專利名稱：用于光記錄的波形整形方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信息處理系統(tǒng)領域，尤其涉及光信息記錄系統(tǒng)中的波形整形領域。更具體地，本發(fā)明涉及改善一種光盤記錄標記的分辨率及同時克服與現(xiàn)有技術有關的占空率及非對稱性問題的一個波形整形系統(tǒng)。
對于在光敏感載體上用光記錄信息已經(jīng)有許多系統(tǒng)是公知的。數(shù)字信息及模擬量信息可以被記錄在各種載體上，其中包括盤、鼓及帶形式的感光性樹脂，光致變色材料及熱敏感材料。
事實上，由于公知的光記錄載體的非線性性能，所有這些公知的系統(tǒng)使用某種形式的脈沖碼調制(PCM)或頻率調制(FM)。此外，實際上，所有這些公知系統(tǒng)使用了一種包括一個物鏡的光索系統(tǒng)用以使寫光束的光在載體的光敏表面上聚焦成一個小光點。為了使記錄材料的信息密度達到最大程度，必須使寫光束聚焦到盡可能最小的光點尺寸。由于衍射效應，相于輻射的聚焦光束形成了一個被稱為彌散圈的同心光環(huán)圍繞的中心光點，該同心光環(huán)具有相應高斯值的功率分布。該中心光點的直徑由記錄光的波長及物鏡的數(shù)值孔徑(NA)確定。
許多光記錄載體呈現(xiàn)一種閾值效應，意即當寫光束的功率密度幅值超過閾值時則使載體發(fā)生變化，而在其低于該閾值時則不使載體發(fā)生變化。因為被聚焦光束的功率密度作為距中心光點中心距離的函數(shù)而變化，因此可能形成一個載體改變了的區(qū)域，該區(qū)域小于被聚焦光的中心光點的直徑。為了獲得具有特定尺寸的改變區(qū)域，現(xiàn)有技術的指導思想是僅需要這樣地調節(jié)被調制光束的峰值強度，以使得在特定直徑上的被聚焦光點的功率密度等于記錄載體的閾值水準。試驗結果表明當寫光束及載體間無相對運動及沒有擴散使載體吸收能量的熱傳導效應時，這種技術工作得非常好。但是在所有的實際系統(tǒng)中在載體及記錄光點之間的相對運動是必不可少的。這種相對運動使對被載體的特定區(qū)域吸收的能量值的計算變得大為復雜。
所有光敏感載體表現(xiàn)出在一定時間間隔中集聚所吸收能量值的趨勢，以致于材料的閾值水準不能確定使材料發(fā)生變化的特定瞬時功率密度，但是卻可確定作為在功率被接收時間中所接收功率的集聚后果的能量密度。換句話說，該閾值水平對于材料來說真正是一個曝光量水準。曝光水準定義為在單位區(qū)域上于曝光時間中所集聚的輻射光通量。在一個特定時間中照射在載體特定點上的輻射光通量是被聚焦光點中點的位置及寫光束的瞬時調制幅度的函數(shù)。尤其是，在載體特定點上的曝光水準等于作為時間函數(shù)的被調制寫光束的瞬時功率和由通過被聚光點的載體上特定點的路徑及速度確定的功率密度分布函數(shù)在整個曝光時間上求得的卷積。因為被聚焦光點的功率分布以兩維變化，因此曝光水準在載體上確定為一個三維圖形，在相應于載體閾值高度上通過圖形用平面“薄片”與這個圖形的相交點描繪出該載體變化區(qū)域的邊界。
確定記錄點有限尺寸效果的一個重要概念是在運動記錄載體上信息空間頻率的概念。這是美國專利US4616356中的主題，在這里結合作為參考。
在這里還要結合作為參考的是美國專利US4225873，它描述的信號處理技術是用以獲得被記錄信息合適的占空率及降低被記錄信息的二次諧波失真，該技術中也涉及一些參數(shù)，而該技術已被本發(fā)明改進了。在本說明書中，被記錄信息的占空率將被詳細地引用，應該理解到二次諧被的失真是與占空率成比例的。這就是，當占空率被控制在接近50%時，可以最大程度地降低被記錄信息的二次諧波失真。
如前面所指出的，當使用激光在載體上作記錄時，記錄過程的效應可以是記錄表面的燒蝕，記錄表面的變色，或是光敏涂層表面的光硬化或軟化，形成升高的凸起或小泡等等。在所有的情況下，記錄載體均相對于入射光束運動，而且光束的能量升高大于閾值水準及下降小于閾值水準，以便各自引起或不引起所需的效應。同時在所有情況下，當光束開始被啟動或是被超過閾值，在記錄表面上能量的整個效應不是瞬間完成的。而是，尤其是對于熱敏感的載體，記錄效應(即標記)隨時間而增加，主要因為載體溫度在施加能量的影響下隨著時間增大。這就是，當光束開始被啟動時，瞬時間在運動記錄表面中檢測不出變化。如果持續(xù)地進行，則入射光束的整個效應將會在記錄表面上引起一個寬的效應條痕，由此隨著時間的過程確定出一個展寬的光束軌跡。
另一方面，當光束被關閉或降低到閾值水準以下，缺乏來自光束的足夠能量的效應幾乎立即被盤表面識別出來，因為盤的光掃出部分是冷的并未發(fā)生變化。因此，當光束很快地被關閉，幾乎瞬時地阻止了記錄效應的發(fā)生，并由于在記錄表面上照射點處的光束實質上是圓形的，因而在被記錄標記的后緣處可以看到一個相當鈍的端部。
如果運動記錄載體的表面被具有急劇上升前沿及急劇下降后沿的光束照射時，將可以看到一個似為“梨狀”或“淚珠狀”的表面效應，它的前緣為錐形并展寬保持恒定寬度直到光束被關閉，在關閉點上記錄效應確定為一個圓的或鈍的后緣。
在前面所述的記錄表面特性是未考慮選擇記錄“效應”類型得出的，為了在本說明書中簡化討論，現(xiàn)在假設記錄光束引起的是表面的燒蝕，由此產(chǎn)生的是一種“谷痕”。但是應該理解到，用凸起，變色，光樹脂硬化，感光樹脂軟化或另外的標記來取代術語“谷痕”并不偏離記錄效應的技術描述特征。還應理解到，這里所使用的術語“谷痕”是與在感光性樹脂顯影后其上所形成凸起或谷痕是等價的，如果感光性樹脂被選為記錄表面的話。最后，術語“記錄表面”定義為盤上對光能量照射敏感的那部分，不管它是位于盤的外表面或是浸滲在表面的下面但能被光束照射到均可。
在一種高密度光盤CD(CompactDisc)片記錄中的一個參數(shù)是谷痕對臺面比率的精確控制。從臺面到谷痕和相反的每次過渡標志著EFM(Eight-toFourteen)信號的一次過零;因此臺面區(qū)域的尺寸包含著與相應的谷痕尺寸同樣多的數(shù)字信息。谷痕與臺面尺寸的比率為記錄的“占空率”。一個50%的占空率表示谷痕占50%的軌跡區(qū)域及臺面占50%的軌跡區(qū)域的一種對稱信號。任何偏離50%的占空率的記錄將代表作為一種非對稱信號的眼狀圖形(將結合圖2討論)。由于在復制處理中的限制，各種CD播放器光學部分的不同，播放器電子放大部分的變化，所有的CD記錄，即使是以完全50-50對稱性錄制的那種由重播光學系統(tǒng)來看均被看作稍許的不對稱。在CD播放器中的電路利用將“零電位”移動到在正及負半波之間不存在定時差別的點上，來校正這種不對稱。
播放器中的光學頭利用將一束激光束聚焦成約1微米直徑的光點并將該光點沿盤上谷痕及臺面的螺旋軌跡掃描，來“讀”這個盤上的信息。臺面將大部分光反射回到一個光學頭中的光檢測器上，但是谷痕只反射極少的光。該光檢測器產(chǎn)生正比于盤上被光點照射區(qū)域所反射的光量的電信號。因為光點具有限定的衍射及其直徑稍大于盤上最短長度的谷痕，因此該電信號的上升時間及下降時間相應地慢些，并且代表最小谷痕的信號幅值小于代表較長谷痕的信號幅值。這種幅值的不同隨著播放器的不同而變化，這是因為它們的光學系統(tǒng)質量不同，并且這種幅值的不同隨著光盤的不同而變化，這是因為谷痕的幾何形狀不同。所有的播放器均采用模擬光圈補償電路來部分地補償這種幅值的不同，該電路放大高頻信號相對低頻信號的幅值。不足的是，為了經(jīng)濟的緣故，這些放大電路不是相位上線性的，因此諧波信號延時不同的數(shù)值，并且除幅值外波形的形狀也發(fā)生了改變。
記錄在盤上的EMF信號是一個運行長度被限定的數(shù)字碼，該信號是自鎖的并在過渡間隔定時中包括它的數(shù)字信息，這些過渡是谷痕和谷痕間臺面之間的界線。因此，每個谷痕的長度是一個數(shù)據(jù)量，而谷痕間每一個臺面的長度也是一個數(shù)據(jù)量。
根據(jù)CD標準EFM碼的規(guī)則要求每個及各個過渡發(fā)生在最后過渡后的九個允許時間的一個上。更具體地說，兩個過渡之間的周期必須是nT，其中T是一個固定的時間周期(約為231毫微秒)以及n為3及11之間的一個整數(shù)。為了將信息解碼，播放器必須確定在每次過渡之間有多少個T經(jīng)過了。重播頭下的光盤旋轉速率不能足夠地穩(wěn)定到利用固定的時鐘來簡便地對過渡進行定時的程度。取而代之的是用一個運行在單位T一個周期的平均值(4.3218MHZ)上的信道時鐘鎖相在重播出的信號上。鎖相環(huán)PLL利用信號中每個過渡的定時與最接近的時鐘周期端相比較而工作的。如果過渡始終地發(fā)生在時鐘一個周期端的前面，則時鐘緩緩地加速，直到過渡正好發(fā)生在周期端上為止。
不足的是，來自光盤的模擬量信號的上升及下降時間為若干個T的長度，因此必須選擇一個特定的電壓來確定過渡的瞬間。這個電壓是播放器的“決定電平”。播放器借助于EFM碼的另一規(guī)則來選擇該電平，該規(guī)則為平均地(并是理想地)說EFM信號處于“高”電平的時間精確地為它平均地處于低電位時間的相同量。了解了這一點時，假如播放器選取了過高電壓的一個決定點，則EFM信號為低(低于決定點)要比為高(高于決定點)更頻繁。在播放器中的伺服環(huán)緩慢地調整該限定電壓以便找出并維持正確的決定電平電壓。
重要的是，要理解播放器不能夠基于一個個周期的基礎上來改變決定電平，但是過渡之間的周期可以瞬時地從3T變化到11T。任何依賴頻率的對波形形狀的影響會引起對于信號高頻區(qū)域的理想選擇點處于與對于信號低頻區(qū)域的理想選擇點不同的電壓上。播放器將選擇這些電壓的平均值為決定點。如前所述，播放器的放大電路不是相位上線性的，因此引起了理想決定點電壓隨頻率的“擴散”。
為了從光盤上讀出信號，播放器必須將小光點集中地保持在光盤上谷痕的運動螺旋軌跡上。對于檢測光點相對于軌跡的位置采用過不同的技術，某些播放器(使用單光點或推挽跟蹤器)的跟蹤裝置會受到沿軌跡谷痕的平均占空率的很大影響。也就是，當軌跡由大于非谷痕區(qū)域一定百分比的谷痕區(qū)域組成(占空率大于50%)時，這些播放器才能可靠地沿軌跡中心跟蹤。所記錄的情報信息包含在谷痕及臺面兩者中，而在臺面中不包含跟蹤信息，這些臺面與光盤表面另外未記錄區(qū)域在同一平面中，這些未記錄區(qū)域就是谷痕軌跡之間的光盤表面。因此，谷痕長度比它們之間的臺面長度愈大，跟蹤分系統(tǒng)的工作愈好。正如所指出的，當任何小于50%的占空率時，就產(chǎn)生了不足以使推挽跟蹤器保持在軌跡中的跟蹤信息。對這種困難的一種解決是將谷痕對臺面的占空率又增加到50%以上，并依靠播放器的能力重調整它的“決定電平”以補償被記錄的占空率的增加。但是，為了使播放器的PLL保持基于EFM信號的信道時鐘，占空率的增加必須在整個信號中是均勻的，但是這不能作到，因為在9個不同的谷痕尺寸(3T至11T)中谷痕長度沒有等比例的增大。一個3T的谷痕顯然比6T或11T的谷痕具有較大百分比的增大。因此不足的是，為了適應單光束跟蹤器采用的偏離50%的占空率卻犧牲了對稱性，如果非對稱性太大，播放器的鎖相環(huán)就不能鎖重播出的信號。
至今它不適用記錄過程的另一個考慮是單光束播放器的跟蹤作用依賴于跟蹤鏡方向中反射回光檢測器的光量，它最好利用在記錄表面中形成的谷痕上的錐形(尖形)端來工作。理想的谷痕是在其底部具有谷頂?shù)囊粋€長槽，類似于一個倒置的金字塔形成的凹陷。其側面愈陡及其端愈尖就愈好。因此，任何改善谷痕的精確度使其趨于產(chǎn)生一個平臺區(qū)域及消除谷痕長狹及錐形前緣的試圖將會使這種單光束播放器中的跟蹤更困難。此外，谷痕的長度在谷痕與谷痕間變化很大，也即從3T到11T，一個3T寬度的谷痕或臺面可能直接布置在一個11T谷痕或臺面的附近。如果峰值功率幅度增加了并產(chǎn)生了圓形(不尖的)的較高精確度的3T谷痕則當同樣的峰值功率幅度用來形成11T的谷痕時，將會產(chǎn)生非常寬的或鈍的尾端部分。這種在3T及11T之間幾何形狀的不同產(chǎn)生了不同的對稱性，其中3T谷痕具有一種對稱性，而11T谷痕具有另一種對稱構型，這將會引起播放器中解碼器的問題。理想的是每一種谷痕尺寸均具有相同的對稱性。否則，將具有眼形圖形中的一種“圖形擴散”(將結合圖2討論)。
因此可以理解，沒有以上討論的技術背景知識，一種簡單化的光盤記錄的設計將簡單地維持記錄信息中50%的占空率。在理想的場合中這看來是顯然要作的事情，因為維持50%的占空率對于記錄過程似乎應該是實質性的要求。不同的現(xiàn)有技術的方法及裝置僅是提供了一種矩形波形，其中代表nT長度谷痕的部分其長度等于代表谷痕間nT長度臺面的波形部分的長度。
根據(jù)經(jīng)驗，為了在光盤上產(chǎn)生最佳的谷痕軌跡明顯地要考慮許多因素。例如，因為沿軌跡谷痕的寬度隨著允許光束照射到表面的時間量而變化，谷痕尺寸及幾何形狀是表面速度的一個函數(shù)，這時對一個以恒定角速度方式記錄的光盤的一個重要因素。另外要考慮的因素已經(jīng)討論過了，其為占空率(＞50%)，垂直剖面中的谷痕側壁形狀(對于單光束跟蹤器是重要的)，非對稱性，及谷痕分辨率。
可以增加脈沖的寬度來提高占空率，但這使非對稱性增大。增大被調制光束的功率幅度改善了前緣的分辨率及增加了占空率，但產(chǎn)生了“梨狀”后緣及過大的非對稱性。利用階梯形調制器驅動脈沖增大前沿的峰值功率改善了前緣的分辨率但是需要降低脈沖長度以使占空率受到控制。這樣作就使不同的脈沖長度得到不同的非對稱性并需要對每個表面速度作調節(jié)以便得到最佳效果?？梢越档烷撝祦硖岣哒伎章?，但是這產(chǎn)生了谷痕前緣較差的分辨率及不確定的谷痕寬度，它使3T及11T脈沖寬度之間的幾何形狀呈現(xiàn)出實質性的區(qū)別。最后，任何增加谷痕分辨率的企圖均會固有地削弱單光束跟蹤軌跡的能力。
因此可以理解，由于可以得到許多的能影響定時及谷痕幾何形狀的參數(shù)調節(jié)，作出任何調節(jié)令影響另外參數(shù)的相互作用是一個極大的問題，它使產(chǎn)品產(chǎn)量降低并且需要記錄操作者持續(xù)地關注。
因此在該技術方面需要一種用脈沖驅動光調制器的方法及裝置，它能在比至今更寬的范圍內對幾何形狀及非對稱性單獨地進行控制。這種方法及裝置允許調節(jié)脈沖的寬度及功率使不對稱性最優(yōu)化，并能使脈沖后沿的傾斜度得到調節(jié)以保持正確的幾何形狀。當考慮到生產(chǎn)光盤任何設定程序時這些參數(shù)的較為獨立的控制是極為重要的，在生產(chǎn)中要考慮不同的化學成分，光盤的表面厚度，注模機械，及控制機械，任何特定的系統(tǒng)需要不同的調節(jié)以獲得最佳的谷痕幾何形狀及非對稱性，而現(xiàn)有技術缺乏提供這種靈活性，因為其不能獨立地控制某些參數(shù)。因此本發(fā)明滿足了該技術方面的一個長期要求，即要求一種方法及裝置，它們不僅能對一個特定系統(tǒng)的調制器驅動脈沖作最佳調節(jié)，而且也能考慮到系統(tǒng)與系統(tǒng)的區(qū)別作出調節(jié)。同時也實現(xiàn)了一種協(xié)同的效果，即能夠使谷痕產(chǎn)生錐形的端部及仍保持合理的高分辨率，以及所需的占空率，有益于改善跟蹤和改善信號的重現(xiàn)性。
本發(fā)明提供了用于一種光記錄裝置的獨特被整形調制器驅動信號，這是利用一個波形處理裝置來提供的，該裝置從EFM接收一個通常提供來作為調制光束的調制器驅動信號的矩形波，并由此產(chǎn)生出一個被整形調制器驅動信號，該信號具陡的、達到足以引起寫光束具有超過運動載體閾值強度的第一電平的前沿，及具有以預定速率改變幅值達到第二電平的斜坡后沿，它足以使寫光束具有低于運動載體閾值的強度。
以此方式，被整形調制器驅動信號的陡前沿代表升高的峰值記錄功率，而相對于陡前沿選擇的傾斜后沿通過閾值的點調整了記錄標記(谷痕)的占空率，并阻止了標記的后沿變寬及變鈍。由于相對該被整形調制器驅動信號的傾斜后沿的陡前沿，使成形的谷痕在其前緣及后緣上具有基本對稱的幾何形狀。此外，如果該被整形調制器驅動信號的陡前沿的幅值適當?shù)卣{節(jié)，可以提供“獨木舟狀”的谷痕，這對單光束跟蹤系統(tǒng)提供了良好的跟蹤，就前、后緣的半幅值而論不會影響非對稱性。因為該被整形調制器驅動信號的后沿根據(jù)預定的斜坡函數(shù)降落，因此載體的溫度不會象現(xiàn)有技術調制驅動脈沖急劇下降的后沿所引起的溫度急劇下降，故其后緣也出現(xiàn)了“獨木舟狀”的特征。
根據(jù)本發(fā)明的波形整形電路包括改變波形超過閾值時間值的裝置，改變波形幅值及直流電平(偏壓)的裝置，及改變被整形調制器驅動信號中斜坡后沿傾斜度的裝置。
本發(fā)明的這些及另外的特征及優(yōu)點將從以下對本發(fā)明的一個特定實施例的說明中清楚地看到，其說明參照以下附圖

圖1使用根據(jù)本發(fā)明波形整形電路的一種記錄裝置的總體方框圖;
圖2根據(jù)CD標準規(guī)格的一個完整對稱的眼狀圖形的示意圖;
圖3包括矩形，階梯形及斜坡形調制器驅動信號的一組波形圖及表示這些調制信號效應的一組幾何形狀;
圖4根據(jù)本發(fā)明的波形整形電路的組合框圖及部分電路圖;及圖5圖4的電路圖中不同點上的波形圖及這些波形在記錄載體上具有的效應。
圖1中該記錄裝置的框圖僅包括那些與本發(fā)明新穎性有關的裝置特性。為了描述一個完整的光記錄裝置，參考了上述的美國專利US4225837。
圖1的記錄裝置設計用于在一個旋轉的盤形載體1上記錄信息。該盤由一主軸驅動電動機3帶動旋轉，而該電動機由一速度控制器5控制。當然該載體可以是一個鼓、一個卡片或一個線形帶的形式，并且具有對技術人員顯而易見的載體驅動系統(tǒng)的必要改型。
一種激光或類似的高強度光源7構成了具有特定光波長的寫光束9。寫光束通過光調制器11，該調制器根據(jù)線10上的驅動信號改變寫光束的強度。作為一個例子，該調制器11可以為一個聲光調制器。
由調制器11輸出的光束13將具有正比于驅動信號的調制幅值，并將具有由驅動信號的直流偏置及未調制光束9的強度控制的平均強度。
該調制光束13被射到記錄載體1上，并由合適的光學部件聚焦成一個光點15。這些光學部件最好包括一個物鏡17及一個光束擴張鏡19，后者將來自調制器的光束擴張到物鏡17的整個光圈上。在該公開的實施例中，鏡17和19被安裝在一個移動架21上，以便使光點15相對于盤1徑向地運動。當然，使光點15相對載體的運動還可能有其它的各種設置，包括主軸驅動電動機的運動。在該公開的實施例中，移動架21由平移驅動系統(tǒng)23帶動。
用于光調制器11的驅動信號由一個波形整形電路31形成。該波形整形電路包括一個用以接收待記錄信息的輸入端33，及還可包括一個接收用來調節(jié)被調制光束13平均強度的驅動信號偏置控制量的輸入端35。如果信息載體相對于聚焦光點15的速度不是恒定的，則該信號處理系統(tǒng)須包括一個用于接收指示瞬時相對速度信號的輸入端37。
該記錄載體1可包括一個襯底41及涂在該襯底上的對光敏感的記錄層43。一個透明件45可插放在記錄層43及物鏡17之間，用來阻止灰塵和其它污物碰到記錄層上。作為一種替換，該記錄層也可形成在透明件45的內表面上。
圖2表示一個完全對稱的“眼狀圖形”，它是本領域技術人員于理解的并給出在這里僅表明在播放器中被記錄信號內可控非對稱性的必要性。沿水平中線的鉆石狀構形表明所有的波形完全與零點相交。如果，例如波形I3(代表一個3T長度的谷痕及臺面)為不對稱的，例如谷痕及臺面其長度不等，則波形I3一個半波的移位不發(fā)生在過零點上。如果另外的波形對該點也是不對稱的，則就不過能在該點上沿圖2中圖形的水平中線使一個nT信號與另一個nT信號區(qū)分開，一個不合適的信號不會從播放的光盤中再出現(xiàn)出來并且鎖相環(huán)也不能鎖住該信號，由此就失去了自產(chǎn)生時鐘及破壞了重播信號的完整性，或者這種非對稱性會產(chǎn)生對落在由時鐘形成的錯單元中的谷痕邊緣的檢測，也是造成故障的后果。
圖3表示在一個運動的記錄載體表面形成的谷痕中產(chǎn)生的幾何圖形，其中使用了一個矩形驅動脈沖，一個階梯驅動脈沖及一個斜波驅動脈沖，其后者為優(yōu)選波形并為本發(fā)明的主題。
用于CD控制的EFM處理器的標準輸出是一個導通比平均為50%左右的矩形波，管脈沖對脈沖其周期從3T到11T的變化。這表示在圖3的行A1上，其中描繪一系列3T區(qū)域及最后一個長的5T。因為寫光束的直徑僅稍大于將在記錄載體表面形成的谷痕的寬度，并聯(lián)想某些谷痕的形成發(fā)生在光束中心的兩側，從圖3的行A2可以理解到在盤上的谷痕開始于上升的調制波形所指點以前，這是由于如前所述的光在光束中心點周圍的分布引起的。同樣如前所述，在平面圖中的谷痕形狀，如A3上所示為梨狀或淚珠狀，即它具有錐形的前緣及鈍的后緣，其理由已在上面詳細給出了。
在圖3的中間表示了用于改善光盤上谷痕分辨率的一種現(xiàn)有技術，其中利用增加驅動信號上升沿處的調制器驅動信號的幅值，如行B1所示，其最高幅值相當于大于通常為形成行A3中所示谷痕所用的光束功率的光束功率。如果行B1中脈沖的整個寬度上為該較大的幅值，則該谷痕的后緣過度地寬大。為了阻止這樣，該階梯調制器驅動信號B1約在1T處下降到正常的功率幅值并持續(xù)保持該幅值直到在其后緣處下降為止。其后緣的定時有意地縮短以補償由于高于常規(guī)功率幅值引起的谷痕長度的增加。該被整形的調制器驅動信號B1因而完成了提供較高分辨率的谷痕的目標，并保持了接近50%的導通率及對脈沖提供了良好的非對稱性。
另一方面，如前所述在谷痕中的鈍端部對于某些播放器產(chǎn)生了跟蹤的困難，因而所提出的利用波形B1的解決方案解決了一個問題卻又產(chǎn)生了另一個問題。這就是，在A3上所示的谷痕鈍端部對于某些播放器具有比B3所示的“改善”谷痕更好的跟蹤性能。這首先是由于如A3所示谷痕左側的錐形端有些象金字塔的形狀，也即該錐端側具有小鏡的作用，它對被折射到光束偏離軌蹤側的光量具有大的作用，以使得很小偏離狀態(tài)能容易地被用于回收這些反射光的光檢測器檢測到。具有如B3所示的鈍端部及精細限位的谷痕不具有角形的鏡面，在由光檢測器測出的跟蹤信號被認定是偏移軌跡狀態(tài)前光束無論如何在橫向移動了一個較大距離。
此外，在記錄時，當表面速度增大時，如A3所示的陡削的谷痕后緣沿軌跡在縱向伸長，因為光束過渡中的能量集中在一個較大的表面區(qū)域間隔上。同樣在較低速度時，對于提供的相同能量其表面在較大的范圍上受到熱影響，例如，表面速度愈低，谷痕的錐狀就愈擴大。這就造成了很不合適的占空率及不對稱性。因此使用B1的波形需要對每個表面速度調整占容率，以獲得最佳效果。
對于調制器驅動信號更理想的波形描繪在圖3中的C1上。這里初始的脈沖急劇上升沿，假如它在幅度上不過大于常規(guī)脈沖的話，可給予谷痕前緣一個可控的錐端，也即是在很尖的錐端的陡峭的垂直壁之間的某種形狀。圖3行C1中的波形后沿為斜坡的事實決定了在波形C1的幅值的改變能很容易地對谷痕的前緣產(chǎn)生大影響的同時，僅對其后緣產(chǎn)生很小影響，這不同于波形A1及B1的情況，在那里整個幅度的增加會對谷痕中部和尾部產(chǎn)生有害影響，作為對增加前沿幅值的一種犧牲。當然如果波形C1各處的幅值均增加了，則后沿的陡斜度必須加以調整以便補償，但是該波形參數(shù)的整體調整比波形A1或B1的調整要簡單得多。
另外，因為波形C1的后緣對谷痕也是產(chǎn)生一個錐形的后緣，因此對于不同的表面速度其占空率的不同就沒有在使用波形A1或B1時那樣大。同時，占空率可以利用改變波形C1的幅值或后延的陡度來調整，而改變脈沖寬度是調整使用波形A1或B1時占空率的唯一途徑。
由波形C1可以理解，由于調制器驅動信號急劇上升沿可控的幅度在谷痕(C3上)的前緣形成了錐形，而由于通過遠小于波形A1及B1矩形脈沖的閾值的調制驅動信號的傾斜后沿使谷痕的后緣也成為錐形。如果波形C1的幅值，直流偏置及后沿的傾斜度作合適的調整，則在盤中形成的谷痕具有如C3所示的形狀，并呈現(xiàn)出所需的適度錐端，所需的占空率，良好的非對稱性及改進的分辨率。
圖4中輸入33是一個矩形波形，它在現(xiàn)有技術中將直接驅動光調制器11(圖1)。圖4的波形整形電路在該輸入波形的基礎上工作，用以產(chǎn)生出圖3中C1上所示的波形。
圖4表示波形整形電路31(圖1)，它的功能是提供一個修改形狀的調制器驅動信號，該驅動信號具有上述的所有特性，也就是具有提供高峰值功率，良好的非對稱性，所需的占空率及用于改善跟蹤的錐形谷痕前、后緣。
為方便起見，圖4的電路可以分成兩部分，第一部分產(chǎn)生輸入信號的一個延時的前沿，第二部分提供最終調制器驅動信號輸出的合適波形。實際上，對調制器驅動信號幅值和形狀的控制就控制了播放器所需的谷痕的幾何形狀，也即圖4的電路設計來產(chǎn)生合適寬度的谷痕，它具圖形的頂部，合理均勻的深度，在3T長度谷痕與11T長度谷痕之間合理均勻的寬度，錐形的谷痕前緣及后緣，良好的非對稱性及所需的占空率。
如果增加了波形C1前沿的峰值功率來改善分辨率，則必須使所產(chǎn)生的增大占空率縮減到約為50%的值。這是利用延遲輸入33的前沿一個預定的值來實現(xiàn)的，例如延時約1.5T，但是其后沿的通過并無延時。
對圖4的描述將利用圖5中所示的波形及盤的幾何圖形繼續(xù)進行，其中(a)是具有可變寬度的正向及負向波形部分的矩形波輸入33。在圖5中，其正向部分產(chǎn)生谷痕，而負向部分確定最終被記錄的記錄載體的臺面，盡管依賴光調制器的要求反向也可同樣很好地工作。
圖5中的脈沖(a)被施加于前沿延時電路51，它可以是由波形(a)的上升沿觸發(fā)的單穩(wěn)多諧振蕩器。延時電路51的輸出通過線55提供給一個與門53。輸入波形(a)也提供來作為與門53的另一輸入。與門53的輸出表示為圖5中的波形(b)。這個脈沖通過電阻R1供給晶體管Q1的基極。由于所加的延時及與門53的作用，對輸入波形(a)的影響是延時其上升前沿及使其下降后沿無延時地通過，正如對波形(a)及(b)的比較可清楚地看到的。
當波形(b)為高電位時，Q1將導通，Q2的基極將保持接近地電位，如圖5的波形(c)所示。當波形(b)變?yōu)榈碗娢粫r，晶體管Q1關斷，并由于電流從可調恒流源57經(jīng)由二極管D1及R7對電容C1充電使該晶體管的集電極電位上升。在Q2基極的傾斜波形是由通過R7的電容C1的充電率及由電流源57得到的電流所確定的一個斜坡。雖然電流源是一個可變的電流源，一旦利用調整電位器R4調到一特定電流時，電流源的電流輸出對于該特定調整值來說就是恒定的。因而電容C1將在一線性充電率下充電。
因為Q2的基板被二極管D1，D2及D3的導通箝位在其高電位點上，在Q2基極上的電壓將不會超過約2.1伏。于是在Q2基極上升高的斜坡電壓將會到達該被箝位電位的限定值，又因為2是一個發(fā)射極跟隨器，在Q2的發(fā)射極的電阻R8上將會得到同樣的波形。這個波形(波形(c))施加給Q3的發(fā)射極，該晶體管的基極與+5伏電源相連接。因此，Q3集電極的信號是一個波形(c)的非反向的并被放大的波形，如波形(d)所示。Q3輸出的幅值由電阻R9調節(jié)，Q3集電極上的直流偏置或信號偏壓由電阻R10以該領域技術人員公知的方式調節(jié)。
Q3的輸出被施加到一個推挽式放大器61上，該放大器的輸出成為具有波形(c)所示特征的被整形調制器驅動信號。根據(jù)調制器的類型及推挽放大器61的設計，該輸出可以換一種方式成為與波形(c)所示反相的波形并具有圖5中波形(d)的形狀，該波形就是在圖3所述例中使用的波形。
圖5也表示具有大于3T長度的波形(a)的至少一個正向部分R一個負向部分。但是，由以上的描述可知，所產(chǎn)生的波形(c)和/或(d)沒有任何必須的附加信息。
由圖5中可見到，輸出矩形波形(a)前沿的延時保持了波形(d)的上升沿至上升沿的距離，因而具有縮短波形大于閾值的時間的作用，以致于減小了占空率(谷痕與臺面的比率)。實際上，延時縮短了最終調制器驅動信號超過閾值部分的寬度。單穩(wěn)多諧振蕩器51延時的調節(jié)圖中表示為電位器R13形式的寬度控制。正如所述的，當峰值功率增加時必須縮小產(chǎn)生谷痕的驅動信號的寬度，以便維持50%的占空率。
必須指出，上述的信號處理方案并非打算作為通常在光信息記錄處理中所施行的寫光束強度幅值的穩(wěn)定及調節(jié)。為了獲得合適的記錄信息的占空率及減小記錄信息二次諧波失真所需的附加步驟已在現(xiàn)有技術尤其在美國專利US4225873中作出討論。一個完整的記錄系統(tǒng)最好要穩(wěn)定相對記錄載體閾值幅度的被調制光束的平均強度，以便使記錄信號的失真減至最小程度。此外，一個完整的系統(tǒng)最好正比于被聚焦的寫光點與記錄載體之間的相對速度地改變寫光束的平均功率，因為材料容積的增加隨速度的增加而改變。
雖然本發(fā)明是參照其優(yōu)選實施例作的詳細描述，應該理解到一個普通技術人員在不偏離本發(fā)明的精神和范圍情況下可以作出各種改型。因此本發(fā)明不應受其限制，而只受附設權利要求的限定。
權利要求
1.一種用于光記錄裝置中的波形整形電路，該裝置包括一個寫光束源及一個用于將寫光束強度調制得高于或低于運動記錄載體閾值幅度的光調制器，用以響應調制器驅動信號以便在載體上記錄信息，當寫光束高于該閾值時，該光束能在運動的記錄載體中形成表面效應的軌跡，而當寫光束低于閾值時該光束不能在運動記錄載體中形成表面效應的軌跡，所述波形整形電路包括延時裝置，及來接收具有前沿及后沿的基本矩形波形，該波形作為調制寫光束的所述調制器驅動信號；及用來延時所述前沿而使所述后沿無延時地通過；及與所述延時裝置相連接的波形整形裝置，用于產(chǎn)生一個被整形的調制器驅動信號，該信號具有陡的、達到足以引起所述寫光束具有超過運動載體閾值強度的第一電平的前沿，及具有以預定速率改變幅值到達第二電平的斜坡后沿，它足以使所述寫光束在被接收矩形波的相應下一前沿出現(xiàn)時刻前就具有低于運動載體閾值的強度。
2.根據(jù)權利要求1所述的波形整形電路，其中所述被整形調制器驅動信號的所述前沿是直線的。
3.根據(jù)權利要求1所述的波形整形電路，其中所述波形整形裝置包括用于改變所述被整形調制器驅動信號幅值的裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的波形整形電路，其中所述波形整形裝置包括改變所述被整形調制器驅動信號平均直流電平的裝置。
5.根據(jù)權利要求1所述的波形整形電路，其中所述波形整形裝置包括改變所述被整形調制器驅動信號斜坡后沿傾斜度的裝置。
6.根據(jù)權利要求5所述的波形整形電路，其中所述改變所述被整形調制器驅動信號斜坡后沿傾斜度的裝置包括一個可調節(jié)的恒流源。
7.根據(jù)權利要求1所述的波形整形電路，其中所述延時裝置包括調節(jié)所述前沿延時約為1.5T的裝置，這里T為被公知的高密度光盤(CD)的信息盤的記錄及重播中標準EFM碼規(guī)則內確定的一個固定時間周期。
8.根據(jù)權利要求1所述的波形整形電路，其中所述表面效應是在所述運動記錄載體的記錄表面中的谷痕;及所述延時裝置的延時及被所述波形整形裝置所產(chǎn)生的所述被整形調制器驅動信號的幅值及形狀這樣地選擇，以使得在所述運動記錄載體中形成谷痕，這些谷痕相對于沿交替的谷痕及臺面軌跡的這些谷痕間的臺面來說具有相對所述臺面預定的占空率，這時被所述延時裝置接收的所述矩形波是一個方波。
9.根據(jù)權利要求1所述的波形整形電路，其中，在所述被整形調制器驅動信號的影響下，寫光束在所述運動記錄載體中形成谷痕形式的所述表面效應，所述谷痕具有由所述被整形調制器驅動信號的陡前沿形成的前緣，及具有由所述被整形調制器驅動信號的斜坡后沿形成的后緣，由此形成了具有對稱前緣及后緣的谷痕。
10.根據(jù)權利要求9所述的波形整形電路，其中所述波形整形裝置包括調整所述被整形調制器驅動信號的幅值、平均直流電平及后沿傾斜度的裝置，由此在所述運動記錄載體中產(chǎn)生谷痕，當由所述延時裝置接收的矩形波形是方波時該谷痕被形成并相對谷痕間的臺面具有預定的占空率。
11.一種用于光記錄裝置中的波形整形電路，該裝置包括一個寫光束源及一個用于將寫光束強度調制得高或低于運動記錄載體閾值幅度的光調制器，以響應調制器驅動信號以便在載體上記錄信息，當寫光束高于該閾值時，該光束能在運動的記錄載體中形成表面間斷點，而當寫光束低于該閾值時該光束不能在運動記錄載體中形成表面間斷點，所述波形整形電路包括波形處理裝置，用來接收作為調制寫光束的所述調制器驅動信號的具有前沿及后沿的基本矩形波形，及用來產(chǎn)生一個被整形的調制器驅動信號，該信號具有陡的、達到足以引起所述寫光束具有超過運動載體閾值強度的第一電平的前沿，及具有以預定速率改變幅值到達第二電平的斜波后沿，它足以使所述光束在被接收矩形波的相應下一前沿出現(xiàn)時刻前就具有低于運動載體閾值的強度。
12.根據(jù)權利要求11所述的波形整形電路，其中所述被整形調制器驅動信號的所述前沿是直線的。
13.根據(jù)權利要求11所述的波形整形電路，其中所述波形處理裝置包括用于改變所述被整形調制器驅動信號幅值的裝置。
14.根據(jù)權利要求11所述的波形整形電路，其中所述波形處理裝置包括改變所述被整形調制器驅動信號平均直流電平的裝置。
15.根據(jù)權利要求11所述的波形整形電路，其中所述波形處理裝置包括改變所述被整形調制器驅動信號斜坡后沿傾斜度的裝置。
16.根據(jù)權利要求15所述的波形整形電路，其中所述改變所述被整形調制器驅動信號斜坡后沿傾斜度的裝置包括一個可調節(jié)的恒流源。
17.根據(jù)權利要求11所述的波形整形電路，進一步包括延時裝置，它與所述波形處理裝置相連接用來接收作為調制寫光束的所述調制器驅動信號的具有前沿及后沿的基本矩形波形，及用來延時所述前沿而使所述后沿無延時地通過;及其中所述延時裝置包括用于調整所述前沿的延時約為1.5T的裝置，這里T為被公知為高密度光盤(CD)的信息盤的記錄及重播中標準EFM碼規(guī)則內確定的一個固定時間周期。
18.根據(jù)權利要求11所述的波形整形電路，進一步包括與所述波形處理裝置相連接的延時裝置，用來延時所述前沿而使所述后延無延時地通過;及其中所述延時裝置的延時及被所述波形整形裝置所產(chǎn)生的所述被整形調制器驅動信號的幅值及形狀這樣地選擇，以使得在所述運動記錄載體中形成谷痕，這些谷痕相對于沿交替的谷痕及臺面軌跡的這些谷痕間的臺面來說具有相對所述臺面預定的占空率，這時被所述波形處理裝置接收的所述矩形波形是一個方波。
19.根據(jù)權利要求11所述的波形整形電路，其中，在所述被整形調制驅信號的影響下，寫光束在所述運動記錄載體中形成谷痕，所述谷痕具有由所述被整形調整制器驅動信號的陡前沿形成的前緣，及具有由所述被整形調制器驅動信號的斜坡后沿形成的后緣，由此形成了具有對稱前緣及后緣的谷痕。
20.根據(jù)權利要求19所述的波形整形電路，其中波形處理裝置包括調節(jié)所述被整形調制器驅動信號的幅值、平均直流電平及后緣傾斜度的裝置，由此在所述運動記錄載體中產(chǎn)生谷痕，當由所述延時裝置接收的矩形波形是方波時該谷痕被形成并相對谷痕間的臺面具有預定的占空率。
21.一種用于光記錄裝置中的波形整形電路，該裝置包括一個寫光束源及一個用于將寫光束強度調制得高于或低于運動記錄載體閾值的光調制器，以響應調制器驅動信號以便在載體上記錄信息，當寫光束高于該閾值時，該光束能在運動的記錄載體中形成表面效應的軌跡，而當寫光束低于閾值時該光束不能在運動記錄載體中形成表面效應的軌跡，所述波形整形電路包括用來接收具有前沿及后沿的基本矩形波形的裝置，該波形作為使寫光束相應調制到高于閾值的峰值功率及低于閾值的最小功率的所述調制器驅動信號;及與所述接收裝置相連接的波形整形裝置，用于產(chǎn)生一個被整形的調制器驅動信號，它響應于所述前沿的出現(xiàn)增加寫光束的峰值功率，減少所述被整形調制器驅動信號大于閾值的時間以便在運動記錄載體的表面效應軌跡中保持預定占空率，并在所述表面效應軌跡的前、后緣上產(chǎn)生對稱的形狀。
22.一種改善在光記錄裝置中使用的一種光盤上記錄的標記特性的方法，所述裝置包括一個寫光源及一個用于將寫光束強度調制得高于或低于運動記錄載體閾值幅度的光調制器，用以響應調制器驅動信號以便在載體上記錄信息，當寫光束高于該閾值時，該光束能在運動記錄載體中形成表面效應的軌跡，而當寫光束低于閾值時該光束不能在運動記錄載體中形成表面效應的軌跡，所述方法包括下列步驟接收具有前沿及后沿的基本矩形波形，將其作為調制寫光束的所述調制驅動信號;及產(chǎn)生一個被整形的調制器驅動信號，該信號具有陡的、達到足以引起所述寫光束具有超過運動記錄載體閾值強度的第一電平的前沿，及具有以預定速率改變幅值達到第二電平的斜波后沿，它足以使所述寫光束在被接收矩形波形的相應下一前沿出現(xiàn)時刻以前就具有低于運動載體閾值的強度。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，包括調整所述被整形調制器驅動信號中大于閾值部分的寬度，調節(jié)所述斜坡后沿的傾斜度，及調整所述被整形調制器驅動信號的幅值及直流偏置，以便在所述記錄載體中產(chǎn)生表面效應，該表面效應相對于沿所述軌跡的表面效應之間的區(qū)域具有預定的占空率，并且所述表面效應軌跡的前緣及后緣具有對稱的幾何形狀。
24.一種改善在光記錄裝置中使用的一種光盤上記錄的標記特性的方法，所述裝置包括一個寫光源及一個用于將寫光束強度調制得高于及低于運動記錄載體閾值幅度的光調制器，用以響應調制器驅動信號以便在載體上記錄信息，當寫光束高于該閾值時，該光束能在運動記錄載體中形成表面效應的軌跡，而當寫光束低于閾值時該光束不能在運動記錄載體中形成表面效應的軌跡，所述方法包括下列步驟接收具有前沿及后沿的基本矩形波形，該波形作為使寫光束相應地調制到高于閾值的峰值功率及低于閾值的最小功率的所述調制器驅動信號;及產(chǎn)生一個被整形的調制器驅動信號，利用響應于所述前沿的出現(xiàn)增加寫光束的峰值功率，減少所述被整形調制器驅動信號大于閾值的時間以便在運動記錄載體的表面效應軌跡中保持預定占空率，并在所述表面效應軌跡的前、后緣上產(chǎn)生對稱的幾何形狀。
全文摘要
改善在光記錄裝置中使用的光盤上記錄的表面效應特性的方法及裝置，該光記錄裝置包括一寫光束源及一光調制器，用以響應調制器驅動信號以在載體中記錄信息。該方法包括接收具有前、后沿的矩形波形，該波形作為調制器驅動信號，并產(chǎn)生一個被整形的信號，利用響應所述前沿的出現(xiàn)增加寫光束的峰值功率，利用減少被整形信號大于閾值的時間在運動記錄載體的表面效應軌跡中保持預定占空率，并產(chǎn)生對稱的表面效應的前、后緣。
文檔編號G11B7/0045GK1089365SQ9311288
公開日1994年7月13日 申請日期1993年12月24日 優(yōu)先權日1992年12月24日
發(fā)明者理查德·L·威爾金森, 斯蒂芬·P·布郎, 李誓剛 申請人:光盤公司