CN101010739B - 用于刻写可见标记的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在介质上刻写可见标记的装置。该介质(11)，例如光盘，具有标记侧，该标记侧具有辐射敏感层，用于通过辐射束产生可见标记。该装置具有头部(22)和聚焦单元(32)，头部用于提供束并根据从介质反射的辐射产生检测器信号，聚焦单元用于产生聚焦所述束的聚焦控制信号。标记控制单元(33)根据标记数据控制刻写。所述聚焦单元(32)用于通过在聚焦控制信号中包括聚焦激励信号且根据所述聚焦激励信号检测所述检测器信号的偏差来检测聚焦误差。所述标记控制单元(33)根据标记数据控制聚焦单元，以在所述刻写期间检测聚焦误差而不会中断所述刻写。

Description

用于刻写可见标记的系统

本发明涉及一种用于扫描介质和在该介质上刻写可见标记的装置，该介质具有标记侧，该标记侧具有辐射敏感层，用于通过由辐射束刻写点的印迹产生可见标记，该装置包括头部，用于提供所述辐射束，以在标记模式中在所述辐射敏感层上产生刻写点用于刻写所述可见标记，且用于根据从所述介质反射的辐射产生至少一个检测器信号；控制单元，包括用于根据标记数据控制刻写的标记控制装置；以及聚焦装置，用于产生聚焦控制信号以聚焦所述刻写点。

本发明还涉及一种用于该扫描装置中的经由辐射束在介质上刻写可见标记的方法。

专利申请US 2002/0191517描述了一种光盘装置和在光盘上印刷标记的方法。利用从光盘装置头部输出的激光束产生标记。要指出的是，在本文中，“刻写”一词用于表示改变辐射敏感层的可见光特性以在介质上产生可见标记，例如在光盘上印刷文本的工艺。

在光记录装置中，通过在轨道中写入标志而把信息存储于记录载体上。光记录装置配备有头部，以将激光束聚焦到记录载体的记录层的轨道上的扫描点中。聚焦是基于由头部中的检测器根据从轨道和/或标志反射的辐射产生的检测器信号。基于从检测器信号导出的径向误差信号经由伺服系统沿径向在轨道上定位头部。

在公知的文献中，描述了经由光记录装置的头部刻写标记。在能够从光盘的标记表面的部分看到的位置中形成由光敏或热敏材料形成的可见光特性改变层。将光盘放在光盘单元的转盘上，同时使光盘的标记表面朝向光学头。光盘和光学头相互运动，以沿着光盘的平面覆盖标记区域。与相对运动同步，根据图像数据例如将被印刷的字符或图形图像，调制从光学拾波器输出的激光束功率，并将激光束发射到可见光特性改变层上。可见光特性改变层暴露于激光束的结果是，改变了可见光特性改变层的可见光反射率，由此在标记表面上形成了对应于图像数据的图像。根据该文献，刻写期间的光束聚焦是基于头部中的检测器根据从介质反射的辐射产生的检测器信号进行。

公知标记刻写系统的问题在于，由于在刻写期间难以产生可靠的聚焦误差信号，因此标记质量不稳定。

因此，本发明的目的在于提供一种装置和方法，用于在以高质量在介质上刻写标记的同时可靠地聚焦光束。

根据本发明的第一方面，该目的是利用如开头一段中定义的装置实现的，在所述装置中，设置所述聚焦装置，用于通过在所述聚焦控制信号中包括聚焦激励信号且根据所述聚焦激励信号检测所述检测器信号的偏差来检测聚焦误差，设置所述标记控制装置，用于根据所述标记数据控制所述聚焦装置，以在所述刻写期间检测所述聚焦误差而不会中断所述刻写。

根据本发明的第二方面，该目的是利用如开头一段中定义的方法实现的，所述方法包括如下步骤：根据标记数据控制所述刻写，以及根据所述标记数据控制所述聚焦装置，以在所述刻写期间检测所述聚焦误差而无需中断所述刻写。

包括所述聚焦激励信号的效果在于，由于能够预期和检测与聚焦激励信号相关的所述检测器信号偏差的事实，因此能够可靠地检测聚焦误差信号。标记数据是表明将要在相邻的点印迹中连续刻写的点类型的数字信息，点类型例如是通过高辐射功率形成的暗型点和通过低辐射功率或零辐射功率形成的白型点。在刻写期间根据标记数据控制聚焦装置以检测聚焦误差提供了刻写期间的聚焦误差信息，因此对所刻写的标记质量提供了控制。对于例如在不同位置处的测量不中断刻写具有如下优点，即，使得刻写标记的总时间最小化。

本发明还基于以下认识。发明人认识到，在信息记录装置中，必须要设计光学头和检测器以经由光学性质已知的衬底在介质的记录层上产生扫描点。例如，设计光学元件以补偿由衬底导致的已知量的球面像差。设计用于聚焦的光学元件和检测器信号以跟踪掩埋记录层中的轨道。然而，在标记刻写中，标记表面没有轨道，且束不通过衬底。虽然如此，发明人发现，能够出人意料地使在标记敏感层上产生刻写点时出现的检测器信号产生聚焦误差信号。然而，所反射的辐射的光学性质不允许可靠地使用常规聚焦方法。发明人发现，通过包括聚焦激励信号产生了可靠的聚焦误差信号，同时通过根据标记数据控制聚焦检测过程，标记的质量保持基本未受影响。

在该装置的一实施例中，设置所述标记控制装置，用于根据所述标记数据控制所述聚焦激励信号和/或检测所述偏差。这具有如下优点，即，通过调节所述聚焦激励信号的性质和/或选择性检测所述偏差，所述聚焦误差信号更为可靠，这尤其是因为减小了点类型的干扰效应。

在该装置的一实施例中，所述聚焦激励信号为周期性激励信号，在不刻写的学习过程期间具有第一幅值，在所述刻写期间具有第二幅值，所述第二幅值基本小于所述第一幅值。这具有如下优点，在最初，即刻写之前，确定校正大聚焦误差的聚焦控制信号之后，刻写期间的聚焦激励信号的幅值相对较小，这降低了其可见效果。

在该装置的一实施例中，所述聚焦激励信号为周期性激励信号，在不刻写的学习过程期间具有第一频率，在所述刻写期间具有第二频率，所述第二频率基本不同于所述第一频率。在刻写之前的学习过程期间，确定用于校正大聚焦误差的聚焦校正信号。在刻写期间，考虑标记数据来调节频率以提供适当数量的测量，例如，更高的频率允许在小截面印迹中计算样本值。这具有如下优点，即，在刻写期间更新聚焦校正信号，用于补偿聚焦误差的变化。

在该装置的一实施例中，设置所述标记控制装置，用于仅仅在点印迹的选定部分中能够检测所述偏差，所述选定部分基本仅含有无色点，在所述无色点处所述辐射敏感层未受影响。无色点可以具有较浅的颜色，即具有辐射敏感标记层的原色，通常被称为白点；而色点是通过向辐射敏感层施加高激光功率形成的，通常被称为黑点。这具有如下优点，即，聚焦误差信号仅基于单一类型的点，不受标记内容的影响。

在该装置的一实施例中，设置所述标记控制装置，用于在点印迹的选定部分中仅包括所述聚焦激励信号，所述选定部分基本仅含有无色点，在所述无色点处所述辐射敏感层未受影响。这具有如下优点，即，含有色点的区域中的标记质量基本不受聚焦检测过程的影响。

在该装置的一实施例中，所述聚焦激励信号相对于检测周期的中心对称，且设置所述聚焦装置，以通过针对成对周期仅检测所述检测器信号来检测所述检测器信号的所述偏差，所述成对周期对应于相对于所述检测周期中心对称分布的成对同类型点。例如，仅使用成对无色型点的检测器信号来计算聚焦误差信号，或者使用所有适当的成对点。这具有如下优点，即，聚焦误差信号仅基于同类型的点，同时平衡了由于聚焦激励信号造成的小散焦的效应，且不受标记内容的影响。

在所附的权利要求书中给出了根据本发明的装置和方法的其他优选实施例，这里引入其公开内容以做参考。

通过在以下描述中且参考附图以举例方式描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显且在实施例中进一步阐述，附图中：

图1a示出了盘形记录载体，

图1b示出了记录载体的截面，

图1c示出了记录载体上的标记，

图2示出了正在刻写标记的扫描装置，

图3示出了检测重心，以及

图4示出了检测器信号处理部分。

在附图中，与已经描述过的元件对应的元件具有相同的附图标记。

图1a示出了盘形记录载体。在图1b中示出了截面，而图1c示出了记录载体的标记侧。记录载体11具有信息层上的轨道9和中心孔10。按照螺旋或同心的环形图案设置轨道9，在信息层上构成基本平行的轨道。记录载体可以是具有可记录型信息层的光盘。可记录盘的例子为CD-R和CD-RW以及DVD-R或DVD+RW和/或BD(蓝光光盘)。可记录型记录载体上的轨道9被表示为在制造空白记录载体期间提供的预模压轨道结构，例如预制凹槽。通过沿轨道记录的可光学检测的标志，在信息层上表示所记录的信息。通过辐射束，例如在光盘驱动器中的光学头中产生的激光束读取或者可选地写入标志。标志由一个或多个物理参数的变化组成，因此具有与它们的环境不同的光学性质，例如，在诸如染料、合金或相变材料的材料中记录时获得的反射率的变化，或者在于磁光材料中记录时获得的偏振方向的变化。

图1b示出了沿可记录型记录载体11的线b-b截取的截面，其中为透明衬底15提供记录层16和保护层17。例如由预制凹槽14构成轨道结构，预制凹槽14使得光学头能够在扫描期间沿着轨道9运动。预制凹槽14可以实施为凹陷或升高，或者可以由具有不同光学性质的材料构成。轨道结构还可以由规则分布的子轨道形成，所述规则分布的子轨道周期性地使得伺服信号出现。记录载体可以用于承载例如视频或音频信息的实时信息或诸如计算机数据的其他信息。在保护层17顶部上提供对辐射敏感的标记层18用于刻写可见标记。刻写是一种改变辐射敏感层18的可见光特性以用于产生可见标记的过程。

图1c示出了记录载体上的标记。从标记侧示出了记录载体11，在辐射敏感层中刻写了可见标记19。通过在调制辐射束功率的同时施加刻写点并在径向和角度位置上扫描标记层从而在标记层18中刻写例如黑点的可见标记要素。例如从US 2002/0191517中可了解用于刻写可见标记的系统。

注意，实例基于如下的记录载体，其在与记录和读取信息的进入侧不同的记录载体侧上具有辐射敏感标记层。然而，适当材料的标记层可以位于进入侧。这样的标记层必须对于用于从轨道中的标志记录和读取信息的辐射至少部分透明。此外，可以仅向标记侧的一部分施加标记层。显然，标记要素可以仅刻写在由标记层覆盖的部分。

图2示出了正在刻写标记的记录装置。该装置配备有用于扫描记录载体11的装置，用于扫描记录载体11的装置包括用于转动记录载体11的驱动单元21、头部22、用于径向定位头部22的伺服单元25和控制单元20。头部22也称为OPU(光学拾取单元)，包括公知类型的光学系统，用于产生被引导通过光学元件从而聚焦到辐射点23的辐射束24。辐射束24由例如激光二极管的辐射源产生。

在数据记录模式中，辐射点产生于记录载体的信息层的轨道上。在标记刻写模式中，辐射点被聚焦在介质11的标记侧上的辐射敏感层上。头部还包括聚焦执行器36和径向执行器(未示出)，聚焦执行器36通过沿着所述束的光轴移动辐射束24的焦点来把束聚焦到辐射点，径向执行器用于沿径向精细定位点23，例如是用于径向移动光学元件的线圈。

从介质反射的辐射由头部22中的常见类型的检测器检测。前端单元31耦合到检测器，用于基于从轨道反射的辐射提供检测器信号。检测器信号可以包括主扫描信号33和子检测器信号，主扫描信号33用于读取标志，子检测器信号例如是基于分别从轨道左侧和右侧反射辐射的推挽子检测器信号和/或基于从位于轨道中心左侧和右侧的独立卫星点反射辐射的卫星子检测器信号。

用于聚焦的检测器信号耦合到聚焦单元32，用于经由聚焦控制信号35控制所述聚焦执行器36，如下所述。主扫描信号33被包括解调器、解格式器和输出单元的常见类型的读取处理单元30处理，以检索信息。对于标记模式而言，用于聚焦的检测器信号可以包括表示总反射辐射的和反射信号。例如，对于和信号，可以使用主扫描信号，通常称为中心孔信号(CA)或所有子检测器信号的组合。

控制单元20控制信息的记录和检索，并且可以设置成用于从用户或从主计算机接收命令。经由控制线26，例如系统总线将控制单元20连接到装置中的其他单元。控制单元20包括例如微处理器的控制电路、程序存储器和用于执行程序的接口，并如下所述工作。控制单元20还可以实现为逻辑电路中的状态机。

为了实现聚焦单元32，可以使用硬件和/或可编程信号处理器，例如数字信号处理器(DSP)，而该功能的部分可以在微处理器中实现。

该装置配备有记录装置，用于在可写或可再写型记录载体上记录信息。该记录装置与头部22和前端单元31合作产生写入辐射束，且包括写入处理装置，用于处理输入信息以产生写入信号来驱动头部22，该写入处理装置包括输入单元27、格式器28和调制器29。为了写入信息，由调制器29控制辐射束的功率以在记录层中产生可光学检测的标志。

在一实施例中，输入单元27包括压缩装置，用于输入诸如模拟音频和/或视频的信号或数字未压缩音频/视频。在MPEG标准中描述了用于视频的适当的压缩手段，MPEG-1在ISO/IEC 11172中定义，MPEG-2在ISO/IEC 13818中定义。备选地，输入信号可以是已经根据这种标准编码后的信号。

控制单元20用于控制记录模式中的记录。控制单元包括标记控制单元33，用于控制标记模式下的刻写。可以经由主机接口提供或由用户输入将被刻写的标记数据至标记控制单元。在一实施例中，可以设置扫描装置仅用于标记写入。该装置类似于上述用于记录的装置，不过省去了用于数据记录和检索的元件。

在标记模式中，将记录载体放入该装置中，使其标记侧朝向光学头，以允许将辐射束聚焦到辐射敏感层上的刻写点上。在放入记录载体时，用户可以给出命令以进入标记模式。备选地，该装置可以通过例如检测记录载体上的预定位置上的预刻写标志来自动检测是否放入了用于标记写入的适当记录载体。

在实践中，标记模式的思路是在CD或DVD盘的非数据侧印刷标记。在两种情况下，可以使用光学头中的CD激光器写入标记。CD点严重畸形而具有球面像差，这是因为1.2mm聚碳酸酯衬底不再是光路的一部分了。径向和聚焦控制都是开环执行的。

可以基于相对于已知参考位置精确控制和测量记录载体的转动来测量头部的角位置。此外记录载体可以在标记侧上具有额外的标志，例如条形码，其可以由头部或额外的传感器进行检测。而且，如在当前申请的共同待审申请(PHNL 040725)中所述的，角位置可以基于例如来自耦合到转盘电机的霍尔传感器的信号。头部的径向位置可以基于步进电机，用于获得相等的尺寸、编号、步骤，或者可以基于耦合到电机的转动传感器，用于沿着轴移动滑架(sledge)。

可以使用基于使反射率最大化的方法执行在标记上的聚焦，该反射率是从所谓的中心孔(CA)信号测量的。该信号有时被称为和信号。基本上该信号是描述从盘反射的光量的信号。该信号可以从仅对应于主要点的检测器段(segment)之和中产生。然而，在3点系统中，该信号还可以基于对应于主要点的检测器段之和+对应于卫星点的检测器段之和。然而，这种CA信号的质量低，在信号中有大量噪声。因此，需要大量的取样或滤波以获得可再现的结果。一种选择是过滤CA并然后找到最大值。遗憾的是，滤波在滤波后的CA信号中造成延迟，在找到最大值的时候应当对其进行补偿。

在以下描述的聚焦控制系统中，CA信号不是在“时域”中直接滤波的，而是在聚焦控制信号中包括聚焦激励信号，并相应地检测CA信号的偏差，用于计算重心。重心的位置表明焦点和介质表面之间的差异。聚焦激励信号可以是摆动信号，即基本为正弦周期信号，扰动聚焦执行器以提供CA信号的偏差。一个摆动周期通过使用每个侧面给出了两个测量点。通常摆动频率为盘转动速度的倍数。适当的摆动频率为盘转动速度的8倍，在一次旋转内获得了16个测量点。

要指出的是，可以使用其他类型的激励信号或检测系统来检测由于激励信号例如锯齿激励信号造成的检测器信号的偏差，并在滤波后基于最大化所检测的CA信号幅值进行检测。

图3示出了检测重心。在沿着垂直轴的图解中给出了作为z的函数的检测器信号CA，即CA(z)，在水平轴上给出了焦点z的位移。例如，可以通过聚焦控制信号35中包括的聚焦激励信号控制位移z。基本上测量CA信号的重心；结果被称为z0。重心表示z0两侧上的加权表面(weighted surface)是相等的，其中根据以下公式通过将乘以距离1的表面dA积分到z0计算表面S：

$\mathrm{\Σ}{M}_{z0}=0\⇒{\∫}_{S}l.\mathrm{dA}=0\⇒\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}(z-z0).\mathrm{CA}\left(z\right)\mathrm{dz}=0\⇒\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}z.\mathrm{CA}\left(z\right)\mathrm{dz}=z0.\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}\mathrm{CA}\left(z\right)\mathrm{dz}$

其结果是：

$z0=\frac{\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}z.\mathrm{CA}\left(z\right)\mathrm{dz}}{\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}\mathrm{CA}\left(z\right)\mathrm{dz}}$

对于聚焦激励信号，可以使用周期信号，尤其是基本正弦信号。在当前情况下：

$z=A.\cos \left(2\mathrm{\π}{f}_{N}t\right)\⇒\mathrm{dz}=\frac{\mathrm{dz}}{\mathrm{dt}}.\mathrm{dt}=-2\mathrm{\π}{f}_{N}A.\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{N}t\right)\mathrm{dt}$

如果假设对于大的散焦值z，例如z＞A或z＜-A，CA(z)＝0，那么时域中的测量原理是根据

$z_0=\frac{\underset{0}{\overset{T_P}{\∫}}z\·\mathrm{CA}\left(t\right)\·\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{N}t\right)\mathrm{dt}}{\underset{0}{\overset{T_P}{\∫}}\mathrm{CA}\left(t\right)\·\sin \left(2\mathrm{\π}{f}_{N}t\right)\mathrm{dt}}$

(被称为完全重心公式COG)

其中T_P为与周期性聚焦激励信号的周期相关的测量周期，例如正弦激励信号的周期的0、5倍。这里允许使用有噪音、未滤波且因此快速的CA信号，因为整个信号被积分。这种算法在DSP和微处理器实施工作、校准速度和简单性方面有优点。为了在驱动器中执行这种测量，相对于盘移动聚焦执行器。在本发明的一实施例中，可以使用线性锯齿。以这种方式能够获得z和时间之间的线性关系，从而能够在时域中关于z进行积分。然而，锯齿将会在执行器响应中导致更高的谐波，这将对测量精度和速度具有负面影响。因此，在另一优选实施例中，使用了谐波信号的一侧面来驱动聚焦执行器的运动。结果，时间和z之间的关系不再是线性的。为了对时间而非空间进行积分，如上所述，必须要为所述积分补偿额外的谐波sin(2πf_Nt)。然而，发明人发现，并非总需要该补偿来实现良好的收敛，因此检测重心可以基于：

$z_0=\frac{\underset{0}{\overset{T_P}{\∫}}z\·\mathrm{CA}\left(t\right)\mathrm{dt}}{\underset{0}{\overset{T_P}{\∫}}\mathrm{CA}\left(t\right)\mathrm{dt}}$

(被称为简化的重心公式SCOG)

图4示出了检测器信号处理部分。该图示出了将要在驱动器中实施的CA信号处理原理。可以清楚地看到用于确定对应于上述公式SCOG的分子和分母的两个积分器51、52。聚焦激励信号为如下所产生的余弦函数。对应于介质的转动产生同步信号k，例如通过经由传感器的介质上的条形码产生的转速器信号或传感器信号(参见图6)。在放缩单元5 3中，缩放同步信号k以得到优选的范围，例如，通过乘以Nm(周期性聚焦激励信号的周期数)并除以8将0..1023缩放到0..(128*Nm-1)。在逻辑单元54中，将信号与7F(十六进制)进行逻辑与，以得到一系列Nm＝8的锯齿形脉冲，使用SIN单元55和COS单元56，例如基于对应于此前在单元53和54中使用的逻辑缩放的128个值的表，将锯齿形脉冲转换成正弦信号(分别为正弦和余弦)。

在50这一部分中，该图示出了测量周期503，例如该周期为Td/3，即具有Nm＝3个聚焦激励信号周期的旋转周期的三分之一。使用正弦信号504检测测量间隔(在正弦信号504的零值501、502之间)，以复位积分器51、52和保持单元59、60，并产生中断以表明完成了测量周期。将余弦信号505输入乘法器58，乘法器58还经由增益单元57接收检测器信号CA并可以具有低通滤波器的功能。乘法器58的输出在积分器51中被积分并在保持单元59中被取样以产生分子，而检测器信号CA在第二积分器52中被积分并在保持单元60中被取样以产生分母。因此，使用相同频率的正弦中的零相交501、502来复位积分器并将结果存储在零阶保持单元59、60中。复位积分器之后，向微处理器产生中断。该中断表明微处理器能够取样分子和分母。

如果成功进行了测量，即，如果CA峰在侧面上，那么用分母除分子给出结果z0。注意，如果聚焦设定点不在聚焦激励信号的范围内，CA信号将大约为零。这可以在除法之前由微处理器单独进行测试，并可以选择聚焦激励信号的更大幅值或不同的全局焦点寻找过程。注意，优选在微处理器中而不是在DSP中进行该除法，在DSP中该除法要复杂得多。

在一实施例中，在一次旋转上需要多次测量，测量谐波应当具有比盘转动速度更高的频率。为了进一步简化信号处理，测量谐波应当是盘转动速度Fd的整数倍。在这种情况下，我们选择该整数为N＝8。在每个余弦上有两个测量侧面可用。结果，我们获得了在一次旋转上均等分布的16个z0的值。利用这16个值，能够通过FFT过程获得DC值和7个谐波。

聚焦单元32具有前馈块，以基于聚焦误差的测量结果产生聚焦校正信号。聚焦校正信号是被施加到聚焦执行器的信号，以便辐射束的焦点紧密地沿着将被扫描的介质表面，即，聚焦校正信号对应于介质的高度变化。例如，聚焦校正信号可以通过线性内插产生，或者如上所述，作为基于通过FFT计算的谐波幅值的前馈信号。关于检测重心和产生聚焦校正信号的更多细节在同一申请人的共同待审专利申请EP04104116.1(PHNL 040940)中有所描述。

根据本发明，如上所述，聚焦单元32具有电路，用于通过在聚焦控制信号中包括聚焦激励信号且根据聚焦激励信号检测检测器信号的偏差来检测聚焦误差。此外，设置标记控制装置33，用于根据标记数据控制聚焦单元32，以在所述刻写期间检测聚焦误差而不会中断所述刻写。通常高激光功率水平将在介质上写下“暗”点，被称为色点，而低激光功率水平将使盘保持在辐射敏感层未受影响的初始状态，被称为无色点。不同类型的辐射敏感层可能导致不同的着色效果。

要指出的是，在印刷工艺自身期间通常不能使用基于聚焦激励信号来控制聚焦执行器的算法。下文将聚焦激励信号幅值简称为摆动，该幅值将降低印刷质量，因为它是一种聚焦干扰。其次，聚焦测量精度受到刻写的影响，这是因为反射受到激光功率水平的严重影响，激光功率水平在印刷工艺期间从低到高切换。例如，用于计算z的积分器51、52的结果不再是正确的。结果，印刷工艺被中止以使得能够进行学习过程用于聚焦。中止印刷工艺增加了印刷时间，对驱动器的技术规格造成负面影响。本发明使得能够在刻写过程期间控制焦点。结果，提高了刻写工艺的速度，在实践中大约提高5到20％。

具体而言，设置标记控制单元33，用于根据标记数据控制聚焦激励信号和/或检测上述偏差。在必须要刻写色点的印迹部分中可以减小聚焦激励信号的幅值或者完全禁止聚焦激励信号，或者改变其频率，以防止对点的质量造成有害影响。对偏差的检测在具有色点的印迹部分中可以被阻挡，或者可以通过考虑因色点造成的反射辐射的差异而被补偿或校正，以防止聚焦误差的结果依赖于所刻写的图像。以下给出各种实施例。注意，在前置聚焦学习过程之后，可能完全可以接受在写入介质期间对聚焦误差进行更少的测量，这是因为实验已经表明，尤其是聚焦DC组件可能会随时间变化，或者与写入头的径向位置一起变化。基于刻写期间少许测量可以容易地更新该DC组件。

在一实施例中，根据刻写工艺调节聚焦激励信号的频率。要指出的是，在较低摆动频率，即在基本低于所谓的“本征”频率的聚焦执行器频率范围内，例如当本征频率为50Hz摆动频率为25Hz时，对于′z′而言执行器将严格遵循激励信号而没有相位误差。在较高的摆动频率，不再有任何与′z′的直接关系，仅可以获得定性(方向)信息。定性测量提供了用高摆动频率获得的结果，而没有任何与z的直接联系。定量测量提供了用较低摆动频率获得的结果，因而有与z的直接联系。注意，定性测量通常导致慢的聚焦收敛。因此该聚焦系统可以在刻写之前先使用低频率，随后在刻写期间使用高频率。高频率使得需要更小印迹部分来确定样品。此外，可以对标记的可见质量造成较少的不利影响。

在一实施例中，摆动幅值如此之小，使得在印刷工艺中不发生任何可见的效应。在实践中，可允许的摆动幅值是在设计驱动器或驱动器-盘组合期间确定的。在任何情况下，小的摆动将不允许检测到更大的聚焦误差，通常造成精度有限，这是因为CA的变化水平非常小，造成低的信噪比。在刻写之前的学习过程中，可以使用更大的摆动幅值以设定用于补偿更大聚焦误差的前馈聚焦控制信号。在刻写期间，不对摆动周期(频率)施加任何额外限制，例如，每次旋转(revo1ution)8个周期仍然是可能的。

在又一实施例中，在写入了色点的部分中禁止摆动。结果，印刷工艺不受影响。缺点在于，在具有色点的部分中未获得任何信息以学习聚焦。为了限制这些部分的尺寸，可以使摆动周期更小，例如一次旋转内100次摆动而不是仅仅8次。在每次旋转100次摆动的频率下，位置和执行器电压之间的相位和幅值关系不等于在盘转动速度的第一谐波(和DC)处的相位和幅值关系。结果，未给出关于″z″的任何定量信息。而是仅可以使用″z″的方向，因此仅获得了定性测量结果。注意，测量点的数目取决于将要刻写的标记图案。

在又一实施例中，在具有色点的部分中阻塞检测。例如，如果在积分域中有超过阈值数量的色点，那么就不计算该积分或放弃。如果诸部分(大部分)未着色，为了仅计算该积分，可以将阈值设置为零(或较低数字)。注意，尤其是在较低的摆动频率下，例如8倍盘转动速度，每次旋转的测量次数小。如果没有基本空白的360/16度的部分，就不能执行测量。因此可以提高摆动频率，这通常将导致更多的测量点，然而如上所述，精度较低。然而，在实践中，在最初精确地确定包括若干介质转动的谐波的前馈信号之后，零阶谐波即DC值是在写入期间进行校正的最相关参数，且单次测量足以确定用于DC值的新值。

在又一实施例中，设置聚焦单元32和标记控制单元33，以通过针对成对周期仅检测检测器信号来检测检测器信号的偏差，该成对周期对应于相对于检测周期中心对称分布的成对无色点。注意，聚焦激励信号相对于检测周期的中心即周期性激励信号的侧面的零相交对称。因此使得CA样品没有关于集成周期的中心附近“镜面对称”。结果，将不对色点和在其镜像位置的点进行取样。实际上，这意味着积分结果是稍微修正的CA峰的重心。如果色点的量小，积分的结果仍然非常精确。特别是在印刷文本的情况下，有可能在所有部分上获得精确的测量。注意，在文本印刷期间实现了良好的性能，不过性能取决于图像，且低摆动频率仍然是可能的，因此获得了聚焦误差的定量信息(导致快速收敛)。

在又一实施例中，聚焦单元32包括可变增益单元，用于在刻写期间并且根据束的辐射匹配用于色点和无色点的检测器信号。例如，图4所示的电路中的放大器57具有基于将被刻写的点类型经由控制输入而被控制的可变增益。可以切换增益使之对应于激光功率，例如在使用高激光功率形成色点时对应于较低值，而在形成无色点期间，检测器增益是高的。在一实施例中，考虑了形成色点的速度，且可以在使用写入脉冲时沿着增益曲线调节增益。因此使得被放大的CA信号基本独立于点的类型，且匹配了激光功率对CA幅值的影响。聚焦误差信号的产生可能在印刷色点、无色点或其组合期间连续进行。注意，不适用对图像的限制(即不需要空白部分)或对摆动频率的限制。然而，将考虑精确地匹配色点和无色点的CA信号，因为匹配误差将导致聚焦误差。

在其他实施例中，设置聚焦单元32和标记控制单元33以组合上述功能。例如，使用小的摆动幅值以防止图像劣化，且仅使用空白部分来计算测量点。在实际实施中(具有良好的定性测量结果，虽然收敛性低)，但可以使用高的摆动频率(例如盘转动速度的100倍的数量级)。备选地，可以使用小摆动幅值，结合低摆动频率同时允许具有一些色点的部分作为有效测量点防止图像劣化。在低摆动速度下，这种实施导致良好的定量(高收敛性)测量结果(通常为盘转动速度的8倍)。也可以使用小摆动幅值，结合匹配检测器信号CA来防止图像劣化。对摆动频率没有任何限制，测量给出恒定且数量得到保证的测量结果。

在一实施例中，设置标记控制装置33，用于控制聚焦单元32，以在相邻的点印迹中控制聚焦激励信号的相位和/或频率，用于减少由于聚焦激励信号导致散焦而引起的标记的可见劣化。可以从逐个印迹以规则或随机图案调节聚焦激励信号的相位。而且还可以按照从印迹到印迹和/或在印迹内的方式改变聚焦激励信号的幅值和/或频率。例如，在摆动的一些周期中幅值可能是高，而在大部分周期中幅值是低或零。另外，在一些角位置可以使用低频率摆动周期，而在大多部分中使用高摆动频率。容易想到其他组合以降低有害效果的可见性。

要指出的是，显然可以使在基本无色部分中使能聚焦激励信号与仅在这样的部分中计算聚焦误差结合起来。在使用低摆动频率且在高摆动频率获得定性测量时，这种方案不会影响图像质量并给出定量测量点。注意，在与如上所述仅检测成对CA信号或匹配CA信号结合时，禁止没有直接的功能目的，但是在某些(不规则的)图像中可能仍然使用以降低聚焦激励信号的可见恶化。

在所有情况下，在输出处获得了一系列针对聚焦误差的测量结果，重要的是认识到在大多情况下，有效点的数目和旋转上的分布是得不到保证的。有效测量结果的数目介于0和2*fwobble/fdisc之间。在一些情况下，在′z′(低摆动频率)之间有直接联系，在某些情况下，没有该联系(高摆动频率)。基于这些特性，可以在聚焦单元32中实施几种控制器策略。以下将描述这些策略。

第一种控制器策略是基于定量聚焦误差测量和其FFT在前馈块中更新谐波的幅值。在这种情况下，对于点的数目进行傅立叶变换并在前馈块中将结果加到幅值上。该方法应当在低摆动频率时使用。将被更新的谐波受到一次旋转内测量数目的限制。而且，如果省略了一些测量，则可以通过内插和/或使用先前测量的旧值代替缺少的值。

第二控制器策略是基于定性测量更新前馈块的幅值。从原理上讲，该方法等价于上述方法，然而，需要更多次迭代以收敛到最终解。此外，应当小心避免不稳定。该方法应当在高摆动频率使用(虽然在低频率下也有效)。将被更新的谐波受到一次旋转内测量数目的限制。

第三控制器策略使用公知的PI(D)型(比例、积分和(可选的)差分)聚焦伺服控制器与学习存储器前馈单元结合。在该方法中，使用含有所学习的控制器输出的存储器。此外，将每个测量结果(在后半个摆动周期之后获得)馈送到PI(D)控制器中，PI(D)控制器尝试将其输入控制到零(控制器设定点为零)。将组合的聚焦PI(D)和存储器输出馈送到聚焦执行器。存储器输入是从该组合信号中学习的。如果测量点不可用，则将控制器设置为保持，且轨道跟踪是仅仅基于存储器。

第四控制器策略仅使用聚焦PI(D)控制器，即没有存储器环。仅在有效测量结果得到一定保证的时候才能够使用这种控制器，因为没有测量，控制器就不能计算正确的聚焦控制信号。因此，这种控制器策略仅能与规则的测量结合使用，例如小幅值摆动与匹配组合。

在最后两种情况下，控制环的带宽和执行器″本征″频率之间的关系决定了是否需要D动作。通常，对于低带宽(典型的为5Hz)，不需要D动作。注意，需要一定的摆动频率(测量速度)来获得一定的带宽。

在一实施例中，聚焦控制单元将支配着在写入期间何时以及如何更新焦点。如果由于印刷大量的色点而造成焦点更新不充分，就中止印刷过程并在仅施加读取功率的同时执行学习过程，可选地，在将点移动到处于介质的不同径向位置的空白区域之后进行前一操作。注意，这对于大部分上述选择而言是相关的，除了当独立于标记图像有恒定数量的测量可用的时候之外。

虽然主要使用具有标记层的光盘通过实施例解释了本发明，但本发明还适用于其他记录载体，例如矩形光学卡、磁光盘或任何可以通过辐射束扫描的其他类型的介质。要指出的是，在本文中，“包括”一词不排除所列内容之外的其他元件或步骤的存在，元件之前的“一”不排除多个此类元件的存在，任何附图标记并非限制权利要求的范围，本发明可以利用硬件和软件加以实施，且几个“装置”或“单元”可以由同一项硬件或软件代表。此外，本发明的范围不限于实施例，本发明在于每个上述新颖特征或特征的结合。

Claims (10)

1.一种用于扫描介质和在所述介质(11)上刻写可见标记的装置，所述介质具有标记侧，所述标记侧具有辐射敏感层，用于通过辐射束(24)刻写点印迹产生所述可见标记，

所述装置包括：

头部(22)，用于提供所述辐射束，以在标记模式中在所述辐射敏感层上产生刻写点用于刻写所述可见标记，且用于根据从所述介质反射的辐射产生至少一个检测器信号，

控制单元(20)，包括用于根据标记数据控制刻写的标记控制装置(33)，以及

聚焦装置(32)，用于产生聚焦控制信号以聚焦所述刻写点，

设置所述聚焦装置(32)，用于通过在所述聚焦控制信号中包括聚焦激励信号且根据所述聚焦激励信号检测所述检测器信号的偏差来检测聚焦误差，

设置所述标记控制装置(33)，用于根据所述标记数据控制所述聚焦装置，以在所述刻写期间检测所述聚焦误差而不会中断所述刻写。

2.如权利要求1所述的装置，其中设置所述标记控制装置(33)，用于根据所述标记数据控制所述聚焦激励信号和/或检测所述偏差。

3.如权利要求1或2所述的装置，其中所述聚焦激励信号为周期性激励信号，在不刻写的学习过程期间具有第一幅值，在所述刻写期间具有第二幅值，所述第二幅值小于所述第一幅值。

4.如权利要求1或2所述的装置，其中所述聚焦激励信号为周期性激励信号，在不刻写的学习过程期间具有第一频率，在所述刻写期间具有第二频率，所述第二频率不同于所述第一频率。

5.如权利要求2所述的装置，其中设置所述标记控制装置(33)，用于仅仅在点印迹的选定部分中能够检测所述偏差，所述选定部分仅含有无色点，在所述无色点处所述辐射敏感层未受影响。

6.如权利要求2所述的装置，其中设置所述标记控制装置(33)，用于在点印迹的选定部分中仅包括所述聚焦激励信号，所述选定部分仅含有无色点，在所述无色点处所述辐射敏感层未受影响。

7.如权利要求2所述的装置，其中所述聚焦激励信号相对于检测周期的中心对称，且设置所述聚焦装置(32)，以通过针对成对周期仅检测所述检测器信号来检测所述检测器信号的所述偏差，所述成对周期对应于相对于所述检测周期中心对称分布的成对同类型点。

8.如权利要求2所述的装置，其中所述聚焦装置(32)包括可变增益单元(57)，用于在刻写期间并且根据辐射束来匹配色点和无色点的检测器信号，在所述无色点处所述辐射敏感层未受影响。

9.如权利要求1所述的装置，其中设置所述标记控制装置(33)，用于控制所述聚焦装置，以在相邻的点印迹中控制所述聚焦激励信号的相位和/或频率，用于减少由于所述聚焦激励信号导致的散焦引起的标记的可见劣化。

10.一种在扫描装置中使用的通过辐射束(24)在介质(11)上刻写可见标记的方法，

所述介质具有标记侧，所述标记侧具有辐射敏感层，用于产生所述可见标记，

所述装置包括头部(22)，用于提供所述辐射束，以在所述辐射敏感层上产生刻写点用于刻写所述可见标记，且用于根据从所述介质反射的辐射产生至少一个检测器信号，

聚焦装置(32)，用于产生聚焦控制信号以聚焦所述刻写点，

设置所述聚焦装置，用于通过在所述聚焦控制信号中包括聚焦激励信号且根据所述聚焦激励信号检测所述检测器信号的偏差来检测聚焦误差，

所述方法包括如下步骤：

根据标记数据控制所述刻写，以及

根据所述标记数据控制所述聚焦装置，以在所述刻写期间检测所述聚焦误差而无需中断所述刻写。

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