光檢測器、信號處理電路、及其光信息復制設備的制作方法

專利名稱：光檢測器、信號處理電路、及其光信息復制設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用來復制在光信息記錄介質(以下稱“光盤”)上記錄的數據信號的光信息復制設備(以下稱“光盤機”)。具體來說，本發明是為了提高檢測用來控制光點位置的各種誤差信號的性能的。
在光盤機中，作為檢測聚焦誤差信號的方法，習慣上有刀口(Knifeedge)檢測方法(傅科檢測方法)、光束大小檢測方法、像散檢測方法、等。從例如光學系統的簡單性、易于調節、和易于與跟蹤誤差信號的檢測方法組合等觀點出發，像散檢測方法一般來說流傳最廣。但這種像散檢測方法存在一個重要的問題當照在光盤上的光點走過盤的記錄道時，在聚焦誤差信號中容易發生擾動。當復制凸凹結構的盤時，例如DVD-RAM盤(這種盤正在計算制造之中)等，這種擾動的影響尤其明顯。這種擾動的影響極其明顯地發生在凸凹結構的盤上的主要原因是在凹坑中由于衍射產生的所謂推挽信號的幅度加大了，這是因為凹坑的寬度和凹坑之間的寬度在凸凹結構的光盤上幾乎相等、并且凹坑的深度被固定為用于復制的激光波長(650NM)的1/6-1/7的緣故。
作為減小像散檢測方法的聚焦誤差信號中的擾動的一種措施，在現有技術中公開了掩蔽檢測光束中心部分的方法即通過旋轉調節物鏡減小擾動的方法(日本專利出版物No.5-68774，官方公報)等。但在目前的條件下，任何方法都不能充分減小擾動。因此，上述的用于DVD-RAM盤的光盤機按常規必須使用刀口法和束大小法，但這些方法的光學系統的結構和協調動作十分復雜。
另一方面，作為在光盤機中檢測跟蹤誤差信號的一個具有代表性的方法，有三光點檢測方法和推挽方法。從光學系統的簡單性、易于調整性、和抗干擾強度等觀點出發，三光點檢測方法可廣泛地用于常規的只讀盤，如CD、和CD-ROM。復制大量只讀盤(如DVD-ROM盤)的光盤機廣泛使用差分相位檢測方法而不使用三光點檢測方法，這是因為(1)在DVD中，記錄道間距的窄小部分的影響不足以獲得跟蹤誤差信號的靈敏度，以及(2)在DVD中，照在盤上的三個光點的相對位置的調節精度必須明顯好于CD。差分相位檢測方法通過操作一個光點的反射光的強度分布隨時間的變化來檢測跟蹤誤差信號。
復制可記錄盤(以DVD-RAM盤為代表)的光盤機由于偏移問題而不能夠使用，所說偏移是前向子光點的反射光量和后向子光點的反射光量之間的差產生的。在復制可記錄盤的光盤機中一般使用推挽方法，它是檢測跟蹤誤差信號的另一種有代表性的方法。
雖然這種推挽方法有極好的優點，通過相當簡單的光學系統就可以獲得極靈敏的跟蹤誤差信號，但這種方法還存在一個重要的問題當物鏡沿跟蹤方向移動時跟蹤誤差信號要產生大的偏移。作為極大地減小由于物鏡移動引起的跟蹤誤差信號的偏移的一個有效方法，公開了一種稱之為差分推挽方法的一種技術(Optical memory symposium‘86 treatisecollection(1986)pp.127-132)(光存儲器論文集，86年論文匯編(1986)127頁-132頁)。和三光點檢測方法相同，這個方法用三個光點照射光盤。該方法通過對于由推挽方法檢測到的來自每個光點的跟蹤誤差信號進行特殊的減法處理，消除了由于物鏡移動引起的偏移。
在當前的條件下，實際的情況是每種光盤檢測跟蹤誤差信號的最適用的方法都是不同的。然而，某些這種光盤已廣為流行，另一些光盤在不久的將來肯定也要流行。因此，就光盤機而論，自然期望所有這些光盤都能由一臺設備完善地復制。然而，正如以上所述，在當前的條件下，不可避免地要出現以下的問題不存在結構簡單的可獲得不受擾動影響的良好的聚焦誤差信號的裝置；還存在如下問題若在一個光盤機中加入各種跟蹤誤差信號檢測裝置，將使光頭的結構和光檢測器的內部結構變得極其龐大復雜。這就是說，要實現一個有用的光盤機，一個完全新的光學裝置是必要的，這種光盤機要有簡單的光頭，或者結構簡單的光檢測器、能獲得沒有擾動影響的良好的聚焦誤差信號、并且能夠實現跟蹤誤差信號檢測的所有上述裝置。
考慮到以上情況，本發明應該解決的主題就是公開一種新的光學裝置，它能用一個簡單的檢測光學系統和一個結構簡單的光檢測器極大地減小使用像散檢測方法作為聚焦誤差信號檢測方法而產生的擾動的影響，并且能夠極大地減小使用推挽方法作為跟蹤誤差信號檢測方法因物鏡的移動而產生的偏移的影響。
本發明的另一個主題是提供實現該光學裝置的光檢測器和信號處理電路的具體結構。
本發明的下一個方面是提供一種有用的光盤機，該光盤機包含上述光頭，并且通過按照每個盤的類型有選擇地改變聚焦誤差信號檢測方法和跟蹤誤差信號檢測方法，并且通過對每個盤使用最適合的方法，就可以復制多種光盤。
為了解決以上主題，本發明提供以下裝置一個光檢測器，檢測由光信息記錄介紹反射的至少三個光束，并且輸出電信號，所說光檢測器包括三個受光區，每個受光區接收所說三個光束中的一個光束，并且每個受光區有四個受光表面；十二個信號線，用于傳送在所說三個受光區中的所說四個受光表面中的每個受光表面上獲得的電信號；少于九個信號輸出線，它是通過連接所說十二個信號線中的特定信號線產生的并且是在所說光檢測器外部輸出的。
一個信號處理電路，它產生照射在光信息記錄介質上的光點的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號，并且通過使用光檢測器輸出的電信號復制記錄在所說光信息記錄介質上的數據信號，所說光檢測器檢測由光信息記錄介質反射的至少三個光束，所說信號處理電路包括用于加/減聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號的裝置，對于像散檢測方法從照射在所說光信息記錄介質上的三個光點中的每一個光點加/減聚焦誤差信號，對于推挽方法從照射在所說光信息記錄介質上的三個光點中的每一個光點加/減跟蹤誤差信號；用于輸出通過所說加/減產生的信號的裝置。
一種光信息復制設備，包括半導體激光器；一個分光元件，它把半導體激光器發出的光束分成至少三個光束；光學系統，它會聚三個光束中的每一個，并且在光信息記錄介質上的規定位置照射三個光束的光點；一個光檢測器，它接收由所說光信息記錄介質反射的三個光束并且輸出電信號；一個控制電路，判斷所說光信息記錄介質的類型；一個信號處理電路，按照由所說控制電路判斷出來的所說光信息記錄方法的類型、通過有選擇地轉換規定的聚焦誤差信號檢測方法和跟蹤誤差信號檢測方法，產生和輸出照射在光信息記錄介質上的光點的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號，并且復制記錄在所說光信息記錄介質上的數據信號。


圖1是表示用在本發明的第一例中的光頭的一個透視圖；圖2是表示光點的位置關系和照在DVD-RAM盤上的反射光狀態的示意圖；圖3是表示聚焦誤差信號的擾動減小效果的示意圖；圖4是表示跟蹤誤差信號的偏移減小效果的示意圖；圖5是表示第一例的光檢測器和信號處理電路的示意平面圖和方塊圖；圖6是表示第一例的光檢測器和信號處理電路在復制光盤(如DVD-RAM盤)時的示意平面圖和方塊圖，光盤的記錄表面內有連續的凹坑；圖7是表示第一例的光檢測器和信號處理電路在復制只讀盤(如DVD-ROM盤和CD)時的示意平面圖和方塊圖，盤上有相似凹坑；圖8是表示照射在DVD-ROM盤上的光點的位置關系的示意平面圖；圖9是表示本發明第二例中的光頭結構的示意平面圖；圖10是表示本發明第三例中的光頭結構的示意平面圖；圖11是表示照射在DVD-RAM盤和CD上的光點的位置關系的示意平面圖；圖12是表示第三例的光檢測器和信號處理電路的示意平面圖和方塊圖；圖13是表示第三例的光檢測器和信號處理電路在復制CD、CD-ROM、和CD-R時的示意平面圖和方塊圖；圖14是表示本發明的光信息復制設備的方塊圖。
現在，參照附圖描述本發明的實施例。
圖1是本發明第一例的透視圖，示意地表示一個光頭的光系統的結構，所述光頭是本發明的光盤機的主要部件。半導體激光源1例如是發射波長為650NM的激光通量的部件。從半導體激光源1發出的光束射入衍射光柵2。該激光束至少分離成三個光束穿過衍射光柵2的0級光、和0級光成特定衍射角發出的第±1級光。三個光束通過立方體形的分束器3入射進準直透鏡4。三個光束在準直透鏡4中轉換成平行光束后，又經過起始鏡5、物鏡6在光盤7(例如DVD-RAM盤、或DVD-ROM盤)的記錄表面上照射形成光點100、101和102。光盤7反射這三個光束，并且經過物鏡6、起始鏡5、和準直透鏡4在分束器3的反射表面上反射這三個光束，并且經過圓柱形透鏡8在光檢測器9的每個特定的受光面上照射這些光束。
如圖1所示，這個光檢測器9有三個幾乎線性定位的受光區(200，201，和202)，并且每個受光區都劃分為四個部分，這四個部分被安排成2行×2行。因此，該光檢測器總共有12個受光面。由光盤7反射的0級光，第±1級光幾乎分別照射在三個受光區(200，201，和202)的中心。這個中心就是在每個受光區上由垂直線和側邊線的交叉點對應于光強中心的位置。在這時，因為每個光束在穿過圓柱形透鏡8時都產生特定的像散性，所以通過下面要描述的像散檢測方法，就可以檢測到每個受光區的聚焦誤差信號。在每個受光區通過推挽方法也可檢測到跟蹤誤差信號。這里省略了像散檢測方法和推挽方法的專業內容的詳細說明，因為它已為公眾所知。
還有，物鏡6安裝有一個兩維的致動器10。該兩維致動器10通過從光檢測器9獲得的特定聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號自動控制物鏡的位置，使光點100、101、和102正確地照射在記錄道的規定位置上。
在該例中，把光盤7上各照射光點100、101、和102之間沿盤的半徑方向的距離調節成為接近DVD-RAM盤的凹坑間距的1/2的大小。例如圖2(B)所示，例如在0級光光點100恰好照射在凹坑之間的區域301的情況下，第±1級衍射光的光點101和102剛好照在靠近區域301的凹坑上。即使在0級光的光點相對偏離凹坑較遠的情況下，在三個光點之間的相對位置也總是能夠維持，如圖2(A)或(C)所示。反射光受到凹坑中的衍射的影響，并且，它的強度分布形成一個特殊的圖形，即，按照凹坑和光點之間的相對位置發生周期性的變化。圖2表明了這種變化，使得光點101和光點102的反射光的形態相對于光點100來說左、右完全地反向。
順利提一下，如以上所述，存在一個重要的問題，即，大的擾動很容易發生在由像散檢測方法從反射光檢測到的聚焦誤差信號中。這就是如上所述的反射光的強度分布在凹坑中形成特定的衍射圖形、并且形成來自記錄道的饋入信號的主要原因。因此，如圖3(A)、(B)所示，光點100的聚焦誤差信號和光點101及102的聚焦誤差信號具有相同的波形，但信號中的擾動相位彼此幾乎完全相反。因此，通過相加光點100的聚焦誤差信號和光點101或102的聚焦誤差信號，就可獲得如圖3(C)所示的一個優良的聚焦誤差信號，其擾動幾乎完全抵消(盡管幅度加倍了)。通過把關于光點100的聚焦誤差信號加到光點101和102這兩個聚焦誤差信號的和上，可以獲得優異的聚焦誤差信號。
以上所示的現象也可以以相似的方式應用到用推挽方法檢測跟蹤誤差信號上。即，當通過推挽方法檢測跟蹤誤差信號時，一般要通過物鏡的移動沿跟蹤方向移動受光面上的照射光點，并且，檢測到的跟蹤誤差信號要發生一個大的偏移，如圖4(a)、(b)所示。光點100、101、和102的跟蹤信號的所有偏移都有相同的方向和幾乎相同的大小，如圖4(A)、(B)所示。由于和上述聚焦誤差信號相同的理由，光點101和102的跟蹤誤差信號的相位和光點100的跟蹤誤差信號的相位完全相反。因此，通過從其中一個光點(100，101和102)的跟蹤誤差信號減去另一個光點的跟蹤誤差信號，就可獲得幾乎完全抵消偏移的優良的跟蹤誤差信號。
本發明通過使用上述原理檢測優良的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。
圖5是表示本發明的光檢測器和信號處理電路的第一實施例的平面圖和示意方塊圖。
該光檢測器9有三個幾乎線性定位的受光區(200、201、和202)，并把每個受光區分成四個部分，即200有a，b，c，d，201有e，f，g，h，202有i，j，k，l，如圖5所示。光點100，101和102的反射光照在每個受光區200，201，和202上，并且形成檢測光點110，111和112。
首先，通過光檢測器9組件中的電流-電壓轉換放大器(I-V放大器)，把在每個受光面A、B、C和D中經光-電轉換和檢測的電流轉換成電壓。并且，把每個電壓送到光檢測器9的輸出端。并且，把受光面E的輸出線與受光面I的輸出線相連，并且連到電流-電壓轉換放大器44。因此，在受光面E中檢測的電流和在受光面I中檢測的電流相加，并且通過電流-電壓轉換放大器44轉換成電壓，并送到輸出端。類似地，在受光面F和J中檢測的電流相加，在G和K中檢測的電流以及在H和L中檢測的電流分別相加。它們由電流-電壓轉換放大器45、46和47轉換成電壓，并送至輸出端。為了簡化以下的說明，受光面的標號(A、B等等)也代表在該受光區檢測到的并且轉換成電壓的信號。最后，把信號A、B、C、D、E+I、F+J、G+K、和H+L最終輸出到光檢測器9的8個輸出端中的每一個輸出端。
下面，說明一個運算電路。通過加法器50和51及減法器71從光檢測器9輸出8個信號，并從8個信號中的A、B、C、D輸出一個信號(A+C)-(B+D)。通過加法器48和49輸出一個信號(A+B)-(C+D)。信號(A+C)-(B+D)用于像散檢測方法的光點100的聚焦誤差信號。(A+B)和(C+D)是在沿盤的跟蹤方向(半徑方向)把受光區200劃分成的每個區中檢測光點110的光量。使用(A+B)和(C+D)之間的差的信號作為使用推挽方法的來自光點100的跟蹤誤差信號。
把一個相位差檢測電路80連接到輸出信號A、B、C、和D，該電路檢測使用差分相位檢測方法的來自光點100的跟蹤誤差信號。這里省略了有關差分相位檢測方法的具體內容的詳細說明，因為這已經是公知的技術。
另一方面，通過加法器53和54及減法器70從輸出信號F+I、F+J、G+K、和H+L輸出一個信號(E+I+G+K)-(H+L+F+J)。并且，通過放大器60以一個規定的放大系數K1放大信號(E+I+G+K)-(H+L+F+J)。對放大器60的放大系數K1進行調節，以使該信號(E+I+G+K)-(H+L+F+J)的幅度幾乎等于信號(A+C)-(B+D)的幅度。信號(E+I+G+K)-(H+L+F+J)是通過像散檢測方法檢測到的光點101和102的聚焦誤差信號的和信號。
通過加法器52和55從輸出信號E+F、F+J、G+K、和H+L輸出兩個信號(E+F+I+J)和(H+G+L+K)。并且，通過放大器60以特定的放大系數K1放大信號(E+I+G+K)-(H+L+F+J)。并且，通過每個放大器61和62以特定的放大系數K2放大每個信號(E+F+I+J)和(H+G+L+K)。對放大器61和62的放大系數K2進行調節，以使信號(E+F+I+J)和(H+G+L+K)的每個幅度幾乎等于信號(A+B)和(C+D)的幅度。信號(E+F+I+J)和(H+G+L+K)中的每一個信號都是在沿盤的跟蹤方向(半徑方向)在受光區201和202所劃分的每一個區中檢測光點111和112的光量之和。在(E+F+I+J)和(H+G+L+K)之間的差的信號用作使用推挽方法的來自光點101和102的跟蹤誤差信號。通過放大器61和62放大(E+F+I+J)和(H+G+L+K)，并且分別通過放大器56和57與(A+B)和(C+D)相加，然后通過減法器72使它們彼此相減。因而，從減法器72輸出的信號變為{(A+B)-(C+D)}-K2·{(E+F+I+J)-(H+G+L+K)}。這個信號就是從由受光區200檢測到的光點100的跟蹤誤差信號減去由受光區201和202檢測到的光點101和102的跟蹤誤差信號獲得的信號。
輸出聚焦誤差信號的終端和輸出該信號處理電路的跟蹤誤差信號的終端分別裝有轉換開關90和91。提供轉換開關90和91的目的是為了按照盤的種類適當改變用于控制致動器10的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號，下面對此再作描述。
如圖6所示，當首先通過改變轉換開關90復制其中的記錄表面有連續凹坑的光盤(例如DVD-RAM盤)時，輸出{(A+C)-(B+D)}+K1·{(E+I+G+K)-(H+L+F+J)}，以此作為聚焦誤差信號。這個信號就是通過加法器58把減法器71輸出的信號(A+C)-(B+D)加到放大器60輸出的信號K1·{(E+I+G+K)-(H+L+F+J)}上而獲得的信號，即，這個信號是通過在如上述用K1調節幅度后把光點101和102的聚焦誤差信號之和以及光點100的聚焦誤差相加而獲得的。因此，這個信號變為優良的聚焦誤差信號，其中沒有由凹坑中的衍射引起的聚焦誤差信號的絕大部分擾動。
然后，通過改變轉換開關91，輸出一個信號{(A+B)-(C+D)}-K2·{(E+F+I+J)-(H+G+L+K)}，以此作為跟蹤誤差信號。如以上所述，這個信號就是從由受光區200檢測到的光點100的跟蹤誤差信號減去由受光區201和202檢測到的光點101和102的跟蹤誤差信號獲得的信號。因此，當用推挽方法檢測到這個信號時，該信號就成為沒有由物鏡移動引起的大多數偏移的優良的跟蹤誤差信號。
另一方面，當復制諸如DVD-ROM盤和CD之類的只讀盤時，其上有對應于記錄信號的相位凹坑，即使使用像散檢測方法作為檢測聚焦誤差信號的方法，在聚焦誤差信號中也不會發生擾動。還有，可以使用差分相位檢測方法作為跟蹤誤差檢測的方法，其中使用了從相位差檢測電路80輸出的跟蹤誤差信號。
然后，如圖7所示，通過改變轉換開關90和91可以獲得適于只讀盤的各種誤差信號，輸出(A+C)-(B+D)作為聚焦誤差信號，輸出來自相位差檢測電路80的跟蹤誤差信號作為跟蹤誤差信號。
把如上述按光盤類型可選擇獲得的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號提供給一個規定的致動器控制電路(未示出)，使用它們來驅動兩維的致動器10并自動地控制物鏡6的光軸方向和跟蹤方向的位置。
加法器59產生輸出信號A、B、C、和D的和，并將其提供給規定的信號復制電路(未示出)。然后，復制記錄在光盤中的信息信號。這里省略了對該信號復制電路的詳細說明，因為它已為公眾所知。雖然在本例中沒有表示出來，但檢測器的封裝組件最好總共有9個輸出端腳，以便在光檢測器9的組件中可包含加法器59并且把信號(A+B+C+D)的和的輸出終端加到檢測器9上。
在該例中，通過使用上述的光檢測器和信號處理電路，可把輸出信號終端限制為8個；并且，雖然光檢測器就有12個獨立的受光面，但也可以作出有用的光檢測器組件，例如12個插腳的組件。
DVD-RAM盤上凹坑之間的跟蹤TP1是DVD-ROM盤上磁通間距TP2的兩倍。(DVD-ROM盤的磁道間距是0.74μM，DVD-RAM盤的凹坑之間的距離為1.48μM。)因此，當照射在DVD-RAM盤上的光點100、101和102的相對位置類似于圖2時，相同的光頭不可避免地剛好分別在DVD-ROM盤上相鄰的三個記錄道上照射成三個光點，和圖8類似。在圖2所示的本發明中，三個光點100、101和102的反射光分別射入相互獨立的受光區200、201和202。因而，有可能通過三個光點中的每一個復制出同時并且相互獨立地記錄在三個分開的記錄道中的信息信號。但在這種情況下，光檢測器9和信號處理的結構至少必須能獨立地輸出每個光點100、102和102的反射光量。例如，在圖5和圖7中，要從光檢測器9的輸出端輸出分別由特定的兩個受光面檢測到的信號的和(E+I)、(F+J)、(G+K)、和(H+L)。但通過獨立地分別輸出信號E、F、G、H、I、J、K和L而不相加，從這些信號使用一個特定的加法器輸出信號(E+F+G+H)和(I+J+K+L)，并且利用信號(E+F+G+H)和(I+J+K+L)以及信號(A+B+C+D)，就可能同時分別復制出來自這三個記錄道的信號。
按照和DVD-ROM盤完全相同的原理，有可能同時復制出記錄在DVD-RAM盤上的幾個記錄道中的信息信號。因為DVD-RAM盤是凸凹記錄型，所以通過三個光點可同時復制出記錄在特定凹坑上的信息信號以及靠近該凹坑兩側的凸臺(凹坑之間的空間)上的信息信號。類似地，可以復制記錄在特定凸臺上的信息信號和記錄在該凸臺兩側附近的凹坑上的信息信號。
下面，使用圖9說明本發明的第二實例。圖9是一個光頭的光學系統的示意立體圖，該光頭是本發明實例的光盤機的主要部件。在圖9中，和圖1實例相同的部件冠以相同的數字。
在圖1所示的第一例中，使用一個立方體形的分束器3和一個圓柱形的透鏡8，使從盤返回的光束產生特定的像散，從而把從盤上反射的返回光的光路同射入光盤的向外的光的光路分離開。但在圖9所示的第二例中，使用平直的半鏡11代替立方體的分束器3，其目的也是把返回光的光路同向外的光的光路分開。平直的半鏡11有一個規定的厚度，并對半鏡11進行調節，使其相對于光軸傾斜約45°，然后將其固定。從半導體激光器1發出的激光光束經衍射光柵2在半鏡11處反射，并且通過準直透鏡4轉換成平行光束，然后經起始鏡5和物鏡6射入光盤7的記錄表面。從光盤7反射的光經透鏡6、起始鏡5，和準直透鏡4變為會聚光束，并且注入半鏡11。然后，該光透過這個半鏡11，并且經凹透鏡12射入光檢測器9。因為檢測器檢測到的反射光由于進行了會聚并且透過相對于光軸傾斜約45°的半鏡11而產生特定的像散性，所以，和第一例類似，通過像散檢測方法可以檢測聚焦誤差信號。但在此情況下，衍射光柵2的槽的方向以及所裝的光檢測器9的方向需要繞光軸旋轉約45°，并且整個光頭需要繞在圖1所示實例的結構中注入光盤的光的光軸旋轉約45°。而且，要對設在半鏡11之后的凹透鏡12進行調節，使其相對于半鏡11的相對側傾斜規定的角度，以修正當反射光透過半鏡11時與像散一起發生的慧形像差。這里省去了上述檢測的光學系統的詳細說明，因為它是在CD等的光頭中眾所周知的結構。
通過使用諸如以上所述的由幾個部分構成的簡單的光頭，就可以實現類似于如圖1至7所示的本發明的第一例的光盤機。
以下利用圖10說明本發明的第三實例。圖10是一種光頭的光學系統的粗略的立體圖，光頭是本發明的實例的光盤機的主要部件。在圖10中，對于和圖1及圖2的實例相同的部件，冠以相同的數字。
該例的光頭在內部安裝振蕩波長不同的兩個半導體激光器，并且可按照光盤的類型選擇半導體激光器。例如，半導體激光器1A發出的波長為650NM的激光光束，并且用于復制高密度光盤，例如DVD-RAM和DVD-ROM盤。半導體激光器1B發出波長為780NM的激光光束，并且用于復制常規的光盤，例如CD、CD-ROM、和CD-R盤。當然，1A是用于CD的780NM并且1B是用于DVD的650NM，也是可以的。在復制DVD盤時，通過衍射光柵2A把半導體激光光源1A發出的激光光束分離成三個光束，并入射到半鏡11內。半鏡11是其反射率和透射率特性起阻擋半導體激光器1A和1B發出的兩個光束的半鏡的作用的光學元件。或者，半鏡11是起阻擋1A的光束的半鏡作用的光學元件，并且其特征是對于來自1B的光束有幾乎100％的透射率。因此，1A發出的光束的光強的一半的絕大部分由半鏡11反射并且入射到立方體分束器13。分束器13這種光學元件的反射率和透射率特性是起阻擋從半導體激光器1A和1B發出的兩個光束的半鏡的作用。或者，分束器13這種光學元件的特征是對來自1A的光束有幾乎100％的透射率，并且對于來自1B的光束起半鏡作用。因此，從半導體激光器1A發出的并且射入分束器13的光束的全部或一部分按照原樣穿透分束器13，并經準直透鏡4、起始鏡5、和物鏡6照射在光盤7的記錄表面上。這時，照在記錄表面上的三個光點之間沿跟蹤方向(盤半徑方向)的距離幾乎是凹坑間距TP1的1/2，和圖11(A)中的光點100A、101A、和102A類似。這十分類似于以上所述的第一和第二例。光盤7反射的光沿相反方向前進，其光路幾乎和到達半鏡11的外向光相同。在此之后，反射光的約1/2強度透過半鏡11，并且經凹透鏡12射入光檢測器9。
另一方面，當復制CD時，如以上所述點亮半導體激光器1B。通過衍射光柵2B把從1B發出的光束分離成三個光束，并注入分束器13，分束器13反射幾乎1/2反射光的強度，并且經準直透鏡4、起始鏡5、和物鏡6使其照射在光盤7的記錄表面上。該物鏡6具有兩種功能使波長為650NM的光束完美地照射在基片厚度為0.6NM的DVD盤的記錄表面上；使波長為780NM的光束完美地照射在基片厚度為1.2NM的CD盤的記錄表面上。然而，物鏡不必是如上述的特殊的透鏡。例如，以下的結構也是有用的。在同一個光頭上安裝兩個物鏡，對它們進行精心設計，使它們當中的一個用來復制DVD盤，另一個用來復制CD，并且通過按照盤的類型改變物鏡即可對盤進行復制。當復制CD時，照在記錄表面上的三個光點之間沿跟蹤方向(盤半徑方向)的距離約為凹坑間距TP3的1/4(1.6μM)，類似于圖11(B)中的光點100B、101B、和102B。光盤7反射的光沿相反方向繼續前進，其光路同到達分束器13的外向光的光路幾乎相同。在此之后，幾乎1/2反射光強度透過分束器，經半鏡11、凹透鏡12、并射入同一個光檢測器9，這和檢測來自半導體激光器1A的光束一樣。
下面用圖12說明在該例中使用的光檢測器9的結構，圖12是光檢測器的一個粗略的立體圖。如以上所述，在該例中，照射產生波長不同的兩個檢測光光點。在光檢測器9中，根據盤來改變在受光面上檢測到的檢測光點。雖然檢測器的基本結構與圖5所示的第一例完全相同，但四個受光面E、F、L、和K的形狀在橫向略微展寬一點，如圖12中所示。當復制DVD盤時，在每個受光區200、201和202上的豎直線和側邊線交叉的點幾乎與檢測光點110、111、和112的強度中心重合。當復制CD時，三個光點中的外部光點121和122分別按照受光區201和202上的豎直線照在該外部區上。外部區是靠近201的E和F以及202的L和K的部分，在圖12中用虛線表示出光點121和122。在受光面200的中央部分照射產生中央光點120，類似光點100的情況。因此，在復制CD時在受光面201和202上檢測到的光點121和122之間的距離要大于在復制DVD盤時在受光面201和202上檢測到的光點111和112之間的距離。因此，當復制CD時，檢測光點121和122沒有照在受光面H和G或者受光面I和J上。
檢測光的兩個光點的這種安排可分別選擇適合于復制DVD盤以及復制CD的聚焦誤差信號檢測方法和跟蹤誤差信號檢測方法。當復制DVD-RAM盤和DVD-ROM盤時，使用相同的檢測方法，如圖5-圖7中說明的第一例。當復制CD等時，可使用普通的像散檢測方法來檢測聚焦誤差信號，并且可使用下面要說明的三光點方法通過改變圖13中所示的轉換開關90和91來檢測跟蹤誤差信號。加法器52的輸出信號是光檢測器9的輸出信號(E+I)和(F+J)之和。但在復制CD時，因為檢測光點122沒有照射在受光面I和J上，所以實際的輸出信號變為(E+F)。信號(E+F)是檢測光點121的全部光學量。類似地，加法器55的實際輸出信號是(L+K)，它是檢測光點122的全部光學量。對應于檢測光點121和122的光點101B和102B沿跟蹤方向分別偏離中央光點100B約1/4記錄道間距TP3，如圖11中所示。減法器73從加法器52的輸出信號中減去加法器55的輸出信號，并且輸出(E+F)-(L+K)，如圖13所示。對于常規的三光點檢測方法而言，這個(E+F)-(L+K)是一個可靠的跟蹤誤差信號。當復制常規的只讀盤時，這個三光點方法是一個極其穩定的并且非常有效的跟蹤誤差信號檢測方法。
本發明的光檢測器和信號處理電路可實現成高通用性的光盤機，它配用結構簡單的光頭并在光頭上裝配兩個半導體激光器、一個或兩個物鏡、以及一個光檢測器，就可以相應地復制高密度光盤，例如DVD-RAM和DVD-ROM盤，以及常規的盤，例如CD、CD-ROM、CD-R盤。
圖14表示本發明的光信息復制設備的方塊圖。由光頭608檢測到的各種信號送到該信號處理電路中的伺服信號發生電路604和信息信號復制電路605。通過這些檢測信號在伺服信號發生電路604中產生適于每種盤的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號。致動器驅動電路通過聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號驅動光頭608中的物鏡致動器，并且控制物鏡的位置。信息信號復制電路從光頭608檢測的所說信號復制記錄在盤中的信息信號。把通過所說伺服信號發生電路604和信息信號復制電路605獲得的部分信號送到控制電路600。控制電路600通過使用這些信號中的每一個信號區分將要復制的光盤7的類型。按照判斷的結果，控制電路使用于DVD的LD照明電路607或用于CD的LD照明電路606驅動，并且選擇適于盤類型的伺服信號檢測方法，并且如先前所述改變伺服信號發生電路。
如以上所述，通過本發明獲得了優良的聚焦誤差信號，它的擾動幾乎完全消除了(雖然幅度加倍了)，并且獲得了優良的跟蹤誤差信號，它的偏移幾乎完全消除了。因此，本發明能夠實現通用性高的光盤機，通過使用由幾個部分構成的簡單的光頭就可相應復制高密度光盤，例如DVD-RAM和DVD-ROM盤，以及常規的盤，例如CD、CD-ROM、CD-R盤。
權利要求
1.一種光檢測器，檢測至少三個由光信息記錄介質反射的光束，并輸出電信號，所說光檢測器包括三個受光區，每個受光區接收所說三個光束中一個光束，并且每個受光區有四個受光表面；十二個信號線，用于發送在所說三個受光區中的所說四個受光表面的每一個受光表面上獲得的電信號；少于九個的信號輸出線，它是通過連接所說十二個信號線中的特定信號線形成的，并且是在所說光檢測器外部輸出。
2.如權利要求1的光檢測器，其中所說光檢測器是一種光-電轉換元件，它包括所說十二個受光表面和電流-電壓轉換放大器，所說放大器把來自所說受光表面的電流轉換成信號電壓。
3.一種信號處理電路，它產生照射在光信息記錄介質上的光點的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號，并且通過使用來自光檢測器輸出的電信號復制記錄在所說光信息記錄介質中的數據信號，光檢測器檢測至少三個由光信息記錄介質反射的光束，所說信號處理電路包括用于借助像散檢測方法從照射在所說光信息記錄介質上的三個光點中的每一個光點加/減聚焦誤差信號，以及借助推挽方法從照射在所說光信息記錄介質上的三個光點中的每一個加/減跟蹤誤差信號的裝置。用于輸出通過所說加/減產生的信號的裝置。
4.如權利要求3的信號處理電路，其中使用由所說光檢測器檢測到的來自所說至少三個光束中的兩個光束的兩個信號之間的差的信號，通過三光點檢測方法產生一個跟蹤誤差信號。
5.如權利要求3的信號處理電路，其中使用由所說光檢測器檢測到的來自所說至少三個光束之一的信號，通過差分相位檢測方法產生跟蹤誤差信號。
6.一種光信息復制設備，包括半導體激光器；一個分光元件，它把半導體激光器發出的光束分成至少三個光束；光學系統，它會聚三個光束中的每一個，并且在光信息記錄介質上的規定位置照射三個光束的光點；一個光檢測器，它接收由所說光信息記錄介質反射的三個光束并且輸出電信號；一個控制電路，判斷所說光信息記錄介質的類型；一個信號處理電路，按照由所說控制電路判斷出來的所說光信息記錄方法的類型、通過有選擇地改變規定的聚焦誤差信號檢測方法和跟蹤誤差信號檢測方法、產生和輸出照射在光信息記錄介質上的光點的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號；并且復制記錄在所說光信息記錄介質上的數據信號。
7.如權利要求6的光信息復制設備，它包括多個所說半導體激光器，其中所說控制電路按照判斷出來的所說光信息記錄方法的類型有選擇地改變所說多個半導體激光器。
8.如權利要求7的光信息記錄設備，其中所說多個半導體激光器中的兩個包含用于復制DVD盤的半導體激光器和用于復制CD的半導體激光器；當所說控制電路判斷所說光信息記錄介質的類型是DVD-RAM盤時所說信號處理電路選擇像散檢測方法，使用三個光束的三個檢測信號檢測聚焦誤差信號，并且選擇差分推挽檢測方法檢測跟蹤誤差信號；當所說控制電路判斷所說光信息記錄介質的類型是DVD-ROM盤時，所說信號處理電路選擇像散檢測方法，使用三個光束的檢測信號中的一個檢測信號來檢測聚焦誤差信號，并且選擇差分相位檢測方法來檢測跟蹤誤差信號；并且，當所說控制信號判斷所說光信息記錄介質是CD-、CD-ROM或CD-R盤時所說信號處理電路選擇像散檢測方法，使用三個光束的檢測信號中的一個檢測信號來檢測聚焦誤差信號，并且選擇三光點檢測方法檢測跟蹤誤差信號。
9.如權利要求6的光信息復制設備，其中所說分光元件是一衍射光柵。
全文摘要
本發明的目的是當復制DVD－RAM盤,等等時,極大地減小在使用像散檢測方法時在聚焦誤差信號中產生的擾動,以及在使用推挽方法時在跟蹤誤差信號中產生的偏移。此外,本發明可以實現高通用性光盤機,通過使用簡單的光頭就可相應復制高密度盤,如DVD－ROM、和DVD－ROM盤,以及常規盤,如CD、CD－ROM、CD－R盤。光盤機在光盤的特定位置照射由一衍射光柵分開的三個光束,并且通過分成十二部分的特殊結構的光柵檢測器檢測反射光。因此,本發明可成功地檢測出優良的聚焦誤差信號和跟蹤誤差信號,并且可實現高通用性的光盤機,通過使用可以獲得的簡單的光頭就可相應復制記錄密度和結構均不相同的各種的盤。
文檔編號G11B7/13GK1240986SQ99110119
公開日2000年1月12日 申請日期1999年7月2日 優先權日1998年7月3日
發明者大西邦一, 島野健, 中村滋, 井上雅之, 福井幸夫, 杉靖幸, 藤田真治, 太田光彥 申請人:株式會社日立制作所, 日立視聽媒介電子股份有限公司