CN1137471C - 读或写光记录介质的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于读和/或写光记录介质(21)的设备，该设备具有光扫描器(2)、光源(4)、聚焦器件(6)、倾斜检测装置和倾斜补偿装置(7)。本发明的目的是提供这种类型的设备和一种相应的方法，该方法能够使用尽可能少的设备功能来最佳地补偿倾斜。根据本发明，借助于具有一个光栅(1)、一个检测器元件(13，23)、一个用于光源(4)和聚焦器件(6)的控制装置(11)以及一个用于倾斜补偿装置(7)的控制装置(12)的倾斜检测装置，可以达到这个目的。

Description

读或写光记录介质的设备

技术领域

本发明涉及一种读和/或写光记录介质的设备，它具有倾斜补偿装置，也涉及一种补偿倾斜的方法。

背景技术

这种类型的设备具有一个带有光源的光扫描器，该光源用于产生扫描一个记录介质的光束，以及一个用于将光源产生的光束聚焦到记录介质的聚焦器件。在这种类型的设备中，当聚焦器件相对于光束的光轴出现倾斜时问题就产生了。扫描器的其他光元件也可能出现倾斜。为了补偿这种类型的倾斜，一些设备具有一个倾斜检测装置和一个倾斜补偿装置，借助于它们来补偿聚焦器件和/或其他光元件的倾斜。倾斜的补偿可以有效地减少读和/或写光记录介质的误码率。

在US-A-5,034,939中公开了这种具有一个倾斜补偿装置类型的设备。在这种设备中，从记录介质读出的数据信号的误码率用于补偿倾斜的目的。在这种情况下，最小误码率相应于最佳的倾斜校正。

可以认为这种公知设备的缺点是，为了能够实现倾斜的补偿，首先必须读记录介质。它的缺点是随着频率的增加产生不正确的读取数据，一直到倾斜的补偿结束为止，这在例如数据的重现上具有不利的影响。在某些情况下，一个相对较大程度的倾斜意味着甚至不能在第一位置从记录介质读取。可以看到的另一个缺点是，对于倾斜补偿需用于记录介质的重放或重现的设备的所有功能是必需的。因此，公知的方法对于在生产过程期间实现的倾斜补偿的适应性也差一些。

发明内容

本发明的目的是提供能够使用尽可能少的设备功能来达到最佳的倾斜补偿的一种设备和一种相应的方法。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种用于读和/或写光记录介质(21)的设备包括：光扫描器(2)，能够沿直线方向移动；光源(4)，用于发射光线；聚焦器件(6)，能够沿光轴定位；倾斜检测装置和倾斜补偿装置(7)的设备，用于移动所述聚焦器件(6)的光轴，其特征在于，所述倾斜检测装置包括：一个光栅(1)，定位在光线上并影响一部分所述光线；一个检测器元件(13，23)，定位在由所述光栅(1)影响的那一部分光线上；一个用于控制光源(4)和用于定位聚焦器件(6)的控制装置(11)；和一个用于使倾斜补偿装置(7)移动光轴的控制装置(12)。

根据本发明，在一种读和/或写光记录介质上的设备中，借助于具有一个可以在记录介质的位置引入光源射束路径的光栅、一个检测器元件、一个用于接通光源和用于移动聚焦器件的控制装置以及一个用于估计检测器元件的信号和驱动倾斜补偿装置以便改变倾斜并且使倾斜最小的控制装置的倾斜检测装置，可以达到这个目的。它的优点是仅用少量必需的元件，本发明的设备就能够实现倾斜的补偿，甚至不用光记录介质的存在和/或不用沿着这样一种记录介质的光道跟踪。在这种情况下，在聚焦状态和非聚焦状态下只要估计来自光栅的光的对比度。通过例子，对于本发明设备的倾斜补偿在所述设备的生产期间尽可能地早一些，全部所需要的只是光源和聚焦器件的功能。以一种有益的方式，在倾斜补偿的同时或在补偿之间的很少时间中，例如在一个测试周期中测试它们的功能。然而，永久地设置倾斜补偿是可能的，也就是说省去了以后的倾斜补偿变化。另一种可能是例如在设备的工作期间，在新的记录介质插入之后，甚至在聚焦已经起作用之前实现倾斜的补偿。这种倾斜的补偿被以一种方式有益地实现，使得它在达到实际的读出或写入模式之前，与要被实现的聚焦操作或其他设置操作联系起来。光栅有益的是一个单独的元件，但它也可以由记录介质形成。根据本发明，检测器元件可以相对于光栅设置在发送位置和反射位置。它有益的是一种简单结构的节省成本的检测器，该结构的检测器区域可以被设计得相对大一些。根据另一种有益的变型，检测器元件是一种被设置在扫描器上，并且在操作期间被设计为例如用于读出数据或作为调节电路一部分的检测器元件。

根据本发明，该设备具有一个定位装置，用于将光栅并行于设备的参考区域定位。它的优点是可以借助于定位装置理想地定位光栅，结果是获得倾斜补偿使倾斜最小。参考区域有益地由扫描器的引导元件形成，该元件能够使扫描器相对于记录介质径向地移动。如果光栅由记录介质本身形成，则定位装置被有益地集成在用于记录介质的通常的夹紧机构中。如果一个单独的部件用作光栅，则可能有益地使用一个单独的定位装置和使用连接到记录介质的夹紧机构或集成在那里的一个定位装置。

本发明的设备有益地具有一个驱动装置，用于并行于设备的参考区域移动光栅。它的优点是确保来自光栅的光可以总被检测到，因为可能随机产生的、光栅和光源相互间的不适宜的相对位置由光栅的运动改变。在这种情况下最好提供具有小偏移的光栅的往复运动。作为这种情况的一种替代，提供了聚焦器件和/或扫描器相对于光栅移动。这也预防了光栅和光源相互间在一个不适宜位置的情况。在这种情况下，最好使用对于扫描器和/或聚焦器件在任何情况下都存在的驱动装置。

根据本发明，光栅具有相应于光记录介质的光特性，如厚度、折射率、线宽、线距等等。它的优点是基于不同光特性的测量结果和由此的倾斜校正不会发生恶化。在读和/或写具有很大不同光特性的记录介质的设备情况下，有益的是使用具有相应特性的不同光栅。

光栅的光栅常数d、光源的波长λ和聚焦器件的数值孔径NA相互的关系为：d＝k*λ/NA，这里比例因子k假定为一个值，k＝1，2±10％。它的优点是对于这个比率，聚焦和非聚焦状态之间的对比度是最大的，其结果是可能获得最好的倾斜的补偿。应该理解比这些规定大一些的偏差也在本发明的范围内，然而在这种情况下，增加了用于检测信号的检测器和/或估计装置的要求。

为实现本发明的目的，本发明还提供了一种用于补偿光元件倾斜的方法，特别是用在读和/或写光记录介质(21)的设备中，其特征在于包括下列步骤：(a)将光栅(1，1’，1”，21)引入跟随光元件(6)的射束路径，(b)激活光源(4)，(c)在不平行于光栅平面的方向上改变光栅(1，1’，1”，21)上射束路径(5)的焦点，(d)检测来自光栅(1，1’，1”，21)的光的强度，(e)确定最小和最大检测强度之间的对比度，(f)改变光元件(6)的倾斜直到对比度是最大值为止，(g)保持设置的倾斜。

在方法独立权利要求中规定了用于倾斜补偿的本发明方法。本发明方法的优点是只有光源和聚焦器件的功能是必需的，而最佳的倾斜补偿仍然是可能的。可以修改本方法的各个步骤的顺序而不背离本发明的范围。

本发明可将在正常平面中的光栅定向到所需的光轴方向上。它的优点是通过最佳取向来优化倾斜的补偿。

本发明提供了在跨越光栅线的方向上的光栅平面中光栅位置的变化，它的优点是避免了光栅相对于光源产生的光束可能随机产生的不适宜的位置。在这种情况下，有益的是也可能相应地改变光栅和光源和/或光栅和聚焦器件的相对位置。

根据本发明，在倾斜的初始变化之后，准备再次旋转光栅和改变倾斜。在这种情况下，每次角度大于零的旋转是方便的；最好是实现一个90°角度的旋转。在第一变化过程期间还不能补偿的倾斜对检测信号的影响在这个光栅定向上是最大的；这样，最佳倾斜的补偿是可能的。当使用一个两维光栅时，旋转光栅以便冗余校验也是方便的，在这种情况下，随后有益地使用一个位于0°和90°之间的旋转角度的值。

附图说明

应该理解本发明不限制于描述的特征，也包括本领域技术人员能力范围内的改进。本发明有益的改进包含在下面优选实施例的描述中。在图中：

图1示出在传输位置具有一光栅的本发明的设备；

图2示出在反射位置具有一光栅的本发明的设备；

图3示出用于本发明设备的记录介质和各种光栅；

图4示出本发明方法的流程图。

具体实施方式

图1示出在传输位置具有光栅1的本发明设备的示意说明。该设备的扫描器2可以沿着一个引导支架3移动。引导支架3和另一个引导支架(这里未示出)定义一个并行于记录介质平面(这里未示出)的参考平面。扫描器2具有一个光源4，该光源产生一个由聚焦器件6聚焦到光栅1平面的射束5。在这种情况下，聚焦器件6作为一个呈现夸张的倾斜角度的透镜图示说明。由设置在聚焦器件6两侧的线圈图示指出倾斜补偿装置7。这些线圈与连接到聚焦器件6的磁性元件(这里未示出)相配合，以便去除聚焦器件6的倾斜。其他的倾斜补偿装置7，例如机械作用的那些装置也可以有益地使用。当聚焦器件6相对于射束5的光轴8垂直定位时获得它的最佳定位。通过聚焦器件6将射束5聚焦到光栅1的光栅平面9。在处理中，射束5首先穿过光栅1的覆盖层10。这个覆盖层的厚度和折射率对应于借助于本发明设备可以读和/或写光记录介质的那些厚度和折射率。光栅平面9也具有这种类型记录介质的信息携带平面的相应特性。

第一控制装置11用于驱动光源4和聚焦器件6。第二控制装置12用于驱动倾斜补偿装置7。为了补偿倾斜，首先接通光源4，聚焦器件6用于实现沿着光轴8的往复运动。在这种情况下，射束5的焦点在光栅平面9之上的一个位置和光栅平面9之下一个位置之间振荡。因此，聚焦状态和非聚焦状态交替地发生。在穿过光栅1之后，射束5落到检测器元件13，该元件是所谓的自动准直仪14的一部分。检测器元件13的输出信号在窗口15中相对于时间t的曲线图示指出，并且作为输入信号馈给第二控制装置12。第二控制装置12估计调制幅度A，并且导致倾斜补偿装置7改变聚焦器件6的倾斜。当调制幅度A假定是最大值时倾斜的设置结束。

自动准直仪14特别用作一个定位装置，用于将光栅1平行于引导支架3定义的设备的参考区域定位。检测器元件13是相对简单设计的，因为它仅需检测强度波动，而不是射束5的精确位置或精确形式。用于将光栅1平行于设备的参考区域移动的驱动装置16由图示指出。

图2示出一个在反射位置具有光栅的本发明设备。在这种情况下，光栅由具有一个覆盖层20和一个信息携带平面19的记录介质21形成。在这种情况下，覆盖层20和信息携带平面19的光特性相应于光栅1的覆盖层10和光栅平面9的那些特性，不同在于信息携带平面19被设计为一个反射层。

光源4产生的射束5由聚焦器件6聚焦到信息携带平面19，从这里它被射束分裂器22反射和引导到扫描器2的检测器元件23。检测器元件23的输出信号以相应于图1的方式在窗口25中用幅度和时间的关系说明。它用作第二控制装置12的输入信号。控制装置11、12和倾斜补偿装置7相应于参照图1描写的那些装置。记录介质21被部分示出；它相应于一个光盘CD，该CD由光盘转盘17和压轮(puck)18形成的定位装置24夹紧。为了从设备中取出记录介质21，压轮18如虚线说明的被升高。

图2的示范实施例中在记录介质21插入设备后，并且在实际读出之前有益地实现倾斜的补偿。在这种情况下，光源4也被接通并且聚焦器件6实现沿着光轴8的前后运动。使用检测器元件23输出的信号，借助于倾斜补偿装置7，第二控制装置12改变聚焦器件6的倾斜，直到调制幅度A到最大值为止。接着射束5聚焦到信息携带平面19，一个聚焦调节电路关闭，然后跟踪调节电路关闭，通过这些步骤射束5的焦点跟踪位于记录介质21上的信息光道。为了这个目的以一种公知的方式设计检测器元件23。例如，它具有一个四象限检测器，并且如果合适，还可以有另外的检测器元件。图2示范实施例特别的优点是在聚焦或跟踪调节电路关闭之前实现倾斜的补偿。如果已经以一种最佳的方式实现倾斜的补偿，则聚焦或跟踪调节电路可以被特别可靠和快速地关闭。这样本发明的设备能够特别快速和可靠地开始在记录介质21上读和/写。

图3在平面图中图示说明一个记录介质21、一个具有光栅常数d的光栅1、一个具有光栅常数d’的第二光栅1’以及一个两维光栅1”。记录介质21被设计为一个具有中心孔26的圆形盘。部分记录介质21用很大的放大比例图形表示了以螺旋线或同心圆设置的信息光道27。线B-B表示在图2中说明的记录介质21的部分。信息光道27彼此之间的间隔对应于光栅1的光栅线28的间隔。这个间隔对应于光栅常数d。在使用通常记录介质例如光盘CD的情况下，或者在具有较高记录密度的记录介质如所谓的DVD的情况下，信息光道27的间隔是如此的小使得它们在被射束5照射的一个很小的部分上实际上并行地出现。因此光栅线28同样是并行设置的。光栅1’具有一个小于光栅1常数的光栅常数d’，并且对应于一个具有相应较小信息光道间隔的记录介质。光栅1”是一种两维光栅，也就是说它具有以一个角度设置的两组光栅线28、28’，在这种情况下，相互间为一个直角。这样一个光栅1”甚至能够使那些垂直于线28的其影响变得明显的，并且因此不能被单个光栅1、1’检测的倾斜分量可以被检测到而不用旋转光栅。两维光栅1”也可以设计为一种全息图；在图3中表示的结构在这里主要用于说明的目的。在两维光栅1”的情况下，同样有益地是可能设置这种线使得它们在径向方向向外延续。同样有益的是可能使用具有弧形曲线的光栅，它最好具有在记录介质的情况下产生的平均半径。

光栅常数d最好根据公式d＝k*λ/NA确定为一个光源4产生的光波长λ和聚焦器件6的数值孔径NA的函数，这里比例因子k在k＝1，2±10％的范围中。波长λ和数值孔径NA也可以特别地优化用于信息光道27之间的间隔以及它的宽度，使得在信息光道27的间隔和适当的光栅常数d之间也有一个直接的校正。

在本发明的另一个实施例中(这里未表示)，光栅被固定到光盘转盘17或压轮18。在这种情况下，为了实现倾斜的补偿，扫描器2以这样一种方式径向向内移动，使得射束5检测到光栅。在这种情况下，光栅最好设计为反射的，使得能够使用扫描器2的检测器23。

图4示出本发明方法的流程图。在步骤a)，光栅1或记录介质21被引入射束路径，该路径跟随光元件，在示范实施例中为聚焦器件6。在接着的步骤b)中，光源4被激活。在步骤c)，射束5的焦点被改变，以这样一种方式，即使得它交替地定位在光栅平面9或信息携带平面19的一面和另一面。这种运动也在下面的步骤期间保持。接着，在步骤d)，借助于检测器元件13或23开始检测来自光栅1或来自记录介质21的光强度。在步骤e)，开始测量最小和最大强度之间的对比度，也就是说开始确定调制幅度A。

下面的步骤f)包括借助于倾斜装置7改变光元件6的倾斜的子步骤f01)，以及检查是否调制幅度A已经到达最大值的子步骤f02)。如果不是这种情况，则重复步骤f01)。否则结束步骤f)，并且在步骤g)中，在步骤c)开始的焦点变化、在步骤d)开始的检测和在步骤e)开始的对比度确定结束，而在步骤f)设置的倾斜保持。这种倾斜或者例如在倾斜的设置涉及在设备的生产期间实现的设置时则被永久地保持，或者如果所述补偿涉及近乎经常地实现的一种操作则被保持到执行下一次倾斜的补偿为止。

补充的方法步骤由图4的虚线说明。在步骤b1)，它包括两个子步骤b11)和b12)，光栅1在法平面上定向到所需的光轴8方向。在步骤b11)，定向被改变；在步骤b12)，检查改变的定向是否是正确的。如果它不是正确的，则重复步骤b11)，否则该方法转移到下面的步骤。

另一种附加的方法步骤b2)是在跨越光栅线28的方向上改变光栅平面中光栅1的位置。这在图1的示范实施例中通过接通驱动装置16来实现。光栅1的位置变化在步骤g)中方便地结束。如果记录介质21用作光栅，则这种情况下引起光盘转盘17旋转是合适的，其结果是相对于记录介质21旋转轴的信息光道27的通常偏心距同样确保信息光道27在径向方向上移动或振荡。

根据本发明方法的另一种变型，在步骤f)之后，在步骤f1)光栅1围绕着平行于光轴8的一个轴旋转，然后在步骤f2)光元件6的倾斜垂直于在步骤f)改变的倾斜方向变化直到调制幅度A达到一个最大值。步骤f21)和f22)除了变化的方向以外相应于步骤f01)和f02)。如果使用一个两维光栅1”，则在步骤f1)实现旋转一个其值位于0°和90°之间的角度。然后步骤f2)只是涉及监视发现的倾斜设置是否已经是最佳的设置。

因此，在本发明设备的情况下，根据穿过位于焦点位置的光栅1的射束5的对比度来检测倾斜的补偿。这一对比度、调制幅度A主要取决于位于射束路径的聚焦器件6或其他光元件的倾斜，结果是通过使对比度达到最大，将倾斜校正到零。为了这个目的，只有光源4和用于改变焦点的激励器是必需的。在本发明的配置中，由检测器元件13、23检测的调制幅度A主要取决于光栅平面9上焦点的大小。通过改变聚焦器件6的倾斜使调制幅度A最大。在这种情况下补偿倾斜的方向垂直于光栅1的光栅线28的方向。因此，为了最佳的倾斜校正，或者在第二步骤中旋转光栅1或者从一开始就使用一个两维光栅1”。

Claims (10)

1.一种用于读和/或写光记录介质(21)的设备包括：光扫描器(2)，能够沿直线方向移动；光源(4)，用于发射光线；聚焦器件(6)，能够沿光轴定位；倾斜检测装置和倾斜补偿装置(7)的设备，用于移动所述聚焦器件(6)的光轴，其特征在于，所述倾斜检测装置包括：一个光栅(1)，定位在光线上并影响一部分所述光线；一个检测器元件(13，23)，定位在由所述光栅(1)影响的那一部分光线上；一个用于控制光源(4)和用于定位聚焦器件(6)的控制装置(11)；和一个用于使倾斜补偿装置(7)移动光轴的控制装置(12)。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，存在一个定位单元(14)，用于在与所述设备的光扫描器(2)的移动方向平行的方向上定位光栅(1)。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，存在一个驱动装置(16)，用于在与所述设备的光扫描器(2)的移动方向平行的方向上移动光栅(1)。

4.如前述权利要求1或2所述的设备，其特征在于光栅(1)具有相应于光记录介质(21)的光特性。

5.如前述权利要求1或2所述的设备，其特征在于光栅(1”)是一个两维光栅。

6.如前述权利要求1或2所述的设备，其特征在于光栅(1，1’，1”)的光栅常数(d)与光源(4)的波长(λ)和数值孔径(NA)有下列关系d＝k*λ/NA，这里比例因子(k)假定为值k＝1，2±10％。

7.一种用于补偿光元件倾斜的方法，特别是用在读和/或写光记录介质(21)的设备中，其特征在于包括下列步骤：

a)将光栅(1，1’，1”，21)引入跟随光元件(6)的射束路径，

b)激活光源(4)，

c)在不平行于光栅平面的方向上改变光栅(1，1’，1”，21)上射束路径(5)的焦点，

d)检测来自光栅(1，1’，1”，21)的光的强度，

e)确定最小和最大检测强度之间的对比度，

f)改变光元件(6)的倾斜直到对比度是最大值为止，

g)保持设置的倾斜。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于包括下面附加的步骤：

b1)将正常平面上的光栅(1，1’，1”)定向到所需的光轴(8)方向上。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于包括下面附加的步骤：

b2)改变跨越光栅线(28)的方向上光栅平面中的光栅(1，1’，1”)的位置。

10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于包括下面附加的步骤：

f1)随着作为旋转轴的光轴(8)旋转光栅(1，1’，1”)，

f2)改变光元件(6)的倾斜直到对比度是最大值为止。

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