專利名稱：切向盤傾斜測量和校正行動的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光盤播放器記錄器，尤其涉及由于翹曲而采取的校正 行動，這種翹曲出現(xiàn)在用在播放器/記錄器中的光學介質(zhì)中。
背景技術：
光盤技術持續(xù)增加用于可記錄在光盤上的數(shù)據(jù)的密度。可記錄在 光盤上的最大數(shù)據(jù)密度隨著聚焦在盤上的激光點的大小逆向變化。點的大小由兩個光學參數(shù)之比確定激光的波長A與物鏡的數(shù)值孔徑 (NA)因此，最近的標準已提供了具有短波長的光束源，如激光二極 管。在這些標準中有采用約405nm的波長的藍光盤(BD )和HTDVD。 為了降低點的大小，現(xiàn)已引入了增加NA的光學構造。在這些光學構造 中有近場構造，這些近場構造具有所聚焦的記錄載體與記錄載體之前 的光學路徑中的最終光學透鏡之間的非常短的距離?，F(xiàn)有技術中的問題在于，大多數(shù)儲存介質(zhì)不可避免地表現(xiàn)出某種 程度的翹曲。 一旦翹曲的盤用在光盤系統(tǒng)中，這種翹曲就會導致傾斜。 對于廉價的盤尤為如此，如厚度約為1.2mm的注模聚碳酸酯盤，這種 厚度通常受限于材料成本以及拾音器和驅(qū)動器的高度。若將注模聚碳 酸酯盤用在采用典型的近場透鏡設置的光學系統(tǒng)中，那么所允許的最 大機械傾斜誤差約為土1.25mrad或者土0.07° 。這種典型的近場透鏡 設置具有40Mm的固體浸沒透鏡(S1L)出口表面直徑和SIL出口表面 與盤之間的25nm的氣隙。這種小誤差要求精確的對準，但即便如此， 這種誤差也"危險地"接近于切向傾斜角，這種切向傾斜角可出現(xiàn)在 實際記錄器載體中，尤其是在質(zhì)量低的盤中。發(fā)明內(nèi)容因此，為了克服前面描述的現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提出以快 速而廉價的方式在盤的上方確定切向傾斜角。然后檢查這些傾斜角以 確保它們小于所允許的傾斜角的規(guī)定最大值。對實施例進行了描述， 其中，運行停止或盤完全被播放/記錄器拒絕。其它的實施例利用帶寬 對切向透鏡傾斜進行動態(tài)調(diào)節(jié)，以補償切向盤傾斜，這種帶寬適合于 高轉速并因此而適合于數(shù)據(jù)速度。這種活動傾斜控制可改進介質(zhì)制造 誤差和/或指定介質(zhì)質(zhì)量的驅(qū)動性能和可靠性。


圖l是示出了空氣中透鏡聚焦的視圖；圖lb是示出了半球形SIL中透鏡聚焦的視圖；圖lc是示出了齊明超半球形S1L中透鏡聚焦的視圖；圖2是可與近場播放器一起使用的光學裝置的示意圖；圖3是盤旋轉期間軸向跳動的示例的視圖，盤的旋轉具有周期P，周期P指明了局部切向傾斜角q>;圖4是在聚碳酸酯盤上幾乎兩個旋轉的軸向跳動和對應的切向傾斜的視圖，這種聚碳酸酯盤具有1.2mm的厚度且約為35mm;以及 圖5是示出了用于傾斜角控制的信號和電路的視圖。
具體實施方式
圖la示出了穿過空氣介質(zhì)聚焦在點的物鏡12。物鏡12的數(shù)值孔 徑(NA)限定為NA-nsin ( 6 )，其中，n是光所聚焦的介質(zhì)的折射 指數(shù)，6是該介質(zhì)中聚焦光錐的半角。本領域中熟練的技術人員將會 理解，在空氣中聚焦或穿過平行平面(如平坦的盤)聚焦的物鏡12的 NA的上限具有同一性。圖lb示出了聚焦在半球形固體浸沒透鏡(SIL) 15的中心的物鏡 14。若將光聚焦在高指數(shù)介質(zhì)中而不在空氣與介質(zhì)接觸面折射，則透 鏡的M可超過同一性，例如，通過聚焦在半球形SIL1S的中心，如在圖lb中示出的那樣。示于圖lb中的半球形SIL具有NAeK-IlknsNA。的有效NA，且n,面是半球形SIL15的折射指數(shù)，NA。是聚焦物鏡n在空 氣中的NA。圖lc示出了可通過物鏡16聚焦在超半球形SIL17以將光束朝向 光軸折射來實現(xiàn)NA的增加。示于圖lc中的超半球形SIL17具有 Naef產(chǎn)i^NA,，的有效NA。應注意到，有效的NAetf僅會在極短的距離內(nèi) 大于同一性，這種短距離稱為近場。近場是來自超半球形SIL17的出 口表面的非常短的距離，且通常小于光的波長的1/10。因此，在寫或
讀出光盤期間，超半球形SIL17與盤之間的距離小于幾十納米。若將光學記錄載體的入口面布置在這個短距離(近場)內(nèi)，則輻 射通過漸消耦合從超半球形SILH發(fā)送到記錄栽體。這就意味著在寫 或讀出光盤期間，超半球形SIL17與盤之間的距離或隙寬應小于幾十 納米，例如，對于將藍色激光器用作輻射源的系統(tǒng)和NA為1.9的物鏡 系統(tǒng)來講，約為25nm。在通常在本領域中稱為空氣入射光學記錄載體 中，信息層的一個側面與基板接觸且另一側暴露給外界。這種記錄栽 體的入口面時信息層與外界的接觸面。或者，信息層可由記錄載體的 入口面的外表面上的薄透明層保護而不受外界的干擾，在此情形中， 超半球形SIL17必須進行透明層厚度的校正。為了在這種短距離對氣隙的寬度進行控制，采用由伺服系統(tǒng)控制 的機械致動器。要求適當?shù)目刂菩盘栕鳛橛糜诳刂茪庀秾挾鹊乃欧?統(tǒng)的輸入。正如T.lshiraoto等人于2001年在圣達菲在"Tech Dig. Optical Data Storage"上發(fā)表的"Optical Memory" —文中所教導的那 樣，可從反射光中獲得適當?shù)拈g隙信號，且偏振狀態(tài)垂直于聚焦在記 錄載體上的前向輻射束的偏振狀態(tài)。在SIL與空氣與記錄載體的接觸 面反射之后，大量的光被橢圓形地偏振這種結果在穿過交叉偏光鏡 觀察時產(chǎn)生公知的馬耳他十字。利用偏振光學裝置和可以是單光電探 測器的輻射探測器將這種馬耳他十字的所有的光結合生成間隙信號。 對于零隙寬而言，這種間隙信號的值為零，且間隙信號值隨著隙寬的 增加而增加，并在隙寬約為波長的1/10時達到最大。理想的隙寬對應 于間隙信號的某個值，即定點。將間隙信號和等于定點的固定電壓輸 入減法器，這種減法器在其輸出形成進行誤差信號。間隙誤差信號用 于控制間隙伺服系統(tǒng)。圖2是近場結構的示意圖，這種近場結構用20表示。近場結構20是能夠形成間隙控制信號的掃描設備。激光器21產(chǎn)生與近場結構20 一起使用的光束。用于近場結構20的光的波長是短波長。例如，示于 圖2中的近場結構20采用帶有40Snm的波長的激光器21，這種40Snm 的波長通常用在藍光盤(BD)類型的光學介質(zhì)中。不過，本領域中熟 練的技術人員會明白，可將各種波長用在其它近場結構中。準直透鏡 22從激光器21接收光束并形成經(jīng)過準直的光束，這種經(jīng)過準直的光束 由光束形成器23成形。非偏振光束分光器(NBS ) 24從光束形成器23
向偏振光束分光器(PBS) 25發(fā)送光束的一部分。PBS25接著向聚焦 光學裝置26發(fā)送光束的一部分。聚焦光學裝置26具有調(diào)節(jié)機構，這 種調(diào)節(jié)機構為將入射到光學介質(zhì)IO上的光束的焦距的調(diào)節(jié)做準備。在 聚焦光學裝置26與光學介質(zhì)10之間是透鏡27和SIL28，透鏡27和 SIL28以前面所描述的方式產(chǎn)生近場。如圖2所示，1.9的NA由透鏡 27和SIL28所形成的近場結構產(chǎn)生。本領域中熟練的技術人員會會理 解，示于圖2中的示例僅僅是一種簡單的實施方式，各種透鏡構造可 用于替代透鏡27和SIL28，且可產(chǎn)生不同于1.9的NA的數(shù)值孔徑。由 光學介質(zhì)IO反射的光會穿過近場返回到SIL28并穿過透鏡r7，且一部 分會由PBS25反射到偏光鏡71。半波板(入/2) 73在來自偏光鏡71 的光中產(chǎn)生180°的相位偏移。來自半波板73的相位偏移光束由PBS74 穿過透鏡76部分地反射，以由探測器25探測。PBSM將來自半波板 73的光的余下部分傳遞到鏡77上，鏡77穿過透鏡78將這部分光反射 到探測器79上。仍參看圖2，由光學介質(zhì)10反射但未由PBS25反射到偏光鏡"71 的光被發(fā)送到NBS24， NBS24穿過半波板(A/2 ) 81反射這種光的一 部分，半波板81將這種光偏移180° 。這種光的一部分由PBS82從半 波板81穿過透鏡85反射到探測器91上。未由PBS82反射的光被傳遞 到NBS83， NBS83會穿過透鏡86將這種光的一部分反射到探測器92 上并將余下部分傳遞到即84，鏡84穿過透鏡87將這部分光反射到探 測器93上。近場結構20采用兩個RF信號探測器。第一 RF探測器是探測器 91，用"RF〃pol"表示，并且用于光的探測，這種光凈皮偏振成平行于 聚焦在光學介質(zhì)IO上的前向輻射束并含有從信息層讀出的信息。第二 RF探測器是探測器75，用"RF丄pol"表示，并且探測光，這種光被 偏振成垂直于聚焦在光學介質(zhì)IO上的前向輻射束的偏振方向。間隙信 號(GS )源自被偏振成垂直于聚焦在光學介質(zhì)10上的前向輻射束的偏 振方向的光的低頻部分(如DC至30kHz) ( "RF丄pol"信號)。正如在前面所描述的那樣，儲存介質(zhì)尤其是廉價介質(zhì)，如注模聚 碳酸酯盤，不可避免地表現(xiàn)出某種程度的翹曲。溫度和/或濕度的變化 也會影響這些介質(zhì)的形狀。用于控制良好的常規(guī)盤技術的典型的最大 切向傾斜角以0.03° =0.5mrad的次序，但較大的角度往往出現(xiàn)在質(zhì)量
較低的盤中。以徑向方向的傾斜通常較大，但也非常慢地變化，并因 此而可通過調(diào)節(jié)盤相對于光軸的角度或反過來通過整個光學拾音單元(OPl))的傾斜來進行測量和對徑向位置的所有范圍進行補償。同樣 的方法可用于測量和補償平均或(由于盤的失準而導致的)"DC"切 向傾斜。余下的切向傾斜會理想地僅含有來自盤的形狀作用。對于帶有40//m的S1L出口表面直徑和25nm的氣隙的典型近場 透鏡來講，所允許的最大機械傾斜誤差為士1.25mrad或者±0.07° 。 這種小誤差要求精確的對準，但即便如此，這種誤差也"危險地"接 近于切向傾斜角，這種切向傾斜角可出現(xiàn)在實際記錄器載體中，尤其 是在質(zhì)量低的盤中(例如，見圖3)。已經(jīng)提出的準靜止方法并未提供 實際的解決方案，因為這往往要求極低的盤轉速并因此而要求非常低 的數(shù)據(jù)速度。因此，實施例提出以快速而廉價的方式在盤的上方確定切向傾斜 角，并檢查這些傾斜角以確保它們小于所允許的傾斜角的規(guī)定最大 值，否則，停止運行并拒絕這種盤，或在最后動態(tài)調(diào)節(jié)切向透鏡傾斜， 以用適合于高轉速并因此而適合于數(shù)據(jù)速度的帶寬補償切向盤傾斜。 這種活動傾斜控制可改進介質(zhì)制造誤差和/或指定介質(zhì)質(zhì)量的驅(qū)動性能 和可靠性。圖3是軸向跳動32的示例，這種軸向跳動通常稱為"r"，并且可 在盤的旋轉期間出現(xiàn)，盤的旋轉用箭頭P表示。圖3表明了因盤的軸 向跳動而出現(xiàn)的局部切向傾斜角(p。軸向跳動導致局部切向傾斜角(p。圖5是示出了用于控制傾斜角的信號和電路的視圖。局部切向傾斜角(p通過間隙信號測量，像前面所描述的那樣或利用其它方法生成 這種間隙信號，且這種信號到達間隙伺服系統(tǒng)52。間隙伺服系統(tǒng)52生 成間隙控制/跳動信號51，將這種信號51輸入透鏡傾斜致動器53，透 鏡傾斜致動器53包括近場透鏡組件，并且還將這種信號M輸入傾斜 角計算57。還將來自間隙致動器55的用于切向位置(盤的線性速度) 的測量信號56輸入傾斜角計算57。傾斜角計算可利用這些輸入提供用于局部切向傾斜角cp的良好測度。間隙控制/跳動信號51與由軸向跳動所確定的盤的位移成正比?？?利用任何常規(guī)持續(xù)確定軸向跳動。在具有近場透鏡組件的現(xiàn)有驅(qū)動器 中通常有生成控制信號51和確定局部切向傾斜角(p所要求的光學裝置
和硬件。因此，對現(xiàn)有的軟件修改較少，且控制信號全部是提供用于局部切向傾斜角q)的良好測度所要求的控制信號。仍參看圖5，傾斜角計算57通過取相對于切向位置x的跳動r的 導數(shù)來生成傾斜角(p。實際上，相對于切向位置x的跳動r的導數(shù)會產(chǎn)生切向(p，可將這種切向cp近似為等于小角度時的q>。將由傾斜角計算 57計算的傾斜角q>輸入傾斜控制裝置59，這種傾斜控制裝置59生成 到透鏡傾斜致動器53的傾斜控制信號61，以將盤IO保持在控制之下。 可從用于給定時鐘頻率的線性盤速度獲得目前的切向位置x。作為示 例，可將這種導數(shù)計算為Ar/Ax，其中，Ar是跳動r (可能是修勻形 式)的連續(xù)試樣之間的差異，且Ax是以前面所提及的跳動r的試樣之 間的時間間隔的以切向方向的位移。在跳動r的固定采樣頻率，Ax將 會是常數(shù)，可直接從線性盤速度和采樣頻率來計算這種常數(shù)。作為示例，可以用這種方式從跳動測量值計算傾4牛角(p，如圖4 所示。圖4示出了軸向跳動41和對應的切向傾斜45，切向傾斜45幾 乎在盤的兩個旋轉中發(fā)生，如厚度為l.2mm、半徑約為"mm的聚碳 酸酯盤。正如可從圖4中清楚地看出的那樣，切向傾斜45在用于軸向 跳動41的最大和最小點為零?；蛘?，來自遠場焦點致動器的焦點控制信號可用于提供局部切向 傾斜角(p。這樣做的優(yōu)點在于透鏡與盤之間的距離要大得多，這樣，這 種方法對于盤和近場透鏡而言完全是安全的?？赏ㄟ^減小最大切向傾斜角而不是通過減小跳動信號的峰至峰值 來改進這些盤傾斜校正方法。為了檢查切向傾斜角， 一旦所計算的傾斜角超過某個規(guī)定值(這 是指如系統(tǒng)的規(guī)范之外的嚴重變形的盤，這種盤的傾斜角接近于或甚 至大于最大透鏡傾斜與透鏡和盤之間的機械傾斜余量之和)，強烈推 薦將透鏡抽回以免損壞透鏡和/或盤，停止驅(qū)動器的運行并用相應的誤 差消息將盤拒絕。此外，應注意，可利用近場透鏡結構來實現(xiàn)上述內(nèi) 容，或者，也可使用前面所描述的遠場透鏡?；蛘撸舯P被翹曲但并未達到在系統(tǒng)規(guī)范之外的程度，可實行對 切向透鏡傾斜的動態(tài)調(diào)節(jié)。可通過動態(tài)調(diào)節(jié)近場透鏡的切向傾斜來(部 分地)補償切向盤傾斜。透鏡的有用傾斜范圍受限(通常利用間隙信 號限制到約0.5mrad透鏡場調(diào)節(jié))，高度優(yōu)選記錄載體的預對準，如
在靜止盤上，以使本發(fā)明所提出的動態(tài)方法僅需校正盤形狀中的局部變化(預對準減小"DC"傾斜偏移)。透鏡傾斜機構的帶寬及其控制系統(tǒng)需足夠地高，以用于盤的高轉 速進而用于數(shù)據(jù)速度，即幾倍于盤的最大轉速(以幾百Hz或更高次序 的帶寬)，以跟隨盤的形狀變化。這就意味著受控元件的質(zhì)量需要相 當?shù)匦?。出于這種原因，光學拾音單元(OPU)傾斜或盤電機傾斜就 不太適合于動態(tài)切向傾斜校正，且如通過所稱的3D致動器進行的直接 傾斜行動是最有希望的選擇，如目前在商業(yè)產(chǎn)品中所使用的3D致動 器。將透鏡傾斜以對適當?shù)目刂菩盘栕龀龌貞?，這種傾斜與由如對第 一點所描述的方法所確定的切向傾斜角成比例。然后將這種控制信號 用在傾斜控制系統(tǒng)中，以通過傾斜(3D)致動器或類似的裝置調(diào)節(jié)透 鏡傾斜，如在圖5中示意性地示出的那樣，這種傾斜控制系統(tǒng)如前饋 系統(tǒng)。為了避免與間隙伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性有關的問題，應避免太大的透 鏡傾斜。例如，這可在傾斜控制電路中通過將輸出傾斜控制信號限制 到預定的安全值來進行。間隙信號(GS)的當前值也可用作運行安全 控制信號它的值不應降到某個分數(shù)以下，如其標稱值的0.9。
權利要求
1.一種用于處理光盤系統(tǒng)中的傾斜的方法，所述方法包括利用用于光學介質(zhì)的軸向跳動測量值確定光盤系統(tǒng)中所述光學介質(zhì)的切向傾斜角；將所述傾斜角與預定的閾值進行比較；以及在滿足所述預定的閾值時通過補償所述傾斜角或不允許在所述光盤系統(tǒng)中使用所述光學介質(zhì)來對所述比較步驟做出回應。
2. 如權利要求l所述的方法，其特征在于利用來自焦點致動器 的焦點控制獲得所述切向傾斜角。
3. 如權利要求l所述的方法，其特征在于利用表明近場間隙寬 度的控制信號獲得所述切向傾斜角。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于從近場間隙致動器獲 得表明所述近場間隙寬度的所述控制信號。
5. 如權利要求l所述的方法，其特征在于所述確定還包括獲取 相對于切向位置的軸向跳動的變化速度，所述切向位置表示線性盤速 度。
6. 如權利要求5所述的方法，其特征在于所述確定還包括獲取 相對于切向位置的軸向跳動的變化速度，所述切向位置表示切向傾斜 角。
7. 如權利要求l所述的方法，其特征在于所述回應還包括采取 行動以避免對光學裝置的損壞。
8. 如權利要求l所述的方法，其特征在于所述回應還包括調(diào)節(jié) 所述近場透鏡的傾斜。
9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于所述回應還包括在調(diào) 節(jié)所述近場透鏡的傾斜之前將所述光盤預對準。
10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于所述預對準還包括在所述光盤靜止時將所述光盤預對準。
11. 如權利要求8所述的方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)所述近場透鏡的傾斜還包括以所述光盤的最大轉速的多個倍數(shù)調(diào)節(jié)所述傾斜。
12. 如權利要求8所述的方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)所述近場 透鏡的傾斜還包括將最大傾斜限制到預定的最大值。
13. —種用于處理傾斜的光盤系統(tǒng)，所述光盤系統(tǒng)包括切向傾斜角確定設備，所述切向傾斜角確定設備利用光學介質(zhì)的 軸向跳動的測量值確定光盤的切向傾斜角；比較機構，所述比較機構將所述切向傾斜角與預定的閾值進行比 較；以及補償設備，所述補償設備對所述比較機構的結果做出回應，以在 滿足所述預定的閾值時校正所述傾斜角或者不允許在所述光盤系統(tǒng)中 使用所述光學介質(zhì)。
14. 如權利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于利用來自焦點致動 器的焦點控制獲得所述切向傾斜角。
15. 如權利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于利用表明近場間隙寬度的控制信號獲得所述切向傾斜角。
16. 如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于從近場間隙致動器獲得表明所述近場間隙寬度的所述控制信號。
17. 如權利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于所述切向傾斜角確 定設備采用相對于切向位置的軸向跳動的變化速度來確定所述切向傾 斜角，所述切向位置表示所述光盤的線性盤速度。
18. 如權利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于所述切向傾斜角確 定設備還包括獲取相對于所述切向位置的所述軸向跳動的變化速度來 推導所述切向傾斜角的正切。
19. 如權利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于所述補償設備還包 括通過采取行動以避免對光學裝置的損壞來做出回應。
20. 如權利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于所述補償設備通過 調(diào)節(jié)近場透鏡的傾斜來做出回應。
21. 如權利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于所述補償設備通過 在調(diào)節(jié)所述近場透鏡的所述傾斜之前將所述光盤預對準來做出回應。
22. 如權利要求21所述的方法，其特征在于所述補償設備在所 述光盤靜止時將所述光盤預對準。
23. 如權利要求20所述的方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)所述近場 透鏡的所述傾斜還包括以所述光盤的最大轉速的多個倍數(shù)調(diào)節(jié)所述傾 斜。
24. 如權利要求20所述的方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)所述近場透鏡的所述傾斜還包括將最大傾斜限制到預定的最大值。
全文摘要
測量切向盤傾斜并為回應行動做準備的方法和在光盤播放器/記錄器內(nèi)的系統(tǒng)。光盤不可避免地表現(xiàn)出某種程度的翹曲。通過確定盤上方的切向傾斜角并將這些傾斜角與規(guī)定的允許最大傾斜角進行比較，在超過最大傾斜角時采取行動以停止運行，或者對切向透鏡傾斜進行調(diào)節(jié)，以利用適合于高轉速的帶寬對切向盤傾斜進行補償。
文檔編號G11B7/095GK101213600SQ200680023832
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權日2005年6月29日
發(fā)明者C·A·弗舒?zhèn)?申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司