CN1067772C - 用于光记录的波形整形方法及其装置 - Google Patents

Abstract

改善在光记录装置中使用的光盘上记录的表面效应特性的方法及装置，该光记录装置包括一写光束源及一光调制器，用以响应调制器驱动信号以在载体中记录信息。该方法包括接收具有前、后沿的矩形波形，该波形作为调制器驱动信号，并产生一个被整形的信号，利用响应所述前沿的出现增加写光束的峰值功率，利用减少被整形信号大于阈值的时间在运动记录载体的表面效应轨迹中保持预定占空率，并产生对称的表面效应的前、后缘。

Description

用于光记录的波形整形方法及其装置

本发明涉及信息处理系统领域，尤其涉及光信息记录系统中的波形整形领域。更具体地，本发明涉及改善一种光盘记录标记的分辨率及同时克服与现有技术有关的占空率及非对称性问题的一个波形整形系统。

对于在光敏感载体上用光记录信息已经有许多系统是公知的。数字信息及模拟量信息可以被记录在各种载体上，其中包括盘、鼓及带形式的感光性树脂，光致变色材料及热敏感材料。

事实上，由于公知的光记录载体的非线性性能，所有这些公知的系统使用某种形式的脉冲码调制(PCM)或频率调制(FM)。此外，实际上，所有这些公知系统使用了一种包括一个物镜的光索系统用以使写光束的光在载体的光敏表面上聚焦成一个小光点。为了使记录材料的信息密度达到最大程度，必须使写光束聚焦到尽可能最小的光点尺寸。由于衍射效应，相于辐射的聚焦光束形成了一个被称为弥散圈的同心光环围绕的中心光点，该同心光环具有相应高斯值的功率分布。该中心光点的直径由记录光的波长及物镜的数值孔径(NA)确定。

许多光记录载体呈现一种阈值效应，意即当写光束的功率密度幅值超过阈值时则使载体发生变化，而在其低于该阈值时则不使载体发生变化。因为被聚焦光束的功率密度作为距中心光点中心距离的函数而变化，因此可能形成一个载体改变了的区域，该区域小于被聚焦光的中心光点的直径。为了获得具有特定尺寸的改变区域，现有技术的指导思想是仅需要这样地调节被调制光束的峰值强度，以使得在特定直径上的被聚焦光点的功率密度等于记录载体的阈值水准。试验结果表明：当写光束及载体间无相对运动及没有扩散使载体吸收能量的热传导效应时，这种技术工作得非常好。但是在所有的实际系统中在载体及记录光点之间的相对运动是必不可少的。这种相对运动使对被载体的特定区域吸收的能量值的计算变得大为复杂。

所有光敏感载体表现出在一定时间间隔中集聚所吸收能量值的趋势，以致于材料的阈值水准不能确定使材料发生变化的特定瞬时功率密度，但是却可确定作为在功率被接收时间中所接收功率的集聚后果的能量密度。换句话说，该阈值水平对于材料来说真正是一个曝光量水准。曝光水准定义为在单位区域上于曝光时间中所集聚的辐射光通量。在一个特定时间中照射在载体特定点上的辐射光通量是被聚焦光点中点的位置及写光束的瞬时调制幅度的函数。尤其是，在载体特定点上的曝光水准等于：作为时间函数的被调制写光束的瞬时功率和由通过被聚光点的载体上特定点的路径及速度确定的功率密度分布函数在整个曝光时间上求得的卷积。因为被聚焦光点的功率分布以两维变化，因此曝光水准在载体上确定为一个三维图形，在相应于载体阈值高度上通过图形用平面“薄片”与这个图形的相交点描绘出该载体变化区域的边界。

确定记录点有限尺寸效果的一个重要概念是在运动记录载体上信息空间频率的概念。这是美国专利US4616356中的主题，在这里结合作为参考。

在这里还要结合作为参考的是美国专利US4225873，它描述的信号处理技术是用以获得被记录信息合适的占空率及降低被记录信息的二次谐波失真，该技术中也涉及一些参数，而该技术已被本发明改进了。在本说明书中，被记录信息的占空率将被详细地引用，应该理解到二次谐被的失真是与占空率成比例的。这就是，当占空率被控制在接近50％时，可以最大程度地降低被记录信息的二次谐波失真。

如前面所指出的，当使用激光在载体上作记录时，记录过程的效应可以是记录表面的烧蚀，记录表面的变色，或是光敏涂层表面的光硬化或软化，形成升高的凸起或小泡等等。在所有的情况下，记录载体均相对于入射光束运动，而且光束的能量升高大于阈值水准及下降小于阈值水准，以便各自引起或不引起所需的效应。同时在所有情况下，当光束开始被启动或是被超过阈值，在记录表面上能量的整个效应不是瞬间完成的。而是，尤其是对于热敏感的载体，记录效应(即标记)随时间而增加，主要因为载体温度在施加能量的影响下随着时间增大。这就是，当光束开始被启动时，瞬时问在运动记录表面中检测不出变化。如果持续地进行，则入射光束的整个效应将会在记录表面上引起一个宽的效应条痕，由此随着时间的过程确定出一个展宽的光束轨迹。

另一方面，当光束被关闭或降低到阈值水准以下，缺乏来自光束的足够能量的效应几乎立即被盘表面识别出来，因为盘的光扫出部分是冷的并未发生变化。因此，当光束很快地被关闭，几乎瞬时地阻止了记录效应的发生，并由于在记录表面上照射点处的光束实质上是圆形的，因而在被记录标记的后缘处可以看到一个相当钝的端部。

如果运动记录载体的表面被具有急剧上升前沿及急剧下降后沿的光束照射时，将可以看到一个似为“梨状”或“泪珠状”的表面效应，它的前缘为锥形并展宽保持恒定宽度直到光束被关闭，在关闭点上记录效应确定为一个圆的或钝的后缘。

在前面所述的记录表面特性是未考虑选择记录“效应”类型得出的，为了在本说明书中简化讨论，现在假设记录光束引起的是表面的烧蚀，由此产生的是一种“谷痕”。但是应该理解到，用凸起，变色，光树脂硬化，感光树脂软化或另外的标记来取代术语“谷痕”并不偏离记录效应的技术描述特征。还应理解到，这里所使用的术语“谷痕”是与在感光性树脂显影后其上所形成凸起或谷痕是等价的，如果感光性树脂被选为记录表面的话。最后，术语“记录表面”定义为盘上对光能量照射敏感的那部分，不管它是位于盘的外表面或是浸渗在表面的下面但能被光束照射到均可。

在一种高密度光盘CD(Compact Disc)片记录中的一个参数是谷痕对台面比率的精确控制。从台面到谷痕和相反的每次过渡标志着EFM(Eight-to Fourteen)信号的一次过零；因此台面区域的尺寸包含着与相应的谷痕尺寸同样多的数字信息。谷痕与台面尺寸的比率为记录的“占空率”。一个50％的占空率表示谷痕占50％的轨迹区域及台面占50％的轨迹区域的一种对称信号。任何偏离50％的占空率的记录将代表作为一种非对称信号的眼状图形(将结合图2讨论)。由于在复制处理中的限制，各种CD播放器光学部分的不同，播放器电子放大部分的变化，所有的CD记录，即使是以完全50-50对称性录制的那种由重播光学系统来看均被看作稍许的不对称。在CD播放器中的电路利用将“零电位”移动到在正及负半波之间不存在定时差别的点上，来校正这种不对称。

播放器中的光学头利用将一束激光束聚焦成约1微米直径的光点并将该光点沿盘上谷痕及台面的螺旋轨迹扫描，来“读”这个盘上的信息。台面将大部分光反射回到一个光学头中的光检测器上，但是谷痕只反射极少的光。该光检测器产生正比于盘上被光点照射区域所反射的光量的电信号。因为光点具有限定的衍射及其直径稍大于盘上最短长度的谷痕，因此该电信号的上升时间及下降时间相应地慢些，并且代表最小谷痕的信号幅值小于代表较长谷痕的信号幅值。这种幅值的不同随着播放器的不同而变化，这是因为它们的光学系统质量不同，并且这种幅值的不同随着光盘的不同而变化，这是因为谷痕的几何形状不同。所有的播放器均采用模拟光圈补偿电路来部分地补偿这种幅值的不同，该电路放大高频信号相对低频信号的幅值。不足的是，为了经济的缘故，这些放大电路不是相位上线性的，因此谐波信号延时不同的数值，并旦除幅值外波形的形状也发生了改变。

记录在盘上的EMF信号是一个运行长度被限定的数字码，该信号是自锁的并在过渡间隔定时中包括它的数字信息，这些过渡是谷痕和谷痕间台面之间的界线。因此，每个谷痕的长度是一个数据量，而谷痕间每一个台面的长度也是一个数据量。

根据CD标准EFM码的规则要求每个及各个过渡发生在最后过渡后的九个允许时间的一个上。更具体地说，两个过渡之间的周期必须是nT，其中T是一个固定的时间周期(约为231毫微秒)以及n为3及11之间的一个整数。为了将信息解码，播放器必须确定在每次过渡之间有多少个T经过了。重播头下的光盘旋转速率不能足够地稳定到利用固定的时钟来简便地对过渡进行定时的程度。取而代之的是用一个运行在单位T一个周期的平均值(4.3218MHZ)上的信道时钟锁相在重播出的信号上。锁相环PLL利用信号中每个过渡的定时与最接近的时钟周期端相比较而工作的。如果过渡始终地发生在时钟一个周期端的前面，则时钟缓缓地加速，直到过渡正好发生在周期端上为止。

不足的是，来自光盘的模拟量信号的上升及下降时间为若干个T的长度，因此必须选择一个特定的电压来确定过渡的瞬间。这个电压是播放器的“决定电平”。播放器借助于EFM码的另一规则来选择该电平，该规则为：平均地(并是理想地)说EFM信号处于“高”电平的时间精确地为它平均地处于低电位时间的相同量。了解了这一点时，假如播放器选取了过高电压的一个决定点，则EFM信号为低(低于决定点)要比为高(高于决定点)更频繁。在播放器中的伺服环缓慢地调整该限定电压以便找出并维持正确的决定电平电压。

重要的是，要理解播放器不能够基于一个个周期的基础上来改变决定电平，但是过渡之间的周期可以瞬时地从3T变化到11T。任何依赖频率的对波形形状的影响会引起对于信号高频区域的理想选择点处于与对于信号低频区域的理想选择点不同的电压上。播放器将选择这些电压的平均值为决定点。如前所述，播放器的放大电路不是相位上线性的，因此引起了理想决定点电压随频率的“扩散”。

为了从光盘上读出信号，播放器必须将小光点集中地保持在光盘上谷痕的运动螺旋轨迹上。对于检测光点相对于轨迹的位置采用过不同的技术，某些播放器(使用单光点或推挽跟踪器)的跟踪装置会受到沿轨迹谷痕的平均占空率的很大影响。也就是，当轨迹由大于非谷痕区域一定百分比的谷痕区域组成(占空率大于50％)时，这些播放器才能可靠地沿轨迹中心跟踪。所记录的情报信息包含在谷痕及台面两者中，而在台面中不包含跟踪信息，这些台面与光盘表面另外未记录区域在同一平面中，这些来记录区域就是谷痕轨迹之间的光盘表面。因此，谷痕长度比它们之间的台面长度愈大，跟踪分系统的工作愈好。正如所指出的，当任何小于50％的占空率时，就产生了不足以使推挽跟踪器保持在轨迹中的跟踪信息。对这种困难的一种解决是将谷痕对台面的占空率又增加到50％以上，并依靠播放器的能力重调整它的“决定电平”以补偿被记录的占空率的增加。但是，为了使播放器的PLL保持基于EFM信号的信道时钟，占空率的增加必须在整个信号中是均匀的，但是这不能作到，因为在9个不同的谷痕尺寸(3T至11T)中谷痕长度没有等比例的增大。一个3T的谷痕显然比6T或11T的谷痕具有较大百分比的增大。因此不足的是，为了适应单光束跟踪器采用的偏、离50％的占空率却牺牲了对称性，如果非对称性太大，播放器的锁相环就不能锁重播出的信号。

至今它不适用记录过程的另一个考虑是：单光束播放器的跟踪作用依赖于跟踪镜方向中反射回光检测器的光量，它最好利用在记录表面中形成的谷痕上的锥形(尖形)端来工作。理想的谷痕是在其底部具有谷顶的一个长槽，类似于一个倒置的金字塔形成的凹陷。其侧面愈陡及其端愈尖就愈好。因此，任何改善谷痕的精确度使其趋于产生一个平台区域及消除谷痕长狭及锥形前缘的试图将会使这种单光束播放器中的跟踪更困难。此外，谷痕的长度在谷痕与谷痕间变化很大，也即从3T到11T，一个3 T宽度的谷痕或台面可能直接布置在一个11T谷痕或台面的附近。如果峰值功率幅度增加了并产生了圆形(不尖的)的较高精确度的3T谷痕则当同样的峰值功率幅度用来形成11T的谷痕时，将会产生非常宽的或钝的尾端部分。这种在3T及11T之间几何形状的不同产生了不同的对称性，其中3T谷痕具有一种对称性，而11T谷痕具有另一种对称构型，这将会引起播放器中解码器的问题。理想的是每一种谷痕尺寸均具有相同的对称性。否则，将具有眼形图形中的一种“图形扩散”(将结合图2讨论)。

因此可以理解，没有以上讨论的技术背景知识，一种简单化的光盘记录的设计将简单地维持记录信息中50％的占空率。在理想的场合中这看来是显然要作的事情，因为维持50％的占空率对于记录过程似乎应该是实质性的要求。不同的现有技术的方法及装置仅是提供了一种矩形波形，其中代表nT长度谷痕的部分其长度等于代表谷痕间nT长度台面的波形部分的长度。

根据经验，为了在光盘上产生最佳的谷痕轨迹明显地要考虑许多因素。例如，因为沿轨迹谷痕的宽度随着允许光束照射到表面的时间量而变化，谷痕尺寸及几何形状是表面速度的一个函数，这时对一个以恒定角速度方式记录的光盘的一个重要因素。另外要考虑的因素已经讨论过了，其为占空率(＞50％)，垂直剖面中的谷痕侧壁形状(对于单光束跟踪器是重要的)，非对称性，及谷痕分辨率。

可以增加脉冲的宽度来提高占空率，但这使非对称性增大。增大被调制光束的功率幅度改善了前缘的分辨率及增加了占空率，但产生了“梨状”后缘及过大的非对称性。利用阶梯形调制器驱动脉冲增大前沿的峰值功率改善了前缘的分辨率但是需要降低脉冲长度以使占空率受到控制。这样作就使不同的脉冲长度得到不同的非对称性并需要对每个表面速度作调节以便得到最佳效果。可以降低阈值来提高占空率，但是这产生了谷痕前缘较差的分辨率及不确定的谷痕宽度，它使3T及11T脉冲宽度之间的几何形状呈现出实质性的区别。最后，任何增加谷痕分辨率的企图均会固有地削弱单光束跟踪轨迹的能力。

因此可以理解，由于可以得到许多的能影响定时及谷痕几何形状的参数调节，作出任何调节令影响另外参数的相互作用是一个极大的问题，它使产品产量降低并且需要记录操作者持续地关注。

因此在该技术方面需要一种用脉冲驱动光调制器的方法及装置，它能在比至今更宽的范围内对几何形状及非对称性单独地进行控制。这种方法及装置允许调节脉冲的宽度及功率使不对称性最优化，并能使脉冲后沿的倾斜度得到调节以保持正确的几何形状。当考虑到生产光盘任何设定程序时这些参数的较为独立的控制是极为重要的，在生产中要考虑不同的化学成分，光盘的表面厚度，注模机械，及控制机械，任何特定的系统需要不同的调节以获得最佳的谷痕几何形状及非对称性，而现有技术缺乏提供这种灵活性，因为其不能独立地控制某些参数。因此本发明满足了该技术方面的一个长期要求，即要求一种方法及装置，它们不仅能对一个特定系统的调制器驱动脉冲作最佳调节，而且也能考虑到系统与系统的区别作出调节。同时也实现了一种协同的效果，即能够使谷痕产生锥形的端部及仍保持合理的高分辨率，以及所需的占空率，有益于改善跟踪和改善信号的重现性。

本发明提供了用于一种光记录装置的独特被整形调制器驱动信号，这是利用一个波形处理装置来提供的，该装置从EFM接收一个通常提供来作为调制光束的调制器驱动信号的矩形波，并由此产生出一个被整形调制器驱动信号，该信号具陡的、达到足以引起写光束具有超过运动载体阈值强度的第一电平的前沿，及具有以预定速率改变幅值达到第二电平的斜坡后沿，它足以使写光束具有低于运动载体阈值的强度。

以此方式，被整形调制器驱动信号的陡前沿代表升高的峰值记录功率，而相对于陡前沿选择的倾斜后沿通过阈值的点调整了记录标记(谷痕)的占空率，并阻止了标记的后沿变宽及变钝。由于相对该被整形调制器驱动信号的倾斜后沿的陡前沿，使成形的谷痕在其前缘及后缘上具有基本对称的几何形状。此外，如果该被整形调制器驱动信号的陡前沿的幅值适当地调节，可以提供“独木舟状”的谷痕，这对单光束跟踪系统提供了良好的跟踪，就前、后缘的半幅值而论不会影响非对称性。因为该被整形调制器驱动信号的后沿根据预定的斜坡函数降落，因此载体的温度不会象现有技术调制驱动脉冲急剧下降的后沿所引起的温度急剧下降，故其后缘也出现了“独木舟状”的特征。

根据本发明的波形整形电路包括改变波形超过阈值时间值的装置，改变波形幅值及直流电平(偏压)的装置，及改变被整形调制器驱动信号中斜坡后沿倾斜度的装置。

本发明的这些及另外的特征及优点将从以下对本发明的一个特定实施例的说明中清楚地看到，其说明参照以下附图：

图1：使用根据本发明波形整形电路的一种记录装置的总体方框图；

图2：根据CD标准规格的一个完整对称的眼状图形的示意图；

图3：包括矩形，阶梯形及斜坡形调制器驱动信号的一组波形图及表示这些调制信号效应的一组几何形状；

图4：根据本发明的波形整形电路的组合框图及部分电路图；及

图5：图4的电路图中不同点上的波形图及这些波形在记录载体上具有的效应。

图1中该记录装置的框图仅包括那些与本发明新颖性有关的装置特性。为了描述一个完整的光记录装置，参考了上述的美国专利US4225837。

图1的记录装置设计用于在一个旋转的盘形载体1上记录信息。该盘由一主轴驱动电动机3带动旋转，而该电动机由一速度控制器5控制。当然该载体可以是一个鼓、一个卡片或一个线形带的形式，并且具有对技术人员显而易见的载体驱动系统的必要改型。

一种激光或类似的高强度光源7构成了具有特定光波长的的写光束9。写光束通过光调制器11，该调制器根据线10上的驱动信号改变写光束的强度。作为一个例子，该调制器11可以为一个声光调制器。

由调制器11输出的光束13将具有正比于驱动信号的调制幅值，并将具有由驱动信号的直流偏置及未调制光束9的强度控制的平均强度。

该调制光束13被射到记录载体1上，并由合适的光学部件聚焦成一个光点15。这些光学部件最好包括一个物镜17及一个光束扩张镜19，后者将来自调制器的光束扩张到物镜17的整个光圈上。在该公开的实施例中，镜17和19被安装在一个移动架21上，以便使光点15相对于盘1径向地运动。当然，使光点15相对载体的运动还可能有其它的各种设置，包括主轴驱动电动机的运动。在该公开的实施例中，移动架21由平移驱动系统23带动。

用于光调制器11的驱动信号由一个波形整形电路31形成。该波形整形电路包括一个用以接收待记录信息的输入端33，及还可包括一个接收用来调节被调制光束13平均强度的驱动信号偏置控制量的输入端35。如果信息载体相对于聚焦光点15的速度不是恒定的，则该信号处理系统须包括一个用于接收指示瞬时相对速度信号的输入端37。

该记录载体1可包括一个衬底41及涂在该衬底上的对光敏感的记录层43。一个透明件45可插放在记录层43及物镜17之间，用来阻止灰尘和其它污物碰到记录层上。作为一种替换，该记录层也可形成在透明件45的内表面上。

图2表示一个完全对称的“眼状图形”，它是本领域技术人员于理解的并给出在这里仅表明在播放器中被记录信号内可控非对称性的必要性。沿水平中线的钻石状构形表明所有的波形完全与零点相交。如果，例如波形I3(代表一个3T长度的谷痕及台面)为不对称的，例如谷痕及台面其长度不等，则波形I3一个半波的移位不发生在过零点上。如果另外的波形对该点也是不对称的，则就不过能在该点上沿图2中图形的水平中线使一个nT信号与另一个nT信号区分开，一个不合适的信号不会从播放的光盘中再出现出来并且锁相环也不能锁住该信号，由此就失去了自产生时钟及破坏了重播信号的完整性，或者这种非对称性会产生对落在由时钟形成的错单元中的谷痕边缘的检测，也是造成故障的后果。

图3表示在一个运动的记录载体表面形成的谷痕中产生的几何图形，其中使用了一个矩形驱动脉冲，一个阶梯驱动脉冲及一个斜波驱动脉冲，其后者为优选波形并为本发明的主题。

用于CD控制的EFM处理器的标准输出是一个导通比平均为50％左右的矩形波，管脉冲对脉冲其周期从3T到11T的变化。这表示在图3的行A1上，其中描绘一系列3T区域及最后一个长的5T。因为写光束的直径仅稍大于将在记录载体表面形成的谷痕的宽度，并联想某些谷痕的形成发生在光束中心的两侧，从图3的行A2可以理解到在盘上的谷痕开始于上升的调制波形所指点以前，这是由于如前所述的光在光束中心点周围的分布引起的。同样如前所述，在平面图中的谷痕形状，如A3上所示为梨状或泪珠状，即它具有锥形的前缘及钝的后缘，其理由已在上面详细给出了。

在图3的中间表示了用于改善光盘上谷痕分辨率的一种现有技术，其中利用增加驱动信号上升沿处的调制器驱动信号的幅值，如行B1所示，其最高幅值相当于大于通常为形成行A3中所示谷痕所用的光束功率的光束功率。如果行B1中脉冲的整个宽度上为该较大的幅值，则该谷痕的后缘过度地宽大。为了阻止这样，该阶梯调制器驱动信号B1约在1T处下降到正常的功率幅值并持续保持该幅值直到在其后缘处下降为止。其后缘的定时有意地缩短以补偿由于高于常规功率幅值引起的谷痕长度的增加。该被整形的调制器驱动信号B1因而完成了提供较高分辨率的谷痕的目标，并保持了接近50％的导通率及对脉冲提供了良好的非对称性。

另一方面，如前所述在谷痕中的钝端部对于某些播放器产生了跟踪的困难，因而所提出的利用波形B1的解决方案解决了一个问题却又产生了另一个问题。这就是，在A3上所示的谷痕钝端部对于某些播放器具有比B3所示的“改善”谷痕更好的跟踪性能。这首先是由于：如A3所示谷痕左侧的锥形端有些象金字塔的形状，也即该锥端侧具有小镜的作用，它对被折射到光束偏离轨踪侧的光量具有大的作用，以使得很小偏离状态能容易地被用于回收这些反射光的光检测器检测到。具有如B3所示的钝端部及精细限位的谷痕不具有角形的镜面，在由光检测器测出的跟踪信号被认定是偏移轨迹状态前光束无论如何在横向移动了一个较大距离。

此外，在记录时，当表面速度增大时，如A3所示的陡削的谷痕后缘沿轨迹在纵向伸长，因为光束过渡中的能量集中在一个较大的表面区域间隔上。同样在较低速度时，对于提供的相同能量其表面在较大的范围上受到热影响，例如，表面速度愈低，谷痕的锥状就愈扩大。这就造成了很不合适的占空率及不对称性。因此使用B1的波形需要对每个表面速度调整占容率，以获得最佳效果。

对于调制器驱动信号更理想的波形描绘在图3中的C1上。这里初始的脉冲急剧上升沿，假如它在幅度上不过大于常规脉冲的话，可给予谷痕前缘一个可控的锥端，也即是在很尖的锥端的陡峭的垂直壁之间的某种形状。图3行C1中的波形后沿为斜坡的事实决定了：在波形C1的幅值的改变能很容易地对谷痕的前缘产生大影响的同时，仅对其后缘产生很小影响，这不同于波形A1及B1的情况，在那里整个幅度的增加会对谷痕中部和尾部产生有害影响，作为对增加前沿幅值的一种牺牲。当然如果波形C1各处的幅值均增加了，则后沿的陡斜度必须加以调整以便补偿，但是该波形参数的整体调整比波形A1或B1的调整要简单得多。

另外，因为波形C1的后缘对谷痕也是产生一个锥形的后缘，因此对于不同的表面速度其占空率的不同就没有在使用波形A1或B1时那样大。同时，占空率可以利用改变波形C1的幅值或后延的陡度来调整，而改变脉冲宽度是调整使用波形A1或B1时占空率的唯一途径。

由波形C1可以理解，由于调制器驱动信号急剧上升沿可控的幅度在谷痕(C3上)的前缘形成了锥形，而由于通过远小于波形A1及B1矩形脉冲的阈值的调制驱动信号的倾斜后沿使谷痕的后缘也成为锥形。如果波形C1的幅值，直流偏置及后沿的倾斜度作合适的调整，则在盘中形成的谷痕具有如C3所示的形状，并呈现出所需的适度锥端，所需的占空率，良好的非对称性及改进的分辨率。

图4中输入33是一个矩形波形，它在现有技术中将直接驱动光调制器11(图1)。图4的波形整形电路在该输入波形的基础上工作，用以产生出图3中C1上所示的波形。

图4表示波形整形电路31(图1)，它的功能是提供一个修改形状的调制器驱动信号，该驱动信号具有上述的所有特性，也就是具有提供高峰值功率，良好的非对称性，所需的占空率及用于改善跟踪的锥形谷痕前、后缘。

为方便起见，图4的电路可以分成两部分，第一部分产生输入信号的一个延时的前沿，第二部分提供最终调制器驱动信号输出的合适波形。实际上，对调制器驱动信号幅值和形状的控制就控制了播放器所需的谷痕的几何形状，也即图4的电路设计来产生合适宽度的谷痕，它具：图形的顶部，合理均匀的深度，在3T长度谷痕与11T长度谷痕之间合理均匀的宽度，锥形的谷痕前缘及后缘，良好的非对称性及所需的占空率。

如果增加了波形C1前沿的峰值功率来改善分辨率，则必须使所产生的增大占空率缩减到约为50％的值。这是利用延迟输入33的前沿一个预定的值来实现的，例如延时约1.5T，但是其后沿的通过并无延时。

对图4的描述将利用图5中所示的波形及盘的几何图形继续进行，其中(a)是具有可变宽度的正向及负向波形部分的矩形波输入33。在图5中，其正向部分产生谷痕，而负向部分确定最终被记录的记录载体的台面，尽管依赖光调制器的要求反向也可同样很好地工作。

图5中的脉冲(a)被施加于前沿延时电路51，它可以是由波形(a)的上升沿触发的单稳多谐振荡器。延时电路51的输出通过线55提供给一个与门53。输入波形(a)也提供来作为与门53的另一输入。与门53的输出表示为图5中的波形(b)。这个脉冲通过电阻R1供给晶体管Q1的基极。由于所加的延时及与门53的作用，对输入波形(a)的影响是延时其上升前沿及使其下降后沿无延时地通过，正如对波形(a)及(b)的比较可清楚地看到的。

当波形(b)为高电位时，Q1将导通，Q2的基极将保持接近地电位，如图5的波形(c)所示。当波形(b)变为低电位时，晶体管Q1关断，并由于电流从可调恒流源57经由二极管D1及R7对电容C1充电使该晶体管的集电极电位上升。在Q2基极的倾斜波形是由通过R7的电容C1的充电率及由电流源57得到的电流所确定的一个斜坡。虽然电流源是一个可变的电流源，一旦利用调整电位器R4调到一特定电流时，电流源的电流输出对于该特定调整值来说就是恒定的。因而电容C1将在一线性充电率下充电。

因为Q2的基板被二极管D1，D2及D3的导通箝位在其高电位点上，在Q2基极上的电压将不会超过约2.1伏。于是在Q2基极上升高的斜坡电压将会到达该被箝位电位的限定值，又因为2是一个发射极跟随器，在Q2的发射极的电阻R8上将会得到同样的波形。这个波形(波形(c))施加给Q3的发射极，该晶体管的基极与+5伏电源相连接。因此，Q3集电极的信号是一个波形(c)的非反向的并被放大的波形，如波形(d)所示。Q3输出的幅值由电阻R9调节，Q3集电极上的直流偏置或信号偏压由电阻R10以该领域技术人员公知的方式调节。

Q3的输出被施加到一个推挽式放大器61上，该放大器的输出成为具有波形(c)所示特征的被整形调制器驱动信号。根据调制器的类型及推挽放大器61的设计，该输出可以换一种方式成为与波形(c)所示反相的波形并具有图5中波形(d)的形状，该波形就是在图3所述例中使用的波形。

图5也表示具有大于3T长度的波形(a)的至少一个正向部分R一个负向部分。但是，由以上的描述可知，所产生的波形(c)和/或(d)没有任何必须的附加信息。

由图5中可见到，输出矩形波形(a)前沿的延时保持了波形(d)的上升沿至上升沿的距离，因而具有缩短波形大于阈值的时间的作用，以致于减小了占空率(谷痕与台面的比率)。实际上，延时缩短了最终调制器驱动信号超过阈值部分的宽度。单稳多谐振荡器51延时的调节图中表示为电位器R13形式的宽度控制。正如所述的，当峰值功率增加时必须缩小产生谷痕的驱动信号的宽度，以便维持50％的占空率。

必须指出，上述的信号处理方案并非打算作为通常在光信息记录处理中所施行的写光束强度幅值的稳定及调节。为了获得合适的记录信息的占空率及减小记录信息二次谐波失真所需的附加步骤已在现有技术尤其在美国专利US4225873中作出讨论。一个完整的记录系统最好要稳定相对记录载体阈值幅度的被调制光束的平均强度，以便使记录信号的失真减至最小程度。此外，一个完整的系统最好正比于被聚焦的写光点与记录载体之间的相对速度地改变写光束的平均功率，因为材料容积的增加随速度的增加而改变。

虽然本发明是参照其优选实施例作的详细描述，应该理解到一个普通技术人员在不偏离本发明的精神和范围情况下可以作出各种改型。因此本发明不应受其限制，而只受附设权利要求的限定。

Claims (29)

1、一种用于光学数据记录装置中的控制电路(31)，用来产生一控制信号来控制入射到运动的光学记录载体(43)上的写光束的强度以产生一系列的表面效应，所述每个表面效应包括一前端、后端及位于前二者之间的部分，所述入射光束当所述光束的强度足够在所述运动载体上产生高于所述运动载体的表面效应阈值的热辐射水平时促使在所述运动记录载体上形成一表面效应，所述控制电路响应包括一个脉冲序列的输入信号，每个输入信号脉冲具有一突变的上升前缘和一突变的下降后缘，每个所述输入脉冲的后缘与下一脉冲的前缘隔开一个间隔，所述产生的控制信号包括一控制脉冲序列，每个所述控制脉冲对应于一特定的输入脉冲并对应于所述的特定输入脉冲在所述的运动记录载体上产生一特定的表面效应，所述控制电路的特征在于：

(a)波形整形电路，它响应所述输入信号产生所述控制脉冲序列，每个所述控制脉冲显示：

(ⅰ)前缘，在其上控制脉冲的幅度从基础电平突变升高到一峰值电平，所述基础电平若维持的话不足以使所述光束在所述运动载体上产生高于表面效应阈值的热辐射水平，该峰值电平不小于选择的写电平，所述写电平若维持的话足以使所述光束在所述运动载体上产生高于表面效应阈值的热辐射水平；

(ⅱ)一确定的点，位于所述前缘之后，所述写电平一直保持到此点，且在此点控制脉冲的幅度开始从所述写电平减小；

(ⅲ)伸展的期间的后区，从所述确定的点开始，在该区内控制脉冲的幅度从所述写电平减小到所述基础电平，并且该区在一终点结止，在该终点处控制脉冲的幅度停止减小；

及(ⅳ)一时间周期，位于所述终点和所述控制脉冲序列的下一控制脉冲的前缘的开始之间；

(b)脉冲截短电路，它与所述波形整形电路电耦合，它使得从所述控制脉冲前缘的开始到所述确定的点的产生之间的时间间隔小于对应的输入信号脉冲的突变上升缘与突变的下降缘之间所经历的时间。

2、如权利要求1所述的控制电路，其中每个所述控制脉冲的后区的期间对于所述输入信号脉冲序列中的所有输入信号脉冲无论他们的期间如何均为同一预定的时间周期。

3、如权利要求1所述的控制电路，其中后区内的控制脉冲的幅度减小不涉及幅度增加。

4、如前述任一权利要求的控制电路，其中后区内的控制脉冲的幅度的减小是连续的。

5、如权利要求4所述的控制电路，其中所述波形整形电路包括装置(R4)，用于选择性地改变所述的减小速率。

6、如权利要求4所述的控制电路，其中所述后区内的控制脉冲的幅度的减小是线性的。

7、如权利要求6所述的控制电路，其中所述波形整形电路包括装置(R4)，用于选择性地改变所述线性减小的速率。

8、如前述任一权利要求的控制电路，其中所述波形整形电路包括装置(R9)，用于选择性地改变所述控制脉冲的所述写电平幅度。

9、如权利要求1至7任一个的控制电路，其中所述波形整形电路包括装置(R10)，用于选择性地改变所述控制脉冲的平均D.C.幅值。

10、如权利要求1的控制电路，其中所述脉冲截短电路包括装置(R13)，用于选择所述时间间隔及所述经历时间之间的差。

11、如权利要求1的控制电路，其中所述脉冲的所述后区的期间可以有选择地改变。

12、如权利要求1的控制电路，其中所述脉冲的所述后区的期间可以有选择地固定。

13、如权利要求1的控制电路，其中所述脉冲截短电路包括电路(51)，后者响应所述输入信号(33)，使所述控制脉冲的前缘的开始相对于所述输入信号脉冲的所述前缘延迟一选定的时间周期，并使所述控制信号脉冲中的所述确定的点的产生基本上与所述的相应的输入信号脉冲的后缘同时地发生。

14、如权利要求13所述的控制电路，其中所述的选择的时间周期大约为1.5T，这里T是记录和再现通常的紧致盘的信息盘中的EFM代码标准规则中定义的固定的时间周期。

15、如权利要求1的控制电路，其中所述表面效应是所述运动记录载体的记录表面上的坑。

16、如权利要求15所述的控制电路，其中所述控制电路使每个所述坑的前端由所述控制信息的相应控制脉冲的前缘启动，使所述坑的后端由所述相应控制信号脉冲的后区启动。

17、如权利要求16所述的控制电路，其中所述脉冲截短电路使所述坑相关于所述坑间的脊并沿交替的坑和脊序列与所述脊有预定的占空周期。

18、如权利要求17所述的控制电路，其中所述的波形整形电路使所述序列中的每个坑显示一几何对称的前后端。

19、如权利要求16所述的控制电路，其中每个所述坑的前、后端是尖削形的。

20、如权利要求19所述的控制电路，其中在平面图中每个所述坑是细长的椭圆。

21、如权利要求15所述的控制电路，其中所述波形整形电路包括装置(R9、R10)，选择性地改变所述控制信号脉冲的幅度及选择性地改变所述控制脉冲的平均D.C.幅值。

22、如权利要求1所述的控制电路(31)，其中：

(a)所述后区在所述运动记录载体上产生所述表面效应的后端；及

(b)所述控制脉冲序列中的所述终点与下一控制脉冲前缘的开始之间的所述时间周期取决于相应的输入脉冲对之间的间隔。

23、如权利要求22所述的控制电路，其中所述控制脉冲在运动记录载体上制造相应的表面效应序列，每个表面效应的后端与前端几何对称。

24、如权利要求22所述的控制电路，其中所述后区内的控制脉冲幅度的减小不涉及幅度增大。

25、一种光学数据记录方法，包括步骤：响应包括一个脉冲序列的输入信号生成一控制信号来控制入射到运动的光学记录载体(43)上的写光束的强度以产生一系列的表面效应，所述每个表面效应包括一前端、后端及位于前二者之间的部分，所述入射光束当所述光束的强度足够在所述运动载体上产生高于所述运动载体的表面效应阈值的热辐射水平时促使在所述运动记录载体上形成一表面效应，每个输入信号脉冲具有一突变的上升前缘和一突变的下降后缘，每个所述输入脉冲的后缘与下一脉冲的前缘隔开一个间隔，所述产生的控制信号包括一控制脉冲序列，每个所述控制脉冲对应于一特定的输入脉冲并对应于所述的特定输入脉冲在所述的运动记录载体上产生一特定的表面效应，所述控制信号生成步骤包括：

(a)接收所述输入信号并响应该信号生成所述的控制脉冲序列，每个所述控制脉冲显示：

(ⅰ)前缘，在其上控制脉冲的幅度从基础电平突变升高，到一峰值电平，所述基础电平若维持的话不足以使所述光束在所述运动载体上产生高于表面效应阈值的热辐射水平，该峰值电平不小于选择的写电平，所述写电平若维持的话足以使所述光束在所述运动载体上产生高于表面效应阈值的热辐射水平；

(ⅱ)一确定的点，位于所述前缘之后，所述写电平一直保持到此点，且在此点控制脉冲的幅度开始从所述写电平减小；

(ⅲ)伸展的期间的后区，从所述确定的点开始，在该区内控制脉冲的幅度从所述写电平减小到所述基础电平，并且该区在一终点结止，在该终点处控制脉冲的幅度停止减小；

及(ⅳ)一时间周期，位于所述终点和所述控制脉冲序列的下一控制脉冲的前缘的开始之间；及

(b)使所述控制脉冲的前缘的开始到所述确定的点的产生的时间间隔小于从对应的输入信号脉冲的突变的前缘到突变后缘之间所经历的时间。

26、如权利要求25所述的光学数据记录方法，其中后区内的控制脉冲的幅度的减小不涉及幅度增加。

27、如权利要求25所述的光学数据记录方法，其中：

(a)所述后区在所述运动记录载体上产生所述表面效应的后端；及

(b)所述控制脉冲序列中的所述终点与下一控制脉冲前缘的开始之间的所述时间周期取决于相应的输入脉冲对之间的间隔。

28、如权利要求27的光学数据记录方法，其中所述控制脉冲在运动记录载体上制造相应的表面效应序列，每个表面效应的后端与前端几何对称。

29、如权利要求27所述的光学数据记录方法，其中所述后区内的控制脉冲幅度的减小不涉及幅度增大。

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