Аппаратура оптического дискового запоминающего устройства

Аппаратура оптического дискового запоминающего устройства

Реферат

 

Изобретение относится к запоминающим устройствам на оптических дисках. Решается задача одновременного детектирования магнитооптических (МО)- и ROM-сигналов, отраженных от оптического диска таким образом, что оба сигнала имеются в наличии и пригодны к использованию без переключения от одного к другому. Два фотодиода установлены с возможностью восприятия Р- и S-компонентов поляризованного света для воздействия на дифференциальный усилитель и выработки выходного сигнала, представляющего записанные МО-данные. Второй усилитель подключен по крайней мере к одному из фотодиодов для выработки выходного сигнала, представляющего записанные МО-данные, а также дефекты в МО-записи оптического диска. Аппаратура характеризуется уменьшенным временем переключения и переходного процесса, появляющегося в результате переключения. 4 з.п. ф-лы. 6 ил.

Изобретение относится к аппаратуре оптического дискового запоминающего устройства (запоминающего устройства на оптических дисках).

Более конкретно изобретение относится к схеме детектирования и усиления, способной одновременно принимать как магнитооптический (МО), так и неизменяемый (т. е. доступный только для считывания, ROM) сигналы, отраженные от оптического диска, и одновременно усиливать оба сигнала.

Оптические дисковые устройства используются для хранения данных, подготовленных компьютером, и имеют известное значение в своих возможностях хранения большого количества данных. Носитель для использования в таких устройствах реагирует на вспышки света, такие как те, что могут производиться быстрым переключением полупроводникового лазера. Чтобы записать данные на оптический носитель, энергия лазера должна регулироваться на достаточно высоком энергетическом уровне, чтобы носитель мог изменяться в соответствии с разрядками данных. Для считывания данных обратно уровень энергии лазера регулируется на более низкий уровень так, что носитель не изменяется лазерным лучом, а отраженный свет индицирует наличие или отсутствие изменений носителя, то есть, разрядов данных.

Оптические носители бывают двух основных типов: носители, которые могут быть записаны только один раз, и носители, которые могут быть записаны, стерты и записаны снова. Однократно записанный носитель (WORM - с однократной записью и многократным считыванием) постоянно изменяется, когда энергетические уровни записи вырабатываются лазерным лучом. Способный к стиранию носитель, такой как магнитооптический (МО) носитель, не изменяется постоянно при записи данных. В МО-носителе магнитная ориентация реагирующего материала изменяется в процессе записи, а в процессе стирания магнитная ориентация переупорядочивается.

При считывании МО-данных с оптического диска остаточная намагниченность одной или другой полярности поворачивает линейную поляризацию, отраженного луча света, порождая P и S компоненты поляризации. Путем детектирования этих компонентов луча света вырабатывается сигнал МО-данных.

Для считывания данных, содержащихся на однократно записанном носителе, отраженный луч света модулируется по яркости текущим состоянием диска. Путем детектирования яркости отраженного луча света вырабатывается ROM-сигнал в соответствии с WORM-данными.

При работе оптической дисковой системы необходимо идентифицировать те сектор и дорожку, на которые направлен лазерный луч. Эта информация идентификации включается в заголовок сектора, оттиснутый на самом диске. Область пользователя, то есть область данных, может быть или однократно записываемой, или способной к стиранию, но заголовок сектора всегда будет постоянным. Таким образом, даже при записи или считывании МО-данных необходимо вырабатывать не-МО-сигналы, ROM-сигналы из области заголовка сектора.

В способной к записи, используемой для МО-данных покупателя, считанный сигнал детектируется раздельно для лучшего отношения сигнал-шум. Каждый компонент поляризованного света, P и S, фокусируется на отдельном фотодиоде. МО-сигнал является разностным сигналом тока или напряжения, выработанным сигналами P и S поляризованного света, падающими на каждый фотодиод. Одна из технологий для выработки разностного сигнала - это усиление каждого фототока усилителем тока или напряжения, а затем взятие разности для детектирования МО-сигналов. Для выработки ROM-сигнала может использоваться выходной сигнал каждого усилителя или суммарный сигнал обоих усилителей.

Для МО-оптических дисков, когда плотность данных и скорость считывания увеличиваются, становится трудным переключиться со считывания сигнала отражения (ROM) из заголовка сектора на детектирование МО-сигналов в области данных без значительного шума при считывании первых нескольких разрядов из области данных. Аналогично, при переключении считывания с области данных на следующий заголовок сектора время переключения и переходных процессов, появляющихся в результате переключения, вызывают чрезмерный шум при попытке считывания заголовка сектора. Для приспосабливания увеличенных скорости и плотности данных, требуемых для оптических дисков, используемых в прикладных компьютерных программах хранения, схема детектирования данного изобретения усовершенствована для уменьшения времени переключения и переходных процессов, появляющихся в результате переключения.

Известна аппаратура оптического дискового запоминающего устройства, включающая в себя оптический диск, являющийся магнитооптическим (МО) носителем данных, лазерный генератор, оптическую систему, установленную с возможностью фокусирования выходящего из лазерного генератора на оптический диск света и направления отраженного от оптического диска света на компоненты раздельной выборки первого и второго сигналов поляризованного света, модулированных по яркости сигналом отражения от дисковых дефектов или ROM-части оптического диска, схему детектирования света, включающую в себя первый и второй фотодиоды, оптически подключенные с возможностью приема соответственно первого и второго сигналов поляризованного света, два усилителя с преобразованием импеданса, первый из которых предназначен для считывания разностного сигнала фотодиодов и выработки электрического сигнала, соответствующего МО-сигналу, а второй - для выработки электрического сигнала, соответствующего ROM-сигналу отражения, и источник напряжения смещения (U_BIAS) (патент США N 4951154, опубл. 21.08.1990).

Задачей настоящего изобретения является устранение упомянутых выше недостатков известной из патента США N 4951154 аппаратуры оптического дискового устройства.

Объектом изобретения является аппаратура оптического дискового запоминающего устройства, включающая в себя оптический диск, являющийся магнитооптическим (МО) носителем данных, лазерный генератор, оптическую систему, установленную с возможностью фокусирования выходящего из лазерного генератора на оптический диск света и направления отраженного от оптического диска 10 света на компоненты раздельной выработки первого и второго сигналов поляризованного света, модулированных по яркости сигналом отражения от дисковых дефектов или ROM-части оптического диска, схему детектирования света, включающую в себя первый и второй фотодиоды, оптически подключенные с возможностью приема соответственно первого и второго сигналов поляризованного света, два усилителя с преобразованием импеданса, первый из которых предназначен для считывания разностного сигнала фотодиодов и выработки электрического сигнала, соответствующего МО-сигналу, а второй - для выработки электрического сигнала, соответствующего ROM-сигналу отражения, и источник напряжения смещения (U_BIAS), отличающаяся тем, что анод первого фотодиода и катод второго фотодиода подключены к первому усилителю, а катод первого фотодиода и анод второго фотодиода образуют выводы, один из которых подключен к потенциальному полюсу источника напряжения смещения (U_BIAS), а другой через второй усилитель - к его заземленному полюсу.

Аппаратура по настоящему изобретению отличается также тем, что дополнительно содержит суммирующую схему, включенную с возможностью приема и суммирования выходных сигналов первого и второго усилителей для выработки электрического сигнала, соответствующего ROM-сигналу отражений.

Другой вариант реализации заявленной аппаратуры оптического дискового запоминающего устройства дополнительно содержит, третий усилитель с преобразованием, импеданса, включенный между потенциальным полюсом источника напряжения смещения (U_BIAS) и катодом первого фотодиода, и суммирующую схему, включенную с возможностью приема и суммирования выходных сигналов второго и третьего усилителей для выработки выходного электрического сигнала, соответствующего ROM-сигналу отражения.

В еще одном варианте реализации согласно настоящему изобретению также дополнительно предусмотрено средство токового зеркала, включенное между анодом второго фотодиода и вторым усилителем. При этом средство токового зеркала может включать в себя два транзистора с общим эмиттером и объединенными базами, при этом коллектор одного из транзисторов подключен к аноду второго фотодиода, а коллектор другого транзистора - ко второму усилителю.

Более конкретно, изобретение предусматривает наличие первого и второго фотоприемников, например, фотодиодов, предназначенных для приема света, отраженного с записывающей поверхности МО оптического диска и оптически разделенного на два ортогональных состояния (например, P и S) поляризации. Фотодиоды соединены для обеспечения усиления разности в фототоке для выработки выходного сигнала, представляющего поляризацию отраженного луча света, плоскость поляризации которого вращается магнитными доменами МО-записывающей поверхности в соответствии с эффектом Керра. Один их двух фотодиодов также соединен со вторым усилителем для усиления общего фототока через этот фотоприемник для выработки сигнала, представляющего полную яркость света, принятого этим фотодиодом.

Сигнал со второго усилителя затем может использоваться сам по себе или проходить через суммирующую схему для удаления компонента разностного тока (представленного выходным сигналом первого усилителя) для выдачи сигнала, представляющего яркость луча света, отраженного от диска, для обеспечения сигнала, представляющего данные, которые модулируют по яркости луч света (как гладкий WORM) и выявленные секторные идентификаторы).

Фиг. 1 показывает схему детектирования и обнаружения по данному изобретению вместе с типичной оптической системой для записи и считывания оптического диска.

Фиг. 2 - это схематическое представление дорожек и заголовков секторов типичного оптического диска для использования вместе с устройством по фиг. 1.

Фиг. 3 показывает схему из известного уровня техники для переключения между МО и ROM - сигналами.

Фиг. 4 - это другая схема детектирования и усиления в соответствии с данным изобретением.

Фиг. 5 показывает еще одну схему детектирования и усиления в соответствии с данным изобретением.

Фиг. 6 также показывает схему детектирования и усиления в соответствии с данным изобретением.

Фиг. 1 показывает МО-оптический диск 10, установленный поворотно в устройстве воспроизведения/записи оптического диска, механические детали которого не показаны. Фиг. 1 показывает блок 11 лазерного генератора, вырабатывающего луч поляризованного света по траектории 12 света на оптическую систему, включающую в себя светоделительный элемент 13. Часть света, переданная светоделительным элементом 13, отражается призмой 14 и преломляется объективом 15 на оптический диск 10. Призма 14 и линза 15 включены в подвижную оптическую головку 16, которая может перемещаться вдоль поверхности диска 10 для считывания или записи на любую дорожку на поверхности диска.

При считывании данных с оптического диска свет отражается обратно от диска через линзу 15 и призму 14 на светоделительный элемент 13 для отражения через оптический элемент 31 (четвертьволновая пластина) вдоль траектории 17 света на поляризующий светоделительный элемент 18. Оптический элемент 31 выравнивает яркости двух ортогональных состояний поляризации света так, что поляризующий светоделительный элемент 18 разделяет луч на два луча 19 и 20 ортогональных поляризаций P и S, но в значительной степени равных амплитуд (когда носитель не вызывает эффект Керра во время отражения). Эти лучи фокусируются линзами 21 и 22 соответственно на фотодиоды 23 и 24. Эффект Керра отраженного света, вызываемый магнитными доменами МО-носителя, вызывает изменение баланса между двумя лучами 19 и 20 так, что магнитная ориентация носителя получает представление в балансе амплитуд световых лучей. Амплитуды света лучей 19 и 20 воспринимаются фотодетектированием и разность в яркости между двумя лучами усиливается для выработки МО-сигнала, имеющего первое значение для первой ориентации магнитного домена, представляющее нулевой разряд, и имеющего второе значение для обратной ориентации магнитного домена, представляющее единичный разряд. Таким образом, свет, отражаемый от оптического диска, разделяется на компоненты для того, чтобы свет обеспечивал описание данных на диске.

Когда луч света, падая на магнитооптический диск, попадает на выпуклый заголовок, или ROM-часть диска, свет не испытывает вращения в поляризации над отражением, но яркость света модулируется в соответствии с данными, вписанными постоянно в заголовок сектора. Модулированный по яркости луч отражается обратно через оптическую головку 16 на светоделительный элемент 13 и оптический элемент 31 по траектории 17 света на поляризуемый светоделительный элемент 18. В этом случае на деление луча, вызванное поляризующим светоделительным элементом 18, не влияет модуляция по яркости данных и, следовательно, разность между амплитудами двух лучей 19 и 20 практически равна нулю. Поэтому для считывания модулированного по яркости сигнала с не-МО-части диска 10 может быть выбран выходной сигнал одного из двух фотодиодов 23 или 24 или их сумма. Поскольку светоделительный элемент 18 делит ROM-сигнал в значительной степени одинаковым образом на лучи 19 и 20, каждый из фотодиодов 23 и 24 обнаруживает около половины целого ROM - сигнала. Цепь, показанная на фиг. 1, использует ROM-выходной сигнал фотодиода 23; цепь, показанная на фиг. 5, использует ROM-выходной сигнал фотодиода 24; а цепь, показанная на фиг. 6, использует ROM-выходные сигналы обоих фотодиодов.

Фиг. 3 показывает известную технику для совершения детектирования и МО, и ROM-сигналов путем снабжения схемы переключателем 100. Переключатель 100 работает для обеспечения работы сигнала с фотодиода 23 во время детектирования МО-сигнала, но выключает фотодиод 23 из схемы, когда желательно считывать сигнал отражения (ROM) с фотодиода 24. Так как схема, показанная на фиг. 3, требует операции переключения, время, отводимое на операцию переключения вместе с переходными процессами, появляющимися в результате переключения, вызывают шум в детектируемом сигнале так, что межсигнальный промежуток должен становиться длиннее по времени, чтобы схема могла стабилизироваться перед попыткой считывания данных.

В схеме по данному изобретению, как показано на фиг. 1, анод фотодиода 24 и катод фотодиода 23 подключены к усилителю 25 с преобразованием импеданса. Анод фотодиода 23 подключен ко второму усилителю 26 с преобразованием импеданса. При считывании разностного МО-сигнала выходной сигнал усилителя 25 передается через схему 28 усиления и мультиплексор 27 на схемы детектирования данных (не показаны). При считывании ROM- или сигнала отражения, выходной сигнал усилителя 26 суммируется с выходным сигналом усилителя 25 путем обеспечения линии 34 и суммирующей схемы 33 для подавления любого разностного (МО) сигнала, посредством чего ROM-сигнал передается через схему 29 усиления и схему 27 мультиплексора на схему детектирования данных. ROM-сигнал на выходе схемы 29 усиления доступен в любое время, и поэтому допускает непрерывное наблюдение за свойствами синхронизации формата диска, такими, как метка сектора. Как следствие схемы, показанной на фиг. 1, возможно мультиплексирование между считанными МО и ROM-сигналами с минимальными переходными процессами переключения, что делает возможным использование общей схемы детектирования данных при одновременном обеспечении непрерывного ROM-сигнала для детектирования свойств формата диска, таких как метка сектора, и для обеспечения детектирования дефектов в МО-части диска.

На схеме фиг. 1 использование линии 34 и суммирующей схемы 33 необязательно. Подавление разностного сигнала может быть несущественным во многих применениях, так как величина этого сигнала несравнима с величиной сигнала отражения, и поэтому ROM-сигнал присутствует с относительно низкими искажениями по величине, если не используется суммирующая схема 33.

Фиг. 2 является схематическим представлением части поверхности диска 10, и показывает различные дорожки 201 на поверхности диска, вместе с зонами 202 и 203 заголовка сектора, которые расположены между областями 204 и 205 пользователя. Как упомянуто выше, зоны 202 и 203 заголовка сектора постоянно заполнены данными, которые определяют конкретную дорожку и сектор, и меткой сектора, которая может использоваться для синхронизации схем детектирования с полями формата диска.

Следует отметить, что в работе схемы по фиг. 1, фотодиод 23 не включается и выключается, как в схеме на фиг. 3. Поэтому время переключения уменьшается, как и переходные процессы переключения. Усилитель 26 с преобразованием импеданса усиливает фототок, выработанный фотодиодом 23, обеспечивая таким образом сигнал отражения модулированной по яркости части диска 10. ROM-сигнал мультиплексируется в канал детектирования в мультиплексоре 27. Выходной канал ступени 29 усиления может также использоваться для детектирования дефектов в МО-области безо всякого переключения, так как ROM-сигнал (отражения) присутствует при считывании МО-данных. Схема фиг. 1 обеспечивает улучшенное отношение сигнал-шум как для МО, так и для ROM-сигналов относительно схемы по фиг. 3.

Другой вариант выполнения изобретения показан на фиг. 4. Транзисторы 30 и 31 образуют схему токового зеркала с усилителем 32, обеспечивая сигнал отражения для модулированной по яркости части диска 10. МО-сигнал проходит через дифференциальный усилитель 25 с преобразованием импеданса, как и на фиг. 1. Схема по фиг. 4 также устраняет переключение и переходные процессы, сопровождающие переключение, и обеспечивает выдачу МО- и ROM-сигналов. Суммирующая схема может быть добавлена на фиг. 4 тем же образом, что и на фиг. 1 (суммирующая схема 33 и линия 34).

Фиг. 5 показывает другой вариант реализации изобретения. Усилитель 125 с преобразованием импеданса используется для усиления разностного сигнала с фотодиодов 23 и 24, и благодаря этому обеспечивает МО-сигнал со схемы 128 усиления вышеописанным для фиг.1 образом. На фиг. 5 усилитель 126 с преобразованием импеданса подключен к катоду фотодиода 24. Выход усилителя 126 подключен к схеме 129 усиления для выработки ROM-сигнала. Суммирующая схема 33 может, если требуется, добавляться к схеме по фиг. 5 так же, как показано на фиг. 1.

Фиг. 6 является схемой еще одного варианта реализации изобретения и обеспечивает использование полного ROM-сигнала. Фотодиод 24 подключен к разностному усилителю 225 и 226. Фотодиод 23 подключен к разностному усилителю 225 и 227. МО-сигнал вырабатывается усилителем 225, как описано выше со ссылкой на фиг. 1. ROM-сигнал вырабатывается путем сложения выходных сигналов усилителей 226 и 227. Опять-таки, суммирующая схема 33 может использоваться для подавления МО-компонента ROM-выходного сигнала, если требуется, тем же образом, как показано на фиг. 1.

Предложенная согласно изобретению и описанная выше схема иллюстрирована для применения с МО-дисками, которые включают ROM-часть. Схема также пригодна для устройств воспроизведения/записи, способных использовать и однократно записанные, и стираемые оптические диски.

Хотя изобретение описано со ссылками на частные варианты реализации изобретения, ясно, что различные изменения в форме и детали могут быть сделаны без отступления от духа и объема защиты изобретения, которые определяются в нижеследующей формуле изобретения.

Формула изобретения

1. Аппаратура оптического дискового запоминающего устройства, включающая в себя оптический диск (10), являющийся магнитооптическим (МО) носителем данных, лазерный генератор (11), оптическую систему (13,16), установленную с возможностью фокусирования выходящего из лазерного генератора (11) на оптический диск (10) света и направления отраженного от оптического диска (10) света на компоненты (31,18) раздельной выработки первого (20) и второго (19) сигналов поляризованного света, модулированных по яркости сигналом отражения от дисковых дефектов или ROM-части оптического диска (10), схему детектирования света, включающую в себя первый (24) и второй (23) фотодиоды, оптически подключенные с возможностью приема соответственно первого (20) и второго (19) сигналов поляризованного света, два усилителя (25,125 и 26,126) с преобразованием импеданса, первый из которых предназначен для считывания разностного сигнала фотодиодов (24,23) и выработки электрического сигнала, соответствующего МО-сигналу, а второй - для выработки электрического сигнала, соответствующего ROM-сигналу отражения, и источник напряжения смещения (U_BIAS), отличающаяся тем, что анод первого фотодиода (24) и катод второго фотодиода (23) подключены к первому усилителю (25,125), а катод первого фотодиода (24) и анод второго фотодиода (23) образуют выводы, один из которых подключен к потенциальному полюсу источника напряжения смещения (U_BIAS), а другой через второй усилитель (26,126) - к его заземленному полюсу.

2. Аппаратура по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит суммирующую схему (33), включенную с возможностью приема и суммирования выходных сигналов первого (25,125) и второго (26,126) усилителей для выработки электрического сигнала, соответствующего ROM-сигналу отражения.

3. Аппаратура по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит третий усилитель (227) с преобразованием импеданса, включенный между потенциальным полюсом источника напряжения смещения (U_BIAS) и катодом первого фотодиода (24), и суммирующую схему (33), включенную с возможностью приема и суммирования выходных сигналов второго (226) и третьего (227) усилителей для выработки выходного электрического сигнала, соответствующего ROM-сигналу отражения.

4. Аппаратура по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средство токового зеркала (30,31), включенное между анодом второго фотодиода (23) и вторым усилителем (32).

5. Аппаратура по п.4, отличающаяся тем, что средство токового зеркала включает в себя два транзистора (30,31) с общим эмиттером и объединенными базами, при этом коллектор одного из транзисторов (30) подключен к аноду второго фотодиода (23), а коллектор другого транзистора - ко второму усилителю (32).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6