專利名稱：光盤記錄和再現(xiàn)裝置以及方法
光盤記錄和再現(xiàn)裝置以及方法
相關(guān)申請的交叉引用
本申請基于2011年9月27日提交的在先日本專利申請No. 2011-211522并要求 其優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部內(nèi)容合并于此。技術(shù)領(lǐng)域
這里描述的實(shí)施例大體上涉及將數(shù)據(jù)記錄在光盤上并從光盤再現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄和 再現(xiàn)裝置以及記錄和再現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
向其光學(xué)寫入數(shù)據(jù)并從其光學(xué)讀取數(shù)據(jù)的所謂的光盤現(xiàn)在是十分普及的。已知的 光盤的典型例子包括⑶(緊致盤)、DVD (數(shù)字多功能盤)、DVD-HD (高清數(shù)字多功能盤)和BD (藍(lán)光盤)。
一直存在如下要求，即，使得使用這些光盤的光學(xué)信息記錄/再現(xiàn)裝置能夠在單 個(gè)記錄介質(zhì)上記錄更多的信息以及更快地向記錄介質(zhì)寫入信息并從記錄介質(zhì)讀取信息。特 別地，近年來，已強(qiáng)烈地要求更高的寫入/讀取速度。
基本上兩種方法可以用來增加光盤的寫入/讀取速度。第一方法是使凹坑小型 化。第二方法是增加盤的旋轉(zhuǎn)速度。
根據(jù)第一方法的凹坑的小型化基于這樣一種事實(shí)，即，即使在用于記錄和再現(xiàn)的 旋轉(zhuǎn)速度不變的情況下實(shí)施記錄和再現(xiàn)時(shí)，較小的凹坑尺寸也增加可在單位時(shí)間訪問的凹 坑數(shù)。
然而，光盤使用通過從透鏡射出的聚焦的激光束形成的光斑來記錄和再現(xiàn)信息， 從而無法允許每個(gè)記錄凹坑被減小到與光斑的尺寸相等或比光斑的尺寸小的尺寸。另一方 面，光斑不能被減小到等于或小于由光的衍射限制確定的極限的尺寸。從而，記錄凹坑尺寸 原則上是受限的。凹坑尺寸的限制與在光盤中使用的激光的波長相一致地減小。因此，在 光盤記錄系統(tǒng)中使用的光的波長減小使得記錄凹坑能夠被小型化。迄今為止，在具有使用 約400nm波長的藍(lán)色激光的BD或HD-DVD的系統(tǒng)中，已實(shí)現(xiàn)了最小的凹坑尺寸。
然而，短于400nm的波長限制透過其發(fā)送波長的相應(yīng)區(qū)域中的光的可用光學(xué)材 料。并且，傳統(tǒng)材料可能被該光損壞。這使得難以設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)。從而，通過減小光的波長 來增加記錄/再現(xiàn)速度的方法幾乎達(dá)到了極限。
根據(jù)上述第二方法的途徑是簡單地增加盤的轉(zhuǎn)數(shù)，并允許增加可在單位時(shí)間訪問 的凹坑數(shù)。然而，當(dāng)在IOOOOrpm或更高的速度下旋轉(zhuǎn)時(shí)，現(xiàn)在用于CD、DVD、HD-DVD, BD等 的光盤可能不利地受到離心破壞。
在藍(lán)光(BD)系統(tǒng)中，迄今為止，在約IOOOOrpm的盤轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，僅在盤的最外 圓周實(shí)現(xiàn)了與12倍速度(432Mbps)對應(yīng)的比特率。然而，只能在最外圓周實(shí)現(xiàn)該比特率值。 整個(gè)盤的平均訪問速度僅是該值的一半，并且難以將轉(zhuǎn)數(shù)增加到IOOOOrpm或更高。
如上所述，現(xiàn)在使用傳統(tǒng)方法來增加光盤的寫入/讀取速度是非常困難的。
從而，作為實(shí)現(xiàn)更高的寫入/讀取速度而不增加盤的轉(zhuǎn)數(shù)的方法，JP-A Hl 1-86295 (特開)提出允許讀取/寫入激光的光斑掃描盤表面以同時(shí)在多個(gè)軌道上實(shí)施讀取或?qū)懭氲?技術(shù)。
JP-A Hl 1-86295 (特開)公開了通過將多個(gè)比特串并行寫入多個(gè)相鄰軌道并從多 個(gè)軌道讀取多個(gè)比特串，來使得能夠進(jìn)行快速數(shù)據(jù)訪問而不受盤的轉(zhuǎn)數(shù)限制。然而，在如傳 統(tǒng)BD的情況那樣沿旋轉(zhuǎn)方向形成一系列記錄凹坑的格式中，在讀取期間，需要根據(jù)讀取信 號重新配置多個(gè)軌道中的數(shù)據(jù)串。這導(dǎo)致需要如JP-A H11-86295所述的那樣用于同時(shí)讀 取的多個(gè)采樣電路，從而不利地導(dǎo)致復(fù)雜的電路。并且，不僅比特串的讀取而且比特串的寫 入都要求多個(gè)采樣電路，從而也不利地導(dǎo)致復(fù)雜的電路。
并且，是否將所要求的數(shù)據(jù)記錄在多個(gè)相鄰軌道中是未知的。即使當(dāng)從多個(gè)軌道 同時(shí)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，也可能只有一部分?jǐn)?shù)據(jù)是有用的，最終使得難以增加讀取速度。并且，當(dāng) 重置用于寫入的記錄位置以使得能夠快速讀取時(shí)，在記錄期間不利地要求復(fù)雜的映射過程。
并且，如果對于各軌道采用普遍用于當(dāng)前的光盤的諸如PWM記錄之類的記錄方 案，那么當(dāng)結(jié)合橫向掃描記錄諸如5T標(biāo)記之類的長標(biāo)記時(shí)，要求比根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的定時(shí)控 制精確的定時(shí)控制。不幸地，這會(huì)減小記錄密度余量(橫向偏移誤差)。另外，在相對于軌道 橫向移動(dòng)激光的同時(shí)實(shí)施寫入和讀取的方法與用于光盤的傳統(tǒng)方法完全不同。因此，難以 將傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到該方法，需要開發(fā)新的記錄/讀取方案。
特別地，激光相對于軌道的簡單的橫向移動(dòng)要求在各軌道正上方采樣。這轉(zhuǎn)而在 寫入和讀取期間要求非?？量痰亩〞r(shí)控制，使得非常難以實(shí)現(xiàn)該方法。
并且，具體的掃描被要求來使得能夠在軌道中的任何位置開始和結(jié)束標(biāo)記。如 JP-A Hl 1-86295 (特開)I清楚描述的那樣，以更高頻率操作的掃描器被要求來防止尼奎斯 特(Nyquist)混疊效應(yīng)。然而，已知高頻率的光學(xué)掃描在技術(shù)上是困難的并且不利地是難 以實(shí)現(xiàn)的。為了使系統(tǒng)更可行和便宜，可能希望使用以盡可能低的頻率操作的掃描器來配 置系統(tǒng)。
如上所述，基于凹坑的小型化和盤的增加的轉(zhuǎn)數(shù)來增加光盤的記錄和再現(xiàn)速度的 傳統(tǒng)方法已達(dá)到極限。為了克服該限制，可以提供基于光學(xué)掃描方法并且不受盤的轉(zhuǎn)數(shù)限 制的對數(shù)據(jù)串的快速訪問。然而，通常所提出的對多個(gè)相鄰軌道的并行訪問需要復(fù)雜的配 置、精確的控制和高速的掃描器。因此，難以以低價(jià)格將相應(yīng)的系統(tǒng)商業(yè)化。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種光盤記錄和再現(xiàn)裝置，其特征在于包括旋轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)，被配置為在旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)光盤；和光學(xué)系統(tǒng)，被配置為產(chǎn)生激光束并聚焦激光束以 在光盤上形成束斑，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括掃描器，所述掃描器被配置為以束斑跟隨沿與 旋轉(zhuǎn)方向相交的第一方向的第一掃描軌跡和沿與第一方向不同的第二方向的第二掃描軌 跡的方式沿光盤的徑向偏轉(zhuǎn)激光束，以及其中，所述光盤包含沿第一掃描軌跡具有一系列 記錄凹坑的第一數(shù)據(jù)軌道。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種光盤記錄和再現(xiàn)方法，其特征在于包括沿 旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)光盤；以及產(chǎn)生激光束并將激光束聚焦在光盤上以在光盤上形成束斑，其中，所述形成束斑包含以束斑跟隨沿與旋轉(zhuǎn)方向相交的方向的掃描軌跡的方式沿光盤的徑向 偏轉(zhuǎn)激光束，以形成多個(gè)數(shù)據(jù)軌道，每個(gè)數(shù)據(jù)軌道包含沿掃描軌跡的一系列記錄凹坑。


圖1是示出將數(shù)據(jù)記錄在光盤上并從光盤再現(xiàn)數(shù)據(jù)的根據(jù)實(shí)施例的記錄和再現(xiàn) 裝置的配置的示意圖2是示意性地示出在圖1所示的記錄和再現(xiàn)裝置中將數(shù)據(jù)凹坑記錄在其上并對 其應(yīng)用根據(jù)第一實(shí)施例的記錄方法的光盤的一部分的平面圖，該平面示性并示意性地 示出軌道系列(每個(gè)軌道系列具有布置在其中的多個(gè)數(shù)據(jù)凹坑)和從激光束對軌道系列的 掃描得到的軌道系列上的激光束斑的掃描軌跡；
圖3是示意性地示出作為由圖2所示的激光束斑的掃描的結(jié)果在光盤上形成的激 光束斑的掃描軌跡以及作為激光束的調(diào)制的結(jié)果在掃描軌跡上形成的一系列數(shù)據(jù)凹坑的 例子的平面圖4是示意性地示出作為與圖3所示的掃描的重復(fù)對應(yīng)掃描的其相位偏移的激 光束斑的多個(gè)掃描的結(jié)果在多個(gè)掃描軌跡上致密形成的一系列的大量的數(shù)據(jù)凹坑的平面 圖5是示意性地示出基于根據(jù)第二實(shí)施例的記錄方法記錄并在由激光束斑以圖2 所示的某一相位產(chǎn)生的掃描軌跡上形成的一系列數(shù)據(jù)凹坑的例子的平面圖6是示意性地示出圖5所示并基于根據(jù)第二實(shí)施例的記錄方法記錄的一系列致 密數(shù)據(jù)凹坑的例子的平面圖7是示意性地示出通過根據(jù)第三實(shí)施例的變型的記錄方法在其上形成有數(shù)據(jù) 凹坑的光盤中的軌道系列中形成的岸臺和溝槽的平面圖8是示意性地示出通過圖7所示的根據(jù)第三實(shí)施例的變型的記錄方法在其上形 成有數(shù)據(jù)凹坑的光盤中的軌道系列中形成的岸臺和溝槽的平面圖9是示出根據(jù)第四實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置的示意圖10是示意性地示出在圖9所示的根據(jù)第四實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置中的光盤 中的跟蹤層上的跟蹤標(biāo)記與記錄在記錄層中的數(shù)據(jù)軌道之間的某一配置關(guān)系的平面圖11是示意性地示出在圖9所示的根據(jù)第四實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置中的光盤 中的跟蹤層上的跟蹤標(biāo)記與記錄在記錄層中的數(shù)據(jù)軌道之間的另一配置關(guān)系的平面圖12是示意性地示出在圖9所示的根據(jù)第四實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置中的光盤 中的跟蹤層上的跟蹤標(biāo)記與記錄在記錄層中的數(shù)據(jù)軌道之間的再一配置關(guān)系的平面圖13是示意性地示出在圖9所示的根據(jù)第四實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置中的光盤 中的跟蹤層上的跟蹤標(biāo)記與記錄在記錄層中的數(shù)據(jù)軌道之間的又一配置關(guān)系的平面圖14是示出圖1所示的根據(jù)第一實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)具體化為根據(jù)第一實(shí) 施例的高速光學(xué)記錄系統(tǒng)的基本配置的示意圖15A和圖15B分別是示意性地示出圖14所示的掃描器的結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面 圖16是示出圖1所示的根據(jù)第一實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)具體化為根據(jù)第二實(shí) 施例的高速光學(xué)記錄系統(tǒng)的基本配置的示意圖17是示出圖16所示的根據(jù)第二實(shí)施例的高速光學(xué)記錄系統(tǒng)的變型的示意圖18是圖示圖16所示的根據(jù)第二實(shí)施例的高速光學(xué)記錄系統(tǒng)中的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖19A和圖19B分別是示意性地示出圖15所示的掃描器的另一結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖；以及
圖20A和圖20B分別是示意性地示出圖15所示的掃描器的再一結(jié)構(gòu)的俯視圖和截面圖。
具體實(shí)施方式
在下文中將參照附圖描述各種實(shí)施例。
大體上，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種光盤記錄和再現(xiàn)裝置，其包括被配置為在旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)光盤的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和被配置為通過在光盤上產(chǎn)生并聚焦激光束以在光盤上形成束斑的記錄和再現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)。
在記錄和再現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)中，掃描器以束斑跟隨沿與旋轉(zhuǎn)方向相交的第一方向的第一掃描軌跡和沿與第一方向不同的第二方向的第二掃描軌跡的方式沿光盤的徑向偏轉(zhuǎn)激光束。沿光盤的徑向形成和布置沿第一掃描軌跡具有一系列記錄凹坑的第一數(shù)據(jù)軌道。
圖1示出了根據(jù)本實(shí)施例的光盤記錄和再現(xiàn)裝置的大體配置。在圖1所示的光盤記錄和再現(xiàn)裝置中，通過具有主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)即旋轉(zhuǎn)組件(圖中未示出)，光盤2如箭頭R所示的那樣旋轉(zhuǎn)。在光盤2上，來自記錄和再現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的光束即激光束聚焦在光盤 2上以形成用于記錄或再現(xiàn)的束斑。這里，激光束(光束)由激光二極管LD產(chǎn)生，經(jīng)由激光掃描器4被引向物鏡6，并通過物鏡6聚焦在光盤2上以在光盤2上形成束斑。光盤2被旋轉(zhuǎn)，以及通過激光掃描器4在光盤2的徑向上偏轉(zhuǎn)激光束。從而，光盤2上的區(qū)域由束斑沿光盤2的徑向掃描并由束斑結(jié)合徑向的掃描沿圓周方向跟蹤。作為結(jié)果，光盤2上的區(qū)域被束斑掃描，使得束斑使用周期性波形跟隨掃描軌跡。
作為例子，激光掃描器4以IOOMHz至IGHz的頻率在距光軸±1°的角度范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)。并且，物鏡6具有約1. Omm的焦距并將激光束聚焦在最多O. 3μπι的直徑的光斑上。從而，跟隨周期性波形的束斑掃描光盤上的區(qū)域，即，在具有軌道之間的細(xì)微時(shí)間差(該時(shí)間差使得軌道可被視為基本上被同時(shí)掃描)的在光盤上形成的幾十個(gè)軌道上。因此，使用周期性波形由束斑沿圓周方向跟蹤光盤上的區(qū)域，使得束斑跟隨掃描軌跡。這種記錄和再現(xiàn)裝置以至少為用于當(dāng)前可望實(shí)現(xiàn)最快記錄和再現(xiàn)的藍(lán)光盤(BD)的記錄和再現(xiàn)裝置10倍的高寫入速度或高讀取速度(I至IOGbps的數(shù)據(jù)傳送速率)將數(shù)據(jù)寫入光盤或從光盤讀取數(shù)據(jù)。
[第一實(shí)施例]
圖2示意性示出了在向其應(yīng)用根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)記錄方法的系統(tǒng)中由記錄凹坑形成的數(shù)據(jù)軌道系列18的格式。圖2示出了沿箭頭R的方向旋轉(zhuǎn)的光盤2上的區(qū)域的矩形部分。徑向上的矩形區(qū)域沿與箭頭R所示的圓周方向正交的徑向被分成多個(gè)數(shù)據(jù)軌道系列18。多個(gè)數(shù)據(jù)軌道系列18被螺旋式或同心地布置以在箭頭R所示的圓周方向上螺旋式或同心地延伸。即，光盤2包含螺旋式或同心地布置的軌道系列，使得螺旋或同心系列的大致中心對應(yīng)于光盤2的旋轉(zhuǎn)的中心。
圖2示出了通過由物鏡6聚焦激光束形成的束斑20。在由數(shù)據(jù)軌道系列18限定的區(qū)域內(nèi)，由掃描器4在掃描方向12上偏轉(zhuǎn)激光束。從而，在記錄模式中，束斑20通過凹 坑線或標(biāo)記線在數(shù)據(jù)軌道系列18中形成數(shù)據(jù)軌道14。在下文中，形成每個(gè)數(shù)據(jù)軌道14的 凹坑或標(biāo)記被簡稱為數(shù)據(jù)凹坑16。在每個(gè)數(shù)據(jù)凹坑16中，在標(biāo)記長度等上將數(shù)據(jù)寫入光盤 2中的記錄層。
在第一實(shí)施例中，如圖2所示，通過從光盤的中心移動(dòng)到外周并接著從光盤的外 周移動(dòng)到中心的往復(fù)掃描來掃描數(shù)據(jù)軌道系列18的區(qū)域。在往復(fù)方向之一上的掃描22獨(dú) 立地形成沿圓周方向R平行布置在數(shù)據(jù)軌道系列18內(nèi)的數(shù)據(jù)軌道14。更具體地，在往復(fù)方 向之一上的掃描22將激光束切換到以允許進(jìn)入記錄模式的記錄強(qiáng)度。在記錄模式中，通過 記錄數(shù)據(jù)調(diào)制記錄激光束，并在數(shù)據(jù)軌道系列18內(nèi)將調(diào)制后的激光束從光盤的內(nèi)圓周偏 轉(zhuǎn)到外圓周或者從光盤的外圓周偏轉(zhuǎn)到內(nèi)圓周。從而，例如，在標(biāo)記長度調(diào)制記錄方案(PWM 記錄方案)中，數(shù)據(jù)凹坑被分別形成在光盤2中的記錄層中以具有與記錄數(shù)據(jù)對應(yīng)的標(biāo)記長 度。在往復(fù)方向中的另一個(gè)上的掃描24降低激光束的強(qiáng)度以允許進(jìn)入非記錄模式。將激 光束從光盤的內(nèi)圓周偏轉(zhuǎn)到外圓周或者從光盤的外圓周偏轉(zhuǎn)到內(nèi)圓周。從而，沒有數(shù)據(jù)凹 坑16被形成在光盤2中的記錄層中。作為結(jié)果，如圖2所示，數(shù)據(jù)凹坑16基本上被線性布 置以形成數(shù)據(jù)軌道系列18。這樣的數(shù)據(jù)軌道系列18沿圓周方向被平行地布置。在再現(xiàn)模 式中，再現(xiàn)光強(qiáng)度的激光束被引入光盤2中的每個(gè)數(shù)據(jù)軌道14。再現(xiàn)激光束被偏轉(zhuǎn)來掃描 數(shù)據(jù)軌道14，并被數(shù)據(jù)軌道14中的數(shù)據(jù)凹坑16調(diào)制。調(diào)制后的激光束返回到再現(xiàn)數(shù)據(jù)的 檢測光學(xué)系統(tǒng)。并且，在再現(xiàn)模式中，在往復(fù)方向之一上的掃描獨(dú)立地掃描數(shù)據(jù)凹坑以再現(xiàn) 數(shù)據(jù)。在往復(fù)方向中的另一個(gè)上的掃描避免掃描數(shù)據(jù)凹坑從而再現(xiàn)數(shù)據(jù)。
這里，數(shù)據(jù)軌道表示依次記錄的記錄凹坑的串(或系列)。即，結(jié)合例如普遍用在傳 統(tǒng)光盤記錄系統(tǒng)中的脈沖寬度調(diào)制記錄(PWM記錄)，數(shù)據(jù)軌道可被描述如下。在該記錄中， 具有諸如2T、3T、4T和5Τ之類的不同長度的多個(gè)記錄標(biāo)記的串(系列)被依次形成并經(jīng)受諸 如在串(系列)的方向上編碼之類的處理。從數(shù)據(jù)軌道再現(xiàn)的信息具有在串(系列)的方向 上的順序關(guān)聯(lián)性。凹坑的這樣的一維序列(系列)被稱為數(shù)據(jù)軌道。
當(dāng)在掃描方向上形成數(shù)據(jù)軌道時(shí)，可以通過一維順序訪問來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄和再 現(xiàn)。因此，再現(xiàn)信號自身具有與從傳統(tǒng)光盤再現(xiàn)的信號類似的連續(xù)性，從而允許使用傳統(tǒng)使 用的光盤技術(shù)。特別地，本配置消除對于用于將讀取信號重新配置成數(shù)據(jù)串的特殊的復(fù)雜 的機(jī)構(gòu)的需要。并且，沿?cái)?shù)據(jù)軌道的掃描為讀取/寫入的絕對位置精度提供余量。這消除 對于不必要地精確采樣的需要，從而有利于數(shù)據(jù)記錄/再現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)。
并且，根據(jù)本實(shí)施例的記錄/再現(xiàn)方案不是同時(shí)在多個(gè)軌道上實(shí)施讀取的方法， 而對應(yīng)于使用單一激光束在單一數(shù)據(jù)軌道上執(zhí)行讀取和寫入的方法。從而，不像幾乎同時(shí) 讀入寫入到多個(gè)相鄰軌道的數(shù)據(jù)的方案，本方案能夠使讀入不需要被讀入的數(shù)據(jù)的無用操 作的數(shù)量最少。作為結(jié)果，可以充分地增加寫入/讀取速度。本方案還消除對于使無用的 讀入操作的數(shù)量最少的寫入位置的復(fù)雜映射的需要。因此，得到的系統(tǒng)是簡單且可靠的。
并且，在使用PWM記錄的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)軌道存在于掃描方向上，并且通過使用與傳 統(tǒng)系統(tǒng)使用的方法類似的方法來控制諸如2Τ、3Τ和4Τ之類的位長度，可以實(shí)施寫入和讀 取。這排除對于開發(fā)新的寫入/讀取方案的需要，并允許數(shù)據(jù)寫入和讀取通過應(yīng)用傳統(tǒng)技 術(shù)被實(shí)現(xiàn)。并且，根據(jù)本實(shí)施例的系統(tǒng)不要求用于數(shù)據(jù)寫入和讀取的特殊定時(shí)控制，從而適 合于致密數(shù)據(jù)記錄。
如上所述，在第一實(shí)施例中，形成數(shù)據(jù)軌道14，即一系列數(shù)據(jù)凹坑16。從而，不像用作比較例的并行地從多個(gè)數(shù)據(jù)軌道橫向讀入數(shù)據(jù)的方法，根據(jù)第一實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)方法沿單一數(shù)據(jù)軌道實(shí)施一系列的寫入和讀取。因此，第一實(shí)施例可以迅速且可靠地寫入和讀取數(shù)據(jù)。另外，根據(jù)第一實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)方法以時(shí)間序列的方式直接處理讀取的再現(xiàn)信號。這簡化再現(xiàn)信號處理并減少處理電路上的負(fù)擔(dān)。
并且，由于在激光束的掃描方向上形成數(shù)據(jù)軌道，因此不存在與如多個(gè)平行軌道的掃描中那樣的尼奎斯特混疊效應(yīng)相關(guān)聯(lián)的采樣頻率的下限。從而，有利地，不要求相關(guān)的光學(xué)掃描器以比所需頻率高的頻率操作。
對于光盤,為了實(shí)現(xiàn)為藍(lán)光盤(BD)約60倍的寫入/讀取速度(2Gbps),掃描器需要具有使用以約IOMHz至約200MHz的頻率設(shè)置的激光束執(zhí)行掃描的能力。然而，現(xiàn)有的光學(xué)掃描器不能容易地實(shí)現(xiàn)這種高頻率操作，并且希望光學(xué)掃描器以盡可能低的頻率操作。 第一實(shí)施例可滿足該要求并提供更便宜、穩(wěn)定的高速光盤裝置。
從而，第一實(shí)施例可以提供可實(shí)現(xiàn)為傳統(tǒng)光盤系統(tǒng)10倍的速度同時(shí)獲得通過開發(fā)傳統(tǒng)光盤系統(tǒng)得到的大部分技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的高速光盤記錄系統(tǒng)，從而使得能夠以低成本進(jìn)行穩(wěn)定的記錄和再現(xiàn)。
另外，如圖2所示，當(dāng)掃描光盤2時(shí)，僅僅在一個(gè)方向上的掃描22期間而不在作為返回方向的另一方向上的掃描24期間執(zhí)行寫入/讀取操作。這允許數(shù)據(jù)軌道被基本上相互平行地形成從而被相互足夠靠近地布置，以導(dǎo)致足夠高的記錄密度。
并且，如圖4所示，在第一操作期間，在一個(gè)方向上的掃描22-1允許沿圓周方向 (旋轉(zhuǎn)方向R)形成第一系列的數(shù)據(jù)軌道14-1。在第二操作期間，在相同方向上的新掃描 22-2允許沿圓周方向(旋轉(zhuǎn)方向R)在第一系列中的數(shù)據(jù)軌道14-1之間形成第二系列的數(shù)據(jù)軌道14-2。并且，在相同方向上的新掃描22-3和22-4允許在第一系列的數(shù)據(jù)軌道14_1 和第二系列的數(shù)據(jù)軌道14-2的集合之間形成新的系列的數(shù)據(jù)軌道14-3和14-4。以這種方式，相繼形成多個(gè)系列的數(shù)據(jù)軌道14-1、14-2、14-3和14_4，并且可基本上相互平行地布置相鄰數(shù)據(jù)軌道14-1、14-2、14-3和14_4。從而，可以在數(shù)據(jù)軌道14_1、14_2、14_3和14_4之間以充分減小的距離形成記錄凹坑16。即，如圖4所示，在一個(gè)方向上的各掃描22-1、22-2、 22-3和22-4期間，可以通過使用輕微改變的相位在數(shù)據(jù)軌道14-1、14-2、14-3和14_4上記錄和再現(xiàn)，來實(shí)現(xiàn)致密記錄。
在這種情況下，需要根據(jù)掃描頻率調(diào)整光盤的轉(zhuǎn)數(shù)，以充分地減小數(shù)據(jù)軌道14-1、 14-2、14-3和14-4中的任意兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)軌道之間的距離。即，如果如圖4所示使用偏移的相位實(shí)施記錄，那么優(yōu)選地調(diào)整轉(zhuǎn)數(shù)以使得當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)軌道14-1、14-2、14-3或14_4的掃描結(jié)束并且下一數(shù)據(jù)軌道14-1、14-2、14-3或14_4的掃描開始時(shí)，掃描開始點(diǎn)在盤2上偏移等于至少一個(gè)數(shù)據(jù)軌道的距離。該記錄方法可以使記錄密度最大化。
并且，光學(xué)掃描器4需要具有足夠的頻率特性。然而，如圖3所示，使用在比數(shù)據(jù)軌道系列18的寬度足夠大的距離上移動(dòng)的光斑，可以僅僅使用與數(shù)據(jù)軌道系列18的寬度對應(yīng)的光斑16的軌跡的一部分來實(shí)施記錄。這種部分記錄允許改善數(shù)據(jù)軌道14-1的線性度以實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)記錄/再現(xiàn)。
在上述的第一實(shí)施例中，數(shù)據(jù)軌道系列18的寬度可被選擇性地設(shè)置為Ιμπι和 1000 μ m之間的最佳值。作為例子，在一個(gè)方向上的掃描允許以約2Gbps的數(shù)據(jù)寫入速度形成一個(gè)3 μ m的數(shù)據(jù)軌道系列18。(第二實(shí)施例)
實(shí)施例不限于僅僅在一個(gè)方向上的掃描期間形成記錄凹坑16。如圖5所示，在兩個(gè)方向上的束斑20的掃描期間，可沿束斑20的軌跡相繼形成記錄凹坑16，從而以正弦的方式形成數(shù)據(jù)軌道24-1。該記錄方案允許減小光學(xué)掃描器4所要求的頻率特性的上限。
并且，記錄方案允許減小圖6所示的兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)軌道24-1與24-2之間的距離。 如圖6所示，可以通過相互更靠近地布置相鄰數(shù)據(jù)軌道24-1和24-2來實(shí)現(xiàn)更致密的記錄。
在這種情況下，如第一實(shí)施例的情況那樣，沿掃描軌跡的PWM記錄允許傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用。從而，本實(shí)施例可以提供便宜且可靠的高速光盤記錄系統(tǒng)。
并且，在第二實(shí)施例中，記錄和再現(xiàn)都可以沿掃描軌跡實(shí)施。從而，與第一實(shí)施例相比，本實(shí)施例可以減少對于激光二極管的調(diào)制帶寬和光電二極管的帶寬的要求。然而，第二實(shí)施例提供稍低的記錄密度，從而希望取決于系統(tǒng)選擇性地使用兩個(gè)記錄方案。
(第三實(shí)施例)
圖7示出了光盤2上的兩個(gè)軌道系列18。在形成每個(gè)軌道系列18的區(qū)域中，沿激光束的一個(gè)掃描方向平行地形成岸臺30，在岸臺30之間限定每個(gè)溝槽32。岸臺30和溝槽 32沿光盤2的旋轉(zhuǎn)方向R被布置在軌道系列18的區(qū)域中以沿旋轉(zhuǎn)方向R交替。在溝槽32 中預(yù)先記錄具有軌道系列18的地址和記錄在其中的其它信息的預(yù)凹坑(pre-pit) 34。岸臺30和溝槽32以關(guān)于旋轉(zhuǎn)方向的某一角度在軌道系列18內(nèi)延伸，以適當(dāng)?shù)卦试S旋轉(zhuǎn)的光盤2被激光束掃描。明顯地，取決于光盤2的旋轉(zhuǎn)速度(轉(zhuǎn)數(shù))和激光束的掃描速度來確定岸臺30和溝槽32關(guān)于旋轉(zhuǎn)方向的角度。
在具有在軌道系列18中預(yù)先形成的岸臺30和溝槽32的光盤2中，如第一實(shí)施例的情況那樣，在使用在一個(gè)方向上的掃描的記錄模式中通過相繼地在岸臺30上形成數(shù)據(jù)凹坑16來形成數(shù)據(jù)軌道36。然后，從預(yù)凹坑34讀入信息，并根據(jù)讀入的信息繼續(xù)記錄操作。
在圖7所示的第三實(shí)施例中，如傳統(tǒng)光盤的情況那樣，可在光盤的表面上形成的岸臺30或溝槽32上或者岸臺30和溝槽32兩者上記錄數(shù)據(jù)軌道36。如圖7所示，岸臺30 和溝槽32可被單獨(dú)地形成為具有取決于數(shù)據(jù)軌道系列18的寬度的長度?？商娲兀鐖D 8所示，共同(common)的數(shù)據(jù)軌道系列18可被延伸來使得岸臺30和溝槽32中的每一個(gè)具有與多個(gè)(例如，兩個(gè))數(shù)據(jù)軌道系列18對應(yīng)的長度。岸臺30和溝槽32的延伸不限于圖8 所示的兩個(gè)數(shù)據(jù)軌道系列18的長度。岸臺30和溝槽32可被延伸來使得岸臺30和溝槽32 中的每一個(gè)的長度等于三個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)軌道系列18的長度。
岸臺30可能被晃動(dòng)，使得光束掃描頻率可通過反饋與晃動(dòng)頻率匹配。并且，預(yù)凹坑信息不限于地址信息。用于記錄控制的信息可被記錄，以使得基于預(yù)凹坑信息產(chǎn)生寫入觸發(fā)來控制掃描寬度。預(yù)凹坑34可以如圖7或圖8所示的那樣在溝槽32中的掃描寬度的中心部分中形成，或者在溝槽32的相對端處或在溝槽32中的掃描寬度的相對端處形成。并且，不需要在數(shù)據(jù)軌道36之間的所有區(qū)域中形成預(yù)凹坑34，但可以每幾個(gè)或幾十個(gè)數(shù)據(jù)軌道36形成預(yù)凹坑34。
當(dāng)形成岸臺30和溝槽32時(shí)，可以通過利用岸臺30和溝槽32以及與用于傳統(tǒng)光盤裝置的技術(shù)類似的技術(shù)來使數(shù)據(jù)軌道36經(jīng)受聚焦控制和跟蹤控制。
(第四實(shí)施例)
圖9示意性地示出了根據(jù)第四實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)裝置。
在第四實(shí)施例中，跟蹤層40用于在記錄數(shù)據(jù)凹坑中執(zhí)行跟蹤控制。從而，不管圖 7和圖8所示的岸臺30和溝槽32是否被形成在記錄層38-1和38_2上，都利用跟蹤層40 中的跟蹤引導(dǎo)42將數(shù)據(jù)凹坑記錄在記錄層38-1和38-2中。
在第三實(shí)施例中，使用在記錄層上形成的岸臺30和溝槽32來執(zhí)行聚焦控制和跟 蹤控制。然而，在圖9所示的第四實(shí)施例中，使用跟蹤層40中的跟蹤引導(dǎo)42來執(zhí)行跟蹤控 制，以記錄數(shù)據(jù)凹坑。
在第四實(shí)施例中，通過圖9所示并在其中設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)記錄層38-1和一個(gè)或 多個(gè)記錄層38-2的疊層結(jié)構(gòu)36來配置光盤2。跟蹤層40被形成在疊層結(jié)構(gòu)36中，使得基 于跟蹤層40中的跟蹤引導(dǎo)42執(zhí)行跟蹤控制。跟蹤引導(dǎo)42可以由圖9所示的岸臺形成或 由溝槽(圖中未示出)形成。
具體而言，包含有掃描器4和物鏡6的光學(xué)頭(圖中未不出)允許物鏡6會(huì)聚與記 錄或再現(xiàn)激光束不同的跟蹤激光束(例如，讀取激光束45)，并將跟蹤激光束從光盤2的入 射側(cè)引向跟蹤引導(dǎo)42。跟蹤激光束被跟蹤引導(dǎo)42反射并再次通過疊層結(jié)構(gòu)36被引向物鏡 6。跟蹤激光束被引向物鏡6，并穿過物鏡6和中繼光學(xué)系統(tǒng)行進(jìn)到跟蹤檢測光學(xué)系統(tǒng)(圖中 未示出)。跟蹤檢測光學(xué)系統(tǒng)然后通過確定跟蹤激光束對應(yīng)于已經(jīng)知道的跟蹤引導(dǎo)42來檢 測跟蹤引導(dǎo)42?；趤碜愿櫃z測光學(xué)系統(tǒng)的跟蹤信號，物鏡6經(jīng)受跟蹤控制，使得跟蹤引 導(dǎo)42被跟蹤激光束45跟蹤。
在激光束45跟蹤跟蹤引導(dǎo)42的同時(shí)，物鏡6將記錄或再現(xiàn)激光束(例如，藍(lán)色激 光束46)聚焦在光盤2中的記錄層38-1和38-2之一上。記錄或再現(xiàn)光束46通過掃描器4 偏轉(zhuǎn)，并且記錄層38-1或38-2通過箭頭22和24所示的激光束的束斑掃描。圖9示出了 在軌道系列18的區(qū)域中的開始位置處的記錄或再現(xiàn)激光束46-1和在軌道系列18的區(qū)域 中的結(jié)束位置處的記錄或再現(xiàn)激光束46-2。在記錄模式中，保持跟蹤狀態(tài)，并調(diào)制記錄激光 束46來掃描，以相繼在記錄層38-1上形成數(shù)據(jù)凹坑14。
希望在光盤2的旋轉(zhuǎn)方向R上形成跟蹤層40上的跟蹤軌道42。即使在跟蹤軌道 42被形成時(shí)，也可通過以關(guān)于盤的旋轉(zhuǎn)方向的某一角度形成記錄信息的數(shù)據(jù)軌道36來提 供簡單、便宜的高速光盤。
如圖10所示，在跟蹤層40上形成的跟蹤引導(dǎo)42可以是連續(xù)的溝槽或岸臺，但是 可替代地可以被形成為簡單的標(biāo)記44。例如，跟蹤層40可以由反射膜形成，并且跟蹤標(biāo)記 44可以是沿旋轉(zhuǎn)方向R從反射性的跟蹤層40延伸并用作非反射標(biāo)記的帶狀標(biāo)記。可在跟 蹤層40上或在記錄層38-1或38-2上形成跟蹤標(biāo)記44。跟蹤標(biāo)記44可被跟蹤激光束45 跟蹤以將物鏡6保持在圖9所示的跟蹤狀態(tài)中，從而允許如參照圖5描述的那樣以正弦的 方式形成數(shù)據(jù)軌道24-1和24-2。
并且，如圖11所示，可以基于在跟蹤層40上形成的跟蹤引導(dǎo)42或跟蹤標(biāo)記44如 圖3的情況那樣形成線性數(shù)據(jù)軌道14-1。這里，跟蹤標(biāo)記44可以是沿旋轉(zhuǎn)方向R從反射性 的跟蹤層40延伸或者在記錄層38-1或38-2上形成的非反射性的帶狀標(biāo)記。
與圖5和圖6所示的數(shù)據(jù)軌道24-1和24_2類似地形成圖10所示的數(shù)據(jù)軌道24_1 和24-2。與圖2、圖3和圖4所示的數(shù)據(jù)軌道14-1和14_2類似地形成圖11所示的數(shù)據(jù)軌 道 14-1 和 14-2。
另外，在圖10和圖11中，在數(shù)據(jù)軌道系列的中心布置單一跟蹤引導(dǎo)42或跟蹤標(biāo) 記44。然而，如圖12所示，可以在與某一軌道系列18-1的相對端對應(yīng)的位置處形成跟蹤引 導(dǎo)42或跟蹤標(biāo)記44-1和44-2。類似地，可以在與另一軌道系列18_2的相對端對應(yīng)的位 置處形成跟蹤引導(dǎo)42或跟蹤標(biāo)記44-2和44-3。跟蹤標(biāo)記44_1、44_2和44_3可在記錄層 38-1或38-2上形成為帶狀標(biāo)記。
并且，如圖13所示，可以在與某一軌道系列18-1的相對端對應(yīng)的位置處形成跟蹤 引導(dǎo)42或跟蹤標(biāo)記44-1和44-2。類似地，可以在與另一軌道系列18_2的相對端對應(yīng)的位 置處形成跟蹤引導(dǎo)42或跟蹤標(biāo)記44-3和44-4。跟蹤標(biāo)記44-1、44-2、44-3和44-4可在記 錄層38-1或38-2上形成為非反射性的帶狀標(biāo)記。
在圖12和圖13所示的可針對單一數(shù)據(jù)軌道系列18-1或18_2參照多個(gè)跟蹤引導(dǎo) 42或跟蹤標(biāo)記44-1、44-2、44-3和44_4的實(shí)施例中，可以參照任何的跟蹤引導(dǎo)42或跟蹤標(biāo) 記44-1、44-2、44-3和44_4來進(jìn)行跟蹤。
跟蹤層40上的跟蹤引導(dǎo)42或跟蹤標(biāo)記44-1、44-2、44-3和44-4可能被晃動(dòng)，使 得可以檢測光盤的旋轉(zhuǎn)速度來進(jìn)行控制。并且，地址信息可被覆蓋在晃動(dòng)部分中并用于控 制訪問位置?？商娲?，可在跟蹤引導(dǎo)42或跟蹤標(biāo)記44-1、44-2、44-3和44_4中形成預(yù)凹 坑以產(chǎn)生用于寫入定時(shí)的時(shí)鐘。
下面將參照圖14至20描述記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)的各種實(shí)施例。
[實(shí)施例1]
圖14是示出通過進(jìn)一步修改圖1所示的根據(jù)第一實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)獲得 的高速光學(xué)記錄系統(tǒng)的基本配置的示意圖。
在圖14中的系統(tǒng)中，激光二極管LD (例如藍(lán)激光二極管)產(chǎn)生具有藍(lán)色波長的激 光束。這里，在再現(xiàn)模式中，提供給藍(lán)激光二極管LD的電壓保持基本上恒定，以產(chǎn)生給定強(qiáng) 度的藍(lán)激光束作為再現(xiàn)激光束。在記錄模式中，根據(jù)要寫入的數(shù)據(jù)控制提供給藍(lán)激光二極 管LD的電壓以調(diào)制激光束的強(qiáng)度，從而導(dǎo)致具有寫入數(shù)據(jù)串的記錄激光束。這里，在記錄 模式中，當(dāng)寫入速度超過IGbps時(shí)，可能難以通過普通方法調(diào)制激光束的強(qiáng)度。在這種情況 下，可以通過使用基于松馳振蕩的脈沖激光二極管來使得能夠進(jìn)行快速寫入。在實(shí)施例1 中，松馳振蕩激光二極管LD被操作來使得能夠以IGHz的調(diào)制頻率進(jìn)行寫入調(diào)制。
從激光二極管LD發(fā)射的激光束經(jīng)由耦合透鏡51入射到光學(xué)掃描器4。這里，耦合 透鏡51將來自激光二極管LD的激光束耦合到位于耦合透鏡51后面的光學(xué)系統(tǒng)，以允許激 光束入射到掃描器4。激光束通過光學(xué)掃描器4在大致± 1°的范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn),使得偏轉(zhuǎn)的激 光束入射到光束整形畸變透鏡52。
光學(xué)掃描器4需要具有以幾MHz或更高頻率進(jìn)行掃描的能力，從而希望是電光掃 描器(E0掃描器)或聲光掃描器(A0掃描器)。并且，可以將MEMS掃描器用作光學(xué)掃描器4。
如果將波導(dǎo)EO元件用作掃描器4，那么將圓柱透鏡用作耦合透鏡51是最佳的。并 且，替代具有在掃描器和藍(lán)激光二極管LD之間布置的耦合透鏡51的配置，如下配置是可能 的，即，藍(lán)激光二極管LD的出射面靠近用作掃描器4的波導(dǎo)EO元件的入射面以允許激光束 在沒有透鏡的情況下入射到掃描器4?？商娲?，藍(lán)激光二極管LD的波導(dǎo)可直接與用作掃 描器4的波導(dǎo)EO元件的波導(dǎo)耦合。
在實(shí)施例1中，將圖15A和圖15B所不的波導(dǎo)EO掃描器作為掃描器4。波導(dǎo)EO掃描器可以使用激光束實(shí)施迅速的掃描。如圖15B所示，在EO掃描器4中，包含分別由電化學(xué)材料形成的包覆層61、芯部62和包覆層63的疊層結(jié)構(gòu)66被設(shè)置在導(dǎo)電基板60上。并且， 在包覆層63上形成具有如圖15A所示那樣的圖案的電極64。這里，芯部62由LiNbO3 = Mg 形成并被配置為單模式光波導(dǎo)。并且，根據(jù)由諸如LiNbO3 = Mg之類的芯部62的材料確定的折射率來為包覆層61和包覆層63選擇適當(dāng)?shù)牟牧?。端?5-1和65-2分別與電極64和導(dǎo)電單晶基板60連接，以向電極64和導(dǎo)電單晶基板60施加來自電壓源(圖中未示出)的以與掃描周期對應(yīng)的周期改變的AC電壓。如箭頭68所示，激光束通過一個(gè)端表面入射到疊層結(jié)構(gòu)66,并通過另一端表面從疊層結(jié)構(gòu)66出射。
沿由附圖標(biāo)記68表示的激光束的行進(jìn)方向68，電極64包含圖15A所示的形狀類似于三角棱鏡并以矩陣(例如，以三行和七列)布置的多個(gè)電極圖案。當(dāng)向電極64和導(dǎo)電單晶基板60之間施加電壓時(shí)，疊層結(jié)構(gòu)66的芯部62中的折射率根據(jù)施加的電壓改變。然后，根據(jù)電極圖案沿激光束的行進(jìn)方向68產(chǎn)生連續(xù)的一系列大致棱鏡。從而，穿過芯部62 行進(jìn)的激光束被棱鏡的棱鏡面折射，并改變其前進(jìn)方向；棱鏡面具有不同的折射率。從而， 相對于當(dāng)不向電極64和導(dǎo)電單晶基板60之間施加電壓時(shí)激光束行進(jìn)的基準(zhǔn)方向，激光束根據(jù)電極64和導(dǎo)電單晶基板60之間的電壓偏轉(zhuǎn)。然后，偏轉(zhuǎn)的激光束從疊層結(jié)構(gòu)66的另一端表面出射。偏轉(zhuǎn)角度與向電極64和導(dǎo)電單晶基板60之間施加的電壓相一致地增加和減小。作為結(jié)果，激光束根據(jù)向電極64和導(dǎo)電單晶基板60之間施加的電壓的周期性變化偏轉(zhuǎn)某一角度，并且以某一周期偏轉(zhuǎn)的激光束通過另一端表面從疊層結(jié)構(gòu)66出射。
為了允許掃描器4以高速操作，希望使形成掃描器4的元件盡可能地小。作為例子，疊層結(jié)構(gòu)66被形成為具有最多20 μ m的總高度H，以及掃描器元件被配置為具有沿其縱向(與行進(jìn)方向68對應(yīng))的500 μ m的長度L和170 μ m的寬度。向電極64和導(dǎo)電單晶基板 60之間施加的電壓被設(shè)置為使得激光束在疊層結(jié)構(gòu)66的另一表面處偏轉(zhuǎn)與17. 5 μ m的偏轉(zhuǎn)寬度DW相等的距離。
如圖14所示，通過掃描器4偏轉(zhuǎn)的激光束入射到整形激光束并發(fā)射整形后的激光束的畸變透鏡52。激光二極管LD發(fā)射通·過掃描器4偏轉(zhuǎn)的具有橢圓平坦束斷面的激光束。然而，即使激光束被偏轉(zhuǎn)，畸變透鏡52也恒定地整形激光束，使得激光束具有大致圓形的斷面，然后發(fā)射整形后的激光束。
希望激光束可以根據(jù)掃描器4的類型在入射到掃描器4之前被整形。在這種系統(tǒng)中，畸變透鏡52被設(shè)置在激光二極管LD和耦合透鏡51之間。
偏轉(zhuǎn)后的激光束被掃描器4發(fā)射并入射到偏振射束分離器54。激光束然后被偏振射束分離器54反射并入射到準(zhǔn)直透鏡56。激光束通過準(zhǔn)直透鏡56被準(zhǔn)直化，然后被上升反射鏡58反射并被引向物鏡6。這里，準(zhǔn)直透鏡56可使其位置如箭頭57所示的那樣沿光軸改變?？赏ㄟ^調(diào)整光軸位置來校正球面像差。
消色衍射全息透鏡71和孔徑73被布置在上升反射鏡58與物鏡6之間。消色衍射全息透鏡71校正色差，并且孔徑62阻擋激光束的周邊以整形激光束來使得整形后的激光束入射到物鏡6。這里，消色衍射全息透鏡71具有四分之一 λ板的功能，并且優(yōu)選地，當(dāng)激光束從物鏡6向光盤2反射時(shí)校正相位的可能變化(1/2 λ的相位變化)。
入射到上升反射鏡58的激光束的一部分穿過上升反射鏡58并入射到監(jiān)視從激光二極管LD引向光盤2的激光束的LD光量監(jiān)視器74。來自LD光量監(jiān)視器74的監(jiān)視器信號被反饋到用于激光二極管LD的驅(qū)動(dòng)電路(圖中未示出)，該驅(qū)動(dòng)電路控制來自激光二極管 LD的激光束的量。
入射到物鏡6的激光束聚焦在光盤2中的記錄層38上，以在記錄層38上形成用于實(shí)施寫入或讀取的束斑。這里，物鏡例如是具有接近O. 85的高NA的透鏡。并且，在包括物鏡6的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)中，希望激光束被投影到光盤2上并基本上與光盤2相垂直。S卩，當(dāng)激光束被斜著投影時(shí)，出現(xiàn)慧形像差，不利地使得難以減小光斑尺寸。為了防止可能的慧形像差，希望激光束被投影到光盤2上并基本上與光盤2相垂直。從而，希望物鏡6具有遠(yuǎn)心性能。由此，物鏡6可以由約兩個(gè)或三個(gè)透鏡的組合而不是單一透鏡來形成。并且，為了易于允許物鏡6具有遠(yuǎn)心性能，孔徑73優(yōu)選地位于物鏡6正前方的焦面處。在本實(shí)施例中， 孔徑73的位置為物鏡6提供簡單的遠(yuǎn)心性能。并且，如果激光束具有最多1°的偏轉(zhuǎn)角度， 那么可以利用在普通光盤2中使用的單一物鏡6。
被光盤2反射的激光束通過跟隨與激光束入射到光盤2所沿著的路徑相同的路徑返回到偏振射束分離器54，S卩，激光束穿過物鏡6、孔徑73、消色衍射全息透鏡71、上升反射鏡58和準(zhǔn)直透鏡56。返回的激光束具有相位滯后，從而通過偏振射束分離器54被引向檢測光學(xué)系統(tǒng)75。激光束通過檢測光學(xué)系統(tǒng)75中的全息濾波器76分成多個(gè)激光束，使得得到的激光束可以用于聚焦、跟蹤和信號讀取。會(huì)聚透鏡78然后使激光束入射到多場反射光監(jiān)視器70。
反射光監(jiān)視器70檢測多個(gè)激光束以產(chǎn)生檢測信號，該檢測信號然后被公知的信號處理電路(圖中未示出)處理以產(chǎn)生聚焦信號、跟蹤信號和再現(xiàn)信號。聚焦信號、跟蹤信號和再現(xiàn)信號被提供給產(chǎn)生用于寫入或讀取的控制信號的控制器(圖中未示出)。基于控制信號，控制記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)。作為結(jié)果，根據(jù)聚焦信號由驅(qū)動(dòng)器(圖中未示出)將物鏡6保持在聚焦?fàn)顟B(tài)中，以在光盤2中的記錄層38上形成最小的束斑。并且，根據(jù)跟蹤信號，物鏡6被保持在物鏡6輕微地移動(dòng)來跟蹤軌道的跟蹤狀態(tài)中。
根據(jù)實(shí)施例1的系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)的不同在于，根據(jù)實(shí)施例1的系統(tǒng)實(shí)施掃描，使得光盤2上的光斑20具有周期性波形。然而，根據(jù)實(shí)施例1的系統(tǒng)具有與傳統(tǒng)光盤裝置的光學(xué)配置基本上相似的光學(xué)配置，并且由反射光監(jiān)視器70檢測的再現(xiàn)信號簡單地與當(dāng)光盤2 比 現(xiàn)有技術(shù)快10倍地旋轉(zhuǎn)時(shí)獲得的再現(xiàn)信號基本上相似。從而，根據(jù)實(shí)施例1的系統(tǒng)可以使用用于傳統(tǒng)光盤裝置的技術(shù)，并且更具體地，可以利用先前開發(fā)的光學(xué)部件。
如上所述，本實(shí)施例可以便宜地提供能夠以IGbps實(shí)施寫入和讀取的高速光盤記錄和再現(xiàn)裝置。
[實(shí)施例2]
圖16是示出通過進(jìn)一步修改根據(jù)第一實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)獲得的根據(jù)第二實(shí)施例的記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)的基本配置的示意圖。在圖16中，由與圖14相同的附圖標(biāo)記表示的部分或部件與圖14相同，并且將不被詳細(xì)描述。
在圖16所示的系統(tǒng)中，掃描器4被配置在上升反射鏡58和物鏡6之間，S卩，基本上在物鏡6的正前方，使得從光盤2反射的激光束再次通過掃描器4返回到檢測光學(xué)系統(tǒng) 75。
在圖16所示的系統(tǒng)中，激光二極管LD (例如，藍(lán)激光二極管)產(chǎn)生具有藍(lán)色波長的激光束。產(chǎn)生的激光束入射到棱鏡72，在該棱鏡72中激光束被引向LD監(jiān)視器74并且還向光盤2反射。并且，棱鏡72包含將從光盤反射的返回激光束向反射光監(jiān)視器70反射的反 射表面。這里，棱鏡72包含具有用于聚焦和反射返回激光束的功能的全息部(hologram)。 反射光監(jiān)視器70檢測聚焦的激光束及從而檢測物鏡6的聚焦?fàn)顟B(tài)。從而，反射光監(jiān)視器70 輸出與物鏡6的聚焦?fàn)顟B(tài)對應(yīng)的檢測信號。信號處理電路(圖中未示出)然后處理檢測信號 以產(chǎn)生與物鏡6的聚焦?fàn)顟B(tài)對應(yīng)的聚焦信號。根據(jù)聚焦信號，驅(qū)動(dòng)器(圖中未示出)沿光軸 的方向輕微地移動(dòng)物鏡6以將物鏡6保持在聚焦?fàn)顟B(tài)中。并且，信號處理電路(圖中未示出) 將來自反射光監(jiān)視器70的檢測信號轉(zhuǎn)換為跟蹤信號。根據(jù)跟蹤信號，驅(qū)動(dòng)器(圖中未示出) 輕微地移動(dòng)物鏡6以將物鏡6保持在物鏡6跟蹤軌道的跟蹤狀態(tài)中。
來自棱鏡72的激光束入射到整形激光束并發(fā)射整形后的激光束的畸變透鏡52。 即使當(dāng)激光束被掃描器4偏轉(zhuǎn)時(shí)，畸變透鏡52也用于保持激光束的大致圓形的斷面形狀。 穿過了畸變透鏡52的激光束通過全息濾波器76被引向偏振射束分離器54。激光束被偏振 射束分離器54反射并通過準(zhǔn)直透鏡56被引向上升反射鏡58。激光束然后被上升反射鏡 58反射,并經(jīng)由第一I禹合透鏡51-1、掃描器4和第二I禹合透鏡51-2被引向物鏡6。第一和 第二耦合透鏡51-1和52-2將激光束耦合到物鏡6側(cè)并耦合到檢測光學(xué)系統(tǒng)75側(cè)。來自 第二耦合透鏡51-2的激光束穿過消色衍射全息透鏡71和孔徑73并入射到物鏡6，該物鏡 6在光盤2中的記錄層38上形成束斑。
激光束被光盤2中的記錄層38反射，并經(jīng)由物鏡6、孔徑73和消色衍射全息透鏡 71返回到具有第二稱合透鏡51-2、掃描器4和第一稱合透鏡51-1的光學(xué)系統(tǒng)。激光束然 后被上升反射鏡58反射并被引向偏振射束分離器54。激光束然后再次經(jīng)由跟蹤全息部76 和光束整形透鏡52從偏振射束分離器54返回到棱鏡72。返回的激光束被反射光監(jiān)視器 70檢測。來自反射光監(jiān)視器70的檢測信號被產(chǎn)生聚焦信號、跟蹤信號和再現(xiàn)信號的上述信 號處理電路(圖中未示出)處理。
圖16所示的光學(xué)系統(tǒng)可被修改為圖17所示的光學(xué)系統(tǒng)。在圖17所示的光學(xué)系統(tǒng) 中，作為用于寫入激光光的源，兩個(gè)藍(lán)光二極管LD-1和LD-2被布置在相同的光軸上，并且 設(shè)置分別與藍(lán)光二極管LD-1和LD-2對應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)75-1和75_2。在光學(xué)系統(tǒng)75_1中， 激光束由激光二極管LD-1產(chǎn)生并入射到棱鏡72-1。在棱鏡72-1中，激光束被引向LD監(jiān)視 器74-1并且還經(jīng)由畸變透鏡52-1和全息濾波器76-1向偏振射束分離器54_1反射。類似 地，在光學(xué)系統(tǒng)75-2中，激光束由激光二極管LD-2產(chǎn)生并入射到棱鏡72-2。在棱鏡72_2 中，激光束被引向LD監(jiān)視器74-2并且還經(jīng)由畸變透鏡52-2和全息濾波器76_2向偏振射 束分尚器54-2反射。分別被引向偏振射束分尚器54-1和54-2的激光束被偏振射束分尚 器54-1和54-2反射并被引向在與偏振射束分離器54-1和54_2的光軸相同的光軸上的上 升反射鏡58。
并且,從光盤2返回到偏振射束分離器54-1的激光束在偏振射束分離器54-1中 被分成兩個(gè)激光束。兩個(gè)激光束中的一個(gè)經(jīng)由全息濾波器76-1和畸變透鏡52-1被引向棱 鏡72-1。該激光束然后被棱鏡72-1反射并被反射光監(jiān)視器70-1檢測。類似地，從光盤2 返回到偏振射束分尚器54-1的激光束穿過偏振射束分尚器54-1,然后被偏振射束分尚器 54-2反射。激光束然后經(jīng)由全息濾波器76-2和畸變透鏡52-2被引向棱鏡72-2。激光束 進(jìn)一步被棱鏡72-2反射并被反射光監(jiān)視器70-2檢測。
根據(jù)本修改例的光學(xué)系統(tǒng)使得兩個(gè)藍(lán)光二極管LD-1和LD-2能夠交替產(chǎn)生寫入脈沖，并可以以至少2Gbps的寫入速度實(shí)施寫入。并且，為了進(jìn)一步增加寫入速度，光學(xué)系統(tǒng)可以包括布置在其中的至少三個(gè)二極管LD，以依次產(chǎn)生激光束脈沖。
圖16和圖17所示并包括掃描器4的掃描器光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)選地采用圖18所示的這種遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。即，來自二極管LD、LD-1和LD-2的激光束通過具有焦距Fl的第一耦合透鏡51-1聚焦在焦面80上。由掃描器4進(jìn)行的掃描使激光束的聚焦光斑在焦面80上移動(dòng)。由于第二耦合透鏡51-2的焦距F2被設(shè)置為對應(yīng)于焦面80，因此焦面80上的聚焦光斑通過設(shè)置來在記錄表面38上聚焦的物鏡6直接投影到記錄表面38上作為光斑?？讖?3 可以提供遠(yuǎn)心性能以允許最小束斑恒定地保持為圓形來在記錄表面38上形成記錄凹坑。
光學(xué)掃描器4不限于圖15A和圖15B所不的波導(dǎo)EO掃描器電極圖案,而可被配置為具有圖19A和圖19B所示的這種波導(dǎo)EO掃描器電極圖案。S卩，如圖19A所示，其頂點(diǎn)指向一個(gè)邊的等腰三角形的電極圖案64-1可以沿激光束的行進(jìn)方向68布置。在激光束的行進(jìn)方向68上的光學(xué)掃描器4的中間，可以顛倒該序列，使得其頂點(diǎn)指向另一邊的等腰三角形的電極圖案64-2可以沿激光束的行進(jìn)方向68布置。具有電極圖案64-1和64_2的掃描器4在激光束穿過電極圖案64-1下面的芯部62時(shí)使行進(jìn)方向朝所述另一邊彎曲并且在激光束穿過電極圖案64-2下面的芯部62時(shí)使行進(jìn)方向朝所述一個(gè)邊彎曲。從而，圖19A和圖19B所示的波導(dǎo)EO掃描器允許根據(jù)向電極圖案64施加的電壓適當(dāng)?shù)卦O(shè)置偏轉(zhuǎn)方向。特別地，可通過調(diào)整向電極圖案64-1和64-2施加的電壓來具體地設(shè)置偏轉(zhuǎn)方向。
在圖19A和圖19B所示的波導(dǎo)EO掃描器中，作為例子，疊層結(jié)構(gòu)66被形成為具有最多10 μ m的總高度H，并且掃描器元件被配置為具有沿其縱向(與行進(jìn)方向68對應(yīng))的 2mm的長度L和200 μ m的寬度。由此配置的波導(dǎo)EO掃描器可以以高速使用激光束實(shí)施掃描。明顯地，波導(dǎo)EO掃描器的結(jié)構(gòu)是示例性的，本實(shí)施例不限于此。并且，光學(xué)波導(dǎo)被設(shè)置為單模式，并優(yōu)選地使元件盡可能地小以允許掃描器以高速操作。另外，用于波 導(dǎo)芯部的材料可以為LiNbO3:Mg。
光學(xué)掃描器4不限于圖15A和圖15B或者圖19A和圖19B所不的波導(dǎo)EO掃描器電極圖案，而可被配置為具有圖20A和圖20B所示的這種波導(dǎo)EO掃描器電極圖案。S卩，如圖20A所示，波導(dǎo)EO掃描器可以包含多個(gè)電極圖案64，每個(gè)電極圖案包括連接在一起的多個(gè)等邊三角形并具有在激光束的行進(jìn)方向68上對準(zhǔn)的頂點(diǎn)。具有連接在一起的等邊三角形的序列被布置來沿激光束的行進(jìn)方向68遞增角度以大體上形成扇形。在具有這些電極圖案64的掃描器4中，當(dāng)激光束穿過圖案電極64下面的芯部62時(shí)，行進(jìn)方向根據(jù)序列的角度逐漸彎曲。從而，在圖20A和圖20B所示的波導(dǎo)EO掃描器中，恰當(dāng)選擇的電壓向電極圖案64的施加允許根據(jù)電壓適當(dāng)?shù)卦O(shè)置偏轉(zhuǎn)方向。
在圖20A和圖20B所示的波導(dǎo)EO掃描器中，作為例子，疊層結(jié)構(gòu)66被形成為具有最多10 μ m的總高度H，并且掃描器元件被配置為具有沿其縱向(與行進(jìn)方向68對應(yīng))的 Imm的長度L和3. Omm的寬度。由此配置的波導(dǎo)EO掃描器可以以高速使用激光束實(shí)施掃描。明顯地，波導(dǎo)EO掃描器的結(jié)構(gòu)是示例性的，本實(shí)施例不限于此。并且，光學(xué)波導(dǎo)被設(shè)置為單模式，并優(yōu)選地使元件盡可能地小以允許掃描器以高速操作。另外，用于波導(dǎo)芯部的材料可以為LiNbO3:Mg。
如上所述，本實(shí)施例可以提供被配置為用激光掃描盤并可以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)系統(tǒng)快的記錄和再現(xiàn)的光盤記錄系統(tǒng)。
雖然已描述了某些實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅作為例子被給出，并且不試圖限制 本發(fā)明的范圍。事實(shí)上，這里描述的新穎的實(shí)施例可以體現(xiàn)為多種其它形式；并且，在這里 描述的實(shí)施例的形式中可以進(jìn)行各種省略、替代和變化而不背離本發(fā)明的精神。所附權(quán)利 要求和它們的等價(jià)物試圖覆蓋將落入本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的形式或修改。
權(quán)利要求
1.一種光盤記錄和再現(xiàn)裝置，其特征在于包括 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，被配置為在旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)光盤；和 光學(xué)系統(tǒng)，被配置為產(chǎn)生激光束并聚焦激光束以在光盤上形成束斑，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括掃描器，所述掃描器被配置為以束斑跟隨沿與旋轉(zhuǎn)方向相交的第一方向的第一掃描軌跡和沿與第一方向不同的第二方向的第二掃描軌跡的方式沿光盤的徑向偏轉(zhuǎn)激光束，以及其中，所述光盤包含沿第一掃描軌跡具有一系列記錄凹坑的第一數(shù)據(jù)軌道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤記錄和再現(xiàn)裝置，其特征在于，所述光盤包含圍繞光盤的旋轉(zhuǎn)中心螺旋式或同心地布置的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)軌道系列，使得螺旋或同心系列的大致中心對應(yīng)于光盤的旋轉(zhuǎn)中心，并且數(shù)據(jù)軌道系列包含布置在其中的多個(gè)第一數(shù)據(jù)軌道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤記錄和再現(xiàn)裝置，其特征在于，所述多個(gè)第一數(shù)據(jù)軌道被布置在沿旋轉(zhuǎn)方向基本上相互平行的數(shù)據(jù)軌道系列中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤記錄和再現(xiàn)裝置，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包括激光束產(chǎn)生部分，所述激光束產(chǎn)生部分被配置為根據(jù)要記錄的數(shù)據(jù)調(diào)制聚焦在光盤上的激光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光盤記錄和再現(xiàn)裝置，其特征在于，沿掃描軌跡編碼的數(shù)據(jù)串被記錄在數(shù)據(jù)軌道上并從數(shù)據(jù)軌道再現(xiàn)。
6.一種光盤記錄和再現(xiàn)方法，其特征在于包括 沿旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)光盤；以及 產(chǎn)生激光束并將激光束聚焦在光盤上以在光盤上形成束斑，其中，所述形成束斑包含以束斑跟隨沿與旋轉(zhuǎn)方向相交的方向的掃描軌跡的方式沿光盤的徑向偏轉(zhuǎn)激光束，以形成多個(gè)數(shù)據(jù)軌道，每個(gè)數(shù)據(jù)軌道包含沿掃描軌跡的一系列記錄凹坑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光盤記錄和再現(xiàn)方法，其特征在于，所述光盤包含圍繞光盤的旋轉(zhuǎn)中心螺旋式或同心地布置的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)軌道系列，使得螺旋或同心系列的大致中心對應(yīng)于光盤的旋轉(zhuǎn)中心，以及數(shù)據(jù)軌道系列包含配置在其中的多個(gè)第一數(shù)據(jù)軌道。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光盤記錄和再現(xiàn)方法，其特征在于，所述多個(gè)第一數(shù)據(jù)軌道被布置在沿旋轉(zhuǎn)方向基本上相互平行的數(shù)據(jù)軌道系列中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光盤記錄和再現(xiàn)方法，其特征在于，所述產(chǎn)生激光束包含根據(jù)要記錄的數(shù)據(jù)調(diào)制聚焦在光盤上的激光束。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光盤記錄和再現(xiàn)方法，其特征在于，沿掃描軌跡編碼的數(shù)據(jù)串被記錄在數(shù)據(jù)軌道上并從數(shù)據(jù)軌道再現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了光盤記錄和再現(xiàn)裝置以及方法。在記錄和再現(xiàn)裝置中，光盤(2)在旋轉(zhuǎn)方向(R)上旋轉(zhuǎn)，并且光學(xué)系統(tǒng)將激光束聚焦在光盤(1)上以在光盤(2)上形成束斑(20)。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置有掃描器，掃描器以束斑(20)跟隨沿與旋轉(zhuǎn)方向(R)相交的第一方向(22)的第一掃描軌跡和沿與第一方向(22)不同的第二方向(24)的第二掃描軌跡的方式沿光盤(2)的徑向偏轉(zhuǎn)激光束。在光盤(2)上形成并布置沿第一掃描軌跡具有一系列記錄凹坑(16)的第一數(shù)據(jù)軌道。
文檔編號G11B7/135GK103021430SQ201210224499
公開日2013年4月3日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月27日
發(fā)明者上口裕三, 金丸將宏, 菅原克也, 柚須圭一郎, 櫻井正敏, 松本一紀(jì), 平松岳洋 申請人:株式會(huì)社東芝