CN1725324A - 光盘设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光盘设备(11)，其中，在从特定记录层再现信号时，将用于从光盘的第一和第二记录层接收激光束的光检测器(26)的光接收表面设置在与聚光镜(25)的焦点相距预定距离之处，以减少从其他记录层反射的光引起的串扰的差。

Description

光盘设备
技术领域
本发明涉及一种光盘设备，在从具有记录在两个或更多记录层中的信息的光盘再现信息时，该设备能够以很小的串扰简化信号再现系统。
背景技术
用作信息记录介质的光盘可以是以CD和DVD-ROM为代表的单放型、以CD-R和DVD-R为代表的一次写入型和用于计算机的外部存储器和记录-再现视频(视频记录)的可重写型。
目前，为了提高现有的标准DVD的记录容量，正在研究将记录层的数目提高到两层或更多层。为此，有必要将记录层之间的间隔层做得比现有的标准DVD中的间隔层更薄。但是，众所周知，当间隔层较薄时，层间的串扰会增加。
另外，众所周知，再现第一记录层时在第二记录层中产生的串扰与再现第二层时在第一层中产生的串扰之间的差会有一个极大变化(倍率)。这降低了通过将散光像差方法和光点尺寸方法相结合作为聚焦误差检测系统的利用正负一阶散射光的信号再现系统中的零阶光的效率和检测性能。
在下一代DVD(下面称作HD DVD)中，如果为了提高记录容量而将间隔层作得比具有两个或更多记录层的标准DVD中的现有双层DVD-ROM中的间隔层薄，则会产生来自间隔层的串扰增加并且无法在特定的聚焦误差检测系统中获得最佳再现信号的问题。
当串扰差较大时，有必要提高信号再现系统的动态范围。这提高了信号再现系统的成本并提高噪声电平。
发明概述
根据本发明的一个方面，提供一种光盘设备，包括：
光源；
物镜，将来自光源的光会聚到具有至少两个记录层的记录介质的至少一个记录层上；
聚光镜，对从具有至少两个记录层的记录介质的一个记录层反射的光进行预定的会聚；和
光检测器，该光检测器具有一个光接收表面，接收从具有至少两个记录层的记录介质的一个记录层反射的光，并输出与光强度相对应的信号，所述光接收表面位于距聚光镜的焦点特定距离之处。
附图说明
结合在说明书中作为其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且结合上面的概述和下面对实施例的详细描述，用来说明本发明的原理。
图1中的示意图说明了适用于根据本发明一个实施例的光学头单元的记录介质(光盘)的一个例子；
图2中的示意图说明了根据本发明一个实施例的光学头单元的关键部分；
图3A和3B中的示意图说明了当利用图2中所示的光学头单元从两个记录层获得反射激光束时从间隔层产生串扰的原因；
图4中的图表说明了参照图3说明的来自间隔层的串扰随光盘的记录层之间的间隔层距离的厚度和光检测器的位置的变化；
图5示出了根据参照图3说明的来自间隔层的串扰值限定的光检测器的光接收表面的优选位置的例子；
图6中的图表说明了由于在参照图5说明的位置设置光检测器而对来自间隔层的串扰的抑制；
图7中的示意图示出了满足参照图4至图6说明的光检测器的优选位置条件的光学头单元的一个例子；以及
图8中的示意图示出了满足参照图4至图6说明的光检测器的优选位置条件的光学头单元的一个例子。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的优选实施例。
图1是一个光盘的示意图，该光盘适合于用后面将参照图2说明的本发明的光学头单元记录并再现信息。
如图1中所示，光盘(记录介质)1具有位于由聚碳酸酯制成的第一衬底2上的包括相位改变记录膜的第一信息记录层3。
在第一信息记录层3上，叠置了间隔层4，该间隔层4具有相对于从光学头单元11的半导体激光单元20发射的激光束的波长的预定透射率。在间隔层4上，叠置了第二信息记录层5。间隔层4通常由粘合剂或紫外线硬化树脂制成。第二信息记录层5被由聚碳酸酯制成的第二衬底6覆盖。
在光盘1中，信息记录层3和5可以是由金属制成的反射膜构成的单放(只读)层，或者是由相位改变膜构成的记录-再现(可重写)层。另外，在光盘1中，两个记录层3和5中可以只有一个是单放层，而另一个可以是记录-再现层。
如上所述，光盘1可以通过顺序叠置第一衬底2和第二衬底6来形成，或通过用粘性材料将具有预定厚度的信息记录层3(或5)的两个衬底面对面粘在一起而形成。具有形成在其一个侧面上的信息记录层的每个衬底约为0.6mm厚，整个光盘约为1.2mm厚(衬底的参考厚度)。
光盘1是所谓的单面双层盘。第一信息记录层3是半透明的，具有相对于从半导体激光单元20发射的激光束的波长的预定透射率。因此，第一信息记录层3可以反射一定量的光并透射剩余量的光。这样，当光从衬底2的方向被辐射到光盘1时，通过聚焦调节到第一和第二记录层3和5之一(通过控制物镜24的位置，使得物镜24与光盘1之间相对于激光束100通过物镜24会聚的会聚位置的距离与距记录层3和5之一的距离相同)可以将信息记录到信息记录层3和5之一上，或者可以从一个记录层再现信息。
间隔层4具有在再现一个信息记录层3(或5)的信息时光学地打断来自另一个信息记录层5(或3)的串扰的功能。串扰是从不同信息层泄露的泄露光(束)。在这个意义上，两个信息记录层3和5之间的间距最好设置得尽可能的远，间隔层4最好比较厚。但是，在这种情况下，用于记录和再现的光学系统的负荷变得比较重。
也就是说，当从衬底2的表面到间隔层4的中心的厚度被限定为后面参照图2描述的物镜的负荷时，在向/从信息记录层3(或5)记录或再现信息的任何情况下，间隔层4的一半厚度的厚度误差会引起像差。
因此，从记录/再现光学系统中的像差的角度来看，间隔层4最好比较薄。也就是说，间隔层4的厚度要在记录/再现光学器件的像差与信息记录层3和5间的串扰之间折衷考虑来确定。
图2中的示意图用于说明光学头单元的一个例子，该单元在图1所示的光盘中记录信息，或从该光盘再现信息。在图2中，仅示出了光学头单元的关键部分。
如图2中所示，光学头单元11具有半导体激光器(光源)20以输出激光束或400-410nm的紫光束。激光束的波长可以是440nm或小于440nm，例如405nm。
从半导体激光器20发出的激光束100被准直镜21校准。校准后的平行光束通过极化分束器22和四分之一波片23，并被物镜24引导至光盘1的记录表面。
光盘1引导的激光束100通过物镜24提供的会聚操作并根据物镜和光盘1之间的距离被会聚到第一和第二记录层中的一个记录层上。
会聚在光盘1的记录层上的激光束100在记录层上被反射，返回到物镜24作为反射激光束101，并通过四分之一波片23返回到极化分束器22。
返回到极化分束器22的反射激光束101朝向聚光镜25被反射到极化分束器22的极化表面上，在光检测器26的光接收表面上形成一图象，作为会聚光束，其具有对应于聚光镜25提供的会聚操作所限定的焦距的光束点尺寸。
光检测器的光接收部分通常被分为几个部分，每个部分输出对应于光强度的电流。从每个光接收部分输出的电流被I/V放大器(未示出)转换为电压，并被处理器27处理为可用作HF(再现)信号，聚焦误差信号和迹道误差信号。HF(再现)信号被转换为预定的信号格式，或通过给定的接口输出到临时存储器或外部存储器。
处理器27得到的信号中的聚焦误差信号和迹道误差信号被伺服驱动器28转换为可用作聚焦控制信号和迹道控制信号的信号以操作一个致动器29并被提供给该致动器29，所述致动器29移动物镜24的位置。因此，致动器29所固定的物镜24可选地在垂直方向上被移动，以接近和远离光盘1的信息记录层3(或5)，和/或在光盘的径向上移动。也就是说，伺服驱动器28控制物镜24以跟随光盘1上的信息迹道。
下面将描述用于向/从所谓的下一代DVD(下文中称为HD DVD)的新标准光盘记录或再现信息的光学头单元11的元件的优化。
假设光源(半导体激光器的输出)的波长为405nm，物镜24的数值孔径NA为0.65，作为考虑到上述折衷的HD DVD的规范，光盘1的间隔层4的适当厚度为15-25μm。下面描述的间隔层4的厚度的条件适用于具有多于三个信息记录层的光盘或具有两个或更多间隔层的光盘。
下面将参照图3A和3B描述再现时来自双层光盘的间隔层的串扰。在图3A和3B中，以具有两个记录-再现层的盘为例，但对于具有多于三个记录层的盘来说结果是一样的。
如图3A中所示，当经物镜24会聚的激光束聚焦在远离物镜24的记录-再现层5(L1)上时，来自信息记录层5(L1)的反射激光束101a(实线)在通过物镜24后变为平行光，并会聚在聚光镜25上并聚焦在靠近光检测器26的预定位置。来自靠近物镜24的信息记录层3(L0)的反射激光束101b(虚线)聚焦在比来自信息记录层5(L1)的反射光束的焦点远的位置。
另一方面，如图3B所示，当经物镜24会聚的激光束聚焦在靠近物镜24的记录-再现层3(L0)上时，来自信息记录层3(L0)的反射激光束101c(实线)在通过物镜24后变为平行光，会聚在聚光镜25上并聚焦在靠近光检测器26的预定位置或聚焦在与图3A中所示的来自信息记录层5(L1)的反射激光束101a的焦点基本上相同的位置。在这种情况下，来自远离物镜24的信息记录层5(L1)的反射激光束101d(虚线)聚焦在来自信息记录层3(L0)的反射光束的焦点的前面，或聚焦在靠近聚光镜25的位置。
对于一种上述的发出反射激光束的光盘(双层)，考虑将光检测器26的光接收表面放置成使得光检测器位于不同于聚光镜的焦点位置(图3A和3B中用虚线标为126的位置)，如通过使用散光像差来检测聚焦误差的将光检测器同时用于聚焦和RF(再现信号)的光学头单元中那样。在这种情况下，当光束会聚在L1(第一记录层5)上时引起串扰的来自L0(第二记录层3)的反射激光束的截面光束尺寸与当光束会聚在L0(第二记录层3)上时来自L1(第一记录层5)的反射激光束的截面光束尺寸很不相同，如图3A和3B中的S1和S0所示。
换句话说，取决于物镜24将激光束会聚在其上的记录层，来自非聚焦记录-再现层的串扰不同。
这可以从由图4中的曲线A(○和虚线)示出的当光束会聚在L0上时由来自L1的反射激光束引起的串扰CT1，和由曲线B(△和虚线)示出的当光束会聚在L1上时由来自L0的反射激光束引起的串扰CT0看出。在图4中，横轴表示双层之间的间隔层4的厚度。
从曲线A和B可以看出，串扰(CT1和CT0)的信号幅值很不相同。因而，在设计光盘驱动器的动态范围时有必要考虑较大的串扰。这引起噪声的增加。
相反，考虑将光检测器26置于图3A和图3B中的实线表示的位置26，即，比虚线表示的位置126更靠近聚光镜25的焦点的位置。在这种情况下，如图3A和3B中所示，当光束会聚在L1上时来自L0的反射激光束的光束点与当光束会聚在L0上时来自L1的反射激光束的光束点基本上相同。至于曲线a(○和实线，CT1)和曲线b(△和实线，CT0)表示的对每个反射激光束的串扰，当光束会聚在L0上时由来自L1的反射激光束引起的串扰CT1，和当光束会聚在L1上时由来自L0的反射激光束引起的串扰CT0之间的差，与曲线A和B表示的情况相比变得比较小。
因此，由来自两个记录层的泄露引起的串扰可以被设定在几乎特定的范围内，而不管该层正在被记录还是被再现。在这种情况下，也可以降低光盘驱动器中的串扰的最大值。从动态范围和噪声消除电路的角度来看，将串扰差设定为两倍或小于两倍是适当的。
但是，众所周知，在能够实现由曲线a(○和实线，CT1)和曲线b(△和实线，CT0)表示的串扰的信号再现系统(光学头单元11中的物镜24，聚光镜25和光检测器26)中用于检测迹道误差的信号变得较小。
因而，优选地将光检测器的光接收部分的尺寸设定为可通过日本工业标准(JIS)X6241(1997)中限定的A/M2(光检测器的光接收部分的面积A)和检测横向倍率M(聚光镜25的焦距与物镜的焦距fo的比的平方)得到的值。例如，当聚光镜25的焦距fc为80mm，光检测器的光接收部分的面积A为16900μm2且横向倍率M为26.67，可通过下面的计算得到A/M2：
A/M2＝16900/(26.07)2＝23.76≈23.8[μm2]
如图5中△所示，优选地将光检测器26的光接收表面置于相对于聚光镜25的焦点-1mm的位置处(“-1”表示朝向该侧的位置，即，朝向聚光镜25的位置)。已经确认，当光检测器26的光接收表面被置于图5中△所示位置时，串扰的差(倍率)，即，当光束聚焦在L0上时由来自L1的反射光束引起的串扰CT1，和当光束聚焦在L1上时由来自L0的反射光束引起的串扰CT0之间的差，几乎为两倍以内，而不管记录层3和5之间的间隔层4的厚度如何。
图7中的示意图示出了满足参照图4至图6说明的光检测器的优选位置条件的光学头单元的一个例子。对于与图2中的示意图中相同的部件(元件)和相似的配置，在相同的标记加上了700，并省略了对其的详细说明。
如图7所示，从光源(半导体激光单元)720发出的波长为405nm的激光束被准直镜21校准。校准后的平行光束通过极化分束器722和四分之一波片723，并被引导至物镜724。被引导至物镜724的激光束在物镜724中进行预定的会聚，并被会聚到第一记录层3(靠近物镜，L0)或第二记录层5(间隔层4的背面，L1)。
来自光盘1的第一或第二记录层3(L0)或5(L1)的反射激光束被物镜724捕获，透射通过四分之一波片723，并被极化分束器722朝分束器730反射。
来自极化分束器722的反射激光束在聚光镜725中进行预定的会聚，被分束器730分为两部分，并分别被会聚到用于产生聚焦误差信号的第一光检测器731和用于产生迹道误差信号的第二光检测器732上。
用于检测迹道误差的第二光检测器732优选地设置在图5中说明的位置处。也就是说，优选地将具有23.8μm2的光接收表面积的光检测器置于相对于聚光镜的焦距fc-1mm的位置处，如A/M2限定的，即，光检测器的面积A和聚光镜25的焦距与物镜的焦距fo的比的平方。这是由于用于获得迹道误差信号的光检测器732可以根据检测原理和精度降低动态范围而引起的。(在两通道检测器中，可以规定哪个通道是“+”或“-”)。
用于检测迹道误差的第二光检测器732的输出被一加法器(未示出)相加，并按照预定的规定或通过预定的接口被处理为RF(再现)信号，并被发送到临时存储器或外部存储器。
例如全息元件的波前转换元件是一种有效的将光检测器置于检测系统(聚光镜)的焦点附近的方法。也就是说，在普通的像差光学系统中，很难将光检测器置于聚光镜的焦点处。
当用刀沿法(knife edge method)而不使用波前转换装置检测聚焦误差时，也从光检测器的输出获得迹道误差信号来检测RF信号。这样，光束点在光检测器的光接收表面上变得非常小，并很容易受到物镜的偏置的影响。
图8说明了在图7中示出的光学头单元中使用波前转换装置的例子。对于与图2和7中的示意图中相同的部件(元件)和相似的配置，在相同的标记上加上了800，并省略了对其的详细说明。
如图8中所示，从光源(半导体激光单元)820发出的波长为405nm的激光束被准直镜821校准。校准后的平行光束通过极化分束器822和四分之一波片823，并被引导至物镜824。被引导至物镜824的激光束在物镜724中进行预定的会聚，并被会聚到第一记录层3(靠近物镜侧，L0)或第二记录层5(间隔层4的背面，L1)上。
来自光盘1的第一或第二记录层3(L0)或5(L1)的反射激光束被物镜824捕获，透射通过四分之一波片823，并被极化分束器822朝分束器830反射。
来自极化分束器822的反射激光束在聚光镜825中进行预定的会聚。激光束的前进方向通过设置在光检测器840与聚光镜825之间的波前转换元件或全息元件850改变为光检测器840的预定位置。激光束被会聚到未示出的光检测器840的用于检测聚焦误差以产生聚焦误差信号的光检测区，和用于检测迹道误差以产生迹道误差信号的光检测区。用于检测迹道误差的光检测区的输出被一加法器(未示出)相加，并按照预定的规定或通过预定的接口被处理为RF(再现)信号，并被发送到临时存储器或外部存储器。
假定刀沿法被用于检测聚焦误差而推拉法被用于检测迹道误差，全息元件850被赋予一种模式(pattern)，其将特定的截面光束形状(光束点尺寸)给予经聚光镜825进行预定会聚的反射激光束。各种公知的方法可以用作聚焦误差检测方法和迹道误差检测方法。
如上所述，根据本发明，可以从具有两个或更多记录层的光盘稳定地获得再现信号而无须使用聚焦误差检测方法。当从两个或更多记录层获得再现信号时，可以将串扰控制为两倍，降低了信号再现系统的负荷。
对于本领域技术人员来说，很容易获得其他的优点和做出各种改动。因此，本发明的更宽的方面不限于这里示出并描述的具体细节和典型实施例。因而，在不偏离后附的权利要求及其等同物所限定的总的发明构思的精神和范围的情况下可以作出各种修改。
在本发明的详细描述中，以光盘驱动器为例说明了本发明的实施例。但是，很明显，本发明也适用于摄象机和存储音乐数据的便携式音频设备。

Claims (8)

1、一种光盘设备，其特征在于包括：
光源(20)；
物镜(24)，将来自光源的光会聚到具有至少两个记录层的记录介质的至少一个记录层上，该物镜具有预定的数值孔径；
聚光镜(25)，对从具有至少两个记录层(3，5)的记录介质的一个记录层反射的光进行预定的会聚；和
光检测器(26)，该光检测器(26)具有一个位于距聚光镜的焦点特定距离之处的光接收表面，接收从具有至少两个记录层的记录介质的一个记录层反射的光，并输出与光强度相对应的信号。
2、如权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，所述光检测器的光接收表面的位置设置成，当光束聚焦在另一个记录层(5)上时从一个记录层(3)反射的光束所引起的串扰与当光束聚焦在一个记录层(3)上时从另一个记录层(5)反射的光束所引起的串扰之间的差为两倍或小于两倍。
3、如权利要求2所述的光盘设备，其特征在于，从光源发出的光的波长为440nm或小于440nm。
4、如权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，物镜的数值孔径为0.65。
5、如权利要求1所述的光盘设备，其特征在于，记录介质的记录层之间的厚度为15-25μm。
6、一种光盘设备，其特征在于包括：
物镜，该物镜可以将具有焦距fo和波长400-410nm的光会聚到在第一记录层和第二记录层之间具有至少一个间隔层(4)的记录介质的一个记录层(3)或(5)上，该物镜具有预定的数值孔径；
聚光镜，将从记录介质的一个记录层反射的具有焦距fc的光会聚到预定的位置；和
光检测器，该光检测器具有一个光接收面积为A的光接收部分，该光检测器接收由聚光镜进行了预定会聚的光，并输出与光强度相对应的信号，
其中，物镜与聚光镜的A/M2被限定在预定的范围内，使得当间隔层的厚度大于15μm时记录层之间的串扰的差不超过两倍；而且光接收表面被设置在距聚光镜的焦点距离为Δ之处。
7、如权利要求6所述的光盘设备，其特征在于，物镜的数值孔径为0.65。
8、一种限定光检测器的光接收表面的位置的方法，所述光检测器检测来自光盘驱动器中的记录介质的光，其特征在于，所述方法包括：
当从记录介质摄取光的第一透镜的焦距为fo，用来输出与辐射光的强度相对应的信号的光检测器的光接收表面的面积为A，用来将光会聚到光检测器的光接收表面的第二透镜的焦距为fc，以及fc/fo为M时，将光检测器的光接收表面置于某一位置以便利用光来从记录介质再现信息，在所述位置处，A/M2的值小于预定值，并且当光束聚焦在另一个记录层上时从一个记录层反射的光束所引起的串扰与当光束聚焦在一个记录层上时从另一个记录层反射的光束所引起的串扰之间的差为两倍或小于两倍。
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