CN1961368A - 辨别不同格式的光学记录载体的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种在光驱中辨别不同格式的光盘的设备和方法，其中所述光盘基本上静止，或者以很低的频率旋转，也就是以明显低于执行读出数据或记录动作所需的频率旋转，以通过倾斜测量它的反射率，其中倾斜也就是把致动器向光盘移动(步骤106a)，且在该倾斜过程中，观测(步骤106b)光盘的总反射，通称偏离光盘的中心孔径(CA)。定标反射率(在步骤108)后，系统设法捕捉焦点(步骤110)，也就是关闭聚焦伺服回路。在步骤(112)，如果所测量的反射率超出范围很多，或者焦点捕捉失败，那么在下一个激光就重复所述序列，直到准确地确定该光盘格式为止。

Description

辨别不同格式的光学记录载体的设备和方法

本发明涉及-种光存储系统的光驱，该光存储系统用于复制和可选地记录不同格式的光学记录载体，并具有各自不同波长的激光辐射，而本发明更具体地涉及一种在光存储系统中辨别不同格式的光学载体的方法和设备。

光数据存储系统提供一种用于在光学记录载体(比如光盘)上存储大量数据的装置。通过将激光束聚焦到光盘的数据层上，然后检测反射光束，来访问数据。在一个已知的系统中，数据作为标记，比如凹坑，永久地嵌入在光盘里并且，在激光束扫过该标记时，数据因反射率的变化而被检测到。

使用具有凹坑图案的光盘作为高密度、大容量的记录介质的光盘存储技术已经投入实际的应用中，同时它的应用扩展为具有单层和多层、只读和可记录等多种变体的数字通用盘(DVD)和蓝射线盘(BD)。

在所有情况下，为读取或记录数据，必须把光斑定位到在盘的轨道上。读出光斑的位置由为此目的而提供的物镜的位置确定。读出光斑以及因此的物镜的定位应该在两个方向上完成：在聚焦(来自和朝向光盘)方向和径向。这是通过移动物镜来实现的。因此，所述物镜安装在致动器上，因此，使用对致动器的控制来执行光斑的聚焦和径向定位。然而，致动器的行程是受到限制的，但是对于径向定位控制而言，却需要大的行程。因此，在常规系统中，完整的致动器安装在滑轨(sledge)上，该滑轨也在径向上在大的行程上加以控制。应当理解：所述滑轨也称为光学拾取单元(OPU)，并且激光器和光电探测器一般也安装在该OPU上。一般地使用滑轨步进电动机实现滑轨控制。

为了提高光盘的记录密度，使用增加物镜数值孔径(NA)的方法。因此，用于多种不同记录载体格式每种的物镜的各自NA将是不同的。

光学扫描设备的希望特性是兼容性，即再现和(在一些情况下)记录不同格式的光学记录载体的能力。可以利用紧凑盘(CD)，尤其是例如：CD(CD-音频)、CD-ROM(CD-只读存储器)、CD-R(CD-可写光盘存储器)和CD-RW(CD-可复写)。CD设计为用波长约780纳米且数值孔径(NA)为0.45的激光辐射扫描。另一方面，DVD(数字通用盘)设计为以在660纳米附近的波长扫描。为了读取DVD，通常使用的NA为0.6，而为了写DVD，通常要求的NA为0.65。

然而，已知DVD驱动器也可以读出CD。例如，W099/57720描述了通过使用具有不同波长的激光束用同一个物镜读取DVD和CD的系统。该物镜包括一个模压塑料透镜，该透镜具有两个折射非球面或一个非球面和一个包括一个衍射元件的折射球面。该透镜能修正由两个光盘格式的厚度差异造成的球面像差和色差。

为了在光存储系统中实现多种格式兼容，有必要提供一些辨别光盘格式的装置，以致于选择正确的激光波长，并且正确地执行前增益定标。传统的驱动器中使用一些已知的光盘辨别方法。例如，一些驱动器简单地从用于前一光盘的激光开始，接着向转动的光盘倾斜来测量反射率。定标反射率(通过改变前增益)以后，系统设法捕捉焦点，也就是，关闭聚焦伺服回路。如果反射率大大超出范围，或焦点捕捉失败，那么在下一个激光重复所述序列。

通过倾斜来执行上述反射率测量，也就是，向光盘移动该致动器。在这个倾斜期间，观测称作中心孔径(CA)的总反射。通常，观测到CA中的两个峰值。第一个源自基底的预反射，而第二个源自数据层。测量CA中的第二个峰值的幅度。使用结果来调整前置放大器的前增益，以致于使数字控制器中DAC的输入范围得到充分地利用。

为了求出在光盘上的反射测量的结果的平均值，光盘以中速(一般地20-40赫兹)旋转。通过旋转光盘，在其上执行测量的表面实际上大于读出光斑。从而，测量对局部扰动(例如，黑点和指纹)的敏感程度更低，这些局部扰动影响反射率。

随着CD和DVD光盘格式的引入，已经引入了DVD光盘的多层变体和多层高容量变体-例如蓝射线光盘(BD)，并且显然希望的是提供一种不仅能读出例如CD和DVD而且也能读其它格式的光盘-比如上述双层和BD变体的光学扫描设备。这三种格式分别在波长典型为405纳米、655纳米和785纳米，数值孔径(NA)的典型值为0.85、0.60-0.65和0.45-0.55，覆盖层厚度为75以及100Φm(BD系统的两个深度)，600Φm和1200Φm的下运作。

然而，这些不同光盘格式使得光盘识别越来越困难。如上述解释，对于每种光盘格式，都需要不同的激光。除此之外，在每个系列的光盘之间的反射率有很大差异，比如说ROM、RW或R。从以上可知，光盘识别的第一方面是选择合适的激光和定标前增益。然而，上述反射测量在一些环境下可会引发就像现在将要解释的问题。

上述反射测量一般地在一个未知的旋转光盘上执行，结果，该测量最初可能使用错误的激光执行。向光盘的倾斜(由致动器进行)主要地只在系统找到合适的反射峰值后停止。在CD和DVD系统中，自由工作距离(其中“自由工作距离”或fwd指当系统调节焦距时焦距致动器和光盘间的距离)大约为1毫米。因此，在致动器碰到光盘之前相对容易地停止驱动。另外，如果由于某种原因在CA中没有检测到峰值，那么在致动器与光盘发生实际碰撞之前，可以轻易地停止朝向光盘的倾斜。然而，在具有相对小的自由工作距离的光驱中，倾斜前进到相当接近光盘，并且不再能避免致动器与光盘间的碰撞。例如，对于兼容BD的光路径(也就是只适合BD的系统和那些兼容BD与其它(例如传统的)光盘格式的系统)，典型的自由工作距离是0.1-0.2毫米。此外，当光盘旋转的时候，它的表面摆动(在垂直方向)以致于焦距致动器和光盘间的距离在工作期间的变化不可预见。作为致动器与光盘碰撞的结果，可能发生划伤，特别是同心的划伤，这样会破坏焦距致动器和/或物镜，这显然是非常不受欢迎的。

在另一个已知的方案中，系统可以通过测量盘的基底反射层和数据层之间的厚度，来辨别不同格式的光盘。然而，在这种情况下，由于如上面详细解释的同样的原因，致动器和光盘之间也可能会发生碰撞。

现在，我们已经设计了一种改进的方案，并且本发明的一个目的就是提供一种用于在光学存储系统中辨别不同格式的光学记录载体的方法和设备。本发明还有一个目的是提供一种包含这种设备的光驱和光存储器系统。

因此，依据本发明，提供一种用于在光学存储系统中辨别不同格式光学记录载体的设备，该光学存储系统包括：用于以适于再现和/或记录载入其中的光学记录载体(8)的速度旋转所述光学记录载体(8)的装置(16)、用于将射束聚焦到所述光学记录载体(8)上的装置、及用于相对于所述光学记录载体(8)移动所述聚焦装置的致动器，该设备包括：用于测量载入所述光学扫描设备中的光学记录载体(8)的参数的装置，所述参数涉及所述光学记录载体(8)的形式，将所述致动器向所述光学记录载体(8)移动，为了测量它的所述参数，其中所述光学记录载体(8)的旋转速度基本上是零或者至少显著地低于再现和/或记录所述光学记录载体(8)所需要的旋转速度，为了测量它的参数。

根据本发明，还提供一种在光学存储系统中辨别不同格式光学记录载体的方法，该光学存储系统包括：用于以适于再现和/或记录载入其中的光学记录载体(8)的速度旋转所述光学记录载体(8)的装置(16)、用于将射束聚焦到所述光学记录载体(8)上的装置、及用于相对于所述光学记录载体(8)移动所述聚焦装置的致动器，所述方法包括：测量载入所述光学扫描设备中的光学记录载体(8)的参数，所述参数涉及所述光学记录载体(8)的格式，将所述致动器向所述光学记录载体移动，为了测量它的所述参数，其中所述光学记录载体(8)的旋转速度基本上是零或者至少显著地低于再现和/或记录所述光学记录载体所需要的旋转速度，为了便测量它的参数。

本发明也扩展到结合以上定义的设备或方法的光存储驱动器。

该参数可以包括光学记录载体的反射率或所述光学记录载体表面与它的数据层之间的距离。

该用于测量反射率的装置优选地包括用于测量光学记录载体的中心孔径(CA)的幅度，和/或确定光学记录载体的中心孔径(CA)的峰值的装置。在更优选的实施例中，提供用于在所述致动器向所述光学记录载体移动期间所测量的中心孔径(CA)中的两个峰值间的距离(或时间)的装置。

本领域技术人员可以理解，CA中的第一峰值可能出现在光学记录载体的入口表面(或基底)，而第二个峰值出现在第一数据层(CO)。利用已知的距离(或然后可以与致动器的已知倾斜速度相乘的时间)来确定光盘的类型。

该光学存储系统可以进一步包括光学拾取部件或滑轨，和用于相对于所述光学记录载体移动所述光学拾取部件的装置，例如滑轨步进电动机。除了为了测量光学记录载体的反射率而降低光学记录载体的旋转速度之外，或基本上完全停止旋转之外，该设备可以被安排成实现移动，最优选的是，致动器和/或光学拾取部件相对于光学记录载体基本地径向移动。

实际上，本发明优选地被安排成用于通过测量CA中的峰值的幅度，来确定CA中的峰值。在有黑点、划伤或其它瑕癖的情况下，测量的CA与光盘的反射并不对应，所以应当避免测量光盘的瑕癖。在现有技术装置中，因为光盘在旋转，所以在测量CA期间，光盘移过光斑(或光斑移过光盘)，这接着导致求平均操作，这是有利的。

在本发明的情况中，因为测量是在非旋转光盘(或非常缓慢转动的光盘)上执行，所以这种方案通常对光盘缺陷更加敏感，例如假定倾斜正巧发生在黑点上(虽然这样的机会很小)，另外会出现的消极副作用因此将通过致动器或滑轨的径向“摆动”而被抵销，致动器或滑轨在不转动的光盘上径向移动光斑。所以，总的来说，在测量反射率期间，光盘没有转动(或转动非常缓慢)，从而提高抗划伤发生的稳固性。然而，结果是，只在光盘上的非常有限的部分测量CA中的峰值，所以取平均值是受限制的。这个缺点由径向摆动所抵销。

通过参照这里所述的实施例，本发明的这些及其他方面将被阐明并更明显。

本发明的实施例将仅通过举例及参照附图进行说明，其中：

附图1是典型光学信息记录设备的示意性框图；和

附图2是示出了根据本发明的示例性实施例的一种在光学存储系统中辨别不同格式的光学记录载体的方法的示意性流程图。

因此，如以上解释，存在一种在光学扫描设备中辨别不同格式的光学记录载体(或光盘)的系统。美国专利第5,966,357号描述了一种光学存储系统，其通过使用多个光学检测器检测从装入的光盘反射的光线，计算来自使用上述多个光学检测器检测到的信号的总量信号和聚焦误差信号，比较总量信号与第一参照值及聚焦误差信号与第二参照值来确定比较结果，根据该结果，该系统可以确定装入的光盘的格式(也就是CD或DVD)，来就装入到其中的是CD还是DVD而做出辨别。

上述反射测量一般在未知的转动光盘上执行，并且因此该测量最初可能用错误的激光器执行。更重要的是，通过光学拾取部件(包括致动器)向光盘的轴向移动(或倾斜)仅在系统确定了装入的光盘的类型或尝试执行这种辨别的次数达到预设值后才停止。在CD和DVD系统(如美国专利第5,966,357号所描述的)中，自由工作距离大约为1毫米。因此，在致动器触到光盘之前停止驱动器相对容易。另外，如果由于某种原因，光盘鉴别过程失败，那么可以容易地在致动器与光盘发生实际碰撞前停止向光盘的倾斜。

然而，在具有相对小的自由工作距离的光驱中，倾斜前进到非常靠近光盘，并且不再能避免致动器与光盘间的碰撞。例如，对于可兼容BD的光路径(也就是仅BD的系统或那些兼容BD和其他光盘格式(例如传统的)的系统)，自由工作距离一般地仅为0.1-0.2毫米。作为致动器与光盘间的碰撞的结果，会发生划伤，尤其是同心的划伤，以及聚焦致动器和/或物镜损害。

美国专利第6,510,115号描述了一种光学存储系统，在其中使用从光盘反射的光的强度，再次执行光盘鉴别，以确定装入的光盘是CD或DVD，然后根据该结果选择合适的用于读出或记录数据的激光。为了执行这些光盘辨别方法，首先装入所涉及的光盘，然后以预先确定的最小速度旋转。由激光照射该光盘，确定由合适定位的光学检测器收集的反射光的幅度。接着，使物镜相对于光盘移动(通过致动器的移动)，并且确定聚焦误差信号，并将其与参考信号比较，以确定装入光盘的格式。通过确保光盘是以大于5赫兹的速度转动，以及通过控制引起具有某些波长的激光器照射光盘的能量，来防止在光盘辨别期间光盘的损坏及意外的数据记录。

然而再次，美国专利第6,510,115号中描述的方案只涉及辨别CD和DVD的光盘格式，在其中有一个相对大的自由工作距离以允许致动器相对于光盘的的轴向移动，而不会有致动器与光盘间碰撞而导致其中一个或两个都受损伤的显著危险。然而，如以上解释，在具有相对小的自由工作距离的光驱中，倾斜前进到非常靠近光盘，并且不再能避免致动器与光盘间的碰撞。例如，对于可兼容BD的光路径(也就是仅BD的系统或兼容BD和其它(例如传统的)光盘格式的系统)，自由工作距离一般仅为0.1-0.2毫米。结果，致动器可能与光盘碰撞，发生划伤，尤其是同心的划伤，这样会损坏聚焦致动器和/或物镜，这显然是很不希望的。

因此，本发明的一个目的是提供一种光学存储系统，它能辨别各自不同格式的光学记录载体，不管可用的自由工作距离是多少，都几乎或完全没有因为记录载体或致动器之间的碰撞而损坏记录载体或致动器的危险。概括说来，为了实现这个目的，本发明提供一种方案，在其中，当装入的光盘基本上静止或以明显低于读出或记录数据所需的速度旋转(以致于使光盘几乎不摆动)时，(通过测量装入在其中的记录载体的反射率)执行光盘辨别过程。结果，反射(或光学记录载体的基底表面与数据层之间的距离)的测量装置可以被执行而不损坏光盘和或致动器/物镜。由于光学记录载体没有旋转(或几乎不旋转)，因此不可能对光盘上的CA求平均，而这是现有技术的方式。为了抵消这一点，并使测量对局部扰动更不敏感，可以将致动器和/或光学拾取部件(OPU)设置为在执行光盘辨别过程中，相对于装入的记录载体在径向上移动(或“摆动”)，以下将更详细地说明。

第一个例子参照附图中的图1，光学信息记录设备一般地包括光盘驱动部件，其包括光学拾取部件(OPU)9，用来向光盘8记录信息，或从光盘8读取信息。在OPU 9中，且如以上解释的，提供一个安装在致动器中的物镜，用来进行光学读取光斑的聚焦和(微小的)径向控制。在OPU 9中还提供了激光器和光电检测器，用于检测从光盘8反射回的光线。OPU 9与滑轨步进电动机10相连，用于执行OPU9相对于光盘8的(粗略的)径向控制，并且电动机10通过电动机控制系统11与控制器12相连。控制器12与旋转控制系统13、信号处理系统14和拾取控制系统15相连。旋转控制系统13与主轴电动机16相连，以转动光盘8，以及信号处理系统14和拾取控制系统15与该光学拾取单元9相连，以执行OPU 9的记录或再现操作和伺服控制操作(聚焦，跟踪)。

在使用中，并且另外参照附图的图2，装入光盘8(在步骤100)并接通第一激光器(在步骤102)。这简单的可以是关于已装入该系统的前一光盘使用的激光器，或者有预先决定的次序，按照该次序，为该系统兼容的各光盘格式所提供的每个激光器都用于光盘辨别过程。

光盘8优选地基本上保持静止(或者，如果合适，在步骤104，它的速度基本上减少到零)，不过该系统可以设置为使光盘8在很低的频率旋转，或者将它的旋转速度减少到很低的频率，也就是明显低于执行数据读出或记录动作所需的速度。

接着，通过向光盘8倾斜该致动器，也就是向光盘8移动该致动器(步骤106a)来测量光盘8的反射率(在步骤106)，并且，在这个倾斜期间，观测(步骤106b)光盘的总反射，即光盘的中心孔径(CA)。通常，观测到CA中的两个峰值。第一个源自基底的预反射，而第二个源自数据层。测量CA中第二峰值的幅度，并且使用结果来通过改变前置放大器的前增益来定标反射率，以便使数字控制器中DAC的输入范围充分得到利用。

在反射率定标以后，系统试图捕捉焦点(步骤110，也就是关闭聚焦伺服回路)。如果在“定标反射率”步骤，确定测量的反射率远远超出范围，或者聚焦捕捉失败，那么，该过程就跳到“接通下一个激光器”(步骤114)，并且在下一个激光器重复上述序列，直到已经准确地确定了该光盘格式为止。

为了对在整个光盘上的反射率测量结果求平均，以致使得可能的光盘瑕癖最终达到一个平均数并使测量对局部扰动更加不敏感，而这些局部扰动比如黑点和指纹会影响反射率，建议摆动致动器和/或光学拾取部件，也就是在相对于光盘的径向上移动它/它们。

可以理解上述参照附图2描述的“启动”过程只是通过示例的方式给出的，存在其它本发明同样适用的过程。

以下有利的特征组合是本发明的特定示例性实施例：

a)在倾斜期间使光盘的旋转非常缓慢(以致于使光盘几乎不摆动)，且光学拾取部件或致动器没有径向移动；

b)在倾斜过程中使光盘的旋转非常缓慢，并且还应用光学拾取部件和/或致动器相对于光盘的径向移动；

c)在倾斜期间一点也不旋转光盘，且光学拾取部件或致动器没有径向移动；

d)在倾斜期间一点也不不旋转光盘，并且还应用光学拾取部件和/或致动器相对于光盘的径向移动。

选项a)和d)被认为是特别有益的实施例，至少是在一些情况下是。

本发明的结果是，基本上消除致动器和光盘间的碰撞的可能性，并且划伤的可能性也受到限制。基本上完全避免最坏的情况，即同心的划伤。

本发明适合于在光学数据存储驱动器中使用，其中光学数据存储驱动器兼容至少两种不同格式的光学记录载体，特别是那些具有相对较小的自由工作距离的驱动器。

已在上面仅通过举例描述了本发明的一个实施例，对于本领域技术人员而言，在不脱离附加如权利要求所定义的本发明的范围下，显然可以对所述的实施例做出修改和变化。另外，在权利要求中，任何放在括号内的参考符号都不应该看作是对权利要求的限制。术语“包括”不排除不同于权利要求中所列的那些部件或步骤。术语“一个”并不排除多个。通过包括一些个别部件的硬件和一个合适可编程的计算机，可以实现本发明。在列举一些的装置的设备权利要求中，可以通过一个或者同样项目的硬件实现若干这些装置。只不过事实是在互相不同的独立权利要求中叙述的措施并不表示无法利用这些措施的组合的优点。

Claims (14)

1.一种用于在光学存储系统中辨别不同格式的光学记录载体的设备，该光学存储系统包括：用于以适于再现和/或记录载入其中的光学记录载体(8)的速度旋转所述光学记录载体(8)的装置(16)，用于将射束聚焦到所述光学记录载体(8)上的装置，以及用于相对于所述光学记录载体(8)移动所述聚焦装置的致动器，所述设备包括用于测量载入到所述光学扫描设备中的光学记录载体(8)的参数的装置，所述参数涉及所述光学记录载体(8)的格式，将所述致动器向所述光学记录载体(8)移动，以测量它的所述参数，其中，所述光学记录载体(8)的旋转速度基本上是零或者至少显著地低于再现和/或记录所述光学记录载体(8)所需要的旋转速度，以测量它的参数。

2.根据权利要求1的设备，其中，所述参数包括所述光学记录载体(8)的反射率。

3.根据权利要求1的设备，其中所述参数包括所述光学记录载体(8)的基底表面和数据层间的距离。

4.根据权利要求1到3中任何一个所述的设备，其中，所述光学存储系统进一步包括光学拾取部件(9)或滑轨，及用于相对于所述光学记录载体(8)移动所述光学拾取部件(9)的装置(10)，其中该设备用于实现致动器和/或光学拾取部件(9)相对于光学记录载体(8)的径向移动。

5.根据权利要求1到4中任何一个所述的设备，其中用于测量所述参数的装置包括观测和/或测量光学记录载体的中心孔径(CA)的装置。

6.根据权利要求5的设备，其中用于测量所述参数的装置包括用于识别中心孔径中的至少一个峰值的装置。

7.根据权利要求6的设备，其中测量所述的至少一个峰值的幅度。

8.根据权利要求6或7的设备，其中识别CA中至少两个峰值并确定它们之间的距离。

9.根据前面任何一个权利要求所述的设备，其中为了测量所述参数，所述光学记录载体(8)基本上是静止的。

10.根据权利要求9的设备，其中为了测量所述参数，实现所述致动器和/或所述光学拾取部件(9)相对于所述光学记录载体的径向移动。

11.根据权利要求1到8中任何一个所述的设备，其中为了测量所述参数，光学载体(8)以比数据读出或记录动作所需的速度明显低的速度旋转，以致于使所述光学记录载体表面的任何垂直移动对所述参数测量的影响都是可忽略的。

12.根据权利要求11的设备，其中为了测量所述参数，实现所述致动器和/或所述光学拾取部件(9)相对于所述光学记录载体(8)的径向移动。

13.一种在光学存储系统中辨别不同格式的光学记录载体的方法，该光学存储系统包括：用于以适于再现和/或记录载入其中的光学记录载体(8)的速度，旋转所述光学记录载体(8)的装置(16)，用于将射束聚焦到所述光学记录载体(8)上的装置，以及用于相对于所述聚焦装置移动所述光学记录载体(8)的致动器，所述方法包括：测量载入所述光学扫描设备中的光学记录载体(8)的参数，所述参数涉及所述光学记录载体(8)的格式，将所述致动器向所述光学记录载体移动，以测量它的所述参数，其中，所述光学记录载体(8)的旋转速度基本上是零或者至少显著地低于再现和/或记录所述光学记录载体所需要的旋转速度，以便测量它的参数。

14.一种光驱，包括如权利要求1到12之一所述设备。