光盤技術(shù)01-5

1、1125聚焦、追蹤錯(cuò)誤的檢出聚焦、追蹤錯(cuò)誤的檢出以PC或PMMA等塑料材料為基板構(gòu)成的光盤通常采用熱壓成形或熱注成形等方法制作，由于成形時(shí)的熱變形，會(huì)使盤片產(chǎn)生曲翹或波紋，結(jié)果盤片表面產(chǎn)生上下偏差，同時(shí)也損壞了磁道的正圓度。當(dāng)光盤放在光驅(qū)的轉(zhuǎn)盤上時(shí)，由于盤片自身的重量會(huì)產(chǎn)生曲翹，另外盤片中心孔開(kāi)孔加工時(shí)的加工精度不高時(shí)，也會(huì)引起偏心現(xiàn)象。綜上所述，盤片的表面偏差、磁道偏差是固定存在的。驅(qū)動(dòng)器中也存在由轉(zhuǎn)盤的傾斜、磨擦等引起的表面偏差和磁

2、道偏差。為了不受表面偏差和磁道偏差的影響，正確地讀寫(xiě)信息，而必需的技術(shù)就是聚焦和追蹤錯(cuò)誤檢出技術(shù)。（1）聚焦錯(cuò)誤的檢出從上述原因可知，光檢取器與光盤之間通常會(huì)產(chǎn)生0.2～0.3mm左右的面偏差，但光盤用光檢取器上的物鏡的焦點(diǎn)深度僅為1μm左右，也就是說(shuō)盤片面偏差比焦點(diǎn)深度大許多，所以必須上下調(diào)整物鏡使透鏡與光盤盤片之間的距離控制在透鏡的焦點(diǎn)深度中，為此就需要檢出聚焦誤差。在可寫(xiě)光盤系統(tǒng)中代表性的聚焦誤差檢出方式有兩種knifeedge法

3、和像散法。（ⅰ）knifeedge法（Knifeegdemethod）：Knifeedge法就是通過(guò)在從盤片返回的收斂光路上設(shè)置Knifeedge檢出受光元件上光點(diǎn)像的移動(dòng)量來(lái)檢出聚焦誤差。也有兩種方式，一種方式是將Knifeegde設(shè)置在透鏡的焦點(diǎn)位置；另一種方式是在焦點(diǎn)位置設(shè)置光電二極管，而將Knifeegde放在離開(kāi)焦點(diǎn)的位置上。圖1.91(a)顯示的是將Knifeegde放在檢出透鏡（聚光透鏡）的焦點(diǎn)位置時(shí)的情況。當(dāng)盤片的信息面

4、位于物鏡的會(huì)焦位置時(shí)Knifeegde無(wú)影響，2分光電二極管輸出的差信號(hào)為0。離盤片越近焦點(diǎn)越遠(yuǎn)，光被Knifeegde截留，)2(PDD?baF???所以輸出的差信號(hào)為正，若遠(yuǎn)離盤片則差信號(hào)為負(fù)，由此可測(cè)得盤片PDD?2?F?F在什么方向上離激光器的光束腰（焦點(diǎn)位置）有多遠(yuǎn)。圖1.91(b)顯示的是位于檢出透鏡的焦點(diǎn)位置，Knifeegde位于離開(kāi)焦PDD?2點(diǎn)的位置的情況。圖1.92顯示了盤片位移（或聚焦誤差），與聚焦誤差信號(hào)的關(guān)系

5、?F曲線，即所謂的曲線。S這種Knifeegde法抗外部干擾能力較強(qiáng)，雖然這種方法僅是通過(guò)檢測(cè)光量變化來(lái)檢出聚焦誤差，因光路中的外部干擾也會(huì)產(chǎn)生差信號(hào)的誤差，但因Knifeegde法是截取光進(jìn)行檢測(cè)，所以抗光路中外部干擾能力較強(qiáng)。不過(guò)此法存在的缺點(diǎn)是，因遮斷了一部分光束，損失光量較大，還有就是當(dāng)檢出范圍增大時(shí)會(huì)出現(xiàn)極性反翻。如圖1.93，當(dāng)盤片遠(yuǎn)離透鏡時(shí)，由的部檢測(cè)光束來(lái)檢出聚焦誤差，若盤片離得PDD?2b更遠(yuǎn)時(shí)，光束就只射入部，結(jié)果產(chǎn)

6、生極性反翻，這個(gè)問(wèn)題可通過(guò)將Knifeegde跨過(guò)a光軸安裝（如圖1.93中虛線所示）的辦法加以解決，但這樣會(huì)使光量損失更大。還有一個(gè)缺點(diǎn)就是，光程加長(zhǎng)時(shí)，受光元件的調(diào)整困難。為了便于調(diào)整就需要加大光點(diǎn)直徑，提高靈敏度（對(duì)一定的聚焦誤差上的受光光量變化）。在圖PDD?21.91(a)中，設(shè)物鏡和檢出透鏡的焦距分別為、，由盤片移動(dòng)引起的成像位置1f2fd?的偏差為，則有關(guān)系式（1115），d?(1115)dffd???212)(23激光光

7、束的位置產(chǎn)生150～220μm左右的偏心。為了在磁盤上正確地讀寫(xiě)，必須使激光光束正確地跟蹤磁道，為了用射束腰為1.5μm左右的激光正確地再生寬為0.5μm左右的信息符號(hào)（mark），必須將跟蹤精度控制在0.1μm以內(nèi)，跟蹤誤差檢出信號(hào)的檢出精度控制在0.03μm左右。在跟蹤誤差檢出中，重要的是①跟蹤誤差的檢出靈敏度要高②抗光盤傾斜能力強(qiáng)③抗物鏡光軸的偏差和傾斜的能力強(qiáng)④對(duì)盤片表面的污垢、塵埃、損傷、盤片信息面的劃傷、引導(dǎo)槽的欠缺等的反應(yīng)

8、不敏感。下面討論一下可寫(xiě)光盤跟蹤誤差檢出方式中有代表性的推挽法和磁道搖擺法。（?。┩仆旆ǎ╬ushpullmethod）的原理推挽法又稱為farfield法，該方法是利用以磁道為中心對(duì)稱設(shè)置的2DPD上的2個(gè)受光元件接受盤片磁盤上反射、衍射的光，通過(guò)檢取2個(gè)受光元件的輸出差來(lái)檢出跟蹤誤差。如圖1.99所噓，當(dāng)光點(diǎn)與引導(dǎo)槽（凹部）的中心或光點(diǎn)與引導(dǎo)槽的凸部的中心與引導(dǎo)槽的中心一致時(shí)，可得到左右對(duì)稱的反射衍射光分布。除此之外左右的光強(qiáng)將不一

9、致。因此當(dāng)光點(diǎn)橫越引導(dǎo)槽時(shí)，2個(gè)受光元件的輸出差呈圖1.99所示的S形曲線。進(jìn)一步用圖1.100進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，若引導(dǎo)槽間隔P變得與光點(diǎn)的大小一樣，則引導(dǎo)槽就可看作衍射格子，即在滿足Psinθ=Nλ(N:整數(shù))的方向上光的相位重疊，光的強(qiáng)度增強(qiáng)，在此期間次與1次衍射光重疊的區(qū)域中，磁道偏差引起的干涉效果將引起射束光點(diǎn)強(qiáng)度分布的變化，所以如果在此處設(shè)置2DPD就可以檢出跟蹤誤差信號(hào)。光電二極管上的激光強(qiáng)度模式由物鏡的NA、磁道間距和激光波長(zhǎng)

10、決定。如圖1.101所示，跟蹤誤差信號(hào)在凹部深度為λ8n（n：基板的折射率）時(shí)最大。當(dāng)凹部深度為λ4n時(shí)，因反射衍射的光的相位差為，相互干涉抵消，所以信號(hào)消失。另外若沒(méi)有凹部，則同一光量返回2DPD的2個(gè)受光元件，所以其差信號(hào)為佳，因此可以推測(cè)槽深為λ8n的基板，可以得到最大的跟蹤誤差信號(hào)。（ⅱ）推挽法中的各種偏差使用推挽法時(shí)，在跟蹤誤差信號(hào)中會(huì)出現(xiàn)直流偏差，若出現(xiàn)這種偏差，即使跟蹤誤差信號(hào)顯示為佳，射束也不位于磁道的中心，因此會(huì)出現(xiàn)問(wèn)

11、題。出現(xiàn)這種偏移的主要原因是（a）物鏡光軸偏離（b）盤片沿半徑方向傾斜（c）盤片上槽的形狀不平衡（d）地址區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)中產(chǎn)生的變形的差會(huì)引起跟蹤動(dòng)作的異常。這些都必須加以考慮。①由物鏡光軸偏移引起的偏差在只將物鏡在光軸的垂直方向進(jìn)行移動(dòng)的追蹤方式中，如圖1.102所示，射束光點(diǎn)也會(huì)在2DPD上移動(dòng)，在跟蹤誤差信號(hào)中會(huì)出現(xiàn)直流偏差。當(dāng)圖1.102中透鏡移動(dòng)了Δx時(shí)，射束中心的光強(qiáng)度強(qiáng)受光部件D檢出的光量增加，而受光部件C上檢出的光量減少。設(shè)

12、增加和減少的部分各為ΔdΔc則它們的差即跟蹤誤差信號(hào)Tε中產(chǎn)生ΔcΔd的直流偏差，因此在圖1.103的S曲線上，Tε的0級(jí)向虛線位置移動(dòng)，這時(shí)Tε即使為佳，光點(diǎn)位置也不在磁道中心，而是對(duì)中心有ε的偏差。②由于盤片傾斜造成的偏差如圖1.104所示，若盤片在半徑方向與物鏡光軸的垂直面有Δθ的傾斜，則反射射束的光軸產(chǎn)生位移，2DPD上的光點(diǎn)也產(chǎn)生位移，因此在跟蹤誤差信號(hào)中產(chǎn)生直流偏差，這種光點(diǎn)的位移量為f2Δθ。③由槽的形狀產(chǎn)生的偏差在推挽法