專利名稱：用于焦點(diǎn)控制的閉環(huán)伺服操作系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)光盤驅(qū)動(dòng)器的控制設(shè)備。更具體地是涉及一種改進(jìn)的伺服控制系統(tǒng)，它擴(kuò)展對(duì)多個(gè)盤上位置的跟蹤伺服操作的閉環(huán)模式的工作范圍。
在一個(gè)光盤驅(qū)動(dòng)器中，信息存儲(chǔ)在大量螺線形或同心圓形信息軌道上，通常由一個(gè)跟蹤伺服器保持一束用于記錄或重放光束鎖定在所要的信息軌道上，例如，在CESHKOVSKY等人的美國專利No.4,332,022上公開的伺服系統(tǒng)。其中跟蹤伺服系統(tǒng)作出響應(yīng)以使誤差信號(hào)Vp最小，該誤差來自從光盤媒體返回的反射光束的強(qiáng)度，且由下列公式表示Vp=Asin(2πx/p) (1)其中A是一個(gè)常數(shù)；x是光束離軌道中心的位移；p是軌道間距。
在Terashi的美國專利No.5,177,735中公開一種伺服設(shè)備，用于擴(kuò)大使用檢測(cè)驅(qū)動(dòng)元件速度的速度探測(cè)器的介入(pull-in)范圍。
Kobayashi等人的美國專利No.4,853,918中公開一種設(shè)備，其中來自跟蹤于軌道中心彼此有偏移的凹坑的各信號(hào)送到取樣保持電路，并且互相之間進(jìn)行比較以產(chǎn)生在各軌道間中途不連續(xù)的鋸齒信號(hào)跟蹤信號(hào)。
在Burroughs的美國專利No.4,779,251中公開的一個(gè)設(shè)備中一個(gè)電路，它生成一個(gè)斜面(ramp)波形，用于給跟蹤伺服器引入控制補(bǔ)償。當(dāng)讀取光束在軌道間運(yùn)動(dòng)時(shí)，來自于預(yù)形成的精細(xì)跟蹤特性的該伺服誤差信號(hào)的相位被倒相。根據(jù)來自以前在軌道間的微跳的記憶的跟蹤誤差信息調(diào)整該斜面波形。
在聚焦控制應(yīng)用中，要在焦點(diǎn)誤差“S曲線”的負(fù)反饋區(qū)內(nèi)進(jìn)行焦點(diǎn)伺服操作。一般使用開環(huán)操作時(shí)要求一個(gè)特殊的順序，以將伺服置于由正反饋區(qū)所包圍的一個(gè)負(fù)反饋區(qū)內(nèi)。如果由于某種原因焦點(diǎn)找不到，整個(gè)搜索順序就必須重新來，這樣浪費(fèi)了時(shí)間。
本發(fā)明的目的在于擴(kuò)展在閉環(huán)模式下的焦點(diǎn)伺服操作的操作范圍。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是改進(jìn)焦點(diǎn)伺服的性能并能夠根據(jù)光盤的缺陷、噪音、搖動(dòng)和振動(dòng)自動(dòng)地進(jìn)行焦點(diǎn)再搜索。
為完成本發(fā)明的這些和其它發(fā)明的目的，在一個(gè)光盤驅(qū)動(dòng)器中，提供一個(gè)有多個(gè)輸出的光拾取部以產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)供給到一個(gè)伺服環(huán)。該誤差信號(hào)也供給到一個(gè)本地反饋環(huán)，它包括多個(gè)正弦函數(shù)發(fā)生器以修正光拾取器的輸出，使得焦點(diǎn)誤差信號(hào)相對(duì)讀光束的位置的曲線從正弦波形轉(zhuǎn)換成一個(gè)基本上線性的斜坡。盡管可設(shè)計(jì)為共享某些部分，但該本地反饋環(huán)仍是獨(dú)立于主跟蹤伺服環(huán)。
除了這些正弦函數(shù)發(fā)生器，本地反饋環(huán)包括兩個(gè)乘法器，一個(gè)差求和放大器，一個(gè)本地環(huán)增益元件，一個(gè)相位補(bǔ)償器，及一個(gè)求和電路將一個(gè)相位偏移值加到兩個(gè)正弦函數(shù)發(fā)生器輸入中的一個(gè)上。
本發(fā)明提供一種控制一個(gè)有輻射能的聚焦光束設(shè)備，其中包括一個(gè)操縱所述聚焦光束的光學(xué)元件；一個(gè)操作所述光學(xué)元件以將所述聚焦光束的聚焦點(diǎn)沿一個(gè)預(yù)定位置方向移動(dòng)的致動(dòng)機(jī)構(gòu)；一個(gè)接收來自所述光束的光的探測(cè)器。該探測(cè)器響應(yīng)所述光束聚焦點(diǎn)離預(yù)定位置的位移。一個(gè)與所述探測(cè)器輸出相連接的電路產(chǎn)生一個(gè)代表所述光束聚焦點(diǎn)離預(yù)定位置位移的誤差信號(hào)。一個(gè)伺服器，與所述的致動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述誤差信號(hào)連接，并且所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)響應(yīng)于所述伺服器將所述光束的聚焦點(diǎn)移到所述預(yù)定位置上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)本地負(fù)反饋環(huán)電路與探測(cè)器的輸出相連接。該環(huán)包括一個(gè)對(duì)應(yīng)所述誤差信號(hào)的第一周期函數(shù)發(fā)生器；和一個(gè)對(duì)應(yīng)所述誤差信號(hào)的第二周期函數(shù)發(fā)生器，所述第二周期函數(shù)發(fā)生器具有與所述第一周期函數(shù)發(fā)生器相角不同的輸出；該環(huán)包括第一乘法器，用于將所述探測(cè)器的第一輸出與所述第一周期函數(shù)發(fā)生器的輸出相乘；第二乘法器，用于將所述探測(cè)器的第二輸出與所述第二周期函數(shù)發(fā)生器的輸出相乘；其中所述第一和第二乘法器的輸出作為到所述電路的輸入。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述周期特性為基本上是正弦波，所述第一周期函數(shù)生器和第二周期函數(shù)發(fā)生器是正弦發(fā)生器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述探測(cè)器的第一和第二輸出具有相對(duì)于光束的位移的近似相互正交關(guān)系，并且相角大約為90度。所述相位角可以在大約60度至大約120度之間。
本發(fā)明提供一種聚焦具有輻射能的光束的方法，它以下述方式進(jìn)行產(chǎn)生對(duì)應(yīng)所述光束的聚焦位置的第一和第二檢測(cè)信號(hào)；產(chǎn)生一個(gè)代表所述聚焦點(diǎn)離所述預(yù)定位置的位移的誤差信號(hào)，其中所述誤差信號(hào)相對(duì)于位移有周期性特性。該方法包括通過對(duì)應(yīng)于所述誤差信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)第一周期信號(hào)，及對(duì)應(yīng)于所述誤差信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)第二周期信號(hào)來響應(yīng)于所述誤差信號(hào)將移位的焦點(diǎn)恢復(fù)到所述預(yù)定位置；其中所述第二周期信號(hào)與所述第一周期信號(hào)相差-相位角。誤差信號(hào)的產(chǎn)生是由以下步驟完成將所述第一檢測(cè)信號(hào)與所述第一周期信號(hào)相乘以得到第一乘積信號(hào)；將所述第二檢測(cè)信號(hào)與所述第二周期信號(hào)相乘以得到第二乘積信號(hào)；并確定出所述第一乘積信號(hào)和第二乘積信號(hào)之間的差。最好所述第一和第二檢測(cè)信號(hào)及所述第一和第二周期信號(hào)是基本上是正弦波的。
為了更好地理解本發(fā)明的這些和其它目的，結(jié)合下面的附圖，以實(shí)施例形式進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的示意圖；圖2是跟蹤的光記錄媒體表面的部分視圖；圖3是圖1設(shè)備的信號(hào)恢復(fù)子系統(tǒng)的方框圖；圖4是圖3所示子系統(tǒng)的更詳細(xì)的框圖；圖5是一個(gè)對(duì)應(yīng)于光媒體軌道的信號(hào)波形的空間示意圖；圖6是圖1所示設(shè)備的部分電結(jié)構(gòu)圖；圖7是正弦函數(shù)發(fā)生器的方框圖；圖8和圖9是為有助于理解本發(fā)明的電波形圖；圖10和11是本發(fā)明一個(gè)特殊實(shí)施例的示意圖；圖12是圖10和11實(shí)施例中所用的環(huán)形探測(cè)器的示意圖；圖13是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電結(jié)構(gòu)圖；圖14是圖13所示函數(shù)生器的詳細(xì)電路圖；圖15是圖13中所示計(jì)時(shí)電路的詳細(xì)電路圖；圖16-18是由圖13實(shí)施例產(chǎn)生的波形圖；圖19是本發(fā)明的另一替代實(shí)施例的電結(jié)構(gòu)圖；及圖20是圖19實(shí)施例與傳統(tǒng)焦點(diǎn)控制系統(tǒng)的操作特性比較圖。
圖1顯示了用于如錄像盤、磁光盤、唱盤、和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)盤，在此統(tǒng)稱為“光盤”的盤播放機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)10。光學(xué)系統(tǒng)10中包括一個(gè)激光器18，用于產(chǎn)生一個(gè)讀取光束22以在光盤26上讀取存儲(chǔ)的編碼信號(hào)；第一透鏡28；衍射光柵30；分光棱鏡34和四分之一波長片38。光學(xué)系統(tǒng)10進(jìn)一步還包括一個(gè)反射鏡42，和一個(gè)帶有一個(gè)進(jìn)入孔58的物鏡54。到達(dá)光盤26的光束可在半徑方向以已知的光束移動(dòng)手段移動(dòng)，用符號(hào)表示為電感(inductor)52。在實(shí)際中用跟蹤伺服器94控制電感52。
圖2是光盤26的局部放大圖。光盤26包括在信息承載表面70上形成的多個(gè)信息軌道66。每個(gè)信息軌道66包括一個(gè)連續(xù)光反射區(qū)74和光不反射區(qū)78。光反射區(qū)74具有基本平的高拋光的表面，如一個(gè)薄鋁層，光不反射區(qū)78一般是光漫射表面并呈現(xiàn)為高出表示光反射區(qū)74的平面的突起或隆起。讀取光束22相對(duì)于記載信息表面70有一個(gè)或多個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)如雙箭頭所示的半徑方向。
由激光器18生成的讀取光束22首先通過第一透鏡28，該透鏡用來將讀取光束22整形為能夠完全充滿物鏡58的進(jìn)入孔58的大小。在讀取光束22由第一透鏡28適當(dāng)?shù)卣魏?，它通過衍射光柵30，衍射光柵30將讀取光束22分為三束光(圖中未示出)。光束中的兩束用于產(chǎn)生一個(gè)徑向跟蹤誤差信號(hào)而另一個(gè)用于產(chǎn)生一個(gè)聚焦誤差信號(hào)和一個(gè)信息信號(hào)。這三個(gè)光束由光學(xué)系統(tǒng)10的其余部分進(jìn)行相同的處理。所以它們一起被稱為讀取光束22。衍射光柵30的輸出傳到分光棱鏡34。棱鏡34的軸稍從讀取光束22的光路上偏一些，其結(jié)果如在美國再頒專利32,709，授權(quán)日為1988年7月5日中所詳述的那樣，該文獻(xiàn)整個(gè)文本作為本申請(qǐng)的參考文獻(xiàn)。
讀取光束22的發(fā)射部分加到四分之一波長片38上，它使形成讀取光束22的光的偏振狀態(tài)發(fā)生45度的偏轉(zhuǎn)。然后讀取光束22入射到反射鏡42，由它將讀取光束22轉(zhuǎn)向至物鏡54。
伺服子系統(tǒng)94的功能是引導(dǎo)光盤26的信息承載表面70上的讀取光束22的入射點(diǎn)，以徑向地跟蹤光盤26的表面70上的信息記載標(biāo)記。響應(yīng)一個(gè)誤差信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電感52，使得讀取光束22的入射點(diǎn)被引導(dǎo)到光盤26的表面70上的徑向上指定的位置，如圖2中箭頭86所示。
在讀取光束22由反射鏡42反射作為反射光束96后，它入射到物鏡54的進(jìn)入孔58上并通過透鏡54聚焦成光盤26的信息承載軌道66上的一個(gè)光斑。物鏡54用于將讀取光束22整形成一個(gè)光寬，該光斑在讀取光束22入射到光盤26的記載信息表面70上的點(diǎn)處具有所希望的大小。最好使讀取光束22能夠完全充滿進(jìn)入孔58，因?yàn)檫@樣使有更高的光強(qiáng)度能夠打到光盤26的入射點(diǎn)上。
因此，光學(xué)系統(tǒng)10引導(dǎo)讀取光束22到光盤26上，并將讀取光束22聚焦為其在光盤26上的入射點(diǎn)上的光斑。在正常播放模式下，聚焦的讀取光束22入射到連續(xù)設(shè)置的表示光盤上所存儲(chǔ)信息的光反射區(qū)74和光不反射區(qū)78上。由物鏡54收集反射的光以形成讀取光束的反射部分。反射光束96以前述同樣的光路順序地經(jīng)過反射鏡42及四分之一波長片38，由四分之一波長片38提供又一個(gè)45度的偏振狀態(tài)偏移，結(jié)果經(jīng)過累積得到180度的偏振狀態(tài)偏移。然后反射光束96入射到分束棱鏡34，由分束棱鏡34分出一部分反射光束98入射到如圖3所示的一個(gè)信號(hào)再生子系統(tǒng)104上。
圖3表示信號(hào)再生子系統(tǒng)104一部分的方框流程圖，信號(hào)恢復(fù)子系統(tǒng)104接收光束98并產(chǎn)生多個(gè)信息信號(hào)。然后這些信號(hào)被送到光盤播放器的各個(gè)部分。這些信號(hào)分為兩種類型，一為本身代表存儲(chǔ)的信息的信息信號(hào)，另一個(gè)為來自這些信息信號(hào)的用于控制光盤播放器各個(gè)部分的控制信號(hào)。該信息信號(hào)是一個(gè)代表在光盤26上存儲(chǔ)信息的調(diào)制信號(hào)，并被提供到一個(gè)信號(hào)處理子系統(tǒng)(圖中未示出)。由信號(hào)再生子系統(tǒng)104產(chǎn)生的第一種控制信號(hào)是一個(gè)差動(dòng)聚焦誤差信號(hào)，它被送到一個(gè)聚焦伺服子系統(tǒng)(未示出)。由信號(hào)恢復(fù)子系統(tǒng)104產(chǎn)生的第二種控制信號(hào)是一個(gè)差動(dòng)跟蹤誤差信號(hào)。該差動(dòng)跟蹤誤差信號(hào)被送到跟蹤伺服子系統(tǒng)94以驅(qū)動(dòng)電感52徑向移動(dòng)讀取光束22。
為接收反射光束98，信號(hào)再生子系統(tǒng)104包括一個(gè)帶有一個(gè)第一跟蹤光探測(cè)器112的二極管探測(cè)器陣列108，一個(gè)第二跟蹤光電探測(cè)器116和一個(gè)帶有一個(gè)內(nèi)部122和外部123的同心環(huán)探測(cè)器120。信號(hào)再生子系統(tǒng)104進(jìn)一步包括第一跟蹤前置放大器124，第二跟蹤前置放大器128，第一焦點(diǎn)前置放大器132，第二焦點(diǎn)前置放大器136，第一差動(dòng)放大器140和第二差動(dòng)放大器144。第一和第二跟蹤前置放大器124和128與第一差動(dòng)放大器140一起組成信號(hào)再生子系統(tǒng)104的跟蹤信號(hào)處理部分146。
二極管探測(cè)器陣列108具有第一、第二、第三和第四輸出端148、152、156和160。第一輸出端148與第一跟蹤前置放大器124的輸入端164電連接，第二輸出端152與第二跟蹤前置放大器128的輸入端168電連接，第三輸出端156與第一聚焦前置放大器132的輸入端172電連接且第四輸出端160與第二焦點(diǎn)前置放大器136的輸入端176電連接。第一跟蹤前置放大器124具有一個(gè)與第一差動(dòng)放大器140的第一輸入端182電連接的輸出端180，而第二跟蹤前置放大器128具有一個(gè)與第一差動(dòng)放大器140的第二輸入186電連接的輸出端184。第一焦點(diǎn)前置放大器132具有一個(gè)與第二差動(dòng)放大器144的第一輸入端190電連接的輸出端188，而第二焦點(diǎn)前置放大器136具有一個(gè)與第二差動(dòng)放大器144的第二輸入端194電連接的輸出端192。
反射光束98包括三個(gè)部分一個(gè)入射到第一跟蹤光探測(cè)器112的第一跟蹤光束196，一個(gè)入射到第二跟蹤光電探測(cè)器116的第二跟蹤光束197，和一個(gè)入射到同心環(huán)探測(cè)器120的中心信息光束198。由第一跟蹤光探測(cè)器112產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過二極管探測(cè)器陣列108的第一輸出端148輸送到第一跟蹤前置放大器124上。由第二跟蹤光電探測(cè)器116產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過二極管探測(cè)器陣列108的第二輸出端152輸送到第二跟蹤前置放大器128上。由同心環(huán)探測(cè)器120的內(nèi)部122產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過二極管探測(cè)器陣列108的第三輸出端156送到第一聚焦前置放大器132，而由同心環(huán)探測(cè)器120的外部123產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過二極管檢測(cè)器陣列108的第四輸出端160送到第二焦點(diǎn)前置放大器136上。
由第一差動(dòng)放大器140輸出的是一個(gè)差動(dòng)跟蹤誤差信號(hào)，它作用到在下面將進(jìn)一步描述的跟蹤伺服系統(tǒng)94上，由第二差動(dòng)放大器144輸出的是一個(gè)差動(dòng)聚焦誤差信號(hào)，它作用到一個(gè)聚焦伺服系統(tǒng)上(未示出)。雖然本發(fā)明中僅涉及到所描述的信號(hào)再生子系統(tǒng)104，但是也可以使用已有技術(shù)中的其它信號(hào)再生子系統(tǒng)。
跟蹤伺服子系統(tǒng)94的功能是引導(dǎo)讀取光束22的投射以使其直接入射到信息軌道66的中心。一般讀取光束22與形成信息軌道66的承載信息的標(biāo)記序列具有同樣寬度。當(dāng)讀取光束22被驅(qū)動(dòng)使讀取光束22的大部分或全部入射到信息軌道66的連續(xù)設(shè)置光反射區(qū)74和光不反射區(qū)78上時(shí)，能夠得到最大的信號(hào)再生。因?yàn)閺男畔④壍?6上偏移經(jīng)常發(fā)生在盤表面70的徑向方向，所以跟蹤伺服系統(tǒng)94有時(shí)被稱為徑向跟蹤伺服器。在光盤播放器的正常播放模式下徑向跟蹤伺服系統(tǒng)94一般能夠連續(xù)操作。
在圖4中進(jìn)一步表示跟蹤伺服子系統(tǒng)94，并且其中包括一個(gè)環(huán)路中斷開關(guān)200和一個(gè)放大器202用于驅(qū)動(dòng)電感52。環(huán)路中斷開關(guān)200在第一輸入端204上從信號(hào)再生子系統(tǒng)104接收跟蹤誤差信號(hào)并在第二輸入端206接收環(huán)路中斷信號(hào)。當(dāng)環(huán)路中斷未作用時(shí)，在其輸出端208上產(chǎn)生跟蹤誤差信號(hào)。放大器202在其輸入端210上接收到該跟蹤誤差信號(hào)并在第一輸出端212處給電感52產(chǎn)生一個(gè)跟蹤A信號(hào)及在第二輸出端214上給電感52產(chǎn)生一個(gè)跟蹤B信號(hào)。跟蹤信號(hào)A和跟蹤信號(hào)B一起控制讀取光束22的徑向位移。當(dāng)放大器202的輸入端210收到跟蹤誤差信號(hào)時(shí)，這兩個(gè)跟蹤誤差信號(hào)控制通過電感52的電流以使入射到其上的讀取光束22是沿徑向方向并集中到由讀取光束22照射的信息軌道上。移動(dòng)的方向和運(yùn)動(dòng)量依賴于跟蹤誤差信號(hào)的極性和幅度。
在操作的一些模式下，跟蹤伺服子系統(tǒng)94被中斷，使得從信號(hào)再生子系統(tǒng)104中產(chǎn)生的跟蹤誤差信號(hào)不再提供給放大器202。當(dāng)希望使聚焦后的讀取光束22徑向穿過光盤26的記載信息部分時(shí)，一個(gè)這種操作模式是查尋操作。在這種操作模式下，在中斷開關(guān)200和跟蹤伺服系統(tǒng)94的第二輸入端206處提供一個(gè)中斷信號(hào)，使開關(guān)200在其輸出208處不再提供跟蹤誤差信號(hào)。而且，在跳返操作模式下，其中聚焦的讀取光束22從一個(gè)道跳到另一個(gè)相鄰的道上，跟蹤誤差信號(hào)就不再提供到放大器202。在跳返模式操作中，由于跟蹤A和跟蹤B信號(hào)會(huì)擾亂由電感52表示的徑向光束偏轉(zhuǎn)裝置，且跟蹤伺服系統(tǒng)94要求一個(gè)更長的時(shí)間周期以重新找到合適的相鄰的信息軌道時(shí)，放大器202不提供跟蹤A和跟蹤B信號(hào)。一般在一個(gè)跟蹤誤差信號(hào)從放大器202中去掉的操作模式下，為將讀取光束22移位到其下一個(gè)指定位置，要產(chǎn)生一個(gè)替代脈沖，給讀取光束22提供一個(gè)完全確定的信號(hào)。
光盤26的徑向截面的截面圖在圖5中A線表示，其中顯示了多個(gè)信息軌道66和多個(gè)道間區(qū)域224。道間區(qū)域224是與圖2顯示的光反射區(qū)74類似。228和232處線的長度分別表示道中心236到一個(gè)第一相鄰道240和中心道236到相鄰的第二道244的中心之間的距離。在線228上的點(diǎn)248和在線232上的點(diǎn)244分別代表中心道236和相鄰道240和244之間的交匯點(diǎn)。交匯點(diǎn)248和252實(shí)際上就是中心道236到第一和第二道240和244的半程距離。在線228上由256表示的點(diǎn)代表第一信息軌道240的中心，而在線232上由260表示的點(diǎn)代表第二信息軌道244的中心，點(diǎn)264代表中心信息軌道236的中心。
一個(gè)典型的光盤中每一英寸包括一萬一千條信息軌道。從一個(gè)信息軌道中心到另一個(gè)相鄰的信息軌道的距離為1.6微米，而記載在一個(gè)信息軌道上的信息標(biāo)記的寬度大約為0.5微米。這樣在位于相鄰信息軌道中的標(biāo)記的最外區(qū)域之間留有大約1個(gè)微米的空白和開放的空間。
當(dāng)讀取光束22偏離信息軌道66中心時(shí)，由第一跟蹤光探測(cè)器112或第二跟蹤光探測(cè)器116兩者中一個(gè)的接收的反射信號(hào)強(qiáng)度增加，而另一個(gè)光探測(cè)器接收的反射信號(hào)強(qiáng)度減小。哪一個(gè)光探測(cè)器接收到更強(qiáng)的信號(hào)或更弱的信號(hào)取決于讀取光束22從信息軌道66中心偏離的方向。由第一跟蹤光探測(cè)器112和第二跟蹤光探測(cè)器116提供的信號(hào)之間的相位差表示跟蹤誤差信號(hào)。跟蹤伺服子系統(tǒng)94從第一跟蹤光探測(cè)器112和第二跟蹤光探測(cè)器116接收到信號(hào)并產(chǎn)生動(dòng)作使其差減小，從而使讀取光束22保持在信息軌道66中心上。
如圖5中線B所示，在第一差動(dòng)放大器140上產(chǎn)生差動(dòng)跟蹤誤差信號(hào)，且表示讀取光束22在光盤26上的徑向位置。在中央信息軌道236中心和交叉點(diǎn)248之間的中間地帶的點(diǎn)268處差動(dòng)跟蹤誤差信號(hào)具有最大的跟蹤誤差，且在中央信息軌道236中心到交叉點(diǎn)252之間中間地帶的點(diǎn)272處具有第二個(gè)最大跟蹤誤差信號(hào)。在第一信息軌道240中心到交叉點(diǎn)248之間中間地帶的點(diǎn)276處具有第三個(gè)最大跟蹤誤差信號(hào)。在第二信息軌道244中心到轉(zhuǎn)折點(diǎn)252之間中間地帶的點(diǎn)276處具有第四個(gè)最大跟蹤誤差信號(hào)。最小跟蹤誤差信號(hào)出現(xiàn)在分別對(duì)應(yīng)于信息軌道240、236和244中心的點(diǎn)284、288和292處。最小跟蹤誤差也分別出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于交叉點(diǎn)248和252的點(diǎn)296和298處。
在圖6中顯示本發(fā)明信號(hào)再生子系統(tǒng)104的一個(gè)跟蹤信號(hào)處理部分300。該跟蹤信號(hào)處理部分300的接收來自與圖3所示二極管陣列108類似的二極管陣列312中的第一跟蹤光探測(cè)器304和第二跟蹤光探測(cè)器308的跟蹤誤差信號(hào)。圖中未示出，跟蹤信號(hào)處理部分300也可以從其它類型的光探測(cè)器，如一個(gè)雙光探測(cè)器中接收跟蹤誤差信號(hào)。跟蹤信號(hào)處理部分300包括一個(gè)第一前置放大器316；一個(gè)第二前置放大器320；一個(gè)第一運(yùn)算放大器324；一個(gè)第二運(yùn)算放大器328；一個(gè)第一模擬乘法器332；一個(gè)第二模擬乘法器336和一個(gè)求和放大器340。跟蹤信號(hào)處理部分300進(jìn)一步包括一個(gè)位置反饋環(huán)344，它帶有一個(gè)第三運(yùn)算放大器348，一個(gè)反饋環(huán)補(bǔ)償電路252，一個(gè)移相器356，一個(gè)第一正弦函數(shù)發(fā)生器360和第二正弦函數(shù)發(fā)生器364。移相器356提供一個(gè)補(bǔ)償電壓，它導(dǎo)致在正弦函數(shù)發(fā)生器360、364的輸出之間產(chǎn)生相移。
第一前置放大器316有一個(gè)輸入端368和一個(gè)輸出端372，且一個(gè)第二前置放大器320有一個(gè)輸入端376和一個(gè)輸出端380。第一運(yùn)算放大器324有一個(gè)正極第一輸出端384，它與第一前置放大器316的輸出端372電連接；一個(gè)負(fù)極第二輸入端388，它與正電壓源392電連接；及一個(gè)輸出端396。第二運(yùn)算放大器328有一個(gè)正極第一輸入端400，它與一個(gè)第二前置放大器320的輸出380電連接；一個(gè)負(fù)極第二輸入端404，它與電壓源392電連接；及一個(gè)輸出端408。
參見跟蹤信號(hào)處理部分300的反饋環(huán)344部分，第三運(yùn)算放大器348有一個(gè)輸入端412和一個(gè)輸出端416。相位補(bǔ)償電路352具有一個(gè)輸入420，它與第三運(yùn)算放大器348的輸出端416電連接；及一個(gè)輸出端424。移相器356具有一個(gè)輸入428，它與相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)352的輸出424電連接；及一個(gè)輸出端432。第一正弦函數(shù)發(fā)生器包括一個(gè)輸入端436，它與移相器356的輸出432電連接，及一個(gè)輸出端440。而第二正弦函數(shù)發(fā)生器364具有一個(gè)輸入端444，它與相位補(bǔ)償電路352的輸出端424電連接；及一個(gè)輸出端448。
第一模擬乘法器332具有一個(gè)第一輸入端452，它與第一運(yùn)算放大器324的輸出端396電連接；第二輸入端456，它與第一正弦函數(shù)發(fā)生360的輸出端440電連接；及一個(gè)輸出端460。第二模擬乘法器336具有一個(gè)第一輸入端464，它與第二運(yùn)算放大器328的輸出端408電連接；一個(gè)第二輸入端468，它與第二正弦函數(shù)發(fā)生器364的輸出端448電連接；及一個(gè)輸出端472。求和放大器340具有一個(gè)第一輸入端476，它與第一模擬乘法器332的輸出端460電連接；一個(gè)第二輸入端480，它與第二模擬乘法器336的輸出端472電連接；及一個(gè)輸出端484，它與第三運(yùn)算放大器348的輸入端412和跟蹤誤差子系統(tǒng)94電連接。
第一前置放大器316在其輸入端368接收從第一跟蹤光電探測(cè)器304產(chǎn)生的跟蹤信號(hào)而一個(gè)第二前置放大器320在其輸入端376接收來自第二跟蹤探測(cè)器308的跟蹤信號(hào)。當(dāng)畫作沿光盤26表面徑向位置的函數(shù)時(shí)該兩個(gè)跟蹤信號(hào)是周期信號(hào)，并且兩信號(hào)的相位差為90度。從兩個(gè)光電探測(cè)器304和光電探測(cè)器308輸出的跟蹤信號(hào)分別被放大并被提供到第一前置放大器316和318的輸出端372和380處。
第一運(yùn)算放大器324在正極輸入端384處接收來自第一前置放大器316的放大的跟蹤信號(hào)并在其負(fù)極輸入端388處輸入一個(gè)正電壓，除去常規(guī)模式下跟蹤信號(hào)的電壓，并且在其輸出端396處提供一個(gè)大比例的對(duì)應(yīng)于跟蹤誤差信號(hào)的信號(hào)。第二運(yùn)算放大器328在其正輸入端400處接收來自一個(gè)第二前置放大器320的放大的跟蹤信號(hào)并在其負(fù)輸入端404處輸入一個(gè)正電壓，除去常規(guī)模式下跟蹤信號(hào)的電壓，并且在其輸出端408處提供一個(gè)大比例的對(duì)應(yīng)于跟蹤誤差信號(hào)的信號(hào)。
第一乘法器332對(duì)來自第一運(yùn)算放大器324的輸出端396的跟蹤信號(hào)與來自第一正弦函數(shù)發(fā)生器360的輸出端440的反饋信號(hào)作乘法。所產(chǎn)生的修正的跟蹤信號(hào)在乘法器332的輸出端460提供。第二乘法器336對(duì)來自第二運(yùn)算放大器328的輸出408的跟蹤信號(hào)與來自第二正弦函數(shù)發(fā)生364的輸出端448的反饋信號(hào)作乘法。所產(chǎn)生的修正的跟蹤信號(hào)在乘法器336的輸出端472提供。
求和放大器340分別在第一和第二輸入端476和480接收來自第一乘法器332和第二乘法器336的修正跟蹤信號(hào)。一旦接收到這些信號(hào)，求和放大器340將它們代數(shù)相加，產(chǎn)生一個(gè)代表兩個(gè)修正跟蹤信號(hào)之間相位差的差分跟蹤誤差信號(hào)。該信號(hào)在求和放大器340的輸出端484輸出。然后跟蹤誤差信號(hào)提供給跟蹤伺服子系統(tǒng)94的開關(guān)200(圖1,4)和跟蹤信號(hào)處理部分300的反饋部分344。
跟蹤信號(hào)處理部分300的反饋部分344在其第三操作或反饋放大器348的第一輸入端412處接收差分跟蹤誤差信號(hào)。第三運(yùn)算放大器348以預(yù)定的環(huán)路增益對(duì)跟蹤誤差信號(hào)進(jìn)行放大并將放大后信號(hào)送到反饋環(huán)補(bǔ)償電路352的輸入端420處。反饋環(huán)補(bǔ)償電路352對(duì)放大跟蹤誤差信號(hào)進(jìn)行相位增益補(bǔ)償后將該信號(hào)提供到第二正弦函數(shù)發(fā)生器口364的輸入端444和移相器356的輸入端436處。
移相器356對(duì)在其輸入端428處接收的跟蹤誤差信號(hào)提供一個(gè)預(yù)定的電壓補(bǔ)償，使在第一正弦函數(shù)發(fā)生器360的輸入端436處提供的信號(hào)與第二正弦函數(shù)發(fā)生器364的輸入端444處提供的信號(hào)相差一預(yù)定的電壓。由移相器356提供的電壓補(bǔ)償選擇為使移相器356和第一正弦函數(shù)發(fā)生器360的輸出有90度的相位差的值。該相位偏移的效果是由第一正弦函數(shù)發(fā)生器360的輸出端440輸出的信號(hào)與如果它是在相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)352的輸出端424提供的信號(hào)上工作時(shí)由余弦產(chǎn)生器提供的信號(hào)相同。因此，由第一正弦函數(shù)發(fā)生器360和第二正弦函數(shù)發(fā)生364輸出的信號(hào)為90度相位差。當(dāng)相位差基本上為90度時(shí)為最佳，當(dāng)然，實(shí)踐中本發(fā)明同樣也可以應(yīng)用其它的相位差，如在大約30度相位范圍內(nèi)。相位角也可以是從大約60度到大約120度。如果輸出端440、448處的信號(hào)相位差過大，則整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)不穩(wěn)定。
第一正弦函數(shù)發(fā)生360和第二正弦函數(shù)發(fā)生364都可以用已有技術(shù)中的各種裝置。其中一種是如圖7所示，其中顯示了一個(gè)正弦函數(shù)發(fā)生器，它包括一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器488；一個(gè)具有存儲(chǔ)的多個(gè)正弦值的只讀存儲(chǔ)器查找表490及一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器492。從正弦函數(shù)發(fā)生器輸入來的信號(hào)首先通過一個(gè)轉(zhuǎn)換器488轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字信號(hào)，只讀存儲(chǔ)器490在其輸入端494接收該數(shù)字信號(hào)并在其輸出496處產(chǎn)生相應(yīng)的正弦函數(shù)信號(hào)。通過轉(zhuǎn)換器492將正弦函數(shù)值轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并提供到正弦函數(shù)發(fā)生器的輸出處。
當(dāng)信號(hào)再生子系統(tǒng)104(如圖3)與本發(fā)明的跟蹤信號(hào)處理部分300一起操作時(shí)，連續(xù)為跟蹤伺服系統(tǒng)94(圖1、4)提供跟蹤誤差信號(hào)。跟蹤伺服系統(tǒng)94使用該跟蹤誤差信號(hào)通過以前述相同方式驅(qū)動(dòng)電感52以控制讀取光束22的徑向位置。跟蹤伺服子系統(tǒng)94運(yùn)行以保持讀取光束22在信息軌道66的當(dāng)中。
當(dāng)跟蹤伺服系統(tǒng)94以相同的方式與信號(hào)再生子系統(tǒng)104中使用的跟蹤信號(hào)處理部分無關(guān)地使用所提供的跟蹤誤差信號(hào)時(shí)，使用跟蹤信號(hào)處理部分300導(dǎo)致一個(gè)不同的差動(dòng)跟蹤信號(hào)提供到跟蹤伺服子系統(tǒng)94處。當(dāng)跟蹤信號(hào)處理部分300以周期方式使用時(shí)提供該跟蹤誤差信號(hào)，但跟蹤信號(hào)處理部分300的使用使跟蹤誤差信號(hào)的每個(gè)周期代表一個(gè)在光盤26上位置的最大范圍。
圖8表示跟蹤誤差信號(hào)的比較，其中的每一個(gè)信號(hào)都是在光盤26上的一部分上徑向位置的函數(shù)。信號(hào)512是由使用了已有技術(shù)的跟蹤信號(hào)處理部分146的信號(hào)再生子系統(tǒng)104產(chǎn)生的跟蹤誤差信號(hào)，而信號(hào)516是使用了本發(fā)明跟蹤信號(hào)處理部分300的信號(hào)再生子系統(tǒng)104產(chǎn)生的跟蹤誤差信號(hào)。由于跟蹤誤差信號(hào)516在其值接近零的區(qū)域，即在其兩極間的半程處是基本上呈線性的，則可以認(rèn)為跟蹤信號(hào)處理部分300將跟蹤誤差信號(hào)進(jìn)行了線性比。但是信號(hào)516仍保持周期性，如圖9所示，其中表示了在光盤26上更大部分的信號(hào)516的值。當(dāng)跟蹤信號(hào)處理部分146使用時(shí)，跟蹤誤差信號(hào)的每個(gè)周期152代表光盤26上一個(gè)信息軌道66。而使用跟蹤信號(hào)處理部分300時(shí)，跟蹤誤差信號(hào)的每個(gè)周期代表任意數(shù)目的信息軌道66。
跟蹤誤差信號(hào)516的每個(gè)周期代表的信息軌道66的數(shù)量由第三運(yùn)算放大器348的增益來決定。將大量的軌道66線性化有很多優(yōu)點(diǎn)。如在本地反饋環(huán)344運(yùn)行使幾個(gè)軌道上的跟蹤誤差傳輸特性線性化后，一個(gè)比單個(gè)軌道上產(chǎn)生的噪音脈沖大的噪音脈沖仍然在線性化誤差信號(hào)的負(fù)的斜率下工作范圍內(nèi)，這允許由跟蹤誤差伺服子系統(tǒng)94對(duì)所述噪音脈沖作出正常的反應(yīng)。但是，由于信號(hào)516幅值是有限的，在每個(gè)周期代表更大量的軌道66時(shí)，每個(gè)軌道信息軌道66之間的電壓的差就會(huì)更小。如果在每個(gè)軌道信息軌道66之間的電壓的差太小，就使得分辨軌道66變得太困難，且就會(huì)發(fā)生跟蹤誤差。因此，在選擇由跟蹤誤差信號(hào)516每個(gè)周期所代表的軌道數(shù)量時(shí)必須權(quán)衡其性能。
跟蹤伺服系統(tǒng)94必須在跟蹤誤差信號(hào)516的負(fù)反饋環(huán)下進(jìn)行工作。這是因?yàn)槿绻峁┮粋€(gè)正的跟蹤誤差信號(hào)，跟蹤伺服系統(tǒng)94就會(huì)驅(qū)動(dòng)電感52以使沿跟蹤誤差增大的方向移動(dòng)光束22。由于跟蹤誤差會(huì)連續(xù)產(chǎn)生，導(dǎo)致故障。說跟蹤伺服響應(yīng)于跟蹤誤差信號(hào)512也對(duì)。但是在跟蹤信號(hào)處理部分300的反饋部分344中，使用正反饋也不會(huì)產(chǎn)生任何這類問題。這是因?yàn)楦櫺盘?hào)處理部分300是自修正的，所以總是與是否在初始時(shí)提供一個(gè)正的反饋信號(hào)無關(guān)地處在跟蹤誤差信號(hào)516的負(fù)斜率部分。
由第一光電探測(cè)器304和第二光電探測(cè)器308提供的軌道信號(hào)的值放在一起表示讀取光束22在光盤26上相對(duì)徑向位置。而且，提供到跟蹤信號(hào)處理部分300的反饋部分344提供的信號(hào)值代表相對(duì)的徑向反饋位置。反饋部分344的使用減小了這兩個(gè)信號(hào)的值之間的差。因此，通過使用反饋部分344，跟蹤信號(hào)處理部分300能夠使跟蹤誤差信號(hào)恢復(fù)成0，它代表在光盤26上一個(gè)特定的徑向位置。這使跟蹤伺服子系統(tǒng)94能夠穩(wěn)定讀取光束22，使其入射到所希望的信息軌道66上。
由第一光電探測(cè)器304和第二光電探測(cè)器308提供的信號(hào)都是周期性的，并且具有90度的相位差。它們由正弦和余弦函數(shù)代表。
為了便于下面的描述，假定光電探測(cè)器有正交的兩個(gè)信號(hào)輸出。由第一跟蹤光探測(cè)器304到第一前置放大器316提供的信號(hào)定義為正弦sin(x)，且第二跟蹤光探測(cè)器308到第二前置放大器320的信號(hào)定義為sin(x+90)或余弦cos(x)，其中的x是讀取光束22相關(guān)的徑向位置。在第二乘法器336的第二輸入端468提供的信號(hào)定義為正弦sin(y)，且第一模擬乘法器332的第二輸入端456提供的信號(hào)定義為余弦sin(90+y)或cos(y)，其中的y是相對(duì)徑向反饋信號(hào)的值。給出這些定義，在第一乘法器332的輸出460處的信號(hào)為sin(x)cos(y)且第二乘法器336的輸出472處的信號(hào)為cos(x)sin(y)。因此，求和放大器340的輸出484處信號(hào)為a[sin(x)cos(y)-cos(x)sin(y)]=asin(x-y)≈a(x-y) (2)其中a是一個(gè)恒定增益因子。如已有技術(shù)可知x-y的值接近0,sin(x-y)也近以為x-y。因此，由于值x-y接近0，所以跟蹤誤差信號(hào)asin(x-y)基本上呈線性。x和y之間的關(guān)系可以通過對(duì)給定應(yīng)用適當(dāng)設(shè)定反饋放大器348的增益進(jìn)行調(diào)整。
在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，第二正弦函數(shù)發(fā)生364可以由一個(gè)余弦函數(shù)發(fā)生器代替，它用于接收相位補(bǔ)償電路352的輸出424處提供的信號(hào)。在本實(shí)施例中使用余弦函數(shù)發(fā)生器就可不必用移相器356。
本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施列，參考圖6,10,11和12,前置放大器316和320的輸入是由一個(gè)包括一個(gè)光學(xué)子系統(tǒng)的光學(xué)拾取鏈路提供信號(hào)，該光學(xué)子系統(tǒng)在此是由一個(gè)棱鏡520表示。源光束524通過一個(gè)透鏡526并由具有一個(gè)平面529的常規(guī)干涉儀528接收并將源光束分成兩個(gè)光束530,532，它們分別由反射鏡534、536反射回來。棱鏡520和干涉儀528的一部分在雙箭頭線522方向彼此是可相對(duì)移動(dòng)的。作為該相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，干涉儀產(chǎn)生的條紋圖案發(fā)生變化。被反射的光束結(jié)合成光束538，由透鏡540使該光束準(zhǔn)直。然后光束538到達(dá)接收器/分析器542。光束538中的條紋圖案由可以是一個(gè)環(huán)形光探測(cè)器的正交光探測(cè)器546測(cè)量，它典型地是放在接收/分析器542中。然后正交光探測(cè)器546的模擬輸出被送到前置放大器316,320中(如圖6)。
再次參考在此前已經(jīng)公開了的圖1和3，以上公開的實(shí)施例產(chǎn)生伺服電路的誤差信號(hào)；但是在一個(gè)確定的應(yīng)用中，當(dāng)僅要測(cè)量一個(gè)目標(biāo)的位置或其它特征時(shí)，通過信號(hào)處理部分146產(chǎn)生的誤差信號(hào)并不需要送到伺服電路，但可以連接到該信息的另一個(gè)使用者，如一個(gè)計(jì)算機(jī)或一個(gè)測(cè)量顯示器。在此狀況下，可以省略跟蹤伺服系統(tǒng)94和由電感52表示的光束偏轉(zhuǎn)裝置。
一個(gè)說明圖6的電路實(shí)施例在圖13中公開。從光拾取鏈的光電探測(cè)器接收的跟蹤信號(hào)544和546通常為正交關(guān)系，并分別與差動(dòng)放大器548,550的輸入端連接。差動(dòng)放大器548和550的輸出分別代表輸入信號(hào)548,550與一個(gè)補(bǔ)償電壓552之間的差，該電壓由一分壓器552產(chǎn)生。差動(dòng)放大器548和550的輸出分別進(jìn)入到乘法器554和556中。
一個(gè)函數(shù)發(fā)生器558產(chǎn)生一個(gè)余弦函數(shù)輸出560，和一個(gè)正弦輸出562，它們分別是乘法器554和556的第二輸入。一個(gè)求和放大器564接收乘法器554和556的輸出，并產(chǎn)生一個(gè)跟蹤信號(hào)566。該跟蹤信號(hào)566通過一個(gè)連接器568耦合回光拾取器以插入其伺服跟蹤環(huán)路。跟蹤信號(hào)566也耦合至電位器570，該電位器調(diào)節(jié)局部反饋環(huán)增益。跟蹤信號(hào)566由電位器570處連接到一個(gè)比較電路572，該電路用于提供一個(gè)相位和增益補(bǔ)償以保持環(huán)路的穩(wěn)定。函數(shù)發(fā)生器558從比較電路572接收第一輸入574，和接收第二接地輸入576。
圖14更詳細(xì)地說明函數(shù)發(fā)生器558。一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器580，最好用AD779KN，接收輸入574,576(圖13)，并提供兩個(gè)結(jié)構(gòu)上相同的單元，由標(biāo)號(hào)585,595表示。單元585產(chǎn)生一個(gè)正弦函數(shù)，而單元595產(chǎn)生一個(gè)余弦函數(shù)。為了簡明起見，在此僅對(duì)單元585進(jìn)行說明。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器580的輸出583連接到可擦除可編程存儲(chǔ)器582的地址線587。在本實(shí)施例中模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器580具有一個(gè)比所要求更高的比特分辨能力，并且最低有效位位置586接地。因此輸出583提供一個(gè)矢量到可擦寫編程存儲(chǔ)器582中，在數(shù)據(jù)線588上輸出對(duì)應(yīng)正弦值。然后由線588上信號(hào)代表的正弦值在數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器590中轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，也可用AD767KN。由于其具有比要求更高的分辨能力，數(shù)模轉(zhuǎn)換器590的四個(gè)最低有效位置592要接地。模擬輸出593連接到一個(gè)過濾電路594，其目的是衰減該信號(hào)以消除信號(hào)的混淆。
單元595不同于單元585之處僅是不同的數(shù)據(jù)組存儲(chǔ)在可擦寫編程存儲(chǔ)器586中，以產(chǎn)生一個(gè)余弦函數(shù)。最好是編程數(shù)據(jù)使得當(dāng)0伏特通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器580，輸入到單元585、單元595時(shí)，輸出597、598具有相同的電壓幅值，最好是0.7伏特。
在可擦寫編程存儲(chǔ)器582,597中的編程中，由于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器580產(chǎn)生二進(jìn)制補(bǔ)償碼信號(hào)，這些信號(hào)如用可擦寫可編程存儲(chǔ)器582和597所看到的并不是連續(xù)的和線性的，需要進(jìn)行補(bǔ)償。因此有必要調(diào)整在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)以產(chǎn)生實(shí)際的正弦和余弦函數(shù)?？梢詧?zhí)行以下所列程序1和2的計(jì)算機(jī)程序，產(chǎn)生合適的數(shù)據(jù)來對(duì)可擦寫編程存儲(chǔ)器582和597進(jìn)行編程。
圖14中集成電路功能所需的常規(guī)的定時(shí)信號(hào)由定時(shí)塊600來提供，在圖15中對(duì)它作進(jìn)一步的說明。一個(gè)晶體振蕩器602，工作頻率為24Hz，并與計(jì)數(shù)器604相連，它可以是74HC4060J。由塊600提供的定時(shí)信號(hào)包括一個(gè)片選信號(hào)606，一個(gè)芯片使能信號(hào)608，一個(gè)輸出使能芯片610和一個(gè)轉(zhuǎn)換使能信號(hào)612。
程序列表1版權(quán)由Disco Vision協(xié)會(huì)專有3/08/1996程序設(shè)計(jì)Ludwig Ceshkovsky。
本程序?yàn)榫哂卸M(jìn)制補(bǔ)碼格式輸入值的EEPROM產(chǎn)生正弦和余弦數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)按照EEPROM的地址順序列表，使用二進(jìn)制補(bǔ)償(binary offset)輸出形式用于兩極輸出。
<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[DECLARE SUB SaveData(n AS INTEGER)DIM SHARED n AS INTEGER′存儲(chǔ)器位置總數(shù)DIM SHARED Cy！′總?cè)?shù)DIM SHARED Cstep！′每一步的值DIM SHARED Degree！DIM SHARED PROM％′輸出prom的字寬DIM SHARED chksum AS LONG′二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件的校驗(yàn)和CONST sine=1,cose=2CONST P1=3.141592654#Degree！=P1/180 ′從弧度到1度的比例′------------------用戶可選參數(shù)----------------Cy！=32PROM％=8 ′8位寬promPromSize％=13 ′8K PROM的地址線13的數(shù)目′----------------結(jié)束---------------------------=2＾PromSize％′地址位置總數(shù)BvScale％=(2＾PROM％)/2SizeScale=n/2 ′兩極輸出的補(bǔ)償計(jì)算Cstep！=((Cy！*360)/n)*Degree！′每步地址的圈數(shù)offset！=Degree！*45′其中0伏使sine=cosineDIM SHARED PROM％(n+1,2)CLSRange=INT(n/2)chksum=0′---------- prom編程者的數(shù)據(jù)文件 ------------------PRINT n,Range,Cstep！,Degree！,Cy！,ByScale％′測(cè)試參數(shù)PRINT OPEN＂PROM01.dat＂FOR OUTPUT AS#2 ′PRINT#2,＂EEPROM data＂；DATE$；TIME$；＂of Revision＂ PRINT#2,CHR$(2)；＂$A0000,＂； ′fornext循環(huán)未分開以指令不需要的地址 ′地址以二進(jìn)制補(bǔ)碼編碼且輸出數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制 ′補(bǔ)償形式編碼，因?yàn)锳D779A/D輸出是二進(jìn)制補(bǔ)碼, ′AD767 D/A是二進(jìn)制補(bǔ)償形式。不是二進(jìn)制補(bǔ)償而是輸出補(bǔ)償。 K=-1 FORi％=1-Range TO Range′低和高階地址的組合 K=K+1 ′1.72是精細(xì)調(diào)節(jié)，使sine和cosine相等 Asine％=ByScale％+SIN(offset！+((i％-1)*Cstep))*(ByScale％-1) Acosine％=ByScale％+COS(offset！+((i％-1)*Cstep))*(ByScale％-1)′對(duì)PROM計(jì)算二進(jìn)制補(bǔ)碼尋址模式 IFi％＜0 THEN addr=ABS(i％)+SizeScale ELSE addr=(i％) PROM％(K,sine)=Asine％:PROM％(K,cose)=Acosine％′store values ′PRINT HEX$(addr),HEX$(Asine％),HEX$(Acosine％) chksum=chksum+Asine％ ′PRINT#2,HEX$(addr),HEX$(Asine％) IF(K MOD 128)=0 THEN PRINT#2, IF Asine％＜16 THEN PRINT#2,HEX$(0)； PRINT#2,HEX$(Asine％)；＂＂； NEXTi％PRINT K；＂=TOTAL MEMORY LOCATIONS＂PRINT#2,PRINT#2,CHR$(3)；＂$S＂；HEX$(chksum)；＂,＂PRINT#2,CLOSE#2′------------ vissim的測(cè)試文件------------------- OPEN＂PROM01,TXT＂FOR OUTPUT AS#2 ′PRINT#2,＂EEPROM data＂；DATE$；TIME$；＂of Revision＂ PRINT#2, FORi％=0 TOK PRINTi％,PROM％(i％,sine),PROM％(i％,cose)PRINT#2,i％,PROM％(i％,sine),PROM％(i％,cose) NEXTi％ CLOSE#2 ENDSaveData(n) SUB SaveData(n AS INTEGER)DEFINT A-Z′SaveData；′Savethe PROM datain afile PROM01.dat＂datafile. OPEN＂PROM01.dat＂FOR OUTPUT AS#2 PRINT#2,＂EEPROM data＂；date；＂of Revision＂ FORa=1TOn ′PRINT#2,account(a).Title NEXTa CLOSE#2 END SUB]]></pre>程序列表2版權(quán)由Disco Vision協(xié)會(huì)專有3/08/1996程序設(shè)計(jì)Ludwig Ceshkovsky。
本程序?yàn)榫哂卸M(jìn)制補(bǔ)碼格式輸入數(shù)據(jù)的EEPROM產(chǎn)生正弦和余弦數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)按照EEPROM的地址順序列表，使用二進(jìn)制補(bǔ)償輸出形式用于兩極輸出。
<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[ DECLARE SUB SaveData(n AS INTEGER) DIM SHAREDnAS INTEGER′存儲(chǔ)器位置總數(shù) DIM SHARED Cy！ ′總?cè)?shù) DIM SHARED Cstep！ ′每一步的值 DIM SHARED Degree！ DIM SHARED PROM％ ′輸出prom的字寬 DIM SHARED chksum AS LONG ′二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件的校驗(yàn)和 CONST sine=1,cose=2 CONST P1=3.141592654# Degree！=P1/180 ′從弧度到1度的比例 ′--------------用戶可選參數(shù)----------------- Cy！=32 PROM％=8′8位寬prom PromSize％=13′8K PROM的地址線13的數(shù)目 ′--------------------結(jié)束------------------------n=2＾PromSize％′地址位置的總數(shù)ByScale％=(2＾PROM％)/2SizeScale=n/2 ′兩極輸出的補(bǔ)償計(jì)算Cstep！=((Cy！*360)/n)*Degree！ ′每步地址的圈數(shù)offset！=Degree！*45′其中0伏使sine=cosineDIM SHARED PROM％(n+1,2)CLSRange=INT(n/2)chksum=0′---------- prom編程者的數(shù)據(jù)文件 ---------- -------PRINT n,Range,Cstep！,Degree！,Cy！,ByScale％′測(cè)試參數(shù)PRINT OPEN＂PROM01,dat＂FOR OUTPUT AS#2 ′PRINT#2,＂EEPROM data＂；DATE$；TIME$；＂of Revision＂ PRINT#2,CHR$(2)；＂$A0000,＂； ′for next循環(huán)未分開以指令不需要的地址 ′地址以二進(jìn)制補(bǔ)碼編碼且輸出數(shù)據(jù)以二進(jìn)制補(bǔ)償形式編碼， ′因?yàn)锳D779 A/D輸出是二進(jìn)制補(bǔ)碼， ′及AD779 D/A是二進(jìn)制補(bǔ)償。不是二進(jìn)制補(bǔ)償而是輸出補(bǔ)償。 K=-1 FORi％=1-Range TO Range′低和高階地址的組合 K=K+1 ′1.72是精細(xì)調(diào)節(jié)使sine和cosine相等 Asine%=ByScale%+SIN(offset！+((i%-1)*Cstep))*(ByScale%-1) Acosine%=ByScale%+COS(offset！+((i%-1)*Cstep))*(ByScale%-1)′對(duì)PROM計(jì)算二進(jìn)制補(bǔ)碼尋址模式 IF i%＜0 THEN addr=ABS(i%)+SizeScale ELSE addr=(i%) PROM%(K,(K,sine)=Asine%:PROM%(K,cose)=Acosine%′store values ′PRINT HEX$(addr),HEX$(Asine%),HEX$(Acosine%) chksum=chksum+Acosine% ′ PRINT #2,HEX$(addr),HEX$(Acosine%) IF (K MOD 128)=0 THEN PRINT #2, IF Acosine%＜16 THEN PRINT #2,HEX$(0)； PRINT#2,HEX$(Acosine%)；＂＂； NEXTi% PRINT K；＂=TOTAL MEMORY LOCATIONS＂ PRINT #2, PRINT #2,CHR$(3)；＂$S＂；HEX$(chksum)；＂,＂ PRINT #2,CLOSE#2′------------- vissim的測(cè)試文件---------------------------- OPEN＂PROM01.TXT＂FOR OUTPUT AS #2 ′PRINT #2,＂EEPROM data＂； DATE$；TIME$；＂of Revision＂ PRINT #2, FORi%=0TOK PRINTi%,PROM%(i%,sine),PROM%(i%,cose) PRINT#2,i%,PROM%(i%,sine),PROM%(i%,cose) NEXTi% CLOSE #2 END: SaveData(n) SUB SaveData(n AS INTEGER)DEFINT A-Z′SaveData:＂Save the PROM data in a file PROM01.dat＂data file. OPEN＂PROM01.dat＂FOR OUTPUT AS #2 PRINT #2,＂EEPROM data＂；date；＂of Revision＂ FORa=1TOn ′PRINT #2,account(a).Title NEXT a CLOSE #2END SUB]]></pre>圖16至18表示在圖13中實(shí)施例的操作。在圖16中，多個(gè)軌道620-625形成沿行程626移動(dòng)的光學(xué)拾取器的目標(biāo)區(qū)。從所讀出的光盤來的RF回放信號(hào)由波形628表示，其中最大值代表軌道橫跨區(qū)，且最小值為軌道中間區(qū)。波形630是一個(gè)迫使光頭偏離其當(dāng)前軌道的干擾信號(hào)。波形632和634分別代表在線562和560(圖13)上的正弦和余弦產(chǎn)生器的輸出。圖17與圖16相似，相同的波形以相同的標(biāo)號(hào)表示。波形636和638代表放大器548和550的輸出。圖18表示該系統(tǒng)響應(yīng)一個(gè)導(dǎo)致光學(xué)拾取器在光盤上跨越七個(gè)軌道的強(qiáng)制信號(hào)642的操作。波形640代表RF回放信號(hào)。波形644和646代表放大器548和550的輸出。
現(xiàn)在參考圖1,3,6和19,在圖19中顯示了本發(fā)明的信號(hào)處理子系統(tǒng)104的聚焦信號(hào)處理部分。該聚焦信號(hào)處理部分與在圖6中跟蹤信號(hào)處理部分300結(jié)構(gòu)上相類似，且在圖18中具有類似功能的部件采用相同標(biāo)號(hào)。物鏡54(圖1)由一個(gè)聚焦驅(qū)動(dòng)器702在與光盤26垂直方向上驅(qū)動(dòng)。一個(gè)已知類型的光探測(cè)器712與物鏡相54聯(lián)系，并響應(yīng)于物鏡54相應(yīng)于與光盤26的表面一致的理想焦面的位置。光電探測(cè)器712的輸出與第一前置放大器316及一個(gè)第二前置放大器320相連。輸出484被送到聚焦誤差伺服子系統(tǒng)794，由它反饋回聚焦驅(qū)動(dòng)器702。因此，在其它情況，聚焦信號(hào)處理部分700的操作與跟蹤信號(hào)處理部分300相同，在此不再贅述。
圖20對(duì)常規(guī)聚焦控制系統(tǒng)和圖19的實(shí)施例中使用的系統(tǒng)的操作特性作比較。聚焦誤差信號(hào)的幅度對(duì)在所希望的平面，即標(biāo)號(hào)為805的平面上的光束的焦點(diǎn)位移的曲線被示出。一個(gè)由常規(guī)伺服器804的聚焦誤差信號(hào)描述的正弦曲線可用的工作范圍如寬度A所示，而本發(fā)明的控制器描述的聚焦誤差信號(hào)806在整個(gè)如比寬度A大的寬度B的擴(kuò)展的工作范圍是基本上呈線性的。在實(shí)際上寬度B至少要為寬度A兩倍。線808和810分別代表常規(guī)聚焦控制系統(tǒng)的上限和下限值。波形802代表在典型的應(yīng)用中的聚焦誤差信號(hào)的時(shí)間曲線。波形802偏移超過由線808和810定義的上下限時(shí)，常規(guī)系統(tǒng)將無法保持聚焦鎖定。而在本發(fā)明中的聚焦控制系統(tǒng)的工作范圍是由線812和814定義的，所以波形802仍然能夠保持在本發(fā)明系統(tǒng)中的操作范圍內(nèi)。
在此參考所公開的結(jié)構(gòu)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是這并不是將本發(fā)明限制于這些實(shí)例中，而對(duì)本發(fā)明作出的各種變化和修改都將落入下面所附的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1．一個(gè)控制具有輻射能的聚焦光束的設(shè)備，包括操縱所述聚焦光束的光學(xué)元件；操作所述光學(xué)元件以將所述聚焦光束的聚焦點(diǎn)向預(yù)定位置的方向移動(dòng)的致動(dòng)器；接收來自所述光束的光并具有響應(yīng)所述光束聚焦點(diǎn)離所述預(yù)定位置的位移的第一和第二輸出的探測(cè)器；與所述探測(cè)器輸出相連接的產(chǎn)生一個(gè)代表所述光束聚焦點(diǎn)離所述預(yù)定位置的位移的誤差信號(hào)的電路；伺服器，與所述的致動(dòng)器和所述誤差信號(hào)相耦合，其中所述致動(dòng)器響應(yīng)所述伺服器將所述光束的聚焦點(diǎn)移到所述預(yù)定位置上；其特征在于，還包括本地反饋環(huán)路，與所述探測(cè)器的輸出連接，所述環(huán)路包括一個(gè)響應(yīng)所述誤差信號(hào)的第一周期函數(shù)發(fā)生器；和一個(gè)響應(yīng)所述誤差信號(hào)的第二周期函數(shù)發(fā)生器，所述第二周期函數(shù)發(fā)生器輸出與所述第一周期函數(shù)發(fā)生器輸出相差一個(gè)相位角；第一乘法器，用于將所述探測(cè)器的第一輸出與所述第一周期函數(shù)發(fā)生器的輸出相乘；第二乘法器，用于將所述探測(cè)器的第二輸出與所述第二周期函數(shù)發(fā)生器的輸出相乘；其中所述第一和第二乘法器的所述輸出被提供來作為所述電路的輸入。
2．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述周期性特征基本上是正弦曲線的，并且所述第一周期函數(shù)發(fā)生器和第二周期函數(shù)發(fā)生器是正弦函數(shù)發(fā)生器。
3．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述探測(cè)器的第一和第二輸出彼此具有一個(gè)相應(yīng)于光束的所述位移的近似正交關(guān)系，并且所述相位角為大約90度。
4．如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一和第二檢測(cè)信號(hào)彼此相應(yīng)于所述光束的所述位移呈近似正交的關(guān)系。
5．如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述相位角在大約60度至大約120之間范圍內(nèi)。
6．如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述相位角大約為90度。
7．一個(gè)聚焦具有輻射能的光束的方法，包括以下步驟產(chǎn)生響應(yīng)于所述光束的聚焦位置的第一和第二檢測(cè)信號(hào)；產(chǎn)生一個(gè)代表所述聚焦點(diǎn)離一預(yù)定位置的位移的誤差信號(hào)，其中所述誤差信號(hào)相對(duì)于的所述位移有周期性特征；響應(yīng)于所述誤差信號(hào)將所述移位的焦點(diǎn)恢復(fù)到所述預(yù)定位置；其特征在于包括以下步驟響應(yīng)于所述誤差信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)第一周期信號(hào)；響應(yīng)于所述誤差信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)第二周期信號(hào)，所述第二周期信號(hào)與所述第一周期信號(hào)相差一個(gè)相位角；其中產(chǎn)生誤差信號(hào)的所述步驟是由以下步驟完成將第一檢測(cè)信號(hào)與所述第一周期信號(hào)相乘以得到第一乘積信號(hào)；將所述探測(cè)器的第二檢測(cè)信號(hào)與所述第二周期信號(hào)相乘以得到第二乘積信號(hào)；以及確定出所述第一乘積信號(hào)和第二乘積信號(hào)之間的差。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一和第二檢測(cè)信號(hào)及所述第一和第二周期信號(hào)基本上是正弦曲線的。
9．如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述探測(cè)器的第一和第二輸出具有一個(gè)具有一個(gè)相應(yīng)于所述光束的所述位移的近似正交關(guān)系，并且所述相位角為大約90度。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述相位角在大約60度至大約120度之間的范圍內(nèi)。
11．如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述相位角大約為90度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有輻射能的光束的聚焦控制技術(shù),其中光束探測(cè)器(712)具有響應(yīng)于光束聚焦點(diǎn)位置的第一(368)和第二輸出(376)。一個(gè)電路與探測(cè)器輸出連接,用于產(chǎn)生一個(gè)代表焦點(diǎn)離一個(gè)預(yù)定位置的位移的誤差信號(hào),其中誤差信號(hào)相對(duì)位移具有周期性特征。伺服器(700)響應(yīng)該誤差信號(hào)將偏移光束恢復(fù)到預(yù)定位置。一個(gè)本地反饋環(huán)路(344)與探測(cè)器的輸出連接,并包括第一(360)和第二周期函數(shù)發(fā)生器(364),每個(gè)分別響應(yīng)該誤差信號(hào)。第二周期函數(shù)發(fā)生器的輸出與第一函數(shù)發(fā)生器的輸出相差一個(gè)相位角,最好是90度。第一乘法器(332)將所述探測(cè)器第一輸出與第一函數(shù)發(fā)生器的輸出相乘。第二乘法器(336)將所述探測(cè)器第二輸出與第二函數(shù)發(fā)生器的輸出相乘。其中第一和第二乘法器的輸出(460,472)作為所述電路的輸入(476,480)提供用于修正誤差信號(hào)。
文檔編號(hào)G11B7/13GK1213453SQ97192970
公開日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1997年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月1日
發(fā)明者路德維格·塞什科渥夫斯基 申請(qǐng)人:迪維安公司