DE3887228T2 - Verfahren und Gerät für optische Aufnahme und Wiedergabe. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung unter Verwendung eines Lichtflecks zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Informationen auf einer Spur auf einem Aufzeichnungsmedium bzw. von derselben, und spezieller betrifft sie ein optisches Informationssuchsystem, das den nachteiligen Effekt eines Spurversatzes minimiert, wie er während des Aufzeichnens auftreten kann, und das die Eigenschaften eines Spurführungs-Servosystems zum Zeitpunkt des Aufzeichnens verbessert. Die Erfindung ist vorzugsweise auf ein optisches Plattengerät für einmaliges Schreiben und vielfaches Lesen anwendbar, das dazu in der Lage ist, zusätzliche Information aufzuzeichnen
• Ein derartiges optisches Plattengerät für einmaliges Schreiben und vielfaches Lesen kann eine große Informationsmenge auf einer optischen Platte dadurch aufzeichnen, daß ein Lichtfleck von einem optischen Kopf auf die optische Platte gerichtet wird und ein Aufzeichnungsbild örtlich durch die Wärme des Lichtflecks geschmolzen wird, um dadurch Vertiefungen im Aufzeichnungsfilm auszubilden. Jedoch weist die optische Plattenvorrichtung für einmaliges Schreiben und vielfaches Lesen die Schwierigkeit auf, daß abhängig von den Eigenschaften des optischen Kopfs und der optischen Platte Information nicht normal aufgezeichnet werden kann, wenn ein Spurversatz während des Aufzeichnens von Information auftritt.
• Als Spurführungsverfahren, das bei einem solchen optischen Plattengerät anwendbar ist, existiert ein Gegentaktverfahren, das Spurführung unter Verwendung von Licht erzielt, das an einem Spurführungsgraben (einem Vorabgraben) reflektiert und gebrochen wird. Es ist bekannt, daß dann, wenn dieses Gegentaktverfahren verwendet wird, die Neigung besteht, daß der Spurführungsvorgang instabil wird, wenn ein Spurversatz aufgrund einer Neigung der optischen Platte oder einer Bewegung des Lichtstrahles auftritt. Das Vorsehen von Korrekturmarkierungen wie Spiegelmarkierungen in jedem Spurführungsgraben zum Verhindern eines instabilen Spurführungsvorganges ist im US-Patent Nr. 4,663,751 beschrieben.
• EP-A-0 072 723 offenbart ein optisches Aufzeichnung- und Wiedergabegerät sowie ein Verfahren mit den Merkmalen im ersten Teil von Anspruch 1 und von Anspruch 5. Die Spurführung wird mit Hilfe von Extrahier- oder Entfernimpulsen ausgeführt, die eine Pulsbreite aufweisen, die mit der Treibimpulsbreite übereinstimmt, so daß Schreibimpulsteile, die im modulierten Signal wie auch im erfaßten Signal vorhanden sind, während des Aufzeichnens von Information unterdrückt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Aufzeichnung und Wiedergabe anzugeben, bei denen ein Spurversatz, wie er während des Aufzeichnens von Information auftritt, minimiert wird, und bei denen die Stabilität des Spurführungs-Servosystems verbessert ist.
• Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 definierte Vorrichtung und durch das in Anspruch 5 definierte Verfahren gelöst.
• Wenn das Gegentaktverfahren zum Erfassen des Spurführungs- Servosignals zum Zeitpunkt des Aufzeichnens von Information verwendet wird, tritt ein Spurversatz auf, wenn ein optischer Kopf oder eine optische Platte nicht zufriedenstellende Eigenschaften aufweisen. D.h., daß ein solcher Spurversatz dann auftritt, wenn ein Ungleichgewicht in Schreibimpulsteilen auftritt, die von der optischen Platte zum Zeitpunkt der Informationsaufzeichnung reflektiert werden. Daher kann der zum Zeitpunkt der Informationsauf zeichnungen auftretende Spurversatz minimiert werden und die Funktionsfähigkeit des Spurführungs-Servosystems kann stark verbessert werden, wenn die reflektierten, nicht im Gleichgewicht befindlichen Schreibimpulsteile im Spurführungs-Servosignal zum Zeitpunkt des Informationsaufzeichnens gemäß der zeitlichen Lage der Schreibimpulse durch Entfernimpulse herausgenommen werden, die eine Impulsbreite aufweisen, die unter Berücksichtigung der Frequenzcharakteristik des Spurführungs-Servosignals bestimmt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung zeigt.
• Fig. 2 zeigt schematisch die Struktur einer Form eines Lichtdetektors, wie er bei der Erfindung verwendet wird, um die Abweichung eines Lichtflecks von einer Spur zu erfassen, und um ein Informationssignal zu erfassen.
• Fig. 3(a) bis 3(f) sind Signalverlaufdiagramme zum Veranschaulichen der Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Fig. 4 ist ein Schaltbild, das die Struktur einer Form einer Verstärkungsumschaltstufe zeigt, wie sie bei der Erfindung verwendet wird.
• Fig. 5 ist ein Schaltbild, das die Struktur einer Schreibimpulsteile-Extrahier- oder Entfernschaltung zeigt, wie sie bei der Erfindung verwendet wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme der Fig. 1 beschrieben.
• Fig. 1 zeigt die Struktur eines optischen Plattengeräts für einmaliges Schreiben und vielfaches Lesen, das eine große Menge an Information auf einer optischen Platte z.B. durch Ausbilden von Vertiefungen aufzeichnen kann oder von dieser abspielen kann. Gemäß Fig. 1 wird ein von einer Laserdiode 1 emittierter Lichtstrahl durch eine Koppellinse 2 in einen parallelen Strahl umgewandelt, und der parallele Strahl läuft durch ein Polarisationsprisma 3. Der durch das Polarisationsprisma 3 geführte Lichtstrahl ist linear polarisiert. Dieser linear polarisierte Lichtstrahl läuft durch eine Viertelwellenlängenplatte 4, um in zirkularpolarisiertes Licht umgewandelt zu werden. Nachdem es durch einen Galvanospiegel 5 gelaufen ist, wird das zirkularpolarisierte Licht durch eine an einem Schwingspulenmotor angebrachte Fokussierlinse 6 zu einem Lichtfleck mit einem Durchmesser von etwa 1um konvergiert, und der winzige Lichtfleck wird auf ein Aufzeichnungsmedium 7 fokussiert, das auf einer scheibenförmigen Platte 8 zum Schaffen einer optischen Platte ausgebildet ist. Als Material für das Aufzeichnungsmedium 7 der bei einem optischen Plattengerät für einmaliges Schreiben und vielfaches Lesen verwendeten optischen Platte ist eine amorphe Te-Se-Legierung wohlbekannt. Eine Polycarbonatplatte wird am häufigsten für die scheibenförmige Platte 8 mit dem Aufzeichnungsmedium 7 verwendet, und zwar aus Gesichtspunkten betreffend die Kosten und die Massenherstellbarkeit.
• Zum Aufzeichnen von Information wird ein Schreibimpulssignal von einer Signalverarbeitungsschaltung 9 erzeugt, die zur Verwaltung und zur Modulation/Demodulation aufzuzeichnender Daten vorhanden ist. Das Schreibimpulssignal wird an einen Lasertreiber 10 gelegt, und dieser Lasertreiber 10 bewirkt eine Hochfrequenzschwingung der Laserdiode 1 auf gepulste Weise. Die Wärme des von der Laserdiode 1 emittierten Laserstrahles wirkt so, daß sie das Aufzeichnungsmedium örtlich schmilzt, um Vertiefungen im Aufzeichnungsmedium 7 auszubilden, um dadurch Information auf der optischen Platte aufzuzeichnen.
• Das vom Aufzeichnungsmedium 7 reflektierte Licht läuft wieder durch die Fokussierlinse 6 und den Galvanospiegel 5, und es läuft dann durch die Viertelwellenlängenplatte 4, damit es von zirkularpolarisiertem Licht in linear polarisiertes Licht gewandelt wird. Danach wird der optische Pfad des Lichts durch das Polarisationsprisma 3 abgelenkt. Nachdem das abgelenkte Licht durch eine Linse 11 gelaufen ist, wird es durch ein Halbprisma 12 in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt. Der vom Halbprisma 12 reflektierte Lichtstrahl fällt auf einen ersten Lichtdetektor 13, der an der stromaufwärtigen Seite bezüglich des Brennpunkts der Linse 11 angeordnet ist, während der durch das Halbprisma 12 durchgestrahlte Lichtstrahl auf einen zweiten Lichtdetektor fällt, der auf der stromabwärtigen Seite bezüglich des Brennpunkts der Linse 11 angeordnet ist. Der erste und der zweite Lichtdetektor 13 und 14 weisen dieselbe Form auf. Fig. 2 zeigt die Anordnung von Elementen, die jeden dieser Lichtdetektoren 13 und 14 bilden. Lichterfassungselemente A&sub1; und A&sub2;, die jeweils an den beiden Enden angeordnet sind, werden zum Zweck der Erfassung einer Fokussierabweichung (AF) verwendet, während mittlere Lichterfassungselemente T&sub1; und T&sub2; für den Doppelzweck der Erfassung einer Spurabweichung (TR) und der Informationssignalerfassung (RD) verwendet werden.
• Wenn die scheibenförmige Platte 8 in vertikaler Richtung kippt, resultiert daraus ein Verlust der Fokussierung oder eine Defokussierung, und Lichtstrahlen mit voneinander verschiedenen Formen fallen abhängig von der Richtung der Defokussierung auf den ersten und zweiten Lichtdetektor 13 und 14, und diese Lichtdetektoren 13 und 14 empfangen jeweils verschiedene Lichtmengen.
• Der Betrieb der Fokusregelung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein solcher, daß, nachdem die Ausgangssignale für Lichterfassungselemente A&sub1; und A&sub2; jeweils im ersten und zweiten Lichtempfangsdetektor 13 und 14 zueinander addiert sind, die sich ergebenden Ausgangssignale des ersten und zweiten Lichtdetektors 13 und 14 auf einen Differenzverstärker 15 gegeben werden, um ein AF-Abweichungssignal von diesein Differenzverstärker 15 zu erhalten, und das AF-Abweichungssignal wird auf eine AF-Treiberschaltung 16 gegeben, so daß die am Schwingspulenmotor befestigte Fokussierlinse 6 der vertikalen Kippbewegung der scheibenförmigen Platte 8 folgen kann.
• Der Informationswiedergabevorgang bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung geht dahin, daß die Ausgangssignale der Lichterfassungselemente T&sub1; und T&sub2; des zweiten Lichtdetektors 14 addiert werden, um ein Wiedergabesingal zu erhalten, das die vom Aufzeichnungsmedium 7 reflektierten Lichtmengen abhängig vom Vorhandensein oder Fehlen von Vertiefungen auf dem Aufzeichnungsmedium 7 repräsentiert, und nach Verstärkung des Wiedergabesignals durch einen Verstärker 17 wird das Ausgangssignal des Verstärkers 17 auf die Signalverarbeitungsschaltung 9 gegeben, in der das Signal in ein Impulssignal umgewandelt wird, um die aufgezeichneten Daten zu demodulieren.
• Bei der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Spurführungsregelung wird ein Gegentaktverfahren zum Zweck der Spurabweichungserfassung verwendet. Grundsätzlich sind die Lichterfassungselemente T&sub1; und T&sub2; des ersten Lichtdetektors 13 in solcher Beziehung angeordnet, daß eine auf der scheibenförmigen Platte 8 ausgebildete Spur (ein Führungsgraben) zwischen den Lichterfassungselementen T&sub1; und T&sub2; angeordnet ist. Für den gebrochenen Lichtstrahl tritt ein Ungleichgewicht auf, wenn der Lichtfleck von der Mitte der Spur abweicht, und der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der Lichterfassungselemente T&sub1; und T&sub2; in einem solchen Fall wird durch einen zweiten Differenzverstärker 22 erfaßt, um ein Spurführungs-Servosignal zu erhalten. Dieses Spurführungs-Servosignal wird auf eine TR-Treiberschaltung 23 gegeben, die den Galvanospiegel 5 antreibt, so daß der Lichtfleck der Mitte der Spur folgen kann.
• Jedoch tritt im Fall eines Stegaufzeichnungsverfahrens, bei dem Information auf einem Steg zwischen den vorab auf der scheibenförmigen Platte S ausgebildeten Führungsgräben (Vorabgräben) aufgezeichnet wird, ein von den Eigenschaften des optischen Kopfs und der optischen Platte abhängiges Ungleichgewicht betreffend Schreibimpulsteile auf, wie sie im ref lektierten Licht enthalten sind, das auf die Lichterfassungselemente T&sub1; und T&sub2; während des Aufzeichnens von Information fällt, und es entsteht eine Schwierigkeit, gemäß der der Aufzeichnungsvorgang wegen eines im Spurführungs-Servosignal aufgetretenen Versatz es nicht normal ausgeführt werden kann.
• Der Zustand von im reflektierten Licht während des Aufzeichnens von Information enthaltenen Schreibimpulsteilen wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben, und unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 wird im einzelnen beschrieben, wie die Schwierigkeit der Unmöglichkeit normalen Ausführens des Aufzeichnungsvorgangs überwunden werden kann. Fig. 3(a) zeigt ein Schreibimpulssignal, das die Laserdiode 1 treibt, und der Laserstrahl wird abhängig von den aufzuzeichnenden Information intensitätsmoduliert. Auf das Anlegen des in Fig. 3(a) dargestellten Schreibimpulssignals hin werden reflektierte Lichtstrahlen wie sie z.B. in den Fig. 3(b) und 3(c) dargestellt sind, durch die Lichterfassungselemente T&sub1; bzw. T&sub2; des ersten Lichtdetektors 13 erfaßt. Wenn in diesem Fall die Freguenzcharakteristik des TR-Erfassungssystems ideal ist, erzeugt der Differenzverstärker 22 einen Ausgangssignalverlauf, wie er durch die durchgezogene Linie in Fig. 3(d) dargestellt ist. Da jedoch die tatsächlichen Frequenzeigenschaften des TR-Erfassungssystems bei der Aufzeichnungsfreguenz ziemlich schlecht sind, weist das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 22 einen mittleren Pegel auf, wie er durch die gestrichelte Linie in Fig. 3(d) dargestellt ist, und dieser Pegel erscheint als Spurversatz BTR. Um einen solchen während des Informationsaufzeichnungsvorganges auftretenden Spurversatz zu minimieren, gibt die Erfindung eine Vorrichtung zum Entfernen der Schreibimpulsteile, die die Quelle für das Auftreten des Spurversatzes sind, aus dem TR-Erfassungssystem an. Verstärker 18 und 19, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, sind vorhanden, um zwischen der Verstärkung im Schreibf luß und derjenigen im Lesemodus umzuschalten. Verstärker 20 und 21, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, sind vorhanden, um die Schreibimpulsteile zu entfernen. Fig. 4 zeigt einen Praktischen Aufbau der Verstärker 18 und 19. Gemäß Fig. 4 werden die Ausgangssignale der Lichtempfangselemente T&sub1; und T&sub2; des ersten Lichtdetektors 13 jeweils auf nichtinvertierende Verstärker OP&sub1; gegeben, nachdem sie durch Widerstände R&sub1; spannungsgewandelt wurden. Die Verstärkung jedes der nichtinvertierenden Verstärker OP&sub1; wird durch Widerstände R&sub2;, R&sub3; und R&sub4; bestimmt. Im Lesemodus befindet sich ein an einen Analogschalter AS gelegtes Verstärkungsumschaltsteuersignal auf niedrigem Pegel, und der Analogschalter AS schaltet den Widerstand R&sub3; gegen Masse. So ist im Lesemodus die Verstärkung Gr durch Gr = 1 + (R&sub2;/R&sub3;) gegeben. Andererseits führt die Laserdiode 1 im Schreibmodus eine Schwingung mit einem Hochleistungsimpuls aus, und die Menge reflektierten Lichts steigt an. Daher ist es erforderlich, die Verstärkung jedes invertierenden Verstärkers OP&sub1; umzuschalten, damit die Verstärkung des TR-Erfassungssystems konstant gehalten werden kann. So wird im Schreibmodus das von der Signalverarbeitungsschaltung 9 angelegte Verstärkungsumschaltsignal auf hohen Pegel geschaltet, um den Analogschalter AS abzuschalten, und die Verstärkung Gw zeigt auf Gw = 1 + (R&sub2;/(CR&sub3; + R&sub2;)) an.
• Fig. 5 zeigt einen praxisbezogenen Aufbau für die Verstärker 20 und 21. Gemäß Fig. 5 werden die Ausgangssignale der Verstärker 18 und 19 jeweils auf die Verstärker 20 und 21 gegeben, und eine in Fig. 1 dargestellte Zeitsteuerimpuls-Erzeugungsschaltung 24 legt ein Entfernimpulssignal an die Verstärker 20 und 21, um die in den Ausgangssignalen der Verstärker 18 und 19 enthaltenen Schreibimpulsteile zu entfernen. Das Entfernen der Schreibimpulsteile wird unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Fig. 3(e) zeigt den Signalverlauf des von der Zeitsteuerimpuls-Erzeugungsschaltung 24 angelegten Entfernimpulssignals. Aus Fig. 3(e) ist erkennbar, daß die Impulsbreite jedes Entfernimpulses derartig ist, daß die Impulsbreite jedes Schreibimpulse geeignet verlängert ist, wobei die Freguenzeigenschaft des TR-Erfassungssystems berücksichtigt ist. Gemäß erneuter Bezugnahme auf Fig. 5 wird der Entfernimpuls an ein TTL-Gatter TG mit offenem Kollektorausgang (z.B. an das unter dem Handelsnamen SN7406 verkaufte Gatter) in jedem der Vertärker 20 und 21 gelegt, und wenn ein Schreibimpuls vorhanden ist, wird das Eingangssignal des TTL-Gatters TG auf 0 gestellt, um den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R&sub5; und R&sub6; mit Masse zu verbinden, um den entsprechenden Schreibimpulsteil zu entfernen. Infolgedessen wird der Spurversatz ΔTR beseitigt, wie in Fig. 3(f) dargestellt, und die Stabilität des TR-Regelungssystems im Schreibmodus kann stark verbessert werden. Da in diesem Fall die Menge reflektierten Lichts proportional zum Tastverhältnis der Entfernimpulse verringert wird, muß die Verstärkung Gw der Verstärker 18 und 19 im Schreibmodus unter Berücksichtigung der obigen Tatsache gewählt werden. In Fig. 5 wird das TTL-Gatter dazu verwendet, die Schreibimpulsteile zu entfernen. Jedoch ist es ersichtlich, daß die Wirkung zum vorstehend Beschriebenen entsprechend ist, wenn eine Einrichtung, die eine Abtast/ Halte-Schaltung enthält, wie ein Analogschalter, dazu verwendet wird, das TR-Erfassungssignal für eine Zeitspanne zu erhalten, die der Impulsbreite der Schreibimpulsteile entspricht, und zwar durch Anlegen des Entfernimpulssignals.
• Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung ist erkennbar, daß im Schreibmodus Schreibimpulsteile für eine Zeitspanne, die der Schreibimpulsbreite entspricht, aus dem TR- Erfassungssystem entfernt werden, so daß das Funktionsvermögen der Spurführungsregelung stark verbessert werden kann.

Claims (7)

1. Optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät, umfassend

eine Einrichtung (1-6) zum Beleuchten eines Aufzeichnungsmediums (7) mit einem Lichtfleck,

ein Detektorsystem (11-14) zur Erfassung von von dem Aufzeichnungsmedium (7) reflektiertem Licht, um aus diesem ein elektrisches Signal abzuleiten,

eine Informations-Verarbeitungsschaltung (9) zum Modulieren der Intensität des Lichtflecks entsprechend Schreibimpulsen zum Aufzeichnen von Informationen auf das Aufzeichnungsmedium (7) und zur Verwendung des elektrischen Signals zur Wiedergabe von Informationen von dem Aufzeichnungsmedium und

eine Schaltung (22, 23) zur Durchführung einer Spurführungs-Servooperation aufgrund des elektrischen Signals, mit einer Extrahierstufe (20, 21), die mit einer Einrichtung (24) zur Zuführung von Extrahierimpulsen verbunden ist, so daß während der Aufzeichnung von Informationen in dem elektrischen Signal enthaltene Schreibimpulsanteile unterdrückt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die Extrahierimpulse eine Impulsbreite aufweisen, die sich über diejenige der Schreibimpulse hinaus erstreckt.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Impulsbreite der Extrahierimpulse unter Berücksichtigung des Frequenzgangs des Spurführungs-Servosystems bestimmt ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Spurführungs-Servoschaltung eine Stufe (18, 19) zum Umschalten des Verstärkungsfaktors der Spurführungs-Servoschaltung in Abhängigkeit davon umfaßt, ob Informationen aufgezeichnet oder wiedergegeben werden.

4. Verwendung des Gerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen auf bzw. von einer optischen Platte.

5. Optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren mit folgenden Schritten:

auf ein Aufzeichnungsmedium wird ein Lichtfleck gerichtet,

zur Aufzeichnung von Information auf dem Aufzeichnungsmedium wird die Intensität des Lichtflecks entsprechend Schreibimpulsen moduliert, und zur Wiedergabe von Informationen von dem Aufzeichnungsmedium wird von diesem reflektiertes Licht erfaßt,

wobei eine Spurführungs-Servooperation aufgrund eines aus dem reflektierten Licht erfaßten elektrischen Signals durchgeführt wird, indem Extrahierimpulse angelegt werden, so daß in dem elektrische Signal enthaltene Schreibimpulsanteile während der Informationsaufzeichnung unterdrückt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die Extrahierimpulse eine Impulsbreite aufweisen, die sich über diejenige der Schreibimpulse hinaus erstreckt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Impulsbreite der Extrahierimpulse unter Berücksichtigung des Frequenzgangs des Spurführungs-Servosystems bestimmt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Verstärkungsfaktor einer die Spurführungs-Servooperation durchführenden Stufe in Abhängigkeit davon umgeschaltet wird, ob Informationen aufgezeichnet oder wiedergegeben werden.