用于光记录及再现的盘驱动装置及其方法

摘要

用于在具有多记录层光记录介质上记录和/或再现数据的光盘驱动装置，当在记录层之间执行聚焦跳变操作时，响应有选择地产生的加速或减速脉冲及聚焦误差信号，一启动器移动一个物镜，消除了起因于叠加在聚焦误差信号上的噪声或起因于启动器中灵敏变化的聚焦跳变操作的不稳定性。

说明书

本发明涉及光盘驱动装置及其方法，尤其是将数据记录于具有多个记录层的光记录介质(如光盘)或从其上再现出该数据的装置及方法，以增加该介质的记录容量。

图12示出一个具有多个记录层以增加其数据记录容量的光盘41的断面。光盘41的盘基42由透光层，如聚碳酸酯形成，而在其底面形成A记录层46和B记录层47。A记录层46由半透光膜构成，允许入射光部分地进入而部分地反射。B记录层47是由铝或类似物的全反射膜构成，使入射光全部被反射。在及记录层47上形成一个保护膜45，以使记录层免受侵蚀或外部损伤。

通过把出自激光器之类的发光束L1进行焦点聚焦在A记录层46并监视从A记录层46的反射光，而读出形成在A记录层46的数据凹痕43。与之相似，通过把光束L2进行焦点聚焦在B记录层47并监视从B记录层47的反射光，读出在B记录层47形成的数据凹痕44，光束L1和L2由同一光源产生。在从每一层再现数据的过程中，透镜聚焦伺服控制器以某方式控制光的提取单元，以便把聚焦误差信号降至为零。

当连续地从两个记录层(A和B)再现出数据时，焦点必须从聚焦在A层上的光束L1快速地过渡到聚焦在B层上的光束L2，反之亦然。在下文中，这种过渡称之为聚焦点的跳变。这种焦点的跳变是通过驱动一个物镜而执行的，该物镜用以把光束聚焦到A层或B层上，就象可能出现的情况那样。

在聚焦点跳变中获得的焦点误差信号(图13A)和用于驱动该物镜的驱动信号(图13B)之间的关系的波形图示于图13A至13C中。点“a”和“b”分别表示A记录层46和B记录层47上的焦点的位置，并且这两个点都是在焦点误差的零电平处。表示该误差的幅度及方向的一个已知焦点误差信号在靠近点“a”和“b”的邻近处获得。

在从“a”和“b”的焦点跳变中，聚焦伺服回路被中断或“断开”(图13C)，并加入驱动电压(加速跳变脉冲)(图13B)，以加速物镜向点“b”移动。当物镜达到点“a”和“b”的中间位置时，加入另一个驱动电压(减速跳变脉冲)(13B)以对物镜减速。当物镜靠近“b”点邻近时，聚焦伺服回路被再度连接(图13C)，即复位到闭合状态。如图13A所示聚焦误差信号的过零点被用于检测“a”和“b”两点间中点。

图14的波形图示地说明聚焦误差信号和聚焦位置之间关系，其中代表两个记录层之间的层间层距是长的。图14中聚焦信号参差不齐的边缘起因于叠加在其上的信号噪声。从加速变换到减速发生在对应于聚焦误差信号的过零点的跳变距离的中间点。然而如图14所示，由于信号的噪声及其表示两个记录层之间的距离的层间距的变化，即由于记录介质的不均匀的表面(可能是由灰尘或制造的缺陷引起)，而很难从取焦误差信号中检测到该中间点。

而且，由于透镜驱动启动器灵敏度的变化使得中间点的检测更为困难。由于启动器的电机速度受聚焦误差信号频率的影响，则物镜的位移速度将根据聚焦误差信号的频率而随时间改变。该可变的位移速度引起中间点(聚焦误差信号跨越零电平的位置)随时间改变。因此，该中间点是不稳定的而是随启动器的灵敏度的变化而改变。无疑，尽管有前述的困难，仍希望实现稳定的聚焦跳变。

因此，本发明目的是提供一种用于驱动具有多记录层的光记录介质的提取的方法及装置，它能够在尽管存在层间距的改变、叠加在聚焦误差信号上的噪声或物镜驱动启动器中的灵敏度的改变的条件下，仍然执行稳定的聚焦跳变。

本发明的另一个目的是提供能够用于记录和/或再现装置中的用于驱动如前所述的光记录介质的提取的方法及其装置。

本发明的其它目的、优点及特征将随详细的描述而变得显见，其新颖的特征将在权利要求中指出。

根据本发明的一个方面，提供了用于驱动具有多记录层光记录介质的提取方法和装置。通过在这一提取中有选择地加速和减速其物镜而执行从一个记录层跳变到另一记录层的聚焦跳变。

当聚焦误差信号在参考范围内时使物镜的加速和减速受控，最好是减速率大于加速率。

根据本发明的一个方面，根据来自光盘的信号反射的电平(即反射光的强度)来修正基准参考范围。

根据本发明另一方面，当减速的持续期超出一个预定时期时，停止物镜的减速。

通过实例给出的下面详细描述但无意将本发明限制于该实例，这些实例将结合附图而被理解。

图1示出结合在光盘记录和再现装置中的本发明的提取驱动装置的一个实施例的框图；

图2示出图1提取驱动装置的操作流程图；

图3A至3F说明由图1的提取驱动装置产生的输出波形一个实例的时间图；

图4A至4F说明图1的提取驱动装置产生的输出波形的另一实例的时间图；

图5是将被作为基准而描述图1的提取驱动装置的另一个实施例的流程图；

图6A和6E是说明本发明另一实施例产生的输出波形的一个实施例的时间图；

图7A至7E是说明本发明另一实施例产生的输出波形的另一实施例的时间图；

图8示出结合在光盘再现装置中的本发明另一实施例的框图；

图9A至9E表示由图8光盘再现装置所产生的波形输出实例的时间图；

图10是将被作为参照基准进行描述的本发明另一实施例的流程图；

图11A至11E是本发明另一实施例产生输出波形的一个实例的时间图；

图12表示具有多个数据记录层的光盘结构的断面图；

图13A至13C是表示聚焦误差信号和在执行聚焦跳变过程中物镜驱动信号之间关系的波形图；

图14表示当噪声叠加在具有长层间距的多个数据记录层的光盘中的聚焦误差信号上时，聚焦误差信号和聚焦位置之间的关系的波形图。

随后，将结合附图详细描述装有本发明提取驱动装置最佳实施例的光盘装置。

图1是装有本发明的提取驱动装置的实施例的光盘记录和/或再生装置的框图。如图所示，该装置包括光提取件3、补偿滤波器4、过零区检测器8、伺服控制器9和跳变脉冲产生器10。

光盘1(最好与前述图12的光盘41相同)具有多个记录层(A记录层46和B记录层47)。主轴电机2以预定速率旋转光盘1。用以将数据写在光盘上的光的写入装置15可以由对于本专业普通技术人员公知的用于此目的传统的部件构成。光提取部件3包括物镜11并且带有透镜驱动器(未示出)和光检测器(未示出)，以便就由此聚焦于层A和层B的光束而产生相当于物镜聚焦中偏移的一个聚焦误差信号。

对物镜11的聚焦进行调节的聚焦伺服回路包括提供有从光提取件3输出的聚焦误差信号补偿滤波器4、开关5和用于驱动在光的提取件3中的透镜启动器的功率驱动器7。通过响应聚焦误差信号的电平而对该聚焦误差的增益及相位进行调节，补偿滤波器4改善了聚焦伺服(回路)的稳定及跟踪性能，并经开关5把调节的聚焦误差信号送到加法器6。开关5有选择地把聚焦误差信号送到加法器6并由此有选择地中断该伺服回路。功率驱动器7用于根据所提供的信号而产生驱动信号，以便驱动光提取件3的透镜启动器。

过零区检测器8确定是否从光提取件3输出的聚焦误差信号在过零区内，即是否在零电平的±v电平的预定基准范围内。该过零区检测器8把其判断结果提供给伺服控制器9，它利用该结果控制开关5和跳变脉冲产生器10的操作。根据该伺服控制器9，跳变脉冲产生器10有选择地产生加速和减速信号(脉冲)，并将它们送到加法器6。加法器6经过开关5把跳变脉冲产生器10的输出信号加到由补偿滤波器4提供的聚焦误差信号并把相加后的信号送到功率驱动器7。

现参考流程图2和时间图3A-3F说明伺服控制器将透镜启动器从一记录层驱动到另一层的过程。假设开关5的通/断动作相应于伺服回路的用于连接(“闭合”)和中断(“打开”)的控制动作。

如图2中的指令S1所指出当启动聚焦跳变，以驱动透镜启动器把光束的聚焦点从A记录层46聚到B记录47时，伺服控制器9发送控制信号(图3E的低电平)到开关5以中断聚焦伺服环路，并发送控制信号到跳变脉冲产生器10，以产生具有+p电平(图3B)的加速脉冲。响应该加速脉冲，功率驱动器7以加速的速度(图3F)把透镜启动器驱动，以在B记录层聚焦光束，即聚焦位置“b”。

如果过零检测器8检测到从光提取件3输出的聚焦误差信号(图3A)是在从-V到+V的基准备范围内(过零区的预定限度)，则以肯定回答查询S2(图3C中的高电平检测信号)并由伺服控制器9把控制信号送到跳变产生器10以停止加速脉冲，如指令S3所示。即目前以恒定的速度驱动透镜启动器(图3F)，然而，如果以否定回答查询S2，即该聚焦误差信号不在基准范围内，该查询S2则被重复，直到过零检测器8判定聚焦误差信号是在过零区内为止。

若过零区检测器8检测到该聚焦误差信号不再是在该过零区内，即聚焦误差信号超出了+V，则以肯定(图3C中的低电平检测信号)回答查询S4，并由伺服控制器发出控制信号到跳变脉冲产生器以产生具有-P电平(图3B)的减速脉冲，如指令S5表示。由于“在过零区信号外(图3C中的低电平检测信号)表示物镜11正在靠近在B记录层上所希望的聚焦位置“B”，因而功率驱动器7则响应该减速脉冲以减速方式驱动透镜启动器(图3F)。然而，如果以否定回答查询S4，即聚焦误差信号仍在基准范围内，则重复查询S4直到过零检测器8确定聚焦误差信号是在该过零区以外为止。

在提供减速脉冲后，如果由过零区检测器8检测到聚焦误差信号是在过零区内，则以肯定(图3C的高电平)回答查询S6，并将S6保持实际为零电平(图3D的高电平)，且伺服控制器把控制信号发送到开关5以便重新连接聚焦伺服回路(图3E高电平信号)，以及把控制信号送到跳变脉冲产生器以停止该减速脉冲，如指令S7所示。就是说，聚焦跳变完成，光束的焦点目前是聚焦在B记录层47上。

除去其聚焦跳变的启动是驱使透镜启动器从B记录层47到A记录层46上来聚焦光束的焦点之外，即反向聚焦，图4A-4F示出的是说明前述参考图3A-3F所述的相同的过程的时间图。不对聚焦跳变的描述重复，对图4A-4F的描述被省略。当然可见图4A和4B是3A和3B波形的镜象图象。

根据本发明的另一方面，要使减速信号的增益大于加速信号增益以更快执行聚焦跳变。现参考图5的流程及图6A-6B的时间描述，伺服控制器驱动透镜启动器以执行更快聚焦跳变过程的方式。

当聚焦跳变被启动以驱使透镜启动器将光束焦点从A记录层46聚焦到B记录层47时，如指令S11所示，伺服控制器9发送控制信号(图6D中的低电平信号)到开关5(图1)，以中断聚焦伺服回路，并发送控制信号到跳变脉冲产生器10(图1)，以产生电平为+P(图6B)的加速脉冲。响应该加速脉冲，功率驱动器7(图1)以加速的速度驱动透镜启动器(图6E)，以把光束聚焦在B记录层，即透镜被驱动到聚焦位置“b”。

如果过零检测器8(图1)检测到从光提取3(图1)输出的聚焦误差信号(图6A)是在-V到+V的基准范围内(过零区的预设限定)则以肯定回答查询S12(图6C的高电平检测信号)并且伺服控制器把控制信号送到跳变脉冲产生器，以停止该加速脉冲，如指令S13所示。就是说，目前是以恒定速度驱动透镜启动器(图6E)，然而，如果以否定回答查询S12，则查询S12被重复，直到过零检测器确定该聚焦误差信号在该过零区内为止。

如果通过过零区检测而检测到聚焦误差信号不在该过零区内，则以肯定回答查询S14(图6C的低电平检测信号)，且伺服控制器把控制信号送到跳变脉冲产生器，以便产生具有-(P＋α)电平的减速脉冲(图6B)，如指令S15所示。减速脉冲-(P＋α)的绝对值被预置成大于图3B的减速脉冲(-P)的绝对值。由于“过零区信号外”(图6C中的低电平检测信号)表明物镜11正在靠近在B记录层上的所希望的聚焦位置“b”，响应该减速脉冲，功率驱动器7以减速速度驱动透镜启动器。然而，如果查询S14得到否定的回答，则重复查询S14，直到过零检测器确定该聚焦误差信号是在过零区之外为止。

如果随后由过零区检测器检测到该聚焦误差信号是在过零区内，则以肯定回答查询S16(图6C中的高电平检测信号)，且伺服控制器发送控制信号到开关5，以便聚焦伺服回路(图6D中的高电平)重新连接，并发送控制信号到跳变脉冲产生器，以停止减速脉冲，如指令S17所示。就是说，聚焦跳变被完成而光束聚焦点现已聚焦在B记录层47上。

减速脉冲的持续期要比加速脉冲(以及图3B的减速脉冲)的持续期短，因为其减速的速率(以绝对值表示的增益P＋α)大于加速的速率(只有增益P)。这较短的减速周期(图6E)意味着物镜11(图1)达到所期望的在B记录层上的聚焦位置“b”要快于前述的本发明的实施例。

除去其聚焦跳变的启动是驱使透镜启动器从B记录层47到A记录层46来聚焦光束的焦点外，即反向聚焦，图7A-7F示出的是说明前述参考图6A-6F所述的相同过程的时间图。不对聚焦跳变的描述重复，对图7A-7F的描述省略。可见图7A和7B的波形是图6A到6B波形的镜象图象。

参考图8，其中示出本发明另一实施例的框图，这些记录层的反射特性各不相同。如所示，除去图8还有一个过零区设置器21外，图8的装置与图1装置类似。为简便，图8中与图1相对应的部件以相同符号表示，其描述被省去。

过零区设置器21从光提取件3接收表示从光盘1反射光强的输入信号。过零区设置器把控制信号提供到过零区检测器8，以根据从每一记录层(图9A)反射的光的信号电平调节该过零区的边界。就是说，反射光强被用于修正该过零区的参考范围。

过零区设置器21的输入信号电平正比于光束所聚焦的光盘1的分别的记录层的反射性。例如，如果是RF信号(图9A)，过零区设置器21检测该RF信号的包络，并确定该过零区基准范围作为被测包络电平的函数。该基准范围随即被送到过零区检测器8以确定该聚焦误差信号是否在该过零区内。由于图9A所示例中RF信号在聚焦点“b”处的包络电平大致是图9A的聚焦点“a”的包络电平的一半，所以B记录层47的基准范围(过零区)大约是A记录层46(图9B)的基准范围的一半。而且，输入到该过零区设置器21的信号可以是聚焦误差信号，此情形的过零区设置器21确定的基准范围正比于被测聚焦错误信号的峰值电平。

如果光盘1的每一记录层的反射性改变，则其基准范围也相应地由过零区设置器21改变。例如，如果把B记录层的基准范围设置成与A记录层的基准范围相等而忽略这种记录层的反射性的差异，则该过零点(聚焦误差信号进入或离开该过零区的点)在B记录层上要比A记录层(图9B)更远离其聚焦位置。结果是在图9B中的位置“c”而不是在正确的位置“d”检测到中间位置。这就有效地延迟了减速跳变脉冲(图9C)的产生，要求有更长的时间聚焦在“b”聚焦点。

反之，如果过零区值象图9B中的实线所示正比于RF信号的包络电平，则在每记录层上的该过零点不论其各自记录层的反射性如何不同都处在距它们各自焦点位置的等距之处。因而只要求很少的时间在所希望的焦点位置的聚焦。

开关5的通/断操作(图9E)与图3F相同。

根据本发明的另一实施例，减速脉冲的持续期(减速跳变脉冲的最大产生时间)是受控的，以使得不管存在任何有害的、外部的对于记录和/或再现装置(图1)干扰都能执行稳定的聚焦跳变。现结合图10的流程和图11A-11E的时间来说明伺服控制器驱动透镜启动器，以在不论有任何对于装置的振动或冲击的情况下执行聚焦跳变的方式。

当启动聚焦跳变以驱动透镜启动器把光束聚焦点从A记录层46聚焦到B记录层47时，如指令S31所示，伺服控制器9(图1)把控制信号(图11D的低电平)送到开关5(图1)以中断聚焦伺服回路并把控制信号送到跳变脉冲产生器10(图1)以便产生有+P电平(图11B)的加速脉冲。响应该加速脉冲，功率驱动器(图1)以加速驱动透镜启动器，以将光束聚焦在B记录层，即朝向聚焦位置“b”。

如果过零检测器8(图1)检测到从光提取件3(图1)输出的聚焦误差信号(图11A)是在基准范围-V到+V中(过零区的预置限制)，则以肯定回答查询S32(图11C的高电平检测信号)，并且伺服控制器把控制信号送到跳变脉冲产生器10(图1)，以停止加速脉冲，如指令S33所示。就是说，透镜启动器现在是以恒速被驱动。然而，如果是以否定回答查询S32，则重复查询S32，直到过零检测器确定该聚焦误差信号是在该过零区内为止。

如果过零区检测器检测到聚焦误差信号不再在过零区内，即聚焦误差信号超过+V，则以肯定(图11C中的低电平检测信号)回答查询S34，并且伺服控制器发送控制信号到跳变脉冲产生器，以产生具有-P电平的减速脉冲(图11B)。而且，伺服控制器启动一定时器(未示出)以测量减速时间(图11E)，如指令S35所示。响应该减速脉冲，功率驱动器7以减速驱动透镜启动器，因为“过零区信号之外”(图11中的低电平检测信号)表明物镜11E靠近B记录层上的所希望的聚焦位置“b”。但是，如果以否定回答查询S34，则重复查询S34直到过零检测器确定聚焦信号在该过零区之外为止。

如果所测减速时间不超过最大设置时间(基准值)，则以肯定回答查询S36，继续对查询S37操作以确定是否聚焦误差信号是在该过零区内。如果以否定回答查询S37，则表明聚误差信号还没达到过零区，则操作返回查询S36，再查询以确定该被测减速时间是否没有超过该基准值。

然而，如果以否定回答查询S36或是若以肯定(图11C中的高电平检测信号)回答查询S37，伺服控制器把控制信号送到开关5，以重联聚焦伺服回路(图11D的高电平信号)，发送控制信号到跳变脉冲产生器以停止减速脉冲，并发送控制信号到定时器以重新设置时间计数器。如指令S38所示。就是说，聚焦跳变被完成且光束焦点现在聚焦在B记录层47上。在正常操作状态，当被测减速时间小于或等于基准值时，该聚焦误差信号电平移入过零区内。

与之相反，如有任何振动和冲击加到该装置，例如，在产生减速脉冲后及在移到过零区之前(即图11A的聚焦误差信号上的位置“b”之前及位置“c”之后)，物镜11(图1)可能会切向反向聚焦跳变起始层，即焦点“a”移动，而不是移向所希望的在B记录层上的聚焦位置“b”。由于物镜11的移动速度在靠近聚焦跳变的未端处，即焦点“b”实际为零，因而该物镜易受如重力、冲击、振动等外界的干扰。

上面讲到的情况对于本发明并不构成什么问题，因为当减速期超过最大分配时间该聚焦跳变被停止。如图10的流程图中所指示出的那样，当减速脉冲的持续期(产生时间)在过零区检测信号产生之前超过最大设置值(图11E)(聚焦误差信号不在该过零区中)，操作进到指令S38，其中的伺服控制器发送控制信号到跳变脉冲产生器以停止该减速脉冲，并发送控制信号到开关5，以重新连接聚焦伺服回路(图11D)。

以此种方式，伺服控制器9计数如图11E所示的减速时间，并计数正比于所经过的时间的递增被计值，图11A示出，当减速时间的持续期(计数)达到预置最大值时，该聚焦伺服控制器的操作，在物镜11的任何反向移动之前，移动焦点的位置，以将光束聚焦在B记录层(焦点b上)。因此，尽管有某种对于装置的外部干扰的有害影响，也能执行稳定的聚焦跳变。

尽管以上本发明是结合具有两个记录层光盘作的介绍，但可预见，光盘可有多于两个的记录层。借助重复上述的焦点跳变，可将焦点移到任何一层。

虽然本发明是以具体实施例作了展示和介绍，但可预见，在不背离本发明精神和范围的条件下可作许多改变，应理解所附的权利要求应解释为包括了上面讨论的实施例所讨论的各种变化及全部等同物。