CN1007845B

CN1007845B - 光记录载体及其阅读装置

Info

Publication number: CN1007845B
Application number: CN87102769A
Authority: CN
Inventors: 约翰尼斯·雅各布斯·维布鲁姆
Original assignee: Optical Storage International Holland
Current assignee: Optical Storage International Holland
Priority date: 1986-04-14
Filing date: 1987-04-11
Publication date: 1990-05-02
Also published as: JP2807224B2; KR960000271B1; EP0241978B1; AU604689B2; NL8600934A; DE3771549D1; CN87102769A; AU7145887A; US4866686A; CA1292067C; KR870010497A; JPS62250524A; EP0241978A1

Abstract

把光记录载体(1)的记录表面分成同心地围绕旋转中心(4)的第一(A)和第二(B)环形区。区(A)备有若干组径向排列成直线的第一控制结构(13)，区(B)备有若干组径向排列成直线的第二控制结构(14)。用于在位于通过扫描装置投射在记录载体上的扫描光斑(54)的位置上对信息载体(1)的结构进行光学扫描的光学扫描装置包括检测电路(70)，该电路在光斑(54)径向移动时检测第一和第二控制结构(13，14)，并导出表示光斑(54)径向移动期间穿过区A和B之间边界的测量信号Vm。

Description

本发明涉及备有或者能够备有沿轨道排列的信息结构的光记录载体，这些轨道按基本上同心地设置于围绕旋转中心的位置;该记录载体包含彼此可加以鉴别的第一和第二环形区，这些环形区同心地设置于围绕旋转中心的位置。

本发明还涉及用于阅读记录载体的装置。该装置包括用于使信息载体围绕旋转中心旋转的驱动装置;产生阅读光束的辐射源;用于使阅读光束聚焦以便在记录载体上形成扫描光斑并使阅读光束基本上指向对辐射敏感的检测系统的物镜系统，该扫描光斑可在径向驱动装置的控制下，在记录载体的旋转平面内沿径向移动;以及用于阅读信息结构以便把由记录载体上的该信息结构产生的阅读光束的调制转换成电信号的检测系统。

荷兰专利申请7510035（PHN 8118）公开了这种记录载体和装置。在已知的记录载体中，第一环形区与第二环形区的不同之点在于：第一区中的轨道间隔不同于第二区中的轨道间隔。已知的装置包含用于产生一个投射寻址光斑到记录载体上的附加寻址光束的辅助的辐射源，该光斑复盖若干相邻的轨道。当寻址光斑以及与锁定在寻址光束上的扫描光斑以这样方式沿径向移动使得它们穿过若干环形区时，不同的轨道间隔导致附加寻址光束的一级衍射次光束在相关的检测器上来回移动。检测这种往返运动，以便提供一种表明寻址光斑已经横过多少个环形区的计数信号。这使得能够快速和准确地对特定的环形区进行寻址，其结果是以非常短的存取时间确定任意轨道的位置。

然而，已知的记录载体有这样的缺点，即，为了寻找这些环形区的地址，需要附加的辅助辐射源。此外，变化的轨道间隔使记录载体的制造复杂化。另外，对于尚未记录的，没有予制的纹道的空白载体，由于没有轨道，寻址是不可能的。

本发明的目的是提供一种能够减少上述缺陷的，对这些环形区快速寻址的装置。

根据本发明的第一方面，本说明书开头一节中所限定的那类记录载体，其特征在于：该记录载体备有彼此可加以区别的、并从信息结构上可加以区别的第一和第二控制结构;为了区别第一区和第二区，第一区备有若干组沿径向排成一直线的第一控制结构，而第二区备有沿径向排成一直线的第二控制结构。

根据本发明的第二方面，在上文中所限定的那类装置，其特征在于：该装置包含一个检测电路，用以在扫描光斑径向移动期间，当被调制的辐射束扫描第一和第二控制结构时，根据相应于被调制的辐射束的电信号的信号分量，来检测扫描光斑是与第一环形区之一相交还是与第二环形区之一相交;以及用以依据上述检测结果而产生测量信号，以便指示该扫描光斑与第一和第二环形区之间边界的交叉。

这使得扫描光斑能够沿着这样一条路径在记录载体上移动，即，这条路径在每个所经过的环形区中同至少一组控制结构相交。当扫描光斑扫描控制结构时，产生一种电信号，这种电信号不同于光斑扫描信息结构期间所产生的电信号。因为控制结构彼此沿径向排成一直线，所以扫描光斑与该组控制结构相交的角度几乎不影响光斑扫描该控制结构期间所产生的电信号的波形，使得能够从该电信号中导出适合用于控制环形区寻址的可靠的检测信号。

在一个实施例中，记录载体具有这样的特征：控制结构沿着基本上同心的轨道以这样的方式排列，即，沿着这些轨道，其上的结构交替地包含控制结构和信息结构。这个实施例具有这样的优点，即，在光盘制造期间，能够简单地同时形成控制结构和信息结构。

在另一个实施例中，记录载体具有这样的特征：在环形区的整个宽度范围内，控制结构位于由至少一组从旋转中心出发，并且有相同的角度间隔的半径所限定的位置。这种记录载体具有这样的优点，即，在扫描光斑的每次径向位移期间，光盘被转过的一个角度大于扫描光斑穿过一个环形区期间的两条半径之间的角度，扫描光斑永远描绘这样一条路径，即，它至少同每个环形区中一组相邻的控制结构相交。

在另外一个实施例中，记录载体具有这样的特征，即，第一和第二控制结构彼此的差别在于：分别以相对于半径而言的第一和第二预定角度移动第一和第二可检测区，在第一控制结构中的第一可检测区产生阅读光束的第一调制，在所述第一控制结构中的第二可检测区产生阅读光束的第二调制;在第二控制结构中的所述两个可检测区分别产生所述阅读光束的第二调制和第一调制。这个实施例具有这样的优点，即，能够通过差动检测区别第一和第二控制结构，为此，把由第一和第二可检测区产生的调制彼此比较，使得第一和第二控制结构之间的正确的鉴别基本上与阅读光束强度变化无关。

借助差动检测区别第一和第二控制结构的装置具有这样的特征，即，该装置包括用于从电信号中导出分别与入射在第一和第二可检测区上的扫描光斑同步的第一和第二控制信号的同步电路;用于响应第一和第二控制信号而对电信号进行第一和第二取样的取样和保持电路;以及用于把第一和第二取样信号彼此比较并根据比较结果产生测量信号的电路。

现在将参考附图1至7，举例详细地描述本发明的实施例，附图中：

图1和1a表示本发明的记录载体，

图2用示意图说明本发明的用于阅读记录载体的扫描装置的机械结构;

图3表示在径向移动期间扫描光斑所走路径的一个例子，以便理解本发明;

图4表示根据本发明的装置中的检测电路的电气框图;

图5表示在检测电路和同步电路中产生的若干信号;

图6表示在径向移动期间扫描光斑所走路径的一个例子以及在此扫描过程中所产生的测量信号Vm;

图7表示同步电路和检测电路的详细电路图。

图1表示本发明的记录载体1，它被分成同心地围绕旋转中心4并交替相间的第一环形区A和第二环形区B。每个环形区包含若干例如16条同心地或者螺旋地围绕旋转中心4的轨道，沿着这些轨道排列着可用光阅读的结构。以高放大比例表示记录载体1的部分6;部分6中的轨道具有标号5。每条轨道被分成若干组（9，10），每一组（9，10）包含15个全都伸展在相同数目的半径上的单元区8（下文中将把单元区的这些组合简称为“字节”）。图1中还标出字节中单元区的序号“1”至“15”。这些字节被分成信息字节9和控制字节10，用划斜线的部分表示控制字节。控制字节10在由半径组11所限定的位置上成对地排列，这种半径组从旋转中心4出发并具有相同的角度间隔，这使得相邻轨道的控制字节在径向彼此排列成一直线。（在下文中将把配对地排列的控制字节简称为“控制字”）。信息字节9备有通常形式的可用光阅读的信息结构;在这种信息结构中，若干单元区8包含凹坑12，这种凹坑具有比其边界低的反射率。在这种信息结构中，通常只允许单元区8上的凹坑12具有有限的若干种可能的分布。在本实施例中，只允许那样的分布，即，在信息字节9的15个可利用的单元区8上分布4个凹坑。

环形区A的控制字13备有控制结构，这种结构与允许的信息结构的不同在于在可利用的位置上凹坑数目的分布，在本实施例中，环形区A中的控制结构的不同在于在可利用的30个位置上凹坑是这样分布的，使得一个凹坑18位于第一控制字节中的序号“3”的单元区中，而一个同步凹坑16位于第二控制字节的序号“12”的单元区中。环形区B中的控制字14（见图1a）与环形区A中的控制字的不同在于其控制结构，在这种控制结构中一个凹坑19位于第一控制字节的序号“5”的单元区中，而一个同步凹坑20位于第二控制字节的序号“12”的单元区中。控制结构不但能用于区别环形区A和B，而且可以用于其他控制目的。例如，控制字可以包含用于轨道目的的槽纹17。借助图1a中控制结构的纵剖面图，用图解法说明这种结构。这种结构包含携带金属层22的衬底21上的浮雕结构。用透明的涂层23复盖该金属层。分别用D和D标明槽17的深度以及凹坑19和20的深度。在实际中，D和D的值一般相当于阅读光束的四分之一波长和二分之一波长。由于深度方面的这种差别，光束被按这样一种方式调制，即，由槽和凹坑所产生的调制能够彼此区别，并且能够与由表面的其他部分所产生的调制相区别。浮雕中位于控制结构中槽和同步凹坑16或者20之间的平面部分，可被用于阅读期间的聚焦控制。此外，由于这些控制字位于彼此相同的角度间隔中，所以可以借助这些控制字产生相应于单元区8的中心的时钟信号。为了得到上述各种控制的更详细的描述，可参考1985年7月30日提出的美国专利申请第760，450号。

图2表示用于阅读信息载体1的装置。图中，标号50表示用于使信息载体1以固定的角速度围绕旋转中心4旋转的常规类型的驱动机械装置。激光器51产生一束经由半透明反射镜51a和物镜53投射和聚焦在信息载体1上的阅读光束52;阅读光束52在信息载体上形成扫描光斑54。阅读光束52被信息载体1反射，使得阅读光束的强度被位于扫描光斑54的位置上的信息载体的结构所调制。被反射和调制的阅读光束52通过物镜53和物镜59投射到常规类型的光检测器55上，检测器55产生表征入射的阅读光束52的强度的电信号。用上述美国专利申请第760，450中所综述的方法处理由检波器55所产生的电信号，以产生适合用来轨道控制、光束的聚焦控制以及还原由信息结构所表征的信息。因为这些控制系统超出本发明的范围，所以这里将不描述它们。物镜53和59、半透明反射镜51a以及检测器55组成系统57，借助常规类型的驱动装置58，能够使系统57在横断轨道指向的方向上移动。

在这种径向移动过程中，扫描光斑沿着与若干环形区A和B相交的路径而移动，扫描光斑54在有规则的间距上与控制结构结合。图3表示一条路径60的例子，在系统57径向移动的情况下，扫描光斑54沿路径60与若干环形区A和B相交。环形区A和B之间的边界用标号65表示。路径60与从旋转中心4出发的半径11的交点表示路径60与控制结构的交点。用高放大比例表示了在一个环形区A中路径60与控制结构的交点61。图中还表示了在交点61期间由检测器55产生的、表征入射光束强度的信号Vdet。在图3中还给出在一个环形区B中路径60与控制结构的交点62以及在这个交点期间产生的信号Vdet。正如在图3中所看到的，在路径60与环形区A中的控制结构相交期间所产生的检测信号与在路径60与环形区B中的控制结构相交期间所产生的检信号，它们彼此的差别在于检测信号Vdet中的峰值63之间的距离不同。对于路径60与环形区A中的控制结构的交点，峰值63之间的距离与信息载体转过相当于23个单元区8的角度所用的时间间隔相符合，而对于路径60与环形区B中的控制结构的交点，峰值63之间的距离与信息载体转过相当于21个单元区8的角度所用的时间间隔相符合。因为记录载体以固定的角速度旋转，所以能够简单地通过例如时间的测量来彼此区别路径60与环形区A中和环形区B中的控制结构的交点。因为只容许有这样行信息结构，即，在这种信息结构中，在信息字节9的全部15个单元区8上分布4个凹坑12，所以发生如下的事情是不可能的，即，在扫描光斑在位于控制结构之间的信息结构上径向移动的情况下，检测信号包含两个其距离相当于21个或23个单元区的峰值63，从而能够有效地把相应于与信息结构的交点的检测信号的分量同检测信号的剩余部分相区别。

正如从图3中看到的，在扫描光斑径向移动的情况下，将穿过每个环形区A和B中的至少一组相邻的控制结构，由此，在扫描光斑穿过每个环形区A和B期间，记录载体转过一个大于两条相继的半径11之间夹角的角度。倘若那样的话，就可能简单地，例如通过比较表征与控制结构的相继的交点的检测信号分量的方法，在检测信号Vdet中检测从一个环形区到另一个环形区的渡越。

图4表示检测电路70的一个实例，它产生表征穿过相继的环形区的边界的测量信号Vm。检测电路70包括一个从检测信号Vdet中导出控制信号Vb1，Vb2（见图5）的同步电路75;这些控制信号与扫描光斑54分别同一个第一控制字节的序号“3”和“5”的单元区相遇的时刻同步。此外，紧接在产生Vb2之后，同步电路75产生信号Vb3。控制信号Vb1和Vb2分别控制第一取样和保持电路71和第二取样和保持电路72;取样和保持电路71和72分别响应控制信号Vb1和Vb2，大体上在扫描光斑54的中心分别穿过一个第一控制字节的序号“3”和“5”的单元区8的中心的时刻，对检测信号Vdet进行取样。取样和保持电路71和72的输出分别被馈送到比较电路73的正输入端和负输入端。根据比较电路73进行比较的结果，电路73在它的输出端产生逻辑“0”或者逻辑“1”信号。把比较电路73的输出端上的信号加到触发电路74;随着控制信号Vb3，触发电路74被置于对应于比较电路73的输出信号的状态。触发电路74的输出端上的信号V_m表示触发电路74的状态。

由取样和保持电路71和72所取得的取样信号表征扫描光斑54入射到的一个控制字节中序号分别是“3”和“5”的单元区的上面的反射率。

在环形区A中，序号“3”的那些单元区的反射率小于序号“5” 的那些单元区的反射率，使得在光斑54位于一个环形区A的期间，在产生控制信号Vb3的时刻，比较电路73的输出信号是“0”。在扫描光斑54经过一个环形区A期间，从扫描光斑扫描这个环形区中的第一控制结构的时刻起，即刻就导致信号Vm也是“0”。同样地，在扫描光斑经过一个环形区B的期间，从扫描光斑54扫描这个环形区中的第一控制结构的时刻起，即刻可得到信号Vm是“1”。在扫描光斑54径向移动期间，检测电路70产生一个作为测量信号Vm的方波信号，该方波的每个边缘表示扫描光斑54已与环形区A之一和环形区B之一之间的一个边界65交叉（见图6）。扫描光斑54与这些边界的交叉点用标号66表示。

在扫描光斑54径向移动期间，可以用电子装置对这种渡越次数进行计数，并与所需要的待被扫描光斑扫描的环形区的数目比较。当获得所需要的数目时，能够停止这种种径向移动，使得扫描光斑54停留在所寻址的特定的环形区。

用电子装置处理信号Vm的方法以及控制其中扫描光斑54径向移动的方法，超出了本申请的范围，因此不予叙述。一旦扫描光斑54寻址到特定的环形区，那末它就能够，例如借助包含在轨道中并表征相应的待阅读的轨道的号码的数字代码，寻址到该环形区中的信号轨道，如上述荷兰专利申请7212002（PHN.6508）中所描述的那样。借助这种寻址信息，能够以这样的方式控制驱动装置58，即，使扫描光斑54寻址到所需要的轨道。

图7表示同步电路75的一个实例。同步电路75包括一个其相位和频率是这样以使所产生的一列脉冲Vo与扫描光斑的中心穿过单元区8中心（见图5）的时刻同步的电压控制振荡器80。脉冲Vo对计数器82起着时钟信号的作用。借助比较电路83，从信号Vdet中导出脉冲波形的信号Vs（见图5）;脉冲信号Vs用来使计数器82复位至零。显然，也可以用其他方法产生复位信号，例如通过把信号Vdet微分，然后响应微分信号的零点交叉产生复位信号。以这样的方式构成计数器82，即，在计数器已经达到计数“20”的时刻，计数器82提供一个信号Vt（见图5）。为响应信号Vt，脉冲发生器84提供一个其宽度大体上与5个脉冲Vo相符合的脉冲信号Vv。信号Vv和信号Vs分别被加到双输入与门85的第一输入端和第二输入端。

借助计数器82，检测了扫描光斑54与控制结构的每一次相遇。正如已经描述的那样，控制结构同信息结构的差别在于检测信号Vdet中的峰值63之间的距离比较大，当扫描信息结构时，不出现这样大间隔的峰值。因为在信号Vs的每个脉冲时间，计数器82都被置零，所以由计数器82所计数的脉冲数目表示检测信号Vdet中最后一个峰值63出现的时刻之前已经经过的时间。如果这个时间超过表示扫描一个控制结构的特定值（在本例中这个值是计数“20”），那末，计数器82产生信号Vt，由此又产生信号Vv。提供信号Vt所对应的计数以及信号Vv的宽度是以这样的方式选择的，即，扫描一个同步凹坑16或者20的时刻总是落在由脉冲Vv所限定的时间窗口内，使得只有在相应于扫描光斑54与同步凹坑16或者20相遇的时刻，在与门85的输出端才产生脉冲。

把与门85的输出信号加到相位检测器86的两个输入端中的一个输入端上。将通过其约数与相继的同步凹坑16或者20之间的角度相应的单元区数目相等的分频器81得到信号Vo′加到相位检测器86的另一个输入端。电压控制振荡器80，分频器81，相位检测器86以及环路滤波器87，一起构成一个锁相环;通过该锁相环，得到信号Vo的上述相位和频率，由此而使脉冲Vo与扫描光斑54的中心穿过单元区8的中心的时刻同步。在本实例中，用计数器构成分频器81。通过常规类型的门电路88，从分频器81的计数中导出脉冲信号Vb1，Vb2和Vb3。

在本实施例中，控制结构与信息结构的不同之点在于凹坑之间的距离，在信息结构中不出现具有这种距离的凹坑。由于控制结构位于两种类型的环形区中，所以这种距离相当于“21”个或者“23”个单元区。显然，可以用其他距离来区别控制结构和信息结构，例如这种距离不是相当于多个单元区，而是，例如相当于单元区长度的1.5倍或者1/2倍。此外，作为例子，也可能通过使控制结构中连续的凹坑数目大于信息结构中最大的容许的连续凹坑数目，来辨认控制结构。显然，实际上可以利用所有彼此能够被区分的那些控制结构只要这些结构在半径方向上彼止排列成一直线，而主要在切线方向上变化，使得当穿过一组毗连的结构时，扫描光束的调制本质上与同这些控制结构相交的扫描光斑无关。例如，也可能利用其中的凹坑彼此交叠因而构成在径向延伸的细长的槽纹的控制结构，来代替在径向形成凹坑排的控制结构。此外，控制结构中的凹坑不必位于轨道的中心部分。例如，也可能在控制结构中把凹坑排列在中心的左边和中心的右边。还能够把凹坑用作轨道控制，使得可以省去控制结构中的槽纹。

在本实施例中，控制结构位于一组从旋转中心出发并具有相同角度间隔的半径上。然而，其他方案也是可能的。适宜于用以下方式将在该环形区上的各毗连的、可区别的控制结构组进行分段，以使对于给定的扫描光斑的最大径向速度以及给定的信息载体的旋转速度，在每个环形区中扫描光斑至少与一组控制结构相遇。另一种可能性是只允许扫描光斑在数目有限的轨道上作径向移动，并且这样来选择各毗连的控制结构组的分布，使得扫描光斑的容许路径在每个环形区中至少同一组控制结构相交。例如可能采用只允许扫描光斑在备有控制结构的数目有限的记录载体的扇形区中作径向移动的方法。

Claims

1、一种备有或者能够备有沿轨道排列的信息结构的光记录载体，这些轨道同心地设置于围绕旋转中心的位置，该载体包括能够彼此加以区分的并且按同心地设置于围绕旋转中心的位置的第一和第二环形区，其特征在于：

该记录载体备有能够彼此加以区分并且能够与信息结构相区别的第一和第二控制结构，第一环形区备有径向邻接的第一控制结构组，而第二环形区备有径向邻接的第二控制结构组，以便区分第一环形区和第二环形区。

2、如权利要求1所要求的光记录载体，其特征在于：控制结构以这样的方式沿着同心的轨道排列，即，其结构沿着轨道交替地包含控制结构和信息结构。

3、如权利要求1或者2所要求的光记录载体，其特征在于：在环形区的整个宽度上，控制结构位于由一组从旋转中心出发的并具有相同角度间隔的半径所限定的位置上。

4、如权利要求3所要求的光记录载体，其特征在于：

第一和第二控制结构的不同之点在于：其上的第一和第二可检测区分别相对于半径转移预定的第一和第二角度;第一控制结构中的第一可检测区产生阅读光束的第一调制，而第一控制结构中的第二可检测区产生阅读光束的不同的第二调制;第二控制结构中的所述可检测区分别产生阅读光束的所述第二调制和所述第一调制。

5、一种用于阅读如权利要求1至4的任一项所要求的记录载体的装置，该装置包括：（1）用于使信息载体围绕旋转中心旋转的驱动装置，（2）产生阅读光束的辐射源，（3）用于使阅读光束聚焦以便在记录载体上形成阅读光斑，并且使阅读光束指向对辐射敏感的检测系统的物镜系统，在径向驱动装置的控制下，该扫描光斑可以在记录载体旋转的平面内沿半径方向移动，以及（4）用于阅读信息结构把由记录载体上的该结构所产生的阅读光束的调制转换成电信号的检测系统，这种阅读记录载体的装置的特征在于：

该装置包含一个检测电路，用以在扫描光斑径向移动期间，当被调制的辐射束扫描第一和第二控制结构时，根据相应于被调制的辐射束的电信号的信号分量，来检测扫描光斑是与第一环形区之一相交还是与第二环形区之一相交;以及用以依据上述检测结果而产生测量信号，以便指示该扫描光斑与第一和第二环形区之间边界的交叉。

6、如权利要求5中所要求的装置，其特征在于：该装置包含

-用于从电信号中导出分别同入射在第一和第二可检测区上扫描光斑同步的第一和第二控制信号的同步电路;

-用于响应第一和第二控制信号而取得电信号的第一和第二取样信号的取样和保持电路;以及

-用于把第一和第二取样信号相互比较，并根据这种比较的结果产生测量信号的电路。