专利名称：跟轨误差检测方法和装置以及光学记录和再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种跟轨误差检测方法、跟轨误差检测装置以及光学记录和再生装置，该光学记录和再生装置用于在光学记录介质(诸如光盘和光卡)上光学地记录信息以及再生来自光学记录介质的信息。
背景技术：
近年来，已开发出具有不同记录密度的各种类型的光学记录介质。例如，激光的可用波长接近780nm的CD(光盘)，例如，激光的可用波长接近660nm的DVD(数字化视频光盘)、激光的可用波长接近405nm的BD(蓝光光盘商标)、激光的可用波长接近405nm的HD-DVD(高清晰度DVD)可列举为类似光盘的光学记录介质。
这些光学记录介质在结构上各不相同。为了增加记录密度，使CD型的光学记录介质的1.6μm的轨道间距小型化为DVD型的光学记录介质的0.74μm，并且其还被微型化为BD型光学记录介质的接近0.3到0.35μm。
相对于轨道宽度如上所述被最小化的记录轨道来说，必需将从光源发出的光高精度地定位在目标记录轨道处。
DPP(微分推挽)方法广泛用作校正物镜的偏移量的方法，即，在使用推挽信号的跟轨方法中移动物镜的光轴(例如，见所引用的专利参考1)。
根据此DPP方法，从光源传播到光学记录介质的光被分成三束光，相对于中间主光束来说，将两个子光束照射在沿着光学记录介质表面的径向高精度地移动记录轨道的轨道间距1/2的位置上，以及可以检测跟轨误差并且可以通过检测在光接收单元处的这些光来抵消物镜的偏移。
日本经审查专利公开第H04-34212号发明内容如上所述，在根据相关技术DPP方法的跟轨误差检测方法中，在从光源传播到光学记录介质的光的向外光路上的三束分割光应被高精度地照射在光学记录介质的记录轨道的目标位置上。然而，上述相关技术的跟轨误差检测方法会不可避免地遇到以下问题(1)因为光在向外光路上被分成了三束光，所以来自光源的光的利用率与光不被分割的情况相比，在可以被记录和再生的光学记录和再生介质中会较低；(2)应相对于光学记录介质的轨道来高精度地定位子光束；
(3)主光束可以高精度地定位在光学记录介质的寻道轴(seekaxis)(径向)上；(4)在具有多个层的光学记录和再生介质中，不可避免地有来自各个层的没有被记录和再生的光；以及(5)上述相关技术的跟轨误差检测方法与具有不同轨道间距的光学记录介质不兼容。
然而，仍没有提出能够高精度地校正物镜的偏移而不在向外的光路上分割光的方法。
鉴于上述方面，本发明目的在于提供一种跟轨误差检测方法、跟轨误差检测装置，它们能够校正在跟轨误差检测中的物镜的偏移，还提供了一种光学记录和再生装置，其使用上述的跟轨误差检测方法和跟轨误差检测装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种跟轨误差检测方法，其包括以下步骤使得引入到物镜的单束光的强度分布能够相对于光学记录介质的轨道方向以及与垂直于轨道方向的方向倾斜的方向具有对称性；将光接收单元至少分成轨道方向的光接收单元以及与轨道方向垂直的方向的光接收单元；以及基于来自分割的光接收单元的检测信号，检测跟轨误差信号。
在根据本发明的跟轨误差检测方法中，光接收单元检测跟轨误差信号TES为TES＝RPP-kTPP(k是任意常数)其中，TPP表示光学记录介质的轨道方向的差信号，以及RPP表示与轨道方向垂直的方向的差信号。
在根据本发明的跟轨误差检测方法中，将被引入到所述光学记录介质和所述光接收单元的光的强度分布具有对称性的所述方向表示成10度≤α≤80度其中，α表示在该方向和轨道方向之间所形成的角度。
根据本发明的另一方面，提供了一种跟轨误差检测装置，其包括光学系统，其中，将来自光源的单束光通过至少一个物镜引入到光学记录介质中，从光学记录介质反射的光被引入到光接收单元中；以及运算电路，用于基于在光接收单元检测到的光输出来检测至少一个跟轨误差信号。其中，引入到物镜的光的强度分布相对于光学记录介质的轨道方向以及与垂直于轨道方向的方向倾斜的方向具有对称性；光接收单元至少被分成轨道方向和与轨道方向垂直的方向；以及运算电路，基于来自分割的光接收单元的检测信号来检测跟轨误差信号。
在根据本发明的跟轨误差检测装置中，光接收单元检测跟轨误差信号TES为TES＝RPP-kTPP(k是任意常数)其中，TPP表示光学记录介质的轨道方向的差信号，以及RPP表示与轨道方向垂直的方向的差信号。
在根据本发明的跟轨误差检测装置中，将被引入到所述光学记录介质和所述光接收单元的光的强度分布具有对称性的所述方向表示为10度≤α≤80度其中，α表示在该方向和轨道方向之间所形成的角度。
根据本发明的另一个方面，提供了一种包括光头的光学记录和再生装置，该装置包括光学系统，其中来自光源的单束光通过物镜被引入到光学记录介质中，从光学记录介质反射的光被引入到光接收单元和用于驱动物镜的物镜驱动单元，光头用于基于由光接收单元检测到的光输出来记录和/或再生信息。其中，引入到物镜的光的强度分布相对于光学记录介质的轨道方向以及与垂直于轨道方向的方向倾斜的方向具有对称性；光接收单元被至少分成轨道方向和垂直于轨道方向的方向，以及运算电路，基于来自分割的光接收单元的检测信号来计算跟轨误差信号。
在根据本发明的光学记录和再生装置中，光接收单元检测跟轨误差信号TES为TES＝RPP-kTPP(k是任意常数)其中，TPP表示光学记录介质的轨道方向的差信号，以及RPP表示垂直于轨道方向的方向的差信号。
在根据本发明的光学记录和再生装置中，将被引入到所述光学记录介质和所述光接收单元的光的强度分布具有对称性的所述方向表示为10度≤α≤80度其中，α表示在该方向和轨道方向之间所形成的角度。
在根据本发明的光学记录和再生装置中，轨道方向的差信号TPP对应于物镜在垂直于轨道方向的方向上移动的量。
图1是示出了根据本发明实施例的包括跟轨误差检测装置的光学记录和再生装置的示意框图；图2A和图2B分别是用于参考以阐述根据本发明实施例的跟轨误差检测方法的示意图；图3是用于参考以阐述根据本发明的实施例的跟轨误差检测方法的示意图；图4是用于参考以阐述根据本发明的实施例的跟轨误差检测方法的示意图；图5是示出了根据本发明的实施例的跟轨误差检测装置的运算电路的示意框图；图6是示出了相对于物镜移动的跟轨误差检测信号的示意图；以及图7是示出了当改变光强度分布的倾斜角度和物镜移动时，改变跟轨误差信号的方式的示意图。
具体实施例方式
以下将参考附图描述本发明的实施例，但是无须说明，本发明并不限于以下的实施例。
附图中的图1是示出了光学记录和再生装置的实例的主要部分的示意图，该光学记录和再生装置包括可以实现根据本发明的跟轨误差检测方法的跟轨误差检测装置。
光学记录和再生装置(由图1中的参考数字100来图示)包括光源2，包括诸如半导体激光器的合适装置；以及用于将从光源2发出的光引入到光学记录介质10(例如，光盘)中的光学系统。如图1所示，该光学系统包括由合适透镜(此情况下为准直镜)制成的透镜3、偏振光束分光器4、1/4波片5和物镜6。并且，光学记录和再生装置100还包括用于将在光学记录介质10上所反射的光引入到光接收部8中的光学系统。在这种情况下，该光学系统包括物镜6、1/4波片5、偏振光束分光器4和由诸如多透镜的合适透镜形成的透镜7。
将诸如双轴致动器的物镜驱动单元9连接至物镜6，以配置由虚线示出的光头1。同样，将光学记录介质10固定地保持在旋转驱动单元16上并且一旦记录和再生，就使其以预定速度旋转。
将由光接收单元8检测到的信号输出到运算电路15。如图1中的点划线T所示，根据本发明的跟轨误差检测装置20包括用于将来自光源2的光引入光学记录介质10中的光学系统；用于将在光学记录介质10上所反射的光引入光学接收单元8中的光学系统；以及运算电路15。
在这种配置中，例如，从光源2发出的激光被由准直镜(例如)形成的透镜3校正为平行光。然后，将该平行光引入到偏振光束分光器4中，其中，平行光在偏振表面上被反射、通过1/4波片5、然后穿过物镜6引入到光学记录介质10的预定记录轨道上。
该光被转换成具有光强度分布的光束(这将在稍后参考图2A和图2B详细描述)、引入到物镜6、然后具有预定光强度分布地照射在光学记录介质10的预定轨道上。
从光学记录介质10所反射的光从物镜6穿过1/4波片5。已两次通过1/4波片5的光被偏振光束分光器4沿着偏振方向转换、通过偏振表面，然后穿过透镜7引入到光接收单元8的光接收表面上。
将该光接收单元8沿着光学记录介质10的轨道方向和垂直于轨道方向的方向分成四个部分。特别地，当光学记录介质10是类似盘状的光盘时，将光接收单元8沿着对应于切向(切线)方向和半径(径向)方向的方向分成四个部分。应了解，以以下方式定位光接收单元8，光接收单元8的分割线的交叉点可以与从光学记录介质10反射之后引入光接收单元8中的光的强度分布的强度中心一致。
接下来，将由光接收单元8检测到的光输出提供给运算电路15，从而计算RF(射频)信号、TE(跟轨误差)信号和FE(聚焦误差)信号。例如，将由光接收单元8检测到的光输出的和信号提供给运算电路15，其中，该信号是通过合适的处理方法(诸如A/D(模拟数字)转换和误差校正)来处理的，从而将RF信号输出作为记录和再生信号。将跟轨误差(TE)信号输出到光头驱动单元13和/或物镜驱动单元9，从而，使光头驱动单元13和/或物镜驱动单元9受控于跟轨伺服系统。同样，将聚焦误差(FE)信号输出到物镜驱动单元9，从而使物镜驱动单元9受控于聚焦伺服系统。
应了解，可以通过向由(例如)多透镜形成的透镜7施加散光的散光方法来检测聚焦误差(FE)信号。
接下来，根据本发明，如图2A或图2B所示，引入到物镜6中的光可以在轨道方向和在与轨道方向垂直的方向倾斜的方向上的光强度分布中具有对称性，并且从光源2发出的光在光强度分布上可以具有对称性。特别地，在光学记录介质10的表面上以及在光接收单元8中也类似，光强度分布可以在光学记录介质10的轨道方向和与垂直于轨道方向的方向相对应的方向倾斜的方向上具有对称性。
此处，如图2A和图2B所示，在光接收单元8的光接收表面上，假定对应于光学记录介质10的轨道方向(切线方向)的方向为y轴，以及对应于与y轴垂直的方向(径向方向)的方向为x轴，A假定为从x-y坐标系的x＞0且y＞0的光接收区域获得的信号。另外，B假定为从x＜0且y＞0的光接收区域获得的信号，C假定为从x＜0且y＜0的光接收区域获得的信号，以及D假定为从x＞0且y＜0的光接收区域获得的信号。
图2A示出了以下情况，其中，光强度分布在用于接收信号A和C的区域中是密集的，而光强度分布在用于接收信号B和D的区域中变稀薄。图2B示出了以下情况，其中，光强度分布在用于接收信号B和D的区域中是密集的，而光强度分布在用于接收信号A和C的区域中是稀薄的。更具体的，根据本发明，如图2A和图2B所示，以光强度分布可以在与x轴和y轴倾斜的方向上具有对称性的方式将光引入到物镜6。
在图2A和图2B中，参考标号P1和P2表示推挽信号区域，其中，由轨道导槽或或凹凸坑所衍射的第0级衍射光和第±1级衍射光彼此重叠。
应了解，可用作光学记录和再生装置的光源的半导体激光一般具有不同的角度，在该角度处，光沿着平行于有源层的方向(//方向)以及沿着垂直于有源层的方向(⊥)发散。光沿着相对于有源层⊥方向发散的角度是光沿着相对于有源层//方向发散的角度的好几倍。因此，只要光没有通过诸如光束成形的合适方法来处理，那么当光引入到物镜时所获得的光强度分布在⊥方向上具有高强度的外围光(边缘强度)以及在//方向上具有低强度的外围光因此，如果以以下方式定位该光强度分布，即光强度分布可以在与光学记录介质的轨道方向(切线方向)倾斜的方向(即，与轨道方向倾斜的方向)上具有对称性，那么当物镜沿着垂直于轨道(径向方向)的方向偏移时，有可能基于来自象限光接收单元的检测信号来检测如此偏移的透镜移动量和跟轨误差信号。
以下将参考图3和图4描述用于检测该物镜移动量的原理。
图3和图4示出了入射到物镜上的光的光强度分布，其中通过物镜被反射在光学记录介质的表面上的光的光路被发送光路所取代的光路图，以及在光接收单元的表面上的光强度分布和在光接收单元上的强度分布平面图。图3和图4示出了其中将物镜定位在光学轴上的情况以及其中将物镜通过透镜偏移了偏移量S1的情况。同样，在图3和图4中所示的光接收单元8中，与图2A和图2B相同的那些元件和部件用相同的参考标号来表示并因此无需对其进行描述。
如图3所示，当物镜6的光学轴C没有被移动时，光强度分布Ld变成对称轴为光学轴C的光强度分布，由孔径a控制的入射光L在经过反射表面R的反射之后，具有对称轴为光学轴C的光强度分布Ld0，因此，当光被引入具有上述图2A中所示的光强度分布的光接收部8中时，可以维持强度分布。此时，在由x轴(其表示垂直于光学记录介质的轨道方向的方向(径向方向))分割的上下区域中的光强度分布彼此相互对称，就是说，信号(A+D)和(B+C)变得基本上彼此相等，并且信号(A+D)和(B+C)的差信号变为零。
另一方面，如图4所示，当物镜6的光轴C2相对于光学系统的光轴C1移动时，如果将物镜移动量表示为S1，那么在反射表面R上所反射的光的光强度分布中，在光沿着返回光路(如图4中所示的发送光路)穿过物镜6之后，光强度分布Ld1移动了移动量S2，这个量是物镜6的移动量S1的两倍。特别地，光接收单元8接收光强度分布作为顶点位于由虚线C3所示的位置处的光强度分布，即，光强度分布被移动了为物镜6的移动量S1的两倍的移动量S2。在图4中，由箭头Ls表示在光学系统的光轴C1上的光的光路。
在这种情况下，因为在垂直于光学记录介质的轨道方向的方向(径向方向)上，由物镜的移动产生了光强度差，尤其在本实施例中，由于这个光强度分布倾斜，所以，在轨道方向(切线方向)也产生光强度差。因此，光接收单元8的y轴的+侧区域变成光强度很高的区域，而y轴的-侧区域变成光强度很低的区域。
因此，通过检测差信号(A+B)-(C+D)(这是图4中所示的光接收单元8的上下区域之间的光强度差)来仅检测物镜6的偏移(移动量)成为了可能。同样，可以获得跟轨误差信号，其中，通过从垂直于轨道的方向(径向)的差信号中减去表示这个移动量的差信号来校正物镜6的偏移。
特别地，在这种情况下，跟轨误差信号TES可以表示为TES＝RPP-kTPP(k是任意常数)......(1)其中，RPP表示垂直于轨道的方向(径向方向)的差信号，而TPP表示轨道方向的差信号。RPP可以表示为RPP＝(A+B)-(C+D)......(2)同样，如图2A所示，当入射在物镜6上的光的光强度分布在用于接收光接收单元的信号A和C的区域中是密集的而在用于接收来自光接收单元的信号B和D的区域中是稀疏的时候，TPP可以表示为
TPP＝(A+D)-(B+C)......(3)同样，如图2B所示，当入射在物镜6上的光的光强度在用于接收光接收单元的信号A和C的区域中是稀薄的而在用于接收来自光接收单元的信号B和D的区域中是密集的时候，TPP可以表示为TPP＝(B+C)-(A+D)......(3’)应了解，任意常数k是用于校正由入射光的不同强度分布和倾斜角度所引起的差的校正系数。
图5是示出了用于计算上述等式(1)到(3)(或(3’))的运算电路15的示意性框图。
如图5所示，分别通过加法器21～24来计算由光接收单元8所检测到的光量A～D为A+D、A+B、B+C和C+D，并且将这些光量A～D分别由减法器25和26计算为(A+D)-(B+C)，即，TPP和(A+B)-(C+D)，即，RPP。应了解，当计算上述等式(3’)时，由减法器25’来计算(B+C)-(A+D)。接下来，通过系数乘法器27使TPP乘以系数k，并且将RPP和kTTP之间的差信号作为跟轨误差信号TES从加法器28输出。
根据该计算，可以校正由实线C所示的DC分量kTPP、其通过相关技术中的物镜6的偏移被加到由实线b表示的跟轨误差信号RPP上，并且因此，可以仅检测由实线d示出的原始跟轨误差信号分量TES。在图6中，给出的信号量为相对值。
应了解，虽然未示出，上述RF信号可以通过计算(A+B+C+D)来检测，并且可以通过计算(A+C)-(B+D)来检测使用散光方法的聚焦误差信号。
图7是示出了当模拟TPP输出同时入射在物镜6上的光的强度分布的倾斜角度从图2C所示的x轴(即，垂直于轨道方向的方向(径向方向))开始在5度到85度的范围中变化时所获得的结果的曲线图。在这个模拟过程中，将以宽光强度分布的外围光的强度选择为0.88而将以窄光强度分布的外围光的强度选择为0.49。同样，水平轴的物镜移动量示出为标准值，其中，将孔径半径选择为1。TPP输出值是任意强度。
从图7中可以清楚了解，当具有倾斜角度地定位光强度分布的对称方向时，由于可以相对于在倾斜角度在10度到80度之间的范围中的物镜移动量来检测足够等级的输出差，所以应在从10度到80度的范围内选择倾斜角度。
同样，为了更高精度地检测物镜移动量，需要在从大约30度到60度的范围内选择倾斜角度。具体的，如果倾斜角度是从40度到45度的范围中选择的，那么因为有可能检测最大的信号输出差，所以应了解，应理想地在上述范围中选择倾斜角。
根据上述本发明的跟轨误差检测方法、跟轨误差检测装置以及光学记录和再生装置，有可能仅通过一束光而不使用子光束来校正物镜的偏移量，就是说，有可能轻易获得具有将被相对简单配置的光学系统移动的偏移量的跟轨误差信号，即使从光学系统移动物镜。同样，由于可以仅由一束光来配置用于检测跟轨误差的光学系统，所以可以达到以下效果1.可以改进光的利用率。
2.光学系统的光轴对准、光束位置对准和光束移动方向的位置对准正确率可以被节制，以使组件处理可以被简化，从而可以改进生产率以及增加产率。
3.由于无需使用多个光束，所以有可能抑制并减少当将信息记录在具有多个记录层的光学记录介质上并且从该光学记录介质再生信息时的不必要事件的发生。
4.有可能获得与具有不同轨道间距的光学记录介质的兼容性。
应注意，根据本发明的跟轨误差检测装置和光学记录和再生装置并不限于上述实施例中所述的实施例，并且可以在不脱离本发明的配置的范围的情况下，对其作出各种修改和变化。
例如，在根据本发明的光学记录和再生装置中，聚焦误差检测方法并不限于上述散光，而是可以使用其他的方法。
同样，根据本发明的跟轨误差检测方法、跟轨误差检测装置以及光学记录和再生装置可以应用于以下情况，其中，信息被记录在光学记录介质上以及从光学记录介质中再生，光学记录介质包括各种导槽和不均匀的凹痕，诸如染料光盘、相变型光盘和磁光盘，除了使用指定的推挽检测系统的光学记录介质，诸如DVD-ROM(数字化视频光盘-只读存储器)。另外，应注意，当仅检测物镜的偏移量时，可将本发明应用于所有的光学记录介质。
本领域技术人员应理解，可在本发明附加权利要求及其等效物的范围内，根据设计需要和其他的因素作出各种不同的修改、组合、子组合和替换。
权利要求
1.一种跟轨误差检测方法，其包括以下步骤使引入到物镜的单束光的强度分布相对于光学记录介质的轨道方向以及与垂直于所述轨道方向的方向倾斜的方向具有对称性；将光接收单元至少分成所述轨道方向的光接收单元以及与所述轨道方向垂直的方向的光接收单元；以及基于来自所述分割的光接收单元的检测信号，检测跟轨误差信号。
2.根据权利要求1所述的跟轨误差检测方法，其中，所述光接收单元检测跟轨误差信号TES为TES＝RPP-kTPP，k是任意常数其中，TPP表示所述光学记录介质的所述轨道方向的差信号，以及RPP表示与所述轨道方向垂直的方向的差信号。
3.根据权利要求1所述的跟轨误差检测方法，其中，将被引入到所述光学记录介质和所述光接收单元的光的强度分布具有对称性的所述方向表示为10度≤α≤80度其中，α表示在所述方向和所述轨道方向之间形成的角度。
4.一种跟轨误差检测装置，其包括光学系统，其中，将来自光源的单束光通过至少一个物镜引入到光学记录介质中，从所述光学记录介质反射的光被引入到光接收单元中；以及运算电路，用于基于在所述光接收单元处检测到的光输出来检测至少一个跟轨误差信号，其中，引入到所述物镜的光的强度分布相对于所述光学记录介质的所述轨道方向以及与垂直于所述轨道方向的所述方向倾斜的方向具有对称性；所述光接收单元被至少分成所述轨道方向和与所述轨道方向垂直的方向；以及所述运算电路基于来自所述分割的光接收单元的检测信号来检测跟轨误差信号。
5.根据权利要求4所述的跟轨误差检测装置，其中，所述光接收单元检测跟轨误差信号TES为TES＝RPP-kTPP，k是任意常数其中，TPP表示所述光学记录介质的所述轨道方向的差信号，以及RPP表示与所述轨道方向垂直的所述方向的差信号。
6.根据权利要求4所述的跟轨误差检测装置，其中，将被引入到所述光学记录介质和所述光接收单元的光的强度分布具有对称性的所述方向表示为10度≤α≤80度其中，α表示在所述方向和所述轨道方向之间形成的角度。
7.一种包括光头的光学记录和再生装置，所述装置包括光学系统，其中，来自光源的单束光通过物镜被引入到光学记录介质中，从所述光学记录介质反射的光被引入到光接收单元和用于驱动所述物镜的物镜驱动单元，所述光头用于基于由所述光接收单元检测到的光输出来记录和/或再生信息，其中，引入到所述物镜的光的强度分布相对于所述光学记录介质的所述轨道方向以及与垂直于所述轨道方向的方向倾斜的所述方向具有对称性；所述光接收单元被至少分成所述轨道方向和垂直于所述轨道方向的所述方向；以及所述运算电路基于来自所述分割的光接收单元的检测信号来计算跟轨误差信号。
8.根据权利要求7所述的光学记录和再生装置，其中，所述光接收单元检测跟轨误差信号TES为TES＝RPP-kTPP，k是任意常数其中，TPP表示所述光学记录介质的所述轨道方向的差信号，以及RPP表示垂直于所述轨道方向的所述方向的差信号。
9.根据权利要求7所述的光学记录和再生装置，其中，将被引入到所述光学记录介质和所述光接收单元的光的强度分布具有对称性的所述方向表示为10度≤α≤80度其中，α表示在所述方向和所述轨道方向之间形成的角度。
10.根据权利要求7所述的光学记录和再生装置，其中，所述轨道方向的差信号TPP对应于所述物镜在垂直于所述轨道方向的所述方向上移动的量。
全文摘要
一种跟轨误差检测方法，其包括以下步骤使引入到物镜的单束光的强度分布相对于光学记录介质的轨道方向以及与垂直于轨道方向的方向倾斜的方向具有对称性；将光接收单元至少分成轨道方向的光接收单元和与轨道方向垂直的方向的光接收单元；以及基于来自分割的光接收单元的检测信号来检测跟轨误差信号。
文档编号G11B7/00GK1963925SQ20061013854
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月7日 优先权日2005年11月7日
发明者冈本好喜 申请人:索尼株式会社