CN1877718A - 光盘设备和拾取单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光盘设备，包括发光单元，光检测单元、跟轨误差信号发生单元、以及跟轨控制单元。发光单元将单光束发射到光盘上。光检测单元包括至少三个光检测部，每个光检测部均用于接收从光盘反射回的光，并产生相应的输出。至少三个光检测部布置在光盘的轨道方向上。跟轨误差信号发生单元使用至少三个光检测部的输出产生至少两种类型的跟轨误差信号。跟轨控制单元基于跟轨误差信号对光盘执行跟轨控制。

Description

光盘设备和拾取单元
相关申请的交叉参考
本发明包括于2005年6月9日在日本专利局提交的日本专利申请第JP 2005-169094号的主题内容，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种光盘设备和拾取单元，更具体地，涉及一种能够支持包括多个信号层的光盘的光盘设备和拾取单元。
背景技术
近来，光盘设备的使用日益广泛(例如，参考日本专利第3438160号以及未经审查的日本专利申请公开第2004-281026号)。
为了检测光盘设备中的跟轨误差，例如，日本专利第3438160号描述了一种单点推挽(one spot push-pull)法，因为在该方法中，激光束的利用效率较高，所以优于三光束(three beam)法。因此，单点推挽法适于可记录的光盘设备。
发明内容
然而，如在日本专利第3438160号中所述，已知的使用单点推挽法的光接收元件不能检测作为例如只再生数字多功能光盘(DVD)的跟轨误差信号的微分相位识别(DPD)信号。
此外，为了接收多个伺服信号，光接收元件需要具有多个单独的光检测部。因此，为了防止由来自多个单独光检测部的信号总和导致的再生信号的恶化，光束需要被分成多个用于伺服检测和再生信号检测的子光束。另外，需要用于再生信号检测的额外的光接收元件。即，需要使用多个子光束的方法来代替单点推挽法。
使用多个子光束的方法对于包括单一信号层的光盘有效。然而，该方法被认为对于包括多个信号层的光盘是无效的，例如DVD和BD(Blu-ray Disc)。这是因为包括多个信号层的光盘被由不同于目标信号层的信号层的反射而导致的不期望的反射光(即，层间杂散光)影响。因此，在使用控制多个子光束的方法的光盘设备中，伺服误差信号和再生信号可能恶化。
因此，例如，日本未审查专利申请公开第2004-281026号中描述了一种支持包括两个信号层的光盘的方法。在该方法中，布置伺服检测区以避开层间杂散光。可惜，即使该方法也不能支持包括三个或更多信号层的光盘。
也就是说，在当前环境下，很难提供一种既能够检测DPD信号又能够支持包括多个信号层的光盘的单点推挽法的光盘设备(或光盘设备的拾取单元)。
根据本发明的一个实施例，提供了一种使用单点推挽法的光盘设备(和光盘设备的拾取单元)，其既能够检测DPD信号又能够支持包括多个信号层的光盘。
根据本发明的一个实施例，提供了一种光盘设备。该光盘设备包括：发光单元，光检测单元、跟轨误差信号发生单元、以及跟轨控制单元。发光单元将单光束发射到光盘上。光检测单元包括至少三个光检测部，每个用于接收从光盘反射回的光，并产生相应的输出。至少三个光检测部布置在光盘的轨道方向上。跟轨误差信号发生单元使用至少三个光检测部的输出产生至少两种类型的跟轨误差信号，以及跟轨控制单元基于跟轨误差信号对光盘执行跟轨控制。
根据本发明的另一实施例，提供了一种用于在光盘设备中使用的光拾取单元。光拾取单元包括发光单元、光检测单元、以及输出单元。发光单元将单光束发射到光盘上。光检测单元包括至少三个光检测部，每个用于接收光盘反射回的光，并产生相应的输出。至少三个光检测部布置在光盘的轨道方向上，以及输出单元输出来自至少三个光检测部的用于产生至少两种类型的跟轨误差的信号。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的光盘设备或包括根据本发明的实施例的光检测单元的光盘设备的方框图；
图2示出了图1所示的根据本发明的实施例的光检测单元的示例性光接收表面；
图3示出了当用于跟踪轨道的物镜没有移动时，图2中所示的光检测单元的光接收表面上的光斑的实例；
图4示出了当用于跟踪轨道的物镜移动时，图2中所示的光检测单元的光接收表面上的光斑的实例；
图5是跟轨误差信号计算电路的详细结构的方框图；
图6示出了不同于图2中所示的光接收表面的根据本发明的实施例的光检测单元的光接收表面；
图7示出了当用于跟踪轨道的物镜没有移动时，图6中所示的光检测单元的光接收表面上的光斑的实例；
图8示出了当用于跟踪轨道的物镜移动时，图6中所示的光检测单元的光接收表面上的光斑的实例；
图9示出了不同于图2和图6中所示的光接收表面的根据本发明的实施例的光检测单元的光接收表面；以及
图10示出了不同于图2、图6和图9中所示的光接收表面的根据本发明的实施例的光检测单元的光接收表面。
具体实施方式
在描述本发明的实施例之前，将对权利要求的特征和在本发明的实施例中披露的具体元件之间的对应进行论述。该描述旨在确保在该说明书中描述支持要求保护的本发明的实施例。因此，即使在下面的实施例中的元件被描述为与本发明的某一个特征无关，也不一定意味着该元件与权利要求的特征无关。相反地，即使在此描述的元件与权利要求的某些特征有关，也不一定意味着该元件与权利要求的其它特征无关。
此外，该说明书不应被解释为限制在实施例中披露的所有特征都在权利要求中描述。也就是说，该说明书不否认在实施例中描述的本发明的特征没有在该申请的发明的权利要求中主张，即，不否认本发明的特征可以在将来作为分案申请来要求保护，或者通过修改而另外要求保护。
根据本发明的实施例，提供了一种光盘设备。该光盘设备(例如图1中所示的光盘设备)执行将信息信号记录在光盘(例如图1中所示的光盘31)上的操作和从光盘再生信息信号的操作中的至少一种操作。信息信号以预定轨道格式记录或将被记录在光盘上。光盘设备包括：光收集装置，用于收集光盘记录表面上的光束(例如，图1中所示的物镜6)；第一移动装置，用于在垂直于光盘的轨道方向的方向上移动光收集装置(例如，图1中所示的跟轨致动器13)；光检测装置(例如图1中所示的光检测单元9)，包括用于接收光盘反射回的光束的光接收元件(例如，图2或图6中所示的光接收元件(光接收表面))；第一跟轨误差信号发生装置(例如，在图1中所示的跟轨误差信号计算电路22中的图5的跟轨误差计算单元62)；光束斑偏移计算装置(例如，在图1中所示的跟轨误差信号计算电路中的图5的光束斑偏移计算单元61)；偏移校正装置(例如，在图1中所示的跟轨误差信号计算电路22中的图5的偏移校正计算单元64)；以及跟轨控制装置(例如，图1中所示的跟轨控制单元25)。光接收元件的表面在垂直于光盘的轨道方向的方向上被分成以下三个区域：在一端的第一轨道方向端部区、在另一端的第二轨道方向端部区、以及在中间的轨道方向中间区(例如图2或图6中所示的区域)。轨道方向中间区在垂直于轨道方向的方向上进一步被分成至少两部分。此外，在平行于轨道方向的方向上光接收元件被分成两个。结果，两个光检测部形成在第一轨道方向端部区中(例如，图2或图6中所示的光检测部E和F)。两个光检测部形成在第二轨道方向端部区中(例如，图2或图6中所示的光检测部H和G)。此外，至少四个光检测部形成在轨道方向中间区中(例如，图2中所示的光检测部A到D，或图6中所示的光检测部AA、BB、CC、DD、AI、BJ、CK和DL)。第一跟轨误差信号发生装置使用形成在轨道方向中间区中的至少四个光检测部的输出，执行预定计算(例如，计算等式(3)或(10)中的{(a+d)-(b+c)})，以产生表示轨道和光束之间的相对偏移的跟轨误差信号。光束斑偏移计算装置使用形成在第一轨道方向端部区中的两个光检测部和形成在第二轨道方向端部区中的两个光检测部的输出，执行预定计算(例如，计算等式(3)或(10)中的{(e+h)-(f+g)})，以检测光检测单元的光接收元件上的光束斑的相对偏移。偏移校正装置基于由光束斑偏移计算装置检测的光束斑的相对偏移，校正由第一轨道误差信号发生装置产生的跟轨误差信号(例如，通过计算等式(3)或(10)校正)。跟轨控制装置根据由偏移校正装置校正的跟轨误差信号，通过移动第一移动装置来执行跟轨控制。
光盘设备还可以包括第二跟轨误差信号发生装置(例如，在图1所示的跟轨误差信号计算电路22中的图5的DPD计算单元65)。第二跟轨误差信号发生装置根据微分相位识别(DPD)法，使用形成在第一轨道方向端部区中的两个光检测部、形成在第二轨道方向端部区中的两个光检测部、以及形成在轨道方向中间区中的至少四个光检测部的输出，执行计算(例如，根据等式(4)或(11)计算)，以产生跟轨误差信号。跟轨控制装置可以根据代替由第一跟轨误差信号产生装置产生的跟轨误差信号的由第二跟轨误差信号产生装置产生的跟轨误差信号，来执行跟轨控制。
光盘设备还可以包括球面像差信号发生装置(例如，图1中所示的球面像差信号计算电路23)和球面像差校正装置(例如，图1中所示的球面像差校正单元4和用于控制球面像差校正单元4的球面像差控制单元27)。球面像差信号发生装置使用形成在第一轨道方向端部区中的两个光检测部和形成在第二轨道方向端部区中的两个光检测部的输出，执行预定计算(例如根据等式(5)的计算)，以产生第一聚焦误差信号；使用形成在轨道方向中间区中的至少四个光检测部中的至少一个的输出，执行预定计算(例如根据等式(6)的计算)，以产生第二聚焦误差信号；以及使用第一聚焦误差信号和第二聚焦误差信号，执行预定计算(例如根据等式(7)的计算)，以产生球面像差信号。球面像差校正装置根据由球面像差信号发生装置产生的球面像差信号，来校正在光收集装置收集光盘记录表面上的光束时发生的球面像差。
光盘设备还可以包括第二移动装置(例如，图1中所示的聚焦致动器14)、聚焦误差信号发生装置(例如，图1中所示的聚焦误差信号计算电路21)、以及聚焦控制装置(例如，图1中所示的聚焦控制单元26)。第二移动装置在垂直于光盘记录表面的方向上移动光收集装置。聚焦误差信号发生装置使用形成在第一轨道方向端部区中的两个光检测部、形成在第二轨道方向端部区中的两个光检测部、以及形成在轨道方向中间区中的至少四个光检测部中的除了检测轨道和光束之间的相对偏移所需的光检测部之外的至少一个区的输出，执行预定计算(例如，根据等式(2)或(9)的计算)，以产生聚焦误差信号。聚焦控制装置根据由聚集误差信号发生装置产生的聚焦误差信号，通过驱动第二移动装置来执行聚焦控制。
光盘设备还可以包括再生信号发生装置(例如，图1中所示的再生信号电路24)。再生信号发生装置使用形成在第一轨道方向端部区中的两个光检测部、形成在第二轨道方向端部区中的两个光检测部、以及形成在轨道方向中间区中的所有至少四个光检测部的输出，执行预定计算以产生再生信号。形成在第一轨道方向端部区中的两个光检测部、形成在第二轨道方向端部区中的两个光检测部、以及形成在轨道方向中间区中的所有至少四个光检测部中的每一个都设置有光电二极管(例如，图1中所示的光电二极管9-A到9-H)。光电二极管的负极连接到第一跟轨误差信号发生装置和光束斑偏移检测装置，而光电二极管的正极连接到再生信号发生装置。可选地，光电二极管的正极可以连接到第一跟轨误差信号发生装置和光束斑偏移检测装置，而光电二极管的负极可以连接到再生信号发生装置。例如，如图1所示，8个光电二极管9-A到9-H被连接，使得跟轨误差信号TE从8个光电二极管9-A到9-H的负极输出，而光盘再生信号从8个光电二极管9-A到9-H的正极输出。
在该光盘设备的光检测装置(例如，图6所示的光检测单元9)中，轨道方向中间区可以在垂直于轨道方向的方向上被分成两部分，并且光接收元件可以在平行于轨道方向的方向上被分成两个，使得四个光检测部形成在轨道方向中间区中。此外，形成在轨道方向中间区中的四个光检测部中的每个可以被分成两个，其中一个与光接收元件的外边缘相邻，并且另一个与光接收元件的中间相邻。结果，8个光检测部可以形成在轨道方向中间区中。例如，如图6所示，光检测部AA、BB、CC、和DD可以形成在与光接收元件的外边缘相邻的一侧。同样，光检测部AI、BJ、CK和DL可以形成在与光接收元件的中间相邻的一侧。
光盘设备还可以包括球面像差信号发生装置(例如，图1中所示的球面像差信号计算电路23)和球面像差校正装置(例如，图1中所示的球面像差校正单元4和用于控制球面像差校正单元4的球面像差控制单元27)。球面像差信号发生装置使用形成在第一轨道方向端部区中的两个光检测部、形成在第二轨道方向端部区中的两个光检测部、以及形成在与光接收元件的外边缘相邻的轨道方向中间区中的8个光检测部中的四个光检测部的输出，执行预定计算(例如根据等式(12)的计算)，以产生第一聚焦误差信号；使用形成在与光接收元件的中间相邻的轨道方向中间区中的8个光检测部中的四个光检测部的输出，执行预定计算(例如根据等式(13)的计算)，以产生第二聚焦误差信号；并且使用第一聚焦误差信号和第二聚焦误差信号，执行预定计算(例如根据等式(14)的计算)，以产生球面像差信号。球面像差校正装置根据由球面像差信号发生装置产生的球面像差信号，来校正在光收集装置收集光盘的记录表面上的光束时发生的球面像差。
形成在与光接收元件的中间相邻的轨道方向中间区中的8个光检测部中的四个光检测部中的每个可以具有L形(例如，图6中所示的光检测部AI、BJ、CK和DL的形状)，并且L形的光检测部的各端中的一端可以位于光接收元件的边缘部。
根据本发明的另一实施例，提供了一种拾取单元。拾取单元(例如，图1所示的包括从光源1到前置放大器10的拾取单元)包含在光盘设备(例如图1所示的光盘设备)中，光盘设备用于执行将信息信号记录在光盘(例如图1中所示的光盘31)上的操作和从光盘再生信息信号的操作中的至少一种操作。信息信号以预定轨道格式记录或将被记录在光盘上。拾取单元包括用于接收光盘反射回的光束的光接收元件(例如，图2或图6中所示的光接收元件(光接收表面))。光接收元件的表面在垂直于光盘的轨道方向的方向上被分成以下三个区域：在一端的第一轨道方向端部区、在另一端的第二轨道方向端部区、以及在中间的轨道方向中间区(例如图2或图6中所示的区域)。轨道方向中间区在垂直于轨道方向的方向上进一步被分成至少两部分。此外，在平行于轨道方向的方向上光接收元件被分成两个。结果，两个光检测部形成在第一轨道方向端部区中(例如，图2或图6中所示的光检测部E和F)。两个光检测部形成在第二轨道方向端部区中(例如，图2或图6中所示的光检测部H和G)。此外，至少四个光检测部形成在轨道方向中间区中(例如，图2中所示的光检测部A到D，或图6中所示的光检测部AA、BB、CC、DD、AI、BJ、CK和DL)。
在该拾取单元(例如，图1中所示的包括从光源1到前置放大器10部件的拾取单元，或图6中所示的包括光检测单元9的拾取单元)中，轨道方向中间区在与轨道方向垂直的方向上可以被分成两部分，并且光接收元件在与轨道方向平行的方向上可以被分成两部分，使得四个光检测部形成在轨道方向中间区中。此外，形成在轨道方向中间区中的四个光检测部中的每个可以被分成两个，其中一个与光接收元件的外边缘相邻，并且另一个与光接收元件的中间相邻。结果，8个光检测部可以形成在轨道方向中间区中。例如，如图6所示，光检测部AA、BB、CC、和DD可以形成在与光接收元件的外边缘相邻的一侧。同样，光检测部AI、BJ、CK和DL可以形成在与光接收元件的中间相邻的一侧。
下面参考附图描述本发明的示例性实施例。
图1示出了根据本发明的实施例的光盘设备或包括根据本发明的拾取单元的光盘设备。更准确地，图1示出了根据本发明的实施例的光盘设备的光学系统和伺服控制系统的方框图。
如图1所示，光盘设备的光学系统包括从光源1到光检测单元9的部件。
光源1被驱动电路(未示出)驱动以发射激光束。由光源1发射的激光束通过准直镜2，使得激光束变成平行光束。平行光束穿过偏振分光镜3和球面像差校正单元4。然后平行光束被1/4波长板5圆偏振并到达物镜6。物镜6将来自1/4波长板5的平行光束对准到光盘31的记录表面(图1中由交叉晕线表示的表面)上。从光盘31的表面反射回的光束穿过物镜6以成为平行光束。平行光束再次穿过1/4波长板5。结果，平行光束被线偏振为具有90度不同偏振方向的光束。然后光束穿过球面像差校正单元4并入射到偏振分光镜3。光束被偏振分光镜3反射回并穿过聚焦透镜7和柱面透镜8。最后，光束到达光检测单元9的光接收表面(光接收元件)。
因此，在根据本实施例的光盘设备中，从光盘31的记录表面反射回并入射到光检测单元9的光束，即，返回光束是单点光束。
光检测单元9包括被分成多个光检测部的光接收表面。如图1所示，光检测单元9包括，例如对应于下面将描述的图2中所示实例的8个光电二极管9-A到9-H。即，光检测单元9包括分别对应于8个光检测部A到H的8个光电二级管9-A到9-H。
换句话说，当光检测单元9支持将在下面描述的图6、图9或图10中所示的光检测部时，即，当光检测单元9支持12个光检测部AA、BB、CC、DD、E、F、G、H、AI、BJ、CK和DL(以下称作“光检测部AA到DL)时，光检测单元9设置有12个光电二极管9-AA、9-BB、9-CC、9-E、9-F、9-G、9-H、9-AI、9-BJ、9-CK和9-DL(均未示出)。此外，前置放大器10设置到光检测单元9，使得前置放大器10的数量等于光检测部的数量。
图2示出了光检测单元9的光接收表面的实例。图3示出了当用于跟踪轨道的图1中所示的物镜6没有移动时，图2中所示的光检测单元9的光接收表面上的光斑51的实例(即，物镜6没有通过跟轨致动器13移动)，而图4示出了当用于跟踪轨道的图1中所示的物镜6移动时，图2中所示的光检测单元9的光接收表面上的光斑51的实例。
在图2到图4中，光检测单元9的光接收表面被基本上与光盘31的轨道的切线方向(见图1)(以下称作“轨道方向”)平行的分割线41和基本上与光盘31的半径方向(以下称作“盘半径方向”)平行的分割线42到44分成8个光检测部A到H(见图1)。
更具体地，在图2到图4中，光检测单元9的光接收表面在基本上垂直于轨道方向的方向(以下简称为“轨道方向的垂直方向”)上被分割线42和44分割，以形成三个光检测部。以下，在三个光检测部中，中间的光检测部被称作“轨道方向中间区”。在光接收表面的两端的两个光检测部被称作“轨道方向端部区”。轨道方向中间区进一步被分割线43分割成两个光检测部。每个轨道方向端部区和通过分割轨道方向中间区而得到的两个光检测部中的每个被基本上与盘半径方向垂直的方向(即，基本上平行于轨道方向的方向，以下简称作“平行轨道方向”)上的分割线41分割成两部分。结果，8个光检测部A到H形成在光检测单元9的光接收表面上。
应该注意，在图2到图4中，8个光检测部A到H被如下定义。在图2中所示的光接收表面中，在轨道方向中间区中的四个分割区从左上开始以顺时针方向被定义为光检测部A到D。在与光检测部A和B相邻的轨道方向端部区中的两个分割的光检测部(即，图2中上轨道方向端部区)中，与光检测部A相邻的区域(即，图2中的左区域)被定义为光检测部E，而与光检测部B相邻的区域(即，图2中的右区域)被定义为光检测部F。此外，在与光检测部C和D相邻的轨道方向端部区中的两个分割的光检测部(即，图2中的下轨道方向端部区)中，与光检测部C相邻的区域(即，图2中的右区域)被定义为光检测部G，而与光检测部D相邻的区域(即，图2中的左区域)被定义为光检测部H。
再参考图1，光电二极管9-A到9-H分别布置在上述的光检测单元9的8个光检测部A到H(见图2)中。光电二极管9-A到9-H的负极分别连接到前置放大器10-A到10-H的输入端。光电二极管9-A到9-H的正极全部连接到前置放大器10-I的输入端。
即，如下所述，前置放大器10-A到10-H的输出端至少连接到输出跟轨误差信号TE的跟轨误差信号计算电路22。前置放大器10-I的输出端连接到输出光盘再生信号的再生信号电路24。因此，图1中所示的光盘设备可以输出来自8个光电二极管9-A到9-H的负极的跟轨误差信号TE，并且可以输出来自8个光电二极管9-A到9-H的正极的光盘再生信号。
应该注意，8个光电二极管9-A到9-H可以以相反的方式连接到前置放大器10-A到10-I。即，尽管未示出，8个光电二极管9-A到9-H的正极可以分别连接到前置放大器10-A到10-H的输入端。8个光电二极管9-A到9-H的负极可以全部连接到前置放大器10-I的输入端。以这种相反的连接方式，光盘设备(未示出)可以输出来自8个光电二极管9-A到9-H的负极的跟轨误差信号TE，并且可以输出来自8个光电二极管9-A到9-H的正极的光盘再生信号。
图1中所示的从前置放大器10到控制器15的部件作为用于驱动上述光学系统的物镜6和球面像差校正单元4的伺服控制系统。
当从另一方面考虑时，图1中所示的光盘设备作为根据本发明的实施例的拾取单元。同样，图1中所示的光盘设备可以被认为设置有包括从光源1到前置放大器10的部件和从信号计算电路11到控制器15的部件的拾取单元。
前置放大器10的输出信号被传送到信号计算电路11。如图1所示，信号计算电路11包括从聚焦误差信号计算电路21到再生信号电路24的部件。
分别参考光检测部A到H(光电二极管9-A到9-H的负极)的输出电平a到h，更准确地说，前置放大器10-A到10-H的输出电平a到h，给出下面的描述(在图6的描述开始之前的描述)。
图1中所示的光盘设备使用像散法获得聚焦误差信号FE。因此，聚焦误差信号计算电路21可以使用例如下面的等式来计算并输出聚焦误差信号FE：
FE＝(a+c+e+g)-(b+d+f+h)。                     ...(1)
可选地，聚焦误差信号计算电路21可以使用例如下面的等式来计算并输出聚焦误差信号FE：
FE＝(e+g)-(f+h)。                             ...(2)
在此，没有使用检测推挽信号电平(轨道和光束之间的相对偏移)的光检测部A到D来计算等式(2)。因此，计算出的聚焦误差信号FE导致在推挽信号电平上具有较小色度亮度干扰的聚焦误差信号。从而，当使用像散法再生诸如DVD-RAM的具有大推挽信号电平的光盘31时，可以获得稳定的聚焦伺服操作。
根据等式(1)或(2)计算出的聚焦误差信号FE，从聚焦误差信号计算电路21传送到伺服控制单元12的聚焦控制单元26，这将在下面描述。
此外，跟轨误差信号计算电路22在使用可写类型的光盘31时，可以使用单点推挽(PP)法计算并输出跟轨误差信号TE，以及在使用在其上预先形成有信息凹槽线的只再生(ROM)类型的光盘31时，可以使用微分相位识别(DPD)法计算并输出跟轨误差信号TE。
更具体地，在单点推挽法中，根据例如下面的等式来计算跟轨误差信号TE：
TE-PP＝{(a+d)-(b+c)}-α*{(e+h)-(f+g)}            ...(3)
其中α表示系数。
应该注意，跟轨误差信号TE被表示为跟轨误差信号TE-PP以表示跟轨误差信号TE是由单点推挽法计算的。即，在等式(3)中，{(a+d)-(b+c)}项对应于推挽信号电平的检测(轨道和光束之间的相对偏移)，而{(e+h)-(f+g)}项对应于透镜移动信号电平的检测(光接收元件上的光斑的相对偏移)。因此，在从等式(3)获得的跟轨误差信号TE-PP中，透镜移动信号电平从推挽信号电平中除去。结果是，跟轨误差信号TE-PP导致没有偏移的稳定的跟轨误差信号。
此外，在微分相位识别法中，使用例如下面的等式计算跟轨误差信号TE：
TE-DPD＝φ(a+c+e+g)-φ(b+d+f+h)                 ...(4)
其中运算符φ表示信号相位。
应当注意，跟轨误差信号TE被表示为跟轨误差信号TE-DPD，以表示跟轨误差信号TE是通过微分相位识别法计算的。
如上所述，跟轨误差信号计算电路22可以计算上述等式(3)或(4)，并可以输出计算结果作为跟轨误差信号TE。在该种情况下，跟轨误差信号计算电路22可以具有例如在图5中所示的结构。即，图5详细地示出了跟轨误差信号计算电路22的结构。
如图5所示，跟轨误差信号计算电路22包括从光斑偏移计算单元61到跟轨误差信号选择单元66的部件。
光斑偏移计算单元61计算透镜移动信号电平(光接收元件上的光斑的相对偏移)，即，计算等式(3)中的{(e+h)-(f+g)}项。
因此，光斑偏移计算单元61包括计算(e+h)的计算单元71、计算(f+g)的计算单元72、计算来自计算单元71和72的计算结果的总和的计算单元73(即，计算{(e+h)+(f+g)})、以及计算来自计算单元71和72的计算结果之间的差值的计算单元74(即，计算{(e+h)-(f+g)})。来自计算单元73和计算单元74的计算结果被传送到增益控制单元63的自动增益控制(AGC)单元79。
此外，跟轨误差计算单元62计算未校正的跟轨误差信号，即，计算推挽信号电平(轨道与光束之间的相对偏移)。更具体地，跟轨误差计算单元62计算等式(3)中的{(a+d)-(b+c)}项。
因此，跟轨误差计算单元62包括计算(a+d)的计算单元75、计算(b+c)的计算单元76、计算来自计算单元75和76的计算结果的总和的计算单元77(即，计算{(a+d)+(b+c)})、以及计算来自计算单元75和76的计算结果之间的差值的计算单元78(即，计算{(a+d)-(b+c)})。来自计算单元77和计算单元78的计算结果被传送到增益控制单元63的AGC单元80。
增益控制单元63的AGC单元79基于计算单元73的输出信号，调节计算单元74的输出信号的增益，即，{(e+h)-(f+g)}的增益。然后AGC单元79将经调节的{(e+h)-(f+g)}的增益传送到偏移校正计算单元64的计算单元82。
增益控制单元63的AGC单元80基于计算单元77的输出信号，调节计算单元78的输出信号的增益，即，{(a+d)-(b+c)}的增益。然后AGC单元80将经调节的{(a+d)-(b+c)}的增益传送到偏移校正计算单元64的计算单元83。
偏移校正计算单元64基于通过AGC单元79从光斑偏移计算单元61传送的信号(即，对应于光斑的相对偏移的{(e+h)-(f+g)})，校正通过AGC单元80从跟轨误差计算单元62传送的跟轨误差信号(即，{(a+d)-(b+c)})。然后，偏移校正计算单元64将校正的跟轨误差信号TE-PP传送到跟轨误差信号选择单元66。
也就是说，偏移校正计算单元64计算等式(3)。因此，偏移校正计算单元64包括增益设置单元81，在控制器15的控制下设置等式(3)的增益α；计算单元82，使用设置的增益α计算α*{(e+h)-(f+g)}项；以及计算单元83，计算从AGC单元80输出的{(a+d)-(b+c)}和从计算单元82输出的α*{(e+h)-(f+g)}(即，计算{(a+d)-(b+c)}-α*{(e+h)-(f+g)})。
DPD计算单元65计算上述等式(4)，并将计算结果(即，跟轨误差信号TE-DPD)输出到跟轨误差信号选择单元66。
跟轨误差信号选择单元66基于从控制器15传送的跟轨误差选择信号，从偏移校正计算单元64传送的跟轨误差信号TE-PP和从DPD计算单元65传送的跟轨误差信号TE-DPD中选择任一个。然后，跟轨误差信号选择单元66将所选择的信号作为跟轨误差信号TE传送到图1中所示的伺服控制单元12的跟轨控制单元25。
应该注意，在该实施例中，跟轨误差选择信号表示指示光盘31的类型的信号(见图1)。更具体地，例如，一旦收到从控制器15传送的指示可记录光盘的信号作为跟轨误差选择信号时，跟轨误差信号选择单元66将从偏移校正计算单元64接收的跟轨误差信号TE-PP作为跟轨误差信号TE传送到跟轨控制单元25。相反，一旦收到从控制器15传送的指示只再生(ROM)光盘的信号作为跟轨误差选择信号时，跟轨误差信号选择单元66将从DPD计算单元65接收的跟轨误差信号TE-DPD作为跟轨误差信号TE传送到跟轨控制单元25。
再参考图1，球面像差信号计算电路23根据例如下面的等式计算第二聚焦误差信号FE2(在图3或图4中所示的光斑51的圆周上的聚焦误差信号FE2)：
FE2＝(e+g)-(f+h)。                            ...(5)
此外，球面像差信号计算电路23可以根据例如下面的等式计算第三聚焦误差信号FE3(在光斑51的内圆周上的聚焦误差信号FE3)：
FE3＝(a+c)-(b+d)。                            ...(6)
然后，球面像差信号计算电路23将这两个聚焦误差信号FE2和FE3赋值给下面等式(7)的右部，以获得球面像差信号SA：
SA＝FE2-β*(FE3)                            ...(7)
其中β表示系数。
根据等式(5)到(7)计算出的球面像差信号SA从球面像差信号计算电路23传送到伺服控制单元12的球面像差控制单元27，这在下面描述。
此外，再生信号电路24基于前置放大器10-I的输出信号(光电二极管9-A到9-H的所有正极的输出电平)，产生光盘再生信号，并输出产生的光盘再生信号。即，再生信号电路24计算光检测单元9的所有光检测部A到H的输出电平a到h的总和，以产生并输出光盘再生信号。
图1所示的伺服控制单元12包括从跟轨控制单元25到球面像差控制单元27的部件。
跟轨控制单元25根据从跟轨误差信号计算电路22传送的跟轨误差信号TE，驱动跟轨致动器13，以执行跟轨控制(控制物镜6在垂直于轨道方向的方向上的移动)。换句话说，跟轨致动器13被跟轨控制单元25驱动，以在垂直于轨道方向的方向上移动物镜6。
聚焦控制单元26根据从聚焦误差信号计算电路21传送的聚焦误差信号FE，驱动聚焦致动器14，以执行聚焦控制(控制物镜6在垂直于光盘31的记录表面的方向(即聚焦方向)上的移动)。换句话说，聚焦致动器14被聚焦控制单元26驱动，以在聚焦方向上移动物镜6。
球面像差控制单元27根据从球面像差信号计算电路23传送的球面像差信号SA，控制球面像差校正单元4，以校正在物镜6将光束收集到光盘31的记录表面上时发生的球面像差。
更具体地，例如，当发射到光盘31上的光束的球面像差很小并聚焦时，形成在光检测单元9的接收表面上的光斑51的强度在整个光斑上基本相同。因此，如等式(5)到(7)所示，两个聚焦误差信号FE2和FE3基本为零。结果，球面像差信号SA的强度基本为零。在该种情况下，球面像差控制单元27使球面像差校正单元4的校正控制禁用。
相反，当球面像差被引入发射到光盘31的光束中时，在形成在光检测单元9的接收表面上的光斑51的内圆周和外圆周中产生不同的光强分配。因此，两个聚焦误差信号FE2和FE3的值不同。结果，球面像差信号SA具有非零的某个值。使用具有该非零值的球面像差信号SA，可以检测球面像差。因此，在该种情况下，球面像差控制单元27基于检测结果执行球面像差校正单元4的校正控制。
控制器15执行光盘设备的总控制，即，除了执行信号计算电路11和伺服控制单元12的控制，还执行主轴电机(未示出)的控制。
到此，已经描述了具有图2中所示的光接收表面的光检测单元9(即，具有8个独立光检测部A到H的光检测单元9)。
然而，根据本发明的实施例，光检测单元9不局限于图2中所示。可选地，可以提供不同的实施例。
例如，可以采用具有图6中所示的光接收表面的光检测单元9。即，图6示出了光检测单元9的光接收表面，其与图2中所示的光接收表面不同。
此外，图7示出了当为了跟踪图6中所示的光检测单元9的光接收表面上的轨道，物镜6没有移动时，光斑51的实例；而图8示出了当为了跟踪图6中所示的光检测单元9的光接收表面上的轨道，物镜6移动时，光斑51的实例。
如图6到8所示，光检测单元9的光接收表面被图2到图4中所示的分割线41到44分割。光检测单元9的光接收表面还被分割线91到94分割成12个光检测部AA到DL。
即，在图2到图4中，轨道方向中间区被分割成四个光检测部A到D。相反，在图6到图8中，四个光检测部A到D中的每个被分割线91到94中的一条分成两部分。
在图6到图8中，在通过用分割线91分割光检测部A而获得的两个光检测部中，与光接收表面的外边缘相邻的区域(即，图6中的左中部区域)被称作“光检测部AA”，以及与光接收表面的中间相邻的区域(即，图6中的右中部区域)被称作“光检测部AI”。类似地，在通过用分割线92分割光检测部B而获得的两个光检测部中，与光接收表面的外边缘相邻的区域(即，图6中的右中部区域)被称作“光检测部BB”，以及与光接收表面的中间相邻的区域(即，图6中的左中部区域)被称作“光检测部BJ”。在通过用分割线93分割光检测部C而获得的两个光检测部中，与光接收表面的外边缘相邻的区域(即，图6中的右中部区域)被称作“光检测部CC”，以及与光接收表面的中间相邻的区域(即，图6中的左中区域)被称作“光检测部CK”。在通过用分割线94分割光检测部D而获得的两个光检测部中，与光接收表面的外边缘相邻的区域(即，图6中的左中部区域)被称作“光检测部DD”，以及与光接收表面的中间相邻的区域(即，图6中的右中部区域)被称作“光检测部DL”。
位于轨道方向中间区中并与光接收表面的中间相邻的每个光检测部AI、BJ、CK和DL具有L形，使得安装在其上的光电二极管连接到前置放大器(尽管光电二极管和连接到光电二极管的负极的前置放大器10未在图1中示出)。即，每个光检测部AI、BJ、CK和DL具有L形，以将其输出信号传送到前置放大器。应该注意，L形不一定是精确的L形。如在此所使用的，术语“L形”指的是一种形状，其中一条线的一端连接到另一条线的一端，并且该两条线彼此不平行(即，两条线不形成一条线)。
换句话说，具有L形的每个光检测部AI、BJ、CK和DL的两端中的一端(即，与两条线连接端相对的一端)布置在光检测单元9的光接收表面的外边缘部中。从布置在光检测单元9的光接收表面的外边缘部中的一端得到输出信号。以下，从具有L形的光检测部AI、BJ、CK和DL得到输出信号的端被称作“信号输出端”。
在图6到图8中，光检测部AI、BJ、CK和DL的信号输出端布置在形成光检测单元9的光接收表面的外边缘的各侧中基本上与轨道方向平行的一侧上。然而，布置的位置不限于此。布置的位置可以是光检测单元9的光接收表面的外边缘部中的任何位置。更具体地，例如，如图9所示，光检测部AI、BJ、CK和DL的信号输出端可以布置在光检测单元9的光接收表面的边缘的各侧中基本上平行于盘半径方向(垂直于轨道方向的方向)的一侧上。即，图9示出了根据本发明的实施例的光检测单元9的光接收表面，其不同于图2和图6中所示的光接收表面。应该注意，在图9中未示出分割线。
换句话说，在图6到图8中，可以说，在与光接收表面的中间相邻的轨道方向中间区中的光检测部AI、BJ、CK和DL通过每个轨道方向端部区和轨道方向中间区之间的边界部来将其区域延伸到光检测部的边缘，使得每个光检测部AI、BJ、CK和DL具有L形。相反，在图9中，可以说，光检测部AI、BJ、CK和DL通过将光接收表面在垂直于盘半径方向的方向上分成两部分的边界部来将其区域延伸到光检测部的边缘，使得每个光检测部AI、BJ、CK和DL具有L形。
此外，光检测部AI、BJ、CK和DL的形状不局限于L形。可选地，光检测部AI、BJ、CK和DL的形状可以是任何能够获得输出信号的形状。更具体地，光检测部AI、BJ、CK和DL的形状可以是图10中所示的矩形。即，图10示出了不同于图2、图6和图9中所示的光接收表面。应该注意，图10中未示出分割线。
在图10中所示的光接收表面中，因为12个光检测部AA到DL中的每个均具有矩形形状，通过互连线可以从其得到输出信号。在图10中，互连线区域(信号获取区)与对应的光检测部具有相同的参考标号，加上后缀“-S”。
换句话说，通过使用例如互连线来获得输出信号，与轨道方向中间区的中间相邻布置的每个光检测部AI、BJ、CK和DL可以具有L形之外的其它形状。
当如图6到图8、图9和图10所示，光检测单元9的光接收表面被分成12个光检测部AA到DL时，可以如下计算聚焦误差信号FE、跟轨误差信号TE以及球面像差信号SA。
应该注意，在该种情况下，光盘包括光检测单元9，光检测单元具有分别对应于12个光检测部AA到DL的光电二极管(未示出)，以及分别对应于光电二极管的前置放大器10。
此外，分别对应于12个光检测部AA到DL的12个前置放大器10的输出被传送到信号计算电路11。以下，光检测部AA、BB、CC和DD的输出电平(精确地说，对应前置放大器的输出电平)被分别称作a到d。同样，光检测部E、F、G和H的输出电平(精确地说，对应前置放大器的输出电平)被分别称作e到h。此外，光检测部AI、BJ、CK和DL的输出电平(精确地说，对应前置放大器的输出电平)被分别称作i到l。
在这种情况下，聚焦误差信号计算电路21可以输出例如下面等式的计算结果作为聚焦误差信号FE：
FE＝(a+c+e+g+i+k)-(b+d+f+h+j+l)。              ...(8)
可选地，聚焦误差信号计算电路21可以输出例如下面等式的计算结果作为聚焦误差信号FE：
FE＝(e+g+i+k)-(f+h+j+l)。                      ...(9)
在此，因为等式没有使用检测推挽信号电平(轨道和光束之间的相对偏移)的光检测部AA、BB、CC和DD，所以根据等式(9)计算出的聚焦误差信号FE导致在推挽信号电平上具有较小色度亮度干扰的聚焦误差信号。因此，当使用像散法再生诸如DVD-RAM的具有大推挽信号电平的光盘31时，可以获得稳定的聚焦伺服操作。
此外，当可记录盘作为光盘31时，跟轨误差信号计算电路22能够使用单点推挽(PP)法计算和输出跟轨误差信号TE。相反，当只再生(ROM)光盘用作光盘31时，跟轨误差信号计算电路22能够主要使用微分相位识别(DPD)法计算和输出跟轨误差信号TE。
更具体地，在单点推挽(PP)法中，根据例如下面的等式计算跟轨误差信号TE：
TE-PP＝{(a+d)-(b+c)}-α*{(e+h)-(f+g)}       ...(10)
其中α表示系数。
应该注意，跟轨误差信号TE被表示为跟轨误差信号TE-PP，以表示跟轨误差信号TE是通过单点推挽法计算出的。即，在等式(10)中，{(a+d)-(b+c)}项对应于推挽信号电平(轨道和光束之间的相对偏移)的检测，而{(e+h)-(f+g)}项对应于透镜移动信号电平(在光接收元件上的光斑的相对偏移)的检测。因此，在从等式(10)获得的跟轨误差信号TE-PP中，透镜移动信号电平从推挽信号电平中被去除。结果，跟轨误差信号TE-PP导致没有偏移的稳定的跟轨误差信号。
此外，在微分相位识别法中，使用例如下面的等式计算跟轨误差信号TE：
TE-DPD＝φ(a+c+e+g+i+k)-φ(b+d+f+h+j+l)        ...(11)
其中运算符φ表示信号相位。
应该注意，跟轨误差信号TE被表示为跟轨误差信号TE-DPD，以显示跟轨误差信号TE是通过微分相位识别法计算出的。
此外，球面像差信号计算电路23可以根据例如下面的等式计算第二聚焦误差信号FE2(图7或图8中所示的在光斑51的圆周处的聚焦误差信号FE2)：
FE2＝(a+c+e+g)-(b+d+f+h)                    ...(12)
此外，球面像差信号计算电路23可以根据例如下面的等式计算第三聚焦误差信号FE3(光斑51的内圆周处的聚焦误差信号FE3)：
FE3＝(i+k)-(j+l)                            ...(13)
然后，球面像差信号计算电路23将这两个聚焦误差信号FE2和FE3赋值给下面等式(14)的右部，以获得球面像差信号SA：
SA＝FE2-β*(FE3)                            ...(14)
其中β表示系数。
当发射到光盘31上的光束的球面像差很小并聚焦时，形成在光检测单元9的接收表面上的光斑51的强度在整个斑点上基本相同。因此，如等式(12)到(14)所示，两个聚焦误差信号FE2和FE3基本为零。结果，球面像差信号SA的强度基本为零。
相反，当球面像差被引入发射到光盘31的光束中时，在形成在光检测单元9的接收表面上的光斑51的内圆周和外圆周中产生不同的光强度分布。因此，两个聚焦误差信号FE2和FE3的值不同。结果，球面像差信号SA具有非零的某个值。使用具有该非零值的球面像差信号SA，可以检测球面像差。
可选地，可以使用下面等式计算两个聚焦误差信号FE2和FE3：
FE2＝(e+g)-(f+h)，以及                    ...(15)
FE3＝(a+i+k+c)-(b+j+d+l)                  ...(16)
此外，如图6到图8、图9和图10所示，当光检测单元9的光接收表面被分成12个光检测部AA到DL时，再生信号电路24计算对应于光检测部AA到DL的输出电平a到l的总和，以产生再生信号并输出产生的再生信号。
通过使用根据本发明的上述实施例中的一个的光检测单元，即，具有通过分割其光接收表面而得到的8到12个光检测部的光检测单元，以及通过使用包括该光检测单元的光盘设备，至少可以提供以下第一到第三的优点：
首先，因为使用单点推挽法不能检测到的跟轨误差信号可以使用微分相位识别(DPD)法检测，光盘设备可以使用单光检测单元来支持多个类型的光盘。
第二，因为单光检测单元可以检测推挽信号的具有很小色度亮度干扰的聚焦误差信号，以及球面像差信号，可以容易地增加光学拾取单元的功能。
第三，因为即使在光检测单元的表面被分成多个区域时，再生信号的恶化也可以被减小，所以可以使用检测再生信号的单光束来检测整个再生信号，而不需要分割光束。因此，即使再生包括两个或更多信号层的光盘，伺服误差信号和再生信号的恶化可以被最小化。
本领域的技术人员应该明白，在不脱离本发明的权利要求或其等同物的情况下，基于设计需要或其它因素，可以进行各种修改、组合、子组合或替换。

Claims (17)

1.一种光盘设备，包括：
发光单元，用于将单光束发射到光盘上；
光检测单元，包括至少三个光检测部，每个所述光检测部均用于接收从所述光盘反射回的光，并产生相应的输出，所述至少三个光检测部布置在所述光盘的轨道方向上；
跟轨误差信号发生单元，用于使用所述至少三个光检测部的输出，来产生至少两种类型的跟轨误差信号；以及
跟轨控制单元，用于基于所述跟轨误差信号对所述光盘执行跟轨控制。
2.根据权利要求1所述的光盘设备，其中，所述跟轨误差信号发生单元用于产生检测所述至少三个光检测部的输出功率的跟轨误差信号。
3.根据权利要求1所述的光盘设备，其中所述跟轨误差信号发生单元用于产生检测所述至少三个光检测部的输出相位的跟轨误差信号。
4.根据权利要求1所述的光盘设备，其中，所述跟轨误差信号发生单元用于产生检测所述至少三个光检测部的输出功率的第一跟轨误差信号和检测所述至少三个光检测部的输出相位的第二跟轨误差信号。
5.根据权利要求1所述的光盘设备，还包括：
聚焦误差信号发生单元，用于通过使用来自所述至少三个光检测部的输出根据像散法执行计算来产生聚焦误差信号；以及
聚焦控制单元，用于使用所述聚焦误差信号来控制所述光盘上的聚焦。
6.根据权利要求1所述的光盘设备，还包括：
第一聚焦误差计算单元，用于使用来自所述光检测单元的至少两个光检测部的所述输出执行预定计算，以获得第一聚焦误差；
第二聚焦误差计算单元，用于使用来自所述光检测单元的至少一个光检测部的所述输出来执行预定计算，以获得第二聚焦误差；
球面像差信号发生单元，用于使用所述第一聚焦误差和所述第二聚焦误差来执行预定计算，以产生球面像差信号；以及
球面像差校正单元，用于基于所述球面像差信号来校正球面像差。
7.根据权利要求1所述的光盘设备，还包括：
再生信号发生单元，用于使用来自所述光检测单元的所有所述光检测部的所述输出来执行预定计算，以产生再生信号，每个所述光检测部均设置有光电二极管；
其中所述光电二极管的负极连接到所述跟轨误差信号发生单元和所述再生信号发生单元中的一个，并且所述光电二极管的正极连接到所述跟轨误差信号发生单元和所述再生信号发生单元中的另一个。
8.根据权利要求1所述的光盘设备，其中，当所述至少三个光检测部中在所述轨道方向上的一端的一个光检测部被定义为第一光检测部、并且在所述轨道方向上的中间光检测部被定义为第二光检测部、并且所述至少三个光检测部中在所述轨道方向上的另一端的一个光检测部被定义为第三光检测部时，所述第一光检测部和所述第三光检测部中的每个均在所述轨道方向上被分成两部分，并且所述第二光检测部在所述轨道方向上被分成两部分，并且在垂直于所述轨道方向的方向上至少被分成两部分。
9.根据权利要求8所述的光盘设备，其中，所述跟轨误差信号发生单元包括第一计算单元，用于使用来自所述第二光检测部的输出来执行预定计算，以及第二计算单元，用于使用来自所述第一光检测部和所述第三光检测部的输出执行预定计算，以基于所述第一计算单元和所述第二计算单元的所述计算结果，来产生跟轨误差信号。
10.根据权利要求9所述的光盘设备，其中，所述第一计算单元计算通过将来自所述轨道方向的一侧上的至少两个光检测部的输出相加而得到的第一计算结果和通过将来自所述轨道方向的另一侧上的至少两个光检测部的输出相加而得到的第二计算结果之间的差；以及
其中所述第二计算单元计算来自所述轨道方向上的所述第一光检测部的所述两个分割部分的输出之间的差，并且计算来自所述轨道方向上的所述第三光检测部的所述两个分割部分的输出之间的差。
11.根据权利要求8所述的光盘设备，其中，所述跟轨误差信号发生单元包括第三计算单元，用于根据微分相位识别法，使用来自所述第一、第二和第三光检测部的输出执行计算，以基于来自所述第三计算单元的所述计算结果产生所述跟轨误差信号。
12.根据权利要求11所述的光盘设备，其中，所述第三计算单元计算第一计算结果与第二计算结果之间的差，所述第一计算结果是位于所述光检测单元的一条对角线上的所述光检测部的输出的和，以及所述第二计算结果是位于所述光检测单元的另一条对角线上的所述光检测部的输出的和。
13.根据权利要求8所述的光盘设备，其中所述第二光检测部的每个分割的光检测部被进一步分割成内部光检测部和外部光检测部。
14.根据权利要求13所述的光盘设备，其中所述第二光检测部的每个所述内部光检测部具有L形，并且所述L形内部光检测部的端部中的一个位于所述光检测单元的所述光检测部的外边缘。
15.一种应用在光盘设备中的光拾取单元，包括：
发光单元，用于将单光束发射到光盘上；
光检测单元，包括至少三个光检测部，每个用于接收从所述光盘反射回的光，并产生相应的输出，所述至少三个光检测部布置在所述光盘的轨道方向上；以及
输出单元，用于输出来自所述至少三个光检测部的用于产生至少两种类型的所述跟轨误差的信号。
16.根据权利要求15所述的光拾取单元，其中，当所述至少三个光检测部中在所述轨道方向上的一端的一个光检测部被定义为第一光检测部、并且在所述轨道方向上的中间光检测部被定义为第二光检测部、并且所述至少三个光检测部中在所述轨道方向上的另一端的一个光检测部被定义为第三光检测部时，所述第一和第三光检测部中的每个均在所述轨道方向上被分成两部分，并且所述第二光检测部在所述轨道方向上被分成两部分，并且在垂直于所述轨道方向的方向上至少被分成两部分。
17.根据权利要求16所述的光拾取单元，其中，所述第二光检测部的每个分割的光检测部被进一步分成内部光检测部和外部光检测部。
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