CN1424718A - 记录和再现设备以及光学头 - Google Patents

Abstract

当光束通过光学头中的可变光耦合效率器件发射时，适当地控制从光源发射的光束的光强。在读模式期间，从光源发射的光束按比光源的光强弱的光强入射到光盘上。通过在写模式与读模式之间转换可变光耦合效率器件的光耦合效率，射到光记录介质上的光强从写模式到读模式明显地变化。这种安排消除了显著地增加写功率和读功率的光源的光输出功率比的需要。

Description

记录和再现设备以及光学头

技术领域

本发明涉及用于到和从光记录介质上记录和再现各种信息段的记录和再现设备，和用于诸如记录和再现设备之类的光学设备上的光学头，以及用于该光学头上的可变光耦合效率器件。

背景技术

诸如光盘之类的光记录介质具有代表信号信息的纹路(凹坑)。某些记录介质仅用作再现目的。某些记录介质利用沿沟槽结构的相位变化或者利用磁光记录允许记录和再现操作。

诸如光盘部件的记录和再现设备的光学头一般利用半导体激光器读和写光盘。半导体激光器的光源通常给出比较高的最大光输出功率以满足如下要求：

(1)半导体激光器在其低输出功率电平下，输出稳定的振荡有困难，并且激光器噪声的幅度变大。为保证再现过程所要求的CNR(载噪比)，激光器的输出功率必须设置得高于预定电平。一般要求2到5mw的激光器输出功率。

(2)可写光记录介质利用由于光束聚焦在介质上的光点而记录层温度上升来执行记录操作。但记录功率必须设置为在记录操作期间执行稳定记录的同时防止记录层被激光器功率破坏的范围以内。

为了满足这些要求，在再现操作期间与记录操作期间之间必须允许一个功率差。最大记录功率和最大再现功率的比在5到20之间。

为了按高于标准速度进行记录，需要较大的输出功率比。

写和读光学头的光源的最大功率额定值通常是20到50mw，以满足上述两个要求。工作在8倍标准速度的CD-R/RW具有100mw的输出功率。

具有大光输出功率的光源不仅是不实际的，而且浪费很多功率。

如果最大光功率额定值设置得低，由于在再现期间高的噪声电平而无法得到满意的再现特性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种光学头、一种记录和再现设备、和可变光耦合效率器件，其中即使在光源中写和读的输出功率比小的情况下，在再现模式期间也能实现低的激光器噪声电平，并且即使光源容易制造或使用具有低的光输出功率额定值的光源，也能实现良好的记录和再现特性。

一个方面，本发明的光学头包括：发射光束的光源、将来自光源的光束馈送到光记录介质的聚光器、将光分离为从光源发射的光束和从光记录介质反射的光束的光分离器、检测从光记录介质反射并被光分离器分离的光束的光检测器、和设置在光源与光分离器之间并变化其光耦合效率的可变光耦合效率器件，该耦合效率是聚焦到光记录介质的光量与从光源发射的光束的总光量之比。

另一方面，本发明的记录和再现设备包括：支撑并旋转光记录介质的旋转驱动器、通过聚光器将光束射到由旋转驱动器旋转的光记录介质上、并利用光检测器检测通过聚光器从光记录介质反射的光的光学头，和移动光学头的致动器。所述光学头包括：发射光束的光源、馈送来自光源的光束到光记录介质的聚光器、将光分离为从光源发射的光束和从光记录介质反射的光束的光分离器、检测从光记录介质反射并被光分离器分离的光束的光检测器、和设置在光源与光分离器之间并变化其光耦合效率的可变光耦合效率部件，该可变效率是聚集到光记录介质的光量与从光源发射的光束的总光量之比。

在本发明的到和从光记录介质记录和再现信号的设备中，可变光耦合效率器件设置在光记录介质与光源之间，并改变其光耦合效率，该耦合效率是聚集到光记录介质的光量与从光源发射的光束的总光量之比。

在本发明的光学头中，可变光耦合效率器件设置在光源与光分离器之间，并改变其光耦合效率，该耦合效率是聚集到光记录介质的光量与从光源反射的光束的总光量之比。

通过在写模式与读模式之间转换可变光耦合效率部件的光耦合效率，照射到光记录介质上的光强因此被稳定地从写模式改变为读模式。这种安排消除了对于光源增加写功率与读功率的光输出功率比的需要。

即使光源容易制造或使用具有低的光输出功率额定值的光源，适当强度水平的光束照射到光记录介质上，用于在写或读模式期间进行记录或再现，并且实现良好的记录和再现特性。

附图说明

图1是表示按照本发明的第一实施例的包含可变光耦合效率部件和光学头的光盘记录和再现设备的结构框图；

图2表示在图1的记录和再现设备中的光学头的光学系统；

图3A和3B表示在图2的光学头中的可变光耦合效率部件的第一种安排；

图4A和4B表示在图2的光学头中的可变光耦合效率器件的第一种安排中的第一改进；

图5A、5B和5C表示在图2的光学头中的可变光耦合效率器件的第二种安排；

图6A和6B表示在图2的光学头中的可变光耦合效率器件的第二种安排中的第一改进；

图7A-7D表示作为如图6A和6B所示的可变光耦合效率器件工作的液晶器件的结构及其作用；

图8A和8B表示图2的光学头中的可变光耦合效率器件的第二种安排的第二改进；

图9A和9B表示图2的光学头中的可变光耦合效率器件的第二种安排的第三改进；

图10是表示图1的记录和再现设备的部分记录和再现系统的框图；

图11A-11C是表示当设备在记录模式与再现模式之间转换时如图1所示的记录和再现设备中的激光状态的定时图；

图12表示按照本发明第二实施例的作为可变光耦合效率器件的波长-板型液晶器件的透射率相对于响应的变化；和

图13A和13B表示按照本发明第二实施例的作为可变光耦合效率器件的波长-板型液晶器件的透射率相对于时间的改变。

具体实施方式

下面参照附图将讨论本发明的光学头、记录和再现设备、和可变光耦合效率器件。

因为下面的各实施例仅是优选的一些例子，而这些例子受到技术上的限制。但除非特别指出，本发明不受这些实施例的限制。

图1是按照本发明第一实施例的包含可变光耦合效率器件3和光学头104的光盘记录和再现设备101。图1表示的光盘记录和再现设备101是下面将要讨论的包含可变光耦合效率器件3和光学头104的记录和再现设备的一个例子。

如图所示，记录和再现设备101包括作为旋转光盘102的旋转驱动器工作的主轴马达103、光学头104、和作为光学头104的致动器工作的致动器105。

主轴马达103由系统控制器107和伺服控制器109控制，并因此是按预定rpm旋转的。

光盘102可以是利用光调制记录信号的记录和再现光盘，例如“CD-R/RW”盘、“DVD-RAM”盘、“DVD-R/RW”盘、“DVD+RW”盘、诸如“GIGAMO”、“iD”之类的电磁记录介质、或诸如具有约405nm波长并当前正在发展的“DVR-BLUE”之类的高密度光盘。光盘102可以是只读凹坑盘。

调制器/解调器和ECC(纠错码)块108调制或解调信号和将ECC加到信号上。光学头104响应于来自调制器/解调器和ECC块108的命令，将光束射到旋转光盘102的信号记录表面上。光束写信息到光盘102或从其读信息。

光学头104检测从光盘102的信号记录表面反射出的光通量中的各种光束，并将对应于各个光束的信号应用到预放大器120。

预放大器120响应于对应各个光束的信号产生聚焦误差信号、跟踪误差信号、和RF信号。根据要再现的记录介质的类型，伺服控制器109和调制器/解调器和ECC块108根据这些信号执行包括解调和纠错的相应处理。

如果记录信号是要存储在计算机中，则通过接口111将解调的记录信号发送到外部计算机130。外部计算机130接收存储在光盘102中的记录信号作为再现信号。

对于音频-视频应用，记录信号被D/A和A/D变换器块112的D/A变换器部分进行数-模变换并然后馈送到音频-视频处理器113。模拟信号然后被音频-视频处理器113处理并然后通过音频-视频信号输入/输出单元114发送到外部成像和视频设备。

致动器马达105连接到光学头104。致动器马达105移动光学头104到光盘102上希望的记录轨迹。伺服控制器109控制主轴马达103、致动器马达105，和在聚焦方向和跟踪方向保持和移动光学头104的物镜的两-轴致动器。

伺服控制器109控制本发明的光学头104中的可变光耦合效率器件3，因此在写(记录)模式与读(再现)模式期间之间改变光学头104的光耦合效率。光耦合效率是指聚集到光盘102上的光量与从激光源发射的光束的总光量的比。

激光器控制器121控制光学头104中的激光源2。在本实施例中，在写模式和读模式期间，激光器控制器121控制激光源2的输出功率。

图2表示本发明第一实施例中的光学头104的光学系统。

如图所示，光学头104包括激光源2、可变光耦合效率器件(可变光耦合效率部件)3、光束分离器(光束分离部件)4、物镜(聚光器部件)5、和光传感器(光检测部件)6。这些光学部件是组合在一起的。

在光学头104中，从光源2发射的光束入射到可变光耦合效率器件3、并且通过可变光耦合效率器件3传输的光束进入到光束分离器4。

通过光束分离器4传输的光束通过物镜5被聚集到光盘102的信号记录层上。

从光盘102的记录层反射的光通量被与从光源2发射的光束分离，并且然后输入到光传感器6。从光传感器6接收的信号中拾取RF信号、聚焦误差信号、和跟踪误差信号。

当从光源2发射的光束通过可变光耦合效率器件3传输时，光学头104中的可变光耦合效率器件3适当地改变光束的强度。在读模式期间，光束以比光源2的光束强度弱的强度入射到光盘102上。

令CEW(耦合效率-写)代表从光源2发射并在写模式期间入射到光盘102上的光束的光耦合效率，并且令CER(耦合效率-读)代表从光源2发射并在读模式期间入射到光盘102上的光束的光耦合效率，并且保持下面的关系：

CEW＞CER

通过从写模式到读模式转换可变光耦合效率器件3的光耦合效率，在光记录介质上的光强水平实质上从写模式变化到读模式。这种安排消除了在写模式和读模式之间很大地改变光源2的输出功率的必要。因此在每个写模式和读模式期间，通过利用适当水平的光束照射光盘102的信号记录层而进行记录和再现的操作。从而获得最佳记录和再现特性。

现在将详细讨论第一实施例的可变光耦合效率器件3的操作。

令CE0代表不利用可变光耦合效率器件3的光盘102的光耦合效率，TW代表写模式期间可变光耦合效率器件3对于传输的光的透射率，以及TR代表读模式期间可变光耦合效率器件3对于传输的光的透射率，并且保持下面公式：

写模式期间的光耦合效率CEW＝CE0×TW

读模式期间的光耦合效率CER＝CE0×TR

令PW代表写模式期间在信号记录表面所需要的光量，PR代表读模式期间在信号记录表面所需要的光量，并且光源2所需要的输出LDW(用于记录)和LDR(用于再现)表示如下：

用于记录的输出功率LDW＝PW/CEW＝PW/(CE0×TW)

用于再现的输出功率LDR＝PR/CER＝PR/(CE0×TR)

光源2的输出功率所需要的动态范围LDW/LDR为

LDW/LDR＝(PW/PR)×(TR/TW)

(如果不用可变光耦合效率器件3，TR＝TW)

光源2所需要的动态范围对于传输光线是在可变光耦合效率器件3的耦合比的范围内变化的。

下面利用具体数值讨论可变光耦合效率器件3的操作。

半导体激光器被用作光源。假设在低激光噪声下稳定激光振荡的光输出功率是4mW，并且最大光输出功率是30mW。

还假设，在光盘102的信号记录表面所需要的光功率PW和PR是10mW(PW)和1mW(PR)。

在没有可变光耦合效率器件3的第一实施例中，光输出功率的动态范围如下：

光源2的光输出功率的动态范围＝30mW/4mW＝7.5

所需要的光输出功率的动态范围＝LDW/LDR＝PW/PR＝10mW/1mW＝10

在满足记录和再现特性上这个光源不合格。

在有可变光耦合效率器件3的第一实施例中，光输出功率的动态范围如下：

假设，可变光耦合效率器件3对于传输的光的透射率是TW＝100％和TR＝50％。

所需要的光输出功率的动态范围

＝LDW/LDR＝(PW/PR)×(TR/TW)

＝(10mW/1mW)×(50％/100％)

＝5

所需要的动态范围低于光源2的动态范围，这种设置是可实现的。

通过在光学系统设计中设置CE0＝40％

在写模式期间的光耦合效率

CEW＝CE0×TW＝40％

并且，在读模式期间的光耦合效率

CER＝CE0×TR＝20％

在信号记录模式期间光源2的要求光输出功率LDW为

LDW＝PW/CEW＝10mW/40％＝25mW

在信号再现模式期间光源2的要求光输出功率LDR为

LDR＝PR/CER＝1mW/20％＝5mW

用低于30mW的最大光输出功率的25mW的光输出功率，可以足够富裕量执行记录操作。

5mW的光输出功率足够地高于导致足够低的激光器噪声的4mW的光输出功率，所以允许很好地再现操作。

因此光源2的制造容易。不需要特殊的光源，就可以获得满足特性的光学头和记录和再现设备。

下面讨论可变光耦合效率器件3的安排。

第一种安排

按照第一实施例的可变光耦合效率器件3的第一安排，使用了变化对于光束的透射率或反射率的部件。当该部件变化对于光束的透射率或反射率时，光耦合效率发生变化。

第二种安排

按照第一实施例的可变光耦合效率器件3的第二安排，使用光径分支部件，将光束分支为至少两条光径。当光径分支部件将光束分支为至少两条光径时，光耦合效率发生变化。

下面讨论这些安排。

图3示出第一安排。透射型液晶器件21被用作改变对于光束的透射率的部件。

液晶器件21通过改变施加的电压来改变其透射率。当施加的电压被改变时，驱动液晶器件21的液晶，从而控制其透射率。液晶器件21是受安排在伺服控制器109中的液晶驱动电路控制的。

图4示出第一种安排的第一改进。滤光板22用作改变对于光束的透射率的部件。

滤光板22在可滑动移动的透明滤光板22A部分上具有半透明滤光器22B。

滤光器22B在激光光束的光径中移动位置，从而改变透射率。

参照图4B，安排在激光光束的光径中的滤光器22B减少从其中传输通过的光量，从而降低光耦合效率。参照图4A，除了滤光器22B的透明板22A被安排在激光光束的光径中，以便整个激光光束从其中通过。增加了传输的光量，并因此提高光耦合效率。

滤光板22可以由通过安排在伺服控制器109中的驱动电路控制的压电元件支撑。滤光板22的位置因此受控。另外一种情况下，滤光板22可以由包含给进螺杆和马达的机构支撑。滤光板22的位置因此通过使安排在伺服控制器109中的驱动电路控制马达而进行控制。

第一种安排是透射类型。另外一种安排，反射元件可以被安排在激光光束的光径中。其反射率可以进行调整。

图5A和5B表示第二种安排。波长板31和光束分离器32被安排作为分支光束的光径分支部件。通过围绕光轴旋转波长板31，光束分离器32的光束分离器层分支光束。

如果如图5A所示，波长板31的光轴方向对准入射光的极化方向，入射光束被全部传输通过光束分离器32到达光盘102，而不被光束分离器32反射。

如果如图5B所示，波长板31的光轴方向被从入射光的极化方向旋转固定角α，入射光的一部分被光束分离器32反射，而其余入射光被传输到达光盘102。

如果光束分离器层是全PS分离器层(Tp＝100％和Rs＝100％)，并如果波长板是半波长板，旋转角α与传输光比率T之间的关系按照以下进行讨论。

旋转角α引起极化方向旋转2α。入射到光束分离器上的P极化光的比率(传输光的透射率T)为

T＝cos²2α＝(1+cos4α)/2

P极化光的比率按图5C画出。

如果希望光耦合效率在50％到100％的范围内，则α＝0°-22.5°。以这种方式，极化方向变化到45°。因此传输光的比率被控制为100％或50％。

图6A和6B表示第二种安排的第一改进。液晶器件33和光束分离器34被安排作为分支光径的光径分支部件。利用液晶器件33作为波长板进行工作，光束分离器34的光束分离器层34A分支光束。

参照图6A，使用具有其设置为22.5°的摩擦(rubbing)方向的液晶器件33。通过在从Nλ到(N+0.5)λ范围内或从Nλ到(N-0.5)λ范围内改变液晶器件33的相位差，入射到光束分离器34的光束的极化方向被改变45°。这里，N代表一个整数，和λ代表光束的波长。传输光的透射率由此在从50％到100％范围内变化。

参照图6B，使用具有其设置为45°的摩擦方向的液晶器件33。通过在从Nλ到(N+0.25)λ范围内或从Nλ到(N-0.25)λ范围内改变液晶器件33的相位差，入射到光束分离器34的光从P极化光变化为圆极化光。这里，N代表一个整数，和λ代表光束的波长。传输光的透射率由此在从50％到100％范围内变化。

下面简单讨论利用液晶器件产生相位差的原理。

图7A和7B是所述液晶器件的剖视图。图7C是液晶器件相对加在液晶器件的电压的折射率变化的曲线。图7D是相位差相对加在液晶器件的电压的变化的曲线。

参照图7A和7B，液晶器件40包括一对玻璃衬底41和42之间的液晶分子49。在玻璃衬底41和42的内表面分别安排对准层43和44，用于对准液晶分子49。

透明电极45设置在玻璃衬底41与对准层43之间，并且透明电极46设置在玻璃衬底42与对准层44之间。

当在透明电极45和透明电极46之间加电压时，液晶器件40从如图7A所示的液晶分子49排列为平行于对准层43和44并且沿摩擦方向(如箭头A表示的)的状态转变为如图7B所示的液晶分子49排列成垂直对准层43和44的状态。

令N1代表液晶分子49在与对准层43和44平行方向并沿摩擦方向的折射率，和N2代表在垂直摩擦方向的液晶分子49的折射率。响应由于加的电压的改变而液晶分子49的移动，沿摩擦方向的折射率N2的变化如图7C的曲线所示。折射率N2在垂直于摩擦方向的方向保持不变。

入射光沿摩擦方向产生的相位差按图7D画出的曲线变化。

这种原理允许液晶器件被用作波长板。与光束分离器组合，液晶器件作为光径分支部件工作。

表示在图6A和6B中的两种设置仅是为了示例性的目的。摩擦方向和相位差的范围根据所期望的传输光的透射率的范围而变化。

图8A和8B表示第二种安排的第二改进。衍射光栅板35被用作分支光束的光径分支部件。

衍射光栅板35具有在可滑动移动透明板35A的部分上的衍射光栅35B。

通过在激光束的光径上移动衍射光栅35B而改变激光束的分支状态。

参照图8B，通过放置衍射光栅35B在激光束的光径上而分支激光束，从而降低光耦合效率。

参照图8A，通过在激光束的光径上放置透明板35A部分，而非衍射光栅35B，激光束被传输通过衍射光栅板35而不进行分支。

衍射光栅板35可以由受控于安排在伺服控制器109中的驱动电路的压电元件支撑。因此衍射光栅板35的位置是可控的。另外一种方案，衍射光栅板35可以由给进螺杆和马达机械支撑。衍射光栅板35的位置因此可以由安排在伺服控制器109中的驱动电路控制马达而被控制。

如果衍射光栅35B的衍射光比例被设置为第一阶光∶0阶光；-第一阶光＝25％∶50％∶25％(为了简单，不考虑等于或高于+/-第二阶光分量的较高阶光)，用于信号记录和再现的光束在从100％到50％的范围内变化。

图9A和9B表示第二种安排中的第三改进。能在衍射光栅组态(configuration)中改变相位差的液晶器件36被用作用于分支光束的光径分支部件。

在液晶器件36中，如图7所示的透明电极层被分为多个段。不同的电压被施加到各个分段电极上。另外一种方案，玻璃衬底是部分倾斜的，使得液晶在厚度上改变。在这些结构中，相位差在光栅组态中改变，以便获得具有不同相位深度的衍射光栅。

液晶器件36根据相位深度(相位差的差)改变衍射光比率。例如，可能按照如下进行设置。

对于记录：第一阶光∶0阶光∶-第一阶光＝5％∶90％∶5％

对于再现：第一阶光∶0阶光∶-第一阶光＝25％∶50％∶25％

下面讨论这样构成的记录和再现设备101的转换操作，即写模式和读模式之间的转换。

图10是表示光盘记录和再现设备101的部分记录和再现系统的框图。

图11A-11C是表示当光盘记录和再现设备101在写模式和读模式之间转换时激光光束状态的定时图。图11A表示聚集到光盘102的信号记录表面上的光量(在光盘表面的功率)。图11B表示在可变光耦合效率器件3的激光束的透射率。图11C表示在光盘102的激光输出功率的变化。

参照图10，光学头104包括半导体激光器件212、准直透镜213、波长-型液晶器件214、光束分离器215、光监视器216、光束分离器218、FAPC(前端自动功率控制)检测器件219、物镜220、多透镜221、多透镜222、和光检测器223。这些独立的元件组合起来形成光学头104。

半导体激光器件212中用于驱动半导体激光器芯片的电流(未示出)是从光学头104外部的激光器控制器121提供的。对影-音信号输入/输出单元114施加的电压是由伺服控制器109控制的。

现在简单讨论光学头104的光径。

在光学头104中，从半导体激光器件212发射的光束被射到准直透镜213，以被变换为准直光束，然后入射到波长-型液晶器件214上。

波长-型液晶器件214响应于所加的电压改变其相位差。通过波长-型液晶器件214传输、具有根据相位差改变极化状态的光束，进入光束分离器215。

光束分离器215传输几乎100％的P-极化光和反射几乎100％的S-极化光。当从液晶器件产生的相位差为N个波长(N是整数)(即，在写模式期间)，几乎100％的入射光束通过光束分离器215被传输。

光监视器216检测从光束分离器215反射的S-极化光束，并通过预放大器120输出检测信号到伺服控制器109。

伺服控制器109响应于来自光监视器216的检测信号，检测存在或不存在S-极化光束，从而监视波长-型液晶器件214的操作，即光耦合效率的变化，正如下面将要讨论的。

当从波长-型液晶器件214产生的相位差为从N波长半波移位(即，在读模式期间)，极化方向被旋转45°。50％左右的光束通过光束分离器215被传输，而其余50％左右的光束被从光束分离器215反射。

通过光束分离器215传输的光束入射到光束分离器218。光束分离器218将入射光束分离为将被导向FAPC检测器件219的光束和通过物镜220实际传送到信号记录表面的光束，其中，所述FAPC检测器件219监视传送到光盘102的信号记录表面的光量。

从半导体激光器件212发射并然后由光束分离器218分离的光束被入射到物镜220上。

物镜220聚焦入射光束在光盘102的信号记录表面的一个点上。物镜220在图10的由箭头F代表的聚焦方向上和在由箭头T代表的跟踪方向上移动。

从信号记录表面反射的光束通过物镜220传输以后，再次被入射到光束分离器218上。光束分离器218根据其反射率反射并分离入射光束。

由光束分离器218分离的反射光束由准直透镜213会聚。多透镜222向光束通知像散，利用像散方法获得聚焦误差。光束然后被光检测器223接收，并根据产生的光点，成为聚焦误差信号、跟踪误差信号、就RF信号。

下面讨论记录和再现之间的转换操作。

在记录模式期间，伺服控制器109向波长-型液晶器件214馈送适当电平的电压，使得波长-型液晶器件214产生半波长板的相位差。因此可变光耦合效率器件3被设置为50％的透射率。

因此，5mW的激光器输出功率产生降低了的激光器噪声并提供良好的再现特性。

为了从读模式转换到写模式，伺服控制器109响应于来自系统控制器107的命令，修改施加到波长-型液晶器件214的电压。因此，改变了由波长-型液晶器件214产生的相位差。

响应于来自波长-型液晶器件214的响应，可变光耦合效率器件3将其透射率从50％改变到100％，从而，将激光器的输出功率从5mW改变到2.5mW。

从波长-型液晶器件214的响应开始以后，激光器控制器121响应于来自系统控制器107的命令，在适当的定时从读向写转换模式。

为了从写模式转换到读模式，激光器控制器121响应于来自系统控制器107的命令，从写向读转换模式。激光器输出功率为2.5mW那么低并且激光器的噪声增加。

在转换到读功率以后，伺服控制器109响应于来自系统控制器107的命令，修改施加到波长-型液晶器件214的电压，从而引起波长-型液晶器件214中的相位差改变。

响应于来自波长-型液晶器件214的响应，可变光耦合效率器件3将其透射率从100％改变为50％。以这种方式，激光器的输出功率从2.5mW改变为5mW。激光器噪声降低，并且因此检测到良好的再现信号。

但是，如果在上述过程中不进行模式转换，则出现如下缺点。

在从读模式向写模式的转换中，利用高光功率(以低的光耦合效率)初始化记录操作，并且设备试图产生高于最大激光器输出功率的输出功率。激光器本身可能损坏。

在从写模式向读模式的转换中，利用低光功率(以高的光耦合效率)初始化再现操作，噪声水平变高，从而恶化再现特性。

如果在上述过程中执行写模式和读模式之间的转换，则实现本发明的目的。具体地，提供了光学头和使用该光学头的记录和再现设备，其中即使写功率/读功率的输出功率比很低的情况下，在再现模式期间激光器的噪声也被有效地降低，并且即使光源容易制造或使用具有低的光输出功率额定值的光源的情况下，也能实现良好的记录和再现特性。

在如图11A-11C所示的第一实施例中，在液晶器件214的液晶分子的方向改变开始与液晶分子的方向改变结束之间逝过(即，准备记录操作的预记录时间)的响应时间之后，半导体激光器212的驱动电流被转换到记录电流，以从再现模式转换到记录模式。这就达到了避免损坏半导体激光器212的目的。

为了从记录模式转换到再现模式，半导体激光器212的驱动电流被转换到再现电流，并然后在液晶器件214的液晶分子的方向改变开始与液晶分子的方向改变结束之间逝过(即，准备再现操作的预再现时间)的响应时间之后，执行再现操作。当响应时间期间半导体激光器212的功率下降时，这种安排控制包含在再现信号中的激光器噪声的影响。

预记录周期和预再现周期是准备周期，在该期间既不进行记录也不进行再现。对于执行快速记录和再现操作，缩短准备时间是重要的。

下面讨论按照第二实施例的执行快速记录操作和快速再现操作的光学头、记录和再现设备、和可变光耦合效率器件。

本发明的第二实施例是再次参照图10所示结构进行讨论的。

图12是按照第二实施例，可变光耦合效率器件3响应于来自波长-型液晶器件214的响应，其透射率变化的曲线。

横坐标代表施加到波长-型液晶器件214的电压，而纵坐标代表P-极化光分量的透射率。Vread代表在读模式期间加的电压，和Vwrite代表在写模式期间加的电压(保持Vwrite＞Vread的关系)。

一般来说，在液晶器件上，当加的电压从低向高变化时的响应时间，和当加的电压从高向低变化时的响应时间一般是不同的。

图13A和13B表示按照本发明第二实施例，可变光耦合效率器件3响应于来自波长-板型液晶器件214的响应，透射率相对于时间的关系曲线。横坐标代表时间，而纵坐标代表通过可变光耦合效率器件3的光的透射率(下文称为可变光耦合效率器件3的透射率)。

所表示的符号具有以下含义。

TWR1和TWR2：可变光耦合效率器件3将其透射率从100％变换到50％所需要的第一响应时间

TRW1和TRW2：可变光耦合效率器件3将其透射率从50％变换到100％所需要的第二响应时间

t0：加到波长-板型液晶器件214的电压开始变化的定时

t1：可变光耦合效率器件3的透射率达到50％的定时

t2：可变光耦合效率器件3的透射率达到100％的定时

可变光耦合效率器件3的50％的透射率对应于CER，和可变光耦合效率器件3的100％的透射率对应于CWR。

图13A表示保持第一响应时间TWR1＞第二响应时间TRW1关系的第一情况。

为了从读模式向写模式转换，记录操作必须在定时t2或可变光耦合效率器件3的透射率变换为100％后开始。这是为了要防止损坏半导体激光器部件212。这仍然与第一实施例一样。从读模式转换到写模式所需要的准备时间Δtw1＝t2-t0＝TRW1，并且等于第二准备时间TRW1。

当该模式从写模式转换到读模式时，读模式最好在定时t2或可变光耦合效率器件3的透射率变换为50％后开始，以防止噪声。这是试图控制激光器噪声。考虑由于ECC处理的作用整个系统的可允许的噪声水平，当透射率高于50％(在这种情况下是55％)时，即使读模式在定时t11(t11＞t1)开始，再现信号仍然是没有噪声的。从写模式转换到读模式所需要的准备时间Δtr1＝t11-t0≤TWR1。通过在大于50％的传输值时转换到读模式，准备时间被设置为短于第一响应时间TWR1。

图13B表示保持第一响应时间TWR2＞第二响应时间TRW2关系的第二情况。

从读模式转换到写模式的准备时间Δtw2＝t2-t0＝TRW2，因此等于第二准备时间TRW2。

当该模式从写模式转换到读模式时，考虑到整个系统所允许的噪声电平，和第一情况一样，当透射率高于50％(在这种情况下是55％)时，即使读模式在定时t11(t11＞t1)开始，再现信号仍然是没有噪声的。在第二种情况同样，从写模式转换到读模式所需要的准备时间Δtr2＝t11-t0≤TWR2。通过在大于50％的传输值转换到读模式，该准备时间被设置得短于第一响应时间TWR2。

第一响应时间与第二响应时间的和可以基本上是恒定的。如果一个设置得短些，另一个响应时间设置得长些。正如结合第一和第二情况讨论的那样，第二响应时间TRW设置得短于第一响应时间TWR对于缩短准备时间的和是有益的。

如果在第一情况中准备时间的和T1＝Δtr1+Δtw1，和在第二情况中准备时间的和T2＝Δtr2+Δtw2，T1≤T2。

(1)从读模式转换到写模式所需要的准备时间Δtw不能设置得短于第二响应时间TRW。(2)从写模式转换到读模式所需要的准备时间Δtr可以设置得短于第一响应时间TWR。

从(1)和(2)看出，使用具有第二响应时间TRW≤第一响应时间TWR的液晶器件有益于缩短准备时间Δtw与Δtr之和。

设TWR代表可变光耦合效率器件3的光耦合效率从CEW向CER转变所需要的第一响应时间，和设TRW代表可变光耦合效率器件3的光耦合效率从CER向CEW转变所需要的第二响应时间。满足TWR≤TRW条件的可变光耦合效率器件3有益于缩短准备时间Δtw与Δtr之和。

从半导体激光器部件212发射的光束被如下控制。在写模式期间，半导体激光器部件212的光束的光输出功率被改变为写输出功率PW。在读模式期间，半导体激光器部件212的光束的光输出功率被改变为读输出功率PR。在第一响应时间TWR内，进行从写输出功率PW到读输出功率PR的转换操作，并在第二响应时间TRW逝过后，进行从读输出功率PR到写输出功率PW的转换操作。

按照第二实施例，准备记录的准备预记录时间和准备再现的准备再现时间都缩短。记录操作和再现操作得以快速进行。

按照第二实施例。液晶器件被包含作为可变光耦合效率器件3。但本发明并不限于液晶器件。可以使用按照结合第一实施例讨论的各种可变光耦合效率器件3。

Claims (23)

1.一种记录和再现设备，包括：

支撑和旋转光记录介质的旋转驱动器；

通过聚光器部件将光束射到由旋转驱动器旋转的光记录介质，并利用光检测器部件检测通过聚光器部件从光记录介质反射的光的光学头；

移动光学头的致动器部件；

其中所述光学头包括：

发射光束的光源；

将从光源发射的光束馈送到光记录介质的聚光器部件；

将光分离为从光源发射的光束和从光记录介质反射的光束的光分离器部件；

检测从光记录介质反射并由光分离器部件分离的光束的光检测器部件；和

配置在光源与光分离器部件之间，并改变其光耦合效率的可变光耦合效率部件，该光耦合效率是聚集到光记录介质上的光量与从光源发射的光束的总光量的比。

2.如权利要求1的记录和再现设备，还包括响应于对光记录介质的写模式与读模式之间的转换，控制可变光耦合效率部件的光耦合效率的转换的控制部件。

3.如权利要求2的记录和再现设备，其中所述控制部件控制光耦合效率的转换，以便保持CEW＞CER的关系，其中CEW代表在写模式期间的光耦合效率，以及CER代表在读模式期间的光耦合效率。

4.如权利要求1的记录和再现设备，其中可变光耦合效率部件是一种光径分支部件，将光束分支为至少两条光径，并通过改变两条光径的分支比而改变光耦合效率。

5.如权利要求4的记录和再现设备，其中可变光耦合效率部件包括波长板、用于旋转波长板的旋转单元、和光束分离器层。

6.如权利要求4的记录和再现设备，其中可变光耦合效率部件包括液晶器件和光束分离器层。

7.如权利要求4的记录和再现设备，其中可变光耦合效率部件包括液晶器件，该液晶器件具有受衍射光栅组态控制的相位差可变的区域。

8.如权利要求4的记录和再现设备，其中可变光耦合效率部件包括衍射光栅和移位衍射光栅的移位单元。

9.如权利要求1的记录和再现设备，其中可变光耦合效率部件通过改变其对光束的透射率和反射率而改变其光耦合效率。

10.如权利要求9的记录和再现设备，其中可变光耦合效率部件包括用于降低其对光束的透射率的滤光器，和用于移位该滤光器的移位单元。

11.如权利要求9的记录和再现设备，其中可变光耦合效率部件包括改变其对光束的透射率的液晶器件。

12.如权利要求2的记录和再现设备，其中如果读模式被转换为写模式，控制部件在模式改变前，改变可变光耦合效率部件的光耦合效率，并且如果写模式被转换为读模式，控制部件在模式改变后，改变可变光耦合效率部件的光耦合效率。

13.如权利要求3的记录和再现设备，其中控制部件控制可变光耦合效率部件，以便保持TWR≤TRW关系，其中TWR代表可变光耦合效率部件从CEW的光耦合效率转变到CER的光耦合效率所用的第一响应时间，以及TRW代表可变光耦合效率部件从CER的光耦合效率转变到CEW的光耦合效率所用的第二响应时间。

14.如权利要求13的记录和再现设备，还包括光束控制部件，该部件在写模式期间，将从光源发射的输出功率转换为写功率PW，并在读模式期间，将从光源发射的输出功率转换为低于写功率PW的读功率PR；

其中所述光束控制部件在第一响应时间TWR内，将光束的输出功率从写功率PW转换为读功率PR，并且在第二响应时间TRW逝过的时刻，将光束的输出功率从读功率PR转换为写功率PW。

15.一种光学头，包括：

发射光束的光源；

将从光源发射的光束馈送到光记录介质的聚光器部件；

将光分离为从光源发射的光束和从光记录介质反射的光束的光分离器部件；

检测从光记录介质反射并被光分离器部件分离的光束的光检测器部件；和

设置在光源与光分离器部件之间，并改变其光耦合效率的可变光耦合效率部件，该光耦合效率是聚集到光记录介质上的光量与从光源发射的光束的总光量的比。

16.如权利要求15的光学头，其中可变光耦合效率部件是一种将光束分支为至少两条光径的光径分支部件，并且通过改变两条光径的分支比而改变光耦合效率。

17.如权利要求16的光学头，其中可变光耦合效率部件包括波长板、用于旋转波长板的旋转单元、和光束分离器层。

18.如权利要求16的光学头，其中可变光耦合效率部件包括液晶器件和光束分离器层。

19.如权利要求16的光学头，其中可变光耦合效率部件包括液晶器件，该器件具有受衍射光栅组态控制的相位差可变的区域。

20.如权利要求16的光学头，其中可变光耦合效率部件包括衍射光栅和移位该衍射光栅的移位单元。

21.如权利要求15的光学头，其中可变光耦合效率部件通过改变其对光束的透射率和反射率而改变其光耦合效率。

22.如权利要求21的光学头，其中可变光耦合效率部件包括用于降低光束的透射率的滤光器，和移位该滤光器的移位单元。

23.如权利要求21的光学头，其中可变光耦合效率部件包括改变其对光束的透射率的液晶器件。

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