專(zhuān)利名稱：用于光學(xué)記錄和重放系統(tǒng)的伺服控制技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)記錄和重放系統(tǒng)，該系統(tǒng)在光學(xué)記錄介質(zhì)如光卡或類(lèi)似介質(zhì)上光學(xué)地記錄或重放信息，更具體地說(shuō)，涉及一種用于光學(xué)記錄和重放系統(tǒng)的改進(jìn)的伺服控制技術(shù)，其中，設(shè)置在光頭中的用于將光束聚焦到光記錄介質(zhì)的信息記錄表面的物鏡被伺服控制，以控制在信息記錄表面上的光點(diǎn)的跟蹤和聚焦偏差。
通過(guò)相對(duì)光能如激光束的光軸，移動(dòng)卡形光學(xué)記錄介質(zhì)(即，光卡)從而在該記錄介質(zhì)上記錄和重放信息的光學(xué)記錄和重放系統(tǒng)是眾所周知的。由于計(jì)算機(jī)等的發(fā)展和廣泛利用，光卡的廣泛利用也被人們高度關(guān)注，因?yàn)楣饪ㄒ子跀y帶安全，盡管尺寸小，但卻具有相對(duì)較大的存儲(chǔ)容量，因此光卡具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，例如，在醫(yī)療機(jī)構(gòu)作為病人診斷的記錄介質(zhì)。
已知光卡的一個(gè)典型的例子示于圖4和圖5，圖4為已知光卡11的平面圖，圖5為圖4中的光卡的放大尺寸的截面“A”。在這些圖中，參考號(hào)12代表一個(gè)記錄/重放區(qū)，13表示一個(gè)引導(dǎo)軌跡，14表示一個(gè)數(shù)據(jù)軌跡。在記錄/重放區(qū)形成有一個(gè)記錄層，該記錄層例如由氯化銀照相材料制成，作為基底材料。通過(guò)從光頭當(dāng)中向該記錄層輻射適當(dāng)能量的激光，在數(shù)據(jù)軌跡14中形成稱為“凹坑”的光信息單位。在記錄層上的激光束的輻射位置(激光點(diǎn))通過(guò)沿著X軸方向(平行于光卡11的數(shù)據(jù)和導(dǎo)向軌跡的方向)相對(duì)光頭移動(dòng)光卡可被改變，以便形成對(duì)應(yīng)于所希望的數(shù)字信息的所希望的排列形式的一系列凹坑。于是，通過(guò)在光卡11的記錄層上寫(xiě)入和讀取凹坑串，即可記錄和重放所希望的數(shù)字信息。
為了在光卡11的數(shù)據(jù)軌跡14中形成凹坑串，通常利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如一個(gè)線性馬達(dá)相對(duì)光頭移動(dòng)光卡11。但是，限于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作精度，現(xiàn)有技術(shù)的方法不能防止機(jī)械位置錯(cuò)誤的發(fā)生，因此，凹坑不能準(zhǔn)確地形成在位于導(dǎo)向軌跡13之間的數(shù)據(jù)軌跡14的中間。這樣，所希望的信息難以準(zhǔn)確地記錄和重放。
為了克服上述缺點(diǎn)，將光點(diǎn)準(zhǔn)確地定位在兩個(gè)導(dǎo)向軌跡13的中間執(zhí)行凹坑的記錄和重放是絕對(duì)必要的。所以通常利用自動(dòng)跟蹤控制以試圖補(bǔ)償任何引起的機(jī)械位置錯(cuò)誤。
自動(dòng)跟蹤控制通常是以所謂的“三束法”進(jìn)行的，三束相互隔開(kāi)一定距離的激光束從光頭輻射出來(lái)，以中心激光束對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)軌跡14作為寫(xiě)入/讀取激光束，而中心光束兩側(cè)的兩個(gè)激光束(側(cè)激光束)對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)軌跡14兩側(cè)的導(dǎo)向軌跡13作為跟蹤光束。即，三束法測(cè)量從光卡11的兩側(cè)的激光束的各自的反射光，以便伺服控制輻射的光點(diǎn)位置，即跟蹤光束以預(yù)定的位置關(guān)系準(zhǔn)確地對(duì)應(yīng)于導(dǎo)向軌跡13，于是，中央的讀取和寫(xiě)入光束即可永遠(yuǎn)準(zhǔn)確地定位在數(shù)據(jù)軌跡14的預(yù)定的中間部分。
此外，因?yàn)樾枰す馐€(wěn)定地聚焦在光卡11的記錄層，在現(xiàn)有技術(shù)中，自動(dòng)聚焦通常也被執(zhí)行。
上述的自動(dòng)跟蹤和聚焦控制操作，是通過(guò)連續(xù)不斷地分別在Y軸方向(橫穿光卡11的數(shù)據(jù)和導(dǎo)向軌跡的方向)及在Z軸方向(即垂直于光卡11的記錄/重放表面)，通過(guò)由跟蹤線圈和聚焦線圈施加電磁力來(lái)驅(qū)動(dòng)光頭的物鏡而進(jìn)行的。由物鏡對(duì)從光頭輻射出的激光束在光卡11的記錄層上聚焦，從而在記錄層上形成光點(diǎn)(在上述的三束法的情況下為三個(gè)光點(diǎn))。
圖6和圖7為現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中用于自動(dòng)跟蹤和聚焦的伺服控制系統(tǒng)的例子。
更具體地說(shuō)，圖6和圖7分別顯示了傳統(tǒng)的跟蹤控制電路30a和30b，用于執(zhí)行上述的自動(dòng)跟蹤控制的例子；圖6示出了自動(dòng)跟蹤控制的基本電路結(jié)構(gòu)，圖7顯示了在日本專(zhuān)利公開(kāi)NO.HEI5—47895中公開(kāi)的改進(jìn)的技術(shù)。
首先，描述圖6的跟蹤控制電路30a。具有按預(yù)定方式設(shè)置的一對(duì)接收元件31a和31b的光檢測(cè)器31被設(shè)置在光頭內(nèi)部，用于對(duì)從光卡反射的，并進(jìn)入物鏡的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。進(jìn)入到光檢測(cè)器31的上述的兩個(gè)反射的跟蹤光束分別由光接收元件31a和31b接收，對(duì)應(yīng)于可能的跟蹤誤差的接收的光信號(hào)被從光接收元件31a和31b輸出。該從光接收元件31a和31b輸出的輸出信號(hào)然后被送到差分放大器32，再由放大器32輸出一個(gè)在饋入信號(hào)之間的差分信號(hào)并也送到一個(gè)加法放大器33，然后加法放大器輸出一個(gè)饋入信號(hào)的和信號(hào)。該和信號(hào)被送入到除法電路34作為一個(gè)分母信號(hào)A。另一方面，差分信號(hào)被送入到除法電路34作為分子，并被所述規(guī)一的和信號(hào)除。
例如，當(dāng)跟蹤光點(diǎn)被準(zhǔn)確地定位在光卡11的相應(yīng)的導(dǎo)向軌跡13上時(shí)，差分信號(hào)的值為0或接近0，而和信號(hào)具有一個(gè)最大值。相應(yīng)地，從除法電路34的輸出信號(hào)的值為0或接近為0，這指示出激光點(diǎn)相對(duì)于導(dǎo)向軌跡13位于一個(gè)合適的位置。
當(dāng)跟蹤激光點(diǎn)偏離導(dǎo)向軌跡13時(shí)，差分信號(hào)的值大于或小于0，而除法電路34的輸出大于0。這樣，除法電路34輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)激光點(diǎn)相對(duì)導(dǎo)向軌跡13的偏離量的信號(hào)(即跟蹤誤差)。為了提供控制環(huán)的增強(qiáng)的穩(wěn)定性，由相位補(bǔ)償電路35對(duì)除法電路34輸出的信號(hào)進(jìn)行相位“超前補(bǔ)償”。經(jīng)歷相位超前補(bǔ)償?shù)男盘?hào)由驅(qū)動(dòng)電路36轉(zhuǎn)換成電流，該電流被加到跟蹤線圈20以便在Y軸方向(橫穿光卡11的數(shù)據(jù)和導(dǎo)向軌跡的方向)驅(qū)動(dòng)物鏡。這樣，即可根據(jù)激光點(diǎn)與導(dǎo)向軌跡13的偏離量驅(qū)動(dòng)物鏡。
如前所述的利用除法電路34對(duì)差分信號(hào)規(guī)一化的目的是為了保持跟蹤控制電路的伺服環(huán)增益的恒定，以保證在光卡上準(zhǔn)確地記錄信息。例如，比較性地考慮一下在記錄和重放操作中電平的可能的變化，在記錄過(guò)程中，激光的功率大約為1.5mW，大約為重放時(shí)激光功率0.1—0.4mW的100倍。因此，保持伺服環(huán)增益的恒定不受這種激光量的變化的影響是至關(guān)重要的。
圖7的跟蹤控制電路30b被設(shè)計(jì)成可不利用圖6的除法電路而保持跟蹤控制電路的伺服環(huán)增益的恒定。從光接收元件31a和31b輸出的光檢測(cè)信號(hào)被送到可變?cè)鲆娣糯笃?7a和37b，可變?cè)鲆娣糯笃?7a和37b可根據(jù)控制電路38發(fā)出的指令逐步改變放大倍數(shù)。取樣和保持電路39a和39b對(duì)可變?cè)鲆娣糯笃?7a和37b的輸出信號(hào)取樣和保持。此外，減法電路40在取樣和保持電路39a和39b的輸出信號(hào)之間進(jìn)行減法操作，從而，提供一個(gè)跟蹤誤差信號(hào)。減法電路40輸出的跟蹤誤差信號(hào)由相位補(bǔ)償電路35向圖6中的情況一樣進(jìn)行相位超前補(bǔ)償，然后驅(qū)動(dòng)跟蹤線圈20。
圖8為一個(gè)信號(hào)定時(shí)流程，解釋圖7中所示的現(xiàn)有技術(shù)的操作的一個(gè)例子。圖8中的(a)表示對(duì)應(yīng)于要被記錄到光卡11上的信息(記錄信息信號(hào))，(b)表示由記錄信息信號(hào)調(diào)制的激光功率的變化，(c)表示從減法電路40輸出的信號(hào)。如圖8的(a)項(xiàng)所示，記錄信息信號(hào)在值“1”和“0”之間變化。相應(yīng)于記錄信息信號(hào)中的變化，產(chǎn)生的激光功率在電平“PL”和“PH”之間變化，如(b)項(xiàng)所示。當(dāng)激光功率處于高電平“PH”時(shí)，在光卡上形成凹坑，當(dāng)激光功率處于低電平“PL”時(shí)，在光卡上則不形成凹坑。因此，光接收元件31a和31b的輸出按照激光功率的變化(在電平“PL”和“PH”之間)而變化。這里，為了保持恒定的跟蹤伺服的開(kāi)環(huán)增益，可變?cè)鲆娣糯笃鞯母髯栽鲆姹桓淖?。此外，為了消除在伺服環(huán)中的信號(hào)因光量的突然變化，如(b)中所示，而引起的上升和/或下降中的偏差，可根據(jù)在光量改變之前，在伺服環(huán)中由取樣和保持電路39a和39b取樣和保持的那個(gè)信號(hào)，在光量改變之后釋放該保持的信號(hào)。
但是，上述的現(xiàn)有技術(shù)方法有下述缺點(diǎn)首先，圖6中的電路需要利用除法電路34的復(fù)雜的模擬過(guò)程，所以，成本高，由于利用模擬電路，容易產(chǎn)生溫度漂移，因此引起頻率跟蹤錯(cuò)誤。
圖7的電路提供了克服圖6的利用除法電路的缺點(diǎn)的解決辦法，它適當(dāng)?shù)馗淖兛勺冊(cè)鲆娣糯笃?7a和37b的增益以針對(duì)激光功率的變化保持恒定的環(huán)增益。但是，該電路產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題，因?yàn)橐淖兛勺冊(cè)鲆娣糯笃?7a和37b的增益，造成頻響較差，因?yàn)樵诓煌墓饪ㄖ械挠涗泴拥姆瓷渎士赡懿煌?，環(huán)增益會(huì)發(fā)生不希望的改變。這種情況示于圖8中的(c)。假定對(duì)于具有適當(dāng)反射率的光卡的增益為Va，對(duì)于一個(gè)具有較高反射率的光卡的增益將增加到Vb，對(duì)于一個(gè)具有較低反射率的光卡的增益將減少到Vc。在這種情況下，難以取得準(zhǔn)確的伺服控制并將產(chǎn)生跟蹤誤差。
利用與上述電路相似的伺服控制電路的自動(dòng)聚焦控制會(huì)產(chǎn)生同樣的問(wèn)題。
近年來(lái)，已經(jīng)采用一種增加光卡的記錄密度的方法以提供增加的存儲(chǔ)容量。在這種增加密度的光卡中，極度需要一種具有增強(qiáng)精度和穩(wěn)定性的跟蹤和聚焦控制的光卡記錄和重放裝置。因此，克服上述問(wèn)題變?yōu)榉浅Ｖ匾?br> 本發(fā)明的目的就是提供一種光記錄和重放系統(tǒng)，該系統(tǒng)不受激光量或光記錄介質(zhì)的記錄層的反射特性的不同的影響，能夠保持恒定的伺服環(huán)增益，因此，可以通過(guò)利用相對(duì)簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)恒定地穩(wěn)定地跟蹤伺服控制和/或聚焦伺服控制。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供了一種光記錄和重放系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)從激光源中產(chǎn)生激光并向光記錄介質(zhì)上輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)在記錄介質(zhì)上記錄和重放信息，它具有一個(gè)伺服控制部分，用于檢測(cè)從記錄介質(zhì)上反射的激光，根據(jù)檢測(cè)的光反射量，提供一個(gè)誤差信號(hào)，根據(jù)該誤差信號(hào)控制輻射到記錄介質(zhì)上的激光的形成。在該記錄和重放系統(tǒng)中，根據(jù)本發(fā)明的特征，伺服控制部分包括一個(gè)開(kāi)關(guān)部分，用于轉(zhuǎn)換誤差信號(hào)的通路，一個(gè)平滑部分，用于平滑通過(guò)開(kāi)關(guān)部分的誤差信號(hào)，以及一個(gè)控制器部分，用于監(jiān)視檢測(cè)的光反射量，根據(jù)該光反射量控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而，在所述的伺服控制部分的伺服環(huán)的增益得以控制?？刂破鞑糠挚梢栽O(shè)計(jì)成控制開(kāi)關(guān)動(dòng)作，以使伺服環(huán)的增益保持在一個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的原則，伺服控制即可以用于跟蹤控制也可以用于聚焦控制，或者任何其它應(yīng)用，只要在該應(yīng)用中執(zhí)行類(lèi)似的伺服控制(即根據(jù)檢測(cè)的光反射量檢測(cè)出誤差信號(hào)，根據(jù)檢測(cè)的誤差信號(hào)對(duì)激光的形成進(jìn)行伺服控制〕。
本發(fā)明的主要特征在于，在伺服控制電路中，提供了開(kāi)關(guān)部分用于開(kāi)關(guān)控制誤差信號(hào)，平滑部分用于平滑開(kāi)關(guān)控制誤差信號(hào)。該控制部分還用于監(jiān)視從光記錄介質(zhì)檢測(cè)的反射量和控制開(kāi)關(guān)部分的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，以控制伺服環(huán)的環(huán)增益，例如，使其保持在一個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。
通過(guò)這樣監(jiān)視檢測(cè)的光反射量，在激光量改變時(shí)，或反射量從預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)改變時(shí)，可以允許檢測(cè)任何影響伺服環(huán)增益中的變化的因素的發(fā)生。在這種監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，開(kāi)關(guān)部分的開(kāi)關(guān)動(dòng)作可以采用下面的方式控制，即防止環(huán)增益的變化，即環(huán)增益保在一個(gè)預(yù)定的水平。
例如，檢測(cè)的光反射量從預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的下降將引起環(huán)增益的降低。因此，在這種情況下，通過(guò)相對(duì)地增加開(kāi)關(guān)部分的激勵(lì)或?qū)ㄖ芷?，相?duì)地增加由平滑部分平滑(積分)的誤差信號(hào)的電平，及相對(duì)地增加增益以補(bǔ)償所引起的增益降低，可將環(huán)增益控制為基本保持在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。相反，檢測(cè)的光反射量從預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的增加將引起環(huán)增益的相應(yīng)地增加。因此，在這種情況下，通過(guò)相對(duì)地減少開(kāi)關(guān)部分的激勵(lì)或?qū)ㄖ芷?即，使開(kāi)關(guān)部分不工作)，相對(duì)地減小由平滑部分平滑(積分)的誤差信號(hào)的電平，及相對(duì)地減小增益以補(bǔ)償所引起的增益增加，可將環(huán)增益控制為基本保持在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。
下面，通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行描述。
在附圖中


圖1為一個(gè)電路圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的在一個(gè)光記錄和重放系統(tǒng)中使用的一個(gè)跟蹤控制電路和一個(gè)聚焦控制電路的例子；圖2為一個(gè)解釋圖1的實(shí)施例的操作的定時(shí)圖；圖3為適用于本發(fā)明的光記錄和重放系統(tǒng)的光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)透視圖；圖4為顯示適用于本發(fā)明的光卡的例子的平面圖；圖5為光卡的放大示意圖，顯示了其記錄層的具體實(shí)例；圖6為顯示現(xiàn)有技術(shù)的跟蹤控制電路的電路圖；圖7為顯示現(xiàn)有技術(shù)的跟蹤控制電路的另一個(gè)例子的電路圖；圖8為解釋圖7的跟蹤控制電路的操作的定時(shí)圖。
圖3以舉例的方式示出了利用光卡為記錄介質(zhì)的本發(fā)明的光記錄和重放系統(tǒng)的光系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。圖3主要地示出了光卡11和位于光卡11上面的光頭2的光學(xué)系統(tǒng)之間的關(guān)系。光卡11的具體結(jié)構(gòu)與圖4和圖5相同。通過(guò)一個(gè)未示出的驅(qū)動(dòng)裝置(例如，一個(gè)線性馬達(dá))，光卡11可沿著X軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)(平行于光卡11的導(dǎo)向和數(shù)據(jù)軌跡13和14)。
在光頭2中，提供有一個(gè)激光二極管27作為光源，從激光二極管27產(chǎn)生的發(fā)散的光通過(guò)一個(gè)準(zhǔn)直透鏡26a被準(zhǔn)直。被準(zhǔn)直的激光然后由折射光柵25分成三部分，向前面所述的發(fā)明背景那樣，形成三個(gè)激光束。光束分離器24用于分離照射到光卡11上面的激光和從光卡11上反射的激光。反射鏡23反射每一束激光及反射光使其光路彎成90度。此外，物鏡22將準(zhǔn)直的激光集中并照射到光卡11的記錄層上，在上面形成光點(diǎn)。
由束分離器24分離的反射光經(jīng)過(guò)一個(gè)準(zhǔn)直透鏡26b轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光。一個(gè)凹透鏡28用來(lái)將從準(zhǔn)直透鏡輸入的準(zhǔn)直光轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)陌l(fā)散光。一個(gè)棱鏡29用于將從光卡11上反射的光相等地分成兩部分。光檢測(cè)器3和3’，分別接收由棱鏡29分成的反射光部分，并將該反射的光部分轉(zhuǎn)換成用于檢測(cè)跟蹤和聚焦誤差的電信號(hào)。
通過(guò)由跟蹤線圈20產(chǎn)生的電磁力，物鏡22在Y軸方向(橫穿光卡11的數(shù)據(jù)和導(dǎo)向軌跡的方向)的位置進(jìn)行精密調(diào)整，通過(guò)由聚焦線圈21產(chǎn)生的電磁力，物鏡22在Z軸方向(垂直于光卡11的記錄/重放表面的方向)的位置進(jìn)行精密調(diào)整。跟蹤線圈20由從跟蹤控制電路41輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)，聚焦線圈21由從聚焦控制電路42輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)。跟蹤和聚焦誤差按隨機(jī)的方式被檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)的誤差信號(hào)，跟蹤控制電路41和聚焦控制電路42伺服控制物鏡22的Y軸和Z軸位置。
為了檢測(cè)跟蹤和聚焦誤差，所謂的三束法和棱鏡法在實(shí)施例中被采用。
對(duì)于三束法，從激光二極管27發(fā)射的激光通過(guò)準(zhǔn)直透鏡26a并由折射光柵25分成三部分形成三個(gè)激光束。來(lái)自折射光柵的三個(gè)激光束經(jīng)過(guò)束分離器24，反射鏡23和物鏡22，然后聚焦并照射在光卡11的記錄層上，形成相互間有預(yù)定位置關(guān)系的三個(gè)光點(diǎn)。在以三個(gè)分開(kāi)的激光束聚焦到記錄層上的三束法為基礎(chǔ)的跟蹤伺服控制中，中央的激光束位于數(shù)據(jù)軌跡14上，其它兩個(gè)或側(cè)面的激光束位于數(shù)據(jù)軌跡14兩個(gè)側(cè)面的導(dǎo)向軌跡13上。
以上述方式聚焦在光卡11的記錄層上的三個(gè)激光束被從記錄層上反射成為相應(yīng)的反射光。該反射光的一束，即來(lái)自據(jù)軌跡14的反射光(以下稱為第一反射光)經(jīng)過(guò)物鏡22，反射鏡23，束分離器24，準(zhǔn)直透鏡26b，凹透鏡28和棱鏡29，然后，聚焦到光檢測(cè)器3，3，的光接收元件3a和3′a。由光接收元件3a和3′a收到的第一反射光被光電地轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后該信號(hào)被用作聚焦信號(hào)。光檢測(cè)器3，3’的每個(gè)中央光接收元件3a，3′a包括至少兩個(gè)光接收元件部分，以便根據(jù)由該接收元件部分接收的反射光量之間的平衡狀態(tài)進(jìn)行聚焦控制。在另一種情況中，只是一個(gè)光檢測(cè)器(例如，檢測(cè)器3)的光接收元件3a的輸出被作為這種聚焦信號(hào)。
另一方面，從數(shù)據(jù)軌跡14兩側(cè)的導(dǎo)向軌跡13反射的兩個(gè)反射光(以下稱為“第二反射光”)與第一反射光類(lèi)似，通過(guò)物鏡22，反射鏡23，束分離器24，準(zhǔn)直透鏡26b，凹透鏡28及棱鏡29，然后被聚焦到光檢測(cè)器3，3’的光接收元件3b，3c和3’b，3’c。由光接收元件3b，3c和3’b，3’c接收的第二反射光被光電地轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后用作跟蹤信號(hào)。例如，在每個(gè)光檢測(cè)器3，3’中，光接收元件3b或3’b中的一個(gè)光接收元件接收從左側(cè)導(dǎo)向軌跡13的反射光，另一個(gè)光接收元件3c或3’c接收來(lái)自右側(cè)導(dǎo)向軌跡13的反射光。由于跟蹤控制是在接收的或檢測(cè)的左側(cè)和右側(cè)導(dǎo)向軌跡的反射光量之間的平衡狀態(tài)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以只有左側(cè)或右側(cè)光接收元件的任何一對(duì)的輸出(即3b和3c，3’b和3’c，3b和3’c，或3’b和3c)可作為跟蹤信號(hào)。然而，從左側(cè)和右側(cè)導(dǎo)向軌跡13檢測(cè)的反射光量的總和是恒定的，并且檢測(cè)到的光量之間的差別按下述方式不同地變化，在光接收元件中的一個(gè)處檢測(cè)的光量因光點(diǎn)位置的偏離增加時(shí)，即，在另一個(gè)光接收元件處檢測(cè)的光量減少。
棱鏡法主要作為檢測(cè)聚焦誤差的合適的方法，因?yàn)榕c傳統(tǒng)的象散法相比，該方法具有更好的牽入靈敏度。即，通過(guò)物鏡22，反射鏡23，束分離器24，準(zhǔn)直透鏡26b，凹透鏡28和棱鏡29的第一反射光經(jīng)過(guò)凹透鏡28時(shí)，呈現(xiàn)一個(gè)適當(dāng)?shù)膱A形橫截面；但是，當(dāng)?shù)谝环瓷涔饨咏胖迷诎纪哥R28和光檢測(cè)器3，3’之間的棱鏡29的邊緣部分時(shí)，第一反射光被分為半圓形橫截面形狀的兩部分光。被分成半圓形的兩部分光的一部分經(jīng)過(guò)棱鏡的邊緣部分，然后聚焦到光接收元件3a，同時(shí)，另外一部分半圓形的光從棱鏡29被反射回來(lái)然后被聚焦到另一個(gè)光接收元件4a。根據(jù)聚焦到光接收元件3a或3’a上的半圓形光通量的變化，即可檢測(cè)到聚焦誤差。聚焦控制電路42根據(jù)檢測(cè)的聚焦誤差信號(hào)，相應(yīng)于在光接收元件3a或3’a輸出信號(hào)的基礎(chǔ)上得到的聚焦信號(hào)，根據(jù)檢測(cè)到的誤差信號(hào)向聚焦線圈施加驅(qū)動(dòng)電流，使物鏡22在Z軸方向被驅(qū)動(dòng)，從而執(zhí)行自動(dòng)聚焦控制。
由光檢測(cè)器3和3’的光接收元件3b和3c或3’b及3’c得到的跟蹤信號(hào)被提供于跟蹤控制電路41用于檢測(cè)跟蹤誤差。因此，跟蹤控制電路41根據(jù)檢測(cè)到的跟蹤誤差信號(hào)通過(guò)向跟蹤線圈20施加驅(qū)動(dòng)電流使物鏡22在Y軸方向被驅(qū)動(dòng)，從而執(zhí)行自動(dòng)跟蹤控制。
下一步，參見(jiàn)圖1，描述本發(fā)明的跟蹤和聚焦控制電路41和42。
首先描述跟蹤控制電路41，接收從左和右導(dǎo)向軌跡13的反射光的光接收元件3b和3c的輸出信號(hào)都被加于差分放大器4a，從而從輸出信號(hào)中得到一個(gè)差分信號(hào)，該輸出信號(hào)也被加于加法放大器5a，從而，得到一個(gè)輸出信號(hào)的和信號(hào)。如前所述，該差分信號(hào)對(duì)應(yīng)于跟蹤誤差信號(hào)，因此也稱為跟蹤誤差信號(hào)。從加法放大器5a輸出的和信號(hào)對(duì)應(yīng)于檢測(cè)的光反射量并允許監(jiān)測(cè)整個(gè)的檢測(cè)的光反射量。即，如前面所注意到的，整個(gè)檢測(cè)的光反射量因沿軌跡方向的光接收元件3b和3c檢測(cè)的光量互不相同而通常應(yīng)該是恒定的。但是，當(dāng)在不同的光卡的反射條件下，由于激光功率的變化而引起的光量的變化則會(huì)使檢測(cè)的整個(gè)光反射量趨于變化。因此，該差分信號(hào)需要根據(jù)和信號(hào)的變化而規(guī)一。本發(fā)明的特征在于提供了開(kāi)關(guān)電路6a和6b，時(shí)間常數(shù)電路7a和7b及比較器電路8a，作為一個(gè)規(guī)一化所需的示例性的結(jié)構(gòu)。
上述的從放大器4a和5a輸出的差分和和信號(hào)輸出分別被饋入到開(kāi)關(guān)電路6a和6b。開(kāi)關(guān)電路6a以開(kāi)關(guān)的方式使差分放大器4a的輸出通過(guò)，并進(jìn)入時(shí)間常數(shù)電路7a，同時(shí)開(kāi)關(guān)電路6b以開(kāi)關(guān)的方式使加法放大器5a的輸出通過(guò)，并進(jìn)入時(shí)間常數(shù)電路7b。時(shí)間常數(shù)電路7a包括電阻R1和R2及一個(gè)電容器C1，用來(lái)平均從開(kāi)關(guān)電路6a輸出的電壓信號(hào)。類(lèi)似地，時(shí)間常數(shù)電路7b包括電阻R3和R4及一個(gè)電容器C2，用來(lái)平均從開(kāi)關(guān)電路6b輸出的電壓信號(hào)。時(shí)間常數(shù)電路7a和7b具有大體相同的變換函數(shù)，如下面所述變換函數(shù)＝(R2/(R1＋R2))/(1＋s×T1)＝〔R4/(R3＋R4)〕/(1＋s×T2)其中，T1＝R1*R2*C1/(R1＋R2).
T2＝R3*R4*C2/(R3＋R4)，s是將Y＝∫xdt進(jìn)行拉普拉斯變換的結(jié)果。
時(shí)間常數(shù)電路7a是一種平滑電路或低通濾波器或積分電路，利用上述轉(zhuǎn)換函數(shù)進(jìn)行工作，在其中，由電阻R1和電容器C1形成一個(gè)充電路徑，由電阻R2形成一個(gè)放電路徑，在電阻R2的下一級(jí)提供了一個(gè)相位補(bǔ)償電路9a。時(shí)間常數(shù)電路7b為一種平滑電路或低通濾波器或積分電路，利用上述轉(zhuǎn)換函數(shù)進(jìn)行工作，在其中，由電阻R3和電容器C2形成一個(gè)充電路徑，由一個(gè)接地的電阻R4形成一個(gè)放電路徑。
比較器電路8a將加到其″＋″輸入端代表和信號(hào)的平均或平滑結(jié)果的時(shí)間常數(shù)電路7b的輸出信號(hào)與加到其一輸入端的標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)電壓Ref相比較。根據(jù)比較的結(jié)果，比較器電路8a控制開(kāi)關(guān)電路6a和6b的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。更具體地說(shuō)，當(dāng)時(shí)間常數(shù)電路7b的輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓Ref時(shí)，比較器電路8a使開(kāi)關(guān)電路6a和6b工作(接通)，當(dāng)時(shí)間常數(shù)電路7b的輸出電壓大于基準(zhǔn)電壓Ref時(shí)，比較器電路8a使開(kāi)關(guān)電路6a和6b不工作(斷開(kāi)〕。當(dāng)然，每個(gè)開(kāi)關(guān)電路都包括一個(gè)電子開(kāi)關(guān)控制的開(kāi)關(guān)元件如一個(gè)晶體管。
代表平均或平滑差分信號(hào)的結(jié)果的時(shí)間常數(shù)電路7a的輸出信號(hào)被加到相位補(bǔ)償電路9a，進(jìn)行如前所述的相位超前補(bǔ)償或倒相控制。得到的相位控制的信號(hào)通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路10a，轉(zhuǎn)換成加到跟蹤線圈20的驅(qū)動(dòng)電流。響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)電流，物鏡22在Y軸方向不斷地被驅(qū)動(dòng)。
圖2為圖1的電路結(jié)構(gòu)的主要部分的信號(hào)的定時(shí)圖。在圖2中，項(xiàng)目(a)表示要記錄到光卡11的信息信號(hào)(記錄信息信號(hào))，項(xiàng)目(b)表示由記錄信息信號(hào)調(diào)制的激光功率的變化，項(xiàng)目(c)表示時(shí)間常數(shù)電路7b的輸出信號(hào)，項(xiàng)目(d)表示比較器電路8a的輸出信號(hào)。
下面解釋圖1的跟蹤控制電路41的工作原理。當(dāng)輸入到比較器電路8a的信號(hào)電壓之間的關(guān)系為時(shí)間常數(shù)電路7b的輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓Ref時(shí)，比較器電路8a進(jìn)行控制，接通開(kāi)關(guān)電路6a和6b。對(duì)此進(jìn)行響應(yīng)，差分放大器4a的差分信號(hào)和加法放大器5a的和信號(hào)被分別送到時(shí)間常數(shù)電路7a和7b，電路7a和7b的輸出電壓隨著時(shí)間增加。因此，時(shí)間常數(shù)電路7b的輸出信號(hào)逐漸上升到大于基準(zhǔn)電壓Ref，比較器電路8a斷開(kāi)開(kāi)關(guān)電路6a和6b使時(shí)間常數(shù)電路7a和7b的輸出電壓隨時(shí)間而降落。這樣，響應(yīng)于時(shí)間常數(shù)電路7b的輸出電壓相對(duì)于基準(zhǔn)電壓Ref的升/降，開(kāi)關(guān)電路的通/斷動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行。因此，與檢測(cè)的光對(duì)應(yīng)的光接收元件3b和3c的輸出電壓(即，反射光的總檢測(cè)量)成正比，產(chǎn)生一系列的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。換句話說(shuō)，檢測(cè)的光對(duì)應(yīng)的輸出電壓變得越高，產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)動(dòng)作越快，檢測(cè)的光對(duì)應(yīng)的輸出電壓變得越低，產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)動(dòng)作越慢。這樣，即可以使伺服環(huán)增益保持穩(wěn)定。
下面描述圖1的聚焦控制電路42。
光檢測(cè)器3的中央光接收元件3a的輸出輸入到聚焦控制電路42。光接收元件3a包括至少兩個(gè)光接收元件部分，以便根據(jù)該兩部分接收的光量之間的平衡狀態(tài)，執(zhí)行聚焦控制。在圖1的例子中，光接收元件3a包括四個(gè)結(jié)合到一起的呈方形布置的光接收元件部分，以便得到兩對(duì)檢測(cè)的光對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。
聚焦控制電路42的伺服控制環(huán)結(jié)構(gòu)與上面所述的跟蹤控制電路41中的類(lèi)似，通過(guò)差分放大器4b，可以得到兩對(duì)檢測(cè)光對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)之間的差分信號(hào)，通過(guò)加法放大器5b，可以得到兩對(duì)檢測(cè)光對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的基礎(chǔ)上的和信號(hào)。此外，為了與上述跟蹤控制電路41相同的目的，也提供了開(kāi)關(guān)電路6c和6d，時(shí)間常數(shù)電路7c和7d及一個(gè)比較器電路8b。盡管在上述的跟蹤控制電路41的例子中，開(kāi)關(guān)電路6a和6b在伺服環(huán)電路中是串聯(lián)的，在這里所示的聚焦控制電路42的例子中，開(kāi)關(guān)電路6c和6d在伺服環(huán)電路中是并聯(lián)的。
即，從差分放大器4b輸出的差分信號(hào)通過(guò)時(shí)間常數(shù)電路7c，時(shí)間常數(shù)電路7c包括電阻R5和R6及一個(gè)電容器C3，開(kāi)關(guān)電路6c連接于電阻R5和R6的連接點(diǎn)和地之間。加法放大器5b的和信號(hào)輸出通過(guò)時(shí)間常數(shù)電路7d，時(shí)間常數(shù)電路7d包括電阻R7和R8及一個(gè)電容器C4，開(kāi)關(guān)電路6d接于電阻R7和R8的連接點(diǎn)和地之間。與上面所述的時(shí)間常數(shù)電路7a和7b類(lèi)似，時(shí)間常數(shù)電路7c和7d用于平滑或平均輸入信號(hào)并具有基本相同的變換函數(shù)。
另外，與上面所述的比較器電路8a相似，比較器電路8b將對(duì)應(yīng)于和信號(hào)的時(shí)間常數(shù)電路7b的輸出信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)電壓Ref相比較并控制開(kāi)關(guān)電路6c和6d的通/斷狀態(tài)。但是，與上面所述的相反的是，當(dāng)時(shí)間常數(shù)電路7d的輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓Ref時(shí)，比較器電路8b使開(kāi)關(guān)電路6c和6d不工作(斷開(kāi))，當(dāng)時(shí)間常數(shù)電路7d的輸出電壓大于基準(zhǔn)電壓Ref時(shí)，比較器電路8b使開(kāi)關(guān)電路6c和6d工作(接通)。這是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電路6c和6d相對(duì)于時(shí)間常數(shù)電路7c和7d是并聯(lián)的。
代表平均差分信號(hào)結(jié)果的時(shí)間常數(shù)電路7c輸出信號(hào)被加到相位補(bǔ)償電路9b，進(jìn)行如前所述的相位超前補(bǔ)償。得到的相位控制信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路10b，將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成加到聚焦線圈21的驅(qū)動(dòng)電流。響應(yīng)于該驅(qū)動(dòng)電流，物鏡22在Z軸方向不斷地被驅(qū)動(dòng)。
下面解釋圖1的聚焦控制電路42的工作原理。當(dāng)輸入到比較器電路8b的信號(hào)電壓之間的關(guān)系為時(shí)間常數(shù)電路7d的輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓Ref時(shí)，比較器電路8b進(jìn)行控制，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)電路6c和6d。對(duì)此進(jìn)行響應(yīng)，差分放大器4b的差分信號(hào)和加法放大器5b的和信號(hào)被分別送到時(shí)間常數(shù)電路7c和7d，電路7c和7d的輸出電壓隨著時(shí)間增加。因此，時(shí)間常數(shù)電路7d的輸出信號(hào)逐漸上升到大于基準(zhǔn)電壓Ref，比較器電路8b接通開(kāi)關(guān)電路6c和6d而使時(shí)間常數(shù)電路7c和7d的輸出電壓隨時(shí)間而降落。這樣，響應(yīng)于時(shí)間常數(shù)電路7d的輸出電壓相對(duì)于基準(zhǔn)電壓Ref的升/降，開(kāi)關(guān)電路7c和7d的通/斷動(dòng)作重復(fù)進(jìn)行。因此，與光接收元件3a的檢測(cè)光對(duì)應(yīng)的輸出電壓成正比，產(chǎn)生一系列的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。換句話說(shuō)，檢測(cè)光對(duì)應(yīng)的輸出電壓變得越高，產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)動(dòng)作越快，檢測(cè)的光對(duì)應(yīng)的輸出電壓變得越低，產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)動(dòng)作越慢。這樣，即可以使伺服環(huán)增益保持穩(wěn)定。
到目前為止，所描述的跟蹤控制電路41所包括的開(kāi)關(guān)電路6a和6b在伺服環(huán)電路中是串聯(lián)的，所描述的聚焦控制電路42所包括的開(kāi)關(guān)電路6c和6d在伺服環(huán)電路中是并聯(lián)的。但是，跟蹤控制電路41中的開(kāi)關(guān)電路6a和6b可以是并聯(lián)的，聚焦控制電路42中的開(kāi)關(guān)電路6c和6d也可以是串聯(lián)的。或者，跟蹤控制電路41的開(kāi)關(guān)電路6a和6b，及聚焦控制電路42中的開(kāi)關(guān)電路6c和6d都是串聯(lián)的或并聯(lián)的。在任何情況下，開(kāi)關(guān)電路6a和6d在伺服環(huán)電路中是并聯(lián)還是串聯(lián)，只是設(shè)計(jì)需要的問(wèn)題。
從前面的描述可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于伺服環(huán)增益可以保持恒定，而與具體光卡的記錄層的反射率無(wú)關(guān)，可以連續(xù)實(shí)現(xiàn)正確的伺服控制，如跟蹤或聚焦控制，而不受反射率不同的影響。
(2)由于伺服環(huán)增益的控制在記錄和重放時(shí)都能取得，所以可以以適當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)伺服控制如跟蹤或聚焦控制。
(3)可實(shí)現(xiàn)較好的頻率響應(yīng)。
(4)由于本發(fā)明的光記錄和重放系統(tǒng)可以使用時(shí)間常數(shù)和開(kāi)關(guān)電路而無(wú)需較貴的模擬除法電路，并可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的跟蹤及聚焦控制，因此，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)了以低成本進(jìn)行記錄和重放的準(zhǔn)確性，并使電路大為簡(jiǎn)化。
權(quán)利要求
1.一種光記錄和重放系統(tǒng)，通過(guò)從激光源(2)產(chǎn)生激光，向光記錄介質(zhì)(11)進(jìn)行輻射實(shí)現(xiàn)在該記錄介質(zhì)上記錄和重放信息，該光記錄和重放系統(tǒng)具有伺服控制裝置(3b，3c，41，20；3a，42，21)，用于檢測(cè)從記錄介質(zhì)(11)反射的激光以根據(jù)檢測(cè)的反射光量提供一個(gè)誤差信號(hào)，并根據(jù)該誤差信號(hào)控制向記錄介質(zhì)(11)輻射的激光的形成，其特征在于，所述的伺服控制裝置(3b，3c，41，20；3a，42，21)包括開(kāi)關(guān)裝置(6a；6c)，用于轉(zhuǎn)換所述誤差信號(hào)的路徑；平滑裝置(7a；7c)，用于平滑通過(guò)所述開(kāi)關(guān)裝置(6a；6c)誤差信號(hào)；控制器裝置(3b，3c，5a，6b，7b，8a；3a，5b，6d，7d，8b)，用于監(jiān)測(cè)檢測(cè)的光反射量并根據(jù)該監(jiān)測(cè)的量控制開(kāi)關(guān)裝置(6a；6c)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，因此，在所述伺服控制裝置(3b，3c，41，20；3a，42，21)中的伺服環(huán)增益可被控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的控制器裝置(3b，3c，5a，6b，7b，8a；3a，5b，6d，7d，8b)控制所述的開(kāi)關(guān)動(dòng)作使伺服環(huán)的增益保持在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的控制器裝置(3b，3c，5a，6b，7b，8a；3a，5b，6d，7d，8b)包括檢測(cè)裝置(3b，3c，5a；3a，5b)，用于檢測(cè)檢測(cè)的光反射量，以提供所述的監(jiān)測(cè)量；第二開(kāi)關(guān)裝置(6b，；6d)用于開(kāi)關(guān)控制代表由所述檢測(cè)裝置(3b，3c，5a；3a，5b)檢測(cè)的反射光量的光量信號(hào)；第二平滑電路(7b；7d)，用于平滑由所述第二開(kāi)關(guān)裝置(6b，；6d)開(kāi)關(guān)控制的檢測(cè)的光量信號(hào)；開(kāi)關(guān)控制裝置(8a；8b)，用于在所述第二平滑電路(7b；7d)和預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(Ref)之間產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償并根據(jù)該補(bǔ)償結(jié)果，控制每個(gè)所述的開(kāi)關(guān)裝置(6a，6b，；6c，6d)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1—3中的任一個(gè)所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的開(kāi)關(guān)裝置(6a；6b)相對(duì)于所述的平滑裝置(7a；7b)是串聯(lián)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1—3中的任一個(gè)所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的開(kāi)關(guān)裝置(6c，6d)相對(duì)于所述的平滑裝置(7c；7d)是并聯(lián)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1—5中的任一個(gè)所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的伺服控制裝置(3b，3c，41，20)執(zhí)行位于光記錄介質(zhì)(11)上的激光點(diǎn)的跟蹤控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1—5中的任一個(gè)所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的伺服控制裝置(3a，42，21)執(zhí)行位于光記錄介質(zhì)(11)上的激光點(diǎn)的聚焦控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1—7中的任一個(gè)所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的平滑裝置(7a，7b，7c，7d)具有一個(gè)預(yù)定的轉(zhuǎn)換函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1—8中的任一個(gè)所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的誤差信號(hào)是通過(guò)差分放大器(4a；4b)得到的，該差分放大器(4a；4b)提供一個(gè)兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)之間的以不同方式變化的差分信號(hào)，而表示所述監(jiān)測(cè)量的信號(hào)是通過(guò)一個(gè)加法放大器(5a；5b)得到的，該加法放大器(5a；5b)提供一個(gè)所述兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)的和信號(hào)，所述兩個(gè)檢測(cè)信號(hào)的和信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述的檢測(cè)的反射光量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1—9中的任一個(gè)所述的光記錄和重放系統(tǒng)，其中所述的伺服控制電路(3b，3c，41，20；3a，42，21)被計(jì)為伺服控制物鏡(22)的位置，該物鏡(22)用于將激光聚焦到光記錄介質(zhì)上。
全文摘要
在一個(gè)跟蹤或聚焦伺服控制環(huán)(3b，3c，41，20；3a，42，21)中，提供了一個(gè)開(kāi)關(guān)元件(6a，6c)，用于開(kāi)關(guān)控制一個(gè)跟蹤或聚焦誤差信號(hào)，以及一個(gè)平滑電路(7a；7c)，用于轉(zhuǎn)換誤差信號(hào)的路徑。從光錄介質(zhì)檢測(cè)的反射光量由控制器部分(3b，3c，5a，6b，7b，8a；3a，5b，6d，7d，8b)監(jiān)測(cè)，并由該開(kāi)關(guān)部分通/斷控制開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，將伺服環(huán)增益控制在一個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。因此，可以實(shí)現(xiàn)保持伺服環(huán)增益不受激光量的變化或光記錄介質(zhì)的記錄層的反射率的不同的影響，并能執(zhí)行連續(xù)的穩(wěn)定的跟蹤伺服控制和/或聚焦伺服控制。
文檔編號(hào)G11B7/085GK1121239SQ9411349
公開(kāi)日1996年4月24日 申請(qǐng)日期1994年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月31日
發(fā)明者山崎綱市, 野田和男, 古矢米藏, 木村康行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日本功勒克斯