CN1632868A - 光记录介质的读取或写入装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有彼此分隔的至少两个信息载体层(9、10)的光记录介质的读取或写入装置，以及光源(1、1′、1″)，光学单元和检测单元。本发明的目的在于提供这种类型的装置，该装置允许使用单一波长的光同时读和/或写多个信息载体层。根据本发明，为此目的提出了一种光记录介质，具有一个带有预压刻单元的信息载体层(9)，以及一个与前述层空间上分离并隔开的信息载体层(10)，适于记录信息项，但没有相应的预压刻单元。

Description

光记录介质的读取或写入装置

本申请是申请日为1997年10月21日、申请号为97120495.0、题为“光记录介质的读取或写入装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有彼此分离的至少两个信息载体层的光记录介质的读取和/或写入装置。

背景技术

在US-A-4,908,813中公开了这种类型的装置。这种公知的装置的缺陷在于光记录介质具有对不同波长敏感的一些层，因此要求记录装置具有不同波长的多种激光器。根据波长，这些激光器相对地复杂和高成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于具有彼此分离的多个信息载体层的光记录介质的读取和/或写入装置，允许多个信息载体层同时使用单一波长的光进行读取和/或写入。

通过以下特征来实现此目的，即本发明的装置具有分光束产生元件，该分光束产生元件发射偏振方向和传播特性不同的两个分光束，从而在两层上同时具有聚焦点。其优越性在于能够使用单一波长的光同时读取或写入或同时读取和写入光记录介质。通过简单的光学单元，不同的传播特性使得两个分光束聚焦在两个不同的信息载体层上；不同的偏振导致在检测装置中分光束的简单分离。根据本发明的装置对读取或写入光记录介质以及读取和写入光记录介质都适合。光记录介质可以是盘的形式，例如，CD或DVD，但是盒式的记录介质或具有一个在另一个之上并彼此分离的两个信息载体层的其他形式的记录介质也在本发明的范围内。光源用于产生读取或写入光记录介质的光束。所说的光束通常从光记录介质被反射，但是使用半透明记录介质同样在本发明的范围内。光学单元用来把光源产生的光束聚焦在光记录介质上把反射或透射的光束传播到检测装置。后者用于检测从光记录介质来的光束并发出例如电信号，一方面用于获得存储在信息载体层上的信息，另一方面用于获得对于装置的操作必须或有用的参数，如跟踪信号。有利的是，分光束产生元件是双折射元件，能够用于会聚光束或发散光束。

本发明提供的分光束产生元件是双折射透镜。由于光学单元中包括任何情况下的透镜，其优越性是在光学单元中不需要任何附加元件。在以下事实当中可以看出进一步的优越性，双折射材料构成的透镜把一个入射光束分成两个分光束，一方面这两个分光束彼此垂直地偏振，另一方面，依据透镜的类型及其排列，这两个分光束被分散或会聚达不同的程度。

本发明提供的偏振方向旋转元件被设置在分光束产生元件的上游光路中。其优越性在于通过旋转入射光的偏振方向实现两个分光束之间光强度的可变分布。如果需要使分光束的强度与信息载体层可能不同的反射性能相匹配，这是有利的。此外，当在一个信息载体层上记录信息项时，该方法是有利的。在此情况下，进行有效地记录的分光束通常要求较高的光能，同时不能有效地进行记录的其他光束的能量可能非常低。本发明的方法的另一个有利的应用在于把有效光强的100％分配给相应的分光束以实现读取任一信息载体层的能力。这对于各种应用是有用的，例如，当试图通过光源减小的功率进行操作或通过屏蔽相应的其他信息载体层达到抑制噪声的目的，或者在其他合适的应用中。所有这些各分光束之间不同的强度分配使得能够使用较低功率的低成本光源，它无须改变其功率输出。有益的是，偏振方向旋转元件是可旋转极滤光器。它同样也有利于设置光源，尤其是半导体激光器，从而通过λ/2板、克尔盒或其他合适的方式，它可以被旋转或旋转例如半导体激光器发出的光的偏振方向。

根据本发明另一个有利的改进，分光束产生元件包括一个具有两个光源的装置，两光源发射偏振光并位于距光学单元不同的距离。其优越性在于无须双折射分光束产生元件。光源最好是激光器，如半导体激光二极管，它发射线性偏振光。光是成对的，例如，通过半透明反射镜或偏振分束器。

这些光源有利地集成在一个单个的承载元件上。其优越性在于承载元件以调整为该装置的组件的方式被提供，结果是在装置的组装期间无须进行调整。如果承载元件是一个集成半导体元件，将会非常有利。这种类型的装置能够以其已经被正确地调整的方式制造。

根据本发明，检测单元，也就是说该装置的检测路径，具有一个双折射棱镜型分束器。由于两个分光束的传感器能够被设置在一个平面内，其优越性在于要求较小的物理空间。双折射棱镜型分束器具有对于各种偏振方向不同的路径长度，因此使其能够传送两个分光束的聚焦点，这两个聚焦点在光束传播方向的光轴中一前一后，两个聚焦点一个接一个地位于垂直于所说的光轴的单一聚焦平面中。

有利的是，检测单元具有一个其中排列有多个检测器元件的检测器平面。其优越性在于检测器元件都位于一个平面内，从而能够作为一个部件低成本地制造。而且，当它们被安装在装置中时，无须调整单个检测器元件。

本发明提供的检测单元具有与偏振方向有关的半透明反射镜。其优越性在于后者能够实现低成本并节约空间，例如作为偏振分束器立方体。其作用在于把从各种检测器元件之间的光记录介质来的分光束分开。

本发明还涉及光记录介质，特别是用于本发明的装置中的光记录介质，它具有以下特征，即光记录介质具有一个信息载体层，该信息载体层具有预记录的信息项，还有一个与前述层空间上分离并隔开的信息载体层，适于记录信息项并且没有预记录的信息项。由于两个信息载体层通过相应的装置能够被同时读取和/或写入，其优越性在于对读取或写入光记录介质来说是必须或至少是有用的所说的预记录信息项无须被预记录两次，也就是说，在每一个信息载体层上无须预记录两次。由于该装置在两个信息层的记录期间，在每种情况下涉及预记录在一层中的信息项，使得有用数据记录的可利用存储器空间增加，光记录介质的制造成本降低，信噪比增加，特别是，使两个信息载体层上记录的信息项精确地一个位于另一个之上。有用的数据指的是包括视频、音频和其他有用数据以及纯数据的一种术语。当然，光记录介质也可以具有多个信息载体层，至少其中的一个具有没有被预记录在其他层上的预记录信息项。

本发明不仅涉及被表述的实施例和说明，还包括在本发明的范围内的所有的结构形式。

附图说明

在下面结合附图的描述中，可以发现本发明的进一步的有益的特征和改进，在附图中：

图1示出了根据本发明具有双折射棱镜型分束器的装置；

图2示出了根据本发明具有与偏振方向有关的半透明反射镜的装置的检测路径；

图3以三维图示的方式示出了根据本发明具有偏振方向旋转元件的装置的一部分；

图4示出了在第一实施例中根据本发明具有两个光源的装置的一部分；

图5示出了在第二实施例中根据本发明具有两个光源的装置的一部分；

图6示出了根据本发明的装置的检测器元件；

图7示出了根据本发明的光记录介质的详图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明具有双折射棱镜型光束分裂器的装置。发射线性偏振光束2的激光二极管1用作光源。此光束穿过相位光栅3，相位光栅3产生根据公知的三光束方法进行跟踪所需的+/-一阶二次光束[sic]。对此方法仅讨论到描述优选实施例要求的程度。不用说，本发明也可以有效地用于其他各跟踪方法。穿过相位光栅3后，光束2照射到双折射准直透镜4，在优选实施例中，双折射准直透镜4代表分光束产生元件。双折射准直透镜4把光束2分成两个分光束5和6，分光束5和6彼此垂直地偏振。分光束5和6经过非偏振分束器7并被物镜8聚焦在光记录介质的不同信息载体层9和10上，光记录介质在这里仅简单图示。为了聚焦，物镜8可放置在光轴的方向上，在图1中的左右方向上。为了沿其中信息项被存储在信息载体层9、10上的光道进行跟踪，物镜8能够被平行于信息载体层9和10移动。这由透镜驱动器11完成，透镜驱动器11在这里仅用相应移动方向上的双箭头简单图示。为了表明分光束5和6的偏振方向，偏振方向在信息载体层9和10上用符号表示。从而，信息载体层9上入射的分光束5被在附图的平面的方向上偏振，同时，信息载体层10上入射的分光束6在与其垂直的方向上偏振。分光束5和6被信息载体层9和10反射，在图中经过物镜8并在非偏振分束器7中向下折射，并到达聚焦透镜12。接着它们经过柱面透镜13，柱面透镜13用于完成散光自动聚焦方法，在这里不详细讨论该方法。然后它们照射到偏振棱镜型分束器14上。后者具有两个反射层15和16，每个反射层反射一个偏振方向的光。分光束5在附图的平面的方向上被偏振，分光束5穿过对于另一偏振方向是反射的层16，并被反射层15反射到检测器装置17的一个传感器S1上。分光束6垂直于附图的平面偏振，分光束6被反射层16反射到检测器装置17的传感器S2上。

根据本发明，光沿该装置的轴的偏振被用于在信息载体层9和10上产生两个相互分离的聚焦点。沿纵向被分离的聚焦点是借助于双折射准直透镜4产生的。这便于通过使用对偏振敏感的光学单元，即优选实施例中的偏振棱镜型分束器14，在检测路径中分离起源于不同信息载体层9和10的信号。根据本发明，也能够把物镜8设计成双折射透镜。在此情况下，检测路径中的分离不能象图1中所示的方式那样容易实现。建议准直透镜4的双折射材料为石英，例如，在波长约为λ≈700nm时其折射系数n_e＝1.5533，n_o＝1.5442，该波长范围通常用于相应的装置，使[sic]聚焦点分离，此分离对于读/写磁头的通常尺寸是足够的。

偏振棱镜型分束器14的反射层15和16以间距d彼此平行排列。通过距离d的合适的选择，光路长度被引入，使照射在信息载体层9和10上的两个聚焦点彼此分离，成像在一个平面中的检测器装置17上。假定聚焦透镜12的焦距为42mm，物镜8的聚焦长度为3.5mm，最终的放大系数为η＝12，假定信息载体层9和10之间的距离为δ＝70nm，导致要求的厚度d为

$d=\frac{\mathrm{\η}*\mathrm{\δ}}{2\sqrt{2}}\≈0.3\mathrm{mm}$

图2示出了根据本发明的装置的检测路径，即图1中的柱面透镜13以下的部分。穿过柱面透镜13后，从光记录介质来的分光束5和6照射在偏振分束器18上，偏振分束器18具有一个反射层16′。在附图的平面中偏振的分光束5经过此反射层16′并照射在传感器S1′上。与之垂直偏振的分光束6被反射层16反射并照射在传感器S2′上。在检测单元中两个传感器S1′和S2′相对于彼此被调整。在此优选实施例中，能够省去具有以距离d设置的反射层的偏振棱镜型分束器。

图3以三维方式示出了根据本发明具有偏振方向旋转元件20的装置的一部分。激光二极管1及其发射的光束2能够被识别。偏振方向由偏振方向旋转元件20的偏振矢量E_L表示。在双折射准直透镜4中，普通光束的偏振方向由n_o指示，特别光束的偏振方向由n_e指示。相应的分光束5和6由另一个光束路径指示。在图示中，示出的偏振方向已经相对于双折射准直透镜4的择优方向旋转45°，它们由箭头n_o和n_e表示。通过相对于双折射准直透镜4的晶轴n_o和n_e旋转光束2的偏振矢量E_L，两个准直的、偏振分光束5和6的强度能够以可连续变化的方式被调整。两个强度在45°角时具有相同的大小。特别是对于写到可写信息载体层9和/或10，与相应的其他分光束6和/或5相比，实际上增加了用于写入的分光束5和/或6的强度，例如比例为80∶20。

图4示出了在第一实施例中根据本发明具有两个光源的装置的一部分。两个分离的激光二极管1′和1″在此情况下具有小的横向偏移以及纵向也就是说在光束传播方向上的偏移。在图4中以放大的方式示出。而且，激光二极管1′和1″这样来定位，即使得由其产生的光束2′和2″相互垂直地偏振。在此情况下一个普通的准直透镜4′被使用。另一个光束路径对应于结合图1和图2描述的光束路径。通过一个合适的横向偏移，能够实现在检测器装置17的范围内分光束的较大分离，结果是在此情况下能够提供一个不很复杂的解决方案。

图5示出了具有两个光源的本发明的装置的第二实施例。在此情况下，同样使用两个分离的激光二极管1′和1″，激光二极管1′和1″的光束2′和2″通过半透明反射层19结合并照射到一个普通的准直透镜4′上。选择的激光二极管1′和半透明反射膜19之间的距离x₁和激光二极管1″和半透明反射膜19之间的距离x₂不同，从而产生两个光束2′和2″的纵向位移的聚焦点，其对应于信息载体层9和10之间的距离。基于图4描述的这个实施例的优越性在于，由于两个激光二极管1′和1″能够被精确地排列在光轴中，光束2′和2″不彼此相对地横向偏移。在此情况下，同样，另一个光束路径对应于结合图1和图2描述的光束路径。

图6示出根据本发明的装置的检测器装置17。分光束5和6分别在其上成像的传感器S₁和S₂能够被区分。在此优选实施例中，传感器S₁被分成由检测器元件A、B、C、D组成的四个象限。这种划分使其能够根据散光聚焦方法形成聚焦信号FE。这在图6的右侧部分示出。从相应的两个对角排列的检测器元件的和之间的差获得FE：FE＝(A+C)-(B+D)。另外的检测器元件E和F用于根据三光束方法获得跟踪信号TE。光束2被相位光栅3分成一个零阶一次光束和两个+/-一阶二次光束，为了简便起见，在前面的附图中未示出。在图6中，起源于这些光束的光点在每种情况下在检测器元件上表示为圆点。零阶一次光束照射到传感器S₁和S₂的中央区域，分光束5的+/-一阶二次光束照射到检测器元件E和F。由于没有给分光束6的+/-一阶二次光束提供检测器元件，相应的光点由虚线表示。从检测器元件E和F发射的信号之间的差获得跟踪信号TE。分光束6照射到由单个检测器元件G组成的传感器S₂。因此，分光束6的信息信号对应于检测器元件G的输出信号，分光束5的信息信号对应于检测器元件A至D的输出信号之和。这也在图6的右侧部分示出。由于偏振棱镜型分束器14的使用，这里描述的信息载体层9和信息载体层10上的两个聚焦点在单个的检测器装置17上成像是可能的。不言而喻，为了改进聚焦和跟踪，如果合适，传感器1的范围内的相应的检测器元件也能够被设置在传感器2的范围内。而且，能够使用其他的聚焦和跟踪方法，检测器装置17必须根据这些方法构造。

图7示出了在信息载体层9和10范围内根据本发明的光记录介质的详图。两个信息载体层的排列使其能够容纳光记录介质上数据容量的一倍左右。如果其他信息载体层相应地排列，则存储容量进一步增加。采用根据本发明的多焦点光学单元，由于分光束5和6的聚焦点之间的距离使ΔZ对应于两个信息载体层9和10之间的距离[sic]，两个这样的信息载体层能够被同时读取。在此情况下信息载体层9和10的信息光道一个位于另一个之上，结果，不仅两个分光束5和6同时聚焦在相应的信息载体层上，而且它们也能够同时读取那里的有用信息项。信息载体层10是透明反射的，使分光束5能够穿过它。本发明的一个重要应用是在光记录介质是所谓的ROM/RAM盘时。在此情况下，例如，信息载体层9是ROM层。也就是说，它仅包括读取预压刻信息光道中的信息项。信息载体层10被设计为存储层。这可能是一个相位变化层，一个光折射层，一个磁光层或任何其他适于记录的层。但是，信息载体层10没有记录层通常具有的引导光道。此类型的光记录介质使用双倍聚焦系统进行读取和写入，即，如上述本发明的装置。其优越性在于信息载体层9的信息光道和/或引导光道能够被用于聚焦、跟踪、盘控制和信息载体层9和10的区域寻址。在信息载体层10的写操作期间，数据光道被自动精确地写在信息载体层9的光道上。由于信息载体层是一个没有引导光道或附加寻址信息项的平面的、均匀区域，能够实现较高的信噪比，因为由于引导光道边缘的任何不平度或寻址位引起的附加噪声信号[sic]没有产生。此外，由于无须任何例如用于跟踪的地址或伺服信息项在信息载体层10上定位，信息载体层的全部存储容量能够被用于数据存储。使用结合图3描述的方法，相应于双折射准直透镜4的晶轴旋转偏振方向，能够相应地调整在信息载体层10上进行写入的光的强度。例如，在信息载体层9上进行读取的分光束5的强度可以约为激光二极管1总功率的10％，用于在信息载体层10上进行写入的分光束6的强度相应地约为所说的功率的90％。

Claims (3)

1.一种光记录介质，具有一个带有预压刻单元的信息载体层(9)，以及一个与前述层空间上分离并隔开的信息载体层(10)，适于记录信息项，但没有相应的预压刻单元。

2.如权利要求1所述的光记录介质，其中，所述预压刻单元形成引导光道。

3.如权利要求1或2所述的光记录介质，其中，所述预压刻单元是寻址项。