CN1291771A - 光盘装置、聚焦值校正方法以及光盘 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种光盘装置、聚焦值校正方法以及光盘。光头2和矩阵电路3从光盘1的返回光生成信号。评价函数生成电路5由光盘1重放的信号生成评价函数。控制器6在评价函数最小的点设定初始聚焦值。在伺服电路7中设定初始聚焦值。控制器6在偏离设定初始聚焦值的点处,设定观察点。控制器6校正在伺服电路7中设定的初始聚焦值。

Description

光盘装置、聚焦值校正方法以及光盘

本发明涉及对于光盘记录和重放数据的光盘装置，特别涉及能在短期间内、精度好地校正聚焦值，并具有良好的记录／重放特性的光盘装置。本发明还涉及在短期间内、精度好地校正聚焦值的聚焦值校正方法。本发明还涉及光盘。

在对于光盘、记录和重放数据的光盘装置的领域中，已经大量地使用光盘(CDs：compact disks)。近来，具有大容量并能高速率传输数据的数字通用光盘(DVDs：digital versatile disks)开始用作记录活动图像的媒体。此外，作为记录／重放用光盘，磁光盘(MO：Magneto-Optical)、相位转换光盘(PDs：Phase-Change Disks)和DVD-RAMs已经实际地用作为记录／重放用光盘。

随着微处理技术的进展，前述各种光盘不仅能记录和重放文本数据，而且能记录和重放声音数据、静止图像数据和活动图像数据。开发具有足够大的存储各种数据的容量并能改变数据传输速率的光盘系统的需求增加。

为了增加光盘系统的数据存储容量，一般地对于光盘减小在记录和重放数据动作中光点的大小，从而对于光盘高密度地记录数据。光点的大小a由下式表示。

a=α×λ／NA

其中，α是由光束强度分布决定的常数，λ是光束的波长，NA是光盘系统中物镜的孔径。

如果光盘系统具有发射短波长光束的半导体激光器并且物镜具有大的NA的值，则在光盘的表面上能形成小的光点。如果这样，那么系统能在光盘上高密度地记录数据，并能具有大的存储容量。

但是，如果用这种方法使光点变小，则聚焦深度变浅。也就是说，散焦的容差(即聚焦误差)将不可避免地减小。聚焦深度通常用下式表示。

d∝λ／(NA)²

也就是说，光束的波长越短，NA越大，焦点深度越浅。在对于光盘高密度地记录和重放数据的光盘装置中，对在物镜的聚焦深度内的光盘的记录表面的位置，应该进行高精度的聚焦控制。

在聚焦控制中发生焦点偏移的原因很多，这可能起因于在伺服控制时稳定状态的偏移没有完全被消除，可能起因于光盘衬底厚度的不同，也可能起因于由于光盘装置中温度上升而发生偏移变化使伺服目标值变化。

在这些焦点偏移的原因中，由聚焦干扰因素的尺寸和增益决定稳定状态的偏移。在大部分高密度数据记录／重放的场合，干扰(例如光盘的变形)减小并且聚焦干扰因素增加，因此，使稳定状态的偏移最小化。为了减小由于光盘衬底厚度的不同而产生的焦点偏移从而提高聚焦精度，可以按照ROM部分的抖动(jitter)值对聚焦自动地进行调节。按照将光盘插入到光盘装置中时检测的抖动值，将聚焦偏置改变成各种值，并选择其中最希望的一个。

当光盘装置动作时，难以除去在光盘装置中由于温度提高的偏移变化。为了除去光盘装置动作时的偏移变化，必须在短期间内用简单的装置检测偏移的变化，从而将聚焦移动到最佳点上。但是，实际上在光盘装置动作时在短期间内用简单的装置检测偏移的变化是困难的。

本发明鉴于前述问题，其第1个目的在于提供一种光盘装置，这种光盘装置能在短期间内精确地校正聚焦值并具有良好的记录／重放特征。其第2个目的在于提供一种聚焦值校正方法，这种方法能用于光盘装置以校正聚焦值。其第3个目的在于提供一种光盘，校正方法能对这种光盘校正聚焦值。

为达到第1个目的，本发明的光盘装置，对具有信号记录表面的光盘，记录和重放数据，所述光盘装置包括

光头装置，所述光头装置将光点照射在光盘的信号记录面上，

聚焦控制装置，所述聚焦控制装置控制光头装置的聚焦处理，使所述光盘的信号记录面位于所述光头装置照射的光点的聚焦距离内，

评价函数生成装置，所述评价函数生成装置根据所述光头装置由所述光盘的反射光生成的信号，生成用于校正在聚焦控制装置中设定的聚焦值的评价函数，

控制装置，所述控制装置在由评价函数生成装置生成的评价函数最小或者最大的位置设定初始聚焦值，同时在偏移这种初始聚焦值设定的位置，设置观察点，并对应于在所述观察点上的评价函数的变化，校正所述初始聚焦值。

为达到第2个目的，本发明的聚焦值校正方法，用于在聚焦控制中使光盘的信号记录面位于光头照射在光盘上的光点的聚焦深度内，所述方法包括下述步骤

所述光头装置由所述光盘的反射光生成的信号生成评价函数，在用于校正设置在聚焦控制装置中的聚焦值的评价函数最小或者最大的位置上，设定初始聚焦值的步骤，

在偏移这种初始聚焦值设定的位置，设置观察点，并在所述观察点上，取得第1评价函数的步骤，

判断校正进行所述聚焦控制的聚焦值的定时的步骤，

在观察点用判断的定时取得第2评价函数的步骤，

对应于第1评价函数和第2评价函数的差，校正所述初始聚焦值。

为达到第3个目的，本发明的光盘，具有信号记录面，在聚焦控制中使光盘的信号记录面位于光头照射在光盘上的光点的聚焦深度内，其特征在于，所述光盘包括

在信号记录面上的伺服区域，和

在伺服区域规定的部分设置的评价函数记录区域，所述评价函数记录区域用于记录在聚焦控制中用于校正聚焦值的评价函数。

如前所述，将聚焦值校正成可靠聚焦控制的观察点偏离最优点，因此，能在短期间内精确地校正聚焦值。因此，本发明的光盘装置具有良好的记录／重放特性。

图1表示本发明的光盘装置的方框图。

图2表示光盘装置的主要部分的方框图。

图3表示对于光盘，光盘装置记录和重放数据的说明图。

图4表示用于说明光盘装置动作的流程图。

图5表示用于说明聚焦值设定和观察点关系的评价函数特性图。

图6表示用于说明当温度上升时，最佳聚焦点和观察点如何运动的评价函数特性图。

图7表示用于说明当温度下降时，最佳聚焦点和观察点如何运动的评价函数特性图。

下面，参照附图对本发明的实施形态进行说明。如图1所示，本实施形态的具有光头2的光盘装置，是对于光盘1的信号记录面记录和重放数据的光盘装置。

这种光盘装置除光头2外，还包括矩阵电路3，PLL电路4，评价函数生成电路5，控制器6和伺服电路7。矩阵电路3对于光头2的输出，生成各种出错信号。PLL电路4由矩阵电路3生成的RF重放信号，生成系统时钟信号。将系统时钟信号提供给评价函数生成电路5。评价函数生成电路5由PLL电路4产生的抖动(jitter)，生成评价函数(后面详细地描述)。控制器6按照评价函数生成电路5生成的评价函数，对伺服电路7进行控制。伺服电路7在控制器6的控制下，如后详细描述地进行聚焦控制。

这种光盘装置还包括接口电路8，ECC电路9，调制器10和记录波形控制电路11。接口电路8将ECC电路连接到外部主计算机(未图示)。ECC电路9通过接口电路8接收从外部主计算机来的命令和数据，并将数据校正码加在数据上。调制器10对ECC电路9的输出进行解调。记录波形控制电路11将由调制器10输出的数据转换成适当幅度的记录信号。将这种记录信号提供给光头2，并按照记录信号的波形在光盘1上记录标记。

这种光盘装置还包括波形均衡电路12，数据提取电路13和解调器14。波形均衡电路12对由矩阵电路3提供的RF信号的波形进行均衡。数据提取电路13由波形均衡电路12的输出提取2值化数据。解调器14对由数据提取电路13输出的2值化数据进行解调。

为了将数据记录在光盘1上，ECC电路9通过接口电路8从外部主计算机接收命令和数据，并将数据校正码加在数据上。将ECC电路9的输出提供给调制器10。调制器10对来自ECC电路9的数据输出进行调制。将调制的数据提供给将数据转换成适当幅度的记录信号控制电路11。将记录信号提供给光头2。光头2生成具有相应于记录信号波形强度的激光束。光头2照射激光束，这种激光束照射在光盘1上，因此，数据被记录在光盘1上。

为了从光盘1重放数据，波形均衡电路12对由矩阵电路3提供的RF信号的波形进行均衡。数据提取电路13由波形均衡电路12的输出提取2值化数据。解调器14对由数据提取电路13输出的2值化数据进行解调。如果由于光盘1的记录面有缺陷，则ECC电路9对读出错误进行校正。通过接口电路8将校正后的2值化数据提供给外部主计算机。

伺服电路7接收来自矩阵电路3的各种出错信号。按照这种出错信号，伺服电路7进行聚焦控制、跟踪控制和线程(thread)控制等，因此能使光点精确地位于光盘1上。本发明适用于使光盘1的记录面位于与光头2一起使用的物镜的聚焦深度内的聚焦控制。由伺服电路7达到的伺服控制受到光盘装置中由于温度上升引起的偏移变化的影响。

下面，对在光盘装置中校正伺服电路7中的初始聚焦值进行说明。

首先，评价函数生成电路5由矩阵电路3的信号生成评价函数，这种矩阵电路3由光盘1返回的并由光头2检测到的光束生成。更确切地说，评价函数生成电路5在由矩阵电路3提供的RF信号生成系统时钟信号时由PLL电路4产生的抖动(jitter)生成评价函数。生成的评价函数用于聚焦控制。评价函数生成电路5除PLL电路4产生的抖动外，也可以由RF信号的幅度生成评价函数。由控制器6读出生成的评价函数。

控制器6基于本发明的聚焦值校正方法，校正聚焦值。在这种方法(下面详细地描述)中，在评价函数最小点上设定初始聚焦值，并在偏移设置初始聚焦值的点上设置观察点。控制器6对初始聚焦值进行校正。然后，按照在观察点评价函数的变化，设定伺服电路7。

伺服电路7使用由控制器6校正的聚焦值，完成聚焦控制。图2示出了伺服电路7及其外围电路。如图2所示，将校正后的聚焦值由控制器6提供给伺服电路7的比较电路15。将聚焦出错信号由矩阵电路3提供给比较电路15。比较电路15对聚焦出错信号与聚焦值进行比较，发现聚焦出错与聚焦值的差。比较电路15通过驱动放大器16将驱动信号提供给线圈2a，直到聚焦出错与聚焦值的差为0为止。因此，在光头2进行聚焦控制。

下面，参照图3对光盘1进行说明。如图3所示，光盘1包括记录区域21，ROM区域22和在其记录面上的4个凹坑区域23。每个凹坑区域23包括扇区标记(SM)区域24，VFO区域25，段首(PA：preamble)区域26，地址标记(AM)区域27，地址ID数据(ID)区域28和聚焦调节(FA)区域29。记录在SM区域24中的扇区标记达到通常的凹坑地址。VFO区域用于完成PLL数据提取。地址数据设计成光道的位置，并在光盘1上记录聚焦调节中使用的随机数。但是，也可以不记录随机数，地址数据也可以用于达到聚焦调节。ROM区域22和凹坑区域23按照线性密度、光道间距等光学上是等效的。当光盘1在箭头30的方向上旋转时，在光盘1上形成的从光头2发射的激光束的光点，在箭头31的方向上并在每个凹坑区域23上移动。

光道数按照能容易读出的模式记载在SM区域24中。VFO区域25用于实现PLL操作，以防止在ID区域28中同步。PA区域26是所谓的“保护区域”。AM区域27按照PLL操作，指出紧接着ID区域28。ID区域28对于在1个磁道中记录磁道数、扇区数和其它数据是必须的。

FA区域29用于设置在光盘装置中进行聚焦控制的聚焦值。例如用随机载波(carrier)模式记载在FA区域29中。评价函数生成电路5用随机载波(carrier)模式计量PLL电路4产生的不抖动(jitter)。在ID区域28的结束处，开始聚焦改变操作，并用随机载波(carrier)模式计量这种不抖动(jitter)。

如图3所示，将4个凹坑区域23排列成十字状。因此，光盘装置4次执行聚焦控制，每1次光盘1旋转1次。

下面，参照图4的流程图对光盘装置对于光盘1进行聚焦控制进行说明。流程图示出了校正聚焦值设定的顺序，或者按照本发明的聚焦值校正方法。控制器6实施聚焦值校正方法。

在步骤S1中，将光盘1插入到光盘装置中。在步骤S2中，将光头2移动到ROM区域22，即光盘1的最内周光道上。例如，用登山法校正聚焦值，使得评价函数成为直小。

如前所述，由PLL电路4产生的不抖动(jitter)生成评价函数。作为替代，评价函数也可以是对于由最小标记幅度的散焦程度2次函数地变化，并且对于散焦是充分敏感的。在步骤S3中，设定初始聚焦值fb。同时如图5所示，设定观察点f0。观察点f0在其前后伺服系统操作稳定并且尽可能偏移初始聚焦值fb。将聚焦值设定在观察点f0，因此，在观察点f0取得评价函数F(f0)。将评价函数F(f0)存储在存储器中。

然后，使用初始聚焦值fb。在步骤S4中，光盘装置在光盘1上记录数据或者从光盘1重放数据。在步骤S5中，确定数据是否完全记录或者重放。如果确定数据还没有完全被记录或者重放，则将聚焦值暂时移位到每个凹坑区域23的聚焦调节(FA)区域29中的观察点f0上，因为提供在旋转的光盘1上，所以周期地出现。因此，在这时取得评价函数F’(f0)。这个评价函数F’(f0)可以大于前面取得的评价函数F(f0)，即

F’(f0)＞F(f0)

在这种情况下，评价函数F’(f0)表示包含例如在光盘装置中温度上升产生的偏移。也就是说，评价函数经过了显著地变化。因此，将初始聚焦值fb变化成聚焦值f’b，因此，聚焦值再次设定在最佳点上。这时，将观察点f0设置在新的f’0上，f’0定义如下：

f’0=f0+(f’b-fb)

评价函数F’(f0)也可以小于前面取得的评价函数F(f0)，即

F’(f0)＜F(f0)

在这种情况下，评价函数F’(f0)表示在光盘装置中温度降低。也就是说，如图7所示，初始聚焦值fb按照函数F’(f0)＜函数和F(f0)的差的绝对值，变化成聚焦值f’b。

如前所述，本发明的聚焦值校正方法由于仅仅在1个观察点计量评价函数在幅度和方向上包含在聚焦值中的偏移，所以能校正伺服目标值的变化。因为评价函数在观察点最小，所以即使光头2正在光盘1上记录数据或者从光盘1上重放数据，也因为光盘1具有凹坑区域23，所以能校正聚焦值。因此，在数据记录动作和数据重放动作时，能可靠地使散焦最小化。这能使光盘装置对于光盘高密度地记录和重放数据。

可以在每1次光盘旋转规定的次数时校正用于聚焦控制的聚焦值。也可以当光盘装置的温度变化预先确定的值时校正聚焦值。也可以在规定的时间间隔校正聚焦值。根据光盘1的旋转次数，或者根据光盘装置中的温度变化，或者根据经过的时间，CPU6决定校正聚焦值的定时。

Claims (11)

1．一种光盘装置，对具有信号记录表面的光盘，记录和重放数据，其特征在于，包括

光头装置，所述光头装置将光点照射在光盘的信号记录面上，

聚焦控制装置，所述聚焦控制装置控制光头装置的聚焦处理，使所述光盘的信号记录面位于所述光头装置照射的光点的聚焦距离内，

评价函数生成装置，所述评价函数生成装置根据所述光头装置由所述光盘的反射光生成的信号，生成用于校正在聚焦控制装置中设定的聚焦值的评价函数，

控制装置，所述控制装置在由评价函数生成装置生成的评价函数最小或者最大的位置设定初始聚焦值，同时在偏移这种初始聚焦值设定的位置，设置观察点，并对应于在所述观察点上的评价函数的变化，校正所述初始聚焦值。

2．如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，

所述评价函数生成装置生成对于散焦程度成二次函数变化的评价函数，

控制装置在评价函数最小的点设定初始聚焦值。

3．如权利要求2所述的光盘装置，其特征在于，

所述控制装置与观察点的评价函数正比地增加初始聚焦值。

4．如权利要求2所述的光盘装置，其特征在于，

所述控制装置与观察点的评价函数正比地减少初始聚焦值。

5．如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，

所述光盘每旋转规定的次数，所述控制装置就校正在所述聚焦控制装置中设定的聚焦值。

6．如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，

所述控制装置每次对于规定的温度变化值，校正所述聚焦控制装置中设定的聚焦值。

7．如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，

所述控制装置用规定的时间间隔，校正所述聚焦控制装置中设定的聚焦值。

8．如权利要求1所述的光盘装置，其特征在于，

所述控制装置按照从光盘返回的光，校正所述聚焦控制装置中设定的聚焦值。

9．一种聚焦值校正方法，用于在聚焦控制中使光盘的信号记录面位于光头照射在光盘上的光点的聚焦深度内，其特征在于，所述方法包括下述步骤

所述光头装置由所述光盘的反射光生成的信号生成评价函数，在用于校正设置在聚焦控制装置中的聚焦值的评价函数最小或者最大的位置上，设定初始聚焦值的步骤，

在偏移这种初始聚焦值设定的位置，设置观察点，并在所述观察点上，取得第1评价函数的步骤，

判断校正进行所述聚焦控制的聚焦值的定时的步骤，

在观察点用判断的定时取得第2评价函数的步骤，

对应于第1评价函数和第2评价函数的差，校正所述初始聚焦值。

10．一种光盘，具有信号记录面，在聚焦控制中使光盘的信号记录面位于光头照射在光盘上的光点的聚焦深度内，其特征在于，所述光盘包括

在信号记录面上的伺服区域，和

在伺服区域规定的部分设置的评价函数记录区域，所述评价函数记录区域用于记录在聚焦控制中用于校正聚焦值的评价函数。

11．如权利要求10所述的光盘，其特征在于，

在所述评价函数记录区域中用凹坑的形式记录生成评价函数的数据。

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