CN1989555A - 用于记录和再现的光盘装置 - Google Patents

Abstract

一种用于扫描信息载体的光学扫描装置，所述信息载体包括具有轨道间距为q的轨道，距所述信息载体中心最近的轨道具有半径r。所述光学扫描装置包括用于产生辐射束的辐射源和用于从所述辐射束在所述信息载体上产生三个点的工具。以这样的方式布置所述用于产生三个点的工具，使得信息载体上两个连续点之间的距离s满足等式(I)，其中s和q在微米范围，r在毫米范围，r低于10毫米，α高于0.2。

Description

用于记录和再现的光盘装置

技术领域

本发明涉及光学装置，尤其涉及用于扫描小波形因数信息载体的光学装置。

背景技术

在用于扫描包括轨道的信息载体的光学扫描装置中，重要的是确保扫描点保持在正被扫描的轨道上。为此，执行径向跟踪错误检测。测量径向跟踪误差信号并使用控制环以改变信息载体上扫描点的位置，使得扫描点保持在正被扫描的轨道的中心。常规径向跟踪方法是所谓的三点式推挽或者微分推挽径向跟踪方法。

专利申请US 2002/0185585描述了一种光学扫描装置，所述光学扫描装置包括用于执行三点式推挽径向跟踪方法的工具。在图1中示描述了这样的光学扫描装置。该光学扫描装置包括偏振辐射源101、光栅102、偏振光束分光器103、准直仪104、折叠式反射镜105、物镜106、四分之一波片107和三点式检测器模块108。该光学扫描装置用于扫描信息载体100。辐射源101产生辐射束，利用光栅102由该辐射束产生三个点。在利用折叠式反射镜105被反射向信息载体100之前，所述三个点穿过偏振光束分光器103并经过准直仪104。然后利用物镜106，所述三个点被聚焦在信息载体100上。当从光盘反射时，这三个点被光束分光器103朝向三点式检测器模块108反射，这是因为由于在光路中存在四分之一波片107，因此被反射的三个点具有的偏振与辐射源101产生的辐射束的偏振正交。

图2示出了三点式检测器模块。它包括第一检测器阵列108a、第二检测器阵列108b和第三检测器阵列108c。检测器阵列的宽度为Δd，两个连续检测器以距离Δs隔开。第一检测器阵列108a包括两个检测器A1和A2，第二检测器阵列包括四个检测器C1、C2、C3和C4，第三检测器108c包括两个检测器B1和B2。第一和第三检测器阵列108a和108c被称作卫星检测器阵列，而第二检测器阵列108b被称作中心检测器阵列。在图2中还示出了位于三个检测器阵列上的三个点。图2对应于中心点聚焦在轨道上的情形。在这种情形下，中心点聚焦在中心检测器阵列的中心上，两个卫星点聚焦在两个卫星检测器阵列的中心上。

径向误差信号RE定义为：

$\mathrm{RE}=\frac{C1-C2-C3+C4-r(A1-A2+B1-B2)}{C1+C2+C3+C4+r(A1+A2+B1+B2)}$

其中C1对应于检测器C1上的信号，C2对应于检测器C2上的信号，依此类推。当中心点聚焦在正被扫描的轨道上时，径向误差信号为零。然而，当中心点并未聚焦在正被扫描的轨道上时，径向误差信号不为零。使用该属性以径向移动物镜106，直至中心点聚焦在正被扫描的轨道上。

在典型的光学扫描装置中，会发生所谓的Y误差未对准(Y-errormisalignment)。事实上，由于物镜106移动所沿着的轴相对于垂直于轨道的方向未对准，因此在跟踪期间物镜106的运动并非总是垂直于轨道。这导致所谓的静态Y误差未对准。此外，由于轨道的偏心率和椭圆率，在信息载体旋转期间还导致动态的Y误差未对准。

已经示出的是，Y误差未对准导致径向误差信号减小，该减小等于

$\frac{2}{(1+\cos \left(2\mathrm{\π}\frac{\mathrm{sY}}{\mathrm{Rq}}\right)}$

其中s为光盘上两个连续点之间(即，中心点和卫星点之间)的距离，Y为Y误差未对准，R为正被扫描的轨道的半径，而q为轨道间距。现在，径向误差信号应当足够大以使得可以进行径向误差的检测，并因此可以进行物镜106的径向位置的校正。高的Y误差未对准导致径向误差信号减小，这可以改变径向跟踪。当正被扫描的轨道的半径较小时，这一点甚至更加重要。

发明内容

本发明的目标是提供一种光学扫描装置，其中径向跟踪对于Y误差未对准不太敏感。

为此，本发明提出了一种用于扫描信息载体的光学扫描装置，所述信息载体包括具有轨道间距为q的轨道，距所述信息载体中心最近的轨道具有半径r，所述光学扫描装置包括用于产生辐射束的辐射源、用于从所述辐射束在所述信息载体上产生三个点的工具，以这样的方式布置所述用于产生三个点的工具，使得信息载体上两个连续点之间的距离s满足：

$s\≤\sqrt{\frac{10\sqrt{1-\mathrm{\α}}}{\mathrm{\π}}}\mathrm{rq},$

其中s和q在微米范围，r在毫米范围，r低于10毫米，α高于0.2。

如将在说明书中详细进行的描述，在根据本发明的光学扫描装置中的径向误差信号减小小于1/α。因此，径向误差信号减小低于5倍，这对于得到鲁棒性的径向跟踪是可以接受的。优选地，α高于0.5。在这种情况下，径向误差信号减小低于2倍，径向跟踪甚至更加鲁棒。

本发明考虑了这样的事实，即径向误差信号的幅值取决于正被扫描轨道的半径。在常规光盘，诸如CD和DVD中，第一轨道即最接近光盘中心的轨道具有相对较大的半径，诸如30毫米。因而，CD或者DVD播放器和/记录器对于Y误差未对准不是很敏感。然而，对于当前正在研发中的更小的光盘，内径即最接近光盘中心的轨道的半径相对较小，诸如低于10毫米。因此需要降低Y误差未对准对于径向跟踪误差信号的影响。这一点由于减小信息载体上中心点和卫星点之间的距离得以实现。

附图说明

现在将参考附图通过实例对本发明进行更加详细的描述，其中：

图1示出了根据现有技术的光学扫描装置；

图2示出了图1光学扫描装置的三点式检测器模块；

图3示出了信息载体的第一轨道以及利用根据本发明的光学扫描装置聚焦在所述信息载体上的三个点；

图4示出了利用根据本发明的光学扫描装置测得的焦点s曲线。

具体实施方式

图3示出了将由本发明的光学装置扫描的信息载体的第一轨道。该信息载体包括中心C和具有半径r的第一轨道。第一轨道，即距离中心C最近的轨道，对应于记录信息或者可以记录信息的第一轨道。该信息载体包括其他轨道，其半径标注为R，R从r到信息载体的外径变化。

在图3中，跟踪期间物镜106的方向由虚线表示。可以看出，该方向并不穿过中心C，这意味着它并不垂直于信息载体的轨道。这样导致了图3中示出的静态Y误差未对准。Y误差未对准还包括动态Y误差未对准，其主要取决于正被扫描的信息载体。Y误差未对准是静态和动态Y误差未对准之和。Y误差未对准的典型值为100微米。在下文中，将Y误差未对准的值取为等于100微米，这是在多种光学扫描装置中可以测得的Y误差未对准的均值。然而，本发明并不仅限于Y误差未对准为100微米的光学扫描装置，这是因为一个光学装置与另一光学装置之间的Y误差未对准不同，且一个正被扫描的光盘与另一正被扫描的光盘之间的Y误差未对准也不同。

信息载体上两个连续点之间的距离为s。本发明的目标是，与常规光学扫描装置相比降低两个连续点之间的距离s。如果这样选择s使得 $s\&le;\frac{10\sqrt{1-\mathrm{\&alpha;}}}{\mathrm{\&pi;}}\mathrm{rq}$ ，那么 ${1-\left(\frac{\mathrm{\&pi;Y}.s}{\mathrm{rq}}\right)}^2>\mathrm{\&alpha;}$ ，其中选择Y等于100微米。这导致 $\frac{1+\&lsqb;1-\frac{1}{2}{\left(2\mathrm{\&pi;}\frac{Y.s}{\mathrm{rq}}\right)}^2\&rsqb;}{2}>\mathrm{\&alpha;}$ ，使用泰勒展开，导致 $\frac{2}{(1+\cos \left(2\mathrm{\&pi;}\frac{\mathrm{sY}}{\mathrm{Rq}}\right)}<\frac{1}{\mathrm{\&alpha;}}.$

因而，在根据本发明的光学扫描装置中径向误差信号减小小于1/α。这意味着，当α小于0.2时，径向误差信号减小小于5倍，这足够用于确保鲁棒性的径向跟踪。

小波形因数光盘的典型值为r＝6mm和q＝0.5μm。为了使径向误差信号的降低小于2倍，信息载体上两个连续点之间的距离s应当小于9微米。

应当注意本发明还提供相对较小的径向误差信号的斜率变化。减小信息载体上两个连续点之间的距离降低了径向误差信号的斜率改变。因为径向误差信号的斜率的小改变改善了径向跟踪伺服控制环，所以这是尤其有利的。

图4示出了利用根据本发明的光学扫描装置测得的焦点s曲线。焦点s曲线测量了焦点误差信号FE，所述焦点误差信号是物镜106和信息载体100之间距离d的函数。可以测得的一个参数是焦点s曲线的长度z。已经示出，焦点s曲线长度z和信息载体上两个连续点之间的距离s之间的关系为 $s=2\sqrt{2}.z.\mathrm{NA}.(1+\frac{\mathrm{\&Delta;s}}{\mathrm{\&Delta;d}})$ 。因而，选择信息载体上两个连续点之间的距离s，即 $s\&le;\frac{10\sqrt{1-\mathrm{\&alpha;}}}{\mathrm{\&pi;}}\mathrm{rq}$ 等效于通过这样的方式即， $z\&le;$ $\frac{5\sqrt{\frac{1-\mathrm{\&alpha;}}{2}}}{\mathrm{\&pi;NA}(1+\frac{\mathrm{\&Delta;s}}{\mathrm{\&Delta;d}})}\mathrm{rq}$ 设计光学扫描装置。

下面权利要求书中的任何附图标记不应理解为是对权利要求的限制。很明显的是，动词“包括”及其动词变化形式的使用并不排除任何权利要求中所定义元件之外的其他元件的存在。元件前面的词语“一”或者“一个”并不排除多个这种元件的存在。

Claims (4)

1.一种用于扫描信息载体的光学扫描装置，所述信息载体包括具有轨道间距为q的轨道，距所述信息载体中心最近的轨道具有半径r，所述光学扫描装置包括用于产生辐射束的辐射源、用于从所述辐射束在所述信息载体上产生三个点的工具，以这样的方式布置所述用于产生三个点的工具使得信息载体上两个连续点之间的距离s满足：

$s\&le;\frac{10\sqrt{1-\mathrm{\&alpha;}}}{\mathrm{\&pi;}}\mathrm{rq},$

其中s和q在微米范围，r在毫米范围，r低于10毫米，α高于0.2。

2.根据权利要求1所述的光学扫描装置，其中α高于0.5。

3.一种用于扫描信息载体的光学扫描装置，所述信息载体包括具有轨道间距为q的轨道，距所述信息载体中心最近的轨道具有半径r，所述光学扫描装置包括用于产生辐射束的辐射源、具有数值孔径NA的物镜、用于测量焦点s曲线的三个检测器，所述检测器具有宽度Δd，并以距离Δs隔开，所述焦点s曲线具有焦点s曲线z使得

$z\&le;\frac{5\sqrt{\frac{1-\mathrm{\&alpha;}}{2}}}{\mathrm{\&pi;NA}(1+\frac{\mathrm{\&Delta;s}}{\mathrm{\&Delta;d}})}\mathrm{rq},$

其中z和q在微米范围，r在毫米范围，r低于10毫米，α高于0.2。

4.根据权利要求3所述的光学扫描装置，其中α高于0.5。

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