專(zhuān)利名稱(chēng)：用于光學(xué)掃描器的聚焦控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的掃描器的聚焦控制回路的操作點(diǎn)進(jìn)行修正的方法、使用該方法的聚焦控制回路、以及使用這種方法或者這種聚焦控制回路的用于從和/或?qū)鈱W(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行讀/寫(xiě)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在焦點(diǎn)搜索期間，在用于從和/或向諸如CD(致密盤(pán))或者DVD(數(shù)字多功能盤(pán))的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行讀和/或?qū)懙脑O(shè)備中，通過(guò)光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的信息層來(lái)確定物鏡的焦距，并且隨后將聚焦控制回路閉路。所確定的焦距對(duì)關(guān)于由哪個(gè)聚焦控制回路來(lái)執(zhí)行控制的操作點(diǎn)進(jìn)行確定。在操作期間，該聚焦控制回路就會(huì)在致動(dòng)器的幫助下將物鏡保持在焦距處。在這種情況中由聚焦控制回路來(lái)對(duì)現(xiàn)有的測(cè)量誤差，也就是操作點(diǎn)距離真實(shí)焦距的偏差，進(jìn)行修正。但是，測(cè)量誤差導(dǎo)致聚焦控制回路中的穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)偏差?；旧嫌晌镧R的慣性來(lái)確定測(cè)量誤差。物鏡以一個(gè)時(shí)間偏移跟隨在焦點(diǎn)搜索期間被施加在致動(dòng)器處的電壓波形(voltage profile)。一旦物鏡到達(dá)焦距，聚焦控制回路被閉路，并且將電流電壓值固定。但是之前已經(jīng)到達(dá)了屬于該焦距的真實(shí)電壓值現(xiàn)在卻被超過(guò)了。超過(guò)的程度是所使用的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍(dynamics)的函數(shù)。但是，其遵從制造公差，因此對(duì)于使用中的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不是已知的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于在操作點(diǎn)離開(kāi)真實(shí)焦距的偏差被修正的情況中進(jìn)行聚焦控制的方法。
根據(jù)本發(fā)明，借助于用于對(duì)光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的掃描器的聚焦控制回路的操作點(diǎn)進(jìn)行修正的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的，所述方法包括步驟-從聚焦誤差信號(hào)中提取由光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的垂直(verticle)抖動(dòng)引起的信號(hào)分量；
-將所提取的信號(hào)分量進(jìn)行積分；和-借助于所積分的信號(hào)對(duì)操作點(diǎn)進(jìn)行修正。
借助于在這里所示的方法將靜態(tài)操作點(diǎn)設(shè)置到在回放期間位于出現(xiàn)的最高和最低焦點(diǎn)之間的中點(diǎn)值。這里，操作點(diǎn)是在沒(méi)有開(kāi)路控制回路干擾的情況中由物鏡所占據(jù)的位置。根據(jù)本發(fā)明的方法對(duì)操作點(diǎn)離開(kāi)真實(shí)焦距的偏差進(jìn)行修正，并且將系統(tǒng)偏差減小到零。為了修正該偏差，在聚焦誤差信號(hào)中對(duì)由現(xiàn)存的垂直抖動(dòng)引起的系統(tǒng)偏差進(jìn)行檢測(cè)。因?yàn)闄C(jī)械限制和/或公差，所以即使在光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的高質(zhì)量記錄設(shè)備和高質(zhì)量光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的情況中，也不能避免垂直抖動(dòng)的發(fā)生。但是，這種垂直抖動(dòng)可能非常小。在焦距中，物鏡跟隨具有關(guān)于焦距的正弦波形的垂直抖動(dòng)。在其他的干擾和噪聲之外，這種波形也發(fā)生在聚焦誤差信號(hào)中。從聚焦誤差信號(hào)中提取該正弦信號(hào)并且進(jìn)行放大。在高質(zhì)量光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)特別是沒(méi)有垂直抖動(dòng)的測(cè)試介質(zhì)的情況中，這種信號(hào)可能較小并且被與用于存儲(chǔ)介質(zhì)的高質(zhì)量記錄設(shè)備相關(guān)地非線性地變形。在另一方面，對(duì)于通常的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)，該信號(hào)可能很大以至于信號(hào)幅度超過(guò)了計(jì)算范圍的最大或者最小值，并且因?yàn)橛?jì)算機(jī)邏輯單元對(duì)溢出進(jìn)行限制所以該信號(hào)被限制到這些值。因?yàn)閺谋举|(zhì)上來(lái)說(shuō)正弦信號(hào)的零交叉點(diǎn)(zero crossings)是很重要的，所以上述情況并不影響操作的點(diǎn)的確定。將所提取和放大的正弦信號(hào)進(jìn)行積分并且用作用于聚焦控制的操作點(diǎn)的修正信號(hào)。這種情況中聚焦操作點(diǎn)正具有因?yàn)榇怪倍秳?dòng)所以物鏡在其附近移動(dòng)的平衡位置的值。從而對(duì)焦點(diǎn)搜索期間發(fā)生的測(cè)量誤差進(jìn)行修正。
根據(jù)本發(fā)明的方法能夠達(dá)到的準(zhǔn)確度好于1μm。例如，可以使用帶有增強(qiáng)分辨率的8比特DAC(數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器)來(lái)驅(qū)動(dòng)聚焦致動(dòng)器。這里，DAC的準(zhǔn)確度好于0.5LSB，并且用增強(qiáng)分辨率來(lái)實(shí)現(xiàn)16比特分辨率。如果對(duì)于物鏡給出假設(shè)2.56mm的調(diào)節(jié)路徑，則8比特DAC實(shí)現(xiàn)10μm的分辨率和好于±5μm的絕對(duì)準(zhǔn)確度。增強(qiáng)分辨率將該分辨率擴(kuò)展到16比特，并且實(shí)現(xiàn)了下面量化值-名義分辨率步寬39.0625nm-最大步寬 78.125nm借助于控制器可以將操作點(diǎn)精確地設(shè)置到±1步長(zhǎng)。
借助于低通濾波器從聚焦誤差信號(hào)中有利地提取正弦信號(hào)。該低通濾波器最好具有固定的截止頻率。但是，類(lèi)似地，還可以使用可變低通濾波器，可以作為存儲(chǔ)介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)速率的函數(shù)來(lái)選擇其截止頻率。因?yàn)榇怪倍秳?dòng)導(dǎo)致低頻正弦信號(hào)，所以能夠以這種方式從聚焦控制的高頻分量中容易地分離出正弦信號(hào)。而且，因此至少將現(xiàn)存的噪聲部分地抑制。
最好在積分前，將所提取的正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為幅度±A的矩形信號(hào)。雖然也可以將從低通濾波器起始的正弦信號(hào)直接進(jìn)行積分，但是其具有疊加在其上的干擾。轉(zhuǎn)換為矩形信號(hào)具有這樣的效應(yīng)在操作點(diǎn)處正半波和負(fù)半波長(zhǎng)度相等，并且將這種情況用作確定操作點(diǎn)的規(guī)則。因?yàn)閷⒄拓?fù)半波之間的時(shí)間關(guān)系用于確定操作點(diǎn)，所以以這種方式，本方法獨(dú)立于輸入信號(hào)的形狀和任何可能出現(xiàn)的偏移。
根據(jù)本發(fā)明的另外方面，將矩形信號(hào)用作光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)上角測(cè)量的索引，或者用于確定光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的速度。將所獲得的矩形信號(hào)與垂直抖動(dòng)，由此與光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行鎖相。所以其提供角參考點(diǎn)并且恰好具有光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的當(dāng)前速度的頻率。
通過(guò)示例的方式，有利地將與垂直抖動(dòng)進(jìn)行鎖相的矩形信號(hào)施加于用于對(duì)光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)重放或者寫(xiě)入的便攜設(shè)備。特別是用這種的設(shè)備，還理想地為了節(jié)能目的而不連續(xù)地操作讀或?qū)懠す馄?。?dāng)將讀激光器開(kāi)通時(shí)，以增加的數(shù)據(jù)速率讀出數(shù)據(jù)并且將該數(shù)據(jù)緩存在讀存儲(chǔ)器中。一旦讀存儲(chǔ)器充滿(mǎn)，將讀激光器關(guān)斷，并且以正常數(shù)據(jù)速率來(lái)重放在讀存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。在讀存儲(chǔ)器清空之前，將讀激光器再次開(kāi)通并且將數(shù)據(jù)再次讀入讀存儲(chǔ)器。以類(lèi)似的方式，將在寫(xiě)存儲(chǔ)器中緩存的數(shù)據(jù)以增加的數(shù)據(jù)速率寫(xiě)入到存儲(chǔ)介質(zhì)中。在寫(xiě)存儲(chǔ)器清空前，將寫(xiě)激光器關(guān)斷并且寫(xiě)存儲(chǔ)器充滿(mǎn)有新數(shù)據(jù)。一旦寫(xiě)存儲(chǔ)器被充滿(mǎn)，再次開(kāi)通寫(xiě)激光器并且將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)介質(zhì)。借助于關(guān)斷的讀或?qū)懠す馄?，將聚焦控制回路開(kāi)路并且物鏡具有操作點(diǎn)的位置。當(dāng)再次將讀或?qū)懠す馄鏖_(kāi)通時(shí)，必須再次確定焦距并且聚焦控制回路必須閉路。至此都可以有利地使用矩形信號(hào)。這里的想法是維持物鏡的位置并且進(jìn)行等待直到光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的信息層穿過(guò)焦面為止。這種情況在每秒20轉(zhuǎn)的速度的存儲(chǔ)介質(zhì)的每個(gè)旋轉(zhuǎn)中發(fā)生兩次，例如每25msec一次。將PLL(鎖相環(huán))與矩形信號(hào)同步以控制耦合樣例(coupling instance)和耦合方向。在這種情況中，以邊沿觸發(fā)的方式將PLL進(jìn)行同步，并且當(dāng)沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)PLL慣性地保持頻率和相位關(guān)系。獨(dú)立于其穩(wěn)定度和速度穩(wěn)定度，對(duì)于特定時(shí)間段，該P(yáng)LL提供適當(dāng)?shù)南辔恍畔⒂糜诖_定耦合點(diǎn)的樣例。
與其中物鏡以例如250msec的斜坡期間穿過(guò)斜坡的主動(dòng)焦點(diǎn)搜索相比，上述被動(dòng)方法大約要快10倍。而且，因?yàn)橥ㄟ^(guò)物鏡的靜止焦點(diǎn)僅僅移動(dòng)信息層，所以穿過(guò)速度是最小的。因此用于耦合的先決條件非常好。
本發(fā)明的另外的目的是提出在將操作點(diǎn)離開(kāi)真實(shí)焦距的偏差進(jìn)行修正的情況中的聚焦控制回路。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的掃描器的聚焦控制回路裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的，所述裝置包括-濾波器，用于從聚焦誤差信號(hào)中提取光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的垂直抖動(dòng)所引起的信號(hào)分量；-積分器，用于將所提取的信號(hào)分量進(jìn)行積分；和-用于借助于所積分的信號(hào)來(lái)修正操作點(diǎn)的裝置。
所述濾波器最好是低通濾波器。而且，最好聚焦控制回路具有比較器，用于將所提取的信號(hào)分量轉(zhuǎn)換為預(yù)定幅度的矩形信號(hào)。
有利地將用于對(duì)聚焦控制回路的操作點(diǎn)進(jìn)行修正的本發(fā)明的方法、或者本發(fā)明的聚焦控制回路使用在用于從和/向或光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行讀/寫(xiě)的設(shè)備中。


借助于圖1到4為了增進(jìn)理解的目的在下面解釋本發(fā)明。在這種情況中相同的參考數(shù)字表示相同的元件。在附圖中圖1示出了用于從和/或向光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行讀和/或?qū)懙脑O(shè)備的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的聚焦控制回路；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明用于對(duì)聚焦控制回路的操作點(diǎn)進(jìn)行修正的方法的流程圖；和圖4示出了在聚焦控制回路中出現(xiàn)的信號(hào)的示例信號(hào)波形。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于從和/或向光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行讀和/或?qū)懙脑O(shè)備的示意圖。激光二極管1發(fā)射被準(zhǔn)直透鏡2進(jìn)行準(zhǔn)直的光束，該光束穿過(guò)分束器立方體(beamsplitter cube)3并且被物鏡4聚焦在光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)6上。借助于致動(dòng)器5物鏡4以這種方式移動(dòng)將光線與光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)6的軌道確切地對(duì)準(zhǔn)。由物鏡4將由光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)6反射的光束進(jìn)行準(zhǔn)直，并且由分束器立方體3在另一個(gè)物鏡7的方向中將光束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，該物鏡7將光線聚焦到光檢測(cè)器8。光檢測(cè)器8產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)，該信號(hào)由放大器9進(jìn)行放大并且由模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器10轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)HF。計(jì)算電子設(shè)備11從該數(shù)字輸出信號(hào)中獲得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。而且，從光檢測(cè)器8的輸出信號(hào)中獲得被饋入聚焦控制回路12的聚焦誤差信號(hào)FE。所述聚焦控制回路借助于致動(dòng)器5根據(jù)聚焦誤差信號(hào)控制與光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)6相關(guān)的物鏡4的位置。
在圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的聚焦控制回路12的示意圖。在圖3中示出了對(duì)應(yīng)方法的流程圖。根據(jù)本發(fā)明的聚焦控制回路12包括至少一個(gè)低通濾波器13、比較器14、積分器15和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的實(shí)際控制回路16。首先，在步驟20借助于低通濾波器13從聚焦誤差信號(hào)FE中提取由垂直抖動(dòng)所引起的信號(hào)FEfil并且進(jìn)行放大。將所提取并且放大的信號(hào)饋入比較器14，其在隨后的步驟21將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為預(yù)定幅度的矩形信號(hào)Fcomp。在步驟22借助于積分器15將矩形信號(hào)Fcomp進(jìn)行積分，并且在步驟23將該信號(hào)饋入控制回路16作為用于聚焦操作點(diǎn)的修正信號(hào)Fact-偏移。作為選擇，在步驟24根據(jù)矩形信號(hào)Fcomp在步驟25確定光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)6的旋轉(zhuǎn)角度和/或在步驟24確定光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)6的速度。
圖4再現(xiàn)了在聚焦控制回路12閉路期間在聚焦控制回路12中出現(xiàn)的信號(hào)的示例信號(hào)波形。這是在帶有非常小的垂直抖動(dòng)和非線性輸入波形的系統(tǒng)中對(duì)典型信號(hào)波形的模擬，并且這表示了一種重要的情況。在每種情況中以任意單位將信號(hào)幅度相對(duì)于時(shí)間進(jìn)行繪制。圖4的部分a)示出了在正常聚焦偏差的信號(hào)分量覆蓋了垂直抖動(dòng)的波形的情況中的聚焦誤差信號(hào)FE。圖4的部分b)示出了已經(jīng)經(jīng)歷了低通濾波并且本質(zhì)上由垂直抖動(dòng)引起的放大過(guò)的聚焦誤差信號(hào)FEfil。離開(kāi)操作點(diǎn)的偏差在此處大于垂直抖動(dòng)的幅度，并且控制回路修正偏移。在圖4的部分c)中示出了比較器14的輸出處的矩形信號(hào)Fcomp，而在部分d)中示出了由積分器15將矩形信號(hào)Fact-偏移進(jìn)行積分，也就是積分過(guò)的偏移。圖4的部分e)示出了實(shí)際透鏡運(yùn)動(dòng)。在聚焦控制回路12中將垂直抖動(dòng)的波形、和高頻修正運(yùn)動(dòng)相加到所確定的偏移，根據(jù)聚焦誤差信號(hào)FE進(jìn)行該操作。但是由致動(dòng)器的低通特征對(duì)高頻分量進(jìn)行濾波，并且因?yàn)橘|(zhì)量使得致動(dòng)器的行為與二次低通濾波器對(duì)應(yīng)，所以在透鏡的運(yùn)動(dòng)中不反映高頻分量。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(6)的掃描器的聚焦控制回路(12)的操作點(diǎn)進(jìn)行修正的方法，包括步驟-從聚焦誤差信號(hào)(FE)中提取(20)由光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(6)的垂直抖動(dòng)引起的信號(hào)分量(FEfil)；-將所提取的信號(hào)分量(FEfil)進(jìn)行積分(22)；-借助于積分過(guò)的信號(hào)(Fact-偏移)對(duì)操作點(diǎn)進(jìn)行修正(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中借助于低通濾波從聚焦誤差信號(hào)(FE)中提取(20)由垂直抖動(dòng)引起的信號(hào)分量(FEfil)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在積分(22)之前，將所提取的信號(hào)分量(FEfil)轉(zhuǎn)換(21)為預(yù)定幅度的矩形信號(hào)(Fcomp)。
4.一種用于光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(6)的掃描器的聚焦控制回路(12)，包括-濾波器(13)，用于從聚焦誤差信號(hào)(FE)中提取(20)由光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(6)的垂直抖動(dòng)引起的信號(hào)分量(FEfil)；-積分器(15)，用于將所提取的信號(hào)分量(FEfil)進(jìn)行積分(22)；和-用于借助于積分過(guò)的信號(hào)(Fact-偏移)對(duì)操作點(diǎn)進(jìn)行修正(23)的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚焦控制回路，其中所述濾波器(13)是低通濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的聚焦控制回路，具有比較器(14)，用于將所提取的信號(hào)分量(FEfil)轉(zhuǎn)換(21)為預(yù)定幅度的矩形信號(hào)(Fcomp)。
7.用于確定光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(6)的速度的方法，特征在于使用(24)借助于根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法所獲得的矩形信號(hào)(Fcomp)來(lái)確定速度。
8.用于確定光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(6)的旋轉(zhuǎn)角度的方法，特征在于使用(25)借助于根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法所獲得的矩形信號(hào)(Fcomp)作為用于確定旋轉(zhuǎn)角度的索引。
9.用于為光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(6)耦合聚焦控制回路(12)的方法，包括步驟-借助于根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法確定與光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(6)的垂直抖動(dòng)進(jìn)行鎖相的矩形信號(hào)(Fcomp)；-在閉路聚焦控制回路(12)的情況中將PLL與矩形信號(hào)(Fcomp)同步；-將聚焦控制回路(12)開(kāi)路；-借助于慣性的PLL確定用于聚焦控制回路(12)的耦合點(diǎn)；和-在耦合點(diǎn)處將聚焦控制回路(12)閉路。
10.用于從/向光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)讀/寫(xiě)的設(shè)備，特征在于其具有用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到3和/或7到9之一所述的方法的裝置，或者根據(jù)權(quán)利要求4到6之一的聚焦控制回路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(6)的掃描器的聚焦控制回路(12)的操作點(diǎn)進(jìn)行修正的方法。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括步驟從聚焦誤差信號(hào)(FE)中提取(20)由光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(6)的垂直抖動(dòng)引起的信號(hào)分量；將所提取的信號(hào)分量進(jìn)行積分(22)；借助于積分過(guò)的信號(hào)對(duì)操作點(diǎn)進(jìn)行修正(23)。
文檔編號(hào)G11B7/095GK1855253SQ20061007710
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者曼弗雷德·費(fèi)克納 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司