CN1056008C - 记录与再生光信息的方法与设备 - Google Patents
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Abstract
一种记录或再生信息的方法和设备，包括使光束相对于记录介质沿某一光道纵向移动，而在进入另一光道时，光束沿原光道纵向的相对运动被减速，并开始朝着所需光道沿横跨光道的方向移动，从而缩短进入所需光道的时间；控制相对运动的减速速率从相对高的减速速率循序渐进地减小到相对低的减速速率，使光束在相对运动为相对低的减速速率时开始朝着所需光道运动，能有效抑制由于相对运动突然减速引起的不希望的机械运动的产生。
Description
本发明一般涉及将信息光学地记录到诸如光卡那样的光记录介质上和从这种光记录介质上再生信息的方法和设备，更具体地涉及使光头放射的激光束进入光记录介质的信息记录面上的所需光道的改进的控制。
已知光记录和再生设备是通过使光卡相对于激光束的光轴运动而使信息记录到卡片形的光记录介质(以下将称作光卡)上和使之从其上再生的。最近几年，随着计算机等的发展与广泛使用，人们迫切希望能使光卡得到广泛应用，因为它具有高度便携性并且安全可靠，还能以小尺寸提供相当大的存储容量。于是已经提出了各种光卡的应用，其中它也作为医疗组织中记录对病人的诊断的一种介质被应用。
已知光卡的典型结构实例示于图4与图5中。其中，图4是已知光卡11的平面图，图5用放大的比例示出了图4中光卡11的部分“A”。两图中，参考是12代表记录/再生区域，13代表引导光道，14代表数据光道。在记录/再生区域12上形成了一层以诸如氯化银感光材料为基本材料而组成的记录层。通过从光头放射出一个能级适当的激光光点到记录层上，在数据光道14上形成了一个被称为“凹坑”的光信息单位。通过相对于光头，沿X轴方向(平行于或沿光卡11的数据光道与引导光道的长度的方向)移动光卡11，可以改变所放射的激光光点在记录层上的位置，以至一连串的凹坑可以对应于所需数字信息按所需排列而形成。因此，通过向光卡11的记录层上写入和从其上读出这些凹坑行，来实现所需的数字信息的记录与再生。
在这种情况下。为了在光卡11的数据光道14上形成凹坑行，一般使用这样的方案，即使用诸如线性马达那样的驱动机构相对于光头移动光卡11。但是，由于这种驱动机构的操作精度有限，这种现有方案不能防止机械位置误差的出现，该误差使凹坑不能精确地在位于诸引导光道13之间的数据光道14的中部形成。这就出现了所需信息不能被精确记录或再生的严重问题。
为了解决上述问题，用精确定位于两引导光道13之间中部的激光束点来执行凹坑记录与再生是完全必要的。为此，通常使用自动跟踪控制(通常缩写为“AT控制”)来试图补偿所引起的任何机械位置误差。
这种自动跟踪控制一般根据所谓“三束法”来进行。按照该方法，三束相互以预定距离分隔开的激光束以这样一种方式从光头中放射出来，即中心的激光束与数据光道14相对应作为读/写光束，中心激光束两侧的两束激光束(侧激光束)与数据光道14两侧的引导光道13相对应作为跟踪光束。也就是说，三束法测量来自光卡11上的两个侧激光束的各自的反射光，以便以这样一种方式来伺服控制所放射光束点的位置，即，使得跟踪光束按照预定的位置关系与引导光道13精确对应，于是使中心读/写光束总是精确地定位于光道14的预定中部的位置上。另外，还需使激光束持续稳定地在光卡11的记录层上聚焦，为此，通常进行了自动聚焦控制。
上述自动跟踪与聚焦控制操作，是通过用一跟踪动线圈与一聚焦线圈所提供的电磁力来精密地驱动光头的物镜而完成的，其中驱动方向分别为Y轴方向(即横穿光卡11的数据与引导光道的方向)与Z轴方向(即垂直于光卡11的记录/再生面的方向)。物镜用来使从光头放射的激光束聚焦在光卡11的记录层上，以便在记录层上形成一个聚焦光点(在上述利用三束法的情况下为三个光点)。
在该技术中，还已知有这样的控制，往往是相对于光卡11移动光束点，使其跨过仅仅一条或几条光道(沿Y轴方向)，而使光束进入或接近所需的目标光道。当激光束点的当前位置只离开目标光道一条或几条光道的距离时，只需通过沿Y轴方向移动物镜，而将光头的主体固定在其位置上，就可完成该控制，这种控制叫作“近跳”控制。另一方面，当激光束点的当前位置离开目标光道相对较多条光道时，通过沿Y轴方向快速地移动光头主体本身，使光束点定位于目标光道附近，这种控制叫作“远跳”控制。在执行近跳控制或远跳控制的期间内，保持上述自动跟踪控制不启动(OFF)，一旦近跳或远跳控制已经完成，自动跟踪控制才被接通(ON)，将光束点拉到目标光道上。
如上所述，对于光卡的信息记录或再生操作是在沿平行于光道方向(沿X轴方向)移动光卡的同时而完成的。光卡沿X轴方向的这种运动是一种往复运动；当光卡到达预定反向限定点之一时，运动方向被反转。当光卡运动方向反转时，将发生突然减速和加速，这会引起可观的机械振动。如果在这样的机械振动发现时完成上述进入一所需磁道的跳动控制的话，将会引起操作误差，这些误差使得当自动跟踪控制被接通(ON)时，光束点被拉至一条错误光道上。避免这些操作误差的惯用已知方案是，在光头匀速运动时，而不是当加速和减速期间，完成进入所需光道的跳动控制。但是在这种情况下，将引起一个问题，即对应于匀速运动的部分存储区域不能用于信息存储的目的，从而使存储能力大大受到限制。
在试图对这一问题提供的解决办法中，日本专利公开文本昭64-27028(与U.S.专利No.4,982,391相对应)中提出，当沿X轴方向的光卡运动要被反向时，防止光卡在一预定时间段内运动，并且在这一停止时间段内完成跳动控制，以进入一条所需光道。这种控制的一个实例示于图6；其中图6(a)示出了按照光卡沿X轴方向运动速度的指令值的时间变化；图6(b)示出了完成跳动控制的时间段。图6(a)中指令速度值的符号“+”和“-”与光卡的X轴运动的正方向和负方向相对应。在本例中，停止时间段包括时间段T1、T2和T3。第一时间段T1设定为一段特定时间长度，它能使突然减速所引起的机械振动充分衰减；第二时间段T2设定为跳动控制所需的时间长度；第三时间段T3则是紧接在根据跳动控制的完成接通(ON)的自动跟踪控制环路之后的停息时间，可以说是光卡加速开始之前的“等待”时间。
然而，在以上讨论的现有技术中，由于减速控制仍然是突然的，所以需设定时间段T1来使突然减速所引起的机械振动充分衰减。因此，现有技术存在这样的问题，需要额外时间才能进入所需的记录或再生信息的目标光道。
因此，本发明的一个目的是，提供一种能够减少进入所需的记录或再生信息的目标光道所需操作时间的方法和设备。
为了达到上述目的，本发明提供了一种记录和/或再生光学信息的方法，其中控制光束从多条光道中进入一条所需光道，所述多条光道相互平行地提供在用于记录和/或再生信息的光记录介质上，所述方法包括下列步骤：相对于所述记录介质沿用于记录和/或再生信息的所述光道的纵向移动所述光束；使所述光束对于所述记录介质的相对运动减速；以及当所述相对运动减速时，开始沿横跨所述光道的方向，朝着所述的所需光道移动所述光束，其特征在于所述减速步骤包括：控制所述相对运动的减速速度从相对高的减速速度逐渐地或分级地减至相对低的减速速度，以及当所述相对运动以所述相对低的减速速度进行时，开始朝着所述的所需光道移动所述光束。
本发明还提供了一种光信息记录和/或再生的设备，包括：用于放射光束的记录和再生的光头装置，所述光束完成相对于光记录介质进行记录和再生的至少一项工作，所述记录介质具有多条相互平行设置的信息记录光道；第一驱动装置，用于相对于所述记录介质，沿用于记录和/或再生信息的所述光道的纵向，移动所述光束；第二驱动装置，用于相对于所述记录介质，沿横跨所述光道的方向移动所述光束，从而控制光束进入一所需光道；控制装置，用于使所述第一装置产生的所述光束的相对运动减速，而当所述相对运动被减速时，使所述第二装置产生的相对运动开始进行，从而控制光束进入所述的所需光道，其特征在于所述控制装置控制所述相对运动的减速速度，使其从相对高的减速速度逐渐地或分级地减小为相对低的速速速度，并使所述第二装置产生的所述相对运动在所述相对运动为所述相对低的减速速度时开始进行。
为了记录和再生信息，光束相对于记录介质沿光道纵向被移动。当进入一所需光道时，这个光束沿光道纵向的相对运动被减速，而在该减速期间，光束开始沿光道的横向朝所需光道移动。于是，在光束沿光道纵向的相对运动已被安全停止并且机构振动已被吸收的这段时间里(图6例子中的时间段T1)不需等待，因此所需的进入时间可被大大缩短。在一个最佳实施例中，为了抑制由于相对运动的突然减速所引起的机械振动，进行了控制，以使相对运动的减速速度连续渐进地或逐级地从相对高的减速速度减小到相对低的减速速度，并且使光束在该相对运动的减速速度相对低时，开始朝着所需光道相对运动。该减速速度控制可用下列方法来实现，提供一种两级的或多级的速度变化，或提供一种平滑、连续的速度变化。
下面将参考附图详细叙述本发明的最佳实施例。
在图中：
图1是可用于实施本发明的光记录和再生装置的光学***的基本结构示例的透视图。
图2是与图1所示光学***相关的控制***的实施例的方框图。
图3是根据本发明的光道跳动操作实施例的时序说明图。
图4是传统已知的卡形记录介质实例的平面图。
图5是图4中记录介质上的一个记录区域的放大比例的平面图。
图6是传统光道跳动操作实例的时序说明图。
图1为一透视图，它以举例的方式，示出了本发明的光记录与再生装置的光学***的基本结构，该***用光卡作为记录介质。图1大体上示出了光卡11与位于光卡11上方的光头2的光学***之间的关系。光卡11的详细结构和图4与图5所示的结构相同。借助于图2中的X轴驱动装置15(其中例如包括一个线性马达)，光卡11可沿X轴方向(沿着或平行于光卡11的引导光道13与数据光道14的纵向(长度方向)往复运动。
在光头2中，提供有一个激光二极管27作为激光源，并且从激光二极管27中产生的散射光通过准直透镜26a被平行校准，然后该经过平行校准的激光通过绕射光栅25被分成三部分，从而形成三个如前有关现有技术的说明中所述的激光光束。光束分离器24用来把放射到光卡11上的激光和来自光卡11的激光反射光(反射)分离开来。反射镜23用来反射每束激光，并使反射光的光路弯折90°。另外，物镜22使经平行校准的激光聚焦，并将其射到光卡11的记录层上，以便在其上形成一个光点。
由光束分离器24分离开的反射光通过准直透镜26b被转换成会聚光。凹面镜28将从准直透镜26b输入的会聚光转换为合适的散射光。棱镜29用来将来自光卡11的反射光分成相等的两部分。分别接收棱镜29所分解的两部分光的光检测器3和3’，将这些反射光部分转换成用于检测任何跟踪与聚焦误差的电信号。在图1的例子中，采用了三束法与棱镜法来检测跟踪与聚焦误差，并在每个光检测器3和3’中都提供有3个光接收单元3a、3b、3c或3’a、3’b、3’c。
利用跟踪线圈20所产生的电磁力，物镜22可沿Y轴方向(即横跨光卡11的数据光道与引导光道的方向)被精细调整定位，并且利用聚焦线圈21所产生的电磁力，物镜22可沿Z轴方向(即垂直于光卡11的记录/再生表面的方向)被精细调整定位。跟踪线圈20由跟踪控制电路41所输出的信号驱动，而聚焦线圈21由聚焦控制电路42所输出的信号驱动。跟踪与聚焦误差可用任意方法检测；为响应这一误差检测，跟踪控制电路41与聚焦电路42伺服控制物镜22的Y轴与Z轴位置。
图2是说明与图1所示的光学***相关联的控制***的一个实施例的方框图。控制器40控制该控制***的全部操作，其中包括诸如微计算机那样的计算机。如上所述，聚焦控制电路43根据来自光检测器3和3’的输出信号，进行自动聚焦控制，并将其输出提供给聚焦驱动电路，聚焦驱动电路42接着驱动聚焦线圈21来伺服控制物镜22的Z轴方向位置。如上所述，跟踪控制电路44根据光检测器3和3’的输出信号进行自动跟踪控制，并将其输出供给跟踪驱动电路41，跟踪驱动电路41接着驱动跟踪线圈20来伺服控制物镜22的Y轴方向位置。光道跳动控制电路45完成上述近跳控制。在进行近跳控制时，由跟踪控制电路44进行的自动跟踪控制被关闭(OFF)，这时将来自光道跳动控制电路45的控制信号提供给跟踪驱动电路41，从而驱动跟踪线圈20。在近跳或远跳控制操作期间，光道横跨检测电路46来自光检测器3和3’的输出信号检测横跨光道的数目(例如，计数光束所横跨的引导光道13的数目)。根据该光道横跨检测电路46的输出，可以确定在光道跳动控制期间是否光束已横跨过所需数目的光道。
X轴驱动装置15被设置用来相对光头2沿X轴方向移动光卡11，速率检测器17被设置用来检测光卡沿X轴方向的相对运动的速度。速率检测器17的结构可以是任何形式的，例如，可以是能够检测位置与速度的形式，其中包含一线性编码器，用来检测光卡沿X轴方向的位移量，从而输出与光卡11移动位置相对应的编码脉冲。另外，可根据编码脉冲的时间间隔检测出光卡的移动速度。在相对于光卡11写或读信息期间，控制器40将根据速度检测器17检测到的移动速度来进行控制，下文将以举例方式进行描述。
图3(a)以举例方式示出了光卡11被X轴驱动装置15沿X轴方向移动时速度变化的例子。图3(b)示出一个执行近跳操作的定序实例。在此，假设在时刻t0，光束点正进入数据光道14，自动跟踪与自动跟踪控制被接通(ON)，光卡11正停在X轴方向的预定限位点上。光卡11在此t0时刻开始沿X轴方向移动，然后加速，之后又以预定恒定速度移动。在这种匀速移动期间，信息被写到当前正在被访问的数据光道14上或从其上读出。光卡的运动在到达预定减速点时开始减速。
根据本发明的一个实施例，X轴驱动装置15的减速操作是以这种方式控制的，即以X轴方向相对运动的减速分两阶段进行。在减速的第一阶段，控制使减速以相对高的速度进行，如图3(a)中的时间段T4所代表的那样。然后，在减速的第二阶段，控制使要进行的减速以相对低的速度进行，如图3(a)中的时间段T5所代表的那样。利用这样两个阶段减速的控制，减速可以平滑得足以防止不希望的机械振动的发生。如图3(b)中信号上升时刻t1所表示的，向着下一个要进入的目标光道的运动在第二减速阶段期间(即在时间段T5期间)开始。亦即，控制器40控制跟踪控制电路44关闭(OFF)自动跟踪，并命令光道跳动控制电路45开始进行向下一个指定的目标光道的近跳操作。于是，当X轴驱动装置15进行光卡在X轴方向的减速运动时，物镜22沿Y轴方向被驱动。应该理解到，开始向下一个目标光道运动的时刻t1可根据时间测量来确定(例如，可以是第二减速阶段开始后的一段预定时间)，也可根据速率测量来确定(例如，可以是沿X轴方向的运动速度已经下降到一预定速度以下时的时刻)。
在此之后，X轴驱动装置的减速操作结束，从而停止光卡沿X轴方向的运动。由于本发明设计为采用分级减速控制来吸收机械振动，因此运动停止时间T6不必很长，从而使对于下一光道的信息读写的反方向的X轴方向运动能相对快地开始。换句话说，X轴方向运动的加速可以在完成跳动到目标光道之前就开始，该跳动是通过目镜22在X轴方向的跟踪驱动装置进行的。当然，跳到目标光道的操作能很快完成时，X轴方向运动的加速可以在跳动完成之后开始。
通过沿X轴方向驱动物镜22，使光束点横跨几条引导光道时，所跨过光道的数目由光道横跨检测电路46来检测。根据目标光道的位置，检测到一个或更多个光道，就可确定光束点是否已进入目标光道。然后，跳动操作结束，如图3中时刻t2所代表的那样。在跳动操作结束的同时，控制器40控制跟踪控制电路44，从而接通(ON)自动跟踪控制，以至进行伺服控制，使光束点沿所进入的光道从头到尾作准确的相对运动。
控制器40进行的上述控制可根据计算机软件程序或使用专门硬件电路来完成。
X轴方向的相对运动的减速，如上所述是分两阶段进行的，但也可分三个或更多的阶段来完成。还可以连续地减小减速速率，使其从相对高的减速速率变为相对低的减速速率。但无论哪种情况，光道跳动操作都应在不希望的机械振动已被充分吸收的相对低的减速阶段上开始。
在一个替代的实施例中，正如上述减速阶段一样，加速速率也可以是以分级或连续的方式逐渐地控制的，使其从相对高的加速速率变为相对低的加速速率。这将大大减少由突然加速引起的机械振动的影响。在这种情况下，甚至当跟踪驱动装置在物镜22的Y轴方向上完成向目标光道的跳动操作之前就开始X轴方向的加速运动时，初始加速度都是以相对低的速率开始，从而有效地防止机械振动的影响作用于跳动操作。因此，在光道跳动操作完成之前，就可以很快开始向下一个光道上写入信息或从中读出信息的沿X轴的反方向运动，从而全过程的时间可被大大缩短。
另外，虽然本发明的控制如上所述用于近跳操作，但也可以用于远跳操作。亦即，使光束跨过若干光道的操作(沿Y轴方向)可通过Y轴驱动装置16而不是通过跟踪线圈20来进行。
另外，记录和再生装置使用的光记录介质可以不是卡形介质，而是例如盘形的介质。另外，实现本发明的方法或装置的光学或控制***的基本结构可以是任何如图1或图2所示的结构以外一些其他合适的结构。
根据已述的本发明，光束沿光道长度方向的相对运动被减速，在该减速期间，使光束开始进行朝着所需目标光道且沿光道横向的相对运动。这样不需等到沿光道长度方向的相对运动完全停止之后才进行跳动操作，因而本发明得到可大大缩短进入目标光道所需时间的好处。另外，因为控制上述减速运动逐渐地连续变化或分级变化地从相对高的减速速率变到相对低的减速速率，并且光束沿光道横向的相对运动是在相对运动以相对低的减速速率进行时开始的，所以可有效抑制由于突然减速引起的不希望的机械振动的影响。
Claims (6)
1.一种记录和/或再生光信息的方法，其中控制光束从多条光道中进入一条所需光道，所述多条光道相互平行地提供在用于记录和/或再生信息的光记录介质上，所述方法包括下列步骤：
相对于所述记录介质沿用于记录和/或再生信息的所述光道的纵向移动所述光束；
使所述光束对于所述记录介质的相对运动减速；以及
当所述相对运动减速时，开始沿横跨所述光道的方向，朝着所述的所需光道移动所述光束，
其特征在于所述减速步骤包括：控制所述相对运动的减速速度从相对高的减速速度逐渐地或分级地减至相对低的减速速度，以及当所述相对运动以所述相对低的减速速度进行时，开始朝着所述的所需光道移动所述光束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述减速度步骤使所述相对运动减速，以便反转所述相对运动的方向，所述减速步骤包括在减速后停止所述相对运动，然后以相反方向使所述相对运动加速。
3.根据权利要求3所述的方法，其中所述相对运动被停止，然后在开始朝着所述光道相对于所述记录介质移动光束的步骤之后、但在完成进入所述的所需光道之前的这一期间，使相对运动加速。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述光记录介质是可移动的卡形介质。
5.一种光信息记录和/或再生设备，包括：
用于放射光束的记录和再生的光头装置，所述光束完成相对于光记录介质进行记录和再生的至少一项工作，所述记录介质具有多条相互平行设置的信息记录光道；
第一驱动装置，用于相对于所述记录介质，沿用于记录和/或再生信息的所述光道的纵向，移动所述光速；
第二驱动装置，用于相对于所述记录介质，沿横跨所述光道的方向移动所述光束，从而控制光束进入一所需光道；
控制装置，用于使所述第一装置产生的所述光束的相对运动减速，而当所述相对运动被减速时，使所述第二装置产生的相对运动开始进行，从而控制光束进入所述的所需光道，
其特征在于所述控制装置控制所述相对运动的减速速度，使其从相对高的减速速度逐渐地或分级地减小为相对低的减速速度，并使所述第二装置产生的所述相对运动在所述相对运动为所述相对低的减速速度时开始进行。
6.根据权利要求5所述的光信息记录和再生设备，其特征在于所述光记录介质是可移动的卡形介质。
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