專(zhuān)利名稱(chēng)：用于介質(zhì)掃描系統(tǒng)的聚焦控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)輻射束來(lái)掃描介質(zhì)的裝置，該裝置包括用于提供該輻射束并且根據(jù)從該介質(zhì)反射的輻射產(chǎn)生至少一個(gè)檢測(cè)器信號(hào)的光頭，以及用于產(chǎn)生聚焦控制信號(hào)以便將該輻射束聚焦到該介質(zhì)上的一點(diǎn)的聚焦裝置。
本發(fā)明還涉及一種通過(guò)輻射束來(lái)掃描介質(zhì)的方法，該方法包括根據(jù)從該介質(zhì)反射的輻射產(chǎn)生至少一個(gè)檢測(cè)器信號(hào)，以及產(chǎn)生聚焦控制信號(hào)以便將該輻射束聚焦到該介質(zhì)上的一點(diǎn)。
本發(fā)明還涉及聚焦輻射束的領(lǐng)域，并且特別涉及一種用于把標(biāo)簽寫(xiě)入到帶有標(biāo)簽的介質(zhì)的標(biāo)簽側(cè)以及把激光聚焦到帶有標(biāo)簽的介質(zhì)的標(biāo)簽側(cè)的方法和設(shè)備。
專(zhuān)利申請(qǐng)US 2004/0037176描述了一種用于在光盤(pán)上打印標(biāo)簽的光盤(pán)裝置和方法。所述標(biāo)簽是利用從該光盤(pán)裝置的光頭輸出的激光束產(chǎn)生的。應(yīng)當(dāng)注意到，在該文獻(xiàn)中，使用“雕刻(scribe)”一詞來(lái)表示改變輻射敏感層的可見(jiàn)光特性的工藝，以用于在記錄載體上產(chǎn)生可見(jiàn)標(biāo)簽。在光學(xué)記錄裝置中，通過(guò)在軌道中寫(xiě)入標(biāo)記來(lái)把信息存儲(chǔ)在記錄載體上。所述光學(xué)記錄裝置配備有光頭，以用來(lái)把激光束聚焦到該記錄載體的記錄層上的軌道中的掃描點(diǎn)上。在記錄期間，基于徑向誤差信號(hào)通過(guò)伺服系統(tǒng)把所述光頭徑向定位在軌道上，該徑向誤差信號(hào)是基于從該光頭中的檢測(cè)器產(chǎn)生的檢測(cè)器信號(hào)，其中所述檢測(cè)器信號(hào)是基于從該記錄載體反射的輻射而產(chǎn)生的。
在所述已知文獻(xiàn)中描述了通過(guò)所述光頭來(lái)打印標(biāo)簽。在可以從光盤(pán)的標(biāo)簽表面的一部分看到的位置處形成一個(gè)光特性改變層，該光特性改變層是由光敏或熱敏材料形成的。所述光盤(pán)被設(shè)置在光盤(pán)單元的轉(zhuǎn)盤(pán)上，該光盤(pán)的標(biāo)簽表面被導(dǎo)向光頭。在掃描操作中把所述光盤(pán)和光頭彼此移動(dòng)，以便覆蓋沿著該光盤(pán)的平面的一個(gè)標(biāo)簽區(qū)域。與所述掃描同步地，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)制從所述光學(xué)拾取器輸出的激光束的功率，所述圖像數(shù)據(jù)例如是將要打印的字符或圖形圖像，并且所述激光束被發(fā)射到所述可見(jiàn)光特性改變層上。作為把所述可見(jiàn)光特性改變層暴露于所述激光束的結(jié)果，該可見(jiàn)光特性改變層的可見(jiàn)光反射率被改變，從而在所述標(biāo)簽表面上形成了對(duì)應(yīng)于所述圖像數(shù)據(jù)的圖像。
在所述掃描期間，所述激光束被聚焦到介質(zhì)上的一點(diǎn)。聚焦到具有輻射敏感層的盤(pán)的空白側(cè)(例如“空白”可寫(xiě)標(biāo)簽)與聚焦到傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄層的區(qū)別在于，在所述空白側(cè)，通常沒(méi)有聚焦誤差信號(hào)可用于把所述激光點(diǎn)聚焦到所述標(biāo)簽表面上。聚焦是基于檢測(cè)從介質(zhì)反射的最大輻射量。已知的掃描系統(tǒng)的一個(gè)問(wèn)題在于，通過(guò)檢測(cè)所述輻射量的聚焦比較慢并且不是很精確，從而可能導(dǎo)致標(biāo)簽的打印質(zhì)量不穩(wěn)定。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于掃描介質(zhì)同時(shí)穩(wěn)定地聚焦的裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，所述目的是利用一種在開(kāi)頭段落中限定的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在該裝置中，所述聚焦裝置被設(shè)置成在所述聚焦控制信號(hào)中包括聚焦激發(fā)信號(hào)，以及基于檢測(cè)到所述檢測(cè)器信號(hào)中的重心而產(chǎn)生聚焦校正信號(hào)，其中該檢測(cè)器信號(hào)的權(quán)重是根據(jù)該聚焦激發(fā)信號(hào)而被確定的。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，所述目的是利用一種在開(kāi)頭段落中限定的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該方法包括在所述聚焦控制信號(hào)中包括聚焦激發(fā)信號(hào)以及基于檢測(cè)到所述檢測(cè)器信號(hào)中的重心而產(chǎn)生聚焦校正信號(hào)，其中該檢測(cè)器信號(hào)的權(quán)重是根據(jù)該聚焦激發(fā)信號(hào)而被確定的。
所述聚焦校正信號(hào)是一個(gè)將被施加到聚焦致動(dòng)器的信號(hào)，從而使得所述輻射束的焦點(diǎn)緊密地跟隨將被掃描的介質(zhì)的表面，也就是說(shuō)，所述聚焦校正信號(hào)對(duì)應(yīng)于介質(zhì)的高度變化。檢測(cè)所述重心包括基于所述聚焦激發(fā)信號(hào)的值而組合各檢測(cè)器信號(hào)單元的重心，以及根據(jù)該聚焦激發(fā)信號(hào)的實(shí)際值而向所述檢測(cè)器信號(hào)單元分配一個(gè)權(quán)重。所述重心的位置指示焦點(diǎn)而所述表面之間的差異。所述措施具有提高所述聚焦控制信號(hào)的可靠性的效果，這是由于向所述檢測(cè)器信號(hào)的各部分的干擾(比如噪聲)分配了相對(duì)權(quán)重并且把它們組合在一起。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于產(chǎn)生了可靠的聚焦信號(hào)。
本發(fā)明還基于下面的認(rèn)識(shí)。在聚焦系統(tǒng)中，可以通過(guò)改變所述聚焦控制信號(hào)并且檢測(cè)在檢測(cè)器信號(hào)中的最大反射輻射量來(lái)檢測(cè)聚焦設(shè)置點(diǎn)。例如，初始地可以使用一個(gè)慢斜升信號(hào)以作為所述聚焦控制信號(hào)。然而，在這種聚焦控制系統(tǒng)中，很難控制或者檢驗(yàn)所檢測(cè)到的設(shè)置點(diǎn)，這是由于在反射輻射量的偏差與所需要的聚焦校正信號(hào)量之間不存在已知的關(guān)系。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)看到，通過(guò)在所述聚焦控制信號(hào)中包括預(yù)定的聚焦激發(fā)信號(hào)以及檢測(cè)所述檢測(cè)器信號(hào)中的重心(其中所述檢測(cè)器信號(hào)的權(quán)重是根據(jù)所述聚焦激發(fā)信號(hào)而確定的)，所述重心的位置與所述聚焦激發(fā)信號(hào)的幅度直接相關(guān)。從而可以從這種計(jì)算中導(dǎo)出作為信號(hào)值的所需的校正量。應(yīng)當(dāng)注意到，由于各種未知參數(shù)(比如聚焦致動(dòng)器的轉(zhuǎn)移函數(shù))，實(shí)際的聚焦位移量仍然是未知的。然而，有利的是，所需的聚焦校正信號(hào)的值直接遵循所檢測(cè)到的重心和所述預(yù)定義的聚焦激發(fā)信號(hào)的關(guān)系。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置用于在標(biāo)簽?zāi)Ｊ较掳芽梢?jiàn)標(biāo)簽雕刻在介質(zhì)上，該介質(zhì)具有標(biāo)簽側(cè)，該標(biāo)簽側(cè)配備有用于通過(guò)輻射束而產(chǎn)生該可見(jiàn)標(biāo)簽的輻射敏感層，并且所述光頭用于才該輻射敏感層上產(chǎn)生所述點(diǎn)，以便雕刻該可見(jiàn)標(biāo)簽。
應(yīng)當(dāng)注意到，在用于把用戶(hù)數(shù)據(jù)記錄到光盤(pán)上的裝置中，必須把所述光頭和檢測(cè)器設(shè)計(jì)成通過(guò)具有已知光學(xué)屬性的襯底層在數(shù)據(jù)記錄層上產(chǎn)生掃描點(diǎn)。例如，所述光學(xué)元件被設(shè)計(jì)成補(bǔ)償由該襯底造成的已知的已知的球面像差數(shù)量。用于控制聚焦的檢測(cè)器信號(hào)被設(shè)計(jì)成跟隨這種埋入記錄層上的軌道。然而，在標(biāo)簽雕刻過(guò)程中，所述標(biāo)簽表面不具有軌道，并且所述射束不穿過(guò)襯底層。然而，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)看到，在所述平坦的標(biāo)簽敏感層上產(chǎn)生雕刻點(diǎn)的同時(shí)出現(xiàn)的檢測(cè)器信號(hào)可以意外地被用于如上所述地檢測(cè)聚焦。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，利用軟件以及有限的附加電路或者不利用附加電路，可以增強(qiáng)傳統(tǒng)的記錄裝置，從而使其具有可靠的標(biāo)簽雕刻功能。
在所述裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述聚焦激發(fā)信號(hào)是一個(gè)周期性的聚焦激發(fā)信號(hào)，在特定情況下，該周期性聚焦激發(fā)信號(hào)基本上是正弦信號(hào)。這樣做的效果是周期性地確定所述重心的值，例如在所述周期性聚焦激發(fā)信號(hào)的側(cè)翼確定。所述基本上是正弦信號(hào)的聚焦激發(fā)信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)在于，固有地具有高階動(dòng)態(tài)響應(yīng)的聚焦元件(比如致動(dòng)器)將基本上根據(jù)所述聚焦激發(fā)信號(hào)來(lái)移動(dòng)，因此提供所述重心的精確值。
在所述裝置的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于重心的所述檢測(cè)是基于所述激發(fā)信號(hào)的一個(gè)區(qū)間，該區(qū)間關(guān)于該激發(fā)信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。所述對(duì)稱(chēng)區(qū)間導(dǎo)致對(duì)應(yīng)于所述聚焦激發(fā)信號(hào)的正、負(fù)部分的檢測(cè)器信號(hào)單元的相等的權(quán)重。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，隨機(jī)干擾單元將受到抑制。
在所附權(quán)利要求書(shū)中將給出根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的其他優(yōu)選實(shí)施例，其公開(kāi)內(nèi)容被合并在此以作參考。
參照在下面的說(shuō)明書(shū)中以舉例的方式描述的實(shí)施例以及參照附圖，本發(fā)明的這些和其他方面將變得更為明顯，其中

圖1a示出了盤(pán)形記錄載體；圖1b示出了該記錄載體的橫截面；圖1c示出了記錄載體上的標(biāo)簽；圖2示出了具有標(biāo)簽雕刻的記錄裝置；圖3示出了檢測(cè)重心；圖4示出了用于檢測(cè)重心的信號(hào)；圖5示出了檢測(cè)器信號(hào)處理部分；圖6示出了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換器；圖7示出了前饋塊；圖8示出了增益模型；圖9示出了聚焦系統(tǒng)的概略圖；圖10示出了前饋分支的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式；圖11示出了CA處理的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式；圖12a示出了1次迭代后的第一仿真結(jié)果，圖12b示出了2次迭代后的第一仿真結(jié)果；圖12c示出了在4次迭代之后并且在把聚焦激發(fā)信號(hào)幅度減小1倍之后的第一仿真結(jié)果；以及圖13示出了諧波幅度的改變。
在附圖中，對(duì)應(yīng)于已經(jīng)描述過(guò)的元件的那些元件具有相同的附圖標(biāo)記。
圖1a示出了盤(pán)形記錄載體。圖1b中示出了橫截面，圖1c示出了該記錄載體的標(biāo)簽側(cè)。記錄載體11具有信息層上的軌道9和中心孔10。軌道9按照螺旋匝圖案或者同心匝圖案排列，所述各匝構(gòu)成信息層上的基本上平行的軌道。該記錄載體可以是具有可記錄類(lèi)型的信息層的光盤(pán)?？捎涗洷P(pán)的例子有CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+RW以及/或者BD(藍(lán)光光盤(pán))。可記錄類(lèi)型的記錄載體上的軌道9由預(yù)刻軌道結(jié)構(gòu)表示，所述預(yù)刻軌道結(jié)構(gòu)是在空白記錄載體的制造期間提供的，其例如是預(yù)制溝槽。在所述信息層上通過(guò)沿著軌道記錄的光學(xué)可檢測(cè)的標(biāo)記來(lái)表示所記錄的信息。所述標(biāo)記將通過(guò)輻射束而被讀取以及可選地寫(xiě)入，所述輻射束例如是在光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的光頭中產(chǎn)生的激光束。所述標(biāo)記由一個(gè)或多個(gè)物理參數(shù)的變化構(gòu)成，從而與其周?chē)啾染哂胁煌墓鈱W(xué)屬性，所述物理參數(shù)的變化例如是在諸如染料、合金或相變材料之類(lèi)的材料中進(jìn)行記錄時(shí)所獲得的反射變化或者在磁-光材料中進(jìn)行記錄時(shí)所獲得的偏振方向的變化。
圖1b示出了沿著可記錄類(lèi)型的記錄載體11的線b-b的橫截面，其中，透明襯底15配備有記錄層16和保護(hù)層17。所述軌道結(jié)構(gòu)例如由預(yù)制溝槽14構(gòu)成，其使得光頭能夠在掃描期間遵循軌道9。所述預(yù)制溝槽14可以被實(shí)現(xiàn)為凹陷或突起，或者可以由具有不同光學(xué)屬性的材料構(gòu)成。軌道結(jié)構(gòu)還可以由規(guī)則地散布的子軌道形成，所述子軌道周期性地導(dǎo)致伺服信號(hào)的出現(xiàn)。所述記錄載體可以用于承載實(shí)時(shí)信息(例如視頻或音頻信息)或者其他信息(比如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù))。在保護(hù)層17之上提供有對(duì)于輻射敏感的標(biāo)簽層18，以用于雕刻可見(jiàn)標(biāo)簽。所述雕刻是改變輻射敏感層18的可見(jiàn)光特性以便產(chǎn)生可見(jiàn)標(biāo)簽的工藝。
圖1c示出了記錄載體上的標(biāo)簽。記錄載體11的標(biāo)簽側(cè)被示出，并且已經(jīng)在輻射敏感層中雕刻了可見(jiàn)標(biāo)簽19。通過(guò)施加雕刻點(diǎn)以及在調(diào)制輻射束功率的同時(shí)在徑向和角度位置上掃描標(biāo)簽層18而在該標(biāo)簽層18中雕刻所述可見(jiàn)標(biāo)簽單元(例如黑點(diǎn))。一種用于雕刻可見(jiàn)標(biāo)簽的系統(tǒng)例如可以從US 2002/0191517中獲知。
應(yīng)當(dāng)注意到，所述例子是基于這樣的記錄載體該記錄載體的輻射敏感標(biāo)簽層所在的側(cè)面不同于用于記錄和讀取信息的進(jìn)入側(cè)。然而，由適當(dāng)材料形成的標(biāo)簽層可以位于所述進(jìn)入側(cè)。這種標(biāo)簽層必須是至少部分地對(duì)于所述輻射透明的，以便在軌道中的所述標(biāo)記中記錄信息以及從中讀取信息。此外，所述標(biāo)簽層可以?xún)H僅被施加到所述標(biāo)簽側(cè)的一部分。顯然，只能夠在由該標(biāo)簽層覆蓋的部分處雕刻標(biāo)簽單元。
圖2示出了具有標(biāo)簽雕刻的記錄裝置。該裝置配備有用于掃描記錄載體11的裝置，所述掃描裝置包括用于旋轉(zhuǎn)記錄載體11的驅(qū)動(dòng)器單元21、光頭22、用于徑向定位該光頭22的伺服單元25以及控制單元20。光頭22也被稱(chēng)為OPU(光學(xué)拾取單元)，其包括已知類(lèi)型的光學(xué)系統(tǒng)，以用于產(chǎn)生被引導(dǎo)通過(guò)各光學(xué)元件從而聚焦到輻射點(diǎn)23的輻射束24。該輻射束24由輻射源產(chǎn)生，其例如是激光二極管。
在數(shù)據(jù)記錄模式下，在記錄載體的信息層的軌道上產(chǎn)生所述輻射點(diǎn)。在標(biāo)簽雕刻模式下，所述輻射點(diǎn)被聚焦到介質(zhì)11的標(biāo)簽側(cè)上的輻射敏感層上。所述光頭還包括聚焦致動(dòng)器36和徑向致動(dòng)器(未示出)，該聚焦致動(dòng)器通過(guò)沿著所述射束的光軸移動(dòng)輻射束24的聚焦而把所述射束聚焦到所述輻射點(diǎn)，該徑向致動(dòng)器用于在徑向方向上精細(xì)定位所述點(diǎn)23，其例如是用于徑向移動(dòng)光學(xué)元件的線圈。
由光頭22中的一般類(lèi)型的檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)從所述介質(zhì)反射的輻射。前端單元31耦合到該檢測(cè)器，以便基于從軌道反射的輻射來(lái)提供檢測(cè)器信號(hào)。所述檢測(cè)器信號(hào)可以包括用于讀取所述標(biāo)記的主掃描信號(hào)33和子檢測(cè)器信號(hào)，所述子檢測(cè)器信號(hào)例如是基于分別從軌道的左、右側(cè)反射的輻射的推-拉子檢測(cè)器信號(hào)以及/或者從位于軌道中心的左、右側(cè)的分離的衛(wèi)星點(diǎn)反射的輻射的衛(wèi)星子檢測(cè)器信號(hào)。
用于聚焦的檢測(cè)器信號(hào)被耦合到聚焦單元32，以用于通過(guò)聚焦控制信號(hào)35來(lái)控制所述聚焦致動(dòng)器36，正如下面描述的那樣。所述主掃描信號(hào)33由一般類(lèi)型的讀取處理單元30處理，該處理單元30包括解調(diào)器、反格式化器以及輸出單元以用來(lái)取回信息。對(duì)于所述標(biāo)簽?zāi)Ｊ?，所述檢測(cè)器信號(hào)可以包括表示總反射輻射的總和反射信號(hào)。例如，對(duì)于該總和信號(hào)可以使用所述主掃描信號(hào)，其通常被稱(chēng)作中心孔徑信號(hào)(CA)，或者也可以使用所有子檢測(cè)器信號(hào)的組合。
控制單元20控制對(duì)于信息的記錄和取回，并且可以被設(shè)置成從用戶(hù)或者從主計(jì)算機(jī)接收命令?？刂茊卧?0通過(guò)控制線26(例如系統(tǒng)總線)連接到所述裝置中的其他單元?？刂茊卧?0包括控制電路(例如微處理器)、程序存儲(chǔ)器和接口以用于執(zhí)行各種程序和功能，正如下面將描述的那樣?？刂茊卧?0還可以被實(shí)現(xiàn)為邏輯電路中的狀態(tài)機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn)聚焦單元32，可以使用硬件和/或可編程信號(hào)處理器，比如數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，同時(shí)各部分功能可以在微處理器中實(shí)現(xiàn)。
所述裝置配備有用于在可寫(xiě)類(lèi)型或者可重寫(xiě)類(lèi)型的記錄載體上記錄信息的裝置。該記錄裝置與所述光頭22和前端單元31協(xié)作以便產(chǎn)生寫(xiě)入輻射束，并且其包括寫(xiě)入處理裝置以用于處理輸入信息以便產(chǎn)生寫(xiě)入信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)光頭22，該寫(xiě)入處理裝置包括輸入單元27、格式化器28和調(diào)制器29。為了寫(xiě)入信息，由調(diào)制器29控制所述輻射束的功率，以便在所述記錄層中產(chǎn)生光學(xué)可檢測(cè)的標(biāo)記。
在一個(gè)實(shí)施例中，輸入單元27包括用于輸入信號(hào)的壓縮裝置，所述輸入信號(hào)例如是模擬音頻和/或視頻或者數(shù)字未壓縮音頻/視頻。對(duì)于MPEG標(biāo)準(zhǔn)中的視頻描述了適當(dāng)?shù)膲嚎s裝置，MPEG-1在ISO/IEC11172中定義，MPEG-2在ISO/IEC 13818中定義。所述輸入信號(hào)可以替換地是已經(jīng)根據(jù)這種標(biāo)準(zhǔn)編碼的信號(hào)。
控制單元20用于控制在記錄模式下的記錄。該控制單元包括標(biāo)簽控制單元33，以用于控制在標(biāo)簽?zāi)Ｊ较碌牡窨?。可以通過(guò)主機(jī)接口來(lái)提供將被雕刻的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)用戶(hù)輸入把標(biāo)簽數(shù)據(jù)提供到該標(biāo)簽控制單元。在一個(gè)實(shí)施例中，掃描裝置可以被設(shè)置成僅用于標(biāo)簽寫(xiě)入。所述裝置類(lèi)似于用于記錄的上述裝置，但是其中省略了用于數(shù)據(jù)記錄和取回的元件。
在所述標(biāo)簽?zāi)Ｊ较?，將把所述記錄載體放入所述裝置中，其中該記錄載體的標(biāo)簽側(cè)朝向光頭，以便允許把輻射束聚焦到所述輻射敏感層上的雕刻點(diǎn)。當(dāng)放入記錄載體時(shí)，用戶(hù)可以給出命令以便使用標(biāo)簽?zāi)Ｊ??；蛘?，所述裝置可以自動(dòng)檢測(cè)是否已經(jīng)放入了用于標(biāo)簽寫(xiě)入的適當(dāng)記錄載體，這例如是通過(guò)檢測(cè)該記錄載體上的預(yù)定義位置處的預(yù)刻標(biāo)記。
在實(shí)踐中，標(biāo)簽?zāi)Ｊ较碌南敕ㄊ窃贑D或DVD盤(pán)的非數(shù)據(jù)側(cè)上打印標(biāo)簽。在這兩種情況下，所述光頭中的CD激光器可以被用于寫(xiě)入標(biāo)簽。由于所述1.2mm聚碳酸酯襯底不再是光徑的一部分，因此CD點(diǎn)具有嚴(yán)重的球面像差。徑向和聚焦控制都是開(kāi)環(huán)執(zhí)行的。
可以基于精確地控制和測(cè)量記錄載體從已知參考位置的旋轉(zhuǎn)來(lái)測(cè)量光頭的角度位置。此外，所述記錄載體在標(biāo)簽側(cè)可以具有附加的標(biāo)記，比如條形碼，其可以由光頭或者附加的傳感器檢測(cè)。此外，所述角度位置例如可以基于來(lái)自耦合到轉(zhuǎn)盤(pán)電動(dòng)機(jī)的Hall傳感器的信號(hào)，如在本申請(qǐng)人的共同待決申請(qǐng)(PHNL040725)中所描述的那樣。光頭的徑向位置可以基于對(duì)應(yīng)于相等大小、數(shù)量的步長(zhǎng)的步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)或者可以基于旋轉(zhuǎn)傳感器，該旋轉(zhuǎn)傳感器耦合到電動(dòng)機(jī)以用于沿著紡錘體移動(dòng)滑板。
可以利用一種基于最大化反射率的方法來(lái)聚焦到標(biāo)簽上，所述反射率是從所謂的中心孔徑(CA)信號(hào)測(cè)量的。該中心孔徑信號(hào)有時(shí)被稱(chēng)作總和信號(hào)。基本上，該信號(hào)是描述從盤(pán)反射的光量的信號(hào)。該信號(hào)可以從僅對(duì)應(yīng)于主點(diǎn)的各檢測(cè)器段的總和產(chǎn)生。然而，在一個(gè)3點(diǎn)系統(tǒng)中，該信號(hào)也可以基于對(duì)應(yīng)于主點(diǎn)的各檢測(cè)器段的總和+對(duì)應(yīng)于各衛(wèi)星點(diǎn)的各檢測(cè)器段的總和。然而，這種CA信號(hào)的質(zhì)量較低，在該信號(hào)中存在許多噪聲。因此，需要進(jìn)行大量的采樣或者濾波以便獲得可以再現(xiàn)的結(jié)果。其中一個(gè)選項(xiàng)是對(duì)CA進(jìn)行濾波，然后找到最大值。不幸的是，所述濾波導(dǎo)致已濾波CA信號(hào)中的延遲，當(dāng)找到所述最大值時(shí)應(yīng)當(dāng)補(bǔ)償該延遲。
在根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備中，所述CA信號(hào)不在“時(shí)域”內(nèi)被直接濾波，而是在所述聚焦控制信號(hào)中包括一個(gè)聚焦激發(fā)信號(hào)，并且相應(yīng)地檢測(cè)該CA信號(hào)的偏差以便計(jì)算重心。
圖3示出了檢測(cè)重心。在圖中，沿著垂直軸給出作為z的函數(shù)CA(z)的檢測(cè)器信號(hào)CA，并且在水平軸上給出了聚焦位移z。例如，位移z可以由包括在聚焦控制信號(hào)35中的聚焦激發(fā)信號(hào)來(lái)控制?；旧?，CA信號(hào)的重心被測(cè)量；結(jié)果被稱(chēng)作z0。所述重心意味著在z0兩側(cè)的加權(quán)表面是相等的，其中，通過(guò)根據(jù)下面的公式把表面dA與距離l的乘積積分到z0來(lái)計(jì)算表面SΣMz0=0⇒∫sl.dA=0⇒∫-∞∞(z-z0).CA(z)dz=0⇒∫-∞∞z.CA(z)dz=z0.∫-∞∞CA(z)dz]]>從而導(dǎo)致z0=∫-∞∞z.CA(z)dz∫-∞∞CA(z)dz]]>對(duì)于所述聚焦激發(fā)信號(hào)可以施加一個(gè)周期性信號(hào)，特別是基本上是正弦信號(hào)的信號(hào)。在本例中z=A.cos(2πfNt)⇒dz=dzdt.dt=-2πfNA.sin(2πfNt)dt]]>如果假設(shè)對(duì)于z的大的失焦值(例如z＞A或z＜-A)有CA(z)＝0，則在時(shí)域內(nèi)的測(cè)量原理是根據(jù)下式z0=∫0Tpz.CA(t)·sin(2πfNt)dt∫0TpCA(t)·sin(2πfNt)dt]]>(其被稱(chēng)作完整重心公式COG)其中，TP是與所述周期性聚焦激發(fā)信號(hào)的周期相關(guān)的測(cè)量周期，例如是正弦激發(fā)信號(hào)的周期的0,5倍。在這里允許使用有噪聲的、未濾波的(因此是較快的)CA信號(hào)，這是因?yàn)檎麄€(gè)信號(hào)被積分。該算法在DSP和微處理器實(shí)施方式工作量、校準(zhǔn)速度和簡(jiǎn)單程度方面具有優(yōu)勢(shì)。為了在驅(qū)動(dòng)器中執(zhí)行這種測(cè)量，相對(duì)于盤(pán)移動(dòng)聚焦致動(dòng)器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以使用線性鋸齒。這樣，可以在z和時(shí)間之間獲得線性關(guān)系，從而允許在時(shí)域內(nèi)執(zhí)行z上的積分。然而，鋸齒將導(dǎo)致致動(dòng)器響應(yīng)中的高次諧波，這對(duì)于測(cè)量精度和速度將有負(fù)面影響。因此，在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，使用諧波信號(hào)的側(cè)翼來(lái)驅(qū)動(dòng)所述聚焦致動(dòng)器的移動(dòng)。結(jié)果，時(shí)間和z之間的關(guān)系不再是線性的。為了執(zhí)行在時(shí)間上的積分而不是在空間上的積分，必須如上所述地利用附加的諧波sin(2πfNt)來(lái)補(bǔ)償所述積分。然而，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)于良好的收斂不總是需要該補(bǔ)償，因此可以基于下式來(lái)檢測(cè)所述重心z0=∫0Tpz.CA(t)dt∫0TpCA(t)dt]]>(其被稱(chēng)作簡(jiǎn)化重心公式SCOG)圖4示出了用于檢測(cè)重心的信號(hào)。在該圖的第一部分41中，曲線44給出了驅(qū)動(dòng)器中的聚焦元件關(guān)于水平軸上的時(shí)間t的位移z，這是由于周期為T(mén)d/Nm(即盤(pán)形介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)周期Td除以數(shù)量Nm，以便表示所述周期性聚焦激發(fā)信號(hào)在一次旋轉(zhuǎn)中的周期數(shù))的頻率為Nm/Td的余弦形激發(fā)信號(hào)。TP是測(cè)量周期，其是所述周期性聚焦激發(fā)信號(hào)的周期的0,5倍，即TP＝0,5·Td/Nm。第二部分42示出了檢測(cè)器信號(hào)CA，特別可以看出，在對(duì)應(yīng)于所述周期性聚焦激發(fā)信號(hào)的側(cè)翼的第一對(duì)稱(chēng)區(qū)間45內(nèi)提供了該CA信號(hào)的第一曲線46，其中包括了在對(duì)應(yīng)于部分41中的位移z1的時(shí)間t1處的值CA(z1)。此外，示出了對(duì)應(yīng)于圖3的第三部分43。
圖5示出了檢測(cè)器信號(hào)處理部分。該圖示出了將在驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)的CA信號(hào)處理原理?？梢郧宄乜吹接糜诖_定對(duì)應(yīng)于上面的公式SCOG的分子和分母的兩個(gè)積分器51、52。所述聚焦激發(fā)信號(hào)是如下產(chǎn)生的余弦。對(duì)應(yīng)于介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生同步信號(hào)k，其例如是通過(guò)由介質(zhì)上的條形碼通過(guò)傳感器(見(jiàn)圖6)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速信號(hào)或者傳感器信號(hào)。在縮放單元53中，該同步信號(hào)k被縮放，以便得到優(yōu)選的范圍，例如通過(guò)乘以Nm(所述周期性聚焦激發(fā)信號(hào)的周期數(shù))并且除以8而把0...1023縮放到0...(128*Nm-1)。在邏輯單元54中，把該信號(hào)與7F(十六進(jìn)制)進(jìn)行邏輯與(AND)，以便得到包括Nm＝8個(gè)鋸齒形脈沖的序列，使用SIN單元55和COS單元56把該序列轉(zhuǎn)換到正弦信號(hào)(分別是正弦和余弦)，這例如是基于與早先應(yīng)用在單元53和54中的邏輯縮放相對(duì)應(yīng)的包括128個(gè)值的表而實(shí)現(xiàn)的。
在部分50中示出了測(cè)量周期503，該周期例如是Td/3，即具有Nm＝3個(gè)聚焦激發(fā)信號(hào)周期的旋轉(zhuǎn)周期的三分之一。正弦信號(hào)504被施加來(lái)檢測(cè)所述測(cè)量區(qū)間(在正弦信號(hào)504的零值501、502之間)以便復(fù)位積分器51、52和保持單元59、60，從而產(chǎn)生中斷以表明測(cè)量周期完成。余弦信號(hào)505被輸入到乘法器58，該乘法器還通過(guò)增益單元57接收檢測(cè)器信號(hào)CA，該增益單元具有低通濾波器功能。乘法器58的輸出在積分器51中被積分并且在保持單元59中被采樣，以便產(chǎn)生分子；檢測(cè)器信號(hào)CA在第二積分器52中被積分并且在保持單元60中被采樣，以便產(chǎn)生分母。因此，在具有相同頻率的正弦中的過(guò)零點(diǎn)501、502被用來(lái)復(fù)位所述積分器并且把結(jié)果存儲(chǔ)在零階保持單元59、60中。當(dāng)所述積分器被復(fù)位時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中斷到所述微處理器。該中斷表明該微處理器可以對(duì)所述分子和分母進(jìn)行采樣。
如果成功地執(zhí)行了測(cè)量，即如果CA峰值在所述側(cè)翼上，則將所述分子除以所述分母，從而給出結(jié)果z0。應(yīng)當(dāng)注意到，如果所述聚焦設(shè)置點(diǎn)不在所述聚焦激發(fā)信號(hào)的范圍內(nèi)，則所述CA信號(hào)將大約是零。這可以由所述微處理器在執(zhí)行除法之前單獨(dú)測(cè)試，并且可以對(duì)于所述聚焦激發(fā)信號(hào)選擇更大的幅度或者選擇不同的全局聚焦尋找程序。應(yīng)當(dāng)注意到，所述除法優(yōu)選地在所述微處理器中執(zhí)行，而不是在DSP中執(zhí)行，這種除法在DSP中要復(fù)雜得多。
在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于一次旋轉(zhuǎn)需要多個(gè)測(cè)量，并且所述測(cè)量諧波應(yīng)當(dāng)具有高于盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度的頻率。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化信號(hào)處理，所述測(cè)量諧波應(yīng)當(dāng)是盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度Fd的整數(shù)倍。在這種情況下，把該整數(shù)選擇成N＝8。在每個(gè)余弦上可以得到兩個(gè)測(cè)量側(cè)翼。結(jié)果，對(duì)于z0獲得16個(gè)值，它們均勻地分布在一次旋轉(zhuǎn)上。利用這16個(gè)值可以通過(guò)FFT程序獲得一個(gè)DC值和7個(gè)諧波。
圖6示出了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換器。來(lái)自轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號(hào)61在乘法器單元62和除法器單元63中被縮放，以便產(chǎn)生被耦合到所述檢測(cè)器信號(hào)處理部分(見(jiàn)圖5)的輸入端的同步信號(hào)k。因此，(在該檢測(cè)器信號(hào)處理部分中產(chǎn)生的)正弦波和余弦波被鎖定到該轉(zhuǎn)速信號(hào)，其中該轉(zhuǎn)速信號(hào)對(duì)應(yīng)于盤(pán)的角度位置?？梢酝ㄟ^(guò)所謂的LightScribe(光刻)盤(pán)上的圖案來(lái)產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)速信號(hào)，其每次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生800比特。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化處理，該“800比特”轉(zhuǎn)速信號(hào)首先被轉(zhuǎn)換到“1024”比特轉(zhuǎn)速信號(hào)，如圖6所示。
圖7示出了前饋塊。該前饋塊用于產(chǎn)生前饋信號(hào)，該前饋信號(hào)將被包括在所述聚焦控制信號(hào)中以作為所述聚焦校正信號(hào)。對(duì)于正在旋轉(zhuǎn)的介質(zhì)，所述輸出被所述同步信號(hào)k鎖定到該介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)。該前饋塊包括多個(gè)分支，其中的每個(gè)分支被調(diào)諧到所述旋轉(zhuǎn)頻率的特定諧波。最低的分支開(kāi)始于乘法單元71(k*3/8)，其后是提供3次諧波N＝3的邏輯AND單元72(&7Fhex)，使用SIN和COS單元73把該3次諧波轉(zhuǎn)換到正弦信號(hào)和余弦信號(hào)，所述正弦和余弦信號(hào)被單元74縮放，所述單元74包含對(duì)于相應(yīng)的諧波分量測(cè)量和計(jì)算的幅度。經(jīng)過(guò)縮放的分量在加法器鏈76中被相加，以便產(chǎn)生聚焦校正信號(hào)z。應(yīng)當(dāng)注意到，對(duì)應(yīng)于所述聚焦校正信號(hào)的DC值的分支僅僅由恒定值單元75實(shí)現(xiàn)。因此，在該前饋塊中可以產(chǎn)生具有可編程的幅度的相位的盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度諧波?；谇懊婷枋龅膶?duì)于樣本z0的計(jì)算的FFT程序的結(jié)果被包括在相應(yīng)諧波的幅度寄存器中。應(yīng)當(dāng)注意到，在這里不需要增益轉(zhuǎn)換，所得到的基于所述FFT和z0樣本的幅度可以被直接加到所述前饋表上，因?yàn)樗械摹皕信號(hào)在相同的域中”。
圖8示出了增益模型。該增益模型說(shuō)明了把數(shù)字(計(jì)算)域中的值r轉(zhuǎn)換到聚焦的移動(dòng)z(以mm計(jì))。在上面的部分中，為模型給出了聚焦控制系統(tǒng)中的實(shí)際的元件鏈。所述值r在單元81中由增益Gz放大到輸出電壓Uout，該輸出電壓隨后由驅(qū)動(dòng)放大器82以增益Ga放大到驅(qū)動(dòng)電壓Uact以用于致動(dòng)器，并且最后根據(jù)該致動(dòng)器的靈敏度DCs被轉(zhuǎn)換成以mm計(jì)的移動(dòng)z。在下面的部分中，使用單個(gè)增益級(jí)G給出了相應(yīng)的增益模型，其增益G＝DCs·Ga·Gz，因此z＝G·r。應(yīng)當(dāng)注意到，一般來(lái)說(shuō)，G取決于在驅(qū)動(dòng)器中使用的組件以及溫度等等。在一個(gè)實(shí)施例中，z在數(shù)字域中由數(shù)字信號(hào)r＝R·cos(2πfNt)產(chǎn)生。結(jié)果，z＝G·r＝G·R·cos(2πfNt)，其中R是幅度，其等于R＝A/G。上面對(duì)于z0給出的公式COG現(xiàn)在變成z0=G·∫-GRGRRcos(2πfNt)·CA(t)·sin(2πfNt)dt∫-GRGRCA(t)·sin(2πfNt)dt=G·r0]]>在驅(qū)動(dòng)器中在數(shù)字域內(nèi)計(jì)算r0的值，GR表示所述測(cè)量時(shí)間周期的極限。取得N個(gè)結(jié)果r0-＞r0[1...16](N＝16)?，F(xiàn)在，計(jì)算相應(yīng)數(shù)量的z的幅度Z0(1..16)＝FFT(z0[1..16])＝FFT(G·r0[1..16])＝G·FFT(r0[1..16])＝G·R0(1..16)其中FFT是快速傅立葉變換，并且Z0(1...16)和R0(1...16)表示頻域內(nèi)的諧波(基于16個(gè)樣本的16個(gè)諧波，包括鏡像頻率)?，F(xiàn)在，基于幅度R0(1...16)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，即FFT-1(R0(1...16))，其中FFT-1是逆FFT。
這樣幸運(yùn)地得到了信號(hào)z＝FFT-1(R0(1...16))·G。因此，在產(chǎn)生所述聚焦校正信號(hào)時(shí)不需要考慮G的值，因?yàn)樗鲋翟跀?shù)字域內(nèi)被計(jì)算，并且可以直接被用作前饋信號(hào)r。此外，在實(shí)踐中為了產(chǎn)生所述聚焦校正信號(hào)，也可以使用更少數(shù)量的諧波，例如只使用4個(gè)諧波。
應(yīng)當(dāng)注意到，將被雕刻的介質(zhì)(比如LightScribe介質(zhì))的反射率可能從1到10％變化。為了應(yīng)對(duì)該變化，優(yōu)選地在聚焦測(cè)量期間對(duì)前增益進(jìn)行縮放。需要該縮放(至少)是出于兩個(gè)原因不適當(dāng)?shù)目s放將導(dǎo)致DSP的內(nèi)部量化誤差，并且不適當(dāng)?shù)目s放將導(dǎo)致對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的假的“驗(yàn)證檢查”(對(duì)于作為CA上的積分的分母的水平檢查)。優(yōu)選地，該前縮放應(yīng)當(dāng)在盤(pán)識(shí)別期間被執(zhí)行一次，例如使用傳統(tǒng)的反射率測(cè)量以及相應(yīng)地設(shè)置前增益。
圖9示出了聚焦系統(tǒng)的概略圖。該圖是基于驅(qū)動(dòng)器的仿真模型，其中時(shí)鐘發(fā)生器91提供時(shí)鐘信號(hào)，轉(zhuǎn)換器92轉(zhuǎn)換該時(shí)鐘信號(hào)以便仿真一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)用于通過(guò)仿真的轉(zhuǎn)速計(jì)系統(tǒng)93來(lái)旋轉(zhuǎn)介質(zhì)(例如LightScribe介質(zhì))。轉(zhuǎn)速計(jì)系統(tǒng)93提供信號(hào)k，以用于同步前饋信號(hào)發(fā)生器94和CA處理單元96，從而關(guān)于聚焦激發(fā)信號(hào)(zm)在檢測(cè)器信號(hào)(CA)中檢測(cè)重心。該前饋信號(hào)發(fā)生器94可以如上所述地參照?qǐng)D7實(shí)現(xiàn)，并且所述CA處理單元96可以如上所述地參照?qǐng)D5實(shí)現(xiàn)。開(kāi)關(guān)97允許把一個(gè)恒定值設(shè)置給光學(xué)系統(tǒng)95，或者通過(guò)加法器單元98把來(lái)自前饋信號(hào)發(fā)生器94的聚焦校正信號(hào)(zff)和來(lái)自CA處理單元96的聚焦激發(fā)信號(hào)(zm)設(shè)置給光學(xué)系統(tǒng)95，該光學(xué)系統(tǒng)包括介質(zhì)以及將被聚焦到該介質(zhì)上的光頭。
圖10示出了前饋分支的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式。該前饋分支對(duì)應(yīng)于圖9的仿真模型中的前饋信號(hào)處理器94，其產(chǎn)生聚焦校正信號(hào)(zff)。K單元101與向下取整單元102、格式單元103、AND單元104、第二格式單元105以及轉(zhuǎn)換器單元106相組合地產(chǎn)生諧波，其中該AND單元104執(zhí)行與7Fhex的逐比特的AND運(yùn)算，該轉(zhuǎn)換器單元106與2*π/128相乘。隨后，該信號(hào)被耦合到cos單元107，以便轉(zhuǎn)換到余弦，并且耦合到sin單元111，以便轉(zhuǎn)換到正弦，該余弦被耦合到C單元108，以便與第一參數(shù)值相乘，該正弦被耦合到S單元112，以便與第二參數(shù)值相乘，所述參數(shù)值是如上所述地通過(guò)逆FFT變換對(duì)于相應(yīng)的諧波計(jì)算的。所述相乘后的余弦信號(hào)和正弦信號(hào)分別被G單元109和G1單元113轉(zhuǎn)換，并且在單元110中被相加，以便產(chǎn)生所述聚焦校正信號(hào)(zff)。應(yīng)當(dāng)注意到，可以類(lèi)似地對(duì)于被包括在所述聚焦校正信號(hào)中的其他諧波構(gòu)造所述前饋分支，或者可以所述前饋分支可以被構(gòu)造來(lái)計(jì)算包含所選擇的諧波的矢量。
圖11示出了CA處理的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方式。該圖對(duì)應(yīng)于CA處理單元96，其關(guān)于聚焦激發(fā)信號(hào)(zm)在檢測(cè)器信號(hào)(CA)中檢測(cè)重心。根據(jù)關(guān)于介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)位置產(chǎn)生的同步信號(hào)k，類(lèi)似于上面的圖10產(chǎn)生余弦和正弦信號(hào)，所述余弦和正弦信號(hào)在由第一單元115確定的介質(zhì)的一次旋轉(zhuǎn)內(nèi)具有多個(gè)周期，其例如乘以Nm/8，以便如上所述地提供所述聚焦激發(fā)信號(hào)的8個(gè)周期。隨后，該余弦信號(hào)被乘法器單元116轉(zhuǎn)換到所述聚焦激發(fā)信號(hào)(zm)，該乘法器單元116乘以一個(gè)恒定值Cm。該正弦信號(hào)被耦合到飽和單元120和符號(hào)單元121，以便在該正弦信號(hào)具有過(guò)零點(diǎn)時(shí)提供觸發(fā)信號(hào)。下面示出兩個(gè)不同的實(shí)施例。乘法器單元117接收該正弦信號(hào)或者接收恒定值1(即實(shí)際上可以省略該乘法器)，以便實(shí)現(xiàn)將CA輸入信號(hào)乘以該正弦信號(hào)(正如用于計(jì)算所述重心的完整COG公式所要求的那樣)，或者直接施加該CA信號(hào)(正如所述簡(jiǎn)化公式SCOG所要求的那樣)，其中，后一個(gè)實(shí)施例在實(shí)踐中也轉(zhuǎn)換到足夠的聚焦水平。所述(乘以正弦的)CA信號(hào)在下面的離散時(shí)間積分器123中被積分，以便提供所述(COG或者)SCOG公式的分母。此外，所述(乘以正弦的)CA信號(hào)在乘法器119中被乘以余弦，并且在上面的離散時(shí)間積分器122中被積分，以便提供所述(COG或者)SCOG公式的分子。兩個(gè)離散時(shí)間積分器122、123被所述觸發(fā)信號(hào)復(fù)位，該觸發(fā)信號(hào)還表示將對(duì)于所述分子和分母的值執(zhí)行重心計(jì)算。
圖12a示出了1次迭代之后的第一仿真結(jié)果。圖12b示出了2次迭代之后的第一仿真結(jié)果。
圖12c示出了在4次迭代之后并且在把所述聚焦激發(fā)信號(hào)幅度除以因數(shù)2，5之后的第一仿真結(jié)果。在圖12a-c中，最上面的部分示出了(z域中的)聚焦信號(hào)的值，第二部分示出了檢測(cè)器信號(hào)135(CA)，第三部分示出了經(jīng)放大的檢測(cè)器信號(hào)ca*zm*10的實(shí)際測(cè)量值140和所述聚焦激發(fā)信號(hào)Zmeas的值141。第三部分示出了SCOG的分子(∫CA*zmeas*le4)的積分后的值150、SCOG的分母(∫CA)的積分后的值151以及觸發(fā)信號(hào)152，該觸發(fā)信號(hào)對(duì)于所述重心的每次檢測(cè)復(fù)位各積分器。最下面的部分示出了SCOG的輸出結(jié)果(∫CA*Zmeas/∫CA)的值160以及更新后的誤差值161，所述誤差值表示焦點(diǎn)關(guān)于仿真中的盤(pán)表面的剩余的誤差信號(hào)。其中天加了兩條直線，其表示剩余誤差的目標(biāo)值。
在圖12a中，第一曲線131表示聚焦控制信號(hào)，也就是說(shuō)，該聚焦控制信號(hào)包括所述聚焦激發(fā)信號(hào)和前饋信號(hào)(即聚焦校正信號(hào))。應(yīng)當(dāng)注意到，由于是測(cè)量的第一次迭代(即介質(zhì)的第一次旋轉(zhuǎn))，所述前饋信號(hào)仍然是零。第二曲線133表示在介質(zhì)Zdisc的z方向上的實(shí)際偏差，即所需要的聚焦校正。第三曲線132表示聚焦誤差，即聚焦控制信號(hào)131和實(shí)際偏差133的差異。在圖12b中示出了相同的信號(hào)，此外聚焦激發(fā)曲線130是單獨(dú)可見(jiàn)的，同時(shí)前饋信號(hào)曲線134緊密地跟隨介質(zhì)Zdisc的實(shí)際偏差曲線133。應(yīng)當(dāng)注意到，所述聚焦誤差曲線132現(xiàn)在表示基本上與所述聚焦激發(fā)信號(hào)互補(bǔ)的聚焦誤差。圖12b和12c的其他部分示出了在相應(yīng)的迭代次數(shù)之后的與圖12a中相同的信號(hào)。在圖12c中，聚焦激發(fā)信號(hào)Zmeas的幅度已經(jīng)被減小，從而導(dǎo)致進(jìn)一步改進(jìn)了剩余的聚焦誤差。大多數(shù)部分(除了中間的部分)的尺度已經(jīng)在圖12c中相對(duì)于圖12a和12b被加倍。在可以從先前迭代獲得粗略地正確的前饋信號(hào)以用于所述介質(zhì)的后面的更大的實(shí)際z偏差的情況下，所述聚焦激發(fā)信號(hào)Zmeas的更低的幅度導(dǎo)致更為準(zhǔn)確的樣本值，這是由于在較大幅度下的CA信號(hào)值(即更為失焦)不包含很多相關(guān)的信號(hào)單元，而是基本上只包含噪聲。在圖12a-c中，在第四部分中示出所述分子值150隨著附加的迭代而減小，同時(shí)分母值151增大，這明顯表示前饋信號(hào)與實(shí)際的介質(zhì)偏差的更為緊密的匹配。
圖13示出了由所述聚焦校正信號(hào)校正的諧波幅度的改變。在水平軸上的10次迭代上給出諧波的幅度。最上面的部分示出余弦諧波的各幅度181，第二部分示出正弦諧波的幅度182。第三部分示出在實(shí)際偏差和由所述前饋信號(hào)產(chǎn)生的、以微米計(jì)的RMS值之間的所計(jì)算的剩余的均方根誤差183。最下面的部分示出了以微米計(jì)的聚焦激發(fā)信號(hào)Zmeas的幅度184。該聚焦激發(fā)信號(hào)的幅度被減小兩次，最終在初始值的10％左右。相對(duì)較大的初始值有效地總是檢測(cè)到介質(zhì)的較大偏差，而在進(jìn)一步的迭代中的顯著減小的幅度值導(dǎo)致精確的前饋信號(hào)。
盡管已經(jīng)參照上述實(shí)施例闡述了本發(fā)明，但是顯而易見(jiàn)的是，可以替換地使用其他實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的目的。因此，本發(fā)明的范圍不限于以上實(shí)施例，而是適用于所有類(lèi)型的基于CA信號(hào)的聚焦方法。此外，本發(fā)明不限于特定類(lèi)型的帶有標(biāo)簽的介質(zhì)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備中，所述控制方案使用CA信號(hào)來(lái)控制聚焦。該CA信號(hào)不在“時(shí)域”內(nèi)被直接濾波；相反，測(cè)量該CA信號(hào)的重心；這樣允許在這里使用有噪聲的、未經(jīng)濾波的(因此是較快的)CA信號(hào)，這是由于整個(gè)信號(hào)在z上被積分。該算法在DSP和微處理器實(shí)施方式工作量、校準(zhǔn)速度、簡(jiǎn)單程度和更快的收斂等方面具有優(yōu)勢(shì)，從而減少了標(biāo)簽打印時(shí)間。
此外，根據(jù)本發(fā)明的聚焦控制算法還可以被用于在傳統(tǒng)的不帶有標(biāo)簽的介質(zhì)上進(jìn)行聚焦，以便例如在聚焦于盤(pán)上之前得知盤(pán)的形狀。這在具有非常小的自由工作距離(或者稱(chēng)為浮動(dòng)高度)的系統(tǒng)中是有利的。除了在具有敏感的打印層的光盤(pán)上雕刻可見(jiàn)標(biāo)簽之外，本發(fā)明的聚焦裝置還適于把輻射束聚焦到其他介質(zhì)上，所述其他介質(zhì)例如是矩形光學(xué)卡、磁-光盤(pán)或者通過(guò)輻射束對(duì)介質(zhì)施加掃描的任何其他系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)注意到，在本文獻(xiàn)中，“包括”一詞不排除未列在權(quán)利要求中的其他元件或步驟的存在，元件之前的“一個(gè)”不排除多個(gè)這種元件的存在，任何附圖標(biāo)記不限制權(quán)利要求書(shū)的范圍，本發(fā)明可以通過(guò)硬件和軟件來(lái)實(shí)施，并且?guī)讉€(gè)所述“裝置”或“單元”可以由同一硬件項(xiàng)或軟件項(xiàng)來(lái)實(shí)施。此外，本發(fā)明的范圍不限于各實(shí)施例，本發(fā)明在于上面描述的每一個(gè)新穎特征或組合。
權(quán)利要求
1.用于通過(guò)輻射束(24)掃描介質(zhì)(11)的裝置，該裝置包括光頭(22)，其用于提供所述輻射束，并且用于根據(jù)從該介質(zhì)反射的輻射來(lái)產(chǎn)生至少一個(gè)檢測(cè)器信號(hào)；聚焦裝置(32)，其用于產(chǎn)生聚焦控制信號(hào)(35)，以便把所述輻射束聚居到該介質(zhì)上的一點(diǎn)，該聚焦裝置被設(shè)置成在該聚焦控制信號(hào)(35)中提供聚焦激發(fā)信號(hào)；以及基于在該檢測(cè)器信號(hào)中檢測(cè)到重心而產(chǎn)生聚焦校正信號(hào)，其中該檢測(cè)器信號(hào)的權(quán)重是根據(jù)該聚焦激發(fā)信號(hào)而被確定的。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該裝置包括用于在標(biāo)簽?zāi)Ｊ较略谒鼋橘|(zhì)(11)上雕刻可見(jiàn)標(biāo)簽的裝置(33)，該介質(zhì)的標(biāo)簽側(cè)配備有用于通過(guò)所述輻射束(24)產(chǎn)生該可見(jiàn)標(biāo)簽的輻射敏感層，并且所述光頭用于在該輻射敏感層上產(chǎn)生所述點(diǎn)以便雕刻該可見(jiàn)標(biāo)簽。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述聚焦激發(fā)信號(hào)是周期性聚焦激發(fā)信號(hào)，在特定情況下，該周期性聚焦激發(fā)信號(hào)基本上是正弦信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，該裝置包括用于旋轉(zhuǎn)地掃描所述介質(zhì)的裝置(21)，并且所述聚焦裝置(32)被設(shè)置成添加具有獨(dú)立于所述旋轉(zhuǎn)的頻率和/或相位的所述周期性聚焦激發(fā)信號(hào)，在特定情況下，所述頻率是所述旋轉(zhuǎn)的頻率的8倍。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述對(duì)于重心的檢測(cè)是基于所述激發(fā)信號(hào)的區(qū)間(45)，該區(qū)間關(guān)于該激發(fā)信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，基于所述對(duì)于重心的檢測(cè)來(lái)產(chǎn)生所述聚焦校正信號(hào)包括計(jì)算下式z0=∫0TPz.CA(t)·sin(2πfNt)dt∫0TPCA(t)·sin(2πfNt)dt]]>其中，z0是用于計(jì)算所述聚焦校正信號(hào)的值；z＝A·cos(2πfNt)是所述聚焦激發(fā)信號(hào)，A是該聚焦激發(fā)信號(hào)的幅度，fN是該周期性聚焦激發(fā)信號(hào)的頻率，TP是與該周期性聚焦激發(fā)信號(hào)的周期相關(guān)的測(cè)量周期；以及CA(t)是所述檢測(cè)器信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，基于所述對(duì)于重心的檢測(cè)來(lái)產(chǎn)生所述聚焦校正信號(hào)包括計(jì)算下式z0=∫0TPz·CA(t)dt∫0TPCA(t)dt]]>其中，z0是用于計(jì)算所述聚焦校正信號(hào)的值；z＝A·cos(2πfNt)是所述聚焦激發(fā)信號(hào)，A是該聚焦激發(fā)信號(hào)的幅度，fN是該周期性聚焦激發(fā)信號(hào)的頻率，TP是與該周期性聚焦激發(fā)信號(hào)的周期相關(guān)的測(cè)量周期；以及CA(t)是所述檢測(cè)器信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述聚焦裝置(32)被設(shè)置成基于以下操作產(chǎn)生所述聚焦校正信號(hào)在多次迭代中重復(fù)地掃描所述介質(zhì)；在每次迭代期間，基于對(duì)于所述重心的所述檢測(cè)確定多個(gè)樣本值；以及基于所述樣本值產(chǎn)生周期性聚焦校正信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述產(chǎn)生所述周期性聚焦校正信號(hào)是基于以下操作通過(guò)對(duì)所述樣本值進(jìn)行變換而產(chǎn)生DC值和各諧波周期性信號(hào)；以及基于所述DC值和各諧波周期性信號(hào)而產(chǎn)生該周期性聚焦校正信號(hào)，在特定情況下，所述變換是快速傅立葉變換(FFT)。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，對(duì)于所述介質(zhì)的所述重復(fù)掃描包括基于所述聚焦激發(fā)信號(hào)的第一幅度確定所述前饋信號(hào)的第一次迭代；隨后，基于該聚焦激發(fā)信號(hào)的第二幅度確定所述周期性聚焦校正信號(hào)的至少另一次迭代，第二幅度相對(duì)于第一幅度被顯著減小。
11.通過(guò)輻射束(24)掃描介質(zhì)(11)的方法，該方法包括根據(jù)從該介質(zhì)反射的輻射來(lái)產(chǎn)生至少一個(gè)檢測(cè)器信號(hào)；產(chǎn)生聚焦控制信號(hào)，以便把所述輻射束聚居到該介質(zhì)上的一點(diǎn)；在該聚焦控制信號(hào)中包括聚焦激發(fā)信號(hào)；以及基于在該檢測(cè)器信號(hào)中檢測(cè)到重心而產(chǎn)生聚焦校正信號(hào)，其中該檢測(cè)器信號(hào)的權(quán)重是根據(jù)該聚焦激發(fā)信號(hào)而被確定的。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述掃描包括在所述介質(zhì)(11)上雕刻可見(jiàn)標(biāo)簽，該介質(zhì)的標(biāo)簽側(cè)配備有用于通過(guò)所述輻射束(24)產(chǎn)生該可見(jiàn)標(biāo)簽的輻射敏感層，并且所述點(diǎn)被聚焦到該輻射敏感層上以便雕刻該可見(jiàn)標(biāo)簽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)輻射束掃描介質(zhì)同時(shí)聚焦該射束的光盤(pán)裝置和方法，其特別用于在記錄載體上雕刻可見(jiàn)標(biāo)簽，該記錄載體的標(biāo)簽側(cè)配備有用于產(chǎn)生該可見(jiàn)標(biāo)簽的輻射敏感層。該裝置具有光頭和檢測(cè)器，該光頭用于提供所述射束，該檢測(cè)器用于根據(jù)從該介質(zhì)反射的輻射來(lái)產(chǎn)生檢測(cè)器信號(hào)(CA)。提供一種聚焦系統(tǒng)以產(chǎn)生聚焦控制信號(hào)，以便把所述輻射束聚焦到該介質(zhì)上的一點(diǎn)。把聚焦激發(fā)信號(hào)(505)添加到該聚焦控制信號(hào)中，并且基于在該檢測(cè)器信號(hào)中檢測(cè)到重心而產(chǎn)生聚焦校正信號(hào)，其中該檢測(cè)器信號(hào)的權(quán)重是根據(jù)該聚焦激發(fā)信號(hào)而被確定的。
文檔編號(hào)G11B23/40GK101015006SQ200580028654
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月23日
發(fā)明者J·A·L·J·拉伊馬克斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司