CN1801350A - 测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备及其方法，包括：在聚光部件(物镜)上形成支撑座，在支撑座上插入具有折射面的楔子，使照射到聚光部件区域以外的光线发生折射，并利用检测部件检出上述距离及倾斜角。因此，本发明具有如下效果：能够同时体现出普通的聚焦伺服器和倾斜伺服器的功能，并能够实时追踪物镜和媒体间的绝对距离及倾斜角度。

Description

测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备及其方法

(1)技术领域

本发明是关于高密度光存储媒体系统中测定存储媒体(磁盘)和聚光透镜间距离和倾斜的设备及其方法，尤其是关于在聚光部件(物镜)上形成支撑座，在支撑座上插入具有折射面的楔子(wedge)，使照射到聚光部件区域以外的光线发生折射，并利用检测部件检出上述距离及倾斜的一种测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备及其方法。

(2)背景技术

时至今日，依靠数据(data)的数字化(digital)、大容量化等，存储媒介已由磁带(tape)向盘片(disk)转变，同时，通过提高在盘片上存储数据的密度，来提高盘片的存储容量。

因此，为了提高高密度光盘的存储密度，必须使信号跟踪间的距离(即信号跟踪间距)变小。

在这里，在这种光盘的制造工艺中，在塑料的注塑和硬化过程中，便会发生误差，由此，即使在中心打孔，也会发生中心孔出现偏差的现象。

同时，光盘跟踪即使能够按照一定规格的间距进行正确存储，但因为中心孔出现偏差，因此会出现偏心和光盘倾斜(tilt)的现象。

因此，在光盘偏心的同时，在光盘进行旋转时，驱动器的中心轴很难与光盘的跟踪中心完全一致。

因此，想要读出所需要的跟踪信号是很难的，在CD和DVD方式中，为了在发生偏心情况时也能够使光束始终跟上所需要的跟踪，而使用跟踪伺服器。

即，上述跟踪伺服器生成与光束轨迹状态相对应的电信号，并以此信号为根本，将对物镜和光拾取器本体向半径(radial)方向移动，修正光束位置，从而正确进行跟踪。

另一方面，光束如果无法进行相关跟踪时，不但会发生上述光盘偏心现象，而且会发生光盘倾斜现象。如果这样，它就象在将光盘安装到光驱转轴上时所发生的误差一样，会发生硬件问题。即，发生跟踪和聚集没有正确按照垂直方向一致的错误。这种光盘倾斜的状态被称为光盘倾斜(tilt)。

一般来说，在存储和读取时，光盘存储器必须将光盘维持在水平状态，但因为光拾取器和转轴的机械误差及安装时的公差，光盘便会向半径(radial：也被称为二次半径)方向和信息跟踪的切线(Tangential，以下称之为切线)方向倾斜。

图1是普通光存储/读取设备的组件图。它由以下各部分所组成：将信息存储入光存储媒介光盘101或者从中读取信息，并将光盘所反射的光束转换为电信号的内置了光检出器102a的光拾取器102；包括有利用切线方向的推挽信号来检出倾斜错误信号的倾斜错误检出装置106，从光拾取器中输出的电信号中生成伺服错误信号RF的伺服错误生成装置103；将上述伺服错误生成装置生成的跟踪错误信号检出来的跟踪错误(TE)检出装置104；将上述伺服错误生成装置所生成的聚焦信号检出的聚焦错误(FE)检出装置105；将上述伺服错误生成装置所生成的切线推挽错误信号检出的切线推挽错误检出装置(即倾斜错误检出装置)106。

为了通过利用上述错误检出装置检出的信号来控制伺服器，还必须包含以下各部分：生成并输出控制信号的伺服控制装置108(包括：聚焦、跟踪、倾斜控制装置)；根据上述伺服控制装置所输出的驱动信号来控制上述光拾取器，并控制伺服器的驱动装置109(包括：聚焦、跟踪、倾斜驱动装置)。

图2是显示光存储/读取设备拾取器构成图。

如图所示，它由以下各部分所构成：产生激光光源的激光二极管(LD)201；将上述激光二极管201所产生的激光光源转换为平行光的视准透镜(CL)(collimator lens)202；对通过上述视准透镜202所照射的任意角度的平行光进行调节的定型三棱镜203；对通过上述定型三棱镜203所照射的平行光进行偏光处理的偏光分光器PBS(polarization beam splitter)204；将已经进行偏光处理的激光转换为原偏光激光的λ/4感光板(QWP)205；对入射的光进行聚光的物镜206和存储媒体--光盘207。

随着光存储技术向高密度化趋势发展，在如上所述的光存储/读取设备中的光拾取器都使用比以前具有更大的数字光圈(numerical aperture：NA)的物镜，或者是利用近场光(near field)来进行开发。

随着这种趋势的发展，物镜和存储媒体(光盘207)间的焦点距离(workingdistance)定会变短，同时，在确认驱动时存储媒体的位置，或者是光拾取器运行时因为倾斜等，会使物镜和配件(mount)及媒体(media)间发生冲突。

尤其是最近，随着媒体种类的多样化(CD/DVD/BD等)，因为其相互间插入的错误，从而在为了确保初次伺服(Servo)而进行的旋转(swing)过程中便会发生冲突。

为了防止这种现象的发生，在进行设计时，必须使其工作距离最大化，或者为了在发生冲突时使物镜的损失最小化，而安装一个安全设备。但是，因为无法实时测定出媒体和物镜间的绝对距离，因此这种方法基本上是无效的。

同时，虽然可以利用添加一个倾斜(tilt)传感器的间接方法(error signal)来测定媒体的倾斜(tilt)，但是，它存在着只能测定出方向的缺点。

同时，在使用高数字光圈NA或者是近场光(near fileld)等技术时，为了保护光拾取器和改善信号特性，也需要一种能够轻易测定(monitoring)出媒体和物镜间距离及倾斜角的方法。

(3)发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明便应运而生。本发明提供了一种能够实时测定存储媒体(光盘)和聚光透镜(物镜)间绝对距离和倾斜角的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备及其方法。

具体地说，依据本发明，在物镜上形成一个具有普通聚焦伺服器和倾斜伺服器功能的支撑座，在支撑座上插入具有折射面的楔子，并具有能检出楔子所折射的光线的检出部件。

为了实现上述目的，本发明的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备由以下各部分所构成：对光进行会聚的聚光部件；与上述聚光部件相接触而构成的支撑座；在上述支撑座上形成的具有一定折射角的至少一双的折射部件；检出上述折射部件所折射的光线，并以与其对应的个数形成的光检出部件。

例如，上述折射部件可以是折射面倾斜的楔子形状，折射部件的个数可以是为了检出半径和切线方向(radial和tangential)的倾斜，而分别设置一个以上，形成一双。

依据本发明，从折射部件所折射的光入射到光检出部件的点，可以依据存储媒体的倾斜而不同。

同时，依据本发明实施例，折射部件和光检出部件的构成也可以是具有一定角度的环型形态。

依据本发明的测定距离及倾斜的方法包括以下各步骤：从光源输出光束步骤；光源输出的光线以一定角度照射到折射部件中，检出部件检出所折射/反射的光线步骤；分别求出从折射部件中心到检出部件检出点间距离(X1，X2)步骤；将上述所求出的数值代入聚光部件和折射部件间距离(r)及折射部件的折射角(φ)之间的关系式中步骤；依据上述关系式，求出聚光部件和存储媒体(光盘)间距离(d)及倾斜角(θ)步骤。

在本发明中，距离r指的是聚光部件中心和折射部件中心间的距离。

参照附图，通过对实施例进行详细说明，便能够清楚本发明的其它特性和目的。

本发明的效果：

如上所述，依据本发明的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备及其方法具有如下效果：能够同时体现出普通的聚焦伺服器和倾斜伺服器的功能。

与原有的伺服设备不同，能够实时追踪物镜和媒体间的绝对距离及倾斜角度。

因此，作为追踪绝对距离及倾斜角度的功能，具体地说它具有在媒体(media)误插入时，能够防止与物镜间的冲突，在使用多层媒体(Multilayermedia)时能够确认层(layer)，在使用全息摄影媒体(holography media)时，适用于角(angle)的多重化的效果。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

(4)附图说明

图1是普通光存储/读取设备的组件图。

图2是显示光存储/读取设备拾取器构成图。

图3是依据本发明的测定绝对距离及倾斜角模块的构成图。

图4是测定绝对距离及倾斜角模块构成图的平面图。

图5是显示依据本发明的实施例图。

图6是显示依据本发明的另一实施例图。

图7是依据本发明的求出媒体和物镜间距离及倾斜角的流程图。

(5)具体实施方式

下面将参照附图对本发明的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备及其方法的实施例进行详细说明。

图3是依据本发明的测定绝对距离及倾斜角模块的构成图。

如图所示，本发明包括以下各部分：对光进行会聚的聚光部件-物镜301；与上述聚光部件相接触而构成的支撑座(Hard aperture)302；在上述支撑座上形成的具有一定折射角的至少一双的折射部件-楔子(wedge)303；检出上述折射部件所折射的光线，并以与其对应的个数形成的光检出部件(line detector array)304。

上述折射部件可以是折射面倾斜的楔子303形状，折射部件的个数可以是为了检出半径方向(radial)和切线方向(tangential)的倾斜，而分别设置一个以上，形成一双。依据本发明，从折射部件所折射的光入射到光检出部件的点，可以依据存储媒体的倾斜而不同。

下面对图3的构成及运行情况进行展开说明。

本发明的构成适用于光拾取器的物镜部位。只要把握原有的聚焦/倾斜伺服(focal/tilt servo)离开所希望位置的程度，一般来说与现有的伺服器独立安装相比，它能够同时体现两种功能，并能够实时追踪其绝对数值。

如图3和图4所示，利用照射到物镜有效口径以外的配件(mount)的光线，将楔子303安装在配件(mount)中，并使光具有特定角度照射出去。

当入射的光到达媒体(存储媒体)反射面时，如图5所示，依据媒体的倾斜角所反射的光各不相同，依据反射光到达两侧1次元光传感器(linedetector传感器)的位置数值，便能够计算出媒体和物镜间的绝对距离及倾斜角。

一般来说，为了清楚光线/切线(Radial/Tangential)方向的倾斜，而在4位置安装了楔子(wedge)和1次元传感器，但是，如图6所示，以环型形状形成楔子，并与之相应构成光检出传感器。

如上所简单说明的那样，图4是测定绝对距离及倾斜角模块构成图的平面图。

其基本构成与上述图3相同，对光进行会聚的物镜401，因为现在图4显示的是媒体405没有倾斜的状态，检出部件光传感器404所检测出的楔子403折射点和媒体入射、反射点相同。

图5是显示依据本发明的具体实施例图。

在这里，r指的是物镜中心和楔子中心间的距离。因为媒体处于倾斜状态，所以检出部件(line detector array)在各楔子中心所测定的点(X1，X2)各不相同。同时，θ表示的是媒体的倾斜角。

下面将参照上图，对依据本发明的运行情况进行说明。

本发明所提出的测定光拾取器和光盘间绝对距离及倾斜角的设备的构成如图3和图4所示。

整个设备如图2所示安装在光拾取器的物镜部分。如图4所示，在物镜有效口径外配件(mount)部分4区域(R/T方向)贯穿有一个孔402，并插入一个具有相同倾斜度的楔子(wedge)403。

此时，由倾斜面所引起的折射光线完全照射到物镜外的方向。光的入射面是垂直的，并在后面具有一定角度。

在光照射到媒体反射面后反射回来的位置安装有光传感器404，此时，光传感器404能够分别检出各位置所反射回来的光。(例如：CCD array)

如上所述，依据本发明的测定光拾取器和光盘间绝对距离及倾斜角的设备的构成如图2所示，下面将对所有光路进行说明。

从LD201产生的具有S-pol(垂直)源偏光的光束通过视准透镜(collimator)202透镜和定型三棱镜203，被校准(collimate)。度

此光束被PBS204所折射，光路被改变90°.，经过QWP205，成为源偏光，主光(main beam)被物镜401聚光到媒体405存储/反射面上，此时，具有比物镜有效口径大的直径的反射光的一部分被安装在物镜配件(mount)的楔子(wedge)403挡在外面，并送到媒体405的反射面。被反射的光到达光传感器404的特定位置，并被检出。

此时，如图5所示，如果物镜中心到楔子中心的半径为r，楔子传感器到光传感器检出位置的距离分别为X1和X2的话，物镜中心到媒体反射面中心的距离为d，物镜外廓与媒体反射面间的距离分别为d1，d2，楔子(wedge)的折射角为φ，与媒体的光轴垂直的角度(tilt angle)为θ的话，便可以用以下数字式来表示。

【数学式1】

$\frac{\mathrm{SIN}(90+2\mathrm{\θ}-\mathrm{\φ})}{2\mathrm{COS\θSIN}(\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})}X1=d+r\tan \mathrm{\θ}$

【数学式2】

$\frac{\mathrm{SIN}(90-2\mathrm{\θ}-\mathrm{\φ})}{2\mathrm{COS\θSIN}(\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})}X2=d-r\tan \mathrm{\θ}$

在上述关系式中，X1，X2是测定的数值，r和φ是已知的数值，因此便能够实时追踪所需要的物镜和媒体间的绝对距离d及倾斜角(tilt angle)(θ)。

如果利用此数值，不仅能够进行聚焦伺服(focal servo)和倾斜伺服(tilt servo)，而且能够防止由误插入所引起的冲突，如果是多层媒体(multipayer media)能够确认层(layer)，并且适用于对测定容积存储(volumetric storage)技术-全息摄影(holographic media的angle)多重化。

图6是显示依据本发明的另一实施例图。

即，在物镜601的配件602后面形成具有一定角度的环型形态的楔子602，并能够构成与之对应的光传感器604。

图7是依据本发明的求出媒体和物镜间距离及倾斜角的流程图。

S701，从光源LD输出光线。

S702、S707，判断此光线是否入射到具有一定角度的折射部件-楔子中，检测折射/反射光线-传感器是否检出，如果没有检出的话，便按照原有的伺服方式进行聚焦和跟踪伺服过程。

S703，如果此光线入射到具有一定角度的折射部件-楔子中的话，能够检出媒体所反射的光线的检测器阵列排列(line detector array)，便接收光线。

S704，此时，分别求出折射部件中心至上述检测器阵列排列的检出部件的检出点间的距离(X1，X2)。

S705、S706，将上述所求出的数值代入聚光部件和折射部件间距离(r)及折射部件的折射角(φ)之间的关系式中，依据上述关系式，求出聚光部件和存储媒体(光盘)间距离(d)及倾斜角(θ)，流程结束。

如上所述，本发明是关于具有如下功能的设备及其方法的：在聚光部件(物镜)上形成支撑座，在支撑座上插入具有折射面的楔子(wedge)，使照射到聚光部件区域以外的光线发生折射，并利用检测部件检出上述距离及倾斜。

利用这种方法，在知道了媒体和物镜间距离及倾斜角的情况下，不仅能够进行基本的伺服信号(servo signal)，而且如果是多层媒体(multipayer media)能够进行层的选择(layer selection)，如果是测定容积录音媒体(volumetric recording media)的情况下，适用于全息摄影(holographic recording)技术的角度(angle)多重化。

通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。

即，在知道了媒体和物镜间距离及倾斜角的情况下，不仅能够进行基本的伺服信号(servo signal)，而且如果是多层媒体(multipayer media)能够进行层的选择(layer selection)，如果是测定容积录音媒体(volumetric recording media)的情况下，适用于全息摄影(holographicrecording)技术的角度(angle)多重化。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (10)

1、一种测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备，其特征在于包括：

对光进行聚焦的聚光部件；

与所述的聚光部件相接触而构成的支撑座；

在所述的支撑座上形成的具有一定折射角的至少一双的折射部件；

检出所述的折射部件所折射的光线，并以与其对应的个数形成的光检出部件。

2、如权利要求1所述的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备，其特征在于：

所述的折射部件是折射面倾斜的楔子形状。

3、如权利要求2所述的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备，其特征在于：

所述的折射部件的个数可以是为了检出半径方向和切线方向的倾斜角，而分别设置一个以上，形成一双。

4、如权利要求1所述的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备，其特征在于：

被所述的折射部件所折射的光入射到光检出部件的点，可以依据存储媒体的倾斜角而互不相同。

5、如权利要求1所述的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备，其特征在于：

所述的光检出部件是检测器阵列排列。

6、如权利要求1所述的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的设备，其特征在于：

所述的折射部件和光检出部件的构成是具有一定角度的环型形态。

7、一种测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的方法，其特征在于包括如下步骤：

从光源输出光束的步骤；

光源输出的光线以一定角度照射到折射部件中，检出部件检出所折射/反射的光线的步骤；

分别求出从折射部件中心到检出部件检出点间距离X1、X2的步骤；

将上述所求出的数值X1、X2代入聚光部件和折射部件间距离r及折射部件的折射角φ之间的关系式中的步骤；

依据上述关系式，求出聚光部件和存储媒体间距离d及倾斜角θ的步骤。

8、如权利要求7所述的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的方法，其特征在于还包括：

从光源输出光束的步骤后判断光线是否入射到具有一定角度的折射部件步骤。

9、如权利要求7所述的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的方法，其特征在于：

所述的距离r指的是聚光部件中心和折射部件中心间的距离。

10、如权利要求、7所述的测定光拾取器和存储媒体间距离及倾斜角的方法，其特征在于：

利用所述的关系式便能够求出聚光部件和存储媒体间的距离d和倾斜角θ，这里，所述的关系式为：

数学式1

$\frac{\mathrm{SIN}(90+2\mathrm{\θ}-\mathrm{\φ})}{2\mathrm{COS\θSIN}(\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})}X1=d+r\tan \mathrm{\θ}$

数学式2

$\frac{\mathrm{SIN}(90-2\mathrm{\θ}-\mathrm{\φ})}{2\mathrm{COS\θSIN}(\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})}X2=d-r\tan \mathrm{\θ}$

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