專利名稱：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)明涉及用于對光學(xué)存儲介質(zhì)的掃描器的聚焦控制回路的操作點進行修正的方法、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)存儲介質(zhì)進行讀/寫的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在焦點搜索期間，在用于從和/或向諸如CD(致密盤)或者DVD(數(shù)字多功能盤)的光學(xué)存儲介質(zhì)進行讀和/或?qū)懙脑O(shè)備中，通過光學(xué)存儲介質(zhì)的信息層來確定物鏡的焦距，并且隨后將聚焦控制回路閉路。所確定的焦距對關(guān)于由哪個聚焦控制回路來執(zhí)行控制的操作點進行確定。在操作期間，該聚焦控制回路就會在致動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對現(xiàn)有的測量誤差，也就是操作點距離真實焦距的偏差，進行修正。但是，測量誤差導(dǎo)致聚焦控制回路中的穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)偏差?；旧嫌晌镧R的慣性來確定測量誤差。物鏡以一個時間偏移跟隨在焦點搜索期間被施加在致動器處的電壓波形(voltage profile)。一旦物鏡到達焦距，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)到達了屬于該焦距的真實電壓值現(xiàn)在卻被超過了。超過的程度是所使用的系統(tǒng)的動態(tài)范圍(dynamics)的函數(shù)。但是，其遵從制造公差，因此對于使用中的系統(tǒng)來說不是已知的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于在操作點離開真實焦距的偏差被修正的情況中進行聚焦控制的方法。
根據(jù)本發(fā)明，借助于用于對光學(xué)存儲介質(zhì)的掃描器的聚焦控制回路的操作點進行修正的方法來實現(xiàn)該目的，所述方法包括步驟-從聚焦誤差信號中提取由光學(xué)存儲介質(zhì)的垂直(verticle)抖動引起的信號分量；
-將所提取的信號分量進行積分；和-借助于所積分的信號對操作點進行修正。
借助于在這里所示的方法將靜態(tài)操作點設(shè)置到在回放期間位于出現(xiàn)的最高和最低焦點之間的中點值。這里，操作點是在沒有開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)明的方法對操作點離開真實焦距的偏差進行修正，并且將系統(tǒng)偏差減小到零。為了修正該偏差，在聚焦誤差信號中對由現(xiàn)存的垂直抖動引起的系統(tǒng)偏差進行檢測。因為機械限制和/或公差，所以即使在光學(xué)存儲介質(zhì)的高質(zhì)量記錄設(shè)備和高質(zhì)量光學(xué)存儲介質(zhì)的情況中，也不能避免垂直抖動的發(fā)生。但是，這種垂直抖動可能非常小。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。在其他的干擾和噪聲之外，這種波形也發(fā)生在聚焦誤差信號中。從聚焦誤差信號中提取該正弦信號并且進行放大。在高質(zhì)量光學(xué)存儲介質(zhì)特別是沒有垂直抖動的測試介質(zhì)的情況中，這種信號可能較小并且被與用于存儲介質(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，對于通常的光學(xué)存儲介質(zhì)，該信號可能很大以至于信號幅度超過了計算范圍的最大或者最小值，并且因為計算機邏輯單元對溢出進行限制所以該信號被限制到這些值。因為從本質(zhì)上來說正弦信號的零交叉點(zero crossings)是很重要的，所以上述情況并不影響操作的點的確定。將所提取和放大的正弦信號進行積分并且用作用于聚焦控制的操作點的修正信號。這種情況中聚焦操作點正具有因為垂直抖動所以物鏡在其附近移動的平衡位置的值。從而對焦點搜索期間發(fā)生的測量誤差進行修正。
根據(jù)本發(fā)明的方法能夠達到的準確度好于1μm。例如，可以使用帶有增強分辨率的8比特DAC(數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器)來驅(qū)動聚焦致動器。這里，DAC的準確度好于0.5LSB，并且用增強分辨率來實現(xiàn)16比特分辨率。如果對于物鏡給出假設(shè)2.56mm的調(diào)節(jié)路徑，則8比特DAC實現(xiàn)10μm的分辨率和好于±5μm的絕對準確度。增強分辨率將該分辨率擴展到16比特，并且實現(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精確地設(shè)置到±1步長。
借助于低通濾波器從聚焦誤差信號中有利地提取正弦信號。該低通濾波器最好具有固定的截止頻率。但是，類似地，還可以使用可變低通濾波器，可以作為存儲介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)速率的函數(shù)來選擇其截止頻率。因為垂直抖動導(dǎo)致低頻正弦信號，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。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轉(zhuǎn)換為幅度±A的矩形信號。雖然也可以將從低通濾波器起始的正弦信號直接進行積分，但是其具有疊加在其上的干擾。轉(zhuǎn)換為矩形信號具有這樣的效應(yīng)在操作點處正半波和負半波長度相等，并且將這種情況用作確定操作點的規(guī)則。因為將正和負半波之間的時間關(guān)系用于確定操作點，所以以這種方式，本方法獨立于輸入信號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，將矩形信號用作光學(xué)存儲介質(zhì)上角測量的索引，或者用于確定光學(xué)存儲介質(zhì)的速度。將所獲得的矩形信號與垂直抖動，由此與光學(xué)存儲介質(zhì)進行鎖相。所以其提供角參考點并且恰好具有光學(xué)存儲介質(zhì)的當(dāng)前速度的頻率。
通過示例的方式，有利地將與垂直抖動進行鎖相的矩形信號施加于用于對光學(xué)存儲介質(zhì)重放或者寫入的便攜設(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)將讀激光器開通時，以增加的數(shù)據(jù)速率讀出數(shù)據(jù)并且將該數(shù)據(jù)緩存在讀存儲器中。一旦讀存儲器充滿，將讀激光器關(guān)斷，并且以正常數(shù)據(jù)速率來重放在讀存儲器中存儲的數(shù)據(jù)。在讀存儲器清空之前，將讀激光器再次開通并且將數(shù)據(jù)再次讀入讀存儲器。以類似的方式，將在寫存儲器中緩存的數(shù)據(jù)以增加的數(shù)據(jù)速率寫入到存儲介質(zhì)中。在寫存儲器清空前，將寫激光器關(guān)斷并且寫存儲器充滿有新數(shù)據(jù)。一旦寫存儲器被充滿，再次開通寫激光器并且將所存儲的數(shù)據(jù)寫入到存儲介質(zhì)。借助于關(guān)斷的讀或?qū)懠す馄鳎瑢⒕劢箍刂苹芈烽_路并且物鏡具有操作點的位置。當(dāng)再次將讀或?qū)懠す馄鏖_通時，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。這里的想法是維持物鏡的位置并且進行等待直到光學(xué)存儲介質(zhì)的信息層穿過焦面為止。這種情況在每秒20轉(zhuǎn)的速度的存儲介質(zhì)的每個旋轉(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進行同步，并且當(dāng)沒有觸發(fā)信號時PLL慣性地保持頻率和相位關(guān)系。獨立于其穩(wěn)定度和速度穩(wěn)定度，對于特定時間段，該PLL提供適當(dāng)?shù)南辔恍畔⒂糜诖_定耦合點的樣例。
與其中物鏡以例如250msec的斜坡期間穿過斜坡的主動焦點搜索相比，上述被動方法大約要快10倍。而且，因為通過物鏡的靜止焦點僅僅移動信息層，所以穿過速度是最小的。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離開真實焦距的偏差進行修正的情況中的聚焦控制回路。
根據(jù)本發(fā)明，通過光學(xué)存儲介質(zhì)的掃描器的聚焦控制回路裝置來實現(xiàn)該目的，所述裝置包括-濾波器，用于從聚焦誤差信號中提取光學(xué)存儲介質(zhì)的垂直抖動所引起的信號分量；-積分器，用于將所提取的信號分量進行積分；和-用于借助于所積分的信號來修正操作點的裝置。
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分量轉(zhuǎn)換為預(yù)定幅度的矩形信號。
有利地將用于對聚焦控制回路的操作點進行修正的本發(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)存儲介質(zhì)進行讀/寫的設(shè)備中。


借助于圖1到4為了增進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)存儲介質(zhì)進行讀和/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)明用于對聚焦控制回路的操作點進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)的信號的示例信號波形。
具體實施例方式
圖1示出了用于從和/或向光學(xué)存儲介質(zhì)進行讀和/或?qū)懙脑O(shè)備的示意圖。激光二極管1發(fā)射被準直透鏡2進行準直的光束，該光束穿過分束器立方體(beamsplitter cube)3并且被物鏡4聚焦在光學(xué)存儲介質(zhì)6上。借助于致動器5物鏡4以這種方式移動將光線與光學(xué)存儲介質(zhì)6的軌道確切地對準。由物鏡4將由光學(xué)存儲介質(zhì)6反射的光束進行準直，并且由分束器立方體3在另一個物鏡7的方向中將光束進行偏轉(zhuǎn)，該物鏡7將光線聚焦到光檢測器8。光檢測器8產(chǎn)生模擬輸出信號，該信號由放大器9進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HF。計算電子設(shè)備11從該數(shù)字輸出信號中獲得數(shù)字數(shù)據(jù)信號。而且，從光檢測器8的輸出信號中獲得被饋入聚焦控制回路12的聚焦誤差信號FE。所述聚焦控制回路借助于致動器5根據(jù)聚焦誤差信號控制與光學(xué)存儲介質(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FE中提取由垂直抖動所引起的信號FEfil并且進行放大。將所提取并且放大的信號饋入比較器14，其在隨后的步驟21將該信號轉(zhuǎn)換為預(yù)定幅度的矩形信號Fcomp。在步驟22借助于積分器15將矩形信號Fcomp進行積分，并且在步驟23將該信號饋入控制回路16作為用于聚焦操作點的修正信號Fact-偏移。作為選擇，在步驟24根據(jù)矩形信號Fcomp在步驟25確定光學(xué)存儲介質(zhì)6的旋轉(zhuǎn)角度和/或在步驟24確定光學(xué)存儲介質(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)的信號的示例信號波形。這是在帶有非常小的垂直抖動和非線性輸入波形的系統(tǒng)中對典型信號波形的模擬，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幅度相對于時間進行繪制。圖4的部分a)示出了在正常聚焦偏差的信號分量覆蓋了垂直抖動的波形的情況中的聚焦誤差信號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)上由垂直抖動引起的放大過的聚焦誤差信號FEfil。離開操作點的偏差在此處大于垂直抖動的幅度，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Fcomp，而在部分d)中示出了由積分器15將矩形信號Fact-偏移進行積分，也就是積分過的偏移。圖4的部分e)示出了實際透鏡運動。在聚焦控制回路12中將垂直抖動的波形、和高頻修正運動相加到所確定的偏移，根據(jù)聚焦誤差信號FE進行該操作。但是由致動器的低通特征對高頻分量進行濾波，并且因為質(zhì)量使得致動器的行為與二次低通濾波器對應(yīng)，所以在透鏡的運動中不反映高頻分量。
權(quán)利要求
1.一種用于對光學(xué)存儲介質(zhì)(6)的掃描器的聚焦控制回路(12)的操作點進行修正的方法，包括步驟-從聚焦誤差信號(FE)中提取(20)由光學(xué)存儲介質(zhì)(6)的垂直抖動引起的信號分量(FEfil)；-將所提取的信號分量(FEfil)進行積分(22)；-借助于積分過的信號(Fact-偏移)對操作點進行修正(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(FE)中提取(20)由垂直抖動引起的信號分量(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，將所提取的信號分量(FEfil)轉(zhuǎn)換(21)為預(yù)定幅度的矩形信號(Fcomp)。
4.一種用于光學(xué)存儲介質(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(FE)中提取(20)由光學(xué)存儲介質(zhì)(6)的垂直抖動引起的信號分量(FEfil)；-積分器(15)，用于將所提取的信號分量(FEfil)進行積分(22)；和-用于借助于積分過的信號(Fact-偏移)對操作點進行修正(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分量(FEfil)轉(zhuǎn)換(21)為預(yù)定幅度的矩形信號(Fcomp)。
7.用于確定光學(xué)存儲介質(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(Fcomp)來確定速度。
8.用于確定光學(xué)存儲介質(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(Fcomp)作為用于確定旋轉(zhuǎn)角度的索引。
9.用于為光學(xué)存儲介質(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)存儲介質(zhì)(6)的垂直抖動進行鎖相的矩形信號(Fcomp)；-在閉路聚焦控制回路(12)的情況中將PLL與矩形信號(Fcomp)同步；-將聚焦控制回路(12)開路；-借助于慣性的PLL確定用于聚焦控制回路(12)的耦合點；和-在耦合點處將聚焦控制回路(12)閉路。
10.用于從/向光學(xué)存儲介質(zhì)讀/寫的設(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)明涉及一種用于對光學(xué)存儲介質(zhì)(6)的掃描器的聚焦控制回路(12)的操作點進行修正的方法。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括步驟從聚焦誤差信號(FE)中提取(20)由光學(xué)存儲介質(zhì)(6)的垂直抖動引起的信號分量；將所提取的信號分量進行積分(22)；借助于積分過的信號對操作點進行修正(23)。
文檔編號G11B7/095GK1855253SQ20061007710
公開日2006年11月1日 申請日期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·費克納 申請人:湯姆森特許公司