As a result, the above-described “mirror” effect is manifested. That is, when the reflecting mirror surface 2 of the optical recording medium 4 (together with this medium 4) is shifted by a value of Δ relative to its previous position, the focus image is shifted relative to this new position of the mirror surface 2 by a value of 2Δ. Under the condition of using an optical system with a longitudinal magnification of 0.5 and a telecentric path of the rays, ensuring a constant coefficient of longitudinal magnification during refocusing (with a single reflection of the optical radiation generated by source 1 from mirror surface 2, i.e., with k = 1 ), the image plane will also shift by the value of "Δ", that is, the image will "follow" the disc and, accordingly, will always focus on its information
Следует отметить, что условие выполняется абсолютно точно, если расстояние между отражающей зеркальной поверхностью 2 и информационным светочувствительным слоем 3 остается практически неизменным (например, при толщине подложки носителя 4 оптической записи, близкой к нулю). В противном случае (т.е. при конечной толщине подложки) технологически достаточно сложно обеспечить постоянство ее толщины на всех участках. Так, например, у компакт-дисков толщина подложки в пределах одного оборота может меняться на 10...20 микрон. В свята с тем, что фокусировка светового сигнала (пучка) на информационный светочувствительный слой 3, как правило, осуществляется через прозрачную подложку, изменение ее толщины будет вызывать дефокусировку излучения. Для устранения этого недостатка носитель 4 оптической записи можно поместить в иммерсионную среду с показателем преломления, близким к показателю преломления материала подложки (например, так как это сделано в опубликованной заявке на изобретение 94010467, кл. G 11 В 7/24, 1995 г.). Можно также ограничиться применением иммерсионной среды только со стороны подложки. В этом случае, однако, коэффициент продольного увеличения оптической системы необходимо уменьшить в "n" раз, где "n" - коэффициент, равный отношению коэффициентов преломления иммерсионной среды и среды, с которой граничит отражающая зеркальная поверхность 2 носителя 4 оптической записи. It should be noted that the condition is fulfilled absolutely precisely if the distance between the reflecting mirror surface 2 and the information
Предложенный способ автофокусировки и автотрекинга может быть использован как при записи, так и при считывании информации с любого известного из уровня техники дискового оптического носителя при наличии на нем соответствующим образом расположенного отражающего покрытия (с учетом того, что в случае считывания информации ход лучей в телецентрической оптической системе меняется на противоположный и в систему должен быть введен дополнительный блок в виде приемника излучения, например с ПЗС-линейкой, условно показанный на фиг.1 пунктиром). The proposed method of autofocus and autotracking can be used both for recording and for reading information from any disk optical medium known from the prior art if there is a suitably arranged reflective coating on it (taking into account that, in the case of reading information, the path of rays in a telecentric optical the system is reversed and an additional unit in the form of a radiation receiver should be introduced into the system, for example, with a CCD array, conventionally shown in dashed lines in Fig. 1).
В предлагаемом техническом решении в качестве опорного движущегося зеркала используется непосредственно зеркальная отражающая поверхность 2 (или отражающий слой 13) носителя 4 оптической записи, а синхронизация смещения фокуса светового пучка с движением носителя 4 осуществляется посредством дополнительной компоненты оптической системы, сформированной непосредственно в носителе 4. In the proposed technical solution, the direct reflecting mirror 2 (or the reflecting layer 13) of the
Практическое осуществление патентуемого способа автофокусировки и автотрекинга было осуществлено на экспериментальном макете установки, в которой в качестве фокусирующего элемента использовался стандартный микрообъектив с числовой апертурой NA=0,14. В качестве второго оптического блока с линейным увеличением, равным -1, использовался двухкомпонентный симметричный объектив с числовой апертурой NA=0,11, закрепленный на оси вращения имитатора оптического диска. The practical implementation of the patented method of autofocus and auto tracking was carried out on an experimental layout of the installation, in which a standard micro lens with a numerical aperture NA = 0.14 was used as the focusing element. As a second optical unit with a linear magnification equal to -1, we used a two-component symmetric lens with a numerical aperture NA = 0.11, mounted on the axis of rotation of the optical disk simulator.
При этом была обеспечена компенсация дефокусировки при смещениях диска из фокуса микрообъектива в пределах до 2 мм в поле зрения порядка 0,2 мм (на поверхности имитатора), а автотрекинг обеспечивался при радиальных смещениях в диапазоне до 0,5 мм. At the same time, defocusing compensation was provided for displacements of the disk from the focus of the micro-lens up to 2 mm in the field of view of the order of 0.2 mm (on the surface of the simulator), and auto tracking was provided for radial displacements in the range of up to 0.5 mm.
Применение патентуемого способа и дискового носителя оптической записи для реализации способа снижает ограничения на размеры и массу фокусирующих оптических средств оптической системы записи/считывания (в силу абсолютной неподвижности этих средств), а также на скорость движения носителя 4 оптической записи, в силу безинерционности обратной связи (оптическая компенсация погрешностей фокусировки и трекинга). The use of a patented method and an optical recording disk medium for implementing the method reduces the restrictions on the size and mass of the focusing optical means of the optical recording / reading system (due to the absolute immobility of these means), as well as on the speed of the
Еще один очень перспективный вариант промышленного использования рассматриваемого способа и дискового носителя для его осуществления - это использование патентуемых технических решений в системах (носителях информации) с объемной памятью. В этом случае патентуемые способ слежения и дисковый носитель для его реализации позволяют обеспечивать запись/считывание информации на определенном слое оптического носителя, а при настройке оптической системы на определенную информационную дорожку этого слоя фокус считывающего (или записывающего) светового пучка всегда будет находиться на этой дорожке, независимо от того, какие искажения будут вносить технологические погрешности изготовления носителя оптической записи и/или его эксплуатационные изменения пространственного положения и формы (т.е. изменения пространственного положения отражающей зеркальной поверхности и соответствующего светочувствительного информационного слоя, соответственно, в определенных допустимых пределах). Another very promising option for the industrial use of the method and the disk medium for its implementation is the use of patented technical solutions in systems (storage media) with volume memory. In this case, the patented tracking method and the disk medium for its implementation make it possible to record / read information on a specific layer of the optical medium, and when tuning the optical system to a specific information track of this layer, the focus of the reading (or recording) light beam will always be on this track, irrespective of what distortions technological errors of manufacturing of the optical recording medium and / or its operational changes in the spatial field will introduce eniya and shape (i.e., change the spatial position of the reflecting mirror surface and the photosensitive corresponding information layer, respectively, in certain acceptable limits).
Следует отметить, что заявленный способ (в совокупности с дисковым носителем оптической записи для его реализации) действует одновременно для всего множества точек в поле зрения оптической системы, то есть допускает многоканальную запись/считывание информации на участке поверхности диска. В связи с этим в качестве источника излучения и приемника информации могут быть использованы, соответственно, решетки из светоизлучающих и светочувствительных элементов. It should be noted that the claimed method (in conjunction with a disk medium for optical recording for its implementation) operates simultaneously for the entire set of points in the field of view of the optical system, that is, it allows multi-channel recording / reading of information on a portion of the disk surface. In this regard, as a source of radiation and a receiver of information can be used, respectively, gratings of light-emitting and photosensitive elements.
Использование патентуемого способа (в совокупности с дисковым носителем оптической записи для его реализации) в системах оптической записи/считывания информации позволяет достичь скорости записи/считывания информации до 100 Мбайт/сек. Время доступа при этом в случае применения жестких или гибких оптических дисков не будет превышать величин порядка 5...10 мсек. Using the patented method (in conjunction with an optical recording disk medium for its implementation) in optical systems for recording / reading information, it is possible to achieve write / read speeds of up to 100 MB / s. In this case, the access time in the case of using hard or flexible optical disks will not exceed values of the order of 5 ... 10 ms.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000125387A RU2187153C2 (en) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | Method and disk-type data medium for tracking data track of disk-type optical- record medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000125387A RU2187153C2 (en) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | Method and disk-type data medium for tracking data track of disk-type optical- record medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2187153C2 true RU2187153C2 (en) | 2002-08-10 |
Family
ID=20240758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000125387A RU2187153C2 (en) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | Method and disk-type data medium for tracking data track of disk-type optical- record medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2187153C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467407C2 (en) * | 2003-05-20 | 2012-11-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Apparatus for reproducing data from data medium |
-
2000
- 2000-10-10 RU RU2000125387A patent/RU2187153C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467407C2 (en) * | 2003-05-20 | 2012-11-20 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Apparatus for reproducing data from data medium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3435249B2 (en) | Optical head device and lens | |
| EP0777219A1 (en) | Optical head apparatus | |
| US5768031A (en) | Objective lens | |
| JP2003115127A (en) | Optical pickup device | |
| JP2633535B2 (en) | Optical pickup device | |
| JP4483021B2 (en) | Anamorphic prism, optical head, and optical recording / reproducing apparatus | |
| RU2187153C2 (en) | Method and disk-type data medium for tracking data track of disk-type optical- record medium | |
| JPH08212594A (en) | Optical pickup device | |
| US5905699A (en) | Focusing apparatus and optical disk apparatus using the same | |
| JPS598145A (en) | Optical pickup | |
| JPH0534731B2 (en) | ||
| RU2162253C1 (en) | Method and device for automatic focusing on optical beam onto data medium effective layer | |
| JP3270363B2 (en) | Optical pickup device | |
| JPH10162411A (en) | Optical pickup device | |
| JPH09120573A (en) | Optical head | |
| JPS62200538A (en) | Information processor | |
| JPS60140553A (en) | Optical pickup | |
| JPH10247338A (en) | Optical pickup device | |
| JPS59195344A (en) | Optical head | |
| KR100423853B1 (en) | Optical Disc Player | |
| JPH09265655A (en) | Multibeam generating method and multibeam optical pickup | |
| KR19990055074A (en) | Optical pickup device | |
| JP2813255B2 (en) | Optical tape memory device, signal detection method for optical tape memory device, and optical tape cassette | |
| CN1169576A (en) | Optical pickup device | |
| JPH0434738A (en) | Optical information recording and reproducing device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061011 |