专利名称：聚焦控制装置和聚焦控制方法
技术领域：
本发明涉及一种用于多层光记录盘的回放装置，特别涉及一种层跳转控制技术，用于在聚焦方向上移动物镜，从而对任意期望的记录层执行聚焦伺服操作。
背景技术：
近年来，一种称作“DVD”的光盘作为大容量记录介质已投入实际使用当中。DVD每面最多有两个记录层，并且能够在两面上记录。用于这种多层光记录盘的回放装置需要包括控制物镜在聚焦方向上相对于光盘的距离的功能(层跳转功能)，从而在再现期间对任一记录层的聚焦伺服操作正在进行的状态下请求再现另一层的情况下，可以对目标层执行聚焦伺服操作。
其间，回放装置在再现光盘数据之前在各层中执行聚焦偏置(bias)自动调整，从而可以在最小化抖动量的位置针对每个盘实现聚焦伺服操作的引入，以提供最佳再现特性。
更具体地说，如图8的流程图所述，在数据再现之前，首先对低层(离物镜较近的层，并且称作“层0”)执行伺服自动调整，从而设置层0的聚焦偏置(S501)。然后，执行到层1的层跳转(S502)，并且对层1执行伺服自动调整，从而设置层1的聚焦偏置(S503)。
而且，执行到层0的聚焦跳转(S504)，并且开始数据再现(S505)。因此，使用设定聚焦偏置值，可以吸收各个光盘之间的差别，从而执行可靠的层跳转和聚焦伺服操作的引入(pull-in)。附带地，虽然这些过程之前有时存在盘介质区分过程，但是将省略这一过程。
发明内容
然而，在上述聚焦偏置自动调整过程中，从层0到层1的层跳转需要在层0的聚焦偏置自动调整之后(S501)和层1的聚焦偏置自动调整之前(S503)执行。
在这种情况下，尚未设置层1的最佳聚焦偏置，因此在考虑聚焦误差电平的标准接近为0的点，实现聚焦伺服操作的引入。
在这一点上，一些光盘的聚焦误差信号特性例如图9A所示，在光学上展示层1中的偏差。即使在这种光盘中，在自动调整聚焦偏置之后，也可以在例如图9B的Pb所示的点引入聚焦伺服操作，因此层跳转可以成功。然而，在设置最佳聚焦偏置之前的层跳转过程中(S502)，在图9C的Pc所示的点引入聚焦伺服操作。在这种情况下，引入点接近于引入允许范围(图9C的粗线部分)的边界，从而层跳转有时会由于没有引入聚焦而失败。
本发明的目的是提供即使在调整聚焦偏置之前也可以可靠地实现层跳转的技术。
为了解决上述问题，本发明的聚焦控制装置，包括物镜，用于将光聚焦在具有多个信号记录层的光盘上；聚焦驱动部件，用于在光盘记录层的垂直方向上移动物镜；光电检测部件，用于检测从所述光盘反射的光；聚焦误差信号生成部件，用于根据所述光电检测部件的检测信号，生成所述物镜相对于所述光盘的任一所述记录层的散焦所对应的聚焦误差信号；记录层移动控制部件，用于根据误差信号，生成控制所述聚焦驱动部件的信号，从而将所述物镜移到所述物镜所要聚焦的记录层上；以及聚焦引入部件，用于将所述物镜的聚焦引入到所述物镜所要聚焦的所述记录层上，所述引入部件允许通过所述记录层移动控制部件进行开关；其中，所述记录层移动控制部件根据特定记录层所对应的所述聚焦误差信号的最大值和最小值，计算一个中间值；并且在将所述物镜的聚焦位置移到所述记录层的情况下，当所述聚焦误差信号对应于中间值时，打开所述聚焦引入部件。
其中，中间值不需要是一个严格的值，但是如果它位于误差电平波形中心点的附近，则可以令人满意地实现本发明的目的。
另外，根据本发明，用于具有多个信号记录层的光盘的层跳转控制方法包括根据特定记录层所生成的聚焦误差信号的最大值和最小值，获得一个中间值；以及，在到该记录层的层跳转过程中，当聚焦误差信号对应于该中间值时，引入聚焦伺服操作。
附图简述
图1是示出多层光记录盘回放系统的聚焦控制机构的方框图；图2是用于说明多层光记录盘构造的说明图；图3是用于说明光拾取器构造的光路图；图4是示出其中由双轴驱动器(actuator)在物镜聚焦方向上驱动物镜的机构结构的剖面图；图5是物镜从双层光记录盘的远处移到光盘近处的情况下的标准聚焦误差信号的波形图；图6是用于说明本实施例的层跳转控制机构的处理操作的流程图；图7是用于说明根据聚焦误差信号的波形设置引入点的过程的说明图；图8是用于说明现有技术的聚焦偏置设置过程的流程图；图9是用于说明聚焦误差信号特性与聚焦伺服操作的引入之间的关系的说明图。
具体实施例方式
将参照附图对本发明的一个实施例进行描述。图1是示出多层光记录盘回放系统的聚焦控制机构的方框图。在多层光记录盘回放系统中，具有多层记录结构的光盘11，例如DVD由主轴马达12进行驱动，从而以预定速度旋转，同时激光束从光拾取器13发射，并且由物镜13a聚焦在光盘11的任一记录层上。此外，从记录层反射的光由光拾取器13进行读取。所读取光信号的部分转化为输入到聚焦误差生成电路14的电信号。聚焦误差生成电路14根据所转化的电信号生成聚焦误差信号。在此，例如可以采用这样的方式来生成聚焦误差信号光拾取器13的光接收部分包括象限光电检测器元件，它采用散光法(astigmatic method)放大上下左右光电检测器元件输出的差别。
另外，由光拾取器13读取的信号转化为输入到再现电路50的电信号(RF信号)。再现电路50根据记录在光盘记录层上的数字信号，再现语音数据、图像数据等。附带地，再现电路50也能够再现单层结构的光盘。
由聚焦误差生成电路14生成的聚焦误差信号输入到层跳转控制电路15和引入点设置电路16。
层跳转控制电路15在对光盘的某个记录层的聚焦伺服操作正在进行的状态下请求移动以聚焦到另一记录层的情况下，控制层跳转过程。更具体地说，当请求移动到另一记录层时，对开关17进行驱动，以关闭聚焦伺服。然后，当正在监测来自聚焦误差生成电路14的聚焦误差信号的时候，将用于驱动物镜13a的信号输出到加法器电路19。此外，当完成层跳转后，对开关17进行驱动，以打开聚焦伺服。
引入点设置电路16根据聚焦误差信号的波形计算层跳转时的聚焦伺服操作的引入点。引入点设置电路16的详细过程将在后面说明。
聚焦伺服控制电路18由聚焦偏置自动调整电路、增益调整电路、相位补偿电路、放大器电路等构成，并且它执行聚焦伺服过程，其中，生成要施加于聚焦线圈(参见图5)的控制信号，从而输入聚焦误差信号可以成为基准电平。也就是，聚焦伺服控制电路18执行克服光盘11在其旋转期间的所谓“表面振荡”的过程等，并且使激光束的聚焦位置持续跟随信号记录表面。聚焦伺服控制电路18的聚焦误差信号输入的开/关受控于开关17的开关操作。
加法器电路19合计来自聚焦伺服控制电路18和层跳转控制电路15的物镜13a驱动信号，并且将所得到的和输出到聚焦控制驱动电路20。
聚焦控制驱动电路20生成输入控制信号所对应的用于驱动物镜13a的电压，并且将该电压提供给双轴驱动器21。
附带地，上述各个电路的过程可以用软件来很好地实现。这种程序，例如驱动程序，可以采用记录在存储介质例如光盘上的形式出现在市场上。
双轴驱动器21在物镜的聚焦方向和光盘的径向上制动和驱动光拾取器13的物镜13a。
在本例中，多层光记录盘具有如图2所示包含双记录层的双层结构，并且再现期间离物镜13a较近的层称作“层0”，而离物镜13a较远的层称作“层1”。图中，用实线表示的记录层为层0，并且用虚线表示的记录层为层1。多层光记录盘的外部尺寸例如为与CD-ROM相等的直径120mm和厚度1.2mm。然而，DVD具有其中厚度均为0.6mm的两个盘叠在一起的结构。可以在每面最多两层上记录数据，并且可以在盘的两面上记录数据。盘的存储容量在单面单层记录的情况下为4.7G字节，在单面双层记录的情况下为8.5G字节，在双面单层记录的情况下为9.4G字节，并且在双面双层记录的情况下为17G字节。盘的轨道间距为0.74μm，并且盘的数据读取激光波长为650nm。附带地，显然，本发明的层跳转控制不仅适用于双层结构的光盘，而且适用于具有三或四层的层结构的光盘。
数据由光拾取器13从光盘11进行读取。例如图3所示，光拾取器由物镜13a、准直透镜13b、偏振棱镜13c、半导体激光信号生成器13d、柱面透镜13e和光电检测器元件13f构成。从半导体激光信号生成器13d发射的激光束通过偏振棱镜13c直线传播，并且穿过准直透镜13b，然后由物镜13a聚焦在光盘11的任一记录层上。从光盘11发射的光通过物镜13a返回，并且穿过准直透镜13b，然后在由偏振棱镜13c产生90度偏移之后，通过柱面透镜13e进入光电检测器元件13f。
图4是其中由双轴驱动器21在聚焦方向上驱动物镜13a的机构图。物镜13a通过物镜固定器13g由物镜支持弹簧21c进行支持，从而可以自由地在垂直和水平方向上发生位移。聚焦线圈21a安置在物镜13a的周围，并且外部还安置磁体21b。当控制信号提供给聚焦线圈21a时，向物镜13a提供如箭头所示的聚焦方向上的驱动力。
图5是物镜13a从离双层光记录盘11的远处移到离光盘11的近处的情况下的标准聚焦误差信号的波形图。图中，用箭头表示的“层0聚焦点”是低层(层0)的聚焦位置，而“层1聚焦点”是高层(层1)的聚焦位置。在此，层0聚焦点的聚焦误差电平和层1聚焦点的聚焦误差电平依赖于光特性而变化，并且它们不总是相互一致。参照聚焦误差信号电压0，向上方向称作“高方向”，而向下方向称作“低方向”。此外，考虑到光盘的特性等，聚焦误差信号电压为0的位置不总是最佳数据读取位置。因此，在再现数据之前需要调整聚焦偏置。
参照该图，当物镜13a开始从离光盘11的远处移动时，聚焦误差信号在高方向上形成一次峰值，并且在所到达的基准电平附近进入层0的聚焦点。然后，它在低方向上形成峰值，再次经过基准电平，并且在高方向上形成峰值。然后，它在随后到达的基准电平附近进入层1的聚焦点。当物镜13a移到离光盘更近的位置时，信号再次在低方向上形成峰值。
将参照图6的流程图，描述如上所述构造的本实施例的层跳转控制机构的处理操作。
该过程的启动触发条件为，载入光盘11，在已载入光盘的状态下打开电源，或者从用户接受光盘回放指令。通过这种方式，针对每个光盘或每次回放，执行该过程，从而允许克服光盘特性的差异、使用环境的变化等。
首先，层跳转控制电路15执行聚焦误差信号测量过程(S101)。聚焦误差信号测量过程的执行方式是，当物镜13a正从相对于光盘11的远处移到近处的时候观察聚焦误差信号。在这种情况下获得的聚焦误差信号波形的一个例子如图7所示。
引入点设置电路16根据聚焦误差信号波形，设置聚焦伺服操作的引入点(S102)。具体地说，获得图7所示的聚焦误差信号波形中层1的最大误差电平(L1_top)和最小误差电平(L1_btm)。此外，将通过计算电平L1_top和L1_btm的平均值而获得的电平L1_target设为聚焦伺服操作的引入点。也就是，聚焦伺服操作的引入点为层1的误差电平波形的中心点。然而，该引入点并不严格。也就是，如果引入点处于误差电平波形的中心点的附近，则可以令人满意地完成本发明的目的。
当设置完层1的聚焦伺服操作引入点时，首先对层0打开聚焦伺服，并且执行对层0的伺服自动调整，从而设置层0的聚焦偏置(S103)。然后，当结束对层0的伺服自动调整时，关闭聚焦伺服操作，并且执行到层1的层跳转(S104)。
具体地说，层跳转控制电路15设置在过程S102所设的引入点(L1_target)的聚焦偏置值。此外，电路15输出用于驱动物镜13a的信号，并且它在监测由聚焦误差生成电路14生成的聚焦误差信号的时候，以引入点(L1_target)的偏置打开聚焦伺服(由于在打开聚焦伺服之后引入聚焦伺服操作，因此引入和打开的时刻通常不同)。
然后，执行对层1的伺服自动调整，并且设置自动调整之后的聚焦偏置值(S105)。
在结束对层1的伺服自动调整之后，执行到层0的层跳转(S106)，并且开始对记录在光盘上的数据的再现过程(S107)。
附带地，虽然在上述例子中所说明的是对具有双层结构的光盘的上层设置尝试性偏置值，但是本发明不限于此，而是它也适用于例如在设置低层聚焦偏置的聚焦偏置之前执行从上层到下层的层跳转的情况。而且，本发明通过执行类似的过程，适用于具有三或四层结构的光盘。此外，不仅在聚焦偏置自动调整之前而且在数据再现期间，在执行层跳转的情况下都可以采用在前述过程中设置的聚焦伺服操作的引入点值。
通过这种方式，根据本发明，即使在调整聚焦偏置之前，也可以可靠地实现层跳转。
权利要求
1.一种控制物镜聚焦的聚焦控制装置，用于将光聚焦在具有多个信号记录层的光盘上，包括聚焦驱动部件，用于在光盘记录层的垂直方向上移动物镜；光电检测部件，用于检测从所述光盘反射的光；聚焦误差信号生成部件，用于根据所述光电检测部件的检测信号，生成所述物镜相对于所述光盘的任一所述记录层的散焦所对应的聚焦误差信号；记录层移动控制部件，用于根据误差信号，生成控制所述聚焦驱动部件的信号，从而将所述物镜移到作为所述物镜目标的记录层上；以及聚焦引入部件，用于将所述物镜的聚焦引入到所述物镜所要聚焦的所述记录层上，所述引入部件允许通过所述记录层移动控制部件进行开关；其中，所述记录层移动控制部件根据特定记录层所对应的所述聚焦误差信号的最大值和最小值，计算一个中间值；并且在将所述物镜的聚焦位置移到所述记录层的情况下，当所述聚焦误差信号对应于中间值时，打开所述聚焦引入部件。
2.一种光盘回放系统，包括如权利要求1所述的聚焦控制装置。
3.如权利要求2所述的光盘回放系统，其中，在回放所述光盘之前，执行一个过程，其中，所述记录层移动控制部件根据所述特定记录层所对应的所述聚焦误差信号的最大值和最小值，计算所述中间值。
4.一种聚焦控制装置，其中，对具有多个信号记录层的光盘控制物镜的层跳转，包括获取部件，用于根据物镜的散焦所对应且从某一记录层生成的聚焦误差信号的最大值和最小值，获得一个中间值；以及开启部件，用于在执行到所述记录层的层跳转的情况下，以聚焦误差信号对应于所述中间值时的偏置打开引入所述物镜聚焦的聚焦伺服。
5.一种对具有多个信号记录层的光盘控制物镜的层跳转的方法，包括如下步骤根据物镜的散焦所对应且从某一记录层生成的聚焦误差信号的最大值和最小值，获得一个中间值；以及在执行到所述记录层的层跳转的情况下，以聚焦误差信号对应于所述中间值时的偏置打开引入所述物镜聚焦的聚焦伺服。
6.一种用于控制物镜层跳转的程序，可以由回放具有多个信号记录层的装置执行，使所述回放装置执行如下步骤根据物镜的散焦所对应且从某一记录层所生成的聚焦误差信号的最大值和最小值获得一个中间值；以及在执行到所述记录层的层跳转的情况下，以聚焦误差信号对应于所述中间值时的偏置，打开引入所述物镜聚焦的聚焦伺服。
7.一种存储介质，记录有如权利要求6所述的程序产品。
全文摘要
引入点设置电路(16)在光盘(11)再现之前将层(1)的聚焦误差信号的最大和最小值之间的中间值设为聚焦伺服引入点，在聚焦偏置自动调整之前的层跳转过程中，在该点引入聚焦伺服，从而即使在聚焦偏置调整之前也能够执行可靠的层跳转。
文档编号G11B7/00GK1439159SQ01811930
公开日2003年8月27日 申请日期2001年10月25日 优先权日2000年10月25日
发明者小林俊和 申请人:索尼计算机娱乐公司