CN101138028A - 光学驱动器中的聚焦校准 - Google Patents

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D·M·汉克斯
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Abstract

光学驱动器(100)中的聚焦校准。在该光学驱动器(100)中相对于盘(202)移动光学装置(214)。在第一距离(430)下光学地检测该盘(202)的第一界面，并且在第一界面处检测第一驱动信号值(431)。在第二距离(440)下利用第二驱动信号值(441)来确定驱动信号变化451。利用该驱动信号变化(451)以及与第一和第二距离(430，440)相关联的厚度(450)来确定增益(175)。

Description

光学驱动器中的聚焦校准
背景
低功率激光器被用来在光学介质的数据面上读取和写入数据，所述光学介质例如是紧致盘(CD)、数字通用盘(DVD)等等。一般来说，在盘旋转的同时，激光束在该盘的数据面上写入各种类型的数据。可以通过在盘上制出表示二进制数字的标记来记录数据。已经采用了各种数据写入策略来产生具有所期望的形状的标记，所述标记被精确地定位并且具有陡沿，以便能够进行检测。
在这种光盘上的标签通常被用来提供在盘上记录的数据内容的描述性的人类可读的标记以及图解、图形等等。这种描述和图像通常被手写、粘贴或者标记在该盘的与数据面相对的那一面上。近来，已经开发了能够利用低功率激光器在非数据区域上生成图像或标签的设备和方法，其中所述非数据区域例如是光盘的非数据面(“标签面”)，所述低功率激光器例如是被用来在该盘的数据面上读取和写入数字或电子数据的同一激光器。例如参见Anderson等人的美国专利申请公布No.2003/0108708，其与本申请一起被共同转让。
常规的光盘驱动器具有聚焦伺服，其结合了聚焦致动器并且通常包括音圈电动机。该聚焦致动器在Z轴方向上相对于盘移动物镜，以便通常把该透镜保持在相对于盘的恒定最佳位置处，该最佳位置有时被称作“最佳聚焦”位置。该“最佳聚焦”位置通常对于在盘的数据面上读取和写入数据而被优化，这例如是通过选择一个默认位置，在该默认位置处激光束被聚焦在位于数据面的表面之下的记录材料层处的一点上。Anderson等人在2003年12月9日提交的美国专利申请No.10/732047(代理人案号200310368)中描述了利用散焦的点来写入盘标签，该申请与本申请一起被共同转让。通过对激光点进行散焦而不是使用聚焦的激光点，可以在不牺牲速度的情况下在光学加标签的盘介质上获得更大的标记点。
为了把物镜准确地定位在所期望的聚焦位置处，比如离所述“最佳聚焦”位置具有一定的偏移量，希望知道所述聚焦致动器在给定所施加的电压或电流下的移动量。特别地，知道或者获悉该聚焦致动器的音圈电动机的电-机械增益是有帮助的。该增益可以被用来确定必须被施加到该音圈电动机以允许把物镜定位成与最佳聚焦相距所期望的偏移量的电压中的变化。通常在由所述音圈电动机的制造商所提供的数据表中指定所述增益的值，但是这种数字的价值通常是有限的，因为对于安装在光学驱动器中的聚焦致动器音圈电动机来说，在一些情况下的偏差可能是正负百分之四十(±40％)。这种宽的变化可能导致不合期望地具有降低的图像质量的激光产生的标记。
附图简述
附图被包括以便提供对本发明的进一步理解，以及被结合在本说明书中并构成其一部分，所述附图说明了本发明的各实施例并且与说明书一起用来解释本发明的原理。
图1A是示出根据本发明一个实施例的光学存储设备的图。
图1B是示出根据本发明一个实施例的校准数据存储装置的图。
图2是示出根据本发明一个实施例的示例性光学存储设备的图。
图3是示出根据本发明一个实施例的示例性工作距离和聚焦偏移量的图。
图4A描绘了根据本发明一个实施例的盘层厚度。
图4B描绘了根据本发明一个实施例的驱动信号变化。
图5是根据本发明一个实施例的用于聚焦音圈电动机校准的方法的流程图。
图6A描绘了根据本发明另一实施例的第一焦距。
图6B描绘了根据本发明另一实施例的第二焦距。
图6C描绘了根据本发明另一实施例的驱动信号变化。
图7是根据本发明另一实施例的用于聚焦音圈电动机校准的方法的流程图。
详细描述
对聚焦音圈电动机的校准允许在对光学存储设备的光学装置进行聚焦时提高精度。根据本发明的各实施例，利用诸如CD或DVD之类的光学介质的内部层厚度来进行聚焦音圈电动机校准在本领域内对于用在光学存储设备中可能是特别理想的。
希望知道所述聚焦致动器在给定所施加的电压或电流下的移动量。特别地，知道或者获悉该聚焦致动器的音圈电动机的电-机械增益是有帮助的。该增益可以被用来确定必须被施加到该音圈电动机以允许把物镜定位成与最佳聚焦相距所期望的偏移量的电压中的变化。
现在将详细参考本发明的一个实施例，在附图中说明了该实施例的一个例子，其中相同的附图标记在几个视图中表示对应的或类似的元件。本领域技术人员将认识到，为了说明的清楚起见，已经大大夸张了表示各物理组件的附图的尺度和比例。
图1A描绘了包括控制器120的光学存储设备100，该控制器120能够从校准数据存储装置130中读取信息以及向其写入信息。该校准数据存储装置130例如可以是非易失性随机存取存储器(即在延长的时间段内受到断电保护的存储器)的一个区域。该控制器120控制驱动机构110来旋转及标记光学介质。该驱动机构110通常能够在所述光学介质上读取和写入数字数据。
所述控制器120通过通信链路150被可通信地耦合到计算机140。所述存储设备100在该计算机140的内部还是外部并不重要。该通信链路150可以是适于把外设连接到计算机140的处理器的多种链路当中的任何一种；其例如是总线(比如PCI)、USB或火线链路、光纤通道、有线或无线网络连接等等。该通信链路150可以被用来在该计算机140与该设备100之间传输数据和指令，比如已从所述光学介质读取的数据或者将被记录在该光学介质上的数据。
一个示例性计算机140配置有输入和输出设备(未示出)，以便与用户170通信。在一种典型的配置中，这种设备可以包括显示器、键盘和鼠标。该示例性计算机140还配置有操作***，该操作***能够运行诸如校准软件160之类的应用。
校准软件160可以是一种实用软件应用，其能够与所述用户170交互并且能够与所述控制器120交换信息。在一种实现方式中，该校准软件160可以被包括在与所述设备100相关联的设置或安装软件应用中。
在一个说明性例子中，所述控制器120能够响应于从所述计算机140接收到的信息来执行指令。示例性的指令可以包括用于访问所述校准数据存储装置130的步骤，以及用于响应于通过通信链路150交换的信息来控制所述驱动机构110的步骤。对于该控制器120的这种指令例如可以位于固件232(图2)中，或者位于所述校准软件160中并且由该控制器120从所述计算机140接收。
图1B是根据本发明一个实施例的校准数据存储装置130的图。校准数据135可以被所述控制器120存储在校准数据存储装置130中。如果有效校准数据135尚未被存储，则该校准数据存储装置130可以包含一个标记、标志、未初始化的校准数据135或其他信息，该控制器120被配置成把该标记、标志、未初始化的校准数据135或其他信息识别为一个指示，其表明有效校准数据135尚未被存储。
所述校准数据存储装置130可以包含用于所述聚焦致动器音圈电动机的校准数据135。校准数据135可以包括增益数据175，例如该音圈电动机的电-机械增益的量度。校准数据135可以包括一个或多个测量数据记录180A、180B、...180N(其被共同记为测量数据记录180)。在一个说明性的例子中，其中一个测量数据记录180A可以对应于一张已经被***所述驱动机构110中的盘，并且可以包含对应于对该盘所进行的测量的一个或多个数据值。该测量数据记录180A可以包括一个或多个数据项，比如对高度、距离、电压、电流等等的测量以及/或者从这种测量导出的计算值。该测量数据记录180A还可以包括记录各测量之间的差异或偏差的数据项。在另一个说明性的例子中，一个或多个所述测量数据记录180N可以包括表示关于其他测量数据记录180的平均值、中值、最小值、最大值、范围等等的数据项。
由于不同的介质类型(比如DVD和CD)在介质的总厚度以及数据记录层与介质表面的距离方面可能有所不同，因此可能希望对于多种介质类型保持单独的各组测量数据记录180。在其他实现方式中，每一个测量数据记录可以包含一个表明所适用的介质类型的标志或字段。
在一个说明性的例子中，所述校准数据存储装置130可以用固定数目的测量数据记录180来实现，并且当需要新的测量数据记录180时，可以重写或删除较早的测量数据记录180。可以基于存在时间或其他因素来选择较早的测量数据记录180以便进行重写或删除；例如，可能希望除去包含与大多数数据记录180或其他因素不一致的异常的数据点的测量的记录180。
图2是一个示例性光学存储设备100的示意图。所述驱动机构110在所述控制器120的指导下操作。该控制器120被配置成执行程序语句，比如包含在固件232中的那些程序语句。
具有数据面204的盘202被示出为定向成定位标签面206以进行标记。在其他实施例中，所述数据和标签可以位于该盘202的同一面上。所述驱动机构110旋转并且标记该盘202。更具体来说，该盘202被主轴电动机208旋转，该主轴电动机208受到主轴控制器210的控制。滑轨(sled)218承载激光器216，该滑轨218由滑轨电动机220在径向上移动。在一个典型的应用中，滑轨控制器222指导滑轨电动机220以递增步长的方式把承载激光器216的滑轨218从所述标签面206的标签区域的径向内边缘推进到该标签区域的径向外边缘。所述激光器216生成诸如激光束212之类的光束。该激光束212穿过诸如物镜214之类的光学装置。该物镜214被显示为被定位成与该盘202相距一个示例性的工作距离230。在图2中所示出的该示例性工作距离230下，该物镜214把所述激光束212聚焦到位于该盘202的标签面206的表面之下的一点，比如焦点213。相应地，当该激光束212射到该标签面206的涂覆表面时，该激光束212不处在聚焦状态下，从而在该标签面206的表面上产生一个照射点215，该照射点通常是椭圆形或圆形的，并且理想地大于焦点213。
激光控制器224控制所述激光器216以及相关联的寻轨线圈和传感器的操作。在图2的例子中，象限聚焦传感器226典型地包含四个传感器，并且通常被设计成促进聚焦，这例如是通过提供用于确定该激光器216与所述盘202之间的距离的数据而实现的。该象限聚焦传感器226不直接感测激光器216与盘202之间的距离，而是感测从该盘反射的光量，所述光量表明所述激光束212与该盘202的表面接触的区域(比如照射点215)的大小。在一些实现方式中，该象限聚焦传感器226适于与光学装置214一起使用，所述光学装置214不仅通过空气而且还通过透明聚碳酸酯基板进行聚焦，所述聚碳酸酯基板通常被用来覆盖所述盘202的数据记录层；因此，该象限聚焦传感器226对于在标签面206的表面上进行写入的情况可以没有那么精确，因为在这种配置中，所述光学装置214仅仅通过空气进行聚焦。
所述聚焦致动器228被配置成通过移动诸如物镜214之类的光学装置来调节所述工作距离230，从而可以把所述激光束212聚焦在焦点213上，该焦点213处在可以位于所述盘202的表面处、位于该表面之上或之下的一个位置处。该聚焦致动器228例如包括音圈电动机229，该音圈电动机229被机械地耦合到所述物镜214(比如通过在该物镜214的边缘处连接到该透镜214的栓销)，以用于移动该物镜214。可以通过改变驱动信号来调节所述工作距离230，该驱动信号可以是被施加到该聚焦致动器228的电压或电流，比如被施加到该音圈电动机229的电压。
图3示出根据本发明一个实施例的工作距离330和聚焦偏移量340。
焦点对准位置310是所述光学装置(比如物镜214)的Z轴位置，其导致把所述激光束212聚焦在焦点213处，该焦点213落在聚焦位置320的平面上。该聚焦位置320可以按照所希望的那样位于所述盘202的表面处、位于该表面之上或之下。当激光束212射在该光盘202的数据面204上以便向该盘202写入数据时，所述聚焦位置320可以位于该盘的记录层处(即聚碳酸酯-数据层界面)，即在该盘202的表面之下。当激光束212射在该光盘202的标签面上以便把用于标签的标记写到该盘202上时，所述聚焦位置320可以位于该盘202的标签面206的表面处。
所述工作距离330是从所述物镜214到所述盘202的标签面206的表面的距离。该工作距离330随着所述聚焦偏移量340被调节而改变。在所示出的该例子中，参考线321示出了该盘202的标签面206的表面平面。
所述聚焦偏移量340表示相对于所述焦点对准位置310的Z增量(ΔZ)。当该聚焦偏移量340为0时，所述物镜214处在该焦点对准位置310处(如所示)；因此，所述激光束212在所述焦点213处产生狭窄聚焦的照射点215。通过向该焦点对准位置310施加正的或负的聚焦偏移量340，该物镜214在Z轴上被向上或向下移动，并且所述工作距离330相应地变得更短或更长。施加正的或负的聚焦偏移量340导致所述照射点215在所述盘202的标签面206的表面上聚焦和散焦。如所示，聚焦偏移量340的负值通常表示更靠近该盘202的距离，以及聚焦偏移量340的正值通常表示更加远离该盘202的距离；然而，替换的实现方式可以按照需要使用相反的符号约定。如果所述物镜214被定位在所述焦点对准距离310处，则当向该盘202的标签表面206写入标记时，所述激光束212将产生不合期望地小的点215。因此，可以施加所述聚焦偏移量340以使得该激光束212在该标签表面206处散焦，以便产生更大的点尺寸215，从而允许以时间高效的方式制出高质量标记。
可以通过调节驱动信号来改变所述聚焦偏移量340，该驱动信号可以是被施加到所述聚焦致动器228的电压或电流，比如驱动电压350。在一个说明性的实施例中，驱动电压350被施加到该聚焦致动器228的音圈电动机229，从而使得所述光学装置214移动到Z轴上的与该驱动电压350相关的一个位置处。随着该驱动电压350被改变，该光学装置214可以在Z轴上向上或向下移动。该驱动信号可以由所述控制器120和/或所述激光控制器224来调节。该控制器120能够检测诸如该驱动电压350之类的所述驱动信号的值。
响应于被反射回到所述象限聚焦传感器226的来自激光束212的光，该象限聚焦传感器226产生一个和信号360以及一个FES(聚焦误差信号)361。该和信号360和FES361可以由所述控制器120获得(例如通过激光控制器224)。
在一些实施例中，所述焦点对准位置310是这样一个位置，在该位置处，来自激光束212的最大光量被反射回到象限聚焦传感器226。在其他实施例中，该焦点对准位置310可以由所述设备100的设计者选择；以便例如按照可能希望的那样把该激光束212最佳地聚焦在焦点213上，该焦点213位于盘202的数据面204的表面处(即空气-聚碳酸酯界面)，或者位于该盘202的记录层处(即聚碳酸酯-数据层界面)。为了在该盘202的标签面206上印制，所期望的焦点对准位置310可以位于形成空气-标签界面的盘202的标签面206的表面处。
所述焦点对准位置310与所述物镜214的距离恒定，但是该透镜214必须上下移动，以便在所述盘202相对于该透镜214旋转通过多个角度位置时匹配该盘202的上下(即在Z轴上)机械移动。这一位置变化例如可以通过应用于该盘202的映射过程来确定(例如在***盘202时)，该映射过程产生用于驱动所述聚焦致动器228的电压，以便在该盘202旋转时把所述光学装置214保持在与该盘202基本上恒定的距离处，从而补偿该盘202的可能的翘曲或其他不规则性。例如，一种用于确定焦点对准位置310的技术包括：通过把对应于聚焦偏移量340的正弦模式的变化电压350施加到所述音圈电动机229来上下移动所述聚焦致动器228，以及在该盘202旋转的同时使用由所述和信号360获得的峰值电压信息，以便确定在该盘202的给定旋转角度下的所述焦点对准位置310。
图4A描绘了根据本发明一个实施例的盘层厚度。示出了盘202的横截面，其中诸如压板(platen)410之类的夹紧设备穿过该盘202的中心孔以便夹紧并且旋转该盘202。该盘202被示出为被定向成定位所述数据面204以用于写入数字数据。数据面204的表面层可以由基板415构成，其例如是常规的透明聚碳酸酯基板，在其下面提供数据层420以用于存储数据。第一焦距430是在Z轴上从光学拾取单元425上的所选位置(比如在所述象限聚焦传感器226上的一点)到该盘202的表面(即空气-聚碳酸酯界面)的距离。
第二焦距440是在Z轴上从所述光学拾取单元425上的所选点(比如在所述象限聚焦传感器226上的一点)到该盘202的数据层420(即聚碳酸酯-数据界面)的距离。
厚度450是盘层厚度的量度；也就是，第一焦距430与第二焦距440之间的差表示所述基板层415从数据面204的表面到所述数据层420的厚度。如下面进一步详细讨论的那样，该厚度450可以是“光学厚度”，其可以是对物理厚度的有效近似。该光学厚度例如可以取决于在所述基板415的材料内的光程长度的变化。该基板415的折射率变化和实际层厚度都可以改变该光程长度。
用于所述盘层厚度450的已知的或预定的值可以被存储在用于给定介质类型(比如CD、DVD等等)的测量数据135中。这样的值可以容易地由驱动器100的制造商获得或确定。例如，诸如橙皮书之类的标准参考文献包含用于盘层厚度的规范。如果希望的话，可以通过多种方法当中的任何一种获得更为精确的结果，比如通过利用实际的示例性盘202所进行的求平均测量。表1是通过利用数字卡规进行测量所积累的数据的说明性例子，其表示25张DVD盘202的示例性层厚度。使用了两种不同品牌的DVD盘202来进行测试。表1的前20行表示第一品牌，以及表1的最后5行表示第二品牌。
  表1
  DVD#   聚碳酸酯焦距(mm)430   数据焦距(mm)440   Δz差(μm)450   与平均Δz的偏差
  1   22.484   22.851   367   -2.3％
  2   22.492   22.869   377   0.3％
  3   22.5   22.875   375   -0.2％
  4   22.505   22.878   373   -0.7％
  5   22.491   22.859   368   -2.1％
  6   22.463   22.83   367   -2.3％
  7   22.484   22.857   373   -0.7％
  8   22.483   22.858   375   -0.2％
  9   22.485   22.861   376   0.1％
  10   22.477   22.855   378   0.6％
  11   22.481   22.851   370   -1.5％
  12   22.47   22.845   375   -0.2％
  13   22.48   22.853   373   -0.7％
  14   22.488   22.854   366   -2.6％
  15   22.481   22.854   373   -0.7％
  16   22.481   22.855   374   -0.5％
  17   22.481   22.853   372   -1.0％
  18   22.475   22.855   380   1.1％
  19   22.466   22.847   381   1.4％
  20   22.473   22.847   374   -0.5％
  21   22.431   22.824   393   4.6％
  22   22.419   22.794   375   -0.2％
  23   22.441   22.814   373   -0.7％
  24   22.443   22.846   403   7.2％
  25   22.42   22.804   384   2.2％
表1中示出的示例性测试数据揭示了对应于厚度450的366微米(μm)的最小值、对应于厚度450的403μm的最大值、以及对应于厚度450的375.8μm的平均值。相应地，对应于厚度450的范围是9.8％，其等于±4.9％的变化。当使用并测试附加类型的介质时，所述变化很可能略大一些。
对于所述厚度450的测量可能受到激光束212通过所述基板415的折射的影响。折射使得所述数据层420看起来比实际情况更靠近所述光学装置214；换句话说，物理距离长于将被感测的光程。因此，所述厚度450通常表示所述数据层420之上的基板415的“光学厚度”，其包括由该基板415带来的折射的影响。
在一个说明性的例子中，假设确定1.2毫米(mm)的厚度450。所述透镜214不会移动1.2mm的物理距离来首先聚焦在所述空气-基板界面上，并且随后聚焦在所述数据层420上。而是，由于所述基板415使得该数据层420看起来比实际情况更靠近，因此在该例中所移动的距离可以大约是720μm。在本发明的一个实施例中，厚度450的示例性的值将是720μm(所述聚焦致动器被移动的距离)而不是1.2 mm(实际的材料厚度)。
在一些实施例中，可能希望导出所述透镜214所移动的距离。例如，如果基板415的材料中的折射率和所述光学拾取单元425的设计参数(比如数值孔径)是已知的，则可以从该基板415的实际厚度和基板415的折射率导出所述物理距离。光学领域的技术人员将认识到，仅仅考虑了边缘射线而没有考虑近轴射线的一种简单导出，就可以提供关于所述聚焦致动器228针对基板415的给定材料厚度和折射率所必须移动所述光学装置的距离的足够近似。通过聚碳酸酯的聚焦与通过空气的聚焦的距离转换因子将取决于基板415的材料中的折射率以及光学***设计元件(比如该光学***的数值孔径)而变化。可以通过用于所述驱动机构110的一个驱动因子来考虑光学***之间的设计差异(比如制造商与制造商之间的差异)，该驱动因子可以通过对测试盘202的模拟或测量来获得。
图4B描绘了根据本发明一个实施例的驱动信号变化451。第一驱动信号值431例如可以是使得所述光学装置214聚焦在所述盘202的表面(即空气-聚碳酸酯界面)上的驱动电压350的值。第二驱动信号值441例如可以是使得该光学装置214聚焦在该盘202的数据层420(即聚碳酸酯-数据层界面)上的驱动电压350的值。所述驱动信号变化451是该驱动信号的值从第一值431到第二值441的变化。随着该驱动信号被改变了所述驱动信号变化451的数量，所述光学装置214将在Z轴上向上或向下移动一定的距离，该距离近似等于所述光学厚度450。
图5示出了根据本发明一个实施例的用于聚焦音圈电动机校准的方法500。该方法500开始于起始块501，并且继续到块510。在块510，可以执行检查以便确定是否希望进行校准。例如，在一些实现方式中，可能希望每当在所述驱动机构110中检测到新***的盘202时进行校准。如果该盘202被定向成定位所述标签面206以进行标记，则可能不希望进行校准。相应地，在块510处的检查包括检测该盘202的数据面204。
在一些实现方式中，如果所述校准数据存储装置130不包含有效校准数据135或者不包含足够多或足够新的测量数据记录180，则可能希望进行校准。关于是否执行校准的确定通常可以由所述控制器120做出。在其他实现方式中，该确定可以由所述计算机140根据所述校准软件160中的指令做出，该校准软件160例如可以被配置成应用户170的请求来启动校准，或者在启动校准之前接收来自用户170的确认。
如果在块510处的检查表明不希望进行校准，则所述控制器120可以使用所述校准数据存储装置130中的现有校准数据135，或者所述存储设备100可以默认地是被设计成在没有校准的情况下也能足够好地工作的设置，并且所述方法500在块599处结束。如果在块510处的检查表明希望进行校准，则该方法500继续到块515。在块515处，定位诸如物镜214之类的光学装置。该物镜214可以朝着盘202的中心被移动，例如移动到与盘202的中心相距最小径向距离，以便降低该盘202的任何倾斜的重要性。在一些实施例中，优选地是把该物镜214定位在该盘202的未被设计成包含数据的一个区域上，比如靠近该盘202的中心的镜像区域。
在块520处，所述盘202被保持静止或者被使得静止(即不旋转)，以便减轻盘颤动的任何影响。如果该盘202正在旋转，则可以停止该盘202的旋转，或者所述方法500可以等待直到该盘202的旋转停止。
在块525处，所述物镜214被移动到一个远离所述盘202的表面的位置，比如可允许的最远位置。从那里，所述透镜214在Z轴方向上被移动，从而朝向该盘202的表面进行扫描。通过向所述聚焦致动器228的音圈电动机229施加驱动信号(比如驱动电压350)来移动该透镜214。在一个替换实施例中，该物镜214可以在相反的方向上运动。
在块530处，可以使用所述和信号360中的峰值来检测所述透镜214已经到达第一聚焦位置，在该第一聚焦位置处，所述激光点213被聚焦在所述盘202的数据面204的表面上。激光束212在所述空气-基板界面上的反射允许在该透镜214的运动过程中检测该第一聚焦位置。在空气-基板界面的一个说明性的例子中，空气-聚碳酸酯界面可以是大约百分之四反射的。
一旦检测到所述和信号360中的峰值，可以记录与把所述透镜214置于第一聚焦位置所需的驱动信号(比如驱动电压350)相关联的第一值431，比如记录在所述校准数据存储装置130的其中一个测量数据记录180内。在一些实现方式中，在检测到该和信号360中的所述峰值之后，所述FES信号370还可以被用来更为精确地定位第一聚焦位置。在另一种实现方式中，可以利用反复的音圈电动机229波形激励和对该和信号360中的峰值的检测来定位第一聚焦位置。在一些实施例中，第一焦距430(在图4A中示出了它的一个说明性例子)也可以被记录在所述测量数据记录180中。
在块535处，所述物镜214继续朝着所述盘202的表面进行扫描。在一个替换实施例中，该物镜214可以在相反的方向上运动。所述和信号360中的峰值可以被用来检测所述透镜214已经到达第二聚焦位置，在该第二聚焦位置处，所述激光点213被聚焦在该盘202的数据层420上。激光束212在所述基板-数据界面上的反射允许在该透镜214的运动过程中检测该第二聚焦位置。在一个说明性的例子中，聚碳酸酯-数据界面可以是大约百分之三十到六十反射的。
一旦检测到所述和信号360中的峰值，可以记录与把所述透镜214置于第二聚焦位置所需的驱动信号(比如驱动电压350)相关联的第二值441，比如记录在所述校准数据存储装置130的其中一个测量数据记录180内。在一些实现方式中，在检测到该和信号360中的所述峰值之后，所述FES信号370还可以被用来更为精确地定位第二聚焦位置。在另一种实现方式中，可以利用反复的音圈电动机229波形激励和对该和信号360中的峰值的检测来定位第二聚焦位置。在一些实施例中，第二焦距440(在图4A中示出了它的一个说明性例子)也可以被记录在所述测量数据记录180中。
在块540处，确定第一驱动信号值431与第二驱动信号值441之间的差(比如驱动信号变化451)；例如分别在块530和535处的驱动电压350的两个值之间的差。该驱动信号变化451可以被记录，例如被记录在所述校准数据存储装置130的其中一个测量数据记录180中。该驱动信号变化451对应于把所述透镜214移动到近似等于所述厚度450的距离所需要的电压变化(或电流变化)。
所述厚度450可以是已知的或预定的值。该厚度450可以被记录在所述校准数据存储装置130中，例如记录在其中一个测量数据记录180中。
在块545处，验证所述差(比如驱动信号变化451)，并且可以丢弃错误的测量或者异常的数据点。举例来说，基于盘层厚度的规范和工业标准，如果所述差没有落在已知的最大和最小边界内，则可以丢弃该差。在一些实现方式中，如果驱动信号变化451是异常值，例如，如果该驱动信号变化451被认为与先前记录在所述校准数据存储装置130内的驱动信号变化451的平均值不够接近，则可以丢弃所述差。
在块550处，确定所述校准数据存储装置130中的所述差(比如驱动信号变化451的值)的平均值；即把所述透镜214移动近似于所述基板层415从数据面204的表面到所述数据层420的盘层厚度的距离所需的平均驱动信号变化451。该平均值对于每种介质类型(比如CD或DVD)是单独计算的。该平均厚度例如可以取决于该基板415的材料中的光程的变化。折射率变化和该基板415的实际层厚度都可以改变该光程长度。
在块555处，可以对于每种介质类型确定校准值，这例如是通过使用下面的等式：
Gvcm厚度/(Vpolycarbonate-Vdata)
在该等式中，Gvcm是对所述音圈电动机229的电-机械增益的近似。厚度450是指上面关于图4A所讨论的所述盘层厚度，其对应于所校准的介质类型。该厚度450通常是如上面关于块540所讨论的光学厚度。
Vpolycarbonate与Vdata之间的差是驱动信号变化451。Vpolycarbonate是第一驱动信号值431，比如在第一聚焦位置处的驱动电压350，即在该第一聚焦位置处，所述激光点213被聚焦在所述盘202的数据面204的表面上。Vdata是第二驱动信号值441，比如在第二聚焦位置处的驱动电压350，即在该第二聚焦位置处，该激光点213被聚焦在该盘202的数据层420上。在一个实施例中，可以分别从块530和535处的最近的测量当中取得Vpolycarbonate和Vdata的值。在其他实施例中，Vpolycarbonate和Vdata例如可以是存储在校准数据存储装置130中的驱动电压350测量的平均值。虽然该说明性例子的Gvcm是利用驱动电压350的值计算的，但是本领域技术人员将容易理解，还可以使用电流差来确定Gvcm，并且在所述音圈电动机229的电阻是已知的情况下，被表示为电流的驱动信号值可以被转换成电压。相应地，本发明不限于上面对于计算Gvcm所使用的该示例性等式。
随后可以对每种介质类型(比如CD和DVD)的Gvcm求平均，以便确定所述聚焦音圈电动机229的校准值(比如增益数据175)。
在块560处，把所述校准值(比如增益数据175)存储在所述校准数据存储装置130中。所述设备100可以把该增益数据175用于所述音圈电动机229的所有后续操作。所述方法500随后在块599处结束。
图6A示出根据本发明另一实施例的第一焦距，其适用于盘202的标签面206。该盘202被示出为被定向成定位该标签面206以进行标记。一个示例性的标签面206可以包括涂层，所述激光束212通过该涂层将无法聚焦在所述数据层420上。在该实施例中，第一焦距610是在Z轴上从所述光学拾取单元425上的所选位置(比如在所述物镜214上的一点)到该盘202的标签面206的表面(即空气-标签界面)的距离。
第一焦距610的参考值可以是已知的或预定的值，其例如可以由所述驱动器100的制造商测量，并且例如可以基于所述光学拾取单元425的设计而改变。
图6B描绘了根据本发明另一实施例的第二焦距620。所述聚焦致动器228被示出在参考位置处，在该参考位置处，所述驱动信号(比如驱动电压350)具有可以被用作基线的已知值。例如，在一些实施例中，该参考位置是静止位置；即该聚焦致动器228被安放在这样一个位置处，在该位置处，所述音圈电动机229的驱动电压350是0，在该线圈中的电流是0。当该聚焦致动器228处在该参考位置时，第二焦距620是在Z轴上从所述光学拾取单元425上的所选点(比如在所述物镜214上的一点)到盘202的标签面206的表面(即空气-标签界面)的距离。第二焦距620是已知的或预定的值，其例如可以由所述存储设备100的制造商提供。
相应地，第一焦距610与第二焦距620之间的差630表示从所述聚焦致动器228的所述参考位置处的所选点到标签面206的表面的距离。
所述差630的参考值是已知的或预定的值，其例如可以由所述驱动器100的制造商测量。该参考值对于每种介质类型(比如CD、DVD等等)可以是不同的。
图6C描绘了根据本发明一个实施例的驱动信号变化451。第一驱动信号值611例如可以是使得所述光学装置214聚焦在所述盘202的表面(即空气-聚碳酸酯界面)上的驱动电压350的值。第二驱动信号值621例如可以是在所述聚焦致动器228的参考位置处的驱动电压350的值。所述驱动信号变化451是该驱动信号的值从第一值611到第二值621的变化。随着该驱动信号被改变了所述驱动信号变化451的数量，所述光学装置214将在Z轴上向上或向下移动等于所述差630的距离，并且近似等于该差630的已知的参考值。
图7示出根据本发明另一实施例的用于聚焦校准的方法700。该方法700开始于起始块701，并且继续到块710。
在块710处的检查与上面的块510处的检查基本上相同，只是其中的区别在于，不管所述盘202被定向成定位数据面204以进行标记还是定位标签面206以进行标记，都可以执行校准。
如果在块710处的检查表明不希望进行校准，则所述控制器120可以使用所述校准数据存储装置130中的现有校准数据135，或者所述存储设备100可以默认地是被设计成在没有校准的情况下也能足够好地工作的设置，并且所述方法700在块799处结束。如果在块710处的检查表明希望进行校准，则该方法700继续到块515。
上面参考图5描述了块515、520和525。所述方法从块525继续到块730。
在块730处，可以使用所述和信号360中的峰值来检测所述透镜214已经到达第一聚焦位置，在该第一聚焦位置处，所述激光点213被聚焦在所述盘202的标签面206的表面上。激光束212在所述空气-表面界面上的反射允许在该透镜214的运动过程中检测该第一聚焦位置。
一旦检测到所述和信号360中的峰值，可以记录与把所述透镜214置于第一聚焦位置所需的驱动信号(比如驱动电压350)相关联的第一值611，比如记录在所述校准数据存储装置130的其中一个测量数据记录180内。在一些实现方式中，在检测到该和信号360中的所述峰值之后，所述FES信号370还可以被用来更为精确地定位第一聚焦位置。在另一种实现方式中，可以利用反复的音圈电动机229波形激励和对该和信号360的峰值的检测来定位第一聚焦位置。第一焦距610(在图6A中示出了它的一个说明性例子)可以被记录在所述测量数据记录180中。
在块740处，可以确定所述差630(比如驱动信号变化451)。如上面参考图6B所讨论的那样，第二焦距620是一个已知的值，其可以由所述存储设备100的制造商提供。该差630可以在第一焦距610与第二焦距620之间取得。该差630随后可以被记录在所述校准数据存储装置130中，比如存储在其中一个所述测量数据记录180中。
在块745处，对照所述差630的已知参考值来验证该差630(比如驱动信号变化451)，并且可以丢弃错误的测量或者异常值。举例来说，基于规范和工业标准，如果该驱动信号变化451没有落在已知的最大和最小边界内，则也可以丢弃该差630。在一些实现方式中，如果该差630是异常值，例如，如果该驱动信号变化451被认为与先前记录在所述校准数据存储装置130内的驱动信号变化451的平均值不够接近，则可以丢弃该差630。
在块750处，确定所述校准数据存储装置130中的所述差630(比如驱动信号变化451的值)的平均值；即把所述透镜214移动一定距离所需要的平均驱动信号变化451，该距离近似于在Z轴上从标签面206的表面到所述聚焦致动器228的参考位置的距离。
在块755处，可以对于每种介质类型确定校准值，这例如是通过使用下面的等式：
Gvcm＝距离/Vsurface
在该等式中，Gvcm是对所述音圈电动机229的电-机械增益的近似。距离是指对应于所校准的介质类型的差630的已知参考值。Vsurfac。是在第一聚焦位置处的驱动电压350的第一值611，即在该第一聚焦位置处，所述激光点213被聚焦在所述盘202的标签面206的表面上。在该参考位置处的驱动电压350是已知的；例如在所述静止位置处，可以知道该驱动电压350是0。
在另一个实施例中，在所述参考位置处的驱动电压是非0的，于是可以使用一个替换的等式，其中Vref是在该参考位置处的驱动电压350的第二值621：
Gvcm＝距离/(Vsurface-Vref)
在一个实施例中，可以从块730处的最近的测量当中取得距离、Vref和Vsurface的值。在其他实施例中，Vref和/或Vsurfac。例如可以是存储在校准数据存储装置130中的驱动电压350测量的平均值。虽然该说明性例子的Gvcm是利用驱动电压350的值计算的，但是本领域技术人员将容易理解，还可以使用电流差来确定Gvcm，并且在所述音圈电动机229的电阻是已知的情况下，被表示为电流的驱动信号值可以被转换成电压。相应地，本发明不限于上面对于计算Gvcm所使用的该示例性等式。
随后可以对每种介质类型(比如CD和DVD)的Gvcm求平均，以便确定所述聚焦音圈电动机229的校准值(比如增益数据175)。
所述方法从块755继续到块560。上面参考图5描述了块560。所述方法700从块560继续到块799并在此结束。
对于本领域技术人员而言，显而易见的将是，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可以在本发明中做出各种修改和变化。因此，只要本发明的修改和变化在所附权利要求书及其等同物的范围内，本发明就打算覆盖这些修改和变化。

Claims (10)

1.一种用于在光学驱动器中进行聚焦校准的方法，包括：
在该光学驱动器中相对于盘移动光学装置；
在第一距离下光学地检测该盘的第一界面；
在第一界面处检测第一驱动信号值；
在第二距离下利用第二驱动信号值来确定驱动信号变化；
利用该驱动信号变化以及与第一和第二距离相关联的厚度来确定增益。
2.权利要求1所述的方法，其中，确定增益包括：把所述厚度的值除以所述驱动信号变化的值。
3.权利要求1所述的方法，其中，所述第一界面是空气-基板界面。
4.权利要求1所述的方法，还包括在第二距离下光学地检测所述盘的第二界面，其中：
确定驱动信号变化包括：在第二界面处检测第二驱动信号值，以及确定第一驱动信号值与第二驱动信号值之间的该驱动信号变化；并且
第二界面是基板-数据层界面。
5.权利要求1所述的方法，还包括提供聚焦致动器的参考位置与所述盘的表面之间的距离，其中，所述第二驱动信号值是在该参考位置处的已知驱动信号值。
6.权利要求1所述的方法，还包括：
在校准数据存储装置中记录所述驱动信号变化，该校准数据存储装置包括对应于多种介质类型的多个增益；
利用所述驱动信号变化以及该校准数据存储装置中的一个或多个先前记录的驱动信号变化来确定平均驱动信号变化；
对所述多个增益求平均以便确定校准值；以及
在该校准数据存储装置中记录该校准值。
7.一种光学存储设备，包括：
能够把光束聚焦到该光学存储设备内的介质的表面上的机构；
聚焦致动器，其被机械地耦合到该机构；以及
控制器，其被可通信地耦合到该聚焦致动器和数据存储装置，该数据存储装置用于包含与音圈电动机相关联的增益值，该控制器适于：
使得第一驱动信号值被施加到该聚焦致动器，以便相对于该介质移动该机构；
在第一距离下检测该介质的第一界面；
在第二距离下利用第二驱动信号值来确定驱动信号变化；以及
利用该驱动信号变化以及与第一和第二距离之间的差相关联的厚度来确定该增益值。
8.一种计算机可读介质，其包含用于校准光学驱动器的指令集，该指令集包括以下步骤：
在该光学驱动器中相对于第二介质移动光学装置；
在第一距离下光学地检测第二介质的第一界面；
在第一界面处检测第一驱动信号值；
在第二距离下利用第二驱动信号值来确定驱动信号变化；
确定第一与第二距离之间的差；以及
利用该差和该驱动信号变化来确定增益。
9.一种聚焦校准***，包括：
用于在光学驱动器中相对于盘移动光学装置的装置；
用于在第一距离下光学地检测该盘的第一界面以及在第二距离下光学地检测该盘的第二界面的装置；
用于检测第一驱动信号和第二驱动信号的装置，其中第一驱动信号被施加到所述用于在第一距离下移动的装置，第二驱动信号被施加到所述用于在第二距离下移动的装置；
用于确定第一与第二驱动信号之间的驱动信号变化、第一与第二距离之间的差以及利用该差和该驱动信号变化来确定增益的装置；以及
用于存储该增益的装置。
10.一种用于校准可移动激光光学装置的定位的方法，包括：
向光学拾取单元施加驱动信号，以便在相对于介质的轴向上移动该激光光学装置；
利用该光学拾取单元的检测器部分识别该介质的第一特征和第二特征，其中所述特征在该轴向上间隔开预定距离；
确定与第一特征相关联的该驱动信号的第一值以及与第二特征相关联的该驱动信号的第二值；
基于所述第一和第二值以及该预定距离来校准该激光光学装置的定位。
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