專利名稱：盤式記錄系統(tǒng)及其系統(tǒng)中控制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于記錄諸如CD碟(英文compactdisk的縮寫，亦即鐳射唱碟”)之類的盤式記錄系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種用以控制盤式記錄系統(tǒng)中轉(zhuǎn)盤相對(duì)記錄頭轉(zhuǎn)動(dòng)的方法。
在公知的很多系統(tǒng)中，信息記錄在盤形的媒體上，并隨后可被重放。通常，信息在該盤上按圓環(huán)形或按連續(xù)的螺旋形軌跡排列布置。圓環(huán)形軌跡排列的例子有磁性的軟盤或硬盤，在盤上信息按同圓心軌跡分成為多個(gè)扇形區(qū)。螺旋形軌跡排列諸多例子包括常規(guī)的、在盤表面的螺旋形凹槽內(nèi)載有模擬形式聲音信息的唱片;在盤表面上(或在界面邊界上)螺旋地排列的一系列凹坑里載有模擬形式視頻信息的、可用光學(xué)方法讀出的鐳射影碟(Vikeodisk);以及在一系列螺刻分布的凹坑內(nèi)載有數(shù)字形式音頻或其它信息的CD碟(鐳射唱碟)。唱片、鐳射影碟和鐳射唱碟都是消費(fèi)者可以購(gòu)得的記錄媒體的例子，但它們通常不能由消費(fèi)者來(lái)錄制。錄制要在原版母盤上進(jìn)行，然后用各種方法再進(jìn)行復(fù)制，例如消費(fèi)者買到的唱盤就是原版母盤的幾何形體和信息內(nèi)容相近似的復(fù)制品。
在這些媒體之中的任何一種媒體上錄制信息的過(guò)程都共同經(jīng)歷以下事實(shí)當(dāng)記錄點(diǎn)(可以是磁頭、機(jī)械唱針，或聚焦光束)在以較低速率在盤的內(nèi)側(cè)和外沿之間橫向移動(dòng)時(shí)，盤(即原版母盤)通常以轉(zhuǎn)數(shù)/分(某些唱片)和1800轉(zhuǎn)數(shù)/分(某些影碟甚至?xí)?之間的任何速度轉(zhuǎn)動(dòng)。記錄系統(tǒng)通常要求不管在哪一點(diǎn)上，該唱盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度只能緩慢地變化，一般而言，盤本身及其轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的慣性能夠容易地保證這個(gè)要求。然而，盤上記錄點(diǎn)的徑向運(yùn)動(dòng)卻不容易控制。在磁盤記錄的情況下，通常記錄磁頭必須以不連續(xù)的步進(jìn)方式在分離的同圓心磁跡間運(yùn)動(dòng);反之，在唱片、影碟或CD碟的情況下，記錄頭必須在大體徑向方向上相對(duì)于該盤連續(xù)地運(yùn)動(dòng)，以便把信息按螺旋形軌跡排列，這此情況的特點(diǎn)是徑向運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)度比徑向定位的絕對(duì)精度更重要。例如;對(duì)于唱片而言，任何的在音頻頻帶內(nèi)具有有效能量的徑向運(yùn)動(dòng)(即使它僅代表平均的槽間距的一個(gè)小分?jǐn)?shù))在重放最后作好的記錄的拷貝時(shí)，將呈現(xiàn)為相應(yīng)的拾音器橫向運(yùn)動(dòng)，而且這將作為噪聲疊加在正記錄的音頻信號(hào)上，而且聽(tīng)到的。對(duì)于影碟和CD碟而言，不僅存在記錄頭的任何突然的徑向運(yùn)動(dòng)都有唱機(jī)不跟隨最后復(fù)制盤上的軌跡的可能性，而且更為嚴(yán)重的是有可能由于這種運(yùn)動(dòng)會(huì)使螺旋形軌跡的連續(xù)圈之間的間距發(fā)生明顯的變化。因此，這樣的運(yùn)動(dòng)是危險(xiǎn)的。由于這種間距典型情況是僅有1.6-1.7μm，而且間距的任何減小都會(huì)產(chǎn)生增加磁跡間串?dāng)_的后果(即對(duì)影碟的圖像產(chǎn)生干擾，或?qū)D碟有可能增加比特誤差)，因此，希望軌跡間距的容差最大維持在±0.1μm，而且該容差值最好是接近該值。
為了獲得必要的徑向跟蹤移動(dòng)，通常是使記錄磁頭沿一條通過(guò)盤軸的直線移動(dòng)，亦即沿徑向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)錄制唱片母盤時(shí)，實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)通常把記錄頭安裝在一個(gè)線性滑板上或擺動(dòng)框架上，并借助于一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿和螺母使之運(yùn)動(dòng)。精細(xì)的加工工藝能夠獲得滿意的性能。螺桿(leadscrcw)傳動(dòng)的剛性大，足以克服在安裝中的殘留摩擦力。在影碟盤和CD碟制作原版母盤(記錄)時(shí)，可以利用類似的技術(shù)，其中，產(chǎn)生聚焦光束的鏡片(potics)，在轉(zhuǎn)動(dòng)的母盤上移動(dòng)。為了防止部分鏡片是可動(dòng)的，而剩余部分必須固定(因光源(通常是激光的大小)的缺點(diǎn)，也可以用螺桿使整個(gè)轉(zhuǎn)盤(載有母盤)與其轉(zhuǎn)動(dòng)軸承一起沿一條填線移動(dòng)，而記錄頭保持固定。
在長(zhǎng)時(shí)間重放鐳射影碟或用于聲音的或用于以數(shù)字形式的其它數(shù)據(jù)的CD碟時(shí)，一般使用恒定的線速度模式記錄，因?yàn)檫@在整個(gè)錄制過(guò)程允許以最佳的線速度(它確定待記錄的信號(hào)的帶寬)運(yùn)行的最長(zhǎng)的記錄時(shí)間。
然而，因盤的轉(zhuǎn)速或因記錄頭或重放頭相對(duì)于盤的徑向移動(dòng)速度都不是恒定的，因此恒定線速度的記錄給系統(tǒng)增加了復(fù)雜性。在一個(gè)單放的系統(tǒng)中，這可能問(wèn)題不大，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)及徑向移動(dòng)通常由伺服系統(tǒng)控制，而伺服系統(tǒng)由已經(jīng)位于盤上的信息所支配。使用預(yù)開(kāi)槽的盤的錄/放系統(tǒng)(例如讀/寫數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng))也簡(jiǎn)單地用這種伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)單來(lái)實(shí)施。然而，在影碟或CD碟的原版母盤記錄系統(tǒng)的情況下(此處母盤是原來(lái)沒(méi)開(kāi)槽的結(jié)構(gòu))，在產(chǎn)生所需要的運(yùn)動(dòng)時(shí)就有問(wèn)題，因?yàn)檫@種運(yùn)動(dòng)是根據(jù)第一運(yùn)動(dòng)定律。
如果信息以線速度V記錄在一個(gè)螺距為P的螺旋形磁跡上，若時(shí)刻t時(shí)瞬時(shí)半徑為R、轉(zhuǎn)動(dòng)速度為ω(弧度/秒)，則ω＝ (V)/(R) (1)和(dR)/(dt) ＝ (Pω)/(2π) (2)由此得出(dR)/(dt) ＝ (PV)/(2πR) (3)EP-A-011495在確定或跟蹤多個(gè)基本上圓形的或同圓心的信息軌跡的上下文中公開(kāi)一種配置，在該配置中通常產(chǎn)生一個(gè)與半徑R有關(guān)的信號(hào)，并由此產(chǎn)生其頻率與半徑R成反比的交變電流信號(hào)來(lái)獲得上述公式(1)的關(guān)系。轉(zhuǎn)盤的角速度ω則與這個(gè)交變電流信號(hào)同步。根據(jù)公式(2)利用螺桿傳動(dòng)可使用同一個(gè)交變電流信號(hào)來(lái)控制徑向速度 (dR)/(dt) 。一個(gè)類似方法在EP-A-011493中描述了。在這種情況下利用了數(shù)字分度方法產(chǎn)生一個(gè)其頻率半徑R成反比的交變電流信號(hào)。
可以注意到在EP-A-011495和EP-A-011493公開(kāi)的方法二者都要求首先產(chǎn)生一個(gè)交變電流信號(hào)，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)必須與之同步。
如上所述，不論是記錄頭還是轉(zhuǎn)盤軸承都有可能作為轉(zhuǎn)動(dòng)部件。然而，不管哪一個(gè)作運(yùn)動(dòng)部件，由于要求高的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，因此螺桿傳動(dòng)系統(tǒng)在影碟或CD碟的原版錄制中都不能完全令人滿意。需要一種非常精密磨削的螺桿，而且螺桿機(jī)構(gòu)的固定或滑動(dòng)可能產(chǎn)生值得注意的問(wèn)題。
如果使用了除螺桿以外的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)和剛性通常都比螺桿的剛性小。徑向跟蹤運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性更強(qiáng)地依賴于在支承座內(nèi)獲得的非常小的摩擦力。記錄頭或者也可能是轉(zhuǎn)盤軸承座單元在該支承座上運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，安裝記錄頭和轉(zhuǎn)盤以使轉(zhuǎn)盤的軸能夠按照由氣動(dòng)軸承座限定的運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)于記錄頭移動(dòng)。
使用之種氣動(dòng)軸承座的優(yōu)點(diǎn)是，在所希望的運(yùn)動(dòng)方向上提供非常小或者基本可忽略的摩擦力，而在其它方向上對(duì)運(yùn)動(dòng)有巨大阻力。
為了控制記錄頭和轉(zhuǎn)盤軸承座組件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就要為了保持利用無(wú)摩擦氣動(dòng)軸承座支持這個(gè)運(yùn)動(dòng)(無(wú)論是使記錄頭運(yùn)動(dòng)還是使轉(zhuǎn)盤軸承組件運(yùn)動(dòng))的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)自身的摩擦力不應(yīng)加上去。產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的無(wú)摩擦裝置是公知的，例如使用安裝在磁場(chǎng)中的載流線圈的電動(dòng)機(jī)，或由一個(gè)變化磁場(chǎng)作用的可動(dòng)永久磁體，或者由于交變磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)使用的可動(dòng)電導(dǎo)體或鐵磁元件的感應(yīng)(或磁滯)電動(dòng)機(jī)。通常，這樣的傳動(dòng)裝置都共同具有響應(yīng)某個(gè)控制信號(hào)使它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)的部件上施加一個(gè)可控的力的特性，但是當(dāng)在氣動(dòng)軸承座上安裝的運(yùn)動(dòng)組件上施加這種傳動(dòng)裝置時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)部件在其無(wú)摩擦軸承上的機(jī)械動(dòng)作受其慣性控制，因此該裝置并不以限定運(yùn)動(dòng)部件位置的方式起特別的作用，而僅以限定它的加速度。這個(gè)動(dòng)作與螺桿操作機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是相反的，該操作機(jī)構(gòu)機(jī)械穩(wěn)定性好，而且直接地確定運(yùn)動(dòng)部件的位置。所以，附助配合裝置就必須控制運(yùn)動(dòng)部件的位置。
在現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知通過(guò)提供位置檢測(cè)裝置來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)，并且一起提供放大器以響應(yīng)位置檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)和一個(gè)外加控制信號(hào)來(lái)控制兩個(gè)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該放大器的輸出對(duì)電動(dòng)機(jī)或其它驅(qū)動(dòng)裝置提供控制輸入信號(hào)，以根據(jù)外加控制信號(hào)強(qiáng)迫進(jìn)行由此產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。亦即，這是一個(gè)負(fù)反饋伺服環(huán)路。這樣的系統(tǒng)其特征在于具有一個(gè)上限頻率(或帶寬)，于是，對(duì)于那些明顯地低于這個(gè)上限頻率的分量的運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，利用負(fù)反饋環(huán)路可以很好地控制這個(gè)運(yùn)動(dòng)，而對(duì)于那些明顯地更高頻率的分量的運(yùn)動(dòng)而言，負(fù)反饋環(huán)路施加不大的控制。
在上述的裝置中，對(duì)于控制一個(gè)安裝在無(wú)摩擦軸承座上的大而重的組件，選擇帶寬(可以通過(guò)改變(尤其是)適宜的放大器增益便可容易地調(diào)整)也許是一種困難的權(quán)衡。在無(wú)負(fù)反饋控制的情況下，由安裝在無(wú)摩擦軸承上的一個(gè)大而笨的組件所構(gòu)成的系統(tǒng)非常易受外部振動(dòng)而損壞，由于這種振動(dòng)的存在引起系統(tǒng)的通?！肮潭ǖ摹辈考苿?dòng)，而通常稱之為“可動(dòng)”部件因其慣性趨于保持靜止，從而在這二者之間引起大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如果軸承座是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的軸承座，則對(duì)線性振動(dòng)的敏感性可以通常平衡該運(yùn)動(dòng)組件而降低。然而，仍然保留著對(duì)一個(gè)具有與繞軸承座的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)分量的振動(dòng)的敏感性。為了抑制這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)，負(fù)反饋環(huán)路必須具有寬的帶寬，該帶寬覆蓋可能出現(xiàn)外部振動(dòng)的所有頻率。
就“可動(dòng)的”和“固定的”部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，如果做到這一點(diǎn)，就衰減了外部振動(dòng)，但同時(shí)，任何噪聲或者由位置檢測(cè)裝置產(chǎn)生的信號(hào)中的其它固有波動(dòng)的增長(zhǎng)也是重要的。負(fù)反饋環(huán)路的作用是設(shè)法把從位置檢測(cè)裝置中獲得的讀出信號(hào)保持到由外部控制信號(hào)確定的設(shè)定值，以例使這個(gè)讀取信號(hào)的固有波動(dòng)以相反符號(hào)呈出在運(yùn)動(dòng)部件實(shí)際位置中。特別是，落入負(fù)反饋環(huán)路頻帶寬度之內(nèi)的那些固有波動(dòng)就變成強(qiáng)加在運(yùn)動(dòng)物體的實(shí)際位置上的信號(hào)。因此，增加帶寬就衰減了外部干擾，但是也增加了位置檢測(cè)器讀取信號(hào)中的波動(dòng)影響。在影碟或CD碟原版母盤錄制的情況下，很難找到一個(gè)大到足以消除外部振動(dòng)的帶寬，而這不可接受地不增加因這些固有波動(dòng)引起的不定性。
應(yīng)注意的是，上述討論同樣地提出，位置檢測(cè)裝置的輸出信號(hào)是否直接地表示了運(yùn)動(dòng)部件與固定部件的相對(duì)位置(以便使負(fù)反饋環(huán)路以外部控制信號(hào)控制相對(duì)位置的方式起作用)，或者該輸出信號(hào)是否表示了它們的相對(duì)速度(在該情況下，外部控制信號(hào)控制它們的相對(duì)速度)。類似的考慮決定在兩種情況下帶寬的選擇。
因此，現(xiàn)在需要在不依賴于寬帶寬的負(fù)反饋環(huán)路的情況下減小外部振動(dòng)的影響。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，例如使用充滿液體的緩振器提供可動(dòng)部件移動(dòng)的無(wú)源阻尼。利用這樣的緩振器，把外部部件緊固于系統(tǒng)的例如一個(gè)固定部件(或框架)上，而內(nèi)部部件固定到安裝在上述的無(wú)摩擦軸承座上的運(yùn)動(dòng)組件上。這種緩振器提供可動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)的粘滯阻力，與僅用慣性作用相比較，它穩(wěn)定了這些部件相對(duì)于一個(gè)外部(內(nèi)部)框架的運(yùn)動(dòng)，這種粘滯阻尼趨向于穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)于機(jī)器本身的框架的運(yùn)動(dòng)，因此，就“可動(dòng)的”和“固定的”部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，是衰減了而不是加重了框架中的任何振動(dòng)。況且，這種衰減純粹由無(wú)源裝置產(chǎn)生，并不增加噪聲或波動(dòng)，如上所述的負(fù)反饋伺服環(huán)路已經(jīng)產(chǎn)生的作用。
作為解釋說(shuō)明，清楚地分區(qū)分摩擦的作用和粘滯阻尼的作用是必要的。摩擦是兩個(gè)固體部件相接觸時(shí)產(chǎn)生的，其特征在于，為了在兩個(gè)部件之間產(chǎn)生滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，就必須施加一個(gè)超過(guò)一定閾值的力，而不管所說(shuō)的運(yùn)動(dòng)是多么地緩慢。相比之下，由緩振器產(chǎn)生的粘滯阻尼建立一個(gè)力，以阻止相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度減小時(shí)，該力也減小，因此，可以通過(guò)改變所加的力而容易地控制運(yùn)動(dòng)速率，從而將相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度降至最小。本發(fā)明的一個(gè)目的是利用氣動(dòng)軸承來(lái)消除摩擦力和利用緩振器的粘滯力來(lái)代替摩擦力。
為了控制這種系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，可以使用如上所述的一個(gè)負(fù)反饋伺服環(huán)路。然而，由于緩振器提供了衰減外部振動(dòng)作用的手段，而且也由于所需的運(yùn)動(dòng)速度在固定線速度(CLV)記錄的情況下只是逐漸地隨著盤上記錄信息的半徑而變化，而在恒定角速度(CAV)記錄的情況下可能根本不改變，因此，這個(gè)伺服環(huán)路可以有窄的帶寬(亦即，長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間)，這樣，在位置感測(cè)裝置中其后果為固有噪聲引起到運(yùn)動(dòng)中的任何波動(dòng)就不重要了。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于響應(yīng)時(shí)間為5-10秒的帶寬是合適的。
根據(jù)本發(fā)是第一個(gè)方面的開(kāi)發(fā)，使用一個(gè)旋轉(zhuǎn)的軸承座支持記錄頭與母盤的軸沿一條弧線而不是沿呈一條直線相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)就選實(shí)施例中，當(dāng)轉(zhuǎn)盤軸承座單元運(yùn)動(dòng)時(shí)記錄頭保持靜止，以使相對(duì)運(yùn)動(dòng)的弧度能讓一個(gè)記錄頭直接位于母盤軸上的位置。這就能夠使信息或可見(jiàn)標(biāo)記按所希望的那樣、盡可能地靠近最后錄制的唱片的中心。同樣地在優(yōu)選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)盤軸承座和支持它的第二旋轉(zhuǎn)軸承座的軸相互垂直，因此就不存在一個(gè)趨向于使轉(zhuǎn)盤軸承座單元在一個(gè)方向或其它方向移動(dòng)的重力。
可以認(rèn)為，讓記錄頭按一條弧線而不是一條直線與盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這在功能上是差的。事實(shí)上，在唱片制作母盤時(shí)，因?yàn)閹缀跬ㄓ玫亩际抢冒惭b在一個(gè)擺動(dòng)臂上的唱針播放唱片，所以，如果母盤是利用一個(gè)與放唱針相類似的、以幾何曲線相對(duì)運(yùn)動(dòng)的唱針進(jìn)行記錄，那么跟蹤失真(在放唱時(shí)，由于唱針與記錄槽溝之間的定位變化而產(chǎn)生)實(shí)際上可能小于線性運(yùn)動(dòng)進(jìn)行記錄的跟蹤失真。在利用一個(gè)聚焦光點(diǎn)的鐳射視線(Laservision)型影碟和CD碟的光記錄情況下，記錄過(guò)程對(duì)記錄頭和記錄溝槽的定位并不很敏感，而且，至少在影碟和CD碟以正常恒定線速度(CLV)被記錄的情況下，由于弧線運(yùn)動(dòng)與母盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相比是很慢的，因此，盡管弧線運(yùn)動(dòng)具有一個(gè)相對(duì)于母盤的角度分量，但是弧線運(yùn)動(dòng)對(duì)線性記錄速度的影響是可以忽略的。
本發(fā)明的第一方面可以提供一個(gè)粘滯緩振器以阻尼和控制在盤式記錄系統(tǒng)中的記錄頭與母盤徑向部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，盤式記錄系統(tǒng)需要以平滑螺旋形的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
更好的是，母盤在第一軸承座上相對(duì)迅速地旋轉(zhuǎn)，而由第二旋轉(zhuǎn)軸承座支撐的徑向部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)則相對(duì)地慢，因此，徑向部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是一個(gè)圓弧。
更好的是，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力是由一個(gè)使用運(yùn)動(dòng)線圈、運(yùn)動(dòng)磁鐵、磁感應(yīng)或磁滯原理的一個(gè)直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的。
另外，產(chǎn)生該相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力可以由一個(gè)彈簧提供，彈簧另一端由一個(gè)齒輪傳動(dòng)電機(jī)組件控制而運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的第一個(gè)方面也可以包括一個(gè)用于支撐記錄系統(tǒng)中的記錄頭與母盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軸承座裝置，該系統(tǒng)要求相對(duì)運(yùn)動(dòng)按照平滑的螺旋方式。其中母盤以相對(duì)迅速的速度在第一軸承座上旋轉(zhuǎn)，而記錄頭與由第二旋轉(zhuǎn)軸承座支撐的第一軸承座間的徑向部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)則相對(duì)地慢，以便該相對(duì)運(yùn)動(dòng)是一個(gè)圓弧。
該第二旋轉(zhuǎn)軸承最好是一個(gè)氣動(dòng)軸承，母盤在其轉(zhuǎn)盤及軸承座上的整個(gè)組件支撐在一個(gè)托架上，該托架安裝在第二旋轉(zhuǎn)軸軸承的旋轉(zhuǎn)體上，而記錄頭是固定的。
本發(fā)明的第一方面還包括用于感測(cè)兩個(gè)部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置，借此，導(dǎo)電部件的可動(dòng)的一組就能在兩組固定導(dǎo)電部件之間橫向運(yùn)動(dòng)，該兩組固定導(dǎo)電部件載有相位相反的交變電壓，在該運(yùn)動(dòng)部件上的容性感應(yīng)電壓形成相(位)敏(感)檢測(cè)器的輸入信號(hào)，其基準(zhǔn)輸入信號(hào)是加到一組固定導(dǎo)電部件上的交變電壓，因此該相敏檢測(cè)器的直流輸出信號(hào)是一個(gè)表示固定部件和運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)位置的電壓。
被檢測(cè)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)最好是一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而固定的和運(yùn)動(dòng)的部件最好具有扇形形狀。
最好的是，表示固定和運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速率的附加電壓是用電子學(xué)方法從表示這些部件的相對(duì)位置的電壓中獲得。
最好的是，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力是由一個(gè)線性伺服放大器控制，該放大器的輸入是表示如上方法獲得的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率的電壓和表示所希望的相以運(yùn)動(dòng)速率的基準(zhǔn)電壓。
現(xiàn)在將討論本發(fā)明的第二方面。
從公式(3)中可知，如果在時(shí)間t0時(shí)，R＝0，則得到下面的公式(4)R={PVπ(t-t0)}12---(4)]]>由此可得到ω={Pπr(t-t0)}-12---(5)]]>因此，R和ω二者都是時(shí)間的非線性函數(shù)。
在數(shù)字計(jì)算機(jī)中產(chǎn)生這些時(shí)間的函數(shù)，并將這些函數(shù)輸入到數(shù)/模轉(zhuǎn)換器以獲得表示所需的R和ω值的電壓是可能的。利用這些電壓控制支配徑向運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的伺服系統(tǒng)則也是可能的。然而，這樣一種配置有一個(gè)缺點(diǎn)，即如此獲得的R和ω值必須以步進(jìn)的方式變化，這些步級(jí)的幅度依賴于數(shù)/模轉(zhuǎn)換的分辨率。
利用數(shù)字計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)由以下公式(6)給定的半徑R的變化率的值也是可能的，
dRdt=(pν4π(t-t0))12---(6)]]>該值與公式(5)式得出的ω值一起可用于導(dǎo)得出可經(jīng)由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出并輸入到控制徑向速度和旋轉(zhuǎn)速度的伺服系統(tǒng)數(shù)值中。一個(gè)單個(gè)的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器可以用于上述二值，因?yàn)樗鼈兙哂邢嗤臅r(shí)間函數(shù)關(guān)系。這種配置將具有的優(yōu)點(diǎn)是R不是步進(jìn)地變化，只有其變化率 (dR)/(dt) 是步進(jìn)地變化，而且對(duì)被記錄的盤的影響是極微小的。然而，一個(gè)專用計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)備意味著其復(fù)雜性是高的。
因此，本發(fā)明的第二方面尋求通過(guò)模擬裝置來(lái)獲得R和ω之間的必要關(guān)系式。一般地說(shuō)，本發(fā)明建議產(chǎn)生與R和ω相應(yīng)信號(hào)，然后利用這兩個(gè)信號(hào)之段并根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)的積與一個(gè)基準(zhǔn)值之差來(lái)控制轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)。
產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于半徑R的信號(hào)VR，就像一個(gè)代表旋轉(zhuǎn)速度ω的信號(hào)并與ω成正比，前者最好是一個(gè)電壓信號(hào)而后者最好是一個(gè)頻率信號(hào)。這樣的頻率信號(hào)可以由依附在盤式記錄系統(tǒng)轉(zhuǎn)軸上的一個(gè)開(kāi)縫隙的選通盤產(chǎn)生，它可以由合適的光學(xué)裝置來(lái)讀出。然后，信號(hào)VR和頻率信號(hào)可以在一個(gè)乘法鑒別電路中進(jìn)行組合，該電路產(chǎn)生一個(gè)正比于乘積Rω的合適的信號(hào)。這個(gè)積可以是電壓信號(hào)，然后它可以與代表希望的線性速度的基準(zhǔn)電壓V0進(jìn)行比較。那么這個(gè)電壓差可用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)伺服系統(tǒng)放大器，放大器又驅(qū)動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)唱盤記錄系統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。
因此，就本發(fā)明的第二方面而言，有可能形成一個(gè)伺服環(huán)路用以保持積Rω為常數(shù)并等于所需的線速度。一個(gè)單獨(dú)的鑒別電路也可以用于從頻率信號(hào)中導(dǎo)得出代表量值 (Pω)/(2π) 的電壓Vc，此處P是所需的軌跡間距。然后這個(gè)電壓Vc可以與電壓Vs相組合，電壓Vs是從電壓VR中導(dǎo)得的，它表示是值 (dR)/(dt) 。
電壓Vc和Vs之差驅(qū)動(dòng)一個(gè)伺服放大器，該放大器的輸出信號(hào)導(dǎo)致徑向運(yùn)動(dòng)。因此，該第二伺服環(huán)路的作用是趨于保持Vs＝Vc，從而保持徑向速度 (dR)/(dt) 等于所希望的值 (Pω)/(2π) 。
更可取地是，該盤式記錄系統(tǒng)最好用于影碟的或音頻(或數(shù)據(jù))CD碟的光學(xué)記錄。
現(xiàn)在參照附圖來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的盤式記錄系統(tǒng)的示意圖;
圖2示出一個(gè)可用于本發(fā)明的線性緩振器;
圖3a和3b示出可用于本發(fā)明的一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)緩振器，圖3a是剖視圖，而圖3b是緩振器機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié);
圖4a和圖4b示出可用于本發(fā)明的一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)緩振器，圖4a示出剖視圖，而圖4b示出該緩振器的細(xì)節(jié);
圖5示出使用彈簧的配置，該彈簧把轉(zhuǎn)動(dòng)力矩加到本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的主氣動(dòng)軸承座的傳動(dòng)軸上，以及一個(gè)用于監(jiān)測(cè)該彈簧遠(yuǎn)離傳動(dòng)軸一端的轉(zhuǎn)動(dòng)情況的裝置;
圖6a和6b示出利用一個(gè)把轉(zhuǎn)動(dòng)力矩加到本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的主氣動(dòng)軸承座傳動(dòng)軸上的彈簧的另一種配置，以及一個(gè)用于監(jiān)測(cè)彈簧變形的裝置，圖6a為該裝置的透視圖，圖6b為圖6a裝置的部分細(xì)節(jié)圖;
圖7示出一個(gè)局部伺服環(huán)路，用于控制本發(fā)明第一實(shí)施例中的圖5或圖6a和圖6b的電動(dòng)機(jī)裝置;
圖8a和8b示出一個(gè)用于本發(fā)明實(shí)施例的容性電感測(cè)裝置，圖8a是剖視圖，圖8b是圖8a中盤的部件分解圖;
圖9示出用以處理圖8a和圖8b的感測(cè)裝置輸出信號(hào)的電路框圖;
圖10示出圖9電路的輸出信號(hào)Vq的變化;
圖11示出用于從圖9電路輸出信號(hào)中產(chǎn)生另一個(gè)輸出電壓的差分電路;
圖12示出用于本發(fā)明的一個(gè)伺服放大器;
圖13示出用于圖1的盤式記錄系統(tǒng)的伺服系統(tǒng);
圖14示出可用于圖13所示伺服系統(tǒng)的乘法鑒別器。
圖1示出了本發(fā)明盤式記錄系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的總結(jié)構(gòu)。原版母盤1支撐在轉(zhuǎn)盤2上，轉(zhuǎn)盤2又安裝在轉(zhuǎn)軸3上。該轉(zhuǎn)軸是轉(zhuǎn)盤軸承座4的內(nèi)部部件(或者是該內(nèi)部部件的延長(zhǎng))。承載轉(zhuǎn)盤2的轉(zhuǎn)盤軸承座4安裝在由支架6、7固定的框5上，支架6、7則由主軸承座9的轉(zhuǎn)軸8支撐。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)盤軸承座4和主軸承座9都是氣動(dòng)軸承座，而且它們的軸是豎直的。
另外，記錄頭10安裝得位于轉(zhuǎn)盤2的上面，因而也就在母盤1的上面。在本實(shí)施例中，記錄頭10是固定的，而且，母盤1和記錄頭10的水平面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤2的轉(zhuǎn)動(dòng)以及支架6，7的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。
轉(zhuǎn)盤2回繞轉(zhuǎn)軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)是由轉(zhuǎn)盤軸承座4支配的，支架6、7繞轉(zhuǎn)軸8的運(yùn)動(dòng)由主軸承座9支配。支架6、7被定位以使記錄頭10將沿一條弧形路徑相對(duì)于轉(zhuǎn)盤軸承座4的軸在該盤1的中心和周邊之間進(jìn)行移動(dòng)。
轉(zhuǎn)盤2在轉(zhuǎn)軸3上的轉(zhuǎn)動(dòng)由第一電動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)，支架6、7在轉(zhuǎn)軸8上的運(yùn)動(dòng)由第二電動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)。在該實(shí)施例中，這兩個(gè)電動(dòng)機(jī)都是具有永久磁體轉(zhuǎn)子的電換向電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子直接安裝在轉(zhuǎn)軸3、8上，因此就不需要分開(kāi)的軸承座。
在傳動(dòng)軸3上還安裝著一個(gè)有沖孔的選通裝置13，其轉(zhuǎn)動(dòng)由一個(gè)光傳感器14進(jìn)行感測(cè)。傳感器14產(chǎn)生兩個(gè)有正交關(guān)系的方波輸出信號(hào)。這些輸出信號(hào)用以控制轉(zhuǎn)盤2轉(zhuǎn)動(dòng)速度的伺服系統(tǒng)。
主軸承座9由一個(gè)豎直框架15支撐，框架15又由框架17從水平安裝板16的下面來(lái)支撐。在安裝板16上面安裝的下文將詳細(xì)描述的阻尼單元18。由框架19a固定在頂凹形部件33的上面或其內(nèi)是一個(gè)下文將更詳細(xì)地描述的位置感測(cè)單元19。
正如前面已給提到的，本發(fā)明要求對(duì)記錄頭和轉(zhuǎn)盤軸承座的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行阻尼。在一個(gè)實(shí)施例中，該相對(duì)運(yùn)動(dòng)是線性的，這可以利用一個(gè)線性緩振器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。
在線性運(yùn)動(dòng)的情況下，例如使用一個(gè)線性氣動(dòng)軸承座的情況下，可以通過(guò)使用在充滿液體的氣缸中的活塞運(yùn)動(dòng)來(lái)提供這種緩振器。在本發(fā)明中避免所有的摩擦力是很重要的;因此，傳統(tǒng)的密封不能用于阻止活塞轉(zhuǎn)軸周圍的液體滲漏，(如果運(yùn)動(dòng)是水平的話)最好使用對(duì)應(yīng)于圖2的一個(gè)帶有阻止灰塵落入液體的護(hù)罩的替代裝置。
依此，圖2示出活塞20安裝在一個(gè)容器21中，容器21充滿了粘稠的液體22。活塞有一個(gè)支架23，該支架從容器21中伸出來(lái)并固定到運(yùn)動(dòng)應(yīng)受阻尼的一個(gè)物體上。防塵蓋24固定在支架上以遮蓋支架23的、從容器21內(nèi)伸出來(lái)的開(kāi)口25，以阻止灰塵進(jìn)入。
然而，更有利的是，本發(fā)明中使用的緩振器是一個(gè)旋轉(zhuǎn)式的，并與一個(gè)旋轉(zhuǎn)式氣動(dòng)軸承相連接，其軸是豎直的。
圖3a示出由插入的薄環(huán)構(gòu)成的一種緩振器結(jié)構(gòu)。
在圖3a中，環(huán)式安裝座30支撐著固定阻尼部件31。固定阻尼部件31圍繞在軸32周圍(它可以對(duì)應(yīng)于圖1中的轉(zhuǎn)軸8，這樣，緩振器對(duì)應(yīng)于圖1中的阻尼單元18，而可動(dòng)阻尼部件33固定在轉(zhuǎn)軸32上。固定阻尼部件31由緊固件34固定到框架30上，緊固件34被彈簧(未示出)向下壓。
如圖3b詳細(xì)示出的，在固定阻尼部件31上提供有固定葉片35，它與固定到可動(dòng)阻尼部件33上的可動(dòng)葉片36交錯(cuò)，粘稠液體37充到所得到的緩振器中。
圖4a和4b示出了另一種緩振器配置，具有交錯(cuò)的同心圓筒，圖4a和4b中的與圖3a和3b的部件對(duì)應(yīng)的部件使用相同的標(biāo)號(hào)表示。然而，從圖4b中可以看出，固定的圓筒38是豎直的，和可動(dòng)葉片39一樣。而且，如果該緩振器用于圖1的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)軸32可對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)軸8，這樣，緩振器形成阻尼單元18。
圖4a和4b的圓筒幾何結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，這是因?yàn)榭蓜?dòng)部件在豎直方向上可以自由調(diào)節(jié)，而且還由于能容易地使液體充滿整個(gè)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生氣泡。在一組圓筒中每隔一段距離可以留有徑向間隙，以便使液體本身均勻地分布。需要一種很高的粘度來(lái)控制例如在CD碟錄制時(shí)所需要的很慢的運(yùn)動(dòng)速度，但是，合適的液體是容易得到的，例如，由英國(guó)佩特魯姆有限公司(BritishPetroleumLtd.)賣的商標(biāo)名稱為“Hyvis”液體，其粘度范圍適宜。為了用液體充滿結(jié)構(gòu)，可通過(guò)加熱液體而減小其粘性。按照本發(fā)明的該實(shí)施例使用一個(gè)與旋轉(zhuǎn)緩振器連在一起的旋轉(zhuǎn)軸承座的另一特征是緊固件34升起可以迅速地改變可動(dòng)部件的位置，而使每個(gè)緩振器組件不受約束，以使外部緩振器部件31在安裝座30中旋轉(zhuǎn)。
如前所述，產(chǎn)生可動(dòng)剖件與固定部件相運(yùn)動(dòng)的力可以由使用可動(dòng)線圈、可動(dòng)磁鐵、磁感應(yīng)和磁滯原理的直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。根據(jù)以上表述的原理，電動(dòng)機(jī)絕不能對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)提供任何摩擦力，如果電動(dòng)機(jī)的可動(dòng)部件沒(méi)有自己的軸承座，而是直接地安裝在旋轉(zhuǎn)氣動(dòng)軸承座的轉(zhuǎn)軸8上，則這是容易達(dá)到的。如果激勵(lì)電流需要換向(如傳統(tǒng)的可動(dòng)線圈直流電機(jī))，那以，應(yīng)該利用各種公知裝置中的任何一種電子方法產(chǎn)生，而不用機(jī)械的轉(zhuǎn)換。
另外，現(xiàn)已發(fā)出，借助于一個(gè)彈簧能夠在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)施加必要的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，例如一個(gè)另一端固定到如減速齒輪箱輸出轉(zhuǎn)軸上的盤簧，其輸入轉(zhuǎn)軸由一個(gè)普通直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。顯然，即使該輸出轉(zhuǎn)軸保持在一個(gè)固定位置，當(dāng)氣動(dòng)軸承座的運(yùn)動(dòng)部分及阻尼裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，彈簧也將施加一個(gè)僅僅慢慢地變化的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。因此，該裝置具有利用純粹的無(wú)源裝置產(chǎn)生一個(gè)基本穩(wěn)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，而且可通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪箱對(duì)于相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行相當(dāng)粗的任何調(diào)節(jié)。
為此，圖5示出圖1中的主軸承座9的轉(zhuǎn)軸8連接到彈簧40上，彈簧40又連接到齒輪箱42的輸出轉(zhuǎn)軸41上，齒輪箱42將轉(zhuǎn)軸41連接到電機(jī)43上?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)把電機(jī)/齒輪箱組件放在具有相當(dāng)短的響應(yīng)時(shí)間的內(nèi)部伺服環(huán)路是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。為了使之成為可能，轉(zhuǎn)軸41還延伸至一個(gè)旋轉(zhuǎn)電位器44上。這樣，電位器44的輸出信號(hào)Vp與轉(zhuǎn)軸41的位置相對(duì)應(yīng)。
圖6a和6b示出另一個(gè)配置，按照該方案，感測(cè)彈簧本身的變形，以激勵(lì)內(nèi)部伺服環(huán)路。與圖5中對(duì)應(yīng)的部件都用相同的標(biāo)號(hào)表示。在圖6a中，彈簧45具有扁平截面，而且安裝了一個(gè)變形測(cè)量器46。正如在圖6b中更詳細(xì)地表示的，變形測(cè)量器通過(guò)軟連接線47連接到輸出放大器48上，該放大器產(chǎn)生輸出信號(hào)Vp。
圖7示出上文中涉及的內(nèi)部伺服環(huán)路。在圖7中，齒輪箱轉(zhuǎn)軸位置傳感器(來(lái)自圖5)或彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳感器(來(lái)自圖6a和6b)用標(biāo)號(hào)50表示。從該傳感器輸出的信號(hào)Vp輸入到差分放大器51。該差分放大器51還接收一個(gè)控制電壓VQ，并產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng)齒輪箱電機(jī)43的輸出信號(hào)52。因此，這個(gè)內(nèi)部伺服環(huán)路使檢測(cè)器輸出信號(hào)Vp隨著控制電壓VQ變化。
信號(hào)VQ由另一個(gè)伺服環(huán)路下文將對(duì)此更詳細(xì)地討論)產(chǎn)生，該伺服環(huán)路具有一個(gè)慢響應(yīng)特性，因此齒輪箱輸出傳動(dòng)軸的位置、彈簧的扭矩以及運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)速度(運(yùn)動(dòng)部件即主氣動(dòng)軸承轉(zhuǎn)子，緩振器的運(yùn)動(dòng)部件以及整個(gè)轉(zhuǎn)盤軸承組件)，是通過(guò)將外部控制電壓Vc與電壓Vs進(jìn)行比較來(lái)控制，Vs表示運(yùn)動(dòng)速度并從下文所述的位置感測(cè)裝置獲得。
現(xiàn)在討論運(yùn)動(dòng)部件位置檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置可以形成圖1中的傳感單元19，建議提供一個(gè)如圖8a和圖8b的電容性電感測(cè)裝置。在示出的本配置中，主軸承座9的轉(zhuǎn)軸8承載著一個(gè)絕緣的盤形轉(zhuǎn)動(dòng)體60。該轉(zhuǎn)動(dòng)全的兩個(gè)表面上帶有占據(jù)部分表面的導(dǎo)電扇形區(qū)61。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體安裝在絕緣板62和63之間，絕緣板62和63固定在固定框架上，它們中每一個(gè)的朝內(nèi)的表面上都帶有由窄間隙分開(kāi)的導(dǎo)電扇形區(qū)(A、B)。這種扇形區(qū)的數(shù)目取決于希望檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)角度范圍，而在所示的本方案中有八個(gè)允許最大位移45°的扇形區(qū)。轉(zhuǎn)動(dòng)體60在每個(gè)表面有四個(gè)扇形區(qū)61，每個(gè)扇形區(qū)的中心角是45°，并等距離分開(kāi)，這樣使它們之間的間隔的中心角也是45°。轉(zhuǎn)動(dòng)體60的兩個(gè)表面上的導(dǎo)電扇形區(qū)61排在一起，并且都電連接到導(dǎo)電圓筒65和軟導(dǎo)電線64上。在兩個(gè)固定板62和63上的導(dǎo)電扇形區(qū)相對(duì)面的一對(duì)相互對(duì)準(zhǔn)并電連接，此外，每個(gè)板上的交替相間的扇形區(qū)電氣連接，總共有兩組交替的扇區(qū)(A和B)，它們每一個(gè)都在兩個(gè)固定板62、63上分享一個(gè)公共的電連接。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在結(jié)構(gòu)上的功能等效的其他實(shí)施方法當(dāng)然是顯而易見(jiàn)的，例如，用金屬材料形成固定的導(dǎo)電扇形區(qū)或可動(dòng)的扇形區(qū)，或形成這兩者，而不是在絕緣材料的表面上形成它們，具體地說(shuō)，全部可動(dòng)扇形區(qū)形成一個(gè)自支撐的金屬片。
然后，將大小相等、方向相反的交變電壓(VA和VB)加到兩組固定的扇形區(qū)上。最好是，這些電壓為幅度如峰-峰值為30伏的方波。其結(jié)果是，在轉(zhuǎn)動(dòng)盤60上的導(dǎo)電扇形區(qū)和在固定板62、63上的扇形區(qū)之間形成電容，在盤60上的導(dǎo)電扇形區(qū)上出現(xiàn)一個(gè)交變電壓，其波形類似于加到固定板62、63的扇形區(qū)上的電壓波形，而其幅度和相位依賴于旋轉(zhuǎn)盤60上的導(dǎo)電扇形區(qū)相對(duì)于固定板62、63上的扇形區(qū)的方位角位置。該電壓可以被緩沖放大(并可任意地放大)，例如由一個(gè)低增益和高輸入阻抗，并由軟導(dǎo)線64相連接的運(yùn)算放大器進(jìn)行緩沖放大，并形成對(duì)相敏檢測(cè)器的輸入(本質(zhì)上是由一個(gè)低通濾波器相隨的乘法器)，相敏檢測(cè)器的基準(zhǔn)輸入是加到一組固定扇形區(qū)的方波，如圖9所示。從這個(gè)相每檢測(cè)器獲得一個(gè)直流輸出電壓VQ，它表示運(yùn)動(dòng)扇形區(qū)相對(duì)于固定扇形區(qū)的方位。
可以容易地表示出，直流電壓VQ基本上正比于(CA－CB)/(CA＋CB)此處CA和CB分別為運(yùn)動(dòng)扇形區(qū)與一組或另一組固定扇形區(qū)間的電容量。如果盤和固定板為扁平的，而且一直平行，則這些電容量又正比于運(yùn)動(dòng)扇形和各個(gè)固定扇形區(qū)間的重疊的面積。如果扇形區(qū)具有圓形的內(nèi)緣和外邊緣，則這些面積是方位角θ的線性函數(shù)，而且(CA+CB)是一個(gè)常數(shù)。那么，可以看出，直流電壓VQ基本上是θ的線性函數(shù)(除去點(diǎn)(QA和QB)附近，在該處旋轉(zhuǎn)的扇形區(qū)與一個(gè)或另一個(gè)固定扇形區(qū)是對(duì)準(zhǔn)的)。圖10示出扇形區(qū)的中心角是45°的情況時(shí)VQ對(duì)θ的依賴關(guān)系。由于其對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，圖8a和8b的檢測(cè)裝置能夠容忍轉(zhuǎn)動(dòng)體60不能精確地與固定板62、63等距離或平行的情況。
很清楚，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這種旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置顯然可以用很多種方法進(jìn)行改進(jìn)。例如，可以增加扇形區(qū)的數(shù)目以使其中心角小于45°;敏感性(即VQ對(duì)θ的變化率)則增加，但線性工作范圍(θB-θA)則變小了。
當(dāng)把這個(gè)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置應(yīng)用于圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例以測(cè)量擺動(dòng)的轉(zhuǎn)盤承座組件在其弧形運(yùn)動(dòng)中的方位角位置時(shí)，可能要被反對(duì)，其原因是，雖然電壓VQ基本是θ的線性函數(shù)，但它并不就是記錄頭到母盤中心距離的線性函數(shù)。后者的距離可以表示為2RCSin( (θ－θ0))/2 )，此處Rc為轉(zhuǎn)盤軸承座組件在其擺動(dòng)臂上的運(yùn)動(dòng)半徑，而Q0是記錄頭位于母盤中心上面時(shí)的θ值(假設(shè)系統(tǒng)排列存在這樣的位置)，并且Sin( (θ-θ0)/2 )不是θ的線性函數(shù)。然而，可以對(duì)幾何形狀進(jìn)行選擇，以使其線性對(duì)本發(fā)明目的而言足夠地好。例如，如果Rc＝200mm，并希望記錄半徑為60mm的CD碟，那么(θ-θ0)＝17°(最大值)，在這個(gè)最大偏差下，電壓VQ與從(θ-θ0)的小值作線性推斷得出的值相差僅僅0.4%。如果需要的話，可以通過(guò)電學(xué)方法對(duì)這個(gè)誤差進(jìn)行校正。
通常所期望的是，對(duì)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置的定位是這樣的，即VQ的零值并不對(duì)應(yīng)于零記錄半徑(即記錄頭直接位于轉(zhuǎn)盤軸之上的位置)。如此對(duì)應(yīng)的電壓VR可以通過(guò)附加一個(gè)適當(dāng)選擇的固定基準(zhǔn)電壓(VOFFSET)來(lái)得到，如圖9所示。
經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用這種方案可以獲得一個(gè)很好的信噪比，特別是能夠用電學(xué)方法獲得一個(gè)第二輸出電壓Vs，電壓Vs足以代表用于一個(gè)伺服環(huán)路中控制徑向運(yùn)動(dòng)的VQ的變化率(亦即，代表記錄頭相對(duì)于母盤的徑向運(yùn)動(dòng)速度 (dR)/(dt) )。這個(gè)第二輸出電壓Vs可以利用圖11所示的差分電路獲得。如上對(duì)VQ的論述，在Vs中存在一個(gè)小的與半徑有關(guān)的誤差(在圖1的實(shí)施例中，由于擺動(dòng)臂的幾何形狀而產(chǎn)生)，若有必要，可以用電學(xué)方法進(jìn)行校正。
這個(gè)電路的差分特性主要是由C1和R1確定。通過(guò)引入響應(yīng)時(shí)間常數(shù)R2C1和R1C2的第一級(jí)低通濾波器，任選元件R1和C2中的每一個(gè)，可起限定該電路的高頻響應(yīng)的作用，這樣來(lái)減少在輸出端出現(xiàn)的高頻噪聲?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)能夠以此處所述的方式，控制在一個(gè)記錄CD碟的系統(tǒng)中的徑向運(yùn)動(dòng)速度，雖然該速度僅僅是每秒幾個(gè)微米的量級(jí)。
圖12示出控制徑向運(yùn)動(dòng)速度的適宜的伺服放大器的結(jié)構(gòu)。代表徑向運(yùn)動(dòng)速度的電壓Vs與代表所希望的速度的控制電壓Vc相比較，差值(Vs-Vc)形成放大器的輸入信號(hào)。該放大器的輸出電壓VQ控制該徑向運(yùn)動(dòng)速度，例如，通過(guò)控制加到電緩振器阻尼的旋轉(zhuǎn)軸承座系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，例如利用一個(gè)直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，或者用另一種方法，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)另一端固定在運(yùn)動(dòng)部件上的一個(gè)盤簧的一端。伺服系統(tǒng)的作用是達(dá)到維持Vs與Vc趨于相等的程度。如圖12所示的伺服放大器具有一積分響應(yīng)，而且，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻γ和電容C的值，可以把伺服系統(tǒng)的總響應(yīng)時(shí)間設(shè)定到一個(gè)適宜的值，例如5到10秒，業(yè)已發(fā)現(xiàn)這樣的數(shù)值是長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間和短響應(yīng)時(shí)間之間的一個(gè)折衷，長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間使系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)太慢，而短響應(yīng)時(shí)間使來(lái)自旋轉(zhuǎn)檢測(cè)器的太多的噪聲被加到徑向運(yùn)動(dòng)。
圖13表示用于控制圖1的盤式記錄系統(tǒng)的一個(gè)伺服系統(tǒng)。在圖13中，半徑傳感器108產(chǎn)生半徑電壓VR和徑向速度電壓Vs。因此傳感器108可以在來(lái)自圖1的位置感測(cè)單元19的信息基礎(chǔ)上運(yùn)行，該感測(cè)單元19已參照?qǐng)D8、9、10和11進(jìn)行了詳細(xì)討論。用類似的方法，圖1中的轉(zhuǎn)盤2的旋轉(zhuǎn)可由轉(zhuǎn)盤選通脈沖盤13和傳感器14予以監(jiān)測(cè)，它產(chǎn)生代表ω的脈沖串信號(hào)102(理想地是一個(gè)方波)和一個(gè)延遲的脈沖信號(hào)104。這些信號(hào)102、104都通過(guò)兩個(gè)乘法鑒別器110、112。第一鑒別器110也接收來(lái)自半徑傳感器108的半徑電壓信號(hào)VR，鑒別器110從VR和信號(hào)102，104中產(chǎn)生一個(gè)正比于VRω的電壓V1。電壓V1與代表所希望的線速度的電壓V0進(jìn)行比較。該比較由伺服放大器111完成，而且它產(chǎn)生一個(gè)直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)11的輸出信號(hào)，電機(jī)11驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤2旋轉(zhuǎn)。
以一個(gè)類似的方法，第二鑒別器112從傳感器14接收信號(hào)，也接收一個(gè)基準(zhǔn)電壓113。鑒別器用于從所述脈沖串中獲得僅正比于ω的電壓Vc，電壓Vc與代表基本正比于 (dR)/(dt) 的電壓Vs進(jìn)行比較。
電壓Vc與Vs之差驅(qū)動(dòng)伺服放大器114，放大器114的輸出信號(hào)引起徑向運(yùn)動(dòng)。因此這個(gè)第二伺服環(huán)路的作用是達(dá)到保持Vs趨于等于Vc的程度。如果該鑒別電路的敏感性適當(dāng)?shù)剡x擇與所希望的軌跡間距P成比例，則可使Vc代表 (Pω)/(2π) ，這個(gè)第二伺服環(huán)路的作用就是達(dá)室保持徑向速度 (dR)/(dt) 等于所希望的值 (Pω)/(2π) 。
在圖13的方案中，通常需要按本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的方式適當(dāng)寺調(diào)節(jié)伺服放大器111和114的增益和頻率響應(yīng)，以保證一個(gè)與穩(wěn)定度協(xié)調(diào)的適當(dāng)精確的總響應(yīng)。特別是，放大器114可以具有結(jié)合圖12所討論的特性。
圖14圖示出可用于鑒別器110的一個(gè)結(jié)構(gòu)。鑒別器112的結(jié)構(gòu)可以是類似的，只是要用基準(zhǔn)電壓113代替信號(hào)VR。
在圖14中，電子開(kāi)關(guān)101由來(lái)自檢測(cè)器14的脈沖串102控制。開(kāi)關(guān)101產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)103，該電壓信號(hào)103以脈沖串102的頻率在半徑電壓VR與地之間交替交換。信號(hào)103波形的電壓突變使電流脈沖流經(jīng)電容器105到達(dá)第二電學(xué)開(kāi)關(guān)106，第二電子開(kāi)關(guān)106由來(lái)自轉(zhuǎn)盤選通脈沖信號(hào)的已延遲的選通信號(hào)104控制。該延遲時(shí)間小于半個(gè)周期。延遲的選通信號(hào)104可由作用于選通脈沖盤13上的第二光傳感器產(chǎn)生，但也可以由用電學(xué)方法延遲選通脈沖信號(hào)102來(lái)產(chǎn)生。結(jié)果，延遲的選通脈沖信號(hào)104選通從電容器105到來(lái)的電流脈沖信號(hào)，該選通是在地和放大器107的輸入之間交替進(jìn)行。因此一個(gè)平均電壓V1就出現(xiàn)在放大器107的輸出端，平均電壓V1與VR和選通信號(hào)102的重復(fù)率成正比。因此V1正比于VRω。
電容器115的作用是衰減電壓V1波形中聽(tīng)突變，該突變因是從電容器105到來(lái)的電流脈沖造成的。
鑒別器112可以與圖14中的鑒別器相同，只是用一個(gè)基準(zhǔn)電壓113代替其中的VR，基準(zhǔn)電壓113并不隨半徑變化，但可被設(shè)定與所希望的軌跡間距P成正比，以便獲得代表 (Pω)/(2π) 的輸出電壓。
權(quán)利要求
1.一種盤式記錄系統(tǒng)，包括一個(gè)記錄頭(10)和一個(gè)圍繞第一軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤(2)的轉(zhuǎn)盤(2)用于旋轉(zhuǎn)地支撐與記錄頭(10)相鄰接的盤(1)，其特征在于記錄頭(10)和轉(zhuǎn)盤(2)被安裝得使第一軸相對(duì)于記錄頭(10)運(yùn)動(dòng)，該第一軸相對(duì)于記錄頭(10)的運(yùn)動(dòng)方向由一個(gè)氣動(dòng)軸承座(9)限定，其上有用于阻尼該運(yùn)動(dòng)的裝置(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，阻尼裝置(18)是一個(gè)粘滯減振器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，記錄頭(10)和轉(zhuǎn)盤(2)都可以相對(duì)于另一個(gè)繞第二軸運(yùn)動(dòng)，該第二軸一盤與第一軸平行但與第一軸偏離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，記錄頭(10)是固定的，而轉(zhuǎn)盤(2)安裝在與第二軸在一起的至少一個(gè)支架(6、7)上，第二軸在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)盤(2)的一個(gè)點(diǎn)上穿過(guò)至少一個(gè)支架。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，氣動(dòng)軸承座(9)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣動(dòng)軸承座而且限定第二軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求中的任一個(gè)權(quán)利要求的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的運(yùn)動(dòng)由電機(jī)(12、43)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，電機(jī)(12、43)通過(guò)彈簧(40、45)連接到氣動(dòng)軸承上。
8.根據(jù)權(quán)利要求中的任一個(gè)權(quán)利要求的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，具有一個(gè)檢測(cè)記錄頭與轉(zhuǎn)盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置，該裝置包括連接到另件體之一的第一組導(dǎo)電部件;連接到其他零件的第二和第三組導(dǎo)電部件，第一組導(dǎo)電部件可以相對(duì)于第二和第三組導(dǎo)電部件運(yùn)動(dòng);將第一交變電壓加到第二和第三組的一些部件而將第二交變電壓加到第二和第三組其它部件以便相鄰部件接收不同電壓的裝置，第一和第二電壓的相位相反;以及檢測(cè)在第一部件上的容件感應(yīng)電壓，將該電壓與第一或第二交變電壓進(jìn)行比較，因此確定第一部件與第二和第三部件的相對(duì)位置，從而確定元件的相對(duì)位置的裝置。
9.一種控制在盤形記錄系統(tǒng)中轉(zhuǎn)盤(2)相對(duì)于記錄頭(10)旋轉(zhuǎn)的方法，其特征在于包括產(chǎn)生與記錄頭(10)相對(duì)于轉(zhuǎn)盤軸的徑向位移相對(duì)應(yīng)的第一信號(hào)，產(chǎn)生的與轉(zhuǎn)盤(2)旋轉(zhuǎn)速率相對(duì)應(yīng)的第二信號(hào)，產(chǎn)生第一和第二信號(hào)之積，并控制依賴于該積與一個(gè)基準(zhǔn)值之差的轉(zhuǎn)盤(2)的旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，第一信號(hào)是一個(gè)電壓信號(hào)，而第二信號(hào)是一個(gè)頻率信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10的方法，其特征在于，該積是一個(gè)電壓信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任何一個(gè)權(quán)利要求的方法，其特征在于，第一和第二信號(hào)之積的產(chǎn)生包括在依賴于第二信號(hào)的頻率下產(chǎn)生幅度正比于第一信號(hào)的脈沖。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于，至少有些脈沖通過(guò)產(chǎn)生代表所述積的這些脈沖的平均幅度的放大器(107)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求9至13中的任一個(gè)權(quán)利要求的方法，其特征在于，對(duì)應(yīng)于記錄頭的徑向速度的信號(hào)與第二信號(hào)相比較，該第二信號(hào)是用于控制與第二信號(hào)相比較，該第二信號(hào)是用于控制記錄頭(10)相對(duì)于轉(zhuǎn)盤(2)的徑向運(yùn)動(dòng)的。
15.一個(gè)盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于包括一個(gè)記錄頭(10)，一個(gè)轉(zhuǎn)盤(2)，用于支撐與記錄頭(10)鄰接的盤(1)，轉(zhuǎn)盤(2)可相對(duì)于記錄頭(10)旋轉(zhuǎn);使記錄頭(10)相對(duì)于轉(zhuǎn)盤(2)的軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的裝置;產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于記錄頭與轉(zhuǎn)盤軸的徑向位移的第一信號(hào)的裝置;產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速率的第二信號(hào)的裝置;產(chǎn)生第一信號(hào)和第二信號(hào)之積的裝置;控制依賴于上述積與一個(gè)基準(zhǔn)值之差的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，具有一個(gè)由電容器(105)相連接的第一和第二門(101、106)組成的門電路，安排第一門(101)和電容器(105)產(chǎn)生幅度正比于第一信號(hào)而頻率正比于第二信號(hào)的脈沖，安排第二門(106)至少通過(guò)這些脈沖中的某些脈沖。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，第二門(106)適合于以第二信號(hào)為基礎(chǔ)進(jìn)行控制，因此只通過(guò)一種極性的脈沖。
18.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，具有一個(gè)連接到第二門(106)的放大器(107)，用以產(chǎn)生通過(guò)第二門的那些脈沖的平均幅度。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中的任一個(gè)權(quán)利要求所述的盤式記錄系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于將對(duì)應(yīng)于記錄頭的徑向速度的信號(hào)與第二信號(hào)相比較，并用于根據(jù)所述比較結(jié)果控制記錄頭運(yùn)動(dòng)裝置的裝置。
全文摘要
在盤式記錄系統(tǒng)中轉(zhuǎn)盤(2)上支撐與記錄頭(10)鄰接的盤(1)；限定轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)軸在軸承座(4)中的轉(zhuǎn)軸(3)；軸承座(4)繞由另一轉(zhuǎn)軸(8)限定的軸運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)軸(8)的軸承座(9)是氣動(dòng)的；阻尼單元(18)阻尼該運(yùn)動(dòng)；檢測(cè)器(14)檢測(cè)限定轉(zhuǎn)盤(2)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)軸(3)的轉(zhuǎn)速；記錄頭(10)相對(duì)于轉(zhuǎn)盤(2)的軸的徑向位移由另一個(gè)轉(zhuǎn)軸(8)的旋轉(zhuǎn)來(lái)確定；而受控轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)由徑向距離和轉(zhuǎn)軸(3)的轉(zhuǎn)速之積來(lái)確定。
文檔編號(hào)G11B19/00GK1091220SQ9310159
公開(kāi)日1994年8月24日 申請(qǐng)日期1993年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月18日
發(fā)明者阿萊克三德·努瑪·拉賓斯克, 治瑞德·阿爾伏瑞德·瓊·瑞訥德斯, 哈里塔·瓊奈森 申請(qǐng)人:光輪技術(shù)工程有限公司