CN1839430A - 聚焦捕获装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种聚焦捕获装置及其方法。根据本发明，根据在光盘的旋转期间所生成的聚焦误差信号的电平，来执行光拾取器的聚焦捕获。因此，可以防止由于在光盘的旋转期间的垂直偏移而导致的聚焦捕获的失败。

Description

聚焦捕获装置和方法

技术领域

本发明涉及一种聚焦捕获(focus pull-in)装置及其方法，更具体地，涉及一种通过考虑盘的垂直偏移而执行聚焦捕获的聚焦捕获装置及其方法。

背景技术

光盘记录/再现装置是一种用于将数据记录到光盘上或者再现所记录的数据的装置。用于进行这些操作的单元之一是光拾取单元。光拾取单元将激光束辐射到光盘的表面以记录数据，或者接收从光盘的表面反射的激光束，从而可以读出数据以便再现。为此，光拾取单元必须使激光束精确地聚焦在光盘的数据记录层上，这被称为聚焦伺服。

同时，光拾取单元考虑到光盘的垂直偏移而将激光束聚焦在光盘的数据记录表面上。垂直偏移指的是在光盘旋转时出现的光盘向上和向下的移动，其主要是由于光盘的弯曲而发生的。因此，光拾取单元向上和向下移动物镜，并通过考虑到光盘的垂直偏移来确定调焦(focus pull)时间，以及在用于聚焦捕获的时间被确定时，光拾取单元将激光束聚焦到光盘的数据记录表面上。

然而，如果光盘的垂直偏移速度等于或大于物镜向上和向下的移动速度，则激光束的聚焦捕获易于失败。在此情况下，传统的光记录/再现装置减少主轴马达的速度，以便降低光盘的垂直偏移速度，即，光盘的旋转速度。主轴马达是用于旋转光盘的马达。此外，对于具有降低的旋转速度的光盘，重试激光束的聚焦捕获。

这时，如果成功地执行了聚焦捕获，则传统的光盘记录/再现装置提高主轴马达的速度，并且随后执行将数据记录到光盘上或者再现所记录的数据的操作。然而，如果即使在聚焦捕获被重试之后聚焦捕获仍然失败，则传统的光盘记录/再现装置重复进行上述操作以重试聚焦捕获。也就是说，传统的光盘记录/再现装置尝试聚焦捕获几次，直到在主轴马达的速度被减少的情况下成功执行了聚焦捕获为止，从而执行聚焦捕获所花费的时间逐渐增加。因此，由于聚焦捕获失败而导致传统的光盘记录/再现装置浪费了大量时间来执行记录或再现数据。

发明内容

因此，本发明的一个方面是提供一种能够减少由于光盘的垂直偏移而导致其增加的、用于聚焦捕获的时间的聚焦捕获装置及其方法。

为了实现上述方面，本发明通过考虑到在光盘旋转时光盘的垂直偏移来控制物镜的速度。

在此，使用所生成的聚焦误差信号来验证光盘的垂直偏移是否出现。也就是说，在计算所生成的聚焦误差信号的电平从预定第一参考电平达到预定第二参考电平所花费的时间之后，基于所计算的时间来确定是否垂直偏移是否出现。

详细地说，如果所计算的时间小于参考时间，则本发明确定垂直偏移出现，并输出用来基于所计算的时间而驱动聚焦致动器的控制信号。

也就是说，如果确定垂直偏移出现，则聚焦致动器以减速后的驱动速度来驱动物镜一预定时间。此外，如果过去了预定时间，则光拾取单元执行其聚焦捕获。

根据本发明的另一方面，施加到聚焦驱动器以驱动聚焦致动器的驱动控制信号，即施加减速后的驱动速度的时间和/或驱动减速后的驱动速度的预定时间，与参考时间和所计算的时间之间的差值成比例。

也就是说，所计算的时间较小指示物镜以相对快的速度逼近。也就是说，逼近速度高。在此情况下，如果在没有任何措施的情况下执行聚焦伺服，则伺服失败的可能性变高。

因此，如果确定相对逼近速度高，则本发明向聚焦驱动单元施加包括与逼近速度成比例(由于如果所计算的时间为小则逼近速度高，所以与所计算的时间成反比)的制动信号的驱动控制信号。

此外，施加到聚焦驱动单元的驱动控制信号，即，驱动速度和预定时间可以依赖于聚焦驱动单元的实际规格而变化，但是本领域技术人员可以通过有限的重复性试验而容易地获得。

附图说明

将参照附图来详细描述本发明，在附图中相同的附图标记指示相同的元件，其中：

图1是示意性地示出根据本发明的优选实施例的聚焦捕获装置的视图；

图2是示出当在光盘上出现的垂直偏移不存在时所产生的聚焦误差信号的波形的视图；

图3A是示出当图1的所装载的光盘旋转时所产生的聚焦误差信号的波形的视图；

图3B是示出当生成图3A的聚焦误差信号时施加到聚焦致动器的驱动控制信号的视图；

图4是用于解释图1的聚焦捕获装置的聚焦捕获方法的流程图；

图5是用于解释在图1的聚焦捕获装置的极性被改变的情况下的聚焦捕获方法的流程图；以及

图6是用于示出在图5的情况下生成的聚焦误差信号和驱动控制信号的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来更详细地描述本发明。

图1是示意性地示出根据本发明的优选实施例的聚焦捕获装置的视图。

参照图1，根据本发明的聚焦捕获装置100具有光拾取单元110、聚焦误差(FE)生成单元120、聚焦伺服处理单元130、存储单元140、缓冲单元150、聚焦驱动单元160、和主控单元170。

首先，图1中所示的聚焦捕获装置100是一种用于对于到光盘100a的表面上的激光束准确地执行聚焦捕获操作的装置，并且可以被提供在光记录/再现设备(未示出)中。光记录/再现装置(未示出)是一种用于在光盘上记录数据和从光盘中再现所记录的数据的装置，对于该装置，存在有数字化视频光盘记录机(DVDR)、个人计算机等。此外，光盘可以被分类为各种种类，诸如光盘(CD)、数字化视频光盘(DVD)等。

光拾取单元110读出记录在光盘100a的信息记录表面上的数据，并将读出的数据转换成电信号。为此，给光拾取单元110提供了光源112、光束分离器114、物镜116、聚焦致动器117、和光电检测器118。

光源112根据光盘100a的种类，来辐射具有不同波形的激光束。例如，如果装载DVD作为光盘100a，则光源112发射具有大约650nm波长的激光束。

光束分离器114以预定比率反射从光源112发射的激光束或使之通过。

物镜116将从光束分离器114入射的激光束聚焦在光盘100a的记录表面上。

聚焦致动器117按顺序驱动物镜116向上和向下，以便入射到光盘100a的激光束被准确地聚焦到光盘100a的记录表面上。也就是说，聚焦致动器117驱动物镜116向上和向下，并且调整光盘100a和物镜116之间的距离，从而开启(turn-on)聚焦伺服。在此，聚焦伺服的开启指示光盘拾取单元110的聚焦捕获。

由于激光束被准确地聚焦到光盘100a的记录表面上以便再现记录在光盘100a上的数据或记录数据，所以如上所述执行聚焦伺服是必须的。

光电检测器118检测从光盘100a的记录表面反射的激光束，并将所检测的激光束转换成电信号。通常，光电二极管IC被用作光电检测器118。

FE生成单元120使用从光电检测器118输出的电信号来生成用于聚焦伺服，即，用于聚焦捕获的FE信号。所生成的FE信号被提供给聚焦伺服处理单元130。

聚焦伺服处理单元130输入来自FE生成单元120的FE信号，并处理输入的FE信号，诸如数字转换。此外，聚焦伺服处理单元130基于处理后的FE信号而输出用于驱动聚焦致动器117的驱动控制信号。也就是说，聚焦伺服处理单元130将驱动控制信号输出到聚焦驱动单元160以便向上和向下移动物镜116，从而光拾取单元110形成聚焦。

例如，当物镜116相对于光盘100a向上和向下移动时，起初从FE生成单元120提供的FE信号具有如图2中所示的S形曲线。图2中所示的S形曲线是在光盘100a被固定或没有产生光盘100a的垂直偏移的情况下所生成的FE信号的波形。

参照图2，垂直轴指示FE信号的电平，而水平轴指示激光束的焦点从其初始位置沿盘方向移动的时间，以及第一TH表示第一参考电平，第二TH表示第二参考电平，FE信号的电平经过第一参考电平(第一TH)时的时间t，FE信号的电平经过第二参考电平(第二TH)时的时间t₀。

此外，第一参考电平(第一TH)是用于验证所提供的信号是FE信号的电平，而第二参考电平是用于开启聚焦伺服的电平。最好第一参考电平(第一TH)高于第二参考电平(第二TH)。

在本实施例中，T_ref是作为参考的用于聚焦捕获的时间，其是FE信号的电平从第一参考电平(第一TH)逼近第二参考电平(第二TH)所花费的时间，并且其是在光盘100a的垂直偏移没有出现时所花费的用于聚焦捕获的参考时间。用于聚焦捕获的参考时间T_ref被预先存储在存储单元140中，并且可以被用作用于确定垂直偏移是否出现的参考。也就是说，在被聚焦时测量的时间可以与用于聚焦捕获的参考时间相比较。然而，这样的用于聚焦捕获的参考时间T_ref不是必须需要的，并且使用与所测量的时间成反比的、连续生成的制动信号可以实现本发明的技术效果。

如果FE信号的电平顺序经过预定第一参考电平(第一TH)和第二参考电平(第二TH)，则聚焦伺服处理单元130在经过第二参考电平(第二TH)的时间t₀输出驱动控制信号以开启聚焦伺服。建立第一参考电平(第一TH)和第二参考电平(第二TH)以消除混合在FE信号中的噪声、偏移量等的影响。

在本发明中，为了更精确和快速的聚焦捕获，聚焦伺服处理单元130计算所花费的用于聚焦捕获的特定时间，直到FE信号的电平从第一参考电平(第一TH)达到第二参考电平(第二TH)为止。

此外，聚焦伺服处理单元130按顺序输出驱动控制信号以便使光拾取单元110基于所计算的用于聚焦捕获的时间来执行其聚焦捕获。为此，给聚焦伺服处理单元130提供了计算单元132、比较/确定单元134、和聚焦伺服控制单元136。

图3A是示出当图1的所装载的光盘旋转时所产生的聚焦误差信号的视图，而图3B是示出当生成如图3A中所示的聚焦误差信号时施加到聚焦致动器的驱动控制信号的视图。

参照图3A，垂直轴指示FE信号的电平，而水平轴指示激光束的焦点从其初始位置沿盘方向移动的时间。此外，参照图3B，垂直轴表示施加到聚焦致动器的驱动控制信号，即，聚焦驱动信号，而水平轴表示施加驱动控制信号的时间。

如果从FE生成单元120提供具有如图3A中所示的S形曲线的FE信号，则计算单元132计算从FE生成单元120提供的FE信号开始的、用于聚焦捕获的预定时间T。也就是说，可以计算在光盘100a和物镜116之间的相对逼近速度。

详细地，FE信号的电平顺序达到第一参考电平(第一TH)和第二参考电平(第二TH)，计算单元132计算在第一参考电平(第一TH)处的第一时间t₁和在第二参考电平(第二TH)处的第二时间t₂之间的差。此外，计算单元132将所计算的时间差设置为用于聚焦捕获的预定时间T。

此时，为了计算用于聚焦捕获的时间T，最好存储FE信号经过第一参考电平(第一TH)和第二参考电平(第二TH)的时间t₁和t₂。因此，FE信号分别经过第一参考电平(第一TH)和第二参考电平(第二TH)的第一时间t₁和第二时间t₂被临时存储在缓冲单元150中。可以通过总线(未示出)将缓冲单元150连接到主控单元170。

此外，除了上述方法，计算单元132从第一参考电平(第一TH)的时间点开始对时间进行计数，直到FE信号达到第二参考电平为止。因此，计算单元132可以将计数的时间设置为用于聚焦捕获的时间T。

比较/确定单元134比较在计算单元132中计算的、用于聚焦捕获的时间T和预先存储的用于聚焦捕获的参考时间T_ref的大小(magnitude)。此外，如果用于聚焦捕获的时间T小于用于聚焦捕获的参考时间T_ref，则比较/确定单元134确定在旋转的光盘100a上出现了垂直偏移。

如果比较/确定单元134确定出现了垂直偏移，则聚焦伺服控制单元136输出驱动减速控制信号以便以减速的驱动速度f(T)驱动聚焦致动器117一预定时间g(T)。输出的驱动减速控制信号在图3B中示出。也就是说，如果用于聚焦捕获的时间T小于用于聚焦捕获的参考时间T_ref，则聚焦伺服控制单元136输出制动控制信号，从而以减少的速度f(T)驱动聚焦致动器117。这意味着：如果用于聚焦捕获的时间T小于用于聚焦捕获的参考时间T_ref，则由于光盘100a的垂直偏移而导致聚焦致动器117和光盘100a以快的相对速度接近。也就是说，如果光盘100a的垂直偏移不出现，则用于聚焦捕获的时间T等于或大于用于聚焦捕获的参考时间T_ref，但是由于垂直偏移出现，所以用于聚焦捕获的时间T具有小于用于聚焦捕获的参考时间T_ref的值。

此外，如果确定用于聚焦捕获的时间T小于用于聚焦捕获的参考时间T_ref，则聚焦伺服控制单元136输出由与用于聚焦捕获的时间T成反比的减速的驱动速度f(T)和与T成反比的预定时间g(T)组成的驱动减速控制信号。减速的驱动速度f(T)和预定时间g(T)具有如下关系：

$f\left(T\right)\left]\frac{1}{T}\mathrm{orf}\left(T\right)\right](T_{\mathrm{ref}}-T)$

$g\left(T\right)\left]\frac{1}{T}\mathrm{org}\left(T\right)\right](T_{\mathrm{ref}}-T)$

也就是说，由于用于聚焦捕获的参考时间T_ref是预定时间，所以随着用于聚焦捕获的时间T变小或者(T_ref-T)值变大，减速的驱动速度f(T)和施加驱动减速控制信号的预定时间g(T)被提高。

聚焦驱动单元160向聚焦致动器117提供与从聚焦伺服控制单元136输出的驱动控制信号相对应的电流以驱动聚焦致动器117。因此，聚焦致动器117将物镜116向上或向下调整一与从聚焦驱动单元160提供的电流成比例的距离，以便光拾取单元110执行其聚焦捕获。在本发明中，如果从聚焦伺服控制单元136接收了驱动减速控制信号，则聚焦驱动单元160以与驱动减速控制信号相对应的减速的驱动速度来驱动聚焦致动器117一预定时间。

主控单元170使用存储在存储单元140中的各种控制程序来控制聚焦捕获装置100的整个操作。此外，如果根据本发明的聚焦捕获控制装置100被提供在光记录/再现设备(未示出)中，则主控单元170可以控制光记录/再现设备(未示出)的整个操作。

在本发明中，主控单元170控制聚焦伺服处理单元130基于从FE生成单元120生成的FE信号来自适应地执行聚焦伺服。

图4是用于解释基于图1的聚焦捕获控制方法的流程图。

首先，主控单元170开启用于光盘100a的聚焦伺服控制的光源112，并控制主轴马达(未示出)旋转光盘100a。此外，主控单元170促使光拾取单元110向上和向下进行驱动以生成FE信号，并根据所生成的FE信号来识别光盘100a的种类，诸如CD、DVD等。如果光盘100a的种类被识别，则聚焦伺服处理单元130基于主控单元170的控制来执行聚焦伺服，即光拾取单元110的聚焦捕获。

参照图1至图4，对聚焦捕获控制方法进行的描述如下。在光盘100a的种类被识别之后，聚焦伺服控制单元136按顺序输出驱动控制信号以便物镜116向下去直到FE信号未被检测的第一位置(S405)。也就是说，在步骤S405中，聚焦致动器117按照输出的驱动控制信号，降低物镜116直到第一位置。因此，在光盘100a的记录表面上没有做激光束的任何点。

如果物镜116被降低到第一位置，则聚焦伺服控制单元136输出驱动控制信号以抬升物镜116(S410)。也就是说，在步骤S410中，聚焦致动器117按照所生成的驱动控制信号，向上调整物镜116。因此，在光盘100a的记录表面做了激光束的点，并且从FE生成单元120生成图3A中所示的FE信号。

如果从FE生成单元120输出的FE信号的电平达到第一参考电平(第一TH)(S415)，则FE信号的电平达到第一参考电平(第一TH)的第一时间t₁被临时存储在缓冲单元150中(S420)。此外，聚焦伺服控制单元136按顺序输出驱动控制信号以便物镜116向上去，直到FE信号的电平达到第二参考电平(第二TH)为止(S425)。如果从FE生成单元120输出的FE信号的电平达到第二参考电平(第二TH)(S430)，则FE信号的电平达到第二参考电平(第二TH)的第二时间t₂被临时存储在缓冲单元150中(S435)。

如果步骤S435被执行，则计算单元132计算第一时间t₁和第二时间t₂之间的差(S440)。所计算的时间差被设置为用于聚焦捕获的预定的T。

如果步骤S440被执行，则比较/确定单元134比较所计算的用于聚焦捕获的T和预先存储的用于聚焦捕获的参考时间T_ref(S445)。也就是说，如果在步骤S445中用于聚焦捕获的时间T小于用于聚焦捕获的参考时间T_ref，则比较/确定单元134确定在光盘100a上出现垂直偏移(S450)。

在步骤S450中，聚焦伺服控制单元136将预定的驱动减速控制信号输出到聚焦驱动单元160(S455)。通过在步骤S455中输出的预定的驱动减速控制信号，聚焦驱动单元160以减速的驱动速度f(T)驱动聚焦致动器117一预定时间g(T)。此外，如果聚焦致动器117被聚焦驱动单元160以减速的驱动速度f(T)驱动了一预定时间g(T)，则聚焦伺服控制单元136驱动光拾取单元110以执行其聚焦捕获(S460)。

同时，在步骤S415中，聚焦伺服控制单元136输出驱动控制信号，以便物镜116向上移动直到FE信号的电平达到第一参考电平(第一TH)为止。此外，在步骤S430中，聚焦伺服控制单元136输出驱动控制信号以便物镜116向上移动直到FE信号的电平达到第二参考电平(第二TH)为止。

此外，在步骤S445中，如果在步骤S445中用于聚焦捕获的时间T等于或大于用于聚焦捕获的参考时间T_ref，则比较/确定单元134确定在光盘100a上没有出现垂直偏移，因此聚焦伺服控制单元136驱动光拾取单元110执行其聚焦捕获(S460)。

基于从聚焦伺服处理单元130生成的驱动控制信号而执行上述步骤S410到S460，并且聚焦伺服处理单元130基于主控单元170的控制而进行操作。

同时，在根据本发明的聚焦捕获装置100和方法中，例如，聚焦伺服处理单元130可以被实现为具有相反的极性。在这种情况下，可以基于图5中所示的流程图来解释聚焦捕获方法。

在极性与图4相反的情况下，步骤S505、S510、S525、和S540至S560与步骤S405、S410、S425、和S440至S460相类似，因此将省略详细描述。

参照图1、图2和图5，聚焦伺服控制单元136向下移动物镜116到初始位置，然后向上移动(S505和S510)。在步骤S510中生成具有图6A所示的波形的FE信号。如果从FE生成单元120输出的FE信号的电平达到负的第二参考电平(负的第二TH)(S515)，则FE信号的电平达到负的第二参考电平(负的第二TH)的第三时间t₃被临时存储在缓冲单元150中(S520)。

此外，聚焦伺服控制单元136输出驱动控制信号以便使物镜116向上移动直到FE信号的电平达到负的第一参考电平(负的第一TH)为止(S525)。如果FE信号的电平达到负的第一参考电平(负的第一TH)(S530)，则FE信号的电平达到负的第一参考电平(负的第一TH)的第四时间t₄被临时存储在缓冲单元150中(S535)。

如果步骤S535被执行，则计算单元132输出第三时间t₃和第四时间t₄之间的差(S540)。所计算的时间差被设置为用于聚焦捕获的预定时间T’。此外，聚焦伺服控制单元136比较用于聚焦捕获的时间T’和用于聚焦捕获的参考时间T_ref以确定垂直偏移是否出现(S545)。如果在步骤S545中出现了垂直偏移(S550)，则输出如图6B所示的、与用于聚焦捕获的时间T’相对应的驱动减速控制信号f(T’)和g(T’)(S555)。因此，光拾取单元110在预定时间g(T’)之后执行其聚焦捕获(S560)。

因此，参照图1至图6所描述的聚焦捕获装置100和方法基于在光盘旋转时生成的聚焦误差信号的电平而执行光拾取单元的聚焦捕获，从而在短时间内解决了由于在光盘旋转时出现的垂直偏移而导致的聚焦捕获失败的问题。

如迄今为止所述的，根据本发明的聚焦捕获装置和方法可以更精确地确定光拾取单元在何时对于具有垂直偏移的光盘执行其聚焦捕获，从而在短时间内执行聚焦伺服。

尽管已经描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解：本发明不应当限于所描述的优选实施例，而是在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内可以做各种变化和修改。

工业上的可应用性

对于聚焦捕获装置及其方法可以应用本发明及其方法以便通过考虑到盘的垂直偏移而执行聚焦捕获。

Claims (12)

1、一种用于将光束聚焦到光盘的信息记录表面上的聚焦捕获装置，包括：

光拾取单元，具有用于发射光束的光源、用于将光束聚焦到信息记录表面上的物镜、用于沿光轴方向移动物镜的聚焦致动器、和用于检测由光盘反射的光束和将所检测的光束转换成电信号的光电检测器；和

控制单元，用于当在物镜按顺序移动时执行聚焦搜索以便光束移动横穿光盘时，根据光电检测器的输出信号生成聚焦误差信号，基于所生成的聚焦误差信号来计算在信息记录表面和物镜之间的相对逼近速度，以及基于该逼近速度来驱动聚焦致动器和控制物镜的逼近速度。

2、如权利要求1所述的聚焦捕获装置，其中基于聚焦误差信号的电平从预定第一电平达到预定第二电平的时间来计算逼近速度。

3、如权利要求2所述的聚焦捕获装置，其中第一电平和第二电平被设置为对应于首先出现在聚焦误差信号的S形曲线中的抛物线部分上的两点。

4、如权利要求3所述的聚焦捕获装置，其中第一电平的绝对值被设置为等于或大于第二电平的绝对值。

5、如权利要求2所述的聚焦捕获装置，其中控制单元向致动器提供与时间成反比的制动信号。

6、如权利要求5所述的聚焦捕获装置，其中制动信号具有与时间成反比的幅度和/或施加时间。

7、一种聚焦捕获方法，包括步骤：

在物镜按顺序移动时执行聚焦搜索以便光束移动横穿光盘；

在聚焦搜索执行期间，根据光电检测器的输出信号生成聚焦误差信号；

根据聚焦误差信号来计算在光盘的信息记录表面和物镜之间的相对逼近速度；以及

根据该逼近速度来驱动聚焦致动器和控制物镜的逼近速度。

8、如权利要求7所述的聚焦捕获方法，其中所述逼近速度计算步骤基于聚焦误差信号的电平从预定第一电平达到预定第二电平的时间来计算逼近速度。

9、如权利要求8所述的聚焦捕获方法，其中第一电平和第二电平被设置为对应于首先出现在聚焦误差信号的S形曲线中的抛物线部分上的两点。

10、如权利要求9所述的聚焦捕获方法，其中第一电平的绝对值被设置为等于或大于第二电平的绝对值。

11、如权利要求8所述的聚焦捕获方法，其中逼近速度控制单元向致动器提供与时间成反比的制动信号以便减少物镜的逼近速度。

12、如权利要求11所述的聚焦捕获方法，其中制动信号具有与时间成反比的幅度和/或施加时间。

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