光盤驅動設備、測量光盤傾斜的方法及校正光盤傾斜的方法

專利名稱：光盤驅動設備、測量光盤傾斜的方法及校正光盤傾斜的方法
總的來說，本發明涉及用于在盤式存儲媒體上存儲信息或從這種盤式存儲媒體讀信息的盤片驅動系統，其中盤片是旋轉的，并且寫/讀頭相對于旋轉盤片徑向移動。本發明可用于光盤系統或磁光盤系統。在下文，將使用“光盤系統”的措辭，但應該理解到該措辭也含蓋了磁光盤系統。
眾所周知，光存儲盤至少包括一個存儲信息的存儲空間的軌道(以連續螺線形式或以多個同心圓形式)。光盤可以是只讀型的，上面的信息在生產過程中就記錄下來了，用戶只能讀數據。光存儲盤也可以是可寫型的，用戶可以在上面存儲信息。為了在光存儲盤的存儲空間寫信息，或從光盤讀信息，光盤驅動一方面包括用于接收并旋轉光盤的旋轉裝置，另一方面包括產生光束(通常是激光束)并用所述激光束掃描存儲軌道的光學裝置。由于在光盤中存儲信息的方法以及從光盤讀取光學數據的方法的光盤技術通常都是公知的，所以沒必要在此詳細描述。
為了旋轉光盤，光盤驅動通常包括電機，用于驅動與光盤中心部分接合的盤心。通常可用主軸電機實現電機，并且電機的驅動盤心可直接安排在電機的主軸上。
為了對旋轉光盤進行光學掃描，光盤驅動包括光束發生部件(通常是激光二極管)；物鏡，用于將光束聚焦在光盤上的聚焦點處；光學檢測器，用于接收從光盤反射的反射光，并產生電子檢測器輸出信號。
在操作過程中，光束應該保持聚焦在光盤上。為此，將物鏡軸向可移動地配置，并且光盤驅動器包括聚焦致動器裝置，用于控制物鏡的軸向位置。此外，聚焦點應該保持與軌道對準，或應該能相對于新軌道定位。為此，至少將物鏡徑向可移動地安裝，并且光盤驅動器包括徑向致動裝置，用于控制物鏡的徑向位置。
更具體地說，光盤驅動器包括相對于光盤驅動器支架可移動導向的滑架，該光盤驅動支架也可以支撐旋轉光盤的主軸電機。滑架的運行過程相對于光盤基本徑向地配置，并且滑架可在基本相應于從內部軌道半徑到外部軌道半徑范圍的范圍上移動。所述徑向致動裝置包括可控滑架驅動，例如包括線性電機、步進電機或蝸輪電機。
試圖將滑架的移動用于粗略定位光學透鏡。為了細調光學透鏡的位置，光盤驅動器包括支撐物鏡并相對于所述滑架可移動安裝的透鏡平臺。平臺相對于滑架的移動范圍相對小，但平臺相對于滑架的定位準確性要比滑架相對于支架的定位準確性高。
在許多光盤驅動器中，物鏡的方位是固定的，也就是它的軸被控制在與光盤的旋轉軸平行。在某些光盤驅動器中，物鏡被樞軸安裝，以便它的軸可以與光盤旋轉軸成一個角度。通常情況下，這是通過使平臺相對于滑架樞軸轉動來實現的。
通常都想提高記錄媒體的存儲容量。實現此想法的一個方法就是提高存儲密度；為此，已經開發了光學掃描系統，其中物鏡具有相當高的數值孔徑(NA)。這樣光學系統存在的問題是，光盤傾斜的敏感度增加了。光盤傾斜可定義為在聚焦點的位置光盤存儲層沒有正好與旋轉軸垂直的情況。光盤整體傾斜可引起傾斜，但通常傾斜是由光盤彎曲引起的，因而，傾斜量根據盤上的位置而定。
因此，需要一個補償系統和測量傾斜的方法。
可以用單獨的傾斜傳感器來測量傾斜。但這種方案會引進附加硬件并提高了成本。
本發明提出了一種不需要單獨傾斜傳感器的傾斜測量方法。為了測量光盤特定位置的傾斜(此測量位置具有特定極坐標和特定角坐標的特征)，用光束得到測量位置相對部位的兩個位置的坐標，沿著與測量位置相同的徑向線定位，也就是具有與測量位置相同的角坐標。從所述兩個相對位置間的相對軸向距離和相對徑向距離計算出測量位置的傾斜角度。
通過將光束聚焦在定點位置(anchor location)，得到測量位置相對部位的所述位置的坐標(指示為“定點位置”)。在根據此原理的已知方法中，通過徑向和軸向移動物鏡，可以將光束的聚焦點帶到此定點位置。本發明的主要目的就是提供這個已知方法的替換方法。
所述已知方法的缺點是物鏡被帶到了不同的徑向位置。因此，如果當設備讀或寫軌道時執行此方法，那么物鏡必定會松動它的原始軌道位置，并且一定要在設備可以重新開始運行之前被徑向移動回它的原始徑向位置。本發明的另一個目的就是克服這個缺點。
本發明是基于這樣的理解當物鏡樞軸安裝時，光束聚焦點的極坐標是徑向移動的。基于此理解，在光學透鏡可以樞軸安裝的類型的光盤驅動器中，可以通過在軸向方向和樞軸方向移動光學透鏡來實現根據本發明的測量方法。在一個實施例中本方法是這樣實現的首先將光束聚焦在測量位置，朝光盤方向軸向移動物鏡，并將物鏡在兩個方向樞軸轉動以得到兩個聚焦位置。在另一個實施例中，首先將光束聚焦在測量位置，然后將物鏡在一個方向樞軸轉動，然后朝光盤方向軸向移動物鏡。
已知方法的另一個缺點是它限制了發現特定位置的傾斜值。該值將作為校正傾斜部件的輸入。在光學透鏡可樞軸安裝的類型的光盤驅動器中，校正行為可包括給光學透鏡一個合適的轉動偏移(pivotoffset)，即，將物鏡樞軸轉動過一個合適的轉動角(pivot angle)。一種發現適當的轉動偏移的方法是基于測量的傾斜來計算轉動角。然而，這樣的計算會引進誤差，特別是在溫度改變的環境下，并且它只計算了轉動角而沒有提供任何能檢驗計算的轉動角是否是最佳角的反饋機構。
本發明也旨在提供這個問題的解決方案。更具體地說，本發明旨在提供一種方法，用于設置物鏡的轉動偏移以便在不需要知道傾斜大小的情況下盡可能好地校正盤的傾斜。在一個實施例中，設置物鏡轉動偏移的方法是這樣實現的將轉動偏移設置為某一值，然后將光束聚焦在測量位置上，朝光盤軸向移動物鏡，并將物鏡在兩個方向上進行樞軸轉動以得到兩個聚焦位置。如果兩個轉動角相等，則假定轉動偏移是正確的。如果不等，則修改轉動偏移，并重復上面步驟。
在另一個實施例中，將物鏡的轉動偏移設置為某一值，將光束聚焦在測量位置，然后將物鏡在一個方向上進行樞軸轉動，接著朝光盤軸向移動物鏡。然后，再將物鏡在相反方向以同樣角度進行樞軸轉動，接著朝光盤軸向移動物鏡。如果兩個軸向移動相等，則假定轉動偏移是正確的。如果不等，則修改轉動偏移，并重復上面步驟。
下面參考附圖進一步說明本發明的各方面及其特征和優點，附圖中相同標號表示的是相同或同樣的部件，附圖中

圖1示出了光盤驅動設備；圖2-4示出了本發明測量方法的實施例；圖5A-B是本發明的光盤傾斜測量方法的步驟流程圖；圖6A-B是本發明的轉動角設置方法的步驟流程圖。
圖1示出了光盤驅動器1，適合用于在光盤2上存儲信息或從光盤2讀信息。光盤驅動設備1包括設備支架3。為了旋轉光盤2，光盤驅動設備1包括固定在支架3上的電機4，定義旋轉軸5。為了接收和固定光盤2，光盤驅動設備1包括轉臺或箝位盤心6，在此情況下主軸電機4被安裝在電機4的主軸7上。
光盤驅動設備1還包括可移動滑架10，通過導向裝置(為清晰起見未示出)該滑架10可移動地導向光盤2的徑向方向，即，基本垂直于旋轉軸5的方向。11示出了徑向滑架致動器，設計用于相對于設備支架3調整滑架10的徑向位置。由于徑向滑架致動器本身是已知的，而本發明沒有涉及這樣的徑向滑架致動器的設計和機能，因此沒必要在此詳細討論徑向滑架致動器的設計和機能。
在下文中，將旋轉軸5作為Z-軸。與設備1相聯系，使用了直角坐標系統XYZ，其中將滑架10的移動方向作為X-軸，而將Y-軸定義為垂直于X-軸和Z-軸。與光盤2相聯系，使用了極坐標系統r，φ。
光盤驅動設備1還包括可移動的平臺20，該平臺20可相對于滑架10沿光盤2的徑向方向移動，并且可通過安裝裝置(為清晰起見未示出)相對于滑架10可移動地安裝。21示出了配置用于相對于滑架10徑向移動平臺20的徑向平臺致動器。由于這樣的徑向平臺致動器本身是已知的，而本發明的主題沒有涉及這樣的徑向平臺致動器的設計和操作，因此沒必要在此詳細討論這樣的徑向平臺致動器的設計和操作。
光盤驅動設備1還包括光學系統30，用于通過光束掃描光盤2的軌道(未示出)。更具體地說，光學系統30包括光束發生裝置31(通常是激光，例如激光二級管)，該發生裝置31可相對于設備支架3或滑架10安裝，并且配置為產生光束32a，該光束32a穿過光束分離器33和由平臺20支撐的物鏡34。物鏡34將光束32b聚焦在光盤2上。為了保持光束32b的正確聚焦，也就是剛好在光盤2的需要位置，所述平臺20也相對于滑架10軸向(Z方向)可移動地安裝，并且光盤驅動設備1還包括配置用于相對于滑架10軸向移動平臺20的軸向平臺致動器37。由于這樣的軸向平臺致動器本身是已知的，而本發明的主題沒有涉及這樣的軸向平臺致動器的設計和操作，因此沒必要在此詳細討論軸向平臺致動器的設計和操作。
所述物鏡相對于設備支架3樞軸安裝。在示范性實施例中，這可以通過所述平臺20獲得，該平臺20是通過安裝裝置(為清晰起見未示出)相對于滑架10樞軸安裝。平臺20可關于樞軸線40樞軸轉動，該樞軸線40與Y-軸平行，以使物鏡34的光軸36總是位于XZ-平面。如圖所示，樞軸線40與物鏡34的光心最好重合。轉動角(ψ)定義為Z-軸和物鏡34的光軸36之間的角。由于樞軸安裝平臺本身是已知的，而本發明的主題沒有涉及這樣的樞軸安裝平臺的設計和操作，因此沒必要在此詳細討論樞軸安裝平臺的設計和操作。
此外，光盤驅動設備1還包括樞軸平臺致動器41，配置用于相對滑架10樞軸轉動平臺20。由于這樣的樞軸平臺致動器本身是已知的，而本發明的主題沒有涉及這樣的樞軸平臺致動器的設計和操作，因此沒必要在此詳細討論樞軸平臺致動器的設計和操作。
光盤驅動設備1還包括控制單元90，該控制單元90具有連接到電機4控制輸入的第一輸出90a；耦合到徑向滑架致動器11控制輸入的第二輸出90b；耦合到徑向平臺致動器21控制輸入的第三輸出90c；耦合到軸向平臺致動器37控制輸入的第四輸出90d；以及耦合到樞軸平臺致動器41控制輸入的第五輸出90e。控制單元90被設計成在它的第一輸出90a產生控制信號SCM，用于控制電機4；在它的第二控制輸出90b產生控制信號SCS，用于控制滑架致動器11；在它的第三輸出90c產生控制信號SCPr，用于控制徑向平臺致動器21；在它的第四輸出90d產生控制信號SCpa，用于控制軸向平臺致動器37；以及在它的第五輸出90e產生控制信號SCPp，用于控制樞軸平臺致動器41。
光束32b從光盤2反射(反射光束32c)，并穿過物鏡34和光束分離器33(光束32d)以到達相對于滑架10安裝的光學檢測器35。控制單元90還有讀信號輸入90f，用于從光學檢測器35接收讀信號SR。本領域的技術人員應該很清楚，無需更多說明，讀信號SR包含關于光束32b是否準確聚焦在光盤2上的信息。更具體地說，由讀信號SR可以得到聚焦誤差信號(FES)。
所示點P，其極坐標為r和φ。在理想情況下，點P(r，φ)所在平面的法線剛好與Z-軸平行，但在光盤2有彎曲面的情況下，如圖所示，點P(r，φ)的法線與Z-軸形成角θ(r，φ)。該角θ(r，φ)將被用作測量點P(r，φ)的傾斜。在光盤表面傾斜可能會變，換句話說就是，傾斜θ(r，φ)是極坐標r和角坐標φ的函數。希望知道整個光盤或至少所訪問的光盤部分的θ(r，φ)。
圖2示出了本發明提出的測量方法的基本原理。在經過點P(r，φ)的徑向線上，在點P的相對兩側示出了光盤2的兩點P1和P2。在光盤極坐標系統中，兩點P1和P2的坐標分別為(r1，φ)和(r2，φ)。在光盤驅動器1的直角坐標系統中，點P，P1和P2的坐標分別為(X0，Y0，Z0)，(X1，Y0，Z1)，(X2，Y0，Z2)。可以很容易地看出，點P(r，φ)的傾斜θ(r，φ)可用下式表示tanθ(r，φ)＝(Z1-Z2)/(X2-X1)在下文中，測量傾斜的位置P(r，φ)將指示為測量位置。在測量位置相對側的所述兩點P1和P2指示為定位點。
本發明基于相對于測量位置發現兩個定位點P1和P2，并測量這些定位點P1和P2之間的相對徑向距離X2-X1和相對軸向距離Z1-Z2。只要這個信息可以得到，就能計算出測量位置的傾斜θ。
圖3示出了上面提到的基本測量原理的第一實現。
在第一步中，將物鏡34帶到初始聚焦位置(圖中指示為341)，在此處光束32的聚焦點與測量位置P(r，φ)重合。物鏡34的坐標(z，y，z，ψ)在初始聚焦位置定義為(x0，0，z0，ψ0)(由于物鏡不能在Y-方向移動，所以其Y-坐標總是常數并可以是0)。在XYZ坐標系統中，測量位置P(r，φ)的坐標為(x0，0，zp)。距離zp-z0對應于物鏡的焦距，視為常數。
在第二步中，將物鏡34朝較小半徑方向樞軸轉動第一角Δψ1，以到達坐標為(x0，0，z0，ψ0-Δψ1)的位置(342)。經過這樣的步驟，現在光束散焦了。在第三步中，通過軸向移動物鏡34直到控制單元90發現光束32再次聚焦在光盤2上，可以恢復聚焦。根據光盤2的傾斜量，這將需要某一軸向位移Δz1，以便物鏡34到達坐標為(X0，0，Z0+Z1，ψ0-Δψ1)的第一聚焦測量位置(343)。
這意味著第一定位點P1的坐標為(x0-f·sin(Δψ1)，0，z0+f·cos(Δψ1)+Δz1)。控制單元90將該軸向位移量Δz1存儲在存儲器中。
在第四步中，物鏡34被放回到初始聚焦位置(x0，0，z0，ψ0)。
在第五步中，將物鏡34朝較大半徑方向樞軸轉動第二角Δψ2，以到達坐標為(x0，0，z0，ψ0+Δψ2)的位置(344)。在第六步中，軸向移動物鏡34直到控制單元90發現光束32被再次聚焦到光盤2上。根據光盤2的傾斜量，這將需要某一軸向位移Δz2，以使物鏡34到達坐標為(X0，0，Z0-ΔZ2，ψ0+Δψ2)的第二聚焦測量位置(345)。
這意味著第二定位點P2的坐標為(x0+f·sin(Δψ2)，0，z0+f·cos(Δψ2)-Δz2)。控制單元90還將該軸向位移量Δz2存儲在存儲器中。
現在控制單元90可以根據以下通用公式從f，Δψ1，Δz1，Δψ2，Δz2的值計算出光盤2的測量位置P(r，φ)的傾斜θ(r，φ)tanθ(r，φ)＝(f·cos(Δψ1)+Δz1-(f·cos(Δψ2)-Δz2))/(f·sin(Δψ1)+f·sin(Δψ2))盡管不是必須，但最好第一角Δψ1與第二角Δψ2相等。這樣，上面的公式就簡化為tanθ(r，φ)＝(Δz1+Δz2)/(2f·sin(Δψ1))當Δz1和Δz2的值小時，上面的公式可近似為tanθ(r，φ)＝(Δz1+Δz2)/(2f·Δψ1)注意，第四步可以省略。
還應注意的是，第五步和第六步可以放在第二步和第三步之前，以便先到達較大半徑的定位點P2然后再到較小半徑的定位點P1。
圖4示出了上面提到的基本測量原理的第二實現。
在第一步中，物鏡34被帶到初始聚焦位置(圖中指示為341)，在此處光束32的聚焦點與測量位置P(r，φ)重合。物鏡34的坐標(z，y，z，ψ)在該初始聚焦位置定義為(x0，0，z0，ψ0)(由于物鏡不能在Y-方向移動，所以Y-坐標總是常數并且可以為0)。在XYZ坐標系統中，測量位置P(r，φ)的坐標為(x0，0，zp)。距離zp-z0對應于物鏡的焦距，視為常數。
在第二步中，將物鏡34朝光盤方向軸向移動距離Δz，以到達坐標為(X0，0，Z0+ΔZ，ψ0)的位置(342)。經過這樣的步驟，現在光束散焦了。
在第三步中，將物鏡34朝較小半徑方向樞軸轉動，直到控制單元90發現光束32再次聚焦在光盤2上。根據光盤2的傾斜量，這將需要某一第一轉動角Δψ1，以使物鏡34到達坐標為(X0，0，Z0+ΔZ，ψ0-Δψ1)的第一聚焦測量位置(343)。
這意味著第一定位點P1坐標為(x0-f·sin(Δψ1)，0，z0+f·cos(Δψ1))。控制單元90將此第一轉動角的值Δψ1存儲在存儲器中。
在第四步中，將物鏡34朝較大半徑方向樞軸轉動，直到控制單元90發現光束32再次聚焦在光盤2上，在坐標為(X0，0，Z0+ΔZ，ψ0+Δψ2)的第二聚焦測量位置(344)。
這意味著第二定位點P2坐標為(x0+f·sin(Δψ2)，0，z0+f·cos(Δψ2))。控制單元90將此第二轉動角的值Δψ2存儲在存儲器中。
現在控制單元90可根據以下通用公式從Δψ1，Δψ2，Δz的值計算出光盤2的測量位置P(r，φ)的傾斜θ(r，φ)tanθ(r，φ)＝(cos(Δψ1)-cos(Δψ2))/(sin(Δψ1)+sin(Δψ2))當Δψ1和Δψ2的值小時，上面的公式可近似為tanθ(r，φ)＝(Δψ1-Δψ2)/2注意，第四步可以放在第三步之前，以便先到達較大半徑的定位點P2然后再到較小半徑的定位點P1。
上文中，傾斜θ用位移Δz和Δψ來表示。正常情況下，控制單元90沒有關于這些參數的直接信息。當然可以給控制單元分別提供測量ΔZ和Δψ的傳感器，但這卻不是首選的，因為會引進附加硬件和成本。
然而，控制單元90具有可用的表示所述參數ΔZ和Δψ的信號。通常情況下，由各自的致動器產生的位移Δz和Δψ與由控制單元90產生的相應的控制信號成比例，特別是在所述位移很小的情況下。在那些情況下，可用下面的關系式Δz＝γZ·SCPa；Δψ＝γψ·SCPp其中γZ和γψ是比例常數。因此，控制單元90可從自己的控制信號計算出所述位移。
在上文中說明了，如果已知定位點P1和P2的X-坐標和Z-坐標，那么就可以確定位置P(r，φ)的傾斜θ(r，φ)。原則上，保持光盤2固定不動，可以對一個單獨的測量點進行這些測量。然而通常都希望對多個r和φ的值來確定，即在多個位置(或可能在光盤的整個平面上)進行測量。這可以通過對每個位置重復該測量方法來實現。但這又不切實際。
因此實際上，對于旋轉盤，最好通過確定特定半徑Ri的360°的傾斜θ(Ri，φ)(即對于特定半徑Ri的所有點Pj)來實現本發明提出的測量方法。首先，將物鏡帶到特定半徑Ri的初始聚焦位置，相當于某一X-坐標。然后，對于較小半徑的所有定位點P1j(Ri-Δr，j)，確定X-坐標X1j(Ri-Δr，j)和Z-坐標Z1j(Ri-Δr，j)，并存儲在存儲器中。隨后，對于較大半徑的所有定位點P2j(Ri+Δr，j)，確定X-坐標X2j(Ri+Δr，j)和Z-坐標Z2j(Ri+Δr，j)，并存儲在存儲器中。當然，順序可以相反。然后，對于半徑Ri的各點Pj(Ri，j)，通過結合坐標X1j(Ri-Δr，j)，X2j(Ri+Δr，j)，Z1j(Ri-Δr，j)，X2j(Ri+Δr，j)以前面描述的方式可計算出傾斜θj(Ri，j)。
對于不同的Ri值可以重復上面的步驟，以得到整個盤上的傾斜。
更具體地說，將更詳細地說明上面描述的實施例的方法。
參考上面關于圖3和圖5A流程圖說明的第一實現，以某一預定速度旋轉光盤2(步驟501)。然后，在第一步502中，將物鏡34帶到對應于測量半徑Ri的初始聚焦位置(341)(x0，0，z0，ψ0)。
在第二步503中，啟動樞軸致動器41使物鏡34朝較小半徑方向樞軸轉動第一角Δψ1，以到達坐標為(x0，0，z0，ψ0-Δψ1)的位置(342)。在第三步504中，啟動聚焦致動器37使得恢復聚焦(343)并保持聚焦。在光盤的至少一轉上對聚焦控制信號進行取樣(步驟505)，并將取樣值存儲在存儲器中，與聚焦控制信號取樣的角位置相關。
在第四步506中，將物鏡帶回到初始聚焦位置(x0，0，z0，ψ0)。
在第五步507中，啟動樞軸致動器41使得物鏡34朝較大半徑方向樞軸轉動第二角Δψ2，以到達坐標為(x0，0，z0，ψ0+Δψ2)的位置(344)。在第六步508中，啟動聚焦致動器37使得恢復聚焦(345)并保持聚焦。在光盤2的至少一轉上對聚焦控制信號進行取樣(步驟509)，并將取樣值存儲在存儲器中，與聚焦控制信號取樣的角位置相關。
沿著半徑為Ri的圓，現在對不同的角坐標φj可以計算(步驟510)傾斜θj(Ri，φj)。
參考上面關于圖4和圖5B流程圖說明的第二實施例，以某一預定速度旋轉光盤2(步驟521)。然后，在第一步522中，將物鏡34帶到對應于半徑Ri的初始聚焦位置(341)(x0，0，z0，ψ0)。
在第二步523中，啟動聚焦致動器37使得物鏡34朝光盤方向軸向移動Δz的距離，以到達坐標為(x0，0，z0+Δz，ψ0)的位置(342)。通過這樣的步驟，現在光束散焦了。在第三步524中，啟動樞軸致動器41使得物鏡34朝較小半徑方向樞軸轉動，以恢復聚焦(343)并保持聚焦。在光盤2的至少一轉上對樞軸轉動控制信號(pivot controlsignal)進行取樣(步驟525)，并將取樣值存儲在存儲器中，與樞軸轉動控制信號取樣的角位置相關。
在第四步526中，啟動樞軸致動器41使得物鏡34朝較大半徑方向樞軸轉動，以恢復聚焦(344)并保持聚焦。在光盤2的至少一轉上對樞軸轉動控制信號進行取樣(步驟527)，并將取樣值存儲在存儲器中，與樞軸轉動控制信號取樣的角位置相關。
沿著半徑為Ri的圓，現在對于不同的角坐標φj能計算(步驟530)傾斜θj(Ri，φj)。
通常物鏡34是對稱透鏡，并且通常在對稱物鏡的情況下，如果透鏡的光軸或主軸被基本控制在垂直于光盤的反射層，即，如果物鏡的光軸使轉動角ψ等于光盤2的傾斜θ，則傾斜校正是最佳的。對于這些情況，不必知道傾斜的大小就能實現傾斜校正。同樣，對于這種情況，不必知道傾斜量并且甚至不必知道轉動角的當前值，就能相對容易地檢驗物鏡是否有適當的傾斜校正位置。
在上面參考圖3、圖4和圖5A-B的討論中，在物鏡初始聚焦位置的初始轉動角已經被指示為ψ0。從正常狀態開始，初始轉動角ψ0通常為0，如圖3和圖4所示。然而，當根據本發明提出的在上面討論過的方法計算傾斜θ時，初始轉動角ψ0的值不是很重要。
另一方面，如果初始轉動角ψ0等于傾斜θ，那么轉動角Δψ1和Δψ2也相等(如圖4)，或者如果選擇轉動角Δψ1和Δψ2相等，那么軸向位移ΔZ1和ΔZ2也相等(如圖3)，這很容易看出。
基于這種認識，本發明也提出了一種用于設置物鏡34在適合于校正傾斜的適當轉動角的方法，將參考圖6A-B進行說明。應該注意，光盤可以轉動但也可以固定不動。
首先，選擇轉動偏移ψ0(步驟601)，并將物鏡34帶到聚焦狀態(步驟602)。如參考圖3討論的，然后，將物鏡34樞軸轉動第一角Δψ1(步驟603)并軸向移動第一軸向距離ΔZ1(步驟604)，以便恢復聚焦，并將第一軸向距離ΔZ1存儲(步驟605)在存儲器中。隨后，將物鏡34樞軸轉動與第一角Δψ1相等但方向相反的第二角Δψ2(步驟607)，并軸向移動第二軸向距離ΔZ2(步驟608)，以便恢復聚焦，并將第二軸向距離ΔZ2存儲(步驟609)在存儲器中。比較這兩個軸向距離ΔZ1和ΔZ2(步驟610)。如果轉動偏移ψ0與傾斜對應，則所述兩個軸向距離ΔZ1和ΔZ2將會相等。如果所述兩個軸向距離ΔZ1和ΔZ2在某一限制范圍內不等，則重調整轉動偏移ψ0(步驟611)，并重復上面步驟602-609，直到所述兩個軸向距離ΔZ1和ΔZ2基本相等。然后，將轉動偏移ψ0的當前值作為操作轉動角ψC(步驟612)。注意到，在此方法中不必計算θ，也不必知道焦距f。
基于關于圖4和圖5B討論的方法提出了另一個同樣有利的過程。首先，選擇轉動偏移ψ0(步驟621)，并將物鏡帶到聚焦狀態(步驟622)。然后，將物鏡34軸向移動某一軸向距離ΔZ(步驟623)。將物鏡34樞軸轉動第一角Δψ1(步驟624)，以便恢復聚焦，并將第一角Δψ1存儲(步驟625)在存儲器中。隨后，將物鏡34樞軸轉動與第一角Δψ1方向相反的第二角Δψ2，以便恢復聚焦，并將第二角Δψ2存儲(步驟627)在存儲器中。比較這兩個軸角Δψ1和Δψ2(步驟630)。如果轉動偏移ψ0與傾斜對應，則所述兩個軸角Δψ1和Δψ2將會相等。如果所述兩個軸角Δψ1和Δψ2在某一限制范圍內不等，則重調整轉動偏移ψ0(步驟631)，并重復上面步驟623-627，直到所述兩個角Δψ1和Δψ2基本相等。然后，將轉動偏移ψ0的當前值作為操作轉動角ψC(步驟632)。注意到，在此方法中也不必計算θ，不必知道焦距f。
在光盤驅動設備的操作過程中，信號質量也可能變壞。可能的原因之一也許是光盤的傾斜與物鏡的傾斜校正設置不對應。根據本發明，這可很容易地檢查出來。將物鏡的當前轉動角作為初始轉動角ψ0，并分別應用上面討論的步驟603-609或623-627。步驟610或630的結果分別確定了當前的轉動角是否與適當的傾斜校正對應，或者相反地，光盤是否得到了一個偏離當前轉動角的傾斜。如果有必要，則調整轉動角(分別為步驟611或631)，接著就是上面討論的轉動角設置過程。
此方法一個重要的優點就是，保持了物鏡的極坐標x0。
如上所述，通常情況下，如果透鏡的光軸或主軸被基本控制在垂直于光盤的反射層，即，如果操作轉動角ψC等于光盤2的傾斜θ，則定位物鏡34以得到最佳的傾斜校正。然而，不必總是如此。也可能是，為了最佳的傾斜校正，操作轉動角ψC要與光盤2的傾斜θ不同。是不是這種情況，要根據透鏡類型來定，并且是預先已知的。此外，也可能是光盤驅動設備的生產商預先確定了操作轉動角ψC和光盤2傾斜θ之間的最佳關系。此關系可存儲在與控制單元90相聯系的存儲器中，例如為查找表形式。
于是，在通過如上所述的任何一種方法確定了傾斜θ之后，控制單元90就可以根據存儲在所述存儲器中的關系來設置物鏡34的操作轉動角ψC。
在上面討論的想要檢驗光盤是否有與物鏡的傾斜校正設置不對應的傾斜的情況下(例如因為信號質量惡化)，基于物鏡的當前轉動角設置初始轉動角ψ0以將存儲在所述存儲器的所述關系考慮進去。
本領域技術人員應該清楚，本發明并不局限于上面討論的示范性實施例，各種變化和修改可能在如所附權利要求書中定義的本發明的保護范圍內。
例如，有可能將激光器31和檢測器35相對于支架3安裝。
權利要求
1.一種在一種類型的光盤驅動設備中用于在光盤的測量位置測量傾斜的方法，所述一種類型的光盤驅動設備包括-旋轉裝置，它定義光盤旋轉軸；-光學掃描裝置，用于使用光束掃描光盤，所述光學掃描裝置包括可移動物鏡，用于將光束聚焦在所述光盤上，所述物鏡在軸向方向是可移動的，并能關于指向切線方向的軸進行樞軸轉動；所述方法包括如下步驟通過樞軸轉動并軸向移動所述物鏡，將所述物鏡帶到第一聚焦測量位置以便將光束聚焦在第一定位點，該第一定位點具有與所述測量位置基本相同的角坐標并距所述測量位置有小徑向距離Δr1；通過移動并樞軸轉動物鏡，將所述物鏡帶到第二聚焦測量位置以便將光束聚焦在第二定位點，該第二定位點具有與所述測量位置基本相同的角坐標并距所述測量位置有小徑向距離Δr2；所述第一和第二定位點位于所述測量位置的相對側；所述方法還包括由所述物鏡的所述兩個聚焦測量位置的坐標計算所述測量位置的傾斜的步驟。
2.如權利要求1所述的方法，包括如下步驟將物鏡帶到初始聚焦位置，以使光束聚焦在所述測量位置；相對于所述初始聚焦位置，朝較小半徑方向將物鏡樞軸轉動第一角；將物鏡軸向移動第一軸向距離，以便將光束再次聚焦在光盤上；相對于所述初始聚焦位置，朝較大半徑方向將物鏡樞軸轉動第二角；將物鏡軸向移動第二軸向距離，以便將光束再次聚焦在光盤上。
3.如權利要求2所述的方法，其中測量位置的傾斜可根據下式計算tanθ(r，φ)＝(f·cos(ΔΨ1)+Δz1-(f·cos(ΔΨ2)-Δz2))/(f·sin(ΔΨ1)+f·sin(ΔΨ2))。
4.如權利要求2或3所述的方法，其中第一角等于第二角。
5.如權利要求1所述的方法，包括如下步驟將物鏡帶到初始聚焦位置，以使光束聚焦在所述測量位置；相對于所述初始聚焦位置，將物鏡朝光盤方向軸向移動一個軸向距離；將物鏡朝較小半徑方向樞軸轉動第一轉動角，以使光束再次聚焦在光盤上；將物鏡朝較大半徑方向樞軸轉動第二轉動角，以使光束再次聚焦在光盤上。
6.如權利要求5所述的方法，其中測量位置的傾斜可根據下式計算tanθ(r，φ)＝(cos(ΔΨ1)-cos(ΔΨ2))/(sin(ΔΨ1)+sin(ΔΨ2))。
7.如前面權利要求中的任何一項所述的方法，其中，當光盤旋轉時進行測量，以便得到位于第一半徑的多個點的測量結果，并將這些結果存儲在存儲器中，與相應的角坐標相關；得到位于第二半徑的多個點的測量結果，并將這些結果存儲在存儲器中，與相應的角坐標相關；以及由存儲在所述存儲器的測量結果，計算在中間半徑至少位置上并具有某一角坐標的傾斜。
8.光盤驅動設備，包括旋轉裝置，定義光盤的旋轉軸；光學掃描裝置，用于使用光束掃描光盤，所述光學掃描裝置包括-光束產生裝置，用于產生光束；-可移動物鏡，用于將光束聚焦在所述光盤上；所述設備還包括徑向致動裝置，用于徑向移動所述物鏡；軸向致動裝置，用于軸向移動所述物鏡；樞軸致動裝置，用于樞軸轉動所述物鏡；控制裝置，用于控制所述徑向致動裝置、所述軸向致動裝置和所述樞軸致動裝置；所述控制裝置設計用于測量在光盤測量位置的傾斜-通過樞軸轉動并軸向移動物鏡，將所述物鏡帶到第一聚焦測量位置以使光束聚焦在第一定位點，該第一定位點具有與所述測量位置基本相同的角坐標并距所述測量位置有小徑向距離Δr1；-通過樞軸轉動和軸向移動物鏡，將所述物鏡帶到第二聚焦測量位置以使光束聚焦在第二定位點，該第二定位點具有與所述測量位置基本相同的角坐標并距所述測量位置有小徑向距離Δr2，所述第一和第二定位點位于所述測量位置的相對側；-由所述物鏡的所述兩個聚焦測量位置的坐標來計算在所述測量位置的傾斜。
9.如權利要求8所述的光盤驅動設備，其中所述控制裝置設計成-啟動所述徑向致動裝置和所述軸向致動裝置，以便將物鏡帶到初始聚焦位置以使光束聚焦在所述測量位置；-啟動所述樞軸致動裝置，以便將所述物鏡相對于所述初始聚焦位置朝較小半徑方向樞軸轉動第一轉動角；-啟動所述軸向致動裝置，以便將物鏡軸向移動第一軸向距離使得光束再次聚焦在光盤上；-啟動所述樞軸致動裝置，以便將物鏡相對于所述初始聚焦位置朝較大半徑方向樞軸轉動第二轉動角；-啟動所述軸向致動裝置，以便將物鏡軸向移動第二軸向距離使得光束再次聚焦在光盤上。
10.如權利要求9所述的設備，其中所述控制裝置被設計成根據下式計算測量位置的傾斜tanθ(r，φ)＝(f·cos(ΔΨ1)+Δz1-(f·cos(ΔΨ2)-Δz2))/(f·sin(ΔΨ1)+f·sin(ΔΨ2))。
11.如權利要求9或10所述的設備，其中第一角等于第二角。
12.如權利要求8所述的光盤驅動設備，其中所述控制裝置被設計成-啟動所述徑向致動裝置和所述軸向致動裝置，以便將物鏡帶到初始聚焦位置以使光束聚焦在所述測量位置；-啟動所述軸向致動裝置，以便將物鏡朝光盤方向軸向移動一軸向距離；-啟動所述樞軸致動裝置，以便將物鏡朝較小半徑方向樞軸轉動第一轉動角，使得光束再次聚焦在光盤上；-啟動所述樞軸致動裝置，以便將物鏡朝較大半徑方向樞軸轉動第二轉動角，使得光束再次聚焦在光盤上。
13.如權利要求12所述的光盤驅動設備，其中所述控制裝置被設計成根據下式計算測量位置的傾斜tanθ(r，φ)＝(cos(ΔΨ1)-cos(ΔΨ2))/(sin(ΔΨ1)+sin(ΔΨ2))。
14.如權利要求8-13中任何一項所述的設備，其中控制單元被設計成-啟動旋轉裝置以便旋轉光盤；-啟動所述徑向致動裝置，以便將物鏡帶到初始徑向位置；-啟動所述軸向致動裝置，以便將物鏡帶到初始聚焦位置；-啟動所述樞軸致動裝置，以便將物鏡朝較小半徑方向樞軸轉動第一角；-啟動所述軸向致動裝置，以便得到并保持聚焦狀態；-至少在光盤的一轉上取樣聚焦控制信號；-將取樣值存儲在存儲器中，與取樣聚焦控制信號的角位置相關；-啟動所述樞軸致動裝置，以便將物鏡朝較大半徑方向樞軸轉動第二角；-啟動所述軸向致動裝置，以便得到并保持聚焦狀態；-至少在光盤的一轉上取樣聚焦控制信號；-將取樣值存儲在存儲器中，與取樣聚焦控制信號的角位置相關；-用存儲的值計算在所述初始半徑的一個位置的傾斜。
15.如權利要求8-13中任何一項所述的設備，其中控制單元被設計成-啟動旋轉裝置以便旋轉光盤；-啟動所述徑向致動裝置，以便將物鏡帶到初始徑向位置；-啟動所述軸向致動裝置，以便將物鏡帶到初始聚焦位置；-啟動所述軸向致動裝置，以便將物鏡朝光盤方向軸向移動一距離；-在第一方向啟動所述樞軸致動器，以便得到和保持聚焦狀態；-至少在光盤的一轉上取樣樞軸控制信號；-將取樣值存儲在存儲器中，與取樣樞軸控制信號的角位置相關；-在第二方向啟動所述樞軸致動器，以便得到和保持聚焦狀態；-至少在光盤的一轉上取樣樞軸控制信號；-將取樣值存儲在存儲器中，與取樣樞軸控制信號的角位置相關；-用存儲的值計算在所述初始半徑的一個位置的傾斜。
16.一種在一種類型的光盤驅動設備中用于設置物鏡的操作轉動角的方法，所述一種類型的光盤驅動設備包括-旋轉裝置，定義光盤的旋轉軸；-光學掃描裝置，用于使用光束掃描光盤，所述光學掃描裝置包括可移動物鏡，用于將光束聚焦在所述光盤上，所述物鏡在軸向方向可移動并能關于指向切線方向的軸進行樞軸轉動；所述方法包括如下步驟[a]選擇初始轉動偏移；[b]將物鏡帶到初始聚焦位置(x0，0，z0，Ψ0)；[c]相對于所述初始聚焦位置(x0，0，z0，Ψ0)，將物鏡朝較小半徑方向樞軸轉動過第一角到位置(x0，0，z0，Ψ0-ΔΨ1)；[d]將物鏡軸向移動第一軸向距離，以使所述光束再次聚焦在光盤上；[e]相對于所述初始聚焦位置(x0，0，z0，Ψ0)，將物鏡朝較大半徑方向樞軸轉動第二角到位置(x0，0，z0，Ψ0+ΔΨ2)，其中第二角等于所述第一角；[f]將物鏡軸向移動第二軸向距離，以使光束再次聚焦在光盤上；[g]比較所述第一軸向距離和所述第二軸向距離；[h1]如果在某一限制范圍內所述第一軸向距離與所述第二軸向距離實際不等，則重調整轉動偏移并重復步驟[b]-[g]；[h2]如果所述第一軸向距離與所述第二軸向距離基本相等，則基于轉動偏移的當前值設置物鏡的操作轉動角。
17.一種在一種類型的光盤驅動設備中用于設置物鏡的操作轉動角的方法，所述一種類型的光盤驅動設備包括-旋轉裝置，定義光盤的旋轉軸；-光學掃描裝置，用于使用光束掃描光盤，所述光學掃描裝置包括可移動物鏡，用于將光束聚焦在所述光盤上，所述物鏡在軸向方向可移動并能關于指向切線方向的軸進行樞軸轉動；所述方法包括如下步驟[a]選擇初始轉動偏移；[b]將所述物鏡帶到初始聚焦位置(x0，0，z0，Ψ0)；[c]相對于所述初始聚焦位置(x0，0，z0，Ψ0)，將物鏡朝光盤方向軸向移動一軸向距離；[d]將物鏡朝較小半徑方向樞軸轉動第一轉動角到位置(x0，0，z0，Ψ0-ΔΨ1)，以使光束再次聚焦在光盤上；[e]將物鏡朝較大半徑方向樞軸轉動第二轉動角到位置(x0，0，z0，Ψ0+ΔΨ2)，以使光束再次聚焦在光盤上；[f]比較所述第一轉動角和所述第二轉動角；[g1]如果在某一限制范圍內所述第一轉動角與所述第二轉動角實際不等，則重調整轉動偏移并重復步驟[b]-[f]；[g2]如果所述第一轉動角與所述第二轉動角基本相等，則基于轉動偏移的當前值設置物鏡的操作轉動角。
18.如權利要求16或17所述的方法，其中物鏡的操作轉動角被設置成等于轉動偏移的當前值。
19.如權利要求16或17所述的方法，其中物鏡的操作轉動角還基于作轉動角和光盤傾斜之間的最佳關系而設置。
20.光盤驅動設備，包括旋轉裝置，定義光盤的旋轉軸；光學掃描裝置，用于使用光束掃描光盤，所述光學掃描裝置包括-光束發生裝置，用于產生光束；-可移動物鏡，用于將光束聚焦在所述光盤上；所述設備還包括徑向致動裝置，用于徑向移動所述物鏡；軸向致動裝置，用于軸向移動所述物鏡；樞軸致動裝置，用于樞軸轉動所述物鏡；控制裝置，用于控制所述徑向致動裝置、所述軸向致動裝置和所述樞軸自動裝置；所述控制裝置被設計用于設置物鏡的操作轉動角，通過；[a]選擇初始轉動偏移；[b]啟動所述徑向致動裝置和所述軸向致動裝置，以便將物鏡帶到初始聚焦位置(x0，0，z0，Ψ0)；[c]啟動所述樞軸致動裝置，以便將物鏡朝較小半徑方向樞軸轉動第一轉動角到位置(x0，0，z0，Ψ0-ΔΨ1)；[d]啟動所述軸向致動裝置，以便將物鏡軸向移動第一軸向距離，使得光束再次聚焦在光盤上；[e]啟動所述樞軸致動裝置，以便將物鏡朝較大半徑方向樞軸轉動第二轉動角到位置(x0，0，z0，Ψ0+ΔΨ2)，其中第二角等于所述第一角；[f]啟動所述軸向致動裝置，以便將物鏡軸向移動第二軸向距離，使得光束再次聚焦在光盤上；[g]比較所述第一軸向距離和所述第二軸向距離；[h1]如果在某一限制范圍內所述第一軸向距離與所述第二軸向距離實際不等，則重調整轉動偏移并重復步驟[b]-[g]；[h2]如果所述第一軸向距離與所述第二軸向距離基本相等，則基于轉動偏移的當前值設置物鏡的操作轉動角。
21.光盤驅動設備，包括旋轉裝置，定義光盤的旋轉軸；光學掃描裝置，用于使用光束掃描光盤，所述光學掃描裝置包括-光束發生裝置，用于產生光束；-可移動的物鏡，用于將光束聚焦在所述光盤上；所述設備還包括徑向致動裝置，用于徑向移動所述物鏡；軸向致動裝置，用于軸向移動所述物鏡；樞軸致動裝置，用于樞軸轉動所述物鏡；控制裝置，用于控制所述徑向致動裝置、所述軸向致動裝置和所述樞軸自動裝置；所述控制裝置被設計用于設置物鏡的操作轉動角，通過；[a]選擇初始轉動偏移；[b]啟動所述徑向致動裝置和所述軸向致動裝置，以便將物鏡帶到初始聚焦位置(x0，0，z0，Ψ0)；[c]啟動所述軸向致動裝置，以便將物鏡朝光盤方向軸向移動一軸向距離；[d]啟動所述樞軸致動裝置，以便將物鏡朝較小半徑方向樞軸轉動第一轉動角到位置(x0，0，z0，Ψ0-ΔΨ1)，使得光束再次聚焦在光盤上；[e]啟動所述樞軸致動裝置，以便將物鏡朝較大半徑方向樞軸轉動第二轉動角到位置(x0，0，z0，Ψ0+ΔΨ2)，使得光束再次聚焦在光盤上；[f]比較所述第一轉動角和所述第二轉動角；[g1]如果在某一限制范圍內所述第一轉動角與所述第二轉動角實際不等，則重調整轉動偏移并重復步驟[b]-[f]；[g2]如果所述第一轉動角與所述第二轉動角基本相等，則基于轉動偏移的當前值設置物鏡的操作轉動角。
全文摘要
在光盤(2)的測量位置(P(r，φ))測量傾斜(θ(r，φ))。將樞軸物鏡(34)帶到第一聚焦測量位置，以便在第一定位點(P1(r－Δr1，φ))聚焦光束(32)，該第一定位點具有與所述測量位置(P(r，φ))相同的角坐標φ并具有與所述測量位置Δr1的小徑向距離。將物鏡被帶到第二聚焦測量位置，以便在第二定位點(P2(r+Δr2，φ))聚焦光束，該第二定位點具有與所述測量位置(P(r，φ))相同的角坐標φ并具有與所述測量位置Δr2的小徑向距離。其中，所述第一和第二定位點位于所述測量位置的相對兩側。可以從所述物鏡的所述兩個聚焦測量位置的坐標計算出所述測量位置的傾斜。
文檔編號G11B11/105GK1672199SQ03817551
公開日2005年9月21日 申請日期2003年6月26日 優先權日2002年7月26日
發明者O·K·安德森, J·M·登霍爾蘭德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司