TW200410232A - Optical scanning device - Google Patents

Description

200410232 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種掃描光記錄載體的光掃描裝置。 【先前技術】 在已知的光掃描裝置中，例如普通光碟（compact disc ; CD)與數位通用光碟（digital versatile disc ; DVD)記錄器與 播放機，藉由將入射輻射從該記錄載體反射而轉換為一電 子資料信號，以擷取儲存於一光記錄載體上之資料，採用 合適之電子設備進行適當之處理可以合適之信號對雜訊比 擷取該資料。 在該等偵測系統中，利用一類比至數位（A至D)轉換器首 先轉化該高頻電子資料，並在零交點後，在一所選光點處 對之進行偵測，在此抖動最低。由該電子設備引入該系統 之反射率變化、雜訊’该I己錄載體或該輕射源將降低信號 對雉訊比並提高該位元錯誤率。目前，使用6位元A至D轉 換器，其具有64量化位準，但建議系統要求更高頻寬之轉 換奋。在高速系統中，該A至D轉換之鎖定頻率相對較高， 引起南功率消耗及電磁相容性問題。 【發明内容】 依據本發明，提供一光掃描裝置，用於掃描一光記錄載 把之一貧訊層，该貧訊層包括一資料磁軌，該資料磁軌配 置為一系列坑與平臺並具有在該等坑與平臺之間的過渡， 該裝置包括用於產生輻射之一輻射源以及一光配置，用於 朝該光記錄載體傳送該輻射，並且在該光記錄載體之掃描 88193 200410232 後’朝-偵測系統’該光配置產生二輻射光束，分別形成 在該資訊層上彼此相對移位的兩掃描光點，其特徵在於， 認光配置經係調通以將該等光點沿該資料磁軌之方向彼此 對準、’以及在於，，該偵測i统係配置以偵測由該等二反射 光束之路徑長度差異引起的干擾所致的該反射光束之變化 ’該差異標示該資料磁軌内的一坑與一平臺之間的一過渡。 該裝置利用該光域中的差動干擾對比以偵測一資訊信號 〇以此方式’可能減小該来搞> 、 必尤輙描裝置足電子信號處理部分 中的A至D轉換之複雜性。 【實施方式】 圖1顯示一光掃描裝置1之元件，其包括掃描-光記錄載 體2的-以員。該記錄載體2更詳細地顯示於圖2中，其係包 含处明層3之-光碟形式，一資訊層配置於其一侧上。該 資訊層4可包括-反射金屬塗佈。藉由—保護層％護背對 該透明層3的資訊層4之侧不受環境影響。該透明層3之面對 琢裝置的-侧f爯為進入面6。，亥透明層3藉由向該資訊層提 供機械支撐而充當該記錄載體之一基板。或者，該透明層3 可具有保護該資訊層之唯—功能，而藉由該資訊層另一側 上的一層提供該機械支撐’例如藉由該保護層5或藉由另一 資訊層以及連接至該資訊層4的—透明層。資訊可以光可偵 =標=的形式儲存於該記綠載體之資訊層4中，該等標記配 置於貫質上平行、肖中心或螺旋形的磁軌中⑷或2中未標 不）占等袼记可以坑為形式，並分別交替散佈於平臺8a、 8 b之間。 88193 200410232 該掃描裝置1包含一輻射源，其以一半導體雷射器9的形 式發射一輻射光束7。該輻射光束7係用於掃描該光記錄載 體2之資訊層4。該輻射7入射於一準直透鏡1 〇上，該準直透 鏡將該輻射光束7轉化為一準直光束11。該準直光束1 1入射 於一光元件1 2上，其自該單一的主要光束1 1產生兩個次要 的連貫輻射光束13a、13b。來自該光元件12之光束13a、13b 入射於一物鏡系統14上。該物鏡系統14可包含一或多個透 鏡及/或一光柵。圖1中的物鏡系統14由一單一物鏡14構成 ，該物鏡將光束1 3 a、1 3 b聚焦於在該記錄載體2上的兩個不 同光點15a、15b。在該光記錄載體2之掃描方向上，該等兩 光點1 5 a、1 5 b相互移位。 由遠i訊層4反射之輪射形成兩發散光束，並藉由該物鏡 系統14將其轉化為實質上準直之光束丨7&、丨7b。該等實質 上準直之光束17a、17b入射於該光元件12上並組合於此以 形成入射於一分光器19之一單一光束18。該分光器19藉由 朝一準直透鏡20傳送該反射光束18之至少部分來分離向前 光束及反射光束，該準直透鏡2〇將輻射聚焦於包括一光感 測器陣列之一偵測系統2 1上。該偵測系統2丨捕獲輻射並將 其轉換成電輸出信號，其係藉由位於該掃描裝置中的信號 處理電路2 3 (與光頭1分離）進行處理。 孩等電輸出信號之一係一資訊信號22，其數值代表從該 貝汛層4碩取的資訊。藉由信號處理電路23將該資訊信號22 轉換為一經處理的資訊信號24，然後藉由一資訊處理單元 處理以作误差校正jit傳到一輸出裝置。 -9 - 200410232 來自該偵測系統之其他信號（未顯示）包括一聚焦誤声广 號與徑向誤差信號。這些可藉由在該系統2丨内之三 ° 光束 之偵測而產生，該三個光束產生於該裝置中並與葬 ^ ^ ^ ^l] 該資訊信號之光束分離。該聚焦誤差信號代表該等光點Η 、1 5b與該資訊層4之間的軸向高度差，例如當掃描—平真 時。该fe向誤差信號代表在該資訊層4的平面内該等光點 15a、15b與由該等光點所掃描的資訊層内一資料磁軌中L 之間的距離。 將該聚焦誤差信號及徑向誤差信號送入一伺服電路（未 顯示），其將這些信號轉換成一聚焦校正信號及一追蹤校正 信號，用以控制在該光頭内的高頻寬之機械驅動器（未顯示） 。該機械聚焦驅動器控制該物鏡系統14在聚焦方向上的位 置，由此控制該等光點15a、15b的軸向位置，以使其與該 貧訊層4之平面實質上一致，並且控制該等光點i5a、工讣的 ί二向么且，以使其精確地跟隨當前正在掃描的資訊層内的 —磁軌中心。另一機械驅動器（如徑向移動臂），改變該光頭 1在該記錄載體2之徑向上位置，由此將該等光點i5a、ub 〜&向位置粗略控制在資訊層4中要跟隨的一磁軌上。該記 知載2中磁軌的走向係與圖1中的平面垂直。 圖2更詳細地說明本發明之概念。如在圖2中可看到，一 光凡件12係配置以產生兩個輕射光束⑴、別，兩個福射 光束同時在該記錄載體2的資訊層4上形成光點i5a、i5b。 藉由下述數種方法之一產生兩個分離輻射光束ua、nb 。但是，應注意可以使用能夠由一單一輻射源形成兩個輻 88193 -10 - 200410232 射光束之任何合適方法或設備。 如上所逑，兩個光點1 5a、1 5b形成於該記錄載體2之資訊 層4上。沿在該資訊層4内的該資料磁執，將該等光點1 5 a、 15b作相互切向移位。該光元件12之配置使得該等兩光點 15a、15b沿平行於該磁軌切線方向之一線定位，以使得兩 光點1 5 a、1 5 b在該磁軌内之同樣橫向位置掃描該磁軌。由 於該等兩個輻射光束係產生於一單一輻射光束，因此該反 射光束一回到該光系統，即將建設性地或破壞性地干擾。 該干擾之性質將由該等光路徑決定，該等光路徑用於提供 該等光點1 5a、1 5b在該資訊層4上之相對定位。例如，當兩 光點1 5 a、1 5 b均聚焦於一平臺或一坑時，將沒有一路徑差 異，並且該干擾將係建設性的。相應地，將穿過該光拾取 單元而反射回來一實質量之藉射並繼續到達該偵測系統2 1 上。 但疋’如果一光點1 5 a在一坑上而另一光點1 5 b入射於一 平臺上，隨著對該等平臺與坑之間的高度差異作適當選擇 ，在該等兩個光束之間將有一路徑差異以使該干擾將係破 壞性，導致實質上無輻射穿過該光拾取單元反射回來並繼 續到達該偵測系統2 1上。 以此方式，在該記錄載體之資訊層4内偵測到由平臺至坑 之過渡，或相反。 用於自一單一輪射源產生兩個次要輪射光束之光元件12 可為一 Wollaston棱鏡。Wollaston棱鏡一般由雙折射材料米 成，即在正交方向上具有不同的光特徵之材料。當一輕射 88193 -11 - 200410232 可產生具有正交極化並分 光束入射於一雙折射材料上時 別相互移位之兩個光束。#將—Wc)llast()n棱鏡用作光元件 12時，使用一線性極化輻射源9，該輻射源具有配置與該稜 鏡12之光軸成45。之一極化方向。此外，一極化分析儀板 (未顯示）’放置於該偵測系統21與該分光鏡丨9之間，其光軸 與極化之同等方向成45。。 在本發明之一進一步具體實施例中，如圖3中所示，該光 元件包g產生具有一預定相位關係的兩個次要光束之一繞 射光柵。可藉由每—單元距離（d)具有一溝槽之一二進位光 栅產生具有1的相位差之—兩光點光栅。下表列出該光撕 《一範例之設計參數及性能，其利用兩層級高度引入其兀 一相關的相位延遲及具有等寬（0 5d)之平臺及溝槽。但是， 應瞭解，可使用具有合適特徵之其他光柵。 表： 階 強度 相位 -1 0 40.53% -π/2 〇〇.〇〇% + 1 40.53% π/2 在本具體實施例中，該等元件具有與圖1與2之第一具體 貫施例共同的類似功能，其保留同樣的參考數字，增加了 一值100。在圖3中可以看到，由一輻射源1〇9產生的一單一 輻射光束107入射於一光元件132上，其包含一二進位繞射 光柵及-準直透鏡11()。該光元件132產生兩個次要輕射光 束1 ba、1 13b，其以上述方式聚焦於該光記錄載體1们上面 88193 -12 - 200410232 的資訊層上。該光元件132之配置使得該等兩光點丨ΐ5&、 115b沿平行於該磁軌切線方向之一線定位，以使光點丨丨“ 、11 5b在孩磁軌内之同樣橫向位置掃描該磁軌。將由該資 訊層反射的輻射傳送回至該分光器119。該分光器U9藉由 朝一偵測系統12 1傳送該等反射光束丨丨7a、〗丨7b之至少部分 以分離向㈤光束及反射光束。應注意，將該等反射光束傳 送至該偵測系統而不再穿過該光元件丨3 2並在由分光器i 9 反射後重新組合。在由準直透鏡2〇折射後，該等光束入射 於一楔入元件133與一組合透鏡134上。該等組件使該等次 要輪射光束能重疊於該偵測系統21。 由於藉由該光元件132增加一兀之相位差，因此如兩個光 點1 1 5 a、1 1 5 b均在一平臺或一坑上，則該等輻射光束將破 壞性地干擾’如一光點11 5a在一平臺上，而另一光點丨丨5b 在一坑上或相反，則該等輻射光束將建設性地干擾。 在以上具體實施例中，該信號處理系統23 ; 1 23可包括一 放大器’其放大使該輸出級飽和。可將該放大器之輸出送 入在信號處理電路23 ; 1 23内的一數位決策電路，例如，一 正反器，由此可發生後續的資料擷取。該放大級之配置使 得並不將該零位準放大至如此之一程度而使其升高到超過 忒決策電路的臨界位準。為降低該零位準，可將一電子高 通濾波器插在該放大器之前。 參考圖4A、4B及5，可看到該偵測系統之一範例性回應 。圖4B顯示偵測到的資訊信號22 ; 1 22，其處於與一平臺、 坑及過渡之偵測相對應的各種狀態，如圖4 A中之示意顯示 -13 - 88⑼ 200410232 。當兩個光點均在一平臺或一坑上時，由於該輻射光束將 破壞性地干擾’因此入射於該偵測系統上之輻射將接近於 零。當孩等光點均係一過渡之一側時，該等輻射光束將建 設性地干擾’而一較高的信號將入射於該偵測系統上。而 在本範例中’由於在該光配置中引入該等次要光束之間的 一 π之相位差’可看到在平臺與坑内的一低信號位準，而看 到在過渡内的一高位準，如未在該光配置中引入相位差則 將看到相反的情況。 圖5顯示所偵測到的資訊信號，其顯示由於橫跨一記錄載 體4貧訊層之一堆疊掃描該光拾取單元，在一坑與一平臺 之間（及相反）的偵測過渡處之峰值。當由坑至平臺掃描該輕 射時，該信號内之峰值產生於該等過渡處，或相反則產生 於該資訊層内。該等峰值之寬度係由掃描速度、該等光點 之間的移位與該干擾之品質決定。 為獲得最佳的信號對雜訊比，該破壞性的干擾位準應盡 可能地接近於零。為獲得最佳對比，最好將該等坑之深度 設置為0.25波長之光深度。為避免該等次要光束之一内的 自我干擾之顯著位準，該物鏡之追蹤間距ρ、輻射波長χ及 數值孔徑ΝΑ最好符合以下關係： ρ<-Α_ 〇 2ΝΑ 上述發明不需要在該信號處理電路23 ; 1 23内的複雜的a 至D轉換器。由於上述原因，這是有利的。但是，還有進一 步有利之處。例如，縮放增至更高的頻寬係直接的而且僅 需要一較高頻寬的光感測器與以該資料速度運行的一決策 88193 14 200410232

電路。在傳統的光掃插裝置中，該等A 丁丁挟态以向得多 的速度運行以獲得充分的解析度。 此外，由於各種_區段的差異信號之複雜處理得到 免，因此可以獲得電子雜訊源之抑制。此外，由於提供一 歸零信號以代替—非歸零信號，所以可能更容易^有限 等化以優先提升最短資料區段之信號。 應明白以上明確說明之所有組件可以由實竹質上相同 功能的合適替代物替代。 應明瞭’上述具體實施例為本發明之說明性範例。本發· 明《其他具體實施例亦經考慮。應瞭解，與任一且俨承、： 例有關之任何所述特徵可單獨使用，或與其他所述特^ 合使用’亦可與該等具體實施例之任何其他之—項或更多^ 特徵結合使用，或與該等具體實施例之任何其他之任何結 合-併使用。另外’亦可採用未於上文中說明的等效㈣ 與修改事項，而不致偏禽鱼隨 又偏離p現附申請專利範圍中定義的本 明之範疇。 x 【圖式簡單說明】 _ 如所附圖式中之雄明，益^、 邮— P 猎由以上舉例對本發明之較佳具 體實施例作出的更詳細誇日日 ' 文平說明，可明白本發明之其他目的、 優點及特徵，其中： —圖1:'依據本發明之—具體實施例，併入一光拾取單元的 ί &农κ不思圖’其將兩個福射光束聚焦於-記 綠載體上； 意 圖2係圖1之拾取單元之一 ，顯示入射於在一光記 Η8193 -15 - 200410232 錄載體上之一坑與—平臺的兩個次要赛射光束. 圖3係依據本發明之—進一步具體 ， 之一替代性形式示意圖； ’、$的光掃描裝置 〃圖八係不思圖’顯示該等兩個入射輻射“… 錄載體上的各種資料磁軌位置之一些位$ . -光記 圖仙顯示與圖仏中所示的聚焦位置二 。 信號輸出位準；以及 +應之個別偵測 圖5顯示，依據本發明： 載體時的—範例性資訊信 【圖式代表符號說明】 當由一 號回應 光拾取單元掃描 一光記錄

1 2 3 4 5 6 7 8a 9 10 11 12 ]3a，13b 14 光掃插裝置/光頭 光記錄載體 透明層 資訊層 保護層 進入面

輻射光束 平臺 半S岐雷射器/線性極化轉射源 準直透鏡 準直光束 光元件 次要輻射光束 物鏡系統 88 193 ' 16 > 200410232 15a， 15b 光點 17a, 1 7b 反射光束 18 單一反射光束 19 分光器 20 準直透鏡 21 偵測系統 22 資訊信號 22 ； 122 資訊信號 23 信號處理電路 23 ； 123 信號處理系統 24 經處理的資訊信號 26 電輸出信號 102 光記錄載體 107 單一輕射光束 109 輻射源 110 準直透鏡 113a ，113b 次要輪射光束 115a ，115b 光點 117a ，117b 反射光束 119 分光器 121 偵測系統 132 光元件 133 楔入元件 134 組合透鏡 -L7 - 88193

Claims (1)

1. 200410232 拾、申請專利範圍： 1, 一種用於掃描一光記錄載體之一資訊層之光掃描裝置 ，該資訊層包括一資料磁軌，該資料磁軌配置為一系列 坑與平臺並具有在該等坑與平臺之間的過渡’該裝置包 括用於產生輕射的一轉射源以及用於朝該光記錄載體 傳送該輕射的一光配置’並且在該光記錄載體之掃描後 ，朝一偵測系統，該光配置產生二輻射光束分別形成在 該資訊層上彼此相對移位的兩個掃描光點，其特徵在於 ，該光配置係調適至將該等光點沿該資料磁軌之方向相 互對準，以及在於該偵測系統係配置以偵測由該等二輻 射光束之路徑長度差異引起的干擾所致的該等反射光 束之變化，該差異標示該資料磁軌内的一坑與一平臺之 間的過渡。 2 .如申請專利範圍第1項之一光掃描裝置，其中該光配置 包括一光元件，其中該輻射源形成一單一輻射卑束，由 S光元件將該輪射光束分為兩個次要輕射光束。 0 *如申請專利範圍第2項之光掃描裝置，其中該光元件包 含一繞射光柵。 4 .如申請專利範圍第3項之光掃描裝置，其中該繞射光柵 引入該等兩個次要輻射光束之間的一相位差。 5 .如申請專利範圍第4項之光掃描裝置，其中該繞射光柵 產生該等兩個次要輻射光束之間的一 π之相位差。 6.如申請專利範圍第2至5項中任—項之光掃描装置，其中 該光配置使得該等兩個次要輻射光束自該資訊層傳送 88193 200410232 至該偵測系統而不入射於該光元件上。 7. 如申請專利範圍第2項之光掃描裝置，其中該光元件包 含一雙折射材料。 8. 如申請專利範圍第7項之一光掃描裝置，其中該光元件 包含一 Wollaston棱鏡。 9. 如申請專利範圍中任一項之光掃描裝置，其中該偵測系 統係調適以產生一電信號，該電信號包含一系列峰值。 1 〇.如申請專利範圍第9項之光掃描裝置，其中每一該峰值 係代表該資料磁軌内的一平臺與一坑之間的一過渡。 11.如申請專利範圍中任一項之光掃描裝置，該^[貞測系統包 括一光感測器，在該光感測器之位置之前對該等兩個光 束進行組合。 88193