CN1258068A - 读或写具有不同信息载体层的光记录媒体的装置 - Google Patents

Abstract

一种用来在具有至少两个不同信息载体层(71,72,…)的光记录媒体(7)上同时读或写不同信息载体层(71,72,…)的装置,该装置具有偏光束的发生装置(5,91,92,…),聚焦装置(6,61,62),及检测装置(81,82,…)。采用偏光束发生装置(5,41,42,…)来耦合输出偏光束(31,32,…),并用光束感应装置(61,62,22,23,…)独立地感应耦合输出的偏光束(32,33,…)。本装置适用于具有只读信息载体层的记录媒体和具有一次写入或是多次写入的信息载体层的记录媒体。

Description

读或写具有不同信息载体 层的光记录媒体的装置

本发明涉及到一种用来在具有至少两个不同的信息载体层的光记录媒体上同时对不同的信息载体层执行读出或是写入的装置。

此类的记录媒体被用来增加数据容量。在这种情况下，信息载体层是半透明的并且布置成彼此平行。层与层的空间间隔一般在30到50μm，并且有±5μm的公差。在读出数据过程中的交扰受到空间间隔的抑制。在许多场合下往往需要同时从两个以上的信息载体层上读出数据，或是在读出数据的同时写入其它数据。同时在两个以上的信息载体层中读出或是写入数据需要将光准确地聚焦在各个信息载体层上通常按螺旋或是环形布置的数据光道上，并且在通常与光道平面上的光道方向垂直的跟踪方向上跟踪相应的焦点。考虑到制造公差的问题，由于信息载体层在记录媒体的整个平面上并不完全是等距离分布的，而且数据光道也不是完全一致地彼此重叠的，需要在轴向即聚焦方向上和横向即垂直于光道的跟踪方向上跟踪两个焦点。同时读出或是写入还需要提高数据速率。平行地读出两个以上层的一种可能的方式是采用两个以上的扫描器。然而，这样做即复杂又昂贵。

EP-A-0837455公开了一种装置，可以对具有至少两个不同的信息载体层的光记录媒体的不同的信息载体同时执行读出或是写入。这种装置配有单个的扫描器。它具有一个用来产生不同的偏光束的偏光束发生装置，用来将偏光束聚焦到不同的信息载体层上的聚焦装置，以及为每个偏光束配有至少一个检测元件的一个检测装置。这种公知装置所存在的缺点是偏光束占据了很大的公共光程，其结果是仅仅允许信息载体层之间的间隔以及不同信息载体层的信息光道在彼此间的横向相对偏差上存在微小的公差。

本发明的目的是提供一种装置，它可以为单独的偏光束提供较大的公共光程，并且相对于上述的偏差依然有较大的公差。

为了实现上述目的，按照本发明，提供至少一个偏光束发生装置，用来将偏光束耦合输入和输出射线束，还提供一个光束感应装置，用来独立地感应耦合输出的偏光束。这样做的优点是可以从会聚的偏光束的发源到检测为其提供大的公共光程，这样就能减少元件的数量，使扫描器具有紧凑的结构，并且降低制造费用。尽管如此，仍可以相对于各个信息载体层彼此间的间隙和不同的信息载体层彼此间的各个信息光道对公差进行校正，从而提高读出和写入的可靠性。按照本发明，光道的跟踪和/或聚焦是针对至少两个不同的偏光束单独执行的。将一个偏光束发生装置仅仅用于耦合输入一个偏光束或是仅仅用于耦合输出一个偏光束仍然属于本发明的范围之内。

可以有效地将用于聚焦和光道调整的一个聚焦装置用作每一个偏光束的光束感应装置。这样做的优点是降低费用，因为这样可以使用普通的聚焦装置，只不过是增加数量而已。进一步的优点在于还可以补偿大的公差，因为聚焦装置允许在轴向和横向上有比较大的相对运动量。在这种情况下还可以同时扫描单个的信息载体层。在本文中，扫描装置不仅可以执行读、写，随后不进行读或写，还可以读和写一个信息载体层的信息光道。

偏光束发生装置最好是一个偏振光束除法器。这就是说它仅仅需要单个部件。进一步的优点在于通过旋转入射光束的偏振平面可以设定不同强度的偏光束，例如通过转动作为光源的激光器。这种方式在需要用一个偏光束实现读出但用另一个偏光束实现写入的情况下特别有效，因为写入时往往需要较大的功率。然而，强度的可变性对其它用途也是有益的，例如可以利用比从位于较上层的信息载体层读出信息时更高的强度从相对于光进入记录媒体的入射平面处在一个比较深层的信息层上读出信息。结果就可以对由于相应的偏光束需要经过许多信息载体层而造成的较大的衰减进行补偿。

本发明提供了一个除法器，与一个偏光束有关的检测器输出信号出现在它的一个输入端上，对应着光源功率控制信号的一个信号出现在它的另一个输入端上。这样做的优点在于，如果用光源功率来除检测器输出信号，即使对光源功率进行调制，仍可以产生不受这种调制所干扰的数据信号。特别是在写入一个信息载体层时需要采用这种调制方式，然而，这样做的结果会对另一个偏光束形成交扰，也就是说，如果另一个偏光束也是来自同一个光源，这一偏光束的调制就会受到影响。本发明可以避免这种交扰。

本发明进一步的变形为多个偏光束提供了单一的聚焦装置和不同的光束感应装置。这样做的优点是仅仅需要一个聚焦装置就能将所有偏光束聚焦到各自对应的信息载体层上，并且统一地跟踪相应的信息光道。对应第二个和进而的每一个偏光束都设有一个光束感应装置，对这些偏光束的感应与第一偏光束保持独立。第一偏光束没有单独的光束感应装置，但是在必要时也可以有一个。信息载体层彼此之间在间隙上的改变以及彼此之间在横向上的信息光道是针对每一个偏光束单独执行的，同时通过公共聚焦装置来完成粗略跟踪。

本发明的偏光束发生装置为每个偏光束提供了专用的光源。这样做的优点是能够同时在多个信息载体层上写入不同的内容而不会出现交扰，因为光源的功率是可以单独控制的。这种措施还具有能够用不同的功率执行读出的优点。

光束感应装置采用了一种准直透镜。这种准直透镜在任何情况下是现在的，因此可以作为光束感应装置而只需要小的额外支出。因此需要使其能够在轴向和/或横向上移动，并且配有相应的驱动机构。为此可以采用用来驱动聚焦装置的那种公知的电磁驱动的驱动机构，压电驱动机构，磁力控制的驱动机构，或者是其它适当的驱动机构。

作为一种变更或是增加，光束感应装置具有一个折射率可调的光学透明元件。按照一种最简单的形式，上述元件是一个可以引入光程或是离开光程的玻璃片，多个这种具有不同厚度或是不同折射率的叠层，或者是其它适当的元件。这样做的优点是，如果适当的话和其它光束感应装置配合，例如可移动准直透镜，不需要很高的费用就能实现聚焦跟踪。

按照本发明，光源及其有关的检测器被布置在相互光学共轭的位置上。这样做的优点是，通过驱动光束感应装置，落在各个检测器上的光点不会移动，或者是仅有很小的移动。

在以下参照附图对优选的具体结构的详细说明中体现了本发明进一步的优点。需要指出的是，在不脱离本发明范围的条件下还可以对具体的特征加以组合和/或修改。在附图中：

图1表示按照本发明的一种具有两个聚焦装置和一个光源的装置；

图2表示一种进行数据调节的示意性配置；

图3表示按照本发明的一种装置，它具有一个聚焦装置，多个光源，以及多个光束感应装置；

图4表示按照本发明的一种装置，它具有一个聚焦装置，两个光源和一个光束感应装置。

图1表示按照本发明的具有两个聚焦装置和一个光源的装置中的一个扫描器的基本元件。光源采用激光二极管1，用准直透镜2将它的发散输出光束转换成一个平行光束3。在通过一个非偏振分束器4之后，将光束3分解成被一个偏振分束器5偏振成相互垂直的两个偏光束31，32。这样就能从光束3中耦合出偏光束31，32。作为光束感应装置的聚焦装置6具有第一物镜61和第二物镜62，可以通过图中没有表示的驱动机构使物镜在双向箭头63，64所指的方向上移动。通过第一物镜61将第一偏光束31聚焦在光记录媒体7的第一信息载体层71上。耦合输出的第二偏光束32受到一个反射镜14的反射，然后被第二物镜62聚焦在光记录媒体7的第二信息载体层72上。物镜61，62的驱动是彼此独立的，因此，对第一偏光束31和第二偏光束32在各个信息载体层71，72的信息光道上的焦点是彼此独立地跟踪的。

在受到信息载体层71，72的反射之后，偏光束31，32通过相反方向上的分束器5被耦合成由光束3体现的射线束。这一射线束在检测装置8的方向上受到非偏振分束器4的反射。在这种情况下，会聚的偏光束31，32首先都通过聚焦透镜13，然后被另一个偏振分束器15分离后分别提供给第一检测器元件81和第二检测器元件82。也可以用一个Wollaston棱镜或是另一个光学元件来代替偏振分束器15，按照其偏振方向来分离入射光束。在图示的实施例中，在聚焦透镜13和偏振分束器15之间设有一个柱面透镜16，所述柱面透镜在采用散光聚焦方法的情况下构成一个产生散光的元件。在按照本发明的装置中还可以用任何一种适当的聚焦方法代替这种聚焦方法。检测器元件81，82被设计成四象限检测器；在此处也可以使用本领域技术人员公知的任何一种适当的检测方法。在图中用箭头示意性地表示了用来确定激光二极管1的功率的检测器元件81，82的输出信号D1，D2和作为输入信号的一个调制信号M。

按照例如所谓的相变方法实现的在信息载体层上进行的脉冲长度调制数据的写入，是按照热光作用来执行的，也就是按照需要记录的数据信号对激光二极管1进行强度调制，以及对信息载体层71，72上需要写入的位置进行相应的加热。为了最优化被称为凹坑的写入信息单元的几何形状，采用一种取决于需要写入的凹坑的大小的方式来脉冲地调节激光功率。以这种方式可以避免不同长度的凹坑的不对称性。因此，激光二极管1的调制对应着由按照数据信息的调制和用于写入补偿的调制构成的重叠。假设第一信息载体层71是一个预先已经写入并且不能重写的半透明层也就是一个所谓的ROM层，而第二信息载体层72则是可以按照相变方法重写的一个所谓的RAM层。如果要用扫描器将数据写入信息载体层72，同时又要从信息载体层71上读出数据，第一信息载体层71也就是ROM层的数据信号就会在第一检测器元件81上与准备写入第二信息载体层72的激光二极管1的高频调制信号发生重叠。因此，第一检测器元件81检测到的数据信号由译码器(未示出)进行进一步处理时不可能没有误差。为此，本发明将第一检测器元件81的输出信号D1和激光二极管1的调制信号M提供给一个除法器17，它的输出信号D和比值D1/N成正比，也就是相当于第一信息载体层71的已滤波信号。在图2中表示了这种方案。按照上述的示范实施例可以同时读出两个数据光道，也可以同时在两个不同的信息平面上执行写入和读出。即使是信息载体层71，72之间存在大的公差，仍可以执行直接聚焦和跟踪。对于具有两个以上信息载体层的记录媒体来说，采用上述的实施例可以同时访问任意两个信息载体层。在写入操作期间还可以执行数据校验。在这种情况下，两个偏光束31，32扫描同一个光道，使用一个偏光束31写入数据，同时用另一个偏光束32读出写入的数据。由一个控制单元(未示出)将读出的数据与输入数据相比较，如果检测到误差就采取适当的对策。因此，本发明的装置既能适合具有一或多个ROM层那样的只读信息载体层的记录媒体又能适合具有一或多个R，RW，或是RAM层那样的一次写入或是多次写入的信息载体层的记录媒体。激光二极管1可以按照箭头18的方向绕着光轴转动。这样就能转动平行光束3的偏振方向，从而彼此相对地改变偏振的偏光束31，32的强度。这样就能按照需要在偏光束31，32之间分配光功率，这一点对于读-写模式特别有用。本发明的这一实施例不仅限于用机械方式转动激光二极管1。也可以采用其它能够使光束3的偏振方向发生转动的任何适当的措施。由于使用了两个偏振方向彼此垂直的偏光束31，32和偏振敏感型检测装置8，即使在间隙很小的情况下，仍可以有效地抑制两个信息载体层之间的交扰。

偏光束31，32的焦点在跟踪方向上被有益地安排成一个在另一个后面，这样就能实现上述的校验模式，不需要物镜61和/或62在径向上有很大的偏转。

图3是按照本发明的装置的一个示意图，它具有一个聚焦装置6，多个光源和多个光束感应装置22，23。在这种情况下，偏光束的产生和检测是由示意性地表示的光学单元91，92，93完成的。第一偏光束31和第二偏光束32在第一非偏振分束器41中合成，进而将偏光束33，34在另外的非偏振分束器42，43中耦合。用一个反射镜14将由合成的偏光束31，32构成的射线束折射到物镜6上，利用驱动机构可以在轴向和横向上移动物镜6，从而实现聚焦和跟踪。在图中是用双向箭头63来表示的。在通过分束器41，42，…时，各个偏光束31，32，…再次从记录媒体7的信息载体层71，72，…反射回来的偏光束31，32，…构成的返回射线束中耦合输出。

在图示的实施例中，记录媒体7具有四个信息载体层71-74。在这种情况下，光学单元91，92，…的检测器元件81，82，…总是相对于信息载体层71，72，…上的聚焦点按照光学共轭方式布置的。与此相应，信息载体层72，73，…按照信息载体层71，72，…的几何间隙以一种模糊的方式在第一检测器元件81上成像。对检测器元件82，83…采取同样的方式，将除了有关的一个信息载体层之外的每一个信息载体层72，73，…以模糊的方式在这些检测器元件上成像。接着，由于信息载体层71，72，…彼此之间具有足够的间隙，从各个无关的信息载体层上发出的光的强度很低，不会或是实质上不会造成交扰。由驱动机构和物镜构成的聚焦装置6具有大的控制范围，并且可以同时跟踪多个偏光束31，32，…的多个焦点，从而校正粗略的公差。这其中例如包括垂直摆动，对于光记录媒体来说，这种摆动的量往往可以达到±0.5mm，并且记录媒体的偏心度允许达到280±μm。举例来说，可以将从第一光学单元91获得的一个检测信号当作聚焦装置6的调节信号。按照上文所述，由于制造公差的原因，信息载体层71，72…在彼此之间往往不具有恒定的间隙。在这种情况下，不同记录媒体之间和同一个记录媒体内部的间隙是有变化的。不同的信息载体层71，72上的信息光道往往同样不对应着彼此之间的横向位置。因而需要用第二光束感应装置22来相应地重调第二偏光束32。用于这种重调的调节信号是由光学单元92中检测到的信号来确定的。同样，另外的偏光束33，34，…是由对应的另外的光束感应装置23，24，…来重调的。然而，光束感应装置22，23，…仅仅需要小的控制范围，这是因为仅仅需要校正相对于第一信息载体层71的相对公差。

图4表示按照本发明的一种对应着图3的装置，它仅仅具有两个光学单元91，92。每个光学单元包括一个激光二极管11，12，一个半透明的反射镜19，29和一个检测器元件81，82。用一个偏振分束器5代替非偏振分束器，首先将通过准直透镜2之后的第一偏光束31和通过光束感应装置22之后的第二偏光束32组合到一起。用反射镜14将组合的光束引向物镜6，并且由上述物镜将其分别聚焦在记录媒体7的信息载体层71和72上。为了简化，在图中仅仅表示了两个信息载体层71，72，但是记录媒体7还可以很完备地具有其它的信息载体层。(未示出的)驱动机构可以按照双向箭头63的方向移动聚焦透镜6。在这种情况下，激光二极管11，12是这样排列的，让偏光束31，32在到达偏振分束器15时是彼此垂直地偏振的。这样做的优点是在偏振分束器15中实际上没有光的功率损耗，这样就提高了装置的效率。准直透镜28用作第二光束感应装置22，这一准直透镜属于第二激光二极管2，并且对应着图1中的透镜13。一个(图中没有表示的)驱动机构可以按照双向箭头65所指的方向移动准直透镜。值得注意的是，由于准直透镜28的影响，偏光束32不再精确地对应着图中所示的准直透镜28和记录媒体7之间的光程。偏光束32会出现横向偏移并且变得稍稍会聚或是发散。在附图中为了简化而没有考虑这种效果及其在最佳实施例中相应的效果。作为准直透镜28的一种补充或是替代，在图4中表示了一个光学透明元件27，它的折射率是可调的。利用元件27可以实现焦点调节，因为激光二极管12和/或检测器元件82与准直透镜28之间的光程长度也就是物镜6与信息载体层72之间的光程长度是可以在一定的限度内调节的。

图3和4所示的实施例还可以同时读出不同的信息载体层71，72，…中的两个以上数据光道，以及在两个以上不同的信息载体层上同时执行写入和读出。考虑到使用了多个激光二极管11，12，…，还可以在多个信息载体层71，72，…上同时写入。这种装置适用于具有预定的不变数据内容的信息载体层的记录媒体，也适用于具有可写和/或可重写信息载体层的记录媒体，例如按照相变系统起作用。考虑到采用了非偏振光，在图3所示的实施例中，还可以产生两个以上用于写入或是读出的偏光束31，32，…。

Claims (9)

1.一种用来在具有至少两个不同的信息载体层(71，72…)的光记录媒体(7)上同时读出或是写入不同的信息载体层(71，72…)的装置，该装置具有用来产生不同偏光束(31，32，…)的偏光束发生装置(5，91，92，…)，用于将偏光束聚焦到不同的信息载体层(71，72，…)上的聚焦装置(6，61，62)，以及用于检测偏光束(31，32，…)的检测装置(81，82，…)，其特征是至少设有一个偏光束发生装置(5，41，42，…)，用于一个偏光束(31，32，…)到一个射线束(3，31，32，…)的耦合输入和输出，以及一个光束感应装置(61，62，22，23，…)用于独立地感应耦合输出的偏光束(32，33，…)。

2.按照权利要求1的装置，其特征是用一个聚焦装置(61，62)作为每个偏光束(31，32)的光束感应装置。

3.按照权利要求2的装置，其特征在于上述偏光束发生装置是一个偏振分束器(5)。

4.按照权利要求2或3之一的装置，其特征是有一个除法器(17)，在它的一个输入端上有一个偏光束(31)的检测器输出信号(D1)，在它的另一个输入端上有一个用来控制光源(1)的功率的控制信号(M)。

5.按照权利要求1的装置，其特征是为多个偏光束(31，32，…)设有单一的聚焦装置(6)和不同的光束感应装置(22，23，…)。

6.按照权利要求5的装置，其特征在于偏光束发生装置为每个偏光束(31，32，…)设有一个专用的光源(11，12，…)。

7.按照权利要求5或6的装置，其特征是光束感应装置(22，23，…)具有一个准直透镜(28)。

8.按照权利要求5到7之一的装置，其特征是光束感应装置具有一个折射率可调的光学透明元件(27)。

9.按照前述权利要求之一的装置，其特征是光源(1，11，12，…)及其相关的检测装置(81，82，…)彼此相对地布置在光学共轭的位置上。

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