CN1060159A - 利用聚焦信号偏移获得最佳聚焦 - Google Patents

Abstract

本发明为一个聚焦获得系统，包括：提供一个聚 焦偏移，并对每个测量周期对称地改变偏移量。其回 放信号或跟踪误差信号被传感器测量并加以比较。 当跟踪误差信号或回放信号的两个幅值在各自的偏 移处彼此不同时，则在计算出新的偏移值后完成新的 测量周期。这一过程重复进行直至瞬时测量的偏移 值使回放信号幅值基本相同为止。于是指明最佳聚 焦就处在小的偏离聚焦不会显著降低回放信号质量 的那个位置上。

Description

本发明涉及光聚焦系统，特别是涉及这种系统中聚焦的获得。本发明在光盘记录器中特别有用。

尤其是光盘记录器，它们利用有很小尺寸和质量的物镜。这种透镜通常是可沿其光轴运动，以实现调焦动作。这种透镜的景深通常很小，因此必须相当精确地处于聚焦状态才能有效地将信号记录到光盘上和从光盘上读回所记录信号。一般而言，获得物镜聚焦，也就是使物镜运动到聚焦位置，应该能可靠而迅速地完成，以避免使用光盘记录时出现重试（retries）或其他延迟。初始获得的聚焦状态可能不是在具体实用中使用的最好聚焦状态。例如，大家知道，在影象记录器中，是使用影象回收信号来得到最佳聚焦指示的。在许多数据记录型光盘中，没有被记录的信号来作为聚焦状态的标度以使回放信号达到最大振幅。

再有，在光盘驱动器中的聚焦误差会造成一个聚焦光点，它比所希望的要大，结果产生较小振幅的回放信号，而在写操作中会在光盘上产生较弱的光强度。这种情况能在数据记录和回放过程中引起误差。在聚焦误差信号（FES）中的偏移误差（offset  errors）可能是由初始制造时的容差以及热效应引起的。希望能消除这些稳态误差。

如大家所知，许多获得聚焦系统找到的FES信号峰值是邻近理想聚焦状态的。找到这一峰值可能需要测量FEB信号大量点的值;特别是对于聚焦状态的改变在FES信号变化区间上发生微小波动时更是如此。这种动作是费时间的，因为对于每个聚焦偏离值，通常需要光盘整个转动一周才能消除因光盘角位置造成的信号变化。在聚焦系统中的其他考虑是：代表最佳聚焦的FES信号峰值可能不是最希望的工作点。机器振动以及光盘偏转（runout）都会在聚焦伺服机构保持理想聚焦状态的能力方面造成小的误差。在某些情况下，一个微小的偏离聚焦状态会导致不希望的回放信号幅度的损失。所以希望借助一个简单的聚焦获得系统来克服这些问题。

Konno等人的第4，733，066号美国专利给出一个典型的已有的聚焦获得系统，在该系统中是在所谓开环工作状态（Open  loop  mode）下得到聚焦的。当检测到处于聚焦状态的信息之后，一个聚焦保持伺服机构被起动，来维持物境的聚焦状态。Komo等人还表示，典型的控制信号有一倾斜形状（ramp  shape）用以把物境推到聚焦位置。Konno等人要求一个有回弹力的（resilient）的装置，用以支持物境。而这种回弹装置是希望被取消的。

1990年6月4日递交的共同转让的未决专利申请S/N07/533，305公开了一种聚焦获得系统，使用一系列脉冲来把一个透境轻轻地推动到聚焦状态。使用一个峰值检测器来检测FES信号的峰值，以确定是否处于聚焦状态。人们希望提供一个最好的聚焦获得系统，它能产生更希望得到的聚焦状态。

C  eshkovskg等人的美国专利4，332，022（现在为RE32051）表明，如同使用图象信号指示最佳聚焦状态那样，利用回放信号的幅度值作为标来确定最佳聚焦状态。希望提供一个更迅速和古老的（fossil）方式来得到聚焦使得即使聚焦状态稍有变化它也将保持较好的回放信号幅度。

美国专利4，707，648给出了一个聚焦获得系统，其中将聚焦误差信号和偏移信号结合起来驱动一个聚焦推进器。进行多次测量以找到其回放信号具有最大幅度的聚焦状态。与这一思想截然不同的是，本发明提供这样一种最佳聚焦状态，它且常不在最大幅度上，而是处在这样一种状态，在这种状态下稍许偏离聚焦将不会降低回放信号幅度式质量。已经发现，当使用最大幅度来规定一个最佳聚焦状态时，对于数据存贮光盘，当处于这一最大幅度状态时，其回放信号幅度可能有一个比较陡的下降（fallff）。在这种情况下，稍许偏离聚焦都会造成人们不希望的回放信号幅度的显著减小。

本发明的一个目的是提供一个最好的聚焦获取系统，它能使最大聚焦误差只造成回放信号幅度的最小变化。

在一种近聚焦状态，从初始近似聚焦状态开始，在各空间位置上对寻道误差信号幅值或回放信号幅值进行取样。一个聚焦偏离控制装置是将聚焦状态移到当前聚焦状态的两侧。TES或回放信号幅度在各偏移位置上相等时，便确定了最佳聚焦状态。

在本发明的一个最佳实施例中，使用倾斜和峰值检测技术得到初始聚焦。一旦确定了透境的近似初始聚焦位置，便分析从当前聚焦位置偏离开的两个偏移位置上的TES或回放信号，以便发现这样一种聚焦状态：在这种聚焦状态下，聚焦稍许变化将不会显著减小TES或回放信号的幅值。

下文将结合附图对最佳实施例将作更具体的描述，这些将使本发明的前述的或其他的目标、特征和优点更加显然。

图1是给出本发明的实施例的机器操作的简化流程图。

图2是给大家熟知的FES信号在聚焦状态及其周围状态的特征。

图3给出FES偏移与跟踪误差信号（TES）或回放信号幅度关系。

图4是纳入本发明的一个光盘记录器的简化框图。

图5是可用于图4的简化机器操作图，以图说明了实现本发明的光盘记录器。

现在具体参考图件，在各图中相同数码代表相同的部件、功能、及结构特征：现在参考图1，它给出以最佳方式实现本发明的流程图。在机器步骤10，对聚焦系统获得了一个初始聚焦状态。这个初始聚焦系统可以被用于S/N07/533，305的系统中。在机器执行步骤11，一个FES偏移信号值被改变，以得到最佳聚焦。最佳聚焦定义为这样一种聚焦状态，在这种状态下，稍许偏离聚焦不会引起任何回放信号或TES信号幅度的显著变化。这与TES或回放信号最大幅度时造成的聚焦状态截然相反，在那种聚焦状态下，聚焦状态的稍许变化能引起TES或回放信号的较快的降低。最后，在机器步骤12，使光盘驱动着在步骤11驱定的最佳聚焦状态下运行。

下面参考图2，它给出典型的FES曲线与聚焦状态的关系。其水平轴指示透境对聚焦面（即光盘）的相对位置。随着距离的变化，聚焦状态从处于21的正处聚焦状态（infocus  condition）变化到偏离聚焦状态，在它从聚焦面离开得太远之前，其FES信号20在22位置达到峰值。一个类似的峰值出现在一最靠近的状态。在机器步骤10，在双箭头23所示范围内达到了聚焦状态。聚焦状态实际上可能在位置21的零轴交叉点上;但由于设备参数和光盘参数的作用，这种聚焦状态可能不是在机器步骤10所规定的最佳聚焦状态。因此，如图3所描述的，接下来的下一步是寻找最佳聚焦状态。提供了一个聚焦伺服机构（下文中将描述）以FES偏移作为输入，以控制聚焦驱动信号来提供一个与先前由FES信号指示的状态不同的一个聚焦状态。在图3中，水平生标代表FES偏移值，其零值在垂直虚线31代表的初始聚焦状态外。曲线30代表TES幅值或回放信号幅值，作为从零位算起的FES偏移的函数。根据本发明，由当前FES偏移值做两次测量。一是对偏移须加一个量，使其足以引起偏离聚焦，它在曲线30的一个斜线上;而第二个偏移是要减去一个量，使聚焦状态变成非聚焦状态，造成在曲线30另一个斜线上的信号幅值。在图2所代表的初始聚焦状态，聚焦偏移造成的幅值不同于在33的测量值，初始聚焦状态会太靠近两斜线之一，引起TES或回放信号幅度的较大改变，即使这个信号可能是处在最佳聚焦状态的最大回放信号幅度。我们希望的是提供一种最佳聚焦，在这种状态下，回放和TES信号幅度在两个FES偏移位置（例如在36和37）上级此相等，由此产生垂直线35所指示的最佳聚焦。曲线30还表明，由于噪声和其他特性，THS或回放信号转折（return）的变化将会很大，如曲线30所示。正是为了要补偿这种变化，本发明发现了它的最有价值的应用。

下面参考图4，图4给出如上所述本发明在应用于一个最佳实施例时的操作过程。光盘回放/记录器包括一个可转动的磁光盘（magnetoopticdisk）40，装在马达41上，马达41又装在驱动器的框架42上。由透境46穿过路经45的激光束被光盘40反射回来，通常方式穿过透境46，因定在透境46上的聚焦线圈47与装在记录头托架（未画出）上的永磁体48相配合，使透境46沿其光轴（它基本上与路经45一致）运动。聚焦伺服机构49与聚焦线圈47相连，以实现透境46相对于光盘40的聚焦控制。激光器53通过光学系统52提供一个激光束，穿过络经50到达透境46然后以通常方式通过络经45到达光盘40。被反射的激光束再次沿着络经45和50;它被部分地重新指向络经55，达到象限检测器56，以检测聚焦状态，并以通常方式产生一个寻道误差信号。前置放大器电路57按收来自检测器56的四个电性独立的光接收器A、B、C、和D的信号，对它们进行辑组合以造成寻道和聚焦误差信号。前置放大器电络57通过线比提供FES信号为聚焦伺服机构49使用以保持透境46的聚焦。

微处理器65被编程以控制图4所示光盘驱动器。对于聚焦控制微处理器65经线67送一个信号来启动初始聚焦获得电络66。电路66可以是上述S/N07/553，305中所描述和显示的那种电路。然后初始聚焦获得电络66利用经线68提供的信号来启动聚焦伺服机构49，以通常方式获得聚焦。线60上的聚焦误差信号也提供给初始聚焦获得电络，以指出何时获得了聚焦。当获得聚焦时，聚焦伺服机构49维持透镜46的聚焦状态。电络66经线69上的信号通知微处理器65何时聚焦已初步获得。在此时，微处理器65将开始机器步骤11，此时聚焦获得电络66已完成了机器步骤10。

相加电络70在电性上介于逻辑电络57及聚焦伺服机构49之间，用于接收来自数模转换器DAC71的FES偏移信号。

微处理器65将偏移值置于寄存器REG72，它推动DAC71提供偏移信号。在执行机器步骤11时，微处理器65能选择一个TES信号，它是由逻辑电络57提供给模数转换器ADC73的。这是跟踪误差信号TES，它由象限检测器以公知技术产生的。TES信号指出光束45对光盘40上各道的相对位置，并提供给跟踪线圈58，使透镜46沿着与道交叉方向运动，从而控制络经45上的光束的串通（cross  track）位置。这些道是通过刻纹（grooving）而形成道纹的，根据光束穿过络经45反射的差异产生跟踪误差信号。模数转换器73向微处理器65提供TES幅度的数字化指示。另一种方式是不用TES，而是可以使用数据信号回放的幅度。在这种情况下，从光盘40反射的光的位置被光学系统52重新定向，沿光络74到达数据检测器75，它不仅含有光检测器，而且还有伴随这种数据检测器的通常的信号处理电络。数据检测电络75的输出信号被提供给模数转换器75，它将信号幅值数字化，并把数字化幅值送到微处理器65。

图5是一个简化的机器操作图，说明图4所示设备在完成图1中的机器步骤11时所进行的操作。图5假定已由机器步骤10得到了初始聚焦。在机器步骤80，使FES偏置等于零，也就是将寄存器72的内容置成一个参照值。在机器步骤81，正FES偏移被加到零上，它引起在图3中点33处的一个TES回放。在机器步骤82，由模数转换器73指示的TES幅度值被微处理器65取样，也就是FES值1已被测量。在机器步骤83，负偏移被加到零初始偏移上，造成TES值32。在机器步骤84，由微处理器65取样模数转换器73，得到点32处的TES幅度值。然后，在机器步骤85，在机器步骤85，这两个幅度值32和33相比较，产生一个差值。在机器步骤86，将这个被测得的差值与允许的差值范围（模数转换器76输出的1变化）进行比较。这个可接受范围可以可以是模数转换器76的数字输出信号值的一组增量。如果差值大于模数转换器76输出的变化的一个单位（这是在测量值32和33时的情况），则计算一个新的偏移，于是再重新完成步骤81至86，其中以正负偏移加到新的偏移值上，和从新偏移值中减去。在机器步骤91，其差值被乘上一个小常数，以产生一个修正的偏移M。在机器步骤92，当前用于产生试验点的偏移值被M修正（赋值）以得到新值N。在机器步骤93，该新值N被加载到寄存器72。此后，重复步骤81至86。注意在步骤81和83，其正和负偏移是加到当前偏移值上的。

当在机器步骤86的差值处于允许范围之内时，如点36和37所表示的那样，程序络经87便由机器步骤12所跟随，它使用最后一次计算出的聚焦偏移作为标度（Calibration）值提供给寄存器72，并在已后的操作中保持不变。

应该理解，可以使用模数转换器76提供的数据信号代替TES。利用以刻纹介质（grooved  media），TES信号稍易于使用。当使用为刻纹介质时，必须得记录某些数字数据，于是用回放数据信号来进行FES标度。

尽管已经参考最佳实施例具体图示和描述了本发明，但本领域技术人员将会理解，对其形式和细节上的各种改变都不偏离本发明的精神实质和范围。

Claims (8)

1、用于操作光盘驱动器的一种设备，其特征在于：装在光盘上的一个马达，以使其转动；

与光盘进行光通讯的光学装置，用以向光盘提供激光束，并接收由光盘反射的激光束，它有聚焦装置用于将激光束聚焦在光盘上，还有传感装置来感知从光盘反射的激光束，并提供一个电信号指示所接收的反射光；

偏移装置，与聚焦装置相连，用于调整光束的聚焦状态，它有一输入装置用来接收指明聚焦偏移的大小和方向的偏移值；

初始化装置，与偏移装置的输入装置相连，以设定输入装置中的当前值；

标度装置，与偏移装置的输入装置相连，并与传感装置相连，以对当前值加上正的和负的增量，并顺序地将所述已加正、负增量的偏移值送到输入装置。在标度装置中的测量装置与传感装置相连，对所述每个已加增量的偏移值测量其电信号的幅度。在标度装置中的计算装置用接收这两个测量值以比较这两个测量值，当这两个测量值的计算差值小于一个预先确定值时，指示偏移装置使用当前偏移值作为最后的当前偏移值，用于光盘回放器(player)中以后的任何信号处理操作；否则，计算一个新的当前偏移值并将新的当前偏移值送到偏移装置用作为当前值。

2、根据权利要求1的设备，其特征在于：所述传感装置为一数据装置（data  means），用于接收指示来自光盘的反射激光束的数据。

3、根据权利要求1的设备，其特征在于：所述光盘有环形延伸的刻纹（groove）使信号存储道的位置显著;以及所述传感装置为一跟踪装置，它接收来自光盘的反射激光束，它指示出激光束与一个刻纹的相对位置。

4、根据权利要求1的装置，其特征在于：一个聚焦获得装置，它与光学装置相连，以推动它获得一个第一聚焦状态，该状态可能是也可能不是最佳聚焦状态;以及与初始化装置相连的一个装置，用于将前值设置成预先确定的参照值。

5、根据权利要求4的装置，其特征在于：所述传感装置提供一个信号，其幅值随偏移值的变化而变化，有一个最大峰值和其他峰值，在其偏移值大于获得最大幅度信号时所用偏移值时其幅度减小，所述正、负增量足够大使产生的聚焦偏移造成从所述增量偏移收到的信号中至少有一个具有显著减小的振幅，而前一个当前值造成的一个电信号的振幅值因聚焦状态的变化只发生较小的变化，而且可能不在最大信号振幅处。

6、根据权利要求1的设备，其特征在于：所述光盘有一组记录道，其光学装置有扫描其中一道的装置，利用跟踪误差信号作为跟循一道的指示;以及所述传感装置是一个跟踪信号发生器，其电信号是一个跟踪误差信号，可使光学系统在光盘上扫描一道。

7、在一个光学系统中获得聚焦的一种机械实现的方法，该光学系统具有一个聚焦单元和传感装置该传感装置与聚焦单元相连以接收光线，该光线的强度指示聚焦状态，这里，预先确定标准的挣聚焦状态发生时，其光强显著降低，而当偏离聚焦程度小于预先确定的失挣聚焦状态标准时，光强只发生稍小变化该方法的特征在于建立一个初始聚焦状态;

将聚焦状态进行正变化和负变化，以进入两个聚焦状态，使这两个改变了的状态中有只少一个越过了预先确定的失挣聚焦状态，使来自聚焦状态的光幅度减小;以及对这两个改变了的聚焦状态所造成的信号幅度加以比较，当这两个信号幅度基本相同时，使用所建立的聚焦状态来操作光学系统，当信号幅度显著不同时，确定差值的符号并改变所建立的聚焦状态以减小二信号幅度差，重复“改变”与“比较”步骤，直至两信号幅值基本相等。

8、根据权利要求7中的机械实现方法，其特征在于机械执行步骤：提供一个聚焦偏移，使处于某一状态（该状态不同于在所谓“建立”步骤中建立的初始状态）的聚焦单元改变其聚焦状态改变聚焦偏移量，以得到正向变化和负向变化的聚焦状态;以及改变聚焦偏移，以建立所述被建立的聚焦状态，它不同于所述初始状态。

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