2dos信號的最優檢測的製作方法
2023-08-05 16:06:51
專利名稱：2dos信號的最優檢測的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於從光碟讀取數據或者向光碟寫入數據的光學驅動器。特別是，本發明的目的在於使讀出存儲為如凹坑的光碟軌道中的信息時所用的檢測器最優。本發明的目的在於使讀出的高頻和低噪聲檢測成為可能。
背景技術：
通過利用光學驅動器而沿著光碟上的軌道從光碟讀取數字信息或在光碟上寫入數字信息。光學驅動器中的焦點致動器用於將雷射束聚焦為光碟上的光點。藉助於物鏡將該雷射束聚焦，所述物鏡將雷射束聚焦為光碟的數據存儲層上的光點。舉例來說，聚焦致動器線圈驅動該物鏡，從而使該物鏡將雷射束的焦點聚焦，以便形成在光碟的數據存儲層上的所述光點。第二線圈，即跟蹤致動器線圈，驅動跟蹤物鏡，從而沿光碟的軌道來跟蹤該光點。
在光學驅動器中，利用伺服系統將雷射束的焦點聚焦到光碟的數據存儲層上。用於控制所述伺服系統的控制迴路稱為焦點控制迴路。為了保證適當的光學驅動器性能，焦點控制迴路必須是閉合迴路。根據從數據存儲層反射到滑架上的檢測器的光可以獲得在伺服系統中控制雷射束的導向(guidance)的誤差信號，所述滑架承載雷射束的光源。為了捕獲焦點，使致動器朝光碟移動。在朝光碟運動的過程中，監控反射信號，該反射信號稱為中心孔徑(CA)。如果該信號超過某一閾電平，那麼該致動器靠近聚焦點，然後通過伺服來監控和控制該焦點誤差信號以保持雷射束聚焦。
在常規的光學存儲設備中，數據被傳送至凹坑，這些凹坑以線性的方式(儘管軌道彎曲的，即圓形或螺旋形的)排列在光碟上。藉助於單個光點從凹坑的軌道讀出存儲為數據的信息。二維(2D)編碼盤則不同。在2D編碼盤上數據排列成二維凹坑圖案，其中藉助於多個光點同時讀出數據。
在單軌道讀出系統中，將檢測器設計為沿著軌道讀取凹坑的排列，並且將該讀取數據轉變為攜帶HF信號的信息。同時，檢測器進一步設計為例如象限或分裂(split)檢測器，用以生成伺服系統為跟蹤而使用的誤差信號。
圖1中說明了單軌道讀出數據與從2D光學存儲器(二維光學存儲器縮寫為2DOS)讀出數據之間的區別。圖1的左部繪出了5行凹坑12，這些凹坑形成光碟的多個分開的軌道。僅僅引導單個雷射點13順著一個軌道行進來讀出該軌道上存儲的數據。圖1的右部說明在2D編碼盤(2DOS)上的數據布局。在2D布局中，光碟的數據包含在寬的元軌道(meta-track)14中，該軌道由幾行凹坑組成。如圖所示，在根據該圖的例子中，元軌道包含11個載有凹坑的數據的分開的行。這些分開的每一行數據凹坑都由與這些分開的凹坑行中特定的一行相對應的雷射點來讀出。這在圖中用編號為1到11的光點來表示。圖中示出了這11個光點，為了清楚起見，這些光點排列在相對於元軌道方向傾斜的直線上。但是，這些光點也可以排列為用於讀取該數據的任何其他排列形式(configuration)。舉例來說，光點1-11可以排列成一條直線，其中每個光點都以對應的凹坑行為中心。寬的元軌道由防護頻帶15包圍。所述防護頻帶是作為元軌道的邊界並且沒有數據內容的空白空間的行。
US 2003/0206503A1公開了一種供讀取具有不同格式的光碟的多個軌道所用的多元件檢測器。所述檢測器的多元件包括檢測元件，每個檢測元件都檢測從光碟的對應軌道反射的光。在該公開文件中示出多元件檢測器包括中心檢測元件和許多旁側(side)檢測元件。每個旁側檢測元件都具有伸長的形狀，且面積比中心元件大。
小型檢測器具有低電容，其可以進行高頻檢測和低噪聲檢測。因此，當所述檢測元件具有相當高的電容時，對於通過利用根據現有設備公開內容的多元件檢測器從光碟讀出數據來說是一個缺點。
發明內容
本發明的一個目的在於提供一種設備和方法，其提供一種多元件檢測器，其具有小型檢測元件，因此具有低電容，能夠將所述多元件檢測器用於2DOS光碟的高頻和低噪聲檢測。
根據本發明的一個方面，公開了一種如獨立的設備權利要求中規定的設備。
根據本發明的另一個方面，公開了一種如獨立的方法權利要求中規定的方法。
檢測器需要能夠生成數量為N的CA信號(中心孔徑信號)，其中N是讀出的雷射束光點的數量。這通過檢測元件來實現，該檢測元件檢測從光點反射回到檢測元件的光的總功率。這些檢測元件中的一個或兩個必須包含象限或分裂檢測器，以便生成焦點誤差信號。
這些光點通常排成一行，因此檢測元件也排成一行。當然檢測元件也可以是如正方形或圓形一樣的分布的其他排列形式。
按照慣例，由於對準公差而可以使用比較大(大指的是光檢測面積)的檢測元件。這對於例如四象限(quadcel)檢測元件是特別有效的，該四象限檢測元件構成具有多個分段檢測元件的檢測元件，用於將誤差信號發送給焦點誤差控制系統，其中相對於不同檢測器分段的位置來測量光點的中心位置。這種大的檢測器總是存在(suffer from)高的寄生電容，其導致數據讀取信號中較低的帶寬和更多的電子噪聲。對於CA信號的檢測來說，具有小型檢測元件是有利的。其僅僅當分配光點實際上正確地聚焦在光碟上時檢測來自所述光點的CA信號才是有用的，由此所述光點儘可能地小。這意味著不必將大面積的檢測元件用於那些檢測元件，其目的僅在於檢測來自分配光點的CA信號。本發明所利用的是將這些檢測元件製造得相對於其各自的任務來說儘可能地小。
因此，根據本發明的一個方面，有利的是提供多元件型的光電檢測器，其中將用於CA信號的小型元件與用於伺服控制目的的大檢測元件(一個或多個)組合。
本發明的這些和其他方面將從下文描述的實施例(一個或多個)變得顯而易見並得到說明。
本發明的應用在如PC數據驅動器或歸檔功能的需要高數據率的各種設備中是特別有用的。
圖1示意性地示出在單軌道讀出數據與從現有技術的光碟上的信息的2D光學存儲讀出數據之間的區別。
圖2a和2b示意性地示出本發明的第一實施例，其中檢測元件排列成三行，並且這些元件用於光碟的多軌道存儲的每一個軌道。在圖2a中示出雷射束布置，在圖2b中示出檢測器布局。
圖3a和3b示出第二實施例，其具有一行功率讀取檢測元件，兩個檢測元件用於讀取在軌道引導伺服控制迴路中的誤差信號，其中圖3b是如在檢測器平面中觀看時的檢測器的正視圖。
圖4a和4b示出本發明的第三實施例，其具有用於只具有一行檢測元件的像散聚焦的檢測元件布局，其中圖4b是從上面觀看時的檢測器布局。
圖5a和5b示出第四實施例，其具有用於具有三行功率讀取檢測元件的像散聚焦的檢測器布局，其中圖5b是沿著箭頭51a所示方向在檢測器平面中看到的檢測器布局的橫截面視圖。
具體實施例方式
在通過附圖支持的下文中描述用於進行根據本發明的方法的許多實施例。
在圖2a中，非常示意性地繪出了本發明第一實施例的Foucault排列的例子。將多個光點投射到設置在光碟22的表面處的數據層21。多光點能夠以各種方式來形成，或者從多個雷射器，或者從與光柵或全息元件組合的單個雷射器。在圖2a中，選擇雷射器作為光源20，並由光柵(未示出)將其分成多個光源。然後，來自這些多個光源的光在到達物鏡24之前在第一透鏡23a中聚集成平行雷射束23，所述物鏡24將該光束投射為數據層21處的多個光點25。這些光點在數據層平面內的間隔大約為2.8λ/NA_obj，其中NA_obj是物鏡24的NA，λ是波長。在該實施例中，應用Foucault邊緣檢測。為了確定最優焦點位置，將該光束分成兩個部分，即上半部分和下半部分。通過監控兩個分開的光點的質心，可以確定焦點的位置。藍光碟通常的值是NA_obj＝0.85，λ＝405nm。為簡單起見，在該例子中將光點25的數量限制為5，但是可以很容易地擴展為數量為N個光點。
藉助於與一側成角度的半透明鏡26或者與四分之一波片組合的PBS將從數據層21上的雷射點25反射回來的光引導到檢測器的檢測支路。伺服透鏡的目的在於將從各個光點反射的光聚焦到檢測器28的檢測元件28a、28b、28c上。每個檢測元件的目的都在於接收從分配光點反射的光。
根據該實施例，檢測器具有如圖2b中所示的布局。該圖公開了具有三行檢測元件28a、28b、28c的多元件檢測器28的布局。為了清楚起見，藉助於指向檢測元件的標為28a、28b、28c的箭頭來表示每行檢測元件28a、28b、28c，所述檢測元件用正方形來表示。伺服透鏡27提供在檢測器28上的每個光點的第一光譜。從每個光點25入射的光由分裂光柵29進一步輕微衍射成第二和第三光譜。第一光譜用於在檢測元件28a上的CA檢測，將光柵29的一部分所提供的第二光譜投射在檢測元件28b上，並將光柵29的另一部分所提供的第三光譜投射在檢測元件28c上。檢測元件28b和28c用於Foucault邊緣檢測，如現有技術中已知的。如所描述和圖2b中所示的，第二光譜和第三光譜也入射在CA檢測元件上，用箭頭28b和28c表示出其中的四個。另一種選擇當然是省略CA檢測器28b和28c。
在如附圖中公開的實施例中，用正方形代表這些檢測元件，同時用圓來代表光點。
在檢測器布局中，第一光譜設置為聚焦在第一行檢測元件28a上。在該實施例中，第一行檢測元件28a由小面積的檢測元件組成，因為其目的在於測量從特定光點(CA信號)反射回來的光的總功率。從各個光點反射的光的大部分功率集中在直徑為λ/NA的圓形區域中。這時，中心孔徑(CA)檢測元件28a不需要大於1.22λ/NA，並且仍然允許將光束定位在檢測器上的對準公差足夠大(要注意，這裡提到的NA是伺服透鏡27的NA)。
第二行檢測元件28b設置在檢測器28上，以便接收從光點25反射回來的光的第二光譜的光。第三行檢測元件28c也設置在檢測器28上，以便接收從光點25反射回來的光的第三光譜的光。為了方便起見，僅示出每行有5個檢測元件，但是對應於該布局，元件的數量可以擴展為每行有任何合適數量的檢測元件。根據該實施例，只有檢測器28中設置的兩行檢測元件28b和28c的兩個中心檢測元件28bc和28cc需要大於CA測量檢測元件28a、28b、28c，因為它們是用於測量雷射束23的聚焦的誤差信號的分段檢測元件。
根據圖3a和3b中公開的第二實施例，使用Foucault技術。總體設備布置與前面如圖2a所示實施例所公開的總體設備布置相同。但是，檢測器布置和該檢測器上的光點的聚焦略有不同。在該實施例中不使用分裂光柵29。而是將光學構件30集成在光電檢測器31上。所述光學構件30將中心光點的光譜分成上半部分(第一光譜部分)和下半部分(第二光譜部分)。在該實施例中，使用僅由伺服透鏡27提供的第一光譜，由此僅設置了一行檢測元件31a來對各個光點的光的第一光譜進行CA檢測。因此在這一行檢測元件31a中提供5個CA檢測元件。光學構件30可以藉助於微稜鏡來實現，該微稜鏡正好設置於入射到檢測器31的這一行檢測元件31a上的這一行光點圖像中的中心光點圖像的上方，用以產生所述中心光點的反射圖像。可選擇的是，代替前面的情況，可以藉助於微稜鏡來提供中心光點的所述反射圖像。
在圖3a中，示出了與這一行CA檢測元件31a正交設置的伺服檢測器32a和32b，每一個都位於中心CA檢測元件的每一側。這些伺服檢測器32a和32b都配備有分段檢測元件來測量雷射束23的焦點控制的誤差信號。例如通過使用材料的折射率差異可以控制朝焦點伺服檢測器32a和32b散射的光的量，在這種情況下，利用微稜鏡。
根據又一個、第三實施例，利用雷射束23在光碟的軌道上的像散聚焦。這在圖4a和4b中示出。實現雷射點25在光碟22上的多個軌道14上的總體布置與前面公開的實施例相同，除了伺服透鏡27、光柵29和檢測器。根據該實施例，伺服透鏡是像散伺服透鏡41(代替前面實施例的伺服透鏡27和光柵29)，檢測器42在該例子中具有根據圖4b的布局。
並且，在圖4a和4b的第三實施例中，光柵不將這些光點分開，但是這些光點的像散提供了焦點信息。CA測量檢測元件42a在這種情況下也排成一行。在這種情況下，光點的圖像比焦點對準時大，因為像散伺服透鏡41引入了像散像差。因此，在該行中的所有CA檢測元件42a都將略大於前述實施例中對應的檢測元件。在這種情況下，進一步可以將標準四象限(quadcell)分成內部HF檢測元件和外部四象限檢測元件，其捕獲聚焦信息。在該實施例中，可以只使用一個中心檢測元件42ac來檢測中心光點的CA信號並為伺服系統生成誤差信號。
在圖5a中，示出作為第四實施例的光點尺寸檢測的另一種布置。該圖繪出了檢測器50，其具有一種布局，對於光點尺寸檢測來說，可以將檢測器分成測量總的光點CA信號的檢測元件51a和用於焦點誤差信號的較大的分段檢測元件52a、52b。在檢測器50之上設置分段的玻璃板53，其將從一個光點入射的光分成三個光點。因此，如圖5a中所示，每個光點將作為三個分開的光點而投射，同時CA檢測元件僅僅排列成中心行51a。在圖5b中示出了如沿著箭頭51a所示的方向在檢測器50的平面內看到的通過分段檢測器52a和52b以及玻璃板的橫截面。該檢測器的總體布置在其他方面與上面討論的本發明第二實施例相同。現在將焦點檢測器分成三個部分，這是由玻璃板53而引起的。圖5b中繪出了入射在檢測器50上的光的光路。
此外，在圖2b、3a、4b和5a中，分別繪出了沿著一行CA檢測元件28a、31a、42a和51a只有5個檢測元件，但是很容易擴展元件的數量。
根據本發明的方法和設備可以應用在所有的光學記錄設備中，但是其對於數據驅動器是特別有用的，因為對於這種應用來說由於速度競賽而使該數據率是最高的。
儘管已經結合特定實施例描述了本發明，但是本發明不限制為本文中闡明的特定形式。相反，本發明的範圍僅由隨附的權利要求來限定。在權利要求中，術語「包括」、「包含」不排除仍存在其他元件或步驟。而且，儘管單獨地列出多個裝置、元件或方法步驟，但是這些也可以由例如單個單元或處理器來實現。另外，儘管在不同的權利要求中包括單獨的特徵，但是也可以將這些有利地組合起來，在不同權利要求中包括的內容不意味著特徵的組合是不可行和/或是不利的。另外，單數的引用(reference)不排除存在多個。因此，「一」、「一種」、「第一」、「第二」等不排除有多個。權利要求中提供的附圖標記在任何情況下僅僅用于澄清實施例，不應當將其解釋為對權利要求的範圍的限制。
權利要求
1.一種供同時從光碟(22)讀取多個數據軌道(14)所用的多元件檢測器，其包括伺服透鏡(27，41)，其用於收集從雷射點(25)反射的光，該雷射點照射設置在光碟(22)上的所述多個數據軌道(14)，其特徵在於，該多元件檢測器具有第一檢測元件(28bc，28cc，32a，32b，42ac，52a，52b)，其是分段檢測器，用於向分配軌道的雷射點(25)反射的光提供功率信號並向伺服系統中沿著所述軌道(14)引導所述檢測器的焦點誤差控制提供輸出信號，第二檢測元件(28a，28b，28c，31a，42a，51a)，其僅僅讀取每個軌道的功率信號，其中所述第二檢測元件之一的面積基本上小於所述第一檢測元件之一的面積。
2.根據權利要求1的多元件檢測器，包括至多兩個第一檢測元件。
3.根據權利要求1或2的多元件檢測器，進一步包括光點分光構件(29，30，53)，其將從至少一個光點反射的光分成所述光點的多個光譜。
4.根據權利要求3的多元件檢測器，其中所述第二檢測元件(28b，28c，31a，42a，51a)的光檢測面積小於(2λ/NA)2，優選小於(1.25λ/NA)2。
5.根據權利要求1或2的多元件檢測器，其中所述第二檢測元件(28a，28b，28c，31a，42a，51a)排列成行。
6.根據權利要求5的多元件檢測器，其中將第一檢測元件(28bc，28cc，32a，32b，42ac，52a，52b)分成多個象限或構成分裂檢測器。
7.根據權利要求3的多元件檢測器，其中所述光點分光構件是用於提供每個光點的第二和第三光譜的光柵(29)，並且其中所述第二檢測元件(28a)讀取每個光點的至少第一光譜的功率信號。
8.根據權利要求7的多元件檢測器，其中至多兩個第一檢測元件(28bc，28cc，)的第一個讀取光點之一的第二光譜。
9.根據權利要求8的多元件檢測器，其中至多兩個第一檢測元件(28bc，28cc)的第二個讀取光點之一的第三光譜。
10.根據權利要求3的多元件檢測器，其中所述光點分光構件是設置在檢測器(31)上的光學構件(30，53)，其用於反射來自光點(25)之一併入射在檢測器(31，50)上的光，用以建立來自所述一個光點的光的第二和第三光譜，其中所述光點(25)照射光碟(22)的軌道(14)。
11.根據權利要求10的多元件檢測器，其中所述第二檢測元件(31a，51a)讀取每個光點的僅僅第一光譜的功率信號。
12.根據權利要求11的多元件檢測器，其中所述第一檢測元件(32a，32b，52a，52b)僅讀取一個光點的第二和第三光譜。
13.根據權利要求1或2的多元件檢測器，其中所述伺服透鏡是像散伺服透鏡(41)。
14.根據權利要求13的多元件檢測器，其中所述第二檢測元件(42a)讀取每個光點的僅僅第一光譜的功率信號。
15.根據權利要求13或14的多元件檢測器，其中第一檢測元件(42ac)讀取僅僅一個光點的第一光譜。
16.一種用於藉助於多元件檢測器同時從光碟(22)的多個數據軌道讀取信息的方法，該方法包括以下步驟用雷射點(25)照射所述多個數據軌道(14)，藉助於伺服透鏡(27，41)收集從所述雷射點(25)反射的光，向所述檢測器(28，31，42，50)提供彼此分隔開的多個檢測元件(28a，28b，28c，31a，42a，51a，28bc，28cc，32a，32b，42ac，52a，52b)，設置每個檢測元件(28a，28b，28c，31a，42a，51a，28bc，28cc，32a，32b，42ac，52a，52b)以檢測從分配給每個檢測元件的數據軌道反射的光，將第一檢測元件(28bc，28cc，32a，32b，42ac，52a，52b)設置成分段檢測器，用以向分配的軌道提供功率信號，並向伺服系統中沿所述軌道(14)引導所述多元件檢測器的焦點誤差控制提供輸出信號，藉助於第二檢測元件(28a，28b，28c，31a，42a，51a)來僅僅讀取每個軌道的功率信號，以及將所述第二檢測元件(28a，28b，28c，31a，42a，51a)設置為使其面積基本上小於所述第一檢測元件(28bc，28cc，32a，32b，42ac，52a，52b)的面積。
17.根據權利要求16的方法，其中設置第一檢測元件的步驟設置至多兩個檢測元件。
18.根據權利要求16或17的方法，進一步包括以下步驟藉助於分光構件(29，30，53)將至少一個光點的所述收集的光分成多個光譜。
19.根據權利要求18的方法，進一步包括以下步驟藉助於光柵(29)將從所有光點(25)反射的光分成第一、第二和第三光譜，或者藉助於如微稜鏡、分裂光柵的光學構件(30)或者藉助於分段的玻璃板(53)將僅從一個光點反射的光分成第一、第二和第三光譜。
全文摘要
一種用於藉助於檢測器從光碟(22)的多個數據軌道(14)同時讀取信息的方法和設備，用雷射點(25)照射所述多個數據軌道，其中藉助於伺服透鏡(29)收集從這些雷射點反射的光，進一步向檢測器提供彼此分隔開的多個檢測元件(28a，28b，28c，31a，42a，28bc，28cc，32a，32b，42ac，51a，52a，52b)，設置每個檢測元件以檢測(讀取)從分配給每個元件的數據軌道反射的光，將至多兩個檢測元件(28bc，28cc，32a，32b，42ac，52a，52b)設置成分段檢測器，用以向分配的軌道提供功率信號，並向伺服系統中沿所述軌道引導所述檢測器的焦點誤差控制提供輸出信號，藉助於第二檢測元件(28a，28b，28c，31a，42a，51a)來僅僅讀取每個軌道的功率信號，將所述第二檢測元件的每一個設置為使其面積基本上小於所述第一檢測元件之一的面積。
文檔編號G11B7/13GK101073113SQ200580041832
公開日2007年11月14日 申請日期2005年11月25日 優先權日2004年12月6日
發明者A·M·范德利, C·T·H·F·利登鮑姆, T·W·圖克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司