оптически считываемый носитель записи информации, устройство для копирования носителя записи информации и устройства для оптического считывания и записи информации

Формула изобретения

1. Оптически считываемый носитель записи информации, содержащий чувствительный к оптическому излучению слой на дискообразной подложке снабженный спиральными или концентрическими серводорожками в виде канавок постоянной ширины и постоянной глубины или гребней постоянной ширины и постоянной высоты, причем каждая серводорожка имеет периодическое биение в радиальном направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности записи оптической информации, каждая из серводорожек выполнена в виде участка, первые участки серводорожки, выполненные с биением периода одной заданной частоты, чередуются с вторыми участками, биение периода которых имеет вторую заданную частоту, а комбинация чередования первого и второго участков серводорожки определяет ее положение на дискообразной подложке.

2. Носитель по п.1, отличающийся тем, что среднее значение длины первого участка серводорожки равно среднему значению длины ее второго участка.

3. Носитель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ширина гребня серводорожки больше среднего значения ширины промежуточных канавок.

4. Устройство для копирования носителя записи информации, содержащее источник светового излучения, оптическую головку, выполненную в виде отклоняющего зеркала и объектива, установленную с возможностью радиального перемещения и кинематически связанную с приводным двигателем радиального позиционирования, двигатель вращения эталонного оптического диска и подложечного диска-основы, содержащего фоточувствительный слой, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены блок отклонения оптического излучения, генератор регулируемого напряжения, частотный модулятор и блок регулирования скорости вращения двигателей, первый и второй выходы которого соединены соответственно с приводным двигателем радиального позиционирования и двигателем вращения эталонного оптического диска, а третий вход через последовательно соединенные частотный модулятор и генератор регулируемого напряжения с управляющим входом блока отклонения оптического излучения, установленного на оптической оси между источником светового излучения и оптической головкой.

5. Устройство для оптической записи информации, содержащее источник светового излучения, фоточувствительный детектор и установленные между источником светового излучения и фоточувствительным детектором модулятор и блок сканирования области записи через носитель записи на оптический диск, кинематически связанный с приводным электродвигателем, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности записи, в него введены полосовой фильтр, схема частотной демодуляции и блок регулирования скорости вращения двигателя, выход которого связан с приводным электродвигателем, а информационный вход - с входом схемы частотной демодуляции и выходом полосового фильтра, вход которого соединен с выходом фоточувствительного детектора, вход опорной частоты блока регулирования скорости вращения двигателя соединен с шиной опорно-частотного сигнала.

6. Устройство для оптического считывания, содержащее источник светового излучения, фоточувствительный детектор и установленный между источником светового излучения, и фоточувствительным детектором блок сканирования оптического диска, кинематически связанного с приводным электродвигателем, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности считывания, в него введены две схемы демодулирования, полосовой фильтр и блок регулирования скорости вращения двигателя, выход которого связан с приводным электродвигателем, а информационный вход - с входом первой схемы частотной демодуляции и выходом полосового фильтра, вход которого соединен с первым выходом фоточувствительного детектора, второй выход которого соединен с входом второй схемы частотной демодуляции, вход опорной частоты блока регулирования скорости вращения двигателя соединен с шиной опорно-частотного сигнала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборостроению, в частности к технике регистрации информации.

Цель изобретения - повышение надежности записи.

На фиг. 1 приведен пример реализации копирования носителя записи; на фиг. 2 - информационный сигнал I_р; на фиг.3 - частотный спектр сигнала I_р; на фиг.4а,б - носитель записи; на фиг.5 - устройство для записи сигнала информации; на фиг.6 - пример устройства для считывания сигнала информации; на фиг.7а,б и 8 - второй пример носителя записи.

Устройство 1 (см.фиг.1) содержит поворотный стол 2, который вращается посредством механизма привода 3. Дискообразная подложка 4, например плоский стеклянный диск со светочувствительным слоем 5, например в форме фоторезистора, может быть размещена на поворотном столе 2. Лазер 6 посылает световой луч 7, который проецируется на светочувствительном слое 5. Луч 7 света сначала проходит через отклоняющее устройство 8. Пунктирная линия на фиг.1 показывает пределы диапазона отклонения. Световой луч 7, отклоненный отклоняющим устройством 8, направляется на оптическую головку 9. Оптическая головка содержит зеркало 10 и объектив 11 для фокусирования луча света на светочувствительный слой 5. Оптическая головка легко перемещается относительно вращающейся подложки 4 посредством исполнительного устройства 12.

Посредством описанной оптической системы световой луч 7 фокусируется в точке 13 сканирования на светочувствительном слое 5, при этом положение точки 13 сканирования определяется по степени отклонения светового луча 7 отклоняющим устройством 8 и радиальному положению оптической головки 9 по отношению к подложке 4. В показанном положении оптической головки 9 отклоняющее устройство 8 может отклонять точку 13 сканирования в пределах, обозначенных В1. Для такого предела отклонения точка 13 сканирования может перемещаться в пределах В2 посредством оптической головки 9.

Кроме того, устройство 8 содержит генератор 14 регулируемого напряжения, который образует сигнал управления для акустического модулятора 8. Акустический модулятор 8 обычного типа отклоняет световой луч под углом, который определяется по частоте управляющего сигнала, посылаемого генератором 14 регулируемого напряжения. Частотный модулятор 15, например генератор регулируемого напряжения, образует сигнал, частота которого модулируется сигналом I_р информации положения, образованным устройством 16 регулирования.

Устройство 16 регулирования регулирует скорость средства привода 3 и скорость исполнительного механизма 12 таким образом, чтобы излучающий луч 7 сканировал светочувствительный слой с постоянной скоростью вдоль спиральной дорожки.

Сигнал I_р информации положения образуется бинарным сигналом, состоящим из ряда двоичных ячеек, имеющих логическое значение "1" или "0", причем этот сигнал представляет последовательность цифровых кодов временной информации. Эти слова временной информации всегда указывают время с начала операции сканирования. Пример такого сигнала I_р показан на фиг.2в, а на фиг. 2а показана часть слова временной информации. Сигнал I_р информации положения показывает "бифазную" модуляцию. Переданный цифровой сигнал затем преобразуется в бинарный сигнал, который является положительным в течение интервала времени Т/2 для логической "1" переданного цифрового сигнала и который является отрицательным во время последующего интервала времени Т/2, причем Т представляет период бита посланного цифрового сигнала. Логический "0" образует противоположный бинарный сигнал, т.е. сигнал, который является отрицательным во время интервала времени Т/2 и положительным во время последующего интервала времени Т/2. Такой способ модулирования дает бинарный сигнал, имеющий частотный спектр распределения мощности, как показано на фиг.3. Здесь частота f_о соответствует 1/Т.

Как видно из фиг. 3, такой "бифазный" модулированный сигнал не имеет сильных составляющих частоты в диапазоне низких частот. Преимущества этого будут всесторонне описаны дальше.

Посредством устройства, показанного на фиг.1, светочувствительный слой 5 сканируется по спиральной дорожке. Кроме того, точка 13 сканирования перемещается вперед и назад на небольшое расстояние в пределах В1 при частоте, соответствующей частоте f_c" выходного сигнала из модулятора 15 частоты. В результате спиральная дорожка, описанная точкой 13 сканирования на светочувствительном слое 5, имеет радиальное отклонение, частота которого модулируется сигналом I_р временной информации. Сканированный светочувствительный слой 5, который состоит из фоторезистора, затем проявляется для удаления участков чувствительного к излучению слоя, сканированных лучом света, в результате получают главный диск, на котором образована спиральная канавка с радиальным отклонением (радиальное биение). Затем на главном диске образуют пластические копии, которые снабжены слоем информации, чувствительным к излучению. Фиг.4а,б показывает носитель записи в соответствии с изобретением, изготовленный описанным способом.

Фиг. 4а представляет собой горизонтальную проекцию носителя записи 4.0. Носитель записи 4.0 имеет рисунок дорожки, содержащий спиральную канавку 4.1 постоянной ширины, снабженную радиальным биением. Для ясности шаг спирали и радиальное отклонение сильно увеличены. В действительности шаг последующих витков спирального пути обычно равен порядка величины 1-2 мкм. На практике период является таким, чтобы во время считывания сигнала информации, записанного на носителе записи, составляющие частоты, образованные в считывающем сигнале радиальным отклонением, были расположены вне спектра частоты сигнала информации, который должен записываться и/или считываться. Если записывается сигнал, закодированный ЕFМ в соответствии с обычным стандартом "компактного диска", то доказано, как соответствующее радиальное биение образует составляющие частоты примерно 22 Гц в красном сигнале с отклонением частоты 1,5 кГц. Записанный закодированный сигнал ЕFМ и радиальное биение едва ли оказывают влияние один на другой.

Фиг. 4б - вид в разрезе I¹-I¹ носителя записи 4.0, содержащего подложку 4.2, слой информации 4,3, чувствительный к излучению, и прозрачное покрытие 4.4.

Носитель записи, показанный на фиг.4а, б, имеет рисунок дорожки, образованный спиралевидной канавкой постоянной ширины. В таком носителе информации записываемая информация находится в канавке. Однако на практике было обнаружено, что можно получить лучшее отношение сигнал/шум, если применяется носитель записи, имеющий рисунок дорожки, состоящий из спиралевидных или концентричных гребней постоянной ширины, на которых записана информация. Такой носитель записи 8.0 показан на фиг.7а,б. Дорожки информации в форме гребней 8.1 показаны только схематически на фиг.7а для области 8.2, которая показана в сильно увеличенном масштабе на 7б. Фиг. 8 представляет собой вид в разрезе в плоскости УШ-УШ в пределах области 8.2 носителя записи 8.0, который содержит подложку 8.3, слой 8.4, чувствительный к излучению, и прозрачное покрытие 8.5.

Такой рисунок дорожки из гребней постоянной ширины можно получить, применяя способ, который во многом напоминает способ, описанный со ссылкой на фиг.1. Однако в данном случае светочувствительный слой 4 будет состоять не из позитивного фоторезистора, а из отрицательного фоторезистора. Когда слой, состоящий из такого фоторезистора, проявляют, то вместо экспонированных участков удаляют неэкспонированные участки фоторезистора, как и в примере с обычным позитивным фоторезистором, после чего получают главный диск, который имеет требуемый рисунок дорожки из гребней, с которого можно получить копии обычным способом.

Однако можно также получить носитель записи с рисунком дорожки из гребней постоянной ширины, если применять подложку 4, состоящую из обычного позитивного фоторезистора, причем во время проявления удаляются экспонированные участки слоя. В этом случае подложка 4 снабжена рисунком дорожки или канавками постоянной ширины, которая является дополнением к требуемому рисунку дорожки из гребней постоянной ширины. Функция такого дополнительного рисунка дорожки из канавок противоположна функции требуемого рисунка дорожки. Таким образом, для получения подложки с дополнительным рисунком дорожки необходимо выбрать направление вращения во время сканирования подложки 4 так, чтобы оно было противоположно направлению вращения, требуемому во время считывания с носителя записи 8.0. Процесс сканирования подложки 4 можно контролировать способом, описанным со ссылкой на фиг.1.

После сканирования во время проявления светочувствительного слоя 5 сканированные участки слоя снова удаляются, в результате получают главный диск с дополнительным рисунком дорожки. Полученные главный диск и любые его копии можно применять как негатив для изготовления носителя записи 8.0 с рисунком дорожки, содержащим гребни постоянной ширины.

Фиг. 5 показывает устройство 5.0 в соответствии с изобретением для записи сигнала информации v_i на носителе записи 4.0. Устройство 5.0 содержит средство привода 5.2 для вращения носителя записи 4.0, который помещен на поворотный стол 5.1. Источник излучения 5.3 образует излучаемый луч 5.4 для сканирования канавки 4.1. Затем излучаемый луч 5.4 направляется в сторону носителя записи 4.0 через модулирующее устройство 5.5 и полупрозрачное зеркало 5.6. Посредством модулирующего устройства 5.5 можно модулировать интенсивность луча 5.4 в зависимости от записываемого сигнала информации таким образом, чтобы на слое информации 4.3 в точке расположения канавки 4.1 образовался оптически обнаруживаемый рисунок информации. Затем модулированный луч 5.4 частично отражается слоем информации 4.3. Отраженный луч обнаруживается посредством детекторной системы 5.7. Детекторная система 5.7 образует выходной сигнал, содержащий составляющие частоты, образованные радиальным биением. Этот выходной сигнал фильтруется через полосный фильтр 5.8, который передает частотные составляющие, образованные радиальным биением.

Мгновенное значение частоты fs этого выходного сигнала применяют как сигнал измерения скорости, с которой носитель записи сканируется лучом 5.4 (скорость сканирования). Этот выходной сигнал из полосового фильтра 5.8 передается в систему регулирования 5.9 для образования сигнала регулирования средства привода 5.2. Система регулирования 5.9 регулирует скорость вращения носителя записи 4.0 через привод 5.2 для поддержания мгновенного значения частоты f_s, по существу равного эталонному значению частоты f_ref. Образованная схема регулирования скорости сканирования носителя записи имеет ограниченную полосу пропускания канала и таким образом быстрое изменение мгновенного значения частоты f_s в зависимости от частотных составляющих вне этой ограниченной полосы пропускания канала не влияет на процесс регулирования. В устройстве 1 для изготовления носителя записи частота радиального биения модулируется сигналом информации положения I_р, который не имеет сильных частотных составляющих в диапазоне низких частот.

Удовлетворительные результаты, когда записываемые закодированные сигналы EFM находились в соответствии со стандартом СД, были получены для значения частоты бита сигнала информации положения примерно 3000 бит/с и полосы регулирования скорости примерно 100 Гц.

Сигнал информации положения I_р восстанавливается из выходного сигнала фильтра 5.8 посредством схемы 6.0 демодулирования FM. Этот сигнал информации положения I_р указывает расположение сканированной части канавки 4.2 по отношению к началу канавки, выраженное во время пропускания. Такой сигнал информации I_р можно применять для установки той части дорожки, где должен храниться записываемый сигнал информации. Установка этой части не находится в объеме заявленного технического решения и поэтому она не будет описана.

Фиг. 6 показывает устройство 7.0 в соответствии с изобретением для считывания сигнала информации v_i", записанного на носителе записи 4.0, причем элементы, соответствующие элементам устройства 5.0, показанного на фиг.5, имеют одно обозначение. В устройстве 7.0 носитель записи 4.0, на который записывается сигнал информации vi, сканируется лучом 5.4а от источника излучения 5.3а. Интенсивность луча 5.4а слишком низкая, чтобы вызвать изменение в оптических свойствах слоя информации 4.3, таким образом, образованный рисунок информации не переписывается. Рисунок информации в спиральной канавке с радиальным биением модулирует и, соответственно, отражает излучаемый луч 5.4а. Отраженный и модулированный луч 5.4а обнаруживается детекторным устройством 5,7а. Детекторное устройство 5.7а содержит первую секцию, имеющую повышенную чувствительность к модулированию светового луча, создаваемого радиальным биением, и вторую секцию, имеющую повышенную чувствительность к модулированию, создаваемому рисунком информации. Сигнал, образованный первой секцией детекторной системы 5.7а, передается в фильтр для удаления частотных составляющих, образованных радиальным биением и регулированием скорости, таким образом, на выходе из фильтра 7.1 образуется сигнал 7.1 информации vi. Подобным образом, как описано со ссылкой на фиг. 5, скорость сканирования регулируется посредством системы регулирования 5.9, а сигнал информации положения I_р восстанавливается посредством схемы 7.1 демодулирования FМ. Сигнал I_р можно применять, например, для установки специальных частей носителя записи или индикации времени пропускания во время считывания записанной информации.